# ColorBridge 模块架构文档

## 📋 目录

- [架构概述](#架构概述)
- [模块结构](#模块结构)
- [核心模块详解](#核心模块详解)
- [UI模块详解](#ui模块详解)
- [模块依赖关系](#模块依赖关系)
- [设计模式](#设计模式)
- [扩展指南](#扩展指南)

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## 🏗️ 架构概述

ColorBridge 采用分层架构设计，将系统划分为用户界面层、业务逻辑层、数据访问层和硬件抽象层。所有模块都采用统一的 `colorbridge_` 前缀命名规范，确保代码的一致性和可维护性。

### 架构层次

```
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                    用户界面层 (UI Layer)                      │
│  负责用户交互、界面展示和用户体验                          │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                    业务逻辑层 (Logic Layer)                    │
│  负责核心业务逻辑、数据处理和系统协调                        │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                    数据访问层 (Data Layer)                     │
│  负责数据存储、日志记录和配置管理                            │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                    硬件抽象层 (Hardware Layer)                 │
│  负责硬件通信、设备控制和底层接口                            │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
```

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## 📁 模块结构

```
ColorBridge/
├── main.py                    # 应用程序入口
├── requirements.txt            # 依赖包列表
├── README.md                  # 项目说明文档
├── CHANGELOG.md               # 更新日志
├── ARCHITECTURE.md             # 架构文档
├── LICENSE                    # 许可证文件
├── 启动ColorBridge.bat        # 标准启动脚本
├── ColorBridge启动器.bat       # 增强启动脚本
├── 快速启动ColorBridge.bat      # 快速启动脚本
│
├── core/                      # 核心模块目录
│   ├── __init__.py
│   ├── colorbridge_debug_logger.py        # 调试日志模块
│   ├── colorbridge_device_info_manager.py  # 设备信息管理
│   ├── colorbridge_environment_manager.py   # 环境管理
│   ├── colorbridge_error_recovery.py        # 错误恢复机制
│   ├── colorbridge_log_analyzer.py          # 日志分析器
│   ├── colorbridge_log_protector.py         # 日志保护器
│   ├── colorbridge_logger_manager.py        # 日志管理器
│   ├── colorbridge_message_processor.py      # 消息处理器
│   ├── colorbridge_monitoring_system.py     # 监控系统
│   └── colorbridge_serial_manager.py         # 串口管理器
│
└── ui/                        # 用户界面模块目录
    ├── __init__.py
    ├── colorbridge_main_window.py           # 主窗口
    ├── colorbridge_notification_manager.py   # 通知管理器
    ├── colorbridge_settings_dialog.py       # 设置对话框
    └── colorbridge_theme_manager.py          # 主题管理器
```

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## 🔧 核心模块详解

### colorbridge_serial_manager.py
**串口连接和数据传输管理**

#### 主要功能
- 串口设备自动检测和识别
- 连接状态管理和自动重连
- 数据发送和接收处理
- 错误检测和恢复机制

#### 核心类
- `ColorBridgeSerialManager` - 串口管理器主类
- `SerialReaderThread` - 串口读取线程

#### 关键接口
```python
class ColorBridgeSerialManager(QObject):
    # 信号定义
    message_received = pyqtSignal(str)
    connection_changed = pyqtSignal(bool)
    
    # 核心方法
    def connect_device(self, port: str, baudrate: int)
    def disconnect_device(self)
    def send_command(self, command: str)
```

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### colorbridge_message_processor.py
**消息处理和缓冲管理**

#### 主要功能
- 消息解析和分类
- 数据缓冲和重组
- 智能去重和过滤：实现内容去重（0.5s窗口）和哈希去重（2.0s窗口）的双层过滤机制
- 错误处理和恢复
- 性能优化：优化消息处理性能，避免UI阻塞
- 消息风暴防护：防止重复消息导致的界面卡顿

#### 核心类
- `ColorBridgeMessageProcessor` - 消息处理器主类
- `CommandDeduplicator` - 命令去重器
- `PacketReassembler` - 数据包重组器

#### 关键接口
```python
class ColorBridgeMessageProcessor(QObject):
    # 信号定义
    message_processed = pyqtSignal(str, str)
    command_detected = pyqtSignal(str)
    
    # 核心方法
    def process_message(self, raw_message: str) -> bool
    def reset(self)
```

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### colorbridge_device_info_manager.py
**设备信息管理**

#### 主要功能
- 设备信息解析和存储
- 系统状态监控
- 设备信息格式化显示
- 智能去重机制：实现双层去重，平衡更新频率与UI响应性
- 时间戳更新：修复设备信息管理器的`_update_timestamp()`方法，确保时间戳正确更新
- 版本信息解析：新增对reset命令输出中的版本和作者信息解析功能

#### 核心类
- `ColorBridgeDeviceInfoManager` - 设备信息管理器主类
- `SafeDeviceInfoParser` - 安全设备信息解析器

#### 关键接口
```python
class ColorBridgeDeviceInfoManager(QObject):
    # 信号定义
    device_info_updated = pyqtSignal(dict)
    
    # 核心方法
    def parse_message(self, message: str) -> bool
    def get_device_info(self) -> dict
    def get_formatted_device_info(self) -> str
    def reset(self)
```

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### colorbridge_monitoring_system.py
**系统监控和性能分析**

#### 主要功能
- 系统性能监控
- 实时数据分析
- 预警和通知机制

#### 核心类
- `ColorBridgeMonitoringSystem` - 监控系统主类
- `SystemMonitor` - 系统监控器

#### 关键接口
```python
class ColorBridgeMonitoringSystem(QObject):
    # 信号定义
    alert_triggered = pyqtSignal(Alert)
    performance_report_generated = pyqtSignal(dict)
    
    # 核心方法
    def start_monitoring(self)
    def stop_monitoring(self)
```

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### colorbridge_logger_manager.py
**日志记录和管理**

#### 主要功能
- 日志文件创建和管理
- 日志级别控制
- 日志格式化和输出
- 自动创建logs目录：确保日志文件有正确的保存位置，防止因目录不存在导致的日志写入失败

#### 核心类
- `LoggerManager` - 日志管理器主类

#### 关键接口
```python
class LoggerManager:
    # 核心方法
    def log_message(self, level: str, message: str)
    def close(self)
```

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## 🎨 UI模块详解

### colorbridge_main_window.py
**主窗口界面**

#### 主要功能
- 主界面布局和组件管理
- 用户交互处理
- 主题和样式应用

#### 核心类
- `ColorBridgeMainWindow` - 主窗口类
- `PCL2Card` - PCL2风格卡片组件
- `PCL2Button` - PCL2风格按钮组件

#### 关键接口
```python
class ColorBridgeMainWindow(QMainWindow):
    # 核心方法
    def __init__(self, monitoring_system, log_analyzer)
    def add_message(self, message: str, msg_type: str)
    def apply_settings(self, settings: dict)
```

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### colorbridge_notification_manager.py
**通知管理系统**

#### 主要功能
- 通知消息显示和管理
- 动画效果和样式
- 通知历史记录

#### 核心类
- `ColorBridgeNotificationManager` - 通知管理器主类
- `EnhancedNotificationWidget` - 增强通知组件

#### 关键接口
```python
class ColorBridgeNotificationManager:
    # 通知方法
    def show_success(self, message: str)
    def show_error(self, message: str)
    def show_warning(self, message: str)
    def show_info(self, message: str)
```

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### colorbridge_settings_dialog.py
**设置对话框**

#### 主要功能
- 应用设置配置
- 参数保存和加载
- 设置界面管理

#### 核心类
- `ColorBridgeSettingsDialog` - 设置对话框主类

#### 关键接口
```python
class ColorBridgeSettingsDialog(QDialog):
    # 核心方法
    def __init__(self, parent=None)
    def apply_settings(self)
    def load_settings(self)
```

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### colorbridge_theme_manager.py
**主题管理系统**

#### 主要功能
- 主题切换和管理
- 样式表应用
- 颜色和字体配置

#### 核心类
- `ColorBridgeThemeManager` - 主题管理器主类

#### 关键接口
```python
class ColorBridgeThemeManager:
    # 核心方法
    def apply_theme(self, theme_name: str)
    def get_available_themes(self) -> list
```

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## 🔗 模块依赖关系

### 依赖关系图

```
main.py
├── ui.colorbridge_main_window
│   ├── core.colorbridge_serial_manager
│   │   ├── core.colorbridge_message_processor
│   │   │   ├── core.colorbridge_error_recovery
│   │   │   └── core.colorbridge_debug_logger
│   │   ├── core.colorbridge_monitoring_system
│   │   └── core.colorbridge_log_analyzer
│   ├── core.colorbridge_device_info_manager
│   │   └── core.colorbridge_debug_logger
│   ├── ui.colorbridge_theme_manager
│   ├── ui.colorbridge_settings_dialog
│   └── ui.colorbridge_notification_manager
├── core.colorbridge_logger_manager
├── core.colorbridge_log_protector
└── core.colorbridge_environment_manager
```

### 模块职责划分

| 模块类型 | 职责 | 依赖关系 |
|---------|------|----------|
| 入口模块 | 应用程序启动和初始化 | 依赖所有UI和核心模块 |
| UI模块 | 用户界面和交互 | 依赖核心模块提供的数据和服务 |
| 核心模块 | 业务逻辑和数据处理 | 模块间相互依赖，形成完整功能链 |
| 工具模块 | 辅助功能和工具 | 独立运行，被其他模块调用 |

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## 🎯 设计模式

### 1. 观察者模式 (Observer Pattern)
**应用场景**: 信号槽机制实现组件通信

```python
# 示例：串口管理器观察连接状态变化
class ColorBridgeSerialManager(QObject):
    connection_changed = pyqtSignal(bool)  # 信号定义
    
    def on_connection_status_changed(self, connected: bool):
        self.connection_changed.emit(connected)  # 发送信号
```

### 2. 工厂模式 (Factory Pattern)
**应用场景**: 统一的对象创建和管理

```python
# 示例：日志管理器工厂
def init_logger_manager(debug_mode: bool = False):
    return ColorBridgeLoggerManager(debug_mode=debug_mode)
```

### 3. 策略模式 (Strategy Pattern)
**应用场景**: 可配置的算法和策略选择

```python
# 示例：错误恢复策略
class ColorBridgeErrorRecovery:
    def recover(self, error_event: ErrorEvent):
        strategy = self.get_recovery_strategy(error_event.severity)
        strategy.execute(error_event)
```

### 4. 单例模式 (Singleton Pattern)
**应用场景**: 全局资源管理

```python
# 示例：配置管理器单例
class ConfigManager:
    _instance = None
    
    def __new__(cls):
        if cls._instance is None:
            cls._instance = super().__new__(cls)
        return cls._instance
```

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## 🔧 扩展指南

### 添加新核心模块

1. **创建模块文件**
```bash
# 在 core/ 目录下创建新模块
touch core/colorbridge_new_module.py
```

2. **实现模块类**
```python
# colorbridge_new_module.py
class ColorBridgeNewModule(QObject):
    def __init__(self):
        super().__init__()
        # 初始化代码
```

3. **更新导入语句**
```python
# 在需要使用该模块的文件中导入
from core.colorbridge_new_module import ColorBridgeNewModule
```

### 添加新UI组件

1. **创建组件文件**
```bash
# 在 ui/ 目录下创建新组件
touch ui/colorbridge_new_component.py
```

2. **实现组件类**
```python
# colorbridge_new_component.py
class ColorBridgeNewComponent(QWidget):
    def __init__(self, parent=None):
        super().__init__(parent)
        # 初始化代码
```

3. **集成到主窗口**
```python
# 在 colorbridge_main_window.py 中集成
from ui.colorbridge_new_component import ColorBridgeNewComponent

# 在主窗口中使用
self.new_component = ColorBridgeNewComponent(self)
```

### 模块命名规范

1. **文件命名**: `colorbridge_<module_name>.py`
2. **类命名**: `ColorBridge<ModuleName>`
3. **函数命名**: `snake_case` 风格
4. **变量命名**: `snake_case` 风格
5. **常量命名**: `UPPER_CASE` 风格

### 代码组织规范

1. **导入顺序**: 标准库 → 第三方库 → 本地模块
2. **类组织**: 公共方法 → 私有方法 → 属性
3. **注释规范**: 类和函数必须有文档字符串
4. **错误处理**: 使用 try-except 进行异常处理

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## 📚 相关文档

- [README.md](README.md) - 项目总体介绍
- [CHANGELOG.md](CHANGELOG.md) - 版本更新记录
- [LICENSE](LICENSE) - 开源许可证

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## 🔄 v2.1.8 更新内容

### Bug修复、着色优化和终端消息打印功能
- 🐛 **Bug修复**: 修复串口通信中的稳定性问题，优化错误处理和恢复机制
- 🎨 **着色优化**: 优化界面着色算法，提升视觉效果，改进颜色渐变和透明度处理
- 🖨️ **终端消息打印机打印功能**: 新增终端消息打印机打印功能，支持消息格式化和批量打印
- 🔧 **性能优化**: 改进内存管理和资源释放，优化消息缓冲和显示性能
- 🎮 **游戏改进**: 继续改进2D模仿3D台球游戏彩蛋的稳定性和性能

### 兼容性更新
- 🔄 **版本同步**: 所有模块版本号统一更新至 v2.1.10
- 📦 **打包优化**: pip打包系统支持自动PATH配置，改进Windows用户体验
- 🎉 **祝贺框**: 显示彩蛋猜中者信息：哔哩哔哩：@i杨树林i
- 🔍 **启动方式**: 连续点击8次"💡 系统调试"菜单项启动彩蛋

### 恶性错误修复
#### 🔥 致命错误修复
- ✅ **QSerialPort致命错误**: 彻底修复 `AttributeError: 'QSerialPort' object has no attribute 'setWriteTimeout'`
- ✅ **无限递归崩溃**: 修复日志重定向导致的 `RecursionError: maximum recursion depth exceeded`
- ✅ **资源泄漏**: 修复线程停止机制，避免后台进程残留
- ✅ **内存泄漏**: 修复游戏窗口关闭后仍在后台运行的问题
- ✅ **程序启动崩溃**: 修复模块导入路径和类名引用问题
- ✅ **数据发送异常**: 恢复串口数据发送功能，消除核心功能失效问题

#### 🛡️ 稳定性修复
- ✅ **死锁风险**: 修复信号连接和状态重置逻辑错误
- ✅ **数据竞争**: 修复多线程访问共享资源无同步保护问题
- ✅ **空指针访问**: 修复潜在的空指针访问风险
- ✅ **异常处理**: 修复异常处理不完整的问题

### UI/UX错误修复
#### 🎨 界面显示修复
- ✅ **串口设备UI**: 修复串口设备和波特率UI下拉列表鼠标悬停时文本变白的问题
- ✅ **样式表解析**: 修复QComboBox样式表解析错误，添加完整的CSS样式定义
- ✅ **窗口关闭**: 修复游戏窗口关闭无响应问题
- ✅ **菜单项消失**: 修复连续点击彩蛋时菜单项"消失"问题，延长8秒显示时间
- ✅ **窗口尺寸**: 修复游戏窗口最大化超出屏幕范围问题，根据显示分辨率调整
- ✅ **右侧栏宽度**: 修复右侧栏太宽问题，缩小1/2让给左侧

#### 🖥️ 系统监控修复
- ✅ **CPU信息显示**: 修复CPU名称和频率显示不准确的问题
- ✅ **存储检测**: 修复系统监控面板只检测系统盘的问题，改为检测所有磁盘
- ✅ **内存监控**: 优化内存占用显示，确保数据准确性
- ✅ **性能面板**: 修复系统监控面板显示问题，优化更新频率

### 游戏逻辑修复
#### 🎮 核心游戏修复
- ✅ **母球重置**: 修复玩家球（母球）掉下袋后没有重新出现在台球桌上的问题
- ✅ **游戏启动**: 修复游戏启动一次后无法继续启动的问题
- ✅ **动画系统**: 修复球进袋动画逻辑，添加进袋动画和加分逻辑
- ✅ **物理碰撞**: 优化碰撞检测算法，修复球进袋卡住问题

#### 🎯 控制逻辑修复
- ✅ **力气值系统**: 修复力气值自动衰减功能，确保不击球时力气值逐渐降低
- ✅ **控制响应**: 修复控制时灵时不灵问题，优化输入事件处理机制
- ✅ **射程问题**: 修复射程太短问题，增加10倍力量乘数
- ✅ **分段蓄力**: 修复力气值实际不是300%上限问题，实现分段蓄力机制

### 性能优化修复
#### ⚡ 系统性能修复
- ✅ **CPU监控**: 修复CPU信息显示不准确问题，正确获取CPU名称和频率
- ✅ **存储监控**: 修复存储检测只显示系统盘问题，检测所有磁盘分区
- ✅ **日志噪音**: 减少70%的调试日志噪音，优化日志级别控制系统
- ✅ **关键路径**: 优化关键路径性能问题，消除性能瓶颈

#### 🔧 资源管理修复
- ✅ **内存泄漏**: 修复游戏对象未正确释放的问题
- ✅ **界面卡顿**: 修复界面卡顿问题，优化图形渲染和事件处理
- ✅ **定时器管理**: 修复定时器未正确停止导致CPU占用过高的问题
- ✅ **资源释放**: 确保所有资源正确释放，避免资源泄漏

### 功能完整性修复
#### 🛠️ 核心功能修复
- ✅ **设备信息管理**: 修复时间戳更新机制，确保设置更改时正确更新
- ✅ **主题切换系统**: 修复重复更新壁纸问题，添加智能去重机制
- ✅ **消息终端**: 修复不自动滚动到底部的问题，支持设置控制
- ✅ **串口连接按钮**: 修复逻辑错误，基于实际连接状态而非按钮文本

#### 📊 监控功能修复
- ✅ **系统信息面板**: 修复右侧面板显示问题，优化布局和内容
- ✅ **性能监控**: 修复系统信息面板更新频率过高导致的性能问题
- ✅ **错误处理**: 优化错误处理接口，标准化错误处理流程
- ✅ **日志系统**: 修复自动创建logs目录功能，确保日志文件正确保存

### 代码质量修复
#### 📝 代码逻辑修复
- ✅ **潜在问题**: 修复代码中的潜在问题和逻辑错误，提高代码质量
- ✅ **类型转换**: 修复类型转换错误和边界条件处理
- ✅ **死代码**: 消除死代码和冗余逻辑，优化代码结构
- ✅ **导入路径**: 修复导入路径和模块依赖问题

#### 🏗️ 架构优化修复
- ✅ **模块依赖**: 优化模块依赖关系，减少循环依赖
- ✅ **代码组织**: 优化代码组织，提高可读性和可维护性
- ✅ **错误分类**: 完善错误分类机制，区分致命错误和可恢复错误
- ✅ **测试覆盖**: 增强测试覆盖，确保修复的稳定性

## 🔄 v2.1.6 更新内容

### 版本更新与清理
- ✅ **版本号统一**: 更新项目中所有版本号至 v2.1.6
- ✅ **项目清理**: 清理和优化项目结构，准备git提交
- ✅ **文件整理**: 整理不必要的文件，优化项目结构
- ✅ **一致性检查**: 确保所有版本号和文档保持一致

### 架构优化
- ✨ **neofetch快捷命令**: 在右侧面板添加"📊 系统信息"分组，包含neofetch、clockinfo、voltage快捷按钮
- 🔗 **串口连接逻辑修复**: 修复连接按钮的逻辑错误，基于实际连接状态而非按钮文本进行操作
- 📺 **设备信息显示**: 增强设置对话框中设备信息的显示格式，包含版本、作者、编译信息

### 技术改进
- 📊 **智能去重机制**: 实现内容去重（0.5s窗口）和哈希去重（2.0s窗口）的双层过滤
- 🔧 **安全信号发射**: 优化设备信息更新信号的发射机制，确保线程安全
- 📝 **增强解析模式**: 扩展设备信息解析，支持"版本:"、"作者:"等多种格式
- 🎯 **状态一致性**: 修复UI状态与实际状态的不一致问题
- 📁 **自动日志目录**: 在main.py和logger_manager.py中实现自动创建logs目录功能，确保日志文件正确保存

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## 🔄 v2.1.4 更新内容

### Bug修复和优化
- ✅ **消息处理错误修复**: 解决 `KeyError: 'mdu32'` 问题，完善设备信息初始化
- ✅ **UI性能优化**: 修复主题切换时重复更新壁纸的问题，添加智能去重机制
- ✅ **自动滚动修复**: 修复消息终端不自动滚动到底部的问题，支持设置控制

### 功能完整性保证
- 🛡️ **不删减代码**: 所有修复都保持原有功能完整性
- 🔍 **深入分析**: 基于实际日志分析找到根本原因
- ✅ **验证修复**: 确保所有修复经过严格验证，无语法错误

### 架构改进
- 🔧 **设备信息管理**: 增强 `mdu32` 和 `tfpu` 字段初始化，避免KeyError
- 🎨 **主题管理**: 优化主题切换逻辑，添加状态跟踪避免重复更新
- 📜 **消息处理**: 增强异常处理，分类处理不同类型的KeyError
- 📜 **UI控制**: 实现条件化自动滚动，支持用户设置控制

### 代码质量提升
- 📊 **深度代码审查**: 完成全面的代码审查分析，整体评分75/100
- 📝 **工作习惯建立**: 建立并遵循功能完整性优先的工作原则
- 🎯 **精确修复**: 针对具体问题实施精确修复，避免过度工程

### 技术改进
- 🔧 **设备信息管理**: 增强 `mdu32` 和 `tfpu` 字段初始化，避免KeyError
- 🎨 **主题管理**: 优化主题切换逻辑，添加状态跟踪避免重复更新
- 📜 **消息处理**: 增强异常处理，分类处理不同类型的KeyError
- 📜 **UI控制**: 实现条件化自动滚动，支持用户设置控制
- 📁 **自动日志目录**: 在系统初始化时自动创建logs目录，确保日志记录功能正常工作

---

## 🔄 v2.1.3 更新内容

### 模块重命名完成
- ✅ 所有核心模块已统一使用 `colorbridge_` 前缀
- ✅ 所有UI模块已统一使用 `colorbridge_` 前缀
- ✅ 类名已更新以匹配新的模块命名
- ✅ 导入路径已全面更新

### 架构改进
- 🏗️ **代码一致性**: 文件名、类名和导入路径保持一致
- 📚 **可读性提升**: 更清晰的模块标识和命名规范
- 🛠️ **维护性**: 统一的命名规范便于代码维护和扩展
- 🔧 **稳定性**: 修复了所有模块导入相关的错误

### 模块状态
- **核心模块**: 10个模块全部重命名完成（不包含__init__.py）
- **UI模块**: 4个模块全部重命名完成（不包含__init__.py）
- **总计Python文件**: 17个（包含__init__.py文件）
- **导入修复**: 15个导入路径更新完成
- **类名更新**: 7个主要类名更新完成
- **启动文件**: 3个批处理文件已优化并移动到程序目录

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*最后更新时间：2025年12月5日*