CN1746760A - 控制数码照相装置的方法以及采用该方法的数码照相装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于控制数码照相装置的方法，该数码照相装置响应拍摄命令信号进行曝光，并捕获图像。该方法包括：(a)利用比基准曝光量小的曝光量，捕获至少第一场的图像；(b)利用比基准曝光量大的曝光量，捕获至少第二场的图像；以及(c)合成第一场和第二场的图像。
Description
有关专利申请的相互参考
本专利申请要求2004年9月9日向韩国知识产权局提交的第10-2004-0072085号韩国专利申请的优先权，在此引用该专利申请的全部内容供参考。
技术领域
本发明涉及一种用于控制数码照相装置的方法和采用该方法的数码照相装置，更具体地说，本发明涉及一种用于控制数码照相装置响应拍摄命令信号进行曝光并捕获图像的方法以及一种采用该方法的数码照相装置。
背景技术
标题为“Method of Notification of Inadequate Picture Quality”的第2004/0119,876号美国专利公开描述了一个传统数码照相装置的例子。在该描述中，传统数码照相装置响应用户产生的拍摄命令信号进行曝光和捕获图像。
在传统的数码照相装置上，电荷耦合器件或者互补金属氧化物半导体(CMOS)的光电变换单元(OEC)具有可以检测入射光亮度的亮度可检测范围。
图1是示出传统数码照相装置的亮度可检测范围RD1的曲线图。参考图1，亮度可检测范围RD1被定义为对应于检测到的单元数量的下限值NTH的两个入射光亮度BU1与BL1之差。
在这种情况下，由于传统数码照相装置的OEC的亮度可检测范围RD1受到限制，所以不能增大可以在其内进行拍摄操作的亮度范围。
发明内容
本发明提供了一种用于控制数码照相装置的方法以及采用该方法的数码照相装置，尽管该数码照相装置的光电变换单元的亮度可检测范围受到限制，但是该方法可以增大用于进行拍摄操作的亮度范围。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于控制数码照相装置的方法，该数码照相装置响应拍摄命令信号进行曝光，然后，捕获图像，该方法包括：(a)利用比基准曝光量小的曝光量，捕获至少第一场的图像；(b)利用比基准曝光量大的曝光量，捕获至少第二场的图像；以及(c)合成至少第一场和第二场的图像。
在该方法中，在第一场的图像上可以检测的最低亮度低于在利用基准曝光量获得的图像上可以检测的最低亮度，因为在利用较小曝光量捕获图像时，最低可检测亮度降低。
相反，在至少第二场的图像上可以检测的最高亮度高于在利用基准曝光量获得的图像上可以检测的最高亮度，因为在利用较大曝光量捕获图像时，最高可检测亮度升高。因此，在合成第一场和第二场的图像时，可以增大可以在其内进行拍摄操作的亮度范围。
根据本发明的另一个方面，提供了一种采用该方法的数码照相装置。
附图说明
通过参考附图详细说明本发明的典型实施例，本发明的上述以及其它特征和优点将变得更加明显，其中：
图1是示出传统数码照相装置的亮度可检测范围的曲线图；
图2是示出根据本发明一个方面的数码相机的正面和上面的透射图；
图3是示出图2所示数码相机的背面的透射图；
图4是图2和图3所示数码相机的方框图；
图5示出图2至4所示数码相机的典型光学系统；
图6是示出图4所示数码相机处理器(DCP)的主要算法的流程图；
图7是示出图6所示预览模式算法的流程图；
图8是示出图6所示拍摄模式算法的流程图；
图9是示出通过进行图8所示捕获图像的操作获得的亮度范围的曲线图；
图10是示出进行图8所示捕获图像的操作的时序图；
图11是示出进行图8所示捕获图像的操作的流程图；
图12是示出进行图11所示调整亮度的操作的曲线图；以及
图13是示出用于获得进行图11所示调整亮度的操作使用的校正查用表的操作的流程图。
具体实施方式
参考图2，根据本发明一个方面的数码相机1的正面部分包括：麦克风MIC、自拍指示灯11、闪光灯12、快门释放按钮13、取景器17a、闪光光强度传感器(FS)19、电源开关31、镜头单元20以及遥控接收器41。
在自拍模式，从快门释放按钮13被按下的时间到开始捕获图像的时间，自拍指示灯11亮起设置的时段。在闪光灯12操作时，闪光光强度传感器19检测闪光灯12产生的光强度，然后，通过图3所示的微控制器512，将检测的光强度转发到图3所示的数码相机处理器(DCP)507。遥控接收器41从遥控器(未示出)接收命令信号，例如，拍摄命令信号，然后，通过微控制器512，将该拍摄命令信号转发到DCP 507。
快门释放按钮13有两级。换句话说，当用户将快门释放按钮13压下到第一级时，来自快门释放按钮13的第一级信号SH1被接通。当用户进一步将快门释放按钮13压下到第二级时，来自快门释放按钮13的第二级信号SH2被接通。
参考图3，图3示出图2所示数码相机的背面。如图所示，数码相机1包括：模式拨盘14、功能按钮15、手动对焦/删除按钮36、手动调节/再现按钮37、再现模式按钮42、扬声器SP、监视器按钮32、自动对焦指示灯33、取景器17b、闪光备用指示灯34、彩色LCD面板35、广角变焦按钮39W、远摄变焦按钮39T以及外部接口单元21。
利用模式拨盘14选择并设置数码相机1的操作模式，例如，合成拍摄模式14ML、程序拍摄模式、人物拍摄模式、夜景拍摄模式、手动拍摄模式、运动图像拍摄模式14MP、用户设置模式14MY以及记录模式14V。
合成拍摄模式14ML用于合成输入图像和支持图像。用户设置模式14MY是用户设定用于静止图像或运动图像拍摄模式的拍摄设置的操作模式。记录模式14V仅用于记录声音，例如，用户的语音。
功能按钮15用于操作数码相机1的特定功能，而且功能按钮15还用作控制按钮，以管理在彩色LCD面板35上与菜单屏幕一起显示的活动光标的运动。
例如，通过按下微距/向下按钮15P，用户可以设置自动近距对焦。此外，在通过菜单/选择确认按钮15M选择了特定选项后，按下微距/向下按钮15P，用户可以向下移动光标。
在用户按下语音备忘录/向上按钮15R时，在连拍时，可以进行10秒的记录。此外，在通过菜单/选择确认按钮15M选择了特定选项后，按下语音备忘录/向上按钮15R，用户可以向上移动光标。如果在活动光标位于菜单项目上时，用户按下菜单/选择确认按钮15M，则执行对应于菜单项目的操作。
利用手动对焦/删除按钮36，可以手动对焦或者在拍摄模式下删除。手动调节/再现按钮37用于手动调节规定的条件并用于在再现模式下停止或者再现。再现模式按钮42用于在再现模式与预览模式之间转换数码相机1的操作。
监视器按钮32用于控制彩色LCD面板35的操作。例如，在拍摄模式下，当用户按下监视器按钮32时，在彩色LCD面板35上显示图像和拍摄信息。当用户再一次按下监视器按钮32时，关闭彩色LCD面板35。在再现模式下，当在再现图像文件的同时用户按下监视器按钮32时，关于图像文件的拍摄信息显示在彩色LCD面板35上。在用户再一次按下监视器按钮32时，仅显示纯图像。
在调好焦时，自动对焦指示灯33亮起。在闪光灯12处于备用模式时，闪光备用指示灯34亮起。模式指示灯14L指示模式拨盘14的选择模式。
图4是示出图2和图3所示数码相机1的各部件的方框图，而图5示出典型光学系统。下面将参考图2至5说明图2和图3所示典型数码相机1的运行过程。
如图5所示，包括镜头单元20和滤光器单元41的光学系统(OPS)利用光学方法处理光。OPS的镜头单元20包括变焦距透镜ZL、聚焦透镜FL以及补偿透镜CL。
在用户按下包括在用户输入部分(INP)内的广角变焦按钮39W或者远摄变焦按钮39T时，对应于广角变焦按钮39W或者远摄变焦按钮39T的信号被转发到微控制器512。微控制器512控制驱动器510，从而使变焦电机MZ旋转，变焦电机MZ又使变焦距透镜ZL移动。换句话说，在用户按下广角变焦按钮39W时，变焦距镜头ZL的焦距变短，从而扩大视角。在用户按下远摄变焦按钮39T时，变焦距透镜ZL的焦距变长，从而使视角变窄。由于在设置了变焦距透镜ZL的位置的状态下，调节聚焦透镜FL的位置，所以聚焦透镜FL的位置几乎不影响视角。
在自动对焦模式下，通过微控制器512，内置在DCP 507内的主控制器控制驱动器510，从而驱动聚焦电机MF。因此，在聚焦透镜FL移动时，设置聚焦透镜FL的位置，例如，具有图像信号的最高频率分量的聚焦电机MF的驱动步数。
不单独操作OPS的镜头单元20的补偿透镜CL，因为补偿透镜CL对整个折射率进行补偿。参考编号MA表示用于驱动光圈(未示出)的电机。
包括在OPS的滤光器单元41内的光学低通滤光器(OLPF)消除高频光噪声。包括在OPS的滤光器单元内的红外截止滤光器(IRF)阻挡入射光的红外成分。
电荷耦合器件或者互补金属氧化物半导体(CMOS)的光电变换单元(OEC)将OPS输出的光变换为模拟电信号。在此，DCP 507控制定时电路502，以控制OEC和相关双采样器与模数变换器(CDS-ADC)501的操作。CDS-ADC 501处理OEC输出的模拟信号，消除高频噪声，调节振幅，然后，将该模拟信号变换为数字信号。
实时时钟(RTC)503对DCP S07提供时间信息。DCP 507处理CDS-ADC 501输出的数字信号，然后，产生由亮度值和色度值构成的数字图像。
响应包括主控制器的DCP 507产生的控制信号，微控制器512控制发光部分(LAMP)。发光部分(LAMP)包括：自拍指示灯11、自动对焦指示灯33、模式指示灯14L以及闪光备用指示灯34。INP包括：快门释放按钮13、模式拨盘14、功能按钮15、监视器按钮32、手动聚焦/删除按钮36、手动调节/再现按钮37、广角变焦按钮39W以及远摄变焦按钮39T。
动态随机存取存储器(DRAM)504临时存储DSP 507输出的数字图像信号。电可擦可编程只读存储器(EEPROM)505存储算法和设置数据。用户的存储卡可以插入存储卡接口(MCI)506，或者从存储卡接口(MCI)506卸下用户的存储卡。闪速存储器(FM)62存储运行DCP 507所需的设置数据。设置数据包括用于合成拍摄操作的支持图像的数据。
DCP 507输出的数字图像信号被输入到LCD驱动器514，从而使图像显示在彩色LCD面板35上。
通过用于进行串行通信的通用串行总线(USB)连接器21a或者通过RS232C接口(I/F)508和RS232C连接器21b，可以发送DCP 507输出的数字图像信号。还可以通过视频滤光器509和视频输出单元21c，发送DCP 507输出的数字图像信号，作为视频信号。
音频处理器513可以将麦克风MIC输出的声音转发到DCP 507或者扬声器SP。此外，音频处理器513还可以将DCP 507输出的音频信号输出到扬声器SP。响应闪光光强度传感器19输出的信号，微控制器512控制闪光控制器511的操作，从而驱动闪光灯12。
图6是示出图4所示DCP 507的主要算法的流程图。下面将参考图2至6说明DCP 507的主要算法。
当对数码相机1加电时，初始化DCP 507(S1)。初始化(S1)之后，DCP 507执行预览模式(S2)。在预览模式下，输入图像显示在彩色LCD面板35上。稍后将参考图7详细说明与预览模式有关的操作。
当快门释放按钮13产生的第一级信号SH1接通时(S3)，DCP507执行拍摄模式(S4)。稍后将参考图8详细说明拍摄模式(S4)的算法。
当输入INP产生的对应于设置模式的信号时(S5)，执行响应INP产生的输入信号而设置运行条件的设置模式(S6)。当在步骤S7未产生终止信号时，DCP 507继续执行下面的操作。
当INP的再现模式按钮42产生信号时(S8)，执行再现模式(S9)。在再现模式下(S9)，响应从INP输入的信号，设置运行条件，然后，执行再现操作。当再现模式按钮42再一次产生信号时(S10)，重复上述操作(S2-S10)。
图7示出图6所示的预览模式(S2)算法。现在参考图2至4以及图7说明预览模式(S2)算法。
DCP 507执行自动白平衡(AWB)，并设置与该白平衡有关的参数(S201)。在自动曝光(AE)模式下(S202)，DCP 507通过测量入射光亮度计算曝光量，根据计算的曝光量驱动光圈驱动电机MA，然后，控制快门的曝光时间(S203)。
DCP 507对输入图像数据进行伽马校正(S204)，然后，定标伽马校正的图像数据，以满足显示标准(S205)。DCP 507将定标的输入图像数据从RGB(红、绿和蓝)格式变换为亮度-色度格式(S206)。根据分辨率和在何处显示输入图像数据，DCP 507处理输入图像数据，然后，对输入图像数据进行滤波(S207)。
DCP 507将输入图像数据临时存储到图4所示的DRAM 504(S208)。DCP 507将临时存储在图4所示DRAM 504内的数据与屏幕显示(OSD)数据合成在一起(S209)。DCP 507将该合成图像数据从RGB格式变换为亮度-色度格式(S210)，然后，通过图4所示的LCD驱动器514以变换的格式输出图像数据(S211)。
图8示出图6所示拍摄模式(S4)算法。参考图2至4和图8说明拍摄模式(S4)算法。当来自快门释放按钮13的第一级信号S1被接通时，开始执行拍摄模式算法。在此，已经设置了变焦距透镜ZL的当前位置。
DCP 507检验存储卡上的剩余记录空间(S4101)，然后，确定该存储卡是否具有可以记录数字图像信号的足够空间(S4102)。当该存储卡的记录空间不足时，DCP 507指出存储卡的空间不足，然后，终止拍摄模式(S4103)。当该存储器具有足够记录空间时，执行下面的操作。
DCP 507根据当前拍摄条件设置白平衡，然后，设置与该白平衡有关的参数(S4104)。在自动对焦模式下(S4107)，DCP 507进行自动对焦，然后，驱动聚焦透镜FL(S4108)。当来自快门释放按钮13的第一级信号SH1接通时(S4109)，DCP 507执行下面的操作。
DCP 507识别第二级信号SH2是否接通(S4110)。当第二级信号SH2未接通时，这意味着，用户未将快门释放按钮13压下到拍摄照片的第二级。然后，DCP 507重复操作S4109至S4110。
当第二级信号SH2接通时，这意味着，用户将快门释放按钮13压下到第二级。DCP 507在存储卡上创建图像文件(S4111)。接着，DCP 507捕获图像(S4112)。换句话说，DCP 507从CDS-ADC 501接收图像数据。稍后将参考图9和10详细说明捕获图像的操作。然后，DCP 507压缩接收的图像数据(S4113)。DCP 507将压缩的图像数据存储到图像文件中(S4114)。
图9是示出通过进行图8所示捕获图像的操作(S4112)获得的亮度范围RD2的曲线图。图9中与图1中的参考编号相同的参考编号表示同样的单元。图10和11示出图8所示捕获图像的操作(S4112)。
图10示出用于增大亮度可检测范围的典型时序图，在图10中，参考编号SVS表示垂直同步信号，P1至P4表示垂直同步脉冲，SREF表示用于基准曝光时间的基准控制信号，SNEW表示图8所示捕获图像的操作(S4112)中的控制信号，TREF表示基准曝光时间，T1表示第一场的曝光时间，T2表示第二场的曝光时间，T3表示第三场的曝光时间。
现在，参考图4和9至11说明图8所示的捕获图像的操作(S4112)。
从图10和11可以看出，在产生第一垂直同步脉冲P1时(S1101)，DCP 507产生快门脉冲PS，并打开光圈(S1102)。在终止脉冲发生的定时t4(S1103)，DCP 507停止产生快门脉冲PS(S1104)。因此，定时t4之后，光入射到OEC。
在在定时t5产生了第二垂直同步脉冲P2之后的定时t6(S1105和S1106)，DCP 507控制定时电路502，以从CDS-ADC 501捕获第一场的图像(S1107)。在图10中，t2与t3之间的时段与t5与t6之间的时段相同。因此，第一场的曝光时间T1比基准曝光时间TREF短t3与t4之间的时段。
在定时t7，DCP 507控制微控制器512，以关闭光圈(S1108和S1109)。在在定时t8产生了第三垂直同步脉冲P3之后的定时t9(S1110和S1111)，DCP 507控制定时电路502，以从CDS-ADC 501捕获第二场的图像(S1112)。在在定时t10产生第四垂直同步脉冲P4之后的定时t11(S1113和S1114)，DCP 507控制定时电路502，以从CDS-ADC 501捕获第三场的图像(S1115)。在图10中，t6与t7之间的时段被设置为t3与t4之间的时段的两倍。因此，第二场或者第三场的曝光时间T2或者T3比基准曝光时间TREF长t3与t4之间的时段。
第一场的图像的平均亮度比平均基准亮度低，而第二场或者第三场的图像的平均亮度比平均基准亮度高。因此，为了使第一场至第三场的图像的平均亮度相同，需要增大第一场的图像的平均亮度，而降低第二场和第三场的图像的平均亮度。因此，DCP 507如上所述调节亮度(S1116)。稍后将参考图12和13详细说明调节亮度的操作(S1116)。最后，DCP 507将第一场至第三场的图像合成在一起(S1117)。
现在，参考图9，在将第一场的图像的特性曲线CR1与利用基准曝光量获得的图像的特性曲线CRREF进行比较时，可以看出，在第一场的图像上可以检测到的最低亮度BL2低于在利用基准曝光量获得的图像上可以检测到的最低亮度BL1。这是因为，在利用较小曝光量捕获图像时，最低可检测亮度降低。
相反，在将第二场和第二场的图像的特性曲线CR2，3与利用基准曝光量获得的图像的特性曲线CRREF进行比较时，在第二场和第三场的图像上可以检测到的最高亮度BU2比在利用基准曝光量获得的图像上可以检测到的最高亮度BU1高。这是因为，在利用较大曝光量捕获图像时，最高可检测亮度升高。现在，在合成第一场至第三场的图像时，增大了在其内可以进行拍摄操作的亮度范围RD2，如图所示。
图12是示出进行图11所示调整亮度的操作(S1116)的曲线图。在图12中，CB1、CBREF和CB2，3表示利用实验方法获得的相对于输入灰度级的规格化输出亮度的特性曲线。在此，CB1表示利用比基准曝光量小的曝光量获得的第一场的特性曲线，CBREF表示利用基准曝光量获得的基准场的特性曲线，CB2，3表示利用比基准曝光量大的曝光量获得的第二场和第三场的特性曲线。
如图12所示，第一场的图像的平均亮度比基准平均亮度低，而第二场或者第三场的平均亮度比基准平均亮度高。因此，为了使第一场至第三场的平均亮度相同，需要增大第一场的图像的平均亮度，而降低第二场和第三场的图像的平均亮度。
为此，EEPROM 505存储用于校正第一场至第三场的图像数据的校正查用表。
现在，将参考图12和13说明获得在图11所示调节亮度的操作(S1116)中使用的校正查用表的过程。例如，在制造数码相机1时，可以执行该过程。
测量对应于输入灰度级的亮度值，获得第一查用表(S131)。规格化所测量的亮度值范围，以与输入灰度级的范围相同，获得第二查用表(S132)。换句话说，第一场的特性曲线CB1或者第二场和第三场的特性曲线CB2，3对应于第二查用表。
计算对应于第二查用表中的每个输入灰度级的伽马值γ(S133)。在此，每个输入灰度级被伽马修正(squared)，以产生规格化输出亮度。此外，分别计算对应于每个输入灰度级的伽马倒数值
(S134)。各输入灰度级乘以各伽马倒数值
，获得校正查用表(S135)。
该校正查用表被存储在EEPROM 505上。因此，校正第一场至第三场的特性曲线CB1和CB2，3，以便与采用基准曝光量的基准场的特性曲线CBREF相同。因此，除了调节亮度外，还可以增强线性度。
如上所述，根据数码照相装置及其控制方法，通过合成利用不同曝光量获得的第一场和第二场的图像，可以增大在其内可以进行拍摄操作的亮度范围。
尽管参考本发明的典型实施例，对本发明进行了具体说明和描述，但是本技术领域内的普通技术人员明白，在不脱离所附权利要求限定的本发明实质范围的情况下，可以在形式和细节方面进行各种变更。
Claims (20)
1、一种用于控制数码照相装置的方法，该数码照相装置响应拍摄命令信号进行曝光，并捕获图像，该方法包括：
(a)利用第一曝光，捕获第一场的图像；
(b)利用第二曝光，捕获第二场的图像，其中第二曝光的程度与第一曝光的程度不同；以及
(c)合成第一场和第二场的图像。
2、根据权利要求1所述的方法，其中第一曝光程度低于基准曝光程度。
3、根据权利要求1所述的方法，其中第二曝光程度高于基准曝光程度。
4、根据权利要求2所述的方法，其中第二曝光程度高于第一曝光程度和基准曝光程度。
5、根据权利要求1所述的方法，其中步骤(a)包括：
根据拍摄命令信号，产生第一同步脉冲；
产生第一组序列快门脉冲，以打开光圈；
定时第一时长；以及
产生第二同步脉冲，以关闭光圈。
6、根据权利要求5所述的方法，其中步骤(b)包括：
在第二同步脉冲之后的预定时间，产生第三同步脉冲；
产生第二组序列快门脉冲，以打开光圈；
定时与第一时长不同的第二时长；以及
产生第四同步脉冲，以关闭光圈。
7、根据权利要求1所述的方法，其中合成步骤包括：
将第一场的图像的平均亮度值规格化为基准图像的平均亮度值；以及
将第二场的图像的平均亮度值规格化为基准图像的平均亮度值。
8、根据权利要求7所述的方法，其中根据存储在数码照相装置的存储器内的校正查用表，执行所述规格化步骤。
9、一种用于控制数码照相装置的方法，该数码照相装置响应拍摄命令信号进行曝光，并捕获图像，该方法包括：
(a)利用比基准曝光量小的曝光量，捕获第一场的图像；
(b)利用比基准曝光量大的曝光量，捕获第二场的图像；
(c)调节第一场的图像的平均亮度和第二场的图像的平均亮度；以及
(d)合成第一场和第二场的图像。
10、根据权利要求9所述的方法，其中步骤(a)包括：
根据拍摄命令信号，产生第一同步脉冲；
产生第一组序列快门脉冲，以打开光圈；
定时第一时长；以及
产生第二同步脉冲，以关闭光圈。
11、根据权利要求10所述的方法，其中步骤(b)包括：
在第二同步脉冲之后的预定时间，产生第三同步脉冲；
产生第二组序列快门脉冲，以打开光圈；
定时与第一时长不同的第二时长；以及
产生第四同步脉冲，以关闭光圈。
12、根据权利要求9所述的方法，其中调节步骤包括：
将第一场的图像的平均亮度值规格化为基准图像的平均亮度值；以及
将第二场的图像的平均亮度值规格化为基准图像的平均亮度值。
13、根据权利要求12所述的方法，其中根据存储在数码照相装置的存储器内的校正查用表，执行所述规格化步骤。
14、根据权利要求9所述的方法，其中调节步骤包括：
对第一场的图像进行补偿，使得对于第一场的第一亮度特性成为一般线性的；以及
对第二场的图像进行补偿，使得对于第二场的第二亮度特性与成为第一亮度特性基本共线。
15、一种数码照相装置，包括：
光学系统，包括光圈；
光电变换单元，与光圈光连通，用于接收对象反射的光，根据该光创建图像信号；
处理器，与光圈和光电变换单元连接，用于控制光圈的打开和关闭，而且用于根据所述图像信号存储图像文件；以及
存储器，与处理器相连，其中该存储器存储至少一个查用表，以增大光电变换单元的亮度可检测范围。
16、根据权利要求15所述的数码照相装置，其中该处理器进一步包括用于定时光圈打开的第一曝光时长和第二曝光时长的装置，其中第一曝光时长比基准曝光时长短，以提供对象的欠曝光图像，而第二曝光时长比基准曝光时长长，以提供对象的过曝光图像。
17、根据权利要求16所述的数码照相装置，其中该处理器进一步包括合成装置，用于根据所述查用表将欠曝光图像和过曝光图像组合在一起。
18、根据权利要求15所述的数码照相装置，其中该处理器包括数码相机处理器和微控制器中至少一个。
19、根据权利要求18所述的数码照相装置，其中所述存储器包括EEPROM。
20、根据权利要求19所述的数码照相装置，其中所述光电变换单元包括电荷耦合器件和CMOS半导体之一。
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