CN102176812B - 用于便携式电子装置的冷加工金属外壳 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于便携式电子装置的冷加工金属外壳，具体提供了用于便携式电子装置的冷加工不锈钢边框(310)。该边框平齐地固定到以外壳上以形成该便携式电子装置的部分壳体。支架(210)固定到该外壳上，该支架包括用于接纳从边框延伸的壁的槽。当边框与外壳接合时，边框的壁插入到该支架的槽内，并且通过与支架和壁二者接合的弹簧(410)可释放地保持着。边框能够通过脱离弹簧被释放(例如，使用特定工具或电磁场)。因为边框是冷加工不锈钢制造的，所以它坚硬、抗撞击。冷加工的钢还便于在设计约束和公差的范围内制造，并且在制造后只需非常少的切削加工就能符合那些约束。便携式电子装置可以包括个人媒体装置、移动电话或任何其他适合的装置或其组合。
Description
本申请是申请日为2008年1月4日、申请号为200880001698.1、发明名称为“用于便携式电子装置的冷加工金属外壳”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及用于便携式电子装置的冷加工不锈钢边框。
背景技术
就其本质来说，便携式电子装置(例如，MP3播放器、蜂窝电话)被随身携带，并受到静止的电子装置(例如，台式计算机，电视)不会受到的撞击和非故意的碰撞。为保护这些便携式装置的电子系统，制造商制造了抗撞击的壳体。
然而，现有的壳体并不总是能轻松地制造，美观或充分耐撞击。相应地，需要用于便携式电子装置的硬的、能轻松地制造的并且美观的壳体。
发明内容
提供了用于便携式电子装置的壳体的边框。
该边框被设置成以可释放的方式与外壳接合，以形成壳体。该边框包括附连部分，该附连部分从边框的外表面延伸，使得在固定在外壳上的支架中接纳附连部分。支架包括槽，该槽被设置成同时接纳附连部分和弹簧。弹簧被设置成与支架的凸起和附连部分的接合部件两者接合。当支架和附连部分两者与弹簧接合时，支架被固定到外壳。当组装壳体时，边框和外壳齐平。
边框可以用冷加工不锈钢构造。通过在制造边框过程中或在制造之前对钢进行冷加工，钢经过马氏体转变，该马氏体转变会增大边框的硬度，可以给边框提供所希望的抗撞击和擦伤特性。冷加工制造处理还使得能以比其他制造处理更大的精度制造边框。这样便可以限制确保边框满足设计公差(例如，附连部分恰好地安装于支架的槽中，并且边框的外表面与外壳齐平)所需的制造后切削加工，并降低了成本。还可以抛光边框以提供美观的光洁度。
附图说明
当结合附图考虑以下的详细描述时，本发明的上面的及其他特征、其本质以及各种优点将更加显而易见，其中：
图1是根据本发明的实施例的便携式电子装置的分解图；
图2是根据本发明的实施例的图1的组装的便携式电子装置的壳体的透视图；
图3是根据本发明的实施例的图2的组装的便携式电子装置的壳体的底部的线框透视图。
图4是根据本发明的实施例的图1的便携式电子装置的壳体的支架和弹簧的侧视图；
图5是根据本发明的实施例的图1的便携式电子装置的壳体的弹簧的透视图；
图6是根据本发明的实施例的图2的组装的便携式电子装置的壳体的剖视图；以及
图7是组装具有边框和外壳以形成根据本发明的实施例的便携式电子装置的壳体的说明性处理的流程图。
具体实施方式
根据本发明，提供了用于便携式电子装置的冷加工钢边框。
图1是根据本发明的实施例的说明性便携式电子装置的壳体的元件的分解图。图2是根据本发明的实施例的图1的组装的便携式电子装置的壳体的透视图。壳体100包括底部外壳110、支架210、边框310，以及弹簧410。底部外壳110包括大体上的水平板112，该水平板112从水平板112弯曲以形成侧壁114。板112的内表面113(即，板112的面向便携式电子装置的电子器件的表面)可以包括用于接纳或支撑特定电子元件的形状特征(例如，低凹、穿孔，脊以及槽)。
底部外壳110可以是任何合适的形状。例如，底部外壳110可以大体上是矩形、正方形、椭圆形、圆形、不规则形状，或任何其他合适的形状。在图1的示例中，底部外壳110大体上是矩形。底部外壳110可以包括左边120、右边122、底部124(未显示)和顶部126。底部外壳110的相邻的边(右边122和顶部126)相交的角可以圆整，以提供具有舒适的感觉的外壳(例如，没有硬角)。
图3是根据本发明的实施例的从图2的组装的便携式电子装置的壳体的底部观看的线框透视图。如图2和3所示，支架210可以固定于底部外壳110，以提供连接底部外壳110和边框310的支撑。支架210可以以任何合适的方式固定于底部外壳110，包括，例如，粘合剂。在此示例中，侧壁114的内表面115可以大体上是光滑的，以提供将支架210粘合到侧壁114的合适的表面。作为另一个示例，底部外壳110的支架210和侧壁114可以包括互补的结构(例如，从支架210延伸的舌片和底部外壳110中的对应的凹陷，用于将支架120固定到底部外壳110。作为再一个示例，支架110可以使用紧固件(例如，螺钉、螺栓和螺母或夹子)固定在底部外壳110上。在其他实施例中，也可以使用用于将支架210固定到底部外壳110的任何其他合适的方式或方式的组合。
支架210可以固定在底部外壳110的任何部分。例如，壳体100可以包括固定在底部外壳110的左边120和右边122的两个支架210。作为另一个示例，可以作为替代或者另外将支架210固定到底部124(未显示)、顶部126，或底部外壳110的一个或多个角。壳体100可以包括用于支架210的几种设计，每一种设计都被设置成固定于底部外壳110的不同部分(例如，左边120或右边122)。在某些实施例中，支架210可以设计为固定于底部外壳110的两个或更多侧面(例如，支架210被设置成固定于顶部126、左边120的顶部部分，以及右边122的顶部部分)。
支架210可以包括用于固定在底部外壳110或用于与边框310接合的任何合适的结构。图4是根据本发明的实施例的图1的便携式电子装置的壳体的支架和弹簧的侧视图。如图4所示，支架210包括光滑的下部212和不规则的上部220。下部212可以是曲面，其曲率匹配侧壁114的曲率。该匹配的曲率可以使下部212紧紧地固定到侧壁114的内表面(例如，使用粘合剂)。支架210还包括从支架210的边缘延伸并被设置成由侧壁114中的凹陷116接纳的上凸起238。
上部220可以包括用于与底部外壳110和边框310接合的多个元件。在图1的示例中，上部220包括形成了U形槽225的内壁221和外壁230(相对于便携式电子装置的中心)。内壁221可以是连续的或不连续的带有孔222和切口224的壁(如图3所示)。切口224可以与边框310的孔334对准(并与弹簧410的孔414对准)，以便当组装壳体100时壳体100与支架210和边框310对准。在某些实施例中，切口224和孔334(以及弹簧410的孔414)可以被设置成接纳紧固件(例如，螺钉)以固定壳体100。形成了槽225的壁221和230的表面可以大体上是光滑的，以便在槽225中紧紧地接纳边框310。
外壁230可以是从下部212的最外面的边缘214稍微凹进的不连续的壁(如图1所示)。外壁230可以包括被空闲空间234分离的多个壁元件232。每一个壁元件232都包括下凸起236和上凸起238(相对于下部212)，它们从每一个壁元件232朝底部外壳110伸出，并远离壳体100中包含的电子器件。下和上凸起236和238可以被设置成延伸到侧壁114的凹陷116中。下和上凸起236和238形成了壁元件232的凹进部分240。
如图3和4所示，支架210可以包括肋条242，该肋条242从空闲空间234中的边缘214平行于壁元件232延伸。肋条242可以形成用于接纳和/或捕获弹簧410的U形罩。
弹簧410可以用来以可释放的方式将支架210连接到边框310。图5是根据本发明的实施例的图1的便携式电子装置的壳体的弹簧的透视图。如图1和5所示，弹簧410可以包括延长的条带412，该条带412带有以计算出的与边框310的部件一致的间隔的孔414(下面将结合图6比较详细地描述)。弹簧410包括沿着条带412分布的多个U形悬臂420。
弹簧410可以被设置成接纳于支架210中。具体来说，延长的条带412可以接纳于凹进部分240，使得条带412的一部分被捕获到肋条242中。可以选择下和上凸起236和238之间的距离(即，凹进部分240的高度)和条带412的宽度，以便条带412可以可靠地安装在凸起236和238之间(例如，以压力配合关系)，并且肋条242还可以进一步被设计为将条带412固定和维持在凹进部分240(例如，利用用于固定条带412的凹陷)内。弹簧410还可以进一步通过底部外壳110(底部外壳110在不与支架210相邻的一侧与弹簧410交界)的侧壁114的接近被固定在支架210中。
悬臂420可以沿着弹簧412分布，以便悬臂420被安置在支架210的空闲空间234内。如图4所示，该图是支架210和弹簧410的侧视图，悬臂420被附连到条带412的下边缘422，并朝条带412的上边缘423弯曲，使得弹簧410的正视图或后视图显示出U的形状。悬臂420的末端424是一个自由的末端，可以被设置成响应悬臂420上的外力弹性弯曲(例如，作为悬臂弹簧)。例如，当边框310被按入底部外壳110和支架210时，悬臂420可以弯曲。每一个悬臂420都可以包括孔426。
当弹簧410被置于支架210中时，悬臂420从外壁230朝着内壁221的方向延伸，以便悬臂420代替空闲空间234中的壁元件(图1)。孔426可以被设置成接纳边框310的舌片或突出部(例如，接合部件336)，以便边框310与弹簧410接合。
边框310可以被设置成放置在底部外壳110的上方以组装壳体100。如图1和6所示(下面将比较详细地描述)，边框310可以包括基体结构312，该基体结构312提供壳体100的外侧的上表面。结构312的内表面320，如图6所示，包括台阶322和324，用于支撑便携式电子装置的电子器件或其他组件。例如，台阶322可以被设置成支撑屏幕350，而台阶324可以被设置成支撑反射层352。内表面320可以包括用于支撑便携式电子装置的一个或多个组件(例如，诸如滚动轮之类的输入组件)的任何其他合适的部件。
基体结构312的下表面326大体上是水平的，并被设置成当边框310与底部外壳110接合时靠着墙壁114的顶表面115放置。当组装壳体100时，下表面326和顶表面115两者都可以设计为保持紧密接触。例如，下表面326和顶表面115可以包括互补的部件，被设置成结合并提供紧配合。可以使用在所有方向(例如，x，y和z方向)允许非常紧密的公差的方法和材料来构造边框310，这可以确保当组装壳体100时边框310与底部外壳110齐平。
基体结构312的外表面314可以是弯曲构造，被设置成当边框310与底部外壳110接合时与侧壁114齐平。可以抛光外表面314以给边框310提供美观的光洁度。可以以任何合适的方式抛光外表面314，包括，例如，利用具有120或240粒度的碳化硅的磨盘、具有3或9μm的金刚石悬浮物的砂轮或砂布，或具有0.05μm胶态氧化硅或氧化铝悬浮物的布。
附连部分330从基体结构312朝着底部外壳110和支架210的方向延伸。附连部分330包括延伸到下表面326以下的壁332。在某些实施例中，壁332不是连续的，但是包括分布在边框310的边缘周围的分离的段。为在边框310和支架210之间提供强连接，壁332在附连部分330的被设置成将放置在支架210的槽225中的部分可以是连续的。附连部分330可以包括多个孔334，当组装壳体100时，它们与弹簧410的孔414和凹陷224对准，以帮助对准支架210、边框310和弹簧410。在某些实施例中，孔334、414和凹陷224可以被设置成接纳紧固件(例如，螺钉)，以便将边框310固定到底部外壳110。
被设置成将放置在槽225中的壁332的部分可以包括一个或多个接合部件336。接合部件336可以是舌片或其他从壁332朝着便携式电子装置的外部的方向延伸的这样的元件。每一个接合部件336都可以包括有角的末端338和水平舌片340，用于接合悬臂420的孔426和414中的至少一个。
图6是根据本发明的实施例的图2的组装的便携式电子装置的壳体的剖视图。为使边框310与支架210接合，弹簧410首先被放置在支架210中并被其捕获。然后，可以将边框310按入支架210中，以便壁332延伸到槽225中。当边框310被按入底部外壳110中时，壁332插入到槽225中，接合部件336将悬臂420按入空闲空间234，以形成足够空间来完全占据槽225。有角的末端338可以被设置成逐渐地向悬臂420施加力，以随着边框310被推入外壳110中而逐渐地使悬臂420偏转。一旦壁332已经被完全插入槽225中，孔426与舌片340对准(例如，通过适当地设计对孔426的布置)。然后，舌片340延伸到孔426中，并停止向悬臂420施加力，而悬臂420会回弹到空闲空间224中的其平衡位置。然后，舌片340与孔426接合，并防止壁332，如此也防止边框310脱离支架210，除非舌片340从弹簧410释放。
为使边框310与支架210和底部外壳110脱离，可以向弹簧410施加外力，该力使悬臂420向远离壁332的方向弯曲，从而使接合部件336从孔426释放。一旦释放了接合部件336，就可以从槽225中移出边框310。可以以任何合适的方式向弹簧410施加外力。例如，可以用一个工具插入到壳体100中，以与悬臂420接合。作为另一个示例，如果悬臂420由在磁场存在的情况下受磁力影响的材料制成，则磁场(例如，由磁铁提供)可以提供用于脱离接合部件336的外力。在磁场存在的情况下用于移动的合适的材料包括铁素体材料，例如冷加工304不锈钢或404不锈钢等。
可以使用任何合适的制造处理并使用任何合适的材料来制造壳体100的元件。例如，可以使用浇铸、铸模(例如，动力冶金铸模)、锻造、切削加工、轧制、挤压、铣削，或任何其他合适的制造处理中的一种或多种，来形成底部外壳110。还可以使用任何合适的制造处理来精饰底部外壳110，包括，例如，抛光、磨光、擦亮、研磨、喷射或喷砂、滚动抛光、钢刷清理、火焰清理、电抛光，或任何其他合适的精饰底部外壳110的处理(例如，以提供优美的外观)。底部外壳110可以用任何合适的材料来构造，例如，铝、钢、铁合金、钛、镁、铜合金，其他金属合金、塑料、聚合物、陶瓷或复合材料等。在一个实施例中，底部外壳110可以用铝来构造。
可以使用上面涉及形成底部外壳110时所列的一个或多个制造处理，来构造支架210和弹簧410。此外，还可以使用上面涉及底部外壳110时所列的一种或多种材料，来构造支架210和弹簧410。在一个实施例中，可以用镁制造支架210，可以用不锈钢(例如，404系列不锈钢)制造弹簧410。
还可以使用上面涉及形成底部外壳110时所列的一个或多个制造处理和一种或多种材料，来构造边框310。在一个实施例中，可以使用例如304不锈钢等的不锈钢来构造边框310。304不锈钢可以通过冷加工来进行硬化，并使边框310能承受重型负荷和撞击(例如，由便携式电子装置摔落所引起的)。
304不锈钢是奥氏体钢，这是铁和碳的非磁性固溶体。铁和碳分子以面心立方(FCC)晶格结构排列，该晶格结构与铁素体相比含有的碳的比例更高，而铁素体具有体心立方晶格结构。奥氏体钢中的碳原子的密度越高，材料比铁素体就更耐久，更硬。奥氏体钢可以含有最大0.15％的碳、最低16％的铬和充分的镍和/或锰，以在从合金的低温区到熔点的所有温度下保持奥氏体结构(即，FCC晶格结构)。在不充分添加的镍和/或锰的情况下，FCC晶格结构不稳定，并可能回复到BCC晶格结构(即，从奥氏体钢回复为铁素体)。304不锈钢具有18％的铬和8％的镍的成份，通常被称为18/8不锈钢，是不锈钢中的最普通的级别之一。
某些金属可以通过热处理硬化，热处理通常用于通过控制颗粒在金属中的扩散速率，以及微观结构内的冷却速率，来操纵金属的特性。然而，诸如304之类的奥氏体钢不能单单通过热处理来进行硬化。作为替代，可以使用两种其他方法：钢的塑性变形，以及钢的粒径的细化。
材料的塑性变形是材料的不可逆变形。在奥氏体钢的特定情况下，塑性变形会导致钢的晶体结构的不可逆的改变。这种改变会形成晶体的晶格结构的不规则性，叫做位错(例如，边缘和螺旋位错)。随着通过进一步的塑性变形在材料中引入更多的位错(例如，通过形成新的位错和位错增殖)，相邻的位错的应变场重叠并逐渐地增大材料的对另外的位错的阻力。这会使得材料变得更硬。这种效应叫做应变硬化或加工硬化。
通过塑性变形使材料硬化的一个处理是冷加工，这是作为在低温到中等温度下材料的塑性变形的结果而使材料硬化的处理。可以通过在低温下进行的任何合适的处理来提供冷加工，例如，挤压、拉制或冲制等。
诸如304不锈钢之类的奥氏体钢的塑性变形可以产生马氏体转变。马氏体转变是奥氏体钢中的奥氏体向马氏体的转变。奥氏体和马氏体具有相同的化学成份，非常类似的晶体结构，其中奥氏体的立方结构被在引起转换(例如，塑性变形或淬火)形成马氏体的处理中来不及扩散的碳的间隙原子扭曲。因此，马氏体中的碳过度饱和。碳原子使马氏体晶体结构伸展，这会伸展金属的晶格并形成另外的应变，因此，产生了另外的应变场，这些应变场与由塑性变形所引起的位错结合，以使材料硬化。
为使塑性变形有效地形成马氏体，必须在材料的马氏体变形温度之下发生。因为马氏体变形温度(Md)取决于化学和初始粒径，所以难以确定，而是使用近似值作为替代。一个合适的近似值是Md30，它与Md类似地变化。Md30是50％的微观结构将转换为马氏体的温度，给出了30％的真实应变。
可以通过在冷加工之后对钢进行退火来细化奥氏体钢中的颗粒。通过对金属进行退火，会使材料中的晶体再结晶并成核，而产生较大的颗粒。随着新的颗粒的形成，由冷加工所引起的晶格中的位错会消失。然而，存在一个点，在该点，在有太多的位错使得使用退火进行再结晶变得实际的水平，可以对材料进行冷加工。
已退火的材料可以以任何合适的方式进行冷却，包括，例如，在炉中冷却(即，完全退火热处理)，在空气中(即，常化热处理)，或淬火(例如，快速地冷却)。例如，可以利用加压空气或气体(例如，氮气)，在油中、溶于水的聚合物中，水中，或盐水中，对金属进行淬火。淬火可以在奥氏体钢中导致产生马氏体，其比奥氏体更硬。为产生马氏体，钢必须通过其共析点(奥氏体变得不稳定的温度)快速地冷却。
材料中所产生的粒径和分布可能取决于退火之前的冷加工的量(例如，热处理之前钢中的位错的数量)、退火温度、金属保持在炉中的持续时间，以及冷却温度。例如，钢在炉中保持的时间越长，以及炉温越高，就有更多新的颗粒成核，就会消除更多的位错(例如，导致更软的钢)。作为另一个示例，如果钢通过其共析点快速地冷却，则可以产生马氏体(例如，使钢硬化)。
可以抛光304不锈钢，以提供美观的表面(例如，基体结构312的美观的外表面314)。可以使用采用不同粒度的抛光步骤序列，来对钢进行抛光(例如，随着序列的进行，粒度变高)。
边框310(和弹簧410)可以使用冷加工处理用304不锈钢制造，如上文所讨论的，这种处理提供了高强度。但是在没有附加的制造处理的情况下，冷加工在所有方向(例如，x，y和z方向)也提供了非常精确的约束。这种特性的组合可以使冷加工成为制造边框310的首选处理。例如，冷加工可以比包括熟练的切削加工的人工成本在内切削加工便宜得多。作为另一个示例，冷加工金属部件可以比模铸金属部件更坚固，这是因为难以铸造不锈钢(例如，合金容易从钢中分离，使得结构较弱)。此外，模铸也可能不精确，并需要浇铸后的切削加工来将组件尺寸调整到设计公差内。
为使边框310完全地与底部外壳110齐平，可以以紧密的公差制造边框310、弹簧410和外壳110。具体来说，可以精密地制造壁332和舌片340，以便壁332在槽225内安装齐平，舌片340与孔426和414中的至少一个接合。此外，可以精密地制造边框310的基体结构312的下表面326和底部外壳110的壁114的表面115，以便下表面332和表面115齐平，边框310的外表面314与壁114的外表面齐平。使用冷加工处理制造至少边框310(以及底部外壳110、支架210和弹簧410)，可以提供几乎完美的净组件，只需要极少的切削加工或修整以满足组件的紧密公差要求。
下面的流程图将用于示出本发明的某些实施例中所涉及的处理。图7是组装边框和外壳以形成根据本发明的实施例的便携式电子装置的壳体的说明性处理的流程图。处理700从步骤702开始。在步骤704中，将支架固定到壳体的外壳的内表面。可以使用任何合适的方法来固定支架，包括，例如，粘合剂或紧固件。支架可以包括用于固定弹簧的肋条，以及用于接纳边框的槽。在步骤706中，将弹簧插入到支架中并固定在其中。弹簧可以被设置成安装在支架的肋条中，以便弹簧保持定位于肋条内。在某些实施例中，步骤704和706的顺序可以颠倒。
在步骤708中，边框被放置在支架上方，边框的附连部分的壁与所述支架的槽对准。在步骤710中，将边框按入支架中，以便将壁插入支架的槽中，并且以便边框的至少一个接合部件与弹簧中的孔接合。一旦弹簧与支架和边框同时接合，就组装好了壳体。然后，处理700在步骤712中结束。
在另一个实施例中，组装处理可以按如下方式进行。可以将弹簧组装到支架中。将弹簧/支架组合组装到边框中，这可以使弹簧在边框和支架之间被捕获。
介绍本发明的上述实施例只是为了说明，而不是为了限制，本发明只通过下面的权利要求加以限制。
Claims (15)
1.一种便携式电子装置，包括：
外壳，包括：
平面部分，
从所述外壳的平面部分的表面延伸的侧壁部分，和
从所述侧壁部分延伸的凸起；
屏幕；以及
边框，所述边框包括：
用于接纳所述屏幕的平面部分；以及
从所述边框的所述平面部分延伸且包括接合部件的附连部分，所述接合部件在所述边框被放置在所述外壳之上时与所述凸起接合以将所述边框连接到所述外壳。
2.根据权利要求1所述的便携式电子装置，其中：
所述外壳的所述侧壁部分和所述平面部分之间的过渡包括连续曲面。
3.根据权利要求1所述的便携式电子装置，其中：
所述侧壁部分环绕所述外壳的所述平面部分的周边延伸。
4.根据权利要求1所述的便携式电子装置，其中：
所述外壳还与从所述外壳的所述平面部分的表面延伸的至少一个内壁连接，其中所述至少一个内壁和所述侧壁限定用于接纳所述附连部分的通道。
5.根据权利要求1所述的便携式电子装置，其中所述边框还包括：当所述接合部件与所述凸起接合时与所述侧壁部分大体上齐平的装饰外表面。
6.根据权利要求5所述的便携式电子装置，其中：
所述边框的平面部分还包括用于接纳所述屏幕的台阶状部分。
7.根据权利要求6所述的便携式电子装置，其中：
所述装饰外表面与所述屏幕大体上齐平。
8.根据权利要求1所述的便携式电子装置，其中：
所述附连部分大体上与所述边框的平面部分相垂直地延伸。
9.根据权利要求1所述的便携式电子装置，其中：
所述外壳由塑料构成；以及
所述边框由金属构成。
10.根据权利要求5所述的便携式电子装置，其中：
所述外表面是曲面。
11.根据权利要求9所述的便携式电子装置，其中：
所述边框由钢和铝中的至少一个构成。
12.一种移动电话壳体，包括：
外壳，所述外壳包括：
平面表面；和
从所述平面表面环绕所述平面表面的整个周边延伸的侧壁，所述侧壁具有接合机构；以及
边框，所述边框包括：
包括装饰外表面的支持结构；和
从所述支持结构延伸的至少一个脊，所述脊包括附连机构，其中所述接合机构与所述附连机构牢固地连接以组装所述壳体。
13.根据权利要求12所述的移动电话壳体，其中：
所述接合机构和所述附连机构中的至少一个包括与孔接合的舌片。
14.根据权利要求12所述的移动电话壳体，其中：
所述至少一个脊包括接纳机械紧固件的孔。
15.根据权利要求12所述的移动电话壳体，其中：
所述壳体由塑料构成；以及
所述边框由金属构成。
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