一种能在水中工作的智能屏幕及其制作方法与流程

1.本发明涉及智能屏幕技术领域，具体涉及一种能在水中工作的智能屏幕及其制作方法。


背景技术：

2.触摸屏又称为“触控屏”、“触控面板”，是一种可接收触头等输入讯号的感应式液晶显示装置，当接触了屏幕上的图形按钮时，屏幕上的触觉反馈系统可根据预先编程的程式驱动各种连结装置，可用以取代机械式的按钮面板，并借由液晶显示画面制造出生动的影音效果。触摸屏作为一种最新的电脑输入设备，它是简单、方便、自然的一种人机交互方式。它赋予了多媒体以崭新的面貌，是极富吸引力的全新多媒体交互设备。主要应用于公共信息的查询、工业控制、军事指挥、电子游戏、多媒体教学等。
3.目前触摸屏有电阻屏，电容屏和压敏屏。只有压敏屏可以在水下使用，然而压敏屏存在如下缺陷：1.目前的压敏屏不能使用钢化玻璃或者类似的保护膜，否则触摸功能将失效，因此极易物理损坏；2.目前的压敏屏在类似淋浴的场景下，误识别率高，因此，现有的防水手机仍然无法在水中使用；3.目前现有的压敏屏内的密集压力传感器带来的透光度低，外屏厚等问题。
4.

技术实现要素：

5.本发明的目的是为了克服现有技术存在的易损坏、误识别率高、无法在水中使用、透光度低和外屏厚的问题，提供一种能在水中工作的智能屏幕及其制作方法，该能在水中工作的智能屏幕及其制作方法具有既坚固耐用、透光度高，又能在水中工作效果。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种能在水中工作的智能屏幕，包括半导体感光管、led发光管、控制器、存储器、led发光管矩阵、半导体感光管矩阵和电容屏，所述显示屏包括led发光管矩阵和半导体感光管矩阵，所述半导体感光管的四周表面均设置有led发光管，所述控制器通过通信总线分别和存储器、led发光管矩阵、半导体感光管矩阵和电容屏之间实现电性连接，且所述控制器和存储器、led发光管矩阵、半导体感光管矩阵、电容屏的接线处设置有防水胶，所述电容屏覆盖在显示屏的上表面，所述电容屏的上表面设置有钢化玻璃。
7.一种能在水中工作的智能屏幕及其制作方法，包括以下步骤：步骤一：使用led发光管矩阵制作显示屏，然后将半导体感光管矩阵覆盖在led发光管矩阵上方，如图1所示；或者将半导体感光管矩阵稀疏、均匀的嵌入在led发光管矩阵之间，如图2所示；步骤二：在显示屏上方覆盖电容屏，再在电容屏的表面增加钢化玻璃进行保护；
步骤三：将存储器、led发光管矩阵、半导体感光管矩阵、电容屏通过通信总线与控制器电性连接；步骤四：通过控制器控制显示屏显示任意图案；步骤五：使用手指在电容屏上点击任意位置，控制器记录点击位点，并读取距离该点最近的感光管r1，g1，b1的光值，构造向量n
1 = （r1， g1， b1），从存储器中读取该感光管在点击前的光值向量m1=（r1，g1，b1)，并计算差值向量d1=m1‑
n1，将向量m1与d1进行拼接，得到融合特征向量v1=｛m1，d1｝=（r1，g1，b1，r1‑
r1，g1‑
g1，b1‑
b1），设置标签l1=1；步骤六：松开步骤五中点击的位置，并重复步骤四，延迟一段时间后，读取距离该点最近的感光管r2，g2，b2的光值，构造向量n2=（r2，g2，b2），从存储器中读取该感光管在延迟前的光值向量m2=（r2，g2，b2），并计算差值向量d2=m2‑
n2，将向量m2与d2进行拼接，得到融合特征向量v2=｛m2，d2｝=（r2，g2，b2，r2‑
r2，g2‑
g2，b2‑
b2），设置标签l2=0；步骤七：屏蔽电容屏的输入，将智能屏幕表面淋水，重复步骤四，延迟一段时间后，读取距离该点最近的感光管r3，g3，b3的光值，构造向量n3=（r3，g3，b3），从存储器中读取该感光管在延迟前的光值向量m3=（r3，g3，b3），并计算差值向量d3=m3‑
n3，将向量m3与d3进行拼接，得到融合特征向量v3=｛m3，d3｝=（r3，g3，b3，r3‑
r3，g3‑
g3，b3‑
b3），设置标签l3=0；步骤八：擦干智能屏幕表面的水滴，监听电容屏输入信号，重复步骤四到步骤七若干次，以便得到足够多的特征向量v与标签l对应关系的样本；步骤九：将特征向量v1，v2，v3，...组成一个批数据v
b
，将标签l1，l2，l3，...组成一个批数据l
b
，批大小即为样本容量，按照一定比例划分训练集｛v
bt
，l
bt
｝，和验证集｛v
bv
，l
bv
｝；步骤十：使用训练集v
bt
训练支持向量机；步骤十一：若支持向量机的准确率不够理想，则将批数据v
b
进行0到1的浮点归一化，再使用训练集v
bt
训练bp网络；步骤十二：若bp网络的准确率仍然不够理想，则使用嵌入层对输入向量进行编码，生成特征矩阵，再依次使用卷积层1、池化层1、批归一化层1、门控线性单元层1、卷积层2、池化层2、批归一化层2、全连接层、回归层构建卷积神经网络，使用训练集v
bt
训练卷积神经网络；步骤十三：若卷积神经网络的准确率仍然不够理想，则使用嵌入层对输入向量进行编码，生成特征矩阵，再使用多个transformer层构建自注意力神经网络，使用训练集v
bt
训练自注意力神经网络；步骤十四：挑选准确率较高、运算量较小的网络（或支持向量机），作为出厂默认模型；至此工厂模式结束，下一步是用户模式；步骤十五：用户在水外使用时，优选使用电容屏作为触摸输入；步骤十六：用户在水中使用时，屏蔽电容屏输入信号，根据步骤四、步骤五（除了设置标签l）、步骤九（除了构造批数据l
b
）的方法连续收集每个感光管的光值参数、构造批数据v
b
，并将v
b
标准化输入模型中，得到预测结果批数据y
b
，遍历y
b
，当置信度高于阈值k时，即认为用户点击了该感光管对应的位置。
8.优选的，所述步骤一中，设置每个led发光管在输出可见光亮度低于一个阈值时，开启红外辅助光输出。
9.优选的，在存储器、led发光管矩阵、半导体感光管矩阵、电容屏与控制器的接线处
涂抹防水胶。
10.优选的，所述步骤四中，在显示屏显示图案时，扫描并在存储器中保存每个感光管的光值。
11.优选的，所述步骤五中，将特征向量v1和标签l1保存到存储器中。
12.优选的，所述步骤六中，将特征向量v2与标签l2保存到存储器中。
13.优选的，所述步骤七中，将特征向量v3与标签l3保存到存储器中。
14.优选的，所述步骤十至步骤十三中，使用验证集v
bv
分别检验支持向量机、bp网络、卷积神经网络和自注意力神经网络的准确率。
15.优选的，所述步骤十五中，在用户许可的情况下，根据步骤四至步骤六、步骤九持续收集样本数据集，并根据步骤十至步骤十三进行训练，根据步骤十四更新迭代出厂默认模型，使智能屏幕更好的适应用户使用习惯，提高在水下使用时的触摸识别准确度。
16.与现有技术相比，本发明提供了一种能在水中工作的智能屏幕及其制作方法，具备以下有益效果：1、本发明通过在显示屏上方覆盖电容屏，电容屏表面增加钢化玻璃保护，有效的增加了水下智能屏幕结构的稳定性，防止智能屏幕被物理损坏，且有效的避免了目前的压敏屏不能使用钢化玻璃或者类似的保护膜，否则触摸功能将失效，因此极易物理损坏的问题；2、本发明通过采用电容屏进行制作水下工作的智能屏幕，且在存储器、led发光管矩阵、半导体感光管矩阵、电容屏和控制器的接线处涂抹防水胶，有效的保证了智能屏幕可以在水下进行正常运行，且内部线路不会渗入水分，造成内部线路损坏，避免了目前的压敏屏在类似淋浴的场景下，误识别率高，因此，现有的防水手机仍然无法在水中使用的问题，实现了智能屏幕能在水下工作的目的；3、本发明通过采用训练集和验证集对支持向量机、bp网络、卷积神经网络和自注意力神经网络进行训练和验证，有效的保证了向量机、bp网络、卷积神经网络和自注意力神经网络的准确率，通过在用户许可的情况下，持续收集样本数据集进行训练，使智能屏幕更好的适应用户使用习惯，提高在水下使用时的触摸识别准确度。
17.该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现，本发明结构科学合理，使用安全方便，为人们提供了很大的帮助。
附图说明
18.图1是本发明提出的能在水中工作的智能屏幕及其制作方法中led发光管和半导体感光管的其中一种布局方式；图2是本发明提出的能在水中工作的智能屏幕及其制作方法中led发光管和半导体感光管的另一种布局方式；图3是本发明提出的能在水中工作的智能屏幕及其制作方法中智能屏幕内部的电路图；图4是本发明提出的能在水中工作的智能屏幕及其制作方法中智能屏幕的剖视图。
19.附图标记说明
1、半导体感光管；2、led发光管；3、控制器；4、存储器；5、通信总线；6、led发光管矩阵；7、半导体感光管矩阵；8、电容屏；9、显示屏；10、钢化玻璃。
具体实施方式
20.以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
21.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
22.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
23.实施例一请参阅图1
‑
4，一种能在水中工作的智能屏幕，包括半导体感光管1、led发光管2、控制器3、存储器4、led发光管矩阵6、半导体感光管矩阵7和电容屏8，显示屏9包括led发光管矩阵6和半导体感光管矩阵7，半导体感光管1的四周表面均设置有led发光管2，控制器3通过通信总线5分别和存储器4、led发光管矩阵6、半导体感光管矩阵7和电容屏8之间实现电性连接，且控制器3和存储器4、led发光管矩阵6、半导体感光管矩阵7、电容屏8的接线处设置有防水胶，电容屏8覆盖在显示屏9的上表面，电容屏8的上表面设置有钢化玻璃10，本发明通过在显示屏9上方覆盖电容屏8，电容屏8表面增加钢化玻璃10保护，有效的增加了水下智能屏幕结构的稳定性，防止智能屏幕被物理损坏，且有效的避免了目前的压敏屏不能使用钢化玻璃或者类似的保护膜，否则触摸功能将失效，因此极易物理损坏的问题。
24.实施例二请参阅图1
‑
4，一种能在水中工作的智能屏幕，包括半导体感光管1、led发光管2、控制器3、存储器4、led发光管矩阵6、半导体感光管矩阵7和电容屏8，显示屏9包括led发光管矩阵6和半导体感光管矩阵7，半导体感光管1的四周表面均设置有led发光管2，控制器3通过通信总线5分别和存储器4、led发光管矩阵6、半导体感光管矩阵7和电容屏8之间实现电性连接，且控制器3和存储器4、led发光管矩阵6、半导体感光管矩阵7、电容屏8的接线处设置有防水胶，电容屏8覆盖在显示屏9的上表面，电容屏8的上表面设置有钢化玻璃10，本发明通过在显示屏9上方覆盖电容屏8，电容屏8表面增加钢化玻璃10保护，有效的增加了水下智能屏幕结构的稳定性，防止智能屏幕被物理损坏，且有效的避免了目前的压敏屏不能使用钢化玻璃或者类似的保护膜，否则触摸功能将失效，因此极易物理损坏的问题。
25.一种能在水中工作的智能屏幕及其制作方法，包括以下步骤：步骤一：使用led发光管矩阵6制作显示屏9，然后将半导体感光管矩阵7覆盖在led发光管矩阵6上方，如图1所示；或者将半导体感光管矩阵7稀疏、均匀的嵌入在led发光管矩
阵6之间，如图2所示；步骤二：在显示屏9上方覆盖电容屏8，再在电容屏8的表面增加钢化玻璃10进行保护；步骤三：将存储器4、led发光管矩阵6、半导体感光管矩阵7、电容屏8通过通信总线5与控制器3电性连接；步骤四：通过控制器3控制显示屏9显示任意图案；步骤五：使用手指在电容屏上点击任意位置，控制器记录点击位点，并读取距离该点最近的感光管r1，g1，b1的光值，构造向量n
1 = （r1， g1， b1），从存储器中读取该感光管在点击前的光值向量m1=（r1，g1，b1)，并计算差值向量d1=m1‑
n1，将向量m1与d1进行拼接，得到融合特征向量v1=｛m1，d1｝=（r1，g1，b1，r1‑
r1，g1‑
g1，b1‑
b1），设置标签l1=1；步骤六：松开步骤五中点击的位置，并重复步骤四，延迟一段时间后，读取距离该点最近的感光管r2，g2，b2的光值，构造向量n2=（r2，g2，b2），从存储器4中读取该感光管在延迟前的光值向量m2=（r2，g2，b2），并计算差值向量d2=m2‑
n2，将向量m2与d2进行拼接，得到融合特征向量v2=｛m2，d2｝=（r2，g2，b2，r2‑
r2，g2‑
g2，b2‑
b2），设置标签l2=0；步骤七：屏蔽电容屏8的输入，将智能屏幕表面淋水，重复步骤四，延迟一段时间后，读取距离该点最近的感光管r3，g3，b3的光值，构造向量n3=（r3，g3，b3），从存储器4中读取该感光管在延迟前的光值向量m3=（r3，g3，b3），并计算差值向量d3=m3‑
n3，将向量m3与d3进行拼接，得到融合特征向量v3=｛m3，d3｝=（r3，g3，b3，r3‑
r3，g3‑
g3，b3‑
b3），设置标签l3=0；步骤八：擦干智能屏幕表面的水滴，监听电容屏8输入信号，重复步骤四到步骤七若干次，以便得到足够多的特征向量v与标签l对应关系的样本；步骤九：将特征向量v1，v2，v3，...组成一个批数据v
b
，将标签l1，l2，l3，...组成一个批数据l
b
，批大小即为样本容量，按照一定比例划分训练集｛v
bt
，l
bt
｝，和验证集｛v
bv
，l
bv
｝；步骤十：使用训练集v
bt
训练支持向量机；步骤十一：若支持向量机的准确率不够理想，则将批数据v
b
进行0到1的浮点归一化，再使用训练集v
bt
训练bp网络；步骤十二：若bp网络的准确率仍然不够理想，则使用嵌入层对输入向量进行编码，生成特征矩阵，再依次使用卷积层1、池化层1、批归一化层1、门控线性单元层1、卷积层2、池化层2、批归一化层2、全连接层、回归层构建卷积神经网络，使用训练集v
bt
训练卷积神经网络；步骤十三：若卷积神经网络的准确率仍然不够理想，则使用嵌入层对输入向量进行编码，生成特征矩阵，再使用多个transformer层构建自注意力神经网络，使用训练集v
bt
训练自注意力神经网络；步骤十四：挑选准确率较高、运算量较小的网络（或支持向量机），作为出厂默认模型。
26.优选的，步骤一中，设置每个led发光管2在输出可见光亮度低于一个阈值时，开启红外辅助光输出。
27.优选的，步骤三中，在存储器4、led发光管矩阵6、半导体感光管矩阵7、电容屏8与控制器3的接线处涂抹防水胶，本发明通过采用电容屏8进行制作水下工作的智能屏幕，且在存储器4、led发光管矩阵6、半导体感光管矩阵7、电容屏8和控制器3的接线处涂抹防水
胶，有效的保证了智能屏幕可以在水下进行正常运行，且内部线路不会渗入水分，造成内部线路损坏，避免了目前的压敏屏在类似淋浴的场景下，误识别率高，因此，现有的防水手机仍然无法在水中使用的问题，实现了智能屏幕能在水下工作的目的。
28.优选的，步骤四中，在显示屏9显示图案时，扫描并在存储器4中保存每个感光管的光值。
29.优选的，步骤五中，将特征向量v1和标签l1保存到存储器4中。
30.优选的，步骤六中，将特征向量v2与标签l2保存到存储器4中。
31.优选的，步骤七中，将特征向量v3与标签l3保存到存储器4中。
32.优选的，步骤十至步骤十三中，使用验证集v
bv
分别检验支持向量机、bp网络、卷积神经网络和自注意力神经网络的准确率，本发明通过采用训练集和验证集对支持向量机、bp网络、卷积神经网络和自注意力神经网络进行训练和验证，有效的保证了向量机、bp网络、卷积神经网络和自注意力神经网络的准确率。
33.实施例三请参阅图1
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4，一种能在水中工作的智能屏幕，包括半导体感光管1、led发光管2、控制器3、存储器4、led发光管矩阵6、半导体感光管矩阵7和电容屏8，显示屏9包括led发光管矩阵6和半导体感光管矩阵7，半导体感光管1的四周表面均设置有led发光管2，控制器3通过通信总线5分别和存储器4、led发光管矩阵6、半导体感光管矩阵7和电容屏8之间实现电性连接，且控制器3和存储器4、led发光管矩阵6、半导体感光管矩阵7、电容屏8的接线处设置有防水胶，电容屏8覆盖在显示屏9的上表面，电容屏8的上表面设置有钢化玻璃10，本发明通过在显示屏9上方覆盖电容屏8，电容屏8表面增加钢化玻璃10保护，有效的增加了水下智能屏幕结构的稳定性，防止智能屏幕被物理损坏，且有效的避免了目前的压敏屏不能使用钢化玻璃或者类似的保护膜，否则触摸功能将失效，因此极易物理损坏的问题。
34.一种能在水中工作的智能屏幕及其制作方法，包括以下步骤：步骤一：使用led发光管矩阵6制作显示屏9，然后将半导体感光管矩阵7覆盖在led发光管矩阵6上方，如图1所示；或者将半导体感光管矩阵7稀疏、均匀的嵌入在led发光管矩阵6之间，如图2所示；步骤二：在显示屏9上方覆盖电容屏8，再在电容屏8的表面增加钢化玻璃10进行保护；步骤三：将存储器4、led发光管矩阵6、半导体感光管矩阵7、电容屏8通过通信总线5与控制器3电性连接；步骤四：通过控制器3控制显示屏9显示任意图案；步骤五：使用手指在电容屏上点击任意位置，控制器记录点击位点，并读取距离该点最近的感光管r1，g1，b1的光值，构造向量n
1 = （r1， g1， b1），从存储器中读取该感光管在点击前的光值向量m1=（r1，g1，b1)，并计算差值向量d1=m1‑
n1，将向量m1与d1进行拼接，得到融合特征向量v1=｛m1，d1｝=（r1，g1，b1，r1‑
r1，g1‑
g1，b1‑
b1），设置标签l1=1；步骤六：松开步骤五中点击的位置，并重复步骤四，延迟一段时间后，读取距离该点最近的感光管r2，g2，b2的光值，构造向量n2=（r2，g2，b2），从存储器4中读取该感光管在延迟前的光值向量m2=（r2，g2，b2），并计算差值向量d2=m2‑
n2，将向量m2与d2进行拼接，得到融合特征向量v2=｛m2，d2｝=（r2，g2，b2，r2‑
r2，g2‑
g2，b2‑
b2），设置标签l2=0；
步骤七：屏蔽电容屏8的输入，将智能屏幕表面淋水，重复步骤四，延迟一段时间后，读取距离该点最近的感光管r3，g3，b3的光值，构造向量n3=（r3，g3，b3），从存储器4中读取该感光管在延迟前的光值向量m3=（r3，g3，b3），并计算差值向量d3=m3‑
n3，将向量m3与d3进行拼接，得到融合特征向量v3=｛m3，d3｝=（r3，g3，b3，r3‑
r3，g3‑
g3，b3‑
b3），设置标签l3=0；步骤八：擦干智能屏幕表面的水滴，监听电容屏8输入信号，重复步骤四到步骤七若干次，以便得到足够多的特征向量v与标签l对应关系的样本；步骤九：将特征向量v1，v2，v3，...组成一个批数据v
b
，将标签l1，l2，l3，...组成一个批数据l
b
，批大小即为样本容量，按照一定比例划分训练集｛v
bt
，l
bt
｝，和验证集｛v
bv
，l
bv
｝；步骤十：使用训练集v
bt
训练支持向量机；步骤十一：若支持向量机的准确率不够理想，则将批数据v
b
进行0到1的浮点归一化，再使用训练集v
bt
训练bp网络；步骤十二：若bp网络的准确率仍然不够理想，则使用嵌入层对输入向量进行编码，生成特征矩阵，再依次使用卷积层1、池化层1、批归一化层1、门控线性单元层1、卷积层2、池化层2、批归一化层2、全连接层、回归层构建卷积神经网络，使用训练集v
bt
训练卷积神经网络；步骤十三：若卷积神经网络的准确率仍然不够理想，则使用嵌入层对输入向量进行编码，生成特征矩阵，再使用多个transformer层构建自注意力神经网络，使用训练集v
bt
训练自注意力神经网络；步骤十四：挑选准确率较高、运算量较小的网络（或支持向量机），作为出厂默认模型；至此工厂模式结束，下一步是用户模式；步骤十五：用户在水外使用时，优选使用电容屏8作为触摸输入；步骤十六：用户在水中使用时，屏蔽电容屏8输入信号，根据步骤四、步骤五（除了设置标签l）、步骤九（除了构造批数据l
b
）的方法连续收集每个感光管的光值参数、构造批数据v
b
，并将v
b
标准化输入模型中，得到预测结果批数据y
b
，遍历y
b
，当置信度高于阈值k时，即认为用户点击了该感光管对应的位置。
35.优选的，步骤一中，设置每个led发光管2在输出可见光亮度低于一个阈值时，开启红外辅助光输出。
36.优选的，步骤三中，在存储器4、led发光管矩阵6、半导体感光管矩阵7、电容屏8与控制器3的接线处涂抹防水胶，本发明通过采用电容屏8进行制作水下工作的智能屏幕，且在存储器4、led发光管矩阵6、半导体感光管矩阵7、电容屏8和控制器3的接线处涂抹防水胶，有效的保证了智能屏幕可以在水下进行正常运行，且内部线路不会渗入水分，造成内部线路损坏，避免了目前的压敏屏在类似淋浴的场景下，误识别率高，因此，现有的防水手机仍然无法在水中使用的问题，实现了智能屏幕能在水下工作的目的。
37.优选的，步骤四中，在显示屏9显示图案时，扫描并在存储器4中保存每个感光管的光值。
38.优选的，步骤五中，将特征向量v1和标签l1保存到存储器4中。
39.优选的，步骤六中，将特征向量v2与标签l2保存到存储器4中。
40.优选的，步骤七中，将特征向量v3与标签l3保存到存储器4中。
41.优选的，步骤十至步骤十三中，使用验证集v
bv
分别检验支持向量机、bp网络、卷积
神经网络和自注意力神经网络的准确率，本发明通过采用训练集和验证集对支持向量机、bp网络、卷积神经网络和自注意力神经网络进行训练和验证，有效的保证了向量机、bp网络、卷积神经网络和自注意力神经网络的准确率。
42.步骤十五中，在用户许可的情况下，根据步骤四至步骤六、步骤九持续收集样本数据集，并根据步骤十至步骤十三进行训练，根据步骤十四更新迭代出厂默认模型，使智能屏幕更好的适应用户使用习惯，提高在水下使用时的触摸识别准确度。
43.以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。