CN106162468A - 扬声器模组 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种扬声器模组，其特征在于，包括：模组壳体，所述模组壳体具有容纳腔；扬声器组件，所述扬声器组件设置在所述容纳腔中，所述扬声器组件将所述容纳腔分割为后声腔和前出声区；填充在所述后声腔内的无铝硅酸盐沸石颗粒，所述无铝硅酸盐沸石颗粒由沸石原粉微粒经粘接剂粘接构成；其中，所述沸石原粉微粒具有一级孔道，所述一级孔道的孔径范围为0.3‑20nm，在所述无铝硅酸盐沸石颗粒中，所述沸石原粉微粒之间具有二级孔道。本发明解决的一个技术问题是提供了一种具有更低的谐振频率的扬声器模组。

Description

扬声器模组
技术领域
本发明属于扬声器技术领域，具体地，本发明涉及一种扬声器模组。
背景技术
扬声器模组作为一种将电信号转换为声音信号能量转换器，是电声产品中不可或缺的部件。扬声器模组通常由外壳和扬声器单体组成，扬声器单体将模组外壳的内腔分隔成前声腔和后声腔两个腔体。为了改善扬声器模组声学性能(如降低模组的谐振频率F0、扩展带宽)，通常会在后声腔内增设吸音件，吸音件会吸收掉部分声能，等效于扩大后腔体容积，从而达到降低模组F0效果。传统的吸音件为发泡类泡棉，如聚氨酯、三聚氰胺等。
近年，在电子产品的日益轻薄化的发展趋势下，作为电子产品重要零部件的扬声器单元不断向结构扁平化的方向发展。但是，扁平结构的微型扬声器模组会造成后声腔的腔体容积缩小，导致扬声器谐振频率F0升高，低频灵敏度降低，对扬声器声学性能造成不利影响。
为解决扬声器模组轻薄化与声学性能之间的矛盾，本发明的发明人发现，可以将多孔性材料(如活性炭、天然沸石粉、活性二氧化硅、分子筛或按照特定种类和比例而制的混合物等)填充到后声腔内，利用多孔性材料内部特殊物理孔道构造实现对后声腔内气体快速吸附-脱附，达到虚拟增大扬声器后声腔的谐振空间的效果。这种方法可以降低扬声器的谐振频率F0，提高低频声音灵敏度。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种对扬声器模组的谐振频率进行改进的新技术方案。
根据本发明的第一方面，提供了一种扬声器模组，其中包括：
模组壳体，所述模组壳体具有容纳腔；
扬声器组件，所述扬声器组件设置在所述容纳腔中，所述扬声器组件将所述容纳腔分割为后声腔和前出声区；
填充在所述后声腔内的无铝硅酸盐沸石颗粒，所述无铝硅酸盐沸石颗粒由沸石原粉微粒经粘接剂粘接构成；
其中，所述沸石原粉微粒具有一级孔道，所述一级孔道的孔径范围为0.3-20nm，在所述无铝硅酸盐沸石颗粒中，所述沸石原粉微粒之间具有二级孔道。
可选地，所述一级孔道包括微孔和/或介孔，所述微孔的孔径小于2nm，所述介孔的孔径范围为2-20nm。更优地，所述微孔的孔径范围为0.4-0.8nm，所述介孔的孔径范围为2-10nm。
可选地，所述沸石原粉微粒由硅源材料、模板剂以及辅料经水热晶化反应制成。
可选地，所述沸石原粉微粒为MFI沸石结构。
可选地，所述无铝硅酸盐沸石颗粒的比表面积范围为250-550m2/g。
可选地，所述无铝硅酸盐沸石颗粒的表面层粘接剂含量高于内部粘接剂含量。
可选地，所述无铝硅酸盐沸石颗粒呈球形或椭球形，无铝硅酸盐沸石颗粒的长宽比小于1.5，粒径范围为0.05-0.50mm。
可选地，所述无铝硅酸盐沸石颗粒的弹性形变位移量大于20微米。
可选地，所述沸石原粉微粒的粒径范围为0.2-5微米。
可选地，所述粘接剂在所述无铝硅酸盐沸石颗粒中的质量比例范围为5-15％。
可选地，所述无铝硅酸盐沸石颗粒中含有掺杂元素，所述掺杂元素包括硼、铁、钛、钾、钙、锡、铯、锗中的至少一种。
本发明的发明人发现，在现有技术中，新型非发泡的多孔吸音材料具有比传统吸音材料更好的吸音效果，本领域技术人员普遍对这种新型非发泡吸音材料的性能有很高的认可度。所以，在需要进一步降低扬声器谐振频率的情况下，本领域技术人员会选择改进扬声器结构的技术手段。而不会考虑到对非发泡吸音材料的声学性能作出进一步研究和改进。因此，本发明所要实现的技术任务或者所要解决的技术问题是本领域技术人员从未想到的或者没有预期到的，故本发明是一种新的技术方案。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1是本发明提供的无铝硅酸盐沸石颗粒示意图；
图2是本发明提供的无铝硅酸盐沸石颗粒微观示意图；
图3是不同结构的沸石颗粒的抗老化性能曲线图；
图4是本发明提供的无铝硅酸盐沸石颗粒内部组分对比图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
本发明提供了一种扬声器模组，该扬声器模组中包括模组壳体、扬声器组件以及无铝硅酸盐沸石颗粒。所述模组壳体中具有容纳腔，所述扬声器组件设置在所述容纳腔中。所述扬声器组件通常包括振动组件、磁路组件等，扬声器组件会将所述容纳腔分割成前出声区和后声腔。振动组件根据接收的声音信号产生振动进而发出声音，声音从所述前出声区传播到扬声器模组之外。从振动组件传播到后声腔的声音会被后声腔吸收。如图1所示的无铝硅酸盐沸石颗粒1填充在所述后声腔中，用于吸附后声腔中的空气，无铝硅酸盐沸石颗粒1由沸石原粉微粒经粘接剂粘接形成。
本发明所述无铝硅酸盐沸石颗粒1是指沸石颗粒和沸石原粉微粒中不含有铝元素。以原子吸收光谱或者原子荧光光谱等检测方法均检测为无铝元素。所述无铝硅酸盐沸石颗粒1或沸石原粉微粒中可以存在用于对沸石材料进行表面修饰和改性的掺杂元素，如稀土元素、硼、铁、钛、钾、钙、锡、铯、锗等。
所述无铝硅酸盐沸石颗粒1与硅铝比为420的硅铝酸盐沸石颗粒相比，在气压波动作用下吸附-脱附空气分子方面，以及在抗老化能力方面都有明显的提升。以一种后声腔模拟测试工装作为基准，填入定量0.15g的所述无铝硅酸盐沸石颗粒1或硅铝比420的硅铝酸盐沸石颗粒进行对比，如下表所示：
硅酸盐沸石颗粒样品 无铝 硅铝比420
谐振频率变化量△F0(Hz) 66.3 38.4
所述无铝硅酸盐沸石颗粒1使后声腔测试工装的谐振频率F0降低了66.3Hz，而硅铝比420的硅铝酸盐沸石颗粒使谐振频率F0下降了38.4。可见无铝硅酸盐沸石颗粒对空气的吸附-脱附能力更强。
对所述无铝硅酸盐沸石颗粒1和硅铝比420的硅铝酸盐沸石颗粒进行老化测试，分别将两种沸石颗粒在自然环境下放置预定时间，再将沸石颗粒定量填入后声腔模拟测试工装中，对谐振频率变化量△F0进行测试，如下表所示：
硅酸盐沸石颗粒样品 0 24h 48h 96h 120h 144h 168h
无铝 66.5 67.1 63.1 61.9 60.1 59.8 59.3
硅铝比：420 37.9 32.1 30.4 26.4 21.4 18.6 16.3
所述无铝硅酸盐沸石颗粒在放置了168小时后仍可以使后声腔模拟测试工装的谐振频率△F0下降59.3Hz，而硅铝比420的硅铝酸盐沸石颗粒在放置了168小时后仅能使后声腔模拟测试工装的谐振频率△F0下降16.3Hz。可见，无铝硅酸盐沸石颗粒的抗老化性能更好。
在这种测试中，硅铝酸盐沸石颗粒和所述无铝硅酸盐沸石颗粒的其他物性相近。从上述对比中可以确定，由于无铝硅酸盐沸石颗粒搭建微观结构的元素不同，对应其微观孔道结构和孔道连通性更好，所以无铝硅酸盐沸石颗粒的吸附-脱附空气分子的能力和抗老化能力都具有相当优势。
特别地，沸石原粉的微粒中具一级孔道，一级孔道的孔径范围为0.3-20nm.所述一级孔道用于吸附、压缩空气，当扬声器组件的振膜振动时会使后声腔中的气压增大，后声腔的空气可以进入一级孔道并在一级孔道内被压缩、吸附。这样，在不改变后声腔实际容纳体积的情况下，相当于增大了后声腔的虚拟空间，提高了空气的吸附量，进而降低了扬声器的谐振频率F0。本发明所述无铝硅酸盐沸石颗粒1通过沸石原粉微粒11粘接形成，如图2所示，沸石原粉微粒11之间,也即无铝硅酸盐沸石颗粒中具有二级孔道3。所述二级孔道3的作用在于使后声腔的空气能够顺畅、快速的进出一级孔道，二级孔道3为空气快速流动提供了通路。这样，当扬声器组件发生快速振动使后声腔的气压产生高频变化时，无铝硅酸盐沸石颗粒能够快速的吸附、放出空气，提高了扬声器模组的声音响应灵敏度。
本发明提供的扬声器模组具有更低的谐振频率，对低频声音信号具有良好的响应灵敏度。进一步地，本发明的扬声器模组使用寿命更长，模组的声学性能衰减失效的速度缓慢，在正常使用情况下，衰减的速度是可以接受的范围。
沸石原粉中的一级孔道孔直径分布较为集中，主要由原粉合成参数，例如温度、时间、模板剂种类等设定所决定的。二级孔道3的孔直径主要受到沸石原粉微粒11的粒径大小、粘接剂体系选型、成型工艺等的影响。优选地，如图2所示，所述一级孔道包括微孔21和/或介孔22，所述微孔21的孔径小于2nm，所述介孔22的孔径范围为2-20nm。微孔21的孔径接近空气分子的大小，当后声腔气压增大时，微孔21能够有效的容纳空气分子，为空气提供压缩、吸附的空间。介孔22为空气进出微孔21提供了顺畅的流通通道，介孔22同时也可以容纳空气分子，提供压缩和吸附空气的空间。
更优地，微孔21的孔径范围集中在0.4nm-0.8nm，介孔22的孔径范围集中在2nm-10nm。在这种情况下，无铝硅酸盐沸石颗粒能够最大程度的降低所述扬声器模组的谐振频率。如果微孔21的孔径普遍小于0.4nm，则空气分子中的氮气分子难以进入所述微孔21，或者会堵塞微孔21，不能形成空气的吸附和压缩；而当微孔21的孔径普遍大于0.8nm时，过大的孔径无法获得较大的比表面积，导致氮气吸附量减少，以上两种情况都使无铝硅酸盐沸石颗粒降低谐振频率的性能下降。对于所述介孔22的孔径，如果介孔22孔径小于2nm，所述介孔22会对所述微孔21的结构造成较强破坏，导致沸石原粉微粒11的结构不稳定而难以形成无铝硅酸盐沸石颗粒；当所述介孔22的孔径普遍大于10nm时，过大的介孔22无法有效连通所有的微孔21，气体分子在微孔21中吸附和脱附的作用会受到一定阻力，从而导致无铝硅酸盐沸石颗粒降低谐振频率的性能下降。所以，本发明一种优选的实施方式是，孔的孔径范围集中在0.4nm-0.8nm，介孔22的孔径范围集中在2nm-10nm。
本发明所述的沸石原粉是直接由硅源材料和模板剂经过水热晶化反应构成的具有微观沸石结构的沸石原粉微粒。相对于传统的硅铝酸盐沸石，人工合成的所述沸石原粉中不会引入铝元素。为了能够形成良好的多孔微观结构，在进行水热晶化反应时可以增加其它辅料，例如具有稀土元素、硼、铁、钛、钾、钙、锡、铯、锗等掺杂元素的辅料，辅助形成多孔结构。所述模板剂的用量和种类也可以根据合成沸石原粉的条件进行选择。
另外，沸石原粉微粒的微观框架结构对无铝硅酸盐沸石颗粒的抗老化性和空气吸附-脱附性能也有影响。优选地，本发明提供的沸石原粉微粒具有MFI结构，具有MFI结构的沸石原粉微粒形成的无铝硅酸盐沸石颗粒能够使扬声器模组的谐振频率明显下降。另一方面，具有MFI结构的无虑硅酸盐沸石颗粒的抗老化性能更好。MFI结构的沸石原粉微粒在微观上具有特定的三维骨架结构，所形成的孔道结构，有利于空气分子的快速吸附脱附，所以表现出良好的降低谐振频率效果及抗老化能力。其他非MFI结构的沸石原粉所形成的孔道结构不利于吸附的空气分子快速脱附，造成孔道堵塞，导致在自然环境下老化失效。
如图3所示，以具有DDR、BEA以及MFI结构的沸石颗粒为例进行对比，可以得知，未老化状态下，MFI结构沸石颗粒使后声腔模拟测试工装的谐振频率产生的变化量△F0最高，且自然环境下放置288小时后，MFI结构沸石颗粒产生的变化量△F0只减小10％，而相同条件下非MFI沸石颗粒产生的变化量△F0分别减小了30％到40％。可见，具有MFI结构的沸石原粉微粒在改善扬声器模组谐振频率方面具有更好的效果，并且在抗自然老化性能更好。
所述无铝硅酸盐沸石颗粒的比表面积也会对其吸附-脱附空气的性能产生影响，可选地，在本发明的一种实施方式中，所述沸石颗粒的比表面积范围为250-550m2/g。以五种比表面积不同、其它物性相近的无铝硅酸盐沸石颗粒进行比较，以上述对后声腔模拟测试工装的谐振频率产生的变化量△F0作为标准，如下表所示：
BET多点法比表面积/m2/g 215 330 390 457 689
△F0/Hz 35 83 121 104 57
从对比结果可知，比表面积范围在330-450m2/g的无铝硅酸盐沸石颗粒对扬声器模组的谐振频率产生的变化量△F0最大，谐振响应频率降低值较多。如果沸石颗粒的比表面积较大，在很大程度上意味着该沸石颗粒可吸附空气分子的量大。但比表面增大至特定峰值后，沸石颗粒内部的孔道结构更为弯曲复杂，气流行程变长。扬声器模组工作产生声压变化时，在毫秒级的声压变化过程中，空气分子无法快速穿过长度过长且弯曲复杂的孔道，即沸石颗粒无法实现对空气分子的快速吸附-脱附作用。所以，导致比表面积过大的沸石颗粒无法有效降低扬声器模组的谐振频率。更优地，在本发明的优选实施方式中，所述无铝硅酸盐沸石颗粒的比表面积范围在330-450m2/g。
本发明所述无铝硅酸盐沸石颗粒由沸石原粉微粒通过粘接剂成型。沸石颗粒具备一定的弹性。扬声器模组在运作时，共振响应频率可达800-1KHz，造成非发泡吸音材料颗粒的高频振动以及颗粒间摩擦，使颗粒产生微粉甚至破碎，影响沸石颗粒对扬声器模组声学性能的优化调试效果。在一定程度上，无铝硅酸盐沸石颗粒的整体强度与粘接剂的用量成正比，粘接剂用量越大，颗粒强度越高，在扬声器模组长时间高频运作和耐机械跌落测试中表现越佳。但粘接剂会对所述沸石原粉的一级孔道造成堵塞，或者对所述微孔的孔径大小、孔道结构等产生显著影响，进而衰减其对空气的吸附-脱附性能。而且，粘接剂体系的选型和添加量多少，对无铝硅酸盐沸石颗粒的抗老化和抗污染性能有较为明显的影响。
弹性沸石颗粒与刚性沸石颗粒相比，其在耐磨性及抗瞬时机械冲击力的能力具有明显优势。以粒径在0.25-0.35mm之间、弹性形变位移小于20μm的刚性沸石颗粒为例，在额定功率的扬声器模组中工作一定时间，腔体内会出现沸石颗粒的微粉并且有沸石颗粒破碎现象。相同条件下，具有粒径在0.25-0.35mm之间、弹性形变位移大于20微米的弹性沸石颗粒不会出现起粉、破碎的现象发生。所以，优选地，本发明所述无铝硅酸盐沸石颗粒的弹性形变位移量可以大于20微米。
进一步地，相对于所述无铝硅酸盐沸石颗粒的整体质量，所述粘接剂的质量比例范围为5-15％。粘接剂的用量在该范围内，能够在不影响沸石颗粒对空气的吸附性能的情况下，为沸石颗粒整体提供适当的刚性和弹性，避免沸石颗粒在工作中出现起粉、破碎的现象。更优地，所述粘接剂的质量比例范围可以为6-10％。
特别地，可以根据扬声器模组的实际应用情况调整所述无铝硅酸盐沸石颗粒的粒径大小，也可以通过对粘接剂体系的选型、成型工艺等条件的合理搭配，使得沸石颗粒内部的沸石原粉微粒之间形成合适的间距，进而使沸石颗粒获得良好的快速吸附-脱附空气的能力。优选地，为了平衡沸石颗粒的吸附-脱附能力和结构稳定性，本发明具体实施方式提供的无铝硅酸盐沸石颗粒表层的粘接剂含量可以高于颗粒内部的含量。
参照图4所示，对两种沸石颗粒表面和内部的碳C、氧O、硅Si元素进行对比。其中表面C含量高于内部，表面Si低于内部，说明表面粘接剂含量高于内部，沸石颗粒表层的粘接剂含量与颗粒内层比值高于1:1。这种实施方式一方面可以保证该无铝硅酸盐沸石颗粒表面具有足够的颗粒强度，不会在扬声器模组正常运作和跌落测试中起粉、甚至破碎。另一方面可以控制粘接剂的用量，防止因粘接剂的用量过多造成无铝硅酸盐沸石颗粒的虚拟扩容能力和抗有机挥发气氛污染能力的衰减。保证沸石颗粒具有良好的吸附-脱附性能和抗老化性。
本发明所述无铝硅酸盐沸石颗粒的粒径对其吸附-脱附空气的性能有所影响。优选地，当颗粒的粒径范围在0.15-0.50mm之间时，其在扬声器模组中降低谐振频率的性能最明显。本发明的发明人发现其原因在于，如果沸石颗粒粒径较小，例如在0.05-0.10mm之间，沸石颗粒之间多以单点或多点接触、堆砌，堆积密度较大，声阻较大，沸石颗粒构成的吸音件结构偏致密。扬声器模组工作产生声压变化时，空气无法在毫秒级的声压变化过程中，吸附或脱附于沸石颗粒中心的微孔中。即沸石颗粒对空气分子的吸附能力无法在扬声器模组毫秒级的声压变化过程中有效的发挥。相反的，如果颗粒粒径偏大，如0.60-1mm，则单位体积的沸石材料颗粒的有效mol量偏少，对空气的吸附-脱附能力有所降低。所以，在本发明的一种优选的实施方式中，所述无铝硅酸盐沸石颗粒的平均粒径范围在0.05-0.50mm之间。
另外，为了保证所述无铝硅酸盐沸石颗粒的性能，本发明进一步对颗粒的球形度有一定要求。优选地，所述无铝硅酸盐沸石颗粒呈球形，粒径统一的球形无铝硅酸盐沸石颗粒能够均匀的填充在扬声器中，吸音性能良好。或者可选地，所述无铝硅酸盐沸石颗粒也可以呈椭球形，其长宽比应小于1.5。这样，颗粒在扬声器中也能够实现均匀、密实的填充。但如果长宽比过大，或者颗粒整体形状不规则，会影响颗粒内部的孔道结构，所以，为获得更好的技术效果，需保证颗粒具有一定程度的球形度。
另一方面，本发明的发明人发现，用于形成无铝硅酸盐沸石颗粒的沸石原粉微粒的粒径也会对沸石颗粒的吸附-脱附性能产生影响。如果沸石原粉微粒的粒径大于5微米，则其中生成的一级孔道的长度相对较长，在扬声器高频工作的条件下，空气分子无法快速响应地进出较长的一级孔道，造成沸石颗粒的吸附-脱附性能下降。相反，如果沸石原粉微粒的粒径过小，则一级孔道的长度过短，无法提供足够的空间吸附、压缩空气分子，也会造成沸石颗粒的吸附-脱附性能下降。所以，在本发明的一种优选实施方式中，所述沸石原粉微粒的粒径范围在0.2-5微米之间，更优地，粒径范围在0.3-1.5微米之间。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (12)

1.一种扬声器模组，其特征在于，包括：
模组壳体，所述模组壳体具有容纳腔；
扬声器组件，所述扬声器组件设置在所述容纳腔中，所述扬声器组件将所述容纳腔分割为后声腔和前出声区；
填充在所述后声腔内的无铝硅酸盐沸石颗粒(1)，所述无铝硅酸盐沸石颗粒(1)由沸石原粉微粒(11)经粘接剂粘接构成；
其中，所述沸石原粉微粒(11)具有一级孔道，所述一级孔道的孔径范围为0.3-20nm，在所述无铝硅酸盐沸石颗粒(1)中，所述沸石原粉微粒(11)之间具有二级孔道(2)。
2.根据权利要求1所述的扬声器模组，其特征在于，所述一级孔道包括微孔(21)和/或介孔(22)，所述微孔(21)的孔径小于2nm，所述介孔(22)的孔径范围为2-20nm。
3.根据权利要求2所述的扬声器模组，其特征在于，所述微孔(21)的孔径范围为0.4-0.8nm，所述介孔(22)的孔径范围为2-10nm。
4.根据权利要求1所述的扬声器模组，其特征在于，所述沸石原粉微粒(11)由硅源材料、模板剂以及辅料经水热晶化反应制成。
5.根据权利要求1所述的扬声器模组，其特征在于，所述沸石原粉微粒(11)为MFI沸石结构。
6.根据权利要求1所述的扬声器模组，其特征在于，所述无铝硅酸盐沸石颗粒(1)的比表面积范围为250-550m2/g。
7.根据权利要求1所述的扬声器模组，其特征在于，所述无铝硅酸盐沸石颗粒(1)的表面层粘接剂含量高于内部粘接剂含量。
8.根据权利要求1所述的扬声器模组，其特征在于，所述无铝硅酸盐沸石颗粒(1)呈球形或椭球形，无铝硅酸盐沸石颗粒的长宽比小于1.5，粒径范围为0.05-0.50mm。
9.根据权利要求1所述的扬声器模组，其特征在于，所述无铝硅酸盐沸石颗粒(1)的弹性形变位移量大于20微米。
10.根据权利要求1所述的扬声器模组，其特征在于，所述沸石原粉微粒(11)的粒径范围为0.2-5微米。
11.根据权利要求1所述的扬声器模组，其特征在于，所述粘接剂在所述无铝硅酸盐沸石颗粒中的质量比例范围为5-15％。
12.根据权利要求1所述的扬声器模组，其特征在于，所述无铝硅酸盐沸石颗粒(1)中含有掺杂元素，所述掺杂元素包括硼、铁、钛、钾、钙、锡、铯、锗中的至少一种。
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