DE19653180A1 - Drahtlose Kommunikationsvorrichtung mit einer rekonfigurierbaren Anpassschaltung - Google Patents
Drahtlose Kommunikationsvorrichtung mit einer rekonfigurierbaren AnpassschaltungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf das Ge
biet der drahtlosen Kommunikation und insbesondere auf eine
drahtlose Kommunikationsvorrichtung. Obwohl die Erfindung ei
nen breiten Anwendungsbereich hat, ist sie insbesondere ge
eignet für die Verwendung in einem in der Hand haltbaren
Funktelefon und sie wird insbesondere in dieser Verbindung
beschrieben.
Funktelefone haben eine einfahrbare zusammengesetzte Antenne,
die aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die veröffentlich
te kanadische Patentanmeldung Nr. 2,036,677 beschreibt ein
Funktelefon, das eine ausfahrbare Antenne hat, die Signale
sowohl in der ausgefahrenen als auch in der eingefahrenen Po
sition empfangen kann. Diese Anmeldung beschäftigt sich aber
nicht mit dem Impedanzungleichgewicht der Antenne in ihren
jeweiligen ausgefahrenen als auch eingefahrenen Positionen
oder mit einer Lösung für das Bereitstellen eines Anpassungs
zustandes zwischen dem Funktransceiver und der Antenne.
Diese Patentanmeldung als auch das US-Patent Nr. 5,177,492
beschreiben auch einen Stabantennenbefestigungsmechanismus,
der am Gehäuse des Funktelefons angebracht ist, der die Stab
antenne greift, um sie in einer ausgefahrenen oder eingefah
renen Position zu halten. Die zusammengesetzten Antennen, die
in der Vorrichtung verwendet werden, sind relativ starr, wo
bei eine Helix den Stab verbindet, da die Verbindungsstelle
von Stab und Helix auch der Punkt ist, der elektrisch mit dem
Funkversorgungsanschluß verbunden ist, wenn sich die Antenne
in ihrer eingefahrenen Position befindet. Somit besteht das
Problem, daß sie an der Verbindungsstelle leicht beschädigt
werden kann, wenn das Funktelefon fallen gelassen wird.
Da einfahrbare, zusammengesetzte Antennen typischerweise ein
langes flexibles lineares Antennenelement haben, muß dieses
Element im Funktelefon geführt werden. Es ist bekannt, eine
Vertiefung zu verwenden, die aus dem Gehäuse gebildet ist, um
das lineare Antennenelement zu führen, wie das im US-Patent
Nr. 5,177,492 beschrieben ist. Diese Technik hat den Nach
teil, daß die Größe und das Gewicht des Funktelefons erhöht
werden. Eine andere bekannte Technik besteht darin, ein halm
förmiges Rohr am Gehäuse zu befestigen. Diese Technik hat den
Nachteil, daß sie einen Zusammenbauschritt erfordert, der
spezifisch für das Gehäuse ist, der aber ansonsten nicht er
forderlich ist. Eine andere bekannte Technik besteht darin,
ein halmförmiges Rohr an der Leiterplatte zu befestigen, bei
der schon viele Zusammenbauschritte durchgeführt werden.
Diese Technik hat den Nachteil, daß sie zusätzliche Befesti
gungskomponenten braucht, die an der Leiterplatte befestigt
werden müssen, speziell für das Halten des Stabes, wobei die
Leiterplatte schon dicht besetzt ist.
Es gibt auch bekannte Funktelefone, wie das im US-Patent Nr.
5,374,937 beschrieben ist, die eine ausfahrbare Antenne ha
ben, die eine einzige Anpassungsschaltung und einen ersten
Versorgungsanschluß verwenden, um eine innere Schaltung mit
der Antenne in der ausgefahrenen Position zu verbinden, und
die dann die Anpaßschaltung in der eingefahrenen Position um
gehen durch Verbindung der inneren Schaltung mit der Antenne
in der eingefahrenen Position mittels eines zweiten Versor
gungsanschlusses, der in einer Entfernung vom ersten Versor
gungsanschluß angeordnet ist. Diese Technik hat den Nachteil,
daß sie zwei Versorgungsanschlüsse benötigt. Sie hat ferner
den Nachteil, daß der Antennenteil zwischen den zwei Versor
gungsanschlüssen innerhalb des Gehäuses abstrahlt, was eine
mögliche Überlagerung mit empfindlichen elektrischen Bautei
len ergibt, die im Gehäuse angeordnet sind.
Funktelefone, die eine einziehbare, zusammengesetzte Antenne
und eine Anpaßschaltung variabler Impedanz und einen einzigen
Versorgungsanschluß haben, sind aus dem Stand der Technik be
kannt. Ein Beispiel eines solchen bekannten Funktelefons ist
im US-Patent Nr. 5,335,368 beschrieben und ein anderes ist im
Modell Nr. TZ-820B von NEC verkörpert. Dieses letztere Funk
telefon hat eine Anpaßschaltung variabler Impedanz, die mit
der Antenne verbunden ist, wobei die Anpaßschaltung aus zwei
parallelen Schaltungswegen besteht, wobei jeder Weg eine ei
gene Reaktanz hat. Diese Schaltungsanordnungen sind in Fig. 1
gezeigt. Die parallelen Schaltungswege einer Anpaßschaltung
10, die reaktive Komponenten L₁, L₂ und C haben, werden in Ab
hängigkeit von der Position der Antenne 12 ausgewählt, um die
Impedanz der Antenne 12 an die Impedanz einer Koaxialverbin
dung 14 anzupassen. Die Auswahl wird durch einen doppelpoli
gen Zweiwegeumschalter 16 vorgenommen, der so angeordnet ist,
daß der Schalter durch das untere Ende der Antenne 12, die
mechanische Kontakte S erzwingt, geschaltet wird von einer
normalerweise offenen Position in eine geschlossene Position,
wenn die Antenne 12 von der ausgefahrenen Position, die in
durchgehenden Linien gezeigt ist, in die eingefahrene Posi
tion, die in gestrichelten Linien gezeigt ist, bewegt wird.
Die Antenne 12 wird in ihren jeweiligen Positionen durch ein
Halteteil 22 gehalten, das am Gehäuse 24 des Funktelefons be
festigt ist, und geführt durch ein leitendes Rohr 20. Das
Halteteil 22 dient ferner dazu, den Schalter mit der Antenne
elektrisch zu verbinden. Zusätzlich zu einem Schalter und ei
ner Mehrwegeanpaßschaltung ist eine Abschlußimpedanz 18 not
wendig, die zwischen Erde und einem Ende der Antenne 12 ge
schaltet ist, und ein geerdetes, leitendes Rohr 20, um die
Anpassung in der eingefahrenen Position zu ermöglichen.
Diese Anpassungstechnik ist nicht für alle in der Hand halt
bare Funktelefone geeignet. Beispielsweise erfordert sie zu
sätzlich Komponenten in der Anpassungsschaltung, um die zwei
Verbindungszustände für die Anpassung zu liefern, und sie er
fordert einen relativ großen Schalter, um die Verbindungszu
stände herzustellen. Diese zusätzlichen Komponenten erhöhen
die Größe des Funktelefons, was ein Nachteil sein kann, wenn
die Funktelefone kleiner werden. Darüberhinaus erhöht der
Schalter die Wahrscheinlichkeit einer fehlerhaften Verbindung
im empfindlichen Sende- und Empfangssignalweg. Sie haben fer
ner den Nachteil, daß eine zusätzliche Abschlußimpedanz und
ein leitendes Rohr benötigt werden.
Es existiert daher ein Bedürfnis für ein in der Hand haltba
res Funktelefon, das einen Anpassungszustand zwischen dem
Transceiver und einer einfahrbaren zusammengesetzten Antenne
in ihren beiden Positionen liefert, und dies mit einer ele
ganten Gestaltung, die die Zuverlässigkeit und die Herstel
lungsfähigkeit durch eine Verminderung der Zahl und der Kom
plexität der Komponenten und der sich bewegenden mechanischen
Teile verbessert. Es existiert auch ein Bedürfnis nach einem
in der Hand haltbaren Funktelefon, das nicht so leicht be
schädigt wird, wenn man es auf den Punkt fallen läßt, bei dem
der Stab mit der Helix verbunden ist.
Fig. 1 ist ein allgemeines elektrisches Schema einer konven
tionellen Anpaßschaltungsanordnung.
Fig. 2 ist ein allgemeines elektrisches Schema einer ersten
Ausführungsform eines Funktelefons, das gemäß der Erfindung
konfiguriert ist.
Fig. 3 ist ein rechter Seitenaufriß einer zweiten Ausfüh
rungsform eines Funktelefons, das gemäß der Erfindung konfi
guriert ist, mit einer geschnittenen Teilansicht, die gewisse
interne Komponenten des Funktelefons zeigt.
Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht von vorn, von unten
und von der rechten Seite einer Leiterplatte, von Anschlüssen
und einer Antennenvorrichtung des in Fig. 3 gezeigten Funkte
lefons.
Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht der Antenne und der in
Fig. 4 gezeigten Hülse.
Fig. 6 ist eine teilweise Frontansicht der Leiterplatte, ei
nes Versorgungsanschlusses und Teilen der in Fig. 4 gezeigten
Antennenvorrichtung, wenn sich die Antenne in einer ausgefah
renen Position befindet.
Fig. 7 ist eine teilweise Querschnittsansicht der Leiter
platte, eines Erdanschlusses und Teilen der in Fig. 4 gezeig
ten Antennenvorrichtung, wenn sich die Antenne in ihrer ein
gefahrenen Position befindet.
Die Fig. 8 und 9 sind teilweise Querschnittsansichten der
Leiterplatte, eines Versorgungsanschlusses und eines der der
in den Fig. 3 und 4 gezeigten Antennenvorrichtungen, wenn
sich die Antenne in ihrer ausgefahrenen beziehungsweise ein
gefahrenen Position befindet.
Die hierin beschriebene drahtlose Kommunikationsvorrichtung
liefert Vorteile gegenüber bekannten in der Hand haltbaren
Funktelefonen, dadurch daß sie einen Anpaßungszustand zwi
schen der Funkschaltung und der einfahrbaren, zusammengesetz
ten Antenne sowohl in der ausgefahrenen als auch in der ein
gefahrenen Position liefert, und dies mit einer Gestaltung
tut, die die Komplexität der Anpaßschaltung und des Schalters
vermindert.
Diese Vorteile gegenüber konventionellen Funktelefonen werden
im wesentlichen durch eine einzige Anpaßschaltung, einen ein
zigen Versorgungsanschluß und einen Schalter, der die Anpaß
schaltung umgeht oder kurzschließt, erreicht.
Allgemeine gesagt ist, wenn sich die Antenne in ihrer ausge
fahrenen Position befindet, der Schalter offen und somit ist
die Anpaßschaltung in Serie zwischen der Antennenvorrichtung
und der Funkschaltung geschaltet. In dieser Konfiguration
funktioniert die Anpaßschaltung, um die hohe Impedanz der An
tennenvorrichtung (ungefähr 400 bis 600 Ohm) an die Impedanz
der Funkschaltung (ungefähr 50 Ohm) anzupassen. Umgekehrt
ist, wenn sich die Antenne in ihrer eingefahrenen Position
befindet, der Schalter geschlossen und somit wird die Anpaß
schaltung entweder umgangen und führt keine Anpaßfunktion
durch oder sie wird umgangen und wieder parallel mit der An
tenne verbunden, um das Bereitstellen einer Anpaßfunktion zu
unterstützen.
Wie in Fig. 2 dargestellt ist, umfaßt in einer solchen Aus
führungsform, die gemäß der vorliegenden Erfindung konfigu
riert ist, eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung, bei
spielsweise ein Funktelefon 20, ein Gehäuse 22, eine Leiter
platte 24, eine Antennenvorrichtung 26, eine Funkschaltung
28, eine Anpaßschaltung 30, einen Schalter 32, eine Erdebene
34, einen Versorgungsanschluß 36 und einen Erdanschluß 38,
der mit Erde verbunden ist. Die Leiterplatte 24 ist im Gehäu
se 22 angeordnet und die Funkschaltung 28, die Anpaßschaltung
30, der Schalter 32, die Erdebene 34, der Versorgungsanschluß
36 und der Erdanschluß 38 können auf der Leiterplatte 24 an
geordnet werden.
Die Antennenvorrichtung 26 umfaßt eine Hülse 40 und eine An
tenne, beispielsweise eine zusammengesetzte Antenne 42, die
einen ersten Antennenteil, beispielsweise mindestens eine
Schraubenspule 44 und einen zweiten Antennenteil, beispiels
weise mindestens einen Teil des Stabes 46 aufweist. Der erste
Antennenteil wird vom zweiten Antennenteil getragen und kann
elektrisch gekoppelt werden, beispielsweise durch einen di
rekten elektrischen Kontakt, mit dem zweiten Antennenteil.
Die Hülse 40 kann am Gehäuse 22 befestigt sein, und die zu
sammengesetzte Antenne 42 ist in der Hülse 40 von einer ein
gefahrenen Position, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, zu einer
ausgefahrenen Position beweglich.
In der ausgefahrenen Position ist der erste Antennenteil au
ßerhalb des Gehäuses angeordnet und der zweite Antennenteil
ist im wesentlichen außerhalb des Gehäuses angeordnet. Wei
terhin ist ein erster Verbindungsort 45 der Antenne, bei
spielsweise das untere Ende des zweiten Antennenteils, elek
trisch mit dem Versorgungsanschluß 36 verbunden, beispiels
weise indem es in direktem elektrischen Kontakt dazu steht.
In der eingefahrenen Position ist der erste Antennenteil im
wesentlichen außerhalb des Gehäuses 22 angeordnet und der
zweite Antennenteil ist im Gehäuse 22 und in größer Nähe zur
Erdebene 34 angeordnet. Darüberhinaus ist der Versorgungsan
schluß 36 elektrisch, beispielsweise durch direkten elektri
schen Kontakt, mit einem zweiten Verbindungsort 47 der An
tenne, beispielsweise dem unteren Ende des ersten Antennen
teils verbunden, und der Erdanschluß 38 ist elektrisch, bei
spielsweise durch direkten elektrischen Kontakt, mit dem er
sten Kopplungsort 45 verbunden.
Die zusammengesetzte Antenne 42 hat viele Parameter, die die
Position der zusammengesetzten Antenne 42 darstellen. Bei
spielsweise die physische Anordnung der zusammengesetzten An
tenne 42 relativ zum Gehäuse 22 oder dem Versorgungsanschluß
36, die elektrische Impedanz der zusammengesetzten Antenne 42
oder die Stärke des elektrischen Signals, das die zusammenge
setzte Antenne 42 empfängt.
Die Funkschaltung 28 kann beispielsweise ein Duplexer, ein
Sender, ein Empfänger, ein Modulator, ein Demodulator oder
Wege, die die Komponenten der Funkschaltung 28 verbinden oder
eine Kombination dieser Komponenten und Wege sein.
Die Anpaßschaltung 30 ist zwischen dem Versorgungsanschluß 36
und der Funkschaltung 28 geschaltet. Die Anpaßschaltung 30
kann beispielsweise eine T-Schaltung mit einem Kondensator C
in einem Arm, einer Spule L₁ im anderen Arm und einer geerde
ten Spule L₂ im Bein sein.
Der Schalter 32 ist elektrisch zwischen dem Versorgungsan
schluß 36 und der Funkschaltung 28 in paralleler Konfigura
tion zur Anpaßschaltung 30 geschaltet. Der Schalter 32 wird
betätigt, um den Zustand in Erwiderung auf eine vorbestimmte
Variation der Antennenparameter zu ändern, wobei der Schalter
32 die Anpaßschaltung 30 neu festlegen oder neu anordnen
kann, wenn der Schalter 32 seinen Zustand ändert. Wenn sich
der Schalter 32 in einem Zustand befindet, so ist die Funk
schaltung 28 direkt mit dem Versorgungsanschluß 36 verbunden,
parallel mit der rekonfigurierten Anpaßschaltung. Wenn sich
der Schalter 32 in einem anderen Zustand befindet, ist die
Funkschaltung 28 mit dem Versorgungsanschluß 36 durch die An
paßschaltung 30 verbunden.
Obwohl der Schalter 32 und die Anpaßschaltung 30 in Fig. 2
als getrennte Komponenten gezeigt sind, kann der Schalter 32
eine Unterkomponente einer Anpaßschaltung 30 oder eine Unter
komponente anderer Komponenten des Funktelefons 20 sein.
Der Schalter 32 kann einen einpoligen Ausschalter umfassen.
Der Schalter 32 kann auch einen Sensor 48 umfassen, oder der
Sensor kann sich außerhalb des Schalters 32 befinden. Der
Sensor 48 erkennt eine vorbestimmte Variation der Antennenpa
rameter. Der Sensor 48 kann beispielsweise der Arm des einpo
ligen Ausschalters sein, der sich normalerweise in der offe
nen Position befindet, wenn die Antenne ausgefahren ist, und
der mechanisch in die geschlossenen Position bewegt wird
durch physischen Kontakt mit dem unteren Ende des zweiten An
tennenteils. Somit ist der Parameter die Position der ein
fahrbaren Antenne relativ zum Gehäuse 22 oder dem Versor
gungsanschluß 36 und die vorbestimmte Variation ist die Bewe
gung in eine Position, die den Schalter in die geschlossene
Position bewegt. Alternativ kann es sich um einen Näherungs
sensor handeln, der den Ort der Antenne mißt, einen relativen
Signalstärkeanzeiger, der die Stärke des Signals mißt, das
von der zusammengesetzten Antenne 42 empfangen wird, oder ei
ne Impedanzbrücke, die die Impedanz der zusammengesetzten An
tenne 42 mißt. In jedem Fall sendet der Sensor ein Steuer
signal an den Schalter 32 und der Schalter 32 kann seinen Zu
stand in Erwiderung auf das Steuersignal ändern.
Betrachtet man die elektrischen Eigenschaften der Antenne, so
hat die Impedanz der Antenne in der ausgefahrenen Position
eine erste Impedanz, wenn man sie vom Versorgungsanschluß 36
betrachtet. In der eingefahrenen Position hat die Antenne ei
ne zweite Impedanz, wenn man sie vom Versorgungsanschluß 36
betrachtet, wobei es sich hier um die parallele Kombination
der Impedanz des ersten Antennenteils und eines zweiten An
tennenteils handelt. Darüberhinaus wird, da der Schalter in
der eingefahrenen Position geschlossen ist, die Anpaßschal
tung wider verbunden und zwischen dem Versorgungsanschluß 36
und Erde angeschlossen, um sie in paralleler Verbindung mit
dem ersten Antennenteil und dem zweiten Antennenteil zu brin
gen. Somit kann die Anpaßschaltung 30 so gewählt werden, daß
sie im wesentlichen nicht nur die ersten Impedanz der Anten
ne, wenn diese sich in der ausgefahrenen Position befindet,
an die Impedanz der Funkschaltung 28 (wenn die Anpaßschaltung
30 sich in Serie mit dem Versorgungsanschluß 36 und der Funk
schaltung 28 befindet) anpaßt, sondern auch beim Anpassen der
zweiten Impedanz der Antenne, wenn diese sich in der einge
fahrenen Position befindet, an die Impedanz der Funkschaltung
28 hilft. Darüberhinaus wird ein Fachmann erkennen, daß sich
der Schalter in einem geschlossenen Zustand befinden kann,
wenn sich die Antenne in einer ersten Position, beispielswei
se der ausgefahrenen Position, befindet, und er sich in einem
offenen Zustand befinden kann, wenn sich die Antenne in einer
zweiten Position, beispielsweise der eingefahrenen Position,
befindet, und somit die Anpaßschaltung parallel liegt, wenn
die Antenne ausgefahren und in Serie, wenn die Antenne einge
fahren ist.
Die Technik für die Auswahl der ersten Impedanz der Antenne,
der zweiten Impedanz der Antenne und der Anpaßschaltung, um
im wesentlichen zur ersten Impedanz der Antenne zu passen,
und auch, wenn sie neu verbunden ist, um die Anpassung an die
zweite Impedanz der Antenne zu unterstützen, wird von einem
Fachmann leicht verstanden.
Beispielsweise wird die zusammengesetzte Antenne so gewählt,
daß sie eine elektrische Länge einer halben Wellenlänge auf
weist, wobei die erste Impedanz in der ausgefahrenen Position
im Bereich von ungefähr 400 Ohm bis ungefähr 600 Ohm bei Be
triebsfrequenzen liegt. Wenn die Funkschaltung 28 eine Impe
danz von ungefähr 50 Ohm hat oder einen anderen Wert, der für
die Funkschaltung 28 kennzeichnend ist, kann die Anpaßschal
tung 30 so gewählt werden, daß sie im wesentlichen die erste
Impedanz der Antenne an die Impedanz der Funkschaltung 28 an
paßt.
Darüberhinaus wird, wenn der erste Antennenteil beispielswei
se die Schraubenfeder 44 und ein kleines Segment des Stabes
46 ist, das so gewählt wird, daß es eine elektrische Länge
von einer viertel Wellenlänge aufweist, der erste Antennen
teil eine erste Impedanz von ungefähr 50 Ohm haben, wenn man
ihn vom Versorgungsanschluß 36 in der eingefahrenen Position
betrachtet. Wenn ferner der zweite Antennenteil beispielswei
se das übrigbleibende Segment des Stabes 46 ist, das so ge
wählt wird, daß es eine elektrische Länge einer viertel Wel
lenlänge hat und mit dem Erdanschluß 38 mit der Erde abge
schlossen ist und in großer Nähe zur Erdebene 34 angeordnet
ist, so wird der zweite Antennenteil im wesentlichen als of
fene Schaltung erscheinen, die eine Impedanz aufweist, die um
ein Mehrfaches größer ist als die Impedanz des ersten Anten
nenteils. Somit ist die zweite Impedanz der Antenne in der
eingefahrenen Position die Impedanz des ersten Antennenteils
allein, das heißt, ungefähr 50 Ohm. Diese 50 Ohm Impedanz der
Funkschaltung 28 paßt zur zweiten Impedanz der Antenne von
ungefähr 50 Ohm.
Somit wird die wiederverbundene Anpassungsschaltung 30 so ge
wählt, daß sie nicht wesentlich zur Anpassung beiträgt; bei
spielsweise kann die Impedanz der wiederverbundenen Anpaß
schaltung eine Impedanz haben, die um Größenordnungen größer
ist als die zweite Impedanz.
Fachleute werden erkennen, daß verschiedene Modifikationen
und Variationen zusätzlich zu den schon beschriebenen im
Funktelefon der vorliegenden Erfindung und dessen Konstruk
tion vorgenommen werden können, ohne vom Umfang und der Idee
der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise kann die Trennlinie
zwischen dem ersten Antennenteil und dem zweiten Antennenteil
durch ein Gebiet definiert werden, bei dem der Versorgungsan
schluß 36 sich mit der Antenne in der eingefahrenen Position
verbindet. Somit kann der erste Antennenteil irgend ein Teil
des Stabes 46 oder der ganze Stab 46 und ein Teil der Schrau
benspule 44 sein. Darüberhinaus können der erste Antennenteil
und der zweite Antennenteil abstrahlende Elemente unter
schiedlicher Form sein. Andere Konfigurationen von Schaltern
und einer Anpaßschaltung können verwendet werden, die die An
paßschaltung in eine Serienkonfiguration mit der Funkschal
tung und einem Versorgungsanschluß in einer Konfiguration
plazieren und die die Anpaßschaltung parallel mit der Antenne
in einer anderen Konfiguration plazieren. Und statt der
zweite Antennenteil eine viertel Wellenlänge aufweist, kann
er eine andere Wellenlänge aufweisen, und mit einer Impedanz
abgeschlossen sein oder von einer leitfähigen Röhre umgeben,
die geerdet ist. Der Versorgungskontakt und die Hülse können
auch die gleiche Komponente sein und der Versorgungskontakt,
der Erdkontakt oder der Schalter können beispielsweise auf
dem Gehäuse oder einer Komponente im Gehäuse plaziert sein.
Es wird nun im Detail Bezug genommen auf eine zweite Ausfüh
rungsform eines Funktelefons, das gemäß der vorliegenden Er
findung konfiguriert ist. Dabei werden soweit passend die
gleichen Bezugszeichen verwendet, um eine unnötige Duplizie
rung und eine Beschreibung ähnlicher Elemente, auf die oben
schon Bezug genommen wurde, und die dort schon beschrieben
wurden, zu vermeiden.
Fig. 3 ist eine rechte Seitenansicht eines Funktelefons 20,
das gemäß der Erfindung konfiguriert ist, mit einer teilge
schnittenen Ansicht, die gewisse interne Komponenten des
Funktelefons zeigt. Diese Figur zeigt unter anderem die phy
sische Beziehung der Antennenvorrichtung 26 in der ausgefah
renen Position relativ zum Gehäuse 22 und zur Leiterplatte
24, die im Gehäuse 22 angeordnet ist. In dieser Ausführungs
form umfaßt die Antenne der Antennenvorrichtung 26 ein linear
abstrahlendes Element 58 und ein schraubenförmiges abstrah
lendes Element 56, das durch ein Ende des linearen abstrah
lenden Elements 58 getragen wird. In der ausgefahrenen Posi
tion ist das schraubenförmige abstrahlende Element 56 voll
ständig außerhalb des Gehäuses 22 angeordnet und das linear
abstrahlende Element 58 ist im wesentlichen außerhalb des Ge
häuses 22 angeordnet.
Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht der Antennenvorrich
tung 26 in der eingefahrenen Position und zeigt die physikal
ische Konfiguration der Antennenvorrichtung 26 in Bezug auf
die Leiterplatte 24, den Versorgungsanschluß 36, den Erdan
schluß 38. Als optionale Komponente der Antennenvorrichtung
26 sind auch ein Rohr 52 und eine Rohrstütze 54 gezeigt, die
an der Leiterplatte 24 befestigt ist und ein Ende des Rohres
52 in einer festen Position hält. Das andere Ende des Rohres
52 wird in einer festen Position durch den Erdanschluß 38 ge
halten. Wie man in der Figur sieht, sind der Erdanschluß 38
und der Versorgungsanschluß 36 nahe einer Seite der Leiter
platte 24 an entgegengesetzten Enden der Seite angeordnet. In
der eingefahrenen Position ergibt der Erdanschluß 38 einen
direkt physischen und elektrischen Kontakt mit dem ersten
Teil des zweiten Teils der Antenne und der Versorgungsan
schluß 36 ergibt einen direkten physischen und elektrischen
Kontakt mit dem zweiten Teil des zweiten Teils der Antenne.
Auch die Hülse 40, die in dieser Ausführungsform am Gehäuse
22 befestigt ist, ist gezeigt, wie sie neben dem Versorgungs
anschluß 36 angeordnet ist.
Das Rohr 52 kann aus einem nichtleitenden Material, bei
spielsweise Plastik, hergestellt sein und dient dazu, die An
tenne von der ausgefahrenen Position in die eingefahrenen Po
sition zu führen, wenn sich die Antenne durch das Innere des
Rohres 52 bewegt. Darüberhinaus kann das Rohr 52 mit einem
leitenden Material bedeckt sein oder vollständig aus einem
leitenden Material zusammengesetzt und mit Erde verbunden
sein. In dieser Konfiguration kann das Rohr 52 verwendet wer
den, um auf den ersten Teil der Antenne zu wirken, wenn man
vom Versorgungsanschluß 36 schaut, so daß sie eine relativ
hohe Impedanz zur Impedanz des zweiten Antennenteils der An
tenne aufweist.
Fig. 5 ist ein Querschnitt der Antenne und der Hülse, die in
Fig. 4 gezeigt ist, und zeigt die Details der zusammengesetz
ten Antenne 42 dieser Ausführungsform. Das schraubenförmige
Abstrahlelement 56 kann die Schraubenspule 44 umfassen. Das
lineare Abstrahlelement 58 kann den Stab 46 umfassen. Alter
nativ können das schraubenförmige Abstrahlelement 56 und das
lineare Abstrahlelement 58 eine Kombination aus Antennenele
menten einer Spule und eines Stabes sein. Die Schraubenspule
44 ist an einem Ende des Stabes durch eine passende Vorrich
tung befestigt, beispielsweise ein Eisenband 64, das auf den
Stab 46 gefalzt und mit einem Ende der Schraubenspule 44 in
dieser Ausführungsform verlötet ist. Andere äquivalente pas
sende Vorrichtungen können verwendet werden, um die Schrau
benspule 44 auf dem Stab 46 zu befestigen, beispielsweise ei
ne Punktschweißung oder ein Verlöten der Spule mit dem Stab.
Eine Preßpassung oder ein Einschieben des Endes der Spule in
eine Vertiefung, die im Ende des Stabes ausgebildet ist oder
in ein Loch, das in der Seite des Stabes ausgebildet ist,
oder unter Verwendung des nichtleitenden Materials, das die
Schraubenspule 44 zum Stab 46 umgibt, können verwendet wer
den.
Ein unteres Metallband 70 ist nahe oder am Ende des Stabes 46
befestigt, und eine Einfassung 66 ist nahe dem anderen Ende
des Stabes 46 nahe unterhalb der Schraubenspule 44 befestigt.
Das Metallband und die Einfassung können fest am Stab durch
ein Umfalzen oder ein anderes geeignetes Mittel befestigt
werden. Diese physische Befestigung liefert auch eine direkte
elektrische Kopplung des unteren Metallbandes 70 und der Ein
fassung 66 mit dem Stab 46. Somit dient das untere Metallband
70 als ein erster Verbindungspunkt der Antenne und die Ein
fassung 66 dient als ein erster Verbindungspunkt auf der An
tenne. Weiterhin erstreckt sich in dieser speziellen Ausfüh
rungsform der erste Antennenteil von der Einfassung 66 bis
einschließlich der Schraubenspule 44; und der zweiten Anten
nenteil erstreckt sich von der Einfassung 66 bis zum Ende des
Stabes 46.
Die spezielle strukturelle Anordnung erleichtert die Anbrin
gung eines nichtleitenden Materials an den Metall teilen der
Antenne, die nicht freigelegt werden sollen, das heißt zumin
dest ein Teil des unteren Metallbandes 70 und der Einfassung
66. Beispielsweise gestattet die Trennung des zweiten Verbin
dungsortes, das ist die Einfassung 66 von der Vorrichtung zur
Verbindung der Schraubenspule 44 und des Stabes 46, das ist
das obere Metallband 64, die leichte Aufbringung einer Be
schichtung 62 und der Schraubenspule 44, dem Segment des Sta
bes 46 zwischen der Einfassung 66 und dem oberen Metallband
64 und einem Teil der Einfassung 66, beispielsweise durch ein
Spritzgußverfahren. Weiterhin kann auch eine Buchse 68 auf
den verbleibenden Teil des Stabes 46 durch ein Spritzgußver
fahren aufgebracht werden.
Obwohl diese spezielle Ausführungsform eine Einfassung 66 und
ein unteres Metallband 70 zeigt, die in direktem physischen
und elektrischen Kontakt mit dem Stab 46 stehen, kann ein
nichtleitendes Material oder ein dielektrisches Material die
Einfassung und/oder das Metallband vom Stab 46 trennen, und
somit kapazitiv mit dem Stab 46 verbunden sein und einen Teil
des Verbindungsortes bilden. Weiterhin kann die Reaktanz die
ser kapazitiven Kopplung als Teil der Antennenimpedanz be
trachtet werden, wie man sie vom Versorgungskontakt sieht.
Darüberhinaus liefert die Trennung des zweiten Verbindungsor
tes von der Vorrichtung zur Verbindung um eine vorbestimmte
Entfernung, beispielsweise der Länge der Buchse 40, auch den
Vorteil, die hinzugefügte Starre wegzunehmen, die durch den
zweiten Verbindungsort verursacht wird, der sich am selben
Punkt wie die Vorrichtung zur Verbindung befindet. Dies lie
fert einen Vorteil gegenüber bekannten Funktelefonen, die ei
ne zusammengesetzte Antenne verwenden, derart, daß wenn die
Antenne eingefahren ist, sich die Vorrichtung zur Verbindung
biegen kann, um somit eine mechanische Beschädigung der Ver
bindung zu vermeiden, beispielsweise wenn man das Funktelefon
auf den Boden fallen läßt, was einen Schlag auf das schrau
benförmige Abstrahlelement 56 ergibt, was eine Drehkraft auf
die Verbindungsvorrichtung ausübt.
Fig. 6 ist eine Teilvorderansicht einer Leiterplatte 24, ei
nes Versorgungsanschlusses 36 und eines Teils der Antennenvor
richtung 26, die in Fig. 4 gezeigt ist, wenn sich die Antenne
in einer ausgefahrenen Position befindet. Diese Figur zeigt
unter anderen Dingen, daß der Versorgungsanschluß 36 nicht
nur elektrisch mit der Antenne an einem ersten Verbindungsort
verbunden ist, sondern die Antenne auch in einer ausgefahre
nen Position hält.
Insbesondere hat der erste Verbindungsort, das ist das untere
Metallband 70, einen ersten Abschnitt mit einer ersten Dicke
und einen zweiten Abschnitt mit einer zweiten Dicke, die grö
ßer als die erste Dicke ist. In dieser speziellen Ausfüh
rungsform ist die erste Dicke ein erster Durchmesser einer
zylindrisch geformten Spitze 79 des unteren Eisenbandes 70
und die zweite Dicke ist ein zweiter Durchmesser eine Rings
72, der auf oder um das Eisenband 70 herum ausgebildet ist
(siehe auch Fig. 5). Obwohl der Ring 72 das untere Eisenband
70 umgibt, kann der erste Abschnitt eine Ausbuchtung sein,
die sich nur teilweise um das untere Eisenband 70 oder voll
ständig darum erstreckt, wie das der Ring 72 tut.
Der Versorgungsanschluß 36 umfaßt mindestens ein flexibles
Teil, beispielsweise zwei sich einander gegenüberstehende
flexible Teile, wie beispielsweise Flügel 74, die als Blatt
federn dienen. Das mindestens eine flexible Teil kann auch
eine federbelastete Vorrichtung sein. Die Antenne ist hinter
die flexiblen Teile bewegbar in die und aus der ausgefahrenen
Position und der eingefahrenen Position, wobei sich die fle
xiblen Teile durch Unregelmäßigkeiten in der Form der Antenne
in einer Richtung, die im wesentlichen rechtwinklig zur Bewe
gung der Antenne verläuft, bewegen. Die Flügel 74 üben eine
zunehmende Kraft aus, wenn sie nach außen, weg von der An
tenne geschoben werden und sind nachgiebig und dienen zur
Rückkehr in ihre Ruheposition. Eine unteres Ende 76 der Buch
se 40, das zylinderisch ausgebildet sein kann, hat einen
Durchmesser, der kleiner als der zweite Durchmesser ist und
somit die Bewegung der Antenne von der eingefahrenen Position
in die ausgefahrene Position beschränkt.
Darüberhinaus geht bei der Bewegung in die ausgefahrene Posi
tion der Ring 72 durch die Flügel 74 vor dem ersten Ab
schnitt, wobei die Zunahme und Abnahme der Federkraft, die
durch die Flügel 74 erreicht wird, wenn der Ring 72 an den
Flügel 74 vorbeigeht, eine taktile oder Anschlagrückkopplung
dem Funktelefon liefert darüber, daß die Antenne vollständig
eingefahren ist. Nachdem der Ring 72, die Flügel 74 passiert,
bewegen sich die Flügel 74 nach innen, um die Spitze 78 zu
kontaktierten. Somit wird der Ring 72 zwischen den Flügeln 74
und dem unteren Ende 76 der Buchse durch die durch die Flügel
74 erzeugte Kraft gehalten.
(Der mit der Bezugszahl 86 bezeichnete Gegenstand, der in
Fig. 6 auftaucht, wird in der Beschreibung der Fig. 8 erläu
tert).
Ein Fachmann wird erkennen, daß die Vorrichtung zur Begren
zung der Bewegung der Antenne in die eingefahrene Position
durch andere Vorrichtungen, beispielsweise einem zweiten
Ring, der auf der Antenne ausgebildet ist, erfolgen kann, und
daß die Hülse nicht notwendig ist für die Flügel 74, um die
Antenne zu halten. Beispielsweise kann das untere Metallband
70 mit einem konkaven Ring ausgebildet sein, der es umgibt,
und Flügel 74, die im konkaven Ring ruhen, können die Antenne
in der ausgefahrenen Position halten.
Fig. 7 ist eine teilweise Querschnittsansicht der Leiter
platte 24, des Erdanschlusses 38 und Teilen der Antennenvor
richtung 26, die in Fig. 4 gezeigt ist, wenn sich die Antenne
in der eingefahrenen Position befindet. Die Figur zeigt unter
anderen Dingen das Merkmal des Erdanschlusses 38, der nicht
nur elektrisch mit der Antenne in der zweiten Verbindungs
stelle verbunden ist, sondern auch die Antenne in der einge
fahrenen Position hält, und die Halteröhre 52.
Der Erdanschluß 38 umfaßt ein starres Teil 82 und ein flexi
bles Teil 80. Diese beiden Teile können integral aus einem
einzigen Metallblech ausgebildet sein, oder sie können zwei
einzelne Elemente sein, die den Erdanschluß 38 bilden. Das
starre Teil 82 kann an der Leiterplatte 24 befestigt sein,
wie auch das flexible Teil 82, wobei sich das starre Teil 82
relativ zum flexiblen Teil 80 bewegen kann. Das flexible Teil
80 kann beispielsweise eine Blattfeder oder eine federbela
stete Vorrichtung sein und kann sich in einer Richtung bewe
gen, die im wesentlichen rechtwinklig zum starren Teil ver
läuft. Wenn sich die Antenne von der ausgefahrenen Position
in die eingefahrenen Position bewegt, so bewegt sich das un
tere Metallband 70 in den Erdanschluß 38, und das untere Me
tallband 70 zwingt das flexible Teil, daß es sich in eine
Richtung bewegt, die im wesentlichen rechtwinklig zur Bewe
gung der Antenne verläuft.
Das untere Metallband 70 hat eine Ausbauchung, beispielsweise
einen Ring 72, und wenn die Antenne sich in die eingefahrene
Position bewegt, gleitet die Ausbauchung über das flexible
Teil 80, das eine zunehmende Federkraft überträgt, die auf
die Antenne angewandt wird, so daß das Funktelefon fühlt und
realisiert, daß es seine vollständig eingefahrene Position
erreicht hat. Nachdem die Ausbauchung das flexible Teil 80
verlassen hat, wird die Kraft auf die Antenne vermindert, um
so den Benutzer zu informieren, daß die vollständig eingefah
rene Position erreicht wurde. Das flexible Teil 80 übt weiter
eine Kraft gegen den Verbindungsort in der voll eingefahrenen
Position aus und dies hält den ersten Verbindungsort gegen
das starre Teil 82.
Darüberhinaus hat das starre Teil 82 ein nach oben gedrehtes
Ende 88, das das Ende des Rohres 52 ablenkt, wenn das Rohr 52
in den Erdanschluß 38 während des Zusammenbaus eingeschoben
wird. Das noch oben gebogene Ende 88, das gegen das einge
schobene Ende des Rohres 52 preßt, hält dieses Ende am Platz.
Somit ist keine getrennte Befestigungsvorrichtung erforder
lich, um das Ende des Rohres zu halten, was Leiterplatten
platz spart und den Zusammenbau erleichtert.
Die Fig. 8 und 9 sind teilweise Querschnittsansichten der
Leiterplatte, eines Versorgungsanschlusses und von Teilen der
Antennenvorrichtung, die in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist,
wenn sich die Antenne in der ausgefahrenen beziehungsweise
eingefahrenen Position befindet. Diese Figuren zeigen unter
anderem das Merkmal eines integralen Versorgungskontaktes und
eines Schalters, der als Schalter 32, wie er in Fig. 2 ge
zeigt ist, verwendet werden kann.
Die Leiterplatte 24 hat eine Anschlußfläche 84, die auf ihr
ausgebildet ist. Die Anschlußfläche 84 ist ein Teil des
Schalters. Diese Anschlußfläche kann elektrisch mit bei
spielsweise der Anpaßschaltung 30 oder insbesondere mit L₁
verbunden sein.
Der Versorgungsanschluß 36 ist an der Leiterplatte 24 befe
stigt und kann ein Teil umfassen, dessen Bewegung im Betrieb
auf die physikalischen Positionen der Antenne reagiert, bei
spielsweise einen flexibler Arm 86, der als eine Blattfeder
dient. Der flexible Arm 86 und die Flügel 74 können aus einem
einzigen Metallblech mittels wohlbekannter Stanztechniken
ausgebildet werden. Der flexible Arm 86 ist relativ zur An
schlußfläche 84 angeordnet und bildet einen anderen Teil des
Schalters. Der flexible Arm 86 oder der Versorgungsanschluß
36 kann elektrisch beispielsweise mit der Anpaßschaltung oder
insbesondere mit C verbunden sein.
Der flexible Arm 86 ragt in seiner Ruheposition in den Weg
der Antenne auf ihrer Bewegung zu den ausgefahrenen und ein
gefahrenen Positionen vor. Somit ist in dieser Ausführungs
form der Schalter normalerweise offen. Weiterhin ist er un
terhalb der Flügel 74 angeordnet, so daß wenn sich die Anten
ne in ihrer eingefahrenen Position befindet, der Schalter
normalerweise offen ist. Es sind andere Konfigurationen mög
lich. Beispielsweise würde, wenn der elektrische Kontakt am
entgegengesetzten Ende der Leiterplatte angeordnet wäre, wo
der Erdanschluß 38 in der dargestellten Ausführungsform ange
ordnet ist, der Schalter in der eingefahrenen Position ge
schlossen sein.
Da der flexible Arm 86 auf dem Bewegungsweg der Antenne ange
ordnet ist, kontaktiert das lineare Abstrahlelement 58 den
flexiblen Arm 86 während seiner Bewegung von der eingefahre
nen Position, und zwingt den flexiblen Arm 86, die Anschluß
fläche 84 zu kontaktieren. Fig. 9 zeigt den flexiblen Arm 86,
der die Anschlußfläche 84 kontaktiert, um einen direkten
elektrischen Kontakt herzustellen. Somit ist, wenn die An
tenne in einer ihrer beiden physikalischen Positionen ist,
der flexible Arm 86 nicht elektrisch mit der Anschlußfläche
84 verbunden, um somit den Schalter in eine offene Position
zu plazieren; und wenn die Antenne sich in der anderen Posi
tion der beiden physikalischen Positionen der Antenne befin
det, so ist der flexible Arm 86 elektrisch mit der Anschluß
fläche 84 verbunden, um so den Schalter in eine geschlossene
Position zu plazieren.
Darüberhinaus sind der flexible Arm 86 und die Einfassung 66
so angeordnet, daß sie sich in direktem physischen und elek
trischen Kontakt befinden, wenn sich die Antenne in der ein
gefahrenen Position befindet. Somit ist der Versorgungsan
schluß 36 elektrisch mit dem zweiten Anschlußort verbunden.
Insgesamt wurde eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung be
schrieben, die einen Anpassungszustand zwischen einer Funk
schaltung und einer Antenne sowohl in ihrer eingefahrenen als
auch in ihrer ausgefahrenen Position liefert, wobei sie
dies mit einer eleganten Formgebung tut, die die Zuverlässig
keit und die Herstellbarkeit verbessert durch Verminderung
der Zahl und der Komplexität der Komponenten und der bewegten
mechanischen Teile. Die drahtlose Kommunikationsvorrichtung
ist auch widerstandsfähig gegen eine Beschädigung, wenn sie
fallengelassen wird. Eine Anpaßschaltung, die rekonfiguriert
wird gemäß einem Schalter, der auf die Position der Antenne
anspricht, liefert die angepaßten Zustände. Darüberhinaus
kann der Schalter integral als Teil eines Versorgungsanschlu
sses ausgebildet sein.
Claims (10)
1. Drahtlose Kommunikationsvorrichtung mit:
einem Versorgungsanschluß;
einer Antenne, die in eine ausgefahrene und eine einge fahrene Position relativ zum Versorgungsanschluß bewegt werden kann, wobei sie elektrisch mit dem Versorgungsanschluß ver bunden ist und einen Parameter aufweist, der die Position der Antenne darstellt;
einer Funkschaltung;
einer Anpaßschaltung, die zwischen dem Versorgungsan schluß und der Funkschaltung geschaltet ist; und
einem Schalter, der elektrisch zwischen dem Versorgungs anschluß und der Funkschaltung in paraller Konfiguration mit der Anpaßschaltung geschaltet ist und betrieben wird, um den Zustand in Erwiderung auf eine vorbestimmte Variation des Pa rameters zu ändern, wobei der Schalter die Anpaßschaltung um geht, wenn der Schalter seinen Zustand ändert.
einem Versorgungsanschluß;
einer Antenne, die in eine ausgefahrene und eine einge fahrene Position relativ zum Versorgungsanschluß bewegt werden kann, wobei sie elektrisch mit dem Versorgungsanschluß ver bunden ist und einen Parameter aufweist, der die Position der Antenne darstellt;
einer Funkschaltung;
einer Anpaßschaltung, die zwischen dem Versorgungsan schluß und der Funkschaltung geschaltet ist; und
einem Schalter, der elektrisch zwischen dem Versorgungs anschluß und der Funkschaltung in paraller Konfiguration mit der Anpaßschaltung geschaltet ist und betrieben wird, um den Zustand in Erwiderung auf eine vorbestimmte Variation des Pa rameters zu ändern, wobei der Schalter die Anpaßschaltung um geht, wenn der Schalter seinen Zustand ändert.
2. Drahtlose Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei
der Parameter, der die Position der Antenne darstellt, die
Position der Antenne relativ zum Versorgungsanschluß ist.
3. Drahtlose Kommunkationsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei
der Schalter einen offenen Zustand und einen geschlossenen
Zustand aufweist, und wobei der Schalter im offenen Zustand
ist, wenn sich die Antenne in ihrer ausgefahrenen Position
befindet.
4. Drahtlose Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei
der Schalter ein einpoliger Ausschalter ist.
5. Drahtlose Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, wo
bei, wenn der Schalter sich in einem Zustand befindet, die
Funkschaltung direkt mit dem Versorgungsanschluß verbunden
ist, und wenn der Schalter sich in einem anderen Zustand be
findet, die Funkschaltung mit dem Versorgungsanschluß durch
die Anpaßschaltung verbunden ist.
6. Drahtlose Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei
die Anpaßschaltung eine T-verbundene Schaltung ist.
7. Drahtlose Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei
die Antenne einen ersten Verbindungsort aufweist, wobei der
Versorgungsanschluß mit dem ersten Verbindungsort in der aus
gefahrenen Position verbunden ist, wobei die Antenne eine er
ste Impedanz in der ausgefahrenen Position aufweist, wenn man
sie vom Versorgungsanschluß betrachtet, der mit dem ersten
Verbindungsort verbunden ist, und die Anpaßschaltung im we
sentlichen die erste Impedanz auf eine Impedanz der Funk
schaltung anpaßt, wenn sich die Antenne in ihrer ausgefahre
nen Position befindet.
8. Drahtlose Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei
die Antenne einen zweiten Verbindungsort aufweist, wobei der
Versorgungsanschluß mit dem zweiten Verbindungsort in der
eingefahrenen Position verbunden ist, wobei die Antenne eine
zweite Impedanz in der eingefahrenen Position aufweist, wenn
man sie vom Versorgungsanschluß betrachtet, der mit dem zwei
ten Verbindungsort verbunden ist, und die Anpaßschaltung im
wesentlichen die zweite Impedanz auf eine Impedanz der Funk
schaltung anpaßt, wenn sich die Antenne in ihrer eingefahre
nen Position befindet.
9. Drahtlose Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei
der zweite Verbindungsort die Antenne in einen zweiten Anten
nenteil und einen ersten Antennenteil aufteilt, wobei jeder
Teil eine Impedanz hat, wenn man ihn vom Versorgungsanschluß
betrachtet, der mit dem zweiten Verbindungsort verbunden ist,
wobei die Impedanz des zweiten Antennenteils um Größenordnun
gen größer als die Impedanz der ersten Antennenteils ist.
10. Drahtlose Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, wo
bei die Anpaßschaltung eine T-verbundene Schaltung ist, die
einen ersten Arm, einen zweiten Arm und ein Bein hat, wobei
der erste Arm mit dem Schalter verbunden ist und der zweite
Arm mit dem Versorgungsanschluß verbunden ist und das Bein
mit Erde verbunden ist.
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