太阳能光伏发电系统工程（第二版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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李安定，吕全亚 著

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• 太阳能光伏
• 光伏发电
• 新能源
• 电力工程
• 可再生能源
• 系统工程
• 电气工程
• 能源技术
• 光伏系统
• 发电技术

出版社： 化学工业出版社

ISBN：9787122248831

版次：2

商品编码：11840717

包装：平装

开本：16开

出版时间：2015-12-01

用纸：胶版纸

页数：402

字数：725000

正文语种：中文

编辑推荐

适读人群 ：本书对太阳能光伏发电系统工程技术进行了全面阐述，对供该领域的广大设计、设计及施工建设人员，以及从事科研、管理及大专院校相关专业的师生有重要参考价值。
　　本书作为太阳能光伏发电领域重要和经典、高水平的科技图书，曾荣获“2011年度国家科学技术学术著作出版基金资助项目”。本书是一部全面系统、深入介绍光伏发电技术及其应用新成果的技术专著和工具书。

内容简介

　　本书作为太阳能光伏产业重要和经典、高水平的科技图书，曾荣获“2011年度国家科学技术学术著作出版基金资助项目”。本书是一部全面系统、深入介绍光伏发电技术及其应用新成果的技术专著。
　　全书共分为上、下两篇，上篇为基础篇，下篇为应用篇。上篇系统阐明太阳辐射能的特点、测量和计算；光伏发电系统工作原理、构成及其分类；光伏发电系统的设计原理和方法，以及地面大型集中式并网光伏电站、屋顶并网光伏发电系统与独立光伏发电系统的设计应用；光伏发电系统构成的主要和关键部件，即太阳电池、逆变器、控制器、储能装置、直流汇流和交流配电系统以及监控测试系统、辅助电源、整流充电设备、升压变压器等辅助设备的知识。下篇则详细介绍太阳能光伏发电系统工程具体应用内容，重点介绍典型案例与分析，以飨读者。
　　本书是广大太阳能光伏发电设计与科研人员、生产人员、管理人员及施工建设人员的读物，也可作为高等院校相关专业师生的教学参考书。
　　本次全面改版，对太阳能光伏发电新技术进行了更加全面、系统的介绍，实例更丰富，技术内容更先进、更实用，可操作性更强！

作者简介

　　李安定研究员，曾任中科院电工所副所长，党委书记。李安定所长是我国太阳能光伏发电技术领域的奠基人之一和人士，对于我国太阳能行业的技术发展曾起到了关键作用。
　　目前李所长担任的主要职务有：有中国可再生能源研究会秘书长，副会长；中国可再生能源学会光伏发电专委会主任。他还是北京市地方标准，北京市质量技术监督局“太阳能光伏发电室外照明装置技术要求”的主要起草人。李所长曾于1978年至1979年参与创建了国内太阳能发电研究部门——中国科学院电工所太阳能发电研究室，并于1984年至1985年到法国作为访问学者从事太阳能发电技术研究，回国后于1986年开辟了国内太阳能光伏发电新方向。他历任太阳能发电研究组组长，科研处长，所长，党委书记等职。

内页插图

目录

上篇基 础 篇
第1章太阳辐射能2
1.1太阳辐射能的源泉2
1.2地球上的太阳能3
1.2.1地球大气层上界的太阳能3
1.2.2地球表面上的太阳能5
1.3斜面上的太阳辐射能8
1.3.1斜面上的太阳总辐照度8
1.3.2水平面上太阳辐射转化成斜面上太阳辐射10
1.4太阳辐射的测量和资源计算11
1.4.1太阳辐射测量和标准11
1.4.2太阳能资源计算与分区16
参考文献19
第2章太阳能光伏发电系统集成技术及应用20
2.1太阳能光伏发电系统工程20
2.1.1光伏系统工程研究的宗旨及内容20
2.1.2系统分类及配置21
2.2光伏发电系统评价指标26
2.2.1峰值日照时数与发电量计算26
2.2.2光伏发电系统性能比28
2.3光伏系统的能量回收期及CO2减排潜力28
2.3.1能量回收期(EPT)28
2.3.2光伏系统CO2减排量31
2.4光伏能源发展线路图34
2.4.1光伏发电系统的应用分类34
2.4.2光伏应用发展线路图35
参考文献38
第3章太阳能光伏发电系统的设计原理和方法39
3.1参数分析法40
3.1.1基本公式40
3.1.2设计参数的定义43
3.2LOLP法45
3.2.1LOLP法的思路和特点45
3.2.2LOLP法的基本公式45
3.2.3LOLP法参数的确定方法45
3.2.4LOLP法的计算流程46
3.3模拟法46
3.3.1模拟法的思路46
3.3.2光伏系统构成部件的模拟基本公式48
参考文献52
第4章太阳能光伏发电系统的设计53
4.1大型集中式并网光伏电站的设计53
4.1.1项目前期工作54
4.1.2大型集中式并网光伏电站的配置55
4.1.3电站直流发电系统设计56
4.1.4并网逆变器的选配68
4.1.5光伏电站交流电气系统设计72
4.1.6电气二次部分75
4.1.7光伏电站的监控系统设计方案76
4.1.8光伏电站的防雷接地81
4.2屋顶并网光伏发电系统的设计84
4.2.1屋顶光伏系统分类84
4.2.2BIPV系统设计的规定与要求85
4.2.3BIPV设计要点87
4.2.4BIPV对太阳电池组件提出的一些特殊要求89
4.2.5BIPV的电气连接方式90
4.2.6安全防火——直流故障及保护措施92
4.2.7光伏组件在建筑上的应用93
4.3独立光伏发电系统的设计97
4.3.1独立光伏发电系统的容量设计98
4.3.2逆变器、控制器的选配102
4.3.3独立光伏发电系统设计的验证107
4.4光伏系统设计软件112
参考文献117
第5章太阳电池、组件及方阵118
5.1太阳电池118
5.1.1太阳电池及其分类118
5.1.2太阳电池的工作原理及基本特性119
5.1.3晶体硅太阳电池的制造143
5.1.4薄膜太阳电池151
5.1.5聚光太阳电池164
5.2太阳电池组件及方阵166
5.2.1太阳电池组件166
5.2.2太阳电池方阵170
参考文献174
第6章储能技术及装置175
6.1绪论175
6.1.1储能的必要性及意义175
6.1.2储能的定义及分类176
6.2电化学储能177
6.2.1铅酸储能蓄电池177
6.2.2其他电化学电池186
6.3物理储能204
6.3.1飞轮储能204
6.3.2压缩空气储能213
6.3.3抽水蓄能216
6.4其他储能218
6.4.1超导储能218
6.4.2金属�部掌�电池220
6.4.3燃料电池224
6.5储能技术及装置的类比应用225
参考文献230
第7章光伏发电系统的控制与监控232
7.1光伏系统控制的特点和主要功能232
7.1.1特点232
7.1.2主要功能233
7.2充电、放电控制237
7.2.1蓄电池充放电控制方法237
7.2.2充放电控制器类别及其工作原理238
7.3光伏电站用直流控制柜242
7.3.1独立光伏电站用直流控制柜242
7.3.2并网光伏电站用直流配电柜247
7.4最大功率跟踪控制器248
7.4.1恒压控制249
7.4.2最大功率跟踪控制250
7.5光伏发电监控系统254
7.5.1监控系统功能254
7.5.2监控系统构成256
7.5.3监控系统设计原则258
参考文献259
第8章DC-AC逆变器260
8.1逆变器分类及主要功能260
8.1.1逆变器分类260
8.1.2逆变器的主要功能260
8.2逆变器的技术要求及性能指标263
8.2.1逆变器技术要求263
8.2.2逆变器性能指标263
8.3离网逆变器的结构及工作原理265
8.3.1离网逆变器的结构及选用265
8.3.2正弦波逆变器的工作原理266
8.4并网逆变器的结构及工作原理273
8.4.1两级式逆变器273
8.4.2单级并网型逆变器276
8.4.3并网逆变器的孤岛检测技术277
8.4.4并网逆变器的低电压穿越281
8.5逆变器的发展沿革、现况和趋势283
8.5.1逆变器的发展沿革283
8.5.2逆变器的现况及趋势284
参考文献291
第9章交流配电系统292
9.1光伏电站交流配电系统的构成292
9.2光伏电站交流配电系统的主要功能和原理292
9.3对交流配电系统的主要要求293
9.3.1通用要求293
9.3.2技术要求294
9.3.3结构要求295
9.3.4交流配电柜的保护功能295
9.4JKJP-60k-3CH交流配电柜的操作使用295
9.4.1主要参数和技术指标296
9.4.2机柜面板和内部布局296
9.4.3工作原理和防雷保护298
9.4.4机柜安装298
9.4.5操作使用299
9.4.6与微机监控系统的连接调试300
9.4.7故障判断301
9.4.8注意事项301
9.5低压架空配电线路302
9.5.1结构与组成302
9.5.2运行管理304
9.6电力变压器及其选择306
9.6.1常用电力变压器的种类和容量系列306
9.6.2变压器容量与数量的选择原则306
9.7电力线缆及其选择308
9.7.1按机械强度条件选择导线截面积308
9.7.2按导线载流量条件选择导线截面积308
9.7.3按电压损失选择导线截面积309
9.7.4按短路条件选择导线截面积312
9.7.5按经济电流密度选择截面积314
9.7.6线路选择条件分析314
9.7.7保护线的选择315
参考文献315
第10章分布式光伏发电与智能微电网316
10.1分布式能源316
10.1.1引论316
10.1.2分布式发电317
10.1.3未来能源系统318
10.2分布式光伏发电318
10.2.1分布式光伏发电分类及其应用319
10.2.2分布式光伏发电的技术提要324
10.3分布式光伏发电与微电网332
10.3.1智能电网与智能微电网332
10.3.2智能微电网的研究发展334
参考文献339
下篇应 用 篇
第11章大型集中式地面并网光伏电站341
11.1甘肃省张掖南滩20MWp并网光伏电站341
11.1.1项目概况341
11.1.2张掖南滩光伏电站的技术览要344
11.1.3张掖南滩20MWp光伏电站运行分析349
11.2蚌埠曹山2MWp非晶硅薄膜并网光伏示范电站354
11.2.1项目概况354
11.2.2项目总图354
11.2.3关键设备和技术355
11.2.4安装过程中的技术问题359
11.2.5电站性能参数测试及分析360
参考文献366
第12章分布式屋顶并网光伏发电系统367
12.1江苏省常州科教城1.0994MWp并网光伏发电系统367
12.1.1项目概况367
12.1.2总体方案设计及所依据标准368
12.1.3光伏阵列布局及支架设计371
12.1.4项目技术亮点380
12.2深圳国际园林花卉博览园lMWp并网光伏发电系统386
12.2.1工程简述386
12.2.2系统设计与安装386
12.2.3工程关键器件与设备的选型387
12.2.4工程设计建设中的几个技术亮点387
12.2.5工程的节能减排效益388
参考文献389
第13章太阳能光伏照明390
13.1太阳能照明装置概要390
13.1.1工作原理及系统构成390
13.1.2分类及应用393
13.2太阳能照明装置的设计及安装397
13.2.1设计依据397
13.2.2现场考察398
13.2.3系统设计计算398
13.2.4合理选用控制器400
13.3太阳能LED道路照明400
13.3.1LED光源的优势400
13.3.2太阳能LED路灯401
参考文献402

前言/序言

现代能源工程与可持续发展：全球视角下的能源转型实践 导言： 在二十一世纪的宏大叙事中，能源结构转型已成为关乎全球经济命脉、生态平衡乃至国家安全的核心议题。我们正处在一个能源范式加速切换的历史性节点，从依赖传统化石燃料向构建清洁、低碳、多元化的现代能源体系迈进。本书《现代能源工程与可持续发展：全球视角下的能源转型实践》旨在提供一个广阔而深入的理论框架和前沿工程实践指南，聚焦于非光伏类的可再生能源技术集成、先进能源系统的设计与优化、电网的现代化改造以及支撑可持续发展的政策与经济模型。 本书的撰写，充分考虑了当前能源领域研究的前沿动态和工程应用中的痛点，力求在理论深度与工程实用性之间达到精妙的平衡。我们特别强调跨学科的知识融合，将热力学、材料科学、控制理论、环境科学与经济学原理有机结合，构建起一套完整的现代能源工程知识体系。 --- 第一部分：非光伏可再生能源技术深度解析 本部分系统性地探讨了太阳能光伏发电之外，其他关键可再生能源技术的原理、最新进展及其工程化应用。 第一章：风能工程的脉动与未来 风能作为全球增长最快的主流可再生能源之一，其技术复杂度与潜力日益凸显。本章将超越基础风电机理，深入剖析： 大型风电机组气动外形设计优化： 关注先进翼型设计（如仿生翼型）在不同风况下的性能提升，以及叶片载荷的精细化分析。 海上风电基础结构与运维挑战： 详细阐述固定式基础（如导管架、重力式）和浮式基础（如半潜式、张力腿式）的结构动力学分析、疲劳寿命评估，以及深远海域的电缆敷设与防腐蚀技术。 风电场的阵列效应与湍流建模： 探讨风轮间的相互干扰、尾流效应的精确数值模拟（CFD应用），以及如何通过智能排布最大化风电场整体效率。 超大功率风电机组的电控系统： 聚焦于高压直驱与双馈异步发电机的拓扑结构、宽域调速控制策略（如基于模型的预测控制 MPC），以及故障穿越能力（LVRT）的实现。 第二章：水能系统的升级与生态友好性 水能仍然是可靠的基荷电力来源，但现代水能工程的重点已转向提高效率、降低环境影响和适应气候变化。 先进水轮机水力设计与空化抑制： 深入研究冲击式、反击式、轴流式水轮机的流场优化，特别是高比转速机组的空泡生成与溃灭机理及抑制技术。 抽水蓄能电站的系统集成与调度： 探讨抽水蓄能作为大规模储能单元的电网服务能力，包括快速响应、调频调峰的优化调度算法，以及新型地下/独立式抽水蓄能站的选址与工程设计。 小型/微型水力发电系统的分布式应用： 介绍低水头、低流量条件下的新颖涡轮设计（如阿基米德螺旋、贯流式），及其在偏远地区的离网供电方案。 河流生态流量管理与鱼道设计： 探讨水工结构对河流生态系统的影响评估方法，以及新型、高效的过鱼设施（如仿生导流结构）的设计标准。 第三章：生物质能的能源化与循环经济 生物质能的价值在于其碳中性潜力及废物资源化利用。本章侧重于高效的转化技术。 高级生物燃料的制备工艺： 详述纤维素水解、酯交换反应、超临界水气化等技术，重点分析催化剂的选择与再生，以及燃料性能的提升。 热化学转化过程的耦合优化： 深入研究生物质热解（Pyrolysis）与气化（Gasification）过程的反应动力学，如何精确控制产物气（Syngas）的组分，以满足后续发电或化学品合成的要求。 生物质能与碳捕集（BECCS）： 探讨将生物质能发电与碳捕集技术结合的生命周期评估（LCA）方法，及其在实现负排放目标中的作用。 --- 第二部分：先进能源系统集成与电网现代化 能源系统的未来在于高度集成化、智能化和双向互动能力。本部分专注于储能技术、氢能的战略部署以及智能电网的构建。 第四章：电化学储能技术与系统优化 储能是实现高比例可再生能源并网的关键。本书对储能系统的技术选型、安全管理和经济性进行了透彻分析。 先进电池体系的性能边界： 重点分析钠离子电池、固态电池、液流电池在长时储能（LDES）中的应用潜力，对比其能量密度、循环寿命与成本效益。 电池管理系统（BMS）与健康状态（SOH）评估： 阐述基于扩展卡尔曼滤波（EKF）和神经网络的荷电状态（SOC）精确估算方法，以及热失控预警机制的构建。 储能系统（BESS）的并网运行与辅助服务： 探讨BESS如何参与电网的调频、备用、电压支持等服务，以及并网接入点的优化设计。 物理储能技术前沿： 涵盖压缩空气储能（CAES）的新型绝热设计、飞轮储能的高速轴承技术，以及重力储能的机械结构创新。 第五章：氢能——下一代综合能源载体 氢能被视为实现深度脱碳的“终极”能源载体。本章侧重于高效制氢、安全储存与利用。 高效能制氢技术： 深度解析先进电解水技术（如高温固体氧化物电解槽 SOEC）的反应机理、材料选择（电极与电解质），以及如何利用波动性可再生能源进行低成本制氢。 氢气的储存与运输挑战： 比较液态氢、高压气态氢、金属/化学载体储氢的优缺点，重点讨论固态储氢材料（如金属氢化物）的吸放氢动力学与循环稳定性。 燃料电池系统集成： 分析质子交换膜燃料电池（PEMFC）和固体氧化物燃料电池（SOFC）在高效率发电、热电联供（CHP）中的应用，包括电堆设计与热管理。 第六章：智能电网与能源互联网的控制架构 现代电网必须具备自愈、高效和双向互动的能力，以适应分布式能源（DER）的接入。 配电网的先进控制理论： 介绍基于虚拟同步机（VSM）的逆变器控制技术，以增强弱电网下的暂态稳定性。探讨分布式能源友好型潮流计算算法。 需求侧响应（DR）与负荷管理： 阐述通过价格信号、激励机制和实时通信技术，实现对工业、商业和居民负荷的灵活调度，优化系统运行曲线。 网络安全与电力系统韧性： 探讨针对SCADA系统、通信网络和关键控制设备的网络攻击防御体系，以及在极端事件下的系统快速恢复策略。 --- 第三部分：政策、经济性与可持续发展评估 能源工程的成功离不开合理的政策引导和精确的经济性分析。 第七章：能源项目的全生命周期评估与经济性分析 本章提供量化的工具，用于评估新型能源项目的环境足迹和财务可行性。 LCA的扩展应用： 建立包括材料开采、制造、运行到退役的完整生命周期评估模型，特别是针对新型储能材料的资源消耗与环境影响评估。 平准化度电成本（LCOE）的动态建模： 引入考虑资金时间价值、风险折现率和技术成熟度（TRL）的LCOE计算模型，并进行敏感性分析。 可再生能源平准化储能成本（LCOS）： 专门针对储能系统，评估其在不同运行模式（调频、峰值削减）下的真实成本模型。 第八章：全球能源政策与跨国合作 理解宏观政策背景是工程决策的先决条件。 碳定价机制与市场设计： 对比碳税、碳交易系统（ETS）的设计原理、实施效果，以及它们对能源投资决策的激励作用。 电力市场改革： 探讨容量市场、辅助服务市场与现货市场的协同设计，以适应高比例波动性电源的接入。 能源系统的韧性与地缘政治： 分析能源供应链（如关键矿产）的多元化战略，以及如何通过能源合作提升区域能源安全。 结语： 《现代能源工程与可持续发展》不仅仅是一本技术手册，更是一份面向未来的路线图。它旨在培养新一代工程师和决策者，使其能够驾驭复杂的技术挑战，设计出既经济高效又环境友好的综合能源解决方案，从而真正推动全球能源系统的可持续转型。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和插图质量，坦白说，有些地方处理得不够精细。在涉及复杂的电路原理图和光伏阵列的二维布局图时，很多细节在高清晰度的打印下依然显得有些模糊和密集。特别是在一些关键的参数对比表格中，文字的行距和字体大小没有得到很好的平衡，阅读起来需要时不时地眯着眼去确认那些细微的数值差异。这对于一本技术参考书来说是非常可惜的，因为工程中的精确性不容许任何含糊不清的表达。我尝试在电子版和纸质版之间切换，但效果似乎也相差无几，这让我感觉作者和编辑在内容打磨的最后环节，可能更多地关注了内容的专业性本身，而忽略了最终用户在实际操作中的阅读体验。如果能在图表的可读性上投入更多精力，比如使用更清晰的线条和更合理的色彩区分，这本书的实用价值和市场接受度将会得到极大的提升，毕竟，技术再好，如果看不清，那也是白搭。

评分☆☆☆☆☆

初次拿到这本书，最直观的感受是内容密度极高，几乎没有一句是废话，但这也是一把双刃剑。对于我这种希望快速构建知识框架的学习者来说，阅读体验稍显吃力。它似乎假定读者已经熟悉了基本的电气工程术语和半导体物理基础，所以很多关键的理论铺垫被省略了。比如，在谈到组件的衰减模型时，它直接给出了复杂的数学表达式，并没有花篇幅去解释这些模型是如何建立的，也没有太多图示来辅助理解这种衰逆变过程中物理机制的变化。我花了大量时间去查阅其他资料，来补充理解书上某些章节提到的背景知识，这无疑减慢了我的学习进度。不过，话说回来，一旦你跟上了它的节奏，你会发现它的广度令人惊叹。从早期的晶体硅技术到最新的薄膜电池特性分析，再到复杂的阵列布局优化算法，这本书像是一个巨大的信息索引库，任何一个点你深入下去，都能找到细致的论述。我更倾向于把它看作是行业专家们集体智慧的结晶，适合在有导师或经验丰富的同事指导下使用，以达到事半功倍的效果。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计得相当专业，那种深邃的蓝色调和简洁的版式，一下子就让人感受到它内容的严谨性。我本来是想找一本能让我对光伏系统有个全面认识的入门书，毕竟现在对清洁能源的关注度越来越高，但这本书的深度远超我的预期。它更像是一本面向已经有一定基础，想要深入研究某个具体技术环节的工程师手册。比如，它对不同类型逆变器的详细对比分析，简直是教科书级别的详尽，光是看那些公式推导和参数解读，就得花上不少时间去理解和消化。如果你指望它能用大白话告诉你“太阳能板是怎么把光变成电的”，那可能会有点失望，因为它跳过了很多基础概念，直接进入了设计、优化和故障排除的核心领域。我尤其欣赏其中关于系统可靠性和电网接入标准的部分，写得非常贴合实际工程中的痛点，那些标准条文的引用和解读，对于实际项目投标和验收阶段绝对是宝贵的参考。总之，这不是一本轻松的闲读物，而是一部需要沉下心来啃的硬核技术著作，更适合作为工具书随时翻阅，而不是从头到尾通读。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的结构编排提出了一个小的疑问，那就是在某些章节之间的逻辑衔接上感觉有些跳跃。比如，在前面对电站选址和资源评估的讨论结束后，下一章紧接着就深入到了高频开关拓扑的设计细节，这种跨度让我在阅读时总感觉中间少了一环重要的过渡。我期待的是一个更平滑的学习路径，比如先讨论不同组件的并联和串联对系统性能的影响，再过渡到逆变器的工作原理，最后才是具体的系统集成。这本书更像是把各个独立模块的“最佳实践”汇编在一起，而不是按照一个初学者的认知曲线来精心设计的。当然，从专业角度看，这种模块化的编排也便于专业人士快速定位自己感兴趣的领域，比如专门研究电能质量问题的人，可以直接跳到相关的章节去寻找解决方案。但对于希望构建完整知识体系的人来说，这要求读者自己去搭建内在的逻辑联系，需要更强的自我组织能力。它的价值在于其内容的深度和广度，但对读者的主动学习能力提出了更高的要求。

评分☆☆☆☆☆

作为一本“第二版”，我非常好奇它相比第一版到底做了哪些关键性的更新和迭代。从目录上看，关于储能系统的集成和智能运维的章节篇幅明显增加了，这无疑是紧跟当前行业热点的体现，说明编者对光伏技术的发展脉络有着敏锐的洞察力。然而，在阅读具体内容时，我发现一些关于最新一代电池片效率提升的数据和讨论略显保守，似乎没有完全反映出近两年来实验室和产业界的最新突破。例如，对于TOPCon和HJT技术的最新进展分析，我感觉更多的是基于前一版的框架进行微调，而不是进行一次彻底的推翻和重塑。这使得这本书在“前沿性”的展示上略微滞后了一步，它更像是一本非常扎实、稳健的“行业标准参考”，而不是引领未来技术方向的“创新宣言”。对于需要紧跟最尖端技术动态的研发人员来说，可能需要辅以更多的技术白皮书和期刊论文来补充这份略显陈旧的“前沿”信息。

评分☆☆☆☆☆

相当专业的书，40多买的很划算618给力

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内容精，我喜欢

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值得阅读，好书经典，细细品读

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前辈推荐的书，买来好好研读。

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很厚的一本 蛮好的 希望有用