CN104969115A - 用于头部可安装显示器的模块化框架构造 - Google Patents

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Abstract

一种可佩戴装置组装件(172)包括：装置模块(181)，具有组件外壳(176)，该组件外壳具有被配置为向用户呈现信息的显示器；远离组件外壳的辅助外壳单元(177)；以及连接构件(183)，在外壳单元和辅助外壳单元之间延伸。所述装置也包括：头部保持结构(182)，具有中心支撑(174)，具有从其延伸的鼻梁(175)；第一侧臂(173B)，在中心框架支撑的第一侧上从中心框架支撑延伸；以及附接臂(173A)，在中心支撑的第二侧上从中心支撑延伸。所述装置模块和所述头部保持结构被配置为通过将在连接臂上的第一附接特征(193)与在保持构件上的第二附接特征(194、197)可释放地附接来一起用于可释放组装件。当被组装在一起时，所述装置组装件可佩戴在用户的头部上。

Description

用于头部可安装显示器的模块化框架构造
对于相关申请的交叉引用
本申请是于2013年2月7日提交的、题为Modifying FrameConstruction For Head Mountable Display的美国专利申请13/762,146的继续申请，其整体公开由此通过引用被合并在此。
背景技术
除非在此另外指示，否则在本部分中描述的材料不是对于在本申请中的权利要求的现有技术，并且不被允许通过在本部分中包括而是现有技术。
诸如个人计算机、膝上型计算机、平板计算机、蜂窝电话和无数类型的具有因特网功能的装置的计算装置越来越多地在现代生活的多个方面中流行。随着时间，这些装置向用户提供信息的方式正在变得更智能、更有效、更直观和/或更不突兀。向计算硬件、外围装置以及传感器、检测器与图像和音频处理器等其他技术的微型化的趋势已经帮助打开有时被称为“可佩戴计算”的领域。在图像和视觉处理和生产的领域中，具体地说，已经变得可能考虑可佩戴显示器，其将图形显示放置为接近佩戴者(或用户)的眼睛足以使得显示的图像看起来象正常大小的图像，诸如可以在常规的图像显示装置上被显示。相关技术可以被称为“近眼显示器”。
具有近眼显示器的可佩戴计算装置也可以被称为“头部可安装显示器”、“头部安装显示器”、“头部安装装置”或“头部可安装装置”。头部可安装显示器将一个或多个图形显示器放置为接近佩戴者的一只或两只眼睛。为了在显示器上生成图像，可以使用计算机处理系统。这样的显示器可以占用佩戴者的整个视场，或仅占用佩戴者的视场的一部分。而且，头部安装显示器可以在大小上不同，例如采取诸如眼镜型显示器的较小的形式或者诸如头盔的较大形式。
可佩戴显示器的正在出现和预期的使用包括其中用户实时地与增强现实或虚拟现实交互的应用。这样的应用可以是任务关键的或安全关键的，诸如在公共安全或航空设置中。该应用也可以是娱乐的，诸如交互游戏。许多其他应用也是可能的。其他个人图像显示器可以是被称为抬头显示器，其中，在透明显示器上、中或通过该透明显示器显示图像，该透明显示器将显示的图像叠加在周围环境的视图上。这些允许用户与其周围同时观看由显示器呈现的图像。然而，这样的装置可以具有许多限制，包括在它们对于它们的佩戴者的适配和舒适以及受限的功能上。
发明内容
本公开的一个方面涉及一种可佩戴装置组装件，其被配置为佩戴在用户的头部上。所述装置包括装置模块，其具有：组件外壳，所述组件外壳具有显示器，所述显示器被配置为向用户呈现信息；远离所述组件外壳的辅助外壳单元；以及在所述外壳单元和所述辅助外壳单元之间延伸的连接构件。所述连接构件在其表面上具有第一附接结构。所述装置也包括头部保持结构，其具有：中心支撑，所述中心支撑具有从其延伸的鼻梁；第一侧臂，在中心框架支撑的第一侧上从中心框架支撑延伸；以及附接臂，在所述中心支撑的第二侧上从所述中心支撑延伸。所述附接臂包括被配置为与所述第一附接结构配对的第二附接结构。所述装置模块和所述头部保持结构被配置为通过将所述第一附接特征可拆卸地与所述第二附接特征附接来一起用于可释放的组装件，并且当被组装在一起时，所述装置组装件可佩戴在用户的头部上，其中所述模块位于所述头部的第一侧上，并且所述显示器与用户的眼睛相邻，所述侧壁位于所述头部的第二侧上，并且所述鼻梁接触所述用户的鼻子。
本公开的另一个方面涉及一种用于与个人显示模块一起使用的保持构件，所述个人显示模块具有：显示器，其被配置为向用户呈现信息；远离所述显示器的外壳单元；以及连接构件，其至少部分地在所述外壳单元和所述显示器之间延伸。所述保持构件包括：中心支撑；第一侧臂，在所述中心支撑的第一侧上从所述中心支撑延伸；以及附接臂，在所述中心支撑的第二侧上从所述中心支撑延伸。所述附接臂包括第一附接结构，所述第一附接结构被配置为与沿着所述个人显示模块的所述连接构件的表面包括的第二附接结构可释放地附接。在所述第一附接结构和所述第二附接结构之间的所述可释放附接可拆卸地将所述保持构件紧固到所述个人显示模块，使得结果产生的组装件可佩戴在用户的头部上，其中所述模块的显示器接近所述用户的眼睛定位。
本公开的另一个方面涉及一种个人显示模块，包括：组件外壳，具有显示器，所述显示器被配置为向用户呈现信息；远离所述组件外壳的辅助外壳单元；以及连接构件，其在所述外壳单元和所述延伸臂之间延伸。所述连接构件包括在其表面上的第一附接结构。所述个人显示模块被配置为在所述第一附接结构处与保持构件可拆卸地附接，以便可佩戴在用户的头部上，其中所述模块位于头部的第一侧上，并且所述显示器与用户的眼睛相邻。
附图说明
图1A图示了根据一个示例实施例的可佩戴计算系统；
图1B图示了在图1A中所示的可佩戴计算装置的替选视图；
图1C图示了根据一个示例实施例的另一可佩戴计算系统；
图1D图示了根据一个示例实施例的另一可佩戴计算系统；
图2和3示出根据本公开的一个实施例的可佩戴计算机装置；
图4和5示出被用户佩戴的图2的装置的正视图和侧视图；
图6示出以其调整的配置的图4和5的装置；
图7示出在分解状态中的根据其模块化配置的图2的装置；
图8示出在具有另外的模块化结构的在分解状态中的图7的装置；
图9A和9B示出可以用在附接图7和8的装置的模块化配置的组件的附接机构的组件的详细视图；
图10更详细地示出图9A和9B的附接机构的组件的另外的详细视图；以及
图11示出根据本公开的另一个方面的、具有替选的模块化配置的可佩戴计算机装置。
具体实施方式
在此描述示例方法和系统。应当明白，词“示例”和“示例性”在此用于表示“作为示例、实例或例示”。在此描述为作为“示例”或“示例性”的任何实施例或特征不必然被认为相对于其他实施例或特征是优选的或有益的。在下面的详细说明中，参考附图，附图形成其一部分。在附图中，类似的符号通常标识类似的组件，除非上下文另外指示。在不偏离在此提供的主题的精神或范围的情况下，可以利用其他实施例，并且可以作出其他改变。
在此所述的示例实施例不意味着是限制性的。容易明白，可以以多种不同的配置来布置、替代、组合、分离和设计在此一般地描述并且在附图中图示的本公开的方面，在此明确地预期该全部多种不同的配置。
现在更详细地描述其中可以实现示例实施例的系统和装置。一般而言，可以以可佩戴计算机(也被称为可佩戴计算装置)的形式来实现示例系统，或者示例系统可以采取可佩戴计算机的形式。在一个示例实施例中，可佩戴计算机采用头部可安装显示器(HMD)的形式或者包括头部可安装显示器(HMD)，该HMD也可以被称为头部安装装置。
示例系统也可以以诸如移动电话等其他可能的其他装置的形式被实现或采取所述形式，。而且，示例系统可以采取非瞬时计算机可读介质的形式，其上存储有能够被处理器执行来提供在此所述的功能的程序指令。示例系统也可以采取诸如可佩戴计算机或移动电话的装置或这样的装置的子系统的形式，该装置包括这样的非瞬时计算机可读介质，其上存储有这样的程序指令。
HMD通常可以是任何显示装置，其能够被佩戴在头部上，并且将显示器放置在佩戴者的一只或两只眼睛之前。HMD可以采取各种形式，诸如头盔或眼镜。如此一来，对于“眼镜”或“眼镜型”HMD的引用应当被理解为指代具有类似眼镜的框架使得它可以被佩戴在头部上的HMD。而且，示例实施例可以通过具有可以分别被称为“单眼”HMD或“双眼”HMD的单个显示器或两个显示器的HMD来实现或与其相关联。
图1A图示了根据一个示例实施例的可佩戴计算系统。在图1A中，可佩戴计算系统采取头部可安装装置(HMD)102的形式。然而，示例系统和装置可以采取其他类型的装置的形式或被实现在其他类型的装置中或与其他类型的装置相关联。如图1A中所示，HMD 102包括：框架元件，其包括镜片框架104、106和中心框架支撑108；镜片元件110、112；以及延伸侧臂114、116。中心框架支撑108和延伸侧壁114、116被配置为将HMD 102分别经由用户的鼻子和耳朵紧固到用户的面部。
框架元件104、106和108以及延伸侧臂114、116中的每个可以由塑料和/或金属的固体结构形成，或者可以由类似材料的中空结构形成，以便允许布线和组件互连内部穿过HMD 102。其他材料也可以是可能的。
镜片元件110、112中的一个或多个可以由可以适当地显示投影图像或图形的任何材料形成。镜片元件110、112中的每个也可以透明得足以允许用户看透镜片元件。组合镜片元件的这两个特征可以便利增强现实或抬头显示器，其中，在用户通过镜片元件感知的真实世界视图上叠加投影图像或图形。
延伸侧臂114、116可以每个是分别从镜片框架104、106延伸开的凸出物，并且可以位于用户耳后以将HMD 102紧固到用户。延伸侧臂114、116可以通过围绕用户的头部的后部延伸来进一步将HMD 102紧固到用户。另外地或替选地，例如，HMD 102可以连接到头部安装头盔结构或被固定在其内。用于HMD的其他配置也是可能的。
HMD 102也可以包括机载计算系统118、图像捕获装置120、传感器122和手指可操作触摸板124。机载计算系统118被示出为位于HMD 102的延伸侧臂114上；然而，机载计算系统118可以被提供在HMD 102的其他部分上或可以定位得远离HMD 102(例如，机载计算系统118可以有线地或无线地连接到HMD 102)。机载计算系统118可以包括例如处理器和存储器。机载计算系统118可以被配置为接收和分析来自图像捕获装置120和手指可操作触摸板124(和可能来自其他传感装置、用户接口或两者)的数据，并且生成要由镜片元件110和112输出的图像。
图像捕获装置120可以例如是相机，其被配置为捕获静止图像和/或捕获视频。在所示的配置中，图像捕获装置120位于HMD 102的延伸侧臂114上；然而，图像捕获装置120可以被提供在HMD 102的其他部分上。图像捕获装置120可以被配置为以不同的分辨率或以不同的帧速率捕获图像。诸如在移动电话中使用的相机或网络摄像机的具有小的形状因子的许多图像捕获装置例如可以被合并在HMD 102的示例中。
而且，虽然图1A图示了一个图像捕获装置120，但是可以使用更多的图像捕获装置，并且每个可以被配置为捕获相同的视图或捕获不同的视图。例如，图像捕获装置120可以面向前，以捕获由用户感知的真实世界视场的至少一部分。由图像捕获装置120捕获的该向前的图像可以因此用于生成增强现实，其中，计算机生成的图像看起来与用户感知的真实世界视图交互或覆盖其。
在HMD 102的延伸侧臂116上示出传感器122；然而，传感器122可以位于HMD 102的其他部分上。为了说明性的目的，仅示出一个传感器122。然而，在示例实施例中，HMD 122可以包括多个传感器。例如，HMD 102可以包括传感器102，诸如一个或多个陀螺仪、一个或多个加速计、一个或多个磁力计、一个或多个光传感器、一个或多个红外传感器和/或一个或多个麦克风。附加或替选在此具体标识的传感器，可以包括其他感测装置。
在HMD 102的延伸侧臂114上示出了手指可操作触摸板124。然而，手指可操作触摸板124可以位于HMD 102的其他部分上。而且，可以在HMD 102上存在多于一个手指可操作触摸板。手指可操作触摸板124可以被用户用于输入命令。手指可操作触摸板124可以经电容感测、电阻感测或表面声波处理等其他可能来感测一个或多个手指的压力、位置和/或移动中的至少一个。附加于在平行于板表面或与板表面在同一平面的方向上、在垂直于板表面的方向上或两者上感测移动，手指可操作触摸板124能够同时感测一个或多个或手指的移动，并且也能够感测被施加到触摸板表面的压力的水平。在一些实施例中，手指可操作触摸板124可以由一个或多个半透明或透明绝缘层和一个或多个半透明或透明导电层形成。手指可操作触摸板124的边缘可以被形成为具有凸起、凹陷或粗糙的表面，以便当用户的手指达到手指可操作触摸板124的边缘或其他区域时向用户提供触觉反馈。如果存在多于一个手指可操作触摸板，则每个手指可操作触摸板可以被独立地操作，并且可以提供不同的功能。
在进一步的方面中，HMD 102可以被配置为附加或替选经由手指可操作触摸板124接收的用户输入以各种方式来接收用户输入。例如，机载计算系统118可以实现语音到文本过程，并且利用将某些口头命令映射到某些行为的句法。另外，HMD 102可以包括一个或多个麦克风，经由其可以捕获佩戴者的语音。在如此配置的情况下，HMD 102可以可操作用于检测口头命令，并且执行对应于该口头命令的各种计算功能。
作为另一个示例，HMD 102可以将某些头部移动解释为用户输入。例如，当佩戴HMD 102时，HMD 102可以使用一个或多个陀螺仪和/或一个或多个加速计来检测头部移动。HMD 102可以然后将某些头部移动解释为用户输入，诸如点头、向上、下、左或右看。HMD 102也可以根据移动来平移或滚动通过在显示器中的图形。也可以将其他类型的导致映射到头部移动。
作为有一个示例，HMD 102可以将某些手势(例如，通过佩戴者的手)解释为用户输入。例如，HMD 102可以通过分析来自图像捕获装置120的图像数据来捕获首部移动，并且启动被定义为与某些手移动相对应的动作。
作为进一步的示例，HMD 102可以将眼睛移动解释为用户输入。具体地，HMD 102可以包括一个或多个面向内部的图像捕获装置和/或其他一个或多个面向内部的传感器(未示出)，其可以用于跟踪眼睛移动和/或确定佩戴者的凝视的方向。如此一来，可以将某些眼睛移动映射到某些动作。例如，可以将某些动作定义为对应于在某个方向上的眼睛的移动、眨眼和/或挤眉弄眼等其他可能。
HMD 102也可以包括扬声器125，用于生成音频输出。在一个示例中，该扬声器可以骨传导扬声器的形式，其也被称为骨传导换能器(BCT)。扬声器125可以例如是振动换能器或电声换能器，该电声换能器响应于电子音频信号输入来生成声音。可以将HMD 102的框架设计为使得当用户佩戴HMD 102时，扬声器125接触佩戴者。替选地，扬声器125可以被嵌入在HMD 102的框架内，并且被定位为使得当佩戴HMD 102时，扬声器125振动接触佩戴者的框架的一部分。在任何情况下，HMD 102可以被配置为向扬声器125发送音频信号，使得扬声器的振动可以被直接地或间接地传送到佩戴者的骨结构。当振动行进通过骨结构到达在佩戴者的中耳中的骨头时，佩戴者可以将由BCT125提供的振动解释为声音。
可以根据特定实现方式来实现各种类型的骨传导换能器(BCT)。通常，被布置来振动HMD 102的任何组件可以作为振动换能器被包含。而且，应当明白，HMD 102可以包括单个扬声器125或多个扬声器。另外，扬声器在HMD上的位置可以根据实现方式而改变。例如，扬声器可以位于接近佩戴者的太阳穴(如所示)、佩戴者的耳后、接近佩戴者的鼻子和/或在其中扬声器125可以振动佩戴者的骨结构的任何其他位置。
图1B图示了在图1A中所示的可佩戴计算装置的替选视图。如图1B中所示，镜片元件110、112可以作为显示元件。HMD 102可以包括第一投影器128，该投影器128耦合到延伸侧臂116的内表面，并且被配置为将显示器130投影在镜片元件112的内表面上。另外地或替选地，第二投影器132可以耦合到延伸侧臂114的内表面，并且被配置为将显示器134投影在镜片元件110的内表面上。
镜片元件110、112可以作为在光投影系统中的组合器，并且可以包括涂层，该涂层将从投影器128、132投影在它们上的光反射。在一些实施例中，可以不使用反射涂层(例如，当投影器128、132是扫描激光装置时)。
在替选实施例中，也可以使用其他类型的显示元件。例如，镜片元件110、112本身可以包括：透明或半透明矩阵显示器，诸如电致发光显示器或液晶显示器、用于向用户的眼睛传递图像的一个或多个波导或能够向用户传递焦点对准的近眼图像的其他光学元件。可以在框架元件104、106内布置对应的显示驱动器，以驱动这样的矩阵显示器。替选地或另外地，激光器或LED源和扫描系统可以用于将光栅显示器直接地拉在用户的眼睛的一个或多个的视网膜上。其他可能也存在。
图1C图示了根据一个示例实施例的另一种可佩戴计算系统，其采取HMD 152的形式。HMD 152可以包括框架元件和侧臂，诸如参考图1A和1B描述的那些。HMD 152可以另外包括机载计算系统154和图像捕获装置156，诸如参考图1A和1B描述的那些。图像捕获装置156被示出为被安装在HMD 152的框架上。然而，图像捕获装置156也可以被安装在其他位置处。
如图1C中所示，HMD 152可以包括单个显示器158，其可以耦合到所述装置。显示器158可以形成在HMD 152的镜片元件中的一个上，诸如参考图1A和1B描述的镜片元件，并且可以被配置为覆盖在用户的物理世界的视图中的计算机生成的图形。显示器158被示出为被提供在HMD 152的镜片的中心，然而，显示器158可以被提供在其他位置，例如朝向佩戴者的视场的上部分或下部分。显示器158可经由计算系统154控制，计算系统154经由光学波导160耦合到显示器158。
图1D在简化方框图内示出根据一个示例实施例的计算装置210的系统200。在一个示例实施例中，装置210使用通信链路220(例如，有线或无线连接)来向远程装置230通信。装置210可以是可以接收数据并且显示与该数据对应或与该数据相关联的信息的任何类型的装置。例如，装置210可以是抬头显示系统，诸如参考图1A至1C或在图2-10中描述的头部安装装置102、152或172。
因此，装置210可以包括显示系统212，其包括处理器214和显示器216。显示器210可以例如是光透视显示器、光环顾显示器或视频透视显示器。处理器214可以从远程装置230接收数据，并且将该数据配置为用于在显示器216上显示。例如，处理器214可以是任何类型的处理器，诸如微处理器或数字信号处理器。
装置210可以进一步包括机载数据存储，诸如耦合到处理器214的存储器218。存储器218可以存储可以例如被处理器214访问和执行的软件。
远程装置230可以是任何类型的计算装置或发送器，包括膝上型计算机、移动电话或平板计算装置等，其被配置为向装置210发送数据。远程装置230和装置210可以包含用于使能通信链路220的硬件，诸如处理器、发送器、接收器、天线等。
而且，远程装置230可以采取计算系统的形式或被实现在该计算系统中，该计算系统与诸如计算装置210的客户端装置进行通信并且被配置为代表该客户端装置来执行功能。这样的远程装置230可以从另一个计算装置210(例如，HMD 102、152或172或移动电话)接收数据，代表装置210来执行某些处理功能，并且然后向装置210发送回作为结果的数据。该功能可以被称为“云”计算。
在图1D中，通信链路220被图示为无线连接；然而，也可以使用有线连接。例如，通信链路220可以是有线串行总线，诸如通用串行总线或并行总线。有线连接也可以是专有连接。通信链路220也可以是使用例如下述的无线连接：无线电技术、在IEEE 802.11(包括任何IEEE 802.11修订版)中描述的通信协议、蜂窝技术(例如GSM、CDMA、UMTS、EV-DO、WiMAX或LTE)或技术等其他可能。远程装置230可经由因特网被访问，并且可以包括与特定的web服务(例如，社交网络、照片共享、地址簿等)相关联的计算集群。
图2和3图示了根据一个示例实施例的另一可佩戴计算系统，其采取单眼HMD 172的形式。HMD 172可以包括侧臂173、中央框架支撑174和具有鼻梁175的桥部分。在图2中所示的示例中，中央框架支撑174连接侧臂173。HMD 172不包括包含镜片元件的镜片框架。HMD 172可以另外包括组件外壳176，其可以包括机载计算系统(未示出)、图像捕获装置178和用于操作图像捕获装置178(和/或可用于其他目的)的按钮179。组件外壳176也可以包括其他电子组件，和/或可以电连接到在HMD内或上的其他位置处的电子组件。
另外，组件外壳176可以包括另外的输入结构，诸如按钮167(在图3中所示)，其可以提供用于HMD 172的另外的功能，包括实现锁定或睡眠特征或允许用户在导通和断开状态之间切换用于HMD 172的电力。按钮167可以还包括在其表面下的LED灯，其可以指示装置的状态，诸如导通或断开或者睡眠或唤醒。该按钮可以被配置为使得该灯当接通时可见，但是当灯断开时不能看到该灯的源。
HMD 172可以包括单个显示器180，其可以经由组件外壳176耦合到侧臂173A中的一个。在一个示例实施例中，显示器180可以是透视显示器，其由玻璃和/或另一种透明或半透明材料制成，使得佩戴者可以通过显示器180看到他们的环境。而且，组件外壳176可以包括用于显示器180和/或光学元件(未示出)的光源(未示出)，用于将来自该光源的光向显示器180引导。如此一来，显示器180可以包括光学特征，当佩戴HMD 172时其将由这样的光源生成的光向佩戴者的眼睛引导。
如图2和3中所示，可以以辅助外壳177的形式来放大侧臂173A中的一个的端部，该辅助外壳177可以容纳用于HMD 172的电路和/或电源(例如，可拆卸或可充电电池)。在一个示例中，辅助外壳177可以被配置和定位为提供组件外壳176的平衡重量。在辅助外壳177内的诸如电池或各种控制电路的组件可以被布置为有助于HMD 172的期望重量分布。HMD 172还包括BCT 186(图3)，其被定位在辅助外壳177的内表面上，使得BCT 186接触HMD 172的佩戴者的头部。
也注意，虽然图2和3的实施例示出被定位在侧臂173A上使得其当被佩戴时位于用户的右眼上的组件外壳176，但是其他类似的实施例是可能的，其中，可以在相对的侧臂173B上附接组件外壳176的镜像以使得其可定位在用户的左眼上。取决于HMD 172的应用或独立的用户偏好，可能期望将组件外壳176定位在用户头部的特定侧上。例如，右撇子的人可能偏好组件外壳176在她的头部的右侧上，以使得与基于触摸的输入126的交互更容易。在另一个示例中，人可能偏好显示器180在主导眼上，以更容易与在显示器180上存在的元件交互，或在非主导眼上，以使得当从事其他活动时更容易将他的注意力从在显示器180上存在的元件移开。
图4-6是被佩戴者190佩戴的、在图2和3中所示的HMD 172的简化图示。如图4中所示，当佩戴HMD 172时，将BCT 186布置为其位于佩戴者的耳后。如此一来，从在图4-6中的任何一个中所示的透视图不可见BCT 186。
在所示的示例中，显示器180可以被布置为使得当佩戴HMD 172时，显示器180被定位在用户眼睛之前或附近。例如，显示器180可以定位在中心框架支撑下和佩戴者的眼睛的中心之上，如图4中所示。而且，在所示的配置中，显示器180可以偏离佩戴者的眼睛的中心(例如，使得显示器180的中心从佩戴者的角度来说被定位到佩戴者的眼睛的中心的右上方)。
如图4-6中所示配置，当佩戴HMD 172时，显示器180可以位于佩戴者190的视场的外围。因此，如图5中所示，当佩戴者190向前看时，佩戴者190可以以他们的余光来看显示器180。结果，显示器180可以当佩戴者的眼睛面向前时在佩戴者的视场的中心部分之外，如对于许多日常行为共同的那样。这样的定位可以促进与其他人的无障碍的眼睛对眼睛的对话，并且也可以通常提供在佩戴者的视场的中心部分内的世界的无障碍的观看和感知。而且，当显示器180如图所示定位时，佩戴者190可以通过仅以他们的眼睛向上看来观看显示器180。如图6中所示示出了这一点，其在，佩戴者已经将他们的眼睛移动得上看，并且将他们的视线与显示器180对齐。佩戴者也可以通过将他们的头部向下倾斜、并且将他们的眼睛与显示器180对齐来使用显示器。
图7-10图示了HMD 172的一个方面，其中，可以在模块181中包括组件外壳176和辅助外壳177。模块181可以被配置为可与分立的带182附接和脱离，使得当模块181和带182附接在一起时，HMD 170可以是可佩戴在用户头部上的单个单元，如上面参考图4-6所述。在一个示例中，模块181可以包括HMD 172的全部或实质上全部电子组件，使得模块181可以本身是全功能单元，并且带182被提供为允许模块181佩戴在用户的头部上。
模块181和带182可以被构造为当组配在一起时呈现单一外观，或者换句话说，隐藏或最小化在这样的组件之间的分离的视觉效果。而且，模块181和带182可以被构造为给出辅助外壳177从带182的一部分单一地延伸以形成未中断的侧臂173A的外观，并且进一步使得以分立的结构在带182下附接组件外壳176。可以使用其他配置来获得不同的视觉或外观特性。为了实现上述的视觉和外观特性，模块181可以包括连接器臂183，该连接器臂183在组件外壳176和辅助外壳177之间延伸并且将它们连接在一起。连接器臂183也可以在其中包括布线或其他电路，以将在组件外壳176内的装置与在辅助外壳177内的装置电连接。连接器臂183可以被配置为当将带182和模块181组配在一起时与带182的内部部分184连续地延伸，以给出连接器臂183与带182的内部部分184一体的外观。
如上所述，带182可以被配置为包括内部部分184和外部部分185。内部部分184可以被配置为展示总体顺从或软的特性，并且可以包括旨在接触用户头部的带182的任何部分。在所示的特定实施例中，内部部分184可以限定带182的连续内表面。内部部分184可以由任何材料制成，该材料可以提供符合度，以在能够保持其总体形状的同时增强带182在用户头部上的适配的舒适性。可接受的材料包括各种泡沫，诸如泡沫橡胶、氯丁橡胶、天然或合成皮革和各种织物。在一个实施例中，内部部分430由注模成型或浇铸的TPE制成。内部部分430也可以由包括例如Grilamid TR90的各种类型的尼龙制成。
带182的外部部分185可以由诸如金属或塑料的弹性柔性材料制成。通常，这样的材料的特性应当使得外部部分448可以对于带182保持期望的形状，同时允许柔性，使得带182可以扩展以适配在用户的头部上，同时向其施加舒适的压力以帮助将HMD 172保持在用户的头部上。外部部分185可以是弹性可变形为足够高的阈值，使得带182的形状可以不仅因为被具有大头的用户佩戴而变得永久变形。用于外部部分185的可接受材料包括金属，诸如铝、镍、钛(包括5级钛)、各种钢(包括弹簧钢或不锈钢等)或者包括这些和其他金属的合金。可以基于所使用的材料来调整外部部分185的厚度，以给出期望的柔性特性。也如图7中所示，可以在带182上包括鼻梁175，并且具体地，鼻梁175可以附接到其外部部分185或者与其外部部分175一体地形成。
带182的内部部分184可以被配置为仅部分地沿着外部部分185延伸，使得外部部分185限定延伸超过内部部分184的带182的附接臂187。附接臂187可以被配置为当带182与模块181组配时在模块181的一部分上延伸。如图7中所示，附接臂187可以被配置为沿着模块181的连接器臂183的一部分定位。如下更详细描述的，在这样的配置中，附接臂187和连接器臂183可以包括一个或多个相应的其间接合的附接特征，使得带182和模块181可以在其间附接在一起。
带182的内部部分184可以具有一轮廓，该轮廓使得它至少部分地适配在由外部部分185形成的通道内。内部部分184可以被调整大小以适配在由外部部分185的大体U形的截面轮廓形成的通道188内。这样的通道可以延伸超过内部部分184的端部，使得连接器臂183的至少一部分可以被容纳在通道188内。这样的连接器臂183的部分可以被配置为与通道188形成按扣，其可以用于将带182与模块181连接，或者至少物理或视觉地补充这样的连接，如下更详细描述的。
如图8中所示，用于将带182从模块181脱离的能力可以用来提供用于HMD 172的模块化配置，其中，其他结构可以被配置为以与带182类似的方式与模块181附接。在一个示例中，框架结构189可以在与模块181的另一组配中替换带182，框架结构189可以具有与带182类似的构造，并且可以包括内部部分184和外部部分185，其外部部分185延伸超过内部部分184，以限定可以被配置为促进与模块181、诸如与其连接器臂183的可拆卸附接的附接臂187。框架结构189可以被进一步构造为包括与其一体地形成的一对边缘191，其可以容纳一对镜片192的相应镜片。该镜片192可以具有在太阳镜片、处方眼镜镜片或处方太阳镜镜片等形式。可以在外部部分185和内部部分184的部分之间在边缘191内或以更传统的方式、例如通过与单一边缘结构附接来固定镜片192。
如图8中所示，带182和框架结构189可以被佩戴者与模块181可交换地使用。也可以使用其他结构来替代带182和/或与模块181连接的框架结构189。例如，可以将与带182类似的结构用于模块181，该结构被设计来以与带182类似的方式与模块181连接，并且可以以相对于用户的眼镜与带182类似的方式来定位显示器180。然而，这样的结构可以在形状上不同，使得例如它们与用户的头部的特定适配不同，或者使得它们展示不同的视觉特性。在另一个示例中，可以作出这样的结构，而没有在带182中包括的分立的内部184和外部185部分，如上所述。类似地，与框架结构189类似的其它结构可以用于模块181，诸如向在此所示和所述的框架结构189提供不同的适配或不同的视觉外观的那些。在不同的示例中，与带182类似但是具有不同的大小、颜色或其他配置的组件可以被提供来用于与模块181附接。类似地，与框架结构189类似的组件可以以不同的大小、形状、样式或颜色提供以用于模块181。在商业设置中，模块181和各个带182和/或框架结构189可以被分立地封装和销售，以允许消费者根据他们本身的品味或偏好来配置各个最后的HMD装置172。在一些情况下，带182或框架结构189可以被不同的第三方等销售。在另一个示例中，如在此所示由模块181和带182构成的HMD 172可以被一起附接在单个单元中地销售，消费者能够用所包括的带182交换另一个带或框架结构。
图7以及图9和10示出可以在模块181和带182中包括以如上所述将两个组件附接在一起的特征的示例(或诸如框架189的另一种类似结构)。如图7中所示，带182可以包括从通道188向外部延伸的钩子193，并且被定位在附接臂187的端部附近。带182也可以包括被定位在与钩子193相对的附接臂187上的通道188内的螺纹孔194。模块181包括螺钉198，螺钉198在其中延伸通过，并且被定位为当模块181被定位得与带182附接时与螺纹孔194对齐。螺钉198可以被配置有模块181，以形成“固定螺钉”布置，使得螺钉198通过下述不论其是否被组配在孔194内都被保持有模块181：与螺钉头相邻地设置细长的无螺纹炳部分，并且将螺钉198定位在比该炳大但是比螺钉的头部或螺纹窄的孔内。
如图9A和9B中所示，模块181可以在其中包括狭槽，该狭槽被配置为与钩子193对齐并且在其中容纳钩子193。该狭槽可以包括在表面上开放的部分196A，该表面诸如连接器臂183沿着其一部分的外表面166。该狭槽可以还包括闭合部分196B，其与开放部分196A连通，但是相对于连接器臂183的表面166闭合。在该配置中，狭槽196可以通过钩子193与开放部分196A的对齐来在其中容纳钩子193。为了容纳钩子193，可以将开放部分196A调整大小以大于钩子193本身，以提供用于钩子193的空间以及围绕其的另外的空间，以减小从用户将钩子193组配到开放部分196A内所需的精度量。钩子193可以被沿着在图9B中所示的路径P被移动到狭槽196内，并且然后滑动使得其一部分被布置在闭合部分196B内。在该位置中，钩子193可以靠着模块181保持带182。
在一个示例中，钩子193和狭槽196的闭合部分196B可以包括配对的斜面。如图10中所示，当钩子193与狭槽196的斜面162组配时，该钩子的斜面164可以接触狭槽196的斜面162并且沿着其平移。表面162、164的角度可以使得当钩子193移动到更进入闭合部分196B内、附接臂187被拉入连接器臂183内时出现楔行为。这可以在其间产生压力，以当模块181附接到带182时将组件保持紧密的连接。模块181可以进一步包括突出物168，其在一位置从其向外延伸，使得当钩子193被如此定位在狭槽196内时，突出物168适配在通道188的端部内。这可以增强在带182和模块181之间的附接，和/或可以当附接在一起时在结构之间提供进一步的视觉连续。
弹簧197可以被定位在如图9b中所示的狭槽196的闭合部分196B内。在这样的布置中，弹簧197可以被配置为当钩子193被适当组配在狭槽196内时向用户提供反馈，并且可以进一步帮助在其间提供紧固的适配，同时允许相对于钩子193在深度上尺寸偏大，以通过允许钩子193以一角度进入狭槽196来使得该两个特征更容易组配在一起。
狭槽190可以位于与螺钉198相对的连接器臂183上，使得所有特征可以同时对齐以合作地将模块181和带182附接在一起。以这样的方式，当钩子定位在狭槽196内时，如上所述，可以将螺钉198旋入螺纹孔194内，以将带182和模块181一起紧固在那个点处，并且进一步限制在带182和模块181之间的相对滑动或平移移动，使得在狭槽196内保持钩子193，并且具体地，使得其一部分位于狭槽196的闭合部分196B内。这样的布置可以利用要被用户致动的单个特征在带182和模块181之间提供紧固的附接。而且，通过在带182和模块181之间包括多个附接点，该附接可以更鲁棒，并且阻止沿着其的移动，具体地是沿着侧臂173的任何弯曲移动。
如上面参考图8所述的，模块181可以在其上包括一个或多个按扣特征199，其可以被配置为与带182的对应的部分啮合。在图10中所示的示例中，这样的按扣特征199可以被定位在连接器臂183的外表面166上，以便在狭槽196和螺纹孔194之间延伸，并且与带182的外部部分185的通道188对齐。按扣特征199可以被配置为例如通过将通道188和按扣特征199配置有其间啮合的突出物和倒钩来与通道188啮合。
在一个示例中，通道188(参见图9A-B)可以包括在其边缘从通道188向内延伸的凸缘或其他突出物，并且按扣特征199可以是T状等的，以当在通道188中容纳时提供与通道188的过盈适配。可以通过在带182、按扣特征199或两者中的适应性来促进该类型的适配。例如，带188可以被构造为使得它可以折曲以允许通道188扩展以接受按扣特征199。在另一个示例中，按扣特征199可以可压缩以允许它们被压入通道188内。如上所述，带182的内部部分184可以是诸如尼龙等的顺从或可压缩材料的。模块181可以至少被覆盖或涂敷有类似的材料，以给出与带182的内部部分184的视觉连续。而且，按扣特征199可以是这样的材料的或被涂敷有这样的材料，以给出顺从度，来促进与通道188的扣合布置。
这样的扣合布置可以帮助将在狭槽196和螺钉198之间的模块181的部分保持与带182接触。在图7-10中所示的示例中，这可以包括将在狭槽196和螺钉198之间的连接器臂183的部分保持与由带182的外部部分185限定的附接臂187接触。这可以通过最小化在组件之间的任何间隙并且有助于在组件之间的单一视觉外观来提供用于在带182和模块181之间的连接的视觉增强，如上所述。该扣合布置也可以通过在其间提供另外的连接点以使得整体连接更鲁棒来物理地增强在模块181和带182之间的连接。它也可以帮助在将螺钉198旋入孔194内之前在已经将钩子193定位在狭槽196内后保持在模块181和带182之间的暂时连接，以使得用户更容易组配。
在其他示例中，可以使得这样的扣合足够强以允许模块181与带182组配，而不使用螺钉198或对准螺纹孔194。在另一个示例中，另一个压适配或扣合特征可以在其大体相同的位置替换如上所述的螺钉198和孔194组合。
图11示出HMD系统272的另一示例，其可以包括类似于上面参考图7-10所述的模块181的模块281。HMD系统272可以合并适配器臂278，适配器臂278被配置为以与带182的附接臂187类似的方式与模块281附接。然而，适配器臂278可以被配置为不是诸如带(例如，带182)的另一个元件的扩展的组件。相反，适配器臂278可以包括在与钩子293相对的端部处的附接特征，其可以用于将适配器臂278附接到另一个头可佩戴的项的特征。在图11所示的示例中，适配器臂278包括在其端部上的第一铰链部分286a。第一铰链部分286a可以用于将适配器臂278附接到眼镜框架289，眼镜框架289包括第二铰链部分286b。同时，适配器臂278可以与模块281附接，使得组配的HMD系统272以与图8的HMD 172类似的方式可佩戴在用户的头部上，其中该示例的眼镜框架189与模块181固定。
在一个示例应用中，合并适配器臂278的HMD系统272可以允许在系统272中使用的眼镜框架289的类型、大小、样式等的灵活性。即，可以提供适配器臂278，该适配器臂278可以与现有或专门设计的眼镜框架289附接，该眼镜框架289例如由各种眼镜制造商制造或已经由个人拥有。不同类型或配置的适配器臂278可以被提供或销售以匹配不同样式的眼镜框架或包括各种类型的铰链或其他附接结构。在一个示例中，一种类型的适配器臂278可以包括标准管型铰链的一半，如图11中所示，而另一个可以包括有时在眼镜中发现的安装了弹簧的柔性铰链的一半。在另一个示例中，适配器臂可以提供有螺钉孔293和其上包括的钩子293，但是没有铰链部分286a。相反，可以对于用户或制造商提供区域，用于附接其本身设计的铰链部分。
而且，任何配置或各种特定配置的适配器臂278可以提供有以硬件开发者套件(“HDK”)形式的其他相关组件和/或数据(诸如蓝图或计算机可读CAD数据)。这样的HDK可以向制造商或用户给出供应件和信息，以帮助他们将他们自己的眼镜框架适配以根据上面诸如在图1A-D和4-6中所述的一般原理来与模块281和适配器臂278一起适当地工作。这样的信息也可以用于设计眼镜框架，该眼镜框架被特定地适配来与模块281和适配器臂278一起工作。在一个示例应用中，制造商可以购买包括适配器臂278的HDK，并且使用其中提供的信息来设计眼镜框架289，该眼镜框架289可以然后与适配器臂278组配，以便以一个单元来销售，该单元可以然后被用户购买来用于与其本身的模块281组配和佩戴/使用。
虽然已经参考特定实施例作出了在此的描述，但是应当明白，这些实施例仅是本公开的原理和应用的说明。因此，应当明白，在不偏离由所附的权利要求限定的本公开的精神和范围的情况下，可以对于说明性实施例作出多种修改，并且可以设计其他布置。
工业适应性
本发明享有广泛的工业适应性，包括但不限于头部安装显示设备和系统。

Claims (29)

1.一种可佩戴装置组装件，包括：
装置模块，所述装置模块包括：组件外壳，所述组件外壳具有显示器，所述显示器被配置为向用户呈现信息；远离所述组件外壳的辅助外壳单元；以及在所述外壳单元和所述辅助外壳单元之间延伸的连接构件，所述连接构件在其表面上包括第一附接结构；以及
头部保持结构，所述头部保持结构包括：中心支撑，所述中心支撑具有从其延伸的鼻梁；第一侧臂，所述第一侧臂在中心框架支撑的第一侧上从所述中心框架支撑延伸；以及附接臂，所述附接臂在所述中心支撑的第二侧上从所述中心支撑延伸，所述附接臂包括被配置为与所述第一附接结构配对的第二附接结构；
其中，所述装置模块和所述头部保持结构被配置为通过将所述第一附接特征与所述第二附接特征可拆卸地附接来一起用于可释放的组装件，并且其中，当被组装在一起时，所述装置组装件可佩戴在用户的头部上，其中所述模块位于所述头部的第一侧上，并且所述显示器与用户的眼睛相邻，所述侧壁位于所述头部的第二侧上，并且所述鼻梁接触所述用户的鼻子。
2.根据权利要求1所述的可佩戴装置组装件，其中，当所述装置模块和所述保持结构被组装在一起时，所述附接臂沿着连接构件的至少一部分延伸。
3.根据权利要求1所述的可佩戴装置组装件，其中：
所述第二附接结构包括钩子，所述钩子具有相对于所述附接臂向内延伸的部分和在与所述附接臂基本平行的方向上延伸的第二部分；以及
所述第一附接特征包括狭槽，所述狭槽具有对于所述连接构件的表面开放并且被配置为在其中容纳所述钩子的第一部分以及与所述第一部分连通并且相对于所述连接构件的表面闭合的第二部分，所述第二部分被配置为将所述钩子的所述第二部分保持在所述狭槽内。
4.根据权利要求3所述的可佩戴装置组装件，其中，所述第二附接结构进一步包括沿着所述附接臂在与所述钩子隔开的位置处定位的螺纹孔，并且其中，所述第一附接结构包括螺钉，所述螺钉可容纳在孔中，并且被配置为当所述钩子被容纳在狭槽内时与其对齐。
5.根据权利要求4所述的可佩戴装置组装件，其中，当螺钉容纳在所述螺纹孔内时，其限制所述附接臂相对于所述连接构件的移动，使得所述钩子的所述第二部分保持在所述狭槽的所述第二部分内。
6.根据权利要求5所述的可佩戴装置组装件，其中，所述第二附接结构进一步包括沿着所述附接臂限定的通道，并且其中，所述第一附接结构包括按扣特征，所述按扣特征位于所述狭槽和所述螺钉之间，并且被配置为与所述第二附接结构的所述通道啮合。
7.根据权利要求3所述的可佩戴装置组装件，其中，所述钩子和所述狭槽包括相应的配对的斜面，使得当所述钩子的第二部分被移动到所述狭槽的第二部分内时，在所述附接臂和所述连接构件之间施加压力。
8.根据权利要求3所述的可佩戴装置组装件，其中，所述第一附接特征进一步包括位于所述狭槽的第二部分中的弹簧，其中，所述弹簧被配置为当所述钩子被适当地定位在所述狭槽内时向用户提供反馈。
9.根据权利要求1所述的可佩戴装置组装件，其中，所述第二附接结构包括沿着所述附接臂限定的通道，并且其中，所述第一附接结构包括按扣特征，所述按扣特征被配置为与所述第二附接结构的所述通道啮合，以至少部分地附接所述模块和所述保持结构。
10.根据权利要求1所述的可佩戴装置组装件，其中，所述保持结构的所述侧壁是第一侧壁，并且其中，当所述装置模块和所述保持结构附接在一起时，所述保持结构的所述附接臂以及所述连接构件和所述辅助外壳视觉地看起来为与所述第一侧壁相对的连续第二侧壁。
11.根据权利要求1所述的可佩戴装置组装件，其中，所述装置模块被配置为在不与所述保持结构组装的情况下执行所述可佩戴装置组装件的任何电子功能。
12.根据权利要求1所述的组装件，其中，所述保持结构包括顺从内部部分和弹性外部部分，所述弹性外部部分是基本一致的结构，限定所述第一侧臂的外表面，并且从所述中心支撑的第二端延伸以限定所述附接臂。
13.根据权利要求12所述的可佩戴装置组装件，其中，带的内部部分不沿着所述附接臂延伸，并且其中，当所述装置模块和保持结构被组装在一起时，所述连接构件从所述带的内部部分基本连续地延伸。
14.根据权利要求1所述的组装件，其中，所述保持构件包括被固定到其所述中心支撑的第一镜片和第二镜片，所述第一和第二镜片能定位在用户的相应的眼睛上，并且其中，当所述保持构件和模块被组装时，所述显示器能在与用户的眼睛中的一个相对的所述镜片的一侧上被所述组件外壳支撑。
15.一种用于与个人显示模块一起使用的保持构件，所述个人显示模块包括：显示器，所述显示器被配置为向用户呈现信息；远离所述显示器的外壳单元；以及连接构件，所述连接构件至少部分地在所述外壳单元和所述显示器之间延伸，所述保持构件包括：
中心支撑；
第一侧臂，所述第一侧臂在所述中心支撑的第一侧上从所述中心支撑延伸；
附接臂，所述附接臂在所述中心支撑的第二侧上从所述中心支撑延伸，所述附接臂包括第一附接结构，所述第一附接结构被配置为与沿着所述个人显示模块的所述连接构件的表面包括的第二附接结构可释放地附接；
其中，在所述第一附接结构和所述第二附接结构之间的所述可释放附接可拆卸地将所述保持构件紧固到所述个人显示模块，使得结果产生的组装件可佩戴在用户的头部上，其中所述模块的显示器接近所述用户的眼睛定位。
16.根据权利要求15所述的保持构件，其中，所述中心支撑、附接臂和第一侧臂是被配置为以基本“U“形状连续地延伸的带的部分。
17.根据权利要求16所述的保持构件，其中，所述带包括从其所述中心支撑延伸的鼻梁，其中，所述鼻梁被配置为当所述保持构件和所述个人显示模块的组装件被用户佩戴时停留在所述用户的鼻子上。
18.根据权利要求15所述的保持构件，进一步包括第一镜片和第二镜片，其中，所述中心支撑限定第一镜片保持结构和第二镜片保持结构以及在所述第一和第二镜片保持结构之间的桥，并且其中，所述第一和第二镜片分别被保持在所述第一和第二镜片保持结构内。
19.根据权利要求15所述的保持构件，其中，所述第一附接结构包括钩子，所述钩子具有相对于所述附接臂向内延伸的第一部分和在与所述附接臂基本平行的方向上延伸的第二部分。
20.根据权利要求19所述的保持构件，其中，所述第一附接结构进一步包括沿着所述附接臂在与所述钩子隔开的位置处定位的螺纹孔。
21.根据权利要求19所述的保持构件，其中，所述第二附接结构包括沿着所述附接臂限定的通道，所述通道被配置为提供与所述连接构件的配对部分的扣合附接。
22.根据权利要求15所述的保持构件，进一步包括顺从内部部分和弹性外部部分，所述弹性外部部分是基本一致的结构，限定所述第一侧和中心的外表面，并且进一步限定所述附接臂。
23.一种个人显示模块，包括：
组件外壳，所述组件外壳具有显示器，所述显示器被配置为向用户呈现信息；
辅助外壳单元，所述辅助外壳单元远离所述组件外壳；以及
连接构件，所述连接构件在外壳单元和延伸臂之间延伸，所述连接构件在其表面上包括第一附接结构；
其中，所述个人显示模块被配置为在所述第一附接结构处与保持构件可拆卸地附接，以便可佩戴在用户的头部上，其中所述模块位于头部的第一侧上，并且所述显示器邻近用户的眼睛。
24.根据权利要求23所述的个人显示模块，其中，所述第一附接结构包括狭槽，所述狭槽具有：第一部分，所述第一部分对于所述连接构件的表面开放，并且被配置为在其中容纳所述钩子；以及第二部分，所述第二部分与所述第一部分连通，并且相对于所述连接构件的表面闭合。
25.根据权利要求24所述的可佩戴装置组装件，其中，所述第一附接结构包括其中保持螺钉的通孔，所述通孔远离所述狭槽沿着所述连接构件被定位。
26.根据权利要求23所述的可佩戴装置组装件，其中，所述第一附接结构包括按扣特征，所述按扣特征位于所述狭槽和所述螺钉之间，并且被配置为与所述第二附接结构的所述通道啮合。
27.一种用于与个人显示模块一起使用的适配器元件，所述个人显示模块包括：显示器，所述显示器被配置为向用户呈现信息；远离所述显示器的外壳单元；以及连接构件，所述连接构件至少部分地在所述外壳单元和所述显示器之间延伸，所述保持构件包括：
主体，所述主体在第一端和第二端之间延伸，并且限定内表面和外表面；
在所述主体的所述内表面上的第一附接结构，所述第一附接结构被定位在所述第一端和第二端之间，并且被配置为与沿着所述个人显示模块的所述连接构件的表面包括的第二附接结构可释放地附接；以及
连接元件，所述连接元件被固到所述主体与其第一端相邻，因此所述连接元件被配置为至少当所述第一附接结构与所述第二附接结构附接时将所述适配器元件与外部结构连接以提供头部可佩戴装置组装件。
28.根据权利要求27所述的适配器元件，其中，所述连接元件包括铰链的一部分。
29.根据权利要求28所述的适配器，其中，所述第一附接结构包括：钩子，所述钩子附接到所述主体的内表面与其第二端相邻；以及螺纹孔，所述螺纹孔沿着所述主体的内表面在与所述钩子隔开的位置处定位。
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