TWI468795B - 電子裝置 - Google Patents

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TWI468795B
TWI468795B TW101138955A TW101138955A TWI468795B TW I468795 B TWI468795 B TW I468795B TW 101138955 A TW101138955 A TW 101138955A TW 101138955 A TW101138955 A TW 101138955A TW I468795 B TWI468795 B TW I468795B
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Tien Hung Hou
Mei Hsiung Tsai
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Compal Electronics Inc
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Description

電子裝置
本發明是有關於一種電子裝置。
當在夜間或是在昏暗的環境下使用電子裝置，如筆記型電腦時，常會發生因為外界環境昏暗不明讓使用者無法清楚地辨識鍵盤裝置之按鍵，造成使用者打字的不便或是鍵入錯誤的指示。
雖然，筆記型電腦有顯示螢幕，且顯示螢幕在顯示圖像時可提供些許的亮度，但是顯示螢幕所提供的亮度並不足以照亮整個鍵盤，所以仍會造成使用者打字的不便或是鍵入錯誤的指示。
此外，即使在顯示螢幕的頂部加裝一光源以照射鍵盤，由光源所發出之光照射到鍵盤時，有部分的光會產生鏡面反射現象，而照成眩光。因此，仍會造成使用者較不易清楚地辨識按鍵上的文字，而產生操作上的困擾。
為了讓使用者能夠在昏暗的環境下仍可辨識按鍵來進行操作，現行技術是於鍵盤下配置一背光源，例如為採用發光二極體的背光源。背光源所發出的光可向上照射於按鍵底部，並經由按鍵上的可透光符號或字樣透出光，讓使用者在昏暗的環境下仍可辨識按鍵來進行操作。
由於此種作法需於鍵盤的下方額外配置背光源，因此除了會增加電子裝置的成本外，亦會提高電子裝置的功 耗。此外，在設置背光源時，常會導致鍵盤厚度的增加。因此，如何在維持鍵盤的厚度(或是電子裝置的總體厚度)下，讓使用者能夠在昏暗的環境下仍可辨識按鍵來進行操作，且亦能維持低成本與低功耗，實為當前研發人員亟欲解決的問題之一。
本發明提供一種電子裝置，其可提升在昏暗的環境下之操作準確度與便利性，且可降低反射光中眩光的比例。
本發明之一實施例提供一種電子裝置，包括顯示器。顯示器係顯示所接受之資訊內容，資訊內容具有一水平方向，顯示器亦具有一水平方向，且顯示器之水平方向與資訊內容之水平方向相互平行。。顯示器包括顯示面板、背光模組以及第一偏振單元。背光模組配置於顯示面板的一側，其中背光模組包括水平稜鏡片。水平稜鏡片包括多個第一稜鏡，其中第一稜鏡的頂角大於或等於80度且小於90度。顯示面板位於第一偏振單元與背光模組之間。第一偏振單元的穿透軸與水平方向夾第一角度，其中第一角度大於45度且小於135度。
在本發明之一實施例中，前述之第一角度介於46度至70度之間或介於110度至134度之間。
在本發明之一實施例中，前述之顯示面板為扭轉向列型(Twist Nematic,TN)液晶顯示面板、共平面切換型(In-Plane Switching,IPS)液晶顯示面板、邊際場切換型 (Fringe Field Switching,FFS)液晶顯示面板、多域垂直配向型(Multi-domain Vertically Alignment，MVA)液晶顯示面板、垂直配向共平面切換型(Vertically Alignment In-Plane Switching,VA-IPS)液晶顯示面板或超扭轉向列型(Super Twisted Nematic,STN)液晶顯示面板。
在本發明之一實施例中，前述之顯示器更包括第二偏振單元。第二偏振單元位於顯示面板位與背光模組之間。第二偏振單元的穿透軸與第一偏振單元的穿透軸夾第二角度，第二角度實質上等於90度。
在本發明之一實施例中，前述之顯示面板更包括液晶層、第一配向層以及第二配向層。第一配向層配置於液晶層與第一偏振單元之間。第一配向層的配向方向實質上平行於第一偏振單元的偏振方向。第二配向層配置於液晶層與第二偏振單元之間。第二配向層的配向方向實質上平行於第二偏振單元的偏振方向。
在本發明之一實施例中，前述之第一稜鏡具有兩個角度實質上相同的底角。
在本發明之一實施例中，前述之電子裝置更包含底座，且顯示器連接於底座。
在本發明之一實施例中，前述之背光模組更包括背光源，其中水平稜鏡片配置於背光源與顯示面板之間。
在本發明之一實施例中，前述之背光源包括導光板以及發光元件。導光板具有一第一表面、一相對於第一表面的第二表面及一連接第一表面與第二表面的入光面，其中 第一表面位於水平稜鏡片與第二表面之間。發光元件配置於入光面旁。
在本發明之一實施例中，前述之背光源更包括反射片，配置於第二表面上。
在本發明之一實施例中，前述之背光模組更包括垂直稜鏡片，配置於背光源與水平稜鏡片之間。
在本發明之一實施例中，前述之垂直稜鏡片包括多個第二稜鏡。
基於上述，本發明之實施例利用對第一稜鏡的頂角小於90度的設計，將顯示器之背光模組所發出之部分光大角度偏折，並照射底座。因此，提升在昏暗的環境下之操作準確度與便利性，並讓使用者在昏暗的環境下可清楚地辨識按鍵來進行操作。此外，透過改變第一偏振單元的穿透軸的方向，使第一偏振單元的穿透軸與水平方向所夾的第一角度大於45度且小於135度，減少顯示器所發出之光中水平偏振方向的光的比例。如此，可降低反射光中眩光的現象，並進一步地提升在昏暗的環境下之操作準確度與便利性，且讓使用者能夠清楚地辨識按鍵來進行操作。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1A及圖1B分別為本發明一實施例之電子裝置於展開狀態與摺疊狀態的側面示意圖。請參照圖1A及圖1B， 本實施例之電子裝置100包括顯示器120。顯示器120係顯示所接受之資訊內容，其中資訊內容具有一水平方向(未繪示)，顯示器亦具有一水平方向X，且顯示器之水平方向X與資訊內容之水平方向相互平行。在本實施例中，顯示器之水平方向X例如為掃描資訊內容之掃描線的延伸方向。
本實施例之電子裝置100以筆記型電腦為例，但本發明不限於此。進一步而言，本實施例之電子裝置100還可包括與顯示器120連接的底座110。顯示器120例如是可轉動地連接至底座110，且顯示器120可透過相對於底座110轉動而使電子裝置100呈現摺疊狀態(如圖1A所繪示的狀態)與展開狀態(如圖1B所繪示的狀態)，但本實施例不須特別地限定顯示器120的型態。
詳言之，顯示器120例如是以底座110與顯示器120的連接處C作為轉動軸，而相對於底座110轉動。當顯示器120往遠離底座110的方向轉動時，電子裝置100可呈現如圖1A所示之展開狀態，而當顯示器120往靠近底座110的方向轉動時，電子裝置100可呈現如圖1B所示之摺疊狀態。
在本實施例中，底座110具有待照明區A，且底座110包括輸入介面112，而輸入介面112配置於待照明區A中。本實施例之輸入介面112以鍵盤為例，但本發明不限於此。
顯示器120包括顯示面板122、配置於顯示面板122的一側的背光模組124以及第一偏振單元126，其中顯示 面板122位於背光模組124與第一偏振單元126之間。進一步而言，當電子裝置100呈現摺疊狀態(繪示於圖1B)時，第一偏振單元126位於顯示面板122與背光模組124之間，且顯示面板122位於背光模組124與第一偏振單元126之間。在本實施例中，第一偏振單元126例如為偏振片(polarizer)。
以下將以圖2對顯示器120作進一步的說明。圖2為圖1A或圖1B中之顯示器120的示意圖。請參照圖2，本實施例之顯示器120的背光模組124包括水平稜鏡片10。水平稜鏡片10包括多個第一稜鏡12。在本實施例中，每一第一稜鏡12例如是一稜鏡柱，且每一第一稜鏡12沿著實質上平行於底座110(繪示於圖1A即圖1B)與顯示器120(繪示於圖1A即圖1B)的連接處C的方向(即水平方向X)延伸，且這些第一稜鏡12沿著實質上垂直於連接處C的方向(指垂直資訊內容的垂直方向Y)排列。此外，第一稜鏡12的頂角θT1 (繪示於圖3A)指向顯示面板122。
另外，本實施例之背光模組124可進一步地包括垂直稜鏡片20，其中水平稜鏡片10配置於垂直稜鏡片20與顯示面板122之間。垂直稜鏡片20包括多個第二稜鏡22。在本實施例中，每一第二稜鏡22例如是一稜鏡柱，這些第二稜鏡22沿著實質上平行底座110(繪示於圖1A及圖1B)與顯示器120(繪示於圖1A及圖1B)的連接處C的方向(即水平方向X)排列，且每一第二稜鏡22沿著實質上垂直於連接處C的方向(即垂直方向Y)延伸。此外，第二 稜鏡22的頂角θT2 (繪示於圖3B)指向顯示面板122。
圖3A及圖3B分別繪示圖2中之第一稜鏡12及第二稜鏡22的放大示意圖。請參照圖3A及圖3B，本實施例之第一稜鏡12的頂角θT1 例如是大於或等於80度且小於90度，且第一稜鏡12例如是具有兩個角度實質上相同的底角θB11 、θB12 ，但本發明不限於此。在其他實施例中，底角θB11 及底角θB12 亦可以不相同，此設計可視實際需求而定。另一方面，本實施例之第二稜鏡22的頂角θT2 例如是實質上等於90度，且第二稜鏡22例如是具有兩個角度實質上相同的底角θB21 、θB22 ，但本發明不限於此。在其他實施例中，底角θB21 及底角θB22 亦可以不相同，此設計可視實際需求而定。
請參照圖2，本實施例之背光模組124可進一步地包括背光源30，其中水平稜鏡片10配置於背光源30與顯示面板122之間。在本實施例中，背光源30以側邊入光式背光源作為舉例說明，但本發明不限於此。在其他實施例中，背光源30亦可以是直下式背光源。
進一步而言，本實施例之背光源30可包括導光板32以及發光元件34。導光板32具有第一表面S1、相對於第一表面S1的第二表面S2及連接第一表面S1與第二表面S2的入光面S3。具體而言，第一表面S1位於水平稜鏡片10與第二表面S2之間，此第一表面S1即為導光板32的出光面。發光元件34配置於入光面S3旁，且發光元件34可以是燈管或是發光二極體。
此外，背光源30可進一步地包括反射片36，其中反射片36配置於第二表面S2上，且導光板32位於反射片36與水平稜鏡片10之間。反射片36適於將傳遞至反射片36的光反射至第一表面S1，以增加由發光元件34發出的光輸出背光模組124的機會。
另外，本實施例之背光模組124還可進一步包括擴散片42、44，以使從背光模組124輸出之光分布更為均勻。擴散片42例如是位於導光板32與垂直稜鏡片20之間，而擴散片44例如是位於顯示面板122與水平稜鏡片10之間。
請同時參照圖1A、圖2及圖3A，導光板32以及反射片36可將發光元件34所發出的光L1導向水平稜鏡片10。本實施例可利用第一稜鏡12的頂角θT1 小於90度的設計，使進入第一稜鏡12的部分光L1以大角度出射，以使從顯示器120出射的光L2的照明範圍可涵蓋待照明區A。因此，藉由將顯示器120出射的部分光L2導向待照明區A，本實施例可以不用在底座110(或是輸入介面112)的下方額外地配置另一背光源，即可讓使用者能夠在昏暗的環境下辨識按鍵來進行操作，並提升在昏暗的環境下之操作準確度與便利性。此外，由於可以不採用底座110下方的背光源，而是採用顯示器120所發出的光來照射底座110，因此，應用本實施例之水平稜鏡片10的電子裝置可維持低成本與低功耗，且可具有相對薄的底座110。
請參照圖2，本實施例之顯示器120可進一步地包括第二偏振單元127。在本實施例中，第二偏振單元127例 如為偏振片(polarizer)。顯示面板122可包括液晶層LC、第一配向層PI1以及第二配向層PI2，其中液晶層LC配置於第一配向層PI1與第二配向層PI2之間，第一配向層PI1配置於液晶層LC與第一偏振單元126之間，而第二配向層PI2配置於液晶層LC與第二偏振單元127之間。
進一步而言，第一偏振單元126的穿透軸T1與水平方向X夾第一角度θ1。第二偏振單元127的穿透軸T2與第一偏振單元126的穿透軸T1夾第二角度θ2。在本實施例中，第二角度θ2實質上為90度。然而，在其他實施例中，第二角度θ2亦可以實質上為0度。隨著將顯示器120設定為常態黑畫面(normally black)模式或常態白畫面(normally white)模式時，可根據需求適當地將第二角度θ2設定為實質上為0度或實質上為90度。
以下將針對顯示面板122的操作原理進行說明。顯示面板122可以是扭轉向列型液晶顯示面板、共平面切換型液晶顯示面板、邊際場切換型液晶顯示面板、多域垂直配向型液晶顯示面板、垂直配向共平面切換型液晶顯示面板或超扭轉向列型液晶顯示面板。
需說明的是，顯示面板122之電極設計、第一配向層PI1與第二配向層PI2的配向方向D1、D2與顯示面板122之類型相關，因此下述之電極設計、第一配向層PI1與第二配向層PI2的配向方向D1、D2不用以限定本發明，本發明所屬技術領域者皆可針對不同類型之顯示面板122，對顯示面板122之電極設計、第一配向層PI1與第二配向 層PI2的配向方向D1、D2進行改變而達到相似或相同的作用或功效。
在本實施例中，顯示面板122以扭轉向列型液晶顯示面板為例，而液晶層LC中的液晶分子例如是扭轉向列型液晶分子，但本發明不限於此。顯示面板122可進一步包括兩個電極層(未繪示)分別配置於液晶層LC的相對兩側，以驅動液晶層LC內之液晶分子。第一配向層PI1與第二配向層PI2分別位於兩個電極層上，且第一配向層PI1與第二配向層PI2分別位於液晶層LC與電極層之間。
此外，第一配向層PI1的配向方向D1例如是實質上平行於第一偏振單元126的偏振方向(及穿透軸T1的方向)，而第二配向層PI2的配向方向D2例如是實質上平行於第二偏振單元127的偏振方向(及穿透軸T2的方向)。換言之，在本實施例中，配向方向D1與配向方向D2亦可夾90度。
本實施例應用布魯斯特角(Brewster's angle)的原理，來降低眩光的比例。此處，眩光是指因鏡面反射而使待照明區內的按鍵表面的整體看起來都是光亮，而難以辨識按鍵上的文字與文字旁的按鍵底色的現象。
圖4為p偏振態的光及s偏振態的光在不同入射角下之反射率的表現圖。圖5繪示p偏振態的光及s偏振態的光在布魯斯特角下的行徑路線。請參照圖4及圖5，在不同的入射角下，偏振方向Ls、Lp的光會有不同的反射率Rs、Rp。在入射角為布魯斯特角θB 時，p偏振態的光(偏 振方向Lp)會完全折射，而s偏振態的光(偏振方向Ls)會部分反射、部分折射。所述s偏振態的偏振方向Ls是指平行於入射表面T的偏振方向，其中入射表面T為疏介質與密介質的介面。在圖5中，疏介質位於入射表面S的上方，而密介質位於入射表面S的下方。p偏振態的偏振方向Lp是指垂直於s偏振態的偏振方向。在本實施例中，s偏振態的偏振方向Ls實質上平行於X方向。
在本實施例中，藉由將穿透軸T1與方向X所夾的第一角度θ1設計為大於45度且小於135度，可降低被輸入介面112反射的s偏振光的比例，進而降低眩光的比例。此處，眩光是指藉由鏡面反射的光，亦即所述之s偏振態的光。請參照圖1A、圖2及圖5，具體而言，當發光元件34所發出的光L1傳遞至第二偏振單元127時，光L1會變成一偏振光，此偏振光的方向平行於配向方向D2(即第二配向層PI2之穿透軸T2的方向)。在未施加電壓下，液晶層兩側的液晶分子依配向方向D1、D2排列，而使液晶層中間的液晶分子由第二偏振單元127之配向方向D2逐漸扭轉90度(即配向方向D1與配向方向D2所夾的角度)至第一偏振單元126之配向方向D1，因而將偏振光傳遞並通過第一偏振單元126，並由顯示器120輸出。此時，由顯示器120輸出的光L2的偏振方向即為平行穿透軸T1的方向(或是配向方向D1的方向)。
在本實施例中，可透過將穿透軸T1與方向X所夾的第一角度θ1設計為大於45度且小於135度，使光L2中p 偏振態的光Lp比例較大，而s偏振態的光Ls比例較少。如此一來，當光L2照射至待照明區A中的輸入介面112(鍵盤)時，可降低被輸入介面112反射的s偏振光的比例，進而降低眩光的比例以及鏡面反射(specular reflection)的現象，而使反射光L3以漫射或擴散式反射的方式進入使用者的眼中。是以，可讓使用者能夠清楚地辨識按鍵來進行操作，並提升在昏暗的環境下之操作準確度與便利性。
需說明的是，在第一角度θ1為90度時，發光元件34所發出的光L1在通過第一偏振單元126後，出射的光L2中之水平偏振方向(即方向X)的比例理論上會為0(即光L2中無s偏振態的光)。在此種設計下，可大幅地抑制眩光的現象發生。然而，在一實施例中，在灰階反轉的考量下，第一角度θ1可介於46度至70度之間，或是介於110度至134度之間，如此不但可降低眩光(即鏡面反射光)的現象，且能改善灰階反轉的現象，進而在維持良好的顯示品質下，讓使用者能夠清楚地辨識按鍵來進行操作。
需說明的是，上述第一配向層PI1與第二配向層PI2的配向方向D1、D2僅為在扭轉向列型液晶顯示面板下的設計，但本發明不用以限定顯示面板的類型以及第一配向層PI1與第二配向層PI2的配向方向D1、D2，而是要說明本實施例可利用調變穿透軸T1與方向X所夾的第一角度θ1來改善眩光的現象。
綜上所述，本發明之實施例利用對第一稜鏡的頂角小 於90度的設計，將顯示器之背光模組所發出之部分光大角度偏折，並照射至底座的待照明區。因此，可以不用在底座(或是輸入介面)的下方額外地配置另一背光源，即能讓使用者在昏暗的環境下辨識按鍵來進行操作，並提升在昏暗的環境下之操作準確度與便利性。此外，由於可以不採用底座下方的背光源，而是採用顯示器所發出的光來照射底座，因此，應用本實施例之水平稜鏡片的電子裝置可維持低成本與低功耗，且可具有相對薄的底座。另外，透過改變第一偏振單元的穿透軸的方向，使第一偏振單元的穿透軸與水平方向所夾的第一角度大於45度且小於135度，以減少顯示器所出射之光中水平偏振方向的光的比例。如此，可改善眩光(即鏡面反射光)的現象，並進一步地提升在昏暗的環境下之操作準確度與便利性，且讓使用者能夠清楚地辨識按鍵來進行操作。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本
發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧電子裝置
110‧‧‧底座
112‧‧‧輸入介面
120‧‧‧顯示器
122‧‧‧顯示面板
124‧‧‧背光模組
126‧‧‧第一偏振單元
127‧‧‧第二偏振單元
10‧‧‧水平稜鏡片
12‧‧‧第一稜鏡
20‧‧‧垂直稜鏡片
22‧‧‧第二稜鏡
30‧‧‧背光源
32‧‧‧導光板
34‧‧‧發光元件
36‧‧‧反射片
42、44‧‧‧擴散片
A‧‧‧待照明區
C‧‧‧連接處
D1、D2‧‧‧配向方向
L1、L2‧‧‧光
L3‧‧‧反射光
Ls、Lp‧‧‧偏振方向
Rs、Rp‧‧‧反射率
LC‧‧‧液晶層
PI1‧‧‧第一配向層
PI2‧‧‧第二配向層
S1‧‧‧第一表面
S2‧‧‧第二表面
S3‧‧‧入光面
T1、T2‧‧‧穿透軸
T‧‧‧入射表面
θ1‧‧‧第一角度
θ2‧‧‧第二角度
θT1 、θT2 ‧‧‧頂角
θB11 、θB12 、θB21 、θB22 ‧‧‧底角
X‧‧‧水平方向
Y‧‧‧垂直方向
圖1A及圖1B為本發明一實施例之電子裝置的側面示意圖。
圖2為圖1A或圖1B中之顯示器的示意圖。
圖3A及圖3B分別繪示圖2中之第一稜鏡及第二稜鏡的放大示意圖。
圖4為p偏振態的光及s偏振態的光在不同入射角下之反射率的表現圖。
圖5繪示p偏振態的光及s偏振態的光在布魯斯特角下的行徑路線。
100‧‧‧電子裝置
110‧‧‧底座
112‧‧‧輸入介面
120‧‧‧顯示器
122‧‧‧顯示面板
124‧‧‧背光模組
126‧‧‧第一偏振單元
127‧‧‧第二偏振單元
A‧‧‧待照明區
C‧‧‧連接處
L2‧‧‧光
L3‧‧‧反射光
X‧‧‧水平方向
Y‧‧‧垂直方向

Claims (12)

  1. 一種電子裝置，包括：一顯示器，係顯示所接受之一資訊內容，該資訊內容具有一水平方向，該顯示器具有一水平方向，該顯示器之該水平方向與該資訊內容之該水平方向相互平行，該顯示器包括：一顯示面板；一背光模組，配置於該顯示面板的一側，其中該背光模組包括一水平稜鏡片，該水平稜鏡片包括多個第一稜鏡，該些第一稜鏡的頂角大於或等於80度且小於90度；以及一第一偏振單元，其中該顯示面板位於該第一偏振單元與該背光模組之間，該第一偏振單元的穿透軸與該水平方向夾一第一角度，該第一角度大於45度且小於135度。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中該第一角度介於46度至70度之間或介於110度至134度之間。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中該顯示面板為扭轉向列型液晶顯示面板、共平面切換型液晶顯示面板、邊際場切換型液晶顯示面板、多域垂直配向型液晶顯示面板、垂直配向共平面切換型液晶顯示面板或超扭轉向列型液晶顯示面板。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中該顯示器更包括： 一第二偏振單元，位於該顯示面板位與該背光模組之間，該第二偏振單元的穿透軸與該第一偏振單元的穿透軸夾一第二角度，該第二角度實質上等於90度。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之電子裝置，其中該顯示面板更包括：一液晶層；一第一配向層，配置於該液晶層與該第一偏振單元之間，該第一配向層的配向方向實質上平行於該第一偏振單元的偏振方向；以及一第二配向層，配置於該液晶層與該第二偏振單元之間，該第二配向層的配向方向實質上平行於該第二偏振單元的偏振方向。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中該些第一稜鏡具有兩個角度實質上相同的底角。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，更包含一底座，該顯示器連接於該底座。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中該背光模組更包括一背光源，其中該水平稜鏡片配置於該背光源與該顯示面板之間。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之電子裝置，其中該背光源包括：一導光板，具有一第一表面、一相對於該第一表面的第二表面及一連接該第一表面與該第二表面的入光面，其中該第一表面位於該水平稜鏡片與該第二表面之間；以及 一發光元件，配置於該入光面旁。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之電子裝置，其中該背光源更包括一反射片，配置於該第二表面上。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之電子裝置，其中該背光模組更包括一垂直稜鏡片，配置於該背光源與該水平稜鏡片之間。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之電子裝置，其中該垂直稜鏡片包括多個第二稜鏡。
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