CN107817610B - 光学元件驱动机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光学元件驱动机构,设置于一电子装置内并用以承载多个光学元件,包括一底板、一基座、一第一承载件和第二承载件及一偏压组件。前述底板与电子装置的一壳件相互固定,第一承载件和第二承载件分别用以承载一光学元件并设置于基座上。前述偏压组件连接底板与基座,并带动基座与第一承载件和第二承载件相对于底板移动。

Description

光学元件驱动机构
技术领域
本公开涉及一种光学元件驱动机构,特别涉及一种通过偏压组件使光学元件移动的光学元件驱动机构。
背景技术
随着科技的发展,现今许多电子装置(例如平板电脑或智能手机)都配有镜头模块而具有照相或录影的功能。当使用者使用配有镜头模块的电子装置时,可能会有晃动的情形发生,进而使得镜头模块所拍摄的影像产生模糊。然而,人们对于影像品质的要求日益增高,故镜头模块的防震功能亦日趋重要。
发明内容
本发明提供一种光学元件驱动机构,设置于一电子装置内并用以驱动多个光学元件。前述光学元件驱动机构包括一底板、一基座、一第一承载件和第二承载件、一偏压组件。前述底板具有一中心轴并与电子装置的一壳件相互固定,第一承载件和第二承载件分别用以承载一光学元件并设置于基座上。前述偏压组件连接底板与基座,并带动基座与第一承载件和第二承载件相对于底板移动,以达成光学对焦或光学晃动补偿的功能。
于一实施例中,前述偏压组件具有记忆合金材质。
于一实施例中,前述光学元件驱动机构还包括一第一电磁驱动组件,设置于该基座之上,且第一电磁驱动组件驱动第一承载件相对于基座移动。
于一实施例中,前述第一电磁驱动组件包含一第一线圈与一第一磁性元件,第一线圈设置于第一承载件上,第一磁性元件对应第一线圈,且第一承载件和第二承载件之间未设有第一磁性元件。
于一实施例中,前述第一承载件和第二承载件之间形成有一距离,该距离小于第一磁性元件的厚度。
于一实施例中,前述第一、第二电磁驱动组件仅设置在第一承载件之间。
于一实施例中,前述偏压组件包含一第一偏压元件与一第二偏压元件,且基座包含一第一子基座与一第二子基座,第一偏压元件和第二偏压元件分别连接第一子基座和第二子基座。
于一实施例中,底板的一侧设置有第一偏压元件和第二偏压元件,且位于此侧上的这些偏压元件具有长条形结构且其长轴互相平行。
于一实施例中,光学元件驱动机构还包括一第二电磁驱动组件,且第一子基座和第二子基座具有大致矩形结构的外型,其中第一电磁驱动组件与第一子基座电性连接于第一子基座的角落的一第一电性连接处,第二电磁驱动组件与第二基座电性连接于该第二基座的角落的一第二电性连接处。
于一实施例中,光学元件驱动机构还包括多个第一电性连接处和第二电性连接处,其中多个所述第一电性连接处的连线与多个所述第二电性连接处的连线大致平行。
于一实施例中,光学元件驱动机构还包括一外框,其中该第一承载件设置于该外框内。
于一实施例中,前述光学元件驱动机构还包括一弹性元件,连接该基座与该底板,且偏压组件连接弹性元件与底板。
于一实施例中,前述弹性元件具有一L字形的弦臂与一凸出部,弦臂连接底板,且凸出部连接基座。
于一实施例中,前述底板具有一矩形结构并具有一固定部,且弹性元件具有一连接部,固定部与连接部位于底板的同一侧,且偏压组件连接凸出部与连接部。
于一实施例中,前述偏压组件具有多个偏压元件,分别设置于底板的多个侧边并围绕第一承载件和第二承载件。
于一实施例中,前述光学元件驱动机构还包括一板件,设置于该底板,且该板件具有铝材质。
于一实施例中,当前述偏压组件形变时带动第一承载件和第二承载件与第一光学元件和第二光学元件一起相对于底板移动。
于一实施例中,前述光学元件驱动机构还包括一共用磁性元件,设置于第一承载件和第二承载件之间。
附图说明
图1为表示本发明一实施例的光学元件驱动机构的示意图。
图2为表示图1中的光学元件驱动机构的爆炸图(其中外框51、52省略)。
图3为表示图2中的底板、弹性元件、偏压组件与基座的示意图。
图4为表示图3中的底板、弹性元件与偏压组件的俯视图。
图5为表示偏压组件产生形变以带动第一承载件沿方向D1平移的示意图。
图6为表示偏压组件产生形变以带动第二承载件沿方向R1旋转的示意图。
图7为表示图2中的活动部P的示意图。
图8为表示图7中的活动部P组合后并沿线段A-A的剖面图。
图9为表示本发明另一实施例的光学元件驱动机构的示意图。
图10为表示本发明另一实施例的光学元件驱动机构的示意图。
【符号说明】
1、2、3~光学元件驱动机构;
10~底板;
11~固定部;
20~基座;
21、22~子基座(第一子基座和第二子基座);
31~第一承载件;32~第二承载件;
50、51、52~外框;
A-A~线段;
C1~第一线圈;C2~第二线圈;
D1~移动方向;
E~弹性元件;
E11~连接部;
E12~弦臂;
E13~凸出部;
MC1~第一电磁驱动组件;MC2~第二电磁驱动组件;
M1~第一磁性元件;M2~第二磁性元件;
M3~共用磁性元件;
N~对角线;
O1、O2~光轴;
P~活动部;
Q~中心轴;
R1~旋转方向;
SB~下簧片;
ST、ST’~上簧片;
W~偏压组件;
W1~第一偏压元件;
W2~第二偏压元件;
W3~第三偏压元件。
具体实施方式
以下说明本发明实施例的光学元件驱动机构。然而,可轻易了解本发明实施例提供许多合适的发明概念而可实施于广泛的各种特定背景。所揭示的特定实施例仅仅用于说明以特定方法使用本发明,并非用以局限本发明的范围。
除非另外定义,在此使用的全部用语(包括技术及科学用语)具有与此篇公开所属的一般技艺者所通常理解的相同涵义。能理解的是这些用语,例如在通常使用的字典中定义的用语,应被解读成具有一与相关技术及本公开的背景或上下文一致的意思,而不应以一理想化或过度正式的方式解读,除非在此特别定义。
图1为表示本发明一实施例的光学元件驱动机构1的示意图,图2则表示图1中的光学元件驱动机构1的爆炸图。前述光学元件驱动机构1例如可设置于一相机、平板电脑或手机等电子装置的内部,并可用以承载多个光学元件(例如光学镜头(optical lens),未图示),且可使多个所述光学元件相对于电子装置内的一感光元件(未图示)移动,以达到自动对焦(Auto-Focusing,AF)或光学防手震(Optical Image Stabilization,OIS)的目的,由此提升影像品质。于本实施例中,光学元件驱动机构1可用以承载双光学元件。
如图1及图2所示,光学元件驱动机构1主要包括一活动部P、一底板10、一偏压组件W以及两个弹性元件E,其中活动部P包含一基座20、一第一承载件31、一第二承载件32、一偏压组件W、一第一电磁驱动组件MC1、一第二电磁驱动组件MC2以及两个外框51、52。前述底板10与电子装置的壳件相互固定,基座20包含两个子基座21、22,并通过偏压组件W与弹性元件E以连接底板10。前述第一承载件31、第一电磁驱动组件MC1与第二承载件32、第二电磁驱动组件MC2两两分别设置于基座20的子基座21、22上。前述第一承载件31和第二承载件32通过其容纳空间以承载各一个光学元件(第一光学元件和第二光学元件)(未图示),且电子装置中的一感光元件(未图示)用来接收自外界且穿过多个所述光学元件的光线,以获取影像。底板10具有一中心轴Q,当多个所述光学元件在一初始位置时,中心轴Q平行于光学元件的光轴O1、O2。外框51、52则设置在基座20上并围绕第一承载件31和第二承载件32以对其作保护。以下将先说明底板10与活动部P的基座20的连接关系。
图3为表示基座10与底板20连接的示意图。如图3所示,前述底板10可为一印刷电路板(print circuit board),设置于基座20下方,且多个弹性元件E设置于底板10上并位于底板10与基座20之间。通过偏压组件W与弹性元件E,使得底板10得以与基座20相互连接。
具体而言,如图3及图4所示,前述偏压组件W包含四个第一偏压元件W1及四个第二偏压元件W2,以对应子底座21、22的四个侧边所设置,且每一个第一偏压元件W1和第二偏压元件W2的两端分别连接底板10的固定部11与弹性元件E的连接部E11,其中固定部11与连接部E11朝光学元件的光轴O1、O2(Z轴)的方向延伸。前述弹性元件E则设置于底板10与基座20之间,并连接此二者。此外,需了解的是,前述偏压组件W所包含的偏压元件数目并非仅限制于本实施例中的数目。
前述连接底板10和基座20的偏压组件W,例如为具有形状记忆合金(Shape MemoryAlloys,SMA)材质的多个线材,并可通过一外部电源(未图示)对其施加驱动信号(例如电流)而改变其长度。举例来说,当施加驱动信号而使偏压组件W升温时,偏压组件W可产生形变而伸长或缩短;当停止施加驱动信号时,偏压组件W则可恢复到原本长度。换言之,通过施加适当的驱动信号,可控制偏压组件W的长度以带动基座20以及设置于基座20的上的第一承载件31和第二承载件32(承载光学元件)相对底板10移动(以带动活动部P相对于底板10移动),由此改变设置在第一承载件31和第二承载件32的姿态,而使得光学元件驱动机构1具有防手震与晃动补偿的功能。
前述偏压组件W的材质,举例而言,可包含钛镍合金(TiNi)、钛钯合金(TiPd)、钛镍铜合金(TiNiCu)、钛镍钯合金(TiNiPd)或其组合。
请继续参阅图3及图4,前述弹性元件E(例如为片状弹簧)具有金属材质并大致呈矩形结构,且具有凸出部E13与L字形的弦臂E12,两者分别连接基座20与底板10。前述弹性元件E(例如其弦臂E12与凸出部E13)可连接至形成于底板10与基座20上的导线(未绘示),此些导线例如可以嵌入成型(Insert Molding)或以三维模塑互联物件(3D MoldedInterconnectDevice)技术的方式形成于底板10/基座20上,使其可通过弹性元件E分别独立地电性连接前述各四个的第一偏压元件W1和第二偏压元件W2,以形成八个独立的回路。由此可通过外部电源分别对各个第一偏压元件W1和第二偏压元件W2施加独立的驱动信号(例如电流),从而改变其长度,以使基座20及第一承载件31和第二承载件32相对底板10移动。值得注意的是,由于前述导线以嵌入成型或三维模塑互联物件技术的方式形成于底板10/基座20上,故可减少设置额外的导线而使光学元件驱动机构1的整体零件数降低,并大幅缩小其体积。
如图4所示,以第一偏压元件W1而言,分别设在底板10的不同四个侧边,并对应着子基座21的下表面的四个侧边(图3),且在底板10的每一侧边皆可看到有一个固定部11与一个连接部E1,第一偏压元件W1则连接固定部11与连接部E1。具体来说,两个固定部11与两个连接部E13位于子基座21的四个不同角落,且为交错配置(亦即任两相邻的角落分别设置一连接部E13与一固定部11)。此外,大致为矩形结构的外型的子基座21具有一对角线N,在其下方的四个第一偏压元件W1和弹性元件E的连接部E13以大致对称于该对角线N的方式设置。
同理,第二偏压元件W2以相同或相似于第一偏压元件W1的配置设置于底板10与子基座22之间,并连接底板10的固定部11与弹性元件E的连接部E13。从图3及图4可看出,底板10的一侧设置有第一偏压元件W1和第二偏压元件W2,且位于此侧的偏压元件W1、W2的长轴互相平行。此外,第一电磁驱动组件MC1(图2)与子基座21电性连接于子基座21的两个角落处(第一电性连接处),即在凸出部E13的正上方;第二电磁驱动组件MC2(图2)则与子基座22电性连接于子基座22的两个角落处(第二电性连接处),即在凸出部E13的正上方。且在子基座21角落的两个第一电性连接处的连线与在子基座22角落的两个第二电性连接处的连线大致相互平行。
请再参阅图3,当对偏压组件W施加适当的驱动信号时,偏压组件W会改变其形状(例如缩短或伸长),使得基座20、第一承载件31和第二承载件32(与其所承载的光学元件)相对于固定在电子装置的壳件的底板10移动,以达光学防手震的功用。
其中,第一承载件31和第二承载件32与基座20相对于底板10的移动可包含:第一承载件31与子基座21(及/或第二承载件32与子基座22)沿大致垂直中心轴Q的方向相对底板10平移,以及,第一承载件31与子基座21相对于底板10绕光轴O1旋转(及/或第二承载件32与子基座22相对于底板10绕光轴O2旋转)。如此一来,通过控制设置于底板10不同侧边上的数个偏压元件的变形量,使设于基座20上的第一承载件31和第二承载件32可在大致垂直于底板10的中心轴Q的平面(XY平面)上移动,而具有晃动补偿的效果。此外,由于底板10与基座20通过弹性元件E连接,因此当尚未施加驱动信号至偏压组件W时,通过弹性元件E可使得第一承载件31和第二承载件32与基座20相对底板10保持在初始位置。
关于前述第一承载件31和第二承载件32与基座20的移动,举例而言,如图5所示,当施加适当的驱动信号至图中的上、下方的两个第一偏压元件W1,并使上、下方的第一偏压元件W1分别伸长与收缩时(如沿图中的虚线箭头方向),会使得设于第一偏压元件W1上方的第一承载件31与子基座21(图1及图2)沿垂直中心轴Q的方向平移(如图5中的方向D1)。同理,如图6所示,当施加适当的驱动信号至左、右方的第二偏压元件W2并使其收缩时(如沿着图中的虚线箭头方向),会使得第二承载件32与子基座22相对底板10绕光轴O2旋转(如图5中的方向R1)。
值得注意的是,由于前述第一偏压元件W1和第二偏压元件W2独立地被施加驱动信号,使得第一承载件31和第二承载件32可相对于底板10作出不同或相同的补偿姿态。例如,施加适当且不同的驱动信号至第一偏压元件W1和第二偏压元件W2,使得第一承载件31相对于底板10平移,且第二承载件32相对于底板10旋转(或朝不同于第一承载件31的移动方向平移);或者,使第一承载件31和第二承载件32一起相对底板10平移或旋转,如此可达优良的光学震动补偿的目的。
此外,于另一实施例中,亦可仅设置各一个第一偏压元件W1和第二偏压元件W2于子基座21、22(或底板10)的一侧边,并可配合设置对应的导引机构,以驱使基座20与第一承载件31和第二承载件32相对于底板10平移或旋转。
以下将说明活动部P内的第一承载件31和第二承载件32与基座20的连接关系。如第2、7图所示,前述第一承载件31和第二承载件32分别设置于基座20的子基座21、22上,并可分别用以承载一光学元件(例如光学镜头),使得光学元件驱动机构1为承载双光学元件的机构。
请参阅第7-8图,前述第一承载件31设于一下簧片SB与一上簧片ST之间,并通过下簧片SB以可活动的方式连接子基座21。前述第一电磁驱动组件MC1包含一第一线圈C1与多个第一磁性元件M1(例如磁铁),其中第一线圈C1套设并围绕第一承载件31,三个第一磁性元件M1则装设于外框51(或连接上簧片ST)的不同的内侧边上,并面向第一线圈C1。于本实施例中,前述第一线圈C1可接收通过一外部电源(未绘示)所施加的驱动信号(例如电流),由此可与第一磁性元件M1之间产生磁力,可带动第一承载件31与位于其中的光学元件相对于基座20、基板10沿中心轴Q/光学元件的光轴O1方向(Z轴)移动,进而达到自动对焦功能,或者在光学元件有晃动产生时,可通过前述移动机制而获得良好的补偿效果,进而能获取高品质的影像,以达防手震的目的。此外,在施加驱动信号之前,上、下簧片ST、SB可让第一承载件31相对基座20保持在一初始位置。
同理,前述第二承载件32亦以相同或相似于第一承载件31的配置方式连接子基座22,并可通过第二电磁驱动组件MC2(包含一第二线圈C2与多个第二磁性元件M2)驱动第二承载件32相对于子基座22、底板10沿中心轴Q/光学元件的光轴O2方向(Z轴)移动。
关于第一电磁驱动组件MC1和第二电磁驱动组件MC2的详细而言,如图8所示,其第一磁性元件M1和第二磁性元件M2分别设置在第一承载件31和第二承载件32的周围,第一线圈C1和第二线圈C2则套设在第一承载件31和第二承载件32上。值得注意的是,在第一承载件31和第二承载件32之间未设有任何磁性元件,使得两者之间的距离可缩小,如此一来,可缩小光学元件驱动机构1的整体体积。于一实施例中,前述距离小于第一磁性元件M1和第二磁性元件M2的厚度。此外,于一实施例中,一具有防电磁波的板件(例如具有铝材质)埋设或嵌入于底板10中,可阻隔或减少在底板10上方的数个线圈、磁性元件对于电子装置内的其他电子元件产生的电磁干扰,以提升装置品质。
图9为本发明另一实施例的一光学元件驱动机构2的示意图。本实施例中的光学元件驱动机构2与前述光学元件驱动机构1主要不同之处在于:光学元件驱动机构2的第一电磁驱动组件MC1和第二电磁驱动组件MC2仅各包含一个第一磁性元件M1和第二磁性元件M2,并对应设置在第一承载件31和第二承载件32上的第一线圈C1和第二线圈C2,其余组成大致相同或对应于前述光学元件驱动机构1(第1-2图),故于此不再赘述,合先叙明,并可配置有外框51、52。
详细而言,图9的第一磁性元件M1和第二磁性元件M2分别设置于两个外框51、52(见图7)内表面上,并面相第一线圈C1和第二线圈C2,且仅被设置在第一承载件31和第二承载件32之间,如此一来,可大幅减少光学元件驱动机构2的整体体积。另外,因仅在第一承载件31和第二承载件32的一侧分别设有一个磁性元件,可减少因设置过多的磁性元件而对电子装置中其他电子元件产生的电磁干扰的情形发生。
图10为本发明另一实施例的一光学元件驱动机构3的示意图。本实施例中的光学元件驱动机构3与前述光学元件驱动机构1主要不同之处在于:光学元件驱动机构3还包括一共用磁性元件M3,基座20具有一大致矩形结构并不再被分割成数个子基座,且偏压组件W仅包含四个第三偏压元件W3,其中一弹性元件E连接底板10与基座20,其余组成大致相同或对应于前述光学元件驱动机构1(第1-2图),仅外型略有差异。
如图10所示,前述四个第三偏压元件W3分别配置在底板10/基座20的四个侧边以连接底板10与弹性元件E(其中弹性元件E连接基座20),并围绕第一承载件31和第二承载件32。当施加适当的驱动信号并使各个第三偏压元件W3独立地收缩或伸长,可使第一承载件31和第二承载件32一起相对于底板10平移或旋转,由此达镜头晃动补偿的功能。
此外,前述各磁性元件M1、M2、M3被配置成围绕第一承载件31和第二承载件32(其中,第一磁性元件M1和第二磁性元件M2设置于外框50的内表面,共用磁性元件M3设置于具大致长方外型的上簧片ST’),使得第一承载件31和第二承载件32的周围至少设有四个磁性元件,其中共用磁性元件M3设置在第一承载件31和第二承载件32之间,且其左右两侧(相反两侧)面向第一线圈C1和第二线圈C2。如此一来,当第一线圈C1和第二线圈C2接收驱动信号,由此可与第一磁性元件M1和第二磁性元件M2、共用磁性元件M3产生磁力,增加了使第一承载件31和第二承载件32相对于底板10、基座20移动的驱动力。此外,亦减少光学元件驱动机构3设置磁性元件的数量(第一承载件31和第二承载件32之间仅设置一个共用磁性元件M3)。
综上所述,本发明提供一种光学元件驱动机构,前述光学元件驱动机构主要包括一底板、一基座、一第一承载件和第二承载件、一偏压组件。前述底板与电子装置的一壳件相互固定,第一承载件和第二承载件分别用以承载一光学元件并设置于基座上。前述偏压组件连接底板与基座,并带动基座与第一承载件和第二承载件相对于底板移动,可达成光学对焦或光学晃动补偿的功能。此外,前述光学元件驱动机构还包括至少一电磁驱动组件,设置于基座上,当施加驱动信号至电磁驱动组件时,可使第一及/或第二承载件与设置于其中的光学元件相对基座、底板移动,使得驱动机构具有更佳的光学晃动补偿,由此提升影像品质。
在本说明书以及权利要求中的序数,例如“第一”、“第二”等等,彼此之间并没有顺序上的先后关系,其仅用于标示区分两个具有相同名字的不同元件。
上述的实施例以足够的细节叙述使所属技术领域的技术人员能通过上述的描述实施本发明所公开的装置,以及必须了解的是,在不脱离本发明的精神以及范围内,当可做些许更动与润饰,因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。

Claims (17)

1.一种光学元件驱动机构,设置于一电子装置内并用以承载多个光学元件,包括:
一活动部,包含:
一第一承载件,用以承载一第一光学元件;
一第二承载件,用以承载一第二光学元件;以及
一基座,其中该第一承载件和第二承载件设置于该基座上;
一底板,具有大致长方形结构并与该电子装置的一壳件相互固定,且具有一中心轴;
一偏压组件,连接该基座与该底板,用以带动该活动部相对于该底板在大致垂直该中心轴的平面上移动;以及
一片状的弹性元件,设置于该基座与该底板之间,并连接该基座与该底板,其中该偏压组件连接该弹性元件的一连接部与该底板的一固定部,且该连接部与该固定部朝该基座凸起。
2.如权利要求1所述的光学元件驱动机构,其中该偏压组件具有记忆合金材质。
3.如权利要求1所述的光学元件驱动机构,其中该光学元件驱动机构还包括一第一电磁驱动组件,设置于该基座之上,且该第一电磁驱动组件驱动该第一承载件相对于该基座移动。
4.如权利要求3所述的光学元件驱动机构,其中该第一电磁驱动组件包含一第一线圈与一第一磁性元件,该第一线圈设置于该第一承载件上,该第一磁性元件对应该第一线圈,且该第一承载件和第二承载件之间未设有该第一磁性元件。
5.如权利要求4所述的光学元件驱动机构,其中该第一承载件和第二承载件之间形成有一距离,该距离小于该第一磁性元件的厚度。
6.如权利要求3所述的光学元件驱动机构,其中该第一电磁驱动组件仅设置在该第一承载件和第二承载件之间。
7.如权利要求3所述的光学元件驱动机构,其中该偏压组件包含一第一偏压元件与一第二偏压元件,且该基座包含一第一子基座与一第二子基座,其中该第一偏压元件和第二偏压元件分别连接该第一子基座和第二子基座。
8.如权利要求7所述的光学元件驱动机构,其中该底板的一侧设置有该第一偏压元件和第二偏压元件,且位于该底板一侧上的该第一偏压元件和第二偏压元件具有长条形结构且其长轴互相平行。
9.如权利要求8所述的光学元件驱动机构,还包括一第二电磁驱动组件,且该第一子基座和第二子基座具有大致矩形结构的外型,其中该第一电磁驱动组件与该第一子基座电性连接于该第一子基座的角落的一第一电性连接处,该第二电磁驱动组件与该第二子基座电性连接于该第二子基座的角落的一第二电性连接处。
10.如权利要求9所述的光学元件驱动机构,还包括多个第一电性连接处和第二电性连接处,其中多个所述第一电性连接处的连线与多个所述第二电性连接处的连线大致平行。
11.如权利要求1所述的光学元件驱动机构,还包括一外框,其中该第一承载件设置于该外框内。
12.如权利要求1所述的光学元件驱动机构,其中该弹性元件具有一L字形的弦臂与一凸出部,该弦臂连接该底板,且该凸出部连接该基座。
13.如权利要求12所述的光学元件驱动机构,其中该底板具有矩形结构,该固定部与该连接部位于该底板的同一侧,且该偏压组件连接该固定部与该连接部。
14.如权利要求1所述的光学元件驱动机构,其中该偏压组件具有多个偏压元件,分别设置于该底板的多个侧边并围绕该第一承载件和第二承载件。
15.如权利要求1所述的光学元件驱动机构,其中该光学元件驱动机构还包括一板件,设置于该底板,且该板件具有铝材质。
16.如权利要求1所述的光学元件驱动机构,其中当该偏压组件形变时带动该第一承载件和第二承载件与该第一光学元件和第二光学元件一起相对于该底板移动。
17.如权利要求1所述的光学元件驱动机构,还包括一共用磁性元件,设置于该第一承载件和第二承载件之间。
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