CN106602211A - 一种终端装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种终端装置,包括金属壳体、导电部以及微波基板。金属壳体具有开放式槽孔,开放式槽孔为长条形槽孔,金属壳体电性连接至接地。微波基板设置于金属壳体的内侧,微波基板具有第一表面以及第二表面,第一表面与第二表面彼此平行,第一表面设有第一短路金属,第二表面设有馈入部,微波基板以第一表面利用导电部与金属壳体贴合,导电部使第一短路金属与开放式槽孔的第一边缘直接接触而电性连接,且第一短路金属与开放式槽孔形成低频开槽孔与第一高频开槽孔,馈入部延伸跨越第一短路金属与金属壳体的开放式槽孔,用以馈入射频信号。借此,可在不修改槽孔外观形状的情况下,构成双频甚至多频的槽孔天线设计。
Description
技术领域
本发明涉及一种终端装置,具体地,涉及一种具有整合金属壳体的天线结构的终端装置。
背景技术
基于无线通信技术以及因特网(Internet)的发达,具有无线数据传输的功能是目前的终端装置如笔记本电脑、平板电脑、一体电脑(all in one computer)等的基本需求。目前的终端装置的外观设计以符合视觉美感、简约、有质感等审美观念为主流,故就天线设计而言则以隐藏式天线为主,将天线隐藏于机壳内则可不影响终端装置的外观。然而,为了达到更有质感与美观的目的,目前常见以金属外壳作为壳体设计的概念。如此,天线效能容易受到金属壳体的屏蔽而影响。就终端装置而言,隐藏式天线设计需求与金属机壳的外观要求提高了天线设计的难度,故对于具有金属机壳的内藏式天线设计,是天线研发人员努力的方向。
发明内容
本发明实施例公開一种终端装置,其开槽孔天线利用短路金属形成两个开槽孔结构,达成两个以上的频率(或多频)的天线应用。
本发明实施例公開一种终端装置,包括金属壳体、导电部以及微波基板。金属壳体具有开放式槽孔,开放式槽孔为长条形开槽孔,开放式槽孔具有一开口,开口位于金属壳体的侧边,金属壳体电性连接至接地。微波基板设置于金属壳体的内侧,微波基板具有第一表面以及第二表面,第一表面与第二表面彼此平行,第一表面设有第一短路金属,第二表面设有馈入部,微波基板以第一表面利用导电部与金属壳体贴合,导电部使第一短路金属与开放式槽孔的第一边缘直接接触而电性连接,且第一短路金属与开放式槽孔共同定义低频开槽孔 与第一高频开槽孔,馈入部延伸跨越第一短路金属与金属壳体的开放式槽孔,用以馈入射频信号,射频信号用以使低频开槽孔产生低频模态,且用以使第一高频开槽孔产生第一高频模态,第一高频模态的频率高于低频模态的频率。
优选地,所述导电部是锁固组件,所述锁固组件将所述微波基板锁固于所述金属壳体的所述内侧。
优选地,所述导电部具有导电胶,具有导电胶的所述导电部用以将所述微波基板以所述第一表面黏贴至所述金属壳体的所述内侧。
优选地,所述终端装置是笔记本电脑、平板电脑或智能手机。
优选地,所述金属壳体是笔记本电脑的屏幕背盖或是智能手机的背盖。
优选地,所述第一短路金属具有第一短路部与第一延伸部,所述第一短路部接触所述开放式槽孔的所述第一边缘,所述第一延伸部连接所述第一短路部,所述第一延伸部朝向所述开放式槽孔的所述开口延伸,所述第一短路金属的所述第一短路部与所述开放式槽孔的所述开口的距离大于所述馈入部与所述开放式槽孔的所述开口的距离。
优选地,所述第一短路金属还具有第一支路,用以调整所述低频开槽孔的所述低频模态与高阶模态的频率比。
优选地,所述微波基板的所述第一表面还设有第二短路金属,所述第二短路金属与所述开放式槽孔的所述第一边缘直接接触而电性连接,且所述第二短路金属与所述第一高频开槽孔形成第二高频开槽孔与第三高频开槽孔,所述馈入部跨越所述第二短路金属,所述射频信号使所述第二高频开槽孔产生第二高频模态,且使所述第三高频开槽孔产生第三高频模态。
优选地,所述第二短路金属具有第二短路部与第二延伸部,所述第二短路部接触所述开放式槽孔的所述第一边缘,所述第二延伸部连接所述第二短路部,所述第二延伸部朝向所述开放式槽孔的所述开口延伸,其中所述第二短路金属的所述第二短路部与所述开放式槽孔的所述开口的距离小于所述第一短路金属的所述第一短路部与所述开放式槽孔的所述开口的距离,且所述第二短路金属的所述第二短路部与所述开放式槽孔的所述开口的距离大于所述馈入部与所述开放式槽孔的所述开口的距离。
优选地,所述馈入部具有至少一弯折部,所述弯折部跨过所述低频开槽孔,用以降低所述低频开槽孔的所述低频模态的频率。
综上所述,本发明实施例提供一种终端装置,在利用金属壳体上的简单长条形开放式槽孔且不修改槽孔外观形状的情况下,利用设置于微波基板的短路金属贴合于金属壳体内侧且与长条形的开放式槽孔的第一边缘电性连接,以同时实现一个低频开槽孔与一个高频开槽孔,如此可以在不影响金属壳体的既存设计外观以及品牌相关图形的情况下,构成双频甚至多频的槽孔天线设计。并且,所述开槽孔天线结构简单、成本低廉且组装方便。
附图说明
图1是本发明实施例提供的终端装置的正面示意图。
图2是本发明实施例提供的终端装置的背面示意图。
图3A是本发明实施例提供的终端装置的金属壳体的开放式槽孔及微波基板的组装示意图。
图3B是本发明实施例提供的终端装置的金属壳体的开放式槽孔及微波基板组装完成的示意图。
图3C是图3B的终端装置的天线结构的操作模态的示意图。
图4是本发明另一实施例提供的终端装置的金属壳体的开放式槽孔及微波基板的示意图。
图5A是本发明另一实例提供的终端装置的金属壳体的开放式槽孔及微波基板的示意图。
图5B是本发明另一实例提供的终端装置的金属壳体的开放式槽孔及微波基板的示意图。
图6是本发明另一实例提供的终端装置的金属壳体的开放式槽孔及微波基板的示意图。
图7是本发明另一实施例提供的终端装置的金属壳体的开放式槽孔及微波基板的示意图。
图8是本发明另一实施例提供的终端装置的金属壳体的开放式槽孔及微波基板的示意图。
具体实施方式
本发明实施例利用在金属壳体上开设开槽孔(open-slot),并设置射频信号 馈入(feeding)于内藏的微波基板,以激发开槽孔天线的共振模态。并且,基于金属壳体的外观美学设计以及制造商的品牌图形设计,位于金属壳体外观部分的槽孔形状通常以结构简单为主,避免破坏外观的整体美感。因此,为了实现双频甚至多频的槽孔天线,本发明实施例不修须改槽孔本身的形状,因为在外观结构的设计上,制造商可能会对于金属机壳上的槽孔的尺寸做出限定,以符合机壳外观的美观设计需求。本发明实施例的终端装置的天线设计可以在受限的槽孔形状以及可允许的尺寸下实现符合规格的多频天线设计方案,如此可避免天线设计的需求可能与金属壳体的外观设计背道而驰(或互相抵触),而造成产品设计的困难的问题。
本发明实施例的终端装置例如是笔记本电脑、平板电脑或智能手机,或是其他形式的用户终端装置等,但本发明并不因此限定。请参照图1,图1是本发明实施例提供的终端装置的正面示意图。图1的终端装置以笔记本电脑为例,图1中省略了键盘、屏幕等配置,藉以凸显本实施例主要组件。如图1所示,终端装置包括具有金属壳体10的机壳1、导电部2以及微波基板3。金属壳体10是机壳1的一部分,而机壳1不必要是全部由金属构成。
金属壳体10具有开放式槽孔11(open slot)(或称为槽缝(slit)),开放式槽孔11为长条形开槽孔,且金属壳体10电性连接至接地。需要注意的是,金属壳体10的侧边1a所连接的机壳1的其他部分可以为非金属,至少在开放式槽孔11的开口11a附近的机壳1部分为非金属,藉此在机壳1组装完成后可以实现开放式槽孔11。微波基板3设置于金属壳体10的内侧,以内藏于终端装置的整个机壳1中,导电部2用以连接微波基板3与金属壳体10。金属壳体10例如是至少为笔记本电脑的屏幕的机壳的一部分,可以是屏幕的正面金属壳体或屏幕的金属背盖(或称为背面金属机壳)。在图1中,开放式槽孔11的位置是设置于屏幕的金属背盖,但本发明并不因此限定。在开放式槽孔11的位置是设置于屏幕的金属背盖的情况,由终端装置的背面看见开放式槽孔的示意图如图2所示。由图1和图2可以看出,开放式槽孔11为具有一个开口11a的长条形开槽孔,开放式槽孔为水平设置,开口11a位于金属壳体10的侧边1a,例如是水平长度为45毫米(mm)至60毫米,且垂直宽度为3毫米的长条形开槽孔(或称为槽缝),但本发明并不因此限定。本发明也不限定侧边1a在金属壳体10的位置。需要注意的是,本发明实施例中的附图所呈现开放式槽孔11、 导电部2与微波基板3的大小、形状与长宽比例是经过调整以帮助识别各个组件,本发明实施例中的附图所呈现开放式槽孔11、导电部2与微波基板3(包括短路金属及馈入部)大小、形状与长宽比例并非用以限定本发明。在对金属壳体10的外观影响最小的情况下,本实施例的终端装置的天线设计利用简单的长条形开槽孔配合设置于金属壳体10内侧的微波基板3的短路金属图案及馈入设计,以实现所需的天线结构。
接着,请参照图3A与图3B,图3A是本发明实施例提供的终端装置的金属壳体的开放式槽孔及微波基板的组装示意图。图3B是本发明实施例提供的终端装置的金属壳体的开放式槽孔及微波基板组装完成的示意图。微波基板3具有第一表面31以及第二表面32,第一表面31与第二表面32彼此平行,第一表面31朝向金属壳体10,第二表面32远离金属壳体10。微波基板3例如是玻璃纤维基板,如FR4基板。微波基板3的两个表面上的金属图案例如是以蚀刻或印刷技术实现,但本发明并不因此限定。第一表面31设有第一短路金属311,第二表面32设有馈入部321,微波基板3以第一表面31利用导电部2与金属壳体10贴合。导电部2例如是锁固组件,在图3B中的导电部2是以锁固组件为例,但本发明并不因此限定。在图3B实施例中,锁固组件穿过微波基板3与第一短路金属311以将微波基板3锁固于金属壳体10的内侧,此时第一短路金属311则紧贴于金属壳体10的内侧,使第一短路金属311与金属壳体10紧密接触,以达到良好的电性连接。
参照图3B所示的组装图,导电部2使第一短路金属311与开放式槽孔11的第一边缘11b直接接触而电性连接,且第一短路金属311与开放式槽孔11共同定义低频开槽孔41与第一高频开槽孔42。换句话说,第一短路金属311将开放式槽孔11划分为两个部分,分别是低频开槽孔41与第一高频开槽孔42。馈入部321延伸跨越第一短路金属311与金属壳体10的开放式槽孔11,用以馈入射频信号。详细的说,馈入部321由开放式槽孔11的第一边缘11b的附近起始而延伸至开放式槽孔11的第二边缘11c的附近,以跨越第一短路金属311与开放式槽孔11。射频信号用以使低频开槽孔41产生低频模态,且用以使第一高频开槽孔42产生第一高频模态,第一高频模态的频率高于低频模态的频率。因此,开放式槽孔11、设置于微波基板3的第一短路金属311与馈入部321共同形成本实施例的终端装置的天线结构。馈入部321的馈入端 用以连接射频电路(图中未示出),例如馈入部321具有第一端321a与第二端321b,第一端321a与第二端321b两者其中之一做为馈入部321的馈入端,则两者的其中另一作为馈入部321的末端,馈入部321的末端为开路(open circuit)。并且,馈入部321与射频电路之间也可设置匹配电路,藉以调整天线的阻抗匹配。在图3B的实施例中,馈入部312大致与开放式槽孔11的第一边缘11b彼此垂直,但本发明并不因此限定。在一实施例中,馈入部321可以例如是通过同轴电缆线连接射频电路,同轴电缆线的中心导体耦接馈入部321,而同轴电缆线的外层导体耦接金属壳体10(金属壳体10电性连接至接地),同轴电缆线为本技术领域一般技术人员可轻易了解,因此在附图中不予绘出。
再参照图3B,第一短路金属311具有第一短路部311a与第一延伸部311b。第一短路部311a接触开放式槽孔11的第一边缘11b,使第一短路部311a电性接地。第一延伸部311b连接第一短路部311a,第一延伸部311b朝向开放式槽孔11的开口11a延伸。第一短路金属311的第一短路部311a与开放式槽孔11的开口11a的距离大于馈入部321与开放式槽孔11的11a开口的距离。
再参照图3B,低频开槽孔41与第一高频开槽孔42的基础操作模态为四分之一波长模态。例如,在图3B中,第一短路金属311的第一短路部311a与第一延伸部311b彼此垂直而形成一倒L字形结构,使得第一高频开槽孔42大致为长条形开槽孔,第一高频开槽孔42的长边与短边的总合约为其基础操作模态(第一高频模态)的频率所对应波长的四分之一,第一高频开槽孔42的长边L2的长度是第一延伸部311b与第一短路部311a的交界处起始至第一延伸部311b的末端的长度,或是由第一短路部311a与第一边缘11b的交界处开始朝向开口11a的第一边缘11b的一部分线段的长度。第一高频开槽孔42的短边W2的长度是由第一短路部311a与第一边缘11b的交界处开始至第一短路部311a与第一延伸部311b的交界处的线段的长度。另一方面,低频开槽孔41的长边L1与短边W1也大致决定低频模态(基础操作模态)的频率,而因为第一短路金属311使得低频模态的频率稍微降低,可通过调整第一短路金属311的第一短路部311a与第一边缘11b接触的位置,或者改变第一短路金属311在低频开槽孔41的边界的形状以微调低频模态的频率。再参照图3C,在图3C中纵轴是驻波比(SWR),横轴是频率(f),在图3B的实施例中,低频模态f1是低频开槽孔41的基础模态。并且,射频信号还使低频开槽孔41产生 高阶模态f2,低频开槽孔41的高阶模态f2与第一高频开槽孔42的第一高频模态f3的带宽可以合并以涵盖一个较大的操作带宽,但本发明并不限定高阶模态f2与第一高频模态f3两者中哪一个的频率较高,且本发明实施例也并不限定各个模态的频率值。另外,本发明也不限定第一短路金属311的形状,第一短路金属311的第一短路部311a与第一延伸部311b彼此的夹角可以大于或小于90度,第一短路部311a与第一延伸部311b相连接处也可以是弯曲形状,甚至第一短路部311a与第一延伸部311b各自可以具有一个以上的弯折或多边形。
在另一实施例中,请参照图4,图3B的导电部2也可以是双面皆具有导电胶的金属箔,或是直接使用导电胶实现,如图4所示的导电部2’。当导电部2’具有导电胶,具有导电胶的导电部2’用以将微波基板3以第一表面31黏贴至金属壳体10的内侧。
在另一实施例中,请参照图5A,第一短路金属311还具有第一支路311c,第一支路311c连接第一短路部311a,且第一支路311c用以调整低频开槽孔41的低频模态(f1)与高阶模态(f2)的频率比(frequency ratio),如图5A的具有箭头的线段代表低频开槽孔41的边界。需要注意的是,图5A的具有箭头的线段仅用以帮助说明低频开槽孔41的边界与电流路径,但箭头的方向并不代表低频模态(f1)与高阶模态(f2)的电流方向,在实际应用时,因为低频模态(f1)与高阶模态(f2)的频率比不同,使得电流方向与大小有可能不相同。
在另一实施例中,请参照图5B,将前面实施例的馈入部321修改为馈入部321’,馈入部321’具有至少一弯折部321c,所述弯折部321c跨过低频开槽孔41,用以降低低频开槽孔41的低频模态(f1)的频率,使馈入部321’对于低频开槽孔41提供延长电流路径的效果,因此在相同尺寸的低频开槽孔41(长度L1与宽度W1固定)的情况下,低频模态(f1)的频率可以被降低。故在相同的所需低频模态(f1)的频率的情况下,可以使用较小尺寸(或较小面积)的低频开槽孔41,也就是说,开放式槽孔11的尺寸(或面积)可以缩小(或减少)。在图5B中为了凸显馈入部321’的弯折部321c,第一短路金属311的位置与形状也所更动。图5B仅绘示一个弯折部321c,但本发明并不因此限定,在另一实施例中,馈入部321’可具有两个或两个以上的弯折部321c。
在另一实施例中,请参照图6,不同于图4实施例,第一短路金属311’ 是与开放式槽孔11的第二边缘11c直接接触而电性连接,并产生低频开槽孔41’与第一高频开槽孔42’,且第一短路金属311形成一L字形结构。图6的天线结构的特性与原理大致相同于图4的天线结构的特性与原理,其差异仅在于操作频率可能有些许偏移。
接着请再参照图7,相比图4的实施例,图7实施例的微波基板3的第一表面31还设有第二短路金属312,第二短路金属312与开放式槽孔11的第一边缘11b直接接触而电性连接,且第二短路金属312与第一高频开槽孔42形成第二高频开槽孔43与第三高频开槽孔44,馈入部321也跨越第二短路金属312,射频信号也使第二高频开槽孔43产生第二高频模态,且使第三高频开槽孔44产生第三高频模态。第二短路金属312具有第二短路部312a与第二延伸部312b,第二短路部312a接触开放式槽孔11的第一边缘11b,第二延伸部312b连接第二短路部312a,第二延伸部312b朝向开放式槽孔11的开口11a延伸。第二短路金属312的第二短路部312a与开放式槽孔11的开口11a的距离小于第一短路金属311的第一短路部311a与开放式槽孔11的开口11a的距离,且第二短路金属312的第二短路部312a与开放式槽孔11的开口11a的距离大于馈入部321与开放式槽孔11的开口11a的距离。换句话说,第二短路金属312将第一高频开槽孔42划分为两个开槽孔,即第二高频开槽孔43与第三高频开槽孔44,且馈入部321跨越第二短路金属312。依据以上实施例可知,本发明实施例利用设置于微波基板3的至少一个短路金属将结构简单的长条形开放式槽孔(或称为一字型开槽孔)划分为多个开槽孔,且利用单一馈入方式(耦合式馈入)激发多个开槽孔的操作模态,达成多频操作的目的。并且,从金属机壳10的外部观看,使用者并不会容易看到天线的复杂结构。
接着,请参照图8,在图8实施例中的终端装置是智能手机,而金属机壳10’是智能手机的金属背盖,金属机壳10’具有简单长条形的开放式槽孔11’,微波基板3利用导电部2’黏贴于金属背盖的内侧,以藏于金属机壳中。并且,利用微波基板3的第一表面31的第一短路金属311与第二短路金属312将开放式槽孔11’划分为低频开槽孔41、第二高频开槽孔43与第三高频开槽孔44。微波基板3的第二表面31设有馈入部321,馈入部321延伸跨越开放式槽孔11’,且跨越第一短路金属311与第二短路金属312以利用耦合方式激发低频开槽孔41、第二高频开槽孔43与第三高频开槽孔44的操作模态。细节 的叙述可以参照对于图7实施例的说明,不再赘述。
综上所述,本发明实施例所提供的终端装置,在利用金属壳上的简单长条形开放式槽孔且不修改槽孔外观形状的情况下,利用设置于微波基板的至少一个短路金属贴合于金属壳体内侧且与长条形的开放式槽孔的第一边缘电性连接,以同时实现一个低频开槽孔与至少一个高频开槽孔,如此可以在不影响金属壳体的既存设计外观以及制造商的品牌相关图形的情况下,构成双频甚至多频的槽孔天线设计。并且,所述开槽孔天线的结构变化主要利用双面的微波基板实现,天线的阻抗匹配与操作频率的调整主要可藉由双面的微波基板的设计而实现,不需要动用到金属机壳外观与内部结构的复杂设计,而可达到结构简单、成本低廉且组装方便的功效。
以上所述仅为本发明的实施例,其并非用以局限本发明的专利范围。
附图标记
1:机壳
10、10’:金属壳体
2、2’:导电部
3:微波基板
11、11’:开放式槽孔
1a:侧边
11a:开口
31:第一表面
32:第二表面
311、311’:第一短路金属
321、321’:馈入部
11b:第一边缘
11c:第二边缘
311a:第一短路部
311b:第一延伸部
311c:第一支路
41、41’:低频开槽孔
42、42’:第一高频开槽孔
312:第二短路金属
312a:第二短路部
312b:第二延伸部
43:第二高频开槽孔
44:第三高频开槽孔
L1、L2:长边
W1、W2:短边
321c;弯折部
321a:第一端
321b:第二端
f1:低频模态
f2:高阶模态
f3:第一高频模态
Claims (10)
1.一种终端装置,其特征在于,包括:
一金属壳体,具有一开放式槽孔,所述开放式槽孔为长条形开槽孔,所述开放式槽孔具有一开口,所述开口位于所述金属壳体的一侧边,所述金属壳体电性连接至一接地;
一导电部;以及一微波基板,设置于所述金属壳体的一内侧,具有一第一表面以及一第二表面,所述第一表面与所述第二表面彼此平行,所述第一表面设有一第一短路金属,所述第二表面设有一馈入部,所述微波基板以所述第一表面利用所述导电部与所述金属壳体贴合,所述导电部使所述第一短路金属与所述开放式槽孔的一第一边缘直接接触而电性连接,且所述第一短路金属与所述开放式槽孔共同定义一低频开槽孔与一第一高频开槽孔,所述馈入部延伸跨越所述第一短路金属与所述金属壳体的所述开放式槽孔,用以馈入一射频信号,所述射频信号用以使所述低频开槽孔产生一低频模态,且用以使所述第一高频开槽孔产生一第一高频模态,所述第一高频模态的频率高于所述低频模态的频率。
2.根据权利要求1所述的终端装置,其特征在于,所述导电部是一锁固组件,所述锁固组件将所述微波基板锁固于所述金属壳体的所述内侧。
3.根据请求项第1项所述的终端装置,其特征在于,所述导电部具有导电胶,具有导电胶的所述导电部用以将所述微波基板以所述第一表面黏贴至所述金属壳体的所述内侧。
4.根据权利要求1所述的终端装置,其特征在于,所述终端装置是笔记本电脑、平板电脑或智能手机。
5.根据权利要求1所述的终端装置,其特征在于,所述金属壳体是一笔记本电脑的屏幕背盖或是一智能手机的背盖。
6.根据权利要求1所述的终端装置,其特征在于,所述第一短路金属具有一第一短路部与一第一延伸部,所述第一短路部接触所述开放式槽孔的所述第一边缘,所述第一延伸部连接所述第一短路部,所述第一延伸部朝向所述开放式槽孔的所述开口延伸,所述第一短路金属的所述第一短路部与所述开放式槽孔的所述开口的距离大于所述馈入部与所述开放式槽孔的所述开口的距离。
7.根据权利要求1所述的终端装置,其特征在于,所述第一短路金属还具有一第一支路,用以调整所述低频开槽孔的所述低频模态与一高阶模态的频率比。
8.根据权利要求6所述的终端装置,其特征在于,所述微波基板的所述第一表面还设有一第二短路金属,所述第二短路金属与所述开放式槽孔的所述第一边缘直接接触而电性连接,且所述第二短路金属与所述第一高频开槽孔形成一第二高频开槽孔与一第三高频开槽孔,所述馈入部跨越所述第二短路金属,所述射频信号使所述第二高频开槽孔产生一第二高频模态,且使所述第三高频开槽孔产生一第三高频模态。
9.根据权利要求8所述的终端装置,其特征在于,所述第二短路金属具有一第二短路部与一第二延伸部,所述第二短路部接触所述开放式槽孔的所述第一边缘,所述第二延伸部连接所述第二短路部,所述第二延伸部朝向所述开放式槽孔的所述开口延伸,其中所述第二短路金属的所述第二短路部与所述开放式槽孔的所述开口的距离小于所述第一短路金属的所述第一短路部与所述开放式槽孔的所述开口的距离,且所述第二短路金属的所述第二短路部与所述开放式槽孔的所述开口的距离大于所述馈入部与所述开放式槽孔的所述开口的距离。
10.根据权利要求1所述的终端装置,其特征在于,所述馈入部具有至少一弯折部,所述弯折部跨过所述低频开槽孔,用以降低所述低频开槽孔的所述低频模态的频率。
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