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CN106257975A - 用于屏蔽电磁波的片和无线充电装置 - Google Patents

用于屏蔽电磁波的片和无线充电装置 Download PDF

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CN106257975A
CN106257975A CN201610438641.4A CN201610438641A CN106257975A CN 106257975 A CN106257975 A CN 106257975A CN 201610438641 A CN201610438641 A CN 201610438641A CN 106257975 A CN106257975 A CN 106257975A
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CN
China
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thermal radiation
radiation coating
magnetosphere
magnetospheric
sheet
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CN201610438641.4A
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张宰赫
李炫姃
宋荣换
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Wits Co Ltd
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Samsung Electro Mechanics Co Ltd
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Abstract

提供了一种用于屏蔽电磁波的片和无线充电装置。所述片包括磁性层和涂覆所述磁性层的表面的至少一部分的热辐射涂层。

Description

用于屏蔽电磁波的片和无线充电装置
本申请要求分别于2015年6月18日和2015年9月4日在韩国知识产权局提交的第10-2015-0086717号和第10-2015-0125429号韩国专利申请的优先权的权益，所述韩国专利申请的公开内容通过引用全部包含于此。
技术领域
以下描述涉及一种用于屏蔽电磁波的片和无线充电装置。
背景技术
随着各种电子设备的重量由于电子设备的小型化和轻量化而减小，已开发了在不进行电接触的情况下使用磁耦合对电池进行充电的非接触式充电方法或无线充电方法。
无线充电方法(一种使用电磁感应对电池进行充电的方法)是通过将由设置于充电器中(无线电力发送装置)的初级线圈(发送器线圈)和设置于将被充电的对象中(无线电力接收装置)的次级线圈(接收器线圈)之间的感应耦合产生的电流转换成能量而对电池充电的方法。
在这种情况下，用于屏蔽电磁波的片可设置在接收器线圈和电池之间。用于屏蔽电磁波的片用于阻挡在接收器线圈处产生的磁场到达电池，并用于将从无线电力发送装置产生的电磁波有效地发送到无线电力接收装置。
在如上所述使用用于屏蔽电磁波的片进行无线充电的情况下，当几瓦至几十瓦的功率连续不断地传输时，会发生材料和电路的损耗，因此会产生大量的热。因此，已积极地进行对有效地排放在用于屏蔽电磁波的片中或其周围产生的热的方法的研究。
发明内容
提供本发明内容以介绍发明构思的选择，以下在具体实施方式中以简化形式进一步描述发明构思。本发明内容并不意在确定所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不意在用作帮助确定所要求保护主题的范围。
根据一个实施例，描述一种改善了热辐射性能的用于屏蔽电磁波的片和无线充电装置。
根据实施例，提供一种用于屏蔽电磁波的片，所述片包括：磁性层；热辐射涂层，涂覆在磁性层的表面的至少一部分。
所述热辐射涂层可形成为覆盖所述磁性层的上表面。
所述热辐射涂层可形成为覆盖所述磁性层的上表面和侧表面。
所述热辐射涂层可包括石墨烯。
所述磁性层可包括沿着厚度方向堆叠的多个磁性层。
粘合层可设置在所述多个磁性层之间。
所述热辐射涂层可形成为覆盖所述多个磁性层中的最上层的磁性层的上表面。
所述热辐射涂层可形成为覆盖所述多个磁性层的侧表面。
所述热辐射涂层可直接形成在所述磁性层的表面上。
根据实施例，提供一种无线充电装置，所述无线充电装置包括：线圈部；片，被构造为屏蔽电磁波，设置在线圈部上，并包括磁性层和涂覆所述磁性层的表面的至少一部分的热辐射涂层。
所述热辐射涂层可形成为覆盖所述磁性层的上表面。
所述热辐射涂层可形成为覆盖所述磁性层的上表面和侧表面。
所述热辐射涂层可延伸到线圈部的所述上表面。
所述热辐射涂层可直接形成在线圈部的上表面上。
所述热辐射涂层可包括石墨烯。
所述热辐射涂层可直接形成在磁性层的表面上。
根据另一实施例，提供一种被构造为用于使电池屏蔽电磁波的片，所述片包括：磁性层，被构造为产生热并形成为一个整体的层，且被碎裂成多个片；热辐射涂层，被构造为辐射来自磁性层的热并直接覆盖所述磁性层的整个上表面或上表面的一部分，其中，所述热辐射涂层延伸到所述磁性层的侧表面。
所述磁性层可包括多个磁性层，所述热辐射涂层可形成为覆盖所述多个磁性层中的最上层的磁性层的上表面和所述多个磁性层的侧表面。
粘合层可设置在所述多个磁性层之间以使多个磁性层之间粘合，并使得所述多个磁性层之间层间绝缘。
覆盖所述磁性层的整个上表面或所述上表面的至少一部分的热辐射涂层可厚于热辐射涂层的覆盖所述磁性层的侧表面的部分。
覆盖所述磁性层的整个上表面或所述上表面的至少一部分的热辐射涂层可薄于热辐射涂层的覆盖所述磁性层的侧表面的部分。
其它的特征和方面将通过接下来的具体实施方式、附图和权利要求显而易见。
附图说明
图1是示出通常的无线充电系统的外观的透视图；
图2是示出图1的主要的内部构造的分解截面图；
图3是示意性地示出根据实施例的用于屏蔽电磁波的片的截面图；
图4是示意性地示出根据另一实施例的用于屏蔽电磁波的片的截面图；
图5是示意性地示出根据实施例的用于屏蔽电磁波的片和线圈部在无线电力充电系统中彼此结合的形式的截面图。
在整个附图和具体实施方式中，除非另外描述或提供，否则相同的附图标号将被理解为指代相同的元件、特征和结构。附图可不按规定比例，并且为了清楚、说明、方便起见，可夸大附图中的元件的相对尺寸、比例和绘制。
具体实施方式
提供以下详细描述，以帮助读者获得对在此描述的方法、装置和/或系统的全面理解。然而，此处所描述的系统、装置和/或方法的各种变化、修改及等同物对本领域的普通技术人员而言将显而易见。描述的处理步骤和/或操作的进展为示例；然而，并不限于此所阐述的步骤和/或操作的顺序，而且除了必须按照特定顺序发生的步骤和/或操作之外，可如本领域所公知的那样改变。此外，为了增加清楚性和简洁性，可省略对于本领域的普通技术人员而言公知的功能和结构的描述。
这里所描述的特征可以以不同的形式实施，不应该被理解为限于在此描述的示例。更确切地说，已经在此提供的描述的示例以使本公开将是彻底的和完整的，并将本公开的全部范围传达给本领域的普通技术人员。
在下文中，参照附图将详细地阐述示例，其中相同的标号始终指示相同的元件。
可对示例做出各种变化和修改。这里，示例不理解为局限于本公开，而应理解为包括本公开的理念和技术范围内的所有变化、等价物及替代物。
在整个说明书中，将理解的是，当诸如层、区域或晶圆(基板)的元件被称为“位于”另一元件“上”、“连接到”另一元件或者“结合到”另一元件时，所述元件可直接“位于”另一元件“上”、直接“连接到”另一元件或者直接“结合到”另一元件，或者可存在介于它们之间的其它元件。相比之下，当元件被称为“直接位于”另一元件“上”、“直接连接到”另一元件或者“直接结合到”另一元件时，可不存在介于它们之间的元件或层。相同的标号始终指示相同的元件。如在此使用的，术语“和/或”包括一个或更多个相关联的所列项目中的任何以及全部组合。
将明显的是，虽然可在此使用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种构件、组件、区域、层和/或部分，但是这些构件、组件、区域、层和/或部分不应受这些术语限制。这些术语仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分区分开。因此，在不脱离示例性实施例的教导的情况下，下面描述的第一构件、组件、区域、层或部分可称作第二构件、组件、区域、层或部分。
为了描述的方便，可在此使用空间相关的术语(例如，“在…之上”、“在…上方”、“在…之下”和“在…下方”等)，以描述如图中示出的一个元件与另一元件的关系。将理解的是，除了图中示出的方位之外，空间相关的术语意于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的装置翻转，则被描述为“在”其它元件或特征“上方”或“之上”的元件将被定位为“在”所述其它元件或特征“下方”或“之下”。因此，术语“在…之上”可根据附图的特定方向而包含“在…之上”和“在…之下”的两种方位。装置可被另外定位(旋转90度或处于其它方位)，并可对在此使用的与空间相关的描述符做出相应解释。
在此使用的术语仅用于描述特定实施例，并且本公开不限于此。除非上下文中另外清楚地指明，否则在此使用的单数形式也意于包括复数形式。还将理解的是，当在本说明书中使用术语“包括”和/或“包含”时，列举存在所述的特征、整数、步骤、操作、构件、元件和/或它们的组，但不排除存在或增加一个或更多个其它特征、整数、步骤、操作、构件、元件和/或它们的组。
在下文中，将参照示出本公开的实施例的示意图描述本公开的实施例。在附图中，例如，由于制造技术和/或公差，可预计所示出的形状的修改。因此，本发明构思的实施例不应被理解为受限于在此示出的区域的特定形状，例如，不应被理解为包括由于形状的改变导致制造的改变。以下的实施例也可由一个或它们的组合而构成。
下面描述的本公开的内容可具有多种构造，并且在此仅提出所需的构造，但不限于此。
图1是示出通常的无线充电系统的外观的透视图，图2是示出图1的主要的内部构造的分解截面图。
参照图1和图2，通常的无线充电系统包括无线电力发送装置10和无线电力接收装置20。无线电力接收装置20位于电子设备30(例如，便携式电话、膝上型PC、平板PC等)内。
如图2中所示，在无线电力发送装置10的内部，发送器线圈11形成在基板12上；因此当交流电压施加到无线电力发送装置10时，在其周围形成磁场。因此，从发送器线圈11朝向嵌在无线电力接收装置20内的接收器线圈21感应产生电动势，以对电池22进行充电。
根据实施例，电池22可以是可充电的镍氢电池或锂离子电池，但并不特别限于此。而且，电池22可与无线电力接收装置20分开构造并且可从无线电力接收装置20可拆卸。或者，电池22和无线电力接收装置20可以是一体的结构装置。
发送器线圈11和接收器线圈21彼此电磁耦合，并且通过缠绕金属线(诸如铜线或其它的导电线)来形成。在实施例中，金属线可缠绕成圆形、椭圆形、四边形、梯形，或其它形状，且可根据所需的性能、发送特性、或工作/功能特性适当地控制和构造金属线的整体尺寸或匝数。
用于屏蔽电磁波的片100设置在接收器线圈21和电池22之间。在实施例中，用于使电池22屏蔽电磁波的片100设置在接收器线圈21和电池22之间。片100收集磁通量以使磁通量被接收在接收器线圈21中。在实施例中，用于屏蔽电磁波的片100用来阻挡磁通量的至少一部分到达电池22。
如上所述的用于屏蔽电磁波的片100结合到无线充电装置的接收器(诸如如上所述的无线电力接收装置20)的线圈部。此外，除了无线充电装置外，线圈部也可在磁性安全传输(MST)、近场通讯(NFC)中使用。此外，用于使电池22屏蔽电磁波的片100也可被包含在发送器(诸如无线发送装置10)而不是无线充电装置的接收器中。在下文中，接收器线圈21和发送器线圈11将均被称为线圈部。另外，将更详细地描述用于屏蔽电磁波以保护电池22的片100。
图3是示意性地示出根据实施例的用于使电池屏蔽电磁波的片的截面图。如图3所示，用于使电池屏蔽电磁波的片包括磁性层101和涂覆在磁性层101上的热辐射涂层103。在这种情况下，虽然基于设置多个磁性层101并沿着厚度方向将其堆叠的结构对实施例进行了描述，但是堆叠的磁性片101的数量可根据期望的屏蔽功能、电子设备的尺寸，或其它结构性和功能性规格进行适当地调整。此外，虽然热辐射涂层103在图3中被示出为涂覆在磁性层101中的一层上，但是可设置对应于磁性层101的数量的另外的热辐射涂层103，且覆盖磁性层101的至少一侧。此外，虽然示出了连续的热辐射涂层103涂覆在磁性层101上，但可通过热辐射涂层103涂覆磁性层101的至少一部分。
作为收集电磁波并使电池屏蔽电磁波的磁性层101，可使用由非晶态合金、纳米晶合金、或其它合金形成的薄板金属带。在实施例中，作为非晶态合金，可使用铁基或钴基磁性合金。作为铁基磁性合金，可使用包含Si的材料(例如，Fe-Si-B合金)，且随着包含Fe的金属的含量增加，饱和磁通密度也增加。在Fe含量过高的示例中，可能难以形成非晶态合金。因此，Fe含量的原子数量百分比可以为70％到90％，且鉴于非晶形成能力，在一个实施例中，Si和B的含量的总和在原子数量百分比为10％到30％的范围内。原子数量百分比在20％范围内的耐腐蚀性元素，诸如铬(Cr)或钴(Co)可被添加到如上所述的基本的组分中以防止腐蚀，且如果必要，可包含少量的另一金属元素以进一步赋予其它特性。
接下来，在使用纳米晶合金的情况下，可使用例如Fe基纳米晶磁性合金。作为Fe基纳米晶合金，可使用Fe-Si-B-Cu-Nb合金。
在实施例中，磁性层101一体地形成。在可选的实施例中，磁性层101包括破裂成多个片的结构。在破裂结构中，如上所述，可在磁性层101的片之间提供电绝缘性能。此外，破裂结构可有助于减小可发生在磁性层101中的涡电流。
粘合层102设置在多个磁性层101之间。粘合层102除了用作磁性层101之间的层间绝缘之外还被设置为磁性层101之间层间粘合。作为粘合层102，可使用任何粘合层，只要其适合于粘附到磁性层101即可，例如，可使用双面带。
设置热辐射涂层103以有效地辐射在磁性层101中产生的热，且其形成为覆盖磁性层101的整个上表面(如图3所示)或上表面的一部分。在如在示出的实施例中多个磁性层101堆叠的结构的情况下，热辐射涂层103形成为覆盖多个磁性层101中的最上层的磁性层的上表面。
在实施例中，热辐射涂层103直接形成在磁性层101的表面上，结果，由于如上所述的直接的涂覆结构，可获得良好的热辐射效果。也就是说，热辐射涂层103可直接形成在磁性层101的表面上而不使用粘合层。此外，在实施例中，热辐射涂层103在适用于用作屏蔽电磁波的片100的同时可包括具有优异的热导率的材料，且作为如上所述的材料，可使用石墨烯。
在实施例中，热辐射涂层103中包含的石墨烯可以是具有在形成蜂窝状的sp2杂化键(sp2hybrid bonds)的同时碳原子形成单层的二维结构的新型材料。作为结构稳定性和化学稳定性优异的导体的石墨烯是可使得电子以大约为硅的速率的100倍的速率移动，并使得电流以大约为铜的电流的100倍的量流动。此外，石墨烯具有柔性和大约为钢的机械强度的200倍的机械强度，并具有传送97.7％的入射光的光学性能，同时具有大约5300W/m·K的热导率。而且，因为石墨烯仅由碳形成，所以石墨烯具有2600平方米/克(m2/g)的高比表面积。
作为使用石墨烯粉末在磁性层101的表面上形成涂层的方法，可使用诸如旋涂法、喷涂法、真空过滤法、朗缪尔-布洛杰特组装方法(Langmuir-Blodgett assembly method)、层层(LBL，layer-by-layer)组装法、浸渍法、辊涂法、或逗号涂覆法(comma coating method)的各种方法。在使用这些方法的实施例中，石墨烯粉末可按照石墨烯粉末与有机或无机粘合剂混合的结构涂覆在堆叠的结构上。在下文中，将对以上所述的方法中的一些进行描述。
旋涂法是一种在基板上滴加恒定量的氧化石墨烯溶液并使基板(即，涂覆目标(实施例中的磁性层))以高速旋转从而使用施加到溶液的离心力来涂覆基板的方法。
喷涂法是一种在基板上喷涂氧化石墨烯溶液的涂覆方法。在这种方法中，可容易地涂覆大面积的基板，且这种方法本身快速简便，但是氧化石墨烯颗粒会在从喷嘴喷出的溶液没有到达基板之前聚集，因此，膜的整个区域会不均匀。
真空过滤法是一种使用微过滤纸过滤氧化石墨烯溶液以通过微过滤纸过滤氧化石墨烯颗粒从而形成膜的涂覆的方法。在这种方法中，可获得均匀的涂膜，并可容易地控制膜的厚度。然而，会过渡消耗氧化石墨烯溶液，且涂覆所需的时间周期会较长。
朗缪尔-布洛杰特组装方法是一种将基板垂直地浸入氧化石墨烯位于表面上的溶液中并以恒定的速度缓慢地提起基板，以使氧化石墨烯颗粒在基板上进行自组装的涂覆方法。在朗缪尔-布洛杰特组装方法中，可获得相对均匀的膜，但是涂覆所需的周期会长，而且可能难以涂覆大面积的基板。
层层(LBL)组装法是一种在将不同的表面电荷施加到石墨烯颗粒上并使用静电引力组装膜的涂覆方法。在LBL组装法中，通过将官能团附着到石墨烯颗粒以分别制备具有正电荷的氧化石墨烯溶液和具有负电荷的氧化石墨烯溶液并将基板交替地浸泡在两种溶液中而一层一层地堆叠氧化石墨烯颗粒层。LBL组装法可具有优异的可操作性，但是需要将官能团附着到石墨烯颗粒的预处理过程，因此，在该过程中消耗的氧化石墨烯溶液的量会大，且该过程所需的时间周期会长。
根据实施例，因为不需要诸如双面带的物理粘合层将热辐射涂层103结合到磁性层101，所以可使用以上所描述的方法或以上所提及的方法中的任意一种方法形成热辐射涂层103。结果，用于屏蔽电磁波的片100和使用该片的装置的厚度减小，这有利于使使用所述片的电子设备小型化。
将参照图4和图5描述另一实施例。图4中示出的用于使电池屏蔽电磁波的片200具有包括如在上述实施例中所述的多个磁性层101、粘合层102和热辐射涂层203的结构，且只有热辐射涂层203的形状可与上述实施例中的热辐射涂层的形状不同。这里，图5示出了图4中示出的用于使电池屏蔽电磁波的片200设置在线圈部上并结合到线圈部的形式。
在实施例中，热辐射涂层203形成为覆盖到磁性层101的上表面及侧表面。在多个磁性层101堆叠的结构的实施例中，热辐射涂层203形成为覆盖到多个磁性层101的最上层的磁性层的上表面和多个磁性层101的侧表面。热辐射涂层203仅在形状上与上述实施例中的热辐射涂层不同，但是与上述实施例相同，可在不需要粘合剂(粘合层102)的情况下直接形成在磁性层101的表面上。
在实施例中，热辐射涂层203的涂覆区域延伸到磁性层101的侧表面，且因此可有效地保护磁性层101的暴露的侧表面。也就是说，除了热辐射效果，还可防止磁性材料的分离，通过涂覆堆叠的磁性层101的侧表面，可保护磁性层101不受水分、温度或其它外部因素的影响。在一个实施例中，热辐射涂层203的覆盖多个磁性层101的最上层的磁性层的上表面的部分厚于热辐射涂层203的覆盖多个磁性层101的侧表面的部分。在可选的实施例中，热辐射涂层203的覆盖多个磁性层101的最上层的磁性层的上表面的部分薄于热辐射涂层203的覆盖多个磁性层的侧表面的部分。
此外，如图5中所示，热辐射涂层203可延伸到线圈部21的一个表面(即，实施例中的线圈部21的上表面)。在这种情况下，热辐射涂层203可以在不使用粘合剂等的情况下直接形成在线圈部201的一个表面上。由于热辐射涂层203形成为接触线圈部21，因此可有效地辐射从线圈部21以及磁性层101辐射的热，且可通过直接将热辐射涂层203形成在线圈部21的表面上而进一步提高该热辐射效果。
如上所述，根据各种实施例，由于施加到磁性层的表面的热辐射涂层的存在，所以可显著地改善用于屏蔽电磁波的片和无线充电装置的热辐射性能，这至少有利于提高使用这种片的电子设备的可靠性。
虽然本公开包括特定实施例，但对本领域的普通技术人员将明显的是，在不脱离权利要求及其等同物的精神和范围的情况下，可在这些示例中做出形式上和细节上的各种改变。这里所描述的示例仅被视为描述性的意义，而不是为了限制的目的。每个示例中的特征或方面的描述将被视为适用于其它示例中的类似的特征或方面。如果以不同的顺序执行所描述的技术，和/或如果以不同的方式组合所描述的系统、架构、装置、或电路中的组件，和/或通过其它组件或其等同物进行替代或补充，均可获得适当的结果。因此，本公开的范围不由具体实施方式限定，而是由权利要求及其等同物限定，且在权利要求及其等同物的范围内的各种变化将被解释为包括在本公开中。

Claims (21)

1.一种用于屏蔽电磁波的片，所述片包括：
磁性层；
热辐射涂层，涂覆所述磁性层的表面的至少一部分。
2.如权利要求1所述的片，其中，所述热辐射涂层形成为覆盖所述磁性层的上表面。
3.如权利要求1所述的片，其中，所述热辐射涂层形成为覆盖所述磁性层的上表面和侧表面。
4.如权利要求1所述的片，其中，所述热辐射涂层包括石墨烯。
5.如权利要求1所述的片，其中，所述磁性层包括沿着厚度方向堆叠的多个磁性层。
6.如权利要求5所述的片，其中，粘合层设置在所述多个磁性层之间。
7.如权利要求5所述的片，其中，所述热辐射涂层形成为覆盖所述多个磁性层中的最上层的磁性层的上表面。
8.如权利要求7所述的片，其中，所述热辐射涂层形成为覆盖所述多个磁性层的侧表面。
9.如权利要求1所述的片，其中，所述热辐射涂层直接形成在所述磁性层的表面上。
10.一种无线充电装置，包括：
线圈部；
片，被构造为屏蔽电磁波，设置在线圈部上，并包括磁性层和涂覆所述磁性层的表面的至少一部分的热辐射涂层。
11.如权利要求10所述的无线充电装置，其中，所述热辐射涂层形成为覆盖所述磁性层的上表面。
12.如权利要求10所述的无线充电装置，其中，所述热辐射涂层形成为覆盖所述磁性层的上表面和侧表面。
13.如权利要求12所述的无线充电装置，其中，所述热辐射涂层延伸到线圈部的上表面。
14.如权利要求13所述的无线充电装置，其中，所述热辐射涂层直接形成在线圈部的上表面上。
15.如权利要求10所述的无线充电装置，其中，所述热辐射涂层包括石墨烯。
16.如权利要求10所述的无线充电装置，其中，所述热辐射涂层直接形成在磁性层的表面上。
17.一种被构造为用于使电池屏蔽电磁波的片，包括：
磁性层，被构造为产生热并形成为一个整体的层，且被破裂成多个片；
热辐射涂层，被构造为辐射来自磁性层的热并直接覆盖所述磁性层的整个上表面或上表面的一部分，
其中，所述热辐射涂层延伸到所述磁性层的侧表面。
18.如权利要求17所述的片，其中，所述磁性层包括多个磁性层，所述热辐射涂层形成为覆盖所述多个磁性层中的最上层的磁性层的上表面和所述多个磁性层的侧表面。
19.如权利要求18所述的片，其中，在所述多个磁性层之间设置粘合层，以使多个磁性层之间粘合，并使得所述多个磁性层之间层间绝缘。
20.如权利要求17所述的片，其中，覆盖所述磁性层的整个上表面或上表面的至少一部分的热辐射涂层厚于热辐射涂层的覆盖所述磁性层的侧表面的部分。
21.如权利要求17所述的片，其中，覆盖所述磁性层的所述整个上表面或上表面的至少一部分的热辐射涂层薄于热辐射涂层的覆盖磁性层的侧表面的部分。
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