TWI621047B - 減少觸控液晶螢幕受到觸控驅動信號干擾的方法、觸控處理裝置與電子系統 - Google Patents
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Abstract
一種減少觸控液晶螢幕受到觸控驅動信號干擾的方法，該觸控液晶螢幕包含多條像素橫軸組成的顯示器、多條平行的第一電極與多條平行的第二電極，該多條第一電極與該多條第二電極互相形成多個交疊處，該方法包含：同時提供弦波驅動信號給至少一條該第一電極；以及利用該多條第二電極感測該弦波驅動信號，其中在提供弦波驅動信號的時間內依序更新該多條像素橫軸。
Description
本發明系關於觸控螢幕，特別系關於避免觸控螢幕的干擾。
觸控螢幕是現代消費性電子裝置的主要輸出入裝置。典型的觸控螢幕是在螢幕上方置放觸控面板的電路。也有所謂on-cell形式的觸控螢幕，或者是in-cell形式的觸控螢幕，這些可能適用於本申請的範圍。舉例而言，申請人於2013年十一月15日提交至美國專利商標局的14/081,018專利申請案之內容可以做為本案的參考範例。
每個螢幕都具有包含更新率與解析度在內的顯示特性。更新率(refresh rate)通常指的是更新螢幕的頻率，通常是以每秒更新幾次螢幕楨(Frame Per Second,FPS)或影格率作為單位。以美國國家電視系統委員會(National Television System Committee,NTSC)類比電視標準為例，其更新率為59.94Hz，其解析度為440x480。標準的Video Graph Array,VGA的解析度包含640x480、320x200像素(pixel)等，其更新率包含50、60、與70Hz等。而常用的高解析度規格1080P，其解析度為1920x1080，影格率為24、25、30、或60Hz等。
一般而言，現代的液晶螢幕的每個像素都有相應的像素電極用來扭轉液晶的極性，藉以改變該像素之液晶的透光率。據此，就能夠控制液晶下方的各色發光二極體發光的透光量，進一步控制每個像素的顏色。一般來說，螢幕控制器會使用方波進行脈衝寬度調變(PWM,Pulse Width Modulation)。利用脈衝寬度調變來控制像素之液晶的透光率。如美國專利US8421828所提及的，液晶層的極化程度與施加於液晶層之電壓的均方根(Root-Mean-Square)相關。可以在人眼的視覺暫留週期當中，利用脈衝寬度調變固定電壓的信號，施加於像素液晶層，進而控制像素之液晶的極化程度，亦即控制像素液晶的透光率。
在某個解析度時，如640x480，代表螢幕的每一條橫軸有640個像素，而每一條縱軸有480個像素。在更新螢幕時，通常是先對最上方的橫軸像素進行更新，由左至右，由上至下，直到完成所有橫軸像素的更新後，即完成一楨的更新。在更新率60Hz的顯示特性下，螢幕在一秒內需要完成60次螢幕楨的更新。在更新每條橫軸的第一個像素之前與最後一個像素之後，可能會有螢幕停止動作的空白期間，稱之為水平空白(horizontal blank)。在更換下一個螢幕楨時，可能會有螢幕停止動作的空白期間，稱之為垂直空白(vertical blank)。
舉例來說，1080P60規格的螢幕的垂直空白會每隔16.667ms出現一次，亦即1/60秒。而由於有1080條橫軸，因此每個水平空白約15.4us出現一次，亦即1/(60*1080)秒。
如圖1所示，一般的觸控電極通常也是沿著觸控螢幕110的橫軸與縱軸分布，假設沿著橫軸延伸的多條平行觸控電極稱之為第一電極
121，沿著縱軸延伸的多條平行觸控電極稱之為第二電極122。這些第一電極與第二電極通常會連接到觸控處理裝置130，由後者進行互電容與/或自電容的觸控偵測。
由於觸控處理裝置的設計與成本限制，無法接入太多觸控電極，因此第一電極與第二電極的數量通常都少於螢幕的解析度。以50吋左右的觸控螢幕為例，其橫軸長度約為1130mm，其縱軸長度約為670mm。若電極之間的間距設為8mm的話，則約有83條第一電極與141條第二電極。當該觸控螢幕的規格為1080P時，則每個像素的橫軸長度為0.59mm，每個像素的縱軸長度為為0.62mm。換言之，每條第一電極約覆蓋12條左右的像素橫軸。
如圖2所示，其為觸控螢幕的局部放大圖，上層的互聯菱形電路分別為橫向的第一電極121與縱向的第二電極122。下層包含由個別像素210所組成的像素陣列，由於像素眾多，所以並未全部示出。在更新畫面時，會以像素橫軸220為單位進行更新。可以見到，在圖2的實施例中，每條第一電極121涵蓋六個像素橫軸220。其中，像素橫軸221位於兩個第一電極之間，像素橫軸222位於第一電極的覆蓋範圍內。
一般來說，連接同一個觸控螢幕110的觸控處理裝置130與螢幕控制器是分別獨立運作的。觸控處理裝置130通常不知道觸控螢幕110的顯示設定值，如解析度與更新率，自然也不知道螢幕控制器更新觸控螢幕110的那一條像素橫軸。而觸控處理裝置130可能進行互電容感測，亦即令某一條平行於像素橫軸的第一電極121發出多個方波作為驅動信號，而令所有條第二電極122接收驅動信號的感測信號。如果恰好觸控處理裝置130同時令被
該條第一電極121所覆蓋的像素橫軸進行更新時，由於觸控的驅動信號是方波，而像素更新也是利用方波的脈衝寬度調變，因此驅動信號將會嚴重干擾到像素液晶的極化程度，致使觸控螢幕的使用者可能看到該條第一電極121附近出現異常暗亮的情況。不過由於觸控控制器的偵測週期與螢幕更新的週期很快，兩者交會的時間小於人類視覺暫留的週期，所以使用者察覺互電容感測時所發生異常暗亮的機率不高。
觸控處理裝置130還可能進行全螢幕偵測或互電容偵測，在這兩種偵測模式下，觸控處理裝置130會令全部的第一電極121與/或第二電極122發出由多個方波組成的驅動信號。在這段期間，無論是哪一條像素橫極進行更新，都會受到觸控驅動信號的影響，導致異常暗亮的情況被使用者察覺到。有的使用者形容這種現象如同水波紋，隨著人類視覺暫留的週期，看到異常亮暗的像素橫軸由觸控螢幕的上端逐漸移動到下端，或者反之。
因此，如何避免前述觸控信號干擾到液晶觸控螢幕的顯示，是本申請主要解決的問題。
在一實施例中，本申請提供一種減少觸控液晶螢幕受到觸控驅動信號干擾的方法，該觸控液晶螢幕包含多條像素橫軸組成的顯示器、多條平行的第一電極與多條平行的第二電極，該多條第一電極與該多條第二電極互相形成多個交疊處，該方法包含：同時提供弦波驅動信號給至少一條該第一電極；以及利用該多條第二電極感測該弦波驅動信號，其中在提供弦波驅動信號的時間內依序更新該多條像素橫軸。
在一範例中，為了進行全螢幕偵測是否有外部導電物件近接於該觸控液晶螢幕，上述之同時提供弦波驅動信號給至少一條該第一電極的步驟更包含同時提供弦波驅動信號給所有的該第一電極。
在一範例中，由於本方法可以減少觸控液晶螢幕受到觸控驅動信號干擾，該多條平行的第一電極更平行於該多條像素橫軸。在一範例中，上述之被依序更新的該多條像素橫軸的至少一條像素橫軸被該第一電極所覆蓋。
在一範例中，由於本方法的功效，儘管in-cell形式的液晶螢幕結構中，第一電極與控制像素橫軸更新的像素電極相當接近，但還是可以藉由本方法可以減少觸控液晶螢幕受到觸控驅動信號干擾，該觸控液晶螢幕為in-cell形式。在另一範例中，由於本方法可以減少觸控液晶螢幕受到觸控驅動信號干擾，該觸控液晶螢幕為on-cell形式。
在一實施例中，本申請提供一種減少觸控液晶螢幕受到觸控驅動信號干擾的觸控處理裝置，其中該觸控液晶螢幕包含多條像素橫軸組成的顯示器、多條平行的第一電極與多條平行的第二電極，該多條第一電極與該多條第二電極互相形成多個交疊處，該觸控處理裝置包含：一驅動電路，用於同時提供弦波驅動信號給至少一條第一電極；以及一感測電路，用於利用該多條第二電極感測該弦波驅動信號，其中在提供弦波驅動信號的時間內，該多條像素橫軸被一螢幕控制器依序更新。
在一範例中，為了進行全螢幕偵測是否有外部導電物件近接於該觸控液晶螢幕，上述之驅動電路於同時提供弦波驅動信號給至少一條該第一電極的步驟更包含同時提供弦波驅動信號給所有的該第一電極。
在一範例中，由於本觸控處理裝置可以減少觸控液晶螢幕受到觸控驅動信號干擾，該多條平行的第一電極更平行於該多條像素橫軸。在一範例中，上述之被依序更新的該多條像素橫軸的至少一條像素橫軸被該第一電極所覆蓋。
在一範例中，由於本觸控處理裝置的功效，儘管in-cell形式的液晶螢幕結構中，第一電極與控制像素橫軸更新的像素電極相當接近，但還是可以藉由本觸控處理裝置可以減少觸控液晶螢幕受到觸控驅動信號干擾，該觸控液晶螢幕為in-cell形式。在另一範例中，由於本觸控處理裝置可以減少觸控液晶螢幕受到觸控驅動信號干擾，該觸控液晶螢幕為on-cell形式。
在一實施例中，本申請提供一種減少觸控液晶螢幕受到觸控驅動信號干擾的電子系統，該電子系統包含：一觸控液晶螢幕；一螢幕控制器；以及一觸控處理裝置。該觸控液晶螢幕包含多條像素橫軸組成的顯示器、多條平行的第一電極與多條平行的第二電極，該多條第一電極與該多條第二電極互相形成多個交疊處。該螢幕控制器用於依序更新該多條像素橫軸。該觸控處理裝置包含：一驅動電路，用於同時提供弦波驅動信號給至少一條第一電極；以及一感測電路，用於利用該多條第二電極感測該弦波驅動信號，其中在提供弦波驅動信號的時間內，該多條像素橫軸被該螢幕控制器依序更新。
總上所述，根據上述實施例所提供的方法、觸控處理裝置與電子系統，可以減少觸控液晶螢幕受到觸控驅動信號干擾，特別是在觸控液晶螢幕更新其像素橫軸的時候。
100‧‧‧電子系統
110‧‧‧觸控螢幕
121‧‧‧第一電極
122‧‧‧第二電極
130‧‧‧觸控處理裝置
210‧‧‧像素
220‧‧‧像素橫軸
221‧‧‧像素橫軸
222‧‧‧像素橫軸
310‧‧‧方波波形
320‧‧‧弦波波形
330A,330B‧‧‧上升緣時段
340‧‧‧下降緣時段
351‧‧‧電壓變化率向量
352‧‧‧電壓變化率向量
361‧‧‧電壓變化率向量
362‧‧‧電壓變化率向量
410~420‧‧‧步驟
500‧‧‧電子系統
530‧‧‧觸控處理裝置
531‧‧‧驅動電路
532‧‧‧感測電路
540‧‧‧螢幕控制器
圖1為傳統觸控電子系統的一示意圖。
圖2為圖1之觸控螢幕的一局部放大圖。
圖3為根據本申請一實施例的觸控驅動信號之理想波形示意圖。
圖4為根據本發明一實施例的一種減少觸控液晶螢幕受到觸控驅動信號干擾的方法。
圖5為根據本發明一實施例的一種減少觸控液晶螢幕受到觸控驅動信號干擾的電子系統。
本發明將詳細描述一些實施例如下。然而，除了所揭露的實施例外，本發明亦可以廣泛地運用在其他的實施例施行。本發明的範圍並不受該些實施例的限定，乃以其後的申請專利範圍為準。而為提供更清楚的描述及使熟悉該項技藝者能理解本發明的發明內容，圖示內各部分並沒有依照其相對的尺寸而繪圖，某些尺寸與其他相關尺度的比例會被突顯而顯得誇張，且不相關的細節部分亦未完全繪出，以求圖示的簡潔。
請參考圖3所示，其為根據本申請一實施例的觸控驅動信號之理想波形示意圖。在圖3示出兩種驅動信號的波型，一是傳統的方波310，另一是本實施例的弦波320。這兩個波型310與320的振幅相同，週期也相同。圖3的波形有兩個上升緣時段，分別是330A與330B。圖3的波形只示出一個下降緣時段340。由於實際產生的波形無法免去上升緣與下降緣的升降時間，所以圖3所示的方波310的上升緣與下降緣需要耗費時間來提高和降低電
壓。
在上升緣時段330A與330B，方波310的電壓變化率為向量351，弦波320的電壓變化率為向量352。可以見到向量351的上升角度比向量352要高上一倍。在下降緣時段340，方波310的電壓變化率為向量361，弦波320的電壓變化率為向量362。可以見到向量351的下降角度比向量352要高上一倍。
可以想見的是，在上升緣時段330A與330B，驅動信號對於像素更新的干擾，方波310比弦波320的干擾要強上一倍。同樣地，在下降緣時段340，驅動信號對於像素更新的干擾，方波310比弦波320的干擾也要強上一倍。弦波320介在上升緣時段330A與下降緣時段之間的電壓變化率，雖然不為零，但至少都介在向量352與362之間。因此，對於像素更新的干擾有限，即便有漸進式的影響，也不如向量351與361的瞬時干擾能引發使用者的注意。
因此，本發明的實施方式之一，是觸控處理裝置令觸控電極所發出的驅動信號由方波改為弦波，以便盡量減少對像素更新的瞬時干擾，進而減少干擾時所產生的異常暗亮情況對使用者的影響。此實施方式可以應用於一次提供驅動信號給單一條觸控電極的情況，例如前述的互電容偵測。也可以應用於一次提供驅動信號給多條觸控電極的情況，例如一次提供驅動信號給所有的第一電極121，由所有的第二電極122負責感測驅動信號的全螢幕偵測模式。還可以應用於一次提供驅動信號給所有的第二電極122，由所有的第一電極121負責感測驅動信號的全螢幕偵測模式。此實施方式還可以應用於自電容偵測，例如一次提供驅動信號給所有的第一電極
121，並由所有的第一電極121感測外部導電物件在垂直軸的位置，再一次提供驅動信號給所有的第二電極122，並由所有的第二電極122感測外部導電物件在橫軸的位置。這裡所提供的驅動信號都可以適用本發明所揭露的弦波信號。
除了將驅動信號由方波改為弦波的做法以外，還可以在前述的全螢幕偵測模式下，稍微調整提供方波至不同第一電極121的時間點，使得被某一條第一電極121所覆蓋的像素橫軸不會同時受到相鄰第一電極121同時發出的方波所影響。換言之，觸控處理裝置在一第一時機點提供方波驅動信號給一電極，並且在一第二時機點提供方波驅動信號給平行且相鄰於該電極的另一電極，第二時機點要晚於第一時機點。在一範例中，該第二時機點與該第一時機點的時間差小於該方波驅動信號的一周期。
當該方波驅動信號的周期很短，不足以讓所有平行排列的電極有依序延遲提供方波驅動信號的可能時，可以讓所有平行排列的電極分為多組，每一組電極發出方波驅動信號的時機點之時間差可以控制在於該方波驅動信號的一周期之內。例如共有二十條電極，分為五組，每組四條電極。每一組的相鄰電極被提供方波驅動信號的時間差為五分之一方波的周期。因為在相同時機點提供方波驅動信號給每一組的同一條電極，每一條同時接收方波驅動信號的電極相隔較遠，使得某一條電極所覆蓋的像素橫軸不會同時受到相鄰電極同時發出的方波所影響。
請參考圖4所示，其為根據本發明一實施例的一種減少觸控液晶螢幕受到觸控驅動信號干擾的方法。該方法包含兩個步驟。步驟410：觸控處理裝置同時提供弦波驅動信號給至少一條第一電極，其中螢幕控制
器在提供弦波驅動信號的時間內依序更新該多條像素橫軸。步驟420：觸控處理裝置利用該多條第二電極感測該弦波驅動信號。步驟410與420可以同時進行。或者步驟410先執行，步驟410與420的執行時間有部分重疊。
在該實施例中，本申請提供一種減少觸控液晶螢幕受到觸控驅動信號干擾的方法，該觸控液晶螢幕包含多條像素橫軸組成的顯示器、多條平行的第一電極與多條平行的第二電極，該多條第一電極與該多條第二電極互相形成多個交疊處，該方法包含：同時提供弦波驅動信號給至少一條該第一電極；以及利用該多條第二電極感測該弦波驅動信號，其中在提供弦波驅動信號的時間內依序更新該多條像素橫軸。
在一範例中，為了進行全螢幕偵測是否有外部導電物件近接於該觸控液晶螢幕，上述之同時提供弦波驅動信號給至少一條該第一電極的步驟更包含同時提供弦波驅動信號給所有的該第一電極。
在一範例中，由於本方法可以減少觸控液晶螢幕受到觸控驅動信號干擾，該多條平行的第一電極更平行於該多條像素橫軸。在一範例中，上述之被依序更新的該多條像素橫軸的至少一條像素橫軸被該第一電極所覆蓋。
在一範例中，由於本方法的功效，儘管in-cell形式的液晶螢幕結構中，第一電極與控制像素橫軸更新的像素電極相當接近，但還是可以藉由本方法可以減少觸控液晶螢幕受到觸控驅動信號干擾，該觸控液晶螢幕為in-cell形式。在另一範例中，由於本方法可以減少觸控液晶螢幕受到觸控驅動信號干擾，該觸控液晶螢幕為on-cell形式。
請參考圖5所示，其為根據本發明一實施例的一種減少觸控
液晶螢幕受到觸控驅動信號干擾的電子系統500。該電子系統500包含一觸控液晶螢幕510；一螢幕控制器540；以及一觸控處理裝置530。該觸控液晶螢幕110包含多條像素橫軸組成的顯示器、多條平行的第一電極121與多條平行的第二電極122，該多條第一電極121與該多條第二電極122互相形成多個交疊處。該螢幕控制器540用於依序更新該多條像素橫軸。該觸控處理裝置530包含：一驅動電路531，用於同時提供弦波驅動信號給至少一條第一電極121；以及一感測電路532，用於利用該多條第二電極122感測該弦波驅動信號，其中在提供弦波驅動信號的時間內，該多條像素橫軸被該螢幕控制器540依序更新。
在一實施例中，本申請提供一種減少觸控液晶螢幕受到觸控驅動信號干擾的觸控處理裝置，其中該觸控液晶螢幕包含多條像素橫軸組成的顯示器、多條平行的第一電極與多條平行的第二電極，該多條第一電極與該多條第二電極互相形成多個交疊處，該觸控處理裝置包含：一驅動電路，用於同時提供弦波驅動信號給至少一條第一電極；以及一感測電路，用於利用該多條第二電極感測該弦波驅動信號，其中在提供弦波驅動信號的時間內，該多條像素橫軸被一螢幕控制器依序更新。
在一範例中，為了進行全螢幕偵測是否有外部導電物件近接於該觸控液晶螢幕，上述之驅動電路於同時提供弦波驅動信號給至少一條該第一電極的步驟更包含同時提供弦波驅動信號給所有的該第一電極。
在一範例中，由於本觸控處理裝置可以減少觸控液晶螢幕受到觸控驅動信號干擾，該多條平行的第一電極更平行於該多條像素橫軸。在一範例中，上述之被依序更新的該多條像素橫軸的至少一條像素橫軸被
該第一電極所覆蓋。
在一範例中，由於本觸控處理裝置的功效，儘管in-cell形式的液晶螢幕結構中，第一電極與控制像素橫軸更新的像素電極相當接近，但還是可以藉由本觸控處理裝置可以減少觸控液晶螢幕受到觸控驅動信號干擾，該觸控液晶螢幕為in-cell形式。在另一範例中，由於本觸控處理裝置可以減少觸控液晶螢幕受到觸控驅動信號干擾，該觸控液晶螢幕為on-cell形式。
在一實施例中，本申請提供一種減少觸控液晶螢幕受到觸控驅動信號干擾的電子系統，該電子系統包含：一觸控液晶螢幕；一螢幕控制器；以及一觸控處理裝置。該觸控液晶螢幕包含多條像素橫軸組成的顯示器、多條平行的第一電極與多條平行的第二電極，該多條第一電極與該多條第二電極互相形成多個交疊處。該螢幕控制器用於依序更新該多條像素橫軸。該觸控處理裝置包含：一驅動電路，用於同時提供弦波驅動信號給至少一條第一電極；以及一感測電路，用於利用該多條第二電極感測該弦波驅動信號，其中在提供弦波驅動信號的時間內，該多條像素橫軸被該螢幕控制器依序更新。
Claims (11)
- 一種減少觸控液晶螢幕受到觸控驅動信號干擾的方法，該觸控液晶螢幕包含多條像素橫軸組成的顯示器、多條平行的第一電極與多條平行的第二電極，該多條第一電極與該多條第二電極互相形成多個交疊處，該多條平行的第一電極平行於該多條像素橫軸，該方法包含：同時提供弦波驅動信號給至少一條該第一電極；以及利用該多條第二電極感測該弦波驅動信號，其中在提供弦波驅動信號的時間內依序更新該多條像素橫軸，其中上述之被依序更新的該多條像素橫軸的至少一條像素橫軸被該至少一條第一電極所覆蓋。
- 一種減少觸控液晶螢幕受到觸控驅動信號干擾的方法，該觸控液晶螢幕包含多條像素橫軸組成的顯示器、多條平行的第一電極與多條平行的第二電極，該多條第一電極與該多條第二電極互相形成多個交疊處，該方法包含：同時提供弦波驅動信號給所有的該第一電極；以及利用該多條第二電極感測該弦波驅動信號，其中在提供弦波驅動信號的時間內依序更新該多條像素橫軸。
- 如申請專利範圍第2項的方法，其中該多條平行的第一電極更平行於該多條像素橫軸。
- 如申請專利範圍第3項的方法，其中上述之被依序更新的該多條像素橫軸的至少一條像素橫軸被該第一電極所覆蓋。
- 如申請專利範圍第1至4項其中之一的方法，其中上述之觸控液晶螢幕為in-cell形式。
- 一種減少觸控液晶螢幕受到觸控驅動信號干擾的觸控處理裝置，其中該觸控液晶螢幕包含多條像素橫軸組成的顯示器、多條平行的第一電極與多條平行的第二電極，該多條第一電極與該多條第二電極互相形成多個交疊處，該多條平行的第一電極平行於該多條像素橫軸，該觸控處理裝置包含：一驅動電路，用於同時提供弦波驅動信號給至少一條該第一電極；以及一感測電路，用於利用該多條第二電極感測該弦波驅動信號，其中在提供弦波驅動信號的時間內，該多條像素橫軸被一螢幕控制器依序更新，其中上述之被依序更新的該多條像素橫軸的至少一條像素橫軸被該至少一條第一電極所覆蓋。
- 一種減少觸控液晶螢幕受到觸控驅動信號干擾的觸控處理裝置，其中該觸控液晶螢幕包含多條像素橫軸組成的顯示器、多條平行的第一電極與多條平行的第二電極，該多條第一電極與該多條第二電極互相形成多個交疊處，該觸控處理裝置包含：一驅動電路，用於同時提供弦波驅動信號給所有的該第一電極；以及一感測電路，用於利用該多條第二電極感測該弦波驅動信號， 其中在提供弦波驅動信號的時間內，該多條像素橫軸被一螢幕控制器依序更新。
- 如申請專利範圍第7項的觸控處理裝置，其中該多條平行的第一電極更平行於該多條像素橫軸。
- 如申請專利範圍第8項的觸控處理裝置，其中上述之被依序更新的該多條像素橫軸的至少一條像素橫軸被該第一電極所覆蓋。
- 如申請專利範圍第6至9項其中之一的觸控處理裝置，其中該觸控液晶螢幕為in-cell形式。
- 一種減少觸控液晶螢幕受到觸控驅動信號干擾的電子系統，該電子系統包含：一觸控液晶螢幕，包含多條像素橫軸組成的顯示器、多條平行的第一電極與多條平行的第二電極，該多條第一電極與該多條第二電極互相形成多個交疊處，該多條平行的第一電極平行於該多條像素橫軸；一螢幕控制器，用於依序更新該多條像素橫軸；以及一觸控處理裝置，更包含：一驅動電路，用於同時提供弦波驅動信號給至少一條該第一電極；以及一感測電路，用於利用該多條第二電極感測該弦波驅動信號，其中 在提供弦波驅動信號的時間內，該多條像素橫軸被該螢幕控制器依序更新，其中上述之被依序更新的該多條像素橫軸的至少一條像素橫軸被該至少一條第一電極所覆蓋。
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