CN101989157A - 高感度电容式触控组件及其制程 - Google Patents
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Abstract
一种高感度电容式触控组件，其特征在于包含：一感应层；一高介电材料膜，设置在所述感应层上；以及一保护层，设置在所述高介电材料膜上。本发明的高感度电容式触控组件及其制程具有大幅提高感度的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种电容式触控组件，具体地说，是一种提高感度的电容式触控组件。
背景技术
电容式触控技术的运作原理，是通过对象(例如手指或其它导体)接触电容式触控组件造成触点处的感应层(touch sensor)的电容值变化，经由控制器定位出所述触点的位置。由于触控组件的感应层系由导体制成，因此通常在感应层上覆盖绝缘材质当作保护层(cover)保护所述感应层。保护层的材质通常选用塑料、玻璃、树脂、等强韧物。
图1是手指接触电容式触控组件的示意图，电容式触控组件10是由感应层12及其上方覆盖的保护层14组成。感应层12是导体，因此其与地端GND之间存有基本电容CBase。保护层14是绝缘体，当手指16碰触保护层14时，由于人体属于导体且具有等同于接地的电位，因此感应层12与手指16之间将出现另一电容CPress。在此情况下，感应层12可视为电容CPress的上电极板，手指16可视为电容CPress的下电极板且接地，中间的保护层14为电容CPress的介电层。所以在手指16碰触保护层14时，电容CPress系与感应层12的基本电容CBase并联，造成整体的电容值增加。
图2是控制器对图1的触控组件10充放电产生的电压波形图。假设以定电流I在一定的时间周期T对触控组件10进行充、放电，当手指16未接触触控组件10时，产生的电压信号是波形18；当手指16接触触控组件10时，总电容值增加，产生的电压信号变成波形20。电压信号经过低通滤波器后取得其直流位准，假设波形18的直流位准22为V，波形20的直流位准24为V-ΔV。由于定电流I与充放电时间T固定，所以不管手指16有无接触触控组件10，其总电荷Q是相同的，因此
基本电容CBase的电容量是pF等级，电容CPress的电容量是fF等级。ΔV/V愈大愈容易侦测出电压变化量ΔV，即所谓的感度提升。由公式1可知，基本电容CBase变小或是电容CPress变大可以提升感度。基本电容CBase可由电路布线(layout)的技巧降低。电容CPress是由感应层12、手指16与保护层14所构成，平行板电容器之电容值为
C＝εγεOA/d， 公式2
其中，εγεO为介电层的介电常数，A为两电极板的面积，d为两电极板之间的距离。由公式2可知，欲增加CPress的大小，可以减小感应层12与手指16之间的距离、增加感应层12的面积、或选择高介电常数的保护层14。
提升电容式触控组件感度的已知方法有：藉由电路布线技巧降低感应层12的基本电容CBase、使用介电常数较大的保护层14(例如玻璃的介电常数约为5～7)、使用厚度较薄的保护层14等。但感应层14的重新设计较为麻烦，且因电容等级差异，改善效果较不显著。保护层14的厚度有时因为保护需求及使用设备的规格已定而无法更改。
因此已知的电容式触控组件及其提升感度的方法存在着上述种种不便和问题。
发明内容
本发明的目的，在于提出一种简单、低成本的解决方案来提高电容式触控组件的感度。
本发明的另一目的，在于提出一种高感度电容式触控组件及其制程。
为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：
一种高感度电容式触控组件，其特征在于包含：
一感应层；
一高介电材料膜，设置在所述感应层上；以及
一保护层，设置在所述高介电材料膜上。
本发明的高感度电容式触控组件还可以采用以下的技术措施来进一步实现。
前述的高感度电容式触控组件，其中所述高介电材料膜具有透光性。
前述的高感度电容式触控组件，其中所述高介电材料膜包括二氧化钛。
前述的高感度电容式触控组件，其中所述高介电材料膜具有非透光性。
前述的高感度电容式触控组件，其中所述保护层具有透光性。
前述的高感度电容式触控组件，其中所述保护层具有非透光性。
前述的高感度电容式触控组件，其中所述感应层具有透光性。
前述的高感度电容式触控组件，其中所述感应层具有非透光性。
一种高感度电容式触控组件，其特征在于包含：
一感应层；
一保护层，设置在所述感应层上；以及
一高介电材料膜，设置在所述保护层上。
前述的高感度电容式触控组件，其中所述高介电材料膜具有透光性。
前述的高感度电容式触控组件，其中所述高介电材料膜包括二氧化钛。
前述的高感度电容式触控组件，其中所述高介电材料膜具有非透光性。
前述的高感度电容式触控组件，其中所述保护层具有透光性。
前述的高感度电容式触控组件，其中所述保护层具有非透光性。
前述的高感度电容式触控组件，其中所述感应层具有透光性。
前述的高感度电容式触控组件，其中所述感应层具有非透光性。
一种高感度电容式触控组件，包含：
一感应层；
一第一高介电材料膜，设置在所述感应层上；
一保护层，设置在所述第一高介电材料膜上；以及
一第二高介电材料膜，设置在所述保护层上。
前述的高感度电容式触控组件，其中所述高介电材料膜具有透光性。
前述的高感度电容式触控组件，其中所述高介电材料膜包括二氧化钛。
前述的高感度电容式触控组件，其中所述高介电材料膜具有非透光性。
前述的高感度电容式触控组件，其中所述保护层具有透光性。
前述的高感度电容式触控组件，其中所述保护层具有非透光性。
前述的高感度电容式触控组件，其中所述感应层具有透光性。
前述的高感度电容式触控组件，其中所述感应层具有非透光性。
一种高感度电容式触控组件的制程，其特征在于包含以下步骤：
(a)准备一感应层及一保护层；
(b)形成一高介电材料膜于所述感应层上；以及
(c)将所述保护层贴覆在所述高介电材料膜上。
本发明的高感度电容式触控组件的制程还可以采用以下的技术措施来进一步实现。
前述的高感度电容式触控组件的制程，其中所述(b)步骤包含使用物理性沉积、化学性沉积、涂布、化学置换、浸泡或喷洒而在所述感应层上镀上所述高介电材料膜。
前述的高感度电容式触控组件的制程，其中所述(b)步骤包含使用二氧化钛形成所述高介电材料膜。
前述的高感度电容式触控组件的制程，其中所述(b)步骤包含在真空环境下形成所述高介电材料膜。
前述的高感度电容式触控组件的制程，其中所述(b)步骤包含于在非真空环境下形成所述高介电材料膜。
前述的高感度电容式触控组件的制程，其中更包含对所述高介电材料膜施行热处理。
一种高感度电容式触控组件的制程，包含以下步骤：
(a)准备一感应层及一保护层；
(b)形成一高介电材料膜在所述保护层上；以及
(c)将所述高介电材料膜贴覆在所述高介电材料膜上。
前述的高感度电容式触控组件的制程，其中所述(b)步骤包含使用物理性沉积、化学性沉积、涂布、化学置换、浸泡或喷洒而在所述感应层上镀上所述高介电材料膜。
前述的高感度电容式触控组件的制程，其中所述(b)步骤包含使用二氧化钛形成所述高介电材料膜。
前述的高感度电容式触控组件的制程，其中所述(b)步骤包含在真空环境下形成所述高介电材料膜。
前述的高感度电容式触控组件的制程，其中所述(b)步骤包含于在非真空环境下形成所述高介电材料膜。
前述的高感度电容式触控组件的制程，其中更包含对所述高介电材料膜施行热处理。
一种高感度电容式触控组件的制程，其特征在于包含：
(a)准备一感应层及一保护层；
(b)形成一高介电材料膜在所述保护层上；以及
(c)将所述保护层贴覆在所述感应层上。
前述的高感度电容式触控组件的制程，其中所述(b)步骤包含使用物理性沉积、化学性沉积、涂布、化学置换、浸泡或喷洒而在所述感应层上镀上所述高介电材料膜。
前述的高感度电容式触控组件的制程，其中所述(b)步骤包含使用二氧化钛形成所述高介电材料膜。
前述的高感度电容式触控组件的制程，其中所述(b)步骤包含在真空环境下形成所述高介电材料膜。
前述的高感度电容式触控组件的制程，其中所述(b)步骤包含于在非真空环境下形成所述高介电材料膜。
前述的高感度电容式触控组件的制程，其中更包含对所述高介电材料膜施行热处理。
一种高感度电容式触控组件的制程，其特征在于包含：
(a)准备一感应层及一保护层；
(b)将所述保护层贴覆在所述感应层上；以及
(c)形成一高介电材料膜在所述保护层上。
前述的高感度电容式触控组件的制程，其中所述(c)步骤包含使用物理性沉积、化学性沉积、涂布、化学置换、浸泡或喷洒而在所述感应层上镀上所述高介电材料膜。
前述的高感度电容式触控组件的制程，其中所述(c)步骤包含使用二氧化钛形成所述高介电材料膜。
前述的高感度电容式触控组件的制程，其中所述(c)步骤包含在真空环境下形成所述高介电材料膜。
前述的高感度电容式触控组件的制程，其中所述(c)步骤包含于在非真空环境下形成所述高介电材料膜。
前述的高感度电容式触控组件的制程，其中更包含对所述高介电材料膜施行热处理。
一种高感度电容式触控组件的制程，其特征在于包含：
(a)准备一感应层及一保护层；
(b)形成两高介电材料膜在所述保护层的上、下两表面上；以及
(c)将所述两高介电材料膜其中之一贴覆在所述感应层上。
前述的高感度电容式触控组件的制程，其中所述(b)步骤包含使用物理性沉积、化学性沉积、涂布、化学置换、浸泡或喷洒而在所述感应层上镀上所述两高介电材料膜。
前述的高感度电容式触控组件的制程，其中所述(b)步骤包含使用二氧化钛形成所述两高介电材料膜。
前述的高感度电容式触控组件的制程，其中所述(b)步骤包含在真空环境下形成所述两高介电材料膜。
前述的高感度电容式触控组件的制程，其中所述(b)步骤包含于在非真空环境下形成所述两高介电材料膜。
前述的高感度电容式触控组件的制程，其中更包含对所述两高介电材料膜施行热处理。
一种高感度电容式触控组件的制程，包含：
(a)准备一感应层及一保护层；
(b)形成一第一高介电材料膜在所述感应层上及一第二高介电材料膜在所述保护层上；以及
(c)将所述保护层贴覆在所述第一高介电材料膜上。
前述的高感度电容式触控组件的制程，其中所述(b)步骤包含使用物理性沉积、化学性沉积、涂布、化学置换、浸泡或喷洒而在所述感应层上镀上所述第一及第二高介电材料膜。
前述的高感度电容式触控组件的制程，其中所述(b)步骤包含使用二氧化钛形成所述第一及第二高介电材料膜。
前述的高感度电容式触控组件的制程，其中所述(b)步骤包含在真空环境下形成所述第一及第二高介电材料膜。
前述的高感度电容式触控组件的制程，其中所述(b)步骤包含于在非真空环境下形成所述第一及第二高介电材料膜。
前述的高感度电容式触控组件的制程，其中更包含对所述第一及第二高介电材料膜施行热处理。
采用上述技术方案后，本发明的高感度电容式触控组件及其制程具有大幅提高感度的优点。
附图说明
图1为手指接触电容式触控组件的示意图；
图2为控制器对图1的触控组件充、放电产生的电压波形图；
图3为本发明的第一实施例示意图；
图4为本发明的第二实施例示意图；
图5为本发明的第三实施例示意图；
图6为本发明的第四实施例示意图；
图7为本发明的第五实施例示意图；
图8为本发明的第六实施例示意图；
图9为测试本发明的电容式触控组件的感度的实验示意图；
图10是图9的实验中X轴感应线及Y轴感应线产生的感应量。
图中，组件符号说明
10、电容式触控组件 12、感应层 14、保护层 16、手指 18、电压信号的波形 20、电压信号的波形 22、电压信号的直流位准 24、电压信号的直流位准 26、高介电材料膜 28、高介电材料膜 30、电容式触控组件 32、金手指。
具体实施方式
以下结合实施例及其附图对本发明作更进一步说明。
现请参阅图3，图3为本发明的第一实施例示意图。如图所示，所述准备感应层12及保护层14，在感应层12上形成高介电材料膜26，接着再将保护层14贴覆在高介电材料膜26上。
图4为本发明的第二实施例，准备感应层12及保护层14，在保护层14上形成高介电材料膜26，再将保护层14翻转，将高介电材料膜26贴覆在感应层12上。
图5为本发明的第三实施例，准备感应层12及保护层14，形成高介电材料膜28在保护层14上，再将保护层14贴覆在感应层12上。
图6为本发明的第四实施例，准备感应层12及保护层14，在感应层12上贴覆保护层14后，再形成高介电材料膜28在保护层14上。
图7为本发明的第五实施例，准备感应层12及保护层14，形成两高介电材料膜26及28在保护层14的上下两表面上，再将高介电材料膜26贴覆在感应层12上。
图8为本发明的第六实施例，准备感应层12及保护层14，形成一第一高介电材料膜26在感应层12上及一第二高介电材料膜28在保护层14上，再将保护层14贴覆在第一高介电材料膜26上。
当对象碰触本发明的电容式触控组件时，由于所述对象与感应层12间有一高介电材料膜26或两高介电材料膜26及28存在，因此所述碰触引起的电容值变化量将增加，感度也跟着提升。
感应层12、保护层14及高介电材料膜26及28可为具透光性或具非透光性。
可以形成高介电材料膜26及28的材料很多，例如二氧化钛(TiO2)。二氧化钛具有某些特性，使其适用于各种不同的应用。例如，二氧化钛在紫外光区有较强吸收，因此可用于防紫外线产品上；二氧化钛具有的能隙(bandgap)使其可做光触媒；奈米结构的二氧化钛具疏水性，可应用在自洁或防雾气玻璃上；二氧化钛具有高折射率，搭配光学设计可用于反射镜；二氧化钛的介电系数高达50～70，可以大幅增加CPress的大小；在半导体领域中，二氧化钛已经被广泛的研究来取代二氧化硅，期望更有效的降低漏电；二氧化钛具高硬度，因此耐刮；二氧化钛本身有利于后制程加工；二氧化钛的物理及化学性质稳定；二氧化钛没有毒性。二氧化钛制成的高介电材料膜26及28可以是结晶、多晶及非晶三种状态，厚度为至μm等级，制作的方法包含以物理性沉积、化学性沉积、涂布、化学置换、浸泡、喷洒等方法将其镀在感应层12或保护层14上。为了得到良好的覆盖性和性质稳定的二氧化钛膜，形成高介电材料膜26及28的过程可在真空或非真空环境下施行，并视需求做热处理，或添加不同的溶剂与化合物，经过物理性或化学性反应后得到二氧化钛膜。
图9为测试本发明的电容式触控组件的感度的实验示意图，其中电容式触控组件30的感应层12具有X轴感应线及Y轴感应线，二氧化钛镀在感应层12上形成高介电材料膜26，其上是保护层14，金手指32用来碰触电容式触控组件30。图10是图9的实验中X轴感应线及Y轴感应线产生的感应量(ADC)。以下表1列出未镀高介电材料膜及高介电材料膜的厚度为
时，测得的X轴感应线及Y轴感应线的感应量。参照图10及表1，当金手指32未接触电容式触控组件30时，X轴感应线及Y轴感应线的感应量皆为10；当金手指32接触电容式触控组件30时，触点的X轴感应线X10在未镀高介电材料膜及高介电材料膜的厚度为
的情况下的感应量分别是108、112、93、117、163，而触点的Y轴感应线Y7的感应量是127、136、105、125、167。从图10的曲线明显看出高介电材料膜大幅提高电容式触控组件的感应量，亦即提高其感度。
表1
高介电材料膜26及28不会影响保护层14对感应层12的保护，而且其厚度相对于保护层14的厚度是可以忽略的，因此也不影响设备的规格限制。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变化。因此，所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求限定。
Claims (60)
1.一种高感度电容式触控组件，其特征在于包含：
一感应层；
一高介电材料膜，设置在所述感应层上；以及
一保护层，设置在所述高介电材料膜上。
2.如权利要求1所述的高感度电容式触控组件，其特征在于，所述高介电材料膜具有透光性。
3.如权利要求1所述的高感度电容式触控组件，其特征在于，所述高介电材料膜包括二氧化钛。
4.如权利要求1所述的高感度电容式触控组件，其特征在于，所述高介电材料膜具有非透光性。
5.如权利要求1所述的高感度电容式触控组件，其特征在于，所述保护层具有透光性。
6.如权利要求1所述的高感度电容式触控组件，其特征在于，所述保护层具有非透光性。
7.如权利要求1所述的高感度电容式触控组件，其特征在于，所述感应层具有透光性。
8.如权利要求1所述的高感度电容式触控组件，其特征在于，所述感应层具有非透光性。
9.一种高感度电容式触控组件，其特征在于包含：
一感应层；
一保护层，设置在所述感应层上；以及
一高介电材料膜，设置在所述保护层上。
10.如权利要求9所述的高感度电容式触控组件，其特征在于，所述高介电材料膜具有透光性。
11.如权利要求9所述的高感度电容式触控组件，其特征在于，所述高介电材料膜包括二氧化钛。
12.如权利要求9所述的高感度电容式触控组件，其特征在于，所述高介电材料膜具有非透光性。
13.如权利要求9所述的高感度电容式触控组件，其特征在于，所述保护层具有透光性。
14.如权利要求9所述的高感度电容式触控组件，其特征在于，所述保护层具有非透光性。
15.如权利要求9所述的高感度电容式触控组件，其特征在于，所述感应层具有透光性。
16.如权利要求9所述的高感度电容式触控组件，其特征在于，所述感应层具有非透光性。
17.一种高感度电容式触控组件，包含：
一感应层；
一第一高介电材料膜，设置在所述感应层上；
一保护层，设置在所述第一高介电材料膜上；以及
一第二高介电材料膜，设置在所述保护层上。
18.如权利要求17所述的高感度电容式触控组件，其特征在于，所述高介电材料膜具有透光性。
19.如权利要求17所述的高感度电容式触控组件，其特征在于，所述高介电材料膜包括二氧化钛。
20.如权利要求17所述的高感度电容式触控组件，其特征在于，所述高介电材料膜具有非透光性。
21.如权利要求17所述的高感度电容式触控组件，其特征在于，所述保护层具有透光性。
22.如权利要求17所述的高感度电容式触控组件，其特征在于，所述保护层具有非透光性。
23.如权利要求17所述的高感度电容式触控组件，其特征在于，所述感应层具有透光性。
24.如权利要求17所述的高感度电容式触控组件，其特征在于，所述感应层具有非透光性。
25.一种高感度电容式触控组件的制程，其特征在于包含以下步骤：
(a)准备一感应层及一保护层；
(b)形成一高介电材料膜于所述感应层上；以及
(c)将所述保护层贴覆在所述高介电材料膜上。
26.如权利要求25所述的制程，其特征在于，所述(b)步骤包含使用物理性沉积、化学性沉积、涂布、化学置换、浸泡或喷洒而在所述感应层上镀上所述高介电材料膜。
27.如权利要求25所述的制程，其特征在于，所述(b)步骤包含使用二氧化钛形成所述高介电材料膜。
28.如权利要求25所述的制程，其特征在于，所述(b)步骤包含在真空环境下形成所述高介电材料膜。
29.如权利要求25所述的制程，其特征在于，所述(b)步骤包含于在非真空环境下形成所述高介电材料膜。
30.如权利要求25所述的制程，其特征在于，更包含对所述高介电材料膜施行热处理。
31.一种高感度电容式触控组件的制程，包含以下步骤：
(a)准备一感应层及一保护层；
(b)形成一高介电材料膜在所述保护层上；以及
(c)将所述高介电材料膜贴覆在所述高介电材料膜上。
32.如权利要求31所述的制程，其特征在于，所述(b)步骤包含使用物理性沉积、化学性沉积、涂布、化学置换、浸泡或喷洒而在所述感应层上镀上所述高介电材料膜。
33.如权利要求31所述的制程，其特征在于，所述(b)步骤包含使用二氧化钛形成所述高介电材料膜。
34.如权利要求31所述的制程，其特征在于，所述(b)步骤包含在真空环境下形成所述高介电材料膜。
35.如权利要求31所述的制程，其特征在于，所述(b)步骤包含于在非真空环境下形成所述高介电材料膜。
36.如权利要求31所述的制程，其特征在于，更包含对所述高介电材料膜施行热处理。
37.一种高感度电容式触控组件的制程，其特征在于包含：
(a)准备一感应层及一保护层；
(b)形成一高介电材料膜在所述保护层上；以及
(c)将所述保护层贴覆在所述感应层上。
38.如权利要求37所述的制程，其特征在于，所述(b)步骤包含使用物理性沉积、化学性沉积、涂布、化学置换、浸泡或喷洒而在所述感应层上镀上所述高介电材料膜。
39.如权利要求37所述的制程，其特征在于，所述(b)步骤包含使用二氧化钛形成所述高介电材料膜。
40.如权利要求37所述的制程，其特征在于，所述(b)步骤包含在真空环境下形成所述高介电材料膜。
41.如权利要求37所述的制程，其特征在于，所述(b)步骤包含于在非真空环境下形成所述高介电材料膜。
42.如权利要求37所述的制程，其特征在于，更包含对所述高介电材料膜施行热处理。
43.一种高感度电容式触控组件的制程，其特征在于包含：
(a)准备一感应层及一保护层；
(b)将所述保护层贴覆在所述感应层上；以及
(c)形成一高介电材料膜在所述保护层上。
44.如权利要求43所述的制程，其特征在于，所述(c)步骤包含使用物理性沉积、化学性沉积、涂布、化学置换、浸泡或喷洒而在所述感应层上镀上所述高介电材料膜。
45.如权利要求43所述的制程，其特征在于，所述(c)步骤包含使用二氧化钛形成所述高介电材料膜。
46.如权利要求43所述的制程，其特征在于，所述(c)步骤包含在真空环境下形成所述高介电材料膜。
47.如权利要求43所述的制程，其特征在于，所述(c)步骤包含于在非真空环境下形成所述高介电材料膜。
48.如权利要求43所述的制程，其特征在于，更包含对所述高介电材料膜施行热处理。
49.一种高感度电容式触控组件的制程，其特征在于包含：
(a)准备一感应层及一保护层；
(b)形成两高介电材料膜在所述保护层的上、下两表面上；以及
(c)将所述两高介电材料膜其中之一贴覆在所述感应层上。
50.如权利要求49所述的制程，其特征在于，所述(b)步骤包含使用物理性沉积、化学性沉积、涂布、化学置换、浸泡或喷洒而在所述感应层上镀上所述两高介电材料膜。
51.如权利要求49所述的制程，其特征在于，所述(b)步骤包含使用二氧化钛形成所述两高介电材料膜。
52.如权利要求49所述的制程，其特征在于，所述(b)步骤包含在真空环境下形成所述两高介电材料膜。
53.如权利要求49所述的制程，其特征在于，所述(b)步骤包含于在非真空环境下形成所述两高介电材料膜。
54.如权利要求49所述的制程，其特征在于，更包含对所述两高介电材料膜施行热处理。
55.一种高感度电容式触控组件的制程，包含：
(a)准备一感应层及一保护层；
(b)形成一第一高介电材料膜在所述感应层上及一第二高介电材料膜在所述保护层上；以及
(c)将所述保护层贴覆在所述第一高介电材料膜上。
56.如权利要求55所述的制程，其特征在于，所述(b)步骤包含使用物理性沉积、化学性沉积、涂布、化学置换、浸泡或喷洒而在所述感应层上镀上所述第一及第二高介电材料膜。
57.如权利要求55所述的制程，其特征在于，所述(b)步骤包含使用二氧化钛形成所述第一及第二高介电材料膜。
58.如权利要求55所述的制程，其特征在于，所述(b)步骤包含在真空环境下形成所述第一及第二高介电材料膜。
59.如权利要求55所述的制程，其特征在于，所述(b)步骤包含于在非真空环境下形成所述第一及第二高介电材料膜。
60.如权利要求55所述的制程，其特征在于，更包含对所述第一及第二高介电材料膜施行热处理。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103870072A (zh) * | 2012-12-17 | 2014-06-18 | 比亚迪股份有限公司 | 一种电容触摸屏及其制备方法 |
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2009
- 2009-08-03 CN CN2009101605994A patent/CN101989157A/zh active Pending
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