CN116389985A - 扬声器 - Google Patents

Abstract

一种扬声器包括第一隔膜(102)、第二无源隔膜(108)和驱动单元(104)，所述驱动单元(104)联接到所述第一隔膜(102)。所述驱动单元(104)被配置成在对所述驱动单元(104)施加电能时在振动方向(106)上驱动所述第一隔膜(102)。所述第二无源隔膜(108)被布置成与所述第一隔膜(102)相对。所述第二无源隔膜(108)主要由从所述第一隔膜(102)发出的声波驱动。

Description

扬声器

技术领域

本公开涉及扬声器领域，例如涉及具有紧凑设计的中频域扩音器和低音扩音器(所谓的低音喇叭)领域。

背景技术

扬声器广泛用于各种领域中，例如消费品，像无线电、电视机、音频播放器、计算机、移动电话和电子音乐仪器以及商业应用，例如剧院、音乐厅和扩音系统中的声音强化系统。此外，扬声器还广泛用于载具(例如飞机、船和汽车)中。

扬声器可包括隔膜(也被称为膜片)，所述隔膜由驱动单元(也被称为电磁马达系统)驱动以生成声波。驱动单元可包括例如磁体(确切来说，永磁体)和音圈，所述音圈联接到隔膜并且布置在所述磁体所提供的磁场中。隔膜的外边缘可经由悬吊件(也被称为环绕件)弹性联接到扬声器的框架(也被称为篮架)。例如，所述音圈可以是电线线圈，其能够在含有由永磁体产生的强磁场的圆柱形间隙中轴向移动。当例如对音圈施加电音频信号的交流电时，音圈由于法拉第感应定律而被迫使来回移动，此使得附接到音圈的隔膜来回移动，从而推动空气形成声波。音圈可例如经由所谓的“支架”弹性联接到扬声器的框架。磁体和音圈的布置和性质可影响扬声器的特性。扬声器的特性可与效率(即，声音功率输出除以电功率输入)、灵敏度(即，在例如1W的电输入下在1米处测量到的声压水平)、线性度或频率响应、最大声学输出功率、大小和重量相关。频率不同，则特性可不同，例如在低频率下，小扬声器的效率可低于大扬声器。

确切来说，在汽车中，多个扬声器可布置在不同的位置处以为每个占用者提供足够的声音输出。例如，扬声器可布置在仪表盘、门、顶板、座位和头枕中。小扬声器可具有更好的高频率响应。大扬声器和体积可有利于生成低频率。确切来说，中频域扬声器和低音扬声器可需要大的装设空间。然而，汽车中的装设空间可能很小。

发明内容

鉴于上文，本技术需要提高扬声器的以上特性中的至少一些特性。例如，需要紧凑大小的轻量型扬声器来(确切来说)在低频率下提供高效率。

根据本公开，提供独立权利要求中所定义的扬声器。附属权利要求定义实施方案。

根据各种实例，一种扬声器包括第一隔膜和联接到所述第一隔膜的驱动单元。所述驱动单元被配置成在对所述驱动单元施加电能之后在振动方向上驱动所述第一隔膜。所述扬声器包括与所述第一隔膜相对布置的第二无源隔膜。一方面，所述第二隔膜由从第一隔膜发出的声波激发。另一方面，对第二隔膜的主驱动力可以是(小)外壳(在下文中，命名为底架)中的压力差，第一隔膜和第二隔膜布置在所述外壳中。压力差与所发出的声波相互影响可使得此布置尤其高效。例如，驱动单元可不与第二无源隔膜相关联，即驱动单元不直接联接到所述第二无源隔膜。然而，在其他实施方案中，至少一个音圈或音圈的一个载体可与第二无源隔膜相关联，即相关联音圈或载体可直接联接到第二无源隔膜。然而，可不向所述相关联音圈供能，例如所述相关联音圈可不电连接到扬声器外部的电组件。因此，第二无源隔膜仅由从第一隔膜发出的声波驱动，或至少实质上仅由从第一隔膜发出的声波驱动。确切来说，第二无源隔膜可不直接靠电磁力驱动。通过将所述第二无源隔膜布置成与所述第一隔膜相对，所述第二无源隔膜的振动方向可平行于所述第一隔膜的振动方向。

在各种实例中，所述第二无源隔膜被布置成与所述第一隔膜间隔开。所述第二无源隔膜与所述第一隔膜之间的距离可以是至少10mm。所述第二无源隔膜与所述第一隔膜之间的距离可以是至多300mm。

所述第一隔膜的外周界可在第一平面中延伸。所述第二无源隔膜的外周界可在第二平面中延伸。所述第一平面可相对于所述第二平面平行，至少实质上平行。然而，在其他实例中，所述第一平面可相对于所述第二平面略微倾斜，例如所述第一平面与所述第二平面之间的角度可处于达5或40度的范围内。所述第一隔膜的外周界可沿着所述振动方向偏离所述第二无源隔膜的外周界。

例如，所述第一隔膜可具有圆顶形状、圆柱体形状或球形形状，其中所述圆顶/圆柱体/球形形状的基部在与振动方向垂直的第一平面中延伸。所述第二无源隔膜也可具有圆顶形状、圆柱体形状或球形形状，其中所述圆顶/圆柱体/球形形状的基部在与所述振动方向垂直的所述第二平面中延伸。所述第一隔膜的圆顶/圆柱体/球形形状的顶点可位于所述第一平面与所述第二平面之间的区域外部，并且所述第二无源隔膜的圆顶/圆柱体/球形形状的顶点也可位于所述第一平面与所述第二平面之间的所述区域外部。即，所述第一隔膜与所述第二无源隔膜可面向彼此。

所述第一隔膜和所述第二隔膜的上述形状仅是实例，并且第一隔膜和第二隔膜可具有任何其他形状，例如圆锥形状、平盘形状、球形形状、圆顶形状、喇叭形状、漏斗形状或其组合。所述第一隔膜和所述第二隔膜中的每一者可由一个片材制成或由数个片材组装而成，所述片材由相同的材料或不同材料制成。

此外，所述第二无源隔膜可相对于所述第一隔膜布置成使得所述第二无源隔膜沿着振动方向的投影与所述第一隔膜至少部分地重叠。例如，所述第一隔膜的外周界的尺寸可与所述第二无源隔膜的外周界的尺寸相同，即所述第一隔膜与所述第二无源隔膜可具有相同的形状和大小。所述第一隔膜与所述第二无源隔膜可沿着所述振动方向对准以使其面向彼此。

因此，可建立由所述第一隔膜发出的声波在所述第二无源隔膜的方向上的直接且短的行进路径，以使得所述第二无源隔膜可由所述第一隔膜发出的声波驱动。此外，所述第二隔膜可由布置有第一隔膜和第二隔膜的外壳(底架)中的压力差驱动或激发。所述第二无源隔膜可特别地在某一共振频率下振荡，因此增大扬声器的声学输出功率并且提高扬声器组合件的效率。由于第二无源隔膜不包括驱动单元，确切来说没有磁体组合件，因此成本、重量和能耗可得以减小。

所述第二无源隔膜可包括在所述第二无源隔膜的中心处或附近的重量元件。例如，所述重量元件可包括由塑料和/或金属制成的环形元件。所述重量元件的质量可调整所述第二无源隔膜的共振频率。质量越大，共振频率可越低；质量越小，共振频率可越高。扬声器可装设在没有低音反射开口(例如，没有低音反射管)的封闭外壳中，因此在所述开口处避免了流动噪声。然而，在其他实例中，扬声器可装设在具有低音反射开口(低音反射口)的外壳中。

在各种实例中，所述扬声器包括底架，所述底架支撑第一隔膜、第二无源隔膜和驱动单元。例如，所述第一隔膜可经由将第一隔膜支撑在静止位置的第一弹性环绕件安装到底架，并且所述第二无源隔膜可经由将所述第二无源隔膜支撑在静止位置的第二弹性环绕件安装到所述底架。所述第一隔膜和所述第二无源隔膜两者可能够在振动方向上分别对抗第一弹性环绕件和第二弹性环绕件的恢复力而移动。

包括单个隔膜的常见扬声器可具有所谓篮架作为底架以将隔膜和驱动单元保持在适当位置。可提供其他组件，例如布置在隔膜的外周界与篮架之间的环绕件以及布置在驱动单元的音圈与篮架之间的所谓支架。因此，本公开的扬声器的底架可被视为经由第一弹性环绕件和驱动单元支撑第一隔膜的第一篮架以及经由第二弹性环绕件支撑第二无源隔膜的第二篮架。所述第一篮架和所述第二篮架可经由壁元件彼此联接，所述壁元件在振动方向上延伸并且环绕第一弹性环绕件和第二弹性环绕件的外周界。

所述底架可设置有声音出口孔。例如，声音出口孔可形成为连接第一篮架与第二篮架的壁元件中的孔口。所述声音出口孔的外周界可在与振动方向平行的平面中延伸。换句话说，所述声音出口孔可被布置成垂直于隔膜的第一平面和第二平面。因此，扬声器的主要声音辐射方向垂直于布置有第一隔膜和第二隔膜的第一平面和第二平面。

在其他实例中，底架、第一隔膜和第二无源隔膜形成外接声音出口孔的封闭表面。换句话说，所述声音出口孔仅是用于声音辐射的开口。可避免其他开口处的流动噪声。此外，可达成由所述第一隔膜发出的声波对所述第二无源隔膜的高效控制。

根据各种实例，第一隔膜的外周界具有椭圆形状。因此，所述第二无源隔膜的外周界也可具有椭圆形状。使用第一隔膜和第二隔膜的椭圆形状达成扬声器的扁平化设计，以使得扬声器可用于壁装式扬声器系统中或用于载具(例如汽车)的门中，其中期望声音辐射方向的维度是小的。

根据其他实例，提供一种扬声器系统。所述扬声器系统包括壳体和上述扬声器。所述壳体的设计可发挥重要的声学作用，因此确定最终的声音品质。例如，所述壳体可设置有声音出口孔。壳体可具有外接壳体的声音出口孔的封闭表面。壳体的声音出口孔的边缘可联接到扬声器的声音出口孔的边缘。由于第一隔膜和第二隔膜的振动方向垂直于声音辐射穿过声音出口孔的主方向，因此壳体在声音辐射方向上的尺寸可以是小的。所述壳体可具有在几升(例如，1到10升)范围内的体积，例如3升的体积。

在一些实例中，壳体的声音出口孔的边缘可经由弹性密封元件联接到扬声器的声音出口孔的边缘，从而在壳体的声音出口孔的边缘与扬声器的声音出口孔的边缘之间提供气密密封。气密密封与壳体的封闭表面组合可支持无源第二隔膜由第一隔膜所生成的气动力驱动。

扬声器可弹性安装在壳体处。例如，扬声器可在声音出口处经由橡胶垫圈和橡胶环联接到壳体。弹性安装可有利于避免咔嗒噪声和共振噪声。

在其他实例中，壳体被配置成可安装在载具组件处，例如安装在门内衬或门板处。由于第一隔膜和第二隔膜的振动方向垂直于声音辐射的主方向，因此对设置有声音出口孔的壳体的前壁的刚度的要求可较低。例如，载具组件可形成壳体的至少一部分，例如门板可形成环绕扬声器的声音出口孔的前壁的至少一部分。可达成成本和重量的减小。

应理解，上文提及的特征和下文详细描述的特征可不仅在所述组合中使用，而且以其他组合使用或者单独使用。

附图说明

图1示意性地图解说明根据各种实例的扬声器的立体图。

图2示意性地图解说明根据各种实例的扬声器系统的分解立体图。

具体实施方式

在下文中，将详细参考附图描述实施方案。应理解，不旨在在限制意义上进行对实施方案的以下描述。本公开的范围不旨在受后文中所述的实施方案或图式限制，后文中所述的实施方案或图式仅具有图解说明性。

图式被视为示意性表示，并且图式中所图解说明的元件未必按比例示出。而是，将各种元件表示成使得其功能和一般用途对于本领域技术人员显而易见。图式中所示或本文中所述的功能块、组件或其他物理或功能单元之间的任何连接或联接也可通过间接连接或联接来实施。

本公开的一些实例通常提供多个机械组件和电组件。对每一实施方案所提供的组件和功能的所有提及并不旨在限制于仅囊括本文中所图解说明和描述的组件和功能。虽然可对各种所公开组件指定特定的标签，但所述标签不旨在限制组件的操作范围。可基于所期望的特定类型的实施方案以任何方式将所述组件彼此组合和/或分离。

图1示出扬声器100的立体图。扬声器100包括底架110，在底架110中第一隔膜102与第二隔膜108面对面布置。底架110可包括第一篮架110A，第一隔膜102经由第一环绕件118安装在第一篮架110A处。第二隔膜108经由第二环绕件116安装在底架110的第二篮架110D(图1中仅部分地示出)处。底架110可由任何适当的材料制成，例如塑料、树脂、金属(诸如，铝或钢)或者包含碳或玻璃纤维的复合材料。

第一隔膜102联接到安装在第一篮架110A处的驱动单元104。驱动单元104被配置成在对驱动单元104施加电能时在振动方向106上驱动第一隔膜102。驱动单元104可包括例如音圈和磁体的组合件，如下文将结合图2更详细地描述。可经由篮架端子120将电能施加到音圈。如图1中所示，第二隔膜108被布置成在振动方向106上与第一隔膜102相对。第二隔膜108不由任何电磁力直接驱动。第二隔膜108不与任何驱动单元直接联接。因此，第二隔膜108是可由第一隔膜发出的声波和/或由底架110内部的压力差驱动的无源隔膜。在下文中，第二隔膜108也将称为“第二无源隔膜108”。

第一隔膜102与第二隔膜108之间在振动方向106上的距离可处于几厘米的范围内，例如处于1到30cm的范围内。第一隔膜102与第二隔膜108可具有圆形形状或椭圆形状。第一隔膜102与第二隔膜108的直径或长度可处于5到30cm的范围内。第一隔膜102与第二隔膜108可具有实质上相同的尺寸，并且可彼此对准以使得第二隔膜108的形状可沿着振动方向106投射在第一隔膜102的形状上。

第一篮架110A与第二篮架110D经由底架110的壁元件彼此互连。所述壁元件可包括例如下部壁元件110B和上部壁元件110C。第一篮架110A与下部壁元件110B可形成为整合部分。第二篮架110D与上部壁元件110C可形成为整合部分。在组装状态下，下部壁元件110B与上部壁元件110C提供一个壁，所述壁至少部分地环绕第一隔膜102与第二隔膜108之间的空间。壁元件110B和110C围绕第一隔膜102与第二隔膜108之间的空间在圆周方向上并且在振动方向106上延伸。在由壁元件110B和110C形成的壁中设置有孔112。

然而，壁元件110B和110C可以是任选的，并且第一篮架110A和第二篮架110D可布置在壳体(例如，下文所述的壳体204)中，或由间隔件联接以使得第一隔膜被布置成与第二隔膜108相对。

如图1中所示，第一隔膜102与第二隔膜108可各自具有卵形，并且可沿着卵形的长边设置孔112。例如，孔112在与振动方向106垂直的方向上的长度可实质上对应于卵形隔膜102、108的长度。孔112的高度可实质上对应于第一隔膜102与第二隔膜108之间的距离。孔112的外周界114可在与振动方向106平行的平面中并且与第一隔膜102和第二隔膜108的卵形的长度平行地延伸。孔112可实质上仅是通向第一隔膜102与第二隔膜108之间的空间的开口。换句话说，底架110与环绕件116、118以及隔膜102、108组合可实质上完全封围出隔膜102与隔膜108之间的空间，但孔112除外。在第一隔膜102与第二隔膜108之间的空间中生成的声音(即在底架110内生成的声音)可实质上仅辐射穿过孔112、因此，孔112用作扬声器100的声音出口孔112。

当使用电能(例如，表示声音信号的电信号)为驱动单元104供能时，第一隔膜102沿着振动方向106来回移动，因此发出声波。所述声波可至少部分地沿着振动方向106传播并且可入射在第二无源隔膜108上。入射在第二无源隔膜108上的声波可使第二无源隔膜108沿着振动方向106移动。

在特定频率或频率范围下，可发生共振以使得从第一隔膜102辐射的声音被第二无源隔膜108放大，从而使得在孔112处的声音功率输出增大。确切来说，可提高扬声器100的低频率性能。由于未针对第二无源隔膜108提供驱动单元，因此仅第二无源隔膜108带来额外成本。另外，扬声器100的重量(即整个换能器组合件)可保持得很低。

图2示出包括上述扬声器100的扬声器系统200的分解立体图。

如上文所述，扬声器100包括第一隔膜102和第二无源隔膜108。隔膜102、108中的每一者具有椭圆形状。

第一隔膜102联接到包括音圈104A和磁体104B的驱动单元104A到104D，即第一隔膜102可由提供到音圈104A的电能直接控制。驱动单元104可包括其他组件，例如容纳磁体104B和音圈104A的芯盖104D和所谓壳槽104C。壳槽104C与磁体104B之间可形成有环状间隙，音圈104A在振动方向106上可移动地布置在所述环状间隙中。另一选择为，驱动单元104可配备有环形neo马达而非壳槽104C。

磁体104B可包括包含铁磁材料(例如铁、镍、钴和/或钕)的永磁体。磁体104B可以是中空圆柱形磁体、所谓环形磁体或圆盘形磁体。

音圈104A可包括管状载体，所述管状载体上设置有导线的多个线圈绕组。导线的末端区段234联接到篮架端子120。管状载体可由非磁性材料(例如纸、铝或塑料，诸如聚酰亚胺，例如聚酰亚胺胶带)制成。载体的内径可大于磁体104B的外径。线圈绕组的外径可小于壳槽104C的内径。在图1和图2中，音圈104A能够在振动方向在上下方向上移动。

圆盘形弹性元件220可设置在音圈104A与第一篮架110A之间。弹性元件220也被称为“支架”，其可被配置成允许音圈104A在振动方向106上移动并且阻止音圈104A垂直于振动方向106的任何移动。

可经由篮架端子120对音圈104A施加电能以使得音圈104A生成磁场，所述磁场使音圈104A与第一隔膜102在与来自磁体104B的磁场相互作用时一起在振动方向106A上移动。因此，可通过向音圈104A供能来使第一隔膜102震颤。

第一隔膜102的中心孔口可被防尘罩214覆盖。

在图2中，第二无源隔膜108布置在第一隔膜102上方并且与第一隔膜102相对。第二无源隔膜108可具有与第一隔膜102实质上相同的形状和尺寸。可提供对应的防尘罩222以覆盖第二无源隔膜108中的中心开口。

第二无源隔膜108可包括在第二无源隔膜108的中心处或周围的重量元件202。重量元件202可具有垫片形状或圆盘形状。重量元件202改变第二无源隔膜108的质量。第二无源隔膜108的共振频率取决于质量。重量元件202的质量可根据扬声器100的应用来选择以提供所需的共振频率。重量元件202可具有在几克范围内(例如，在1到200克的范围内)的质量，例如18克。

扬声器系统200包括壳体204，所述壳体204中容纳扬声器100。壳体204可包括上部壳体部分204A和下部壳体部分204B，这两部分可在封围扬声器100时组装起来。组装壳体204可以是具有声音出口孔206的实质上封闭的壳体。声音出口孔206的一部分可形成在上部壳体部分204A中，并且声音出口孔206的另一部分可形成在下部壳体部分204B中。扬声器100可布置在壳体204内，以使得扬声器100的声音出口孔112与壳体204的声音出口孔206实质上对准，因此形成共同的声音出口孔112/206。详细来说，扬声器100的声音出口孔112的边缘210与壳体204的声音出口孔206的边缘208之间可设置有弹性密封元件212(例如，环形橡胶密封件)。弹性密封元件212可提供壳体204的边缘208与扬声器100的边缘210之间的气密密封。壳体204中可设置用于将扬声器100支撑在壳体204内的其他支撑结构。在扬声器100的底架110与壳体204之间的接触点处可设置有橡胶垫圈230A到230D。因此，扬声器100的底架110处的振荡可不会传导到壳体204，或可至少在传导到壳体204时已明显衰减。在声音出口孔112/206中可设置有接触保护226(例如，格栅)，以防止物体进入第一隔膜102与第二隔膜108之间的空间

壳体204可由任何适当的材料制成，例如塑料、树脂、金属(诸如铝或钢)或包含碳或玻璃纤维的复合材料。

壳体204可装设在载具的门中。在门的门板中，可设置与声音出口孔112/206匹配的孔。壳体204可被布置成使得声音出口孔112/206与门板中的孔对准，并且孔112/206的边缘208与门板中的孔的边缘之间可设置有前衬垫228。扬声器系统200尤其可在低频率下提供有力的声音，并且仅需要很小的装设空间。

Claims (19)

1.一种扬声器，所述扬声器包括:

-第一隔膜(102)，

-驱动单元(104)，所述驱动单元(104)联接到所述第一隔膜(102)并且被配置成在对所述驱动单元(104)施加电能时在振动方向(106)上驱动所述第一隔膜(102)，以及

-第二无源隔膜(108)，所述第二无源隔膜(108)被布置成与所述第一隔膜(102)相对，其中所述第二无源隔膜(108)主要由从所述第一隔膜(102)发出的声波驱动。

2.如权利要求1所述的扬声器，其中所述第二无源隔膜(108)不由电磁力直接驱动。

3.如权利要求1或权利要求2所述的扬声器，其中所述第二无源隔膜(108)被布置成与所述第一隔膜(102)间隔开，其中所述第二无源隔膜与所述第一隔膜之间的距离是至少10mm。

4.如前述权利要求中任一项所述的扬声器，其中所述第二无源隔膜(108)被布置成与所述第一隔膜(102)间隔开，其中所述第二无源隔膜与所述第一隔膜之间的距离是至多300mm。

5.如前述权利要求中任一项所述的扬声器，

其中所述第一隔膜(102)的外周界在第一平面中延伸，

其中所述第二无源隔膜(108)的外周界在第二平面中延伸，

其中所述第一平面相对于所述第二平面平行。

6.如前述权利要求中任一项所述的扬声器，其中所述第二无源隔膜(108)相对于所述第一隔膜(102)被布置成使得所述第二无源隔膜(108)沿着所述振动方向的投影与所述第一隔膜(102)至少部分地重叠。

7.如前述权利要求中任一项所述的扬声器，其中所述第一隔膜(102)的所述外周界的尺寸与所述第二无源隔膜(108)的所述外周界的尺寸相同。

8.如权利要求7所述的扬声器，其中所述第一隔膜(102)的所述外周界沿着所述振动方向(106)偏离所述第二无源隔膜(108)的所述外周界。

9.如前述权利要求中任一项所述的扬声器，所述扬声器还包括底架(110)，所述底架(110)支撑所述第一隔膜(102)、所述第二无源隔膜(108)和所述驱动单元(104)。

10.如权利要求9所述的扬声器，其中所述底架(110)设置有声音出口孔(112)，其中所述声音出口孔(112)的外周界(114)在与所述振动方向(106)平行的平面中延伸。

11.如权利要求10所述的扬声器，其中所述底架(110)、所述第一隔膜(102)和所述第二无源隔膜(108)形成外接所述声音出口孔(112)的封闭表面。

12.如权利要求9至11中任一项所述的扬声器，其中所述第二无源隔膜(108)经由弹性环绕件(116)安装到所述底架(110)，所述弹性环绕件(116)将所述第二无源隔膜(108)支撑在静止位置，其中所述第二无源隔膜(108)能够在所述振动方向(106)上抵抗所述弹性环绕件(116)的恢复力而移动。

13.如前述权利要求中任一项所述的扬声器，其中所述第一隔膜(102)的所述外周界具有椭圆形状。

14.如前述权利要求中任一项所述的扬声器，其中所述第二无源隔膜(108)包括位于所述第二无源隔膜(108)的中心处的重量元件(202)。

15.一种扬声器系统，所述扬声器系统包括:

-壳体(204)，以及

-如前述权利要求中任一项所述的扬声器(100)。

16.如权利要求15所述的扬声器系统，其中所述扬声器(100)弹性安装在所述壳体(204)处。

17.如权利要求15或权利要求16所述的扬声器系统，其中所述壳体(204)设置有声音出口孔(206)，其中所述壳体(204)具有外接所述壳体(204)的所述声音出口孔(206)的封闭表面。

18.如权利要求17所述的扬声器系统，其中所述壳体(204)的所述声音出口孔(206)的边缘(208)经由弹性密封元件(212)联接到所述扬声器(199)的声音出口孔(112)的边缘(210)，所述弹性密封元件(212)提供所述壳体(204)的所述声音出口孔(206)的所述边缘(208)与所述扬声器(100)的所述声音出口孔(112)的所述边缘(210)之间的气密密封。

19.如权利要求15至18中任一项所述的扬声器系统，其中所述壳体(104)被配置成可安装在载具组件处，其中所述载具组件形成所述壳体的至少一部分。

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