CN1061446C - 自动变焦照相机及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明自动变焦照相机包括测定自动变焦方式选择开关、闪光方式选择开关、胶片感光度开关、松脱开关的设定状态的开关部分；距离检测部分、周围亮度检测部分；根据所测被摄景物距离、周围亮度和胶片感光度，进行自动变焦，并计算变焦位置和曝光度，且在非自动变焦方式或自动变焦完成后输出结果的控制装置；根据控制装置输出的信号驱动闪光灯和快门的各自驱动部分，以及移送胶片的电机部分；本相机可拍出高质量的照片，且操作简单。

Description

自动变焦照相机及其驱动方法
本发明涉及一种自动变焦照相机和它的驱动方法。更详细地说，本发明是关于一种通过自动变焦动作，同时根据被拍摄景物的距离、胶片的感光度、周围的亮度和闪光指数(guide number)对随着变焦动作变化所引起的画面的明暗和色调的变化进行综合的控制，从而能拍摄出高质量照片的自动变焦照相机和它的驱动方法。
现在，一般的中档和普及型的照相机中，供销着一种自动照相机，这种照相机为了操作简便、性能优良而装设着供自动调节镜头焦点用的距离检测部分、自动控制胶片曝光用的亮度检测部分和快门驱动部分、自动控制胶片的移送和透镜组移动用的电机驱动部分、自动补充光量不足用的闪光驱动部分等电子回路。
根据使用者的要求，在这种自动照相机上除了装设上述的电子回路外，还有通过装设自动变焦装置使其性能进一步提高的趋势。所谓自动变焦是指通过使透镜(镜头)的焦点距离变化而变换成广角透镜(镜头)和望远透镜(镜头)，使用者即使在一个地方不动，也能有多种视野角度的功能。
下面，参照着附图来说明装设着自动变焦装置的现有的自动照相机。
图1是一般的自动照相机自动变焦装置的动作原理图。如图1所示，一般的自动照相机的自动变焦装置的结构包括：镜筒1、与镜筒1一体形成的镜筒齿轮2、传递动力使镜筒齿轮2回转的驱动齿轮3、沿镜筒1周缘形成的镜筒模动沟槽4和装设在镜筒1内部的透镜部分5、能使透镜部分5沿着镜筒模动沟槽4移动地与透镜部分5连接成一体的固定销6。由上述结构构成的一般的自动照相机的自动变焦装置是如下地动作的。
随着透镜驱动用电机的转动，与驱动齿轮3齿轮啮合着的镜筒齿轮2开始转动。
当镜筒齿轮2开始转动时，与镜筒齿轮2一体形成的镜筒1也就开始转动，镜筒1即使转动但镜筒1的位置总一定地固定着，结果就产生固定销6沿镜筒模动沟槽4移动的效果。
当固定销6沿镜筒模动沟槽4移动时，与固定销6一体形成的透镜部分5就在镜筒1内前进和后退。通过这样的透镜部分5的移动动作就能为照相机提供变焦功能。
这里，为了便于说明，只用一个透镜来图示透镜部分并加以说明，实际的照相机里所用的透镜部分是由多个透镜构成的，在镜筒上分别地设置着能使各个透镜部分驱动的镜筒模动沟槽。
但是，这种装着变焦装置的现有的自动照相机存在着这样的缺点，即当使用者进行变焦时会引起画面的明暗和色调变化，因而难以得到质量较高照片。
南朝鲜的实用新型申请公报第92-7904号(申请日1989年12月18日)的“根据视频照相机的变焦动作构成的光圈控制回路”已公开了一种用来克服上述的在变焦动作时画面的明暗和色调发生变化的缺点、能随着照相机变焦动作对光圈值进行适当调节的控制回路的技术。
但，由于上述的“根据视频照相机的变焦动作构成的光圈控制回路”只是简单地随着变焦动作向广角移动(移离目标)而使光圈一点点地逐渐闭合，并随着变焦动作向“望远”档上移动(移近目标)而使光圈逐渐打开，从而对曝光值进行控制，因而不能根据被拍摄景物的距离、胶片的感光度和周围的亮度对随着变焦动作而发生的画面的明暗和色调的变化加以综合控制。
而且，含有上述的“根据视频照相机的变焦动作构成的光圈控制回路”的现有自动照相机变焦装置有不能自动设定变焦功能的不便之处。
本发明就是为了克服和解决上述现有的自动照相机存在的缺点和不便而作出的，其目的是提供一种通过自动变焦动作、并根据被拍摄景物的距离、胶片的感光度、周围的亮度和闪光指数对随着变焦动作而发生的画面的明暗和色调的变化进行综合控制，从而能拍摄出高质量照片的自动变焦照相机和它的驱动方法。
为了达到上述的目的，本发明的自动变焦照相机的结构是由下列几部分构成的：用于测定自动变焦方式选择开关、闪光灯方式选择开关、胶片的感光度开关、一级和二级松脱开关的设定状态的开关部分；利用红外线发光元件和光敏元器件测定被拍摄景物距离的距离检测部分；利用光电池测定周围的亮度的亮度检测部分；在一级松脱开关接通时，测定被拍摄景物的距离、周围的亮度和胶片的感光度，在自动变焦方式的情况下，根据被拍摄景物的距离、周围的亮度和胶片的感光度，随即进行自动变焦动作，同时根据曝光值和闪光灯方式，计算并决定变焦的位置和曝光程度，又在非自动变焦方式下或自动变焦动作完成后，上述二级松脱开关接通时输出预先计算好的结果的控制装置；根据从控制装置输出的信号，驱动闪光灯以补充曝光光量不足的闪光驱动部分；根据从控制装置输出的信号，调节焦点，并调节曝光量的快门驱动部分；和移送拍摄过的胶片的电机驱动部分。其中所述控制装置还含有测定当时变焦位置用的编码器，所述编码器在自动变焦方式的情况下，测定光圈值和曝光值被算出时的变焦位置，同时读出曝光下限值；在周围的亮度比最低允许亮度大而曝光值比曝光下限值小的情况下，当处于禁用闪光灯闪光方式时，如果光圈值比光圈下限值小，则用曝光下限值代替曝光值；当非禁用闪光灯闪光方式时，判断变焦位置是否处在广角状态，在变焦位置不在广角状态时，使变焦位置减小些；当变焦位置在广角状态时且闪光灯不能发光的情况下，用曝光下限值代替曝光值。
为了达到上述目的，本发明自动变焦照相机的驱动方法是由下列几个过程构成的：接通电源时预置初始值，同时对闪光灯充电；判断一级松脱开关是否接通，测定当一级松脱开关接通时被拍摄景物的距离和周围的亮度及胶片的感光度；判断是否用自动变焦方式，并在自动变焦方式下根据被拍摄景物的距离、周围的亮度和胶片的感光度进行自动变焦动作，同时计算并决定变焦位置和曝光程度；判断在非自动变焦方式下或自动变焦处理子程序结束后二级松脱开关是否接通，当二级松脱开关接通时，根据预先算出的数据信号自动地调节焦点，同时进行曝光动作和拍摄照片；然后移送拍过的胶片，同时所有的动作过程全部终止。其中所述自动变焦处理子程序由下列步骤构成：在算出光圈值和曝光值后测定当时的变焦位置，与此同时读出曝光下限值；判断周围的亮度是否比最低允许亮度小，当周围亮度不比最低允许亮度小时判断曝光值是否比曝光下限值大；当曝光值比曝光下限值大时，判断是否是处于强制闪光灯闪光方式，当强制闪光灯闪光方式时，调节闪光灯发光状态的物镜遮光器；当非强制闪光灯闪光方式时，使闪光灯发光状态的物镜遮光器复位；当曝光值比曝光下限值小时，判断是否是处于禁用闪光灯闪光方式，当非禁用闪光灯闪光方式时，判断变焦位置是否处在广角状态；当变焦位置不处在广角状态时使变焦位置减少，当变焦位置处在广角状态时使闪光灯发光二极管(LED)闪烁，同时判断闪光灯能否发光，当闪光灯不能发光时，使曝光下限值代替曝光值，当禁用闪光灯闪光方式时，读出光圈下限值，判断光圈值是否比光圈下限值大；设定闪光灯能发光时闪光灯的发光状态；当光圈值比光圈下限值小时，使曝光下限值代替曝光值，通过驱动电机使焦点距离变化，然后程序返回。
图1是表示一般的自动照相机的变焦动作原理图；
图2是表示本发明实施例的自动变焦照相机的方框回路图；
图3是表示本发明实施例的自动变焦照相机的驱动方法的全部动作流程图；
图4是表示本发明实施例的自动变焦照相机的驱动方法的自动变焦处理子程序的流程图。
图中标号说明：
图2：20--距离检测电路30--亮度检测器50--电机驱动电路60--快门驱动电路70--闪光驱动电路80--显示驱动电路40--微控制器
图3：100--起始110--预置初始值120--闪光灯充电130--判断一级松脱开关是否接通140--测定被摄景物的距离、周围亮度、胶片感光度，以及自动曝光调节150--判断是否为自动变焦方式160--自动变焦处理子程序170--判断二级松脱开关是否接通180--自动焦点调节和曝光操作190--移送已拍摄胶片200--终止
图4：300--开始310--算出光圈值和曝光值320--测出当时自动变焦位置330--读出曝光下限值340--判断亮度是否≤最低允许亮度350--判断曝光值是否≥曝光下限值360--判断闪光灯是否为强制方式370--设定闪光灯发光状态380--设定闪光灯发光状态390--判断闪光灯是否为禁用方式400--判断变焦位置是否处在广角状态410--变焦位置-1420--闪光灯发光二极管闪烁430--判断闪光灯是否能发光440--将曝光下限值代替曝光值450--读出光圈下限值460--判断光圈值是否＞光圈下限值470--设定闪光灯发光状态480--将曝光下限值替代曝光值490--驱动电机500--返回
下面，参照着附图，详细地说明能较容易地实现具有上述结构的本发明的最佳实施例。
图2是本发明实施例的能自动变焦照相机的方框回路图。如图2所示，本发明实施例的自动变焦照相机的结构是由开关部分10、距离检测部分20、亮度检测部分30、微型控制器40、电动机驱动部分50、快门驱动部分60和显示驱动部分80构成。其中，距离检测部分20是由红外线发光元件和光敏器件构成；亮度检测部分30是由光电池CdS构成；微型控制器40与距离检测部分20互为输入输出端相互连接着，而输入级与开关部分10及亮度检测部分30的输出级连接着；电动机驱动部分50、快门驱动部分60和显示驱动部分80的输入级分别和微型控制器40的输出级相连接。
上述的开关部分10的结构是由分别连接在接地端和微型控制器40的输入级之间的电源控制开关S11、一级松脱和二级松脱开关(S12、S13)、编码开关S14～S17、闪光灯方式选择开关(S18、S19)、自动变焦方式选择开关S1A、胶片感光度开关S1B～S1D等构成。
图3是本发明实施例的自动变焦照相机的驱动方法全部动作流程图。如图3所示，本发明实施例的自动变焦照相机的驱动方法的全部动作是由下述各程序步骤构成：起始阶段100；预置初始值阶段110；闪光灯充电阶段120、判断一级松脱开关是否接通的阶段130；在一级松脱开关接通的情况下测出被拍摄景物的距离、周围的亮度、胶片感光度的阶段140、判断是否自动变焦方式的阶段150；在自动变焦方式的情况下随即进行自动变焦处理子程序的阶段160；在非自动变焦方式的情况下或进行自动变焦处理子程序的情况下判断二级松脱开关是否接通的阶段170；在二级松脱开关接通的情况下，与自动焦点调节和曝光动作一起进行摄影的阶段180；移送拍摄完了的胶片的阶段190和把全部动作终止的阶段200。
图4是本发明实施例的自动变焦照相机的驱动方法中的自动变焦处理子程序的动作流程图。如图4所示，本实施例的自动变焦照相机的驱动方法中的自动变焦处理子程序由下述各程序步骤构成：该子程序开始阶段300、算出光圈值和曝光值阶段310、测出当时自动变焦位置的阶段320、读出曝光下限数值阶段330、判断亮度是否比最低允许亮度小的阶段340、在亮度不比最低允许亮度小时判断曝光值是否比曝光下限值大的阶段350、在曝光值比曝光下限值大时判断闪光灯是否强制方式的阶段360、在闪光灯是强制方式时对闪光灯发光状态下的物镜遮光罩进行调整的阶段370、在闪光灯不是强制方式时对闪光灯发光状态下使物镜遮光罩复位的阶段380、在曝光值比曝光下限值小时判断闪光灯是否禁用方式的阶段390、在闪光灯不是禁用方式时判断变焦位置是否处在广角档的阶段400、在变焦位置不处在广角档上时使变焦位置减少的阶段410、在变焦位置处在广角档上时使闪光灯发光二极管(LED)闪烁的阶段420、判断闪光灯是否能发光的阶段430、在闪光灯不能发光时使曝光下限值替代曝光值的阶段440、在闪光灯是禁用方式时读出光圈下限值的阶段450、判断光圈值是否比光圈下限值大的阶段460、在闪光灯能发光的情况下对闪光灯发光状态下物镜遮光罩进行调节的阶段470、在光圈值比光圈下限值小时将曝光下限值代替曝光值的阶段480、通过驱动电机使焦点距离变化的阶段490和返回的阶段500。
具有上述结构的本发明以及此实施例的自动变焦照相机和它的驱动方法的工作过程如下。
当把开关部分10的电源控制开关S11接通时，本发明实施例的自动变焦照相机就进行动作。
在自动变焦照相机开始动作并且微控制器40使内部存储器及所有的电子回路预置初始值之后，通过闪光驱动部分70使闪光灯(图中没表示)充电。
在使闪光灯充电的同时微控制器40判断开关部分10的一级松脱开关S12是否接通。
在开关部分10的一级松脱开关S12接通时，微控制器40通过驱动距离检测部分20测得有关于被拍摄景物距离的情报信号、通过开关部分10的胶片感光度开关S1B～S1D测得与胶片感光度有关的情报信号、还通过亮度检测部分30测得与周围亮度有关的亮度情报信号，并且把这些信号贮存在内部存储器里。
接着，微控制器40通过开关部分10的自动变焦方式选择开关S1A判断是否处于自动变焦方式。
在自动变焦方式情况下的微控制器40随即进行自动变焦处理子程序后，判断开关部分10的二级松脱开关S13是否接通；在非自动变焦方式情况下微控制器40不随即进行自动变焦处理子程序，而是直接判断开关部分10的二级松脱开关S13是否接通。
当开关部分10的二级松脱开关S13接通时，微控制器40根据当时测得的被拍摄景物距离的情报信号和周围亮度的情报信号及胶片感光度的情报信号，通过使电机驱动部分50和快门驱动部分60及闪光灯驱动部分70动作，自动地调节焦点，决定曝光量后进行摄影。
当摄影动作结束时，微控制器40通过使电机驱动部分50动作，移送胶片，此后终止所有的动作。
在上述动作过程中，选择自动变焦方式时微控制器40随即进行自动变焦处理子程序的操作，过程如下：
当使用者使照相机处在以自动变焦方式动作情况下，在自动变焦方式选择开关S1A接通时，微控制器40就检测到这一信号，并随即进行自动变焦处理子程序。
当自动变焦处理子程序一开始，微控制器40就从内部存储器读出由距离检测部分20检测到的与被拍摄景物距离有关的信号和通过亮度检测部分30检测到的周围亮度信号以及由胶片感光度开关S1B～S1D检测到的胶片感光度信号，并根据这些信号分别算出光圈值和曝光值。
由微控制器40算出的光圈值和曝光值按下列公式确定。
光圈值=被拍摄景物距离的数值+胶片感光度的数值
曝光值=周围亮度的数值+胶片感光度的数值
在采用上述的数值公式时，光圈数值大的场合是指被拍摄景物离得较远的情况或胶片感光度大的情况，而曝光数值大的场合是指周围亮度较亮的情况和胶片感光度大的情况。
接着，微控制器40通过开关部分10中的编码器开关S14～S17测得当时变焦位置，而且从内部存储器里读出由当时变焦位置确定的曝光下限值。
微控制器40根据亮度信号判断周围的亮度是否比最低允许亮度小，在周围的亮度比最低允许亮度小时，表示是处在不得不驱动辅助光源闪光灯那样暗的状态；在周围的亮度比最低允许亮度大时，则表示是处在即使不驱动闪光灯也能拍摄照片的状态。
在周围的亮度比最低允许亮度大时，微控制器40判断曝光值是否比曝光下限值大。在亮度比最低允许亮度大，而且曝光值又比曝光下限值大时，表示胶片的感光度处在良好的状态下；在周围的亮度比最低允许亮度大而曝光值比曝光下限值小时，表示胶片感光度处在不好的状态下。
接着，当周围的亮度比最低允许亮度大而且曝光值比曝光下限值大时，微控制器40通过开关部分10的闪光灯方式选择开关S18、S19判断是否是强制闪光灯闪光方式。强制闪光灯方式是一种与周围亮度和胶片感光度无关，使用者总能驱动闪光灯的操作方式。
因此，在强制闪光灯闪光方式时，微控制器40通过设定闪光灯发光状态相对应的物镜遮光信号，使闪光灯无条件地发光。但在非强制闪光灯闪光方式时，微控制器40通过清除与闪光灯发光状态相对应的物镜遮光信号，不使闪光灯发光。
当周围的亮度比最低允许亮度小，和周围亮度虽然比最低允许亮度小但曝光值比曝光下限值小时，这是周围的亮度过份暗的情况和胶片感光度不好必须驱动闪光灯的情况，微控制器40通过开关部分10的闪光灯方式选择开关S18、S19判断是否是禁用闪光灯方式。这种禁用闪光灯方式是一种与周围亮度和胶片感光度无关，使用者永远不能驱动闪光灯动作的操作方式。
在非禁用闪光灯闪光方式时，微控制器40通过开关部分10的编码器开关S14～S17判断当时的变焦位置是否处在广角上。在变焦位置没有处在广角状态时，微控制器40通过使电机驱动部分50动作进行自动变焦，使变焦位置减小，从而使变焦位置处于广角状态。因此在周围的亮度暗和胶片感光度不好情况下，由微控制器40使镜头的变焦动作自动地向焦点距离短的方向移动。
当通过开关部分10的编码器开关S14～S17检测到变焦位置处在广角状态时，微控制器40通过显示驱动部分80使闪光灯发光二极管(LED)闪烁，由此使使用者得知闪光灯处在工作状态，同时判断闪光灯是否已充完电而能够闪光。
上述的情况下，闪光灯必须工作，但在闪光灯没进行充电、不能发光情况下，微控制器40使曝光下限值代替曝光值，同时使闪光灯发光状态下的物镜遮光器复位。因此，即使闪光灯发光二极管(LED)在闪烁，当闪光灯不发光时，使用者也可以推测闪光灯没充电。
当尽管必须使闪光灯动作而使用者却使闪光灯处于禁用闪光方式时，微控制器40从内部存储器读出光圈下限值，并判断光圈值是否比光圈下限值大。
在光圈值比光圈下限值大时，即在被拍摄景物的距离较远时和胶片感光度不好时，微控制器40使变焦位置处在广角状态，同时在闪光灯可发光情况下，调节成闪光灯发光状态的物镜遮光器，同时把曝光下限值代替曝光值。
在光圈值比光圈下限值小时，微控制器40把曝光下限值代替曝光值。
接着，根据闪光指数，在焦点相当于下式所示的情况下：焦点距离＜[(被拍摄景物距离×光圈的最大口径)÷(闪光指数)]
微控制器40通过使电机驱动部分50动作，对焦点加以调节，使其满足下列关系式。焦点距离≥[(被拍摄景物距离×光圈的最大口径)÷(闪光指数)]
此外，微控制器40根据焦点距离的变化设定快门的开放时间。
在随即进行这样的自动变焦处理子程序之后，当开关部分10的二级松脱开关S13接通时，微控制器40根据在自动变焦处理子程序中设定的信号，通过使电机驱动部分50和快门驱动部分60以及闪光灯驱动部分70动作，自动地调节焦点，决定曝光量后即进行摄影。
当摄影动作结束，微控制器40通过电机驱动部分50，移送胶片后，使所有的动作终止。
如上所述，本发明的实施例提供了这样一种自动变焦照相机及其驱动方法，它可以进行自动变焦操作，并能根据被摄景物的距离、胶片的感光度和周围的亮度、闪光指数对随着变焦动作变化的画面明暗及色调的变化进行总合的控制，从而能对变焦动作进行模糊(fuzzy)控制，以得到拍摄最佳照片的效果。本发明的这种效果，可利用于照相机的变焦距技术领域中。

Claims (4)

1．一种自动变焦照相机，包括：
可测知自动变焦方式的选择开关、闪光灯方式的选择开关、胶片的感光度开关以及一级和二级松脱开关的设定状态的开关部分；和
利用红外线发光元件和光敏元器件测定有关被拍摄景物距离的信息的距离检测部分；和
由光电池测定有关周围的亮度信息的亮度检测部分；和
在一级松脱开关接通时，测定被拍摄景物的距离、周围的亮度和胶片的感光度，在自动变焦方式的情况下，根据被拍摄景物的距离、周围的亮度和胶片的感光度，随即进行自动变焦动作，同时根据曝光值和闪光灯方式，计算并决定变焦的位置和曝光程度；又在非自动变焦方式、或在自动变焦动作结束之后、二级松脱开关接通的情况下，输出预先计算好的运算结果用的控制装置；和
根据从所述控制装置输出的信号，使闪光灯驱动以补充曝光光量不足用的闪光驱动部分；和
根据从所述控制装置输出的信号，调节焦点，调节曝光量用的快门驱动部分；和
用于移送拍摄完的胶片的电机驱动部分；
其中所述控制装置还含有测定当时变焦位置用的编码器，其特征在于，所述编码器在自动变焦方式的情况下，测定光圈值和曝光值被算出时的变焦位置，同时读出曝光下限值；在周围的亮度比最低允许亮度大而曝光值比曝光下限值小的情况下，当处于禁用闪光灯闪光方式时，如果光圈值比光圈下限值小，则用曝光下限值代替曝光值；当非禁用闪光灯闪光方式时，判断变焦位置是否处在广角状态，在变焦位置不在广角状态时，使变焦位置减小些；当变焦位置在广角状态时且闪光灯不能发光的情况下，用曝光下限值代替曝光值。
2．如权利要求1所述的自动变焦照相机，其特征在于所述变焦位置设定成满足下列算式：焦点距离≥[(被拍摄景物的距离×光圈的最大口径)÷(闪光指数)]。
3．一种自动变焦照相机的驱动方法，由下列几个过程构成：
接通电源时预置初始值，同时对闪光灯充电；
判断一级松脱开关是否接通，当一级松脱开关被接通时，测定被拍摄景物的距离和周围的亮度及胶片的感光度；
判断是否是自动变焦方式，在自动变焦方式时，根据被拍摄景物的距离和周围的亮度及胶片的感光度，随即自动进行变焦动作，同时计算并决定变焦位置和曝光程度；
在非自动变焦方式和随即进行自动变焦处理子程序时，判断二级松脱开关是否接通，当二级松脱开关被接通时，根据预先算出的数据信号自动地调节焦点，同时进行曝光动作和拍摄照片；
把拍摄过的胶片加以移送，同时把所有的动作都终止；
其特征在于，所述自动变焦处理子程序由下列步骤构成：
在算出光圈值和曝光值后测定当时的变焦位置，与此同时读出曝光下限值；
判断周围的亮度是否比最低允许亮度小，当周围亮度不比最低允许亮度小时判断曝光值是否比曝光下限值大；
当曝光值比曝光下限值大时，判断是否是处于强制闪光灯闪光方式，当强制闪光灯闪光方式时，调节闪光灯发光状态的物镜遮光器；
当非强制闪光灯闪光方式时，使闪光灯发光状态的物镜遮光器复位；
当曝光值比曝光下限值小时，判断是否是处于禁用闪光灯闪光方式，当非禁用闪光灯闪光方式时，判断变焦位置是否处在广角状态；
当变焦位置不处在广角状态时使变焦位置减少，当变焦位置处在广角状态时使闪光灯发光二极管(LED)闪烁，同时判断闪光灯能否发光，当闪光灯不能发光时，使曝光下限值代替曝光值，当禁用闪光灯闪光方式时，读出光圈下限值，判断光圈值是否比光圈下限值大；
设定闪光灯能发光时闪光灯的发光状态；
当光圈值比光圈下限值小时，使曝光下限值代替曝光值，通过驱动电机使焦点距离变化，然后程序返回。
4．如权利要求3所述的自动变焦照相机的驱动方法，其特征在于上述的自动变焦处理过程是把变焦位置设定成满足下列算式：焦点距离≥[(被拍摄景物距离×光圈最大口径)÷(闪光指数)]。
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