CN2058513U - 集成电路时控数控多用仪 - Google Patents

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CN2058513U
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朱文恒
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Abstract

本实用新型提供了一种集成电路时控数控多用仪,它包括传感电路、时标电路、计数电路、置数电路、驱动电路和电源电路。通过其中的控制电路的控制作用,利用数字集成电路的有机地逻辑组合,可方便地将用发光二极管组成的8位数字显示分成两组或四组,分别同时显示两个或四个时间,或者一组计时,另一组同时计数,实现自动计时,自动计数,时控,数控,时控数,数控时功能。数字显示可见度高,能在10米以内清晰可见。

Description

本实用新型涉及到一种自动计时、计数的测量仪器。
现有的数字计时、计数器,如上海教学仪器厂生产的多功能计时器,虽然可以同时计时和计数,但计时与计数是各自独立的,不能互相控制,而且每次只能显示一个时间,采用数码管显示,可见度低,使用中仍感不便,特别不能满足教学中物理实验的需要。
本实用新型的目的是提供一种最多能同时显示四个时间,计时与计数同步进行(即时控数,数控时),数字显示可见度高,能在10米以内清晰可见的集成电路时控数控多用仪。
本实用新型的技术解决方案是这样的:它包括传感电路、时标电路、计数电路、置数电路、驱动电路和电源电路,通过时标电路、传感电路与置数电路、计数电路之间的控制电路的控制作用,利用数字集成电路的有机地逻辑组合,可方便地将8位数字显示分成两组或四组,分别同时显示两个或四个时间,或者一组计时,另一组同时计数,实现时控数或数控时。采用发光二极管组成数字显示,可见度高,能在10米以内清晰可见。
现结合附图对本实用新型作出详细说明:
图1为本实用新型原理框图。
图2为本实用新型原理图。
图3为时标电路原理图。
图4为计数电路原理图。
图5为置数电路原理图。
图6为驱动电路原理图。
图7为电源电路原理图。
控制电路由时标选择开关K1,左/右选择开关K2,单/双选择开关K3,双/四选择开关K4,1/2选择开关K5,置1开关K6,置0开关K7和三个双与非门CD4012-2、CD4012-3、CD4012-4及双D触发器CD4013组成。时标选择开关K1为同轴三刀四掷开关,其中K1-1、K1-3的掷点分别连接右(R)、左(L)两边的小数点电路(S1、S2)输出端,它们的固定端分别串联电阻R1、R2后接于K3-1的固定端2、K4-5的掷点13;K1-2的掷点连接时标电路SB的输出端,它的固定端与K2的固定端5连接。左/右选择开关K2为同轴三刀双掷开关,掷点1、3分别与K4-5固定端14、K3-1的掷点1连接,固定端2接电源VDD正极;掷点4与K2的掷点9、双与非门CD4012-2的1A、1B和2A、2B连接,掷点6与K2的掷点7、K3-2的掷点4连接,固定端5与K1-2的固定端连接;掷点7连接K2的掷点6,掷点9与K2的掷点4、K3-2的掷点6连接,固定端8与双D触发器1/2CD4013的1CP端、双与非门CD4012-4的1C端和六反相器CD4069-2的y1、A2连接。单/双选择开关K3为同轴五刀双掷开关,K3-1的固定端2串联电阻R1后与K1-1的固定端连接,K3-1的掷点1接K2的掷点3,K3-1的掷点3接K4-5的掷点13;K3-2的固定端5和双与非门CD4012-3的1A、1B及2A、2B相接,K3-2的掷点4、6分别接K2的掷点6、9;K3-3的固定端8和双与非门CD4012-3的1C、2C连接,K3-3的掷点7与K3-4的掷点10、双与非门CD4012-4的y1、2A、2B端连接,K3-3的掷点9接六反相器CD4069-2的y2端;K3-4的固定端11和双与非门CD4012-2的1C、2C连接,K3-4的掷点10接K3-5的掷点7,K3-4的掷点12与六反相器CD4069-2的y5端相接;K3-5的固定端14与K4-2的掷点4、K4-3的掷点7相接,K3-5的掷点13和双与非门CD4012-1的y1、2A、2B、2C、2D端相接,K3-5的掷点15接电源正极。双/四选择开关K4为同轴五刀双掷开关,K4-1的固定端2接左(L)边一只两位计数器2WS,K4-1的掷点1接左(L)边另一只两位计数器2WS,K4-1的掷点3接双与非门CD4012-2的y2端;K4-2的固定端5接双与非门CD4012-3的1D端,K4-2的掷点4接K3-5的固定端14,K4-2的掷点6接双D触发器1/2CD4013的1Q端;K4-3的固定端8接双与非门CD4012-2的1D端,K4-3的掷点7接K3-5的固定端14,K4-3的掷点9接双D触发器1/2CD4013的2Q端;K4-4的固定端11接右(R)边一只两位计数器2WS,K4-4的掷点10接右(R)边另一只两位计数器2WS,K4-4的掷点12接双与非门CD4012-3的y2端;K4-5的固定端14接K2的掷点1,K4-5的掷点13和K3-1的掷点3、电阻R2连接,K4-5的掷点15空接。1/2选择开关K5为同轴双刀双掷开关,固定端2和六反相器CD4069-2的A1端、电阻R3一端连接,掷点1与K5掷点6、1号光电门GM1插孔弹片相接,掷点3与K5掷点4相接;固定端5和六反相器CD4069-2的A6端及电阻R4一端连接,掷点4与K5掷点3、2号光电门GM2插孔弹片相接,掷点6与K5掷点1相接。置1开关K6为按钮开关,一端接地,另一端和双与非门CD4012-4的1A、1B及电阻R5一端连接。置0开关K7为按钮开关,一端接地,另一端和双与非门CD4012-4的2D及电阻R6一端连接。双与非门CD4012-2的y1端接左(L)边一只两位计数器2WS,1A、1B和2A、2B并接后与K2的掷点4相接,1C、2C并接后与K3-4的固定端11相接,1D接K4-3固定端8,y2端接K4-1的掷点3,2D与双D触发器1/2CD4013的2D、2 Q端连接。双与非门CD4012-3的y1端接右(R)边一只两位计数器2WS,1A、1B和2A、2B并接后与K3-2的固定端5连接,1C、2C并接后与K3-3的固定端8连接,1D接K4-2固定端5,y2端接K4-4掷点12,2D与双D触发器1/2CD4013的1D、1 Q端连接。双与非门CD4012-4的y1端与2A、2B并接后接于K3-3的掷点7,1A、1B与K6接电阻R5的一端相接,1C接K2的固定端8,1D和y2端相接,2C接双D触发器1/2CD4013的2CP端,2D与K7接电阻R6的一端相接。双D触发器CD4013的1D、1 Q端并接后和双与非门CD4012-3的2D连接,1CP端接K2的固定端8,1Q端接K4-2的掷点6,1S、2S端均接地,1R、2R端和清0开关K8接电阻R7的一端相接,2D、2 Q端并接后和双与非门CD4012-2的2D连接,2CP端和双与非门CD4012-4的2C、六反相器CD4069-2的A5、y6相接,2Q端接K4-3的掷点9。
传感电路由1号光电门GM1、2号光电门GM2和六反相器CD4069-2组成。时标电路SB由4MC石英晶体H、双D触发器CD4013、三只二--十进制计数器CD4518、六反相器CD4069-1、电容器C4和二极管D6组成,石英晶体产生4MC信号,经CD4013四分频和三只CD4518六次十分频,分别得到1MC、100KC、10KC、1KC、100C、10C和1C的时标信号,其中1KC、100C、10C、1C信号经六反相器CD4069-1输出,既保证了测量精度,最高可精确到0.001秒,又可满足长延时或长定时控制的需要,最长控制时间可达9999秒。计数电路由四只二--十进制计数器CD4518、八只BCD--七段译码器CD4543和数字显示装置LED组成,数字显示装置LED由发光二极管组成,每字七段,每段由三只发光二极管串联而成,每位数码管高6cm、宽3cm,可见度高,能在10米以内看清所显示的数字。置数电路由包括四只BCD码--十进制译码器CD4028、四只四位十进制拨盘开关K9-K12的预置数电路Y和双与非门CD4012-1组成。驱动电路Q由三极管BG1、灵敏继电器J、二极管D5和电阻R8组成。电源电路由电源变压器T、桥堆QD、滤波电容器C1、开关K13和电池E组成。
该时控数控多用仪的工作原理如下:
1、自动计时和时控。
开关K1、K2、K3、K4、K5置于图2所示位置,左(L)边四位计数器用于计时。1/1000秒的时标信号经K1、K2送至CD4012-2的输入端1A、1B,只要左(L)边四位计数器显示的数字与四位拨盘开关(K9-K12)的数字不一致,则CD4012-1的输入端1A、1B、1C、1D至少有一个是低电平,其输出端y1必为高电平,通过开关K3-5、K4-3,使CD4012-2输入端1D为高电平。若由CD4012-4组成的双稳电路输出端y1为高电平,通过K3-4,CD4012-2输入端1C亦为高电平,此时时标信号可送入左(L)边四位计数器计时。为了从0开始计时,需按一下置0开关K7,使CD4012-4组成的双稳电路翻转,其输出端y1由高电平变为低电平,CD4012-2输入端1C亦由高电平变为低电平,时标信号不能送至左(L)边四位计数器,计数器停止计时,再按一下清0开关K8,所有计数器清0。当需要开始计时时,只要按一下置1开关K6,使CD4012-4组成的双稳电路又翻转,其输出端y1由低电平变为高电平,CD4012-2输入端1C亦由低电平变为高电平,左(L)边计数器就开始计时。停止计时时,按一下置0开关K7即可。若需再累加计时,再按一下置1开关K6即可。
若将开关K2闸刀向上搬,时标信号通过开关K1、K2、K3-2和CD4012-3送至右(R)边四位计数器,即右(R)边四位计数器用来计时,且通过置数电路和驱动电路Q可实现定时或延时控制。将四位拨盘开关K9、K10、K11和K12置成所需定时的数,当右(R)边四位计数器所计数与四位拨盘开关(K9-K12)所置数一致时,即计到设定的时间时,CD4012-1的输入端1A、1B、1C、1D都是高电平,其输出端y1由高电平变为低电平,通过K3-5和K4-2,使CD4012-3输入端1D亦由高电平变为低电平,计数器停止计时。同时,CD4012-1输出端y2由低电平变为高电平,三极管BG1导通,灵敏继电器J动作,通过其触点控制其它电路的通断。
2、自动计数和数控。
将1号光电门GM1接入电路,开关K1置于空挡,K2、K3、K4、K5仍置于图2所示位置,此时右(R)边四位计数器用于计数。计数器清0后,按一下置1开关K5,使CD4012-4输出端y1变为高电平,通过K3-3使CD4012-3输入端1C、2C亦为高电平,将四位拨盘开关(K9-K12)的数置成“9999”,则CD4012-3输入端1D也是高电平。当光电门中的光电管有光照射时,CD4069-2输入端1A为低电平,其输出端y1为高电平,通过开关K2、K3-2,使CD4012-3输入端1A、1B也为高电平,其输出端y1为低电平。当照射光电管的光被挡住时,CD4069-2的输入端1A变为高电平,其输出端y1变为低电平,CD4012-3输入端1A、1B亦变为低电平,其输出端y1由低电平变为高电平,这个上跳信号使右(R)边四位计数器计一次数,尔后光电管每被挡光一次,就计数一次。若将四位拨盘开关(K9-K12)置成所需控制的数,当右(R)边四位计数器所计数与四位拨盘所计数一致时,CD4012-1输出端y1变为低电平,计数器不再计数,且灵敏继电器J动作,控制其它电路的通断,达到数控的目的,原理与时控相同。
3、区间计时。
将1号、2号光电门(GM1、GM2)都接入电路,开关K1、K2、K3、K4,K5置于图2所示的位置,左(L)边四位计数器用来计时。若计数器已在计时,可按一下置0开关K7,使计数器停止计时,然后再按一下清0开关K8,使计数器清0。当1号光电门GM1前有不透明的物体通过,挡住照射到光电管的光时,CD4069-2输入端1A由低电平变为高电平,其输出端y1由高电平变为低电平,使CD4012-4组成的双稳电路翻转,其输出端y1变为高电平,左(L)边四位计数器开始计时;当物体运动到2号光电门GM2前,挡住照射到光电管的光时,CD4069-2输入端6A由低电平变为高电平,其输出端y6由高电平变为低电平,使CD4012-4组成的双稳电路再次翻转,其输出端y1变为低电平,左(L)边四位计数器停止计时。若开关K5闸刀向上搬,1号光电门GM1与CD4069-2的输入端6A相连,2号光电门GM2与CD4069-2的输入端1A相连,则2号光电门GM2被挡光,左(L)边四位计数器开始计时,1号光电门GM1被挡光,左(L)边四位计数器停止计时。
4、挡光双计时。
开关K1、K2、K4、K5置于图2所示位置,开关K3闸刀搬向另一边(即K3-1的2与3连,K3-2的4与5连,K3-3的8与9连,K3-4的11与12连,K3-5的14与15连),时标信号同时送至左(L)、右(R)两边四位计数器,即两边四位计数器都用于计时。此时,CD4069-2的输出端y2和y5分别通过K3-3、K3-4与CD4012-3输入端1A、1B和CD4012-2输入端1A、1B相连,当1号、2号光电门(GM1、GM2)未被挡光时,CD4069-2输出端y2和y6均为低电平,时标信号不能通过CD4012-2和CD4012-3,左(L)、右(R)两边四位计数器都不能计时,当不透明的物体分别通过1号光电门GM1和2号光电门GM2,挡住照射到光电管的光时,CD4069-2的输出端y1和y5就变为高电平,时标信号分别通过CD4012-2和CD4012-3送至左(L)、右(R)两边四位计数器进行计时。当物体离开光电门、未挡光时,计数器停止计时。
5、挡光四计时。
开关K1、K2、K5置于图2所示位置,开关K3、K4的闸刀搬向另一边,8位计数器分成四组,两位一组,时标信号通过K1、K2、K3-2同时送至CD4012-2输入端1A、1B、2A、2B和CD4012-3输入端1A、1B、2A、2B,使四组计数器都作计时用。按一下清0开关K8,所有计数器清0,CD4013的输出端1Q、2Q为低电平,与之相连的CD4012-3输入端1D和CD4012-2输入端1D也都为低电平,CD4013输出端1 Q、2 Q为高电平,与之相连的CD4012-3输入端2D和CD4012-2输入端2D也都为高电平。当不透明的物体挡住照射到1号光电门GM1光电管的光时,CD4069-2输出端y2变为高电平,通过开关K3-3,CD4012-3输入端1C和2C都变为高电平,因为CD4012-3输入端1D为低电平,这时时标信号不能送至右(R)边四位计数器的个位和十位一组计数器,而CD4012-3的输入端2D是高电平,所以时标信号可送至右(R)边四位计数器的百位和千位一组计数器,这组计数器开始计时,当物体通过,未挡光时,CD4069-2输出端y2变为低电平,CD4012-3输入端1D和2D又变为低电平,计数器停止计时,同时CD4069-2输出端y1由低电平上跳为高电平,给CD4013输入端1CP送入一个上跳信号,CD4013输出端1Q变为高电平,1 Q变为低电平,当物体第二次通过1号光电门GM1挡光时,右(R)边四位计数器的个位和十位一组计时,百位和千位一组不计时。同理,物体第一次通过2号光电门GM2挡光时,左(L)边四位计数器的百位和千位一组计时,个位和十位一组不计时;物体第二次通过2号光电门GM2挡光时,左(L)边四位计数器的个位和十位一组计时,百位和千位一组不计时。
6、数控时。
开关K1、K2、K3、K4、K5置于图2所示位置,将1号光电门GM1接入电路,并将四位拨盘开关(K9-K12)置成所需控制的数,此时,左(L)边四位计数器用于计时,右(R)边四位计数器用于计数。按一下置0开关K7,使时标信号不能通过左(L)边四位计数器,然后按一下清0开关K8,使所有计数器清0。当物体第一次对1号光电门GM1挡光时,CD4069-2输出端y1由高电平变为低电平,使CD4012-4组成的双稳电路翻转,左(L)边四位计数器开始计时,同时CD4012-3输入端1A、1B由高电平变为低电平,其输出端y1仍保持高电平;当未挡光时,CD4069-2输出端y1由低电平变为高电平,CD4012-3输入端1A、1B也由低电平变为高电平,其输出端y1由高电平变为低电平,但计数器是上边沿触发,下边沿不触发,故第一次挡光不计数。当第二次挡光时,CD4012-3输出端y1由低电平变为高电平,计数器计一次数,以后每挡一次光计一次数,直到所计的数与拨盘开关(K9-K12)的数一致时,CD4012-1输出端y1由高电平变为低电平,使CD4012-2输入端1D和CD4012-3输入端1D变为低电平,左(L)边计数器停止计时,右(R)边计数器停止计数。
7、时控数。
开关K1、K3、K4、K5置于图2所示位置,开关K2的闸刀向上搬,此时,左(L)边四位计数器用于计数,右(R)边四位计数器用于计时。将1号光电门GM1接入电路,并将四位拨盘开关(K9-K12)置成所需计的时间。当物体第一次对1号光电门GM1挡光时,右(R)边四位计数器开始计时,左(L)边四位计数器不计数,当第二次挡光时,左(L)边四位计数器开始计数,以后每挡一次光计一次数,直到右(R)边四位计数器所计时间与四位拨盘开关(K9-K12)所置的数一致时,右(R)边四位计数器停止计时,左(L)边四位计数器停止计数,其原理与数控时相同。
本实用新型提供的时控数控多用仪共有8个用发光二极管组成的数码管,可四个一组,分成两组,一组计时,一组计数;四个一组,分成两组,两组都计时;两个一组,分成四组,四组都计时。具有自动计时、自动计数、时控(定时、延时控制)、数控、时控数(计时控制计数)、数控时(计数控制计时)功能。可用于生产、科研和教学中的自动控制,特别适用于力学实验中测量单摆周期、平抛落地时间、弹簧振子的周期、重力加速度,配合其他教具,测量研究牛顿运动定律、碰撞等。

Claims (3)

1、一种集成电路时控数控多用仪,它包括:
由1号光电门GM1、2号光电门GM2和六反相器CD4069-2组成的传感电路,
由4MC石英晶体H、双D触发器CD4013、三只二--十进制计数器CD4518、六反相器CD4069-1、电容器C4和二极管D6组成的时标电路SB,
由四只二--十进制计数器CD4518、八只BCD--七段译码器CD4543和数字显示装置LED组成的计数电路,
由包括四只BCD码--十进制译码器CD4028、四只四位十进制拨盘开关K9--K12的预置数电路Y和双与非门CD4012-1组成的置数电路,
由三极管BG1、灵敏继电器J、二极管D5和电阻R8组成的驱动电路Q,
由电源变压器T、桥堆QD、滤波电容器C1和开关K13组成的电源电路,
其特征是在时标电路SB、传感电路与置数电路、计数电路之间设计了控制电路、控制电路由时标选择开关K1,左/右选择开关K2,单/双选择开关K3,双/四选择开关K4, 1/2 选择开关K5,置1开关K6,置O开关K7和三个双与非门CD4012-2、CD4012-3、CD4012-4及双D触发器CD4013组成,时标选择开关K1为同轴三刀四掷开关,其中K1-1、K1-3的掷点分别连接右(R)、左(L)两边的小数点电路(S1、S2)输出端,它们的固定端分别串联电阻R1、R2后接于K3-1的固定端2、K4-5的掷点13,K1-2的掷点连接时标电路SB的输出端,它的固定端与K2的固定端5连接;左/右选择开关K2为同轴三刀双掷开关,掷点1、3分别与K4-5固定端14、K3-1的掷点1连接,固定端2接电源VDD正极,掷点4与K2的掷点9、双与非门CD4012-2的1A、1B和2A、2B连接,掷点6与K2的掷点7、K3-2的掷点4连接,固定端5与K1-2的固定端连接,掷点7连接K2的掷点6,掷点9与K2的掷点4、K3-2的掷点6连接,固定端8与双D触发器 1/2 CD4013的ICP端、双与非门CD4012-4的1C端和六反相器CD4069-2的Y1、A2连接:单/双选择开关K3为同轴五刀双掷开关,K3-1的固定端2串联电阻R1后与K1-1的固定端连接,K3-1的掷点1接K2的掷点3,K3-1的掷点3接K4-5的掷点13,K3-2的固定端5和双与非门CD4012-3的1A、1B及2A、2B相接,K3-2的掷点4、6分别接K2的掷点6、9,K3-3的固定端8和双与非门CD4012-3的1C、2C连接,K3-3的掷点7与K3-4的掷点10、双与非门CD4012-4的y1、2A、2B端连接,K3-3的掷点9接六反相器CD4069-2的y2端,K3-4的固定端11和双与非门CD4012-2的1C、2C连接,K3-4的掷点10接K3-3的掷点7,K3-4的掷点12与六板相器CD4069-2的y5端相接,K3-5的固定端14与K4-2的掷点4、K4-3的掷点7相接,K3-5的掷点13和双与非门CD4012-1的y1、2A、2B、2C、2D端相接,K3-5的掷点15接电源正极;双/四选择开关K4为同轴五刀双掷开关,K4-1的固定端2接左(L)边一只两位计数器2WS,K4-1的掷点1接左(L)边另一只两位计数器2WS,K4-1的掷点3接双与非门CD4012-2的y2端,K4-2的固定端5接双与非门CD4012-3的1D端,K4-2的掷点4接K3-5的固定端14,K4-2的掷点6接双D触发器 1/2 CD4013的IQ端,K4-3的固定端8接以与非门CD4012-2的1D端,K4-3的掷点7接K3-5的固定端14,K4-3的掷点9接双D触发器 1/2 CD4013的2Q端,K4-4的固定端11接右(R)边另一只两位计数器2WS,K4-4的掷点10接右(R)边另一只两位计数器2WS,K4-4的掷点12接双与非门CD4012-3的y2端,K4-5的固定端14接K2的掷点1,K4-3的掷点13和K3-1的掷点3、电阻R2连接,K4-5的掷点15空接; 1/2 选择开关K3为同轴双刀双掷开关,固定端2和六反相器CD4069-2的A1端、电阻R3一端连接,掷点1与K3掷点6、1号光电门GM1插孔弹片相接,掷点3与K5掷点4相接,固定端5和六反相器CD4069-2的A6端及电阻R1一端连接,掷点4与K3掷点3、2号光电门GM2插孔弹片相接,掷点6与K3掷点1相接;置1开关K6为按钮开关,一端接地,另一端与双与非门CD4012-4的1A、1B及电阻R3一端连接;置O开关K7为按钮开关,一端接地,另一端和双与非门CD4012-4的2D及电阻R6一端连接,双与非门CD4012-2的y1端接左(L)边一只两位计数器2WS,1A、1B和2A、2B并接后与K2的掷点4相接,1C、2C并接后与K3-4的固定端11相接,1D接K4-3固定端8,y2端接K4-1的掷点3,2D与双D触发器 1/2 CD4013的2D、2 Q端连接;双与非门CD4012-3的y1端接右(R)边一只两位计数器2WS,1A、1B和2A、2B并接后与K3-2的固定端5连接,1C、2C并接后与K3-3的固定端8连接,1D接K4-2固定端5,y2端接K4-4掷点12,2D与双D触发器 1/2 CD4013的1D、1 Q端连接;双与非门CD4012-4的y1端与2A、2B并接后接于K3-3的掷点7,1A、1B与K6接电阻R5的一端相接,1C接K2固定端8,1D和y2端相接,2C接双D触发器 1/2 CD4013的2CP端,2D与K7接电阻R4的一端相接;双D触发器CD4013的1D、1 Q端并接后和双与非门CD4012-3的2D连接,1CP端接K2的固定端8,1Q端接K4-2的掷点6,1S、2S端均接地,1R、2R端和清O开关K8接电阻R7的一端相接,2D、2 Q端并接后与双与非门CD4012-2的2D连接,2CP端和双与非门CD4012-4的2C、六反相器CD4069-2的A3、y6相接,2Q端接K4-3的掷点9。
2、如权利要求1所述的集成电路时控数控多用仪,其特征是计数电路的数字显示装置LED由发光二极管组成,每字七段,每段由三只发光二极管串联而成。
3、如权利要求1或2所述的集成电路时控数控多用仪,其特征在于电源电路也可通过开关K13转换由干电池E供电。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN100397266C (zh) * 2006-05-22 2008-06-25 江南机器(集团)有限公司 轴承套圈自动车床单片机控制器
CN100530848C (zh) * 2006-09-01 2009-08-19 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 具计数功能的连接器装置

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