CN114725665A - 圆极化天线 - Google Patents

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CN114725665A CN202111577639.2A CN202111577639A CN114725665A CN 114725665 A CN114725665 A CN 114725665A CN 202111577639 A CN202111577639 A CN 202111577639A CN 114725665 A CN114725665 A CN 114725665A
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Abstract

本公开的发明名称为“圆极化天线”。公开了一种椭圆或圆极化微带天线。该天线包括衬底、布置在衬底的第一侧上的导体和接地平面。导体包括通常在第一方向上延伸的第一天线和通常在第二方向上延伸的第二天线，其中第二方向与第一方向正交。第二天线经由包括一个或多个电阻器、一个或多个电感器和/或一个或多个电容器的一个或多个电组件连接到接地平面。

Description

圆极化天线
本公开涉及一种被配置成发射和/或接收椭圆或圆极化辐射（circularlypolarized radiation）的天线。
被配置成发射和/或接收圆极化辐射的天线（“圆极化天线”）被广泛用于各种应用，诸如无线通信、物联网（IoT）装置、全球定位系统（GPS）装置等。圆极化天线可有益地用于提供定位和极化分集。
常见的圆极化天线包括贴片天线（patch antenna）、螺旋形天线（helicalantenna）和螺线天线（spiral antenna）。然而，已知的天线能占据相对大量的空间，这可能不适用于例如微型和手持应用。
已知，由彼此定向在900的两个单极天线的组合来构造圆极化天线。例如，CN109546320B公开了一种由倒F天线4和单极天线3构造的圆极化天线。
申请人相信对于圆极化天线仍有改进的余地。
本发明提供一种被配置成发射和/或接收椭圆或圆极化辐射的微带天线（microstrip antenna），所述微带天线包括：
衬底；
布置在所述衬底的第一侧上的导体；以及
接地平面；
其中，所述导体包括通常在第一方向上延伸的第一天线和通常在第二方向上延伸的第二天线，其中，所述第二方向与所述第一方向正交；以及
其中，所述第二天线经由包括一个或多个电阻器、一个或多个电感器和/或一个或多个电容器的一个或多个电组件连接到所述接地平面。
经由一个或多个电组件将第二天线连接到接地平面在天线的设计中提供了附加的控制和灵活性。换句话说，各种实施例的天线在其设计中具有一个或多个附加自由度（即，除了几何自由度之外）。在特定实施例中，选择电组件，以便控制第一天线和第二天线之间的振幅和/或相位平衡。这又允许同时控制轴比、天线增益和天线的输入阻抗。
天线是微带天线，即由衬底、布置在衬底的第一侧上的导体和接地平面形成的天线。
微带是一种类型的传输线，例如，其可用于传输微波、太赫兹或高频无线电波。微带结构可使用本领域技术人员已知的常规方法制作在印刷电路板上，或者作为单片微波集成电路（MMIC）的一部分。这样的方法包括但不限于铣削（milling）、丝网印刷（screenprinting）和化学蚀刻。从而，微带天线可通过那些技术之一在PCB上形成。
衬底可包括一（单）层衬底材料，例如，其中该材料可具有大约1.0 mm或更小的厚度。衬底可由电绝缘材料形成。合适的衬底材料包括，例如，Duroid、特氟龙（Teflon）和FR4。
导体可包括在衬底的第一侧上形成的导电层。导体可被直接布置在（即接触）衬底的第一侧上，或者间接布置在衬底的第一侧上（例如，其中在导体和衬底之间提供一层或多层）。与衬底的厚度相比，传导层可相对薄。例如，传导层可具有大约0.1 mm、0.05 mm或更小的厚度。传导层可具有均匀的厚度。合适的导体材料是金属，诸如例如铜。
微带结构可在传导层中形成。微带结构可在传导层的平面内具有二维形状，所述二维形状例如通过蚀刻或铣削传导层以去除不想要的传导材料而形成。
接地平面可包括传导层的与天线的组合面积相比具有相对大的面积的一部分。附加地或备选地，接地平面可包括在衬底的与传导层相对的一侧上形成的接地层。这样的接地层可覆盖放置它的一侧上的大部分衬底，但是不应该覆盖第一和第二天线（正）下方的区域。
接地平面和/或接地层可由导电材料形成，诸如与传导层相同的传导材料。接地平面和/或接地层可具有均匀的厚度。导体（例如导体中的接地平面）可通过一个或多个通孔连接到接地层。通孔是衬底一侧上的传导层和衬底另一侧上的接地层之间的电连接，并且可以是穿通孔（through hole），其中孔的边缘用传导材料涂覆。
导体包括通常在第一（x）方向上延伸的第一天线和通常在第二（y）方向上延伸的第二天线，其中第二（y）方向与第一（x）方向正交。也就是说，传导层可被制作成（例如蚀刻或铣削）第一和第二正交天线。
第一（x）和第二（y）方向可以是传导层平面中的方向，即平行于衬底平面的方向。第三（z）方向可被定义为与衬底平面和/或传导层平面正交的方向（即，与第一（x）方向和第二（y）方向两者正交）。
第一和第二天线可各自是微带天线。从而，微带天线可包括两个正交的微带天线。
第一和第二天线中的每个天线可至少包括单极部分，例如，第一天线可包括沿着第一（x）方向延伸的第一单极部分，以及第二天线可包括沿着第二（y）方向延伸的第二单极部分。每个单极部分可例如包括具有λg/4长度的微带，其中λg是天线被设计成发射和/或接收的辐射在衬底中的波长。从而，第一单极部分可在第一（x）方向上具有λg/4的长度，并且第二单极部分可在第二（y）方向上具有λg/4的长度。
第一和第二天线中的每个天线可包括任何合适类型的微带天线，诸如倒L天线或倒F天线。
倒L天线包括单极部分，该单极部分经由在单极部分的一末端（端）的（单个）微带部分连接到接地平面。一种倒F天线包括单极部分和馈电微带部分，该单极部分经由在单极部分的一末端（端）的（单个）微带部分连接到接地平面，该馈电微带部分的一端（第一端）连接到单极部分的中间区域，例如连接到单极部分上比它到单极部分的（长度的）中心点更靠近接地端的一点，而馈电微带部分的另一端（第二端）是天线输入端，天线输入端可连接到传送器或接收器。
在各种特定实施例中，第一天线是倒F天线。从而，第一天线可包括沿着第一（x）方向布置的第一单极部分，其中第一单极部分经由（单个）微带部分连接到接地平面，该微带部分可沿着第二（y）方向延伸（以便在第二（y）方向上在第一单极部分和接地平面之间形成间隙）。第一天线还可包括馈电微带线，该馈电微带线可包括天线输入端口，该天线输入端口可连接到单极部分的中间区域，并且可沿着第二（y）方向延伸。
从而，第一微带部分可连接到第一单极部分的一末端（端），并且第二馈电微带部分可连接到第一单极部分的中间区域，例如连接到第一单极部分上的一点，该点比它到第一单极部分的（长度的）中心点更靠近接地端。第一天线的第一和第二微带部分可以是平行的，并且可具有相等的长度（在第二（y）方向上）。
在各种特定实施例中，第二天线是倒L天线。因而，第二天线可包括沿着第二（y）方向布置的第二单极部分，其中第二单极部分经由在第二单极部分的一末端（端）的（单个）微带部分连接到接地平面。
第二天线的微带部分的至少一部分应该沿着第一（x）方向延伸（以便在第一（x）方向上在第二单极部分和接地平面之间形成间隙）。在一些实施例中，第二天线的微带部分的一部分也可沿着第二（y）方向延伸。例如，第二天线的第二单极部分可经由“L”形微带部分连接到接地平面，该微带部分包括与在第二（y）方向上延伸的第二微带线部分串联连接的在第一（x）方向上延伸的第一微带线部分。
然而，其他实施例也将是可能的。
在实施例中，（整个）天线经由设置在第一天线的馈电微带部分上的（单个）输入端馈电。
第一天线（的第一单极部分）可被配置成发射和/或接收在第二（y）方向上线性极化的电磁辐射，并且第二天线（的第二单极部分）可被配置成发射和/或接收在第一正交（x）方向上线性极化的电磁辐射。
在由天线中的每个天线发射/接收的辐射的振幅相等的情况下，并且在由天线中的每个天线发射/接收的辐射之间存在900相位差的情况下（即，在第一和第二天线之间振幅和相位平衡的情况下），组合的发射/接收的辐射将是“完美”圆极化的。在振幅和相位之一或两者不完美平衡的情况下（但是在这两个振幅都非零并且存在非零相位差的情况下），发射/接收的辐射将是椭圆极化的。
圆/椭圆极化辐射的极化性质可用所谓的轴比（AR）来描述。轴比被定义为极化椭圆的短轴和长轴之间的比率。如果椭圆具有相等的短轴和长轴，则天线被“完美”圆极化，并且轴比等于1。线性极化天线的轴比是无限大的，因为短轴等于零。对于圆极化天线，希望轴比尽可能接近1。
微带天线设计的几何尺寸通常被调整成满足天线的一个或多个期望条件。例如，可调整几何尺寸以获得期望的轴比、天线增益和/或输入阻抗。然而，申请人已经认识到，在这些条件中的两个或更多个之间可能存在折衷，并且特别是，已知的设计不允许同时优化轴比、天线增益和输入阻抗。
从而，根据本发明，第二天线经由包括一个或多个电阻器、一个或多个电感器和/或一个或多个电容器的一个或多个电组件连接到接地平面。
经由一个或多个电组件将第二天线连接到接地平面在天线的设计中提供了附加的控制和灵活性。换句话说，经由一个或多个电组件将第二天线连接到接地平面提供了天线设计中的一个或多个附加自由度（即，除了几何考虑之外）。
在特定实施例中，选择一个或多个组件来控制第一天线和第二天线之间的振幅和/或相位平衡。这又允许同时控制轴比、天线增益和天线的输入阻抗。
一个或多个电组件应该被理解为与一个或多个微带部分不同（不相同）。在特定实施例中，每个电组件包括表面安装组件，诸如表面安装装置（SMD）或表面安装技术（SMT）组件。申请人已经认识到，这些装置特别适合用于与微带天线集成。
一个或多个电组件可串联连接在第二天线的第二单极部分和接地平面之间。例如，一个或多个电组件可与第二天线的微带部分串联连接，该微带部分将第二单极部分连接到接地平面。从而，第二天线（的第二单极）可经由串联连接的微带部分和一个或多个电组件连接到接地平面。
如上所述，在第二天线的第二单极部分经由“L”形微带部分连接到接地平面的情况下，一个或多个电组件可串联连接在第一（x）方向上延伸的第一微带线部分和在第二（y）方向上延伸的第二微带线部分之间。然而，其他布置也将是可能的。
在各种特定实施例中，一个或多个电组件形成相移电路。也就是说，一个或多个电组件可被配置成在第一和第二天线（由第一和第二天线发射/接收的辐射）之间引入相移。可配置一个或多个电组件，使得天线在由第一和第二天线发射/接收的辐射之间提供近似900的相位差。
这样的相移可由提供电阻和电抗（即复阻抗）的电路来提供。这样的相移电路可通过将一个或多个电阻器与一个或多个电感器和/或一个或多个电容器串联连接来形成。
从而，在特定实施例中，一个或多个电组件包括与一个或多个电感器和/或一个或多个电容器串联连接的一个或多个电阻器。例如，一个或多个电组件可包括与电感器串联连接的电阻器，或者与电容器串联连接的电阻器。然而，其他布置也将是可能的。
如上所述，除了天线设计中的几何自由度之外，一个或多个电组件还提供一个或多个附加自由度。
从而，例如，天线的几何形状可被配置成实现第一和第二天线之间的振幅平衡（即，使得由天线中的每个天线发射/接收的辐射的振幅近似相等）。这可例如通过适当地调整（一个或多个）第一和/或第二天线的（一个或多个）长度、（一个或多个）第一和/或第二天线与接地平面之间的（一个或多个）间隙的大小和/或第二微带线部分的长度等来实现。
然后可使用被配置成引入相移的相移电路来调整相位平衡。这样的相移电路能在宽频率范围上引入固定的相移。这又允许同时控制轴比、天线增益和天线的输入阻抗。
现在将参考以下附图，仅通过示例的方式描述本发明的某些优选实施例，附图中：
图1示意性示出了根据实施例配置的天线；
图2示意性示出了根据实施例配置的天线；
图3示意性地图示了圆极化辐射；
图4示意性地图示了根据实施例配置的相移电路的等效电路；
图5示意性图示了根据实施例配置的相移电路；和
图6A图示了远场图（far field pattern），并且图6B图示了根据实施例配置的天线的轴比（AR）。
被配置成发射和/或接收圆极化辐射的天线（“圆极化天线”）被广泛用于各种应用，诸如无线通信、物联网（IoT）装置、全球定位系统（GPS）装置等。圆极化天线可有益地用于提供定位和极化分集。可能希望提供一种紧凑的圆极化天线，例如用于微型和手持应用。
图1和2图示了根据各种实施例的微带天线，其被配置成发射和/或接收圆极化辐射。
天线是微带天线，并且因此由衬底1、布置在衬底一侧的导电层2和布置在衬底相对侧的接地层3b形成。
衬底1可包括一层电绝缘材料，诸如例如Duroid、特氟龙或FR4。传导层2可包括一薄层金属（诸如铜），并且可具有均匀的厚度。
可使用本领域技术人员已知的诸如铣削、丝网印刷和化学蚀刻之类的常规方法在印刷电路板（PCB）上或作为单片微波集成电路（MMIC）的一部分制作微带结构。可在传导层2中例如通过蚀刻或铣削传导层以去除不想要的传导材料来形成期望的二维形状。
接地层3b包括在衬底1的与传导层2相对的一侧上形成的另一层导电材料（例如铜）。接地层3b可覆盖放置它的一侧上的衬底1的大部分。接地层3b不应覆盖第一天线5和第二天线6正下方的区域。
如图1和图2中所图示的，传导层2中的接地平面3a通过通孔4连接到接地层3b，即传导层2和接地层3b之间的电连接以穿通孔的形式，其中孔的边缘用导电材料涂覆。
如图1和图2中所示，传导层2被制作（例如蚀刻或铣削）成包括通常在第一（x）方向上延伸的第一微带天线5和通常在第二正交（y）方向上延伸的第二微带天线6的形状。第三（z）方向可被定义为与衬底1的平面和/或传导层2的平面正交的方向（并且因此与第一（x）和第二（y）方向正交）。
更具体地，在本实施例中，第一微带天线5是倒F天线，即包括在第一（x）方向上延伸的λg/4长度的单极部分，并且通过连接到单极部分一端的单个微带部分连接到接地平面3a。倒F天线5还包括连接到单极部分的中间区域的中间馈电微带部分。整个天线经由设置在中间馈电微带部分上的输入端7馈电。
第二微带天线6是倒L天线，即包括在第二（y）方向上延伸的λg/4长度的单极部分，并经由在单极部分一端的单个微带部分连接到接地平面。
如图1中所示，第二天线6的单极部分经由“L”形微带部分连接到接地平面3a。从而，第二天线6的单极部分经由在第一（x）方向上延伸的第一微带线部分和在第二（y）方向上延伸的附加微带线部分9连接到接地平面3a。
还如图1中所示，第二天线6经由串联连接在第二天线6的单极部分和微带线部分的一部分之间的一个或多个电组件8连接到接地平面3a。电组件8包括一个或多个电阻器、一个或多个电感器和/或一个或多个电容器。
经由一个或多个电组件将第二天线连接到接地平面在天线的设计中提供了附加的控制和灵活性。换句话说，各种实施例的天线除了其设计中的几何自由度之外，还具有一个或多个附加自由度。
倒F天线5被配置成发射和/或接收在第二（y）方向上线性极化的电磁辐射，并且倒L天线6被配置成发射和/或接收在第一正交（x）方向上线性极化的电磁辐射。在由天线中的每个天线发射/接收的辐射振幅相等的情况下，并且在由第一天线5和第二天线6发射/接收的辐射之间的相位差为900的情况下（即，在第一天线5和第二天线6之间的振幅和相位平衡的情况下），发射/接收的辐射将是“完美”圆极化的。另一方面，在振幅和相位之一或两者不完美平衡的情况下，发射/接收的辐射将是椭圆极化的。
在第三（正z）方向上行进的辐射极化波的电场可由下式描述：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
，
其中Ex0是电场x分量的最大幅度，并且Ey0是电场y分量的最大幅度；ω为径向频率，ω=2πf；k是传播常数（也称为相位常数，或波数），
Figure DEST_PATH_IMAGE004
；z是电磁波传播轴；以及
Figure DEST_PATH_IMAGE006
是两个分量之间的相位差，
Figure DEST_PATH_IMAGE008
。
如由图3所示，长轴与短轴的比率称为轴比（AR），并且它等于：
Figure DEST_PATH_IMAGE010
。
在圆极化的情况下，
Figure DEST_PATH_IMAGE012
，
并且AR接近或等于1。
为了设计AR接近1的天线（并实现其他期望的属性），可调整天线布局的几何尺寸。例如，振幅平衡Ex0=Ey0可通过适当选择天线5、6的长度、天线5、6和接地平面3a之间的间隙大小、微带线部分9的宽度等来实现。
相位平衡
Figure DEST_PATH_IMAGE014
然后可通过提供引入相移
Figure DEST_PATH_IMAGE016
的附加相移电路来调整，如现在将更详细描述的那样。
如由图4所示，复阻抗可由与电感器或电容器串联连接的电阻器R提供。电阻器提供复阻抗的实部R，并且电感器或电容器提供复阻抗的虚部（电抗X）。
如由图5所示，电阻器可以是SMD（表面安装装置）电阻器，电感器可以是SMD电感器，和/或电容器可以是SMD电容器。
将复阻抗Z连接到L天线的输入端（具有输入阻抗
Figure DEST_PATH_IMAGE018
）形成引入相移
Figure DEST_PATH_IMAGE020
的相移电路。
在复阻抗Z的虚部X是电感XL的情况下，相移为：
Figure DEST_PATH_IMAGE022
，
并且在复阻抗Z的虚部X是电容XC的情况下，相移为：
Figure DEST_PATH_IMAGE024
，
其中RLA是倒L天线的输入阻抗的实部。
这样的相移电路能在宽频率范围上引入固定的相移。
这种方法提供了非常紧凑的布局，因为集总元件（lumped element）通常比延迟线小得多。这是低频设计（即低于X频带）的一个重要考虑因素，因为延迟传输线可能相当大。复阻抗X的实部R降低了相移电路的品质因数
Figure DEST_PATH_IMAGE026
，并增加了频率带宽，因为
Figure DEST_PATH_IMAGE028
。
将理解，能选择电组件8以便控制第一天线5和第二天线6之间的振幅和/或相位平衡。这又允许同时控制轴比、天线增益和天线的输入阻抗。
图6A示出了根据实施例配置的天线的远场图G(θ,φ)。示出1.5 dBi的最大增益以及85%的效率。还可看出，在天线的辐射特性中没有深零位（deep zero）（即天线增益的显著降低）。
图6B图示了根据实施例配置的天线的轴比（AR）。该图表明，对于
Figure DEST_PATH_IMAGE030
（取决于相对于地球表面的天线方位的方位角平面或XZ平面），所提出的天线在90°的θ角范围内（θ从-60°到+30°）提供低于3 dB的AR，这对于各种应用来说是令人满意的。
将领会到，各种实施例提供了一种天线，其被配置成提供由倒F天线5和通过微带线部分9和串联复阻抗8连接到接地平面3a的附加倒L天线6形成的圆极化电磁辐射。
倒F天线5是具有第一线性极化的电磁波的源，并且倒L天线6是具有与第一线性极化正交的第二线性极化的电磁波的源。倒F天线5的输入端7是整个圆极化天线的输入端。
倒L天线通过微带线部分9和串联复阻抗8连接到接地平面3a。将附加倒L天线6连接到接地平面3a的微带线部分9和串联复阻抗8用于调节两个正交辐射分量之间的振幅和相位平衡，并控制天线的轴比、天线增益和输入阻抗。
该天线是紧凑的，并且因此特别适用于微型传感器和手持装置；低成本；并且与常规天线相比具有改进的特性（轴比、增益、阻抗匹配）。

Claims (14)

1.一种微带天线，被配置成发射和/或接收椭圆或圆极化辐射，所述微带天线包括：
衬底；
导体，所述导体布置在所述衬底的第一侧上；以及
接地平面；
其中，所述导体包括通常在第一方向上延伸的第一天线和通常在第二方向上延伸的第二天线，其中，所述第二方向与所述第一方向正交；以及
其中，所述第二天线经由包括一个或多个电阻器、一个或多个电感器和/或一个或多个电容器的一个或多个电组件连接到所述接地平面。
2.如权利要求1所述的天线，其中，所述第一天线包括沿着所述第一方向延伸的第一单极部分，并且所述第二天线包括沿着所述第二方向延伸的第二单极部分。
3.如权利要求1或2所述的天线，其中：
所述第一天线包括倒L天线或倒F天线；和/或
所述第二天线包括倒L天线或倒F天线。
4.如前述权利要求中任一项所述的天线，其中，所述第一天线包括倒F天线。
5.如前述权利要求中任一项所述的天线，其中：
所述第一天线包括沿着所述第一方向布置的第一单极部分；
所述第一单极部分通过在所述单极部分的一端的第一微带部分连接到接地平面；
所述第一天线包括在所述单极部分上的中间点连接到所述第一单极部分的第二微带部分；和
所述天线由所述第二微带部分上提供的输入馈电。
6.如前述权利要求中任一项所述的天线，其中，所述第二天线包括倒L天线。
7.如前述权利要求中任一项所述的天线，其中，所述第二天线包括沿着所述第二方向布置的单极部分，并且所述第二单极部分通过在所述单极部分的一端的微带部分连接到所述接地平面。
8.如权利要求7所述的天线，其中，所述第二天线的所述单极部分通过与在所述第二方向上延伸的第二微带线部分串联连接的在所述第一方向上延伸的第一微带线部分而连接到所述接地平面。
9.如权利要求7或8所述的天线，其中，所述一个或多个电组件串联连接在所述第二天线的所述单极部分和所述接地平面之间。
10.如前述权利要求中任一项所述的天线，其中，所述一个或多个电组件形成相移电路。
11.如前述权利要求中任一项所述的天线，其中，所述一个或多个电组件包括：
与一个或多个电感器串联连接的一个或多个电阻器；和/或
与一个或多个电容器串联连接的一个或多个电阻器。
12.如前述权利要求中任一项所述的天线，其中，所述一个或多个电组件包括一个或多个表面安装的电组件。
13.如前述权利要求中任一项所述的天线，其中，所述第一天线包括倒F天线，并且所述第二天线包括倒L天线。
14.如前述权利要求中任一项所述的天线，其中，所述第二天线包括沿着所述第二方向布置的单极部分，并且所述第二单极部分通过在所述单极部分的一端的微带部分连接到所述接地平面，并且其中，所述第二天线的所述单极部分通过与在所述第二方向上延伸的第二微带线部分串联连接的在所述第一方向上延伸的第一微带线部分而连接到所述接地平面。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3032664B2 (ja) * 1993-06-15 2000-04-17 松下電工株式会社 アンテナ装置
US7405697B2 (en) * 2003-03-18 2008-07-29 Zhinong Ying Compact diversity antenna
JP4224081B2 (ja) * 2006-06-12 2009-02-12 株式会社東芝 円偏波アンテナ装置
CN101483279B (zh) * 2008-01-12 2012-12-12 旭丽电子(广州)有限公司 利用pifa天线制造圆形极化波的天线系统
TW200931720A (en) * 2008-01-15 2009-07-16 Silitek Electronic Guangzhou Antenna system for producing circular polarized waves with PIFA antennas
US9024823B2 (en) * 2011-05-27 2015-05-05 Apple Inc. Dynamically adjustable antenna supporting multiple antenna modes
US20130285857A1 (en) * 2011-10-26 2013-10-31 John Colin Schultz Antenna arrangement
JP5919921B2 (ja) * 2012-03-19 2016-05-18 富士通株式会社 アンテナ装置及び電子装置
JP6318941B2 (ja) * 2014-07-21 2018-05-09 株式会社Ｓｏｋｅｎ アンテナ装置
CN109546320B (zh) 2018-11-15 2020-05-05 南京尤圣美电子科技有限公司 一种手持终端全向圆极化天线
US11165167B2 (en) * 2020-02-07 2021-11-02 Deere & Company Antenna system for circularly polarized signals

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