LED屏显知识最全面的.docx
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LED屏显知识最全面的
百科名片
LED显示屏（LEDpanel）：
LED就是lightemittingdiode，发光二极管的英文缩写，简称LED。
它是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，其大概的样子就是由很多个通常是红色的发光二极管组成，靠灯的亮灭来显示字符。
用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。
一：
什么是led显示屏？
LED显示屏（LEDpanel）：
又叫电子显示屏或者飘字屏幕。
是由LED点阵组成，通过红色或绿色灯珠的亮灭来显示文字、图片、动画、视频，内容可以随时更换，各部分组件都是模块化结构的显示器件。
通常由显示模块、控制系统及电源系统组成。
显示[1]模块由LED灯组成的点阵构成，负责发光显示；控制系统通过控制相应区域的亮灭，可以让屏幕显示文字、图片、视频等内容，恒舞动卡主要是播放动画的；电源系统负责将输入电压电流转为显示屏需要的电压电流。
LED显示屏可以显示变化的数字、文字、图形图像；不仅可以用于室内环境还可以用于室外环境，具有投影仪、电视墙、液晶显示屏无法比拟的优点。
LED之所以受到广泛重视而得到迅速发展，是与它本身所具有的优点分不开的。
这些优点概括起来是：
亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定。
LED的发展前景极为广阔，目前正朝着更高亮度、更高耐气候性、更高的发光密度、更高的发光均匀性，可靠性、全色化方向发展。
LED显示屏性能超群:
发光亮度强在可视距离内阳光直射屏幕表面时,显示内容清晰可见.
超级灰度控制具有1024-4096级灰度控制,显示颜色16.7M以上,色彩清晰逼真,立体感强.
静态扫描技术采用静态锁存扫描方式,大功率驱动,充分保证发光亮度.
自动亮度调节具有自动亮度调节功能,可在不同亮度环境下获得最佳播放效果.
全面采用进口大规模集成电路,可靠性大大提高,便于调试维护.
全天候工作完全适应户外各种恶劣性环境,防腐,防水,防潮,防雷，抗震整体性能强、性价比高、显示性能好,像素筒可采用P10mm、P16mm等多种规格.
先进的数字化视频处理，技术分布式扫描，模块化设计/恒流静态驱动，亮度自动调节，
超高亮纯色象素
影像画面清晰、无抖动和重影，杜绝失真
视频、动画、图表、文字、图片等各种信息显示、联网显示、远程控制.二：
国内LED显示屏的主要品牌
国内LED显示屏的生产技术基本与世界同步，国内知名品牌有：
元亨光电（yaham）、爱立德（aled）、联建光电（liantronics）、明尔杰（MejLed）、德彩光电（dicolor）、联森（lenson）、良辉光电（lhgd）、通普（TOP）、艾比森（absen）、艾斯威（aswei）、山木显示（skymax-display）、利亚德（leyard）、三思等。
三:
LED的色彩与工艺
制造LED的材料不同，可以产生具有不同能量的光子，借此可以控制LED所发出光的波长，也就是光谱或颜色。
历史上第一个LED所使用的材料是砷（As）化镓（Ga）,其正向PN结压降（VF，可以理解为点亮或工作电压）为1.424V，发出的光线为红外光谱。
另一种常用的LED材料为磷（P）化镓（Ga），其正向PN结压降为2.261V，发出的光线为绿光。
3.基于这两种材料，早期LED工业运用GaAs1-xPx材枓结构，理论上可以生产从红外光一直到绿光范围内任何波长的LED，下标X代表磷元素取代砷元素的百分比。
一般通过PN结压降可以确定LED的波长颜色。
其中典型的有GaAs0.6P0.4的红光LED，GaAs0.35P0.65的橙光LED，GaAs0.14P0.86的黄光LED等。
由于制造采用了镓、砷、磷三种元素，所以俗称这些LED为三元素发光管。
而GaN（氮化镓）的蓝光LED、GaP的绿光LED和GaAs红外光LED，被称为二元素发光管。
而目前最新的工艺是用混合铝（Al）、钙（Ca）、铟（In）和氮（N）四种元素的AlGaInN的四元素材料制造的四元素LED，可以涵盖所有可见光以及部份紫外光的光谱范围。
发光强度：
4.发光强度的衡量单位有照度单位（勒克司Lux）、光通量单位（流明Lumen）、发光强度单位（烛光 Candlepower）5.1CD（烛光）指完全辐射的物体，在白金凝固点温度下，每六十分之一平方厘米面积的发光强度。
（以前指直径为2.2厘米，质量为75.5克的鲸油烛，每小时燃烧7.78克，火焰高度为4.5厘米，沿水平方向的发光强度）6.1L（流明）指1CD烛光照射在距离为1厘米，面积为1平方厘米的平面上的光通量。
7.1Lux（勒克司）指1L的光通量均匀地分布在1平方米面积上的照度。
8.一般主动发光体采用发光强度单位烛光 CD，如白炽灯、LED等；反射或穿透型的物体采用光通量单位流明L，如LCD投影机等；而照度单位勒克司Lux，一般用于摄影等领域。
三种衡量单位在数值上是等效的，但需要从不同的角度去理解。
比如：
如果说一部LCD投影机的亮度（光通量）为1600流明，其投影到全反射屏幕的尺寸为60英寸（1平方米），则其照度为1600勒克司，假设其出光口距光源1厘米，出光口面积为1平方厘米，则出光口的发光强度为1600CD。
而真正的LCD投影机由于光传播的损耗、反射或透光膜的损耗和光线分布不均匀，亮度将大打折扣，一般有50％的效率就很好了。
9.实际使用中，光强计算常常采用比较容易测绘的数据单位或变向使用。
对于LED显示屏这种主动发光体一般采用CD／平方米作为发光强度单位，并配合观察角度为辅助参数，其等效于屏体表面的照度单位勒克司；将此数值与屏体有效显示面积相乘，得到整个屏体的在最佳视角上的发光强度，假设屏体中每个像素的发光强度在相应空间内恒定，则此数值可被认为也是整个屏体的光通量。
一般室外LED显示屏须达到4000CD／平方米以上的亮度才可在日光下有比较理想的显示效果。
普通室内LED，最大亮度在700～2000CD／平方米左右。
单个LED的发光强度以CD为单位，同时配有视角参数，发光强度与LED的色彩没有关系。
单管的发光强度从几个mCD到五千mCD不等。
LED生产厂商所给出的发光强度指LED在20mA电流下点亮，最佳视角上及中心位置上发光强度最大的点。
封装LED时顶部透镜的形状和LED芯片距顶部透镜的位置决定了LED视角和光强分布。
一般来说相同的LED视角越大，最大发光强度越小，但在整个立体半球面上累计的光通量不变。
10.当多个LED较紧密规则排放，其发光球面相互叠加，导致整个发光平面发光强度分布比较均匀。
在计算显示屏发光强度时，需根据LED视角和LED的排放密度，将厂商提供的最大点发光强度值乘以30％～90％不等，作为单管平均发光强度。
11.一般LED的发光寿命很长，生产厂家一般都标明为100,000小时以上，实际还应注意LED的亮度衰减周期，如大部分用于汽车尾灯的UR红管点亮十几至几十小时后，亮度就只有原来的一半了。
亮度衰减周期与LED生产的材料工艺有很大关系，一般在经济条件许可的情况下应选用亮度衰减较缓慢的四元素LED。
配色、白平衡：
12.白色是红绿蓝三色按亮度比例混合而成，当光线中绿色的亮度为69%，红色的亮度为21％，蓝色的亮度为10％时，混色后人眼感觉到的是纯白色。
但LED红绿蓝三色的色品坐标因工艺过程等原因无法达到全色谱的效果，而控制原色包括有偏差的原色的亮度得到白色光，称为配色。
13.当为全彩色LED显示屏进行配色前，为了达到最佳亮度和最低的成本，应尽量选择三原色发光强度成大致为3:
6:
1比例的LED器件组成像素。
14.白平衡要求三种原色在相同的调灰值下合成的仍旧为纯正的白色。
15.原色、基色：
16.原色指能合成各种颜色的基本颜色。
色光中的原色为红、绿、蓝，下图为光谱表，表中的三个顶点为理想的原色波长。
如果原色有偏差，则可合成颜色的区域会减小，光谱表中的三角形会缩小，从视觉角度来看，色彩不仅会有偏差，丰富程度减少。
17.LED发出的红、绿、蓝光线根据其不同波长特性和大致分为紫红、纯红、橙红、橙、橙黄、黄、黄绿、纯绿、翠绿、蓝绿、纯蓝、蓝紫等，橙红、黄绿、蓝紫色较纯红、纯绿、纯蓝价格上便宜很多。
三个原色中绿色最为重要，因为绿色占据了白色中69％的亮度，且处于色彩横向排列表的中心。
因此在权衡颜色的纯度和价格两者之间
的关系时，绿色是着重考虑的对象。
四:
LED显示屏发展历程40年回顾
四:
LED显示屏发展历程40年回顾
1970年代最早的GaP、GaAsP同质结红、黄、绿色低发光效率的LED已开始应用于指示灯、数字和文字显示。
从此LED开始进入多种应用领域，包括宇航、飞机、汽车、工业应用、通信、消费类产品等，遍及国民经济各部门和千家万户。
到1996年LED在全世界的销售额已达到几十亿美元。
尽管多年以来LED一直受到颜色和发光效率的限制，但由于GaP和GaAsPLED具有长寿命、高可靠性,工作电流小、可与TTL、CMOS数字电路兼容等许多优点因而却一直受到使用者的青眯。
最近十年，高亮度化、全色化一直是LED材料和器件工艺技术研究的前沿课题。
超高亮度（UHB）是指发光强度达到或超过100mcd的LED，又称坎德拉（cd）级LED。
高亮度A1GaInP和InGaNLED的研制进展十分迅速，现已达到常规材料GaA1As、GaAsP、GaP不可能达到的性能水平。
1991年日本东芝公司和美国HP公司研制成InGaA1P620nm橙色超高亮度LED，1992年InGaA1p590nm黄色超高亮度LED实用化。
同年，东芝公司研制InGaA1P573nm黄绿色超高亮度LED，法向光强达2cd。
1994年日本日亚公司研制成InGaN450nm蓝（绿）色超高亮度LED。
至此，彩色显示所需的三基色红、绿、蓝以及橙、黄多种颜色的LED都达到了坎德拉级的发光强度，实现了超高亮度化、全色化，使发光管的户外全色显示成为现实。
我国发展LED起步于七十年代，产业出现于八十年代。
全国约有100多家企业，95%的厂家都从事后道封装生产，所需管芯几乎全部从国外进口。
通过几个“五年计划”的技术改造、技术攻关、引进国外先进设备和部分关键技术，使我国LED的生产技术已向前跨进了一步。
二、超高亮度LED的性能:
超高亮度红A1GaAsLED与GaAsP-GaPLED相比，具有更高的发光效率，透明衬低（TS）A1GaAsLED（640nm）的流明效率已接近10lm/w，比红色GaAsP-GaPLED大10倍。
超高亮度InGaAlPLED提供的颜色与GaAsP-GaPLED相同包括:
绿黄色（560nm）、浅绿黄色（570nm）、黄色（585nm）、浅黄（590nm）、橙色（605nm）、浅红（625nm深红（640nm）。
透明衬底A1GaInPLED发光效率与其它LED结构及白炽光源的比较，InGaAlPLED吸收衬底（AS）的流明效率为101m/w，透明衬底（TS）为201m/w，在590－626nm的波长范围内比GaAsP-GaPLED的流明效率要高10－20倍；在560－570的波长范围内则比GaAsP-GaPLED高出2－4倍。
超高亮度InGaNLED提供了兰色光和绿色光，其波长范围兰色为450－480nm，兰绿色为500nm，绿色为520nm；其流明效率为3－151m/w。
超高亮度LED目前的流明效率已超过了带滤光片的白炽灯，可以取代功率1w以内的白炽灯，而且用LED阵列可以取代功率150w以内的白炽灯。
对于许多应用，白炽灯都是采用滤光片来得到红色、橙色、绿色和兰色，而用超高亮度LED则可得到相同的颜色。
近年AlGaInP材料和InGaN材料制造的超高亮度LED将多个（红、兰、绿）超高亮度LED芯片组合在一起，不用滤光片也能得到各种颜色。
包括红、橙、黄、绿、蓝，目前其发光效率均已超过白炽灯，正向荧光灯接近。
发光亮度已高于1000mcd，可满足室外全天候、全色显示的需要，用LED彩色大屏幕可以表现天空和海洋，实现三维动画。
新一代红、绿、蓝超高亮度LED达到了前所未有的性能。
三、超高亮度LED的应用:
1．信息指示灯
汽车信号指示:
汽车指示灯在车的外部主要是方向灯、尾灯和刹车灯；在车的内部主要是各种仪表的照明和显示。
超高亮度LED用于汽车指示灯与传统的白炽灯相比具有许多优点，在汽车工业中有着广泛的市场。
LED能够经受较强的机械冲击和震动。
平均工作寿命MTBF比白炽灯泡高出几个量级，远远高出汽车本身的工作寿命，因此LED刹车灯可封装成一个整体，而不必考虑维修。
透明衬底Al.GaAs和AlInGaPLED与带有滤光片的白炽灯泡相比具有相当高的流明效率，这样LED刹车灯和方向灯就能够在较低的驱动电流下工作，典型的驱动电流只有白炽灯的1/4，从而降低了汽车用于行驶距离。
较低的电功率还可降低汽车内部线路系统的体积和重量，同时还可减小集成化的LED信号灯的内部温升，允许透镜和外罩使用耐温性能较低的塑料。
LED刹车灯的响应时间为100ns，比白炽灯的响应时间短，这样便给司机留下了更多的反应时间，从而提高了行车的安全保证。
汽车的外部指示灯的照度及颜色均有明确规定。
汽车的内部照明显示虽不像外部信号灯那样受到政府有关部门的控制，但汽车的制造者对LED的颜色及照度有要求。
GaPLED早已用于车内，超高亮度AlGaInP和InGaNLED由于在颜色和照度上可满足制造者的要求，因而将更多的取代车内白炽灯。
从价格上看，尽管LED灯与白炽灯相比还是较贵的，但从整个系统来看，二者的价格并没有明显的差别。
随着超高亮度TSAlGaAs和AlGaInPLED实用化的发展，最近几年价格一直在不断降低，今后降低的幅度还会更大。
交通信号指示:
用超高亮度LED取代白炽灯，用于交通信号灯、警示灯、标志灯现已遍及世界各地，市场广阔，需求量增长很快。
根据美国交通部门1994年的统计，美国安装交通信号灯的十字路口有26万个，每个十字路口至少要有12个红色、黄色、蓝绿色信号灯。
许多十字路口还有一些附加的转变标志和跨越马路的人行横道警示灯。
这样，每个十字路口可有20信号灯，而且要同时发光。
由此可推算出美国全国约有1.35亿个交通信号灯。
目前采用超高亮度LED取代传统的白炽的灯降低电力损耗已取得明显效果。
日本每年在交通信号灯上的耗电量约为100万千瓦，采用超高亮度LED取代白炽灯后，其耗电量仅为原来的12%。
交通信号灯每个国家的主管部门都要制定相应的规范，规定信号的颜色、最低的照明强度，光束空间分布的图样以及对安装环境的要求等。
尽管这些要求是按白炽灯编写的，但对目前采用的超高亮度LED交通信号灯基本上是适用的。
LED交通信号灯与白炽灯相比，工作寿命较长，一般可达到10年，考虑到户外恶劣环境的影响，预计寿命要减少到5－6年。
目前超高亮度AlGaInP红、橙、黄色LED已实现产业化，价格也比较便宜，若用红色超高亮度LED组成的模块取代传统的红色白炽交通信号灯头则可将因红色白炽灯突然失效给安全造成的影响低到最低程度。
一般LED交通信号模块由若干组串联的LED单灯组成，以12英寸的红色LED交通信号模块为例，在3－9组串联的LED单灯，每组串联的LED单灯数为70－75个（总数为210－675LED单灯），当有一个LED单灯失效时，只会影响一组信号，其余各组减小到原来的2/3（67%）或8/9（89%），并不会像白炽灯那样使整个信号灯头失效。
LED交通信号模块的主要问题是造价仍然显得高些，以12英寸的TS-AlGaAs红色LED交通信号模块为例，最早应用于1994年，其造价为350$，而到1996年性能更好的12英的AlGaInPLED交通信号模块，造价则为200$。
预计今后不会很久，InGaN蓝绿色LED交通信号模块的价格将可与AlGaInP相比。
白炽交通信号灯头的造价虽低，但耗电量大，一个直径12英寸的白炽交通信号灯头的耗电量为150W，横过马路人行道的交通警示灯的耗电量为67W，据计算，每个十字路口的白炽信号灯每年的耗电量为18133KWh，折合每年电费为1450$；然而LED交通信号模块则非常省电，每个8－12英寸的红色LED交通信号模块耗电量分别为15W和20W，十字路口拐弯处的LED标志可用箭头开关显示，耗电量仅有9w，据计算，每个十字路口每年可省电9916KWh，相当每年节省电费793$。
按每个LED交通信号模块的平均造价200$计，红色LED交通信号模块仅用其节省的电费，3年后即可收回最初的成本造价，并开始不断得到经济回报。
因此目前使用AlGaInPLED交通信息模块，尽管造价显得地，但从长看，还是合算的。
2．大屏幕显示
大屏幕显示是超高亮度LED应用的另一巨大市场，包括:
图形、文字、数字的单色、双色和全色显示。
在表2中列出了LED显示的各种用途。
传统的大屏幕有源显示一般采用白炽灯、光纤、阴极射线管等；无源显示一般采用翻牌的方法。
表3列出了几种显示的性能比较。
LED显示曾一直受到LED本身性能和颜色的限制。
如今，超高亮度AlGaInP、TS-AlGaAs、InGaNLED已能够提供明亮的红、黄、绿、蓝各种颜色，可完全满足实现全色大屏幕显示的要求。
LED显示屏可按像素尺寸装配成各种结构，小像素直径一般小于5mm，单色显示的每个像素用一个T-1（3/4）的LED灯，双色显示的每个像素为双色的T-1（3/4）的LED灯，全色显示则需要3个T-1红、绿、蓝色灯，或者装配一个多芯片的T-1（3/4）的LED灯作为一个像素。
大像素则是通过把许多T-1（3/4）红、绿、蓝色LED灯组合在一起构成的。
用InGaN（480nm）蓝、InGaN（515nm）绿和ALGaAS（637nm）红LED灯作为LED显示的三基色，可以提供逼真的全色性能，而且具有较大的颜色范围包括:
蓝绿、绿红等，与国际电视系统委员会（NTSC）规定的电视颜色范围基本相符。
3．液晶显示（LCD）的背照明
在液晶显示中至少有10%采用有源光作为背照明，光源可使LCD显示屏的黑暗的环境下易读，全色LCD显示也需要光源。
LCD背照明所需的光源主要有:
白炽灯泡、场致发光、冷阴极荧光、LED等，它们被列于表4进行比较，其中LED在LCD背照明中最有竞争力，新型的超高亮度AlGaInP、AlGaAs、InGaNLED可以提供高效率的发光和宽范围的颜色。
LED用于LCD背照明主要有三种方式。
（1）最简单是把LED灯直接安装在LCD散射膜的后面，可用许多封装的LED灯，它们应当具有非常宽的光束角，以使轴向光均匀性较好。
也可以采用未封装的管芯，一般用GaPLED，然而用AlGaInP、TS-AlGaAsLED则可在小电流下工作，减小功耗。
（2）另一方式是边缘光LCD背照明，用一个透明或半透明的矩形塑料块作为导光体，将其直接安装在LCD散射膜的后面，塑料块的后表面涂上白色反光材料，LED光从塑料块的一个侧边射入，其余侧边作以白色反光材料。
（3）将LED发出的光导入光纤束之中，光纤束的散射膜后面构成一个平坦的薄片，可以用不同的方法将光从薄片中取出作为LCD的背照明。
采用LED作为背照明的液晶显示器可用于移动电话、笔记本电脑，随着小型液晶显示器在节电型通信产品中的广泛使用，将会对超高亮度LED有更大的需求。
4．固体照灯
全色超高亮度LED的实用化和商品化，使照明技术面临一场新的革命，由多个超高亮度红、蓝、绿三色LED制成的固体照明灯不仅可以发出波长连续可调的各种色光，而且还可以发出亮度可达几十到一百烛光的白色成为照明光源。
最近，日本日亚公司利用其InGaN蓝光LED和荧光技术，又推出了白光固体发光器件产品，其色温为6500K，效率达每瓦7.5流明。
对于相同发光亮度的白炽灯和LED固体照明灯说，后者的功耗只占前者的10%－20%，白炽灯的寿命一般不超过2000小时，而LED灯的寿命长达数万小时。
这种体积小、重量轻、方向性好、节能、寿命长、耐各种恶劣条件的固体光源必将对传统的光源市场造成冲击。
尽管这种新型照明固体光源的成本依然偏高，但可以应用于一些特殊场合如矿山、潜水、抢险、军用装置的照明等。
从长远看，如果超高亮度LED的生产规模进一步扩大，成本进一步降低，其在节能和长寿命的优势足以弥补其价格偏高的劣势。
超高亮度LED将有可能成为一种很有竞争力的新型电光源。
5.室外全彩系列led显示屏产品特点：
适用性强：
山木显示专门对室外各种环境进行了研究，并将成果应用于设计系统，使得其产品在室外各种恶劣环境下的适应性和可靠性都得到了显著提高；色彩丰富：
由三基色（红、绿、蓝）显示单元箱体组成，红、绿、蓝256级灰度构成16777216种颜色，使电子屏实现显示色彩丰富、高饱和度、高解析度、显示频率高的动态图像；适用范围：
政府广场、休闲广场、繁华商贸中心、广告信息发布牌、商业街、火车站等。
五：
LED显示屏的分类：
1、按颜色基色可以分为
单基色显示屏:
单一颜色（红色或绿色）。
双基色显示屏：
红和绿双基色，256级灰度、可以显示65536种颜色。
全彩色显示屏：
红、绿、蓝三基色，256级灰度的全彩色显示屏可以显示一千六百多万种色。
2、按显示器件分类
LED数码显示屏：
显示器件为7段码数码管，适于制作时钟屏、利率屏等，显示数字的电子显示屏。
LED点阵图文显示屏：
显示器件是由许多均匀排列的发光二极管组成的点阵显示模块，适于播放文字、图像信息。
LED视频显示屏：
显示器件是由许多发光二极管组成，可以显示视频、动画等各种视频文件。
3、按使用场合分类
室内显示屏：
发光点较小，一般Φ3mm--Φ8mm，显示面积一般几至十几平方米。
室外显示屏：
面积一般几十平方米至几百平方米，亮度高，可在阳光下工作，具有防风、防雨、防水功能。
4、按发光点直径及间距分类
室内屏（按直径分）：
Φ3mm、Φ3.75mm、Φ5mm、
室外屏（按间距分）：
PH10、PH12、PH14、PH16、PH20、PH25、PH31.25、PH37.5......
5.显示方式有静态、横向滚动、垂直滚动和翻页显示等。
单块模块控制驱动12块（最多可控制24块）8X8点阵，共16X48点阵（或32X48点阵），是单块MAX7219（或PS7219、HD7279、ZLG7289及8279等类似LED显示驱动模块）的12倍（或24倍）！
可采用“级联”的方式组成任意点阵大显示屏。
显示效果好，功耗小，且比采用MAX7219电路的成本更低。
六:
led显示屏的技术优势评述：
六:
led显示屏的技术优势评述：
现有常见的室内全彩方案的比较：
1．点阵模块方案：
最早的设计方案，由室内伪彩点阵屏发展而来
优势：
原材料成本最有优势，且生产加工工艺简单，质量稳定。
缺点：
色彩一致性差，马赛克现象较严重，显示效果较差。
2．单灯方案：
为解决点阵屏色彩问题，借鉴户外显示屏技术的一种方案，同时将户外的像素复用技术（又叫像素共享技术，虚拟像素技术）移植到了室内显示屏。
优势：
色彩一致性比点阵模块方式的好。
缺点：
混色效果不佳，视角不大，水平方向左右观看有色差。
加工较复杂，抗静电要求高。
实际像素分辨率做到10000点以上较难。
3．贴片方案：
采用贴片发光管为显示元件的方案。
优势：
色彩一致性，视角等重要显示指标是现有方案里最好的一种，特别是三合一表贴的混色效果非常好。
缺点：
加工工艺麻烦，成本太高。
4。
亚表贴方案：
实际上是单灯方案的一种改进，现在还在完善
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