CN212783186U - 发光键盘与其背光模块 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及发光键盘与其背光模块，并公开一种发光键盘包含第一键帽组与第二键帽组、及背光模块。第一键帽组与第二键帽组分别具有多个键帽。背光模块具有第一发光单元、第二发光单元、第一电阻、第二电阻、导光板及电路板。第一发光单元及第二发光单元中的多个发光元件分别彼此电性并联。第一电阻与第一发光单元电性串联，第二电阻与第二发光单元电性串联；导光板开设有多个贯孔；电路板设置于导光板下方，第一发光单元、第二发光单元、第一电阻与第二电阻设置于电路板上。其中第一键帽组的多个键帽的第一发光面积总和与第二键帽组的多个键帽的第二发光面积总和不相等。

Description

发光键盘与其背光模块
技术领域
本实用新型涉及一种键盘，特别是涉及一种发光键盘与其背光模块。
背景技术
目前普及的发光键盘的背光模块主要包括四大部件，由键盘往下依序包括遮光片、导光板(Light Guide Plate,LGP)、反射片、灯条(light bar)所组成。此类型的背光模块会将全部的发光元件放置在同一个灯条上，灯条会放置在背光模块的中心处附近，使灯条上的发光元件发出的光线往两侧射入导光板，再通过导光板使光线分布于键盘背侧，形成键盘背光。
然而，因此类型的发光键盘具有厚度较厚和光线不均匀的问题，目前提出另一种发光键盘的发光模块架构，其将发光元件安装在电路板上，而由上往下依序堆栈键帽、剪刀脚、铁板、遮光片(Black Matrix,BM)、导光板、反射片、电路板的多层架构。然而，由于现行发光元件的发光二极管(LED)高度最薄为0.15mm，所以要降低整体厚度并提升发光亮度和均匀，必须思考其设计方式进一步改良。
另外，现行发光键盘会搭配电阻来控制整体背光模块的发光亮度；若有N个发光元件，则会搭配N个电阻来分别控制每个发光元件的亮度，以控制整体亮度。然而当发光元件数量多时，元件成本会提高，而造成产品不具成本优势。
因此，有必要提出一种新的发光键盘设计，其可降低整体厚度、有效精简元件以降低耗电功率和元件成本，提升键盘发光亮度且使光源均匀分布。
实用新型内容
本实用新型有鉴于此，提出一种发光键盘和背光模块。相比于先前技术，本实用新型的发光键盘和背光模块通过创新的结构和电路设计搭配控制方式，具有较薄的厚度，亮度提升且光耦合更加均匀，因此可降低功率与耗电，并达成薄型化的效果。
为达上述目的，本实用新型提供一种发光键盘包含第一键帽组与第二键帽组、以及背光模块。第一键帽组与第二键帽组分别具有多个键帽。背光模块具有第一发光单元、第二发光单元、第一电阻、第二电阻、导光板及电路板。第一发光单元具有多个发光元件，各发光元件对应设置于第一键帽组的各键帽下方，第一发光单元中的这些发光元件彼此电性并联；第二发光单元具有多个发光元件，各发光元件对应设置于第二键帽组的各键帽下方，第二发光单元中的这些发光元件彼此电性并联。第一电阻与第一发光单元电性串联，第二电阻与第二发光单元电性串联；导光板开设有多个贯孔；电路板设置于导光板下方，第一发光单元、第二发光单元、第一电阻与第二电阻设置于电路板上。其中，第一键帽组的这些键帽的第一发光面积总和与第二键帽组的这些键帽的第二发光面积总和不相等。
在一个实施例中，第一发光面积总和小于第二发光面积总和时，流经第一发光单元中的这些发光元件的第一电流大于流经第二发光单元中的这些发光元件的第二电流。
在一个实施例中，第一发光面积总和小于第二发光面积总和时，第一电阻的阻值小于第二电阻的阻值。
在一个实施例中，第一发光面积总和小于第二发光面积总和时，第一发光单元的各发光元件的平均发光亮度大于第二发光单元的各发光元件的平均发光亮度。
在一个实施例中，第一发光单元或第二发光单元的这些发光元件的数量大于与发光元件串联的电阻的数量。
在一个实施例中，各发光元件具有垂直于这些键帽的发光面的多个出光面。
在一个实施例中，这些出光面中包含第一出光面，第一出光面的法线方向与其对应的键帽的侧边形成锐角，锐角为35度至60度。
在一个实施例中，发光键盘进一步具有底板，设置于第一键帽组与第二键帽组下方，底板开设有多个开孔分别对应各键帽与各发光元件，这些贯孔分别对应这些开孔。且背光模块进一步具有遮光片，包含平面区与多个凸起区，平面区设置于底板与导光板之间，各凸起区对应于各开孔。第一发光单元与第二发光单元中的各发光元件容置于由各开孔、各贯孔与各凸起区形成的容置空间中。
在一个实施例中，发光元件与凸起区之间设有反光部，反光部只设置在发光元件上方的区域，以便反射发光元件发出的光线。
在一个实施例中，电路板具有反射层面向导光板，将各发光元件发出的部分光线反射至导光板，反射层露出于贯孔。
此外，本实用新型提供一种背光模块具有导光板、第一发光单元、第二发光单元、第一电阻、第二电阻、电路板、以及遮光片。导光板包含有侧边、第一背光区与第二背光区，第一背光区与第二背光区分别具有多个键帽背光区，其中各键帽背光区开设有贯孔。第一发光单元具有多个发光元件，各发光元件对应于第一背光区的各键帽背光区中的各贯孔设置，第一发光单元中的这些发光元件彼此电性并联；第二发光单元具有多个发光元件，各发光元件对应于第二背光区的各键帽背光区中的各贯孔设置，第二发光单元中的这些发光元件彼此电性并联。第一电阻与第一发光单元电性串联，第二电阻与第二发光单元电性串联。电路板设置于导光板下方，第一发光单元、第二发光单元、第一电阻与第二电阻设置于电路板上。遮光片包含平面区与多个凸起区，平面区开设有多个开口以出射光线，各发光元件对应于各凸起区设置。其中，对应于第一背光区的这些键帽背光区中的这些开口的第一面积总和与对应于第二背光区的这些键帽背光区中的这些开口的第二面积总和不相等。
在一个实施例中，各发光元件具有垂直于导光板的上表面的多个出光面。
在一个实施例中，第一发光单元与第二发光单元中的各发光元件凸出于各贯孔，并容置于由各贯孔与各凸起区形成的容置空间中。
附图说明
图1为本实用新型的一个实施例的发光键盘的示意图。
图2为本实用新型的一个实施例的发光键盘的俯视示意图。
图3为本实用新型的一个实施例的发光键盘的局部放大图。
图4为本实用新型的一个实施例的发光键盘的局部剖面示意图。
图5为本实用新型的一个实施例的发光键盘的局部剖面示意图。
图6为本实用新型的一个实施例的键帽的俯视示意图。
图7为本实用新型的一个实施例的发光元件的角度示意图。
图8为本实用新型的一个实施例的背光模块的串并联电路示意图。
具体实施方式
以下将参照相关附图，说明依据本实用新型发光键盘和背光模块的优选实施例，其中相同的元件将以相同的附图标记加以说明。
参照图1，发光键盘100包括键盘组件10、底板1及背光模块20。
参照图2及图3，图2为本实用新型的一个实施例的发光键盘的俯视示意图，图3为本实用新型的一个实施例的发光键盘的局部放大图。自发光键盘100上方俯视，键盘组件10包含多个大小不一的键帽13，例如功能键(F1～F12)、数字键、字母键、输入键等。依照一个实施例，键盘组件10划分为多个键帽组11a～11f，其中包括第一键帽组11a及第二键帽组11b。第一键帽组11a包括功能键区，第二键帽组11b包括字母键区，第一键帽组11a及第二键帽组11b分别具有多个键帽13。各个键帽13的顶面13a上标示有对应该键帽的字符或功能的符号注记，该符号注记可以是键盘功能所需的任何符号，例如但不限于英文字、数字、特殊符号，或各种输入法的符码等。键帽13的符号注记处设计为半透光设计的字符出光区131，因此背光模块20发出的光线可由字符出光区131透出以使键帽13发光，供使用者观看与辨识。
详以图3所示的其中一个键帽为例，依中心剖面线A-A，参照图4及图5，继续说明本实用新型发光键盘的架构。
各键帽13下设有弹性组件16，以支撑键帽13。键盘组件10以下设有底板1，底板1位于键盘组件10和背光模块20之间，材质例如但不限于铁、不锈钢、镍、铜等各种金属、或树脂、塑料、橡胶等材质。底板1可为透光或不透光设计。底板1对应各键帽13的字符出光区131位置开设有多个开孔18a，对应各键帽13的各发光元件3位置开设有多个开孔18b，开孔18b约位于键帽13的中心下方，可容置发光元件3。开孔18a、18b可为圆孔，但也可为方形、多边形等其他形状。
背光模块20位于键盘组件10及底板1的下方，包含遮光片2、导光板4、多个发光元件3及电路板5。背光模块20划分有多个发光单元，各发光单元中具有多个发光元件3。本实施例中，一个键帽13分别对应一个发光元件3。
遮光片2包含平面区21与多个凸起区22。平面区21设置于底板1及导光板4之间，在对应各键帽13的字符出光区131位置设有开口212，以供光线穿过开口212入射至各键帽13的字符出光区131提供光源。各凸起区22不透光而遮蔽光线，对应开孔18b位置配置于各发光元件3上方，容置各发光元件3。发光元件3的上出光面3a发出的光线可经由遮光片2的凸起区22反射，进入导光板4再经由开口212出光。遮光片2具有遮蔽光线与反射光线性质。
参照图6，为本实用新型的一个实施例的键帽的俯视示意图。自键帽13往下，首先第一层为底板1，底板1在键帽13正下方中心开设有圆形的开孔18b，四周开设有多个开孔18a。再往下第二层为遮光片2，遮光片2于开孔18b处转折一角度凸起形成凸起区22，其余为平面区21，平面区21设有开口212以出光。此外，遮光片2下设有导光板4。导光板4于凸起区22下设有贯孔48，贯孔48容置有发光元件3(图未示)。导光板4于对应开口212处设有导光图样45，以助于导光。也就是说，一并参照图5及图6，在键帽13的大致中心位置由键帽13往下对应底板1的开孔18b、遮光片2的凸起区22、发光元件3，周围则为底板1或开孔18a、遮光片2的平面区21及开口212，其下布有导光板4。随着各个键帽13大小不同及所需光源设计，字符出光区131大小不同，其对应的开口212大小也不同，可依需求调整开口212位置和面积。
本实施例中，发光元件3可为长方型或正方型发光二极管元件，具有多个出光面。参照图4、5及图7，发光元件3为具有第一出光面31、第二出光面32、第三出光面33、第四出光面34、上出光面3a、底面3b等六面的立方体，第一出光面31、第二出光面32、第三出光面33、第四出光面34垂直于上出光面3a且/或底面3b。
参照图7，发光元件3以上出光面3a面向键帽13的顶面13a，而第一出光面31、第二出光面32、第三出光面33、第四出光面34垂直于键帽13的顶面13a，安装于键帽13下方。依照一个实施例，发光元件3安装于键帽13下方时转置一角度θ，以使发光元件3的四个出光面31～34发出的光线可以较好地扩及键帽13的四角，获得较好的发光效率，并且得到均匀的发光效果，该转置角度θ约为30至60度。优选地，该转置角度θ约为30至55度。而且，发光元件3的出光面其中之一，如第一出光面31的法线方向和发光元件3所对应的键帽13的侧边13S或导光板4的侧边4S形成锐角θ1，转置角度θ与锐角θ1互成余角(和为90度)，因此该锐角θ1约为30至60度，优选地，该锐角θ1约为35至60度。
在一个实施例中，发光元件3与凸起区22之间设有反光部37，反光部37只设置在发光元件3上方的区域。反光部37贴着发光元件3的上出光面3a，以便反射发光元件3发出的光线，将光线导入导光板4中。反光部37可为白色，或其他利于反射的颜色。反光部37可为独立设置，也可与发光元件3一体成形，如此光线可在发光元件3内做来回的反射，将上出光面3a发出的光线收至四周，通过四周的出光面31～34入射至导光板4，藉此提升导光板4的进光量。
导光板4是具有厚度的片材，具有横向的侧边4S。导光板4区分有多个分别对应于键帽组11a～11f的背光区14a～14f，其中包括第一背光区14a及第二背光区14b，各背光区具有多个键帽背光区，键帽背光区大致位于各键帽13垂直投影下范围。第一背光区14a中，具有多个键帽背光区141a；第二背光区14b中，具有多个键帽背光区141b。各键帽背光区中对应发光元件3开设有贯孔48，以容置各发光元件3。各发光元件3凸出贯孔48，容置于底板1的开孔18b、导光板4的贯孔48与遮光片2的凸起区22形成的容置空间。贯孔48形状可为矩形、方形、圆形、多边形、不规则形状等，使发光元件3的多个出光面31～34发出的光线入射贯孔48周边的多个入光面，达到适合的混光效果。发光元件3发出的光线进入导光板4后会在导光板4内全反射传递，碰到导光图样45时反射而通过开口212出光。第一出光面31、第二出光面32、第三出光面33、第四出光面34垂直于导光板4的上表面4a。
电路板5设置于导光板4下方，具有面向导光板4的第一平面5a及背向导光板4的第二平面5b。依照一个实施例，第一平面5a涂布有反射层51，作为反射与遮光材料，可将发光元件3发出的部分光线反射至导光板4。导光板4的贯孔48大于发光元件3的尺寸，反射层51可露出于导光板4的贯孔48。发光元件3可近接或紧接反射层51，使得光线直接在反射层51反射，提高光线利用率。反射层51可为白色，或其他利于反射的颜色。反射层51与电路板5可一体成形，使得入光处更加平整，以减少入光时产生耗损，提高进光量效益的优化利用。电路板5可以是但不限于软性电路板(FPC)。
参照图8，说明本发光键盘的串并联电路设计。电路板5上的电路由多个发光电路区块L1、L2…Ln并联地电性连接所组成，且各个发光电路区块L1、L2…Ln分别对应于发光键盘100的各个键帽组11a～11f，如第一键帽组11a、第二键帽组11b等。
每一发光电路区块L1、L2…Ln由至少一个电阻及多个发光元件3组成，连接到控制器F。其中多个发光元件3彼此电性并联，组成各个发光单元，再与电阻串联以利于进行各区块的控制。各发光单元中，由于以分区方式，将多个发光元件3并联再与电阻串联，因此发光单元中发光元件3的数量N与该发光单元串联的电阻的数量n不相等，发光单元中发光元件3的数量N大于与该发光单元串联的电阻的数量n。
电阻可为可变电阻、或多个电阻形成的等效电阻。发光电路区块L1、L2…Ln分区方式可参考各对应的发光单元所需照亮的键帽发光面积，例如包含功能键、退后键、字母键等不同键帽大小的键帽组，而通过分区方式，来达到控制不同区的亮度表现。第一发光电路区块L1中，第一电阻R1与第一发光单元15a串联，第二发光电路区块L2中，第二电阻R2与第二发光单元15b串联。第一发光单元15a、第二发光单元15b、第一电阻R1、第二电阻R2设置于电路板5上。
按照一个实施例，将第一发光单元15a对应于第一键帽组11a，第二发光单元15b对应于第二键帽组11b作为光源。由于第一键帽组11a包含键帽的顶面13a面积较小且字符出光区131的面积总和也较小的功能键区，第二键帽组11b包含键帽的顶面13a面积较大且字符出光区131的面积总和也较大的字母键区，因此第一发光单元15a需要比第二发光单元15b大的电流，以使第一发光单元15a的发光元件311可产生比第二发光单元15b的发光元件312大的发光功率，以平衡发光亮度，使得整体视觉更为平衡。如此，在降低元件成本过程中也可达到整体发光最佳均匀度。此外，每一发光单元的发光元件3的数量可依不同分区方式的需求和设计变化改变。
此外，将各键帽组中的键帽13的字符出光区131的面积设为各键帽13的发光面积，则第一发光单元15a所对应的第一键帽组11a的发光面积为第一键帽组11a中各键帽13的发光面积的总和，设为第一发光面积总和A1；第二发光单元15b所对应的第二键帽组11b的发光面积为第二键帽组11b中各键帽13的发光面积的总和，设为第二发光面积总和A2。第一发光面积总和A1与第二发光面积总和A2不相等。更进一步说，第一发光面积总和A1小于第二发光面积总和A2。
此外，第一键帽组11a所对应的第一背光区14a中具有多个键帽背光区141a，各键帽背光区141a通过对应的各开口212出光。第二键帽组11b所对应的第二背光区14b中具有多个键帽背光区141b，各键帽背光区141b通过对应的各开口212出光。各键帽13的顶面13a面积越大，各键帽13所对应的开口212的面积也越大，两者成正比。
因此，将对应于第一背光区14a的键帽背光区141a的开口212的面积总和设为第一面积总和A01，对应于第二背光区14b的键帽背光区141b的开口212的面积总和设为第二面积总和A02时，第一面积总和A01与第二面积总和A02不相等。更进一步说，第一面积总和A01小于第二面积总和A02。同样地，由于第一背光区14a的第一面积总和A01小于第二背光区14b的第二面积总和A02，因此第一发光单元15a需要比第二发光单元15b大的电流，以使第一发光单元15a的发光元件311产生比第二发光单元15b的发光元件312大的发光功率，以平衡发光亮度，使得整体视觉更为平衡。
依据一个实施例，可调整与发光单元串联的电阻大小来控制电流。当第一键帽组11a的第一发光面积总和A1小于第二键帽组11b的第二发光面积总和A2，或对应于第一背光区14a的第一面积总和A01小于对应于第二背光区14b的第二面积总和A02时，将第一电阻R1的阻值设为小于第二电阻R2的阻值，如此流经第一发光单元15a的发光元件311的第一电流I1大于流经第二发光单元15b的发光元件312的第二电流I2，使得第一发光单元15a的发光元件311的平均亮度大于流经第二发光单元15b的发光元件312的平均亮度。此外，由于电路板线路与电源(图未示)的距离越长，会因线路阻抗耗损导致电流变小，因此可因应采用不同电阻值的串接电阻，通过调整阻值设计，调整各区电流大小。
综上所述，依据一些实施例，发光键盘100将发光元件3容置于底板1的开孔18b、导光板4的贯孔48与遮光片2的凸起区22形成的容置空间中以降低整体厚度，并依据不同键帽组的不同发光面积区分不同电路区块以精简元件。本实用新型的发光键盘和背光模块通过创新的结构和电路设计搭配控制方式，具有较薄的厚度，亮度提升且光耦合更加均匀，因此可降低功率与耗电，并达成薄型化的效果。

Claims (20)

1.一种发光键盘，其特征在于，包含：
第一键帽组与第二键帽组，所述第一键帽组与所述第二键帽组分别具有多个键帽；
背光模块，具有：
第一发光单元，具有多个发光元件，所述第一发光单元的各所述发光元件对应设置于所述第一键帽组的各所述键帽下方，所述第一发光单元中的所述发光元件彼此电性并联；
第二发光单元，具有多个发光元件，所述第二发光单元的各所述发光元件对应设置于所述第二键帽组的各所述键帽下方，所述第二发光单元中的所述发光元件彼此电性并联；
第一电阻，与所述第一发光单元电性串联；
第二电阻，与所述第二发光单元电性串联；
导光板，开设有多个贯孔；以及
电路板，设置于所述导光板下方，所述第一发光单元、所述第二发光单元、所述第一电阻与所述第二电阻设置于所述电路板上；
其中，所述第一键帽组的所述键帽的第一发光面积总和与所述第二键帽组的所述键帽的第二发光面积总和不相等。
2.根据权利要求1所述的发光键盘，其特征在于，所述第一发光面积总和小于所述第二发光面积总和时，流经所述第一发光单元中的所述发光元件的第一电流大于流经所述第二发光单元中的所述发光元件的第二电流。
3.根据权利要求1所述的发光键盘，其特征在于，所述第一发光面积总和小于所述第二发光面积总和时，所述第一电阻的阻值小于所述第二电阻的阻值。
4.根据权利要求1所述的发光键盘，其特征在于，所述第一发光面积总和小于所述第二发光面积总和时，所述第一发光单元的各所述发光元件的平均发光亮度大于所述第二发光单元的各所述发光元件的平均发光亮度。
5.根据权利要求1所述的发光键盘，其特征在于，所述第一发光单元或所述第二发光单元的所述发光元件的数量大于与所述发光元件串联的电阻的数量。
6.根据权利要求1所述的发光键盘，其特征在于，各所述发光元件具有垂直于所述键帽的顶面的多个出光面。
7.根据权利要求6所述的发光键盘，其特征在于，所述出光面中包含第一出光面，所述第一出光面的法线方向与其对应的所述键帽的侧边形成锐角，所述锐角为35度至60度。
8.根据权利要求1所述的发光键盘，其特征在于，进一步具有底板，设置于所述第一键帽组与所述第二键帽组下方，所述底板开设有多个开孔分别对应各所述键帽与各所述发光元件，所述贯孔分别对应所述开孔；且所述背光模块进一步具有：
遮光片，包含平面区与多个凸起区，所述平面区设置于所述底板与所述导光板之间，各所述凸起区对应于各所述开孔；
所述第一发光单元与所述第二发光单元中的各所述发光元件容置于由各所述开孔、各所述贯孔与各所述凸起区形成的容置空间中。
9.根据权利要求8所述的发光键盘，其特征在于，所述发光元件与所述凸起区之间设有反光部，所述反光部只设置在所述发光元件上方的区域，以便反射所述发光元件发出的光线。
10.根据权利要求1所述的发光键盘，其特征在于，所述电路板具有反射层面向所述导光板，将各所述发光元件发出的部分光线反射至所述导光板，所述反射层露出于所述贯孔。
11.一种背光模块，其特征在于，包含：
导光板，包含有侧边、第一背光区与第二背光区，所述第一背光区与所述第二背光区分别具有多个键帽背光区，其中各所述键帽背光区开设有贯孔；
第一发光单元，具有多个发光元件，所述第一发光单元的各所述发光元件对应于所述第一背光区的各所述键帽背光区中的各所述贯孔设置，所述第一发光单元中的所述发光元件彼此电性并联；
第二发光单元，具有多个发光元件，所述第二发光单元的各所述发光元件对应于所述第二背光区的各所述键帽背光区中的各所述贯孔设置，所述第二发光单元中的所述发光元件彼此电性并联；
第一电阻，与所述第一发光单元电性串联；
第二电阻，与所述第二发光单元电性串联；
电路板，设置于所述导光板下方，所述第一发光单元、所述第二发光单元、所述第一电阻与所述第二电阻设置于所述电路板上；以及
遮光片，包含平面区与多个凸起区，平面区开设有多个开口以出射光线，各所述发光元件对应于各所述凸起区设置；
其中，对应于所述第一背光区的所述键帽背光区中的所述开口的第一面积总和与对应于所述第二背光区的所述键帽背光区中的所述开口的第二面积总和不相等。
12.根据权利要求11所述的背光模块，其特征在于，所述第一面积总和小于所述第二面积总和时，流经所述第一发光单元中的所述发光元件的第一电流大于流经所述第二发光单元中的所述发光元件的第二电流。
13.根据权利要求11所述的背光模块，其特征在于，所述第一面积总和小于所述第二面积总和时，所述第一电阻的阻值小于所述第二电阻的阻值。
14.根据权利要求11所述的背光模块，其特征在于，所述第一面积总和小于所述第二面积总和时，所述第一发光单元的各所述发光元件的平均发光亮度大于所述第二发光单元的各所述发光元件的平均发光亮度。
15.根据权利要求11所述的背光模块，其特征在于，所述第一发光单元或所述第二发光单元的所述发光元件的数量大于与所述发光元件串联的电阻数量。
16.根据权利要求11所述的背光模块，其特征在于，各所述发光元件具有垂直于所述导光板的上表面的多个出光面。
17.根据权利要求16所述的背光模块，其特征在于，所述出光面中包含第一出光面，所述第一出光面的法线方向与所述侧边形成锐角，所述锐角为35度至60度。
18.根据权利要求11所述的背光模块，其特征在于，所述发光元件与所述凸起区之间设有反光部，所述反光部只设置在所述发光元件上方的区域，以便反射所述发光元件发出的光线。
19.根据权利要求11所述的背光模块，其特征在于，所述第一发光单元与所述第二发光单元中的各所述发光元件凸出于各所述贯孔，并容置于由各所述贯孔与各所述凸起区形成的容置空间中。
20.根据权利要求11所述的背光模块，其特征在于，所述电路板具有反射层面向所述导光板，将各所述发光元件发出的部分光线反射至所述导光板，所述反射层露出于所述贯孔。
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