TWI710164B - 電子裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明揭露一種電子裝置,其具有本體及絕緣殼體。絕緣殼體的內側設置有近場通訊天線及電容式近接感測板。近場通訊天線相對面向絕緣殼體的一側的另一側設置有導電片體,且近場通訊天線與導電片體之間彼此電性隔離。導電片體的面積尺寸大於近場通訊天線的面積尺寸。電容式近接感測板相對面向絕緣殼體的一側的另一側設置有第二絕緣層。絕緣殼體固定於本體時,近場通訊天線及電容式近接感測板將與設置於本體的近場通訊天線處理模組及電容式近接感測模組電性連接。透過導電片體的設置,電容式近接感測板將不易受近場通訊天線所發出的訊號干擾。
Description
本發明涉及一種電子裝置,特別是一種同時具有近場通訊天線及電容式近接感測板的電子裝置。
現有的電子裝置,為了讓使用者有更好的使用體驗,以及避免使用者受到無線通訊模組所發出的電磁波影響健康,大多會於電子裝置內部設置有用來感測人體是否接近的感測器。當人體接近電子裝置時,相關的感測器將會對應產生感測訊號,電子裝置內的相關處理單元則會據以調整無線通訊模組所發出的電磁波的強度,從而達到保護使用者健康的功效。
因應使用者的需求,電子裝置的體積日趨縮小,為此,造成電子裝置內設置的天線與感測器彼此間容易產生相互干擾的問題,而導致感測器容易發生誤判的狀況。由於感測器判斷使用者靠近時,相關的處理單元將會對應控制無線通訊模組作動,以降低無線通訊模組的運作效能。
對於使用者而言,在感測器發生誤判時,將容易感受到無線通訊效能的低落,從而會有不佳的使用體驗。為此,對於相關廠商而言,如何在縮小電子裝置的尺寸的同時,避免感測器誤動作,成為了必需解決的問題之一。
本發明公開一種電子裝置,主要用以改善現有小尺寸的電子裝置,內部的感測器易受相鄰近的天線所發出的訊號干擾,從而導致感測器發生誤判的問題。
本發明的其中一個實施例公開一種電子裝置,其包含:一本體、一絕緣殼體、一近場通訊天線、一第一絕緣層、一電容式近接感測板、一第二絕緣層及一導電片體。本體包含一電路板。絕緣殼體可組裝於本體的一側,絕緣殼體包含面對電路板的一內側面以及相對內側面的一外側面。近場通訊天線設置於絕緣殼體的內側面,當絕緣殼體組裝於本體時,近場通訊天線電性連接於電路板。第一絕緣層設置於近場通訊天線相對面向絕緣殼體的一側的另一側。電容式近接感測板設置於絕緣殼體的內側面,且鄰近於近場通訊天線,當絕緣殼體組裝於本體時,電容式近接感測板電性連接於電路板。第二絕緣層設置於電容式近接感測板相對面向絕緣殼體的一側的另一側。導電片體設置於第一絕緣層相對面向近場通訊天線的一側的另一側,當絕緣殼體組裝於本體時,導電片體電性連接於電路板的一接地部;導電片體的面積尺寸大於近場通訊天線的面積尺寸,且近場通訊天線朝絕緣殼體的方向的正投影區域,與導電片體朝向絕緣殼體的方向的正投影區域的一部分重疊,導電片體用以降低近場通訊天線與電容式近接感測板間的干擾。
綜上所述,本發明的電子裝置,透過導電片體的設置,將可以大幅降低電容式近接感測板受近場通訊天線所發出的脈衝訊號干擾,而發生誤判的問題。
為能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容,請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖,但是此等說明與附圖僅用來說明本發明,而非對本發明的保護範圍作任何的限制。
100:電子裝置
10:本體
11:顯示螢幕
12:邊框
13:電路板
131:接地部
14:近場通訊天線處理模組
15:電容式近接感測模組
16:處理單元
17:無線通訊模組
20:絕緣殼體
201:外側面
202:內側面
30:近場通訊天線
31:饋入端
32:饋入端
40:第一絕緣層
50:電容式近接感測板
60:第二絕緣層
70:導電片體
71:接地部
72:延伸部
80:輔助導電片體
H:最短直線距離
圖1為本發明的電子裝置的示意圖。
圖2為本發明的電子裝置的分解示意圖。
圖3為本發明的電子裝置的局部分解示意圖。
圖4為本發明的電子裝置的絕緣殼體的內側面的示意圖。
圖5為本發明的電子裝置的後視圖。
圖6為工作頻率為13.56MHz的近場通訊天線的示波圖。
圖7為本發明的電子裝置在未設置有導電片體時,電容式近接感測器的輸出訊號的示波圖。
圖8為本發明的電子裝置在設置有導電片體時,電容式近接感測器的輸出訊號的示波圖。
圖9為本發明的電子裝置的其中一個實施例的示意圖。
圖10為本發明的電子裝置的其中一個實施例的示意圖。
於以下說明中,如有指出請參閱特定圖式或是如特定圖式所示,其僅是用以強調於後續說明中,所述及的相關內容大部份出現於該特定圖式中,但不限制該後續說明中僅可參考所述特定圖式。
請一併參閱圖1至圖3,圖1顯示為本發明的電子裝置的示意圖,圖2顯示為本發明的電子裝置的分解示意圖,圖3為本發明的電子裝置的局部分解示意圖。本發明的電子裝置100在具體的應用中,例如可以是各式平板電腦(例如是消費型平板、工業用平板等)、智慧型手機、筆記型電腦等,於此不加以限制。
電子裝置100包含有一本體10、一絕緣殼體20、一近場通訊天線30、一第一絕緣層40、一電容式近接感測板(Sensor Pad)50、一第二絕緣層60及一導電片體70。本體10可以是包含有一顯示螢幕11、一邊框12及一電路板13。顯示螢幕11用以顯示畫面以供使用者觀看,顯示螢幕11也可以是觸控螢幕,於此不加以限制。邊框12包覆顯示螢幕11,用以保護顯示螢幕11。
電路板13設置於邊框12內,電路板13依據電子裝置100所具有的各式功能,而對應設置有多種電子零件(例如是各式微處理器)。
電路板13設置有一近場通訊天線處理模組14、一電容式近接感測模組15及一處理單元16。近場通訊天線處理模組14用以與近場通訊天線30相互配合,以接收或發送無線訊號。電容式近接感測模組15用以與電容式近接感測板50相互配合,用來偵測電容變化以判斷是否有生物體(例如人體)接近電子裝置100。處理單元16電性連接近場通訊天線處理模組14及電容式近接感測模組15,於此所指的處理單元16例如可以是作為控制電子裝置100主要運作的微處理器,但不以此為限,處理單元16也可以是僅作為處理無線訊號的微處理器。
絕緣殼體20可組裝於本體10外露有電路板13的一側。絕緣殼體20例如是塑膠材質所製成,或者是由任何非導體所製成。在實際應用中,絕緣殼體20可拆卸地設置於本體10的一側,舉例來說,絕緣殼體20可以是配合多個螺絲,而固定於本體10,但不以此為限,絕緣殼體20也可以是利用卡合等方式固定於本體10。
請一併參閱圖2至圖4,圖4顯示為電子裝置100的絕緣殼體20的內側面的前視圖;需說明的是,在圖4中並未繪示用以連接近場通訊天線30的兩個饋入端31、32與電路板13的相關軟排線、金屬導線或是金屬接點等構件,且在圖4中亦未繪示用以連接電容式近接感測板50與電路板13的相關軟排線、金屬導線或是金屬接點等構件。絕緣殼體20彼此相反的兩寬側面分別定義為一外側面201及一內側面202。當絕緣殼體20組裝於本體10的一側時,所述外側面201外露於外,而所述內側面202位於電子裝置100內,且內側面202面對電路板13設置。
近場通訊(Near Field Communication,NFC)天線30設置於絕緣殼體20的內側面202,第一絕緣層40設置於近場通訊天線30相對面向絕緣
殼體20的一側的另一側(即,近場通訊天線30相對遠離絕緣殼體20的一側)。在實際應用中,近場通訊天線30例如可以是以黏合等方式固定於絕緣殼體20的內側面202。第一絕緣層40可以由任何不導電的材質所製成,而第一絕緣層40可以是以黏合等方式固定於近場通訊天線30相對面向絕緣殼體20的一側的另一側。在具體的應用中,近場通訊天線30例如可以由金屬線圈捲繞成迴圈狀,且近場通訊天線30的工作頻率例如可以是13.56MHz;當然,近場通訊天線30的具體外型及其工作頻率,可以依據需求變化,不以此所描述之外型及數值為限。
第一絕緣層40主要是用來隔離近場通訊天線30的金屬線圈,因此,第一絕緣層40的面積尺寸基本上是大於近場通訊天線30的面積尺寸,而第一絕緣層40可以遮蔽近場通訊天線30的金屬線圈。在實際應用中,第一絕緣層40例如可以呈現為片狀(如圖3所示),但不以此為限。在不同的應用中,第一絕緣層40也可以在近場通訊天線30的製造過程中,直接形成於近場通訊天線30的金屬線圈的一側。
當絕緣殼體20組裝於本體10的一側時,近場通訊天線30與設置於電路板13的近場通訊天線處理模組14電性連接。在實際應用中,近場通訊天線30的兩個饋入端31、32,例如可以利用軟排線、導線等方式連接近場通訊天線處理模組14相對應的接點(圖未繪示);在具體的應用中,近場通訊天線30的兩個饋入端31、32也可以與電路板13的兩個接點電性連接,而近場通訊天線處理模組14則通過電路板13與兩個接點電性連接。需說明的是,第一絕緣層40不會阻礙近場通訊天線30與設置於電路板13的近場通訊天線處理模組14電性連接。
電容式近接感測板50設置於絕緣殼體20的內側面202,且鄰近於近場通訊天線30。電容式近接感測板50的材質例如可以是金屬材質或是任何導電材質。當絕緣殼體20組裝於本體10的一側時,電容式近接感測板50
與固定於電路板13的電容式近接感測模組15電性連接。其中,電容式近接感測板50例如可以是用軟排線、金屬線等方式,與電容式近接感測模組15電性連接;電容式近接感測板50也可以是具有金屬接點,而以抵接的方式與電路板13相對應的接點或是電容式近接感測模組15相對應的接點電性連接。
當電容式近接感測板50感測到預定範圍內有電容變化時,電容式近接感測模組15對應地產生一感測訊號。處理單元16接收感測訊號後,將可以對應地調降無線通訊模組17的發射功率,據以避免人體處於高輻射電磁波的環境中。
第二絕緣層60固定設置於電容式近接感測板50相對面向絕緣殼體20的一側的另一側(即,電容式近接感測板50相對遠離絕緣殼體20的一側)。第二絕緣層60例如可以於電容式近接感測板50的生產過程中,直接形成於電容式近接感測板50的一側,或者,第二絕緣層60可以是片狀結構,而以黏合等方式固定於電容式近接感測板50的一側。需說明的是,於此所指的第二絕緣層60不會阻礙電容式近接感測板50與設置於電路板13的電容式近接感測模組15電性連接。
導電片體70設置於第一絕緣層40相對面向近場通訊天線30的一側的另一側(即,第一絕緣層40相對遠離近場通訊天線30的一側),而導電片體70與近場通訊天線30之間是藉由第一絕緣層40相互電性隔離。導電片體70的面積尺寸大於近場通訊天線30的面積尺寸。具體來說,近場通訊天線30朝絕緣殼體20的方向的正投影區域,落在導電片體70朝絕緣殼體20的方向的正投影區域內,而由絕緣殼體20向本體10的方向觀之的俯視圖(如圖5所示,即為電子裝置100的後視圖)中,近場通訊天線30是位於導電片體70的區域內。
需說明的是,由於導電片體70與近場通訊天線30之間設置有第一絕緣層40,近場通訊天線30位於第一絕緣層40的另一側,與絕緣殼體20
之間基本上是不設置有任何導電構件,因此,導電片體70基本上不會干擾近場通訊天線30的無線訊號。
如圖4及圖5所示,在本發明實施例中,導電片體70具有一接地部71。絕緣殼體20設置於本體10的一側時,導電片體70的接地部71與電路板13的接地部131相連接,而導電片體70成為接地面。在具體的應用中,導電片體70的接地部71與電路板13的接地部71可以以金屬彈片的方式相互接觸,但不以此為限。關於接地部71的外型及其形成位置,不以圖中所示為限,電路板13的接地部131的外型及其設置位置,亦不以圖中所示為限。
如圖5所示,當絕緣殼體20組裝於本體10的一側時,電容式近接感測板50環繞設置於電路板13上的無線通訊模組17的至少三邊。具體來說,電容式近接感測板50的外型大致呈現接近C字型,但電容式近接感測板50的外型不以此為限。所述無線通訊模組17例如可以是Wi-Fi天線模組、3G天線通訊模組、4G天線通訊模組、5G天線通訊模組等。
在實際應用中,電容式近接感測板50及電容式近接感測模組15感測到周圍的電容發生變化時,處理單元16將對應控制無線通訊模組17的射頻放大器端降低其輸出功率,藉此,避免使用者暴露於高輻射電磁波的環境下,如此,將可使電子裝置100符合例如美國聯邦通信委員會(Federal Communications Commission,FCC)對於人體特定吸收率(Specific Absorption Rating,SAR)需小於1.6W/kg的規範,以及歐盟國家的CE(Conformite Europende)對於人體特定吸收率(SAR)需小於2.0W/kg的規範。換句話說,當使用者接近電子裝置100時,特別是接近設置有無線通訊模組17的區域時,電容式近接感測板50感測到電容的變化,而處理單元16將對應地控制無線通訊模組17降低其輸出功率,據以降低的電子裝置100的人體特定吸收率(SAR)。
如上所述,本發明的電子裝置100為了讓使用者在靠近電子裝置100時,使用者不會吸收高輻射的電磁波,因此,於電子裝置100中設置了電容式近接感測板50,並透過與電容式近接感測模組15、處理單元16的相互配合,據以讓無線通訊模組17能在使用者靠近電子裝置100時,降低其輸出功率,且本發明的電子裝置100在鄰近於電容式近接感測板50的周圍還設置有近場通訊天線30,而使用者可以利用近場通訊天線30進行相關的無線訊號的傳送接收。
請一併參閱圖6及圖7,圖6為利用數位示波器(於此所使用的型號為Lecroy 434),量測工作頻率為13.56MHz的近場通訊天線30所發出的脈衝訊號的示波圖;圖7為本發明的電子裝置100,在刻意未設有導電片體70時,工作頻率為125KHz的電容式近接感測器(由電容式近接感測板50及電容式近接感測模組15組成)的輸出訊號的示波圖。如圖6所示,工作頻率為13.56MHz的近場通訊天線30,每2.2秒會發射一個約2.47伏特(Volt)的脈衝訊號,且近場通訊天線30在2.2秒間隔內還會發射三個約1.6伏特(Volt)脈衝訊號。如圖7所示,工作頻率為125KHz的電容式近接感測器的輸出電壓,每隔2.2秒會從1.65伏特(Volt)降至0伏特(Volt)。其中,當電容式近接感測器的輸出訊號的電壓為0伏特時,處理單元16將判定有生物體接近電子裝置100,而處理單元16將控制無線通訊模組17降低其輸出功率。
如上所述,在具體的實驗中,在本發明的電子裝置100刻意不設置有導電片體70時,電容式近接感測器的輸出電壓,會明顯地受近場通訊天線30週期性持續發射的電磁脈衝訊號(Tpolling Pulse)影響,而電容式近接感測器將週期性地產生錯誤的輸出訊號。也就是說,處理單元16會在生物體未靠近未設置有導電片體70的電子裝置100時,控制無線通訊模組17降低其輸出功率,為此,使用者可能感受到例如資料傳輸的速度下降等問題,而具有不好的產品使用體驗。
請參閱圖8,其為本發明的電子裝置100在設置有導電片體70,且沒有生物體靠近電子裝置100時,電容式近接感測器的輸出訊號的示波圖。在圖8中可清楚地看出,電容式近接感測器的輸出電壓,並沒有任何的波動,亦即,電容式近接感測器不再受到近場通訊天線30週期性發出的脈衝訊號影響,因而不再呈現出如圖7所示的訊號波動。是以,本發明的電子裝置100透過設置導電片體70的設計,將可大幅降低電容式近接感測器受到鄰近的近場通訊天線30週期性產生的高伏特訊號干擾,進而解決電容式近接感測器發生誤動作的問題。
承上,由於本發明的電子裝置100設置有導電片體70,且導電片體70連接至電路板13的接地部,因此,當近場通訊天線30發出高伏特的脈衝訊號時,導電片體70可以把部分脈衝訊號導引至電路板13的接地部131,藉此,可使電容式近接感測器不容易受到相鄰近的近場通訊天線30所發出的脈衝訊號影響,而可大幅降低電容式近接感測器誤動作的發生機率。
請參閱圖9,其為本發明的電子裝置的其中一個實施例的示意圖。如圖所示,本實施例與前述實施例最大不同之處在於:電子裝置100還可以包含一輔助導電片體80。輔助導電片體80的一部分設置於導電片體70相對面向第一絕緣層40的一側的另一側,並與導電片體70電性連通,輔助導電片體80的另一部分設置於第二絕緣層60相對面向電容式近接感測板50的一側的另一側。更具體來說,電容式近接感測板50朝絕緣殼體20的方向的正投影區域,與輔助導電片體80朝絕緣殼體20的方向的正投影區域的至少一部分相互重疊。
在本發明實施例中,輔助導電片體80與導電片體70之間可以利用任何導電膠相連接,藉此,輔助導電片體80與導電片體70兩者之間得以電性連通。關於輔助導電片體80的尺寸可以是依據電容式近接感測板50的尺
寸及導電片體70的尺寸決定,輔助導電片體80只要一部分可以與導電片體70連接,另一部分遮蔽部分的電容式近接感測板50即可。
在實際應用中,輔助導電片體80可以與導電片體70為相同材質所製成,但不以此為限。當絕緣殼體20組裝於本體10時,導電片體70與輔助導電片體80可以與電路板13的接地部131電性連接,舉例來說,導電片體70與輔助導電片體80可以通過導電片體70的接地部71與電路板13的接地部131電性連接,但不以此為限,只要導電片體70與輔助導電片體80可以與電路板13的接地部131電性連接,導電片體70或輔助導電片體80可以具有任何相對應的結構。
在具體的應用中,透過於電子裝置100中設置輔助導電片體80,將可大幅降低近場通訊天線30所發出的脈衝訊號對於電容式近接感測板50的干擾,進而可大幅降低電容式近接感測器發生誤動作的機率,特別在近場通訊天線30與電容式近接感測板50的最短直線距離H(如圖5所示)小於2.5公分的情況下。
關於輔助導電片體80的外型、遮蔽電容式近接感測板50的區域範圍等,可依據實際需求變化。在實際的實驗中,若是輔助導電片體80遮蔽電容式近接感測板50的區域範圍越大,基本上越能降低近場通訊天線30所發出的脈衝訊號對於電容式近接感測板50的干擾。
需特別說明的是,在本實施例的圖式中,是以電子裝置100具有單一個輔助導電片體80為例,但在實際應用中,輔助導電片體80的數量及其相對於電容式近接感測板50的設置位置,不以圖中所示為限,在不同的應用中,導電片體70也可以是連接兩個以上的輔助導電片體80。
請參閱圖10,其為本發明的電子裝置的其中一個實施例的示意圖。如圖所示,本實施例與前述實施例最大不同之處在於:導電片體70可以具有一延伸部72,延伸部72與導電片體70為一體成形。延伸部72設置於
第二絕緣層60相對面向電容式近接感測板50的一側的另一側(即,第二絕緣層60相對遠離電容式近接感測板50的一側),而延伸部72遮蔽部分的電容式近接感測板50。更具體來說,電容式近接感測板50朝絕緣殼體20的方向的正投影區域,與延伸部72朝絕緣殼體20的方向的正投影區域的至少一部分是相互重疊。
本實施例所指的延伸部72的功用,與前述實施例所指的輔助導電片體80相同,同樣是用來降低近場通訊天線30所發出的脈衝訊號對於電容式近接感測板50的干擾,而避免電容式近接感測板50在生物體未接近電子裝置100時誤動作。在本實施例的圖式中,是以導電片體70向電容式近接感測板50的方向延伸形成單一個延伸部72為例,但延伸部72的數量及其形成位置不以圖中所示為限,在不同的應用中,導電片體70也可以具有兩個以上的延伸部72。
綜上所述,本發明的電子裝置,透過導電片體等構件的設置,可使電子裝置在同時具有近場通訊(NFC)天線、無線通訊天線(例如Wi-Fi等)及電容式近接感測器,且近場通訊天線與電容式近接感測板相鄰地設置的情況下,使電容式近接感測器仍可正常地作動,而電容式近接感測器不易受近場通訊天線所發出的週期性脈衝訊號干擾。
以上所述僅為本發明的較佳可行實施例,非因此侷限本發明的專利範圍,故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化,均包含於本發明的保護範圍內。
100:電子裝置
131:接地部
14:近場通訊天線處理模組
15:電容式近接感測模組
17:無線通訊模組
20:絕緣殼體
201:外側面
30:近場通訊天線
31:饋入端
32:饋入端
40:第一絕緣層
50:電容式近接感測板
60:第二絕緣層
70:導電片體
71:接地部
H:最短直線距離
Claims (10)
- 一種電子裝置,其包含:一本體,包含一電路板;一絕緣殼體,可組裝於所述本體的一側,所述絕緣殼體包含面對所述電路板的一內側面以及相對所述內側面的一外側面;一近場通訊天線,設置於所述絕緣殼體的所述內側面,當所述絕緣殼體組裝於所述本體時,所述近場通訊天線電性連接於所述電路板;一第一絕緣層,設置於所述近場通訊天線相對面向所述絕緣殼體的一側的另一側;一電容式近接感測板,設置於所述絕緣殼體的所述內側面,且鄰近於所述近場通訊天線,當所述絕緣殼體組裝於所述本體時,所述電容式近接感測板電性連接於所述電路板;一第二絕緣層,設置於所述電容式近接感測板相對面向所述絕緣殼體的一側的另一側;以及一導電片體,設置於所述第一絕緣層相對面向所述近場通訊天線的一側的另一側,當所述絕緣殼體組裝於所述本體時,所述導電片體電性連接於所述電路板的一接地部;所述導電片體的面積尺寸大於所述近場通訊天線的面積尺寸,且所述近場通訊天線朝所述絕緣殼體的方向的正投影區域,與所述導電片體朝向所述絕緣殼體的方向的正投影區域的一部分重疊,所述導電片體用以降低所述近場通訊天線與所述電容式近接感測板間的干擾。
- 如請求項1所述的電子裝置,其中,所述電路板設置有一近場通訊天線處理模組及一電容式近接感測模組,當所述 絕緣殼體組裝於所述本體時,所述近場通訊天線與所述近場通訊天線處理模組電性連接,且所述電容式近接感測板與所述電容式近接感測模組電性連接。
- 如請求項1所述的電子裝置,其中,當所述絕緣殼體組裝於所述本體時,所述電容式近接感測板環繞設置所述電路板的一無線通訊模組的至少三邊。
- 如請求項1所述的電子裝置,其中,所述近場通訊天線與所述電容式近接感測板的最短直線距離小於2.5公分。
- 如請求項1所述的電子裝置,其中,所述導電片體還具有一延伸部,所述延伸部設置於所述第二絕緣層相對面向所述電容式近接感測板的一側的另一側。
- 如請求項5所述的電子裝置,其中,所述電容式近接感測板朝所述絕緣殼體的方向的正投影區域,與所述延伸部朝所述絕緣殼體的方向的正投影區域的至少一部分相互重疊。
- 如請求項1所述的電子裝置,其中,所述電子裝置還包含一輔助導電片體,所述輔助導電片體的一部分固定設置於所述導電片體,而與所述導電片體電性連通,所述輔助導電片體的一部分設置於所述第二絕緣層相對面向所述電容式近接感測板的一側的另一側。
- 如請求項7所述的電子裝置,其中,所述電容式近接感測板朝所述絕緣殼體的方向的正投影區域,與所述輔助導電片體朝所述絕緣殼體的方向的正投影區域的至少一部分相互重疊。
- 如請求項1所述的電子裝置,其中,所述近場通訊天線朝 所述絕緣殼體的方向的正投影區域,落在所述導電片體朝所述絕緣殼體的方向的正投影區域內。
- 如請求項1所述的電子裝置,其中,所述絕緣殼體可拆卸地固定於所述本體的一側。
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