半导体历史发展有哪些

半导体历史发展有哪些,第1张

半导体的发现实际上可以追溯到很久以前。

1833年,英国科学家电子学之父法拉第最先发现硫化银的电阻随着温度的变化情况不同于一般金属,一般情况下,金属的电阻随温度升高而增加,但巴拉迪发现硫化银材料的电阻是随着温度的上升而降低。这是半导体现象的首次发现。

不久,1839年法国的贝克莱尔发现半导体和电解质接触形成的结,在光照下会产生一个电压,这就是后来人们熟知的光生伏特效应,这是被发现的半导体的第二个特征。

1873年,英国的史密斯发现硒晶体材料在光照下电导增加的光电导效应,这是半导体又一个特有的性质。

半导体的这四个效应,(jianxia霍尔效应的余绩──四个伴生效应的发现)虽在1880年以前就先后被发现了,但半导体这个名词大概到1911年才被考尼白格和维斯首次使用。而总结出半导体的这四个特性一直到1947年12月才由贝尔实验室完成。

在1874年,德国的布劳恩观察到某些硫化物的电导与所加电场的方向有关,即它的导电有方向性,在它两端加一个正向电压,它是导通的;如果把电压极性反过来,它就不导电,这就是半导体的整流效应,也是半导体所特有的第三种特性。同年,舒斯特又发现了铜与氧化铜的整流效应。

扩展资料:

人物贡献:

1、英国科学家法拉第(MIChael Faraday,1791~1867)

在电磁学方面拥有许多贡献,但较不为人所知的,则是他在1833年发现的其中一种半导体材料。

硫化银,因为它的电阻随着温度上升而降低,当时只觉得这件事有些奇特,并没有激起太大的火花;

然而,今天我们已经知道,随着温度的提升,晶格震动越厉害,使得电阻增加,但对半导体而言,温度上升使自由载子的浓度增加,反而有助于导电,这也是半导体一个非常重要的物理性质。

2、德国的布劳恩(Ferdinand Braun,1850~1918)。

注意到硫化物的电导率与所加电压的方向有关,这就是半导体的整流作用。

但直到1906年,美国电机发明家匹卡(G. W. PICkard,1877~1956),才发明了第一个固态电子元件:无线电波侦测器(cat’s whisker),它使用金属与硅或硫化铅相接触所产生的整流功能,来侦测无线电波。

在整流理论方面,德国的萧特基(Walter Schottky,1886~1976)在1939年,于「德国物理学报」发表了一篇有关整流理论的重要论文,做了许多推论,他认为金属与半导体间有能障(potential barrier)的存在,其主要贡献就在于精确计算出这个能障的形状与宽度。

3、布洛赫(Felix BLOCh,1905~1983)

在这方面做出了重要的贡献,其定理是将电子波函数加上了周期性的项,首开能带理论的先河。

另一方面,德国人佩尔斯(Rudolf Peierls, 1907~ ) 于1929年,则指出一个几乎完全填满的能带,其电特性可以用一些带正电的电荷来解释,这就是电洞概念的滥觞;

他后来提出的微扰理论,解释了能隙(Energy gap)存在。

参考资料来源:百度百科-半导体

朋友们好,我是电子及工控技术,我来回答这个问题。收音机为什么叫半导体,我是这样认为的,我以前在九十年代学习无线电技术时,那时的收音机学习组装套件都是分离的电子元器件,在这些分离元件中有电阻、电容、中周、检波二极管,三极管、喇叭以及天线线圈等许多元器件。在这些元器件中,其中起主要核心器件的是六、七个三极管和检波二极管了。这几个三极管它们的材料都是以硅材料制作的,我还记的有几个是高频硅管,例如最常见的是9018H三极管,它们分别作为混频电路的核心器件,还作为一级、二级放大电路的核心器件。另外还有9013和9014这样的三极管,分别作为检波使用和作为预功放电路中的放大器使用。正是由于这些三极管和二极管的存在,并且它们在收音机电路中起着非常重要的作用,所以我认为当时人们才把收音机叫做半导体。

随着技术的发展,现在的收音机都趋向于集成化了,并使用了调幅和调频双波段收音机。在收音机电路中大都用集成电路替代了分离的三极管元器件。成为了名副其实的半导体了。

现在随着手机的普及,特别是一些智能手机,它们有的会有收音机的功能。现在收音机已经成为过去的记忆了,我很少收听收音机了,可能在一些老年朋友当中还会有人去用收音机去收听节目的。

以上就是我对这个问题的回答,欢迎朋友们参与讨论,敬请关注 电子及工控技术 ,感谢点赞。

芯片为半导体材料,为什么以前收音机也叫半导体?

因为以前的收音机用的元器件都是半导体二极管、半导体三极管。人们习惯用高大上的名称来记忆新鲜事物,让大家记忆犹新,这并不稀奇古怪。

建国初期,我国半导体技术一穷二白,1957年,当时最早的从事半导体研究的是刚回国的林兰英先生,他负责材料制备工作,团队共同努力下,成功研制了锗材料的半导体掺杂的锗单晶,随后由北京电子管厂在1958年,成功完成锗晶体管的批量生产和后期的规模制造。由此中国半导体收音机诞生了。

收音机被叫做半导体是因为里面主要元器件是晶体二极管、晶体三极管,而这些晶体管又分为锗材料和硅材料。二极管在收音机主要用来检波、整流、稳压;晶体三极管主要用来信号输入调谐振荡及中频465kHz放大,经过检波二极管后,最后用低频三极管再将音频信号放大还原成人体耳朵能听到的,频率为20~20000赫兹的声音。

要说半导体就得知道什么是半导体,知道半导体的一些基本特性。

晶体管是由半导体材料做成的。要了解晶体管的工作原理特性,很自然地要先了解半导体的特性。

物体从传导电的角度出发,可以分为三类:

1、导电体 这种物体具有良好的导电本领,如金属中铜、银、铝、铁、镍和金等都是人们熟知的良好导电体。

2、绝缘体 这种物体没有导电的本领(或者说导电能力其微弱),如玻璃、橡皮、塑料、胶木和石英等都是绝缘体。

3、半导体 这种物体既不象导电体那样容易导电,也不绝缘体那样不导电,它的导电能力介于导电体与绝缘体之间,如锗、硅、砷化镓和许多金属氧化物及金属硫化物等都属于半导体。

我们知道物质都是由分子构成的,分子又是由原子构成的,从原子排列的形式来看,可以把物质分成二大类……晶体和非晶体体。

晶体通常具有特殊的外形,它内部的原子按着一定规律整齐地排列着。而非晶体内部的原子排列则是杂乱的,没有规律的。

由于绝大多数半导体是晶体,因而往往把半导体材料就称为晶体。晶体管的名称就是这样得来的。

半导体之所以能做成晶体管,并不是由于它的导电能力介于导体与绝缘体之间这一性质,而在于它具有下述的一些独特性质

(1)半导体的导电能力随外界条件的变化会有显著的不同。

例如:当照射在半导体上的光线改变时,或者半导体所处的环境温度变化时,半导体的导电能力均将随着发生显著的改变。利用半导体的这种特性,可以制成各种光敏元件(如光敏电阻、光敏二极管,光敏三极管等)和热敏元件(如热敏电阻等)。

(2)在纯净的半导体(又叫本征半导体)中适当地掺入极微量的外来杂质,则半导体的导电能力就会有上百万倍的增加,这是半导体最突出最显著的性质。利用半导体的这个特性,可以制造出各种不同性质、不同用途的晶体管。

P型半导体和N型半导体

人们为了获得某种纯净的材料,杂质就成了讨厌的东西。杂质多,就意味着这材料质量不够好。但是,在半导体中掺有一定的杂质,却能达到预期的效果。掺杂有主杂质的半导体叫做N型半导体,掺有受主杂质的半导体叫做P型半导体。对于锗和硅半导体来说,最常用的施主杂质是锑、磷和砷等,常用的受主杂质有铟、铝、镓和硼等。

芯片为半导体元器件产品的统称。是半导体集成电路的一个最前沿的 科技 产品。芯片制作工艺及过程非常复杂,高端光刻机我国还是落后荷兰ASML很多,特别是DUV光刻机我国目前技术也就是28纳米,与国外的5纳米距离太大。

芯片的主要原材料是单晶硅,而硅的性质就是半导体,所以人们叫它半导体。硅是由石英砂通过精炼出来的,晶圆便是硅材料加以纯化达到纯度99.999%。

以前的最早的具有半导体性质单相导电的元件是红锌矿石,人们发现它具有单相导电性能,当时由于没有提炼技术,于是人们将它在没有经过任何提炼,利用其他辅助金属将它制作成一种叫做“矿石检波二极管”,用于无线电信号接收检波,将无线电波还原成为声音,用耳机来听。

而后,由爱迪生发现;在一根电极密封在碳丝灯泡内,靠近灯丝,当电流通过灯丝使它发热时,金属板极就有电流流过。于是就产生了真空二极管整流电子管。

人们发明了电子真空整流二极管具有单相导电性能,即阳极电位高于阴极时,阴极发射的电子在电场的作用下,向阳极运动形成电子流。反过来阴极电压比阳极高时,电子所受到电场力的作用会将电子拉回阴极而不能够产生电流。

再说硒片,它虽然不是金属,但是它与氧化铜组合在一起也具有单相导电特性。早期的无线电爱好者们利用硒片整流堆,来在早期的电子管收音机中作为整流用。早期的工业控制回路中,采用硒片单相导电性能,用于吸收回路作为保护用。它最大的优势是电压击穿后,可以自愈。

我国生产半导体的时间可以追溯1962年,当时是河北省半导体研究所,采用照相制版和光刻工艺制成硅平面型晶体管。

芯片也属于高度集成电路板,它是由最早的电子管 晶体管 小规模集成电路到中规模集成电路,再到大规模集成电路、超大规模集成电路、特大规模集成电路、巨大规模集成电路,逐步形成的。这些技术的发展,饱含着人类 科技 的不断提高与科研。

知足常乐于上海2021.7.22日

以前的电子管收音机名称很多,什么:“电匣子、戏匣子、话匣子”,也有的干脆直接叫“无线电”,很少有人叫收音机。

后来科学家发明了半导体三极管,开始逐步取代电子管用于各种电子设备,但和老百姓生活息息相关的就是用半导体管取代电子管制成可以随身携带的小型收音机。由于半导体管是这种收音机的核心部件,所以反映收音机档次的主要指标,就是使用半导体三极管的数量。比如单管机、五管机、八管机等。

当时的零售半导体三极管非常昂贵,商场里卖的正品三极管都在二十元上下,差不多相当于天津市区两三个居民一个月的生活费,六管以上的半导体收音机是普通工薪阶层想都不敢想的事。由此可见,使用半导体管就是这种收音机的基本特征,用“半导体”三个字来称呼半导体收音机也就不足为奇了。而且很多人并不了解或不关心半导体除了用作收音机还能干什么。所以半导体就代表收音机、收音机就是半导体。

至于提问中讲到的硅半导体芯片是后来的事情。当时的半导体管基本都是锗制造,后来发现锗的来源较少且很难集成化,于是才开始用硅来生产集成电路。可以说在半导体三极管家族中锗还是硅的前辈呢。只是现在很少提及以至于快要被遗忘了。以上是我的回答。

收音机,继电子管以后,改用晶体三极管组装。而晶体三极管本身的材料,就是运用了锗和硅材料。锗和硅,都是具有半导体性能。

由于锗的稳定性差,基本被淘汰了!

而硅材料,还在继续在广泛应用中。

说”半导体”收音机,是当时年代中的泛称,不必指责。

将收音机称为半导体是简称,全称是半导体收音机,也称为晶体管收音机,这是因为使用了由半导体材料制作的半导体管,也称晶体管。与半导体收音机或晶体管收音机对应的是电子管收音机,也称真空管收音机。

导体原子核周围电子非常少,容易被拉走,所以导电性好,比如,银,铜,铝等,绝缘体原子核周围有八个电子,结构非常稳定,常用到电气绝缘场合。而半导体原子核周围有四个电子,导电性介于导体半导体之间,常用“硅”和“锗”这两种材料制造晶体管,当把它们制造成“PN”结的时候,就具备单向导电性,这就是常说的二极管,当制成PNP或NPN时,就成啦三极管啦!给予适当的偏置电路(PNP正偏,NPN反偏),使三极管工作在不同的区域(饱和,截止,放大)就能产生放大,开关作用,以前的收音机就是由这些分立件加上其他元件组成的,所以俗称“半导体”。而集成电路芯片,是在一大块半导体上光刻出巨大数量的半导体元件,叫半导体没毛病,有人说集成电路优点是体积小,其实这是他的特点,你想特意做个大的集成电路还费劲呢!所以说,无论晶体管,集成电路,PN结是灵魂,是基础。后来衍生出可控硅,场效应管,IGBT等,都属于半导体。

是啊夲老衲在六十年代上初中时,去百货公司用伍块钱买了一只锗管高频三极管,让我心痛了半个月。

以前的收音机叫半导体?这个说法不准确。收音机就叫收音机,有的地方方言叫电匣子,最早是用来区别有线广播喇叭的,所以也叫无线电广播接收机,有人简称为无线电。早年我见过交流电子管收音机,直流电子管收音机,这两种收音机不可能被称为半导体,跟半导体不沾边。60年代开始有了晶体管收音机,晶体管是用半导体材料锗和硅制造的,所以晶体管收音机又叫半导体收音机,再后来,有了半导体集成电路,晶体管收音机的叫法也名不副实了,加上家用电子管收音机被淘汰,所以市面上就只有半导体收音机一种产品,慢慢的,一些人为了说法方便简捷,口语中就把半导体收音机简称为半导体,书面语言中没有这样的称呼,收音机是收音机,半导体是指锗硅等材料的导电性能,二者完全不是一个概念。

半导体从导电性而言是介于导体与绝缘体之间的几种元素。早期的收音机是放大元件为电子管。半导体技术发展最早的器件就是晶体管,分为二极管与三极管。三极管同样具有放大作用。所以可用晶体管制造收音机。为与老的电子管收音机相区别。所以一般称为晶体管收音机,或称半导体收音机。在半导体技术不断发展下,出现半导体集成电路,即现今习惯称为芯片的器件。实际上顾名思义就是在一块芯片上,集成了许许多多的半导体三极管,二极管,甚至电阻,电容等。集成电路由集成的三极管数量,分为小规模,中规模,大规模集成电路。所以芯片的基础是半导体三极管,二极管。都是由半导体材料制造。所以都可称之为半导体

当时民用收取广播信号的只有“收音机”,而早期的收音机都是“真空管”制作,70年代半导体晶体管开始用于制作“收音机”,优点瞬间就秒了真空管,如体积小,可用干电池,省电,携带方便,成本低,制作容易……除了灵敏度和音色不如真空管,其他都是完胜……因此,大家直接就把晶体管收音机,泛称为“半导体”了……

结晶型的硅是暗黑蓝色的,很脆,是典型的半导体。化学性质非常稳定。在常温下,除氟化氢以外,很难与其他物质发生反应。

硅的用途:

①高纯的单晶硅是重要的半导体材料。在单晶硅中掺入微量的第IIIA族元素,形成p型硅半导体;掺入微量的第VA族元素,形成n型和p型半导体结合在一起,就可做成太阳能电池,将辐射能转变为电能。在开发能源方面是一种很有前途的材料。

②金属陶瓷、宇宙航行的重要材料。将陶瓷和金属混合烧结,制成金属陶瓷复合材料,它耐高温,富韧性,可以切割,既继承了金属和陶瓷的各自的优点,又弥补了两者的先天缺陷。 可应用于军事武器的制造第一架航天飞机“哥伦比亚号”能抵挡住高速穿行稠密大气时磨擦产生的高温,全靠它那三万一千块硅瓦拼砌成的外壳。

③光导纤维通信,最新的现代通信手段。用纯二氧化硅拉制出高透明度的玻璃纤维,激光在玻璃纤维的通路里,无数次的全反射向前传输,代替了笨重的电缆。光纤通信容量高,一根头发丝那么细的玻璃纤维,可以同时传输256路电话,它还不受电、磁干扰,不怕窃听,具有高度的保密性。光纤通信将会使 21世纪人类的生活发生革命性巨变。

④性能优异的硅有机化合物。例如有机硅塑料是极好的防水涂布材料。在地下铁道四壁喷涂有机硅,可以一劳永逸地解决渗水问题。在古文物、雕塑的外表,涂一层薄薄的有机硅塑料,可以防止青苔滋生,抵挡风吹雨淋和风化。天安门广场上的人民英雄纪念碑,便是经过有机硅塑料处理表面的,因此永远洁白、清新。

发现

1822年,瑞典化学家白则里用金属钾还原四氟化硅,得到了单质硅。

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名称由来

源自英文silica,意为“硅石”。

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分布

硅主要以化合物的形式,作为仅次于氧的最丰富的元素存在于地壳中,约占地表岩石的四分之一,广泛存在于硅酸盐和硅石中。

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制备

工业上,通常是在电炉中由碳还原二氧化硅而制得。

化学反应方程式:

SiO2 + 2C → Si + 2CO

这样制得的硅纯度为97~98%,叫做金属硅。再将它融化后重结晶,用酸除去杂质,得到纯度为99.7~99.8%的金属硅。如要将它做成半导体用硅,还要将其转化成易于提纯的液体或气体形式,再经蒸馏、分解过程得到多晶硅。如需得到高纯度的硅,则需要进行进一步的提纯处理。

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同位素

已发现的硅的同位素共有12种,包括硅25至硅36,其中只有硅28,硅29,硅30是稳定的,其他同位素都带有放射性。

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用途

硅是一种半导体材料,可用于制作半导体器件和集成电路。还可以合金的形式使用(如硅铁合金),用于汽车和机械配件。也与陶瓷材料一起用于金属陶瓷中。还可用于制造玻璃、混凝土、砖、耐火材料、硅氧烷、硅烷。

硅的特性 铝 - 硅 - 磷

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元素周期表

总体特性

名称, 符号, 序号 硅、Si、14

系列 类金属

族, 周期, 元素分区 14族(IVA), 3, p

密度、硬度 2330 kg/m3、6.5

颜色和外表 深灰色、带蓝色调

地壳含量 25.7%

原子属性

原子量 28.0855 原子量单位

原子半径(计算值) 110(111)pm

共价半径 111 pm

范德华半径 210 pm

价电子排布 [氖]3s23p2

电子在每能级的排布 2,8,4

氧化价(氧化物) 4(两性的)

晶体结构 面心立方

物理属性

物质状态 固态

熔点 1687 K(1414 °C)

沸点 3173 K(2900 °C)

摩尔体积 12.06×10-6m3/mol

汽化热 384.22 kJ/mol

熔化热 50.55 kJ/mol

蒸气压 4.77 帕(1683K)

声速 无数据

其他性质

电负性 1.90(鲍林标度)

比热 700 J/(kg·K)

电导率 2.52×10-4 /(米欧姆)

热导率 148 W/(m·K)

第一电离能 786.5 kJ/mol

第二电离能 1577.1 kJ/mol

第三电离能 3231.6 kJ/mol

第四电离能 4355.5 kJ/mol

第五电离能 16091 kJ/mol

第六电离能 19805 kJ/mol

第七电离能 23780 kJ/mol

第八电离能 29287 kJ/mol

第九电离能 33878 kJ/mol

第十电离能 38726 kJ/mol

最稳定的同位素

同位素 丰度 半衰期 衰变模式 衰变能量

MeV 衰变产物

28Si 92.23 % 稳定

29Si 4.67 % 稳定

30Si 3.1 % 稳定

32Si 人造 276年 β衰变 0.224 32P

核磁公振特性

29Si

核自旋 1/2

元素名称:硅

元素原子量:28.09

元素类型:非金属

发现人:贝采利乌斯 发现年代:1823年

发现过程:

1823年,瑞典的贝采利乌斯,用氟化硅或氟硅酸钾与钾共热,得到粉状硅。

元素描述:

由无定型和晶体两种同素异形体。具有明显的金属光泽,呈灰色,密度2.32-2.34克/厘米3,熔点1410℃,沸点2355℃,具有金刚石的晶体结构,电离能8.151电子伏特。加热下能同单质的卤素、氮、碳等非金属作用,也能同某些金属如Mg、Ca、Fe、Pt等作用。生成硅化物。不溶于一般无机酸中,可溶于碱溶液中,并有氢气放出,形成相应的碱金属硅酸盐溶液,于赤热温度下,与水蒸气能发生作用。硅在自然界分布很广,在地壳中的原子百分含量为16.7%。是组成岩石矿物的一个基本元素,以石英砂和硅酸盐出现。

元素来源:

用镁还原二氧化硅可得无定形硅。用碳在电炉中还原二氧化硅可得晶体硅。电子工业中用的高纯硅则是用氢气还原三氯氢硅或四氯化硅而制得。

元素用途:

用于制造高硅铸铁、硅钢等合金,有机硅化合物和四氯化硅等,是一种重要的半导体材料,掺有微量杂质得硅单晶可用来制造大功率的晶体管,整流器和太阳能电池等。

元素辅助资料:

硅在地壳中的含量是除氧外最多的元素。如果说碳是组成一切有机生命的基础,那么硅对于地壳来说,占有同样的位置,因为地壳的主要部分都是由含硅的岩石层构成的。这些岩石几乎全部是由硅石和各种硅酸盐组成。

长石、云母、黏土、橄榄石、角闪石等等都是硅酸盐类;水晶、玛瑙、碧石、蛋白石、石英、砂子以及燧石等等都是硅石。但是,硅与氧、碳不同,在自然界中没有单质状态存在。这就注定它的发现比碳和氧晚。

拉瓦锡曾把硅土当成不可分割的物质——元素。

1823年,贝齐里乌斯将氟硅酸钾(K2SiF6)与过量金属钾共热制得无定形硅。尽管之前也有不少科学家也制得过无定形硅,但直到贝齐里乌斯将制得的硅在氧气中燃烧,生成二氧化硅——硅土,硅才被确定为一种元素。硅被命名为silicium,元素符号是Si。

【gui】

silicon;

guī

〈名〉

一种四价的非金属元素,以化合物的形式,作为仅次于氧的最丰富的元素存在于地壳中,通常是在电炉中由碳还原二氧化硅而制得的,主要以合金的形式使用(如硅铁合金),也与陶瓷材料一起用于金属陶瓷中,或用作半导体材料(如在晶体管中)和光生电池的元件 [silicon]――元素符号Si

一种非金属元素,是一种半导体材料,可用于制作半导体器件和集成电路。旧称“矽”。

元素符号Si,旧称矽,原子序数14,相对原子质量28.09,有无定形和晶体两种同素异形体。

晶体硅为钢灰色,无定形硅为黑色,密度2.4g/cm3,熔点1420℃,沸点2355℃,晶体硅属于原子晶体,硬而有光泽,有半导体性质。硅的化学性质比较活泼,在高温下能与氧气等多种元素化合,不溶于水、硝酸和盐酸,溶于氢氟酸和碱液,用于造制合金如硅铁、硅钢等,单晶硅是一种重要的半导体材料,用于制造大功率晶体管、整流器、太阳能电池等。硅在自然界分布极广,地壳中约含27.6%,主要以二氧化硅和硅酸盐的形式存在。

硅,原子序数14,原子量28.0855,元素名来源于拉丁文,原意是“燧石”。1823年瑞典化学家贝采利乌斯首先分离和描述硅元素。硅约占地壳总重量的27.72%,仅次于氧。自然界中的硅都以含氧化合物的形式存在。常见的有石英、水晶、沙子等。

硅有晶态和无定形两种形式。晶态硅具有金刚石晶格,硬而脆,熔点1410°C,沸点2355°C,密度2.32~2.34克/厘米³,硬度为7。无定形硅是一种灰黑色粉末,实际是微晶体。晶态硅的电导率不及金属,且随温度升高而增加,具有明显的半导体性质。

硅在常温下不活泼,与空气、水和酸等没有明显作用;在加热下,能与卤素反应生成四卤化硅;650°C,时硅开始与氧完全反应;硅单质在高温下还能与碳、氮、硫等非金属单质反应;硅可间接生成一系列硅的氢化物;硅还能与钙、镁、铁等化合,生成金属硅化物。

超纯的单晶硅可作半导体材料。粗的单晶硅及其金属互化物组成的合金,常被用来增强铝、镁、铜等金属的强度。

参考资料:http://baike.baidu.com/view/4748.htm


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