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Comme chez certains concurrents, le terminal intègre un SnapDragon 820, qui sera épaulé par 3 ou 4 Go de mémoire vive, selon la version. Le stockage est assuré par des puces Samsung pour une capacité allant de 32 à 128 Go. Pas de possibilité en revanche d'étendre ce stockage, puisque le smartphone est dépourvu d'emplacement microSD. Le port USB Type-C, toutefois, est de la partie, tandis que la connectivité est sans faille, avec notamment une compatibilité LTE Cat 12 et la présence d'une puce NFC.
La partie photo, sur laquelle le constructeur a fortement insisté durant sa conférence, se compose d'un capteur Sony IMX298 qui travaille sur 16 mégapixels, bénéficie d'une optique stabilisée sur quatre axes et profite d'une ouverture à f/2. A l'avant, Xiaomi a opté pour un plus modeste capteur de 4 mégapixels, mais dont les photosites mesurent 2 microns, ce qui doit, en principe, améliorer ses performances en basse lumière.
Ce Mi 5, dont l'interface MiUI se superpose à Android 6.0 Marshmallow, dispose par ailleurs d'une batterie d'une capacité de 3 000 mAh capable d'une recharge rapide. Il sera disponible le 1er mars prochain en Chine, à des tarifs allant de 1 999 yuans (environ 280 euros) pour la version d'entrée de gamme, à 2 699 yuans (375 euros) pour le modèle « Pro », avec dos en céramique, 4 Go de RAM et 128 Go de stockage.
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