JPH1079622A - 周波数共用アンテナ - Google Patents
周波数共用アンテナInfo
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- JPH1079622A JPH1079622A JP23156296A JP23156296A JPH1079622A JP H1079622 A JPH1079622 A JP H1079622A JP 23156296 A JP23156296 A JP 23156296A JP 23156296 A JP23156296 A JP 23156296A JP H1079622 A JPH1079622 A JP H1079622A
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- Japan
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- antenna
- frequency
- circuit
- change circuit
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 無線通信端末等で使用されるアンテナ装置に
おいて、アンテナ利得の広帯域化を図ることができる周
波数共用アンテナを提供することを目的とする。 【解決手段】 アンテナ１と直列に、電気的に制御可能
なインダクタンス変化回路２を接続する。更に、アンテ
ナ１と並列に電気的に制御可能なキャパシタンス変化回
路３を接続する。アンテナ１の共振周波数の大きな変更
を、スイッチとして使用するＰＩＮダイオードと、コイ
ルを用いたインダクタンス変化回路２によって行い、細
かな調整をバラクタダイオードを利用したキャパシタン
ス変化回路３によって行う。これらのインダクタンス変
化回路２とキャパシタンス変化回路３を電気的に制御す
ることにより、大きく離れた２つの帯域を１つのアンテ
ナ１でまかなうことができる。
おいて、アンテナ利得の広帯域化を図ることができる周
波数共用アンテナを提供することを目的とする。 【解決手段】 アンテナ１と直列に、電気的に制御可能
なインダクタンス変化回路２を接続する。更に、アンテ
ナ１と並列に電気的に制御可能なキャパシタンス変化回
路３を接続する。アンテナ１の共振周波数の大きな変更
を、スイッチとして使用するＰＩＮダイオードと、コイ
ルを用いたインダクタンス変化回路２によって行い、細
かな調整をバラクタダイオードを利用したキャパシタン
ス変化回路３によって行う。これらのインダクタンス変
化回路２とキャパシタンス変化回路３を電気的に制御す
ることにより、大きく離れた２つの帯域を１つのアンテ
ナ１でまかなうことができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、周波数共用アンテ
ナに関し、特に広帯域な共振周波数の電気的調整機能を
有する周波数共用アンテナに関するものである。
ナに関し、特に広帯域な共振周波数の電気的調整機能を
有する周波数共用アンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】送信周波数帯域と受信周波数帯域が大き
く離れている場合、たとえば衛星通信システムに用いら
れる周波数帯として送信周波数が２．５ＧＨｚ帯、受信
周波数が１．６ＧＨｚ帯の場合、アンテナ装置として
は、０．９ＧＨｚ離れた２つの帯域をカバーする必要が
ある。１つのアンテナでこれらの帯域をカバーするため
には、２．０５ＧＨｚを中心周波数として比帯域が約４
３．９％（０．９／２．０５）の広帯域なアンテナが必
要となる。しかし比帯域１０％を超える広帯域な小型ア
ンテナは、簡単には実現出来ない。なぜならば、アンテ
ナの周波数帯域特性は自然共振現象によるアンテナ（１
／２λダイポールアンテナ）に比べ、インダクター等の
何らかの集中定数を装荷して共振周波数を下げてアンテ
ナを小型化する場合の帯域幅は狭くなるためである。す
なわちアンテナの小型化とその周波数広帯域化は相反す
る特性である。また強制的に整合回路でマッチングを取
った場合には、挟帯域化するとともに、その整合回路の
挿入損失によりアンテナ効率が低下する。
く離れている場合、たとえば衛星通信システムに用いら
れる周波数帯として送信周波数が２．５ＧＨｚ帯、受信
周波数が１．６ＧＨｚ帯の場合、アンテナ装置として
は、０．９ＧＨｚ離れた２つの帯域をカバーする必要が
ある。１つのアンテナでこれらの帯域をカバーするため
には、２．０５ＧＨｚを中心周波数として比帯域が約４
３．９％（０．９／２．０５）の広帯域なアンテナが必
要となる。しかし比帯域１０％を超える広帯域な小型ア
ンテナは、簡単には実現出来ない。なぜならば、アンテ
ナの周波数帯域特性は自然共振現象によるアンテナ（１
／２λダイポールアンテナ）に比べ、インダクター等の
何らかの集中定数を装荷して共振周波数を下げてアンテ
ナを小型化する場合の帯域幅は狭くなるためである。す
なわちアンテナの小型化とその周波数広帯域化は相反す
る特性である。また強制的に整合回路でマッチングを取
った場合には、挟帯域化するとともに、その整合回路の
挿入損失によりアンテナ効率が低下する。
【０００３】上記のように送受信の周波数帯域が離れて
いる場合、一つのアンテナで送受信の周波数帯域をカバ
ーしつつ、さらに小型で高効率のアンテナの実現は困難
であつた。
いる場合、一つのアンテナで送受信の周波数帯域をカバ
ーしつつ、さらに小型で高効率のアンテナの実現は困難
であつた。
【０００４】従来の技術として、公開特許広報（特開平
４−２１３９０７）に記載の例を図６に記す。図６は、
従来の共振周波数を変化させるアンテナ装置の構成図で
あって、図６（ａ）はアンテナ１と並列にキャパシタン
ス変化回路３を接続し、制御信号電圧によってキャパシ
タンスの値を変えて、アンテナ１の共振周波数を変える
ものを示しており、また図６（ｂ）はアンテナ１と直列
にインダクタンス変化回路２を接続したものを示してお
り、同様に制御信号電圧によってインダクタンスの値を
変えてアンテナの共振周波数を変化させるものである。
４−２１３９０７）に記載の例を図６に記す。図６は、
従来の共振周波数を変化させるアンテナ装置の構成図で
あって、図６（ａ）はアンテナ１と並列にキャパシタン
ス変化回路３を接続し、制御信号電圧によってキャパシ
タンスの値を変えて、アンテナ１の共振周波数を変える
ものを示しており、また図６（ｂ）はアンテナ１と直列
にインダクタンス変化回路２を接続したものを示してお
り、同様に制御信号電圧によってインダクタンスの値を
変えてアンテナの共振周波数を変化させるものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の装置では、図３の本発明の実施の形態１の送受信周波
数帯域の概略図に示すように、受信周波数帯域５と送信
周波数帯域６が大きく離れている場合には、キャパシタ
ンス変化回路のみではその変化量が小さく、また周波数
を小さく微調する場合、インダクタンス変化回路のみで
は対応できない。また、送受信個々にアンテナを設ける
と部品点数が増えて装置が複雑になるという問題点を有
している。
の装置では、図３の本発明の実施の形態１の送受信周波
数帯域の概略図に示すように、受信周波数帯域５と送信
周波数帯域６が大きく離れている場合には、キャパシタ
ンス変化回路のみではその変化量が小さく、また周波数
を小さく微調する場合、インダクタンス変化回路のみで
は対応できない。また、送受信個々にアンテナを設ける
と部品点数が増えて装置が複雑になるという問題点を有
している。
【０００６】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、受信周波数帯域と送信周波数帯域が離れているよう
な衛星通信システムなどでも十分な利得が得られる周波
数共用アンテナを提供することを目的としている。
で、受信周波数帯域と送信周波数帯域が離れているよう
な衛星通信システムなどでも十分な利得が得られる周波
数共用アンテナを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、アン
テナと直列に、アンテナの共振周波数の大きな変更を担
当するインダクタンス変化回路を設け、かつアンテナと
並列にアンテナの共振周波数の微調整を担当するキャパ
シタンス変化回路を設け、このインダクタンス変化回路
とキャパシタンス変化回路を制御信号電圧によって操作
する。
テナと直列に、アンテナの共振周波数の大きな変更を担
当するインダクタンス変化回路を設け、かつアンテナと
並列にアンテナの共振周波数の微調整を担当するキャパ
シタンス変化回路を設け、このインダクタンス変化回路
とキャパシタンス変化回路を制御信号電圧によって操作
する。
【０００８】請求項２の発明は、前記インダクタンス変
化回路の制御信号電圧を、アンテナ用給電線に重畳させ
る。
化回路の制御信号電圧を、アンテナ用給電線に重畳させ
る。
【０００９】
【発明の実施の形態】請求項１の発明は、アンテナと直
列に接続したインダクタンス変化回路によってアンテナ
の共振周波数を大きく変化させ、またアンテナ１と並列
に接続したキャパシタンス変化回路によって細かな調整
を行う作用を有する。
列に接続したインダクタンス変化回路によってアンテナ
の共振周波数を大きく変化させ、またアンテナ１と並列
に接続したキャパシタンス変化回路によって細かな調整
を行う作用を有する。
【００１０】請求項２の発明は、インダクタンス変化回
路の制御信号電圧をアンテナ用給電線に重畳して、アン
テナの共振周波数を変化させる。
路の制御信号電圧をアンテナ用給電線に重畳して、アン
テナの共振周波数を変化させる。
【００１１】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態１の周波数共用アンテナの構成図、図２は同周波数共
用アンテナの回路図、図３は同送受信周波数帯域の概略
図、図４は同インダクタンス変化回路による共振周波数
の変化を説明するための周波数共用アンテナの等価回路
図である。１はアンテナであり、７はインダクタンス変
化回路２で使用するコイル、８はインダクタンスの値を
変えるためのスイッチとして使用するＰＩＮダイオード
である。９はＰＩＮダイオード８への制御信号電圧を印
加するための端子である。１０はアンテナ１へ給電され
る高周波電力が制御信号電圧を印加する端子９側とグラ
ンド１１へ漏れるのを抑制するためのチョークコイルで
ある。１２はキャパシタンス変化回路３で、キャパシタ
ンスの値を変えるために使用するバラクタダイオードで
あり、１３はバラクタダイオード１２のキャパシタンス
の制御信号電圧を印加するための端子である。１４はＰ
ＩＮダイオード８とバラクタダイオード１２の制御信号
電圧を分離するためのコンデンサである。また１５は送
受信回路である。
態１の周波数共用アンテナの構成図、図２は同周波数共
用アンテナの回路図、図３は同送受信周波数帯域の概略
図、図４は同インダクタンス変化回路による共振周波数
の変化を説明するための周波数共用アンテナの等価回路
図である。１はアンテナであり、７はインダクタンス変
化回路２で使用するコイル、８はインダクタンスの値を
変えるためのスイッチとして使用するＰＩＮダイオード
である。９はＰＩＮダイオード８への制御信号電圧を印
加するための端子である。１０はアンテナ１へ給電され
る高周波電力が制御信号電圧を印加する端子９側とグラ
ンド１１へ漏れるのを抑制するためのチョークコイルで
ある。１２はキャパシタンス変化回路３で、キャパシタ
ンスの値を変えるために使用するバラクタダイオードで
あり、１３はバラクタダイオード１２のキャパシタンス
の制御信号電圧を印加するための端子である。１４はＰ
ＩＮダイオード８とバラクタダイオード１２の制御信号
電圧を分離するためのコンデンサである。また１５は送
受信回路である。
【００１２】以上のように構成された周波数共用アンテ
ナについて、その動作を図３の送受信周波数帯域の概略
図と図４（ａ），（ｂ）の動作原理図を用いて説明す
る。まず、アンテナ１の共振周波数をインダクタンス変
化回路２を用いて、送信周波数帯６と受信周波数帯域５
で大きく切り替える場合の動作について説明する。最初
に、制御信号電圧を端子９から、チョークコイル１０を
介してＰＩＮダイオード８に印加している状態、すなわ
ちＰＩＮダイオード８がＯＮ状態の等価回路を図４
（ａ）に示すが、図４（ａ）においてアンテナ１の共振
周波数が図３の送信周波数帯域６内にあるように、あら
かじめアンテナ１の設計をしておく必要がある。なお、
１６はバラクタダイオード１２に相当する可変容量コン
デンサである。
ナについて、その動作を図３の送受信周波数帯域の概略
図と図４（ａ），（ｂ）の動作原理図を用いて説明す
る。まず、アンテナ１の共振周波数をインダクタンス変
化回路２を用いて、送信周波数帯６と受信周波数帯域５
で大きく切り替える場合の動作について説明する。最初
に、制御信号電圧を端子９から、チョークコイル１０を
介してＰＩＮダイオード８に印加している状態、すなわ
ちＰＩＮダイオード８がＯＮ状態の等価回路を図４
（ａ）に示すが、図４（ａ）においてアンテナ１の共振
周波数が図３の送信周波数帯域６内にあるように、あら
かじめアンテナ１の設計をしておく必要がある。なお、
１６はバラクタダイオード１２に相当する可変容量コン
デンサである。
【００１３】次にアンテナ１の共振周波数を送信周波数
１７から受信周波数１８に移動させる場合には、制御信
号電圧を下げてＰＩＮダイオード８をＯＦＦ状態にす
る。このときの等価回路を図４（ｂ）に示す。図４
（ｂ）において、アンテナ１と直列にコイル７が挿入さ
れることになり、アンテナ１の共振周波数が下がること
になる。コイル７のインダクタンスの値は、ＰＩＮダイ
オード８のＯＮ／ＯＦＦ状態の変化によりアンテナ１の
共振周波数が送信周波数帯域６と受信周波数帯域５の間
で切り替わるように適切に選択しなければならない。
１７から受信周波数１８に移動させる場合には、制御信
号電圧を下げてＰＩＮダイオード８をＯＦＦ状態にす
る。このときの等価回路を図４（ｂ）に示す。図４
（ｂ）において、アンテナ１と直列にコイル７が挿入さ
れることになり、アンテナ１の共振周波数が下がること
になる。コイル７のインダクタンスの値は、ＰＩＮダイ
オード８のＯＮ／ＯＦＦ状態の変化によりアンテナ１の
共振周波数が送信周波数帯域６と受信周波数帯域５の間
で切り替わるように適切に選択しなければならない。
【００１４】次にアンテナ１の共振周波数の微調整を行
う場合について説明する。アンテナ１の共振周波数が受
信周波数帯域５と送信周波数帯域６のいずれにある場合
でも、共振周波数の微調整はキャパシタンス変化回路３
を用いて行う。一般的にバラクタダイオード１２は印加
電圧に対して連続的にキャパシタンスの値が変化する
が、このバラクタダイオード１２に端子１３から制御信
号電圧をチョークコイル１０を介して印加し、バラクタ
ダイオードのキャパシタンスを制御する。図３に示すよ
うにアンテナ１の共振周波数を高い方１９へ移動させる
場合には、バラクタダイオード１２へ制御信号電圧を上
げて、キャパシタンスの値を小さくする。逆にアンテナ
１の共振周波数を低い方２０場合には、バラクタダイオ
ード１２に印加している制御信号電圧を下げて、バラク
タダイオード１２のキャパシタンスを大きくする。この
ようにして、制御信号電圧によりバラクタダイオード１
２のキャパシタンスを変化させて、アンテナ１の共振周
波数の微調整を行う。
う場合について説明する。アンテナ１の共振周波数が受
信周波数帯域５と送信周波数帯域６のいずれにある場合
でも、共振周波数の微調整はキャパシタンス変化回路３
を用いて行う。一般的にバラクタダイオード１２は印加
電圧に対して連続的にキャパシタンスの値が変化する
が、このバラクタダイオード１２に端子１３から制御信
号電圧をチョークコイル１０を介して印加し、バラクタ
ダイオードのキャパシタンスを制御する。図３に示すよ
うにアンテナ１の共振周波数を高い方１９へ移動させる
場合には、バラクタダイオード１２へ制御信号電圧を上
げて、キャパシタンスの値を小さくする。逆にアンテナ
１の共振周波数を低い方２０場合には、バラクタダイオ
ード１２に印加している制御信号電圧を下げて、バラク
タダイオード１２のキャパシタンスを大きくする。この
ようにして、制御信号電圧によりバラクタダイオード１
２のキャパシタンスを変化させて、アンテナ１の共振周
波数の微調整を行う。
【００１５】（実施の形態２）図５は本発明の実施の形
態２の給電線に制御信号電圧を重畳させる周波数共用ア
ンテナの回路図である。図５において、１はアンテナで
あり、７はインダクタンス変化回路で使用するコイル、
８はインダクタンスの値を変えるためのスイッチとして
使用するＰＩＮダイオード、９はＰＩＮダイオード８へ
の制御信号電圧を印加するための端子、１０はアンテナ
１へ給電される高周波電力の制御信号電圧を印加する端
子９側とグランド１１への漏洩を抑制するためのチョー
クコイル、１５は送受信回路である。
態２の給電線に制御信号電圧を重畳させる周波数共用ア
ンテナの回路図である。図５において、１はアンテナで
あり、７はインダクタンス変化回路で使用するコイル、
８はインダクタンスの値を変えるためのスイッチとして
使用するＰＩＮダイオード、９はＰＩＮダイオード８へ
の制御信号電圧を印加するための端子、１０はアンテナ
１へ給電される高周波電力の制御信号電圧を印加する端
子９側とグランド１１への漏洩を抑制するためのチョー
クコイル、１５は送受信回路である。
【００１６】図５において、送受信回路１５から送信さ
れた高周波出力信号は、アンテナ用給電線４を介してア
ンテナ１に供給される。アンテナ１の共振周波数を図３
中の送信周波数帯域６に移動させる場合には、端子９に
制御電圧を印加しＰＩＮダイオード８をＯＮ状態とす
る。これにより、インダクタンス変化回路２中のコイル
が短絡され、アンテナ１の共振周波数が上がる。逆にア
ンテナ１の共振周波数を図３中の受信周波数帯域５に移
動させるには、インダクタンス変化回路２中のＰＩＮダ
イオード８がＯＦＦ状態になるように、端子９に印加し
ている制御電圧を下げる。この結果、アンテナ１と直列
にコイル７が挿入され、アンテナ１の共振周波数が下が
る。なお、ＰＩＮダイオード８のＯＮ／ＯＦＦで、送信
周波数帯域６と受信周波数帯域５を切り替えられるよう
に、コイル７のインダクタンスの値を設定しておかなけ
ればならない。
れた高周波出力信号は、アンテナ用給電線４を介してア
ンテナ１に供給される。アンテナ１の共振周波数を図３
中の送信周波数帯域６に移動させる場合には、端子９に
制御電圧を印加しＰＩＮダイオード８をＯＮ状態とす
る。これにより、インダクタンス変化回路２中のコイル
が短絡され、アンテナ１の共振周波数が上がる。逆にア
ンテナ１の共振周波数を図３中の受信周波数帯域５に移
動させるには、インダクタンス変化回路２中のＰＩＮダ
イオード８がＯＦＦ状態になるように、端子９に印加し
ている制御電圧を下げる。この結果、アンテナ１と直列
にコイル７が挿入され、アンテナ１の共振周波数が下が
る。なお、ＰＩＮダイオード８のＯＮ／ＯＦＦで、送信
周波数帯域６と受信周波数帯域５を切り替えられるよう
に、コイル７のインダクタンスの値を設定しておかなけ
ればならない。
【００１７】上記の様に、送受信制御信号電圧により高
周波成分阻止用のチョークコイル１０を介して、ＰＩＮ
ダイオード８の切り替えを制御し、送受信周波数帯域間
５，６での共振周波数を切り換える構成である。
周波成分阻止用のチョークコイル１０を介して、ＰＩＮ
ダイオード８の切り替えを制御し、送受信周波数帯域間
５，６での共振周波数を切り換える構成である。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、共
振周波数を電気的に制御する周波数共用アンテナでは、
送受信周波数が大きく離れているような通信システムな
どに求められる広帯域な周波数特性を実現できる。ま
た、アンテナ装置全体の小型化も図ることができるため
に、携帯通信端末の小型化に有効である。
振周波数を電気的に制御する周波数共用アンテナでは、
送受信周波数が大きく離れているような通信システムな
どに求められる広帯域な周波数特性を実現できる。ま
た、アンテナ装置全体の小型化も図ることができるため
に、携帯通信端末の小型化に有効である。
【図１】本発明の実施の形態１の周波数共用アンテナの
構成図
構成図
【図２】本発明の実施の形態１の周波数共用アンテナの
回路図
回路図
【図３】本発明の実施の形態１の送受信周波数帯域の概
略図
略図
【図４】本発明の実施の形態１のインダクタンス変化回
路による共振周波数の変化を説明するための周波数共用
アンテナの等価回路図
路による共振周波数の変化を説明するための周波数共用
アンテナの等価回路図
【図５】本発明の実施の形態２の給電線に制御信号電圧
を重畳させる周波数共用アンテナの回路図
を重畳させる周波数共用アンテナの回路図
【図６】従来の共振周波数を変化させるアンテナ装置の
構成図
構成図
１ アンテナ ２ インダクタンス変化回路 ３ キャパシタンス変化回路 ４ アンテナ用給電線 ５ 受信周波数帯域 ６ 送信周波数帯域 ７ コイル ８ ＰＩＮダイオード １０ チョークコイル １１ グランド １２ バラクタダイオード １５ 送受信回路 １６ 可変容量コンデンサ １７ 送信周波数 １８ 受信周波数
Claims (2)
- 【請求項１】アンテナに直列に、アンテナの共振周波数
の大きな変更を担当するインダクタンス変化回路を設
け、かつアンテナと並列にアンテナの共振周波数の微調
整を担当するキャパシタンス変化回路を設け、このイン
ダクタンス変化回路とキャパシタンス変化回路を制御信
号電圧によって操作することを特徴とする周波数共用ア
ンテナ。 - 【請求項２】前記インダクタンス変化回路の制御信号電
圧を、アンテナ用給電線に重畳させることを特徴とする
請求項１記載の周波数共用アンテナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23156296A JPH1079622A (ja) | 1996-09-02 | 1996-09-02 | 周波数共用アンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23156296A JPH1079622A (ja) | 1996-09-02 | 1996-09-02 | 周波数共用アンテナ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1079622A true JPH1079622A (ja) | 1998-03-24 |
Family
ID=16925460
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23156296A Pending JPH1079622A (ja) | 1996-09-02 | 1996-09-02 | 周波数共用アンテナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1079622A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2004036687A1 (ja) * | 2002-10-15 | 2006-02-16 | 株式会社日立製作所 | 小型のマルチモードアンテナ及びそれを用いた高周波モジュール |
| WO2010140406A1 (ja) * | 2009-06-05 | 2010-12-09 | 株式会社村田製作所 | アンテナ装置及び無線通信機 |
| WO2011024280A1 (ja) * | 2009-08-27 | 2011-03-03 | 株式会社 東芝 | アンテナ装置及び通信装置 |
| JP2012034379A (ja) * | 2011-09-02 | 2012-02-16 | Hitachi Ltd | 無線ユニットおよび無線装置 |
| WO2013012078A1 (ja) * | 2011-07-20 | 2013-01-24 | 株式会社フジクラ | アンテナ及び無線タグ |
| JP5400945B1 (ja) * | 2012-10-12 | 2014-01-29 | 株式会社フジクラ | アンテナの製造方法 |
| US8941548B2 (en) | 2011-08-30 | 2015-01-27 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Antenna device and electronic apparatus including antenna device |
| US8988292B2 (en) | 2011-03-30 | 2015-03-24 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Antenna device and electronic device including antenna device |
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-
1996
- 1996-09-02 JP JP23156296A patent/JPH1079622A/ja active Pending
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