JP2016010042A - Antenna device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アンテナ技術に関し、特に円偏波の電波に対応したアンテナ装置に関する。 The present invention relates to antenna technology, and more particularly to an antenna device that supports circularly polarized radio waves.
GPS(Global Positioning System)等の電波では円偏波が使用されている。このようなGPSの電波を自動車等の車両で受信する場合、車両に搭載されるアンテナには、小型化が求められる。そのため、例えば、無給電素子とモノポールで構成された円偏波アンテナが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Circularly polarized waves are used in radio waves such as GPS (Global Positioning System). When such GPS radio waves are received by a vehicle such as an automobile, the antenna mounted on the vehicle is required to be downsized. Therefore, for example, a circularly polarized antenna composed of a parasitic element and a monopole has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
背景技術では、整合素子がないため、整合回路が必要になる。また、モノポールアンテナとして動作するために、大きな面積のグランドが必要になる。グランドの面積が小さいと、同軸ケーブルにアンテナ電流が分布するので、同軸ケーブルの長さ等が変わるとアンテナ特性がばらつく。 In the background art, since there is no matching element, a matching circuit is required. Moreover, in order to operate as a monopole antenna, a large area ground is required. If the ground area is small, the antenna current is distributed in the coaxial cable, and therefore the antenna characteristics vary when the length of the coaxial cable changes.
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、整合が不要であり、かつ小型であっても、安定した特性を実現する技術を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a technique that does not require matching and realizes stable characteristics even if it is small.
上記課題を解決するために、本発明のある態様のアンテナ装置は、放射素子と、放射素子の一端側から離間して、放射素子に略直交に配置されるグランド素子と、放射素子の他端側から離間して、放射素子に略直交に配置される無給電素子とを備える。無給電素子は、放射素子に電気的に接続される。 In order to solve the above-described problems, an antenna device according to an aspect of the present invention includes a radiating element, a ground element that is spaced apart from one end side of the radiating element and is substantially orthogonal to the radiating element, and the other end of the radiating element. A parasitic element that is spaced apart from the side and disposed substantially orthogonal to the radiating element. The parasitic element is electrically connected to the radiating element.
本発明によれば、整合が不要であり、かつ小型であっても、安定した特性を実現できる。 According to the present invention, no matching is required, and stable characteristics can be realized even with a small size.
(実施例1)
本発明の実施例1を具体的に説明する前に、本実施例の概略を説明する。実施例1は、透明フィルム上に設けられたアンテナに関する。特に、アンテナは、車両に搭載されたGPS用のアンテナであるとする。近年、設置作業を容易にするため、GPS用のアンテナを車両のフロントガラスに貼る構成が一般的となっている。GPS用のアンテナは、円偏波アンテナであり、円偏波アンテナでは、円偏波として動作するための素子の長さと、50Ωで整合するための長さとが必ずしも一致せず、整合回路が必要になる。前述のごとく、フロントガラスに貼るGPS用のフィルムアンテナには、効率の向上、小型化、整合の容易性の向上、安定した特性が必要になる。
Example 1
Before specifically describing Example 1 of the present invention, an outline of this example will be described. Example 1 relates to an antenna provided on a transparent film. In particular, the antenna is a GPS antenna mounted on a vehicle. In recent years, in order to facilitate installation work, a configuration in which a GPS antenna is attached to a windshield of a vehicle has become common. The GPS antenna is a circularly polarized antenna. In the circularly polarized antenna, the length of the element for operating as a circularly polarized wave does not necessarily match the length for matching at 50Ω, and a matching circuit is required. become. As described above, the GPS film antenna attached to the windshield requires improved efficiency, downsizing, improved ease of matching, and stable characteristics.
これに対応するため、実施例1に係るアンテナは、L字ダイポールに無給電素子を追加した構成である。L字ダイポールの一辺が放射素子であり、他辺がグランド素子であり、放射素子とグランド素子とは離間されている。また、無給電素子は、放射素子の一端に近接配置され、放射素子と略直交、かつグランド素子と略平行に配置される。ここで、グランド素子は、整合素子として動作する。なお、無給電素子が放射素子をはさんで、グランド素子と対向するように配置することによって、グランド素子、放射素子、無給電素子の3素子がコ字状に配置されてもよい。 In order to cope with this, the antenna according to the first embodiment has a configuration in which a parasitic element is added to an L-shaped dipole. One side of the L-shaped dipole is a radiating element, the other side is a ground element, and the radiating element and the ground element are separated from each other. The parasitic element is disposed close to one end of the radiating element, is substantially orthogonal to the radiating element, and is substantially parallel to the ground element. Here, the ground element operates as a matching element. By arranging the parasitic element so as to face the ground element across the radiating element, the three elements of the ground element, the radiating element, and the parasitic element may be arranged in a U shape.
図1は、本発明の実施例1に係るアンテナ20が搭載された車両12の外観を示す。車両12のフロントガラスには、アンテナ20、回路基板110が設置されている。具体的に説明すると、フロントガラスから車内へ向かって、アンテナ20、回路基板110の順に配置される。アンテナ20は、回路基板110に接続されるが、詳細は後述する。回路基板110には、同軸ケーブル80の一端が接続される。同軸ケーブル80の他端は、図示しない車載用端末装置に接続される。このような構成によって、アンテナ20は、GPS衛星からの信号を受信し、受信した信号を回路基板110に出力する。回路基板110は、受信した信号に所定の処理を実行し、その結果を同軸ケーブル80経由で車載用端末装置に出力する。なお、アンテナ20と回路基板110の組合せが、アンテナ装置としてまとめられてもよい。
FIG. 1 shows an appearance of a
図2は、アンテナ20の正面図である。アンテナ20は、透明フィルム38、及び透明フィルム38上に設けられた第1放射素子22、第1グランド素子24、無給電素子26を含む。また、第1放射素子22は、第1給電パッド28を含み、第1グランド素子24は、グランドパッド30を含む。X軸、Y軸、Z軸は、図示の方向に規定され、特にZ軸は、図面の手前から奥への方向、つまり図1のフロントガラスの部分において車内から車外への方向に規定されている。透明フィルム38のX軸方向の長さは、例えば、60mmであり、Y軸方向の長さは、例えば、40mmである。
FIG. 2 is a front view of the
第1放射素子22は、Y軸方向に長い矩形状を有し、GPSの周波数である1.575GHzに共振する。第1放射素子22のY軸方向の長さL1は、例えば、24mmである。第1放射素子22の左側端部には、第1給電パッド28が設けられる。第1給電パッド28は、図示しない回路基板110に接続される。
The first
第1グランド素子24は、X軸方向に長い矩形状を有する。第1グランド素子24のX軸方向の長さL2は、例えば、32mmである。第1グランド素子24の上側端部は、第1放射素子22の左側端部の左側に、第1放射素子22の左側端部側から離間して配置される。また、第1グランド素子24は、第1放射素子22に略直交に配置される。「略」は、誤差の範囲でずれていてもよいという意味である。第1グランド素子24と第1放射素子22は、L字ダイポールアンテナを構成する。第1グランド素子24は、整合素子として使用されるとともに、インピーダンスが整合するように、長さが決定される。また、第1グランド素子24の上側端部には、グランドパッド30が設けられる。グランドパッド30は、図示しない回路基板110に接続される。
The
無給電素子26は、X軸方向に長い矩形状を有する。無給電素子26のX軸方向の長さL3は、例えば、46mmである。無給電素子26の上側端部は、第1放射素子22の右側端部、つまり第1給電パッド28が配置されていない方の端部の下側に、第1放射素子22の右側端部側から離間して配置される。また、無給電素子26は、第1放射素子22に略直交に配置されるとともに、第1グランド素子24に対向して略平行に配置されるので、第1グランド素子24、第1放射素子22、無給電素子26の3素子が「コ」の字に配置される。ここで、第1放射素子22の右側端部と、無給電素子26の上側端部との間には、ギャップG1が設けられることによって、無給電素子26は、第1放射素子22に電気的に接続される。ギャップG1は、第1放射素子22と無給電素子26との間隔であり、2素子間の容量結合度に関わる。ギャップG1が小さいほど2素子間の容量結合度は大きくなる。
The
第1放射素子22の長さL1、無給電素子26の長さL3、ギャップG1という3種類のパラメータが調整されると、略直交する第1放射素子22と無給電素子26に流れるアンテナ電流の向きが位相(時間)によって変わる。アンテナ20から放射する方向を見て、時間とともに電流が右回転するように3種類のパラメータを調整することによって、アンテナ20は、右旋円偏波アンテナとして動作する。
When three types of parameters, the length L1 of the
第1放射素子22と第1グランド素子24と無給電素子26は、ポリエチレンテレフタラート樹脂(PET樹脂)等からなる透明フィルム38上に配置され、可視領域における全光線透過率(光透過率)が80%以上の透明導電材料にて形成される。ここで、全光線透過率とは、平行入射光束に対する全透過光束の割合である。第1放射素子22、第1グランド素子24、及び無給電素子26を構成する透明導電材料は、透明フィルム38上に形成された厚み12μmの黒色化銅箔をメッシュ状(格子状)にエッチング加工することで形成される。エッチング加工では、例えば、メッシュ線幅を15μm、メッシュ間隔を900μmとしている。
The
図3は、図2とは異なる別のアンテナ20の正面図である。アンテナ20は、図2と同様の構成要素を含む。第1放射素子22、無給電素子26は、図2と同様に透明フィルム38上に配置される。第1グランド素子24の下側端部は、第1放射素子22の左側端部の左側に、第1放射素子22の左側端部側から離間して配置される。また、第1グランド素子24は、第1放射素子22に略直交に配置される。また、第1グランド素子24の下側端部には、グランドパッド30が設けられる。このような配置によって、第1グランド素子24と無給電素子26とは、略平行に配置されるが、対向して配置されない。
FIG. 3 is a front view of another
図4は、回路基板110の斜視図である。回路基板110は、グランド112、第1給電端子114、グランド端子116を含む。同軸ケーブル80は、回路基板110に接続される。回路基板110の一面側の一部にグランド112が配置される。回路基板110には、第1給電端子114が設けられ、グランド112には、グランド端子116が設けられる。第1給電端子114は、図2または図3の第1給電パッド28に接続され、グランド端子116は、図2または図3のグランドパッド30に接続される。回路基板110のx軸方向の長さは、例えば、11mmであり、y軸方向の長さは、例えば、32mmである。
FIG. 4 is a perspective view of the
図5は、回路基板110の正面図である。回路基板110は、グランド112、第1給電端子114、GPS帯整合回路130、GPS帯通過フィルタ132、第1LNA134を含む。GPS帯整合回路130は、第1給電端子114に接続され、第1給電端子114を介して図示しない第1給電パッド28からの信号を入力する。GPS帯通過フィルタ132は、GPS帯整合回路130に接続され、GPS帯整合回路130からの信号を入力する。GPS帯通過フィルタ132は、GPS帯の信号を通過させ、その他の帯域を遮断する。第1LNA134は、LNA(Low Noise Amplifier)である。第1LNA134は、GPS帯通過フィルタ132に接続され、GPS帯通過フィルタ132からの信号を増幅する。また、第1LNA134は、同軸ケーブル80を接続し、同軸ケーブル80を介して、図示しない車載用端末装置へ信号を出力する。
FIG. 5 is a front view of the
本実施例によれば、GPS用アンテナを3つの素子(第1放射素子22、第1グランド素子24、無給電素子26)からなる簡易な構造で構成できる。また、小型で、高利得な円偏波性能を得ることができる。また、同軸ケーブルで給電する場合に、第1グランド素子24にアンテナ電流が分布し、同軸ケーブルに分布するアンテナ電流を抑制できる。また、同軸ケーブルに分布するアンテナ電流が抑制されるので、同軸ケーブルの引き回しが変わることによるアンテナ特性のばらつきを抑制できる。また、モノポールアンテナのような大きなグランドを不要にできる。
According to the present embodiment, the GPS antenna can be configured with a simple structure including three elements (first radiating
また、第1グランド素子24を整合素子として使用し、長さL2を変えることによって、インピーダンスを整合でき、整合回路を不要にできる。また、円偏波アンテナを構成する3素子(第1放射素子22、第1グランド素子24、無給電素子26)をコの字に配置させるので、小型化できる。また、小型化されるので、省スペース化できる。
Further, by using the
また、第1グランド素子24、及び無給電素子26を光透過率80%以上の透明導電材料で構成するので、各素子幅を大きくできる。また、素子幅が大きくなるので、アンテナ性能を向上できる。また、第1グランド素子24、及び無給電素子26を光透過率80%以上の透明導電材料で構成するので、視認性を向上できる。また、第1放射素子22の長さL1、無給電素子26の長さL3、ギャップG1という3種類のパラメータを調整するので、アンテナ電流の向きを位相(時間)によって変えることができる。また、上記のパラメータを調整することで、アンテナ20を右旋円偏波アンテナとして動作させることができる。
Further, since the
(実施例2)
実施例2は、実施例1と同様に、透明フィルム上に設けられ、かつ車両に設置されたアンテナに関する。実施例1に係るアンテナは、GPSに対応する。一方、実施例2に係るアンテナは、GPSに加えて、ITS(Intelligent Transport Systems)、DTV(Digital TeleVision)にも対応する。前述のごとく、GPS帯は、1.575GHzであるが、ITS/DTV帯は、470MHz〜765MHzであるので、これらは異なった周波数帯である。これらの周波数帯に対応したアンテナをフロントガラスに設置する場合、アンテナの性能劣化を抑制しながら、アンテナのさらなる小型化が必要とされる。
(Example 2)
Example 2 is related with the antenna provided on the transparent film similarly to Example 1, and installed in the vehicle. The antenna according to the first embodiment corresponds to GPS. On the other hand, the antenna according to the second embodiment is compatible with ITS (Intelligent Transport Systems) and DTV (Digital TeleVision) in addition to GPS. As described above, the GPS band is 1.575 GHz, but since the ITS / DTV band is 470 MHz to 765 MHz, these are different frequency bands. When an antenna corresponding to these frequency bands is installed on the windshield, further miniaturization of the antenna is required while suppressing deterioration of the antenna performance.
これに対応するため、実施例2に係るアンテナは、前述のGPS帯の円偏波アンテナに加えて、ITS/DTV帯の直線偏波アンテナも含む。直線偏波アンテナは、L字ダイポール構成とし、円偏波アンテナの外側周囲に配置される。その際、直線偏波アンテナのグランド素子は、直線偏波アンテナの放射素子よりも、円偏波アンテナの放射素子から離れるように配置される。また、直線偏波アンテナのグランド素子は、円偏波アンテナのグランド素子と一体的に形成される。前述の周波数の関係から、直線偏波アンテナの動作周波数は、円偏波アンテナの動作周波数より低いといえる。ここでは、これまでとの差異を中心に説明する。 To cope with this, the antenna according to the second embodiment includes a linearly polarized antenna in the ITS / DTV band in addition to the circularly polarized antenna in the GPS band described above. The linearly polarized antenna has an L-shaped dipole configuration and is arranged around the outside of the circularly polarized antenna. At this time, the ground element of the linearly polarized antenna is arranged so as to be farther from the radiating element of the circularly polarized antenna than the radiating element of the linearly polarized antenna. The ground element of the linearly polarized antenna is formed integrally with the ground element of the circularly polarized antenna. From the above-described frequency relationship, it can be said that the operating frequency of the linearly polarized antenna is lower than that of the circularly polarized antenna. Here, it demonstrates centering on the difference from before.
図6は、本発明の実施例2に係るアンテナ20の正面図である。アンテナ20は、透明フィルム38、及び透明フィルム38上に設けられた第1放射素子22、第1グランド素子24、無給電素子26、第2放射素子32、第2グランド素子34を含む。また、第1放射素子22は、第1給電パッド28を含み、第1グランド素子24は、グランドパッド30を含み、第2放射素子32は、第2給電パッド36を含む。実施例2での透明フィルム38のX軸方向の長さは、例えば、65mmであり、Y軸方向の長さは、例えば、133mmである。
FIG. 6 is a front view of the
第1放射素子22、第1グランド素子24、無給電素子26は、図2と同様に配置される。第2放射素子32は、Y軸方向に長い矩形状を有し、ITS/DTVの周波数である470MHz〜765MHzに共振する。第2放射素子32のY軸方向の長さL4は、例えば、119mmであり、第1放射素子22よりも長くされる。第2放射素子32は、第1放射素子22に対向しながら平行に並置される。第2放射素子32の左側端部には、第2給電パッド36が第1給電パッド28に並んで設けられる。第2放射素子32も、図示しない回路基板110に接続される。第2放射素子32は、追加の放射素子といえる。
The
第2グランド素子34は、第2放射素子32の左側端部から離間した位置に右側端部を配置し、右側端部からY軸方向に左へ延設される。また、第2グランド素子34は、X軸方向に下へ屈曲して延設される。このように、第2グランド素子34は、L字形状(長さL5)を有し、第2放射素子32に対して、少なくとも一部が略直交に配置される。また、第2グランド素子34と第2放射素子32とは、L字ダイポールアンテナを構成する。第2グランド素子34は、追加のグランド素子といえる。第2放射素子32と第2グランド素子34は、第1放射素子22と第1グランド素子24と無給電素子26の上側と左側を囲むように外周部に配置される。このとき、第2グランド素子34は、第2放射素子32よりも第1放射素子22から離れるように配置される。
The
第2グランド素子34は、右側端部からX軸方向に下方に延設され、グランドパッド30に接続される。ここで、第1グランド素子24と第2グランド素子34は、一体的に形成されてもよい。さらに、第2放射素子32と第2グランド素子34も、第1放射素子22、第1グランド素子24、無給電素子26と同様に、可視領域における全光線透過率(光透過率)が80%以上の透明導電材料(メッシュ状に加工された黒色化銅箔)にて形成される。
The
図7は、本発明の実施例2に係る回路基板110の斜視図である。回路基板110は、グランド112、第1給電端子114、グランド端子116、第2給電端子118を含む。図4における同軸ケーブル80の代わりに、第1同軸ケーブル82、第2同軸ケーブル84は、回路基板110に接続される。回路基板110の一面側の一部にグランド112が配置される。回路基板110には、第1給電端子114、第2給電端子118が設けられ、グランド112には、グランド端子116が設けられる。第1給電端子114は、図6の第1給電パッド28に接続され、第2給電端子118は、図6の第2給電パッド36に接続され、グランド端子116は、図6のグランドパッド30に接続される。
FIG. 7 is a perspective view of the
図8は、回路基板110の正面図である。回路基板110は、グランド112、第1給電端子114、GPS帯整合回路130、GPS帯通過フィルタ132、第1LNA134、第2給電端子118、ITS/DTV帯整合回路136、低域通過フィルタ138を含む。第1給電端子114、GPS帯整合回路130、GPS帯通過フィルタ132、第1LNA134は、図5と同様であり、第1同軸ケーブル82は、図5の同軸ケーブル80に対応する。ITS/DTV帯整合回路136は、第2給電端子118に接続され、第2給電端子118を介して図示しない第2給電パッド36との間で信号を入出力する。低域通過フィルタ138は、ITS/DTV帯整合回路136に接続され、低域成分を通過させ、GPS帯の信号を遮断する。また、低域通過フィルタ138は、第2同軸ケーブル84を接続し、第2同軸ケーブル84は、図示しない車載用端末装置に接続される。第2同軸ケーブル84では、ITS帯の信号とDTV帯の信号が伝送される。回路基板110のx軸方向の長さは、例えば、11mmであり、y軸方向の長さは、例えば、32mmである。
FIG. 8 is a front view of the
図9は、アンテナ20が使用される通信システム100の構成を示す。通信システム100は、ITSに相当する。これは、ひとつの交差点を上方から見た場合に相当する。通信システム100は、基地局装置10、車両12と総称される第1車両12a、第2車両12b、第3車両12c、第4車両12d、第5車両12e、第6車両12f、第7車両12g、第8車両12h、第9車両12i、第10車両12j、ネットワーク202を含む。ここでは、第1車両12aのみに示しているが、各車両12には、車載用端末装置14が搭載されている。車載用端末装置14内にアンテナ40が含まれている。また、エリア212が、基地局装置10の周囲に形成され、エリア外214が、エリア212の外側に形成されている。なお、アンテナ40は、例えば、実施例2におけるアンテナ20の一部(図6の第2放射素子32、第2グランド素子34)に相当する。
FIG. 9 shows a configuration of the
図示のごとく、図面の水平方向、つまり左右の方向に向かう道路と、図面の垂直方向、つまり上下の方向に向かう道路とが中心部分で交差している。ここで、図面の上側が方角の「北」に相当し、左側が方角の「西」に相当し、下側が方角の「南」に相当し、右側が方角の「東」に相当する。また、ふたつの道路の交差部分が「交差点」である。第1車両12a、第2車両12bが、左から右へ向かって進んでおり、第3車両12c、第4車両12d、第9車両12i、第10車両12jが、右から左へ向かって進んでいる。また、第5車両12e、第6車両12fが、上から下へ向かって進んでおり、第7車両12g、第8車両12hが、下から上へ向かって進んでいる。第9車両12iと第10車両12jのみエリア外214に存在し、それ以外の車両はエリア212内に存在する。
As shown in the drawing, the road that goes in the horizontal direction of the drawing, that is, the left and right direction, intersects the vertical direction of the drawing, that is, the road that goes in the up and down direction, at the center. Here, the upper side of the drawing corresponds to the direction “north”, the left side corresponds to the direction “west”, the lower side corresponds to the direction “south”, and the right side corresponds to the direction “east”. The intersection of the two roads is an “intersection”. The
通信システム100において、基地局装置10は、交差点に固定して設置される。基地局装置10は、端末装置間の通信を制御する。基地局装置10は、図示しないGPS衛星から受信した信号、あるいは図示しない他の基地局装置10にて形成されたフレームをもとに、複数のサブフレームが含まれたフレームを繰り返し生成する。ここで、各サブフレームの先頭部分に路車送信期間が設定可能であるような規定がなされている。
In the
基地局装置10は、フレーム中の複数のサブフレームのうち、他の基地局装置10によって路車送信期間が設定されていないサブフレームを選択する。基地局装置10は、選択したサブフレームの先頭部分に路車送信期間を設定する。基地局装置10は、設定した路車送信期間においてパケット信号を報知する。路車送信期間において、複数のパケット信号が報知されることもある。また、パケット信号には、例えば、事故情報、渋滞情報、信号情報等が含まれる。なお、パケット信号には、路車送信期間が設定されたタイミングに関する情報およびフレームに関する制御情報も含まれる。
The
図10(a)−(d)は、通信システム100において規定されるフレームのフォーマットを示す。図10(a)は、フレームの構成を示す。フレームは、第1サブフレームから第Nサブフレームと示されるN個のサブフレームによって形成されている。これは、車載用端末装置14が報知に使用可能なサブフレームを複数時間多重することによってフレームが形成されているといえる。例えば、フレームの長さが100msecであり、Nが16である場合、6.25msecの長さのサブフレームが規定される。Nは、16以外であってもよい。
FIGS. 10A to 10D show frame formats defined in the
図10(b)は、図示しない第1基地局装置10aによって生成されるフレームの構成を示す。第1基地局装置10aは、第1サブフレームの先頭部分に路車送信期間を設定する。また、第1基地局装置10aは、第1サブフレームにおいて路車送信期間に続いて車車送信期間を設定する。車車送信期間とは、車載用端末装置14がパケット信号を報知可能な期間である。つまり、第1基地局装置10aは、第1サブフレームの先頭期間である路車送信期間においてパケット信号を報知可能であり、かつフレームのうち、路車送信期間以外の車車送信期間において車載用端末装置14がパケット信号を報知可能であるような規定がなされる。さらに、第1基地局装置10aは、第2サブフレームから第Nサブフレームに車車送信期間のみを設定する。
FIG. 10B shows a configuration of a frame generated by the first base station apparatus 10a (not shown). The first base station apparatus 10a sets a road and vehicle transmission period at the beginning of the first subframe. Moreover, the 1st base station apparatus 10a sets a vehicle transmission period following a road and vehicle transmission period in a 1st sub-frame. The vehicle transmission period is a period during which the in-
図10(c)は、図示しない第2基地局装置10bによって生成されるフレームの構成を示す。第2基地局装置10bは、第2サブフレームの先頭部分に路車送信期間を設定する。また、第2基地局装置10bは、第2サブフレームにおける路車送信期間の後段、第1サブフレーム、第3サブフレームから第Nサブフレームに車車送信期間を設定する。図10(d)は、図示しない第3基地局装置10cによって生成されるフレームの構成を示す。第3基地局装置10cは、第3サブフレームの先頭部分に路車送信期間を設定する。また、第3基地局装置10cは、第3サブフレームにおける路車送信期間の後段、第1サブフレーム、第2サブフレーム、第4サブフレームから第Nサブフレームに車車送信期間を設定する。このように、複数の基地局装置10は、互いに異なったサブフレームを選択し、選択したサブフレームの先頭部分に路車送信期間を設定する。図3に戻る。
FIG. 10C shows a configuration of a frame generated by the second base station apparatus 10b (not shown). The second base station apparatus 10b sets a road and vehicle transmission period at the beginning of the second subframe. Also, the second base station apparatus 10b sets the vehicle transmission period from the first stage of the road and vehicle transmission period in the second subframe, from the first subframe and the third subframe to the Nth subframe. FIG. 10D shows a configuration of a frame generated by a third base station apparatus 10c (not shown). The third base station apparatus 10c sets a road and vehicle transmission period at the beginning of the third subframe. In addition, the third base station apparatus 10c sets the vehicle transmission period from the first stage of the road and vehicle transmission period in the third subframe, the first subframe, the second subframe, and the fourth subframe to the Nth subframe. As described above, the plurality of
車載用端末装置14は、前述のごとく、車両12に搭載され移動可能である。車載用端末装置14は、基地局装置10からのパケット信号を受信すると、エリア212に存在すると推定する。車載用端末装置14は、エリア212に存在する場合、パケット信号に含まれた制御情報、特に路車送信期間が設定されたタイミングに関する情報およびフレームに関する情報をもとに、フレームを生成する。その結果、複数の車載用端末装置14のそれぞれにおいて生成されるフレームは、基地局装置10において生成されるフレームに同期する。車載用端末装置14は、車車送信期間においてパケット信号を報知する。ここで、車車送信期間においてCSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)が実行される。一方、車載用端末装置14は、エリア外214に存在していると推定した場合、フレームの構成に関係なく、CSMA/CAを実行することによって、パケット信号を報知する。
As described above, the in-
図11は、車両12に搭載された車載用端末装置14の構成を示す。車載用端末装置14は、アンテナ40、RF部42、変復調部44、処理部46、制御部48を含み、処理部46は、タイミング特定部50、転送決定部56、取得部58、通知部60、生成部62を含む。タイミング特定部50は、抽出部52、キャリアセンス部54を含む。なお、DTVに関する構成は公知であるので、ここでは説明を省略する。
FIG. 11 shows the configuration of the in-
RF部42は、RF(Radio Frequency)に対応して動作する。RF部42は、受信処理として、基地局装置10、図示しない他の車載用端末装置14からのパケット信号をアンテナ40にて受信する。RF部42は、受信した無線周波数のパケット信号に対して周波数変換を実行し、ベースバンドのパケット信号を生成する。さらに、RF部42は、ベースバンドのパケット信号を変復調部44に出力する。一般的に、ベースバンドのパケット信号は、同相成分と直交成分によって形成されるので、ふたつの信号線が示されるべきであるが、ここでは、図を明瞭にするためにひとつの信号線だけを示すものとする。RF部42には、LNA(Low Noise Amplifier)、ミキサ、AGC(Automatic Gain Control)、A/D変換部も含まれる。
The
RF部42は、送信処理として、変復調部44から入力したベースバンドのパケット信号に対して周波数変換を実行し、無線周波数のパケット信号を生成する。さらに、RF部42は、無線周波数のパケット信号をアンテナ40から送信する。また、RF部42には、PA(Power Amplifier)、ミキサ、D/A変換部も含まれる。
As a transmission process, the
変復調部44は、受信処理として、RF部42からのベースバンドのパケット信号に対して、復調を実行する。さらに、変復調部44は、復調した結果を処理部46に出力する。また、変復調部44は、送信処理として、処理部46からのデータに対して、変調を実行する。さらに、変復調部44は、変調した結果をベースバンドのパケット信号としてRF部42に出力する。ここで、通信システム100は、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)変調方式に対応するので、変復調部44は、受信処理としてFFT(Fast Fourier Transform)も実行し、送信処理としてIFFT(Inverse Fast Fourier Transform)も実行する。
The
抽出部52は、変復調部44からの復調結果が、図示しない基地局装置10からのパケット信号である場合に、図3のエリア212内に存在すると推定するとともに、基地局装置10の時刻に車載用端末装置14の時刻を同期させる。さらに、路車送信期間が配置されたサブフレームのタイミングを特定する。抽出部52は、サブフレームのタイミングと、パケット信号のメッセージヘッダの内容、具体的には、路車送信期間長の内容をもとに、フレームを生成する。その結果、抽出部52は、基地局装置10において形成されたフレームに同期したフレームを生成する。複数の基地局装置10からパケットを受信する場合には、各々のパケットの路車送信期間が配置されたサブフレームが合成されたフレームを生成することになる。抽出部52は、車車送信期間を選択する。抽出部52は、車車送信期間を選択した場合、フレームおよびサブフレームのタイミング、車車送信期間に関する情報をキャリアセンス部54へ出力する。
When the demodulation result from the
一方、抽出部52は、基地局のパケット信号を受信していない場合、図3のエリア外214に存在すると推定する。抽出部52は、エリア外214に存在していることを推定すると、フレームの構成と無関係のタイミングを選択する。抽出部52は、フレームの構成と無関係のタイミングを選択すると、キャリアセンスの実行をキャリアセンス部54に指示する。
On the other hand, when the
キャリアセンス部54は、抽出部52から、フレームおよびサブフレームのタイミング、車車送信期間に関する情報を受けつける。キャリアセンス部54は、車車送信期間において、キャリアセンスを実行することによって、干渉電力を測定する。また、キャリアセンス部54は、干渉電力をもとに、車車送信期間における送信タイミングを決定する。具体的に説明すると、キャリアセンス部54は、所定のしきい値を予め記憶しており、干渉電力としきい値とを比較する。干渉電力がしきい値よりも小さければ、キャリアセンス部54は、送信タイミングを決定する。キャリアセンス部54は、抽出部52から、キャリアセンスの実行を指示された場合、フレームの構成を考慮せずに、CSMAを実行することによって、送信タイミングを決定する。キャリアセンス部54は、決定した送信タイミングを生成部62へ通知する。
The
取得部58は、図示しないGPS受信機、ジャイロセンサ、車速センサ等を含んでおり、それらから供給されるデータによって、車載用端末装置14の存在位置、進行方向、移動速度等(以下、「位置情報」と総称する)を取得する。なお、存在位置は、緯度・経度によって示される。これらの取得には公知の技術が使用されればよいので、ここでは説明を省略する。取得部58は、位置情報を生成部62へ出力する。
The
転送決定部56は、メッセージヘッダの転送を制御する。メッセージヘッダには、例えば、路車送信期間に関する情報が含まれる。転送決定部56は、パケット信号からメッセージヘッダを抽出する。パケット信号が基地局装置10から直接送信されている場合には、例えば、「2回転送」などに設定されているが、パケット信号が他の車載用端末装置14へ送信されている場合には、転送回数を1回減らして「1回転送」の値に設定されている。転送決定部56は、抽出したメッセージヘッダから、転送すべきメッセージヘッダを選択する。ここでは、例えば、転送回数が最も多いメッセージヘッダが選択される。また、転送決定部56は、複数のメッセージヘッダに含まれた内容を合成することによって新たなメッセージヘッダを生成してもよい。転送決定部56は、選択対象のメッセージヘッダを生成部62へ出力する。その際、転送決定部56は、転送回数を1減少させる。
The
生成部62は、取得部58から位置情報を受けつけ、転送決定部56からメッセージヘッダを受けつける。生成部62は、位置情報およびメッセージヘッダが含まれたパケット信号を生成する。処理部46は、キャリアセンス部54において決定した送信タイミングにて、変復調部44、RF部42、アンテナ40を介して、生成したパケット信号をブロードキャスト送信する。
The
通知部60は、抽出部52を介して、図示しない基地局装置10からのパケット信号を取得するとともに、図示しない他の車載用端末装置14からのパケット信号を取得する。通知部60は、取得したパケット信号に対する処理として、パケット信号に格納されたデータの内容に応じて、図示しない他の車両12の接近等を運転者へモニタやスピーカを介して通知する。さらに、通知部60は、障害物検知情報、渋滞情報、灯色情報等も運転者へモニタやスピーカを介して通知する。なお、このような構成において、取得部58におけるアンテナ(図示せず)が、図6の第1放射素子22、第1グランド素子24、無給電素子26に相当し、アンテナ40は、図6の第2放射素子32、第2グランド素子34に相当する。アンテナ20は、取得部58におけるアンテナと、アンテナ40とを含む3波統合アンテナとして構成される。
The
この構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュータのCPU、メモリ、その他のLSIで実現でき、ソフトウエア的にはメモリにロードされたプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ハードウエアとソフトウエアの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。 This configuration can be realized in terms of hardware by a CPU, memory, or other LSI of any computer, and in terms of software, it can be realized by a program loaded in the memory, but here it is realized by their cooperation. Draw functional blocks. Accordingly, those skilled in the art will understand that these functional blocks can be realized in various forms only by hardware, or by a combination of hardware and software.
本実施例によれば、円偏波アンテナよりも周波数が低く、面積が必要な直線偏波アンテナの第2放射素子32と、第2グランド素子34を外側に配置するので、直線偏波アンテナの面積を大きくできる。また、面積が大きくなるので、アンテナ特性を向上できる。また、第1放射素子22を第2グランド素子34から離すように配置するので、円偏波アンテナの性能悪化を抑制できる。また、第1グランド素子24と第2グランド素子34を共通化するので、グランドパッドを1つにできる。また、グランドパッドが1つになるので、構成を容易にできる。
According to the present embodiment, since the
(実施例3)
実施例3は、これまでと同様に、透明フィルム上に設けられ、かつ車両に設置されたアンテナに関する。また、実施例3に係るアンテナは、実施例2と同様に、GPSに加えてITS、DTVにも対応するが、実施例2とは形状が異なる。ここでは、これまでとの差異を中心に説明する。
(Example 3)
Example 3 relates to an antenna provided on a transparent film and installed in a vehicle, as before. In addition to the GPS, the antenna according to the third embodiment is compatible with ITS and DTV, but the shape is different from that of the second embodiment. Here, it demonstrates centering on the difference from before.
図12は、本発明の実施例3に係るアンテナ20の正面図である。アンテナ20は、透明フィルム38、及び透明フィルム38上に設けられた第1放射素子22、第1グランド素子24、無給電素子26、第1給電パッド28、グランドパッド30、第2放射素子70、第2グランド素子72、第2給電パッド74を含む。第1放射素子22からグランドパッド30は、図6と同様に配置される。第2放射素子70は、図6の第2放射素子32に対応するが、第2放射素子32とは異なって、右側の開放端の面積が、左側端部の面積よりも大きくなるように形成される。第2グランド素子72は、図6の第2グランド素子34に対応するが、左下側の開放端、左上側の屈曲部での面積が他の部分よりも大きくなるように形成される。なお、各素子は、実施例2と同様に、光透過率80%以上の透明導電材料(メッシュ状に加工された黒色化銅箔)にて形成される。
FIG. 12 is a front view of the
本実施例によれば、第2放射素子32を広帯域化できる。また、第1放射素子22から離れた先端のみを大きくしているので、第1放射素子22の性能への影響を抑制できる。
According to this embodiment, the
(実施例4)
実施例4は、これまでと同様に、透明フィルム上に設けられ、かつ車両に設置されたアンテナに関し、特に実施例2あるいは3に係るアンテナに接続される回路基板に関する。実施例2あるいは3では、GPSとITS/DTVに対して別の同軸ケーブルが使用されている。一方、実施例4では、GPSとITS/DTVに対してひとつの同軸ケーブルが使用される。ここでは、これまでとの差異を中心に説明する。
Example 4
The fourth embodiment relates to an antenna provided on a transparent film and installed in a vehicle, and more particularly to a circuit board connected to the antenna according to the second or third embodiment. In Example 2 or 3, another coaxial cable is used for GPS and ITS / DTV. On the other hand, in Example 4, one coaxial cable is used for GPS and ITS / DTV. Here, it demonstrates centering on the difference from before.
図13は、本発明の実施例4に係る回路基板110の正面図である。回路基板110は、グランド112、第1給電端子114、GPS帯整合回路130、GPS帯通過フィルタ132、第1LNA134、ITS/DTV帯遮断フィルタ140、第2給電端子118、低域通過フィルタ142、GPS帯遮断フィルタ144を含む。第1給電端子114、GPS帯整合回路130、GPS帯通過フィルタ132、第1LNA134は、図8と同様である。ITS/DTV帯遮断フィルタ140と同軸ケーブル80との間に、ITS/DTV帯遮断フィルタ140が接続される。ITS/DTV帯遮断フィルタ140は、ITS/DTV帯を遮断する。
FIG. 13 is a front view of the
第2給電端子118、ITS/DTV帯整合回路136は、図8と同様である。ITS/DTV帯整合回路136と同軸ケーブル80との間に低域通過フィルタ142、GPS帯遮断フィルタ144が直列に接続される。低域通過フィルタ142は低域成分を通過させ、GPS帯遮断フィルタ144はGPS帯の信号を遮断する。同軸ケーブル80では、GPS帯の信号、ITS帯の信号、DTV帯の信号が伝送される。
The second
本実施例によれば、ITS/DTVとGPSを、1本の同軸ケーブル80で車載用端末装置まで伝送できる。また、1本の同軸ケーブル80だけが使用されるので、設置を容易にできる。
According to the present embodiment, ITS / DTV and GPS can be transmitted to the in-vehicle terminal device with one
(実施例5)
実施例5は、これまでと同様に、透明フィルム上に設けられ、かつ車両に設置されたアンテナに関し、特に実施例2あるいは3に係るアンテナに接続される回路基板に関する。実施例2あるいは3では、GPSとITS/DTVに対して別の同軸ケーブルが使用されている。また、実施例4では、GPSとITS/DTVに対してひとつの同軸ケーブルが使用される。DTVにおいて受信される信号の電力が小さい場合、同軸ケーブルに受信信号を伝送させる前に増幅させることが望ましい。一方、ITSでは送信と受信とがなされているのに対して、DTVでは受信のみがなされているので、ITS/DTVとに対して同一の同軸ケーブルを使用する場合、同軸ケーブルに受信信号を伝送させる前に増幅させることができない。これに対応するために、実施例5では、DTVとGPS/ITSとに対して別の同軸ケーブルが使用される。このような構成によって、DTVの受信信号を同軸ケーブルに伝送させる前に増幅させることが可能である。ここでは、これまでとの差異を中心に説明する。
(Example 5)
The fifth embodiment relates to an antenna provided on a transparent film and installed in a vehicle, and more particularly to a circuit board connected to the antenna according to the second or third embodiment. In Example 2 or 3, another coaxial cable is used for GPS and ITS / DTV. Moreover, in Example 4, one coaxial cable is used for GPS and ITS / DTV. When the power of a signal received by the DTV is small, it is desirable to amplify the received signal before transmitting it to the coaxial cable. On the other hand, transmission and reception are performed in ITS, but only reception is performed in DTV. When the same coaxial cable is used for ITS / DTV, the received signal is transmitted to the coaxial cable. It cannot be amplified before it is made. In order to cope with this, in Example 5, another coaxial cable is used for DTV and GPS / ITS. With such a configuration, it is possible to amplify the DTV reception signal before transmitting it to the coaxial cable. Here, it demonstrates centering on the difference from before.
図14は、本発明の実施例5に係る回路基板110の正面図である。回路基板110は、グランド112、第1給電端子114、GPS帯整合回路130、GPS帯通過フィルタ132、第1LNA134、ITS/DTV帯遮断フィルタ140、第2給電端子118、ITS/DTV帯整合回路136、低域通過フィルタ146、第2LNA148、ITS帯通過フィルタ150、GPS帯遮断フィルタ144を含む。第1給電端子114、GPS帯整合回路130、GPS帯通過フィルタ132、第1LNA134、ITS/DTV帯遮断フィルタ140は、図13と同様である。
FIG. 14 is a front view of a
第2給電端子118、ITS/DTV帯整合回路136は、図13と同様である。第2LNA148は、第1LNA134と同様、LNAである。ITS/DTV帯整合回路136と第2同軸ケーブル84との間に低域通過フィルタ146、第2LNA148が直列に接続される。低域通過フィルタ146はDTV帯以下の低域成分を通過させ、第2LNA148は信号を増幅する。第2同軸ケーブル84には、DTV帯の信号が伝送される。また、ITS/DTV帯整合回路136には、ITS帯通過フィルタ150、GPS帯遮断フィルタ144も直列に接続される。ITS帯通過フィルタ150は、ITS帯域の信号を通過させ、GPS帯遮断フィルタ144は、GPS帯域の信号を遮断させる。第1同軸ケーブル82は、GPS帯の信号、ITS帯の信号が伝送される。
The second
本実施例によれば、受信システムであるDTVに対して、損失の大きい同軸ケーブルを通過する前にLNAで信号を増幅できる。また、信号が増幅されるので、DTVの感度を改善できる。 According to the present embodiment, the signal can be amplified by the LNA before passing through the coaxial cable having a large loss with respect to the DTV as the receiving system. Further, since the signal is amplified, the sensitivity of the DTV can be improved.
以上、本発明を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 In the above, this invention was demonstrated based on the Example. This embodiment is an exemplification, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications can be made to the combination of each component and each processing process, and such modifications are also within the scope of the present invention. .
本発明の実施例2から5において、1.575GHz帯と470MHz〜765MHz帯とが使用されている。しかしながらこれに限らず例えば、他の周波数帯が使用されてもよい。そのため、GPS、ITS以外の無線通信システム、例えば、携帯電話システム、ラジオ放送、地上デジタル放送、VICS(登録商標)(Vehicle Information and Communication System)、ETC(Electronic Toll Collection System)に使用されてもよい。本変形例によれば、本実施例に係るアンテナ20をさまざまな無線通信システムに適用できる。
In Examples 2 to 5 of the present invention, the 1.575 GHz band and the 470 MHz to 765 MHz band are used. However, the present invention is not limited to this, and other frequency bands may be used, for example. Therefore, it may be used for wireless communication systems other than GPS and ITS, for example, mobile phone systems, radio broadcasts, terrestrial digital broadcasts, VICS (registered trademark) (vehicle information and communication system), and ETC (electronic toll collection system). . According to this modification, the
本発明の実施例2から4において、GPS、ITS、DTVのためにアンテナ20が使用されている。しかしながらこれに限らず、これらのうちの2つのためにアンテナ20が使用されてもよい。具体的には、GPSとITSとの組合せ、あるいはGPSとDTVとの組合せのために、アンテナ20が使用されてもよい。本変形例によれば、構成の自由度を向上できる。
In the second to fourth embodiments of the present invention, the
本発明の一態様の概要は、次の通りである。本発明のある態様のアンテナ装置は、放射素子と、放射素子の一端側から離間して、放射素子に略直交に配置されるグランド素子と、放射素子の他端側から離間して、放射素子に略直交に配置される無給電素子とを備える。無給電素子は、放射素子に電気的に接続される。 The outline of one embodiment of the present invention is as follows. An antenna device according to an aspect of the present invention includes a radiating element, a ground element that is spaced apart from one end side of the radiating element and disposed substantially orthogonal to the radiating element, and is spaced from the other end side of the radiating element. And a parasitic element that is arranged substantially orthogonally. The parasitic element is electrically connected to the radiating element.
この態様によると、放射素子の一端側から離間して、放射素子に略直交にグランド素子が配置され、放射素子の他端側から離間して、放射素子に略直交に無給電素子が配置されるので、整合が不要であっても、安定した特性を実現できる。 According to this aspect, the ground element is arranged substantially orthogonal to the radiating element, spaced from one end side of the radiating element, and the parasitic element is arranged substantially orthogonal to the radiating element, separated from the other end side of the radiating element. Therefore, stable characteristics can be realized even if matching is unnecessary.
無給電素子は、グランド素子に対向して配置されてもよい。この場合、アンテナを小型化できる。 The parasitic element may be disposed to face the ground element. In this case, the antenna can be downsized.
追加の放射素子と、追加の放射素子の一端側から離間して、追加の放射素子に対して、少なくとも一部が略直交に配置される追加のグランド素子とをさらに備えてもよい。追加の放射素子と追加のグランド素子は、放射素子とグランド素子と無給電素子の外周部に配置されてもよい。この場合、複数の帯域に対応できる。 An additional radiating element and an additional ground element that is spaced apart from one end side of the additional radiating element and that is at least partially disposed substantially orthogonal to the additional radiating element may be further provided. The additional radiating element and the additional ground element may be disposed on the outer periphery of the radiating element, the ground element, and the parasitic element. In this case, a plurality of bands can be handled.
グランド素子と追加のグランド素子は、一体的に形成されてもよい。この場合、構成を簡易にできる。 The ground element and the additional ground element may be integrally formed. In this case, the configuration can be simplified.
放射素子とグランド素子と無給電素子と追加の放射素子と追加のグランド素子は、光透過率80%以上の透明導電材料にて形成されてもよい。この場合、視認性を向上できる。 The radiating element, the ground element, the parasitic element, the additional radiating element, and the additional ground element may be formed of a transparent conductive material having a light transmittance of 80% or more. In this case, visibility can be improved.
放射素子に設けられる第1の給電端子と、追加の放射素子に設けられる第2の給電端子と、グランド素子に設けられるグランド端子とをさらに設ける。 A first power supply terminal provided in the radiating element, a second power supply terminal provided in the additional radiating element, and a ground terminal provided in the ground element are further provided.
第2の給電端子に接続され、かつ第1の周波数を遮断する第1のフィルタと、第1の給電端子に接続され、かつ第1の周波数とは異なった第2の周波数を遮断する第2のフィルタとをさらに備えてもよい。 A first filter connected to the second power supply terminal and blocking the first frequency; and a second filter connected to the first power supply terminal and blocking a second frequency different from the first frequency. These filters may be further provided.
20 アンテナ、 22 第1放射素子、 24 第1グランド素子、 26 無給電素子、 28 第1給電パッド、 30 グランドパッド、 38 透明フィルム。 20 antenna, 22 first radiating element, 24 first ground element, 26 parasitic element, 28 first feeding pad, 30 ground pad, 38 transparent film.
Claims (7)
前記放射素子の一端側から離間して、前記放射素子に略直交に配置されるグランド素子と、
前記放射素子の他端側から離間して、前記放射素子に略直交に配置される無給電素子とを備え、
前記無給電素子は、前記放射素子に電気的に接続されることを特徴とするアンテナ装置。 A radiating element;
A ground element that is spaced from one end side of the radiating element and is substantially orthogonal to the radiating element;
A parasitic element spaced apart from the other end side of the radiating element and disposed substantially orthogonal to the radiating element;
The antenna device, wherein the parasitic element is electrically connected to the radiating element.
追加の放射素子の一端側から離間して、前記追加の放射素子に対して、少なくとも一部が略直交に配置される追加のグランド素子とをさらに備え、
前記追加の放射素子と前記追加のグランド素子は、前記放射素子と前記グランド素子と前記無給電素子の外周部に配置されることを特徴とする請求項1または2に記載のアンテナ装置。 An additional radiating element;
An additional ground element that is spaced apart from one end side of the additional radiating element and at least a part of which is substantially orthogonal to the additional radiating element;
The antenna device according to claim 1, wherein the additional radiating element and the additional ground element are arranged on an outer periphery of the radiating element, the ground element, and the parasitic element.
前記追加の放射素子に設けられる第2の給電端子と、
前記グランド素子に設けられるグランド端子とをさらに設けることを特徴とする請求項3から5のいずれかに記載のアンテナ装置。 A first power supply terminal provided in the radiating element;
A second power supply terminal provided in the additional radiating element;
The antenna device according to claim 3, further comprising a ground terminal provided on the ground element.
前記第1の給電端子に接続され、かつ第1の周波数とは異なった第2の周波数を遮断する第2のフィルタとをさらに備えることを特徴とする請求項6に記載のアンテナ装置。 A first filter connected to the second power supply terminal and blocking a first frequency;
The antenna apparatus according to claim 6, further comprising a second filter connected to the first power supply terminal and blocking a second frequency different from the first frequency.
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