CN114824713B - 转接器及天线模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转接器及天线模块，属于微波传输技术领域，该转接器在基板的第一面设置第一接地部和第一传输线，在第二面设置第二接地部和第二传输线，并通过第一导电通孔电连接第一接地部和第二接地部，通过第二导电通孔电连接第一传输线和第二传输线，实现了共面波导和微带线的转换连接，同时，在第一接地部设置第一槽，在第一槽上设置宽度渐变部分，并将第一导电通孔沿着宽度渐变部分的边缘布置，能够实现对边缘辐射的抑制，获得更低的插入损耗，可以理解的是，该转接器无需设置较长距离渐变的过渡段，因而尺寸可以做的更小，有利于实现元件的小型化，降低制造成本。

Description

转接器及天线模块

技术领域

本发明属于微波传输技术领域，具体涉及一种转接器及天线模块。

背景技术

在微波传输技术中，转接器是一种常用的微波元件，用于不同微波传输结构之间的转换连接。如同轴/微带转换接头、同轴/波导转换接头、共面波导/微带转换连接器。其中，共面波导/微带转换连接器是一种可以实现由共面波导到微带线或由微带线到共面波导之间转换的接头。共面波导的结构与微带线的结构有着较大的区别，共面波导的中心导带与金属底板制作于介质基板的同一面，而微带线的导带与金属底板则分别处于介质基板的两面。为了降低传输损耗和不必要的反射通常需要通过过渡段或者枝节来匹配，以获得更小的插入损耗。然而普通过渡段，例如指数渐变的过渡段需要较长距离的渐变而不能突变，如此带来的问题是尺寸大，不利于微波电路集成。如何平衡小尺寸、低插入损耗以及成本是本领域亟需解决的技术问题。

发明内容

发明目的：本发明提供一种转接器，以解决现有用于共面波导和微带线之间转换连接的转接器尺寸大，不利于微波电路集成的技术问题；本发明的另一目的是提供一种天线模块。

技术方案：本发明所述的一种转接器，包括：基板、第一接地部、第一传输线、第二接地部、第二传输线、第一导电通孔以及第二导电通孔；

所述基板包括相对设置的第一面和第二面；

所述第一接地部和所述第一传输线均设置于所述第一面；在所述第一接地部设置第一槽，所述第一传输线设置于所述第一槽之中，所述第一槽包括宽度渐变部分；

所述第二接地部和所述第二传输线均设置于所述第二面；在所述第二接地部设置第二槽，所述第二传输线设置于所述第二槽之中；

所述第一导电通孔贯穿所述第一接地部、所述基板以及所述第二接地部，用以将所述第一接地部和所述第二接地部电连接，所述第一导电通孔沿着所述宽度渐变部分的边缘布置；

所述第二导电通孔贯穿所述第一传输线、所述基板以及所述第二传输线，用以将所述第一传输线和所述第二传输线电连接。

在一些实施例中，在所述宽度渐变部分的两侧，多个所述第一导电通孔对称设置。

在一些实施例中，在所述宽度渐变部分的两侧设置四个所述第一导电通孔。

在一些实施例中，在所述宽度渐变部分的同一侧，相邻两个所述第一导电通孔的孔距为300~500微米。

作为优选，在一些实施例中，在所述宽度渐变部分的同一侧，相邻两个所述第一导电通孔的孔距为420微米。

在一些实施例中，所述第一槽包括相对设置的封闭侧和开口侧，所述封闭侧和所述开口侧之间具有第一位置，所述宽度渐变部分自所述第一位置向所述开口侧延伸且宽度逐渐变大。

在一些实施例中，所述第一传输线包括第一宽度段、第二宽度段和第一电极；所述第一宽度段自所述第一位置向着所述开口侧延伸，所述第二宽度段连接于所述第一宽度段朝向所述封闭侧的一端，所述第一电极连接于所述第二宽度段朝向所述封闭侧的一端；所述第二宽度段、所述第一电极与所述第一接地部之间具有间隙。

在一些实施例中，所述第一宽度段的宽度大于所述第二宽度段的宽度。

在一些实施例中，所述第一宽度段与所述第二宽度段的延伸方向一致。

在一些实施例中，所述第一电极呈圆环形。

在一些实施例中，所述第一宽度段、所述第二宽度段和所述第一电极一体成型。

在一些实施例中，所述第一接地部和所述第一传输线之间设置调节部，所述调节部位于所述封闭侧，所述调节部用于形成谐振腔。

在一些实施例中，所述调节部为形成于所述封闭侧的矩形槽口。

在一些实施例中，还包括第三导电通孔，所述第三导电通孔贯穿所述第一接地部、所述基板以及所述第二接地部，多个所述第三导电通孔在所述第一电极的两侧关于对称轴对称设置。

在一些实施例中，沿着自所述封闭侧指向所述开口侧的方向，所述第三导电通孔与所述对称轴的距离逐渐变大。

在一些实施例中，所述对称轴穿过所述第二导电通孔的中心。

在一些实施例中，沿着自所述封闭侧指向所述开口侧的方向，所述第三导电通孔顺序排布呈两排，位于第一排的所述第三导电通孔的孔距为700~950微米，位于第二排的所述第三导电通孔的孔距为1000~1500微米。

作为优选，在一些实施例中，位于所述第一排的所述第三导电通孔的孔距为880微米。

在一些实施例中，所述第一导电通孔、所述第二导电通孔以及所述第三导电通孔的直径一致。

作为优选，在一些实施例中，所述第一导电通孔、所述第二导电通孔以及所述第三导电通孔的直径为80微米。

在一些实施例中，所述宽度渐变部分的边缘与第一方向的夹角为27°~45°，其中，所述第一方向为所述第一槽的宽度方向。

作为优选，在一些实施例中，所述宽度渐变部分的边缘与所述第一方向的夹角为28°

相应的，本发明所述的一种天线模块，包括前文任一项所述的转接器以及贴片天线，所述贴片天线连接所述第一传输线。

有益效果：与现有技术相比，本发明的一种转接器，包括：基板、第一接地部、第一传输线、第二接地部、第二传输线、第一导电通孔以及第二导电通孔；基板包括相对设置的第一面和第二面；第一接地部和第一传输线均设置于第一面；在第一接地部设置第一槽，第一传输线设置于第一槽之中，第一槽包括宽度渐变部分；第二接地部和第二传输线均设置于第二面；在第二接地部设置第二槽，第二传输线设置于第二槽之中；第一导电通孔贯穿第一接地部、基板以及第二接地部，用以将第一接地部和第二接地部电连接，第一导电通孔沿着宽度渐变部分的边缘布置；第二导电通孔贯穿第一传输线、基板以及第二传输线，用以将第一传输线和第二传输线电连接。该转接器在基板的第一面设置第一接地部和第一传输线，在第二面设置第二接地部和第二传输线，并通过第一导电通孔电连接第一接地部和第二接地部，通过第二导电通孔电连接第一传输线和第二传输线，实现了共面波导和微带线的转换连接，同时，在第一接地部设置第一槽，在第一槽上设置宽度渐变部分，并将第一导电通孔沿着宽度渐变部分的边缘布置，能够实现对边缘辐射的抑制，获得更低的插入损耗，可以理解的是，该转接器无需设置较长距离渐变的过渡段，因而尺寸可以做的更小，有利于实现元件的小型化，降低制造成本。

可以理解的是，与现有技术相比，本发明提供的天线模块可以具有上述转接器的所有技术特征以及有益效果，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的转接器在第一面上的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的转接器在第二面上的结构示意图；

图3是图1结构的尺寸参数示意图；

图4是本发明的不同实施例与对比例的插入损耗数据对比；

图5是本发明实施例提供的天线模块结构示意图；

附图标记：100-基板；101-第一接地部；102-第一传输线；103-第一宽度段；104-第二宽度段；105-第一电极；106-第一槽；107-宽度渐变部分；108-封闭侧；109-开口侧；110-第一位置；111-调节部；112-第二接地部；113-第二传输线；114-第二电极；115-连接线；116-第二槽；117-第一导电通孔；118-第二导电通孔；119-第三导电通孔；120-贴片天线；AA’-对称轴。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“宽度”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

申请人发现，对于现有的用于共面波导到微带线或者由微带线到共面波导之间转换的转换连接器，为了降低传输损耗和不必要的反射，通常需要通过过渡段或者枝节来匹配，以获得更小的插入损耗。然而普通过渡段，例如指数渐变的过渡段需要较长距离的渐变而不能突变，如此带来的问题是尺寸大，不利于微波电路集成。对于屏蔽不需要的模式，业界通常采用在信号线周围密布通孔的方式来实现，如此带来的缺点是成本高昂。如何平衡小尺寸、低插入损耗以及成本是本领域亟需解决的技术问题。

有鉴于此，本发明提供一种转接器，该转接器用于共面波导和微带线之间的转换。请参阅图1和图2，图1示出了该转接器在第一面上的结构，图2示出了该转接器在第二面上的结构。在本实施例中，该转接器包括基板100、第一接地部101、第一传输线102、第二接地部112、第二传输线113、第一导电通孔117以及第二导电通孔118。

其中，可以理解的是，基板100为一板块状结构，基板100包括相对设置的第一面和第二面，第一面和第二面即为板块状结构的相对的两个表面。

在第一面上设置第一接地部101和第一传输线102，在第二面上设置第二接地部112和第二传输线113。一般地，第一接地部101、第一传输线102、第二接地部112以及第二传输线113均为片状结构，可以采用金属材料制作而成，具体的制作方式可以在本领域已知的制作方式中选择。第一接地部101、第一传输线102、第二接地部112以及第二传输线113均可以采用贴附的方式，连接在基板100的表面，具体的连接方式也可以在本领域已知的连接方式中选择，在此对制作和连接方式不做具体限定。

在第一接地部101上设置第一槽106，在一些实施例中，在制作该转接器时，可以通过制作第一接地部101的同时，也在第一接地部101上裁切形成该第一槽106。

在一些实施例中，可以将第一槽106形成于第一接地部101的中间位置，并且，可以通过在第一接地部101上形成一端开口另一端封闭的结构以形成第一槽106，第一槽106包括相对设置的封闭侧108和开口侧109。

请再次参阅图1所示，第一槽106包括宽度渐变部分107，具体的，在封闭侧108和开口侧109之间具有第一位置110，宽度渐变部分107自第一位置110向开口侧109延伸且宽度逐渐变大。可以理解的是，宽度渐变部分107为第一槽106位于第一位置110和开口侧109之间的部分，该部分的宽度呈现喇叭式逐渐扩张。

第一传输线102设置于第一槽106之中，第一传输线102大致沿着封闭侧108向开口侧109的方向延伸，并在开口侧109伸出该第一槽106。

在一些实施例中，第一传输线102包括第一宽度段103、第二宽度段104和第一电极105。其中，第一宽度段103自第一位置110向着开口侧109延伸，并在开口侧109伸出至第一槽106外部；第二宽度段104和第一宽度段103的延伸方向一致，第二宽度段104的一端连接于第一宽度段103朝向封闭侧108的一端，第二宽度段104的另一端连接第一电极105；第一电极105因为被第二导电通孔118贯穿而大致呈圆环形，第一电极105靠近封闭侧108设置，第一电极105连接于第二宽度段104朝向封闭侧108的一端。

第一槽106自第一位置110到封闭侧108这一段的轮廓尺寸比第二宽度段104和第一电极105的轮廓尺寸更大，从而使得第二宽度段104、第一电极105与第一接地部101之间具有间隙，形成狭缝结构，可以理解的是，该狭缝结构为第一槽106的一部分。

在一些实施例中，第一接地部101和第一传输线102之间设置调节部111，该调节部111位于封闭侧108，与上述的狭缝结构连通为一体，调节部111用于形成谐振腔，以抑制不需要的模式，调整转接器的匹配。具体的，调节部111为形成于封闭侧108的矩形槽口，可以理解的是，该调节部111也为第一槽106的一个部分，可以通过形成矩形的谐振腔，抑制不需要的模式，调整转接器的匹配。

请再次参阅图2，在第二接地部112上设置第二槽116，第二传输线113设置于第二槽116之中。具体的，第二槽116也为一端封闭一端开口的结构，开口的方向与第一槽106的开口方向相反。第二传输线113包括相连接的第二电极114和连接线115，第二电极114和第一电极105相对设置，连接线115自第二电极114向着开口延伸，可以连接收发机电路。

第一接地部101和第二接地部112、第一传输线102和第二传输线113均通过导电通孔电气连接，具体而言，导电通孔包括第一导电通孔117和第二导电通孔118，在一些实施例中，导电通孔还包括第三导电通孔119。

请再次参阅图1和图2，第一导电通孔117贯穿第一接地部101、基板100以及第二接地部112，用以将第一接地部101和第二接地部112电连接，第一导电通孔117沿着宽度渐变部分107的边缘布置；通过在宽度渐变部分107的边缘布置第一导电通孔117，能够实现对边缘辐射的抑制，获得更低的插入损耗。

在一些实施例中，在宽度渐变部分107的两侧，可以设置多个第一导电通孔117，且多个第一导电通孔117对称设置。

作为优选，在宽度渐变部分107的两侧可以分别设置两个第一导电通孔117，共计设置四个第一导电通孔117，这四个第一导电通孔117沿着宽度渐变部分107的边缘排列布置，且关于对称轴AA’对称设置，这样设置对抑制边缘辐射有更好的效果。

请一并结合图3，图3示出了本发明实施例的尺寸参数，作为进一步的优选实施例，在宽度渐变部分107的同一侧，相邻两个第一导电通孔117的孔距a为300~500微米，能够有更好的边缘辐射抑制效果。在此范围内，孔距a可以选择任意数值，例如可以为300微米、310微米、320微米、330微米、340微米、350微米、360微米、370微米、380微米、390微米、400微米、410微米、420微米、430微米、440微米、450微米、460微米、470微米、480微米、490微米、500微米。特别是，需要说明的是，在该范围内，当孔距a为420微米时能够达到最好的抑制效果。

第二导电通孔118则贯穿第一传输线102、基板100以及第二传输线113，用以将第一传输线102和第二传输线113电连接。

在一些实施例中，还包括第三导电通孔119，第三导电通孔119贯穿第一接地部101、基板100以及第二接地部112，多个第三导电通孔119在第一电极105的两侧关于对称轴AA’对称设置，对称轴AA’穿过第二导电通孔118的中心。

在一些实施例中，可以在第一电极105的两侧设置至少四个第三导电通孔119，为了减少成本同时保障良好的传输性能，可以设置四个第三导电通孔119，每两个一组，分别位于第一电极105的两侧。

作为优选，在一些实施例中，沿着自封闭侧108指向开口侧109的方向（即图3中箭头Z所指示的方向），第三导电通孔119与对称轴AA’的距离逐渐变大，即位于第一电极105同侧的第三导电通孔119斜向排布。

在本发明中，优选的通孔间隔和排布方式能够减少成本的条件下达到良好的传输性能。

作为进一步的优选实施例，沿着箭头Z所指示的方向，第三导电通孔119顺序排布呈两排，位于第一排的第三导电通孔119的孔距b为700~950微米，即位于第一排的两个第三导电通孔119的孔距b可以在700~950微米的范围内任意选择，例如可以是700微米、710微米、720微米、730微米、740微米、750微米、760微米、770微米、780微米、790微米、800微米、810微米、820微米、830微米、840微米、850微米、860微米、870微米、880微米、890微米、900微米、910微米、920微米、930微米、940微米、950微米，特别是，需要说明的是，在该范围内，当孔距b为880微米时能够达到最好的效果。

位于第二排的第三导电通孔119的孔距c为1000~1500微米，即位于第二排的两个第三导电通孔119的孔距c可以在1000~1500微米的范围内任意选择，例如可以是1000微米、1100微米、1200微米、1300微米、1400微米、1500微米。可以理解的是，在一些实施例中，第二导电通孔118的中心在对称轴AA’上，从而在垂直于Z方向，即宽度方向上，第二排的第三导电通孔119与第二导电通孔118的孔距d为500~750微米，需要说明的是该孔距d并非孔与孔的中心距，而是孔与孔中心距在宽度方向上的分量。

还需要说明的是，在本发明中，通过改变宽度渐变部分107的边缘与第一方向的夹角α也能够抑制边缘辐射，优选的，在一些实施例中，夹角α为27°~45°，可以理解的是，夹角α可以在27°~45°的范围内任意选择，例如可以为27°、28°、29°、30°、31°、32°、33°、34°、35°、36°、37°、38°、39°、40°、41°、42°、43°、44°、45°，作为进一步优选，该夹角α为28°时效果最好。其中，第一方向为宽度方向，具体而言，第一方向为第一槽106的宽度方向，该第一方向与自封闭侧指向开口侧的方向垂直，即第一方向与箭头Z所指示的方向垂直。

更进一步的，在一些实施例中，各导电通孔的直径为80±2微米，即第一导电通孔117、第二导电通孔118以及第三导电通孔119的直径为80±2微米，进一步的，第一导电通孔117、第二导电通孔118以及第三导电通孔119的直径为80微米能够达到最优效果。

请一并结合图4所示，针对本发明的转接器，还测试了对比例和不同实施例的插入损耗，具体而言，在对比例中，仅设置了宽度渐变部分107，并未匹配设置导电通孔，可见在70~80GHz下插入损耗曲线有较大波动，其他几个实施例分别设置第一排通孔、设置两排通孔、设置调节部111、调整第一宽度段103和第二宽度段104的线宽，可见均比对比例的插入损耗低，经测试，本发明在70-80GHz下插入损耗可小于0.5dB。

该转接器在基板100的第一面设置第一接地部101和第一传输线102，在第二面设置第二接地部112和第二传输线113，并通过第一导电通孔117电连接第一接地部101和第二接地部112，通过第二导电通孔118电连接第一传输线102和第二传输线113，实现了共面波导和微带线的转换连接，同时，在第一接地部101设置第一槽106，在第一槽106上设置宽度渐变部分107，并将第一导电通孔117沿着宽度渐变部分107的边缘布置，能够实现对边缘辐射的抑制，获得更低的插入损耗，可以理解的是，该转接器无需设置较长距离渐变的过渡段，因而尺寸可以做的更小，有利于实现元件的小型化，降低制造成本。

相应的，本发明实施例还提供了一种天线模块，如图5所示，该天线模块包括转接器，以及贴片天线120，贴片天线连接第一传输线102，以形成串联馈电的微带天线结构。可以理解的是，该天线模块可以具有上述转接器的所有技术特征以及有益效果，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上对本发明实施例所提供的转换器及天线模块进行了详细介绍，并应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例的技术方案的范围。

Claims (12)

1.一种转接器，其特征在于，包括：基板（100）、第一接地部（101）、第一传输线（102）、第二接地部（112）、第二传输线（113）、第一导电通孔（117）以及第二导电通孔（118）；

所述基板（100）包括相对设置的第一面和第二面；

所述第一接地部（101）和所述第一传输线（102）均设置于所述第一面；在所述第一接地部（101）设置第一槽（106），所述第一槽（106）形成于所述第一接地部（101）的中间位置，所述第一传输线（102）设置于所述第一槽（106）之中，所述第一槽（106）包括相对设置的封闭侧（108）和开口侧（109），所述封闭侧（108）和所述开口侧（109）之间具有第一位置（110），所述第一槽（106）包括宽度渐变部分（107），所述宽度渐变部分（107）自所述第一位置（110）向所述开口侧（109）延伸且宽度逐渐变大；所述第一槽（106）包括调节部（111），所述调节部（111）为形成于所述封闭侧（108）的矩形槽口，所述调节部（111）用于形成矩形的谐振腔；所述第一传输线（102）沿着所述封闭侧（108）向所述开口侧（109）的方向延伸，并在所述开口侧（109）伸出所述第一槽（106）；

所述第二接地部（112）和所述第二传输线（113）均设置于所述第二面；在所述第二接地部（112）设置第二槽（116），所述第二槽（116）为一端封闭一端开口的结构，且开口的方向与所述第一槽（106）的开口方向相反；所述第二传输线（113）设置于所述第二槽（116）之中；

所述第一导电通孔（117）贯穿所述第一接地部（101）、所述基板（100）以及所述第二接地部（112），用以将所述第一接地部（101）和所述第二接地部（112）电连接，所述第一导电通孔（117）沿着所述宽度渐变部分（107）的边缘布置；

所述第二导电通孔（118）贯穿所述第一传输线（102）、所述基板（100）以及所述第二传输线（113），用以将所述第一传输线（102）和所述第二传输线（113）电连接。

2.根据权利要求1所述的转接器，其特征在于，在所述宽度渐变部分（107）的两侧，多个所述第一导电通孔（117）对称设置。

3.根据权利要求2所述的转接器，其特征在于，在所述宽度渐变部分（107）的两侧设置四个所述第一导电通孔（117）。

4.根据权利要求2或3所述的转接器，其特征在于，在所述宽度渐变部分（107）的同一侧，相邻两个所述第一导电通孔（117）的孔距为300~500微米。

5.根据权利要求1所述的转接器，其特征在于，所述第一传输线（102）包括第一宽度段（103）、第二宽度段（104）和第一电极（105）；所述第一宽度段（103）自所述第一位置（110）向着所述开口侧（109）延伸，所述第二宽度段（104）连接于所述第一宽度段（103）朝向所述封闭侧（108）的一端，所述第一电极（105）连接于所述第二宽度段（104）朝向所述封闭侧（108）的一端；所述第二宽度段（104）、所述第一电极（105）与所述第一接地部（101）之间具有间隙。

6.根据权利要求1或5所述的转接器，其特征在于，所述第一接地部（101）和所述第一传输线（102）之间设置所述调节部（111），所述调节部（111）位于所述封闭侧（108）。

7.根据权利要求5所述的转接器，其特征在于，还包括第三导电通孔（119），所述第三导电通孔（119）贯穿所述第一接地部（101）、所述基板（100）以及所述第二接地部（112），多个所述第三导电通孔（119）在所述第一电极（105）的两侧关于对称轴对称设置。

8.根据权利要求7所述的转接器，其特征在于，沿着自所述封闭侧（108）指向所述开口侧（109）的方向，所述第三导电通孔（119）与所述对称轴的距离逐渐变大。

9.根据权利要求7所述的转接器，其特征在于，所述对称轴穿过所述第二导电通孔（118）的中心。

10.根据权利要求7-9任一项所述的转接器，其特征在于，沿着自所述封闭侧（108）指向所述开口侧（109）的方向，所述第三导电通孔（119）顺序排布呈两排，位于第一排的所述第三导电通孔（119）的孔距为700~950微米，位于第二排的所述第三导电通孔（119）的孔距为1000~1500微米。

11.根据权利要求1所述的转接器，其特征在于，所述宽度渐变部分（107）的边缘与第一方向的夹角为27°~45°，其中，所述第一方向为所述第一槽（106）的宽度方向。

12.一种天线模块，其特征在于，包括：

权利要求1-11任一项所述的转接器，以及，

贴片天线（120），所述贴片天线连接所述第一传输线。

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