CN111984068A - 一种基于树莓派的笔记本电脑 - Google Patents
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Abstract
一种基于树莓派的笔记本电脑，它涉及树莓派技术领域。它包括：互相转动连接的主机和显示器；以及，可拆卸装配于所述主机上的键盘；所述主机包括：壳体，所述键盘安装在所述壳体上，且与所述壳体配合形成密闭的容纳空间；装配于所述容纳空间内的树莓派；装配于所述容纳空间内、通过GPIO口连接于所述树莓派的PCBA；以及，设于所述PCBA上的、且与所述树莓派的I/O口电连接的若干传感器；所述PCBA上还设有电源系统、显示屏驱动系统。采用上述技术方案，将具有无需连接电脑，即可进行编程学习、网上冲浪等操作的功能；硬件集成度高、无需自己搭建硬件平台，还具有拆下键盘、使用壳体内的硬件平台的优势。
Description
技术领域
本发明涉及树莓派技术领域，具体涉及一种基于树莓派的笔记本电脑。
背景技术
树莓派(Raspberry Pi，简写为RPi，或者RasPi/RPI),是为学习计算机编程教育而设计，只有信用卡大小的微型电脑，其系统基于Linux。其是一款基于ARM的微型电脑主板，以SD/MicroSD卡为内存硬盘，卡片主板周围有USB接口和一个10/100以太网接口(A型没有网口)，可连接键盘、鼠标和网线，同时拥有视频模拟信号的电视输出接口和HDMI高清视频输出接口，以上部件全部整合在一张仅比信用卡稍大的主板上，具备所有PC的基本功能。但现有的树莓派教学仪器集成度低，传感器模块散乱，用户需要使用杜邦线形式连接，硬件平台搭建步骤繁琐、时间冗长，且搭建的平台不具有完整性，每次使用都需要搭建，不论是学习使用还是收纳都给用户造成一定的困扰。
传统学习开发板(如ARM、AVR等)需要连接电脑，用户需要在PC端编程完毕后，下载程序至开发板，给学习者在学习过程中带来麻烦。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种基于树莓派的笔记本电脑，将树莓派及一些传感器集成到笔记本电脑里，具有无需连接电脑，即可进行编程学习、网上冲浪等操作的功能；硬件集成度高、无需自己搭建硬件平台，还具有拆下键盘、使用壳体内的硬件平台的优势。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于树莓派的笔记本电脑，包括：互相转动连接的主机和显示器；以及，可拆卸装配于所述主机上的键盘；所述主机包括：壳体，所述键盘安装在所述壳体上，且与所述壳体配合形成密闭的容纳空间；装配于所述容纳空间内的树莓派；装配于所述容纳空间内、通过GPIO口连接于所述树莓派的PCBA；以及，设于所述PCBA上的、且与所述树莓派的I/O口电连接的若干传感器；所述PCBA上还设有电源系统、显示屏驱动系统。
本发明进一步设置，所述传感器包括：温湿度传感器、倾斜传感器、人体红外传感器、声音检测传感器、触摸传感器、环境亮度传感器、超声波测距传感器中的至少一种。
本发明进一步设置，所述PCBA上包括：摇杆、四位时钟数码管、继电器模块、散热风扇、面包板、LCD显示屏、4×4按键矩阵、蜂鸣器、振动马达、8×8RGB矩阵、RFID中的至少一种。
本发明进一步设置，所述传感器通过数字模拟开关与所述树莓派的I/O口电连接；所述PCBA上设有用于切换控制所述数字模拟开关的物理开关；所述树莓派上的I/O口上插接有I/O口扩展外接座子；所述I/O口扩展外接座子用于连接外部传感器；当调节所述物理开关、控制所述数字模拟开关导通时，所述树莓派的I/O口与所述传感器连接；所述树莓派的I/O口被占用，所述I/O口扩展外接座子不能够被使用；当调节所述物理开关、控制所述数字模拟开关断开时，所述树莓派的I/O口与所述传感器断开，所述I/O口扩展外接座子能够被使用。
本发明进一步设置，所述壳体上侧的四周设有供所述键盘安装的安装槽；所述安装槽内设有磁铁；所述键盘的底部由磁性金属材料制成。
本发明进一步设置，所述壳体靠近所述安装槽处设有便于取出所述键盘的凹槽；所述键盘靠近所述凹槽处设有凸出的提拉件。
本发明进一步设置，所述键盘为无线键盘。
本发明进一步设置，所述壳体后侧装配有抽屉；所述抽屉与所述壳体之间设有自锁装置。
本发明进一步设置，所述自锁装置包括：设于所述壳体内的自锁母扣；以及，设于所述抽屉上、且与所述自锁母扣相对应的自锁子扣；自锁状态下，按压所述抽屉，所述抽屉弹出；再次按压所述抽屉，所述抽屉锁紧。
本发明进一步设置，所述树莓派型号为树莓派4B、树莓派3B+、树莓派3B中的任意一种。
采用上述技术方案后，本发明有益效果为：
1、在本发明中，将树莓派及一些传感器集成到主机内，硬件集成度高、无需自己搭建硬件平台，并且收纳更加容易；又通过设有可拆卸装配于主机上的键盘，键盘与壳体配合形成密闭的容纳空间，携带方便，外观整洁，需要使用传感器时，只需将键盘拆卸下来。比起传统学习开发板(如ARM、AVR等)需要连接电脑，用户需要在PC端编程完毕后，下载程序至开发板，而本平台为微型电脑，不需要连接PC端，用户只需要开机，即可在本平台进行编程学习、网上冲浪等操作。使学习者在学习过程中更加方便。
2、在本发明中，树莓派的I/O口上插接有I/O口扩展外接座子，采用一个物理开关，控制数字模拟开关的切换，切换树莓派的I/O口与传感器的连接和断开，便于使用相同引脚的传感器能够进行切换，使得树莓派可以通过I/O口扩展外接座子连接使用更多的外部传感器模块。
3、在本发明中，通过在壳体后侧装配有抽屉，需要外出使用时，只需将充电宝装进抽屉里，接入转接线至电源接口，即可正常供电并工作，十分便捷，而且抽屉与壳体之间设有自锁装置，锁紧后，抽屉里的物品不会掉出来。抽屉也能放一些电子元器件，如电容、电阻、二极管、三极管、led灯等。
4、PCBA上还包括：摇杆、四位时钟数码管、继电器模块、散热风扇、面包板、LCD显示屏、4×4按键矩阵、蜂鸣器、振动马达、8×8RGB矩阵、RFID中的至少一种，丰富了产品的功能，能进行更多的电子实验，特别是设有四位数码管，不仅可以作为数字显示、时钟显示，也可与温湿度传感器组合，实时显示当前温湿度，还可以与按键结合，实现计算器功能的显示。同理，、8×8RGB矩阵和LCD显示屏也可以达到这样的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的结构示意图；
图2是键盘取下的结构示意图；
图3是主机的结构爆炸示意图；
图4是显示器的结构爆炸示意图；
图5是抽屉弹出的结构示意图；
图6是自锁装置的结构示意图；
图7是壳体内的硬件结构示意图；
图8是开关切换的流程框图；
图9是一种编程语言离线教育学习方法的流程示意图；
图10是一种编程语言离线教育学习方法的系统结构流程图。
附图标记说明：1、主机；2、显示器；3、键盘；4、数字模拟开关；5、物理开关；6、I/O口扩展外接座子；7、抽屉；11、壳体；12、树莓派；13、PCBA；14、传感器；21、屏幕边框；22、电脑显示屏；23、面壳；24、转轴；25、麦克风；26、摄像头；31、提拉件；71、自锁子扣；111、安装槽；112、凹槽；113、自锁母扣；114、盖板；141、温湿度传感器；142、倾斜传感器；143、人体红外传感器；144、声音检测传感器；145、触摸传感器；146、环境亮度传感器；147、超声波测距传感器；201、摇杆；202、四位时钟数码管；203、继电器模块；204、散热风扇；205、面包板；206、LCD显示屏；207、4×4按键矩阵；208、蜂鸣器；209、振动马达；210、8×8RGB矩阵；211、RFID；212、喇叭。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
本实施例涉及一种基于树莓派的笔记本电脑，如图1-图3所示，包括：互相转动连接的主机1和显示器2；以及，可拆卸装配于主机1上的键盘3。主机1包括：壳体11，键盘3安装在壳体11上，且与壳体11配合形成密闭的容纳空间；装配于容纳空间内的树莓派12；装配于容纳空间内、通过GPIO口连接于树莓派12的PCBA13；以及，设于PCBA13上的、且与树莓派12的I/O口电连接的若干传感器14和其他若干电子模块；PCBA13上还设有电源系统、显示屏驱动系统。比起传统学习开发板(如ARM、AVR等)需要连接电脑，用户需要在PC端编程完毕后，下载程序至开发板，而本平台为微型电脑，不需要连接PC端，用户只需要开机，即可在本平台进行编程学习、网上冲浪等操作，使学习者在学习过程中更加方便。将树莓派12及若干传感器14集成到主机1内，硬件集成度高、无需杜邦线连接、无需自己搭建硬件平台，避免了平台搭建的步骤，并且收纳更加容易，仅需断开电源即可，不存在散乱模块、开发板之间相互撞击、磕碰的情况，使得用户使用体验更佳。树莓派12型号为树莓派4B、树莓派3B+、树莓派3B中的任意一种。在本实施例中，树莓派12为树莓派4B，自带蓝牙、WIFI、Ethernet、及两个USB2.0与两个USB3.0 HUB、高清HDMI输入功能。方便的为用户提供多样化的学习选择。系统内置python、scratch等编程学习软件，用户在编程完毕后，直接运行程序即可驱动模块工作，无需像传统开发板连接到PC端下载。本平台即可学习python，c，java等编程语言又可以学习图形化编程，编程方式可以是无线蓝牙编程又可以接USB线编程，还可以轻松的学习各种电路通讯协议基础，了解传感器的功能和用法以及软硬件交互的相关知识，创造更多意外的惊喜。又通过设有可拆卸装配于主机1上的键盘3，键盘3与壳体11配合形成密闭的容纳空间，携带方便，外观整洁，需要使用传感器14时，只需先将键盘3拆卸下来。
如图3所示，壳体11下侧有一块开口处，开口处设有一块盖板114，树莓派12装在PCBA13的背侧，且位于盖板114与壳体11开口处之间。
如图4所示，显示器2通过左右两根转轴24铰接于主机1上，显示器2包括：屏幕边框21；置于屏幕边框21内的电脑显示屏22；以及,装配于电脑显示屏22后侧的面壳23；屏幕边框21上设有麦克风25和摄像头26。本实施例中，电脑显示屏22为11.6寸，通过在屏幕边框21上设有麦克风25和摄像头26，可用于学习人脸识别和语音识别智能AI交互项目。
如图7所示，传感器14包括：温湿度传感器141、倾斜传感器142、人体红外传感器143、声音检测传感器144、触摸传感器145、环境亮度传感器146、超声波测距传感器147中的至少一种。本实施例中，传感器14包括以上所有，其中，环境亮度传感器146的型号为BH1750，人体红外传感器143的型号为LH1778，倾斜传感器142的型号为SW-200D，温湿度传感器141的型号为DHT11。这样设置的基于树莓派的笔记本电脑进一步丰富了产品的功能，能进行更多的电子实验，在学习深入之后，用户可以根据自己的想法，将不同的传感器14模块进行组合，并编程来验证实现功能。
如图7所示，PCBA13上还包括：摇杆201、四位时钟数码管202、继电器模块203、散热风扇204、面包板205、LCD显示屏206、4×4按键矩阵207、蜂鸣器208、振动马达209、8×8RGB矩阵210、RFID211中的至少一种。本实施例中，PCBA13包括了以上所有，丰富了产品的功能，能进行更多的电子实验，特别是设有四位数码管，不仅可以作为数字显示、时钟显示，也可与温湿度传感器141组合，实时显示当前温湿度，还可以与按键结合，实现计算器功能的显示。同理，8×8RGB矩阵210和LCD显示屏206也可以达到这样的目的。此外，本实施例中，PCBA13上还电连接有两个喇叭212。
由于树莓派12功能引脚有限，因此添加I/O口扩展外接座子6，以此集成尽可能多的模块。如图8所示，传感器14通过数字模拟开关4与树莓派12的I/O口电连接；PCBA13上设有用于切换控制数字模拟开关4的物理开关5；树莓派12上的I/O口上插接有I/O口扩展外接座子6；I/O口扩展外接座子6用于连接外部传感器。当调节物理开关5、控制数字模拟开关4导通时，树莓派12的I/O口与传感器14连接；此时树莓派12的I/O口被占用，所以I/O口扩展外接座子6不能够被使用；当调节物理开关5、控制数字模拟开关4断开时，树莓派12的I/O口与传感器14断开，这样就可以使用I/O口扩展外接座子6连接新的外部传感器，而不受到PCBA13上的传感器14影响。在本实施例中，物理开关5为拨动开关。具体的，当拨动开关拨至左侧，树莓派12的I/O口与PCBA13上的传感器14相连；当拨动开关拨至右侧，树莓派12的I/O口与PCBA13上的传感器14断开，这样就可以使用I/O口扩展外接座子6连接新的外部传感器，而不受到PCBA13上的传感器14影响。
进一步的，如图1和图2所示，壳体11上侧的四周设有供键盘3安装的安装槽111；安装槽111内设有磁铁；键盘3的底部由磁性金属材料制成。键盘3底部与安装槽111内的磁铁相吸引，使得键盘3相对主机1可拆卸，键盘3能够灵活放置使用，在不使用时，键盘3又可收纳进安装槽111内，不额外占用空间。壳体11靠近安装槽111处设有便于取出键盘3的凹槽112；键盘3靠近凹槽112处设有凸出的提拉件31。通过设有凹槽112，用户通过凹槽112取出键盘3，省力方便，具体的，凹槽112设置为弧形凹槽112，使得用户取出键盘3时，手不会被刮伤。键盘3靠近凹槽112处设有凸出的提拉件31，更加方便用户取出键盘3。
在本实施例中，键盘3为无线键盘，具体的，该无线键盘既支持蓝牙配对又支持2.4G无线连接。
该产品可以使用充电宝供电，若外出携带充电宝则不方便。于是，如图5和图6所示，在壳体11后侧装配有抽屉7；抽屉7与壳体11之间设有自锁装置。通过在壳体11后侧装配有抽屉7，需要外出使用时，只需将充电宝装进抽屉7里，接入转接线至电源接口，即可正常供电并工作，十分便捷，抽屉7也能放一些电子元器件，如电容、电阻、二极管、三极管、led灯等。为了更方便携带，抽屉7与壳体11之间设有自锁装置，锁紧后，抽屉7里的物品不会掉出来。具体的，自锁装置包括：设于壳体11内的自锁母扣113；以及，设于抽屉7上、且与自锁母扣113相对应的自锁子扣71；自锁状态下，按压抽屉7，抽屉7弹出；再次按压抽屉7，抽屉7锁紧，十分方便。
该基于树莓派12的笔记本电脑，还设有一种编程语言离线教育学习方法，如图9和图10所示，包括如下步骤：
S1：通过获取用户点击的课程单元，执行程序列表索引检索功能单元，获取课程编号；
S2：通过获取用户点击的课程编号，通过后台数据库的保存的进度信息，打开相应的课程内容，并打开课程代码用户最后一次保存的编程代码内容，展示出来；
S3：用户通过点击教学区域的上/下一步进行学习课程内容，获取用户操作指令，执行相应的上下显示教学内容单元，并且执行后台数据库操作单元保存当前用户的学习进度，当课程学习完成，会将信息传递至上一级的课程列表模块，通知并修改课程进度的显示区块；
S4：检测到用户点击运行功能，编辑区会根据用户输入的编程语言的代码格式进行格式规范化，判断编程语言格式是否正确，若有错误将报错信息传递给输出显示模块显示，告知用户并进行修改；
S5：编程语言规范检测合格后，将会在后台执行编程程序，并根据用户的编程代码的功能将执行结果通过下位机执行单元显示出来。
在本实施例中，所述课程单元包括minecraft教学区、learning教学区和AI教学区；所述learning教学区包括python教学区和scratch教学区。
在本实施例中，在步骤S3中，课程内容以文字的形式展示。
在本实施例中，在minecraft教学区，所述编程语言离线教育学习方法还包括如下步骤：S11、启动minecraft；S12、修改minecraft游戏代码以修改minecraft游戏内容；S13、运行minecraft游戏代码。
在本实施例中，在AI教学区，AI教学方式包括语音识别教学方式和人脸识别教学方式。
该编程语言离线教育学习方法，抛弃了传统的教学文档阅读形式，采用趣味对话教学模式，通过采用与嵌入式电子模块结合的教学模式，更能够让学习者理解编程的意义，更加直观地观察到编程的劳动成果，使得编程不再是枯燥的代码，而是能够将代码活学活用，学以致用。此外通过锻炼逻辑思维的过程，梳理解决思路，提高分析、解决问题的能力。通过学习编程能力能够让学习者学会独立思考，引导学习者创新创造。
本发明的工作原理大致如下述：本产品无需像传统开发板连接到PC端下载，既可学习编程语言，又可以轻松的学习各种电路通讯协议基础，只需下载一个镜像文件，由PC端烧录至microSD卡中，用户将microSD卡插入树莓派12中，通电开机即可进行体验学习。将树莓派12及一些传感器14集成到主机1内，硬件集成度高、无需自己搭建硬件平台，并且收纳更加容易；又通过设有可拆卸装配于主机1上的键盘3，键盘3与壳体11配合形成密闭的容纳空间，携带方便，外观整洁，需要使用传感器14时，只需将键盘3拆卸下来。
以上，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种基于树莓派的笔记本电脑，其特征在于，包括：互相转动连接的主机(1)和显示器(2)；以及，可拆卸装配于所述主机(1)上的键盘(3)；
所述主机(1)包括：壳体(11)，所述键盘(3)安装在所述壳体(11)上，且与所述壳体(11)配合形成密闭的容纳空间；
装配于所述容纳空间内的树莓派(12)；
装配于所述容纳空间内、通过GPIO口连接于所述树莓派(12)的PCBA(13)；以及，
设于所述PCBA(13)上的、且与所述树莓派(12)的I/O口电连接的若干传感器(14)；
所述PCBA(13)上还设有电源系统、显示屏驱动系统。
2.根据权利要求1所述的基于树莓派的笔记本电脑，其特征在于，所述传感器(14)包括：温湿度传感器(141)、倾斜传感器(142)、人体红外传感器(143)、声音检测传感器(144)、触摸传感器(145)、环境亮度传感器(146)、超声波测距传感器(147)中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的基于树莓派的笔记本电脑，其特征在于，所述PCBA(13)上还包括：摇杆(201)、四位时钟数码管(202)、继电器模块(203)、散热风扇(204)、面包板(205)、LCD显示屏(206)、4×4按键矩阵(207)、蜂鸣器(208)、振动马达(209)、8×8RGB矩阵(210)、RFID(211)中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的基于树莓派的笔记本电脑，其特征在于，所述传感器(14)通过数字模拟开关(4)与所述树莓派(12)的I/O口电连接；所述PCBA(13)上设有用于切换控制所述数字模拟开关(4)的物理开关(5)；所述树莓派(12)上的I/O口上插接有I/O口扩展外接座子(6)；所述I/O口扩展外接座子(6)用于连接外部传感器；
当调节所述物理开关(5)、控制所述数字模拟开关(4)导通时，所述树莓派(12)的I/O口与所述传感器(14)连接；所述树莓派(12)的I/O口被占用，所述I/O口扩展外接座子(6)不能够被使用；
当调节所述物理开关(5)、控制所述数字模拟开关(4)断开时，所述树莓派(12)的I/O口与所述传感器(14)断开，所述I/O口扩展外接座子(6)能够被使用。
5.根据权利要求1所述的基于树莓派的笔记本电脑，其特征在于，所述壳体(11)上侧的四周设有供所述键盘(3)安装的安装槽(111)；所述安装槽(111)内设有磁铁；所述键盘(3)的底部由磁性金属材料制成。
6.根据权利要求5所述的基于树莓派的笔记本电脑，其特征在于，所述壳体(11)靠近所述安装槽(111)处设有便于取出所述键盘(3)的凹槽(112)；所述键盘(3)靠近所述凹槽(112)处设有凸出的提拉件(31)。
7.根据权利要求1所述的基于树莓派的笔记本电脑，其特征在于，所述键盘(3)为无线键盘。
8.根据权利要求1所述的基于树莓派的笔记本电脑，其特征在于，所述壳体(11)后侧装配有抽屉(7)；所述抽屉(7)与所述壳体(11)之间设有自锁装置。
9.根据权利要求8所述的基于树莓派的笔记本电脑，其特征在于，所述自锁装置包括：设于所述壳体(11)内的自锁母扣(113)；以及，设于所述抽屉(7)上、且与所述自锁母扣(113)相对应的自锁子扣(71)；自锁状态下，按压所述抽屉(7)，所述抽屉(7)弹出；再次按压所述抽屉(7)，所述抽屉(7)锁紧。
10.根据权利要求1所述的基于树莓派的笔记本电脑，其特征在于，所述树莓派(12)型号为树莓派4B、树莓派3B+、树莓派3B中的任意一种。
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| CN202011025644.8A CN111984068A (zh) | 2020-09-25 | 2020-09-25 | 一种基于树莓派的笔记本电脑 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011025644.8A CN111984068A (zh) | 2020-09-25 | 2020-09-25 | 一种基于树莓派的笔记本电脑 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| CN111984068A true CN111984068A (zh) | 2020-11-24 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011025644.8A Pending CN111984068A (zh) | 2020-09-25 | 2020-09-25 | 一种基于树莓派的笔记本电脑 |
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| Country | Link |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI774192B (zh) * | 2021-01-15 | 2022-08-11 | 晶巧股份有限公司 | 數位邏輯教具結構 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN106021604A (zh) * | 2016-06-20 | 2016-10-12 | 国网天津市电力公司 | 一种公共信息查询装置 |
| CN110046867A (zh) * | 2019-02-28 | 2019-07-23 | 惠州学院 | 人脸识别点名装置及方法 |
| CN209607248U (zh) * | 2018-10-22 | 2019-11-08 | 楼韵佳 | 一种基于树莓派和Arduino的电子创客实验平台 |
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-
2020
- 2020-09-25 CN CN202011025644.8A patent/CN111984068A/zh active Pending
Patent Citations (5)
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