CN110543042A - 一种显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种显示装置，该显示装置包括：显示面板和背光模组，显示面板的显示区包括黑白显示区和彩色显示区，背光模组包括与黑白显示区和彩色显示区相对应的背光分区；黑白显示区用于显示白色画面或灰阶画面，彩色显示区用于显示彩色画面；显示面板包括彩膜基板，彩膜基板包括黑矩阵，黑矩阵包括像素开口，黑白显示区和彩色显示区的像素开口的至少部分区域填充有透明有机平坦层。本发明实施例提供的技术方案可适用于显示画面对背光分区进行优化设计，且通过设置透明有机平坦层可提高显示面板的光透过率，有利于降低背光模组的功耗，从而有利于降低显示装置整体的功耗，且有利于改善视觉效果。

Description

一种显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种显示装置。
背景技术
目前，液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)技术作为主流显示技术之一，已经被广泛地应用于电视、手机、计算器、空调遥控器以及车载显示的仪表盘等显示装置。其中，随着车载显示清晰化、多元化的发展，以及随着显示器在电动汽车和智能汽车中的应用逐渐增多，为了控制成本以及提高显示器的显示质量，对显示器提出高对比度和低功耗的要求。
通常，为了达到较高的对比度，可对背光进行精细分区，即设置背光模组包括成阵列排布的多个背光分区。但是，如此设计，导致背光功耗较高，进而导致显示装置的整体功耗较高。
发明内容
本发明提供一种显示装置，以适用于显示画面对背光分区进行优化设计，利于降低背光模组的功耗，进而降低显示装置整体的功耗。
本发明实施例提供了一种显示装置，该显示装置包括：显示面板和背光模组，所述显示面板的显示区包括黑白显示区和彩色显示区，所述背光模组包括与所述黑白显示区和所述彩色显示区相对应的背光分区；
所述黑白显示区用于显示白色画面或灰阶画面，所述彩色显示区用于显示彩色画面；
所述显示面板包括彩膜基板，所述彩膜基板包括黑矩阵，所述黑矩阵包括像素开口，所述黑白显示区和所述彩色显示区的像素开口的至少部分区域填充有透明有机平坦层。
本发明实施例提供的显示装置包括显示面板和背光模组，通过设置显示面板的显示区包括黑白显示区和彩色显示区，背光模组包括与黑白显示区和彩色显示区相对应的背光分区；黑白显示区用于显示白色画面或灰阶画面，彩色显示区用于显示彩色画面；显示面板包括彩膜基板，彩膜基板包括黑矩阵，黑矩阵包括像素开口，黑白显示区和彩色显示区的像素开口的至少部分区域填充有透明有机平坦层，可适应于显示分区对背光模组中的背光分区进行优化设计，同时通过设置透明有机平坦层填充像素开口的部分区域，可利用透明有机平坦层的较高的光透过率来提高彩膜基板的光透过率，从而提高显示面板整体的光透过率；基于此，在要求显示装置的显示亮度相同时，可降低背光模组的出光亮度，从而可降低背光模组的功耗，进而可降低显示装置的整体功耗。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种显示装置的结构示意图；
图2为图1的显示装置中的显示面板和背光模组的一种结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种彩膜基板的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的另一种彩膜基板的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的又一种彩膜基板的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的又一种彩膜基板的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的另一种显示装置的结构示意图；
图8为图7的显示装置中的一种背光模组的结构示意图；
图9为本发明实施例提供的又一种显示装置的结构示意图；
图10为图9的显示装置中的一种背光模组的结构示意图；
图11为本发明实施例提供的又一种显示装置的结构示意图；
图12为图11的显示装置中的一种背光模组的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
参照图1-图3，该显示装置10包括：显示面板110和背光模组120，显示面板110的显示区11包括黑白显示区111和彩色显示区112，背光模组120包括与黑白显示区111和彩色显示区112相对应的背光分区12；黑白显示区111用于显示白色画面或灰阶画面，彩色显示区112用于显示彩色画面；显示面板110包括彩膜基板20，彩膜基板20包括黑矩阵210，黑矩阵210包括像素开口211，黑白显示区111和彩色显示区112的像素开口211的至少部分区域填充有透明有机平坦层220。
其中，显示面板110为被动发光显示面板，即显示面板110对背光模组120出射的光线进行调制，以使显示装置10显示画面。
示例性的，显示面板110可为液晶显示面板，该显示面板110还可包括与彩膜基板20相对设置的阵列基板310，以及设置于彩膜基板20与阵列基板310之间的液晶层300。阵列基板310中设置像素驱动电路，像素驱动电路可控制施加到液晶层300的电压，通过电压大小控制液晶层300中的液晶分子的偏转状态，进而可控制显示面板的透光量，实现液晶显示装置的不同亮度显示。
其中，彩膜基板20可包括黑矩阵210，黑矩阵210中设置像素开口211，像素开口211的至少部分区域填充透明有机平坦层220，以利用透明有机平坦层220的较高的光透过率来提高显示面板110的光透过率。
其中，黑矩阵210为具有像素开口211的黑色遮光层。黑矩阵210一方面用于将不同像素开口211中填充的材料(即色阻块)间隔开，以使其相互之间影响较小，可利用算法进行混色，即实现颜色的可控调节；另一方面用于遮挡位于黑矩阵210远离显示装置10的出光面一侧的金属走线，以避免金属走线反射环境光线而对显示装置10的显示效果产生视觉可见的影响，从而提高显示装置10的显示效果。
其中，像素开口211中填充的材料可包括色阻层230材料和透明有机平坦层220材料，色阻层230的透光颜色可决定显示面板110的出光颜色，下文中详述。透明有机平坦层220材料的透光率较高，示例性的，其透光率可等于或大于75％。对于同一像素开口211而言，透明有机平坦层220的填充区域与色阻层230的填充区域的面积比例大小可决定该像素开口211的光透过率的高低，示例性的，透明有机平坦层220的占比越大，该像素开口211的光透过率越高，通过设置像素开口211的至少部分区域填充透明有机平坦层220，可提高彩膜基板20的光透过率，从而有利于提高显示面板110的光透过率。
与现有技术中像素开口均填充满色阻层的结构相比，本发明实施例提供的显示面板的光透过率较高，对于显示相同亮度的画面而言，可降低背光模组120的出光亮度，而背光模组120的出光亮度较小时，其驱动电流较小，驱动功耗较小；从而有利于降低背光模组120的功耗，进而有利于降低显示装置10的整体功耗。
其中，显示面板110可根据其应用场景将显示区11划分为黑白显示区111和彩色显示区112；其中，黑白显示区111用于显示非彩色画面，可包括白色画面、黑色画面以及灰色画面(或称灰阶画面)；此时，白色、黑色和灰色的颜色控制并非由显示面板110中的彩膜基板20控制，而是由背光模组120的出光亮度以及由液晶层300中的液晶分子的偏转状态决定。其中，彩色显示区112用于显示彩色画面，可包括特定颜色的彩色显示画面和混合颜色的彩色显示画面，可显示单色、多色以及混合色；此时，彩色显示区112可显示的颜色有彩膜基板20决定，彩色显示区112可显示的亮度由背光模组120的出光亮度以及液晶层300中的液晶分子的偏转状态共同决定。
示例性的，参照图1，显示面板110可包括两个黑白显示区111和两个彩色显示区112，且黑白显示区111和彩色显示区112相间设置；对应于显示区11的划分，背光分区12可分为第一背光分区1201和第二背光分区1202，其中第一背光分区1201和第二背光分区1202适应于黑白显示区111和彩色显示区112的排布关系而间隔设置。示例性的，第一背光分区1201为黑白显示区111提供背光，第二背光分区1202为彩色显示区112提供背光。
即，背光模组120中的背光分区12用于为对应的显示面板110中的黑白显示区111或彩色显示区112提供背光。各背光分区12可分别独立地被驱动，以适用于不同的显示亮度和对比度，使背光模组120可提供对应的出光亮度。
示例性的，背光分区12的形状可适应于显示区11中的黑白显示区111和彩色显示区112的形状而设计。参照图2，其中示出了一种显示面板110以及与该显示面板110对应的背光模组120，其中，以封闭的实线圈出了背光分区12所在的区域，以该区域中的虚线界定了各不同背光分区12的轮廓边界。通过设置各背光分区12的形状与黑白显示区111和彩色显示区112的形状相适应，可改善显示效果，有利于改善视觉效果。
可理解的是，背光模组120中的背光分区12与显示面板110中的黑白显示区111和彩色显示区112对应，是指由背光分区12为显示面板110中相应的区域提供背光，背光分区12在显示面板110上的垂直投影与与其对应的区域存在交叠即可，并不一定完全重合。
与现有技术中的各背光分区12的形状均为方形，且呈阵列排布的结构相比，本发明实施例提供的显示装置10中，背光模组120中的背光分区12可适应于显示面板110中的黑白显示区111和彩色显示区112而进行形状和排布方式的优化设计，从而有利于减小背光分区12的数量，简化背光模组120的结构，有利于降低背光模组120的驱动功耗，从而有利于降低显示装置10的整体功耗。
将该技术方案应用于车载显示领域时，可根据用户交互界面的显示需求设计背光分区，可降低背光分区的精细化程度，有利于简化背光结构，降低背光驱动功耗。
在其他实施方式中，显示面板10中的黑白显示区111和彩色显示区112的数量、形状和相对位置关系还可根据显示装置10的实际需求设置，本发明实施例对此不赘述也不作限定。
在其他实施方式中，背光模组120中的背光分区12的形状可为矩形、圆形、三角形、其他多边形、简单图形的组合图形、简单图形的拆分图形或本领域技术人员可知的其他形状，本发明实施例对此不作限定。
在其他实施方式中，显示面板10还可为本领域技术人员可知的其他类型的被动发光显示面板，本发明实施例对此不赘述也不作限定。
可理解的是，显示面板110的彩膜基板20侧，透明有机平坦层220可以是整面覆盖的，黑白显示区111和彩色显示区112的区别在于：彩色显示区122的像素开口211中还填充色阻层230，而黑白显示区111的像素开口211中不填充色阻层230。
可选的，参照图3，彩色显示区112的像素开口211的部分区域填充有透明有机平坦层220，彩色显示区112的像素开口211的剩余部分区域填充有色阻层230。
如此设置，可使彩色显示区112的像素开口211由透明有机平坦层220和色阻层230共同填充；如此，彩色显示区112能显示色阻层230的透光颜色，同时具有较高的光透过率；即，在实现彩色显示的同时可使得显示面板110具有较高的光透过率，从而有利于降低功耗。
示例性的，彩色显示区112的显示颜色为混合色时，对应图4中的混色显示区1122，同一像素单元中的各像素开口211的色阻层230的透光颜色可均不相同，图3中示例性的以不同填充图案代表了不同的透光颜色，如此实现不同颜色的混光，即实现彩色显示。
可选的，参照图4，彩色显示区112包括特定颜色显示区1121；特定颜色显示区1121的各个像素开口211均填充有相同颜色的色阻层230。
如此，实现特定颜色的显示。
其中，特定颜色显示区1121可显示单色，也可显示多种单色的混合色。
示例性的，该特定颜色显示区1121的显示颜色为红色时，该特定颜色显示区1121中的各个像素开口211均填充有透光颜色为红色的色阻层230，以及填充透明有机平坦层220，而不再填充透光颜色为绿色或蓝色的色阻层230。
示例性的，该特定颜色显示区1121的显示颜色为黄色时，该特定颜色显示区1121中的各像素开口211均填充有透光颜色为红色的色阻层230和透光颜色为绿色的色阻层230，以及填充透明有机平坦层220，而不再填充透光颜色为蓝色的色阻层230。
示例性的，结合图4和图7，彩色显示区112可包括蓝色显示区1121B、绿色显示区1121G、黄色显示区1121Y和红色显示区1121R。其中，蓝色显示区1121B的像素开口211可由透明有机平坦层220和透光颜色为蓝色的色阻层230共同填充；绿色显示区1121G的像素开口211可由透明有机平坦层220和透光颜色为绿色的色阻层230共同填充；黄色显示区1121Y的像素开口211可由透明有机平坦层220、透光颜色为绿色的色阻层230以及透光颜色为红色的色阻层230共同填充；红色显示区1121R的像素开口211可由透明有机平坦层220和透光颜色为红色的色阻层230共同填充。
需要说明的是，当色阻层230的透光颜色为两种或更多种时，各不同透光颜色的色阻层230所填充区域的面积比可根据需要显示的特定颜色而调节，本发明实施例对此不作限定。
在其他实施方式中，彩色显示区112还可包括混色显示区1122，混色显示区1122的同一像素单元的各像素开口211填充有不同颜色的色阻层230，从而实现颜色混合后的彩色显示。
可选的，色阻层230的透光颜色为红色、绿色和蓝色中的一种或组合。
如此设置，可实现各种不同的彩色显示和单色显示。
示例性的，当彩色显示区112的显示颜色为红色、绿色或蓝色时，对应的色阻层230的透光颜色依次分别为红色、绿色或蓝色。
示例性的，当彩色显示区112的显示颜色为其他单色或混合色时，对应的色阻层230的透光颜色可为按照本领域技术人员可知的任一混色原则，将红色、绿色和蓝色按照比例混合形成的颜色，本发明实施例对此不作限定。
在其他实施方式中，参照图4，还可设置彩色显示区112中的部分像素开口211的全部区域填充色阻层230，与填充有透明有机平坦层220的像素开口211配合，也可实现显示彩色的同时提高光透过率，从而有利于降低背光模组120的功耗。
可选的，参照图1和图5，黑白显示区111中的像素开口211的全部区域填充有透明有机平坦层220。
如此设置，可使黑白显示区111的显示面板具有较高的光透过率，可有效降低对背光模组120的出光亮度的需求，从而可降低背光模组120的功耗。
示例性的，黑白显示区111所显示的黑色画面、白色画面或者灰色画面的灰阶可由背光模组120的出光亮度和液晶层300中的液晶分子的偏转状态决定。
在其他实施方式中，还可设置黑白显示区111不包括黑矩阵210，而全部由透明有机平坦层220铺满，从而可进一步提升显示面板110的光透过率，有利于进一步降低背光模组120的功耗。
可选的，参照图1和图6，黑白显示区111还包括常黑区1111；常黑区1111中的像素开口211的全部区域填充有透明有机平坦层220，或黑矩阵210覆盖常黑区1111。
其中，常黑区1111在显示装置10的工作过程中一直显示黑色画面，从而该区域无需设置色阻层230，基于此，该区域可由黑矩阵210覆盖，或由透明有机平坦层220填充像素开口211的全部区域。
其一，黑矩阵210覆盖常黑区1111，即常黑区1111中的黑色遮光层不设置像素开口211，从而可利用黑色遮光层遮光，由于黑色遮光层的遮光效果较好，即便背光模组120在此区域中出现异常出光问题，出射至显示面板的光线也可由黑矩阵遮住而使人眼视觉不可见，由此有利于提升视觉效果。
其二，常黑区210的像素开口211的全部区域还可由透明有机平坦层220填充，从而不改变黑矩阵的图案设计方式，对掩膜版的掩膜图案无改动，对黑矩阵的形成方式无变动，有利于在现有工艺条件的基础上实现该结构。
在其他实施方式中，还可设置常黑区1111的部分区域由黑矩阵210覆盖，剩余部分区域中的像素开口211的全部区域均填充透明有机平坦层220，两部分区域的相对大小和相对位置可根据显示装置10的实际需求设置，本发明实施例对此不作限定。
在此基础上，为使常黑区1111的黑色较纯正，即确保常黑区不漏光，可在常黑区1111对应的背光分区12中不设置背光源122。
示例性的，参照图7和图8，以一种仪表盘为例进行说明。其中，常黑区1111在背光分区12(图8中以无灯背光分区121示出该背光分区12)的垂直投影所在区域无背光源122。
其中，背光源122作为自发光器件，是背光模组120的光线的最原始的出处。由此，通过设置常黑区1111对应无灯背光分区121，无灯背光分区121中不设置背光源122，可从根源上解决可能存在漏光的问题，从而常黑区1111的黑色显示效果较好，有利于提升整体视觉效果。
其中，背光源122可包括发光二极管(Light Emitting Diode，LED)、迷你发光二极管(mini LED)、微发光二极管(micro-LED)、有机发光二极管(OLED)或本领域技术人员可知的其他类型的背光源，本发明实施例对此不作限定。
可理解的是，背光模组120还可包括导光板、扩散片、棱镜片等光学膜层，还可包括驱动元器件，以及包括本领域技术人员可知的其他电学或光学结构部件，本发明实施例对此不赘述也不作限定。
需要说明的是，图8中仅示例性的示出了两个背光分区12中的背光源122的排布方式，在除无灯背光分区121之外的其他背光分区12中，背光源122的数量和排布方式均可根据显示装置的实际需求设置，本发明实施例对此不赘述也不作限定。
可选的，继续参照图6和图7，黑白显示区111还包括常白区1112；常白区1112中的像素开口211的全部区域填充有透明有机平坦层220。
其中，常白显示区1112在显示装置10的工作过程中显示白色画面。
如此设置，可使常白显示区1112对应位置处的显示面板110具有较高的光透过率，可有效降低对背光模组120的出光亮度的需求，从而有利于降低背光模组120的功耗。
在其他实施方式中，还可设置常白显示区1112不包括黑矩阵210，而全部由透明有机平坦层220铺满，从而可进一步提升显示面板110的光透过率，有利于进一步降低背光模组120的功耗。
在上述实施方式中，可设置：黑白显示区111包括多个第一子显示区，第一子显示区的像素排布密度越大，第一子显示区的像素面积越小；和/或彩色显示区112包括多个第二子显示区，第二子显示区的像素排布密度越大，第二子显示区的像素面积越小。
其中，黑白显示区111和彩色显示区112可统称为显示区11，对显示区11中的像素密度和像素尺寸可进行设计。
示例性的，当显示效果细腻程度要求较高时，可设置像素排布密度较大，适应性的，单个像素的面积则较小；或者，对显示效果细腻程度要求较低时，可设置单个像素的面积较大，则像素排布密度较小。该像素设计原则适用于整个显示区11；也适用于对显示区的不同区域处的显示效果要求不同时的，显示区的各局部区域。
在上述实施方式中，可设置：至少部分数量的背光分区12中背光源122的排布密度不同。
其中，当单个背光源122的发光亮度相同时，背光分区12的单位面积的出光亮度由该背光分区12中的背光源122的排布密度决定。
结合上文，可根据显示装置10的现实需求，将显示面板110的显示区划分为高亮度显示区和低亮度显示区，且高亮度显示区的显示亮度大于低亮度显示区的显示亮度。基于此，高亮度显示区对背光分区12的出光强度的需求大于低亮度显示区对背光分区12的出光强度的需求，通过设置不同背光分区12中背光源122的排布密度不同，可利用对应的背光分区12，分别满足上述高亮度显示区和低亮度显示区对出光强度的需求，从而有利于提高显示对比度，有利于提高视觉效果。
示例性的，参照图9和图10，以显示装置10位车载中控单元为例进行示例性说明。该显示装置10的显示区包括常黑区1111、菜单区113和功能区114；其中，菜单区113和功能区114可包括彩色显示区112或灰色显示区中的至少一种。常黑区1111对应的无灯背光分区121中不设置背光源122；菜单区113和各功能区114对应的背光分区12中的背光源122的排布密度可根据各区域的显示亮度需求进行设置，可相同，也可不同，本发明实施例对此不作限定。
需要说明的是，实际产品结构中，可根据显示装置10的显示需求，将显示区划分为多个亮度等级的区域；适应性地，背光模组120中的各背光分区12中的背光源122的排布密度可按照出光强度需求对应设置，本发明实施例对此不作限定。
可选的，参照图11和图12，显示装置10包括车载显示仪表盘15，车载显示仪表盘15包括标识显示区151和背景显示区152；标识显示区151对应的背光分区12中背光源122的排布密度大于背景显示区152对应的背光分区12中背光源122的排布密度。
其中，标志识别区151的显示亮度较高，示例性的，可显示圆形高亮轮廓、仪表刻度线和刻度值；背景显示区152的显示亮度较低，示例性的，可显示仪表盘内外的背景。上述设置，可利用背光源122的排布密度较高的背光分区12为显示亮度较高的标志识别区151提供背光，利用背光源122的排布密度较低的背光分区12为显示亮度较低的标识背景区152提供背光，从而利用背光模组120中的背光分区12的差异化设计满足不同的显示需求。
在实际应用过程中，当显示画面的亮度一致时，可通过背光分区12的亮度调节，补偿彩膜基板20的光透过率不一致，从而实现显示亮度一致，提升视觉效果。
在其他实施方式中，不同背光源122的色度可根据用户界面进行差异化设计，本发明实施例对此不赘述也不作限定。
在其他实施方式中，还可按照仪表盘同心圆区排布不同密度的背光源122，或者按照本领域技术人员可知的其他方式排布背光源122，本发明实施例对此不作限定。
示例性的，显示装置10可以包括手机、电脑、智能可穿戴设备、空调遥控器、电视机遥控器、车载显示仪表盘以及本领域技术人员可知的其他类型的显示装置，本发明实施例对此不作限定。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (11)

1.一种显示装置，其特征在于，包括：显示面板和背光模组，所述显示面板的显示区包括黑白显示区和彩色显示区，所述背光模组包括与所述黑白显示区和所述彩色显示区相对应的背光分区；
所述黑白显示区用于显示白色画面或灰阶画面，所述彩色显示区用于显示彩色画面；
所述显示面板包括彩膜基板，所述彩膜基板包括黑矩阵，所述黑矩阵包括像素开口，所述黑白显示区和所述彩色显示区的像素开口的至少部分区域填充有透明有机平坦层。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述彩色显示区的像素开口的部分区域填充有透明有机平坦层，所述彩色显示区的像素开口的剩余部分区域填充有色阻层。
3.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述彩色显示区包括特定颜色显示区；
所述特定颜色显示区的各个像素开口均填充有相同颜色的色阻层。
4.根据权利要求2或3所述的显示装置，其特征在于，所述色阻层的透光颜色为红色、绿色和蓝色中的一种或组合。
5.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述黑白显示区中的像素开口的全部区域填充有所述透明有机平坦层。
6.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述黑白显示区还包括常黑区；
所述常黑区中的像素开口的全部区域填充有所述透明有机平坦层，或
所述黑矩阵覆盖所述常黑区。
7.根据权利要求6所述的显示装置，其特征在于，所述常黑区在所述背光分区的垂直投影所在区域无背光源。
8.根据权利要求6所述的显示装置，其特征在于，所述黑白显示区还包括常白区；
所述常白区中的像素开口的全部区域填充有所述透明有机平坦层。
9.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述黑白显示区包括多个第一子显示区，所述第一子显示区的像素排布密度越大，所述第一子显示区的像素面积越小；和/或
所述彩色显示区包括多个第二子显示区，所述第二子显示区的像素排布密度越大，所述第二子显示区的像素面积越小。
10.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，至少部分数量的所述背光分区中背光源的排布密度不同。
11.根据权利要求10所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置包括车载显示仪表盘，所述车载显示仪表盘包括标识显示区和背景显示区；
所述标识显示区对应的所述背光分区中背光源的排布密度大于所述背景显示区对应的所述背光分区中背光源的排布密度。
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