CN102129324A - 触控装置及其控制方法和具有该触控装置的电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种触控装置及其控制方法和具有该触控装置的电子设备，属于触控技术领域。本发明的触控装置，包括：面板；发送天线，其设置在面板上，向外发送用于探测面板是否被触压的探测波；至少三个谐振电路，其设置在面板上，感应探测波，产生谐振波；以及控制处理单元，其控制处理谐振波和谐振电路的位置信息，得到相应的至少包括触压强度、触压位置在内的触压信息。本发明通过采用上述谐振电路，实现了一般物体对面板的触控，并且工艺简单，更有成本优势，可以广泛应用于触控技术领域。

Description

触控装置及其控制方法和具有该触控装置的电子设备
 
技术领域
本发明属于触控技术领域，具体涉及一种用一般物体进行触控的触控装置及其控制方法和具有该触控装置的电子设备。
背景技术
电磁触控技术，因为高精度定位、高灵敏压力感应等特性，是早期平板产品的第一选择。但由于必须配置专业电磁笔操作，人机交互方面受到限制，导致主流地位被目前流行的多点电容触控取代。
随着触控技术的广泛应用，人们越发感觉到手指触控和多点触控的方便性，特别是智能手机与平板电脑的推出，更是推动人们对新技术的探索。
目前多点触控技术应用最多的是多点电容触控屏，然而，多点电容触控屏也存在不少问题：第一，必须置放在屏幕前面，直接影响屏幕显示效果，特别是对反射型屏幕影响更严重，诸如电子墨水屏等类纸显示屏，很难采用这一触控技术。第二，触控物必须具有导电性并且要有较大的接触面积，触控才能有效；虽然可以现成的使用手指作为触控物，但戴上手套后就会因不再具有导电性而不能用手指进行触控操作，很不方便；并且，触控的精度与灵敏度容易受手指上沾染的异物及汗渍的影响。因为存在这些问题，多点电容触控屏的交互便利性将大打折扣。与多点电容触控屏的放置位置恰恰相反，电磁触控屏通常置于屏幕背面，刚好具备电容触控屏所不具有的优点，可以很好地应用于电子墨水屏等反射型屏幕。
可见，在现有技术中，多点电容触控技术和电磁触控技术各有缺点，多点电容触控屏只能用手指进行触控，而电磁触控屏只能用电磁笔进行触控，均不能实现用任何物体进行触控。
发明内容
为了实现触控屏被任何物体触控的问题，提出了本发明的触控装置及其控制方法和具有该触控装置的电子设备。
在本发明的第一方面中，提供了一种触控装置，其包括：面板；发送天线，其设置在面板上，向外发送用于探测面板是否被触压的探测波；至少三个谐振电路，其设置在面板上，感应探测波，产生谐振波；以及控制处理单元，其控制处理谐振波和谐振电路的位置信息，得到相应的至少包括触压强度、触压位置在内的触压信息。
本发明的第一方面的触控装置的控制方法包括：探测波发送步骤，发送天线向外发送用于探测面板是否被触压的探测波；谐振波生成步骤，谐振电路被触压时感应探测波，产生谐振波；以及触压信息获得步骤，控制处理单元控制处理谐振波和谐振电路的位置信息，分别得到相应的至少包括触压强度、触压位置在内的触压信息。
在本发明的第二方面中，提供了一种触控装置，包括：面板；发送天线，其设置在面板上，向外发送用于探测面板是否被触压的探测波；电磁笔，触压面板时感应探测波并产生谐振，发出第一谐振波；至少一条第一接收天线，其设置在面板上，接收第一谐振波；至少一个谐振电路，其设置在面板上，当被不同于电磁笔的第二物体触压时感应探测波，产生第二谐振波；以及控制处理单元，其控制处理第一谐振波和第一接收天线的位置信息，或者控制处理第二谐振波和谐振电路的位置信息，分别得到相应的触压信息。
本发明第二方面的触控装置的控制方法包括：探测波发送步骤，发送天线向外发送用于探测面板是否被触压的探测波；第一谐振波生成步骤，电磁笔触压面板时感应探测波并产生谐振，发出第一谐振波；第一谐振波接收步骤，第一接收天线接收第一谐振波；第二谐振波生成步骤，谐振电路当被不同于电磁笔的第二物体触压时感应探测波，产生第二谐振波；以及触压信息获得步骤，控制处理单元控制处理第一谐振波和第一接收天线的位置信息，或者控制处理第二谐振波和谐振电路的位置信息，分别得到相应的触压信息。
本发明的电子设备具有上述触控装置。
在本发明的触控装置及其控制方法和具有该触控装置的电子设备中，通过采用上述谐振电路，实现了一般物体对面板的触控，解决了现有技术中触控屏不能用一般物体进行触控的缺陷。
并且，与现有技术相比，本发明的触控装置及其控制方法和具有该触控装置的电子设备工艺简单，且更有成本优势。
附图说明
图1是本发明的一个具体实施方式的触控装置的示意图。
图2是本发明的一个具体实施方式的触控装置的控制处理单元的示意图。
图3是本发明的另一个具体实施方式的触控装置的示意图。
图4是本发明的另一个具体实施方式的触控装置的控制处理单元的示意图。
图5是本发明的触控装置的控制方法的一个具体实施方式的流程图。
图6是本发明的触控装置的控制方法的另一个具体实施方式的流程图。
具体实施方式
下面，结合附图详细说明本发明的具体实施方式。通过参考附图描述的具体实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
在本发明的一个具体实施方式中，如图1所示，触控装置包括：面板1；发送天线2；谐振电路，由接收天线4’和与接收天线4’连接的信号片5构成；以及控制处理单元6。
其中，发送天线2，接收天线4’和信号片5均设置在面板1上，具体可以置于面板1背面或边缘，或嵌入面板1内部。
发送天线2至少为一条，每一条均可向外发送用于探测面板1是否被触压的探测波，探测波可以是基频为f’的方波信号，或者是频率为f1’的正弦波信号。探测波也可以是其他合适的信号。
谐振电路至少为三个，在每一个谐振电路内，与接收天线4’连接的信号片5至少为一片。信号片5为具有压敏电容特性的片状物，根据所受压力的不同而具有不同的电容值。信号片5还可以具有声电或电声特性，以此提高定位精度及触控体验。当谐振电路被触压时感应发送天线2发出的基频为f’的方波（或者感应发送天线2发出的频率为f1’的正弦波），产生频率为f’（或f1’）的谐振波。
面板1可以是显示屏或透明面板，具体可以为电子墨水屏。
通过合理设置发送天线2、接收天线4’、以及信号片5的数量和位置，可以充分利用一般物体触压所产生的物理变化，实现手指或一般物体触控，并完全不影响显示效果。
控制处理单元6，其控制处理谐振波和谐振电路的位置信息，分别得到相应的包括触压强度、触压位置在内的触压信息。
具体讲，控制处理单元6选取触压前后幅度变化最大的至少三个谐振电路中接收天线4’的信号强度，并利用该信号强度和接收天线4’的位置信息作为二次曲线的原始参数进行二次曲线近似，分别得到相应的至少包括触压强度、触压位置在内的触压信息。具体而言，以接收天线4’的位置信息作为二次曲线的x轴，以接收天线的强度信息作为二次曲线的y轴，绘制二次曲线；通过计算二次曲线的顶点或底点获得触压位置，再通过计算二次曲线幅度获得触压强度。这里，二次曲线可以是抛物线或单股双曲线，或者其他合适的二次曲线。
如图2所示，控制处理单元6包括带通滤波器62’。带通滤波器62’的通带恰使谐振波通过。
控制处理单元6还包括多选一模拟开关63。谐振电路中的接收天线4’直接或通过多选一模拟开关63连接带通滤波器62’的输入端。通过多选一模拟开关63，选通某一条具体的接收天线4’。
控制处理单元还包括积分电路66’，模数转换电路（A/D电路）68’，主控制电路64，发送电路69，以及一选多模拟开关70。
发送电路69在主控制电路64的控制下，通过一选多模拟开关70选通具体的一条发送天线2，向外发送上述探测波。
带通滤波器62’的输出端连接积分电路66’的输入端，积分电路66’的输出端连接模数转换电路68’的输入端。
通过多选一模拟开关63，选通具体的某一条接收天线4’，从而，主控制电路64可以处理模数转换电路68’输出的信号和信号幅度变化最大的至少三根接收天线4’的位置信息，得到至少包括触压强度和触压位置在内的触压信息。
在本发明的另一个具体实施方式中，如图3所示，触控装置包括：面板1；发送天线2；电磁笔7；第一接收天线3；谐振电路，由第二接收天线4和与第二接收天线4连接的信号片5构成；以及控制处理单元6。
其中，发送天线2，第一接收天线3，第二接收天线4和信号片5均设置在面板1上，具体可以置于面板1背面或边缘，或嵌入面板1内部。
发送天线2至少为一条，每一条均可向外发送用于探测面板1是否被触压的探测波，探测波可以是基频为f的方波信号，或者是频率为f1的正弦波信号。探测波也可以是其他合适的信号。
电磁笔触压面板1时感应基频为f的方波中频率为3f的谐波（或频率为f3的正弦波信号）并产生谐振，发出频率为3f（或f3）的第一谐振波。
第一接收天线3至少为三条，每一条均可接收上述频率为3f（或f3）的第一谐振波。
发送天线2可以兼用为所述第一接收天线3，分时发送探测波和接收第一谐振波。这样，可以减少天线的数量。
谐振电路至少为三个，在每一个谐振电路内，与第二接收天线4连接的信号片5至少为一片。信号片5为具有压敏电容特性的片状物，根据所受压力的不同而具有不同的电容值。信号片5还可以具有声电或电声特性，以此提高定位精度及触控体验。当谐振电路被不同于电磁笔的第二物体触压时感应发送天线2发出的基频为f的方波（或者感应发送天线2发出的频率为f1的正弦波），产生频率为f（或f1）的第二谐振波。
面板1可以是显示屏或透明面板，具体可以为电子墨水屏。
通过合理设置发送天线2、第一接收天线3、第二接收天线4、以及信号片5的数量和位置，可以充分利用一般物体触压所产生的物理变化，结合电磁定位技术，实现手指或一般物体可控、电磁笔精确书写，并完全不影响显示效果。
控制处理单元6，其控制处理第一谐振波和第一接收天线3的位置信息，或者控制处理第二谐振波和谐振电路的位置信息，分别得到相应的包括触压强度、触压位置在内的触压信息。
具体讲，控制处理单元6选取触压前后幅度变化最大的至少三根第一接收天线3或触压前后幅度变化最大的至少三个谐振电路中第二接收天线4的信号强度，并利用该信号强度和第一接收天线3或第二接收天线4的位置信息作为二次曲线的原始参数进行二次曲线近似，分别得到相应的至少包括触压强度、触压位置在内的触压信息。具体而言，以接收天线的位置信息作为二次曲线的x轴，以接收天线的强度信息作为二次曲线的y轴，绘制二次曲线；通过计算二次曲线的顶点或底点获得触压位置，再通过计算二次曲线幅度获得触压强度。这里，二次曲线可以是抛物线或单股双曲线，或者其他合适的二次曲线。
如图4所示，控制处理单元6包括第一带通滤波器61和第二带通滤波器62。第一带通滤波器61的通带恰使第一谐振波通过，第二带通滤波器62的通带恰使第二谐振波通过。
控制处理单元6还包括多选一模拟开关63。第一接收天线3直接或通过多选一模拟开关63连接第一带通滤波器61的输入端。谐振电路中的第二接收天线4直接或通过多选一模拟开关63连接第二带通滤波器62的输入端。通过多选一模拟开关63，选通某一条具体的第一接收天线3或第二接收天线4。
控制处理单元还包括第一积分电路65，第二积分电路66，第一模数转换电路（第一A/D电路）67，第二模数转换电路（第二A/D电路）68，主控制电路64，发送电路69，以及一选多模拟开关70。
发送电路69在主控制电路64的控制下，通过一选多模拟开关70选通具体的一条发送天线2，向外发送上述探测波。
第一带通滤波器61的输出端连接第一积分电路65的输入端，第一积分电路65的输出端连接第一模数转换电路67的输入端。
第二带通滤波器62的输出端连接第二积分电路66的输入端，第二积分电路66的输出端连接第二模数转换电路68的输入端。
通过多选一模拟开关63，选通具体的某一条第一接收天线3或第二接收天线4，从而，主控制电路64可以处理第一模数转换电路67输出的信号和信号幅度变化最大的至少三条第一接收天线3的位置信息，或者处理第二模数转换电路68输出的信号和信号幅度变化最大的至少三根第二接收天线4的位置信息，得到至少包括触压强度和触压位置在内的触压信息。
本发明的电子设备可以具有上述具体实施方式中的触控装置。具体讲，本发明的电子设备可以是具有上述触控装置的电子阅读器、平板电脑、平板显示器、手机等。
下面，以发送天线2有m条（m为大于等于1的自然数），第一接收天线有n条（n为大于2的自然数），第二接收天线有k条（k为大于2的自然数）为例，说明本实施方式的触控装置的控制方法的例子。
在如图5所示的例子中，控制方法包括如下几个具体步骤：
步骤S1：一根发送天线2发送基频为f的方波信号。
步骤S2：全部第二接收天线4接收频率为f的谐波信号；全部第一接收天线3接收基频为f的方波信号中频率为3f的谐波信号；控制处理单元6获得全部第二接收天线4和第一接收天线3的信号强度，将来自第二接收天线4的数据放置表1，来自第一接收天线3的数据放置表2。
步骤S3：更换发送天线2，返回步骤S1，直到所有发送天线2都轮循到。
步骤S4：表2中的m*n个数据与初始化表Ⅱ对比，如果没有明显变化（即在可容忍的噪声范围内），进入步骤S6；否则，进入步骤S5。其中，初始化表Ⅱ为，在未有任何接触和电磁笔情况下，多次重复上述步骤S1~S3，然后取平均获得的m*n个来自全部第一接收天线3的信号强度表。
步骤S5：选取变化幅度最大的相邻2组第一接收天线3（其中1组为如图3所示的水平方向的；另一组为如图3所示的竖直方向的，每组包含天线数量至少3条）的信号强度，结合该第一接收天线3的位置信息进行二次曲线近似，获得电磁笔触压位置、压力等；处理完毕再次进入步骤S1。
步骤S6：表1中m*k个数据与初始化表Ⅰ对比，如果没有明显变化（即在可容忍的噪声范围内），返回步骤S1；否则，进入步骤S7。其中，初始化表Ⅰ为，在未有任何接触和电磁笔情况下，多次重复步骤S1~S3，然后取平均获得的m*k个来自全部第二接收天线4的信号强度表。
步骤S7：选取变化幅度最大的相邻2组第二接收天线4（其中1组为如图3所示的水平方向的；另一组为如图3所示的竖直方向的，每组包含天线数量至少3条）的信号强度，结合该第二接收天线4的位置信息进行二次曲线近似，获得物体触压位置、压力等。处理完毕再次进入步骤S1。
在步骤S5和S7中，用于获得触压位置和强度进行近似的二次曲线可以是抛物线或单股双曲线，或者其他合适的二次曲线。
在如图6所示的例子中，控制方法包括如下几个具体步骤：
步骤S1：一根发送天线2交替发送频率为f1的正弦波信号和频率为f3的正弦波信号。
步骤S2：全部第二接收天线4接收频率为f1的谐波信号；全部第一接收天线3接收频率为f3的谐波信号；控制处理单元6获得全部第二接收天线4和第一接收天线3的信号强度，将来自第二接收天线4的数据放置表1，来自第一接收天线3的数据放置表2。
步骤S3：更换发送天线2，返回步骤S1，直到所有发送天线2都轮循到。
步骤S4：表2中的m*n个数据与初始化表Ⅱ对比，如果没有明显变化（即在可容忍的噪声范围内），进入步骤S6；否则，进入步骤S5。其中，初始化表Ⅱ为，在未有任何接触和电磁笔情况下，多次重复上述步骤S1~S3，然后取平均获得的m*n个来自全部第一接收天线3的信号强度表。
步骤S5：选取变化幅度最大的相邻2组第一接收天线3（其中1组为如图3所示的水平方向的；另一组为如图3所示的竖直方向的，每组包含天线数量至少3条）的信号强度，结合该第一接收天线3的位置信息进行二次曲线近似，获得电磁笔触压位置、压力等；处理完毕再次进入步骤S1。
步骤S6：表1中m*k个数据与初始化表Ⅰ对比，如果没有明显变化（即在可容忍的噪声范围内），返回步骤S1；否则，进入步骤S7。其中，初始化表Ⅰ为，在未有任何接触和电磁笔情况下，多次重复步骤S1~S3，然后取平均获得的m*k个来自全部第二接收天线4的信号强度表。
步骤S7：选取变化幅度最大的相邻2组第二接收天线4（其中1组为如图3所示的水平方向的；另一组为如图3所示的竖直方向的，每组包含天线数量至少3条）的信号强度，结合该第二接收天线4的位置信息进行二次曲线近似，获得物体触压位置、压力等。处理完毕再次进入步骤S1。
在步骤S5和S7中，用于获得触压位置和强度进行近似的二次曲线可以是抛物线或单股双曲线，或者其他合适的二次曲线。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (28)

1.一种触控装置，其特征在于，包括：
面板；
发送天线，其设置在所述面板上，向外发送用于探测所述面板是否被触压的探测波；
至少三个谐振电路，其设置在所述面板上，感应所述探测波，产生谐振波；以及
控制处理单元，其控制处理所述谐振波和所述谐振电路的位置信息，得到相应的至少包括触压强度、触压位置在内的触压信息。
2.根据权利要求1所述的触控装置，其特征在于，所述谐振电路包括：
接收天线；以及
至少一个信号片，与所述接收天线连接。
3.根据权利要求2所述的触控装置，其特征在于，所述信号片为具有压敏电容特性的片状物。
4.根据权利要求2所述的触控装置，其特征在于，所述信号片为具有声电或电声特性的片状物。
5.根据权利要求1所述的触控装置，其特征在于，
所述发送天线和谐振电路，皆置于所述面板背面或边缘，或嵌入所述面板内部。
6.根据权利要求1所述的触控装置，其特征在于，所述控制处理单元包括：
使所述谐振波通过的带通滤波器；
谐振电路直接或通过所述控制处理单元包含的多选一模拟开关连接所述带通滤波器的输入端。
7.根据权利要求6所述的触控装置，其特征在于，所述控制处理单元还包括：
积分电路，其输入端与带通滤波器的输出端连接；
模数转换电路，其输入端与所述积分电路的输出端连接；以及
主控制电路，其处理模数转换电路输出的信号和谐振电路的位置信息，得到所述触压信息。
8.根据权利要求1所述的触控装置，其特征在于，所述面板为显示屏或透明面板。
9.一种触控装置的控制方法，其特征在于，所述触控装置包括面板，设置在所述面板上的发送天线、至少三个谐振电路，以及控制处理单元，所述控制方法包括：
探测波发送步骤，所述发送天线向外发送用于探测所述面板是否被触压的探测波；
谐振波生成步骤，所述谐振电路被触压时感应所述探测波，产生谐振波；以及
触压信息获得步骤，所述控制处理单元控制处理所述谐振波和所述谐振电路的位置信息，得到相应的至少包括触压强度、触压位置在内的触压信息。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，在所述探测波发送步骤中，所述探测波包括基频为所述谐振波的频率的方波信号，或由所述发送天线发送的频率为所述谐振波的频率的正弦波信号。
11.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，在所述触压信息获得步骤中，所述控制处理单元选取触压前后幅度变化最大的至少三个谐振电路的信号强度，并利用该信号强度和谐振电路的位置信息作为二次曲线的原始参数进行二次曲线近似，得到相应的至少包括触压强度、触压位置在内的触压信息。
12.一种触控装置，其特征在于，包括：
面板；
发送天线，其设置在所述面板上，向外发送用于探测所述面板是否被触压的探测波；
电磁笔，接近或触压所述面板时感应所述探测波并产生谐振，发出第一谐振波；
至少三条第一接收天线，其设置在所述面板上，接收所述第一谐振波；
至少三个谐振电路，其设置在所述面板上，当被不同于所述电磁笔的第二物体触压时感应所述探测波，产生第二谐振波；以及
控制处理单元，其控制处理所述第一谐振波和所述第一接收天线的位置信息，或者控制处理所述第二谐振波和所述谐振电路的位置信息，分别得到相应的触压信息。
13.根据权利要求12所述的触控装置，其特征在于，所述谐振电路包括：
第二接收天线；以及
至少一个信号片，与所述第二接收天线连接。
14.根据权利要求13所述的触控装置，其特征在于，所述信号片为具有压敏电容特性的片状物。
15.根据权利要求13所述的触控装置，其特征在于，所述信号片为具有声电或电声特性的片状物。
16.根据权利要求12所述的触控装置，其特征在于：
所述发送天线、第一接收天线和谐振电路，皆置于所述面板背面或边缘，或嵌入所述面板内部。
17.根据权利要求12所述的触控装置，其特征在于：
所述发送天线兼用为所述第一接收天线，在所述控制处理单元的控制下分时发送所述探测波和接收所述第一谐振波。
18.根据权利要求12所述的触控装置，其特征在于，所述控制处理单元包括：
使所述第一谐振波通过的第一带通滤波器；以及
使所述第二谐振波通过的第二带通滤波器。
19.根据权利要求18所述的触控装置，其特征在于：
所述第一接收天线直接或通过所述控制处理单元包含的多选一模拟开关连接所述第一带通滤波器的输入端。
20.根据权利要求18所述的触控装置，其特征在于：
所述谐振电路直接或通过所述控制处理单元包含的多选一模拟开关连接所述第二带通滤波器的输入端。
21.根据权利要求18所述的触控装置，其特征在于，所述控制处理单元还包括：
第一积分电路，其输入端与所述第一带通滤波器的输出端连接；
第一模数转换电路，其输入端与所述第一积分电路的输出端连接；
第二积分电路，其输入端与所述第二带通滤波器的输出端连接；
第二模数转换电路，其输入端与所述第二积分电路的输出端连接；以及
主控制电路，其处理所述第一模数转换电路输出的信号和第一接收天线的位置信息，或者处理所述第二模数转换电路输出的信号和谐振电路的位置信息，得到所述触压信息。
22.根据权利要求12所述的触控装置，其特征在于，所述面板为显示屏或透明面板。
23.一种触控装置的控制方法，其特征在于，所述触控装置包括面板，设置在所述面板上的发送天线、至少三条第一接收天线、至少三个谐振电路，电磁笔，和控制处理单元，所述控制方法包括：
探测波发送步骤，所述发送天线向外发送用于探测所述面板是否被触压的探测波；
第一谐振波生成步骤，所述电磁笔接近或触压所述面板时感应所述探测波并产生谐振，发出第一谐振波；
第一谐振波接收步骤，所述第一接收天线接收所述第一谐振波；
第二谐振波生成步骤，所述谐振电路当被不同于所述电磁笔的第二物体触压时感应所述探测波，产生第二谐振波；以及
触压信息获得步骤，所述控制处理单元控制处理所述第一谐振波和所述第一接收天线的位置信息，或者控制处理所述第二谐振波和所述谐振电路的位置信息，分别得到相应的至少包括触压强度、触压位置在内的触压信息。
24.根据权利要求23所述的控制方法，其特征在于，
在所述探测波发送步骤中，所述探测波包括基频为第二谐振波频率的方波信号，或由所述发送天线交替发送的频率分别为第二谐振波频率和第一谐振波频率的正弦波信号。
25.根据权利要求24所述的控制方法，其特征在于：
所述第一谐振波频率与第二谐振波频率之间的频率差满足第一谐振波与第二谐振波互不影响。
26.根据权利要求23所述的控制方法，其特征在于，
在所述触压信息获得步骤中，所述控制处理单元选取触压前后幅度变化最大的至少三条第一接收天线或前后幅度变化最大的至少三个谐振电路的信号强度，并利用该信号强度和第一接收天线或谐振电路的位置信息作为二次曲线的原始参数进行二次曲线近似，分别得到相应的至少包括触压强度、触压位置在内的触压信息。
27.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1-8、12-22中任一项所述的触控装置。
28.根据权利要求27所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备为电子阅读器、平板电脑、平板显示器、手机中的任一种。
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