CN104167186A - 用于液晶显示设备的led背光源及液晶显示设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于液晶显示设备的LED背光源，包括：升压电路(110)，被构造为将输入电压升压至LED串(150)工作所需的工作电压；电流控制模块(120)，被构造为连接到所述LED串(150)的负端，以调节所述LED串(150)的工作电流；电压侦测电路(130)，被构造为侦测所述输入电压是否减小；在侦测到所述输入电压减小的情况下，提供控制信号给背光驱动控制电路(140)；背光驱动控制电路(140)，被构造为向所述升压电路(110)提供第一方波信号，以控制所述升压电路(110)实现升压的功能；向所述电流控制模块(120)提供第二方波信号，以控制所述电流控制模块(120)实现调节电流的功能；在接收到电压侦测电路(130)提供的控制信号的情况下，控制输入电流减小。

Description

用于液晶显示设备的LED背光源及液晶显示设备
技术领域
本发明属于液晶显示技术领域，具体地讲，涉及一种用于液晶显示设备的LED背光源及液晶显示设备。
背景技术
随着显示技术的不断进步，液晶显示设备的背光技术不断得到发展。传统的液晶显示设备的背光源采用冷阴极荧光灯(CCFL)。但是由于CCFL背光源存在色彩还原能力较差、发光效率低、放电电压高、低温下放电特性差、加热达到稳定灰度时间长等缺点，当前已经开发出使用LED背光源的背光源技术。
图1是现有的一种用于液晶显示设备的LED背光源的电路图。如图1所示，该LED背光源包括升压电路、背光驱动控制电路以及LED串。该升压电路包括电感器L、整流二极管D1、第一MOS晶体管Q1、电容器C和第一电阻器R1，其中，电感器L的一端接收所述输入的直流电压Vin，电感器L的另一端连接到整流二极管D1的正端并连接到第一MOS晶体管Q1的漏极，第一MOS晶体管Q1的栅极由背光驱动控制电路提供的第一方波信号PWM1驱动，第一MOS晶体管Q1的源极通过第一电阻器R1与地电性连接；整流二极管D1的负端获得输出电压Vout提供给LED串，整流二极管D1的负端还通过电容器C与地电性连接。LED串的负极还连接有第二MOS晶体管Q2，其中，第二MOS晶体管Q2的漏极连接到LED串的负极，第二MOS晶体管Q2的源极通过第三电阻器R3与地电性连接，第二MOS晶体管Q2的栅极由背光驱动控制电路提供的第二方波信号PWM2驱动，通过改变第二方波信号PWM2的占空比，可以增大或减小LED串的工作电流。此外，在该LED背光源中，背光驱动控制电路还连接有第二电阻器R2，用于确定提供给第一MOS晶体管Q1的栅极的第一方波信号PWM1的驱动频率。
当该LED背光源的输入的直流电压Vin减小直至0(例如液晶显示设备断电瞬间)时，由于输入电容的存在，以及背光驱动控制电路的供电范围较大的原因，整个LED背光源不会立即停止工作，而是会继续工作在恒定功率一段时间。然而，在此段时间内，由于输出至LED串上的输出电压Vout不变，而输入的直流电压Vin减小，所以提供至第一MOS晶体管Q1的栅极的第一方波信号PWM1的占空比D会受背光驱动控制电路的调节而变大，导致电感器L在第一方波信号PWM1的工作周期T内的储能时间D×T增加，电感器L上的最大电流显著增大，该LED背光源的输入电流Iin也会变大，导致瞬间产生一激增的输入电流脉冲，对该LED背光源的电路元器件产生冲击，造成损伤。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于液晶显示设备的LED背光源，包括：升压电路，被构造为将输入电压升压至LED串工作所需的工作电压；电流控制模块，被构造为连接到所述LED串的负端，以调节所述LED串的工作电流；电压侦测电路，被构造为侦测所述输入电压是否减小；在侦测到所述输入电压减小的情况下，提供控制信号给背光驱动控制电路；背光驱动控制电路，被构造为向所述升压电路提供第一方波信号，以控制所述升压电路实现升压的功能；向所述电流控制模块提供第二方波信号，以控制所述电流控制模块实现调节电流的功能；在接收到电压侦测电路提供的控制信号的情况下，控制输入电流减小。
进一步地，所述电压侦测电路包括：分压电路，被构造为对所述输入电压进行分压，以产生对比电压；比较器，被构造为对所述对比电压及参考电压进行比较；频率调节电路，被构造为在所述对比电压小于所述参考电压的情况下，控制所述背光驱动控制电路提供给所述升压电路的第一方波信号的频率增大，从而使所述输入电流减小。
进一步地，所述分压电路包括第一电阻器和第二电阻器，其中，第一电阻器的一端用于接收所述输入电压，第一电阻器的另一端连接至第二电阻器的一端，且连接至所述比较器的负输入端，第二电阻器的另一端电性接地。
进一步地，所述频率调节电路包括：第二MOS晶体管、第三电阻器和第四电阻器，其中，第二MOS晶体管的栅极连接至所述比较器的输出端，第二MOS晶体管的漏极连接至第三电阻器的一端，并连接至所述背光驱动控制电路，第二MOS晶体管的源极连接至第四电阻器的一端，第三电阻器的另一端与第四电阻器的另一端均电性接地。
进一步地，所述电压侦测电路包括：分压电路，被构造为对所述输入电压进行分压，以产生对比电压；微控制单元，被构造为侦测所述对比电压是否减小；在侦测到所述对比电压减小的情况下，控制所述背光驱动控制电路提供给所述电流控制模块的第二方波信号的占空比减小，从而使所述LED串的工作电流减小，进而使所述输入电流减小。
进一步地，所述分压电路包括第一电阻器和第二电阻器，其中，第一电阻器的一端用于接收所述输入电压，第一电阻器的另一端连接至第二电阻器的一端，且连接至所述微控制单元，第二电阻器的另一端电性接地。
进一步地，所述升压电路包括：电感器、第一MOS晶体管、整流二极管、电容器，其中，电感器的一端用于接收所述输入电压，电感器的另一端连接至整流二极管的正极，并连接至第一MOS晶体管的漏极，整流二极管的负极连接至所述LED串的正端，并连接至电容器的一端，第一MOS晶体管的栅极连接至所述背光驱动控制电路，第一MOS晶体管的源极与电容器的另一端均电性接地。
进一步地，所述电流控制模块包括第三MOS晶体管及第五电阻器，其中，第三MOS晶体管的栅极连接至所述背光驱动控制电路，第三MOS晶体管的漏极连接至所述LED串的负端，第三MOS晶体管的源极连接至第五电阻器的一端，第五电阻器的另一端电性接地。
进一步地，所述LED串包括串联的预定数量的LED。
本发明的另一目的还在于提供一种液晶显示设备，包括相对设置的液晶显示面板及背光模组，其中，所述背光模组提供显示光源给所述液晶显示面板，以使所述液晶显示面板显示影像，其中，所述背光模组包括上述的LED背光源。
本发明的用于液晶显示设备的LED背光源及液晶显示设备，在液晶显示设备断电瞬间，可以减小输入电流的大小，从而避免产生激增的输入电流脉冲对电路元器件产生冲击，造成损伤。
附图说明
通过结合附图进行的以下描述，本发明的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中：
图1是现有的一种用于液晶显示设备的LED背光源的电路图；
图2是根据本发明的第一实施例的用于液晶显示设备的LED背光源的模块图；
图3是根据本发明的第一实施例的用于液晶显示设备的LED背光源的电路结构图；
图4是根据本发明的第二实施例的用于液晶显示设备的LED背光源的模块图；
图5是根据本发明的第二实施例的用于液晶显示设备的LED背光源的电路结构图；
图6是根据本发明的实施例的液晶显示设备的结构图。
具体实施方式
以下，将参照附图来详细描述本发明的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本发明，并且本发明不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。
图2是根据本发明的第一实施例的用于液晶显示设备的LED背光源的模块图；图3是根据本发明的第一实施例的用于液晶显示设备的LED背光源的电路结构图。
参照图2和图3，根据本发明的第一实施例的LED背光源包括：升压电路110、电流控制模块120、电压侦测电路130、背光驱动控制电路140和LED串150。
具体而言，升压电路110可例如为电感型升压电路，其用于将输入电压Vin升压至LED串150正常工作所需的工作电压。升压电路110包括：电感器111、金属氧化物半导体(MOS)晶体管112、整流二极管113、电容器114。在本实施例中，电感器111的一端用于接收所述输入电压，电感器111的另一端连接至整流二极管113的正极，并连接至第一MOS晶体管112的漏极，整流二极管113的负极连接至所述LED串150的正端，并连接至电容器114的一端，第一MOS晶体管112的栅极连接至所述背光驱动控制电路140，第一MOS晶体管112的源极与电容器114的另一端均电性接地。应当理解的是，本发明的升压电路不局限于图3所示的升压电路110的电路结构。
在升压电路110中，电感器111为电能和磁场能相互转换的能量转换器件，当第一MOS晶体管112的栅极接收到背光驱动控制电路140提供的第一方波信号PWM1中的高电平信号后，电感器111将电能转换为磁场能存储起来。当第一MOS晶体管112的栅极接收到背光驱动控制电路140提供的第一方波信号PWM1中的低电平信号后，电感器111将存储的磁场能转化成电能，且这个电能与输入电压Vin叠加后通过整流二极管113和电容器114的滤波得到直流电压，该直流电压作为LED串150正常工作所需的工作电压，并提供给LED串150。由于这个直流电压是由输入电压Vin和电感器111的磁场能转换成的电能叠加形成的，所以该直流电压要高于输入电压Vin。
LED串150作为液晶显示设备的背光源，其中，LED串150包括串联的预定数量的LED。LED串150从升压电路110接收其正常工作所需的工作电压。LED串150中的LED的数量N(N为大于零的整数)以如下方式被确定：
N×Vd≤Vs，
其中，Vd为每个LED的正常发光电压，Vs为LED串150从升压电路110接收其正常工作所需的工作电压。
例如，当Vd为6.5V，Vs＝24V时，N≤3。
电流控制模块120连接到LED串150的负端，以调节LED串150的工作电流。电流控制模块120包括：第三MOS晶体管121及第五电阻器122。其中，第三MOS晶体管121的栅极连接至背光驱动控制电路140，第三MOS晶体管121的漏极连接至所述LED串150的负端，第三MOS晶体管121的源极连接至第五电阻器122的一端，第五电阻器122的另一端电性接地。
第三MOS晶体管121的栅极接收由背光驱动控制电路140提供的第二方波信号PWM2。背光驱动控制电路140通过改变第二方波信号PWM2的占空比，以增大或减小LED串150的工作电流大小。通常在根据本发明的实施例的液晶显示设备在正常工作时，LED串150的工作电流保持恒定。
电压侦测电路130用于侦测输入电压Vin是否减小(例如，液晶显示设备断电时，向LED背光源的输入电压Vin会逐渐减小直至0)，并在侦测到输入电压Vin减小的情况下，向背光驱动控制电路140提供控制信号。在本实施例中，电压侦测电路130包括：分压电路131、比较器132和频率调节电路133。
分压电路131用于对输入电压Vin进行分压，以产生对比电压Vc。分压电路131包括第一电阻器1311和第二电阻器1312，其中，第一电阻器1311的一端用于接收输入电压Vin，第一电阻器1311的另一端连接至第二电阻器1312的一端，且连接至比较器132的负输入端，第二电阻器1312的另一端电性接地。
比较器132用于对所述对比电压Vc及参考电压Vref进行比较。比较器132的负输入端连接至第一电阻器1311的另一端，比较器132的正输入端用于接收参考电压Vref，比较器132的输出端连接至频率调节电路133的第二MOS晶体管1331的栅极。应当说明的是，所述参考电压Vref与根据本发明的实施例的液晶显示设备正常工作时的对比电压Vc相等。
频率调节电路133用于在对比电压Vc小于参考电压Vref的情况下，控制背光驱动控制电路140提供给升压电路110的第一MOS晶体管112的栅极的第一方波信号PWM1的频率增大，从而使输入电流Iin减小。频率调节电路133包括：第二MOS晶体管1331、第三电阻器1332和第四电阻器1333，其中，第二MOS晶体管1331的栅极连接至所述比较器132的输出端，第二MOS晶体管1331的漏极连接至第三电阻器1332的一端，并连接至所述背光驱动控制电路140，第二MOS晶体管1331的源极连接至第四电阻器1333的一端，第三电阻器1332的另一端与第四电阻器1333的另一端均电性接地。
以下详细说明如何使控制背光驱动控制电路140提供给升压电路110的第一MOS晶体管112的栅极的第一方波信号PWM1的频率增大，从而使输入电流Iin减小。
当根据本发明的实施例的液晶显示设备正常工作时，输入电压Vin稳定或不变，对比电压Vc＝Vin×R2/(R1+R2)稳定或不变，其中，R1表示第一电阻器1311的电阻值，R2表示第二电阻器1312的电阻值。这时，由于参考电压Vref与对比电压Vc相等，比较器132的输出端的输出电压为0。背光驱动控制电路140提供给升压电路110的第一MOS晶体管112的栅极的第一方波信号PWM1的频率与第三电阻器1332的电阻值R3成反比，当第二MOS晶体管1331的栅极接收到低电平信号，使得第二MOS晶体管1331截止时，第三电阻器1332的电阻值R3不变，第一方波信号PWM1的频率不变，输入电流Iin保持不变。
当根据本发明的实施例的液晶显示设备断电瞬间，整个LED背光源仍要保持恒定功率运行，此时输入电压Vin减小，对比电压Vc＝Vin×R2/(R1+R2)减小。这时，由于参考电压Vref大于对比电压Vc，比较器132的输出端的输出高电压。第二MOS晶体管1331的栅极接收到高电平信号，使得第二MOS晶体管1331导通，此时第三电阻器1332与第四电阻器1333并联，第一方波信号PWM1的频率与第三电阻器1332与第四电阻器1333并联后电阻值R3×R4/(R3+R4)成反比，其中，R4表示第四电阻器1333的电阻值。由于电阻值R3×R4/(R3+R4)大于电阻值R3，则第一方波信号PWM1的频率变大，换句说话，第一反攻信号PWM1的周期T减小。电感器111在第一方波信号PWM1的工作周期T内的储能时间D×T减小，电感器111上的最大电流显著减小，输入电流Iin也会减小，从而避免产生激增的输入电流脉冲对电路元器件产生冲击，造成损伤。
图4是根据本发明的第二实施例的用于液晶显示设备的LED背光源的模块图；图5是根据本发明的第二实施例的用于液晶显示设备的LED背光源的电路结构图。
参照图4和图5，根据本发明的第二实施例的LED背光源包括：升压电路110、电流控制模块120、电压侦测电路130、背光驱动控制电路140和LED串150。
具体而言，升压电路110可例如为电感型升压电路，其用于将输入电压Vin升压至LED串150正常工作所需的工作电压。升压电路110包括：电感器111、金属氧化物半导体(MOS)晶体管112、整流二极管113、电容器114。在本实施例中，电感器111的一端用于接收所述输入电压，电感器111的另一端连接至整流二极管113的正极，并连接至第一MOS晶体管112的漏极，整流二极管113的负极连接至所述LED串150的正端，并连接至电容器114的一端，第一MOS晶体管112的栅极连接至所述背光驱动控制电路140，第一MOS晶体管112的源极与电容器114的另一端均电性接地。应当理解的是，本发明的升压电路不局限于图3所示的升压电路110的电路结构。
在升压电路110中，电感器111为电能和磁场能相互转换的能量转换器件，当第一MOS晶体管112的栅极接收到背光驱动控制电路140提供的第一方波信号PWM1中的高电平信号后，电感器111将电能转换为磁场能存储起来。当第一MOS晶体管112的栅极接收到背光驱动控制电路140提供的第一方波信号PWM1中的低电平信号后，电感器111将存储的磁场能转化成电能，且这个电能与输入电压Vin叠加后通过整流二极管113和电容器114的滤波得到直流电压，该直流电压作为LED串150正常工作所需的工作电压，并提供给LED串150。由于这个直流电压是由输入电压Vin和电感器111的磁场能转换成的电能叠加形成的，所以该直流电压要高于输入电压Vin。
LED串150作为液晶显示设备的背光源，其中，LED串150包括串联的预定数量的LED。LED串150从升压电路110接收其正常工作所需的工作电压。LED串150中的LED的数量N(N为大于零的整数)以如下方式被确定：
N×Vd≤Vs，
其中，Vd为每个LED的正常发光电压，Vs为LED串150从升压电路110接收其正常工作所需的工作电压。
例如，当Vd为6.5V，Vs＝24V时，N≤3。
电流控制模块120连接到LED串150的负端，以调节LED串150的工作电流。电流控制模块120包括：第三MOS晶体管121及第五电阻器122。其中，第三MOS晶体管121的栅极连接至背光驱动控制电路140，第三MOS晶体管121的漏极连接至所述LED串150的负端，第三MOS晶体管121的源极连接至第五电阻器122的一端，第五电阻器122的另一端电性接地。
第三MOS晶体管121的栅极接收由背光驱动控制电路140提供的第二方波信号PWM2。背光驱动控制电路140通过改变第二方波信号PWM2的占空比，以增大或减小LED串150的工作电流大小。通常在根据本发明的实施例的液晶显示设备在正常工作时，LED串150的工作电流保持恒定。
电压侦测电路130用于侦测输入电压Vin是否减小(例如，液晶显示设备断电时，向LED背光源的输入电压Vin会逐渐减小直至0)，并在侦测到输入电压Vin减小的情况下，向背光驱动控制电路140提供控制信号。在本实施例中，电压侦测电路130包括：分压电路131和微控制单元(MCU)134。
分压电路131用于对输入电压Vin进行分压，以产生对比电压Vc。分压电路131包括第一电阻器1311和第二电阻器1312，其中，第一电阻器1311的一端用于接收输入电压Vin，第一电阻器1311的另一端连接至第二电阻器1312的一端，且连接至微控制单元134，第二电阻器1312的另一端电性接地。
微控制单元134用于侦测对比电压Vc是否减小。微控制单元134在侦测到对比电压Vc减小的情况下，控制背光驱动控制电路140提供给电流控制模块120的第二方波信号PWM2的占空比减小，从而使LED串150的工作电流减小，进而使输入电流Iin减小。
以下详细说明如何使控制背光驱动控制电路140提供给电流控制模块120的第二方波信号PWM2的占空比减小，从而使输入电流Iin减小。
当根据本发明的实施例的液晶显示设备正常工作时，输入电压Vin稳定或不变，对比电压Vc＝Vin×R2/(R1+R2)稳定或不变，其中，R1表示第一电阻器1311的电阻值，R2表示第二电阻器1312的电阻值。这时，微控制单元134控制背光驱动控制电路140提供给电流控制模块120的第二方波信号PWM2的占空比不变，LED串150的工作电流不变，输入电流Iin保持不变。
当根据本发明的实施例的液晶显示设备断电瞬间，整个LED背光源仍要保持恒定功率运行，此时输入电压Vin减小，对比电压Vc＝Vin×R2/(R1+R2)减小。这时，微控制单元134控制背光驱动控制电路140提供给电流控制模块120的第二方波信号PWM2的占空比减小，LED串150的工作电流减小，输入电流Iin也会减小，从而避免产生激增的输入电流脉冲对电路元器件产生冲击，造成损伤。
图6是根据本发明的实施例的液晶显示设备的结构图。
参照图6，根据本发明的实施例的液晶显示设备包括相对设置的液晶显示面板200以及背光模组100，其中，背光模组100提供显示光源给液晶显示面板200，以使液晶显示面板200显示影像，其中，背光模组100上述的第一实施例或第二实施例的LED背光源。
虽然已经参照特定实施例示出并描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解：在不脱离由权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下，可在此进行形式和细节上的各种变化。

Claims (10)

1.一种用于液晶显示设备的LED背光源，其特征在于，包括：
升压电路(110)，被构造为将输入电压升压至LED串(150)工作所需的工作电压；
电流控制模块(120)，被构造为连接到所述LED串(150)的负端，以调节所述LED串(150)的工作电流；
电压侦测电路(130)，被构造为侦测所述输入电压是否减小；在侦测到所述输入电压减小的情况下，提供控制信号给背光驱动控制电路(140)；
背光驱动控制电路(140)，被构造为向所述升压电路(110)提供第一方波信号，以控制所述升压电路(110)实现升压的功能；向所述电流控制模块(120)提供第二方波信号，以控制所述电流控制模块(120)实现调节电流的功能；在接收到电压侦测电路(130)提供的控制信号的情况下，控制输入电流减小。
2.根据权利要求1所述的LED背光源，其特征在于，所述电压侦测电路(130)包括：
分压电路(131)，被构造为对所述输入电压进行分压，以产生对比电压；
比较器(132)，被构造为对所述对比电压及参考电压进行比较；
频率调节电路(133)，被构造为在所述对比电压小于所述参考电压的情况下，控制所述背光驱动控制电路(140)提供给所述升压电路(110)的第一方波信号的频率增大，从而使所述输入电流减小。
3.根据权利要求2所述的LED背光源，其特征在于，所述分压电路(131)包括第一电阻器(1311)和第二电阻器(1312)，
其中，第一电阻器(1311)的一端用于接收所述输入电压，第一电阻器(1311)的另一端连接至第二电阻器(1312)的一端，且连接至所述比较器(132)的负输入端，第二电阻器(1312)的另一端电性接地。
4.根据权利要求2或3所述的LED背光源，其特征在于，所述频率调节电路(133)包括：第二MOS晶体管(1331)、第三电阻器(1332)和第四电阻器(1333)，
其中，第二MOS晶体管(1331)的栅极连接至所述比较器(132)的输出端，第二MOS晶体管(1331)的漏极连接至第三电阻器(1332)的一端，并连接至所述背光驱动控制电路(140)，第二MOS晶体管(1331)的源极连接至第四电阻器(1333)的一端，第三电阻器(1332)的另一端与第四电阻器(1333)的另一端均电性接地。
5.根据权利要求1所述的LED背光源，其特征在于，所述电压侦测电路(130)包括：
分压电路(131)，被构造为对所述输入电压进行分压，以产生对比电压；
微控制单元(134)，被构造为侦测所述对比电压是否减小；在侦测到所述对比电压减小的情况下，控制所述背光驱动控制电路(140)提供给所述电流控制模块(120)的第二方波信号的占空比减小，从而使所述LED串(150)的工作电流减小，进而使所述输入电流减小。
6.根据权利要求5所述的LED背光源，其特征在于，所述分压电路(131)包括第一电阻器(1311)和第二电阻器(1312)，
其中，第一电阻器(1311)的一端用于接收所述输入电压，第一电阻器(1311)的另一端连接至第二电阻器(1312)的一端，且连接至所述微控制单元(134)，第二电阻器(1312)的另一端电性接地。
7.根据权利要求1所述的LED背光源，其特征在于，所述升压电路(110)包括：电感器(111)、第一MOS晶体管(112)、整流二极管(113)、电容器(114)，
其中，电感器(111)的一端用于接收所述输入电压，电感器(111)的另一端连接至整流二极管(113)的正极，并连接至第一MOS晶体管(112)的漏极，整流二极管(113)的负极连接至所述LED串(150)的正端，并连接至电容器(114)的一端，第一MOS晶体管(112)的栅极连接至所述背光驱动控制电路(140)，第一MOS晶体管(112)的源极与电容器(114)的另一端均电性接地。
8.根据权利要求1所述的LED背光源，其特征在于，所述电流控制模块(120)包括第三MOS晶体管(121)及第五电阻器(122)，
其中，第三MOS晶体管(121)的栅极连接至所述背光驱动控制电路(140)，第三MOS晶体管(121)的漏极连接至所述LED串(150)的负端，第三MOS晶体管(121)的源极连接至第五电阻器(122)的一端，第五电阻器(122)的另一端电性接地。
9.根据权利要求1所述的LED背光源，其特征在于，所述LED串(150)包括串联的预定数量的LED。
10.一种液晶显示设备，包括相对设置的液晶显示面板(200)及背光模组(100)，其中，所述背光模组(100)提供显示光源给所述液晶显示面板(200)，以使所述液晶显示面板(200)显示影像，其特征在于，所述背光模组(100)包括权利要求1至9任一项所述的LED背光源。
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