CN215584127U - 生物特征信息的检测装置和电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种生物特征信息的检测装置和电子设备。该生物特征信息的检测装置应用于电子设备，包括：压力检测模块，包括悬臂梁和压力传感器，所述压力传感器固定在所述悬臂梁的表面，所述悬臂梁包括弹性臂和固定座，所述固定座固定在所述电子设备内部，所述弹性臂悬空；PPG检测模块，设置于所述弹性臂上，用于在用户按压所述电子设备时检测所述用户的PPG信号；其中，在所述用户按压所述电子设备时，所述用户施加在所述电子设备上的压力信号通过所述PPG检测模块传递到所述悬臂梁，以使所述压力传感器检测所述压力信号，所述压力信号和所述PPG信号用于检测所述用户的生物特征信息。

Description

生物特征信息的检测装置和电子设备

本申请要求2020年12月9日提交中国国家知识产权局、申请号为PCT/CN2020/135013、发明名称为“生物特征信息的检测装置和电子装置”的国际申请的优先权，其全部内容通过应用结合在本申请中。

技术领域

本申请实施例涉及生物识别技术领域，并且更具体地，涉及一种生物特征信息的检测装置和电子设备。

背景技术

近年来，随着电子技术的快速发展，消费者对各种电子设备的功能需求增多，如何通过电子设备实时监测人体的生物特征信息，以便于用户随时了解其自身的身体状态，以起到预防疾病的作用，受到人们的广泛关注。

然而，一些电子设备例如智能手机在薄型化的趋势下，电子设备的内部空间非常紧张。因此，如何在有限的电子设备的内部空间中实现生物特征信息的精确检测，是一项亟待解决的问题。

实用新型内容

本申请实施例提供一种生物特征信息的检测装置和电子设备，能够以较小的尺寸实现生物特征信息的精确检测，且便于用户携带。

第一方面，提供了一种生物特征信息的检测装置，应用于电子设备，包括：压力检测模块，包括悬臂梁和压力传感器，所述压力传感器固定在所述悬臂梁的表面，所述悬臂梁包括弹性臂和固定座，所述固定座固定在所述电子设备内部，所述弹性臂悬空；光电容积脉搏波描记PPG检测模块，设置于所述弹性臂上，用于在用户按压所述电子设备时检测所述用户的PPG信号；其中，在所述用户按压所述电子设备时，所述用户施加在所述电子设备上的压力信号通过所述PPG检测模块传递到所述悬臂梁，以使所述压力传感器检测所述压力信号，所述压力信号和所述PPG信号用于检测所述用户的生物特征信息。

本申请实施例的生物特征信息的检测装置采用压力检测模块和PPG检测模块，通过用户主动按压电子设备得到用户施加在电子设备上的压力信号以及用户按压部位处的PPG信号，然后结合压力信号和PPG信号检测用户的生物特征信息。相对于利用单一参数检测用户的生物特征信息，本申请实施例的检测装置能够有效提高生物特征信息的检测精度。此外，压力检测模块和PPG检测模块堆叠设置，在用户按压电子设备时，压力检测模块检测的压力信号和PPG检测模块检测的PPG信号为用户手指同一部位的压力信号和PPG信号，即该压力信号和PPG信号具有更好地对应性，通过该压力信号和PPG信号检测得到的用户的生物特征信息具有更高的准确度。

进一步地，简单的悬臂梁结构并配合压力传感器形成压力检测模块，由于悬臂梁结构较小，因此，本申请实施例的检测装置具有小型化优势，能够集成在电子设备内部，便于用户携带。

在一些可能的实施例中，所述悬臂梁为薄片式悬臂梁。

上述技术方案，由于薄片式悬臂梁的尺寸较小，从而能够进一步减小检测装置的尺寸，有利于检测装置的小型化。

在一些可能的实施例中，所述悬臂梁的厚度为0.1mm-0.6mm。

上述技术方案，悬臂梁的厚度为0.1mm-0.6mm，实现了检测装置的小型化，使得检测装置可以应用于小型化的电子设备，如手表等。

在一些可能的实施例中，所述压力传感器包括四个应变片，所述四个应变片组成全桥电路。

上述技术方案，四个应变片组成全桥电路，从而可以克服压力偏载问题，保证了用户按压到电子设备的按压区域内的任何位置，检测装置检测都能够精确地检测出用户的生物特征信息。进一步地，全桥电路的灵敏度较高，并且还能实现温度自补偿。

在一些可能的实施例中，所述四个应变片中的两个应变片固定在所述弹性臂的朝向所述电子设备感应所述用户按压的一侧，另外两个应变片固定在所述弹性臂的另一侧。

上述技术方案，该4个应变片可以较容易地组成全桥电路，从而能够简化检测装置的制造工艺。

在一些可能的实施例中，所述四个应变片通过第一胶层粘贴在所述弹性臂上。

由于胶层占用的空间小，应变片通过胶层粘贴在弹性臂上，从而可以进一步减小检测装置的尺寸。

在一些可能的实施例中，所述压力检测模块还包括：保护挡块，设置在所述弹性臂的沿第一方向远离所述固定座的一侧，且与所述弹性臂在所述第一方向上有重叠，其中，所述第一方向为与所述弹性臂平行的方向。

通过设置保护挡块，避免了由于用户大力按压电子设备导致的悬臂梁的严重变形，而最终导致检测装置检测出的压力信号无效的问题，从而能够进一步提高生物特征信息检测的准确度。

在一些可能的实施例中，所述悬臂梁为一体式结构，所述弹性臂和所述固定座一体连接。

在一些可能的实施例中，所述悬臂梁为分体式结构，所述弹性臂固定连接于所述固定座。

上述技术方案，分体式结构的悬臂梁，制造过程更简单，更容易在工业上量产。

在一些可能的实施例中，所述压力检测模块还包括：第一连接件，所述第一连接件的一端与所述悬臂梁连接，所述第一连接件的另一端与所述电子设备的主板连接，所述压力检测模块通过所述第一连接件将所述压力信号对应的电信号传输到所述电子设备的主板。

在一些可能的实施例中，所述第一连接件为柔性电路板。

由于柔性电路板较软，因此柔性电路板引入的压力误差较小，这样可以保证检测装置得到的压力信号的准确率，进一步保证检测的用户的生物特征信息的准确率。

在一些可能的实施例中，所述PPG检测模块从朝向所述电子设备感应所述用户按压的一侧到相反的一侧依次包括：透光盖板、电路板和第二连接件；所述透光盖板用于接收所述用户的按压；所述电路板上焊接有光源和光检测器，所述光源用于向所述用户的手指发射光信号，所述光检测器用于接收所述光源发出的经由所述手指反射或透射并返回的第一光信号且将所述第一光信号转换为所述PPG信号；所述第二连接件用于将所述PPG信号传输到所述电子设备的主板。

在一些可能的实施例中，所述第二连接件为柔性电路板。

由于柔性电路板较软，因此柔性电路板引入的误差较小，这样可以保证检测装置得到的PPG信号的准确率，进一步保证检测的用户的生物特征信息的准确率。

在一些可能的实施例中，所述PPG检测模块还包括：第一支架，所述第一支架的朝向所述电子设备感应所述用户按压的一面与所述透光盖板固定连接，所述第一支架的内部设置有第一腔体，所述电路板以及至少部分所述第二连接件设置在所述第一腔体内。

上述技术方案，通过设置第一支架，不仅能够固定电路板还可以通过调节第一支架的高度实现PPG检测模块与电子设备之间的上下位置关系的灵活调节。

在一些可能的实施例中，所述透光盖板通过胶层和所述第一支架固定连接。

由于胶层占用的空间小，透光盖板通过胶层与第一支架固定连接，可以进一步减小检测装置的尺寸。

在一些可能的实施例中，所述电路板设置在所述第一腔体内，所述电路板和至少部分所述第二连接件通过胶层与所述第一支架固定连接。

在一些可能的实施例中，所述第一支架固定在支撑件上，其中，与固定所述第一支架的一面相反的所述支撑件的另一面的部分固定连接于所述弹性臂，所述支撑件的另一面的剩余部分悬空。

通过设置支撑件，使得第一支架能够固定在支撑件上，有利于提高第一支架和PPG检测模块的稳定性。

在一些可能的实施例中，所述第一支架设置在所述电路板的朝向电子设备感应所述用户按压的一侧。

上述技术方案，第一支架设置在电路板上，有利用保护PPG检测模块的透光盖板。光源以及光检测器，并且还能第一支架还能起到装饰的作用。

在一些可能的实施中，所述第一支架为金属支架。

在一些可能的实施例中，所述透光盖板和/或所述第一支架的形状为腰圆形。

由于腰圆形的面积较大，因此将透光盖板和/或第一支架的形状设置为腰圆形，使得电路板上可以焊接更多的光源和光检测器，从而能够提高生物特征信息检测的准确度。

在一些可能的实施例中，所述透光盖板和/或所述第一支架的形状为圆形。

由于相对于腰圆形，圆形的面积较小，因此将透光盖板和/或第一支架的形状设置为圆形能够进一步减小检测装置的尺寸。

在一些可能的实施例中，还包括：弹性件，设置在所述PPG检测模块的朝向所述电子设备感应所述用户按压方向的相反一侧，所述弹性件用于限制所述PPG检测模块的可移动距离在预设范围内，以限制所述用户施加的力在所述生物特征信息检测所需的压力范围内。

由于生物特征信息的检测所需要的按压压力需要在一定范围内，通过设置弹性件，可以通过控制弹性件的弹性参数，将其弹力控制在生物特征信息检测所需的压力范围内，即可以防止用户按压电子设备的按压压力过大或过小，以实现生物特征信息的精确检测。进一步地，还可以防止用户过大的按压压力造成检测装置的损坏。

在一些可能的实施例中，所述弹性件通过滑动支架与所述PPG检测模块固定连接。

由于滑动支架具有较好的导向功能，通过将滑动支架设置在弹性件和PPG检测模块之间，能够避免用户按压电子设备时弹性件歪斜的问题，使得弹性在可以更好地滑动。

在一些可能的实施例中，还包括：第二支架，与所述滑动支架固定连接，所述第二支架内部设置有第二空腔，所述滑动支架和所述弹性件在所述第二空腔内沿第二方向滑动，所述第二方向与所述弹性臂垂直。

上述技术方案，通过设置第二支架，可以进一步防止弹性件在滑动过程中沿第一方向摇晃的问题，从而保证压力检测模块检测的压力信号的准确性，以保证生物特征信息检测的准确度。

在一些可能的实施例中，所述滑动支架和所述第二支架之间的间隙为30μm-50μm。

将滑动支架和第二支架之间的间隙设置为30μm-50μm，能够使滑动支架具有更好的导向功能。

在一些可能的实施例中，所述第二支架在朝向所述电子设备感应所述用户按压的一侧的顶部设置有挡块。

上述技术方案，可以防止在弹性件回弹到原始位置时滑动支架向上滑出。

在一些可能的实施例中，所述挡块为台阶状。

在一些可能的实施例中，所述第二支架在第一方向上的尺寸大于所述PPG检测模块在第一方向上的尺寸，所述第一方向与所述第二方向垂直。

将第二支架在第一方向上的尺寸设置为大于PPG检测模块在第一方向上的尺寸，即PPG检测模块被包覆在第二支架内，这样可以防止在滑动的过程中PPG检测模块沿第一方向向外滑落。

在一些可能的实施例中，所述压力检测模块还包括：模组支架，所述固定座通过所述模组支架固定在所述电子设备内部；第一密封件，粘贴在所述模组支架的朝向所述电子设备感应所述用户按压的一侧的周围一圈。

上述技术方案通过模组支架将固定座固定在电子设备内部，比较容易实现检测装置的模组化设计，其他厂家几乎不用对其自身产品做任何改动即可直接使用本申请实施例的检测装置，有效增加了本申请实施例的检测装置的使用场景。

在一些可能的实施例中，所述第一密封件为软胶密封件。

在一些可能的实施例中，还包括：第二密封件，设置在所述模组支架的与所述第一密封件相对的一侧。

在一些可能的实施例中，所述生物特征信息为血压。

第二方面，提供了一种电子设备，包括：壳体；第一方面或第一方面的任意可能的实现方式中的生物特征信息的检测装置，所述生物特征信息的检测装置的至少部分设置在所述壳体内；主板，设置在所述壳体内且与所述生物特征信息的检测装置电连接。

附图说明

图1是本申请实施例的生物特征信息的检测装置的示意性图。

图2是经过手指反射后的光信号转换为电信号的幅度-时间示意图。

图3是本申请实施例的一体式悬臂梁的示意性结构图。

图4是本申请实施例的分体式悬臂梁的示意性结构图。

图5是本申请实施例的生物特征信息的检测装置的一种示意性图。

图6是本申请实施例的生物特征信息的检测装置的另一种示意性图。

图7是本申请实施例的应变片组成的全桥电路的示意性电路图。

图8是本申请实施例的生物特征信息的检测装置的再一种示意性立体图。

图9是本申请实施例的生物特征信息的检测装置的再一种示意性图。

图10是本申请实施例的生物特征信息的检测装置的再一种示意性图。

图11是本申请实施例的生物特征信息的检测装置的再一种示意性图。

图12是本申请实施例的生物特征信息的检测装置的再一种示意性图。

图13是本申请实施例的生物特征信息的检测装置应用在手表中的示意性结构图。

图14是本申请实施例的电子设备的示意性结构图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

指端血压检测设备是现有测量指端血压的一种设备，这种设备一般都需要弹簧结构或气囊结构等向指端施加压力，然后再通过传感器检测指端血压。这种指端血压检测设备不仅需要加大的辅助结构，占据较大空间，也需要用户日常携带才能使用，给用户带来了极大的不便。此外，这种指端血压检测装置检测得到的血压可能出现不准确的问题。

鉴于此，本申请实施例提出了一种生物特征信息的检测装置(为了便于描述，后文称为检测装置)，能够以较小的尺寸实现生物特征信息的精确检测，方便用户携带。

以下，结合图1至图13，详细介绍本申请实施例的检测装置。

需要说明的是，为便于说明，在本申请的实施例中，相同的附图标记表示相同的部件，并且为了简洁，在不同实施例中，省略对相同部件的详细说明。应理解，附图示出的本申请实施例中的各种部件的厚度、长宽等尺寸，以及集成装置的整体厚度、长宽等尺寸仅为示例性说明，而不应对本申请构成任何限定。

图1是本申请实施例的检测装置100的示意性图。该检测装置100可以应用在电子设备中，检测装置100可以包括：

压力检测模块110，包括悬臂梁111和压力传感器112，压力传感器112固定在悬臂梁111上，悬臂梁111包括弹性臂111a和固定座111b，固定座111b固定在电子设备内部，弹性臂111a悬空；

光电容积脉搏波描记(Photo Plethysmography，PPG)检测模块120，设置于弹性臂111a，用于在用户按压电子设备时检测用户的PPG信号。

其中，在用户按压电子设备时，用户施加在电子设备上的压力信号可以通过PPG检测模块120传递到悬臂梁111，以使压力传感器112检测该压力信号，该压力信号和PPG信号用于检测用户的生物特征信息。

下面对PPG信号做简单介绍，当光照透过皮肤组织(例如手指皮肤)然后再反射后有一定衰减，像肌肉、骨骼、静脉和其他连接组织等等对光的吸收基本不变，但是血液不同，由于动脉里有血液的流动，那么对光的吸收自然也有所变化。从图2中可知，由于手指静脉血或手指深层组织对光的吸收基本不变，因此光检测器转换的电信号为直流分量，而手指动脉血对光的吸收是有变化的，因此光检测器所转换的电信号则为交流分量。从光检测器转换的电信号中提取出交流分量，即PPG信号，就可以反映出血液流动的特点。

可选地，生物特征信息可以为血压。当然，生物特征信息也可以为心率、血氧、心率变异性(Heart Rate Variability，HRV)、呼吸频率等。

可选地，悬臂梁111可以为薄片式悬臂梁。由于薄片式悬臂梁的尺寸较小，从而能够进一步减小检测装置100的尺寸。

示例性地，悬臂梁111的厚度可以为0.1mm-0.6mm。悬臂梁的厚度为0.1mm-0.6mm，实现了检测装置100的小型化，使得检测装置100可以应用于小型化的电子设备，如手表等。

如图3所示，悬臂梁111可以为一体式结构，即弹性臂111a和固定座111b一体连接。

或者，如图4所示，悬臂梁111可以为分体式结构，即弹性臂111a和固定座111b为两个单独的零件，弹性臂111a与固定座111b固定连接。示例性地，弹性臂111a与固定座111b之间可以通过焊接一体化固定，也可以通过注塑成型(Insert Molding)的方式或其他方式固定。分体式结构的悬臂梁，制造过程更简单，更容易在工业上量产。

可选地，参考图5，压力检测模块110还可以包括模组支架113，悬臂梁111的固定座111b可以通过模组支架113固定在电子设备内部。也就是说，压力检测模块110和PPG检测模块120可以通过模组支架113固定在电子设备内部。该固定方式比较容易实现检测装置的模组化设计，其他厂家几乎不用对其自身产品做任何改动即可直接使用本申请实施例的检测装置，有效增加了本申请实施例的检测装置的使用场景。

作为另一种示例，如图6所示，悬臂梁111也可以直接固定在电子设备内部，即压力检测模块110和PPG检测模块120可以通过悬臂梁111的固定座111b直接固定到电子设备内部。采用该固定方式的检测装置不用额外增加其他部件(如图5所示的模组支架)即可固定在电子设备内部，使得检测装置的结构更简单、制造成本更低且尺寸更小。

其中，固定座111b上可以设置有固定孔，例如，图6中的固定座111b上设置有两个固定孔，固定座111b可以通过固定孔固定在电子设备内部。当然，固定座111b也可以采用其他方式固定在电子设备内部。

考虑到有些情况下用户可能会大力按压电子设备，为了防止用户大力按压而导致悬臂梁111严重变形，继续参考图5和图6，本申请实施例的检测装置100还可以包括保护挡块130。其中，保护挡块130设置在弹性臂111a的沿第一方向远离固定座111b的一侧，且与悬臂梁111在第一方向上有重叠。其中，第一方向为与悬臂梁111的弹性臂111a平行的方向。

从图5中可以看到，保护挡块130也可以通过模组支架113固定在电子设备内部，或者，如图6所示，保护挡块也可以直接固定在电子设备内部。

前述内容中的保护挡块130与悬臂梁111在第一方向上有重叠，可以理解为：悬臂梁111的弹性臂111a自身与保护挡块130在第一方向上有重叠；

或者，如图5和图6所示，检测装置100还可以包括支撑件140，PPG检测模块120固定在支撑件140的上表面，支撑件140的下表面的部分与弹性臂111a固定连接，支撑件140下表面的剩余部分悬空。其中，支撑件140与保护挡块130在第一方向上有重叠。

通过设置支撑件，使得PPG检测模块能够固定在支撑件上，有利于提高PPG检测模块的稳定性。

需要说明的是，本申请实施例的“上”是指朝向电子设备感应用户按压的一侧，“下”是指与朝向电子设备感应用户按压的一侧相反的方向。

本申请实施例对PPG检测模块120与支撑件140之间的固定方式不作具体限定。比如，PPG检测模块120可以通过点胶的方式固定在支撑件140上，或者，PPG检测模块120可以通过机械方式，如螺钉，固定在支撑件140上。

通过设置保护挡块，避免了由于用户大力按压电子设备导致的悬臂梁的严重变形，而最终导致检测装置检测出的压力信号无效的问题，从而能够进一步提高生物特征信息检测的准确度。

可选地，在本申请实施例中，压力传感器112可以包括但不限于：压电式压力传感器、压阻式压力传感器、电容式压力传感器和电感式压力传感器等。下面以压力传感器112为压阻式压力传感器，具体包括应变片为例对本申请实施例进行描述，该应变片可为电阻应变片，但应理解，本申请实施例并不限于此。

应变片的数量可以为至少一个，例如，4个或8个等。该至少一个应变片可以组成单臂电桥电路、双臂电桥电路或全桥电路等。优选地，应变片的数量为4个，这样该4个应变片能够组成全桥电路，从而可以克服压力偏载问题，保证了用户按压到电子设备的按压区域内的任何位置，检测装置都能够精确地检测出用户的生物特征信息。进一步地，全桥电路的灵敏度较高，并且还能实现温度自补偿。

该4个应变片可以任意设置。比如，该4个应变片可以都设置在弹性臂111a的上表面；或者，该4个应变片可以都设置在弹性臂111a的下表面；再或者，该4个应变片中的2个应变片设置在弹性臂111a的上表面，另外2个应变片设置在弹性臂111a的下表面。通过将4个应变片中的2个应变片设置在弹性臂111a的上表面，另外2个应变片设置在弹性臂111a的下表面，该4个应变片可以较容易地组成全桥电路，从而能够简化检测装置的制造工艺。

其中，应变片可以通过第一胶层粘贴在弹性臂111a上。第一胶层可以是有机胶水(如环氧类胶)涂布均匀固化形成的胶层，也可以是胶膜或高透光率有机固态胶等。由于胶层占用的空间小，从而可以进一步减小检测装置100的尺寸。

或者，应变片可以通过机械方式固定在弹性臂111a上。例如，应变片可以通过螺纹连接的方式固定在弹性臂111a上。

在用户按压电子设备时，悬臂梁111受力，弹性臂111a会弯曲变形，固定在弹性臂111a上表面的应变片受力拉伸，固定在弹性臂111a下表面的应变片受力压缩，进而应变片发生电阻变化，使得应变片两端电压发生变化，这样通过检测全桥电路的输出电压即可得出用户施加在电子设备上的压力信号。

假设4个应变片分别为应变片1、应变片2、应变片3和应变片4，应变片1和应变片3固定在弹性臂111a的上表面，应变片2和应变片4固定在弹性臂111a的下表面，该4个应变片组成的全桥电路可以如图7所示。图7中的上箭头表示应变片受力拉伸，下箭头表示应变片受力压缩，该4个应变片的电阻值分别为R1、R2、R3和R4，R1＝R2＝R3＝R4。该全桥电路的输出电压U_o满足如下公式：

U_o＝U_iKε

其中，K为应变片的灵敏系数，ε为在用户施加在电子设备上的压力信号下应变片的应变量，应变片的应变量等效于应变片的电阻变化量。

可选地，如图8所示，压力检测模块110还可以包括第一连接件114，第一连接件114的第一端与悬臂梁111连接，另一端与电子设备的主板连接，压力检测模块110通过第一连接件114可以将压力信号对应的电信号(例如，图7中的Uo)传输到电子设备的主板。

示例性地，第一连接件114可以为柔性电路板(Flexible Printed Circuit，FPC)。由于FPC较软，因此FPC引入的压力误差较小，这样可以保证检测装置得到的压力信号的准确率，进一步保证检测的用户的生物特征信息的准确率。

再示例性地，第一连接件114可以为线缆。比如，第一连接件114可以为7根线缆组成的部件。

应理解，本申请实施例中的具体的例子只是为了帮助本领域技术人员更好地理解本申请实施例，而非限制本申请实施例的范围。

还应理解，在本申请实施例中，“第一”和“第二”仅仅为了区分不同的对象，但并不对本申请实施例的范围构成限制。

上述内容介绍了本申请实施例的压力检测模块110，下面将详细介绍本申请实施例的PPG检测模块120。

具体而言，如图9和图10所示，PPG检测模块120可以包括：透光盖板121、电路板122和第二连接件123。

透光盖板121用于接收用户的按压，可以为透明材料制备形成的盖板。例如，透明材料具体可以为玻璃或者树脂等透光率高的材料，以减少光信号经过透光盖板121时的衰减。

电路板122上焊接有光源1221和光检测器1222。当用户手指按压透光盖板121时，光源1221用于向用户的手指发射光信号，光检测器1222用于接收光源1221发出的经由手指反射或透射并返回的第一光信号，且用于将第一光信号转换为PPG信号。

光源1221可以包括但不限于是点状光源，例如，发光二极管(Light-EmittingDiode，LED)，激光二极管(Laser Diode，LD)或者红外发射二极管，其还可以为线状光源或者面状光源，本申请实施例对此不做具体限定。

可选地，光源1221可以包括一个光源(如图10所示)或者多个光源(如图9所示)，其可以发出一个或者波段的光信号。例如，光源1221可以发出红光波段的光信号。

在光源1221包括多个光源的情况下，该多个光源可以分时向用户的手指发射光信号也可以同时向用户的手指发射光信号，该多个光源可以发射相同波段的光信号也可以发射不同波段的光信号。例如，光源1221包括光源1221a和光源1221b，光源1221a可以在第一时刻发射红光波段的光信号，光源1221b在第二时刻发射绿光波段的光信号。

将光源设置为多个，能够避免单一光源发出的光信号不能到达用户的手指或者到达用户的手指的信号量较少，从而得不到用于检测用户生物特征信息的PPG信号的问题。进一步地，将该多个光源设置为发射不同波段的光信号，使得本申请实施例的技术方案能够根据不同波段的PPG信号进行生物特征信息的检测，从而能够提高生物特征信息检测的准确度。

光检测器1222可以包括但不限于光电二极管(Photodiode，PD)、光电三极管等等。进一步地，该光检测器1222还可以包括光学元件，作为示例，该光学元件可以设置在PD上方，用于引导更多的有效光信号进入至PD中，以提高PD的光检测效率。

可选地，光检测器1222也可以包括一个(如图10所示)或多个光检测器(如图9所示)。例如，光检测器1222可以包括多个PD，此时，该光检测器1222可以为PD阵列。

上述技术方案，将光检测器设置为多个，使得该多个光检测器均可以接收第一光信号，该多个光检测器接收的第一光信号用于形成多PPG信号，该多个PPG信号用于综合检测用户的生物特征信息，同样能够提高生物特征信息检测的准确度。

可选地，电路板122可以为印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)或者FPC，用于与光源1221和光检测器1222电连接。

将电路板设置为FPC，由于相对于PCB板，FPC占用的空间更小，因此，该检测装置能够更好地在较小的电子设备(如智能手机)中应用。

当电路板122为FPC时，检测装置还可以包括导电补强，该导电补强固定在FPC的底部，用于支撑FPC。可选地，该导电补强可以为补强钢片。目前大部分的电路板厂家使用的补强为补强钢片，上述技术方案将导电补强设置为补强钢片，对电路板生产厂家工艺制程的改变最小。

可选地，透光盖板121的形状可以为腰圆形。由于腰圆形的面积较大，因此将透光盖板设置为腰圆形，使得电路板上可以焊接更多的光源和光检测器，如图9所示的双灯双PD，从而如前文所述能够提高生物特征信息检测的准确度。

或者，透光盖板121的形状可以为圆形。此时，示例性地，如图10所示，光源1221和光检测器1222分别可以为一个。由于相对于腰圆形，圆形的面积较小，因此将透光盖板设置为圆形能够进一步减小检测装置的尺寸。

当然，透光盖板121的形状也可以为其他规则或者不规则的形状，本申请实施例对此不作具体限定。

可选地，第二连接件123的一端可以与电路板122连接，另一端与电子设备的主板连接，用于将PPG信号传输到电子设备的主板。与第一连接件114类似，第二连接件123也可以为FPC或者线缆等。

进一步地，继续参考图9和图10，PPG检测模块120还可以包括：第一支架124，第一支架124的上表面与透光盖板121固定连接。

可选地，透光盖板121可以通过第二胶层与第一支架124固定连接，第二胶层例如可以是高透光率有机固态胶。透光盖板通过第二胶层与第一支架连接，有利于实现检测装置的小型化。进一步地，第二胶层具有透光性，以便于透光盖板透过的光信号能到达光检测器。

当然，透光盖板121也可以通过其他方式与第一支架124固定连接。例如，透光盖板可以通过螺钉与第一支架固定连接。

在一种实现方式中，第一支架124的内部设置有第一腔体，电路板122以及至少部分第二连接件123设置在第一腔体内。其中，第一腔体内可以填充有空气，这样对光信号传输的影响较小；或者，第一腔体内也可以填充有高透光率的透明介质层，以提高检测装置整体的稳定性。

在该实现方式中，第一支架124可以为套筒结构。

可选地，电路板122和至少部分第二连接件123可以通过第三胶层与第一支架124固定连接。与第二胶层类似，电路板和至少部分第二连接件通过第三胶层与第一支架连接，有利于实现检测装置的小型化。

上述技术方案，通过设置第一支架，不仅能够固定电路板和透光盖板，还可以通过调节第一支架的高度实现PPG检测模块与电子设备之间的上下位置关系的灵活调节。

需要说明的是，上文描述的PPG检测模块固定在支撑件140的上表面，具体可以为第一支架124的下表面固定在支撑件140的上表面。

在另一种实现方式中，第一支架124可以固定在电路板122上。在该实现方式中，第一支架124可以为Ring环结构，即第一支架124可以为金属结构。

该技术方案，第一支架设置在电路板上，有利用保护PPG检测模块的透光盖板。光源以及光检测器，并且还能第一支架还能起到装饰的作用。

可选地，第一支架124的形状可以与透光盖板121的形状相同或者相近。比如，在透光盖板121的形状为腰圆形时，第一支架124的形状也可以为腰圆形；在透光盖板121的形状为圆形时，第一支架124的形状也可以为圆形。

通常情况下，生物特征信息的检测所需要的按压压力需要在一定范围内，按压压力并不是越大越好或者越小越好。针对该问题，如图11所示，检测装置100还可以包括弹性件150，该弹性件150设置在PPG检测模块120的下方，用于限制PPG检测模块120的可移动距离在预设范围内，以限制用户施加的力在生物特征信息检测所需的压力范围内。

可选地，弹性件150可以为弹簧或者其他任意类型的弹性元件，如弹性橡胶类材料制成的部件，本申请实施例不做具体限定。

本申请实施例可以通过控制弹性件150的弹性参数，将其弹力控制在生物特征信息检测所需的压力范围内，即可以防止用户按压电子设备的按压压力过大或过小，以实现生物特征信息的精确检测。进一步地，还可以防止用户过大的按压压力造成检测装置的损坏。

具体而言，当用户按压电子设备时，即用户按压在透光盖板121上，PPG检测模块120向下形变并压缩弹性件150，弹性件150产生对应的弹力，并作用于压力检测模块110，压力检测模块110随之可以检测到用户施加在电子设备上的压力信号。随着用户按压压力的增大，弹性件150逐渐压缩直到达到最大压缩量后，弹性件150不再压缩，用户感受到不能继续向下按压则会停止增大按压力度。

或者，若用户按压电子设备的按压压力太小，不在生物特征检测所需的压力范围内，弹性件150不会压缩，用户会感受到检测装置100并没有向下发生移动，则用户会在之前按压的基础上增大按压压力。

然而，在用户按压电子设备时，可能会出现弹性件150歪斜的问题。因此，如图11所示，弹性件150可以通过滑动支架160与PPG检测模块120固定连接。也就是说，PPG检测模块120固定在滑动支架160上，且滑动支架160下方设置有弹性件150。

可选地，用于制作滑动支架160的材料可以为自润滑材料。例如，黄铜。尼龙(Polyamide，PA)等材料。

由于滑动支架具有较好的导向功能，通过将滑动支架设置在弹性件和PPG检测模块之间，能够避免用户按压电子设备时弹性件歪斜的问题，使得弹性在可以更好地沿第二方向滑动，其中，第二方向与弹性臂111a垂直。

进一步地，继续参考图11，检测装置还可以包括第二支架170。其中，第二支架170可以与滑动支架160固定连接，且第二支架170内部设置有第二空腔，滑动支架160和弹性件150能够在第二空腔内沿第二方向滑动。

可选地，与第一支架124类似，第二支架170也可以为套筒结构。

可选地，第二支架170的下表面可以固定在支撑件140上。例如，第二支架170可以通过点胶的方式固定在支撑件140上，或者，第二支架可以通过机械的方式(如螺丝)固定在支撑件140上。

从图11中可以看到，第二支架170和滑动支架160之间设置有空隙。优选地，第二支架170与滑动支架160之间的间隙可以为30μm-50μm。如此，能够使滑动支架具有更好的导向功能。

可选地，第二支架170在第一方向上的尺寸可以等于PPG检测模块120在第一方向上的尺寸。

或者，如图11所示，第二支架170在第一方向上的尺寸可以大于PPG检测模块120在第一方向上的尺寸。

将第二支架在第一方向上的尺寸设置为大于PPG检测模块在第一方向上的尺寸，即PPG检测模块被包覆在第二支架内，这样可以防止在滑动的过程中PPG检测模块沿第一方向向外滑落。

进一步地，第二支架170的顶部可以设置有挡块，以防止在弹性件150回弹到原始位置时滑动支架160向上滑出。

示例性地，该挡块可以为台阶状，或者可以为T型状，或者还可以为凸部等。

上述技术方案，通过设置第二支架，可以进一步防止弹性件在滑动过程中沿第一方向摇晃的问题，从而保证压力检测模块检测的压力信号的准确性，以保证生物特征信息检测的准确度。

在日常生活中，电子设备可能会处于各种潮湿环境中。基于该问题，如图12所示，检测装置100还可以包括第一密封件180，该第一密封件180可以粘贴在模组支架113上表面的周围一圈。第一密封件180例如可以为软胶密封件，如可以为硅胶圈、橡胶圈等。

通过设置第一密封件，可以实现检测装置的防水功能。

在电子设备为智能手机时，第一密封件180还可以进一步与智能手机的中框配合以有效实现检测装置100的防水功能。例如，若第一密封件180为硅胶圈，可以将硅胶圈压在中框上。

可选地，第一密封件180在沿第一方向的两端的尺寸可以不同。再次参考图12，从图12中可以看到，左侧的第一密封件180的尺寸明显大于右侧第一密封件180的尺寸。

进一步地，检测装置100还可以包括第二密封件190，第二密封件190可以设置在模组支架113下表面的周围一圈。示例性地，第二密封件190可以为塑料密封件或金属密封件。

上述技术方案，在设置第一密封件的同时设置第二密封件，且第二密封件设置在与第一密封件相对的方向，这样第一密封件和第二密封件可以在不同的方向实现防水功能，即第二密封件可以辅助第一密封件进行防水，从而能够进一步提高检测装置的防水功能。

在一些设计中，第二密封件190除了能够实现防水功能，还可以实现上文所述的保护挡块130的功能。具体而言，如图12所示，第二密封件190在第一方向上远离固定座111b的一侧具有向上的凸起119a，该凸起119a可以与弹性臂111a在第一方向上有重叠，以防止悬臂梁111的严重变形。

在此设计中，检测装置可以不用额外设置保护挡块，有利于进一步减小检测装置的尺寸和成本。

可选地，在本申请实施例中，检测装置100可以设置在电子设备的任意表面。

在一种实现方式中，检测装置100可以设置在电子设备的侧面。如图13所示，电子设备为手表，检测装置100设置在手表的侧面。

在该实现方式中，电子设备上可以专门设置有用于生物特征信息检测的按键，该按键可以为透光盖板121。

或者，检测装置100可以复用电子设备侧面的其他功能按键。例如，若电子设备为手机，检测装置100可以复用手机侧面的电源键、指纹键或音量键等；若电子设备为手表，检测装置可以复用手表的调节时间的按键或电源键等。

将电子设备的多个功能集成于同一按键中，便于电子设备的小型化发展和设计、也有利于电子设备的生产制造，并减少其制造工序和降低其制造成本，且还有利于改善电子设备的外观。

上述技术方案，将检测装置设置在电子设备的侧面，能够避免在电子设备的正面或者背面占用额外空间，提升电子设备的美观度。且若电子设备为穿戴式设备，例如，智能手表等，将检测装置设置于智能手表的侧面，既不影响手表背面的穿戴体验，也不影响手表正面的屏幕显示，也可以使手表外形更时尚、更美观，从而能够提高用户体验。

在另一种实现方式中，检测装置100可以设置在电子设备的背面或正面。若检测装置100设置在电子设备的背面，则检测装置100的“上”为电子设备的“下”，检测装置100的“下”为电子设备的“上”；若检测装置100设置在电子设备的正面，则检测装置100和电子设备的方向相同。

可选地，可以将检测装置100的透光盖板121所在的位置可以设置在电子设备的指纹识别区域中，这样当用户解锁电子设备的同时也可以进行生物特征信息的检测。例如，若检测装置100设置在电子设备的正面，则透光盖板121可以复用电子设备的显示屏，以减小检测装置100的生产成本。

可选地，在本申请实施例中，检测装置100还可以包括处理单元，用于根据PPG信号和压力信号计算用户的生物特征信息。或者，电子设备可以包括处理单元，用于根据接收到的PPG信号和压力信号计算用户的生物特征信息。

其中，该处理单元可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，该处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(FieldProgrammable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

在处理单元得到用户的生物特征信息之后，处理单元可以提示用户检测完成，以使用户不再按压电子设备。并且，电子设备可以输出该用户的生物特征信息。例如，电子设备可以在显示屏上显示出用户的血压值，进一步地，考虑到部分用户对生物特征信息的正常值范围不清楚，电子设备还可以提示用户当前时刻的生物特征信息是否正常。比如，若用户的血压为110毫米汞柱(mmHg)，显示屏可以显示“正常”两字或者显示笑脸的表情或者显示竖起大拇指的动画。或者，电子设备可以语音播报用户的血压，并语音播报用户的血压是否正常，比如播报“您的血压正常”。再或者，电子设备既可以在显示用户的血压也可以语音播报用户的血压。

本申请实施例的生物特征信息的检测装置采用压力检测模块和PPG检测模块，通过用户主动按压电子设备得到用户施加在电子设备上的压力信号以及用户按压部位处的PPG信号，然后结合压力信号和PPG信号检测用户的生物特征信息。相对于利用单一参数检测用户的生物特征信息，本申请实施例的检测装置能够有效提高生物特征信息的检测精度。此外，压力检测模块和PPG检测模块堆叠设置，在用户按压电子设备时，压力检测模块检测的压力信号和PPG检测模块检测的PPG信号为用户手指同一部位的压力信号和PPG信号，即该压力信号和PPG信号具有更好地对应性，通过该压力信号和PPG信号检测得到的用户的生物特征信息具有更高的准确度。

进一步地，简单的悬臂梁结构并配合压力传感器形成压力检测模块，由于悬臂梁结构较小，因此，本申请实施例的检测装置具有小型化优势，能够集成在电子设备内部，便于用户携带。

本申请实施例还提供了一种电子设备，如图14所示，该电子设备200可以包括壳体210、生物特征信息的检测装置220和主板230。

其中，该生物特征信息的检测装置220可以为前述实施例中的生物特征信息的检测装置100，生物特征信息的检测装置220的至少部分可以设置在壳体210内。例如，生物特征信息的检测装置220中的压力检测模块(如前述实施例中的压力检测模块110)可以设置在壳体210内。

主板230设置在壳体210内且与生物特征信息的检测装置220电连接。例如，生物特征信息的检测装置220中的第一连接件(如前述实施例中的PPG检测模块中的第一连接件114)与主动230电连接，且生物特征信息的检测装置220中的第二连接件(如前述实施例中的PPG检测模块中的第二连接件123)与主动230电连接。

可选地，电子设备200还可以包括按键，按键可以包括腔体，生物特征信息的检测装置220中的PPG检测模块(如前述实施例中的PPG检测模块120)可以设置在该腔体内，或者生物特征信息的检测装置220整体都可以设置在该腔体内。

作为示例而非限定，本申请实施例中的电子设备可以是智能手表或者智能手机。由于本申请提供的检测装置便于携带且检测准确度高，且其设置于手表和手机中，使得用户可以通过随身携带的手机或手表即可随时随地便捷的实现生物特征信息检测，使得生物特征信息检测不再局限于医疗设备，进而生物特征信息检测能更好的普及和服务于人们的日常生活。

需要说明的是，在不冲突的前提下，本申请描述的各个实施例和/或各个实施例中的技术特征可以任意的相互组合，组合之后得到的技术方案也应落入本申请的保护范围。

应理解，在本申请实施例和所附权利要求书中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请实施例。例如，在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“上述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本申请实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (29)

1.一种生物特征信息的检测装置，应用于电子设备，其特征在于，包括：

压力检测模块，包括悬臂梁和压力传感器，所述压力传感器固定在所述悬臂梁的表面，所述悬臂梁包括弹性臂和固定座，所述固定座固定在所述电子设备内部，所述弹性臂悬空；

光电容积脉搏波描记PPG检测模块，设置于所述弹性臂上，用于在用户按压所述电子设备时检测所述用户的PPG信号；

其中，在所述用户按压所述电子设备时，所述用户施加在所述电子设备上的压力信号通过所述PPG检测模块传递到所述悬臂梁，以使所述压力传感器检测所述压力信号，所述压力信号和所述PPG信号用于检测所述用户的生物特征信息。

2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述悬臂梁的厚度为0.1mm-0.6mm。

3.根据权利要求1或2所述的检测装置，其特征在于，所述压力传感器包括四个应变片，所述四个应变片组成全桥电路。

4.根据权利要求3所述的检测装置，其特征在于，所述四个应变片中的两个应变片固定在所述弹性臂的朝向所述电子设备感应所述用户按压的一侧，另外两个应变片固定在所述弹性臂的另一侧。

5.根据权利要求1或2所述的检测装置，其特征在于，所述压力检测模块还包括：

保护挡块，设置在所述弹性臂的沿第一方向远离所述固定座的一侧，且与所述弹性臂在所述第一方向上有重叠，其中，所述第一方向为与所述弹性臂平行的方向。

6.根据权利要求1或2所述的检测装置，其特征在于，所述悬臂梁为一体式结构，所述弹性臂和所述固定座一体连接。

7.根据权利要求1或2所述的检测装置，其特征在于，所述悬臂梁为分体式结构，所述弹性臂固定连接于所述固定座。

8.根据权利要求1或2所述的检测装置，其特征在于，所述压力检测模块还包括：

第一连接件，所述第一连接件的一端与所述悬臂梁连接，所述第一连接件的另一端与所述电子设备的主板连接，所述压力检测模块通过所述第一连接件将所述压力信号对应的电信号传输到所述电子设备的主板。

9.根据权利要求8所述的检测装置，其特征在于，所述第一连接件为柔性电路板。

10.根据权利要求1或2所述的检测装置，其特征在于，所述PPG检测模块从朝向所述电子设备感应所述用户按压的一侧到相反的一侧依次包括：透光盖板、电路板和第二连接件；

所述透光盖板用于接收所述用户的按压；

所述电路板上焊接有光源和光检测器，所述光源用于向所述用户的手指发射光信号，所述光检测器用于接收所述光源发出的经由所述手指反射或透射并返回的第一光信号且将所述第一光信号转换为所述PPG信号；

所述第二连接件用于将所述PPG信号传输到所述电子设备的主板。

11.根据权利要求10所述的检测装置，其特征在于，所述第二连接件为柔性电路板。

12.根据权利要求10所述的检测装置，其特征在于，所述PPG检测模块还包括：

第一支架，所述第一支架的朝向所述电子设备感应所述用户按压的一面与所述透光盖板固定连接，所述第一支架的内部设置有第一腔体，至少部分所述第二连接件设置在所述第一腔体内。

13.根据权利要求12所述的检测装置，其特征在于，所述透光盖板通过胶层和所述第一支架固定连接。

14.根据权利要求12所述的检测装置，其特征在于，所述电路板设置在所述第一腔体内，所述电路板和至少部分所述第二连接件通过胶层与所述第一支架固定连接。

15.根据权利要求14所述检测装置，其特征在于，所述第一支架固定在支撑件上，其中，与固定所述第一支架的一面相反的所述支撑件的另一面的部分固定连接于所述弹性臂，所述支撑件的另一面的剩余部分悬空。

16.根据权利要求12所述的检测装置，其特征在于，所述第一支架设置在所述电路板的朝向所述电子设备感应所述用户按压的一侧。

17.根据权利要求16所述的检测装置，其特征在于，所述第一支架为金属支架。

18.根据权利要求1或2所述的检测装置，其特征在于，还包括：

弹性件，设置在所述PPG检测模块的朝向所述电子设备感应所述用户按压方向的相反一侧，所述弹性件用于限制所述PPG检测模块的可移动距离在预设范围内，以限制所述用户施加的力在所述生物特征信息检测所需的压力范围内。

19.根据权利要求18所述的检测装置，其特征在于，所述弹性件通过滑动支架与所述PPG检测模块固定连接。

20.根据权利要求19所述的检测装置，其特征在于，还包括：

第二支架，与所述滑动支架固定连接，所述第二支架内部设置有第二空腔，所述滑动支架和所述弹性件在所述第二空腔内沿第二方向滑动，所述第二方向与所述弹性臂垂直。

21.根据权利要求20所述的检测装置，其特征在于，所述滑动支架和所述第二支架之间的间隙为30μm-50μm。

22.根据权利要求20所述的检测装置，其特征在于，所述第二支架在朝向所述电子设备感应所述用户按压的一侧的顶部设置有挡块。

23.根据权利要求22所述的检测装置，其特征在于，所述挡块为台阶状。

24.根据权利要求20所述的检测装置，其特征在于，所述第二支架在第一方向上的尺寸大于所述PPG检测模块在第一方向上的尺寸，所述第一方向与所述第二方向垂直。

25.根据权利要求1或2所述的检测装置，其特征在于，所述压力检测模块还包括：

模组支架，所述固定座通过所述模组支架固定在所述电子设备内部；

第一密封件，粘贴在所述模组支架的朝向所述电子设备感应所述用户按压的一侧的周围一圈。

26.根据权利要求25所述的检测装置，其特征在于，所述第一密封件为软胶密封件。

27.根据权利要求25所述的检测装置，其特征在于，还包括：第二密封件，设置在所述模组支架的与所述第一密封件相对的一侧。

28.根据权利要求1或2所述的检测装置，其特征在于，所述生物特征信息为血压。

29.一种电子设备，其特征在于，包括：

壳体；

如权利要求1至28中任一项所述的生物特征信息的检测装置，所述生物特征信息的检测装置的至少部分设置在所述壳体内；

主板，设置在所述壳体内且与所述生物特征信息的检测装置电连接。

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