CN1270477A - 彩色显像管的免测量帘栅极校准 - Google Patents
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Abstract
一种用于校准彩色电视机的彩色显像管(1)的帘栅极电压(UG2)的方法,这种方法采用自动截止调整进行所述校准,在彩色显像管(1)的阴极(K)上设置与黑电平值相对应的DC基准电压,这些阴极由RGB信号驱动。在彩色显像管(1)的控制电极(G1)上进行电位转换,为了实现RGB信号驱动,这些控制电极处于基准电位(地);帘栅极电压(UG2)被如此设置,即场和/或行回扫条纹刚好是可见的,和/或被减弱直到场和/或行回扫条纹实际上消失。
Description
本发明涉及彩色显像管的帘(屏)栅极校准,并且在这种情况下本发明尤其是基于具有彩色显像管的电视机,其中借助于通常所称的自动截止电路自动地重新调整截止点。在这种电视机的情况下,通常采用这样的彩色显像管,其中三个管系统R、G和B的帘栅极(简称G2)相结合或在彩色显像管管座上具有公共的连接。
这种帘栅极校准以下简称为G2校准,它是在电视机的批量生产过程中进行的,尤其是在电视机装配之后的所谓“老练试验”之后进行的,在这种试验中电视机尽可能地工作在(正常)工作条件下并且这种试验用于识别和筛除早期故障。G2校准包括彩色显像管的帘栅极上的渐进电压设置和控制电极上的测量操作,例如在现在常用的通过阴极实现信号驱动的情况下在阴极上进行的测量操作。
因此,本发明是基于简化装置中的G2校准的目的,所述的装置具有自动截止电路,用于彩色显像管的截止点调整。
这个目的是借助于如权利要求1中限定的根据本发明的方法以及借助于权利要求6和10中限定的装置实现的。
本发明是基于以下情况和认识:在装置中使用彩色显像管的情况下,进行G2校准是为了保证在彩色显像管通过其阴极按照现在常用的方式驱动的情况下,VB(视频消隐)信号在阴极上处于特定的电压范围内,以便视频输出放大级的可用工作电压VCC可以最佳地用于调制,并且为各管系统的截止点(以下称为截止)提供正确的预设置。但是,在这种情况下,不足以将帘栅极电压设置为一个特定值,因为如图4中所示,对于一个给定的帘栅极电压,由于各管系统的截止的条件变化会产生一个较大的阴极电压范围,并且如果给定例如300伏的帘栅极电压,阴极电压范围可以超过或者不能限制阴极上可用于信号调制的电压范围。在这种情况下,形成所谓调制窗(限幅)的阴极电压范围,一方面受到视频输出放大级的工作电压VCC的限制,另一方面受到其饱和电压或特性的限制。
因此,对于处于调制窗中的最高电位的阴极,确定一个阴极电压,通过适当设置帘栅极电压实现截止,以保证在相应的阴极上视频信号或对应的RGB信号最恰当地处于由视频输出放大级的工作电压VCC和饱和电压限定的调制范围内。不过,实际上,在具有彩色显像管的阴极控制和自动截止调整的电视机中,替代真实的截止,被称为准截止并由电路设计确定的阴极电压电平是借助于帘栅极电压设置的,并且对应于截止调整电路的测试电流,在这种情况下,正如已经描述的,设置目标是与其余的阴极相比,阴极各自具有相对于基准电位最高的电平。在这种类型的阴极电压电平中,可以将显像管的公差和/或老化效应考虑在内,以便在截止调整期间,尤其是对于最大公差和/或老化效应的产生备有裕量(reserve),这种裕量足以保证RGB信号不能偏移至视频输出放大级的饱和(状态),或者在公差和/或老化引起的移动在另一方向上的情况下,截止点不偏移超出可用工作电压VCC,这样做的结果将是,即使在黑电平和消隐电平的情况下显像管也不再受截止限制,并且由此将产生回扫条纹。因此,测量阴极电压显然是必需的。
然而,根据本发明的G2校准,可以按以下方式免除测量阴极电压:在这种情况下,在所要求的相应地处于最高电位的阴极的截止电压和为此要设置的帘栅极电压之间的较大管致(tube-dictated)公差,不包括在通过测量阴极电压方式实施的G2校准中,而是有益地采用一个不同的标准,即,使回扫条纹可见,或者对此形成阈值,由此阈值回扫条纹实际上变成可见的。这利用了公知的以下事实:在行和场回扫过程中,向阴极施加高于相应的截止(电压)的电压,以便保证在为此所需的相应时间内,阴极电流被消隐亦即被阻止。不过,由于信号值“黑”通常已经处于截止,因此与消隐相关联,使用术语“比黑更黑”。如果帘栅极电压随后增大,阴极和Wehnelt圆柱之间的相应电压也必需对应地增大,以便彩色显像管可以仍然处于截止(inhibit)。如果阴极达到由视频输出放大级的工作电压VCC限定的最大可用电压,当帘栅极电压进一步增大时,彩色显像管可以不再处于截止,结果回扫条纹变成可见的。
因此,如果帘栅极电压增大到回扫条纹产生并且帘栅极电压随后降低到回扫条纹实际上再次消失,可以保证阴极射线系统的阴极电压恰好对应于最大可用阴极电压,所述阴极射线系统的截止是处于与其余阴极射线系统相比各自最高的电位。结果,对于这个阴极而言,用于信号调制的最大电压范围是可用的。
但是,为了可靠地避免回扫条纹,通常提供特定的电压量作为裕量。另外,必须考虑彩色显像管的老化特性。由于阴极损耗,在彩色显像管的使用寿命期间,阴极和Wehnelt圆柱之间的电场强度会降低。这种损耗是通过借助于自动截止调整(下面将仅称为截止调整)增大阴极电压来补偿的。彩色显像管的老化和由截止调整引起的代表截止的阴极电压的老化所致偏移之间的关系显示在图3中。这意味着,帘栅极电压随后必须再次降低,以保证得到的此阴极(与其它两个阴极射线系统相比,它处于相应最高电位)的截止电压低于由特定量值确定的最大可用阴极电压(也就是说,上述的裕量加上要考虑的调整范围)(实用值为-10%...-15%)。
然而,根据本发明,可以有益地免除将帘栅极电压设置为与最大可用阴极电压相对应的值。取而代之,采取了转换措施,这种转换措施用于将处于基准电位的彩色显像管的Wehnelt圆柱转换为一个不同的或正的电位,此电位更好地顾及到了上述的阴极电压裕量和截止调整对信号调制范围的影响。这种电位转换每次均在G2校准开始时产生。随后仅仅是帘栅极电压设置,在这种情况下,使回扫条纹等在屏幕上可见或者对此形成可见性阈值的操作也可以有益地用作此情况下的设置标准。此后,电位转换反向,并且G2校准由此结束。
用于根据本发明的电位转换的电压差可以例如通过试验确定或者借助于像图3和4中所示的曲线图确定。
由此,根据本发明的G2校准具有这样的优点:仅仅需要进行单一的帘栅极电压设置。同时,由于彩色显像管的阴极测量也变得不必要,因此尤其是对于电视机的批量生产还具有这样的优点:G2校准可以在壳体的后侧板安装之后进行。
从以下的说明和从属权利要求中揭示出了本发明的改进和进一步的优点。
下面将借助于附图采用一个示范性实施例对本发明进行更详细的描述。在附图中:
图1采用一个电视机的彩色显像管显示出RGB信号处理信号路径之一;
图2是显示G2校准的曲线图;
图3显示出彩色显像管的老化和由截止调整引起的截止(电压)的老化所致偏移之间的关系;以及
图4显示出截止对彩色显像管的帘栅极电压的依赖性和变化范围,其中,相互对应的部分由相同的参考符号标示。
图1采用一个方框图显示出彩色显像管1的RGB彩色信号处理电路的相同彩色通道之一,它具有相应管系统的截止调整功能。为了彩色显像管1的G2校准,设置有一个具有抽头的分压器P,此分压器要被设置在电视机(未示出)的机壳上,并且最好便于通过所述电视机的壳体的后侧板以公知的方式进行G2校准。分压器P的抽头设在基准电位(地)和正的DC电压+UB之间,它连接至彩色显像管1的相应管系统的帘栅极G2,结果,帘栅极G2可以被设置为一个公共的正的帘栅极电压+UG2,这样可以优选对全部三个系统共同进行G2校准。
彩色显像管1最好通过其阴极K驱动,在这种情况下,彩色显像管1的被设计成Wehnelt圆柱的控制栅极G1应当连接至基准电位(地),正如公知的那样。在相应彩色通道中,一个测量晶体管3被设置在相应管系统的阴极K和一个对应的视频输出放大级2的输出端之间,用于测量暗电流。为了测量暗电流,在场消隐期间,借助于一个消隐和测量脉冲发生器电路5,以公知的方式在相应彩色通道中插入一根截止测量线,电路5在RGB彩色信号路径中处于一个加法级6的上游。
在相应彩色通道中,加法级6采用一个和信号通过一个输出级7控制视频输出放大级2。当视频信号被处理时,和信号由RGB信号的信号电压和另一个电压构成,后者是例如在每种情况下按逐场方式更新的并且被存储在一个存储电容器C中,作为用于RGB信号的截止调整的调整电压。另一方面,当确定此调整电压(以下称为截止调整电压)时,已插入的截止测量线的脉冲电压和截止调整电压形成和信号,截止调整电压是通过在测量电阻器4上测量的电压Um与一个基准电压Uref进行比较得到的。
当确定截止调整电压时,在测量电阻器4上测量的电压Um通过一个串联电路被馈送至一个运算放大器9的倒相输入端,此串联电路由一个缓冲级8和用于产生基准电压Uref的电压源组成,运算放大器9被设计成一个比较器,并且其正相输入端通过一个存储电容器CL连接至基准电位,存储电容器CL用于存储与漏电流成比例的一个电压。一个取样开关SL用于例如这个电压的逐场更新,以补偿漏电流的影响。借助于取样开关SL,基准电压源Uref可以如此连接至运算放大器9的正相输入端,即,在与漏电流成比例的电压的测量和存储期间,它将运算放大器9的两个输入端桥接在一起。图示的开关位置是在确定截止调整电压时采用的。
在这种情况下,由设计成比较器的运算放大器9产生的并且根据相应的测量周期更新的截止调整电压,通过取样开关S被存储在存储电容器C中,用于截止调整。图示的开关位置是在RGB信号处理过程中采用的。
在至此已描述的和本身是公知的电路部分的情况下,测量脉冲发生器电路5、级6、7和8、运算放大器9、取样开关S和SL以及基准电压Uref均为被设计成集成电路的视频处理器11的组成部分。
根据本发明,借助于被设计成转换开关的一个电子开关DS,建立了彩色显像管1的控制栅极G1和基准电位的连接。
根据本发明,正如下面将更详细地描述的,为了G2校准,采用这个开关DS,可以在彩色显像管1的控制栅极G1上进行电位转换,这个开关DS例如与视频输出放大级2一起设在所谓的显像管印刷电路板(未示出)上。
开关DS可以借助于一个分压器以简单的方式实现,分压器包括多个无电抗电阻器和一个npn晶体管T,晶体管T作为电子开关工作。为此,所述晶体管T的发射极连接至基准电位(地)。所述晶体管的集电极-发射极路径和第一电阻器R1相互并联连接,并且通过第二电阻器R2连接至正的工作电压+UB’,此工作电压+UB’可以例如从视频输出放大级2的正的工作电压+VCC导出。由晶体管T的集电极-发射极路径和第一电阻器R1形成的并联电路还通过第三电阻器R3连接至彩色显像管1的控制栅极G1。晶体管T的基极形成开关DS的控制输入端,它通过第四电阻器R4连接至正的工作电压+UB’。
对于电视机的正常工作,为了控制开关DS,馈送至晶体管T的基极的控制信号ST使晶体管T导通,也就是说,使其工作在饱和模式,结果,控制栅极G1实际上承受基准电位。另一方面,为了G2校准,晶体管T截止,结果,控制栅极G1承受这样的电位:它由一个分压器比率决定,此分压器实际上是由第一电阻器(R1)和第二电阻器(R2)组成的,并且可以有益地预先确定,尤其是考虑到已描述的阴极电压裕量和也已描述的由彩色显像管的老化效应引起的截止调整对信号调制范围的影响。
由于只有两个信号状态是控制信号ST所必需的,而控制信号ST还可以借助于总能用于现代的电视机中的微处理器产生,结果,G2校准可以有益地借助于要合适地提供的一个装置工作命令进行。另外,借助于具有传感器的光学测量装置,可以使G2校准完全自动化,所述光学测量装置可以用于在G2校准过程中根据设置标准评价电视机的屏幕特性。
下面将参照图2中所示的相似的曲线图a)和b)描述G2校准的原理,其中曲线图a)是基于DE198 55 628.4中描述的G2校准,DE198 55 628.4在(本申请)优先权日之前没有公开,曲线图b)是显示根据本发明的G2校准。
除了帘栅极电压UG2的分布之外,曲线图a)和b)还以举例的方式显示出对应于截止的阴极电压Ucathode的相应分布,它是作为帘栅极电压设置(下面称为UG2设置)的函数。曲线图a)和b)的相应坐标为帘栅极电压UG2、阴极电压Ucathode和阴极电流Icathode的标度。在坐标上标注的赋予阴极K的电压值是以举例方式给出并且例如以基准电位(地)作为参考。
对于截止调整,这种类型的阴极电压分布是典型的。基于截止调整,彩色显像管1的相应管系统的截止因此跟随帘栅极电压分布,直到最大电压值为止,此最大电压值是阴极K调制可以采用的并且以下称为“消隐”阈值。正如所知道的那样,根据所采用的电路设计,视频输出放大级2的工作电压VCC或其它固定的DC电压偏置可相应于“消隐”阈值。随后,帘栅极电压UG2的进一步增大不能再由截止调整校正(此前,所述校正是由截止沿平行于帘栅极电压分布的阴极电压分布的相应偏移实现的),结果,阴极电流Icathode开始流动,并且场和/或行回扫条纹(下面仅称为回扫条纹)由此变成可见的。
例如,从可以预先确定的与曲线图a)和b)的相应横坐标上的数值A一致的UG2预设置开始,并且通过向电视机馈送一个黑色图像(例如借助于一个视频信号发生器(未示出)),在DE198 55 628.4中描述的G2校准的情况下,在第一步骤中,帘栅极电压+UG2增大,直到回扫条纹变成可见的。在这种情况下,利用回扫条纹变成可见的之事实作为以下事实的指示:与其余的阴极K相比处于最大正电位的阴极K已经接近“消隐”阈值。在曲线图a)中,横坐标数值B对应于“消隐”阈值,从此点开始,帘栅极电压UG2的进一步增大导致阴极电流Icathode流动并且回扫条纹由此变成可见的。
在第二步骤中,帘栅极电压+UG2随后降低,直到回扫条纹实际上消失(或者刚能维持可见并且可因此借助于光传感器进行测量),利用这种转变作为以下事实的指示:处于最大可能的电位的阴极K现在处于“消隐”阈值。研究已经表明:这种转变可以由人眼探测,其精确度可以达到误差实际上能消除的程度。替代使用人眼探测这种转变,还可以使用具有光学传感器的测量装置。
在第三亦即最后一个步骤中,在DE198 55 628.4中描述的G2校准的情况下,帘栅极电压+UG2随后降低特定的量,以具有一个与彩色显像管1的最大老化效应以及(已经描述的)为可靠地避免回扫条纹而设的阴极电压裕量对应的容限。横坐标数值C被认为是对应于这个量,它表示DE198 55 628.4中描述的G2校准和根据本发明的G2校准结束时的帘栅极设置。
在根据本发明的G2校准的情况下,同样从与横坐标数值A一致的UG2预设置开始,并且通过向电视机馈送一个黑色图像,作为第一步骤(与DE198 55 628.4中描述的G2校准不同),采取了将控制栅极G1从基准电位转换至一个正电位的措施。在这种情况下,所形成的电压差对应于上述的与彩色显像管1的最大老化效应以及阴极电压裕量对应的容限。
在相应的阴极K上的对应电压差ΔU对应于控制栅极G1从基准电位至一个正电位转换。为了截止(调整),阴极电压Ucathode的分布如此地发生平行移动,即,(与其余阴极K相比)处于最大正电位的阴极K上的“消隐”阈值偏移至横坐标数值C,这个数值表示在G2校准结束时的帘栅极电压设置。平行偏移了的阴极电压Ucathode的分布借助于点划线D表示。
根据本发明,在第二步骤中,实际上必需进行的全部工作是将帘栅极电压+UG2设置为一个电压值,此电压值对应于横坐标数值C,因为从这个设置值开始,由于根据本发明在控制栅极G1上进行的电位转换,阴极电流Icathode开始流动并且回扫条纹由此变成可见的。在这种情况下,回扫条纹实际变成可见的或刚消失的转变也被用作此情况下G2校准的设置标准。
与DE198 55 628.4中描述的G2校准的进一步的区别在于,随后所需的全部工作是,在第三亦即最后的步骤中,将控制栅极G1重新设置为基准电位,由此代表截止的阴极电压分布的平行移动反向,并且G2校准结束。
因此,本发明具有这样的优点:为了G2校准,实际上只需要单一的G2设置步骤。
另一优点是,根据本发明的G2校准的目标不是与准截止相对应的阴极电压电平,因此采用根据本发明的G2校准,彩色显像管1的实际制造公差也可以同时被检测,因为回扫条纹用作设置标准。
采用图3和4中所示的曲线图,可以按相当简单的方式确定用作与最大老化效应和阴极电压裕量对应的容限的电压差。
在图3中,采用一个曲线图以举例方式显示出彩色显像管的老化和由截止调整引起的截止(电压)的老化所致偏移之间的关系。在这种情况中,垂直条B显示出对应于截止的阴极电压的相应变化范围,作为以周为单位的老化时间的函数(从1至60周),同时,借助于方块Q表示相应的平均值。
图4采用一个曲线图显示出截止对帘栅极电压+UG2的依赖关系和变化范围。在这种情况中,横坐标表示彩色显像管1的阴极K和对应的控制栅极G1之间的电压差(以伏为单位),所述的控制栅极被设计成Wehnelt圆柱。这个电压差同时对应于阴极电压,因为根据图1,在电视机的正常工作期间,控制栅极G1实际上通过电子开关DS连接至基准电位。相同的情况还对应地适用于表示彩色显像管1的帘栅极G2和对应的控制栅极G1之间的电压差(以伏为单位)的(纵)坐标。
这个曲线图是基于典型的彩色显像管,它显示出假设的对应于截止的阴极电压Ucathode和所需要的帘栅极电压+UG2之间存在一个较宽的范围。因此,对于根据本发明的控制栅极G1的电位转换,不同的彩色显像管的使用会导致多种电压差,不过,正如下面所显示的,这些电压差并不要求根据本发明的电位转换独立适用于多种彩色显像管。
这些电压差可以采用以下的数学关系式(I)-(IV)来计算:(I)Ucathode(a)-UG1(a)=(UG2-UG1(a))/S其中:
Ucathode(a)=G2校准过程中的阴极电压,
UG1(a)=例如+30伏的电位,它是基于根据本发明的控制栅极G1的转换,以及
S=一个给定的彩色显像管的ΔUG2/ΔUcathode;(II)Ucathode(n)-UG1(n)=(UG2-UG1(n))/S其中:
Ucathode(n)=G2校准后的阴极电压,
UG1(n)=实际上0伏的电位,它是基于根据本发明将控制栅极G1重新设置为基准电位。
假设帘栅极电压+UG2为常数,并且以根据本发明在控制栅极G1上进行的从基准电位至例如30伏的正电位的电位转换为基础,通过抵消帘栅极电压+UG2,前面的等式(I)和(II)形成以下等式:(III)Ucathode(C)-Ucathode(A)=(S-1)/S*(UG1(C)-UG1(A))和(IV)ΔUcathode=(S-1)/S*ΔUG1其中:采用等式(IV),则可以按一种简单的方式计算根据本发明的电位转换对截止的影响。
由于从Smin至Smax的范围取决于相应类型显像管的电子枪,以这种曲线图为基础,对于下列彩色显像管,就截止(调整)而言,根据本发明的控制栅极G1从基准电位至例如一律+30伏的正电位的电位转换导致以下的较小的阴极电压差:
CotyM电子枪:±4.5伏 (Videoco1or公司产品)
Vector电子枪:±1.8伏 (Videocolor公司产品)
DF-III电子枪:±2.2伏 (Toshiba公司产品)
由于这种小的电压差,因此具有这样的优点:使根据本发明的控制栅极G1的电位转换独立地适应不同的显像管电子枪是不必要的。
Claims (10)
1.一种用于校准彩色电视机的彩色显像管(1)的帘栅极电压(UG2)的方法,这种方法采用自动截止调整进行所述校准,在彩色显像管(1)的阴极(K)上设置与黑电平值相对应的DC基准电压,这些阴极由RGB信号驱动,其特征在于:在第一步骤中,在彩色显像管(1)的控制电极(G1)上进行电位转换,为了实现RGB信号驱动,这些控制电极处于基准电位(地),在第二步骤中,帘栅极电压(UG2)被如此设置,即场和/或行回扫条纹刚好是可见的,和/或被减弱直到场和/或行回扫条纹实际上消失,这种转变被用作以下事实的指示:与其余阴极(K)相比处于最大正电位的阴极(K)现在精确地处于一个阈值(VCC),此阈值对应于阴极(K)的最大可用电压,并且在设置帘栅极电压(UG2)之后,控制电极(G1)被重新设置为基准电位。
2.根据权利要求1的校准帘栅极电压的方法,其特征在于:为彩色显像管(1)的控制电极(G1)的电位转换设置一个电压差(ΔV),用于补偿由截止调整引起的彩色显像管(1)的老化效应的容限加上阴极电压裕量最好对应于所述电压差。
3.根据权利要求2的校准帘栅极电压的方法,其特征在于:在采用不同类型的彩色显像管(1)的情况下,为控制电极(G1)的电位转换,设置一致的电压差(ΔV)。
4.根据前述权利要求1-3中的一项或多项权利要求的校准帘栅极电压的方法,其特征在于:帘栅极电压(UG2)的校准是在装置的壳体后侧板已安装后进行的。
5.根据前述权利要求1-4中的一项或多项权利要求的校准帘栅极电压的方法,其特征在于:帘栅极电压(UG2)最好在黑图像馈入时进行校准。
6.一种电视机,具有用于采用自动截止调整校准彩色显像管(1)的帘栅极电压(UG2)的装置,在彩色显像管(1)的阴极(K)上设置与黑电平值相对应的DC基准电压,这些阴极由RGB信号驱动,其特征在于:在第一步骤中,在彩色显像管(1)的控制电极(G1)上进行电位转换,为了实现RGB信号驱动,这些控制电极处于基准电位(地),在第二步骤中,帘栅极电压(UG2)被如此设置,即场和/或行回扫条纹刚好是可见的,和/或被减弱直到场和/或行回扫条纹实际上消失,这种转变被用作以下事实的指示:与其余阴极(K)相比处于最大正电位的阴极(K)现在精确地处于一个阈值(VCC),此阈值对应于阴极(K)的最大可用电压,并且在设置帘栅极电压(UG2)之后,控制电极(G1)被重新设置为基准电位。
7.根据权利要求6的电视机,其特征在于:为彩色显像管(1)的控制电极(G1)的电位转换设置一个电压差(ΔV),用于补偿由截止调整引起的彩色显像管(1)的老化效应的容限加上阴极电压裕量最好对应于所述电压差。
8.根据权利要求7的电视机,其特征在于:在采用不同类型的彩色显像管(1)的情况下,为控制电极(G1)的电位转换,设置一致的电压差(ΔV)。
9.根据前述权利要求6-8中的一项或多项权利要求的电视机,其特征在于:帘栅极电压(UG2)的校准可以在装置的壳体后侧板已安装后进行。
10.一种设备,具有用于再现视频信号的彩色显像管(1)和用于校准彩色显像管(1)的帘栅极电压(UG2)的装置,彩色显像管(1)具有自动截止调整功能,在彩色显像管(1)的阴极(K)上设置与黑电平值相对应的DC基准电压,这些阴极由RGB信号驱动,其特征在于:在第一步骤中,在彩色显像管(1)的控制电极(G1)上进行电位转换,为了实现RGB信号驱动,这些控制电极处于基准电位(地),在第二步骤中,帘栅极电压(UG2)被如此设置,即场和/或行回扫条纹刚好是可见的,和/或被减弱直到场和/或行回扫条纹实际上消失,这种转变被用作以下事实的指示:与其余阴极(K)相比处于最大正电位的阴极(K)现在精确地处于一个阈值(VCC),此阈值对应于阴极(K)的最大可用电压,并且在设置帘栅极电压(UG2)之后,控制电极(G1)被重新设置为基准电位。
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