CN104412196B - 计算机系统、用于计算机系统的机壳的零件、热交换器及组装计算机系统的零件的方法 - Google Patents

计算机系统、用于计算机系统的机壳的零件、热交换器及组装计算机系统的零件的方法 Download PDF

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Abstract

根据各种实施例，本发明可提供一种计算机系统。该计算机系统可包含：机壳，具有突出部；发热装置；热交换器；以及热管，设置成将热量从该热管的所述第一端传递至该热管的所述第二端。所述热管的所述第一端可被联接至所述发热装置。所述热管的所述第二端可被联接至所述热交换器。所述热管的所述第二端可被配置于所述机壳的所述突出部中。

Description

计算机系统、用于计算机系统的机壳的零件、热交换器及组装 计算机系统的零件的方法
技术领域
本发明大体上涉及计算机系统、用于计算机系统的机壳的零件、热交换器、以及用于组装计算机系统的零件的方法。
背景技术
例如膝上型计算机或笔记本电脑等移动计算机系统可被设计成尽可能为可携式的。因此，可能需要提供薄的可移动计算机系统。
发明内容
根据各种实施例，可提供一种计算机系统。该计算机系统可包含：机壳，具有突出部；发热装置；热交换器；以及热管，设置成将热量从该热管的第一端传递至该热管的第二端。所述热管的第一端可联接至所述发热装置。所述热管的第二端可联接至所述热交换器。所述热管的第二端可被配置于所述机壳的突出部中。
根据各种实施例，可提供一种用于计算机系统的机壳的零件。该零件可包含突出部，该突出部被设置成保持所述计算机系统的热管的一端。
根据各种实施例，可提供一种用于连接至热管的热交换器。该热交换器可包含复数个鳍片(fin)。所述鳍片可具有至少大致矩形的形状。
根据各种实施例，可提供一种用于组装计算机系统的零件的方法。该方法可包含：将所述计算机系统的热交换器的一端提供在所述计算机系统的机壳的突出部中。
附图说明
在附图中的不同视图中，相同的附图标记一般表示相同的部件。附图未必按比例绘制，而是通常注重于例示本发明的原理。为清楚起见，可任意放大或缩小各种特征或组件的尺寸。在下文说明中，将参照附图阐述本发明的各种实施例，附图中：
图1显示一热管；
图2显示一计算机冷却系统；
图3显示一计算机系统的剖视图；
图4显示一热管总成；
图5显示一冷却系统的剖视图；
图6显示根据一实施例的计算机系统；
图7显示根据一实施例的用于组装计算机系统的零件的方法的流程图；
图8显示根据一实施例的热管总成；
图9显示根据一实施例的冷却系统的剖视图；
图10显示一常用计算机系统与根据本发明一实施例的计算机系统的机壳的支脚的比较；
图11显示一常用计算机系统的剖视图；以及
图12显示根据本发明一实施例的计算机系统的剖视图。
具体实施方式
以下详细说明将参照附图，附图以例示方式显示可用以实践本发明的具体细节及实施例。为使本领域技术人员能够实践本发明，将足够详细地阐述这些实施例。亦可利用其它实施例，并且可在不背离本发明范围的条件下作出各种结构变化及逻辑变化。各种实施例未必相互排斥，乃因某些实施例可与一或多个其它实施例相互组合而形成新的实施例。
为使本发明可易于理解并投入实际应用，现在将以举例而非限定方式参照附图阐述特定实施例。
提供装置的各种实施例，并提供方法的各种实施例。应理解，该装置的基本特征亦适用于该方法，反之亦然。因此，为简明起见，可省略对这种特征的重复说明。
应理解，本文中针对一特定装置所述的任一特征亦可能适用于本文所述的任一装置。应理解，本文中针对一特定方法所述的任一特征亦可能适用于本文所述的任一方法。此外，应理解，对于本文所述的任一装置或方法，未必所述的所有组件或步骤皆必须包含于所述装置或方法中，而是可仅包含某些(而非全部)组件或步骤。
本文所用术语“联接”(或“连接”)可被理解成电性联接或机械联接，例如附接或固定或附连、抑或只是接触而无任何固定，且应理解，既可提供直接联接，亦可提供间接联接(即：无直接接触的联接)。
根据各种实施例，可提供各种装置及方法来提高笔记本电脑冷却系统的效率而不增加表观单元厚度。
例如笔记本电脑及手持装置等系统及装置的形状因子(form factor)在持续减小。笔记本电脑的X及Y尺寸(宽度及深度)可通常由显示器大小决定，因此系统设计者可最为关注的尺寸可为Z尺寸(厚度)。可能需要不断的创新以便能够在不断变薄的壳体中散失大量的热量。
大多数高功率笔记本电脑可利用热管(HP)自最热的芯片有效地传递(或传送)热量。可藉由热交换器自热管移除热量，热交换器可将热量传递至由风扇(blower)吹送过热交换器(HTx)的空气。两种用以提高冷却系统效率的方式可为：减小对流经热交换器的空气的阻力或增大热交换器鳍片的表面积。
根据各种实施例，可藉由改良流经一笔记本电脑冷却系统的热交换器的气流以及增大热交换器的表面积而不增大笔记本电脑的表观厚度来提高该笔记本电脑冷却系统的效率。
图1显示一热管100。热管100可为具有极高导热率的热连接。热管100可为封闭且被排空的腔室，该腔室具有壳体108并被衬以灯芯(wick)110。可藉由挥发性流体的蒸发而传送(或传递)热量，该挥发性流体可在管的冷端(或冷凝器端)106冷凝并藉由毛细管作用而返回至热端(或蒸发器端)102，如一箭头112所示。蒸气可如箭头116所示穿过空腔。热管可包含三个区：蒸发器102、冷凝器106及连接蒸发器102与冷凝器106的绝热区104。该装置的热传递容量可为最佳导热材料的许多倍。热量可在114处进入热管，并在120处自热管传出，因而热量可如箭头118所示那样流动。
图2显示一计算机冷却系统200，举例而言，一笔记本电脑冷却系统。在笔记本电脑冷却应用中，热管206的蒸发器端可经由传热板204附装至发热组件(例如设于PCB(印刷电路板)202上的CPU(中央处理单元)及/或GPU(图形处理单元))，传热板204可与该组件及该热管密切接触。热量可经由该热管传递并经由热交换器(HTx)210于该冷凝端散失。热交换器可包含附装至热管206的冷凝端的复数个鳍片或由附装至热管206的冷凝端的复数个鳍片组成。风扇208或吹风机可用于强制空气穿过热交换器210。该系统的热量可被传递至经由冷空气入口212及214输入的空气，并且经由热空气出口216被吹送出该系统。
图3显示一计算机系统(或者亦称为计算系统)的剖视图300。规定一笔记本电脑的表观厚度392可为业内的惯例，该表观厚度为计算机上主表面与下主表面间的距离，不包括例如支脚(图3参照该计算机系统所放置的表面(例如书桌306)来显示一支脚304的高度)等任何来自主表面的局部突起。为提供使空气在计算机下部流至该冷却系统风扇的间隙，使笔记本电脑具有自主表面突出若干毫米的支脚亦可为惯常作法。根据各种实施例，此种突起可用于提高冷却系统的效率。
对于例如笔记本电脑等装置，热交换器的大小可由机壳的各物理约束条件来决定。典型地，可为可装有热交换器鳍片的热交换器提供一定的高度。穿过鳍片的开放区域可由热管限定，可能期望使热管沿热交换器的长度延伸并接触每一鳍片。由于热管可占据热交换器的开放鳍片区域的一定比例，因而穿过热交换器的气流可能会减少。
图4显示一热管总成400。发热装置402可联接至热管404的第一端(例如，利用传热板)。热管404的第二端可联接至热交换器406。如箭头408所示，热管404可被隐埋于热交换器鳍片中。此可限制穿过鳍片的气流，进而可降低效率。
图5显示业内已知的一冷却系统的剖视图500。穿过该冷却系统的风扇504(例如，包含风机叶片)及热交换器鳍片516的横截面可显示由被隐埋于热交换器鳍片区域中的热管512所造成的气流限制。该计算机系统可放置于一表面上，举例而言，桌面502上。冷空气可被风扇504经由底部机壳中的通风口吸入，如点虚线箭头508所示。热空气可被风扇504自内部吸出，如点线箭头506所示。机壳可冷却未附装至热管的各组件。支脚510可在桌子(或桌面502)与底部机壳之间提供间隙，以使气流流经底部通风口。热管512可被铜焊至各热交换器鳍片。如椭圆514所示，由于热管512被隐埋于热交换器(或热交换器鳍片516)内部，因而可能会发生流量限制。如虚线箭头518所示，该热交换器可自鳍片516向空气传递热量。热空气可进而被排出系统。如上文所述，由于热管512与热交换器位于同一空间中，而穿过该热交换器的气流可能会减少。
图6显示根据一实施例的计算机系统600。该计算机系统可包含机壳602，机壳602具有突出部。计算机系统600可进一步包含发热装置604。计算机系统600可进一步包含热交换器606。计算机系统600可进一步包含热管608，热管608设置成将热量从热管608的第一端传递至热管608的第二端。热管608的第一端可联接至发热装置604，且热管608的第二端可联接至热交换器606。该联接如图6中的线610所示，并且例如可由传热板或传热膏提供。热管608的第二端可配置于机壳602的突出部中。
根据各种实施例，该突出部可包含或可为计算机系统600的机壳602的支脚的一部分，抑或可被包含于计算机系统600的机壳602的支脚的一部分中。
根据各种实施例，该支脚在机壳602的下部部分的主表面与一表面(例如，若该计算机系统放置于桌子上，则为该桌子)之间提供一距离，计算机系统600放置于该表面上。
根据各种实施例，发热装置604可包含或可为中央处理单元及/或图形处理单元，抑或可被包含于中央处理单元及/或图形处理单元中。
根据各种实施例，热交换器606可包含或可为复数个鳍片。该鳍片可具有至少大致矩形的形状。
根据各种实施例，计算机系统600可进一步包含风扇(图6中未示出)，该风扇被设置成吹送空气穿过热交换器606。
根据各种实施例，该突出部的尺寸可处于约1mm至6mm(毫米)的范围内，例如约1毫米至5毫米的范围内，例如约2毫米至3毫米的范围内，例如约2毫米，例如约2.5毫米，或例如约3毫米。对于该突出部的大小可并无严格限制。在附图所示的设计中，该突出部可与常用实施方式的支脚突出部为同一高度，包含橡胶支脚部在内该高度可为3毫米—橡胶支脚部自D零件(D-part)的标称壁偏移1.5毫米。该支脚偏移量可为2.75毫米，此可容许热管被放置于较图中所示甚至更低的位置—带有橡胶垫的支脚的总高度可为4.8毫米。该突出部可为任意形状，但该形状可最可能由底部机壳(D零件)的制造工艺决定。所示各零件可为成形金属片材，因此可能需要自标称壁至该突出部的整个深度存在一定过渡(该突出部可能不能具有垂直的壁)。然而，D零件亦可为一注射成型塑料、或浇铸金属零件，并且因此该突出部可具有近乎垂直的壁，并且可更紧密地环抱热管。
根据各种实施例，可提供用于计算机系统的机壳的零件。该零件可包含突出部，该突出部设置成保持该计算机系统的热管的一端。
根据各种实施例，该突出部可包含或可为该计算机系统的机壳的支脚的一部分，抑或可被包含于该计算机系统的机壳的支脚的一部分中。
根据各种实施例，该支脚在该机壳的下部部分的主表面与一表面之间提供一距离，该计算机系统放置于该表面上。
根据各种实施例，该热管的另一端可被设置成连接至发热装置。
根据各种实施例，该发热装置可包含或可为中央处理单元及/或图形处理单元，抑或可被包含于中央处理单元及/或图形处理单元中。
根据各种实施例，该热管的一端可连接至热交换器。
根据各种实施例，该热交换器可包含或可为复数个鳍片。该鳍片可具有至少大致矩形的形状。
根据各种实施例，风扇可被设置成吹送空气穿过该热交换器。
根据各种实施例，该突出部的尺寸可处于约1 mm至6mm(毫米)的范围内，例如约1毫米至5毫米的范围内，例如约2毫米至3毫米范围内，例如约2毫米，例如约2.5毫米，或例如约3毫米。对于该突出部的大小可并无严格限制。在附图所示的设计中，该突出部可与常用实施方式的支脚突出部为同一高度，包含橡胶支脚部在内该高度可为3毫米—橡胶支脚部自D零件(D-part)的标称壁偏移1.5毫米。该支脚偏移量可为2.75毫米，此可容许热管被放置于较图中所示甚至更低的位置—带有橡胶垫的支脚的总高度可为4.8毫米。该突出部可为任意形状，但该形状可最可能由底部机壳(D零件)的制造工艺决定。所示各零件可为成形金属片材，因此可能需要自标称壁至该突出部的整个深度存在一定过渡(该突出部可能不能具有垂直的壁)。然而，D零件亦可为注射成型塑料、或浇铸金属零件，并且因此该突出部可具有近乎垂直的壁，并且可更紧密地环抱热管。
根据各种实施例，该零件可为D零件。应理解，对于笔记本电脑的机壳，可根据字母表的各字母来标示各零件。举例而言，显示器的背面机壳可为A零件，该机壳的暴露出显示屏的侧可为B零件，该机壳的保持键盘的下部零件可为C零件，以及该机壳的背面(例如包含笔记本电脑的支脚)可为D零件。
根据各种实施例，可提供热交换器以用于连接至热管。该热交换器可包含复数个鳍片。该鳍片可具有至少大致矩形的形状。
根据各种实施例，该热交换器可被设置成连接至热管的一端，其中可将该热管的一端提供至计算机系统的机壳的突出部中。
根据各种实施例，该突出部可包含或可为该计算机系统的机壳的支脚的一部分，抑或可被包含于该计算机系统的机壳的支脚的一部分中。
根据各种实施例，该支脚可在该机壳的下部部分的主表面与一表面之间提供一距离，该计算机系统放置于该表面上。
根据各种实施例，该热管的另一端可被设置成连接至发热装置。
根据各种实施例，该发热装置可包含或可为中央处理单元及/或图形处理单元，抑或可被包含于中央处理单元及/或图形处理单元中。
根据各种实施例，风扇可被设置成吹送空气穿过该热交换器。
根据各种实施例，该突出部的尺寸可处于约1mm至6mm(毫米)的范围内，例如约1毫米至5毫米的范围内，例如约2毫米至3毫米的范围内，例如约2毫米，例如约2.5毫米，或例如约3毫米。对于该突出部的大小可并无严格限制。在附图所示的设计中，该突出部可与常用实施方式的支脚突出部为同一高度，包含橡胶支脚部在内该高度可为3毫米—橡胶支脚部自D零件(D-part)的标称壁偏移1.5毫米。该支脚偏移量可为2.75毫米，此可容许热管被放置于较图中所示甚至更低的位置—带有橡胶垫的支脚的总高度可为4.8毫米。该突出部可为任意形状，但该形状可最可能由底部机壳(D零件)的制造工艺决定。所示各零件可为成形金属片材，因此可能需要自标称壁至该突出部的整个深度存在一定过渡(该突出部可能不能具有垂直的壁)。然而，D零件亦可为一注射成型塑料、或浇铸金属零件，并且因此该突出部可具有近乎垂直的壁，并且可更紧密地环抱热管。
根据各种实施例，该鳍片的尺寸可为约5mm至50mm(毫米)高(例如约10毫米至30毫米高，例如约5毫米至20毫米高，例如约8.6毫米高，例如约10毫米高，例如约20毫米高，或例如约30毫米高)，并且约5毫米至50毫米宽(例如约10毫米至40毫米宽，例如约10毫米至30毫米宽，例如约10毫米宽，例如约20毫米宽，例如约24毫米宽，或例如约30毫米宽)。该尺寸可取决于冷却要求以及可用空间。应理解，“高”可描述该z方向高度，而“宽”可描述长度。
图7显示根据一实施例的流程图700，其例示用于组装计算机系统的零件的方法。在702中，可将计算机系统的热交换器的一端提供在该计算机系统的机壳的突出部中。
根据各种实施例，该突出部可包含或可为该计算机系统的机壳的支脚的一部分，抑或可被包含于该计算机系统的机壳的支脚的一部分中。
根据各种实施例，该支脚可在该机壳的下部部分的主表面与一表面之间提供一距离，该计算机系统放置于该表面上。
根据各种实施例，该方法可进一步包含将该热管的一端连接至热交换器。
根据各种实施例，该方法可进一步包含将该热管的另一端连接至发热装置。
根据各种实施例，该发热装置可包含或可为中央处理单元及/或图形处理单元，抑或可被包含于中央处理单元及/或图形处理单元中。
根据各种实施例，该热交换器可包含或可为复数个鳍片。该鳍片可具有至少大致矩形的形状。
根据各种实施例，该方法可进一步包含提供风扇，该风扇被设置成吹送空气穿过该热交换器。
根据各种实施例，该突出部的尺寸可处于约1mm至6mm(毫米)范围内，例如约1毫米至5毫米范围内，例如约2毫米至3毫米范围内，例如约2毫米，例如约2.5毫米，或例如约3毫米。对于该突出部的大小可并无严格限制。在附图所示的设计中，该突出部可与常用实施方式的支脚突出部为同一高度，包含橡胶支脚部在内该高度可为3毫米—橡胶支脚部自D零件(D-part)的标称壁偏移1.5毫米。该支脚偏移量可为2.75毫米，此可容许热管被放置于较图中所示甚至更低的位置—带有橡胶垫的支脚的总高度可为4.8毫米。该突出部可为任意形状，但该形状可最可能由底部机壳(D零件)的制造工艺决定。所示各零件可为成形金属片材，因此可能需要自标称壁至该突出部的整个深度存在一定过渡(该突出部可能不能具有垂直的壁)。然而，D零件亦可为注射成型塑料、或浇铸金属零件，并且因此该突出部可具有近乎垂直的壁，并且可更紧密地环抱热管。
根据各种实施例，藉由将热管移离热交换器并使热管位于局部偏离该计算机的标称壁之一空间中，可增大供空气流经热交换器的开放区域。藉由使此偏离区域亦执行供放置计算机的支脚的功能，该偏离区域可被隐藏以便不会令人生厌。
图8显示根据一实施例的热管总成800。在热管总成800中，显示热交换器808，其中将热管804的大部分(或热管的一端的大部分)移出鳍片区域外。该热管的另一端可联接至发热装置802，例如利用传热板或传热膏进行联接。热管804可增设有一弯曲部806，以将热管移出热交换器808外。如箭头810所示，热管804(或热管804的一端)的大部分可位于热交换器808的鳍片顶部上而非被隐埋于鳍片中。举例而言，此可由具有至少大致矩形形状的热交换器808的各鳍片提供。
图9显示根据一实施例的冷却系统的剖视图900。根据各种实施例的该冷却系统的横截面显示：藉由容许热管910占据该支脚突出部，能够减少流量限制以及增大鳍片面积。包含该冷却系统的计算机系统(例如笔记本电脑)可放置于桌面902上。冷空气可被风扇904(例如包含风扇叶片)经由底部机壳中的通风口吸入，如点虚线箭头908所示。热空气可被风扇904自内部吸出，如点线箭头906所示。机壳可冷却未附装至该热管的各组件。热管910此时可位于由底部机壳上长支脚所形成的空腔内。此可增大穿过热交换器(或热交换器鳍片914)的开放区域。如椭圆912所示，可能会出现减小的流量限制。该热交换器此时可具有使空气自由流动的更大区域。此可藉由降低该热交换器(HTX)两端的压力降、提高空气流速、以及将更大鳍片表面区域暴露于此增大的流量而提高该冷却系统的效率。如虚线箭头916所示，该热交换器可自鳍片914向空气传递热量。热空气可进而被排出系统。
根据各种实施例，如图10所示，可延长支脚突出部以为该热管占用该支脚突出部让出空间。
图10显示一常用计算机系统与根据本发明一实施例的计算机系统的机壳的支脚的比较1000。在1002中，显示一常用计算机系统，其中可提供一局部化支脚突出部1004。在1006中，显示根据各种实施例的计算机系统，其中被延长的支脚突出部1008可容纳热管。
图11显示一常用计算机系统的剖视图1100。如1102所示，在常用实施方式中，支脚总计可为3毫米高，并且如1106所示，该支脚可在D零件中偏移1.5毫米。此外，在该常用计算机系统中，如1104所示，该热管可相对于D零件偏移1.2毫米。
图12显示根据一实施例的计算机系统的剖视图1200。在根据一实施例的该计算机系统中，如1202所示，该支脚总计可为3毫米高，并且如1206所示，该支脚可在D零件中偏移1.5毫米。然而，在根据各种实施例的该计算机系统中，如1204所示，与支脚不同，热管可相对于D零件被降低1.3毫米。因此，共计而言，热管在根据一实施例的计算机系统中较在常用计算机系统中可低2.5毫米(1.2mm+1.3mm)。
根据各种实施例，藉由增大热交换器鳍片表面区域以及减少由热管造成的穿过热交换器的空气流量限制而不增加该计算机的表观厚度，可提高冷却系统的效率。
根据各种实施例，藉由使更多热量被移出该系统而不增加该计算机的表观厚度，可减轻笔记本电脑设计的限制。
尽管已参考具体实施例详细显示并描述本发明，然而本领域技术人员应理解，可在不背离由所附权利要求书所限定的本发明精神及范围的条件下，对其作出形式及细节上的各种变化。因此，本发明的范围系由所附权利要求书示出，且因此归属于权利要求书的等价含义及范围内的所有变化皆将包含于本发明范围内。

Claims (15)

1.一种计算机系统，包含：
机壳，具有突出部；
发热装置；
热交换器；
热管，设置成将热量从该热管的蒸发器端传递至该热管的冷凝器端；以及
风扇，设置成吹送空气穿过所述热交换器；
其中所述热管的所述蒸发器端被联接至所述发热装置；
其中所述热管的所述冷凝器端被联接至所述热交换器；
其中所述热管的所述冷凝器端被配置于所述机壳的突出部中，以减少穿过所述热交换器的空气流量限制；并且
其中所述突出部包含所述计算机系统的所述机壳的支脚的一部分；
其中所述突出部偏离所述机壳的壁。
2.如权利要求1所述的计算机系统，
其中所述支脚在所述机壳的下部部分的主表面与一表面之间提供一距离，所述计算机系统放置于该表面上。
3.如权利要求1所述的计算机系统，
其中所述发热装置包含中央处理单元与图形处理单元中的至少一个。
4.如权利要求1所述的计算机系统，
其中所述热交换器包含复数个鳍片；
其中所述鳍片具有矩形的形状。
5.如权利要求1所述的计算机系统，
其中所述突出部的尺寸处于1毫米至6毫米的范围内。
6.一种用于计算机系统的机壳的零件，该零件包含：
突出部，设置成保持所述计算机系统的热管的冷凝器端，从而穿过所述计算机系统的热交换器的空气流量限制减少；
其中风扇被设置成吹送空气穿过所述热交换器；
其中所述热管的蒸发器端被设置成被连接至发热装置；
其中所述热管的所述冷凝器端被连接至所述热交换器；
其中所述突出部包含所述计算机系统的机壳的支脚的一部分；
其中所述突出部偏离所述机壳的壁。
7.如权利要求6所述的零件，
其中所述支脚在所述机壳的下部部分的主表面与一表面之间提供一距离，所述计算机系统放置于该表面上。
8.如权利要求6所述的零件，
其中所述发热装置包含中央处理单元与图形处理单元中的至少一个。
9.如权利要求6所述的零件，
其中所述热交换器包含复数个鳍片；
其中所述鳍片具有矩形的形状。
10.如权利要求6所述的零件，
其中所述突出部的尺寸处于1毫米至6毫米的范围内。
11.一种用于组装计算机系统的零件的方法，该方法包含：
将所述计算机系统的热管的蒸发器端连接至发热装置；
将所述热管的冷凝器端连接至热交换器；
提供风扇，该风扇被设置成吹送空气穿过所述热交换器；
将所述计算机系统的所述热管的所述冷凝器端提供在所述计算机系统的机壳的突出部中，从而穿过所述热交换器的空气流量限制减少；
其中所述突出部包含所述计算机系统的所述机壳的支脚的一部分；
其中所述突出部偏离所述机壳的壁。
12.如权利要求11所述的方法，
其中所述支脚在所述机壳的下部部分的主表面与一表面之间提供一距离，所述计算机系统放置于该表面上。
13.如权利要求11所述的方法，
其中所述发热装置包含中央处理单元与图形处理单元中的至少一个。
14.如权利要求11所述的方法，
其中所述热交换器包含复数个鳍片；
其中所述鳍片具有矩形的形状。
15.如权利要求11所述的方法，
其中所述突出部的尺寸处于1毫米至6毫米的范围内。
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