(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 111254485 A(43)申请公布日 2020.06.09
(21)申请号 201811465277.6(22)申请日 2018.12.03
(71)申请人 隆基绿能科技股份有限公司
地址 710199 陕西省西安市长安区航天中
路388号(72)发明人 王正远 李侨 徐战军 (74)专利代理机构 北京挺立专利事务所(普通
合伙) 11265
代理人 张智锐(51)Int.Cl.
C30B 15/22(2006.01)C30B 29/06(2006.01)G06F 17/18(2006.01)
权利要求书3页 说明书15页 附图4页
(54)发明名称
单晶硅等径生长的控制方法、设备及存储介质
(57)摘要
本公开提供一种单晶硅等径生长的控制方法、设备及存储介质，涉及晶体制造技术领域，能够能够自动调整晶体等径生长的控制力度，进而更好的控制晶体直径。具体技术方案为：获取第i个循环周期的PID初始值；对第i个循环周期的PID初始值进行修正，得到第i个循环周期的PID修正值；根据第i个循环周期的PID修正值控制第i个循环周期的晶体生长直径。本发明用于控制单晶硅的等径生长。
CN 111254485 ACN 111254485 A
权 利 要 求 书
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1.一种单晶硅等径生长的控制方法，其特征在于，所述方法包括：获取第i个循环周期的PID初始值，所述PID初始值包括比例分量P的初始值、积分分量I的初始值和微分分量D的初始值，i≥1；
对所述第i个循环周期的PID初始值进行修正，得到所述第i个循环周期的PID修正值，所述PID修正值包括比例分量P的修正值、积分分量I的修正值和微分分量D的修正值；
根据所述第i个循环周期的PID修正值控制所述第i个循环周期的晶体生长直径。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取第i个循环周期的PID初始值包括：
将第i-1个循环周期的PID修正值确定为所述第i个循环周期的PID初始值。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述第i个循环周期的PID初始值进行修正，得到所述第i个循环周期的PID修正值包括：
设置所述第i个循环周期中比例分量P的目标阈值及对应的自适应参数、所述积分分量I的目标阈值及对应的自适应参数和微分分量D的目标阈值及对应的自适应参数；
根据所述比例分量P的目标阈值及对应的自适应参数，计算得到所述比例分量P的修正值；
根据所述积分分量I的目标阈值及对应的自适应参数，计算得到所述积分分量I的修正值；
根据所述微分分量D的目标阈值及对应的自适应参数，计算得到所述微分分量D的修正值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述设置所述第i个循环周期中比例分量P的目标阈值及对应的自适应参数包括：
获取所述第i个循环周期的直径差值，所述直径差值为所述晶体目标直径与晶体实时直径的差值；
将所述第i个循环周期直径差值的绝对值的1/100～1/2设置为所述比例分量P的目标阈值；
将所述第i个循环周期中比例分量P的初始值的1/1000～1/10000设置为所述比例分量P的第一自适应参数；
将所述第i个循环周期中比例分量P的初始值的1/10000～1/100000设置为所述比例分量P的第二自适应参数。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述比例分量P的目标阈值及对应的自适应参数，计算得到所述比例分量P的修正值包括：
根据所述第i个循环周期的直径差值和所述比例分量P的目标阈值及对应的自适应参数，利用第一公式计算得到所述比例分量P的修正值，所述第一公式包括：
其中，表示所述第i个循环周期中比例分量P的修正值，期内比例分量P的初始值，
表示所述第i个循环周
表示所述第i个循环周期的直径差值，表示所述比例分量P
的第一自适应参数，表示所述比例分量P的第二自适应参数，表示所述第i个循环周期
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权 利 要 求 书
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中比例分量P的目标阈值，t表示循环周期的时长。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述获取所述第i个循环周期的直径差值包括：
采集所述第i个循环周期的晶体初始直径；设置所述第i个循环周期的晶体目标直径；
根据所述第i个循环周期的晶体实时直径和所述第i个循环周期的晶体目标直径，计算得到所述第i个循环周期的直径差值。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述设置所述第i个循环周期中积分分量I的目标阈值及对应的自适应参数包括：
获取所述第i个循环周期以及所述第i个循环周期之前M个循环周期的直径差值，M≤i-1；
计算M+1个循环周期中所有直径差值的平均值；
将所述平均值的1/100～1/2设置为所述积分分量I的目标阈值；
将所述第i个循环周期中积分分量I的初始值的1/1000～1/10000设置为所述积分分量I的第一自适应参数；
将所述第i个循环周期中积分分量I的初始值的1/10000～1/100000设置为所述积分分量I的第二自适应参数。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述直径差值和所述积分分量I的目标阈值及对应的自适应参数，计算得到所述积分分量I的修正值包括：
根据所述直径差值和所述积分分量I的目标阈值及对应的自适应参数，利用第二公式，计算得到所述积分分量I的修正值，所述第二公式包括：
其中，表示所述第i个循环周期中积分分量I的修正值，内积分分量I的初始值，
表示所述第i个循环周期
表示M+
表示M+1个循环周期中第j个循环周期的直径差值，
1个循环周期中所有直径差值的绝对值的平均值，表示所述积分分量I的第一自适应参数，
表示所述积分分量I的第二自适应参数，表示所述第i个循环周期中积分分量I的
目标阈值，t表示循环周期的时长。
9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述设置所述第i个循环周期中微分分量D的目标阈值及对应的自适应参数包括：
获取所述第i个循环周期以及所述第i个循环周期之前M个循环周期的直径差值，M≤i-1；
计算M+1个循环周期中所有直径差值的标准差；
将所述标准差的1/100～1/2设置为所述微分分量D的目标阈值；
将所述第i个循环周期中微分分量D的初始值的1/1000～1/10000设置为所述微分分量D的第一自适应参数；
将所述第i个循环周期中微分分量D的初始值的1/10000～1/100000设置为所述微分分量D的第二自适应参数。
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权 利 要 求 书
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10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述根据所述微分分量D的目标阈值及对应的自适应参数，计算得到所述微分分量D的修正值包括：
根据所述直径差值和所述微分分量D的目标阈值及对应的自适应参数，利用第三公式，计算得到所述微分分量D的修正值，所述第三公式包括：
其中，表示所述第i个循环周期中微分分量D的修正值，表示所述第i个循环周
期中微分分量D的初始值，Djerr表示M+1个循环周期中第j个循环周期的直径差值，表示所述第i个循环周期中微分分量D的目标阈值，表示所述微分分量D的第一自适应参数，表示所述微分分量D的第二自适应参数，t表示循环周期的时长。
11.一种单晶硅等径生长的控制设备，其特征在于，所述单晶硅等径生长的控制设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条计算机指令，所述指令由所述处理器加载并执行以实现权利要求1至权利要求10任一项所述的单晶硅等径生长的控制方法中所执行的步骤。
12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有至少一条计算机指令，所述指令由处理器加载并执行以实现权利要求1至权利要求10任一项所述的单晶硅等径生长的控制方法中所执行的步骤。
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说 明 书
单晶硅等径生长的控制方法、设备及存储介质
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技术领域
[0001]本公开涉及晶体制造技术领域，尤其涉及单晶硅等径生长的控制方法、设备及存储介质。
背景技术
[0002]直拉单晶硅的制造，是将多晶硅料放入石英坩埚中，加热融化形成硅溶体，然后经过调温、引晶、放肩、转肩、等径、收尾等步骤，最终制备出单晶硅棒。在单晶硅等径生长过程中，现有控制方式在整个等径生长过程中的控制力度是恒定的。但是，在等径生长前期，晶体头部的直径偏差波动较大，需要较大的控制力度；而在等径生长中后期，晶体的直径波动减小，需要较小的控制力度，因此，现有控制方式已不能满足控制需求。发明内容
[0003]本公开实施例提供一种单晶硅等径生长的控制方法、设备及存储介质，能够自动调整晶体等径生长的控制力度，进而更好的控制晶体直径。所述技术方案如下：[0004]根据本公开实施例的第一方面，提供一种单晶硅等径生长的控制方法，该方法包括：
[0005]获取第i个循环周期的PID初始值，PID初始值包括比例分量P的初始值、积分分量I的初始值和微分分量D的初始值，i≥1；
[0006]对第i个循环周期的PID初始值进行修正，得到第i个循环周期的PID修正值，PID修正值包括比例分量P的修正值、积分分量I的修正值和微分分量D的修正值；
[0007]根据第i个循环周期的PID修正值控制第i个循环周期的晶体生长直径。[0008]该方法通过对晶体等径生长过程中每个循环周期的PID值进行实时修正，自动调整晶体等径生长的控制力度，进而更好的控制晶体直径。[0009]在一个实施例中，该方法还包括：获取第i个循环周期的PID初始值包括：[0010]将第i-1个循环周期的PID修正值确定为第i个循环周期的PID初始值。[0011]在一个实施例中，对第i个循环周期的PID初始值进行修正，得到第i个循环周期的PID修正值包括：
[0012]设置第i个循环周期中比例分量P的目标阈值及对应的自适应参数、积分分量I的目标阈值及对应的自适应参数和微分分量D的目标阈值及对应的自适应参数；[0013]根据比例分量P的目标阈值及对应的自适应参数，计算得到比例分量P的修正值；[0014]根据积分分量I的目标阈值及对应的自适应参数，计算得到积分分量I的修正值；[0015]根据微分分量D的目标阈值及对应的自适应参数，计算得到微分分量D的修正值。[0016]在一个实施例中，设置第i个循环周期中比例分量P的目标阈值及对应的自适应参数包括：
[0017]获取第i个循环周期的直径差值，直径差值为晶体目标直径与晶体实时直径的差值；
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说 明 书
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将第i个循环周期直径差值的绝对值的1/100～1/2设置为比例分量P的目标阈值；
[0019]将第i个循环周期中比例分量P的初始值的1/1000～1/10000设置为比例分量P的第一自适应参数；
[0020]将第i个循环周期中比例分量P的初始值的1/10000～1/100000设置为比例分量P的第二自适应参数。
[0021]在一个实施例中，根据比例分量P的目标阈值及对应的自适应参数，计算得到比例分量P的修正值包括：
[0022]根据第i个循环周期的直径差值和比例分量P的目标阈值及对应的自适应参数，利用第一公式计算得到比例分量P的修正值，第一公式包括：
[0023][0024]
其中，表示第i个循环周期中比例分量P的修正值，表示第i个循环周期内
比例分量P的初始值，表示第i个循环周期的直径差值，表示第i个循环周期中比例分
量P的第一自适应参数，表示第i个循环周期中比例分量P的第二自适应参数，表示第i个循环周期中比例分量P的目标阈值，t表示循环周期的时长。[0025]在一个实施例中，获取第i个循环周期的直径差值包括：[0026]采集第i个循环周期的晶体初始直径；[0027]设置第i个循环周期的晶体目标直径；
[0028]根据第i个循环周期的晶体实时直径和第i个循环周期的晶体目标直径，计算得到第i个循环周期的直径差值。[0029]在一个实施例中，设置第i个循环周期中积分分量I的目标阈值及对应的自适应参数包括：
[0030]获取第i个循环周期以及第i个循环周期之前M个循环周期的直径差值，M≤i-1；[0031]计算M+1个循环周期中所有直径差值的平均值；
[0032]将平均值的1/100～1/2设置为积分分量I的目标阈值；
[0033]将第i个循环周期中积分分量I的初始值的1/1000～1/10000设置为积分分量I的第一自适应参数；
[0034]将第i个循环周期中积分分量I的初始值的1/10000～1/100000设置为积分分量I的第二自适应参数。
[0035]在一个实施例中，根据直径差值和积分分量I的目标阈值及对应的自适应参数，计算得到积分分量I的修正值包括：
[0036]根据直径差值和积分分量I的目标阈值及对应的自适应参数，利用第二公式，计算得到积分分量I的修正值，第二公式包括：
[0037][0038]
其中，表示第i个循环周期中积分分量I的修正值，表示第i个循环周期内
表示M+1
积分分量I的初始值，表示M+1个循环周期中第j个循环周期的直径差值，
个循环周期中所有直径差值的绝对值的平均值，表示第i个循环周期中积分分量I的第
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说 明 书
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一自适应参数，表示第i个循环周期中积分分量I的第二自适应参数，表示第i个循环周期中积分分量I的目标阈值，t表示循环周期的时长。[0039]在一个实施例中，设置第i个循环周期中微分分量D的目标阈值及对应的自适应参数包括：
[0040]获取第i个循环周期以及第i个循环周期之前M个循环周期的直径差值，M≤i-1；[0041]计算M+1个循环周期中所有直径差值的标准差；
[0042]将标准差的1/100～1/2设置为微分分量D的目标阈值；
[0043]将第i个循环周期中微分分量D的初始值的1/1000～1/10000设置为微分分量D的第一自适应参数；
[0044]将第i个循环周期中微分分量D的初始值的1/10000～1/100000设置为微分分量D的第二自适应参数。
[0045]在一个实施例中，根据微分分量D的目标阈值及对应的自适应参数，计算得到微分分量D的修正值包括：
[0046]根据直径差值和微分分量D的目标阈值及对应的自适应参数，利用第三公式，计算得到微分分量D的修正值，第三公式包括：
[0047][0048]
其中，表示第i个循环周期中微分分量D的修正值，表示第i个循环周期内
微分分量D的初始值，表示M+1个循环周期中第j个循环周期的直径差值，表示第i个
循环周期中微分分量D的目标阈值，表示第i个循环周期中微分分量D的第一自适应参数，表示第i个循环周期中微分分量D的第二自适应参数，t表示循环周期的时长。根据本公开实施例的第二方面，提供一种单晶硅等径生长的控制装置，包括：获取模块、修正模块和控制模块；[0050]获取模块，用于获取第i个循环周期的PID初始值，PID初始值包括比例分量P的初始值、积分分量I的初始值和微分分量D的初始值，i≥1；[0051]修正模块，用于对第i个循环周期的PID初始值进行修正，得到第i个循环周期的PID修正值，PID修正值包括比例分量P的修正值、积分分量I的修正值和微分分量D的修正值；
[0052]控制模块，用于根据第i个循环周期的PID修正值控制第i个循环周期的晶体生长直径。
[0053]在一个实施例中，获取模块，用于将第i-1个循环周期的PID修正值确定为第i个循环周期的PID初始值。
[0054]在一个实施例中，修正模块包括：设置子模块和计算子模块；[0055]设置子模块，用于设置第i个循环周期中比例分量P的目标阈值及对应的自适应参数、积分分量I的目标阈值及对应的自适应参数和微分分量D的目标阈值及对应的自适应参数；
[0056]计算子模块，用于根据比例分量P的目标阈值及对应的自适应参数，计算得到比例
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[0049]
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分量P的修正值；
[0057]计算子模块，用于根据积分分量I的目标阈值及对应的自适应参数，计算得到积分分量I的修正值；
[0058]计算子模块，用于根据微分分量D的目标阈值及对应的自适应参数，计算得到微分分量D的修正值。
[0059]在一个实施例中，设置子模块包括：获取单元和设置单元；[0060]获取单元，用于获取第i个循环周期的直径差值；[0061]设置单元，用于将第i个循环周期直径差值的绝对值的1/100～1/2设置为比例分量P的目标阈值；[0062]设置单元，用于将第i个循环周期中比例分量P的初始值的1/1000～1/10000设置为比例分量P的第一自适应参数；[0063]设置单元，用于将第i个循环周期中比例分量P的初始值的1/10000～1/100000设置为比例分量P的第二自适应参数。[0064]在一个实施例中，计算子模块，用于根据第i个循环周期的直径差值和比例分量P的目标阈值及对应的自适应参数，利用第一公式计算得到比例分量P的修正值，第一公式包括：
[0065][0066]
其中，表示第i个循环周期中比例分量P的修正值，表示第i个循环周期内
比例分量P的初始值，表示第i个循环周期的直径差值，表示第i个循环周期中比例分
量P的第一自适应参数，表示第i个循环周期中比例分量P的第二自适应参数，表示第i个循环周期中比例分量P的目标阈值，t表示循环周期的时长。[0067]在一个实施例中，获取单元，用于采集第i个循环周期的晶体初始直径；设置第i个循环周期的晶体目标直径；根据第i个循环周期的晶体实时直径和第i个循环周期的晶体目标直径，计算得到第i个循环周期的直径差值。[0068]在一个实施例中，设置子模块还包括计算单元；[0069]获取单元，用于获取第i个循环周期以及第i个循环周期之前M个循环周期的直径差值，M≤i-1；
[0070]计算单元，用于计算M+1个循环周期中所有直径差值的平均值；[0071]设置单元，用于将平均值的1/100～1/2设置为积分分量I的目标阈值；[0072]设置单元，用于将第i个循环周期中积分分量I的初始值的1/1000～1/10000设置为积分分量I的第一自适应参数；[0073]设置单元，用于将第i个循环周期中积分分量I的初始值的1/10000～1/100000设置为积分分量I的第二自适应参数。[0074]在一个实施例中，计算子模块，用于根据直径差值和积分分量I的目标阈值及对应的自适应参数，利用第二公式，计算得到积分分量I的修正值，第二公式包括：
[0075]
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其中，表示第i个循环周期中积分分量I的修正值，表示第i个循环周期内
表示M+1
积分分量I的初始值，表示M+1个循环周期中第j个循环周期的直径差值，
个循环周期中所有直径差值的绝对值的平均值，表示第i个循环周期中积分分量I的第一自适应参数，表示第i个循环周期中积分分量I的第二自适应参数，表示第i个循环周期中积分分量I的目标阈值，t表示循环周期的时长。[0077]在一个实施例中，获取单元，用于获取第i个循环周期以及第i个循环周期之前M个循环周期的直径差值，M≤i-1；[0078]计算单元，用于计算M+1个循环周期中所有直径差值的标准差；[0079]设置单元，用于将标准差的1/100～1/2设置为微分分量D的目标阈值；[0080]设置单元，用于将第i个循环周期中微分分量D的初始值的1/1000～1/10000设置为微分分量D的第一自适应参数；[0081]设置单元，用于将第i个循环周期中微分分量D的初始值的1/10000～1/100000设置为微分分量D的第二自适应参数。[0082]在一个实施例中，计算子模块，用于根据直径差值和微分分量D的目标阈值及对应的自适应参数，利用第三公式，计算得到微分分量D的修正值，第三公式包括：
[0083][0084]
其中，表示第i个循环周期中微分分量D的修正值，表示第i个循环周期中
微分分量D的初始值，表示M+1个循环周期中第j个循环周期的直径差值，表示第i个
循环周期中微分分量D的目标阈值，表示第i个循环周期中微分分量D的第一自适应参数，表示第i个循环周期中微分分量D的第二自适应参数，t表示循环周期的时长。根据本公开实施例的第三方面，提供一种单晶硅等径生长的控制设备，单晶硅等径生长的控制设备包括处理器和存储器，存储器中存储有至少一条计算机指令，指令由处理器加载并执行以实现权利要求第一方面及第一方面的任一实施例所描述的单晶硅等径生长的控制方法中所执行的步骤。
[0086]根据本公开实施例的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，存储介质中存储有至少一条计算机指令，指令由处理器加载并执行以实现第一方面及第一方面的任一实施例所描述的单晶硅等径生长的控制方法中所执行的步骤。[0087]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
[0088]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
[0089]图1是本公开实施例提供的一种单晶硅等径生长的控制方法的流程图；[0090]图2是本公开实施例提供的一种不修正PID值时，晶体拉速波动幅度与晶体直径偏
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[0085]
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差随晶体等径长度的变化曲线；
[0091]图3是本公开实施例提供的一种修正PID值时，晶体拉速波动幅度与晶体直径偏差随晶体等径长度的变化曲线；
[0092]图4是本公开实施例提供的一种单晶硅等径生长的控制装置的结构图；[0093]图5是本公开实施例提供的一种单晶硅等径生长的控制装置的结构图；[0094]图6是本公开实施例提供的一种单晶硅等径生长的控制装置的结构图；[0095]图7是本公开实施例提供的一种单晶硅等径生长的控制设备的结构图。
具体实施方式
[0096]这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。[0097]本公开实施例提供一种单晶硅等径生长的控制方法，如图1所示，该单晶硅等级生长的控制方法包括以下步骤：[0098]101、获取第i个循环周期的PID初始值。[0099]在本公开的实施例中，获取第i个循环周期的PID初始值包括：将第i-1个循环周期的PID修正值确定为所述第i个循环周期的PID初始值。也就是说，当前循环周期的PID初始值是上一个循环周期的PID修正值。其中，PID初始值包括比例分量P的初始值、积分分量I的初始值和微分分量D的初始值，i≥1。[0100]示例性的，在i＝1时，第1个循环周期的PID初始值分别为P0、I0和D0，一般情况下，P0、I0和D0根据经验值进行确定，在实际生产过程中，PID的初始值依据实际晶体生长直径与目标晶体直径的偏差来确定；在i＝2时，第2个循环周期的PID初始值为第1个循环周期的PID修正值，即PID修正值，即
和和
在i＝3时，第3个循环周期的PID初始值为第2个循环周期的依次类推，在i＝N时，第N个循环周期的PID初始值为第N-1个
和
和
在i＝N+1时，第N+1个循环周期的PID初
循环周期的PID修正值，即
始值为第N个循环周期的PID修正值，即
[0101]
102、对第i个循环周期的PID初始值进行修正，得到第i个循环周期的PID修正值。[0102]在本公开实施例中，PID修正值包括比例分量P的修正值、积分分量I的修正值和微分分量D的修正值。
[0103]结合步骤101所描述的，在i＝1时，P值、I值、D值的初始值P0、I0和D0，对应的修正值为
和和和
应的修正值为
[0104]
在i＝2时，P值、I值、D值的初始值为在i＝3时，P值、I值、D值的初始值为依次类推，在i＝N时，P值、I值、D值的初始值为
和
和和
对应的修正值为对应的修正值为
和
对
具体的，步骤102包括步骤：
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S1、设置第i个循环周期中比例分量P的目标阈值及对应的自适应参数、积分分量I
的目标阈值及对应的自适应参数和微分分量D的目标阈值及对应的自适应参数。[0106]下面依次对比例分量P的目标阈值及对应的自适应参数、积分分量I的目标阈值及对应的自适应参数和微分分量D的目标阈值及对应的自适应参数的设置进行具体描述。[0107]首先，设置第i个循环周期中比例分量P的目标阈值及对应的自适应参数包括：[0108]获取第i个循环周期的直径差值；
[0109]将第i个循环周期的直径差值的绝对值的1/100～1/2设置为比例分量P的目标阈值；
[0110]将第i个循环周期的比例分量P的初始值的1/1000～1/10000设置为比例分量P的第一自适应参数；将第i个循环周期的比例分量P的初始值的1/10000～1/100000确定为比例分量P的第二自适应参数。[0111]其中，获取第i个循环周期的直径差值包括：获取第i个循环周期的晶体初始直径，该晶体初始直径是晶体生长的实际直径；设置第i个循环周期的晶体目标直径，然后，计算得到第i个循环周期的晶体目标直径与晶体初始直径的直径差值。由于晶体目标直径与晶体初始直径的直径差值可能存在负值的情况，因此，在本公开实施例中，对直径差值进行处理时，均需要对直径差值求取绝对值。进而，将第i个循环周期的直径差值的绝对值的1/100～1/2设置为第i个循环周期的比例分量P的目标阈值。对于第i个循环周期的比例分量P的自适应参数，则根据第i个循环周期的比例分量P的初始值进行确定。[0112]其次，设置第i个循环周期中积分分量I的目标阈值及对应的自适应参数包括：[0113]获取第i个循环周期以及第i个循环周期之前M个循环周期的直径差值；[0114]计算M+1个循环周期中所有直径差值的平均值；
[0115]将该平均值的1/100～1/2设置为积分分量I的目标阈值；将第i个循环周期的积分分量I的初始值的1/1000～1/10000确定为积分分量I的第一自适应参数；将第i个循环周期的积分分量I的初始值的1/10000～1/100000确定为积分分量I的第二自适应参数。[0116]需要说明的是，此处的M为选取的循环周期的个数，M≤i-1。因此，在M＝i-1时，意味着获取第i个循环周期之前所有循环周期的直径差值；在M＜i-1时，意味着获取与第i个循环周期相邻且连续的M个循环周期的直径差值。对于M的大小，可以根据实际情况进行选择。
[0117]对于第i个循环周期的直径差值的获取方式，可以参考对比例分量P的目标阈值设置时获取第i个循环周期的直径差值的步骤，此处不再赘述。由于第i个循环周期之前的M个循环周期已完成对晶体直径的控制，因此，可以从历史数据中获取得到第i个循环周期之前的M个循环周期的直径差值。然后，求取M+1个循环周期的所有直径差值的绝对值的平均值。进而，将该平均值的1/100～1/2设置为积分分量I的目标阈值。对于第i个循环周期的积分分量I的自适应参数，则根据第i个循环周期的积分分量I的初始值进行确定。[0118]再次，设置第i个循环周期中微分分量D的目标阈值及对应的自适应参数包括：[0119]获取第i个循环周期之前的M个循环周期中每个循环周期的直径差值；[0120]计算M+1个循环周期中所有直径差值的标准差；
[0121]将该标准差的1/100～1/2设置为微分分量D的目标阈值；
[0122]将第i个循环周期中微分分量D的初始值的1/1000～1/10000确定为微分分量D的
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第一自适应参数；将第i个循环周期中微分分量D的初始值的1/10000～1/100000确定为微分分量D的第二自适应参数。[0123]需要说明的是，此处的M个循环周期与上述对积分分量I的目标阈值设置中的M个循环周期是相同的，因此，根据M+1个循环周期的所有直径差值的绝对值、M+1个循环周期中所有直径差值的绝对值的平均值，计算得到M+1个循环周期中所有直径差值的绝对值的标准差，将该标准差的1/100～1/2设置为微分分量D的目标阈值。对于第i个循环周期的微分分量D的自适应参数，则根据第i个循环周期的微分分量D的初始值进行确定。[0124]S2、根据比例分量P的目标阈值及对应的自适应参数，计算得到比例分量P的修正值。
[0125]具体的，步骤S2包括：根据第i个循环周期的直径差值和第i个循环周期的比例分量P的目标阈值及对应的自适应参数，利用第一公式计算得到第i个循环周期的比例分量P的修正值，第一公式包括：
[0126][0127]
其中，表示第i个循环周期中比例分量P的修正值，
表示第i个循环周期的直径差值，
表示第i个循环周期内
比例分量P的初始值，表示第i个循环周期的直径
差值的绝对值，表示第i个循环周期中比例分量P的第一自适应参数，表示第i个循环周期中比例分量P的第二自适应参数，表示第i个循环周期中比例分量P的目标阈值，t表示循环周期的时长。[0128]S3、根据积分分量I的目标阈值及对应的自适应参数，计算得到积分分量I的修正值。
[0129]具体的，步骤S3包括：根据第i个循环周期的直径差值、第i个循环周期之前M个循环周期的直径差值和第i个循环周期的积分分量I的目标阈值及对应的自适应参数，利用第二公式计算得到第i个循环周期的积分分量I的修正值，第二公式包括：
[0130][0131]
其中，表示第i个循环周期中积分分量I的修正值，表示第i个循环周期内
表示M+1个
积分分量I的初始值，表示M+1个循环周期中第j个循环周期的直径差值，
循环周期中所有直径差值的绝对值的平均值，M表示循环周期的个数，表示第i个循环周期中积分分量I的第一自适应参数，
表示第i个循环周期中积分分量I的第二自适应参
t表示循环周期的时长。数，表示第i个循环周期中积分分量I的目标阈值，
[0132]
S4、根据微分分量D的目标阈值及对应的自适应参数，计算得到微分分量D的修正
值。
具体的，步骤S4包括：根据第i个循环周期的直径差值、第i个循环周期之前M个循环周期的直径差值、第i个循环周期的微分分量D的初始值和第i个循环周期的微分分量D的目标阈值及对应的自适应参数，利用第三公式计算得到第i个循环周期的微分分量D的修正值，第三公式包括：
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[0133]
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其中，表示第i个循环周期中微分分量D的修正值，表示第i个循环周期中
微分分量D的初始值，表示M个循环周期中第j个循环周期的直径差值，表示第i个循
环周期中微分分量D的目标阈值，表示第i个循环周期中微分分量D的第一自适应参数，
表示第i个循环周期中微分分量D的第二自适应参数，t表示循环周期的时长。
103、根据第i个循环周期的PID修正值控制第i个循环周期的晶体生长直径。[0137]在得到第i个循环周期的PID修正值后，利用PID控制方法控制第i个循环周期的晶体生长。具体的，可以利用PID控制方法，控制晶体生长速度，进而控制晶体生长直径；也可以利用PID控制方法，控制晶体生长温度，进而控制晶体生长直径。[0138]本公开实施例提供的单晶硅等径生长的控制方法，获取第i个循环周期的PID初始值；对第i个循环周期的PID初始值进行修正，得到第i个循环周期的PID修正值；根据第i个循环周期的PID修正值控制第i个循环周期的晶体生长直径。该方法通过对晶体等径生长过程中每个循环周期的PID值进行实时修正，自动调整晶体等径生长的控制力度，进而更好的控制晶体直径。
[0139]基于上述图1对应的实施例提供的单晶硅等径生长的控制方法，本公开另一实施例提供一种单晶硅等径生长的控制方法，本实施例提供的单晶硅等径生长控制方法采用PID控制方法，通过单晶炉控制系统在循环周期内自动修正PID参数值，进而控制晶体直径。该方法主要包括以下步骤：首先，设定P值、I值、D值对应的初始值；然后，设定P值、I值、D值对应的目标阈值和P值、I值、D值所对应的自适应参数，对初始值进行修正，并输出；最后利用P值、I值、D值对应的修正值，采用PID控制方法控制晶体直径。下面对上述步骤进行具体描述。
[0140]第一步，初始值设定。[0141]本实施例，以t为循环周期的时长进行循环，在第i次循环周期内，设定P值、I值、D值的初始值分别为值为
[0142][0136]
和计算出初始值和所对应的修正
和
示例性的，在i＝1时，P值、I值、D值的初始值
和和
计算出初始值
和
所
和
分别为P0、I0和
D0，计算出初始值P0、I0和D0所对应的修正值为
[0143]
在i＝2时，P值、I值、D值的初始值为
和
对应的修正值为
[0144]
在i＝3时，P值、I值、D值的初始值为
和
和计算出初始值和
所对应的修正值为
[0145][0146]
依次类推，计算出第N次循环周期内的修正值和
其中，初始值P0、I0和D0根据经验确定。在实际生产过程中，PID的初始值依据实际晶体生长直径与目标晶体直径的偏差来确定。
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第二步，初始值修正。
[0148]对于初始值所对应的修正值的具体修正过程主要包括：设定P值、I值、D值的目标阈值和P值、I值、D值所对应的自适应参数；对P值、I值、D值的初始值进行修正，并输出。具体包括：
[0149]步骤1：在第i次循环周期内，设定目标晶体直径，计算出控制系统的系统反馈直径和目标晶体直径的差值
[0150]
获取第i次循环周期之前的M个循环周期的直径差值。
和P值、I值、D值所对应的自适
步骤2：设定P值、I值、D值的目标阈值a.设定P值的目标阈值目标阈值
及P值对应的自适应参数
应参数，设定方法分别如下所述：
[0151][0152][0153]
在第i个循环周期内，目标阈值
和
设定为设定为
绝对值的1/100到1/2。的1/1000到1/10000，
P值所对应的自适应参数包括：的1/10000到1/100000。b.设定I值的目标阈值目标阈值
设定为
[0154][0155]
及I值对应的自适应参数
设定为
的绝对值的平均值的1/
在第i个循环周期内，目标阈值
100到1/2，此处所描述的的绝对值的平均值为M+1个循环周期的直径差值的绝对值的平
均值，即第i个循环周期的直径差值的绝对值与第i个循环周期之前的M个循环周期的直径差值的绝对值的平均值。
[0156]
I值所对应的自适应参数包括：和的1/10000到1/100000。c.设定D值的目标阈值目标阈值
设定为的1/1000到1/10000，
设定为
[0157][0158]
及D值对应的自适应参数
设定为
的绝对值的标准差的1/
在第i个循环周期内，目标阈值
100到1/2。此处所描述的的绝对值的标准差为M+1个循环周期的直径差值的绝对值的标
准差，即第i个循环周期的直径差值与第i个循环周期之前的M个循环周期的直径差值的绝
对值的标准差。
[0159]
D值所对应的自适应参数包括：
的1/10000-1/100000。
和设定为的1/1000-1/10000，
设定为
[0160]
步骤3：在第i次循环周期内，计算P值、I值、D值初始值所对应的修正值和
计算方法分别如下所示：
[0161][0162][0163][0164]
a.计算P值初始值对应修正值，计算公式(2)为：
b.计算I值初始值对应修正值，计算公式(3)为：
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c.计算D值初始值对应修正值，计算公式(4)为：
对于公式(2)～公式(4)中各个符号所表示的含义，可以参考图1所对应的实施例
中对相应公式的描述，此处不再赘述。[0168]以i＝N，即以第N次循环周期为例进行说明。
[0169]
[0167]
在第N次循环周期内，系统反馈直径和目标晶体直径的直径差值
可设置范围为0.3-0.006。若P值初始值可取值范围为0.0003-0.00003。
可取值范围为0.2-0.004。若I值初始值
为3，则
的绝对值为可取值范围为
0.6，则目标阈值0.003-0.0003，
[0170]
在第N次循环周期内，从第1次循环周期到第N次循环周期的所有直径差值的绝对
为0.05，则
值的平均值为0.4，则目标阈值
[0171]
可取值范围为0.00005-0.000005，可取值范围为0.000005-0.0000005。
为600，
在第N次循环周期内，从第1次循环周期到第N次循环周期的所有直径差值的绝对
值的标准差为0.04，则目标阈值D阈可取值范围为0.02-0.0004。若D值初始值则
[0172]
可取值范围为0.6-0.06，可取值范围为0.06-0.006。
具体的，在第N次循环周期内，设定P值的初始值
该周期内晶体直径偏差
的绝对值为0.6mm。
因此，在第
在第(N+1)次循环周期内，计算出直
[0173]根据公式(2)，得出
(N+1)次循环周期内，P值初始值设定为径偏差
的绝对值为0.05mm，则设定
根据公式(2)，可以得出，在第(N+1)次循环周期
据此，根据第(N+1)
次循环周期的修正值
[0174]
计算然后依次循环计算。
目标阈值
及I值对应的自
同理，在第N次循环周期内，设定I值的初始值
和
计算出I值初始值对应的修正值计算修正值
然后依次循环计算。
适应参数值初始值为
[0175]
在第(N+1)次循环周期内，设定I
同理，在第N次循环周期内，设定D值的初始值
和
计算出D值初始值对应的修正值计算修正值
然后依次循环计算。
目标阈值D阈，及D值对应的在第(N+1)次循环周期内，设
自适应参数定D值初始值为
[0176][0177]
第三步，直径控制。
在第N次循环周期内，根据第二步计算出的
和
利用PID控制方法，控
制第N次循环周期内晶体直径。具体，可以利用PID控制方法，控制晶体生长速度，进而控制
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晶体生长直径。当然也可以采用PID控制方法，控制晶体生长温度，进而控制晶体生长直径。[0178]以利用PID控制方法控制晶体生长速度为例，在实际晶体等径生长过程中，通过调节晶体生长速度，以控制晶体生长直径的偏差，因此根据PID参数值对晶体生长速度的影响，设定合适的初始值，进而对初始值进行修正后控制晶体生长。PID控制方法控制晶体生长速度的计算原理如下所示：
[0179]
其中，V0表示晶体生长初始速度，V表示晶体生长速度，ΔDi表示晶体实际生长直
径与目标晶体生长直径的偏差，Di表示晶体生长直径，t1表示晶体生长时间。[0181]参考图2和图3所示，图2为不修正P值、I值、D值，采用PID控制方法控制晶体生长过程中晶体拉速波动幅度与晶体直径偏差随晶体等径长度的变化曲线。其中，L1表示实际晶体拉速的波动幅度，L2表示实际晶体直径与目标晶体直径的差值，图2左侧数轴表示晶体拉速的波动幅度值，右侧数轴表示直径差值，横坐标表示晶体等径的长度。由图2可知，晶体拉速的波动幅度不均匀且波动幅度从-30mm/hr到+60mm/hr，振幅达到90mm/hr，且直径差值波动范围±2mm。
[0182]图3为修正P值、I值、D值，采用PID控制方法控制晶体生长过程中晶体拉速波动幅度与晶体直径偏差随晶体等径长度的变化曲线。其中，L3表示实际晶体拉速的波动幅度，L4表示实际晶体直径与目标晶体直径的差值，图3左侧数轴表示晶体拉速的波动幅度值，右侧数轴表示直径差值，横坐标表示晶体等径的长度。由图3可知，等径50mm后，拉速波动幅度保持在-15mm/hr到+20mm/hr，振幅约为35mm/hr，直径波动范围±1mm。[0183]对比图2和图3晶体拉速的波动幅度和直径偏差，可知采用自适应修正PID参数值，能够自动调整晶体直径的控制力度，进而更好的控制晶体拉速和控制晶体直径。[0184]本公开实施例提供的单晶硅等径生长的控制方法，获取第i个循环周期的PID初始值，i≥1；对第i个循环周期的PID初始值进行修正，得到第i个循环周期的PID修正值；根据第i个循环周期的PID修正值控制第i个循环周期的晶体生长直径。该方法通过对晶体等径生长过程中每个循环周期的PID值进行实时修正，自动调整晶体等径生长的控制力度，进而更好的控制晶体直径。
[0185]基于上述图1对应的实施例中所描述的单晶硅等径生长控制方法，下述为本公开装置实施例，可以用于执行本公开方法实施例。
[0186]本公开实施例提供一种单晶硅等径生长的控制装置，如图4所示，该控制装置40包括：获取模块401、修正模块402和控制模块403[0187]获取模块401，用于获取第i个循环周期的PID初始值，PID初始值包括比例分量P的初始值、积分分量I的初始值和微分分量D的初始值，i≥1；[0188]修正模块402，用于对第i个循环周期的PID初始值进行修正，得到第i个循环周期的PID修正值，PID修正值包括比例分量P的修正值、积分分量I的修正值和微分分量D的修正值；
[0189]控制模块403，用于根据第i个循环周期的PID修正值控制第i个循环周期的晶体生长直径。
[0190]在一个实施例中，获取模块401，用于将第i-1个循环周期的PID修正值确定为第i
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[0180]
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个循环周期的PID初始值。[0191]在一个实施例中，如图5所示，修正模块402包括：设置子模块4021和计算子模块4022；
[0192]设置子模块4021，用于设置第i个循环周期中比例分量P的目标阈值及对应的自适应参数、积分分量I的目标阈值及对应的自适应参数和微分分量D的目标阈值及对应的自适应参数；
[0193]计算子模块4022，用于根据比例分量P的目标阈值及对应的自适应参数，计算得到比例分量P的修正值；
[0194]计算子模块4022，用于根据积分分量I的目标阈值及对应的自适应参数，计算得到积分分量I的修正值；
[0195]计算子模块4022，用于根据微分分量D的目标阈值及对应的自适应参数，计算得到微分分量D的修正值。[0196]如图6所示，设置子模块4021包括：获取单元61、设置单元62、计算单元63。[0197]在一个实施例中，获取单元61，用于获取第i个循环周期的直径差值；[0198]设置单元62，用于将第i个循环周期直径差值的绝对值的1/100～1/2设置为比例分量P的目标阈值；[0199]设置单元62，用于将第i个循环周期中比例分量P的初始值的1/1000～1/10000设置为比例分量P的第一自适应参数；[0200]设置单元62，用于将第i个循环周期中比例分量P的初始值的1/10000～1/100000设置为比例分量P的第二自适应参数。[0201]在一个实施例中，计算子模块4022，用于根据第i个循环周期的直径差值和比例分量P的目标阈值及对应的自适应参数，利用第一公式计算得到比例分量P的修正值，第一公式包括：
[0202][0203]
其中，表示第i个循环周期中比例分量P的修正值，表示第i个循环周期内
比例分量P的初始值，表示第i个循环周期的直径差值，表示比例分量P的第一自适应
参数，表示比例分量P的第二自适应参数，表示第i个循环周期中比例分量P的目标阈值，t表示循环周期的时长。[0204]在一个实施例中，获取单元61，用于采集第i个循环周期的晶体初始直径；设置第i个循环周期的晶体目标直径；根据第i个循环周期的晶体实时直径和第i个循环周期的晶体目标直径，计算得到第i个循环周期的直径差值。[0205]在一个实施例中，获取单元61，用于获取第i个循环周期以及第i个循环周期之前M个循环周期的直径差值，M≤i-1；[0206]计算单元63，用于计算M+1个循环周期中所有直径差值的平均值；[0207]设置单元62，用于将平均值的1/100～1/2设置为积分分量I的目标阈值；[0208]设置单元62，用于将第i个循环周期中积分分量I的初始值的1/1000～1/10000设置为积分分量I的第一自适应参数；
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说 明 书
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设置单元62，用于将第i个循环周期中积分分量I的初始值的1/10000～1/100000
设置为积分分量I的第二自适应参数。[0210]在一个实施例中，计算子模块4022，用于根据直径差值和积分分量I的目标阈值及对应的自适应参数，利用第二公式，计算得到积分分量I的修正值，第二公式包括：
[0211][0212]
其中，表示第i个循环周期中积分分量I的修正值，表示第i个循环周期内
表示M+1
积分分量I的初始值，表示M+1个循环周期中第j个循环周期的直径差值，
个循环周期中所有直径差值的绝对值的平均值，表示第i个循环周期中积分分量I的第一自适应参数，表示第i个循环周期中积分分量I的第二自适应参数，表示第i个循环周期中积分分量I的目标阈值，t表示循环周期的时长。[0213]在一个实施例中，获取单元61，用于获取第i个循环周期以及第i个循环周期之前M个循环周期的直径差值，M≤i-1；[0214]计算单元63，用于计算M+1个循环周期中所有直径差值的标准差；[0215]设置单元62，用于将标准差的1/100～1/2设置为微分分量D的目标阈值；[0216]设置单元62，用于将第i个循环周期中微分分量D的初始值的1/1000～1/10000设置为微分分量D的第一自适应参数；[0217]设置单元62，用于将第i个循环周期中微分分量D的初始值的1/10000～1/100000设置为微分分量D的第二自适应参数。[0218]在一个实施例中，计算子模块4022，用于根据直径差值和微分分量D的目标阈值及对应的自适应参数，利用第三公式，计算得到微分分量D的修正值，第三公式包括：
[0219][0220]
其中，表示第i个循环周期中微分分量D的修正值，表示第i个循环周期中
微分分量D的初始值，表示M+1个循环周期中第j个循环周期的直径差值，表示第i个
循环周期中微分分量D的目标阈值，表示第i个循环周期中微分分量D的第一自适应参数，表示第i个循环周期中微分分量D的第二自适应参数，t表示循环周期的时长。
[0221]
本公开实施例提供的单晶硅等径生长的控制装置，获取第i个循环周期的PID初始值，i≥1；对第i个循环周期的PID初始值进行修正，得到第i个循环周期的PID修正值；根据第i个循环周期的PID修正值控制第i个循环周期的晶体生长直径。该方法通过对晶体等径生长过程中每个循环周期的PID值进行实时修正，自动调整晶体等径生长的控制力度，进而更好的控制晶体直径。[0222]参考图7所示，本公开实施例还提供了一种单晶硅等径生长的控制设备，该单晶硅等径生长的控制设备包括接收器701、发射器702、存储器703和处理器704，该发射器702和存储器703分别与处理器704连接，存储器703中存储有至少一条计算机指令，处理器704用于加载并执行至少一条计算机指令，以实现上述图1对应的实施例中所描述的单晶硅等径生长的控制方法。
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基于上述图1对应的实施例中所描述的单晶硅等径生长的控制方法，本公开实施
例还提供一种计算机可读存储介质，例如，非临时性计算机可读存储介质可以是只读存储器(英文：Read Only Memory，ROM)、随机存取存储器(英文：Random Access Memory，RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储装置等。该存储介质上存储有至少一条计算机指令，用于执行上述图1对应的实施例中所描述的单晶硅等径生长的控制方法。
[0224]本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。[0225]本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
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说 明 书 附 图
1/4页
图1
图2
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说 明 书 附 图
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图3
图4
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说 明 书 附 图
3/4页
图5
图6
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说 明 书 附 图
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图7
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