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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 计算模拟区 » 第一性原理 » Siesta&Smeagol&Atk » 【求助】如何在siesta中设置ghost state原子的计算
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hw45888792

金虫 (正式写手)

[交流] 【求助】如何在siesta中设置ghost state原子的计算

用siesta计算体相金刚石中一个空位，形成能好像不准，单胞越大，形成能也越大，没有合理的解释。
师兄说，siesta用原子轨道基组，可能存在鬼态原子，需要在空位处设置一个假想的原子，我查了一下手册，没有完全搞清楚如何设置？
不知道哪位大侠有做过？
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siesta问题 SIESTA siesta基本概念

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1楼2011-03-07 21:27:16
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zhangguangping

木虫 (著名写手)
★ ★ ★ ★ ★ ★
小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖交流
zzy870720z(金币+5): 谢谢zhang兄指教，说的太好了 2011-03-08 15:56:38
引用回帖:
Originally posted by hw45888792 at 2011-03-07 14:27:16:
用siesta计算体相金刚石中一个空位，形成能好像不准，单胞越大，形成能也越大，没有合理的解释。
师兄说，siesta用原子轨道基组，可能存在鬼态原子，需要在空位处设置一个假想的原子，我查了一下手册，没有完全搞 ...

其实说句实话，我是真不厉害，很菜的。不是谦虚，我是自我表白。我在论坛里面比较活跃不是显摆我知道的多，而是恰是我知道少，但是身边有没有人用这个软件。所以只能依靠emuch论坛的这个版块。通过讨论可以相互交流一下，哪怕我的是错误的，我也可以说一下，这样高手看见了，可以来指正我，这也是一个自我的进步。另外咱们这个版块不是很活跃。貌似高手现在都不大来了，或者来了之后看到问题的幼稚就嗤之一笑，然后不懒的回复了。希望老虫还是多来指点指点我们这些幼虫们。

另外你的这个问题实际上可以通过多认真的读一读手册是可以得到解决的。使用siesta工作的是手边要么有一本打印的手册。要么在电脑上打开一份电子的手册。有什么问题，直接搜索一下相关的关键字。比如你的问题：直接在手册里面用ctrl+F搜索ghost,立马会定位到ChemicalSpeciesLabel位置，再搜，会定位到AtomicMass位置，接下来在PS.KBprojectors会发现对ghost设置的一些条件，这个需要检查一下产生的PS.KBprojectors对ghost atom是不是只有一个，如果是的话，那就是程序给你处理好了。如果不是的话，计算出来预料不到结果，需要考虑这个问题。PAO.Basis在这儿，解释了程序对ghost atom的基矢的处理办法。
到此为止，应该对siesta处理ghost atom有一个了解。如果不是量化高手的话，可能对手册上的解释还是知道如何下手，这个时候需要google了。在google里面输入ghost atom in siesta,一搜，google大多数时候不会辜负你的。
http://www.google.com.hk/search? ... i=&aql=&oq=
这个头两条就是siesta前辈们讨论关于怎么设置ghost。
很懊恼的是打不开，这个时候我来告诉你，网页代理来帮助：http://www.7daili.com/，首先打开这个网页代理，然后打开你要打开但是打不的那个网页，从浏览器上把这个网址复制到你的网页代理里面，然后让它给你打开。不要嫌弃这个太慢，耐心点，能打开总比打不开好多了。灯打开之后，看到里面讨论的时候，欣喜不由从心底产生。在之内的链接可以直接打开了（其实还是网页代理给你打开的）。不管你从这些讨论中得没得到你要的结果，但是起码，你学习了，搜索了，看到之前也有人讨论这个问题了。这就够了。如果问题解决了，皆大欢喜，如果还是没有解决，在走下一条通往罗马的大道。总之，这个过程是一个需要的过程，我认为也是发现问题，解决问题的作为学生的过程。可能你会说，作为学生，时间短，论文压力大。没有时间花费在这个上面，直接问问知道就行。前提是如果有知道在身边什么都好说。如果没有呢？难道咱们的问题不不解决了？向小木虫丢出来一个求助，不一定有人立马回复你。这个期间还得自己去走上面的过程，只不过小木虫的讨论给上面的过程多了一个希望而已。

这些只是我的感想而已。我也是初学者。来到小木虫，首先，要搜索一下关于你的这个话题的帖子。最起码，来到小木虫定居之后，要把之前讨论过的有关你用的这个软件的所有帖子全部看一遍，知道别人都讨论了些什么。结果怎么样，哪怕自己用不到，说不定以后用的时候，就需要回来再次检索。平时没事，一定要天天登录一下小木虫看一下自己用的这个程序有什么新的问题，别人是怎么解决的。这样对该软件在小木虫的历史就有了了解。对历史不懂得人，会走很多弯路的。比如最近yashumimi发的那个帖子transista的错误，其实，别人之前早就讨论过了。只是她没有关心，以为自己不会碰到这个问题，压根就没有看这个帖子。但是她就应为自己对这个帖子的默然，也像mail-list求助了，也发帖子了。我也看到一段时间没有人回复。估计期间她也费了好大劲，做了不少计算，并且花了不少机时。这个都是对历史不解或者上小木虫之后没有首先检索惹的祸。

最后，小木虫不是一个有问题就往上丢，没问题的时候压根不来的地方，而是一个同行之间相互了解相互交流的平台，窗口。就像一些学术会议一样。只不过小木虫上天天再开“学术会议”，“作报告的人”都是一些资源的提供者，更或者对我们这些板块，“作报告的人”是一些遇到问题的人，报告的内容就是问题本身而已。

当自己不是“作报告的人”时候要常来当听报告的。因为这个问题被别人讨论之后，再重复的提出来，可能会使得一些高手失去回答的耐心。不但对自己没有好处，然高手失去了对咱们新一代新手的信心，对别的新手来说，是一个莫大的损失。

我也看到有些虫友都工作了，都当教授了，还是常常忙里偷闲来答复一下新虫的问题。我看了，确实有些感动。

最后，祝愿小木虫SIESTA板块，越来越红火，能成就一些新手。希望老虫多来哺养一下我们这些新虫。


末了，言辞不妥之处，望新老虫友见谅。
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4楼2011-03-08 11:32:09
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zhangguangping

木虫 (著名写手)
★ ★
zzy870720z(金币+2): 谢谢指教 2011-03-07 22:20:35
hw45888792(金币+4): 好厉害呀，好像回答过我好多问题啊~ 2011-03-08 10:18:18
引用回帖:
Originally posted by hw45888792 at 2011-03-07 14:27:16:
用siesta计算体相金刚石中一个空位，形成能好像不准，单胞越大，形成能也越大，没有合理的解释。
师兄说，siesta用原子轨道基组，可能存在鬼态原子，需要在空位处设置一个假想的原子，我查了一下手册，没有完全搞 ...

参照手册上的ChemicalSpeciesLabel的说明，对于gost原子的原子序数用一个负值就行，然后最好给他起一个别的元素名称，赝势也相应的改变一下。这个时候他的原子质量就会是1.0d30 a.u.如果你计算的是金刚石，那么gost原子的赝势就用C的就行，和你就算中用的其他的C用一个赝势就行，只不过最好起一个别的名字，然后对赝势也重命名一下，将其元素序号用一个负值比如-6表示。
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2楼2011-03-07 22:14:00
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hw45888792

金虫 (正式写手)
引用回帖:
Originally posted by zhangguangping at 2011-03-07 22:14:00:
参照手册上的ChemicalSpeciesLabel的说明，对于gost原子的原子序数用一个负值就行，然后最好给他起一个别的元素名称，赝势也相应的改变一下。这个时候他的原子质量就会是1.0d30 a.u.如果你计算的是金刚石，那么 ...

你好，这是我测试NV在金刚石2*2*2超单胞C62N中的测试输入数据：

计算鬼态为Cg，在搭建结构的时候，我在空位处加上一个C原子，写成输入文件以后，将其改成Cg，标号为3。其中，C标号为1，N标号为2。赝势方面，我将C.psf直接复制成Cg.psf，然后将Cg.psf里面的元素名称改成Cg，不知是否可行？

SystemName      C62N_ghost
SystemLabel     C62N_ghost
NumberOfSpecies         3

%block ChemicalSpeciesLabel
  1   6   C
  2   7   N
  3  -6   Cg
%endblock ChemicalSpeciesLabel


如果是常规计算，就不用鬼态，输入文件如下：
SystemName      C62N
SystemLabel     C62N
NumberOfSpecies         2

%block ChemicalSpeciesLabel
  1   6   C
  2   7   N
%endblock ChemicalSpeciesLabel

不知道是否正确？

计算过程没有任何问题，对比结果我也大概写在下面：

加入鬼态：
siesta: Program's energy decomposition (eV):
siesta: Eions   =     16680.576136
siesta: Ena     =      3653.202863
siesta: Ekin    =      7163.588024
siesta: Enl     =      -820.400928
siesta: DEna    =      -182.458272
siesta: DUscf   =        15.575306
siesta: DUext   =         0.000000
siesta: Exc     =     -3054.613637
siesta: eta*DQ  =         0.000000
siesta: Emadel  =         0.000000
siesta: Ekinion =         0.000000
siesta: Eharris =     -9905.679557
siesta: Etot    =     -9905.682781
siesta: FreeEng =     -9905.682783

siesta: Final energy (eV):
siesta:       Kinetic =    7163.588024
siesta:       Hartree =     894.608032
siesta:    Ext. field =       0.000000
siesta:   Exch.-corr. =   -3054.613637
siesta:  Ion-electron =   -8393.758885
siesta:       Ion-ion =   -6515.506314
siesta:       Ekinion =       0.000000
siesta:         Total =   -9905.682781


不加鬼态
siesta: Program's energy decomposition (eV):
siesta: Eions   =     16680.576136
siesta: Ena     =      3653.202863
siesta: Ekin    =      7164.385562
siesta: Enl     =      -820.554764
siesta: DEna    =      -182.943454
siesta: DUscf   =        15.589130
siesta: DUext   =         0.000000
siesta: Exc     =     -3054.694636
siesta: eta*DQ  =         0.000000
siesta: Emadel  =         0.000000
siesta: Ekinion =         0.000000
siesta: Eharris =     -9905.587400
siesta: Etot    =     -9905.591435
siesta: FreeEng =     -9905.591437

siesta: Final energy (eV):
siesta:       Kinetic =    7164.385562
siesta:       Hartree =     894.861106
siesta:    Ext. field =       0.000000
siesta:   Exch.-corr. =   -3054.694636
siesta:  Ion-electron =   -8394.637153
siesta:       Ion-ion =   -6515.506314
siesta:       Ekinion =       0.000000
siesta:         Total =   -9905.591435


计算结果显示，加入鬼态后，总能量略低0.1eV左右，而且鬼态原子附近有大约0.2单自旋电荷分布，其它C原子是2个电荷分布。
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3楼2011-03-08 11:11:00
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zhangguangping

木虫 (著名写手)
★ ★ ★
小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖交流
zzy870720z(金币+2): 继续奖励 2011-03-08 15:56:51
引用回帖:
Originally posted by hw45888792 at 2011-03-08 04:11:00:
你好，这是我测试NV在金刚石2*2*2超单胞C62N中的测试输入数据：

计算鬼态为Cg，在搭建结构的时候，我在空位处加上一个C原子，写成输入文件以后，将其改成Cg，标号为3。其中，C标号为1，N标号为2。赝势方面， ...

其实，我之前从来没有做过ghost state的计算，并且对ghost state的知识和用处不了解。仅仅是我之前看手册的时候记得手册中提到了ghost atom的处理。但是具体怎么处理，我是没往心里记的。昨天晚上临回宿舍前，上了一下小木虫，发现了你的这个问题。怕你急于解答，所以我就临时的翻看了一下手册，并且到网上搜索了一下ghos state在siesta中的讨论而已。具体的加入ghost atom之后计算结果应该是什么样子是预期，我不清楚，这个应该你是高手。
需要指明的是，C_g.psf里面的内容不需要改的。表头部分的，程序是不读的，只是给使用者一个参数介绍，让使用者知道这个赝势的类型和参数而已。
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5楼2011-03-08 11:39:57
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hw45888792

金虫 (正式写手)
引用回帖:
Originally posted by zhangguangping at 2011-03-08 11:39:57:
其实，我之前从来没有做过ghost state的计算，并且对ghost state的知识和用处不了解。仅仅是我之前看手册的时候记得手册中提到了ghost atom的处理。但是具体怎么处理，我是没往心里记的。昨天晚上临回宿舍前，上 ...

嘿嘿，我查过手册和谷歌了，但是没有人给出具体的测试设置参数，所以我自己试过了，但是我无法确定是否正确，所以我想看看有人做个相关计算没有？看看对不对~加入鬼态会比不加鬼态能量更低，数据更加准确，尤其在计算形成能，尤其是单个原子能量时，都需要在单胞里面加入鬼态。
    我用siesta做材料计算不多，所以很多常规处理不熟悉，主要做siesta相关的线性标度并行程序，真正使用这个程序还不咋滴~
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6楼2011-03-08 13:17:53
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hw45888792

金虫 (正式写手)
引用回帖:
Originally posted by zhangguangping at 2011-03-08 11:32:09:
其实说句实话，我是真不厉害，很菜的。不是谦虚，我是自我表白。我在论坛里面比较活跃不是显摆我知道的多，而是恰是我知道少，但是身边有没有人用这个软件。所以只能依靠emuch论坛的这个版块。通过讨论可以相互 ...

惭愧惭愧，的确好久不上小木虫了，最近改文章需要修正数据才需要用一些特殊功能，以前没用过，所以才到处问问，以后多多向你学习~
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7楼2011-03-08 13:21:23
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hw45888792

金虫 (正式写手)
引用回帖:
Originally posted by zhangguangping at 2011-03-08 11:39:57:
其实，我之前从来没有做过ghost state的计算，并且对ghost state的知识和用处不了解。仅仅是我之前看手册的时候记得手册中提到了ghost atom的处理。但是具体怎么处理，我是没往心里记的。昨天晚上临回宿舍前，上 ...

这里我还有一个疑问，我的师兄说，由于轨道基组的原因，在用siesta计算从体相超单胞一个空位处拿掉的单个C原子能量的时候，需要在相同超单胞里面的相同位置放置一个C原子，然后其他地方全部放鬼原子，从而得到这个C原子的里面。
    还有一个方法，就在这个超单胞里面直接放一个C原子，直接计算。
    平面波方法不存在这个问题，VASP，可以通过模拟最小bulk单胞计算单个C原子的能量。

    我测试了一下，第一个方法得到的单原子能量最低，但是目前没有得到其它相关数据的支持。
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8楼2011-03-08 13:28:01
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zhangguangping

木虫 (著名写手)
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zzy870720z(金币+2): 谢谢讨论 2011-03-08 15:57:17
引用回帖:
Originally posted by hw45888792 at 2011-03-07 14:27:16:
用siesta计算体相金刚石中一个空位，形成能好像不准，单胞越大，形成能也越大，没有合理的解释。
师兄说，siesta用原子轨道基组，可能存在鬼态原子，需要在空位处设置一个假想的原子，我查了一下手册，没有完全搞 ...

你的意思是说，你想模拟一下金刚石中产生一个空位的能量？
如果直接把一个原子拿掉计算，这样算的不准，需要在拿掉的这个位置设置ghost state?

按照你的叙述，我好像得到的结论是ghost state是由于使用原子轨道基组导致的。如果使用平面波基组的话，这个问题就可以直接按照拿掉原子计算。
是这样的吗？

不管怎么处理，这个时候采用的超胞要使得空位之间没有相互作用。也就是说超胞足够大吧。

另外，你用siesta编程计算吗？

最后，我从来没有做过计算空位的形成能。我想形成空位之后，空位周围的原子是弛豫还是不弛豫呢？

按照固体物理上，形成一个空位的同时，应该形成一个填隙原子的。真正计算的话，是不是计算一个空位-填隙原子对的形成能呢？


所有的这些我是一个菜鸟级的问题。不对的地方请见谅。这仅仅是我出于好奇，想学习一下这个问题的处理。我不做这个方向。

[ Last edited by zhangguangping on 2011-3-8 at 08:15 ]
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9楼2011-03-08 15:14:31
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zhangguangping

木虫 (著名写手)
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zzy870720z(金币+2): 谢谢讨论 2011-03-08 22:49:43
引用回帖:
Originally posted by hw45888792 at 2011-03-07 14:27:16:
用siesta计算体相金刚石中一个空位，形成能好像不准，单胞越大，形成能也越大，没有合理的解释。
师兄说，siesta用原子轨道基组，可能存在鬼态原子，需要在空位处设置一个假想的原子，我查了一下手册，没有完全搞 ...

我刚才想了想，不知道想的对不。
你师兄说的对。如果用原子轨道做基函数的话，确实需要在空位的地方设置一个ghost原子。原因可以解释为：原子走了，别的原子上的电子可以在空间上到这个空隙中。但是由于使用的原子轨道做基组，所以对这个空隙的位置没有基函数来描述，所以得到的能量比较高，是可以理解的。那样算出来的结果空隙原子位置的电子密度比添加上ghost之后的要少。添加上空隙原子，这样就给空隙周围的电子的空间运动多了一些自由度，至于过不过来，那看最后计算的结果。如果不过来，能量低，这个ghost原子的基函数前面的系数为0就是了。如果过来了，前面就有系数了。这个相当于对体系多了自由度，或者在一个更大的希尔伯特空间求解了，得到较低的能量是可以理解的。

如果用平面波做基组，就不存在这个问题。

但是我不能解释你用ghost atom算的能量比平面波法算的还低的原因。可能你的平面波不够多？
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10楼2011-03-08 15:58:58
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minmin_0082003

金虫 (正式写手)
★ ★
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zzy870720z(金币+1): 谢谢参与讨论 2011-03-08 22:50:00
我觉得你在讨论BSSE, 可以到siesta list 去搜一下关键词BSSE就可以，中文好像基组什么什么误差。
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11楼2011-03-08 18:27:11
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minmin_0082003

金虫 (正式写手)
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zzy870720z(金币+1): 谢谢交流 2011-03-08 22:50:09
你的空位需要一个波函数来支撑的，而且空位有电子非常的正常，是color center， 反而如果没有电子的分布你就该担心计算错误了。
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12楼2011-03-08 18:38:23
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hw45888792

金虫 (正式写手)
★ ★ ★
bingmou(金币+3): 感谢热心讨论 2011-03-09 21:47:13
引用回帖:
Originally posted by zhangguangping at 2011-03-08 15:58:58:
我刚才想了想，不知道想的对不。
你师兄说的对。如果用原子轨道做基函数的话，确实需要在空位的地方设置一个ghost原子。原因可以解释为：原子走了，别的原子上的电子可以在空间上到这个空隙中。但是由于使用的 ...

不好意思，我的表述有问题，平面波方法用VSAP做，由于基组不同，比较起来意义不大，我只对比，在一个超单胞放一个C原子和，在一个超单胞里面放一个C原子而其它地方放鬼原子这两种siesta计算。
    其实目前的测试结果表明，体相空位中加入鬼原子的确可以降低总能，但是效果很小，比如：C62N才降低0.1eV。但是，如果是计算这个超单胞里面的单个C原子能量，加入鬼原子，比直接计算一个C原子的能量可以低1eV，这个影响还是蛮大的。
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13楼2011-03-09 21:24:34
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hw45888792

金虫 (正式写手)
引用回帖:
Originally posted by minmin_0082003 at 2011-03-08 18:27:11:
我觉得你在讨论BSSE, 可以到siesta list 去搜一下关键词BSSE就可以，中文好像基组什么什么误差。

这个同学说得很对，siesta由于基组原因，超单胞计算存在误差，需要修正。
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14楼2011-03-09 21:26:39
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hw45888792

金虫 (正式写手)
引用回帖:
Originally posted by minmin_0082003 at 2011-03-08 18:38:23:
你的空位需要一个波函数来支撑的，而且空位有电子非常的正常，是color center， 反而如果没有电子的分布你就该担心计算错误了。

你的意思我懂，电子云可以在整个空间存在。但是这个跟color center有什么关系？这种中心不是由于体系缺陷处的光谱跃迁决定么？
    还有一个问题，为什么空位处需要波函数支撑？基组原因？平面波基组却不需要？由于原子基组跟原子位置相关？
    其实，这个地方我有点不懂。如果跟基组相关，siesta如何知道在空位某一点是否有原子呢？分子在单胞中为什么又不需要鬼态原子计算？
    我查过文献，基本没人提这个问题，不过mail-list里面有部分人讨论，据说人家在写文章的时候，不会写，但是计算结果如果不是预期结果，就会用这个来算算，以期望把结果修正好，不知道是真是假。
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15楼2011-03-09 21:33:53
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tic2009

金虫 (初入文坛)
★ ★
小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖交流
zzy870720z(金币+1): 鼓励交流 2011-03-13 19:28:36
引用回帖:
Originally posted by hw45888792 at 2011-03-07 21:27:16:
用siesta计算体相金刚石中一个空位，形成能好像不准，单胞越大，形成能也越大，没有合理的解释。
师兄说，siesta用原子轨道基组，可能存在鬼态原子，需要在空位处设置一个假想的原子，我查了一下手册，没有完全搞 ...

ghost设置更多用在对BSSE的处理上
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16楼2011-03-13 17:04:59
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dalongmao

木虫 (正式写手)
牛人啊！
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17楼2011-03-14 14:10:58
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