CN103986025A - 具有排流线和接地箍的电缆组件和连接器模块 - Google Patents

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Abstract

一种电缆组件(108)包括电缆(110)，该电缆包括绝缘导体(208、210)、包围绝缘导体的屏蔽层(240)、以及沿着屏蔽层延伸的排流线(215)。所述绝缘导体、屏蔽层以及排流线沿着所述电缆(110)的长度延伸到所述电缆的端接端(206)，并且接地箍(204)与所述电缆的端接端相连。所述接地箍沿着接触区域(284)与所述排流线紧密地接合，所述接地箍和所述排流线在接触区域的至少一部分上被激光焊接在一起。

Description

具有排流线和接地箍的电缆组件和连接器模块
技术领域
本发明涉及一种电缆组件，其被配置为电互连在不同的电气部件之间。
背景技术
至少一些类型的通信电缆具有在电缆长度上彼此并排地延伸的至少一根绝缘导体和排流线(也称为接地线)。(多个)绝缘导体和排流线可由屏蔽层包围，屏蔽层则由电缆护套包围。屏蔽层包括导电箔片，其与排流线一起用于屏蔽(多个)绝缘导体，防止电磁干扰(EMI)并且通常提高性能。电缆可以具有导电箔片径向朝内的箔片内置构造或导电箔片径向朝外的箔片外置构造。电缆护套、屏蔽层以及覆盖(多个)导体的绝缘层可以在电缆的端接端被移除(例如剥离)，以暴露该(多个)导体。排流线可利用例如绝缘位移连接器(IDC)端接而在端接端机械地且电气地联接到接地箍或其他屏蔽件。
然而，类似于上述电缆的通信电缆可能具有一些不希望有的属性。例如，当试图将排流线电联接到接地箍时，可能难以控制或操纵(例如，弯曲)排流线从而使排流线被正确定位以端接到接地箍。另外，当电缆被剥离或当排流线被弯曲以定位用于端接时，电缆的端接端上的导电箔片可能被切割或撕裂。箔片上的撕裂可能增加端接端上的电磁辐射发射/易感性。导电箔片的这种撕裂还可能导致端接端阻抗的不希望的变化。
因此，需要一种通信电缆，其以相对低的成本提供了有效的EMI屏蔽。
发明内容
根据本发明，一种电缆组件包括电缆，所述电缆包括绝缘导体、包围绝缘导体的屏蔽层、以及沿着屏蔽层延伸的排流线。绝缘导体、屏蔽层以及排流线沿着电缆的长度延伸到电缆的端部，并且接地箍与电缆的端部联接。接地箍沿着接触区域与排流线紧密地接合，其中所述接地箍和所述排流线在接触区域的至少一部分上被激光焊接在一起。
附图说明
图1是电缆连接器的前透视图，其包括根据一个实施例形成的多个连接器模块。
图2是根据一个实施例形成的图1所示的其中一个连接器模块的透视图。
图3是图1所示的其中一个连接器模块的分解图。
图4是根据一个实施例形成的电缆组件的端部的透视图，所述电缆组件可与图1的连接器模块一起使用。
图5示出了图4的电缆组件的端部的放大视图。
图6是图4的电缆组件的沿接触区域截取的横截面视图。
图7是电缆组件的沿接触区域截取的横截面视图。
图8是图4的电缆组件的端部的透视图，其中接触区域的一部分已经被焊接。
具体实施方式
图1是电缆连接器100的前透视图，其包括根据一个实施例形成的多个连接器模块102。连接器模块102中的每一个均包括触头组件104、联接到触头组件104的屏蔽组件106、以及也联接到触头组件104且可选地联接到屏蔽组件106的电缆组件108。该电缆组件108包括电缆110。如图所示，连接器模块102可以沿着电缆连接器100的配合面115被定位在阵列118中。电缆连接器100配置为与插座连接器(未示出)配合，其中每个连接器模块102可以与插座连接器的对应模块(未示出)接合。在示出的实施例中，每个连接器模块102包括第一和第二信号触头112、114。信号触头112、114至少部分被屏蔽组件106包围。
图中还示出了电缆连接器100包括支撑连接器模块102的壳体116。壳体116将连接器模块102和电缆组件108保持平行，使得连接器模块102在阵列118中成行和成列对齐。图1示出了一个示例性实施例，但是任何数量的连接器模块102都可以由壳体116保持为各种排列，这取决于具体的应用。
电缆连接器100被配置成与插座连接器接合，插座连接器可以电板安装(board-mount)到印刷电路板或可以是另一电缆连接器。在一些实施例中，电缆连接器100是高速差分对电缆连接器，其包括多个差分对导体。例如，电缆110可配置为以10Gbps或更大的数据速率或速度发送数据信号。差分对的导体沿着信号路径被屏蔽以减小噪声、串扰、和其他干扰。
图2是其中一个连接器模块102的独立透视图，图3示出了连接器模块102的分解图。如图所示，连接器模块102包括电缆组件108、屏蔽组件106和触头组件104。屏蔽组件106可以包括第一接地屏蔽(或盖体屏蔽)120与第二接地屏蔽(或底部屏蔽)122，它们被配置为彼此联接。当连接器模块102被组装时，触头组件104位于第一和第二接地屏蔽120、122之间。然而，在其他实施例中，屏蔽组件106可以仅包括单个接地屏蔽，或者可替换地，屏蔽组件106可包括多于三个的屏蔽部件。
参照图3，触头组件104包括安装块130，其配置成保持信号触头112、114。安装块130具有前端152和装载端154，并且沿连接器模块102的纵轴156在其间延伸。在所示实施例中，安装块130具有触头通道140、142，它们被配置成分别保持信号触头112、114。触头通道140、142大致沿着安装块130的侧部(例如顶部)是敞开的，以便在其中接收信号触头112、114，但在替代实施例中也可以具有其他结构。安装块130可以包括一些特征以将信号触头112、114紧固在相应的触头通道140、142中。例如，信号触头112、114可通过过盈配合保持在其中。在一些实施例中，安装块130与触头通道140、142被设计用于信号触头112、114的阻抗控制。
安装块130定位在电缆110的前部。电缆110的线导体212、214(图4所示)配置成延伸到安装块130中，用于分别端接到信号触头112、114。安装块130成形为将线导体212、214引导或定位在其中用于端接。在示例性实施例中，线导体212、214在装载到安装块130中之后在原位被端接到信号触头112、114。例如，安装块130可以将信号触头112、114和线导体212、214定位为直接物理接合。信号触头112、114和相应的线导体212、214随后可被联接在一起(例如通过焊接或熔接)。
在示例性实施例中，信号触头112、114从安装块130向前延伸超过前端152。安装块130包括从安装块130的相反两侧延伸的定位柱158、160。定位柱158、160被配置为当接地屏蔽120联接到安装块130时，相对于接地屏蔽120定位安装块130。
信号触头112、114可以由导电片材冲压和成型而成，或可以用其他工艺制造。每一信号触头112、114纵向延伸在对应的配合端172和对应的端接端(未示出)之间。信号触头112、114配置为在其端接端分别端接到线导体212、214。在示例性实施例中，信号触头112、114在配合端172具有销166。销166从安装块130的前端152向前延伸。销166配置为与插座连接器(未示出)的对应插座触头(未示出)配合。
接地屏蔽120具有限定第一腔室176的多个壁181-183，第一腔室176被配置为接收触头组件104。接地屏蔽120延伸在配合端178和端接端180之间。配合端178被配置为与插座连接器配合。端接端180被配置为电连接到电缆组件108。在所示的实施例中，当连接器模块102被组装时，接地屏蔽120的配合端178定位成位于或超过信号触头112、114的配合端172。接地屏蔽120的端接端180定位成位于或超过信号触头112、114的端接端。接地屏蔽120可沿着信号触头112、114的整个长度提供屏蔽。
如图3所示，电缆组件108包括接地箍204，其联接至电缆110的端接端206。如在下文更详细描述的那样，接地箍204被配置为电联接到电缆110的屏蔽层240(图4所示)。接地箍204又可以联接到屏蔽组件106。例如，接地屏蔽120可通过例如激光焊接联接到接地箍204。相应地，屏蔽组件106可直接联接到电缆组件108，从而在它们之间建立接地路径。
接地屏蔽122具有限定第二腔室188的多个壁185-187，第二腔室188接收触头组件104。接地屏蔽122延伸在配合端190和端接端192之间。配合端190被配置为与插座连接器配合。类似于接地屏蔽120，接地屏蔽122可沿着信号触头112、114的长度提供屏蔽。当接地屏蔽120、122联接在一起以形成屏蔽组件106时，腔室176、188彼此重叠(例如，占据相同的空间)，以成为连接器模块102的接触空腔。触头组件104被配置成定位在接触空腔中，使屏蔽组件106从外围包围触头组件104。
图4是电缆组件108的端部202的透视图。电缆组件108被配置为机械且电气地接合触头组件104(图1)并且机械且电气地接合屏蔽组件106(图1)。电缆组件108包括电缆110和接地箍(或屏蔽)204。接地箍204被接合到电缆110的端接端206。在所示实施例中，电缆110包括电缆护套242、屏蔽层240、一对绝缘导体208、210、和排流线215。电缆护套242、屏蔽层240、绝缘导体208、210以及排流线215可沿着电缆110的长度延伸，并且可沿如图4所示的电缆110的中心或纵向轴290延伸。然而，可以理解，电缆110可以是柔性电缆，而且因此中心轴290不需要在电缆110的整个长度上是直线的。相反，中心轴290可以延伸穿过电缆110横截面的几何中心。在所示实施例中，中心轴290沿绝缘导体208、210彼此交接或接触处的切线延伸。
在一些实施例中，绝缘导体208、210可以沿着电缆110的长度彼此平行地延伸。如此，图4所示的电缆结构也可以认为是导体的平行对。然而，电缆110的平行对结构仅是电缆110可能具有的各种结构中的一个示例。例如，绝缘导体可不彼此平行延伸，作为替代，可以形成一对绞合的绝缘导体。在其他实施例中，电缆110可仅包括单个绝缘导体或多于两个绝缘导体。此外，电缆110可包括多于一对绝缘导体(例如，四对)。
屏蔽层240包围绝缘导体208、210，而且电缆护套242沿着交界面244包围屏蔽层240。如图所示，屏蔽层240直接包围绝缘导体208、210，使得没有其他层的材料位于屏蔽层240和绝缘导体208、210之间。屏蔽层240可以紧密缠绕于绝缘导体208、210周围，从而绝缘导体无法相对彼此移动。例如，绝缘导体208、210可以并排布置并保持在一起，使得每一个与其余的一起移动或弯曲。然而，在替换实施例中，屏蔽层240可被配置成允许绝缘导体208、210相对于彼此的一些移动。如图4所示，屏蔽层240限定了包括绝缘导体208、210的芯腔238。
在所示的实施例中，电缆护套242直接包围屏蔽层240，使得没有其他层的材料位于电缆护套242和屏蔽层240之间。电缆护套242可通过塑料挤出工艺施加到屏蔽层240。电缆护套242也可以通过螺旋缠绕工艺施加到屏蔽层240。如图所示，电缆护套242具有外表面230。外表面230也可以是电缆110的外表面。在其他实施例中，附加材料层可位于屏蔽层240和绝缘导体208、210之间或屏蔽层240和电缆护套242之间。在其他实施例中，电缆护套242还可以被另一层或护套包围。
绝缘导体208、210分别包括线导体212、214，和对应的绝缘(介电)层250。绝缘层250包围相应的线导体，并将线导体与其他绝缘导体的线导体电气隔离。如图4所示，绝缘导体208、210的绝缘层250已经被去除(例如，剥离)，从而限定了绝缘层250的绝缘端252。线导体212、214延伸超过对应的绝缘端252一段距离。在所示的实施例中，绝缘端252与屏蔽层240的屏蔽端254基本平齐。然而，在其他实施例中，绝缘端252不需要与屏蔽端254平齐。
在一些实施例中，电缆护套242的一部分可被去除，以暴露出屏蔽层240。例如，电缆护套242可被热去除、机械或化学方法去除，以露出屏蔽层240。在特定实施例中，使用激光烧灼操作去除电缆护套242。在激光烧灼操作中，激光(例如CO2激光)被引导到电缆护套242上，以热去除电缆护套242的材料。更具体地，电缆护套的242的材料可以被烧掉。激光可以以光栅方式在电缆110上来回移动。在所示实施例中，排流线215与接地箍204紧密接触，并与屏蔽层240紧密接触。
如图4的放大部分所示，屏蔽层240可包括电介质或塑料子层256和导电材料子层258(以下称为导电子层258)。导电子层258背朝绝缘层250，使得绝缘子层256位于导电子层258和绝缘层250之间。图4所示的结构可以称为箔片外置结构。在一些实施例中，导电子层258是导电箔片或镀层，其可以包括例如铝。
导电子层258具有屏蔽层240的导电外表面260。对于电缆护套242未被去除的电缆110的一部分，外表面260可与电缆护套242交界。导电子层258可以抵抗上述去除操作。例如，如果电缆护套242被使用激光去除，激光可入射到导电子层258上，但是不能去除导电子层258。在去除电缆护套242之后，呈现外表面260的暴露部分262。屏蔽层240被配置成在暴露部分262处电气接地。
如图4所示，接地箍204具有从中心轴290径向朝外的外表面266、朝向中心轴290的径向朝内的内表面268、以及在它们之间延伸的厚度T1。内表面268被配置为与电缆110接合。更具体地，接地箍204的内表面268可以沿着暴露部分262与电缆护套242的外表面230或屏蔽层240的外表面260基本上交界。
在所示实施例中，接地箍204包括第一和第二臂270、272和位于臂270、272之间的线容纳部分274。接地箍(或屏蔽)204被配置为包围电缆110的端接端206的至少一部分，并且联接到电缆110的端接端206。例如，接地箍204可以成型或成形(例如弯曲或卷绕)为围绕中心轴290包围电缆110的端接端206。接地箍204可包括适当地导电的金属材料，用于允许接地路径经过接地箍204以及电气部件的一部分，例如接地屏蔽120(图2)。为了夹持端接端206，接地箍204的材料可以沿着端接端206定位，并朝向中心轴290径向向内变形或受压，使得内表面268夹住电缆110。工具或机器可以用于施加接地箍204。例如，压接工具可配置为成形接地箍204以及使之压靠在电缆110上。
在所示的实施例中，排流线215位于接地箍204和电缆110的外表面260的的暴露部分262之间。在应用接地箍204的过程中，接地箍204的内表面268压靠排流线215，以在其间形成紧密接合。此外，排流线215可通过接地箍204压靠外表面260。
图5示出了电缆组件108的端部202的放大视图。接地箍204被配置为沿着接触区域或交界面284紧密接合排流线215。在图5中，接触区域284用粗虚线表示，其表示接地箍204的内表面268与排流线215紧密接触。当电缆组件108被完全组装或连接器模块102(图1)被完全组装时，接地箍204可以沿着接触区域284的至少一部分焊接到排流线215。接触区域284可从接地箍204的箍边缘286沿着中心轴290(图4)延伸到接地箍204的相反边缘(未示出)。在特定实施例中，接触区域284是沿着线容纳部分274。
如图所示，臂270、272可成形(例如，变形)为基本上符合电缆护套242的轮廓。线容纳部分274配置成沿着接触区域284接合和直接包围排流线215。在一些实施例中，在接地箍204联接于端接端206之前，线容纳部分274可以被成形为符合排流线215的轮廓。例如，片材可被冲压和成型为包括线容纳部分274。可替换地，当接地箍204正联接到端接端206时(例如，当接地箍204正在进行压接工艺时)，线容纳部分274可以符合排流线215的轮廓。
如图5所示，当接地箍204联接到端接端206时，沿着臂270、272的内表面268可以基本压靠电缆110的外表面230(例如，电缆护套242)，而且内表面268可以压靠排流线215。排流线215位于接地箍204和屏蔽层240之间。如图所示，线容纳部分274可以沿着内表面268限定支架凹部280。在所示的实施例中，支架凹部280的尺寸和形状适于接收排流线215，使得接地箍204的线容纳部分274包围排流线215。更具体地，内表面268沿着排流线215延伸的部分可背离电缆110伸出并缠绕到排流线215上，以使排流线215可被接收。内表面268沿着电缆护套242延伸的部分可与外表面230交界，并且具有与电缆护套242类似的或基本类似的轮廓。
内表面268可以具有不同轮廓的区段或部分。根据电缆110与内表面268交界的部分，不同轮廓的区段可具有不同的轮廓。例如，内表面268可被描述为不同部分具有不同的曲率半径。作为一个特定的例子，内表面268对应于接触区域284的部分可具有第一曲率半径R1，内表面268与电缆护套242接合的部分可具有第二曲率半径R2。线容纳部分274可包括曲率半径R1，并且臂270、272可以具有曲率半径R2。在所示的实施例中，曲率半径R1是基于排流线215的尺寸的。例如，限定了曲率半径R1的圆的中心可基本延伸穿过排流线215的中心。在所示的实施例中，曲率半径R2是基于绝缘导体208和210(图4)的尺寸的。例如，限定了曲率半径R2的圆的中心可基本延伸穿过线导体212或线导体214(图4)的中心。如图5所示，第一曲率半径R1可以小于第二曲率半径R2。仅举例来说，曲率半径R1和R2之间的比率可以在约1∶3和约1∶10之间。更具体地，曲率半径R1和R2之间的比率可为约1∶4和约1∶6。
在一些实施例中，接地箍204包括重叠于排流线215的连结通道282。在示出的实施例中，连结通道282是长形的并且沿着排流线215的至少一部分延伸。连结通道282可以平行于中心轴290(图4)延伸，并且可以延伸通过线容纳部分274。在其他实施例中，连结通道282可以不是长形的。例如，连结通道282可以是圆形孔或开口。
连结通道282可以由接地箍204的通道表面234限定，该通道表面234从外表面266延伸向排流线215。接触区域284可以是排流线215和接地箍204之间的交界处，更特别地，是排流线215和包围连结通道282的内表面268之间的交界处。连结通道282部分地由通道边缘236限定，通道边缘236是由通道表面234和内表面268之间的相交部分限定的。通道边缘236可与排流线215接合。如下面所述，连结通道282可以有助于将接地箍204连结到排流线215，以便在屏蔽层240和例如接地屏蔽120(图2)之间建立接地路径。
图6示出了连结通道282的横截面，图7示出了根据替换实施例的接地箍304中的连结通道382的横截面。连结通道282可以从外表面266延伸向排流线215。如图所示，连结通道282的至少一部分完全延伸通过接地箍204，从而形成一个窗口，该窗口将排流线215暴露到电缆组件108(图1)的外部。参考图7所示的替换实施例，连结通道382可以从外表面366延伸向排流线315。然而，连结通道382可以不完全延伸通过接地箍304。相反，材料的缩小部分302可以沿着连结通道382存在于外表面366和排流线315之间。
图8是电缆组件108的端部202的透视图，其中接触区域284的一部分(由虚线表示)已经被焊接。在一个或多个实施例中，接地箍204可以使用焊接工艺激光焊接到排流线215。为了将接地箍204焊接到排流线215，焊接束(例如，532纳米的绿色激光焊接束)可被引导到连结通道282中形成入射到排流线215和/或限定连结通道282的通道表面234上的光斑。热量产生在接地箍204和排流线215中的光斑处或周围。接地箍204的材料和排流线215的材料可熔化在一起并在光斑位置的周围形成材料“浆”。材料浆的随后冷却形成了接地箍204和排流线215的金属材料之间的机械和电连接(即冶金或焊接连结288)。冶金连结288可以称为焊接连结288。
因此，接地箍204可以焊接到排流线215。接地箍204可以包括多个焊接连结288。如图所示，线容纳部分274包括两个焊接连结288。在替换实施例中，可仅用一个焊接连结或者可以使用多于两个的焊接连结。在示出的实施例中，两个焊接连结288彼此间隔开。在其他实施例中，可以形成焊接缝。例如，焊接连结288可以彼此紧邻地对齐和定位(或者彼此重叠)，以形成基本上连续的连结缝。在其他实施例中，单个长形的连结可以通过沿着连结通道282相对移动光斑从而形成焊接缝而形成。
在一些情况下，焊接连结288可以通过使用例如扫描电子显微镜(SEM)或其他显微镜检查电缆组件108而被识别。例如，接地箍204的沿着(多个)焊接连结288的外表面266可以是形态不均匀的或者相对于表示焊接连结的周围区域具有颜色变化、光泽变化、或一些其他可识别的变化。通过一个实例的方式，焊接连结288可具有相对于接地箍204的周围区域的凹陷表面。当观察接地箍204和排流线215的横截面时，该改变也可以被识别。在一些实施例中，接地箍204和排流线215通过激光焊接连结之后，连结通道282的一部分可以被保留。
光斑的直径以及连结通道282和排流线215的各种尺寸可被配置为提供适当的焊接连结。例如，焊接束的光束直径可以大于或小于连结通道282的宽度294。仅举例来说，宽度294可以是约0.13毫米到约0.25毫米，更具体地大约为0.18毫米。光束直径可以是约0.13毫米到约0.38毫米，或更具体地，约0.25毫米。在一些实施例中，连结通道282的宽度294可以是焊接束直径(或者更具体地，光斑的直径)的大约25％到约75％。接地箍204的厚度T1(图4)可以是约0.10到约0.20毫米，更具体地，约0.15毫米。
在其他实施例中，电缆组件108被使用搭头焊接工艺进行激光焊接。在这样的实施例中，接地箍204的材料可以至少部分地透射焊接束。例如，可以使用532纳米波长(绿色)激光，仅部分被接地箍204吸收。热斑(未示出)可以产生于接地箍204和排流线215之间的交界处。产生于热斑处的热能使接地箍204和排流线215熔化。随后的冷却形成了机械和电气连接(即焊接连结)。
激光焊接操作可分别在线导体212、214端接到信号触头112、114(图1)之前、之后或期间执行。在排流线215和接地箍204被激光焊接之后，接地屏蔽120和/或接地屏蔽122(图2)可以使用相同的激光或不同的激光被激光焊接到接地箍204。

Claims (10)

1.一种电缆组件(108)，包括：
电缆(110)，所述电缆包括绝缘导体(208、210)、包围绝缘导体的屏蔽层(240)、以及沿着屏蔽层延伸的排流线(215)，其中所述绝缘导体、屏蔽层、和排流线沿着所述电缆(110)的长度延伸到所述电缆的端接端(206)，以及
联接至所述电缆的端接端的接地箍(204)，
其特征在于，所述接地箍沿着接触区域(284)与所述排流线紧密地接合，其中所述接地箍和所述排流线在所述接触区域的至少一部分上被激光焊接在一起。
2.根据权利要求1所述的电缆组件，其中所述接地箍(204)具有在所述电缆(110)旁边延伸的内表面(268)，所述内表面具有沿着所述排流线(215)的第一曲率半径(R1)以及沿所述电缆的外表面(266)的第二曲率半径(R2)，所述第一曲率半径小于所述第二曲率半径。
3.根据权利要求1所述的电缆组件，其中所述接地箍(204)具有在所述电缆(110)旁边延伸的内表面(268)，所述接地箍包括线容纳部分(274)，该线容纳部分沿着所述内表面限定了支架凹部(280)，该支架凹部的形状适于接收所述排流线(215)，使得所述线容纳部分包围所述排流线。
4.根据权利要求3所述的电缆组件，其中所述线容纳部分(274)包括连结通道(282)，该连结通道从所述接地箍(204)的外表面(266)延伸向所述支架凹部(280)中的所述排流线(215)，而且焊接连结(288)形成在所述排流线(215)与所述接地箍(204)之间的连结通道中。
5.根据权利要求1所述的电缆组件，其中所述接地箍(204)具有外表面(266)和在所述电缆(110)旁边延伸的内表面(268)，所述接地箍包括连结通道(282)，该连结通道从接地箍的外表面延伸向所述排流线(215)，所述接地箍沿着所述连结通道焊接到所述排流线。
6.根据权利要求5所述的电缆组件，其中所述连结通道(282)的至少一部分完全延伸通过所述接地箍(204)，所述接地箍(204)形成了暴露出所述排流线(215)的窗口。
7.根据权利要求1所述的电缆组件，其中多个焊接连结(288)结合所述排流线(215)与所述接地箍(204)。
8.根据权利要求1所述的电缆组件，其中每个所述绝缘导体(208，210)包括对应的线导体(212、214)，所述线导体由对应的绝缘层(250)包围，所述线导体在所述端接端(206)处延伸超过所述绝缘层。
9.根据权利要求8所述的电缆组件，还包括具有信号触头(112，114)的连接器模块(102)，所述信号触头(112，114)被电联接到所述导线(212，214)。
10.根据权利要求9所述的电缆组件，还包括接地屏蔽(120)，所述接地屏蔽直接联接到所述接地箍(204)并沿所述信号触头(112，114)延伸以屏蔽所述信号触头。
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