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【STM32CubeMX】UART串口通信详解

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神圣雅诗人 发布时间:2020-6-16 22:05
前言:
今天我们学习STM32CubeMX串口的操作,以及HAL库串口的配置,我们会详细的讲解各个模块的使用和具体功能,并且基于HAL库实现Printf函数功能重定向,UART中断接收,本系列教程将HAL库与STM32CubeMX结合在一起讲解,使您可以更快速的学会各个模块的使用
' n( z" ]0 [# ]+ `+ X. ^& _# ]
所用工具
1、芯片: STM32F407ZET6
2、STM32CubeMx软件
3、IDE: MDK-Keil软件
4、STM32F1xx/STM32F4xxHAL库
5、串口: 使用USART1 PA9,PA10
知识概括:
通过本篇博客您将学到:
STM32CubeMX创建串口例程
HAL库UATR函数库
重定义printf函数
HAL库,UART中断接收
HAL库UATR接收与发送例程
工程创建; h2 Z- P7 c/ G6 v: K: x
1设置RCC
  • 设置高速外部时钟HSE 选择外部时钟源
    7 J) E9 E* s" Z9 |2 H
2设置串口
  • 1点击USATR1
  • 2设置MODE为异步通信(Asynchronous)      
  • 3基础参数:波特率为115200 Bits/s。传输数据长度为8 Bit。奇偶检验无,停止位1      接收和发送都使能
  • 4GPIO引脚设置 USART1_RX/USART_TX
  • 5 NVIC Settings 一栏使能接收中断: c( m/ |" U, r& S7 e5 j5 p
3设置时钟
我的是  外部晶振为8MHz
  • 1选择外部时钟HSE 8MHz
  • 2PLL锁相环倍频72倍
  • 3系统时钟来源选择为PLL
  • 4设置APB1分频器为 /2/ l1 ^1 [; J, a; M
32的时钟树框图  如果不懂的话请看《【STM32】系统时钟RCC详解(超详细,超全面)》

& G/ ]+ v; k" C) s0 {9 d& I% J
4项目文件设置
  • 1 设置项目名称
  • 2 设置存储路径
  • 3 选择所用IDE9 y9 D; m! F. U# `
5创建工程文件
然后点击GENERATE CODE  创建工程
配置下载工具
新建的工程所有配置都是默认的  我们需要自行选择下载模式,勾选上下载后复位运行
HAL库UART函数库介绍& w5 L+ F0 B6 Y* u& j8 P2 W
  UART结构体定义
UART_HandleTypeDef huart1;( Q. T3 Q/ D7 z
UART的名称定义,这个结构体中存放了UART所有用到的功能,后面的别名就是我们所用的uart串口的别名,默认为huart1
可以自行修改
1、串口发送/接收函数
  • HAL_UART_Transmit();串口发送数据,使用超时管理机制
  • HAL_UART_Receive();串口接收数据,使用超时管理机制
  • HAL_UART_Transmit_IT();串口中断模式发送
  • HAL_UART_Receive_IT();串口中断模式接收
  • HAL_UART_Transmit_DMA();串口DMA模式发送
  • HAL_UART_Transmit_DMA();串口DMA模式接收. `, j' D; ^; o: k' {
这几个函数的参数基本都是一样的,我们挑两个讲解一下
串口发送数据:
HAL_UART_Transmit(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout)
5 i8 u" P0 y2 q: c
功能:串口发送指定长度的数据。如果超时没发送完成,则不再发送,返回超时标志(HAL_TIMEOUT)。
参数:
  • UART_HandleTypeDef *huart      UATR的别名    如 :   UART_HandleTypeDef huart1;   别名就是huart1
  • *pData      需要发送的数据
  • Size    发送的字节数
  • Timeout   最大发送时间,发送数据超过该时间退出发送
    3 v: C9 E- Z. p
举例: HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)ZZX, 3, 0xffff); //串口发送三个字节数据,最大传输时间0xffff( Q0 v! N" j1 T; J& D4 P1 P
中断接收数据:
HAL_UART_Receive_IT(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size)
. m& \! D0 p+ g4 I# r
功能:串口中断接收,以中断方式接收指定长度数据。
0 p4 u- L+ p8 U. n. b4 n0 @0 ?大致过程是,设置数据存放位置,接收数据长度,然后使能串口接收中断。接收到数据时,会触发串口中断。
, e! m: R8 W. i$ l, r1 j- s& E再然后,串口中断函数处理,直到接收到指定长度数据,而后关闭中断,进入中断接收回调函数,不再触发接收中断。(只触发一次中断)
参数:
  • UART_HandleTypeDef *huart      UATR的别名    如 :   UART_HandleTypeDef huart1;   别名就是huart1
  • *pData      接收到的数据存放地址
  • Size    接收的字节数
    4 G5 z, m- v# j' y$ X- k
举例: HAL_UART_Receive_IT(&huart1,(uint8_t *)&value,1); //中断接收一个字符,存储到value中
  g* w. C8 i5 M' w% J
2、串口中断函数

# e5 d+ `3 Z/ Z9 F- J7 D
  • HAL_UART_IRQHandler(UART_HandleTypeDef *huart);  //串口中断处理函数
  • HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);  //串口发送中断回调函数
  • HAL_UART_TxHalfCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);  //串口发送一半中断回调函数(用的较少)
  • HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);  //串口接收中断回调函数
  • HAL_UART_RxHalfCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);//串口接收一半回调函数(用的较少)
  • HAL_UART_ErrorCallback();串口接收错误函数' g4 Q- a4 P: q3 W8 |3 e$ C
串口接收中断回调函数:
HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);  3 X0 ~4 g  U4 K; w9 R6 S
功能:HAL库的中断进行完之后,并不会直接退出,而是会进入中断回调函数中,用户可以在其中设置代码,
           串口中断接收完成之后,会进入该函数,该函数为空函数,用户需自行修改,
参数:
  • UART_HandleTypeDef *huart      UATR的别名    如 :   UART_HandleTypeDef huart1;   别名就是huart1' w1 E3 E, k& ?* J7 |4 Y2 Q
举例: HAL_UART_RxCpltCallback(&huart1){ //用户设定的代码 }
  z$ D: q2 P& |) K  p  [5 k
串口中断处理函数
HAL_UART_IRQHandler(UART_HandleTypeDef *huart);  / P; h+ c6 Y, q2 A! `% \7 M# m
功能:对接收到的数据进行判断和处理  判断是发送中断还是接收中断,然后进行数据的发送和接收,在中断服务函数中使用

! m$ J" _# `3 ^
如果接收数据,则会进行接收中断处理函数
  • . ~: w, i3 N: Q; P: X
    6 ?% \+ n& j1 u) O/ G, D
    /* UART in mode Receiver ---------------------------------------------------*/
    0 z8 P% m$ w' f- p# Q( f
    . T+ |0 _) c, }( _! w

  • 2 r5 r, f" K* @0 ^6 S: s: a  J' V) n3 i0 s6 q
    if((tmp_flag != RESET) && (tmp_it_source != RESET))
    , T+ J" ]. ?5 k2 U. Z9 L, [
    # X8 o# [' b+ M* `

  • . j: O; o/ v5 O% M* [: ~! \" [# S1 _8 r$ [# M
    {" L9 }- ?$ ~1 E8 ?1 @+ F0 P
    8 y2 S0 G9 ]$ b9 q8 a

  • ) a9 V1 ]) |; L2 @
    $ o. s: n" r: aUART_Receive_IT(huart);
    / v% q: t% N. C" T9 K4 c" Y" E. b4 r2 ]/ F, N: w' N0 D

  • 6 y/ T# j9 F! v) P3 W& ]
    $ p# m6 v2 I. g, |- n. I}
    / @: k' _+ m/ j) F; L5 W2 K& \/ ^" @- F! k
    $ R. k$ h7 q8 A
    ' T" s2 u+ R( p5 P8 @$ ~9 T
, U6 d2 o3 u( \$ ^
如果发送数据,则会进行发送中断处理函数
  • 8 V/ k- Y% ]. M( `
    / `1 k. V5 }/ n8 e( a1 C6 u
    /* UART in mode Transmitter ------------------------------------------------*/# F5 X3 v/ Q% x

    ( ~7 I# a$ p; y1 N( F
  • ; ]2 @9 O0 t) X9 O) n

    ' l. W% L. _$ W/ nif (((isrflags & USART_SR_TXE) != RESET) && ((cr1its & USART_CR1_TXEIE) != RESET)): n' \8 w' b, K. t) C, E

    / Q5 A( X# l( d& {! K! A
  • 8 t& e' j6 ]0 t% s$ {+ E

    $ q: ?* |0 [6 O1 A$ N% S2 \{
    " k4 |, M1 F5 Z! h8 R$ F( P. Y1 S, Q5 H
    / y2 b! o' P# f+ q) _
  • 0 h8 N. n  l: Z  ]- J* Z

    + x2 ]7 V6 v* Q1 ]% `UART_Transmit_IT(huart);+ S; v1 ?* O, I, h6 O: {+ `

    7 _8 f' L7 q& P+ ~8 [

  • 1 M; z" W  W. o- c4 o
    2 P8 g8 ]' g) b2 Oreturn;' d( v4 |5 z; w& d# h; G- O

    3 ^, b3 T  Q; k* Y: e

  • ; ]: `3 e( _7 B) H8 S
    ) ?6 R3 M1 s+ Y2 c' D% Q4 q" J* j}
    ' \$ {$ u/ d7 s$ H5 `% d
    9 j  v3 P4 ~% G6 ^
    * o$ M- q! I7 T5 T: i) L* [2 m) b

% u$ s, H6 H% e
3串口查询函数
  HAL_UART_GetState();  判断UART的接收是否结束,或者发送数据是否忙碌
  举例:     
while(HAL_UART_GetState(&huart4) == HAL_UART_STATE_BUSY_TX)   //检测UART发送结束' B* \" |2 o* [# h
6 v! a0 E& \( M6 P: G! m
USART接收与发送! @3 }1 V7 b' ]  c+ E) n1 {1 e
重新定义printf函数
  • 在 stm32f4xx_hal.c中包含#include <stdio.h>7 Y0 F* V) D1 Z+ C: w$ G
  • 6 J& m2 B4 `% I- d4 i9 v8 r
    5 {2 c+ Z8 n4 J, h. n. N
    #include"stm32f4xx_hal.h"% e$ T. Z, T6 C- P! i8 Z
    : {4 [& v5 T) x6 [% x( X; \! Z8 f
  • " p/ [0 O$ {" k( [. K( c

    $ n: H# h" D4 B#include<stdio.h>
    ' p: G! ^( {8 J1 c3 z
    * e# X- l7 t0 j8 r8 b0 G5 R* u

  • + T# d, j* _  d5 t. x/ @, `9 S9 `( p6 I
    extern UART_HandleTypeDef huart1; //声明串口
    # V, Z" m& y& w- _- I3 s) o7 Q: e* s3 b6 v9 w3 s
    8 z% y; M7 \/ D) X: y

# p6 b. L: h5 J. Q5 Y0 P9 W
  • 在 stm32f4xx_hal.c 中重写fget和fput函数
  • /**, {5 ^% o  j' X& C
    在main.c中添加3 G4 y: P$ z; K+ f' k
  • 4 L$ ]3 f1 X& t% a/ S
    + {! j: F8 D3 S& i
    #define RXBUFFERSIZE  2566 Y, y$ g; N- F; l2 j2 R

    ! @7 U3 J9 [& N' `5 t
  • 2 [+ |, ]* I  v5 Y  }; v3 ]8 d( |% A
    5 x5 v2 q6 X" S  X
    char RxBuffer[RXBUFFERSIZE];
    5 f, ~& m: W  [% V3 @  B: s$ G
    ' U4 V) A; y; b( ~& y6 j8 d: H9 m2 N6 k9 [

4 \  D) h! T9 k* U( `; e
  • . m1 Z' X+ e; D  X" V1 T
    / M2 w( L8 p$ E9 K# D  }% |
    1 `5 U9 {7 o( \$ p# ]8 r

    " i& S/ G' s) m0 ?/ c
  • + O% ~  u) ~2 K( C' y) F

    # ?% q/ X/ Y* Owhile (1)5 E+ `% J* i  x3 _- @3 ]. R
    " m  _. M6 Y  k, D

  • . ~# U6 D/ [, |& k# Z1 N% S0 d
    / }$ e5 Y% o% B& h{, p" x, H1 Q+ S

    , e/ f) D6 ~, H% ^# {8 L3 }# z
  • 0 O6 _0 ~+ h5 H

    # H) u8 t: x% [' S" v- I! o/* USER CODE END WHILE */
    " L4 j8 T3 X; C: t
    + K- g; F- v2 j
  • 3 v( X; T. k/ i! W
    - M7 |* q/ V0 p% j
    printf("Z小旋测试\n");% X1 w! b1 k$ i0 j2 B4 J

    % A8 G# Q* B% i
  • + q1 [+ h8 r; c& ~) V5 A6 U
    4 t2 ?# V$ ~! G) h9 s, M" ~
    HAL_Delay(1000);
    3 t& d/ v9 h9 H3 P# `. ?. B' [/ ?- h; p: h
  • : K2 i! b* z0 u+ Q0 N

    % J9 j) x% f+ G0 p2 Z/* USER CODE BEGIN 3 */
    % C6 F  T! F9 ?6 n5 G0 t$ b+ e8 p# z& v% c  {

  • ; _2 L6 k- v% t% e7 \0 X& S8 G9 J, J" f8 N& Q, i; n' L
    }9 j/ W, o' n$ i: z! P4 O& Q

    9 h! s2 a" Q4 a6 U, _  y' M/ N, L. d% F
' ]' Y6 B' {: k1 X' f4 n5 q- m4 n
之后便可以使用Printf函数和Scanf,getchar函数
UART接收中断
因为中断接收函数只能触发一次接收中断,所以我们需要在中断回调函数中再调用一次中断接收函数
具体流程:
1、初始化串口
2、在main中第一次调用接收中断函数
3、进入接收中断,接收完数据  进入中断回调函数
4、修改HAL_UART_RxCpltCallback中断回调函数,处理接收的数据,
5  回调函数中要调用一次HAL_UART_Receive_IT函数,使得程序可以重新触发接收中断
函数流程图:
HAL_UART_Receive_IT(中断接收函数)    ->  USART2_IRQHandler(void)(中断服务函数)    ->    HAL_UART_IRQHandler(UART_HandleTypeDef *huart)(中断处理函数)    ->    UART_Receive_IT(UART_HandleTypeDef *huart) (接收函数)   ->    HAL_UART_RxCpltCallback(huart);(中断回调函数)
HAL_UART_RxCpltCallback函数就是用户要重写在main.c里的回调函数。
代码实现:
    并在main.c中添加下列定义:

  • 8 ?: {, M. E5 `
    - ?2 _2 n4 A3 R3 ?9 L8 U#include<string.h>
    $ j* Q  r' }, {. h  F0 k, H. N* \1 X* F; u6 W1 Z  m

  • ( r: k. Y8 J4 d0 \1 C9 _% C7 w( q
      S( }' w; E  X5 e
    0 t: k" M8 M# c! b: [3 Z+ i: U
    & c' w$ D. B+ G
  • " u. G9 v8 _9 L; V. o
    9 A: w5 v5 @9 l, s: ]3 k
    #define RXBUFFERSIZE  256 //最大接收字节数3 M- U  g9 J! L* |7 [4 j+ `

    , V6 r/ R' o: s" ?# e6 s

  • . u+ i; _' L  K3 ~  L+ A) C$ h8 ^5 Y" v: }7 t, x8 v3 K3 J6 b7 Y
    char RxBuffer[RXBUFFERSIZE];  //接收数据7 W( S# E- R! |! P* i8 h% }# f0 ^2 p
    ) X; o4 e; d" v& Q2 f

  • " H, q1 z! l; R
    % `5 j5 p$ M2 q, a& h( D' Puint8_t aRxBuffer;        //接收中断缓冲' R; P/ L  H- v3 O6 O) ~
    . t. ^0 I$ b/ b$ }+ t
  • 5 m5 A$ K1 u4 Q7 ^% Q- w  d( }
    " O% |( s$ z1 p, o5 T( H
    uint8_t Uart1_Rx_Cnt = 0;        //接收缓冲计数
      R- m7 ^; V# ~: V5 f* G" \6 _$ x: G5 i  z  |, @6 j

    ) b2 s5 |9 m  ]+ B" i
5 a- j2 n7 g" }5 p) d/ q! C
在main()主函数中,调用一次接收中断函数
  • 0 C# M/ y' C+ z, E( o7 U$ l$ l
    5 {  v; x+ u: t) K7 N% H/ \
    /* USER CODE BEGIN 2 */
    8 n( q4 @( }. [% Y4 t: U( `* t
    % s/ Q" ~7 V4 N9 q; K- K+ x( w2 u1 j# l
  • % M/ c; @) m/ d+ r
    8 _% Z6 r5 X. b8 J6 @( U. ?% A
    HAL_UART_Receive_IT(&huart1, (uint8_t *)&aRxBuffer, 1);% |3 \$ K6 V& n& _! F
    6 B/ Y/ X! t9 W5 r% D
  • 4 f  I! m' Q" l( w% D- B0 h
    4 n8 o7 I4 B1 p9 c0 F, N/ @
    /* USER CODE END 2 */
    9 x4 |% X4 q" Y( f8 F) w! }2 @% L- D

    & u, Z& p9 S; @! E7 p, U9 t) B/ ]
4 f" X$ y: B0 l
在main.c下方添加中断回调函数
  • # i+ R  ~$ t7 v' w. [

    : p2 V, ~% U* A2 g' J- ~. h/* USER CODE BEGIN 4 */
    / Q3 p" `7 s+ o" B% E
    1 W* Y8 N. V5 y9 g
  • 7 H" J  e0 g! l+ J: S1 W
    ! {$ e6 A: ]& s6 O/ ^

    % P  }& n' M$ k. s; C# C1 H! Y* C5 j0 x- K6 ]1 @

  • 3 ~* \, [4 S- K& V6 r
    - @7 v/ h2 i8 U% k' |voidHAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
    " [6 R, _, Y  e/ J
    # P! f7 \/ f7 t* j

  • $ G, F' o1 X! C" e- V5 A. N( T' ~+ `' }
    {+ l1 Z- y0 g: f' w2 _" r
    7 S) C. H, ^, U$ V
  • ( s+ A6 p! v3 U, j
    6 ~8 s! ]3 ]2 H% c
    /* Prevent unused argument(s) compilation warning */
    , {! y# G( z5 ~% r8 q, r7 @* N' k3 H7 U( W4 E

  • 9 D* A& L. ]5 g- c' d) n
    ; J$ C# B. y3 P0 C* ^: j* @) FUNUSED(huart);
    9 w! X: C- c3 W: N% C- Z5 V! w) ]4 V0 b+ v5 P. c' r  X7 I
  • , Z- z& H, l+ M' o  Z
    8 n0 Q4 p/ ?3 E- b
    /* NOTE: This function Should not be modified, when the callback is needed,
    " D$ i+ a' ]$ h' A$ ~5 h& p9 w3 h; ?

  • # @; ]/ I7 }, g; d  {7 _1 N1 F
    8 u  b& Z% \7 ^  U" o" nthe HAL_UART_TxCpltCallback could be implemented in the user file& }8 y$ H7 W* r1 ~1 M: _& J8 E  t

    2 j# I8 b) S: B7 H6 v: Y/ ?

  • & \5 y0 ]9 `& H& S/ a: W+ A! [, E
    ) d, t- v2 r; W*/4 [5 L2 O- _' \2 G  d7 B

    8 L% z5 ~6 e+ t0 p( a& b$ C  }

  • 3 j* X4 r8 ~* w; N
    2 x$ T0 ?. l( E( ~# c- @; J+ b3 I  O0 C

    ) K- O. ~% e$ Y

  • # A3 \& @0 G1 M8 m. t( U$ t0 I- I- u( j: E4 ]- ~
    if(Uart1_Rx_Cnt >= 255) //溢出判断
    ' U- W3 u( q9 b2 k! G+ I+ _8 ^: u8 z2 q: K% x/ y5 D' \

  • ! O" @$ H- O! K
    . B" B' j2 n( ?" \6 {6 c{1 y3 U+ M. f5 b$ N, J. @6 R

    - F( C& `* a' Z" ~/ x' R6 i
  • * [8 P* X- j# P. b+ T9 C
    1 v# g% b$ e1 {4 P0 U( [1 R
    Uart1_Rx_Cnt = 0;" L4 p" L% J% N/ ~% T

      W0 V3 O" h0 G4 e7 Z) n
  • ( R; i0 M/ x) [  W6 G9 [
    ( O8 d. i" y2 _9 M
    memset(RxBuffer,0x00,sizeof(RxBuffer));) U: R7 T8 N) Z( W

    5 `" }' v/ R2 E
  • + E6 Y+ }# s9 G  [  n' M

    % H% n" W. b  m6 G- e: G( LHAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)"数据溢出", 10,0xFFFF);+ ~# ~, I7 ~( E( y, y% E" V8 m8 l

    $ G( J3 z( F, n5 M/ m/ I1 ^

  • 3 u: W9 `) V& D+ |9 x4 ]
    % ~. n0 D# z; _  H+ P7 |* @# C1 N& v8 n
    ! }  ]' Y+ E& Y: R6 B

  • % B6 l( A: |' n$ \! E) _
    ; M5 e) A( {5 r7 ~- G}
    / `' z" I6 o8 h; @1 @0 @/ q( U3 c9 U! d2 e, i
  • 9 a' k" T1 u* n" `2 N

    ; i  I# H/ [) T6 X' kelse
    0 {9 Q% X" W8 K
    . X5 |' O2 V- a5 [2 @

  • # z3 {2 [7 z2 @7 @) V# f$ O9 F! J: ]- }, Z, N# y; e9 [0 ~
    {2 J/ z9 ]& A9 R: t) M( |* Y

    & @! j# C: @& x5 ]/ D7 i

  • 8 o% [/ W) i+ k% t5 _0 g8 Y  c: d$ Q: \  V: b) R( @
    RxBuffer[Uart1_Rx_Cnt++] = aRxBuffer; //接收数据转存
    % q' w2 E$ P! x$ Q) s4 V
    % p5 \2 i3 j0 P! Z, ^- M0 S

  • ! z$ m2 T, o5 K  R: w
    5 h. E: L' Z# G" ?
    + }; @) a4 b; K
    # E4 ]" D+ h( C0 l+ i# S$ B5 Y' e

  • ( Q, ^9 z2 R; r" j' ?+ E7 X8 ~/ Y3 l. w" C5 ~6 G! ^9 I/ w  x7 t, s) }
    if((RxBuffer[Uart1_Rx_Cnt-1] == 0x0A)&&(RxBuffer[Uart1_Rx_Cnt-2] == 0x0D)) //判断结束位
    7 K- [2 r1 G! v. d. Q
    6 W5 }3 ]- z( p
  • 9 D5 b7 {; _, q1 k
    1 T; h' k# E# T6 b9 U+ f
    {
    0 Y& ]* Z! B" e2 X' A* l! Q* a* z0 C3 b" E/ U  z* u: q& H1 m

  • 3 m) _* p. ~+ y, o/ V: {- o7 y% a; b1 z, z  i4 {
    HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&RxBuffer, Uart1_Rx_Cnt,0xFFFF); //将收到的信息发送出去4 R5 R8 q$ y" _0 X' W+ w1 _
    7 Q) D& Z. Z/ o

  • 2 {; ^1 m2 A. ^- ?% t' d0 Q7 x
    - a/ N7 E- s( Zwhile(HAL_UART_GetState(&huart1) == HAL_UART_STATE_BUSY_TX);//检测UART发送结束4 \0 B4 v; b8 F: U7 j

    ! D: l% a% t5 q. E

  • 1 J, K( R  }1 m: l, X( A
    : p7 j2 x/ P" r0 d/ |: a6 fUart1_Rx_Cnt = 0;
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收藏 2 评论0 发布时间:2020-6-16 22:05

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