TWI592964B - 按鍵結構 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種按鍵結構，尤其係有關於機械式按鍵結構。
常見的電腦週邊輸入裝置包括滑鼠、鍵盤以及軌跡球等，其中鍵盤可直接鍵入文字以及符號予電腦，因此相當受到使用者以及輸入裝置廠商之重視。
接下來說明鍵盤中之按鍵結構之架構。請參閱圖1，其為習知按鍵結構之剖面側視示意圖。習知按鍵結構1包括按鍵帽11、剪刀式連接元件12、彈性橡膠體13、薄膜開關電路14以及底板15，且底板15用以承載第二按鍵帽11、剪刀式連接元件12、彈性橡膠體13以及薄膜開關電路14。其中剪刀式連接元件12係用以連接底板15與按鍵帽11。
薄膜開關電路14具有複數按鍵接點(未顯示於圖中)。該按鍵接點於被觸發時輸出相對應之按鍵訊號。彈性橡膠體13設置於薄膜開關
電路14上且一個彈性橡膠體13係對應於一個按鍵接點，當彈性橡膠體13被觸壓時，彈性橡膠體13發生形變且觸壓薄膜開關電路14中相對應之按鍵接點而產生按鍵訊號。
剪刀式連接元件12位於底板15以及按鍵帽11之間且分別連接二者。剪刀式連接元件12包括第一框架121以及第二框架122。第一框架121之第一端連接於按鍵帽11，而第一框架121之第二端則連接於底板15。彈性橡膠體13被剪刀式連接元件12環繞。此外，第一框架121包括第一按鍵帽軸柱1211以及第一底板軸柱1212。第一框架121係藉由第一按鍵帽軸柱1211而連接於按鍵帽11，且利用第一底板軸柱1212而連接於底板15。而第二框架122與第一框架121結合，且第二框架122之第一端連接於底板15，第二框架122之第二端則連接於按鍵帽11。其中，第二框架122包括第二按鍵帽軸柱1221以及第二底板軸柱1222。第二框架122係藉由其第二按鍵帽軸柱1221而連接於按鍵帽11，且利用第二底板軸柱1222而連接於底板15。
接下來說明習知按鍵結構1被使用者觸壓之運作情形。圖1中，當使用者觸壓按鍵帽11時，按鍵帽11受力而推抵剪刀式連接元件12使其運動，故按鍵帽11可相對於底板15往下移動且觸壓相對應的彈性橡膠體13。此時，彈性橡膠體13發生形變且觸壓薄膜開關電路14以觸發薄膜開關電路14之按鍵接點，使得薄膜開關電路14輸出相對應之按鍵訊號。而當使用者停止觸壓按鍵帽11時，按鍵帽11不再受力而停止觸壓彈性橡膠體13，使得彈性橡膠體13因應其彈性而恢復原狀，同時提供往上的彈性恢復力，按鍵帽11因此而被推回被觸壓之前的位置。然而，習知按鍵結構1無法提供使用者已觸壓按鍵的回饋感。
因應科技的進步，市面上推出一種機械式按鍵結構。請參閱
圖2，其為習知機械式按鍵結構之結構爆炸示意圖。習知機械式按鍵結構2包括按鍵帽(未顯示於圖中)、底座21、上蓋22、推抵件23、連動件24、第一彈片25、第二彈片26以及電路板(未顯示於圖中)，上蓋22覆蓋底座21，且上蓋22具有上蓋開孔221，連動件24設置於底座21之中央處且可相對於底座21上下移動。第一彈片25設置於底座21上且接近於底座21之側壁，而第二彈片26設置於底座21上且位於連動件24與第一彈片25之間。推抵件23與連動件24而與其共同被設置於底座21上，推抵件23穿過上蓋開孔221而可與按鍵帽結合。其中，第一彈片25與第二彈片26分別電性連接於電路板。
圖2中，連動件24具有凸出部241，其由連動件24之側壁往第一彈片25之方向延伸而形成。另一方面，第一彈片25包括固定部251以及彈動部252，固定部251係被固定於底座21上，而彈動部252係由固定部251延伸而形成，彈動部252可與連動件24之凸出部241接觸而相對於固定部251移動。
當使用者觸壓按鍵帽時，按鍵帽往下推動推抵件23，使得與其連接的連動件24往下移動，此時，連動件24之凸出部241與彈動部252接觸且沿彈動部252往下移動。於連動件24因應使用者之觸壓力而快速移動之過程中，連動件24會快速地通過彈動部252且其凸出部241推抵彈動部252，使彈動部252相對於固定部251移動而撞擊第二彈片26，藉由第一彈片25與第二彈片26之接觸，電路板輸出相對應之按鍵訊號。於第一彈片25與第二彈片26接觸的同時，會發生聲響，以提供使用者確實已觸壓的回饋感。
由於機械式按鍵結構2於觸壓按鍵帽時會發出碰撞的聲響，其可給予回饋感，故機械式按鍵結構2受到某些使用者的喜愛。然而，
習知機械式按鍵結構2中，由於推抵件23與連動件24連接，故推抵件23必須設置有限制連動件24移動的限位結構，其將造成推抵件23與連動件24兩者的厚度無法縮小，使得機械式按鍵結構2之體積無法有效地縮小。
因此，需要一種可兼具低厚度以及回饋感之按鍵結構。
本發明之目的在於提供一種可兼具低厚度以及回饋感之按鍵結構。
於一較佳實施例中，本發明提供一種按鍵結構，包括一電路板、一殼體、一第一金屬件、一第二金屬件、一金屬彈性元件、一按鍵帽以及一導電彈片。該殼體設置於該電路板上，該殼體具有一阻擋結構。該第一金屬件位於該殼體之一第一側且穿過該殼體之底部而電性連接於該電路板，而該第二金屬件位於該殼體之一第二側且該第二金屬件之一第一端伸入該殼體內。該金屬彈性元件設置於該殼體內且連接於該第一金屬件，該按鍵帽設置於該殼體上且可相對於該殼體移動，該按鍵帽具有一觸發部，可伸入該殼體內且位於該金屬彈性元件之上方。該導電彈片設置於該殼體內，且該導電彈片之一第一端且位於該觸發部以及該金屬彈性元件之間，當該導電彈片之該第一端被該觸發部觸壓時，該導電彈片相對於該殼體擺動，使該導電彈片之一第二端經過該阻擋結構且撞擊該第二金屬件，以產生聲響；其中，該導電彈片之該第二端呈現彎折形狀而接近於該阻擋結構，且當該導電彈片之該第二端經過該阻擋結構時，該導電彈片擺動之加速度可被提升。
簡言之，本發明按鍵結構係採用無按鍵接點的電路板(亦即
非薄膜開關電路)，且藉由第一金屬件以及第二金屬件分別電性連接於電路板。而於電路板上方設置殼體，且設置彈性元件於殼體內，因此可設置按鍵帽於殼體上方。於殼體內設置導電彈片，當按鍵帽被觸壓時，按鍵帽之觸發部可抵頂導電彈片之第一端，使導電彈片相對於殼體擺動，而導電彈片之第二端則撞擊第二金屬件，以建立第一金屬件以及第二金屬件之間的電性連接。同時，撞擊第二金屬件可產生碰撞聲響，以提供使用者確實按壓的回饋感。另一方面，由於本發明按鍵結構並非採用機械式按鍵結構之推抵件以及連動件的觸發結構，故可降低按鍵結構之厚度，而解決習知技術的問題。
1、3、4、5‧‧‧按鍵結構
2‧‧‧機械式按鍵結構
11、21、35、45、55‧‧‧按鍵帽
12‧‧‧剪刀式連接元件
13‧‧‧彈性橡膠體
14‧‧‧薄膜開關電路
15、25‧‧‧底板
21‧‧‧底座
22‧‧‧上蓋
23‧‧‧推抵件
24‧‧‧連動件
25‧‧‧第一彈片
26‧‧‧第二彈片
30、40、50‧‧‧電路板
31、41、51‧‧‧殼體
32、42、52‧‧‧第一金屬件
33、43、53‧‧‧第二金屬件
34、44、54‧‧‧金屬彈性元件
36、46、56‧‧‧導電彈片
37、47、57‧‧‧彈性元件
48‧‧‧支撐結構
58‧‧‧發光元件
121‧‧‧第一框架
122‧‧‧第二框架
241‧‧‧凸出部
251‧‧‧固定部
252‧‧‧彈動部
311、411、511‧‧‧第一殼體開孔
312、412、512‧‧‧第二殼體開孔
313、413、513‧‧‧第一延伸壁
314、414、514‧‧‧第二延伸壁
315、415、515‧‧‧阻擋結構
351‧‧‧觸發部
352‧‧‧固定凸塊
361、461‧‧‧導電彈片之第一端
362‧‧‧導電彈片之第二端
516‧‧‧轉軸
1211‧‧‧第一按鍵帽軸柱
1212‧‧‧第一底板軸柱
1221‧‧‧第二按鍵帽軸柱
1222‧‧‧第二底板軸柱
B‧‧‧光束
圖1係習知按鍵結構之結構側視示意圖。
圖2係習知機械式按鍵結構之結構剖面側視示意圖。
圖3係本發明按鍵結構於第一較佳實施例中之結構剖面側視示意圖。
圖4係本發明按鍵結構於第一較佳實施例中被觸壓之結構剖面側視示意圖。
圖5係本發明按鍵結構於第二較佳實施例中之結構剖面側視示意圖。
圖6係本發明按鍵結構於第三較佳實施例中之結構剖面側視示意圖。
本發明提供一種可解決習知技術問題之按鍵結構。請參閱圖3，其為本發明按鍵結構於第一較佳實施例中之結構剖面側視示意圖。按鍵結構3包括電路板30、殼體31、第一金屬件32、第二金屬件33、金屬彈性元件34、按鍵帽35、導電彈片36以及彈性元件37，殼體31設置於電路板30上，且殼體31包括第一殼體開孔311、第二殼體開孔312、第一延伸壁313、第二延伸壁314以及阻擋結構315。第一金屬件32位於殼體31之第一側且穿過殼體31之底部而電性連接於電路板30，第二金屬件33位於殼體31之第二側且第二金屬件33之第一端伸入殼體31內，且第二金屬件33之第二端穿過殼體31之底部且電性連接於電路板30。金屬彈性元件34設置於殼體31內且連接於第一金屬件32。於本較佳實施例中，電路板30係為印刷電路板(PCB)，金屬彈性元件34係為金屬彈簧，而第一金屬件32以及第二金屬件33係穿過電路板30且分別電性連接於電路板30。
圖3中，按鍵帽35設置於殼體31上且可相對於殼體31上下移動，按鍵帽35包括觸發部351以及固定凸塊352，觸發部351係由按鍵帽35之內表面往下延伸而形成，觸發部351可伸入殼體31之第二殼體開孔312內且位於金屬彈性元件34之上方。固定凸塊352設置於觸發部351上，其可於觸發部351伸入第二殼體開孔312之狀態下與殼體31接觸，而避免觸發部351由第二殼體開孔312內脫出。換言之，按鍵帽35係藉由固定凸塊352而被固定於殼體31上。其中，雖然觸發部351以及固定凸塊352之總寬度大於第二殼體開孔312，但於組裝按鍵帽35於殼體31上之過程中，可因應按鍵帽35之材料彈性而使固定凸塊352發生些微形變，使得觸發部351以及固定凸塊352可通過第二殼體開孔312。於觸發部351以及固定凸塊352通過第二殼體開孔312之後，固定凸塊352則與殼體31接觸而
可阻止觸發部351由第二殼體開孔312內脫出。
導電彈片36設置於殼體31內，且導電彈片36之第一端361且位於觸發部351以及金屬彈性元件34之間，當導電彈片36之第一端361被觸發部351觸壓時，導電彈片36可相對於殼體31擺動，使導電彈片36之第二端362經過阻擋結構315且撞擊第二金屬件33，以產生碰撞聲響。其中，導電彈片36之第二端362係呈現彎折形狀而接近於阻擋結構315，當導電彈片36之第二端362與阻擋結構315接觸且經過阻擋結構315時，導電彈片36擺動的加速度可被提升，因此導電彈片36之第二端362撞擊第二金屬件33的力量亦可提升，故本發明按鍵結構3可提供較大音量的聲響。於本較佳實施例中，導電彈片36係以金屬材料所製成，故可導電，且導電彈片36係藉由連接(例如焊接)導電彈片36之第一端361以及金屬彈性元件34，而可被固定於殼體31內。因此，導電彈片36之第一端361係位於觸發部351以及金屬彈性元件34之間。
殼體31中，第一殼體開孔311位於殼體31之上表面，第二殼體開孔312亦位於殼體31之上表面，且位於第一殼體開孔311之一側，第二殼體開孔312可供觸發部351穿過。第一延伸壁313係殼體31往內延伸而形成，且接近於第一殼體開孔311，其可於導電彈片36擺動時與導電彈片36接觸，而輔助導電彈片36之第二端362往阻擋結構315之方向擺動。第二延伸壁314係殼體31往內延伸而形成且接近於殼體31之第二側，而阻擋結構315設置於第二延伸壁314上。彈性元件37設置於殼體31內且伸出於第一殼體開孔311，而可與按鍵帽35之內表面接觸，其可提供彈性力予按鍵帽35，使按鍵帽35相對於殼體31往上移動。於本較佳實施例中，彈性元件37係為彈性塑膠體，而第一延伸壁313、第二延伸壁314以及阻擋結構315係與殼體31一體成型，且以塑膠材料所製成。
接下來說明使用者觸壓本發明按鍵結構3的運作情形，請同時參閱圖3以及圖4，圖4係為本發明按鍵結構於第一較佳實施例中被觸壓之結構剖面側視示意圖。當使用者觸壓按鍵帽35時，按鍵帽35受力而相對於殼體31往下移動且抵頂彈性元件37，彈性元件37被按鍵帽37抵頂而發生形變。另一方面，觸發件351隨著按鍵帽35往下移動而抵頂導電彈片36之第一端361，導電彈片36之第一端361則抵頂金屬彈性元件34，使金屬彈性元件34變更為壓縮狀態。導電彈片36之第一端361往下移動，造成導電彈片36之第二端362往上翹起，亦即導電彈片36得以相對於殼體31擺動。於導電彈片36之擺動過程中，導電彈片36中接近於導電彈片36之第二端362的部份與第一延伸壁313接觸，以輔助導電彈片36之第二端362往阻擋結構315的方向(圖4中顯示為順時針方向)擺動。
當擺動的導電彈片36之第二端362的速度夠快時，導電彈片36之第二端362與阻擋結構315接觸且有足夠的力量可經過阻擋結構315，此時，導電彈片36之第二端362與阻擋結構315之間所產生的摩擦力會提升導電彈片36擺動之加速度，亦即提升導電彈片36之第二端362擺動的力量，以提升使導電彈片36之第二端362撞擊第二金屬件33而產生的聲響。其中，於導電彈片36之第二端362撞擊第二金屬件33的同時，第一金屬件32可藉由金屬彈性元件34以及導電彈片36而與第二金屬件33電性導通，因此按鍵結構3可輸出一按鍵訊號。
當使用者停止觸壓按鍵帽35時，按鍵帽35不再受力，使得被壓縮的彈性元件37因應其彈性而由形變恢復原狀，同時提供往上的彈性力予按鍵帽35，按鍵帽35因此被推回未觸壓之前的位置，亦即按鍵帽35完成復位。另一方面，觸發件351亦停止抵頂導電彈片36之第一端361，金屬彈性元件34因應其彈性而由形變恢復原狀，同時提供往上的金屬彈性
力予導電彈片36之第一端361，使得導電彈片36恢復至擺動前的位置。
需特別說明的是，由於按鍵結構3之導通係藉由第一金屬件32以及第二金屬件33之間的導通所進行，故電路板30上不需設置有對應於按鍵帽35之按鍵接點，而彈性元件37內部亦不需設置有可觸發按鍵接點的觸發結構。
再者，本發明更提供與上述不同作法之第二較佳實施例。請參閱圖5，其為本發明按鍵結構於第二較佳實施例中之結構剖面側視示意圖。按鍵結構4包括電路板40、殼體41、第一金屬件42、第二金屬件43、金屬彈性元件44、按鍵帽45、導電彈片46、彈性元件47以及支撐結構48，且殼體41包括第一殼體開孔411、第二殼體開孔412、第一延伸壁413、第二延伸壁414以及阻擋結構415。按鍵結構4之各元件之結構以及功能大致上與前述較佳實施例相同，且相同之處不再贅述。本較佳實施例之按鍵結構4與前述較佳實施例的不同之處在於，按鍵結構4更包括支撐結構48。
由圖5可知，支撐結構48設置於殼體41內，其可與導電彈片46接觸而支撐導電彈片46，使導電彈片46被固定於殼體41內。由於導電彈片46係藉由支撐結構48而被固定，故導電彈片46之第一端461則可根據實際需求而選擇是否連接於金屬彈性元件44。換言之，無論導電彈片46之第一端461是否連接於金屬彈性元件44，按鍵結構4皆可運作。當使用者觸壓按鍵帽45時，按鍵帽45受力而相對於殼體41往下移動，使得其他元件進行與上述較佳實施例相同的運作。其中，導電彈片46被支撐結構48固定於殼體41內，故導電彈片46可以支撐結構48為支點而進行相對於殼體41之擺動，使得導電彈片46之擺動更順暢。至於按鍵帽45被觸壓之情形係與前述較佳實施例為同理，故不再贅述。
需特別說明的是，本較佳實施例之按鍵結構可採用兩種導電
路徑：第一，與前述較佳實施例相同：第一金屬件42可藉由金屬彈性元件44以及導電彈片46而與第二金屬件43電性導通。第二，第一金屬件42可藉由金屬彈性元件44以及導電彈片46而與支撐結構48電性導通。其中，支撐結構48係以金屬材料所製成且穿過殼體41之底部而電性連接於電路板40，故可導電。而於此導電路徑之作法中，第二金屬件43則不需電性連接於電路板。
此外，本發明更提供與上述不同作法之第三較佳實施例。請參閱圖6，其為本發明按鍵結構於第三較佳實施例中之結構剖面側視示意圖。按鍵結構5包括電路板50、殼體51、第一金屬件52、第二金屬件53、金屬彈性元件54、按鍵帽55、導電彈片56、彈性元件57以及發光元件58，且殼體51包括第一殼體開孔511、第二殼體開孔512、第一延伸壁513、第二延伸壁514、阻擋結構515以及轉軸516。按鍵結構5之各元件之結構以及功能大致上與前述較佳實施例相同，且相同之處不再贅述。本較佳實施例之按鍵結構5與前述較佳實施例的不同之處有二，第一，殼體51更包括轉軸516。第二，按鍵結構5更包括發光元件58。
圖6中，轉軸516設置於第一延伸壁513上，而導電彈片56中接近於導電彈片56之第二端的部份可套設於轉軸516上，以固定導電彈片56於殼體51內。因此，導電彈片56可以轉軸516為軸心而進行相對於殼體51之擺動，轉軸516亦可幫助導電彈片56之擺動更順暢。
另外，發光元件58設置於殼體51內且電性連接於電路板50，其可產生光束B，光束B可投射至按鍵帽55，使按鍵帽55得以產生發光功能。於本較佳實施例中，發光元件58係為直下式發光二極體。
根據上述可知，本發明按鍵結構係採用無按鍵接點的電路板(亦即非薄膜開關電路)，且藉由第一金屬件以及第二金屬件分別電性連接於
電路板。而於電路板上方設置殼體，且設置彈性元件於殼體內，因此可設置按鍵帽於殼體上方。於殼體內設置導電彈片，當按鍵帽被觸壓時，按鍵帽之觸發部可抵頂導電彈片之第一端，使導電彈片相對於殼體擺動，而導電彈片之第二端則撞擊第二金屬件，以建立第一金屬件以及第二金屬件之間的電性連接。同時，撞擊第二金屬件可產生碰撞聲響，以提供使用者確實按壓的回饋感。另一方面，由於本發明按鍵結構並非採用機械式按鍵結構之推抵件以及連動件的觸發結構，故可降低按鍵結構之厚度，而解決習知技術的問題。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，並非用以限定本發明之申請專利範圍，因此凡其它未脫離本發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含於本案之申請專利範圍內。
3‧‧‧按鍵結構
30‧‧‧電路板
31‧‧‧殼體
32‧‧‧第一金屬件
33‧‧‧第二金屬件
34‧‧‧金屬彈性元件
35‧‧‧按鍵帽
36‧‧‧導電彈片
37‧‧‧彈性元件
311‧‧‧第一殼體開孔
312‧‧‧第二殼體開孔
313‧‧‧第一延伸壁
314‧‧‧第二延伸壁
315‧‧‧阻擋結構
351‧‧‧觸發部
352‧‧‧固定凸塊
361‧‧‧導電彈片之第一端
362‧‧‧導電彈片之第二端
Claims (10)
- 一種按鍵結構，包括：一電路板；一殼體，設置於該電路板上，該殼體具有一阻擋結構；一第一金屬件，位於該殼體之一第一側且穿過該殼體之底部而電性連接於該電路板；一第二金屬件，位於該殼體之一第二側且該第二金屬件之一第一端伸入該殼體內；一金屬彈性元件，設置於該殼體內且連接於該第一金屬件；一按鍵帽，設置於該殼體上且可相對於該殼體移動，該按鍵帽具有一觸發部，可伸入該殼體內且位於該金屬彈性元件之上方；以及一導電彈片，設置於該殼體內，且該導電彈片之一第一端且位於該觸發部以及該金屬彈性元件之間，當該導電彈片之該第一端被該觸發部觸壓時，該導電彈片相對於該殼體擺動，使該導電彈片之一第二端經過該阻擋結構且撞擊該第二金屬件，以產生聲響；其中，該導電彈片之該第二端呈現彎折形狀而接近於該阻擋結構，且當該導電彈片之該第二端經過該阻擋結構時，該導電彈片擺動之加速度可被提升。
- 如申請專利範圍第1項所述之按鍵結構，其中該導電彈片係藉由連接該導電彈片之該第一端以及該金屬彈性元件，而被固定於該殼體內。
- 如申請專利範圍第1項所述之按鍵結構，其中該殼體更包括：一第一殼體開孔，位於該殼體之一上表面； 一第二殼體開孔，位於該殼體之該上表面，且可供該觸發部穿過；一第一延伸壁，由該殼體往內延伸而形成且接近於該第一殼體開孔，用以於該導電彈片擺動時與該導電彈片接觸，而輔助該導電彈片之該第二端往該阻擋結構之方向擺動；以及一第二延伸壁，由該殼體往內延伸而形成且接近於該殼體之該第二側；其中，該阻擋結構設置於該第二延伸壁上。
- 如申請專利範圍第3項所述之按鍵結構，其中該第一延伸壁、該第二延伸壁以及該阻擋結構係與該殼體一體成型。
- 如申請專利範圍第3項所述之按鍵結構，更包括一彈性元件，設置於該殼體內且伸出於該第一殼體開孔，而可與該按鍵帽接觸，用以提供一彈性力予該按鍵帽，使該按鍵帽相對於該殼體移動；其中當該按鍵帽被觸壓而相對於該殼體移動時，該彈性元件被該按鍵帽抵頂而發生形變；而當該按鍵帽不再被觸壓時，該彈性元件因應該彈性力而由形變恢復，且施加該彈性力予該按鍵帽，使該按鍵帽復位。
- 如申請專利範圍第3項所述之按鍵結構，其中該按鍵帽更包括一固定凸塊，設置於該觸發部上，用以與該殼體接觸，而避免該觸發部由該第二殼體開孔內脫出。
- 如申請專利範圍第3項所述之按鍵結構，其中該第二金屬件之一第二端穿過該殼體之底部且電性連接於該電路板，當該導電彈片之該第二端撞擊該第二金屬件時，該第一金屬件藉由該金屬彈性元件以及該導電彈片而與該第二金屬件電性導通，以輸出一按鍵訊號。
- 如申請專利範圍第3項所述之按鍵結構，其中該殼體更包括一轉軸， 設置於該第一延伸壁上，該導電彈片套設於該轉軸上，使該導電彈片被固定於該殼體內。
- 如申請專利範圍第1項所述之按鍵結構，更包括一支撐結構，設置於該殼體內，用以與該導電彈片接觸而支撐該導電彈片，使該導電彈片被固定於該殼體內。
- 如申請專利範圍第9項所述之按鍵結構，其中該支撐結構穿過該殼體之底部且電性連接於該電路板，當該觸發部與該導電彈片之該第一端接觸，使該導電彈片之該第二端抵頂該金屬彈性元件時，該第一金屬件藉由該金屬彈性元件以及該導電彈片而與該支撐結構電性導通，以輸出一按鍵訊號。
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