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在本文中，我们将一种多层扩充算法推广到非线性算子方程，同时给出多层扩充法成立的充分条件，并将此方法应用于Hammerstein方程．由于多尺度方法下的非线性算子方程在其算子值域上具有层次结构，我们通过对方程值域空间的扩充和解空间的扩展，采用一种计算策略，以获得方程在较细层空间中的逼近解．在此策略下，每次扩充后需要迭代求解的方程组规模都跟初始层中的一样，因而极大的减少了计算工作量．我们证明了这种方法得到的逼近解在孤立解的一定邻域内是唯一存在的，并且保持了与最佳逼近相同的收敛阶．最后，本文给出一个数值算例用于验证多层扩充法的效率和精确性．