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DLP技術(shù)與其它技術(shù)的比較
 更新時間:2008-6-5 10:39:34 。 編輯:白云 )   

  DLP技術(shù)與其它技術(shù)的比較 DLP技術(shù)與其它技術(shù)的比較 隨著科技發(fā)展以及顯示的要求,大屏幕系統(tǒng)在各行各業(yè)的應(yīng)用也越來越多,對于大屏幕系統(tǒng)來說,顯示技術(shù)主要有以下幾種:

  .CRT顯示技術(shù)。 采用陰極射線管(CRT)技術(shù)的大屏幕投影顯示屏,這種技術(shù)也是最早采用的大屏幕投影機(jī)技術(shù)。CRT投影顯示技術(shù)的顯示核心和亮度發(fā)光均由CRT完成,由于CRT投影技術(shù)的亮度和分辨率的矛盾,限制了其繼續(xù)發(fā)展的機(jī)會。并且CRT投影技術(shù)要分別用三個投影槍(R、G、B)分別顯示然后匯聚,使得投影的安裝調(diào)試非常困難,現(xiàn)在CRT投影技術(shù)基本上被LCD、DLP以及新型的LCOS技術(shù)所替代。

  .LCD顯示技術(shù)。 此技術(shù)是自90年代起,由日商主導(dǎo)的投影技術(shù),其技術(shù)的發(fā)展也越來越成熟,并日趨完善,從單晶硅靜態(tài)液晶發(fā)展到現(xiàn)在的多晶硅動態(tài)液晶,其技術(shù)有了長足的發(fā)展,目前主要用于桌面投影機(jī)、商務(wù)投影、以及小量的大屏幕投影拼接顯示墻應(yīng)用等。

  .DLP純數(shù)字化顯示技術(shù)。 DLP(數(shù)碼光處理)是在投影和顯示訊息方面的一種革命性技術(shù),根據(jù)美國Texas Instruments(TI)公司開發(fā)的數(shù)碼微鏡無件(DMD)設(shè)計而成,創(chuàng)造出顯示數(shù)碼視像訊息的最后一環(huán),它采用發(fā)射 光成像原理,實現(xiàn)圖像處理全數(shù)字化,具有穩(wěn)定可靠、維護(hù)方便、亮度高、顯示圖像平滑、細(xì)膩、精確的特點(diǎn),DLP投影技術(shù)廣泛用于桌面投影機(jī)、商務(wù)投影機(jī)、電影院放映,尤其在大屏幕投影拼接顯示領(lǐng)域,它一直處理領(lǐng)導(dǎo)地位。

  .LCOS顯示技術(shù)。 它是近幾年來在LCD技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展的一種新的顯示技術(shù)LCOS最大的優(yōu)點(diǎn)是解析度可以很高,在攜帶型資訊設(shè)備的應(yīng)用上,此優(yōu)點(diǎn)比較突出。缺點(diǎn)是模組的制程較為繁瑣,各生產(chǎn)階段良率控制不易,成本難以有競爭力。目前只能停留在需要高解析度的特定用途中,如液晶投影器。

  .GLV顯示技術(shù)。 GLV技術(shù)的原理和德儀(TI)開發(fā)的數(shù)字微鏡裝置(DMD)晶片有些類似,也是以微機(jī)電原理(Micro-Electromechanical System;MEM)為基礎(chǔ),靠著光線反射來決定影像的顯現(xiàn)與否;而GLV的光線反射元件,則是由一條條帶狀的反射面所組成,依據(jù)基板上提供的電壓,進(jìn)行極小幅度的上下移動,決定光線的反射與偏折,再加上其反射裝置的超高切換速度,以達(dá)成影像的再生。本技術(shù)尚處于研發(fā)階段,沒有形成產(chǎn)業(yè)。

  一、CRT顯示技術(shù)

  七十年代,由于錄像電影院應(yīng)用的要求,投影顯示技術(shù)也隨之開始出現(xiàn),并且得到了快速發(fā)展,在1974年,CRT(Cathode Ray Tube)投影機(jī)就開始在市場上出現(xiàn),早期的CRT投影機(jī)主要應(yīng)用于錄像片等視頻信號的放映。隨著投影機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展,它曾經(jīng)發(fā)展到郵電、交通、銀行、軍事、教育等各各行業(yè),應(yīng)用領(lǐng)域有監(jiān)控系統(tǒng)、公共信息發(fā)布、3D模擬顯示、會議系統(tǒng)等。對于CRT顯示技術(shù)投影機(jī),它將輸入信號源分解成R(紅)、G(綠)B(藍(lán))三個CRT管的熒光屏上,熒光粉在高壓作用下發(fā)光系統(tǒng)放大、會聚、在大屏幕上顯示出彩色圖像。光學(xué)系統(tǒng)與CRT管組成投影管,通常所說的三槍投影機(jī)就是由三個投影管組成的投影機(jī),由于使用內(nèi)光源,也叫主動式投影方式。CRT技術(shù)成熟,顯示的圖像色彩豐富,還原性好,具有豐富的幾何失真調(diào)整能力;但其重要技術(shù)指標(biāo)圖像分辨率亮度相互制約,直接影響CRT投影機(jī)亮度值,到目前為止,其亮度值始終徘徊在300lm以下。另外CRT投影機(jī)操作復(fù)雜,特別是會聚調(diào)整繁瑣,機(jī)身體積大,并且價格昂貴,只適合安裝于環(huán)境光較弱、相對固定的場所,不宜搬動,目前已經(jīng)基本退出市場。

  二、LCD顯示技術(shù)

  LCD投影技術(shù)是自90年代起,由日商主導(dǎo)的投影技術(shù),其顯影原理類似幻燈機(jī),系藉由高亮度鹵素?zé)襞,照射LCD面板,再將影像穿透面板后,經(jīng)過投射鏡頭組的聚焦及放大影像后,投射于屏幕上顯示影像,投影機(jī)內(nèi)部有3片LCD面板,各片分別負(fù)責(zé)RGB三色的顯像,將此3原色經(jīng)重迭影像后投射出彩色的影像。LCD投影技術(shù)的投射過程主要是將燈泡的光源,通過濾鏡、分光鏡,再于折射鏡頭將影像投射至屏幕上。LCD投影機(jī)也是目前投影機(jī)市場上的主要產(chǎn)品。液晶是介于液體和固體之間的物質(zhì),本身不發(fā)光,工作性質(zhì)受溫度影響很大,其工作溫度為-55度~+77度。投影機(jī)利用液晶的光電效應(yīng),即液晶分子的排列在電場作用下發(fā)生變化,影響其液晶單元的透光率或反射率,從而影響它的光學(xué)性質(zhì),產(chǎn)生具有不同灰度層次及顏色的圖像。 LCD投影機(jī)色彩還原較好、分辨率可達(dá)SXGA標(biāo)準(zhǔn),體積小,重量輕,操作、攜帶極其方便,并且價格比較低廉。目前LCD顯示技術(shù)的核心技術(shù)主要集中于SONY和EPSON兩家。

  LCD為目前比較成熟的投影技術(shù),不過由于受到產(chǎn)品性能的特性,在面臨DLP、LCOS的競爭下,有以下幾點(diǎn)主要技術(shù)問題仍待克服:

  . 亮度不足:由于受開口率的限制,光利用率低,此外單片式又加上彩色濾光片吸收的光源,光利用率低于10%,因此在亮度上仍有很大的改善空間,目前廠商以加大芯片尺寸來克服。

  .尺寸、重量:相對DLP而言,LCD投影機(jī)就顯得體積大、重量也較重,使得LCD在超可攜投影機(jī)市場受到DLP的侵蝕。DLP大多余2公斤以下,而LCD大多超過2公斤。

  .黑白對比:LCD由于其液晶顯影會有漏光的現(xiàn)象,因此無法作出真實的黑色,黑白對比不佳將影響畫質(zhì)的立體感,這必須藉由液晶排列來改善遮光效果,這點(diǎn)對家庭視訊應(yīng)用上則顯得相當(dāng)重要。

  .散熱問題:由于高亮度鹵素?zé)襞莸臏囟雀撸釂栴}對燈泡的壽命影響相當(dāng)大,而因應(yīng)散熱而產(chǎn)生的風(fēng)扇噪音,對往家庭電影院發(fā)展的走向也是亟待解決的事。

  .液晶本身的物理特性,決定了它的響應(yīng)速度慢,隨著時間的推移,性能有所下降。1995年以日本公司為首的LCD生產(chǎn)廠家研制出多晶硅(Poly-silicon)的技術(shù),使得投影顯示系統(tǒng)有更多的選擇。多晶硅(Poly-silicon)技術(shù)采用柱狀點(diǎn)陣,及在LCD液晶板的前面加上了一組微凸透鏡,將平行入鏡光轉(zhuǎn)變?yōu)榻徊婀,這樣就解決了單晶硅LCD技術(shù)光路的透射效率低的問題,光線的透射率高達(dá)95%,因此在同等光源的情況下,提高了亮度。

  三、DLP顯示技術(shù)

  DLP(數(shù)碼光處理)技術(shù)是在投影和顯示訊息方面的一種革命性技術(shù),根據(jù)美國Texas Instruments公司開發(fā)的數(shù)碼微鏡無件(DMD)設(shè)計而成,創(chuàng)造出顯示數(shù)碼視像訊息的最后一環(huán)。DLP技術(shù)在消費(fèi)者、商業(yè)及投射顯示工業(yè)應(yīng)用上提供更高的投影質(zhì)素。與已有的投影技術(shù)比較,DLP具備三種主要優(yōu)點(diǎn)。DLP固有的數(shù)碼性質(zhì)能達(dá)成全無雪花的精確影像質(zhì)素,灰度比例與彩色重播更佳,同時也可使DLP位於數(shù)碼影視投射結(jié)構(gòu)的最后一環(huán)。DLP的效率較液晶顯示(LCD)技術(shù)更高,因為它采用DMD反射原理工作不需要極光。最后,微鏡的緊密間隙令投射的影像產(chǎn)生更細(xì)致的無縫畫面,分析力特別高。對電影投射、電腦幻燈片放映互動、多人及全球性合作等各方面,DLP在達(dá)成數(shù)碼視像溝通上是今日和明日的唯一最佳選擇。

  DLP如何工作?

  正如中央處理單元(CPU)是計算機(jī)的核心一樣,DMD是DLP的基礎(chǔ)。單片、雙片以及多片DLP系統(tǒng)被設(shè)計出來以滿足不同市場的需要。一個DLP為基礎(chǔ)的投影系統(tǒng)包括內(nèi)存及信號處理功能來支持全數(shù)字方法。DLP投影機(jī)的其它元素包括一個光源、一個顏色濾波系統(tǒng)、一個冷卻系統(tǒng)、照明及投影光學(xué)元件。

  一個DMD可被簡單描述成為一個半導(dǎo)體光開關(guān)。成千上萬個微小的方形16x16um鏡片,被建造在靜態(tài)隨機(jī)存取內(nèi)存(SRAM)上方的鉸鏈結(jié)構(gòu)上而組成DMD。每一個鏡片可以通斷一個象素的光。鉸鏈結(jié)構(gòu)允許鏡片在兩個狀態(tài)之間傾斜,+12度為“開”。-12度為“關(guān)”,當(dāng)鏡片不工作時,它們處于0度“停泊”狀態(tài)。

  根據(jù)應(yīng)用的需要,一個DLP系統(tǒng)可以接收數(shù)字或模擬信號。模擬信號可在DLP的或原設(shè)備生產(chǎn)廠家(OEM's)的前端處理中轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,任何隔行視頻信號通過內(nèi)插處理被轉(zhuǎn)換成一個全圖形幀視頻信號。從此,信號通過DLP視頻處理變成先進(jìn)的紅、綠、藍(lán)(RGB)數(shù)據(jù),先進(jìn)的RGB數(shù)據(jù)然后格式化為全部二進(jìn)制數(shù)據(jù)的平面。

  一旦視頻或圖形信號在一種數(shù)字格式下,就被送入DMD。信息的每一個象素按照1:1的比例被直接映射在它自己的鏡片上,提供精確的數(shù)字控制,如果信號是640x480象素,器件中央的640x480鏡片采取動作。這一區(qū)域處的其它鏡片將簡單的被置于“關(guān)”的位置。

  DMD的構(gòu)造

  每個DMD包含數(shù)萬至百萬微型鋁合金鏡面,例如一個848×600DMD的中央反射部分有508,800塊可傾斜的鏡面,以玻璃窗封密保護(hù)。這些鏡面各安裝在一個隱蔽的軛上與扭力鉸連接,下面用柱支持,鉸可讓鏡面轉(zhuǎn)動±10°,支柱與下面的偏壓/調(diào)校器連接使偏壓和調(diào)校電壓可供給每面鏡。以上所有構(gòu)造全部位於一個CMOS線路及一對電極上。

  當(dāng)一個電極上有了電壓聯(lián)合鏡面結(jié)構(gòu)的偏壓/調(diào)校壓即產(chǎn)生靜電引力令鏡面傾斜直到接觸降落電極為止并保持相同電位。這時鏡面是以電磁式鎖定。在記憶細(xì)胞中置入一個數(shù)碼的1即令鏡面傾斜+12°,如置入0即導(dǎo)致鏡面傾斜-12°。

  DMD最多可內(nèi)置2048×1152陣列,每個元件約可產(chǎn)生230萬個鏡面,這種DMD已有能力制成真正高清晰度電視。第一種大量生產(chǎn)的DMD將會是848×600元件,可用於投射NTSC,PAL,VGA和SVGA圖像,亦可顯示16:9的訊源。

  DLP的優(yōu)點(diǎn)

  對于目前大多數(shù)投影和顯示應(yīng)用,LCD技術(shù)是DLP最主要的競爭對手,但DLP技術(shù)擁有多項優(yōu)勢勝過LCD技術(shù)。

  DLP是數(shù)字技術(shù),每個微反射鏡只會處于「ON」或「OFF」?fàn)顟B(tài),LCD卻是一種模擬技術(shù)。數(shù)字投影技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是它能忠實而不斷重復(fù)的產(chǎn)生影像,不會受到溫度、濕氣或震動等環(huán)境因素的影響。

  DLP技術(shù)核心的微反射鏡能以每秒5,000次速度開關(guān),遠(yuǎn)超過LCD像素的開關(guān)速度,這能帶來多項優(yōu)點(diǎn),其中最重要的就是DLP技術(shù)只需使用一個投影面板,就能同時調(diào)變紅綠藍(lán)三種光束;相形之下,LCD技術(shù)由于速度較慢,因此必須采用三片式投影面板架構(gòu),第一片面板用來調(diào)變紅光,第二片調(diào)變綠光,第三片給藍(lán)光使用。

  單片面板架構(gòu)有多項優(yōu)點(diǎn):首先,單面板架構(gòu)只需一套簡單輕巧的光學(xué)系統(tǒng),使它能發(fā)展出體積重量都小于三片式面板系統(tǒng)的投影機(jī)和顯示器。

  簡單輕巧的光學(xué)系統(tǒng)為DLP技術(shù)帶來另一項優(yōu)勢:投影機(jī)大屏幕電視內(nèi)的光線管理要比三片面板架構(gòu)更簡單,這能為它帶來更高的對比值。高對比值可以提供更豐富的畫面細(xì)節(jié),使畫面更逼真,黑顏色會顯得更黑,并讓畫面看起來更清晰銳利,人體視覺器官依賴對比值來分辨物體的邊緣,因此高對比值影像看起來更銳利,采用DLP技術(shù)投影機(jī)很容易就能達(dá)到2000:1以上的對比值。

  此外,根據(jù)定義,單片面板系統(tǒng)絕不會失焦,但采用三片面板的LCD系統(tǒng)卻可能受到環(huán)境因素的影響而失焦,使得屏幕畫面看起來有些模糊。單片面板系統(tǒng)所提供的畫面卻能永遠(yuǎn)保持清晰銳利。

  觀眾對于影像畫質(zhì)的好壞還會受到另外一項因素影響,就是它看起來「與電影相似」的程度,在觀看動態(tài)視訊時更是如此。在DLP技術(shù)中,微反射鏡的反射面積遠(yuǎn)大于它們之間的距離,因此它能提供很高的「填滿率」(fill factor),投影畫面看起來也更加完美自然。另一方面,若和像素之間的距離相比,LCD技術(shù)的像素面積卻沒有那么大,使得畫面看起來有點(diǎn)顆粒的感覺,這種情形就像是透過「格狀玻璃」看圖片一樣 。

  LCD畫面固有的顆,F(xiàn)象微反射鏡擁有很高的開關(guān)速度,因此就本質(zhì)而言,它更有能力將畫面的快速動作準(zhǔn)確再生,這是它為DLP技術(shù)帶來的另一項優(yōu)點(diǎn);LCD技術(shù)由于開關(guān)速度較慢,快速移動的影像畫面看起來會有些模糊不清。

  若和其它技術(shù)相比,例如電漿、映像管和LCOS等,DLP技術(shù)也有多項重要優(yōu)勢。

  DLP可靠性

  DLP非常可靠,對于一種在本質(zhì)上屬于機(jī)械性的技術(shù)來說,這確實令人驚訝。實驗室測試結(jié)果顯示,DMD的預(yù)期壽命時間超過100,000小時,客戶反應(yīng)結(jié)果也多半證實了這項預(yù)測。此外,DLP技術(shù)全部采用無機(jī)材料,不會像有機(jī)技術(shù)一樣,因為長時間曝露在熱源或光源下而逐漸劣化。2002年五月,美國羅徹斯特大學(xué)的孟賽爾色彩科學(xué)實驗室 (Munsell Color Science Laboratory at the University of Rochester) 進(jìn)行一項研究計劃,對五部可攜式商業(yè)資料液晶投影機(jī)和兩部DLP投影機(jī)的「畫面可靠性」進(jìn)行比較,他們把「畫面可靠性」定義為:投影機(jī)畫面品質(zhì)下降到無法接受地步的所需工作時間。接受測試的投影機(jī)必須日夜不停連續(xù)工作4,000小時;測試期間結(jié)束后研究人員發(fā)現(xiàn),所有液晶投影機(jī)都出現(xiàn)清楚可見而令人不悅的畫面瑕疵,采用DLP技術(shù)投影機(jī)卻沒有這些問題。研究人員認(rèn)為LCD技術(shù)的影像品質(zhì)會下降,主要是因為偏光板和面板內(nèi)的有機(jī)材料長期曝露在光源和熱源之下。

  四、LCOS顯示技術(shù)

  隨著LCD顯示技術(shù)的發(fā)展,市場上出現(xiàn)了將半導(dǎo)體與LCD技術(shù)相結(jié)合的反射式液晶投影新技術(shù)——LCOS(Liquid Crystal on Silicon)。LCOS面板最大的特色在于基底的材質(zhì)是單晶硅,因此擁有良好的電子移動率,而且單晶硅可形成較細(xì)的線路,是比較容易實現(xiàn)高解析度的投影結(jié)構(gòu)(LCOS結(jié)構(gòu)如下圖),反射式成像也不會因光線穿透面板而大幅降低光利用率,因此光效率提升;另外因產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單,故LCOS技術(shù)在理論上還具有低成本優(yōu)勢。

  LCOS結(jié)構(gòu)LCOS技術(shù)從問世之初就憑借其高解析度、高亮度、低成本的優(yōu)勢成為業(yè)界關(guān)注和討論的焦點(diǎn),并吸引了眾多廠家參與研制。但是兩年多來,LCOS技術(shù)發(fā)展緩慢,基本仍處于研發(fā)階段,離市場對它的預(yù)期相差甚遠(yuǎn)(今年6月在美國拉斯維加斯舉辦的首屆投影行業(yè)峰會上,曾就LCOS技術(shù)的優(yōu)劣和發(fā)展前景展開過深入的探討)。

  目前技術(shù)本身仍有許多問題有待克服,比如:黑白對比不佳;三片式LCOS光學(xué)引擎體積較大;現(xiàn)有LCOS光學(xué)引擎在產(chǎn)品重量、亮度上仍不甚理想。另外LCOS產(chǎn)品量產(chǎn)尚未實現(xiàn),面板供貨仍不穩(wěn)定,同時由于良率偏低,成本優(yōu)勢也無從發(fā)揮。因此,現(xiàn)階段LCOS產(chǎn)品在前投影機(jī)市場上競爭力較弱,市場份額微乎其微。LCOS如今正呈現(xiàn)兩極化發(fā)展:一是應(yīng)用于大尺寸的背投影電視,這是目前LCOS的主流應(yīng)用產(chǎn)品,二是應(yīng)用于小尺寸的高階可攜式產(chǎn)品。未來在量產(chǎn)及成本問題解決后,該類產(chǎn)品將有機(jī)會在前投影市場上獲得更廣泛的應(yīng)用。

  五、GLV顯示技術(shù)

  在投影機(jī)產(chǎn)品技術(shù)的發(fā)展中,隨著液晶技術(shù)的發(fā)展及產(chǎn)業(yè)制造技術(shù)的成熟,液晶顯示器已被市場看好,逐漸成為投影機(jī)市場中的主技術(shù)技術(shù),目前不僅廣泛應(yīng)用于用途攜帶式資訊產(chǎn)品用途,而且在高亮度、特大屏幕的影視投影用途中,也正逐漸取代傳統(tǒng)的CRT投影機(jī)。正因為看好液晶投影機(jī)在未來各種用途場合中的應(yīng)用市場,美、日、韓臺等主要廠商,均在積極開發(fā)相關(guān)液晶投影技術(shù),包括穿透式高溫多晶矽液晶顯示器(HTPS LCD)、數(shù)字光源處理器(DLP)技術(shù),以及從去年以來頗受重視的反射式液晶(LCOS技術(shù)。但這些液晶技術(shù)投影機(jī)目前都有較大的遺憾,那就是液晶面板產(chǎn)品合格率偏低,量產(chǎn)有瓶頸,使用中燈源壽命偏短。針對液晶技術(shù)投影機(jī)的這些不足,美國斯坦福大學(xué)和Silicon Light Machine公司研發(fā)的專利技術(shù)"柵狀式光閥(Grating Light Valve),簡稱GLV技術(shù),正逐漸受到業(yè)界的關(guān)注,未來將發(fā)展成下一代數(shù)字投影機(jī)的主流技術(shù)

  所謂GLV技術(shù),原理和德儀(TI)開發(fā)的數(shù)字微鏡裝置(DMD)晶片有些類似,也是以微機(jī)電原理(Micro-Electromechanical System;MEM)為基礎(chǔ),靠著光線反射來決定影像的顯現(xiàn)與否;而GLV的光線反射元件,則是由一條條帶狀的反射面所組成,依據(jù)基板上提供的電壓,進(jìn)行極小幅度的上下移動,決定光線的反射與偏折,再加上其反射裝置的超高切換速度,以達(dá)成影像的再生。

  簡單來說,GLV裝置和多數(shù)液晶投影面板元件最大的差異點(diǎn)在于,不論是穿透式LCD、DLP或LCOS等現(xiàn)有投影面板元件,均是以「面」為顯示區(qū)域,而GLV卻是一線型排列的投影元件,再利用高速的掃瞄,達(dá)成面的影像呈現(xiàn)。以XGA(1,024×768)解析度為例,一般投影面板元件需在面積極小的晶片中,安排1,024×768個光線閘道控制器;而GLV卻僅要1×768個作動單位。從純理論角度來說,生產(chǎn)良率可以比LCD、DLP或LCOS技術(shù)提升1,024倍,大幅增加元件的制造良率。

  這一技術(shù)的顯著特點(diǎn)是圖像質(zhì)量可跟標(biāo)準(zhǔn)的CRT-TV機(jī)最佳的圖像質(zhì)量相媲美,批量制造的合格率較高,由于是使用激光器件做為投影光源,所以克服了燈源使用壽命短的缺點(diǎn),亮度也可更高。

  但目前這種技術(shù)投影機(jī)的難點(diǎn)在激光源的量產(chǎn)技術(shù)還未突破,尚處于實驗室樣機(jī)階段,短期內(nèi)尚無法取代現(xiàn)有投影技術(shù),預(yù)計尚需3-5年的時間才可推出其商品化產(chǎn)品。據(jù)稱,這項柵狀式光閥投影技術(shù)還可用于高清晰度打印機(jī),光纖通信,家庭影院與數(shù)字式電影院。GLV未來有機(jī)會形成對現(xiàn)有液晶投影技術(shù)的強(qiáng)大威脅。

  六、LCD(LCOS,PLCD)技術(shù)與DLP技術(shù)的比較



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文章來源:大屏幕時代          

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