CN1132497C - 扬声器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多扬声器装置，其特征在于所述低频扬声器包括箱体和包括振动体并位于箱体内的低频扬声器单元，所述箱体包括基本平行于安装或支承多扬声器装置表面并相隔一定距离的底板、基本平行于底板的箱体顶板以及位于所述顶板上的低声频反射口，低频扬声器单元安装成围绕形成于所述箱体内的开口从而使所述低频扬声器单元的振动体面向安装所述多个扬声器的所述表面。

Description

扬声器

本申请为共同待批的美国专利申请No.08/760,639和No.08/864,334的延续申请。

本发明涉及多扬声器装置，具体而言，涉及一种多扬声器装置，它包括多个具有不同声频范围的扬声器，提供了包含低频扬声器、中频扬声器和高频扬声器在内的2声道或3声道扬声器装置。

在现有多扬声器装置中，诸如扬声器锥体之类的振动体和扬声器箱体上的开口都位于扬声器正面从而面向听众。

一种现有技术的多扬声器装置是这样布局的，每个扬声器包括诸如音圈之类的驱动部分，为了使扬声器驱动部分与一个表面对齐从而对每个扬声器产生的声音定相，音圈平行于扬声器箱体的正面。

另一种现有技术的多扬声器装置包括中频扬声器和高频扬声器，它们沿着低频扬声器中心轴对齐，并且为了使每个扬声器产生和发射的声音方向一致，多扬声器装置的中频扬声器、低频扬声器和高频扬声器的中心轴平行于安装或支承该装置的表面。

但是，由于上述现有技术的多扬声器装置只在平行于安装或支承装置表面的方向上因上述平行轴关系而具有声音方向性，所以获得最佳立体声的频率范围非常窄并且位于两个相距一定距离左右放置的多扬声器装置中心轴或声轴交汇处，这两个扬声器相互成角度放置，使各扬声器的声音开口将声波导向左右扬声器的交汇处。左右多扬声器装置的方向性和交汇性降低了音量并影响了音质。

为了克服上述问题，本发明较佳实施例提供了一种多扬声器装置，它与安装或支承装置的表面没有方向关系。

按照本发明较佳实施例，多扬声器装置包括多个具有不同声频范围的扬声器。多个扬声器被放置成其中心轴沿基本垂直于安装或支承装置表面的方向延伸的轴线对准。因此，多扬声器装置的多个扬声器产生的声音相对于安装或支承装置的表面以整个方位角或360度方向发射。

按照本发明另一较佳实施例，多扬声器装置其中一个扬声器包括位于箱体内部的低频扬声器单元。箱体比较好的是包括基本平行于安装或支承多扬声器装置表面的底板，它限定了安装或支承多扬声器装置表面之间的空间；以及基本平行于底板的箱体顶部。低声频反射口比较好的是位于顶板中央，而低频扬声器单元安装成包围箱体内的开口从而使低频扬声器单元的振动体经箱体内的开口面向安装或支承多扬声器装置的表面。由于这种布局，低频扬声器单元振动体形成的声波至少有一部分朝安装或支承多扬声器装置的表面全方向或360度发射。低频扬声器振动体产生的其它声波经低声频反射口以全方向或360度从安装或支承多扬声器装置的表面发射。

而且，本发明多扬声器装置的另一扬声器包含安装在低频扬声器上的中频高频扬声器。中频/高频扬声器包括基本上呈半球形的振动体、使振动体振动的驱动装置以及声音路径经过折叠并从振动体内曲面向中频/高频扬声器外侧延伸的喇叭。与声音路径相连的腔体形成于振动体与喇叭之间，并且声音路径的开口设置成使得声波从开口以全方向或360度角向安装或支承多扬声器装置的表面发射，而接近半球形的振动体产生的声波以全方向或360度角从支承或安装多扬声器装置的表面发射。

在本发明较佳实施例中，多扬声器装置的扬声器中心轴比较好的是相对基本上垂直于安装或支承多扬声器装置表面的方向延伸的轴线对准并且多扬声器装置多个扬声器产生的声音以全方向或360度角向安装或支承多扬声器装置的表面发射并从该表面发射，从而使每个扬声器产生的声音以相对于轴线基本上居中的声波形式发射，而该轴线沿着基本上垂直于安装或支承多扬声器装置的表面的方向延伸。

因此，按照本发明较佳实施例的多扬声器装置相对安装或支承多扬声器装置的表面是非方向性的，并且明显提高了多扬声器装置中每个扬声器单方向形成声音时的音量和音质。

通过以下结合附图对本发明的描述，可以进一步理解本发明的其它部分、特征和优点。

图1为按照本发明多扬声器装置较佳实施例实例的透视图；

图2为图1所示多扬声器装置的局部剖面示意图；

图3为图1所示多扬声器装置中所用中频/高频扬声器的分解透视图；

图4为本发明较佳实施例多扬声器装置另一实例的透视图；

图5为图4所示多扬声器装置局部剖面示意图。

图1为按照本发明多扬声器装置较佳实施例实例的透视图，图2为图1所示多扬声器装置的局部剖面示意图，以及图3为图1所示多扬声器装置中所用中频/高频扬声器的分解透视图。

图1和2所示多扬声器装置10包括例如中频/高频扬声器11。中频/高频扬声器11包括接近半球形的振动器12。

振动器12包括比较好的是由陶瓷之类压电体构成的半球形振动体14。振动体14内外曲面上提供有驱动电极16a和16b使振动体14振动。振动体14比较好的是沿厚度方向极化，例如从外侧表面到内侧表面极化。

振动器12固定在比较好的是由合成树脂制成的喇叭18上。喇叭18包括顶部20。顶部20具有形状与振动器20差不多的凸起部分22和围绕凸起部分22放置的法兰部分24。振动器12放置成覆盖凸起部分22，并通过由带沟槽的环形绝缘体制成的支承件26粘合到包围凸起部分22的法兰部分24。使振动体12自由而无阻碍地振动的腔体28位于振动器12与凸起部分22之间。振动器12的驱动电极16a和16b经诸如与内部电极16a相连并位于顶部20与支承件26之间的导电带和与外侧电极16b相连的导电带之类的导体与振动器12外侧的输入端(未图示)相连。

比较好的是圆形截面的孔30形成于顶部20中心附近从而与腔体28相通。孔30比较好的是具有台阶部分，从而使孔30靠近腔体28的部分是最窄的台阶部分。在顶部20的下表面，形成具有三角形截面的环形凸起部分32从而包围孔30，形成环形平坦部分34从而包围凸起部分32，形成具有三角形截面的环形凸起部分36从而包围平坦部分34以及在最外面部分形成环形平坦部分38从而包围凸起部分36。

第一圆柱体40和直径大于第一圆柱体40的第二圆柱体42固定在顶部20的孔30上。第二圆柱体42一端的内表面与第一圆柱体40一端外侧面上的台阶部分相连从而限定了孔30的台阶部分。第一圆柱体40外侧面和第二圆柱体42一端外侧面与顶部20内表面相连从而限定孔30部分。直径大于第二圆柱体42的第三圆柱体44一端的内表面与第二圆柱体42另一端外部的台阶部分相连从而形成孔30的台阶部分。多个(比较好的是3个)V形槽口46互相等距离放置并围绕第三圆柱体44另一端整个周边延伸。每个槽口46放置成随着靠近第三圆柱体44另一端或底部的端面而逐渐变大。

直径大于第三圆柱体44的第四圆柱体48固定在顶部20的平坦部分34。即，第四圆柱体48围绕第二圆柱体42和第三圆柱体44放置而使其一端向下延伸。三个V形槽口50比较好的是相互等间距放置并且围绕第四圆柱体48另一端的整个周边延伸。每个槽口50比较好的是做成随着靠近第四圆柱体48另一端的端面而逐渐扩大。第四圆柱体48另一端的端面与顶部20的平坦部分34相连。第四圆柱体48的三个槽口50比较好的是位于对应第三圆柱体44三个槽口46的周边位置处。值得注意的是，第四圆柱体48的槽口50可以放置成“之”字形或者不对应第三圆柱体44槽口46的位置上，并且可以相对槽口46交错放置。

直径大于第四圆柱体48的第五圆柱体52与顶部20的平坦部分38相连。即，第五圆柱体52围绕第四圆柱体48放置从而使包含孔径50的第四圆柱体48一端向下。限定扬声器11声音路径开口的三个V形槽口54比较好的是相互等间距放置，并且围绕第五圆柱体52另一端的整个周边延伸。每个槽口54随着靠近第五圆柱体52另一端的端面而逐渐扩大。第五圆柱体52另一端的端面与顶部20的平坦部分38相连。第五圆柱体52的三个槽口54比较好的是位于对应第四圆柱体48三个槽口50的周边位置处。第五圆柱体52的槽口54可以放置在不对应第四圆柱体48槽口50的位置上，并且可以相对槽口50交错放置。

第三圆柱体44另一端的端面和第四圆柱体48一端的端面固定在盘状下部56。即，在下部56上表面中央形成锥形凸起部分58，形成环状平坦部分60从而包围凸起部分58，形成具有三角形截面的环状凸起部分62以包围平坦部分60，以及在最外面位置形成环状平坦部分64从而围绕凸起部分62。第三圆柱体44另一端的端面和第四圆柱体48一端的端面分别与下部56的平坦部分60和64相连。

在喇叭18中，剖面区域按照与腔体28相通的第一圆柱体40的内部分、第二圆柱体42的内部分、第三圆柱体的内部分、第三圆柱体44的槽口46、第三与第四圆柱体之间的部分、第二与第四圆柱体之间的部分、第四圆柱体的槽口50、第四圆柱体与第五圆柱体之间的部分以及第五圆柱体槽口54的次序以分段形式扩大。由此形成长长的声音路径。构成喇叭18声音路径的每个部分的剖面面积S设定为具有如下的关系，即S＝S_Tε^mL，这里S_T是孔颈部分的剖面面积(声音路径开始的最窄部分)，L是孔颈部分到构成声音路径的每个部分的中心部分的距离，而m为喇叭18截止频率确定的系数。因此，尽管是分段式的，但声音路径剖面面积相对于类似指数曲线型喇叭的喇叭18内声音路径长度基本上呈对数变化。

形成腔体28和声音路径，从而使得振动器12外曲面发射的声音和振动器12内曲面经腔体28和声音路径发出的声波相对于扬声器支承件平面几乎具有同相位，这样这些声波就不会相互抵消或相互干扰。

多个平板状插件66起着隔片的作用并且比较好的是由合成树脂构成。插件66比较好的是相互等间距地固定在第五圆柱体52的底部和中频/高频扬声器11的下部56。

中频/高频扬声器11比较好的是安装在低频扬声器70上。中频/高频扬声器11和低频扬声器70排列成使它们的中心轴与基本上垂直于安装多扬声器装置10的表面的方向延伸的轴线对准。

低频扬声器70包括合成树脂构成的空心柱状箱体72。箱体72具有盘状底板74和与其平行的顶板76。上述中频/高频扬声器11放置在箱体72的顶板76上。

圆形开口78比较好的是形成于箱体72底板74中央。而且圆柱形低声频反射口80比较好的是位于箱体72顶板76中央。起隔片作用的多个插件82等间距地位于箱体72底板74下方，从而使底板74平行于安装多扬声器装置10的表面，同时又限定了安装面与底板74之间的空间。

低频扬声器单元74位于箱体82内。低频扬声器单元84安装在箱体72底板74中央的开口78周围，从而使诸如低频扬声器单元84的锥体之类的振动体经箱体开口72朝向安装装置10的表面。低频扬声器单元84与连接上述中频/高频扬声器11的振动体12的电极16a和16b的输入端(未画出)经过穿过箱体72的引线(未画出)连接。

在多扬声器装置10中，当电学信号输入输入端时，中频/高频扬声器11的振动器12振动，从振动器12的外曲面和内曲面经过腔体28以及声音路径发射声音。而且低频扬声器70的低频扬声器单元84受到驱动，从箱体72的开口78及低声频反射口80发射声音。

由于振动器12和振动体14具有半球形，所以从中频/高频扬声器11振动器12外曲面发射的声波相对扬声器支承或安装平面以全方向从扬声器支承面发射。由于槽口54、声音路径的开口沿着扬声器整个周边放置，所以从振动器内曲面经腔体28和声音路径发射的声波相对扬声器支承面以全方向向扬声器支承面发射。因此，扬声器11发射的声波相对扬声器支承面是无方向性的。

由于箱体72的底面74与扬声器支承面相隔一定距离，所以低频扬声器70箱体72内开口78发射的声波相对扬声器支承面以全方向向扬声器支承面发射。低频扬声器70经箱体72的低声频反射口80发射的声波从低频扬声器70的顶面76和第五圆柱体52之间的空间发射，而中频/高频扬声器11的下部56相对扬声器支承面以全方向从扬声器支承面发射声波。因此，低频扬声器70发射的声波相对扬声器支承面是无方向性的。

由于频率不同的中频/高频扬声器11和低频扬声器70的中心轴基本上与垂直于安装多扬声器装置10表面延伸的轴线对准，所以中频/高频扬声器11和低频扬声器70相对安装装置表面沿所以方向或360度角发射声波。而且，中频/高频扬声器和低频扬声器发射的声波位于垂直于安装或支承装置表面的轴的中心。因此，多扬声器装置10相对装置支承表面无方向性地发射声波。这样，与已有技术相比，产生立体声最佳效果的范围大大扩大，并且与决定左右多扬声器装置的两个多扬声器装置10放置的距离无关。

振动器12外曲面发射的声波与振动器内曲面发射的声波之间的初始相位差为180度。但是这些声波经过腔体28和声波路径(它们起着相移装置的作用)后相对扬声器安装平面具有相同的相位。因此，相移装置避免了振动器12内外曲面发射的声波相互抵消，而是将这些声波叠加从而产生相对扬声器安装平面沿所以方向具有较高声压的组合声波。

由于在多扬声器装置的喇叭18内形成了截面面积相对长度方向呈对数变化的长的声音路径，所以足以满足中频声波的需要。

由于喇叭18的声音路径由相隔一定距离的多个圆柱体形成，所以多扬声器装置10尽管具有较长的声音路径并且足以满足中频声频的需要，但是多扬声器装置10的尺寸大大减小。

由于限定喇叭18声音路径折叠部分的槽口46和50随着接近中频/高频扬声器11各折叠部分的外侧而逐渐扩大，所以声音流动在声音路径距离较长部分更快，即在声音路径折叠部分外侧更快，而在声音路径距离较短的部分较慢，即在折叠部分的内侧较慢。因此，声波的速度在声音路径折叠部分的外侧部分和内侧部分几乎相等，并且声音流动在声音路径的折叠部分几乎不会干扰。新的声音路径结构可以获得几乎所有的平面波并且声音失真较小。同样，声音流动也几乎不会在槽口54处干扰，即在喇叭18的声音路径开口处不会干扰，从而产生近似的平面波并且失真较小。

由于第一圆柱体40、第三圆柱体44、第四圆柱体48以及第五圆柱体52很容易放置在上部20和下部56上，所以多扬声器装置10很容易制造。

图4为按照本发明的多扬声器装置另一较佳实施例的透视图，图5为局部剖面图。

与图1和2所示的多扬声器装置10比较，图4所示较佳实施例的低频扬声器70的箱体72比较好的是为空心六角截面金字塔形。具体而言，图4和5所示的箱体72包括形状为空心六角截面金字塔形并且由例如合成树脂构成的侧面部件53。侧面部件53代替了图3所示的第五圆柱体52。中频/高频扬声器11的插件66和上部20的法兰部分24比较好的是接近如图4和5所示多扬声器装置中的六角平板状。侧面部件53的上部比较好的是与中频/高频扬声器11上部20的平坦部分38相连，下部与低频扬声器70的箱体72相连。侧面部件53排列为使中频/高频扬声器的中心轴和低频扬声器70的中心轴互相对准，并且轴线以垂直于安装多扬声器装置10的表面的方向延伸。多个比较好的是三角形的槽口55沿着侧面部件53最下面部分的整个周边等间距地形成，从而与中频/高频扬声器11的声音路径和低频扬声器70的低声频反射口80相通。

与图1和2所示的多扬声器装置相似，当电学信号输入如图4和5所示多扬声器装置10的输入端时，中频/高频扬声器11的振动器12发生振动并发射声波，而低频扬声器70的低频扬声器单元84受到驱动并发射声波。

中频/高频扬声器11的振动器12的外曲面发射的声波以全方向从装置支承面发射。从振动器12的内曲面经腔体28和声音路径发射的声波从与声音路径连通的槽口55以全方向向装置安装面发射。因此，扬声器11以全方向相对装置支承面发射声波从而相对装置支承面无方向性地发射声波。

从图4和5中的低频扬声器70的箱体72内开口78发射的声波从箱体72的底面74与安装装置10的表面之间的空间以全方向向装置安装面发射。从低声频反射口80发射的声波以全方向从装置安装面发射。因此，扬声器70以全方向相对装置支承面发射声波，从而相对装置支承面无方向性地发射声波。

由于频率不同的中频/高频扬声器11和低频扬声器70的中心轴基本上相对于垂直于装置安装表面延伸的轴线对准，所以中频/高频扬声器11和低频扬声器70相对装置安装表面以全方向发射声波。

因此，图4和5的多扬声器装置10相对装置安装表面无方向性地产生和发射声波。这样，与已有技术相比，产生立体声最佳效果的范围扩大并且与决定左右多扬声器装置的两个多扬声器装置10放置的距离无关。

与图1和2所示的多扬声器装置相比，由于中频/高频扬声器11和低频扬声器70在图4和5所示的多扬声器装置中整合为一体，所以它们的中心轴无需调整，整个装置强度提高，便于携带，并且由于无需插件66，即减少了部件数量，所以降低了装置成本。

值得指出的是，虽然在上述每个多扬声器装置10中都配备了中频/高频扬声器11和低频扬声器70，但是也可以利用多种频率不同的扬声器。例如，可以在上述多扬声器装置10中配备低频、中频和高频扬声器。在这种情况下，低频、中频和高频扬声器比较好的是位于一个箱体内，从而使中心轴互相相对垂直于装置安装表面的方向延伸的轴线对准。此外，槽口等形成于箱体上，从而使低频、中频和高频扬声器产生的声音以全方向相对装置安装面发射。

虽然在上述每个多扬声器装置10的中频/高频扬声器11中采用了压电材料制成的振动体内外曲面上放置电极的振动器，但是也可以采用压电元件粘合到金属、陶瓷或合成树脂制成的半球形振动体部分作为使振动体振动的驱动装置的振动器。也可以利用音圈以电磁方式驱动振动体。

虽然在每个多扬声器10中的喇叭和箱体比较好的是由合成树脂构成，但是喇叭和箱体也可以由金属、木头、陶瓷、玻璃等制成。

虽然上述中央声音路径由每个多扬声器装置10的中频/高频扬声器11的第一、第二和第三圆柱体构成，但是中央声音路径也可以由一个、两个或四个以上的圆柱体构成。

构成喇叭18声音路径的圆柱体可以是圆柱体以外的其它形状并且包括椭圆柱体和方形柱体。

可以采用具有从一端到另一端逐渐扩大的通道的圆柱体作为构成声音路径的圆柱体。

虽然在上述每个多扬声器装置10的中频/高频扬声器11的一个圆柱体内形成三个V形槽口，但是也可以形成四个以上V形槽口。

也可以形成除V形以外形状的槽口作为声音路径的折叠部分或开口部分。

如上所述，本发明较佳实施例使得多扬声器装置以全方向相对安装装置的表面发射声波，即无方向性地发射声波。因此，获得最佳立体声效果的范围扩大并且与决定左右多扬声器装置的多扬声器装置10放置的距离无关。

虽然上面借助实施例对本发明作了描述，但是本发明的精神和范围由后面所附权利要求限定。

Claims (20)

1.一种多扬声器装置，其特征在于包括：

多个具有不同声频并且互相连接的扬声器，多个扬声器被放置成其中心轴与基本上垂直于支承装置表面的方向延伸的轴线对准，从而使多个扬声器产生的声波相对于支承装置的表面以全方向发射，其中

所述多个扬声器中的至少一个包括面向所述表面以便向所述表面发射声波的第一部件，以及背向所述表面从所述表面发射声波的第二部件；

所述多个扬声器中的至少一个包括接近半球形的主体。

2.如权利要求1所述的多扬声器装置，其特征在于其中一个所述扬声器包括低频扬声器单元，而另一所述扬声器包括中频/高频扬声器。

3.如权利要求2所述的多扬声器装置，其特征在于所述低频扬声器包括箱体以及包括有振动体并位于箱体内的低频扬声器单元，所述箱体包括基本平行于支承多扬声器装置表面并相隔一定距离的底板、基本平行于底板的箱体顶板以及位于所述顶板上的低声频反射口，低频扬声器单元安装成围绕形成于所述箱体内的开口，从而使所述低频扬声器单元的振动体面向安装所述多个扬声器的所述表面。

4.如权利要求2所述的多扬声器装置，其特征在于所述中频/高频扬声器安装在低频扬声器上。

5.如权利要求1所述的多扬声器装置，其特征在于所述多个扬声器包括中频/高频扬声器和低频扬声器，中频/高频扬声器包括基本上呈半球形的振动体、使振动体振动的驱动装置、从所述振动体内曲面向其外侧延伸并且声音路径从中央向外侧扩张并折叠返回的喇叭、与所述振动体和所述喇叭之间声音路径相连的腔体；所述喇叭形成所述声音路径的开口并且以与支承装置表面基本平行的方向延伸穿过整个边长。

6.一种多扬声器装置，其特征在于包括：

至少两个相连并具有不同声频的扬声器，所述至少两个扬声器的每一个包含背向平行于支撑装置表面配置且以全方向从支承装置的表面发射声波的第一部件和面向平行于支撑装置表面配置且以全方向向支承装置的表面发射声波的第二部件；并且

所述至少两个扬声器中的至少一个包括接近成半球形的振动体。

7.如权利要求6所述的多扬声器装置，其特征在于所述至少两个扬声器的第一个包括低频扬声器，而所述至少两个扬声器的第二个包括中频/高频扬声器。

8.如权利要求6所述的多扬声器装置，其特征在于所述至少两个扬声器的第一个的第一部件包括振动体、位于所述振动体之上的顶板和位于所述顶板处并以全方向从支承装置表面发射声波的低声频反射口。

9.如权利要求6所述的多扬声器装置，其特征在于所述至少两个扬声器的第一个的所述第二部件包括箱体、低频扬声器单元，该单元包括振动体并安装成包围在所述箱体内形成的开口，从而使低频扬声器单元的所述振动体面向安装所述装置的所述表面。

10.如权利要求9所述的多扬声器装置，其特征在于进一步包括多个与所述箱体相连并支承所述装置的支承部件，从而使得所述箱体内形成的开口与安装扬声器的表面隔开一定距离。

11.如权利要求6所述的多扬声器装置，其特征在于至少两个扬声器的第二个的第一部件包括接近半球形的振动体和使振动体振动的驱动器，接近半球形的振动体以全方向从支承装置的表面发射声波。

12.如权利要求6所述的多扬声器装置，其特征在于所述至少两个扬声器的第二个的第二部件包括接近半球形的振动体、使振动体振动的驱动装置、从所述振动体内曲面向其外侧延伸并且声音路径从中央向外侧扩张并折叠返回的喇叭、与所述振动体和所述喇叭之间声音路径相连的腔体；为所述喇叭形成所述声音路径的开口并且延伸穿过整个边长，以全方向向支承装置的表面发射声波。

13.如权利要求6所述的多扬声器装置，其特征在于所述至少两个扬声器的一个包括中频/高频扬声器而所述至少两个扬声器的另一个包括低频扬声器，其中所述中频/高频扬声器安装在所述低频扬声器上。

14.如权利要求6所述的多扬声器装置，其特征在于进一步包括单个箱体，其中所述至少两个扬声器安装在所述单箱体内从而形成单一的整体构造。

15.如权利要求14所述的多扬声器装置，其特征在于进一步包括附着在所述单个箱体上并支承所述装置和与支承装置表面隔开的箱体的多个支承件。

16.如权利要求6所述的多扬声器装置，其特征在于所述至少两个扬声器中的至少一个包括相移装置，使以全方向从支承装置表面发射的声波与以全方向向支承装置表面发射的声波相位一致。

17.如权利要求6所述的多扬声器装置，其特征在于所述至少两个扬声器被放置成使所述至少两个扬声器的中心轴与基本上垂直于支承装置表面的方向延伸的轴线对准。

18.如权利要求6所述的多扬声器装置，其特征在于，所述至少两个扬声器被放置成使其中心轴互相对准。

19.如权利要求6所述的多扬声器装置，其特征在于，所述至少两个扬声器包括低频扬声器和中频扬声器。

20.如权利要求19所述的多扬声器装置，其特征在于进一步包括高频扬声器。

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