CN117498003A - 天线装置及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供一种天线装置及电子设备,天线装置包括:第一辐射体,包括第一自由端及依次远离第一自由端的第一馈电点、第一电连接点、第二馈电点、第二自由端,第一馈电点用于馈入第一激励信号,第二馈电点用于馈入第二激励信号,第一电连接点通过第一调谐模块接地;第一激励信号用于激励第一辐射体支持中高频谐振,第二激励信号用于激励第一辐射体支持低频谐振。本申请实施例的天线装置,能够拓展天线装置的通信带宽,实现超宽带特性,并且能够减少对电子设备布局空间的占用,此外无需通过开关进行频段的切换,因此能够简化天线装置的设计,降低天线装置的成本。
Description
技术领域
本申请涉及通信技术领域,特别涉及一种天线装置及电子设备。
背景技术
诸如智能手机等电子设备中都设置有多个天线,以实现无线通信功能。例如,电子设备中通常设置有4G低频天线、4G中高频天线、5G天线等,以实现相应的无线通信功能。
然而,电子设备中众多的天线会占据较多的布局空间,不利于天线设计和电子设备内部布局空间的使用。
发明内容
本申请实施例提供一种天线装置及电子设备,可以减少天线装置对电子设备布局空间的占用,简化天线装置的设计。
本申请实施例提供一种天线装置,包括:
第一辐射体,包括第一自由端及依次远离所述第一自由端的第一馈电点、第一电连接点、第二馈电点、第二自由端,所述第一馈电点用于馈入第一激励信号,所述第二馈电点用于馈入第二激励信号,所述第一电连接点通过第一调谐模块接地;
所述第一激励信号用于激励所述第一辐射体支持中高频谐振,所述第二激励信号用于激励所述第一辐射体支持低频谐振。
本申请实施例还提供一种电子设备,包括:
壳体;
天线装置,所述天线装置设置于所述壳体,所述天线装置为上述天线装置。
本申请实施例的天线装置,通过对第一辐射体的结构进行设置,使天线装置能够同时支持低频谐振和中高频谐振,从而能够拓展天线装置的通信带宽,实现超宽带特性,并且能够减少所需的天线数量,因此能够减少天线装置对电子设备布局空间的占用。此外,天线装置在实现同时支持低频谐振和中高频谐振时,无需通过开关进行频段的切换,因此能够简化天线装置的设计,并且能够降低天线装置的成本。此外,天线装置可以通过第一馈电点和第二馈电点分别馈入第一激励信号和第二激励信号,实现分开馈电,因此在射频前端电路能够减少合路器的使用,从而进一步降低天线的整体成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本申请实施例的天线装置的第一种结构示意图。
图2为本申请实施例的天线装置的第二种结构示意图。
图3为本申请实施例的天线装置的第三种结构示意图。
图4为本申请实施例的天线装置的第一种谐振电流分布示意图。
图5为本申请实施例的天线装置的第二种谐振电流分布示意图。
图6为本申请实施例的天线装置的第三种谐振电流分布示意图。
图7为本申请实施例的天线装置的第四种谐振电流分布示意图。
图8为本申请实施例的天线装置的第五种谐振电流分布示意图。
图9为本申请实施例的天线装置的S参数示意图。
图10为本申请实施例的天线装置的辐射效率示意图。
图11为本申请实施例的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本申请保护的范围。
本申请实施例提供一种天线装置,天线装置可以应用于电子设备。电子设备例如可以是智能手机、平板电脑、游戏设备、AR(Augmented Reality,增强现实)设备、笔记本电脑、桌面计算设备等具有无线通信功能的设备。
参考图1,图1为本申请实施例的天线装置100的第一种结构示意图。
天线装置100包括第一辐射体10。第一辐射体10可以为诸如FPC(FlexiblePrinted Circuit,柔性电路板)、LDS(Laser Direct Structure,激光直接成型)、PDS(Printing Direct Structure,印刷直接成型)等形式的天线辐射体,也可以为MDA(模内注塑)形式的天线辐射体,还可以为电子设备的导体结构、电路板上的金属走线等结构形成的天线辐射体。第一辐射体10的形状、尺寸等都可以根据实际需求来设置。例如,在一个实际应用示例中,第一辐射体10可以呈“L”形。
第一辐射体10包括第一自由端11以及依次远离第一自由端11的第一馈电点12、第一电连接点13、第二馈电点14、第二自由端16。
其中,第一自由端11、第二自由端16为第一辐射体10的两个相对的端部,第一馈电点12、第一电连接点13、第二馈电点14均位于第一自由端11与第二自由端16之间。第一馈电点12用于馈入第一激励信号,第二馈电点14用于馈入第二激励信号。在一些实施例中,第一激励信号可以包括中高频(Middle High Band,MHB)激励信号,例如包括4G中高频激励信号;第二激励信号可以包括低频(Low Band,LB)激励信号,例如包括4G低频激励信号。第一激励信号和第二激励信号能够激励第一辐射体10向外界辐射无线信号,从而实现无线通信功能。第一电连接点13通过第一调谐模块61接地。第一调谐模块61可以表示为M1。第一调谐模块61可以包括诸如电容、电感、电阻等阻抗元件。
在一种可行的示例中,上述低频的频率范围包括0.7GHz~0.96GHz,上述中高频的频率范围包括1.71GHz~2.69GHz。需要说明的是,上述低频、中高频的频率范围仅为示例性的,实际应用中,也可以根据需求进行调整。
在一些实施例中,电子设备可以包括地板。其中,地板可以形成参考地。天线装置100的电子元件可以电连接到电子设备的地板以实现接地。例如,第一电连接点13可以通过第一调谐模块61电连接到地板以实现接地。
实际应用中,地板可以形成在电子设备的主板上,或者形成在独立的电路板上,或者形成在金属中框、金属壳体等金属结构上。对于地板的形成方式,本申请不进行具体限定。实际应用中,地板整体上可以呈矩形、圆角矩形等形状。
在一些实施例中,天线装置100还包括第一馈源51和第二馈源52。其中,第一馈源51、第二馈源52可以设置于电子设备的电路板上,例如设置于主板上,也可以设置在单独的小板上。第一馈源51与第一馈电点12电连接,第一馈源51用于提供上述第一激励信号,并通过第一馈电点12向第一辐射体10馈入第一激励信号。第二馈源52与第二馈电点14电连接,第二馈源52用于提供上述第二激励信号,并通过第二馈电点14向第一辐射体10馈入第二激励信号。
本申请实施例中,上述第一激励信号用于激励第一辐射体10支持中高频(MHB)谐振,上述第二激励信号用于激励第一辐射体10支持低频(LB)谐振。
在一些实施例中,参考图2,图2为本申请实施例的天线装置100的第二种结构示意图。
天线装置100还包括第二辐射体20。第二辐射体20也可以为诸如FPC、LDS、PDS、MDA等形式的天线辐射体,还可以为电子设备的导体结构、电路板上的金属走线等结构形成的天线辐射体。实际应用中,第二辐射体20与第一辐射体10可以为不同形式的天线辐射体,也可以为相同形式的天线辐射体。在一个实际应用示例中,第二辐射体20可以呈长条形。
第二辐射体20与第一辐射体10间隔设置。其中,第二辐射体20朝向第一辐射体10的第一自由端11,第二辐射体20与第一自由端11之间具有间隙30。第二辐射体20通过间隙30与第一辐射体10电磁耦合。
第二辐射体20接地。例如,在一些实施例中,第二辐射体20包括接地点21,接地点21可以电连接到电子设备的系统地以实现接地,例如可以电连接到电子设备的地板以实现接地。实际应用中,接地点21可以设置在远离间隙30的位置,例如可以设置在第二辐射体20上远离间隙30的端部。
本申请实施例中,上述第一激励信号还可以包括超高频(Ultra High Frequency,UHB)激励信号,例如包括5G超高频激励信号。在一种可行的示例中,超高频激励信号的频率范围包括3.3GHz~3.8GHz。例如,超高频激励信号可以包括5G通信的N78(频率范围3300MHz~3800MHz)频段的激励信号。需要说明的是,上述超高频的频率范围仅为示例性的,实际应用中,也可以根据需求进行调整。
可以理解的,由于超高频激励信号的频率较高,因此在通过第一馈电点12向第一辐射体10馈入第一激励信号时,超高频激励信号可以通过电磁耦合传输至第二辐射体20,以激励第二辐射体20向外界辐射无线信号,实现无线通信功能。因此,本申请实施例中,上述第一激励信号还可以用于激励第二辐射体20支持超高频谐振。例如,超高频谐振可以覆盖5G通信的N78频段。
在一些实施例中,参考图3,图3为本申请实施例的天线装置100的第三种结构示意图。
其中,第一调谐模块61包括电感或者零欧姆电阻,例如包括电感L。电感L或者零欧姆电阻接地,例如可以电连接到电子设备的地板以实现接地。第一电连接点13与电感L或者零欧姆电阻电连接,以实现第一电连接点13接地。在一个可行的示例中,电感L的电感值较小,例如可以为1nH。实际应用中,第一电连接点13处的电流可以通过电感L或者零欧姆电阻回地。
实际应用中,第一调谐模块61可以用于调节第一辐射体10的阻抗匹配,以调节上述低频谐振和中高频谐振的频段。
在一些实施例中,第一辐射体10还包括第二电连接点15。第二电连接点15位于第二馈电点14与第二自由端16之间。其中,天线装置100还包括第二调谐模块62。第二电连接点15与第二调谐模块62电连接。
第二调谐模块62包括电容,例如包括电容C,电容C接地,例如可以电连接到电子设备的地板以实现接地。第二电连接点15与电容C电连接,以实现第二电连接点15接地。在一个可行的示例中,电容C的电容值较小,例如可以为1pF。
或者,第二调谐模块62可以为开路模块,开路模块可以理解为电阻无穷大的阻抗模块。这种情况下,第二电连接点15与地之间形成开路。
可以理解的,第一辐射体10在产生低频(LB)谐振的过程中,会形成高次谐振模,高次谐振模谐振频率在3GHz附近,可能会对第二辐射体20的超高频(UHB)谐振造成干扰,例如对N78频段的谐振造成干扰。因此,可以通过第二匹配模块62对低频(LB)谐振的天线阻抗进行微调,以及对超高频(UHB)谐振的天线阻抗进行微调,对两者之间的隔离度进行优化,减小低频(LB)谐振的高次模对超高频(UHB)谐振的影响,提高超高频(UHB)谐振的性能。
以下对本申请实施例中的低频(LB)谐振、中高频(MHB)谐振、超高频(UHB)谐振进行详细说明。
在一些实施例中,上述低频谐振包括第一谐振模式和第二谐振模式。参考图4和图5,图4为本申请实施例的天线装置100的第一种谐振电流分布示意图,图5为本申请实施例的天线装置100的第二种谐振电流分布示意图。
其中,第一电连接点13至第二自由端16之间的部分用于支持第一谐振模式。第一谐振模式为第一频段的四分之一波长谐振模式。第一谐振模式在第一电连接点13至第二自由端16之间形成第一谐振电流I1,如图4所示。
第二馈电点14至第二自由端16之间的部分用于支持第二谐振模式。第二谐振模式为第二频段的四分之一波长谐振模式。第二谐振模式在第二馈电点14至第二自由端16之间形成第二谐振电流I2,如图5所示。
可以理解的,相较于第一谐振模式,第二谐振模式的谐振部分长度更短,因此第二谐振模式的谐振频率高于第一谐振模式的谐振频率。在一些实施例中,第一频段的中心频率为0.72GHz,第二频段的中心频率为0.97GHz。因此,第一频段和第二频段可以共同覆盖4G通信的B28(频率范围703MHz~803MHz)、B5(频率范围824MHz~894MHz)、B8(频率范围880MHz~960MHz)等低频频段,能够拓展低频通信的带宽。
在一些实施例中,上述中高频谐振包括第三谐振模式和第四谐振模式。参考图6和图7,图6为本申请实施例的天线装置100的第三种谐振电流分布示意图,图7为本申请实施例的天线装置100的第四种谐振电流分布示意图。
其中,第三谐振模式主要由第一辐射体10产生。第一辐射体10的第一电连接点13至第一自由端11之间的部分用于支持第三谐振模式。第三谐振模式为第三频段的四分之一波长谐振模式。第三谐振模式在第一电连接点13至第一自由端11之间形成第三谐振电流I3,如图6所示。
第一辐射体10的第一馈电点12至第一自由端11之间的部分用于支持第四谐振模式。第四谐振模式为第四频段的四分之一波长谐振模式。第四谐振模式在第一馈电点12至第一自由端11之间形成第四谐振电流I4,如图7所示。
可以理解的,相较于第三谐振模式,第四谐振模式的谐振部分长度更短,因此第四谐振模式的谐振频率高于第三谐振模式的谐振频率。在一些实施例中,第三频段的中心频率为1.8GHz,第四频段的中心频率为2.5GHz。因此,第三频段和第四频段可以共同覆盖B3(频率范围1710MHz~1880MHz)、B1(频率范围1920MHz~2170MHz)、B40(频率范围2300MHz~2400MHz)、B41(频率范围2496MHz~2690MHz)等中高频频段,能够拓展中高频通信的带宽。
在一些实施例中,参考图8,图8为本申请实施例的天线装置100的第五种谐振电流分布示意图。
其中,第二辐射体20用于支持上述超高频谐振。上述超高频谐振为第五频段的四分之一波长谐振模式。超高频谐振在第二辐射体20上形成第五谐振电流I5,如图8所示。实际应用中,超高频谐振主要由第二辐射体20产生,此外第一辐射体10也可以用于支持超高频谐振,但是第一辐射体10上产生的超高频谐振的谐振强度较弱,小于第二辐射体20上产生的超高频谐振的谐振强度。
在一些实施例中,第五频段的中心频率为3.65GHz。因此,第五频段可以覆盖5G通信的N78(频率范围3300MHz~3800MHz)频段,使得天线装置100能够支持的通信方式更加丰富。
参考图9,图9为本申请实施例的天线装置100的S参数示意图。其中,曲线S1为天线装置100的S11曲线,包括第一激励信号激励下的中高频(MHB)谐振的S参数和超高频(UHB)谐振的S参数;曲线S2为天线装置100的S12曲线;曲线S3为天线装置100的S22曲线,包括第二激励信号激励下的低频(LB)谐振的S参数曲线。
由图9可知,天线装置100能够产生多个谐振。其中,标记点1、标记点2为中高频谐振。标记点1可以为第三谐振模式的中心频率,约为1.71GHz;标记点2可以为第四谐振模式的中心频率,约为2.69GHz。标记点3、标记点4为超高频谐振所覆盖的频率范围,标记点3的频率约为3.3GHz,标记点4的频率约为3.8GHz。标记点5、标记点6为低频谐振。标记点5可以为第一谐振模式的中心频率,约为0.72GHz;标记点6可以为第二谐振模式的中心频率,约为0.94GHz。
参考图10,图10为本申请实施例的天线装置100的辐射效率示意图。其中,曲线S4为天线装置100的低频谐振的理论辐射效率曲线,曲线S5为天线装置100的低频谐振的总辐射效率曲线;曲线S6为天线装置100的中高频谐振和超高频谐振的理论辐射效率曲线,曲线S7为天线装置100的中高频谐振和超高频谐振的总辐射效率曲线。图10中,“SystemRad.Efficiency[LB]”表示低频谐振的理论辐射效率,“System Tot.Efficiency[LB]”表示低频谐振的总辐射效率曲线;“System Rad.Efficiency[MHB-N78]”表示中高频谐振和超高频谐振的理论辐射效率,“System Tot.Efficiency[MHB-N78]”表示中高频谐振和超高频谐振的总辐射效率。
其中,标记点1、标记点2为低频谐振。标记点1的谐振中心频率约为0.7GHz,辐射效率约为-10.6dB;标记点2的谐振中心频率约为0.96GHz,辐射效率约为-9.2dB。标记点3、标记点4为中高频谐振。标记点3的谐振中心频率约为1.71GHz,辐射效率约为-4.4dB;标记点4的谐振中心频率约为2.69GHz,辐射效率约为-4.1dB。标记点5、标记点6为超高频谐振所覆盖的频率范围。标记点5的谐振中心频率约为3.3GHz,辐射效率约为-3.4dB;标记点6的谐振中心频率约为3.8GHz,辐射效率约为-2.9dB。由图10可知,天线装置100的各个谐振模式都具有良好的辐射效率。
本申请实施例的天线装置100,通过对第一辐射体10的结构进行设置,使天线装置100能够同时支持低频谐振和中高频谐振,从而能够拓展天线装置100的通信带宽,实现超宽带特性,并且能够减少所需的天线数量,因此能够减少天线装置100对电子设备布局空间的占用。
进一步地,通过设置第二辐射体20,使天线装置100还能够同时支持超高频谐振,能够进一步拓展天线装置100的通信带宽,使超宽带特性更好。
此外,本申请实施例的天线装置100,在实现同时支持低频谐振和中高频谐振(或者同时支持低频谐振、中高频谐振和超高频谐振)时,无需通过开关进行频段的切换,因此能够简化天线装置100的设计,并且能够降低天线装置100的成本。
此外,本申请实施例的天线装置100,可以通过第一馈电点12和第二馈电点14分别馈入第一激励信号和第二激励信号,实现分开馈电,因此在射频前端电路能够减少合路器的使用,从而进一步降低天线的整体成本。
本申请实施例还提供一种电子设备。电子设备例如可以是智能手机、平板电脑、游戏设备、AR(Augmented Reality,增强现实)设备、笔记本电脑、桌面计算设备等具有无线通信功能的设备。
参考图11,图11为本申请实施例的电子设备1000的结构示意图。电子设备1000包括壳体200和上述天线装置100,天线装置100设置于壳体200。图11中,M1表示上述第一调谐模块61,M2表示上述第二调谐模块62。
壳体200包括金属中框210和金属边框220,金属边框220设置于金属中框210的周缘。其中,金属中框210、金属边框220的材质都可以为诸如铝合金、镁合金等金属或合金材质。金属中框210可以形成电子设备的主体结构,用于承载诸如主板、摄像头模组、电池等功能模组。金属边框220可以形成电子设备的侧边框。
金属边框220包括间隔的第一金属枝节201和第二金属枝节202。实际应用中,可以通过在金属边框220开缝的方式形成第一金属枝节201和第二金属枝节202。其中,第一金属枝节201形成上述第一辐射体10,第二金属枝节202形成上述第二辐射体20。
在一些实施例中,金属边框220包括相连接的第一侧边221和第二侧边222。第一侧边221的长度大于第二侧边222的长度,即第一侧边221可以理解为长边,第二侧边222可以理解为短边。
其中,第一金属枝节201包括相连接的第一部分201a和第二部分201b。第一部分201a位于第一侧边221,第二部分201b位于第二侧边222。第二金属枝节202位于第二侧边222。第二金属枝节202与第一金属枝节201的第二部分201b间隔设置。
在一种可行的示例中,第二金属枝节202的长度可以为15mm左右;第一金属枝节201的总长度可以为53mm左右,其中第一部分201a的长度可以为30mm左右,第二部分201b的长度可以为23mm左右。可以理解的,相关技术中,电子设备侧边的低频天线通常尺寸会达到40mm~50mm。而本申请实施例中,第一部分201a的长度为30mm左右即可满足天线性能需求,因此可以减少对电子设备的布局空间的占用,有利于布局其它的电子元件或者结构件。
在本申请的描述中,需要理解的是,诸如“第一”、“第二”等术语仅用于区分类似的对象,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
需要指出的是,本申请实施例中“电连接”可以是两个电学元件之间直接连接以实现电连接,也可以是间接连接以实现电连接。例如,A与B电连接,既可以是A与B直接连接来实现电连接,也可以是A与B之间通过一个或多个其它电学元件间接连接来实现电连接。
以上对本申请实施例提供的天线装置及电子设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请。同时,对于本领域的技术人员,依据本申请的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
Claims (13)
1.一种天线装置,其特征在于,包括:
第一辐射体,包括第一自由端及依次远离所述第一自由端的第一馈电点、第一电连接点、第二馈电点、第二自由端,所述第一馈电点用于馈入第一激励信号,所述第二馈电点用于馈入第二激励信号,所述第一电连接点通过第一调谐模块接地;
所述第一激励信号用于激励所述第一辐射体支持中高频谐振,所述第二激励信号用于激励所述第一辐射体支持低频谐振。
2.根据权利要求1所述的天线装置,其特征在于:
所述低频谐振包括第一谐振模式和第二谐振模式;
所述第一电连接点至所述第二自由端之间的部分用于支持所述第一谐振模式,所述第一谐振模式为第一频段的四分之一波长谐振模式;
所述第二馈电点至所述第二自由端之间的部分用于支持所述第二谐振模式,所述第二谐振模式为第二频段的四分之一波长谐振模式。
3.根据权利要求2所述的天线装置,其特征在于:
所述第一频段的中心频率为0.72GHz;
所述第二频段的中心频率为0.97GHz。
4.根据权利要求1所述的天线装置,其特征在于:
所述中高频谐振包括第三谐振模式和第四谐振模式;
所述第一电连接点至所述第一自由端之间的部分用于支持所述第三谐振模式,所述第三谐振模式为第三频段的四分之一波长谐振模式;
所述第一馈电点至所述第一自由端之间的部分用于支持所述第四谐振模式,所述第四谐振模式为第四频段的四分之一波长谐振模式。
5.根据权利要求4所述的天线装置,其特征在于:
所述第三频段的中心频率为1.8GHz;
所述第四频段的中心频率为2.5GHz。
6.根据权利要求1所述的天线装置,其特征在于,还包括:
第二辐射体,所述第二辐射体接地,所述第二辐射体与所述第一自由端之间具有间隙,所述第二辐射体通过所述间隙与所述第一辐射体电磁耦合;
所述第一激励信号还用于激励所述第二辐射体支持超高频谐振。
7.根据权利要求6所述的天线装置,其特征在于:
所述超高频谐振为第五频段的四分之一波长谐振模式,所述第五频段的中心频率为3.65GHz。
8.根据权利要求1至7任一项所述的天线装置,其特征在于:
所述第一调谐模块包括电感或者零欧姆电阻,所述电感或者所述零欧姆电阻接地;
所述第一电连接点与所述电感或者所述零欧姆电阻电连接。
9.根据权利要求1至7任一项所述的天线装置,其特征在于:
所述第一辐射体还包括第二电连接点,所述第二电连接点位于所述第二馈电点与所述第二自由端之间;
所述天线装置还包括第二调谐模块,所述第二调谐模块包括电容且所述电容接地,或者所述第二调谐模块为开路模块;
所述第二电连接点与所述电容电连接或者所述第二电连接点与地之间形成开路。
10.根据权利要求1至7任一项所述的天线装置,其特征在于:
所述低频的频率范围包括0.7GHz~0.96GHz,所述中高频的频率范围包括1.71GHz~2.69GHz。
11.一种电子设备,其特征在于,包括:
壳体;
天线装置,所述天线装置设置于所述壳体,所述天线装置为权利要求1至10任一项所述的天线装置。
12.根据权利要求11所述的电子设备,其特征在于:
所述壳体包括金属边框,所述金属边框包括间隔的第一金属枝节和第二金属枝节,所述第一金属枝节形成所述第一辐射体,所述第二金属枝节形成所述第二辐射体。
13.根据权利要求12所述的电子设备,其特征在于:
所述金属边框包括相连接的第一侧边和第二侧边,所述第一侧边的长度大于所述第二侧边的长度;
所述第一金属枝节包括相连接的第一部分和第二部分,所述第一部分位于所述第一侧边,所述第二部分位于所述第二侧边;
所述第二金属枝节位于所述第二侧边,所述第二金属枝节与所述第一金属枝节的第二部分间隔设置。
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---|---|---|---|
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-
2023
- 2023-11-16 CN CN202311531397.2A patent/CN117498003A/zh active Pending
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