TWI524318B - 高效率發光顯示器 - Google Patents

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TWI524318B
TWI524318B TW099142780A TW99142780A TWI524318B TW I524318 B TWI524318 B TW I524318B TW 099142780 A TW099142780 A TW 099142780A TW 99142780 A TW99142780 A TW 99142780A TW I524318 B TWI524318 B TW I524318B
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Description

高效率發光顯示器
此處所述主旨大致上係有關顯示器領域，及更明確言之，係有關可用於電子裝置之有效發光顯示器。
 發明背景
於若干情況下，因顯示器操作的「取樣及維持」本質而LCD顯示器發生移動模糊。如此與人類視覺系統的追尋平滑移動物件互動結果導致模糊影像。解決此項問題之一個辦法係提高顯示器的圖框率達因數2，及交替黑圖框與影像圖框。如此製造具有脈衝響應的顯示器但導致50%發光效率損耗。如此，須倍增背光功率來允許顯示器返回全亮度。
提供立體三維影像之一種辦法係透過使用快門眼鏡來將以快速交替順序顯示的一串列左眼及右眼影像解多工。於典型LCD顯示器時序，無法使用LCD顯示器全然分開左眼及右眼影像。為了提供正確影像予各眼，顯示器未更新的時間週期，俗稱視訊空白期(VBlank period)須延長而顯示器更新的時間週期須縮短。高效能顯示器系統可具有視訊空白期延長至可用圖框時間的33%，且快門眼鏡須在視訊空白期期間同步開啟。此種情況下，總發光效率相較於可用圖框時間減低至33%。
如此，實施有效發光顯示器之技術即有其用途。
依據本發明之一實施例，係特地提出一種顯示器總成，其包含有：一液晶模組；包含一照明源之一背光總成；以及一計時控制器；及一背光控制器，其包含用以執行下列動作之邏輯組件：於一影像呈現計時週期開始時開始一功率作動週期，及於該影像呈現計時週期結束時終止該功率作動週期。
圖式簡單說明
將參考附圖作詳細描述說明。
第1A圖為依據一實施例顯示器總成之示意前視圖。
第1B圖為依據一實施例顯示器總成之分解側視圖。
第2圖為流程圖例示說明依據實施例實施有效發光顯示器之方法的操作。
第3A圖為時序圖及第3B-3C圖為功率圖例示說明依據實施例實施有效發光顯示器之方法的操作。
第4A及4B圖為時序圖例示說明依據實施例以3D設定值實施有效發光顯示器之方法的操作。
第5圖為流程圖例示說明依據實施例以3D設定值實施有效發光顯示器之方法的操作。
第6圖為依據一實施例適用於實施資料保護之一系統之示意說明圖。
 較佳實施例之詳細說明
此處描述可用於電子裝置實施有效發光顯示器之顯示器及系統及方法實例。於後文說明中，陳述多數特定細節以供徹底瞭解各個實施例。但熟諳技藝人士須瞭解可未悖離特定細節而實施各個實施例。其它情況下，眾所周知之方法、程序、組件及電路並未就細節例示說明或描述以免模糊了特定實施例。
第1A圖為依據一實施例，LCD總成之示意前視圖，及第1B圖為依據一實施例LCD總成之分解側視圖。參考第1A圖，顯示器總成100包含一底座110及耦接該底座之一監視器總成120。監視器總成120包含罩住一LCD總成130之一殼體122。
參考第1B圖，LCD總成130包含一計時控制器132、一背光控制器133、一背光總成134、一擴散器142、一LCD模組144、及一導光膜146。顯示器總成100可具體實施為任一型彩色圖形顯示器。於一個實施例，LCD模組144可包含一薄膜電晶體(TFT)總成。於其它實施例，LCD模組144可具體實施為不同型發光顯示器，例如OLED顯示器或數位鏡顯示器、二極體矩陣或其它電容驅動LCD、數位鏡總成等。
一擴散器142位置係相鄰於該背光總成134。於若干實施例，擴散器142也可用作為偏振器來偏振背光總成中由發光二極體(LED)所發射之光。LCD模組144之位置係相鄰於擴散器142。於若干實施例，LCD模組可為扭轉向列型LCD、同平面切換型LCD、或垂直排齊型(VA)LCD，且可包含用於顯示器影像形成的其它組件，諸如tft背板、偏振器、分析器、彩色濾光片陣列等。於若干實施例，導光膜146可設置相鄰於該LCD來提升顯示器的亮度。
於若干實施例，計時控制器132控制顯示器總成100操作之時間參數，而背光控制器133驅動背光總成134來產生尖峰亮度，當調整背光總成用以獲得最大顯示器發光度時，該尖峰亮度係與該背光總成之工作週期成反比。此項目的可藉以成比例的較大電流脈衝化背光總成134及/或增加背光總成134的LED數目達成。又復，於若干實施例，計時控制器132可調整各項時間參數，例如視訊空白期的持續時間。
於若干實施例，實施有效發光顯示器之技術可於習知LCD顯示器實施來減少功率耗用，同時減少顯示器的視覺模糊。此項技術可稱作為移動模糊減輕技術(MBM)。移動模糊減輕技術之各面向將參考第2圖及第3A-3C圖作說明。
第3A圖為LCD顯示器諸如第1圖所示顯示器總成100之時序圖之示意例示說明。操作中，LCD顯示器係在其中螢幕上的影像更新之第一週期與其中影像呈現在螢幕上之第二週期間循環。習慣上，第一週期俗稱為V運作週期，而第二週期俗稱V空白週期。如第3A圖例示說明，因螢幕上的影像恆常更新，故LCD監視器係在V運作週期與V空白週期間循環。監視器之循環週期使得螢幕影像變化對人眼而言顯然為平滑，典型地係在60赫茲至240赫茲之速率。
於若干實施例，LCD監視器可實施移動模糊減輕處理程序，其提升顯示器效率。參考第3B圖，於一個實施例，計時控制器132及背光控制器133協力合作來允許背光控制器133唯有在V空白週期期間作動。如此，如第3B圖之例示說明，背光總成之脈衝波調變(PWM)工作週期為第3A圖闡釋之時序圖的反相輪廓。於若干實施例，計時控制器132係通訊式耦接背光控制器133，使得背光控制器之操作可與計時控制器132之操作協力合作。背光控制器133檢測影像表示型態週期亦即V空白週期的起始(操作方塊210)，而於V空白週期的起始時啟動功率作動週期(操作方塊215)，及檢測影像表示型態週期亦即V空白週期的結束(操作方塊220)，而於V空白週期的結束時終結功率作動週期(操作方塊225)。
於若干實施例，假設無法控制背光總成可驅動發光二極體(LED)之尖峰電流，則背光控制器可以相對高功率位準驅動背光總成。因而可得的最大面板亮度係與V空白週期/圖框週期相對於尖峰亮度成比例。
回頭參考第1圖，於若干實施例，背光控制器133包含用來控制背光總成134之二暫存器150、152。第一暫存器150定義V運作週期期間該背光之工作週期。第二暫存器152定義V空白週期期間之工作週期。於若干實施例，背光控制器實施對此等暫存器計算適當值的邏輯組件。相對於圖框率，背光總成134之PWM頻率相當高來提供準確控制。又，產生PWM，使得當控制裝置維持恆定時，各圖框將產生相同波形來減少因強度變化造成的閃爍。
於若干實施例，暫存器值計算如下。數值T1係與視訊運作期(VActive period)相對應呈0與1間之值。同理，數值T2係與視訊空白期相對應呈0與1間之值。T1或T2非皆為零。T1+T2之和須等於1，亦即T1及T2表示圖框時間之百分比。數值D1係與視訊運作期間背光PWM工作週期相對應呈0與1間之值，及數值D2係與視訊空白期間背光PWM工作週期相對應呈0與1間之值。給定此等參數，藉下式可決定顯示器之總百分亮度：
式1　T1*D1+T2*D2=總百分亮度
當D1=0及D2=1時出現最大移動模糊減輕，因而暫存器計算值須滿足
式2　T1*D1+T2*D2=T2
當D1=D2=T2時出現最小移動模糊減輕，故0<D1<T2(參考第3C圖)。如此，給定D1之PWM工作週期，則D2值可藉下式計算：
式3　D2=1-(T1*D1)/T2
對自0(關)變化至1的虛擬移動模糊減輕控制(MBM)，值D1可藉下式決定：
式4　D1=(1-MBM)*T2
結果所得D1及D2值可照比例縮放至暫存器值要求。舉例言之，其中視訊空白期係占40%時間之系統中，T1=0.6而T2=0.4，及其中移動模糊減輕(MBM2)為關(亦即MBM2=0)：
D1=(1-MBM2)*T2
D1=(1-0)*0.4
D1=0.4
D2=1-(T1*D1)/T2
D2=1-(0.6*0.4)/0.4
D2=0.4
相反地，其中視訊空白期係占40%時間之系統中，T1=0.6而T2=0.4，及其中移動模糊減輕(MBM)為全開(亦即MBM=1)：
D1=(1-MBM)*T2
D1=(1-1)*0.4
D1=0
D2=1-(T1*D1)/T2
D2=1-(0.6*0)/0.4
D2=0
其中視訊空白期係占40%時間之系統中，T1=0.6而T2=0.4，及其中移動模糊減輕(MBM)係設定為50%(亦即MBM=0.5)：
D1=(1-MBM)*T2
D1=(1-0.5)*0.4
D1=0.2
D2=1-(T1*D1)/T2
D2=1-(0.6*0.2)/0.4
D2=0.7
熟諳技藝人士瞭解使用PWM來控制亮度並非唯一途徑。D1及D2暫存器表示比例亮度。透過D1及D2暫存器作為倍增因數也可能達成一般亮度控制。虛擬MBM控制可用來平衡MBM效應與顯示器覺察閃爍間之可能性。於60赫茲再生速率，有些人可能注意到閃爍。對更快速的再生速率，則此點不成問題。
於其它實施例，實施有效發光顯示器之技術可應用於組配來呈現立體三度空間(3D)影像之顯示裝置。此等實施例之大致操作將參考第4A及4B圖及第5圖作說明。第4A及4B圖為例示說明依據實施例以三維(3D)設定值實施有效發光顯示器之方法的操作之時序圖。
第4A圖為習知顯示器之時序圖。參考第4A圖，通常3D顯示器係藉在螢幕上連續呈現右眼影像及左眼影像操作。觀看者佩戴包括右眼快門及左眼快門的眼鏡。快門之時序係與顯示器的時序協調，使得當右眼景觀呈現在顯示器上時右眼快門開啟，而當左眼景觀呈現在顯示器上時左眼快門開啟。於60赫茲再生速率，典型圖框持續時間為16.67毫秒。快速連續交替右眼景觀及左眼景觀基本上可騙過觀看者大腦進入看到立體3D影像。注意第4A圖最顯著特徵為當資料行漸進地更新時且當快門關閉時，背光仍維持點亮。如此，浪費相當大量光及電力。
現在參考第4B圖及第5圖，於若干實施例，藉由顯示器更新時關閉背光，而唯有當完整右眼或左眼影像呈現在顯示器上時啟動背光，可修正3D監視器的操作。如此於操作方塊510，啟動影像更新週期。參考第5B圖，第一影像更新週期顯示自左眼影像至右眼影像更新顯示。影像更新漸進地將影像自顯示器的資料行0更新至資料行3。更新處理期間，背光的電力關閉。當更新處理完成且完整右眼影像呈現(操作方塊515)在顯示器上時，啟動功率作動週期(操作方塊520)來照明背光總成。同時，可啟動快門週期。於操作方塊525，當下一個影像再生週期開始時，結束功率作動週期(操作方塊530)。
於操作方塊535，完整左眼影像呈現在顯示器上，此時啟動另一功率作動週期(操作方塊540)來照明背光總成。同時，可啟動快門週期。於操作方塊550，當下一個影像再生週期開始時，結束功率作動週期(操作方塊550)。可重複第5圖闡釋之操作，使得背光總成唯有當完整右眼或左眼影像呈現在顯示器上時才啟動。
如前述，於若干實施例，此處所述顯示器可於電子裝置例如電腦系統實施。第6圖為依據若干實施例電腦系統600之示意說明圖。電腦系統600包括一運算裝置602及一功率配接器604(例如用來供給電力予運算裝置602)。運算裝置602可為任一種適當運算裝置，諸如膝上型(或筆記型)電腦、個人數位助理器、桌上型運算裝置(例如工作站或桌上型電腦)、機架型運算裝置等。
電力可自下列來源中之一者或多者供給運算裝置602之各個組件(例如透過運算裝置電源供應器606)：一或多個電池組、交流電(AC)插座(例如透過變壓器及/或配接器諸如功率配接器604)、汽車電源供應器、飛機電源供應器等。於若干實施例，功率配接器604可將電源供應器的來源輸出功率(例如約110VAC至240VAC之AC插座電壓)變換成約7VDC至12.6VDC之直流電(DC)電壓。據此，功率配接器604可為AC/DC配接器。
運算裝置602也包括一或多個中央處理單元(CPU)608。於若干實施例，CPU 608可為奔騰(Pentium)家族處理器，包括奔騰II處理器家族、奔騰III處理器、奔騰IV或CORE2 Duo處理器等得自美國加州聖塔克萊拉市英特爾公司(Intel Corporation)中之一或多個處理器。另外，可使用其它CPU，諸如英特爾伊塔奴(Itanium)、席翁(XEON)、及賽揚(Celeron)處理器。又，可利用得自其它製造商之一或多個處理器。此外，處理器可具有單核心或多核心設計。
晶片組612可耦接或整合CPU 608。晶片組612可包括記憶體控制中樞器(MCH)614。MCH 614可包括耦接至主系統記憶體618之記憶體控制器616。主系統記憶體618儲存由CPU 608或含括於系統600之任何其它裝置所執行的資料及指令序列。於若干實施例，主系統記憶體618包括隨機存取記憶體(RAM)；但主系統記憶體618可使用其它記憶體類型諸如RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)等實施。額外裝置也可耦接至匯流排610，諸如多數CPU及/或多數系統記憶體。
MCH 614也包括耦接至繪圖加速器622之一圖形介面620。於若干實施例，圖形介面620係透過加速圖形埠(AGP)而耦接繪圖加速器622。於若干實施例，顯示器(諸如平板顯示器)640可經由例如信號轉換器而耦接至圖形介面620，該信號轉換器係將儲存於儲存裝置諸如視訊記憶體或系統記憶體的影像數位表示型態轉譯成顯示信號，該等信號經解譯及由顯示器顯示。由顯示器裝置所產生的顯示器640信號可通過各種控制裝置，隨後經解譯及接著顯示在顯示器上。
中樞器介面624耦接MCH 614至平臺控制中樞器(PCH)626。PCH 626提供耦接電腦系統600之輸入/輸出(I/O)裝置介面。PCH 626可耦接周邊組件互連結構(PCI)匯流排。如此，PCH 626包括提供介面至PCI匯流排630之一PCI橋接器628。PCI橋接器628提供CPU 608與周邊裝置間的資料路徑。此外，可利用其它型式I/O互連結構拓樸學，諸如得自美國加州聖塔克萊拉市英特爾公司之PCI快速(PCI Express)架構。
PCI匯流排630可耦接一音訊裝置632及一或多個碟片機634。其它裝置可耦接PCI匯流排630。此外，CPU 608及MCH 614可組合而形成單一晶片。此外，於其它實施例，繪圖加速器622可含括於MCH 614內部。
此外，於多個實施例，耦接PCH 626之其它周邊裝置可包括集積式驅動電子裝置(IDE)或小型電腦系統介面(SCSI)硬碟機、通用串列匯流排(USB)埠、鍵盤、滑鼠、並列埠、串列埠、軟碟機、數位輸出支援裝置(例如數位視訊介面(DVI))等。如此，運算裝置602可包括依電性及/或非依電性記憶體。
如此處述及「邏輯指令」一詞須瞭解係指由一或多個機器用以執行一或多項邏輯運算之表示法。舉例言之，邏輯指令可包含由一處理器編譯器所解譯之用以在一或多個資料物件執行一或多個運算之指令。但如此僅為機器可讀取指令之一實例，及實施例並非囿限於此一面向。
如此處述及「電腦可讀取媒體」一詞係有關可維持表示型態而可藉一或多個機器察覺之媒體。舉例言之，電腦可讀取媒體可包含用以儲存電腦可讀取指令或資料之一或多個儲存裝置。此等儲存裝置可包含儲存媒體諸如光學、磁性或半導體儲存媒體。但如此僅為電腦可讀取媒體之一實例，及實施例並非囿限於此一面向。
如此處述及「邏輯組件」一詞係有關用以執行一或多個邏輯運算之結構。例如，邏輯組件可包含電路，其係基於一或多個輸入信號而提供一或多個輸出信號。此種電路包含有限狀態機器，其接收一數位輸入信號及提供一數位輸出信號；或包含響應於一或多個類比輸入信號而提供一或多個類比輸出信號之電路。此等電路可設置於特定應用積體電路(ASIC)或可現場規劃閘極陣列(FPGA)。又，邏輯組件可包含儲存於記憶體之機器可讀取指令組合處理電路來執行此等機器可讀取指令。但如此僅為可提供邏輯組件結構之一實例，及實施例並非囿限於此一面向。
此處所述若干方法可在電腦可讀取媒體上具體實施為邏輯指令。當於處理器上執行時，邏輯指令造成處理器被程式規劃成執行所述方法之特殊用途機器。當藉邏輯指令組配來執行此處所述方法時處理器組成用以執行所述方法之結構。另外，此處所述方法可在例如可現場規劃閘極陣列(FPGA)、特定應用積體電路(ASIC)等還原成邏輯信號。
於詳細說明部分及申請專利範圍，可能使用耦連的及連結的術語連同其衍生詞。於特定實施例，連結可用來指示二或多個元件係彼此直接實體接觸或電性接觸。耦連表示二或多個元件係直接實體接觸或電性接觸。但耦連也可表示二或多個元件可能並未彼此直接接觸，但仍然彼此協力合作或互動。
說明書中述及「一個實施例」或「若干實施例」表示與該實施例相關聯之所述特定特徵、結構、或特性係含括於至少一項實施。「於一個實施例」一詞出現於說明書中各處可為或可非為全部述及同一個實施例。
雖然已經以結構特徵及/或方法動作之特定語言描述實施例，但須瞭解本案所請求專利之主旨並非囿限於所述特定特徵或動作。反而，特定特徵或動作係揭示作為實施本案所請求專利之主旨的樣本型態。
100．．．顯示器總成
110．．．底座
120．．．監視器總成
122．．．殼體
130．．．LCD總成
132．．．計時控制器
133．．．背光控制器
134．．．背光總成
142．．．擴散器/偏振器
144．．．LCD模組
146．．．導光膜
150、152．．．暫存器
210、215、220、225、510~550．．．處理方塊
600．．．電腦系統
602．．．運算裝置
604．．．功率配接器
606．．．運算裝置功率供應器
608．．．中央處理單元、CPU
610．．．顯示器、匯流排
612．．．晶片組
614．．．記憶體控制中樞器(MCH)
616．．．記憶體控制器
618．．．主記憶體
620．．．圖形介面
622．．．繪圖加速器
624．．．中樞器介面
626．．．平臺控制中樞器(PCH)
628．．．PCI橋接器
630．．．PCI匯流排
632．．．音訊裝置
634．．．光碟機
第1A圖為依據一實施例顯示器總成之示意前視圖。
第1B圖為依據一實施例顯示器總成之分解側視圖。
第2圖為流程圖例示說明依據實施例實施有效發光顯示器之方法的操作。
第3A圖為時序圖及第3B-3C圖為功率圖例示說明依據實施例實施有效發光顯示器之方法的操作。
第4A及4B圖為時序圖例示說明依據實施例以3D設定值實施有效發光顯示器之方法的操作。
第5圖為流程圖例示說明依據實施例以3D設定值實施有效發光顯示器之方法的操作。
第6圖為依據一實施例適用於實施資料保護之一系統之示意說明圖。
130．．．LCD總成
132．．．計時控制器
133．．．背光控制器
134．．．背光總成
142．．．擴散器/偏振器
144．．．LCD模組
146．．．導光膜
150,152．．．暫存器

Claims (20)

  1. 一種顯示器總成，包含：一液晶模組；包含一照明源之一背光總成；以及一計時控制器；及一背光控制器，其包含用以執行下列動作之邏輯組件：於一影像呈現計時週期開始時開始一功率作動週期；及於該影像呈現計時週期結束時終止該功率作動週期。
  2. 如申請專利範圍第1項之顯示器總成，其中於整個該影像呈現計時週期期間，該背光控制器係驅動該背光總成至一高電壓。
  3. 如申請專利範圍第1項之顯示器總成，其中於整個影像更新計時週期期間，該背光控制器係維持該背光總成於一低電壓。
  4. 如申請專利範圍第1項之顯示器總成，進一步包含：一第一暫存器，其係界定於影像更新計時週期期間背光之發光強度；一第二暫存器，其係界定於VBlank週期期間該背光之一工作週期；及用以決定用於該第一暫存器及該第二暫存器之一工作週期之邏輯組件。
  5. 如申請專利範圍第1項之顯示器總成，其中該計時控制器係決定該影像呈現計時週期之一持續時間。
  6. 一種用於發光顯示器之裝置，包含：一計時控制器；及一背光控制器，其包含用以執行下列動作之邏輯組件：於一影像呈現計時週期開始時開始一功率作動週期；及於一影像呈現計時週期結束時終止該功率作動週期。
  7. 如申請專利範圍第6項之裝置，其中於整個該影像呈現計時週期期間，該背光控制器係驅動背光總成至全然啟動(on)狀態。
  8. 如申請專利範圍第6項之裝置，其中於整個影像再生計時週期期間，該背光控制器係維持背光總成於一低電壓。
  9. 如申請專利範圍第6項之裝置，進一步包含：一第一暫存器，其係界定於影像再生計時週期期間背光之一工作週期；一第二暫存器，其係界定於該影像呈現計時週期期間該背光之一工作週期；及用以決定用於該第一暫存器及該第二暫存器之一工作週期之邏輯組件。
  10. 如申請專利範圍第6項之裝置，其中該計時控制器係決定該影像呈現計時週期之一持續時間。
  11. 一種顯示器總成，包含：一液晶模組；包含一發光二極體陣列之一背光總成；以及一計時控制器，包含有用以執行下列動作之邏輯組件：交替呈現一右眼影像及一左眼影像；及耦接至該計時控制器之一背光控制器，其中該背光控制器包含有用以執行下列動作之邏輯組件：當呈現完整的該右眼影像時開始一功率作動週期；及於一影像再生週期開始時結束該功率作動週期；當呈現完整的該左眼影像時開始一功率作動週期；及於一影像再生週期開始時結束該功率作動週期。
  12. 如申請專利範圍第11項之顯示器總成，其中於整個該功率作動週期期間，該背光控制器係驅動該背光總成至一高電壓。
  13. 如申請專利範圍第11項之顯示器總成，其中該影像再生週期漸進地將一影像寫入橫過顯示器之多行。
  14. 如申請專利範圍第13項之顯示器總成，其中於整個影像再生計時週期期間，該背光控制器係維持該背光總成於一低電壓。
  15. 如申請專利範圍第11項之顯示器總成，進一步包含：一第一暫存器，其係界定於該作動週期期間背光之 一工作週期；一第二暫存器，其係界定於該影像再生週期期間該背光之一工作週期；及用以決定用於該第一暫存器及該第二暫存器之一工作週期之邏輯組件。
  16. 一種用於發光顯示器之裝置，包含：一計時控制器，其包含有用以執行下列動作之邏輯組件：交替呈現一右眼影像及一左眼影像；及耦接至該計時控制器之一背光控制器，其中該背光控制器包含有用以執行下列動作之邏輯組件：當呈現完整的該右眼影像時開始一功率作動週期；及於一影像再生週期開始時結束該功率作動週期；當呈現完整的該左眼影像時開始一功率作動週期；及於一影像再生週期開始時結束該功率作動週期。
  17. 如申請專利範圍第16項之裝置，其中於整個該功率作動週期期間，該背光控制器係驅動背光總成至一高電壓。
  18. 如申請專利範圍第16項之裝置，其中該影像再生週期漸進地將一影像寫入橫過顯示器之多行。
  19. 如申請專利範圍第18項之裝置，其中於整個影像再生計時週期期間，該背光控制器係維持背光總成於一低電壓。
  20. 如申請專利範圍第16項之裝置，進一步包含： 一第一暫存器，其係界定於該作動週期期間背光之一工作週期；一第二暫存器，其係界定於該影像再生週期期間該背光之一工作週期；及用以決定用於該第一暫存器及該第二暫存器之一工作週期之邏輯組件。
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