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Motorola Moto X è uno smartphone equipaggiato con sistema operativo Android 4.2.2 Jelly Bean (al lancio). La scheda tecnica vede la presenza di un display da 4,7 pollici con tecnologia AMOLED e risoluzione 1280x720 pixel (312 ppi), SoC X8 con processore dual core Qualcomm Snapdragon S4 Pro da 1,7 GHz e GPU Adreno 320, 2 GB di RAM, 16 o 32 GB di memoria interna per lo storage, 50 GB di spazio gratuiti sul servizio Google Drive, fotocamera Clear Pixel da 10,5 MP, secondo obiettivo frontale da 2,1 MP, modulo WiFi, Bluetooth 4.0. 4G-LTE, NFC, GPS e batteria da 2.200 mAh non removibile. Le dimensioni sono pari a 129,3x65,3x5,6-10,4 mm, con un peso di 130 grammi. È possibile scegliere tra numerose colorazioni per la scocca.
