TWI817564B - 聲音測量系統及其校正輔助裝置 - Google Patents
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Abstract
一種聲音測量系統及其校正輔助裝置，聲音測量系統包含聲音產生器、聲音測量模組及校正輔助裝置。 校正輔助裝置的第一腔體界定出具有收音端口及測量端口的第一空腔。測量端口指向聲音測量模組。第一腔體的外周面形成連通口。校正輔助裝置的第二腔體與外周面界定出具有接收端口且連通連通口的第二空腔。接收端口指向聲音產生器而能導引聲音產生器產生的參照音源的聲音進入第二空腔且進入連通口。第一空腔能夠將來自收音端口的待測音源的聲音與來自連通口的參照音源的聲音的任一者導引至測量端口，而能夠被聲音測量模組測量，使得聲音測量系統能夠切換成校正確認或噪音監測之任一模式，以提升方便性，並且有助於提高聲音測量系統的可信度。
Description
本發明是有關於一種聲音測量系統，特別是指一種運用於噪音監測的聲音測量系統及其用於自動校正的校正輔助裝置。
隨著社會的進步，民眾對於環境的安寧也更加重視。為了監測環境音量，會在公共場所例如機場周遭、軌道車輛行駛路徑或一般車輛行駛的道路附近架設監測系統以隨時測量環境音量。一般的監測系統包含聲音測量設備(例如噪音計)，且聲音測量設備設有收音用的麥克風。麥克風內的感測薄膜由於曝露在空氣中，在長時間使用下容易因水氣或粉塵等環境因素影響而逐漸劣化。因此，現有的聲音測量設備需要定期送到測量單位進行校正，以確保聲音測量的準確性。然而，現行的測量程序除了規定每兩年固定一次拆除噪音計送檢定之外，亦有規定每隔數天(例如行駛中車輛噪音規定為三天)須以標準音源(該標準音源需每年送校正單位檢測)對監測系統進行讀值確認，並且用於監測環境音量的聲音測量設備通常是固定在高處，因此每隔數天就需要到現場爬到高處以對監測系統進行讀值確認，如此耗時耗力且也造成設備維護費用昂貴。
因此，本發明的目的，即在提供一種便於現場使用的校正輔助裝置。
於是，本發明校正輔助裝置包含一第一腔體及一第二腔體。
該第一腔體沿一軸向延伸並具有一內周面及一外周面。該內周面界定出一第一空腔。該第一空腔具有分別形成於該第一腔體的兩端面的一收音端口及一測量端口。該收音端口用於導引聲音進入該第一空腔。該外周面形成至少一連通至該第一空腔的連通口。
該第二腔體連接於該外周面，並與該外周面共同界定出一連通該連通口的第二空腔。該第二空腔具有一形成於該第一腔體的外表面的接收端口。該接收端口用於導引聲音進入該第二空腔。該第二空腔能夠將來自該接收端口的聲音導引至該連通口。
其中，該第一空腔能夠將來自該收音端口的聲音與來自該連通口的聲音的任一者導引至該測量端口。
在一些實施態樣中，該內周面具有數個凸部。
在一些實施態樣中，該測量端口與該接收端口同向。
在一些實施態樣中，該第二空腔包括一環繞於該外周面的環狀腔部，該環狀腔部與該連通口連通。
在一些實施態樣中，該外周面形成數個連通至該第一空腔且環繞分布的連通口。該第二空腔包括一環繞於該外周面的環狀腔部。該環狀腔部與該等連通口連通。該第二空腔能夠將來自該接收端口的聲音導引至該等連通口。該第一空腔能夠將來自該收音端口的聲音與來自該等連通口的聲音的任一者導引至該測量端口。
本發明的另一目的，即在提供一種可信度提高的聲音測量系統。
於是，本發明聲音測量系統包含一聲音產生器、一聲音測量模組及一前述的校正輔助裝置。
該聲音產生器用於產生一參照音源。該聲音測量模組用於測量聲音。該收音端口用於導引一待測音源的聲音進入該第一空腔。該測量端口指向該聲音測量模組。該接收端口指向該聲音產生器，而能導引該參照音源的聲音進入該第二空腔。該第二空腔能夠將來自該接收端口的該參照音源的聲音導引至該連通口。該第一空腔能夠將來自該收音端口的該待測音源的聲音與來自該連通口的該參照音源的聲音的任一者導引至該測量端口，而能夠被該聲音測量模組測量。
在一些實施態樣中，該外周面形成數個連通至該第一空腔且環繞分布的連通口。該第二空腔包括一環繞於該外周面的環狀腔部。該環狀腔部與該等連通口連通。該第二空腔能夠將來自該接收端口的該參照音源的聲音導引至該等連通口。該第一空腔能夠將來自該收音端口的該待測音源的聲音與來自該等連通口的該參照音源的聲音的任一者導引至該測量端口，而能夠被該聲音測量模組測量。
本發明之功效在於：藉由該第二空腔可將不同於該待測音源的該參照音源導引至該第一空腔之設計，能讓該校正輔助裝置的該第一空腔運用於導引兩種音源進入該聲音測量模組，使得該聲音測量系統能夠切換成校正確認或噪音監測之任一模式，如此，人員不再需要每三天就要到現場並爬到高處以標準音源(該標準音源需每年送校正單位檢測)對該聲音測量模組進行讀值確認，而是透過該校正輔助裝置即可讓該聲音測量模組無需人力而由系統自動校正，除了大幅減少現場人工校正的時間與維護成本之外，還能夠有效提升現場使用的方便性。並且，在進行自動校正作業時，該聲音產生器所產生的特定頻率及音量的該參照音源是能夠經由程式設計在固定時間或遠端控制產生，如此還可縮短校正周期如每日一次自動校正，提昇該聲音測量系統監測數據的品質，使得校正作業自動化更為完善。此外，配合使用該校正輔助裝置定期確認該聲音測量模組的準確性，有助於提高該聲音測量系統的可信度。另一方面，藉由該校正輔助裝置配合確認低成本的該聲音測量模組與低成本的該聲音產生器的可信度，再將該校正輔助裝置、該聲音測量模組與該聲音產生器建置成用於環境噪音監測的微型聲音測量系統，藉此取代傳統高成本的聲音測量系統，如此能夠在高可信度的前提下達到降低生產成本的效果。
參閱圖1至圖4，為本發明聲音測量系統的一實施例。該聲音測量系統包含一校正輔助裝置100、一聲音產生器200及一聲音測量模組300。如圖1所示，該聲音產生器200例如喇叭用於產生一特定頻率及音量的參照音源(圖未示)。在本實施例中，該聲音產生器200所產生的該參照音源為國際上常用的標準音源，其音量為94分貝。但該聲音產生器200所產生的參照音源不以特定音量為限，只要是在使用時是已知音量的音源即可。此外，該聲音產生器200所產生的特定頻率及音量的該參照音源是能夠經由程式設計在固定時間或遠端控制產生，以便於後續定期進行自動化校正作業時使用。該聲音測量模組300例如可以是噪音計、手機或微型麥克風等能夠接收聲音並將聲音轉換成電壓而被讀取的測量裝置，藉此測量聲音的音量。
參閱圖1至圖4，該校正輔助裝置100包含一第一腔體1及一第二腔體2。該第一腔體1類似於中空管狀且沿一軸向X延伸，並具有一內周面11及一外周面12。該內周面11界定出一第一空腔13。該第一空腔13具有分別形成於該第一腔體1的兩端面的一收音端口131及一測量端口132。該收音端口131用於導引一待測音源(圖未示)的聲音進入該第一空腔13。該待測音源通常是指外在環境中的噪音，但也可以是未知音量而需要被測量的特定音源。該測量端口132指向該聲音測量模組300。當聲音經由該收音端口131進入該第一空腔13，聲音能夠在該內周面11不斷反射形成類似餘響聲場的效果，而能夠在音量幾乎不改變的情況下傳遞到該測量端口132，以進行測量。在本實施例中，該測量端口132供該聲音測量模組300的收音部位穿入，使得聲音在被該第一空腔13導引至該測量端口132並被該聲音測量模組300接收測量時較無損耗，而有較佳的收音效果。並且，該第一腔體1還具有限制該聲音測量模組300使其無法擺動的效果，使得該校正輔助裝置100牢固地裝設於該聲音測量模組300。但該測量端口132也可以僅鄰近該聲音測量模組300使用，藉由聲音在空氣中傳播的特性，該第一空腔13所導引至該測量端口132的聲音還是能夠被該聲音測量模組300測量，視實際使用狀況而定。另一方面，該內周面11在該軸向X上不平整，例如該內周面11具有數個朝軸心突出的凸部111，使得聲音在該內周面11反射時受到該等凸部111的影響朝四方散射，而非同一方向反射，以避免聲音在該第一空腔13內沿該軸向X傳遞時形成駐波而無法產生類似餘響聲場的效果。
參閱圖3與圖4，該外周面12形成數個連通至該第一空腔13的連通口14。在本實施例中，該等連通口14的口徑小於該第一空腔13的內徑，更進一步來說，該等連通口14為細小的孔洞，使得聲音經由該等連通口14進入該第一空腔13是以特定角度進入而能夠形成類似餘響聲場的效果。此外，該等連通口14的排列方式是在該外周面12上圍繞該第一腔體1的軸心環繞分布，此處該等連通口14的數量是以四個示例，而在圖3中以類似於左上、左下、右上、右下四個方位對稱排列，但不以此為限，該等連通口14也可以是沿該外周面12環繞分布時錯位設置。另外，該等連通口14的數量也可以僅一個，且呈現為環狀的狹縫或是單一小孔，該等連通口14的形狀和數量不以前述說明為限。
參閱圖1至圖4，該第二腔體2連接於該外周面12，並與該外周面12共同界定出一連通該連通口14的第二空腔21。該第二空腔21具有一形成於該第一腔體1的外表面的接收端口214。該接收端口214指向該聲音產生器200，而能導引該參照音源的聲音進入該第二空腔21。該第二空腔21能夠將來自該接收端口214的該參照音源的聲音導引至該等連通口14。該第二腔體2的端部可以是直接插入該聲音產生器200的喇叭口，也可以是鄰近該聲音產生器200的喇叭口，視使用情況而定。
進一步來說，該第二腔體2可以是一類似音箱的中空結構，而該第一腔體1穿設於該第二腔體2，並使該等連通口14位於該第二空腔21處，如此，如圖3所示，該第二空腔21具有一環繞於該外周面12的環狀腔部211，而該等連通口14亦是環繞分布於該外周面12而能夠與該第二空腔21的環狀腔部211連通，使得該第二空腔21內的聲音可以從不同方向以特定角度進入該第一空腔13，而讓進入該第一空腔13的音量與該參照音源的音量相當。但在另一些實施態樣中，該環狀腔部211也是可以被省略的，例如該連通口14僅一個，該第二腔體2是環繞於該連通口14的周圍並向外延伸，而該接收端口214形成於該第二腔體2遠離該連通口14處，如此該參照音源的聲音能夠直接被導引進入該連通口14，而較不會在該第一腔體1的外周面12反射。
除此之外，該第二空腔21還具有一自該環狀腔部211的一側沿徑向延伸的延伸腔部212，及一自該延伸腔部212遠離該環狀腔部211的一端在軸向X上延伸的入射腔部213。該接收端口214位於該入射腔部213的末端且與該測量端口132同向，並與該收音端口131反向。如此，當該聲音測量系統用於監測環境噪音，可以是先將該聲音產生器200與該聲音測量模組300裝設於一外部結構(圖未示)的前側，接著再將該校正輔助裝置100裝設於該聲音產生器200與該聲音測量模組300的前方，並讓該接收端口214與該收音端口131朝向後方且分別指向該聲音產生器200與該聲音測量模組300，利於接收聲音。而且，該測量端口132朝向前方，也有利於接收外界的聲音。但在另一些實施態樣中，該入射腔部213是可以被省略的，該接收端口214位於該延伸腔部212的末端，或者是該入射腔部213與該延伸腔部212皆被省略，該接收端口214位於該環狀腔部211的一側。在前述的兩種實施態樣中，該接收端口214與該測量端口132不同向，但仍可以導引該參照音源的聲音進入該第二空腔21。
以下，具體說明該聲音測量系統的使用方式以及校正確認程序。首先，先進行校正確認程序，其步驟是在一安靜的環境中(例如夜晚較不吵雜時)，啟動該聲音產生器200產生音量為標準音量(例如94分貝或其它固定分貝數)的該參照音源。此時，該接收端口214會將該參照音源的聲音導引進入該第二空腔21，然後，該參照音源的聲音會在該第二空腔21內反射並經由該等連通口14進入該第一空腔13。接著，該參照音源的聲音會繼續在該第一空腔13內反射形成類似餘響聲場的效果，而被該測量端口132導引至該聲音測量模組300以進行測量。最後，讀取該聲音測量模組300所量測到的音量是否與該聲音產生器200所產生的音量相當，即可確認該聲音測量模組300的準確度。當該聲音測量模組300所量測到的音量與該聲音產生器200所產生的音量在容許範圍內，可透過該聲音測量模組300內建的程式進行程式運算上的系統校正，使得該聲音測量系統的可信度提升。同時，透過系統自我校正功能，也可以省去人員每三天攜帶標準音源至現場爬高進行讀值確認作業，大幅減少人力時間與維護成本。
接著，在該聲音測量系統進行過校正確認程序，只要將該聲音產生器200關閉，就可以讓該聲音測量系統回復到監測環境噪音的模式。此時，該收音端口131會將外界環境中的該待測音源的聲音導引進入該第一空腔13，並且該待測音源的聲音也會如同該參照音源的聲音在該第二空腔21內反射而形成類似餘響聲場的效果，並被該測量端口132導引至該聲音測量模組300進行測量。如此，在不拆裝該聲音測量系統的情況下，即可讓該聲音測量系統在校正確認與噪音監測的兩種使用模式中切換，便利性佳。
但要特別說明的是，在前述監測環境噪音的使用模式中，該聲音測量模組300是採用精密型的噪音計來測量聲音。但精密型的噪音計造價昂貴且維修費用高昂。同理，能夠產生標準音量的準確度高的該聲音產生器200同樣也造價昂貴，導致前述的聲音測量模組300普及率較差。為了追求生活環境的安寧，該校正輔助裝置100還能用於配置出另一種生產成本低廉的聲音測量系統，詳細說明如下，該聲音測量模組300是採用相對便宜但未經過準確度驗證的微型麥克風(圖未示)來測量聲音，該聲音產生器200也是採用相對便宜但同樣未經過準確度驗證的微型喇叭(圖未示)，並且，依據以下步驟來確保該聲音測量系統的可信度。首先，如同前述的該聲音測量系統的校正確認程序，先將該校正輔助裝置100的該測量端口132指向該噪音計、該接收端口214指向能產生標準音量的該聲音產生器200，接著，同樣啟動該聲音產生器200，並記錄該噪音計的量測值以作為後續比對用。然後，將該噪音計替換成該微型麥克風且對準該測量端口132，再次啟動能產生標準音量的該聲音產生器200，並對照前面記錄的該噪音計的量測值，調整該微型麥克風的靈敏度，使得該微型麥克風在量測該標準音量時的量測值與該噪音計的量測值相同。接著，將該微型麥克風換回該噪音計且對準該測量端口132，並將能產生標準音量的該聲音產生器200替換成該微型喇叭且對準該接收端口214，然後調整該微型喇叭的輸出電壓，使得該噪音計現行的量測值與先前的量測值相同。如此，能夠先透過該校正輔助裝置100調校該微型麥克風與該微型喇叭，再將已調校過的該微型麥克風與該微型喇叭配置在另一聲音測量系統中，藉此取代傳統高成本的聲音測量系統，而有效降低該聲音測量系統的生產成本，同時還能確保該聲音測量系統的高可信度。更進一步地，廠商只要將一般常用的行動裝置(例如手機)的麥克風(取代該聲音測量模組300)對準該測量端口132，並透過行動裝置的喇叭(取代該聲音產生器200)搭配行動裝置的特定應用程式(APP)播放指定音量的聲音至該接收端口214作為該參照音源，即可藉由前述的調校方法驗證行動裝置的麥克風(該聲音測量模組300)和行動裝置的喇叭(該聲音產生器200)的準確度，如此即可生產低成本、可每日定期校正、提供高品質檢測數據微型噪音監測系統，可以廣泛的建置，提供大量的環境噪音監測數據，環保單位得藉以管理及改善環境噪音。
在前述說明中，如圖2、3所示，該第二腔體2由上而下依序為橫向設置的圓管(界定出該入射腔部213)、縱向設置的圓管(界定出該延伸腔部212)，以及圍繞該第一腔體1的中空環狀結構(界定出該環狀腔部211)，但在如圖5所示的本實施例的另一實施態樣中，界定出該延伸腔部212(見圖3)與該環狀腔部211(見圖3)的該第二腔體2的一部分也可以是一體成形的箱體結構，聲音能在該第二腔體2的內部形成類似餘響聲場的效果即可，如此該第二腔體2的結構較前述圖1~圖4之實施態樣的結構更為穩固。並且，在圖5中，該第二腔體2的兩端為半徑相同的中空半圓柱體形態，且該第二腔體2連接兩端的中段處等寬，該第二腔體2的等寬處能夠與圖中未示出的一蓋體銜接，配合該蓋體使用之設計有助於將該聲音產生器200與該聲音測量模組300固定於該校正輔助裝置100，使得該聲音測量系統模組化。但該第二腔體2的兩端也可以為半徑相異的半圓柱體形態，例如該第二腔體2鄰近該第一腔體1的一端的半徑大於該第二腔體2遠離該第一腔體1的一端的半徑，如此該第二腔體2的中段處由下而上呈現為漸縮式設計，有助於降低材料成本，並呈現輕巧的視覺效果。此外，在如圖5的實施態樣中，該第一腔體1在該軸向X上的長度也可以較前述圖1~圖4之實施態樣的長度長，該第一腔體1在該聲音測量模組300穿入該第一空腔13時會限制該聲音測量模組300使其無法在徑向上擺動，以避免該聲音測量模組300與該校正輔助裝置100在使用時脫離。
除此之外，在前述圖1~圖4之實施態樣中，該測量端口132的形狀配合該聲音測量模組300(例如麥克風)的形狀呈現為圓形。但在如圖6所示的本實施例的又一實施態樣中，該測量端口132的形狀為了配合例如為手機的該聲音測量模組300的喇叭口而呈現為方形。也就是說，該第一腔體1與該第二腔體2的形態與尺寸不以特定實施態樣為限，可以依據實際需求變更。
綜上所述，藉由該第二空腔21可將不同於該待測音源的該參照音源的聲音導引至該第一空腔13之設計，能讓該校正輔助裝置100的該第一空腔13運用於導引兩種音源進入該聲音測量模組300，使得該聲音測量系統能夠切換成校正確認或噪音監測之任一模式，如此，人員不再需要每隔數天就要到監測現場並爬到監測現場的高處以標準音源對該聲音測量模組300進行讀值確認，而是透過該校正輔助裝置100即可讓該聲音測量模組300無需人力而由系統自動校正，除了大幅減少現場人工校正的時間與維護成本之外，還能夠有效提升現場使用的方便性。並且，在進行自動校正作業時，該聲音產生器200所產生的特定頻率及音量的該參照音源是能夠經由程式設計在固定時間或遠端控制產生，如此還可縮短校正周期如每日一次自動校正，提昇該聲音測量系統監測數據的品質，使得校正作業自動化更為完善。此外，配合使用該校正輔助裝置100定期確認該聲音測量模組300的準確性，有助於提高該聲音測量系統的可信度。另一方面，藉由該校正輔助裝置100配合確認低成本的該聲音測量模組300(微型麥克風)與低成本的該聲音產生器200(微型喇叭)的可信度，再將該校正輔助裝置100、該聲音測量模組300(微型麥克風)與該聲音產生器200(微型喇叭)建置成用於環境噪音監測的微型聲音測量系統，藉此取代傳統高成本的聲音測量系統，如此能夠在高可信度的前提下達到降低生產成本的效果，故確實能達成本發明的目的。
惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。
100:校正輔助裝置
200:聲音產生器
300:聲音測量模組
1:第一腔體
11:內周面
111:凸部
12:外周面
13:第一空腔
14:連通口
131:收音端口
132:測量端口
2:第二腔體
21:第二空腔
211:環狀腔部
212:延伸腔部
213:入射腔部
214:接收端口
X:軸向
本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：
圖1是一立體圖，說明本發明聲音測量系統之一實施例；
圖2是另一視角的立體分解圖；
圖3是一沿圖2中之線III-III的剖視圖，並移除該聲音產生器及該聲音測量模組；
圖4是一沿圖2中之線IV-IV的剖視圖，並移除該聲音產生器及該聲音測量模組；
圖5是一立體圖，說明該實施例之另一實施樣態之一校正輔助裝置；及
圖6是一立體圖，說明該實施例之又一實施樣態之一校正輔助裝置。
100:校正輔助裝置
200:聲音產生器
300:聲音測量模組
1:第一腔體
13:第一空腔
131:收音端口
132:測量端口
2:第二腔體
21:第二空腔
214:接收端口
X:軸向
Claims (7)
- 一種校正輔助裝置，包含： 一第一腔體，沿一軸向延伸並具有一內周面及一外周面，該內周面界定出一第一空腔，該第一空腔具有分別形成於該第一腔體的兩端面的一收音端口及一測量端口，該收音端口用於導引聲音進入該第一空腔，該外周面形成至少一連通至該第一空腔的連通口；及 一第二腔體，連接於該外周面，並與該外周面共同界定出一連通該連通口的第二空腔，該第二空腔具有一形成於該第一腔體的外表面的接收端口，該接收端口用於導引聲音進入該第二空腔，該第二空腔能夠將來自該接收端口的聲音導引至該連通口， 其中，該第一空腔能夠將來自該收音端口的聲音與來自該連通口的聲音的任一者導引至該測量端口。
- 如請求項1所述的校正輔助裝置，其中，該內周面具有數個凸部。
- 如請求項1所述的校正輔助裝置，其中，該測量端口與該接收端口同向。
- 如請求項1所述的校正輔助裝置，其中，該第二空腔包括一環繞於該外周面的環狀腔部，該環狀腔部與該連通口連通。
- 如請求項1所述的校正輔助裝置，其中，該外周面形成數個連通至該第一空腔且環繞分布的連通口，該第二空腔包括一環繞於該外周面的環狀腔部，該環狀腔部與該等連通口連通，該第二空腔能夠將來自該接收端口的聲音導引至該等連通口，該第一空腔能夠將來自該收音端口的聲音與來自該等連通口的聲音的任一者導引至該測量端口。
- 一種聲音測量系統，包含： 一聲音產生器，用於產生一參照音源； 一聲音測量模組，用於測量聲音；及 一如請求項1-4中任一者所述的校正輔助裝置，該收音端口用於導引一待測音源的聲音進入該第一空腔，該測量端口指向該聲音測量模組，該接收端口指向該聲音產生器，而能導引該參照音源的聲音進入該第二空腔，該第二空腔能夠將來自該接收端口的該參照音源的聲音導引至該連通口，該第一空腔能夠將來自該收音端口的該待測音源的聲音與來自該連通口的該參照音源的聲音的任一者導引至該測量端口，而能夠被該聲音測量模組測量。
- 如請求項6所述的聲音測量系統，其中，該外周面形成數個連通至該第一空腔且環繞分布的連通口，該第二空腔包括一環繞於該外周面的環狀腔部，該環狀腔部與該等連通口連通，該第二空腔能夠將來自該接收端口的該參照音源的聲音導引至該等連通口，該第一空腔能夠將來自該收音端口的該待測音源的聲音與來自該等連通口的該參照音源的聲音的任一者導引至該測量端口，而能夠被該聲音測量模組測量。
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Citations (5)
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| CN2891562Y (zh) * | 2006-04-07 | 2007-04-18 | 杭州爱华仪器有限公司 | 全天候户外测试电容传声器 |
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| CN108507665A (zh) * | 2018-03-21 | 2018-09-07 | 四川众望安全环保技术咨询有限公司 | 一种噪声监测装置 |
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2022
- 2022-06-17 TW TW111122724A patent/TWI817564B/zh active
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