CN106842771A - 致动器驱动装置和包括该致动器驱动装置的相机模块 - Google Patents

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Abstract

提供一种致动器驱动装置和包括该致动器驱动装置的相机模块。所述致动器驱动装置包括:检测器,被构造成将参考信号施加到致动器的驱动线圈并检测在所述驱动线圈中流动的线圈电流;计算器,被构造成基于所述线圈电流确定透镜承载件的位置;驱动器,被构造成基于所述透镜承载件的位置和位置控制信号来驱动所述致动器。

Description

致动器驱动装置和包括该致动器驱动装置的相机模块
本申请要求于2015年12月7日在韩国知识产权局提交的第10-2015-0173432号韩国专利申请的优先权和权益,出于所有目的,该韩国专利申请的全部公开内容通过引用包含于此。
技术领域
以下描述涉及一种致动器驱动装置和包括该致动器驱动装置的相机模块。
背景技术
安装在电子装置中的相机模块通常包括在其内部包括透镜的透镜镜筒、保持透镜镜筒的透镜承载件、将透镜承载件容纳在内部的壳体和将对象的图像转换成电信号的图像传感器。可在电子装置中使用利用固定焦距(fixed focus)捕获对象的图像的单焦式相机模块。然而,最近随着成像技术的发展,通常在电子装置中使用包括用于自动聚焦操作的致动器的相机模块。另外,相机模块可包括用于光学防抖(OIS,optical imagestabilization)的致动器,从而改善在获取图像时由相机模块的不稳定性所导致的分辨率降低。
致动器驱动装置可用于驱动上述致动器。致动器驱动装置可检测透镜承载件的位置且基于检测到的透镜承载件的位置以及位置控制信号来驱动致动器,从而将透镜承载件移动到目标位置。
发明内容
提供本发明内容用于以简化形式介绍在下面的具体实施方式中进一步描述的构思的选择。本发明内容并不意在确定所要求保护的主题的关键特征或必要特征,也不意在用于帮助决定所要求保护的主题的范围。
在一个总体方面,一种致动器驱动装置,包括:检测器,被构造成将参考信号施加到致动器的驱动线圈并检测在所述驱动线圈中流动的线圈电流;计算器,被构造成基于所述线圈电流确定透镜承载件的位置;驱动器,被构造成基于所述透镜承载件的位置和位置控制信号来驱动所述致动器。
所述参考信号可以为方波电压信号。
所述检测器可被构造成在所述线圈电流处于稳定状态之前感测所述线圈电流。
所述驱动线圈的电感可根据所述透镜承载件的位置而改变。
所述检测器可被构造成检测去除了用于驱动所述致动器的控制信号的偏移电流的所述线圈电流。
所述计算器可被构造成基于所述线圈电流计算所述驱动线圈的电感,并将与所述电感对应的透镜承载件的位置信息输出到所述驱动器。
在另一总体方面,一种相机模块,包括:透镜承载件,设置在壳体中;磁体,随着所述透镜承载件运动;致动器,包括设置在所述壳体中以面对所述磁体的驱动线圈,所述致动器被构造成接收控制信号以使所述透镜承载件运动;致动器驱动装置,被构造成驱动所述致动器。所述致动器驱动装置包括:检测器,将参考信号施加到所述驱动线圈并检测在所述驱动线圈中流动的线圈电流;计算器,基于所述线圈电流确定透镜承载件的位置;驱动器,基于所述透镜承载件的位置和位置控制信号来驱动所述致动器。
所述参考信号可以为方波电压信号。
所述检测器被构造成在所述线圈电流处于稳定状态之前感测所述线圈电流。
所述驱动线圈的电感可根据所述透镜承载件的位置而改变。
所述检测器可被构造成检测去除了用于驱动所述致动器的控制信号的偏移电流(offset current)的所述线圈电流。
所述计算器可被构造成基于所述线圈电流计算所述驱动线圈的电感,并将与所述电感对应的透镜承载件的位置信息输出到所述驱动器。
所述致动器可包括音圈马达(VCM)。
在又一总体方面,一种致动器驱动装置,包括:检测电路,被构造成将参考信号施加到致动器的驱动线圈并检测在所述驱动线圈中流动的线圈电流;驱动器,被构造成通过基于根据所述线圈电流确定的透镜承载件的位置而输出致动器控制信号来驱动所述致动器。
所述致动器驱动装置的另一方面还包括:计算电路,被构造成基于由所述检测电路检测到的线圈电流来计算所述透镜承载件的位置。
所述驱动器可被构造成从外部源(external source)接收位置控制信号,并基于所述位置控制信号和由所述线圈电流确定的透镜承载件的位置来产生所述致动器控制信号。
所述检测电路和所述驱动器可包括单个集成电路或者包括两个或更多个集成电路。
其他特征和方面将根据以下具体实施方式、附图和权利要求显而易见。
附图说明
图1示出包括致动器驱动装置的相机模块的示例的分解透视图。
图2示出图1中所示的相机模块的示例的装配透视图。
图3是图1所示的相机模块的截面图。
图4A和图4B是示出包括相机模块的示例的电子装置的外观的示意图。
图5示出致动器驱动装置的示例的框图。
图6是示出控制信号和参考信号的示例的波形图。
图7是示出参考信号和线圈电流的示例的波形图。
在整个附图和具体实施方式中,相同的附图标号指示相同的元件。附图可不按照比例绘制,为了清楚、说明和便利起见,可能会夸大附图中元件的相对尺寸、比例和描绘。
具体实施方式
提供以下具体实施方式以帮助读者获得对这里所描述的方法、装置和/或系统的全面理解。然而,这里所描述的方法、装置和/或系统的各种变换、修改及等同物对于本领域的普通技术人员将是显而易见的。这里所描述的操作顺序仅仅是示例,其并不限于这里所阐述的顺序,而是除了必须以特定顺序发生的操作之外,可作出对本领域的普通技术人员将是显而易见的改变。此外,为了提高清楚性和简洁性,可省略对于本领域的普通技术人员来说公知的功能和结构的描述。
这里所描述的特征可以以不同的形式实施,并且将不被解释为被这里所描述的示例所限制。更确切的说,已经提供了这里所描述的示例,以使本公开将是彻底的和完整的,并将本公开的全部范围传达给本领域的普通技术人员。
以下,如下将参照附图描述示例。
在整个说明书中,将理解的是,当诸如层、区域或基板等的元件被称为“位于”另一元件“上”、“连接到”另一元件或“结合到”另一元件时,该元件可以直接“位于”其他元件“上”、“连接到”其他元件或“结合到”其他元件,或者可存在介于两者之间的其他元件。相比之下,当元件被称为“直接位于”另一元件“上”、“直接连接到”另一元件或“直接结合到”另一元件时,可能不存在介于两者之间的其他元件或层。相同的附图标记始终指代相同的元件。如这里所使用地,术语“和/或”包括一个或更多个相关联所列出的项目的任意组合或所有组合。
尽管可在这里使用诸如“第一”、“第二”、“第三”的术语来描述各种构件、组件、区域、层和/或部分,但是这些构件、组件、区域、层或部分不应当受这些术语的限制。这些术语仅仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分区分开。因而,在不脱离示例的教导的情况下,以下示例中论述的第一构件、组件、区域、层或部分也可以被称为第二构件、组件、区域、层或部分。
为了描述如图所示的一个元件相对于一个或更多个其他元件的关系,这里可以使用诸如“在…上方”、“上面的”、“在…下方”以及“下面的”等的空间相关术语以容易地进行描述。将理解的是,空间相关术语意图包含除了图中所示的方位以外装置在使用或操作中的不同方位。例如,如果图中的装置颠倒,则描述为“在”另一元件“上方”或处于“上面的”元件于是将被定位为“在”其他元件“下方”或处于“下面的”元件。因而,术语“在…上方”可根据图中的特定方向包括上方和下方两种方位。装置可按照其他的方式定位(例如,旋转90度或处于其他方位)且可对这里使用的空间相关描述做出相应解释。
这里使用的术语仅用于描述各种示例且不意图限制本公开。如这里所使用的,除非上下文另外清楚地指出,否则单数形式也意图包括复数形式。此外,如这里所使用的,术语“包括”、“包含”和“具有”指定存在所陈述的特征、数量、操作、构件、元件和/或其的组合,但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、数量、操作、构件、元件和/或其的组合。
以下,将参照示图描述示例。在附图中,例如,由于制造技术和/或公差,可引起所示的形状的变型。因而,这里描述的示例不应被理解为局限于这里所示的区域的特定形状,而是应理解为包括制造中所产生的形状的变化。如对于本领域的普通技术人员而言显而易见的,这里描述的示例的特征可按照各种方式组合。此外,尽管下述实施例具有各种构造,但是如对于本领域的普通技术人员显而易见的是,其他构造也是可行的。
根据一个示例,能够通过基于在驱动线圈中流动的线圈电流的变化来确定透镜承载件(lens carrier)的位置而精确地驱动致动器的致动器驱动装置设置在相机模块的内部。
在详细描述这种致动器驱动装置之前,将首先参照图1至图3描述包括致动器驱动装置的相机模块的示例的整体结构。
为了简洁描述,图1至图3示出了包括用于自动聚焦功能的一个致动器的相机模块100的示例。然而,在另一示例中,相机模块100可包括多个致动器,从而提供对在捕获图像时相机模块100的抖动进行补偿的光学防抖功能。
图1示出包括致动器驱动装置的相机模块的示例的分解透视图,图2示出根据图1中所示的示例的相机模块的装配透视图。
参照图1和图2,相机模块100包括致动器驱动装置110、致动器130、镜头模块140和图像传感器模块150。
致动器驱动装置110可确定透镜承载件142的位置且基于透镜承载件142的位置输出用于驱动致动器130的控制信号并输出来自外部源(external source)的位置控制信号。例如,外部源可以是在安装有相机模块100的电子装置上安装的应用。然而,外部源不限于此。参照图1,致动器驱动装置110设置在于透镜镜筒143的外周设置的板120的表面上。
图1示出致动器驱动装置110设置在驱动线圈131的中央区域的示例。然而,在另一示例中,致动器驱动装置110可位于另一位置中。
致动器驱动装置110可将参考信号施加到致动器130的驱动线圈131并检测在驱动线圈131中流动的线圈电流,从而确定透镜承载件142的位置。
以下将参照图5至图7进一步描述致动器驱动装置110的操作和构造。
致动器130可从致动器驱动装置110接收控制信号且基于所述控制信号产生能够使透镜承载件142沿光轴(1)方向运动的驱动力。
为了产生驱动力,致动器130可包括旋转马达、压电致动器和音圈马达中的一种,但是不限于此。以下,作为示例,将描述包括音圈马达的致动器130。
在示例中,致动器130包括驱动线圈131和磁体132。
驱动线圈131设置在板120的表面上。其上设置有驱动线圈131的板120可以是印刷电路板。另外,板120设置在壳体141的侧表面上。在示例中,驱动线圈131沿着致动器驱动装置110的外周设置。
磁体132附着到透镜承载件142,以面对驱动线圈131。
在示例中,来自致动器驱动装置110的控制信号可被供应到被包括在致动器130中的驱动线圈131,以产生电场,所述电场可与磁体132的磁场相互作用,由此根据弗莱明左手定则产生使透镜承载件142沿光轴(1)方向运动的驱动力。
磁体132可与当电流在驱动线圈131中流动时产生的磁场相互作用,由此产生驱动力。
此外,磁体132可包括第一磁体132a和第二磁体132b。第一磁体132a和第二磁体132b可通过磁体132的极化(polarization)来形成,使得可容易控制透镜承载件142的运动。
镜头模块140包括壳体141,所述壳体容纳内部设置有透镜镜筒143的透镜承载件142、限制透镜承载件142沿光轴(1)方向的运动的止动件144和封闭壳体141的遮蔽壳145。
在透镜镜筒143中,可通过粘合法或螺纹结合法组装至少一个透镜。
一组滚珠146设置在壳体141的一个或更多个内引导件中,以支撑透镜承载件142按照滚动运动沿光轴方向的运动。另外,该组滚珠146被进一步划分为第一组滚珠146a和第二组滚珠146b,所述第一组滚珠146a和所述第二组滚珠146b分别设置在壳体141的两个内引导件上。润滑油可被施加到滚珠146的表面上。
图像传感器模块150设置在壳体141之下且包括图像传感器151、柔性印刷电路152和电路板153。图像传感器151设置在图像形成表面上且通过键合线154安装在电路板153的一个表面上。柔性印刷电路152从电路板153起延伸,由此连接到诸如相机、移动通讯终端等的下述的电子装置的内电路。结合到板120的结合部156设置在电路板153的一个端部。另外,在示例中,图像传感器模块150还包括滤除入射图像的IR滤波器155,且滤除后的图像被提供至图像传感器151。
图3是根据图1所述的示例的相机模块的截面图。
参照图3,磁体132附着到将透镜镜筒143容纳在内部的透镜承载件142的侧表面。
此外,驱动线圈131以面对透镜承载件142的一个侧表面的方式设置在壳体141中。
图4A和图4B示出了包括相机模块的电子装置的示例的外部。
参照图4A和图4B,根据示例的电子装置10包括相机模块100。相机模块100的镜头通过设置在电子装置10的壳体中的开口10b暴露,由此捕获外部对象的图像。
在示例中,相机模块100电连接到电子装置10的控制部10c,以基于用户的选择来执行控制操作。
尽管在图4B中未示出,但是控制部10c还包括向致动器驱动装置输出位置控制信号的应用集成电路(IC)。
图5示出致动器驱动装置的示例的构造。
参照图5,致动器驱动装置110包括检测器111、计算器112和驱动器113。
检测器111、计算器112和驱动器113可被构造为单个集成电路或被构造为两个或更多个集成电路。根据一个示例,检测器111、计算器112和驱动器113可被特征化为检测电路、计算电路和驱动器电路。
单个集成电路可例如通过诸如微处理器等的硬件和设置在硬件中且被程序化以控制预定操作的软件的组合来实现。
硬件可包括至少一个处理单元。处理单元例如可包括例如中央处理单元(CPU)、微处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)等且可具有多个芯。
以下,将根据来自检测器111的信号流按顺序描述致动器驱动装置110的示例的操作。
参照图5,检测器111将参考信号S_rect施加到驱动线圈131且检测在驱动线圈131中流动的线圈电流(S_sens)。如图1所示,驱动线圈131被设置成面对磁体132。因此,影响驱动线圈131的磁体的磁场可根据磁体的位置的变化而改变。如上所述的磁场的变化可引起驱动线圈131的电感的变化,在驱动线圈131中流动的线圈电流的电平可由于电感的变化而变化。
也就是说,驱动线圈的电感基于透镜承载件的位置而变化,因此线圈电流的电平变化了。
此外,检测器111检测被去除了通过用于驱动致动器130的控制信号S_ctr形成在驱动线圈131中的偏移电流(offset current)的线圈电流。为此,检测器111从驱动器113接收控制信号S_ctr。
此外,检测器111将参考信号S_rect、方波电压信号施加到驱动线圈131。
计算器112基于线圈电流确定透镜承载件142(在图1中)的位置,且将透镜承载件的位置信息输出到驱动器113。例如,计算器112可使用预存储在存储器(未示出)中的地图数据,基于线圈电流的电平来确定透镜承载件的位置。另外,计算器112可基于参考信号S_rect的电压电平和线圈电流的电流电平来计算电感,且可将与计算的电感对应的透镜承载件的位置信息输出到驱动器113。
存储器可由非易失性存储器形成,非易失性存储器可以是闪速存储器、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)或铁电随机存取存储器(FeRAM)。
驱动器113可基于从计算器112输入的透镜承载件的位置信息和基于位置控制信号Ap_cmd来驱动致动器。可从应用IC 200输入位置控制信号Ap_cmd。
例如,被输入到致动器驱动装置110的位置控制信号Ap_cmd可包括指示由用户期望移动的透镜承载件的目标位置的位置信息,也就是指示透镜承载件的目标位移的位置信息。
驱动器113可使用透镜承载件的位置补偿位置控制信号Ap_cmd。以下,驱动器113基于补偿后的位置控制信号Ap_cmd输出用于驱动致动器的控制信号S_ctr。
根据一个示例,驱动器113可以是能够执行双向驱动的H桥驱动器。
图6是示出根据致动器驱动装置的示例的控制信号和参考信号的波形图。
在示例中,在图5中所示的由驱动器113输出的控制信号S_ctr可以是具有阶梯波形的电压信号。然而,由驱动器113输出的电压信号的波形不限于此。例如,控制信号S_ctr可被转换成电流信号,由此被输入到图5中所示的致动器130,控制信号S_ctr可具有斜坡或线性波形。
响应于接收到控制信号S_ctr,致动器可产生能够如上所述改变透镜承载件142(在图1中)的位置的驱动力。
参照图6,可确认的是,通过检测器111(在图5中)被施加到驱动线圈131(在图5中)的参考信号S_rect、方波电压信号与控制信号S_ctr结合,由此被施加到驱动线圈131(在图5中)。在示例中,参考信号S_rect可具有比控制信号S_ctr的电压电平小的幅度,以显著地减小对产生驱动力的致动器的影响。
因此,除了利用参考信号S_rect形成的线圈电流以外,通过控制信号S_ctr形成在驱动线圈131中的偏移电流也可在驱动线圈中流动。
此外,检测器111(在图5中)可检测去除了偏移电流的线圈电流。
图7是示出根据相机模块的示例的参考信号和线圈电流的波形图。
参照图7,可确认在通过检测器111(在图5中)被施加到驱动线圈131(在图5中)的参考信号S_rect的一个周期中的放大波形。在示例中,参考信号S_rect可以是方波电压信号。
利用参考信号S_rect在驱动线圈中流动的线圈电流I_L1和I_L2可基于驱动线圈的电感的不同电平而具有不同波形。
根据图5所示的示例的致动器驱动装置110的检测器111检测这些线圈电流且基于检测到的线圈电流来确定透镜承载件的位置。
此外,当参考信号S_rect的高电平段足够长时,线圈电流I_L1和I_L2可达到稳定状态,在该段中具有恒定电流值I_stdy。
因此,当参考信号S_rect的脉冲宽度P_width比线圈电流的稳定状态达到时间T_stdy高时,可能难以精确检测电感电流。
为了精确检测线圈电流,检测器可感测在于驱动线圈中流动的线圈电流达到稳定状态之前的线圈电流。
可选地,参考信号S_rect的脉冲宽度P_width可被设定为比线圈电流的稳定状态达到时间短。
如上所提出的,根据示例,致动器驱动装置和包括所述致动器驱动装置的相机模块可基于在驱动线圈中流动的线圈电流的变化来确定透镜承载件的位置。
在所述示例中,因为不需要单独的位置传感器,所以可减少制造成本且可提高空间效率。
图1至图5中所示的装置、单元、模块、器件和其他组件通过一个或更多个硬件组件实现。硬件组件的示例包括电路、控制器、传感器、发生器、驱动器、致动器、支架、电路板以及对于本领域的普通技术人员而言已知的其他硬件组件。在一个示例中,硬件组件通过微处理器、处理器或其他计算机硬件来实现。处理器或计算机硬件可通过一个或更多个处理元件来实现。在一个示例中,处理器或计算机硬件包括或连接到通过处理器或计算机硬件执行存储指令或软件的一个或更多个存储器。为简单起见,单个术语“处理器”可在这里所述的示例的描述中使用,但是在其他示例中,可使用多重处理器或计算机,或者处理器或计算机硬件可包括多重处理元件或多种处理元件或两者。在一个示例中,硬件组件包括多重处理器,在另一示例中,硬件组件包括处理器和控制器。
指令或软件可控制处理器执行如上所述的方法,且任何相关联的数据、数据文件和数据结构可记录、存储或固定在一个或更多个非暂时性计算机可读存储介质之中或之上。非暂时性计算机可读存储介质的示例包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存、CD-ROM、CD-R、CD+R、CD-RW、CD+RW、DVD-ROM、DVD-R、DVD+R、DVD-RW、DVD+RW、DVD-RAM、BD-ROM、BD-R、BD-R LTH、BD-RE、磁带、软盘、磁光数据存储装置、光学数据存储装置、硬盘、固态盘以及本领域普通技术人员已知的能够按照非暂时性的方式存储指令或软件以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构并能够将指令或软件以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构提供到处理器或计算机以使处理器或计算机能执行指令的任何装置。
虽然本公开包括具体示例,但是对本领域的普通技术人员将明显的是,在不脱离权利要求以及其等同物的精神和范围的情况下,可对这些示例做出形式和细节方面的各种改变。在此描述的示例仅被视为描述意义,而非出于限制的目的。在每个示例中的特征或方面的描述被视为适用于其它示例中的类似的特征或方面。如果按照不同的顺序执行描述的技术、和/或如果按照不同的方式来组合所描述的系统、结构、装置或电路中的组件、和/或由其它组件或其等同物来替换或增补所描述的系统、结构、装置或电路中的组件,则可实现适当的结果。因此,本公开的范围不由具体实施方式限定,而是由权利要求及其等同物限定,并且权利要求及其等同物的范围内的各种改变将被理解为包括在本公开中。

Claims (17)

1.一种致动器驱动装置,包括:
检测器,被构造成将参考信号施加到致动器的驱动线圈并检测在所述驱动线圈中流动的线圈电流;
计算器,被构造成基于所述线圈电流确定透镜承载件的位置;以及
驱动器,被构造成基于所述透镜承载件的位置和位置控制信号来驱动所述致动器。
2.根据权利要求1所述的致动器驱动装置,其中,所述参考信号为方波电压信号。
3.根据权利要求1所述的致动器驱动装置,其中,所述检测器被构造成在所述线圈电流处于稳定状态之前感测所述线圈电流。
4.根据权利要求1所述的致动器驱动装置,其中,所述驱动线圈的电感根据所述透镜承载件的位置而改变。
5.根据权利要求1所述的致动器驱动装置,其中,所述检测器被构造成检测去除了用于驱动所述致动器的控制信号的偏移电流的所述线圈电流。
6.根据权利要求1所述的致动器驱动装置,其中,所述计算器被构造成基于所述线圈电流计算所述驱动线圈的电感,并将与所述电感对应的透镜承载件的位置信息输出到所述驱动器。
7.一种相机模块,包括:
透镜承载件,设置在壳体中;
磁体,随着所述透镜承载件运动;
致动器,包括设置在所述壳体中以面对所述磁体的驱动线圈,所述致动器被构造成接收控制信号以使所述透镜承载件运动;以及
致动器驱动装置,被构造成驱动所述致动器,
其中,所述致动器驱动装置包括:检测器,将参考信号施加到所述驱动线圈并检测在所述驱动线圈中流动的线圈电流;计算器,基于所述线圈电流确定透镜承载件的位置;驱动器,基于所述透镜承载件的位置和位置控制信号来驱动所述致动器。
8.根据权利要求7所述的相机模块,其中,所述参考信号为方波电压信号。
9.根据权利要求7所述的相机模块,其中,所述检测器被构造成在所述线圈电流处于稳定状态之前感测所述线圈电流。
10.根据权利要求7所述的相机模块,其中,所述驱动线圈的电感根据所述透镜承载件的位置而改变。
11.根据权利要求7所述的相机模块,其中,所述检测器被构造成检测去除了用于驱动所述致动器的控制信号的偏移电流的所述线圈电流。
12.根据权利要求7所述的相机模块,其中,所述计算器被构造成基于所述线圈电流计算所述驱动线圈的电感,并将与所述电感对应的透镜承载件的位置信息输出到所述驱动器。
13.根据权利要求7所述的相机模块,其中,所述致动器包括音圈马达。
14.一种致动器驱动装置,包括:
检测电路,被构造成将参考信号施加到致动器的驱动线圈并检测在所述驱动线圈中流动的线圈电流;以及
驱动器,被构造成通过基于根据所述线圈电流确定的透镜承载件的位置而输出致动器控制信号来驱动所述致动器。
15.根据权利要求14所述的致动器驱动装置,所述致动器驱动装置还包括:
计算电路,被构造成基于由所述检测电路检测到的线圈电流来计算所述透镜承载件的位置。
16.根据权利要求14所述的致动器驱动装置,其中,所述驱动器被构造成从外部源接收位置控制信号,并基于所述位置控制信号和由所述线圈电流确定的透镜承载件的位置来产生所述致动器控制信号。
17.根据权利要求14所述的致动器驱动装置,其中,所述检测电路和所述驱动器包括单个集成电路或者包括两个或更多个集成电路。
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