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如果只讨论将词素转化为音素的表层语音通路，那么认为阅读的内部加工过程只是一系列简单程序，就是合理的。只要将英语中的几百个词素和它们相应的发音之间的对应关系存储在脑中即可。然而，当我们考虑另一条深层通路，即词汇通路是如何识别数千常见单词时，则需要更大的存储。认知心理学家将这种存储比喻为一种词典，叫作“心理词典”（mental lexicon）。
毫无疑问，我们应当把心理词典看作是复数的，因为脑实际上存储了单词的很多类不同的信息。对于熟练的阅读者来说，每个人都拥有一本英语拼写的心理词典，其中列出了我们以往所知的所有单词的书写形式。这种正字法记忆很可能是以一种树形的层级结构来存储的，从字母到字素，到音节，再到词素。例如，“carrot”一词所对应的条目，应该类似［ca］［rrot］。但是，我们同时还有另外一本“语音词典”，即一本记录单词发音的心理词典，例如“carrot”一词的发音为［'kærət］。我们同时还有一个语法存储，它告诉我们“carrot”是一个名词，并且它的复数是规则变化的，等等。最后，每一个词还会与数十种语义特征相联系，详细地表明它的含义：“carrot”是指一种可食用的蔬菜，长条形，橘黄色等。当脑提取相关信息时，这些心理词典就一本一本地被翻开了。可以这么说：思维中存在着一座由数卷参考书组成的参考库，既有拼写指南，又有发音手册和百科词典。
心理词典中词条的数目庞大。实际上，人类的词汇知识被大大低估了。有一种广为接受的谬误，说拉辛（Racine）和高乃依（Corneille）在写戏剧时只用到一两千个词，一些原本知识很渊博的人也为这个谬误进行辩护。传言说有一种叫作基础英语的高度简化版的英语，只包含850个单词，但却能让我们有效地表达自己的思想；还有一些人佯称，一些市中心青少年的词汇量已经缩减到500！所有这些想法都错了。我们曾做过准确的估计，普通人的词汇量往往能达到数万之多。标准词典大约有100 000词条，而我们通过抽样程序发现，任何一个说英语的人都认识其中的大约40 000～50 000个单词，还不算复合词。另外每个人还认识大约同样数量的专有名词、缩略词（如CIA、FBI）、商标（如Nike、Coca-Cola）以及外来词，这些加起来，每个人的心理词典可能包含了大约50 000～100 000个词条。这些数值进一步证明了我们非凡的脑容量。任何一个阅读者都能轻易地从至少50 000个候选词中找到合适的词义，这一过程只需要花零点几秒，而它所依赖的只不过是视网膜上的几道光线而已。