JP2018007221A - Speaker system - Google Patents
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Description
この発明は小型で高音質のスピーカーシステムに関するThe present invention relates to a small and high-quality speaker system.
ハイレゾ音源など高音質のソースが一般的になりつつあるが、ソースを入手したときに最初に格納するのがパソコンである場合が多い。そしてその音をまず再生するのは、パソコンに内蔵されるスピーカーか、もしくはパソコン用の小型スピーカーシステムである場合が考えられる。しかし、それらのスピーカーから再生される音はハイファイとは言えないものが多く市場に存在しているのが現状である High-quality sound sources such as high-resolution sound sources are becoming popular, but when a source is obtained, a personal computer is often stored first. The sound is first played back by a speaker built in the personal computer or a small speaker system for the personal computer. However, the current situation is that many of the sounds played from these speakers are not high fidelity.
パソコンなどが置かれるデスクトップに設置して使えるような小型のスピーカーシステムは、限られたスペースに設置するためそのキャビネットの容積が2リットル(以下L)以下程度のものになってしまうことが多く、そのため低音が不足しスピーカーユニットの口径も小さいことから能率が低く、得られる最大音量も小さいものになってしまう。 Small speaker systems that can be used on desktops where computers are placed are often installed in a limited space, so the cabinet volume is often less than 2 liters (L). For this reason, the bass is insufficient and the diameter of the speaker unit is small, so that the efficiency is low and the maximum volume that can be obtained is small.
そこで、小型スピーカーシステムの低音特性を改善したものがいくつか提案されている。例えば、小型密閉キャビネットに1つのスピーカーユニットを配置し、スピーカーの取り付け面と対向面にそれぞれ1個ずつのパッシブラジエータを配置したものが提案されており、デスクトップ用ではないが平面ディスプレイに内蔵できるよう小型に構成され、内蔵した時にディスプレイの前面から音を放射すると共に背面からもパッシブラジエータを通して低音の一部が放射されるようになっている(特許文献1 特開2010−114612)。これは一般的なパッシブラジエータ方式の発展形であり、低音域は同じ容積のキャビネットの密閉型のものより小型化が期待できる。 In view of this, there have been some proposals for improving the bass characteristics of a small speaker system. For example, one speaker unit is arranged in a small sealed cabinet and one passive radiator is arranged on each of the speaker mounting surface and the opposing surface, so that it can be built in a flat display although it is not for desktop use. When it is built in a small size, sound is emitted from the front surface of the display and part of the low sound is also emitted from the back surface through a passive radiator (Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-114612). This is a development of a general passive radiator system, and the bass can be expected to be smaller than a closed cabinet with the same volume.
バスレフタイプのキャビネットを使ったものでは、バスレフを2重にかけるようにして、さらに低音共鳴用のキャビティを設けることで低い周波数まで再生できるようにしたものがある(文特許献2 実用新案登録3196822号)。この考案のスピーカーは良く考慮されているものであるが、キャビネットの中が複雑で、小型化には限界がある。 There is a bass-reflex type cabinet in which the bass reflex is doubled and a low-frequency resonance cavity is provided to allow reproduction to a lower frequency (Bent Patent Document 2 Utility Model Registration 3196822). issue). The speaker of this device is well considered, but the inside of the cabinet is complicated and there is a limit to downsizing.
また、2つのスピーカーユニットを利用して、キャビネットキャビネットに対向して配置し、一方は外部に直接音を放射させ、もう一方は第2の隣接するキャビネットに音を放射させ、その音をバスレフのダクトで外部に導く方式が提案されている(特許文献3 特開2005−151236)。この方式は小型スピーカーシステムの弱点である低音不足を補うよう考慮されたものであるが、キャビネットの内部に2つのキャビティが必要であり、キャビネットの小型化にはやはり限界がある。 Also, using two speaker units, they are placed facing the cabinet cabinet, one emits sound directly to the outside, the other emits sound to the second adjacent cabinet, and the sound is sent to the bass reflex. A method of guiding outside by a duct has been proposed (Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 2005-151236). This method is designed to make up for the lack of bass, which is a weak point of small speaker systems, but requires two cavities inside the cabinet, and there is still a limit to downsizing the cabinet.
デスクトップなどのようなスピーカーが置かれるスペースが限られている狭い環境で使用される小型のスピーカーシステムは、小型であるためキャビネット容積が少なく低域周波数の再生が一般的なオーディオ用スピーカーシステムのようには行えず、音質はかなり劣る場合が多かった。
本発明はそのような小型スピーカーシステムにおいても、比較的単純な構造のキャビネットを用いながら低域周波数の再生に優れ、かつ音場再生も豊かにでき、十分な再生音量を得られる高音質なスピーカーシステムを提供するものである。A small speaker system used in a narrow environment where the space where speakers are placed is limited, such as desktops, etc., is small, so the cabinet volume is small and low frequency reproduction is like a general audio speaker system The sound quality was often inferior.
Even in such a small speaker system, the present invention is a high-quality speaker that is excellent in low-frequency reproduction while using a cabinet with a relatively simple structure, and that can reproduce sound field richly and obtain sufficient reproduction volume. A system is provided.
本発明は以上の課題を解決するために、スピーカーシステムを構成するキャビネットの前後にそれぞれスピーカーユニットを配置し、それらを別々の増幅器によって個別に駆動するもので、背面側のスピーカーユニットの駆動用増幅器には高域遮断周波数が可変できるフィルターを挿入するものであって、キャビネットをバスレフ型に構成する場合はバスレフ共振周波数をスピーカーユニットの最低共振周波数の半分以下に設定し、スピーカーシステムの背面側の空間が十分に取れない場合でも背面側スピーカーユニットの取り付け面を傾斜させた構造とすることで、小型だが力強い低音と広い音場を再現できるスピーカーシステムを提供するものである。 In order to solve the above problems, the present invention is such that speaker units are arranged before and after a cabinet constituting a speaker system, and are individually driven by separate amplifiers. Inserts a filter that can change the high cut-off frequency.When the cabinet is configured as a bass-reflex type, set the bass-reflex resonance frequency to less than half of the lowest resonance frequency of the speaker unit. By providing a structure in which the mounting surface of the rear speaker unit is inclined even when there is not enough space, the speaker system can reproduce a small but powerful bass and a wide sound field.
すなわち、本発明は上記の課題を解決するために、次のような構成を採用する。
構成1
1つのキャビネットの前後(放音側とその背面)にそれぞれスピーカーユニットを配置し、それらのスピーカーユニットは独立した2つの増幅器で駆動されるように構成したスピーカーシステム。That is, the present invention adopts the following configuration in order to solve the above problems.
Configuration 1
A speaker system in which speaker units are arranged on the front and rear sides (sound emission side and rear side) of one cabinet, and these speaker units are driven by two independent amplifiers.
構成2
1つのキャビネットの前後にそれぞれスピーカーユニットを配置し、それらのスピーカーユニットは独立した2つの増幅器で駆動されるように構成して、背面側のスピーカーユニットを駆動する増幅器に高域遮断周波数を可変できるフィルターを挿入したスピーカーシステム。Configuration 2
Speaker units are arranged before and after one cabinet, and these speaker units are configured to be driven by two independent amplifiers, so that the high-frequency cutoff frequency can be varied for the amplifier that drives the speaker unit on the back side. A speaker system with a filter inserted.
構成3
1つのキャビネットの前後にそれぞれスピーカーユニットを配置し、それらのスピーカーユニットは独立した2つの増幅器で駆動されるように構成したスピーカーシステムで、キャビネットをバスレフタイプにしたときには、キャビネット容積とバスレフポートから決定されるバスレフの共振周波数F0bをキャビネット容積から決定されるスピーカーの最低共振周波数F0cの半分以下にすることで、それらの共振周波数のあいだの低域に向かって減衰する特性カーブを‐6dB/oct〜‐12dB/oct程度にしたスピーカーシステム。Configuration 3
Speaker units are arranged before and after each cabinet, and these speaker units are driven by two independent amplifiers. When the cabinet is a bass reflex type, it is determined from the cabinet volume and bass reflex port. By setting the resonance frequency F0b of the bass reflex to be less than half of the lowest resonance frequency F0c of the speaker determined from the cabinet volume, a characteristic curve that attenuates toward the low band between those resonance frequencies is -6 dB / oct. -Speaker system about 12dB / oct.
構成4
1つのキャビネットの前後にそれぞれスピーカーユニットを配置し、それらのスピーカーユニットは独立した2つの増幅器で駆動されるように構成したスピーカーシステムで、背面側のスピーカーユニットの取り付け面を前面側のスピーカーユニットの取り付け面に対して並行ではなく角度を持った面として構成されたキャビネットで構成されたスピーカーシステム。
Speaker units are arranged before and after each cabinet, and these speaker units are configured to be driven by two independent amplifiers. The mounting surface of the rear speaker unit is the same as that of the front speaker unit. A speaker system composed of a cabinet that is configured as a surface with an angle rather than parallel to the mounting surface.
本発明によれば、キャビネットの前後に配置されたスピーカーから放射される音は、波長が前後2つのスピーカーユニットの距離より十分長いような低周波帯域では、リスナーの位置でも位相が概ね合っていることから音圧が合成されて上昇する。それによって小型スピーカーの低音の減衰を補うことができ、スピーカーシステムとして低音域の能率が上がることになるので、スピーカーユニットが一つの場合より、より大きな音圧を得ることができる。 According to the present invention, the sound radiated from the speakers arranged before and after the cabinet is substantially in phase even at the listener position in a low frequency band where the wavelength is sufficiently longer than the distance between the two front and rear speaker units. Therefore, the sound pressure is synthesized and rises. As a result, the low-frequency attenuation of the small speaker can be compensated, and the efficiency of the low-frequency range of the speaker system is increased. Therefore, a larger sound pressure can be obtained than when only one speaker unit is used.
一方波長が2つのスピーカーユニットの距離に近いかそれより短いような中域周波数以上の周波数の音は、実際の部屋では背面側から放射された音は直進性が高いため部屋に拡散し反射音となってリスナーの耳に到達する。リスナー側の前方向に配置したスピーカーから放射された音は、直接リスナーの耳に到達し、その後部屋に拡散して反射音となって再びリスナーの耳に到達する。これらのために、壁に反射したそれらの音は位相が不揃いとなり、その音圧はほとんど上昇せずリスナーには残響音が増えたように感じられる。その結果、このシステムによる再生音は、スピーカーユニットが1個の場合より低音が増強され、また残響音の増加によって再生音場が広がったような再生音が得られる。On the other hand, sound with a frequency above the mid-range frequency whose wavelength is close to or shorter than the distance between the two speaker units is diffused into the room because the sound radiated from the back side is highly straight in the actual room. And reach the listener's ear. The sound radiated from the speaker arranged in the forward direction on the listener side directly reaches the listener's ear, and then diffuses into the room to be reflected and reaches the listener's ear again. Because of these, those sounds reflected on the wall are out of phase, and the sound pressure hardly rises, and the listener feels that the reverberant sound has increased. As a result, the reproduced sound produced by this system has a lower sound than that when there is only one speaker unit, and a reproduced sound in which the reproduced sound field is expanded due to an increase in reverberant sound can be obtained.
さらに、それら2つのスピーカーユニットを個別の増幅器で駆動することによって、2つのスピーカーが同一ではない場合でも音量を調整することで2つのスピーカーユニットからの音圧レベルをほぼ同じレベルに調整することができ、低音の量と残響音をリスナーが聴いている環境に適した状態に調整することができる。また背面側のスピーカーを駆動する増幅器に高域遮断周波数を可変するためのフィルターを挿入し、それをユーザーが調整することで、背面から放射される中域周波数以上の音を低減することで、ユーザーの好みに応じて残響音の増加を抑え、低音だけを増強することができるようになる。Furthermore, by driving these two speaker units with separate amplifiers, the sound pressure level from the two speaker units can be adjusted to approximately the same level by adjusting the volume even when the two speakers are not the same. The amount of bass and reverberation can be adjusted to a state suitable for the environment where the listener is listening. In addition, by inserting a filter to change the high-frequency cutoff frequency into the amplifier that drives the speaker on the back side, and adjusting it by the user, by reducing the sound above the mid-frequency radiated from the back, It is possible to suppress the increase in reverberant sound according to the user's preference and enhance only the low sound.
スピーカーシステムをバスレフタイプにして、スピーカーユニットの等価容積の2倍より少ない容積の小型のキャビネットに入れる場合、キャビネット容積とバスレフポートから決定されるバスレフの共振周波数F0bをキャビネット容積から決定されるスピーカーの最低共振周波数F0cの半分以下に設定することで、これらの共振周波数のあいだの帯域で低域周波数に向かう減衰特性を‐6dB/oct〜‐12dB/oct程度に緩やかにすることができるので、前後2つのスピーカーから放射される低周波数帯域の音の合成による低音の増強を効果的に利用できるようになる。 When the speaker system is a bass reflex type and is put in a small cabinet having a volume smaller than twice the equivalent volume of the speaker unit, the resonance frequency F0b of the bass reflex determined from the cabinet volume and the bass reflex port is determined from the cabinet volume. By setting the frequency to be less than half of the lowest resonance frequency F0c, the attenuation characteristic toward the low frequency in the band between these resonance frequencies can be moderated to about −6 dB / oct to −12 dB / oct. It becomes possible to effectively use the enhancement of the bass by synthesizing the low frequency band sound radiated from the two speakers.
以下本発明を図の実施例を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.
実施例1は、1つのキャビネット4の前後のバッフル面4a、4bにそれぞれスピーカーユニット3a、3bを配置し、それらを個別の増幅器1a、1bで駆動するもので、音量を任意に調整できる手段、例えば可変抵抗器2a、2bを介して入力信号は2つの増幅器1a、1bにそれぞれ入力され、それぞれの増幅器1a、1bに接続されたスピーカーユニット3a、3bを駆動するように構成されている。 In the first embodiment,
実施例1において、2つのスピーカーユニット3a、3bが同じ音量で駆動された場合は、2つのスピーカーユニット3a、3bの距離と音の波長を比べたとき、2つのスピーカーユニット3a、3b間の距離が音の波長の1/4以下となるような、波長の方が十分長い低周波帯域では、音の方向性がなく位相が概ね合うためそれらの音は合成されて、図2の太線で示すように正面にいるリスナーの耳元で最大約6dBほど音圧が上昇することになり、小型スピーカーシステムで一番の問題であった低音不足を補うことができる。In the first embodiment, when the two
入力信号の周波数が高くなって、2つのスピーカーユニットの距離が入力信号の音の波長の半分あるいはそれ以下となるような中域周波数以上の周波数帯においては、スピーカーの極近傍の試聴位置(例えばスピーカーシステムから20センチ以下の位置)においては、一部の周波数は位相が合って合成されて音圧があがったり、逆に位相が逆になってキャンセルされて音圧が下がったりする。When the frequency of the input signal is high and the distance between the two speaker units is half or less than the wavelength of the sound of the input signal, the listening position near the speaker (for example, At a position of 20 cm or less from the speaker system), some frequencies are synthesized in phase and sound pressure is increased, or conversely, the phase is reversed and canceled and sound pressure is decreased.
しかし実際の部屋では、音の聴取位置はスピーカーから50cm以上離れた位置となることが一般的であり、残響のある実際の部屋におけるそのような聴取位置においては、中域周波数以上は前後2つのスピーカーから放射された音の位相は直接音と反射音とが重なり合って複雑に変化して、前述の合成やキャンセルは明確には発生しない。リスナーは前方のスピーカーからの直接音をまず聞くことよって、音の方向性が知覚され、さらに部屋の壁などに反射して複合された音を聞くことになるので、残響成分が増えたように聞こえる。However, in an actual room, the listening position of the sound is generally 50 cm or more away from the speaker. In such an actual listening position in a reverberant room, the mid-range frequency and above are two front and rear. The phase of the sound radiated from the speaker changes in a complicated manner by overlapping the direct sound and the reflected sound, and the above-described synthesis and cancellation do not occur clearly. The listener listens to the direct sound from the front speaker first, so that the directionality of the sound is perceived, and further, the sound is reflected and compounded by the wall of the room, so the reverberation component increased. hear.
これらの結果、全体としてはリスナーには低音が増強されて聞こえ、かつ残響音が増えて豊かな響きを感じるようになる。ステレオシステムの左右のそれぞれのスピーカーシステムに同じことを実施すると、立体感を持った奥行きのある音場を感じることができるようになる。
キャビネットの前後に配置する2つのスピーカーユニット3a、3bが同一のものでない場合、音量調整手段2a,2bを増幅器の前に配置して音量を任意に調整することができるようにすることで、概ね2つのスピーカーから出る音圧をそろえることができる。そのため、このような場合でも上記とほぼ同じ効果を容易に得ることができる。As a result, as a whole, the listener can hear the bass to be enhanced and the reverberation to increase and feel a rich sound. If the same thing is carried out for the left and right speaker systems of the stereo system, a deep sound field with a three-dimensional feeling can be felt.
When the two
実施例2は、図3に示すように、1つのキャビネット4の前後のバッフル面4a、4bにそれぞれスピーカーユニット3a、3bを配置し、それらを個別の増幅器1a、1bで駆動するように構成し、入力信号は2つの増幅器1a、1bにそれぞれ入力される。背面側のスピーカーユニット3bを駆動する増幅器1bの前段には、高域遮断周波数が可変できるハイカットフィルター7を備え、音量を任意に調整した後、増幅器1bを通してスピーカーユニット3bを駆動する。このような構成とすることにより、背面側のスピーカーユニット3bから放射される中域以上の周波数を自在に減衰できるようになるため、残響音が増えるのを制限することができ、それによってリスナーの使用環境に応じて、低音の増強効果はそのままで、使用環境にあった適切な残響感を調整することができるようになる。 In the second embodiment, as shown in FIG. 3,
実施例3は、図4に示すもので、1つのキャビネット8に他の実施例と同様に前後にそれぞれスピーカーユニット3a、3bを配置し、それらを個別の増幅器1a、1bで駆動するように構成し、入力信号は2つの増幅器1a、1bにそれぞれ入力される。このような構成の下で、キャビネット8をより小型にするためには、図4のように通常キャビネット8にバスレフダクト8aを設けたバスレフ方式が用いられる。キャビネット8の容積は、スピーカーの等価共振先鋭度Q0が0.5前後の場合、スピーカーユニットの等価容積の2倍程度の容積にして、キャビネット容積とバスレフポートから決定されるバスレフの共振周波数F0bをキャビネット容積から決定されるスピーカーの最低共振周波数F0cの0.7倍程度に設定することで、低域平坦特性を効果的に伸ばすことができるようになる。 The third embodiment is shown in FIG. 4 and is configured such that
しかし、このような従来の計算方式によるキャビネット容積の場合、例えば直径10cm程度の小型スピーカーを用いた場合には、3〜5L程度のキャビネット容積が必要になる。しかしながらデスクトップ環境では、3〜5Lの容積は無視できないほどの大きさであり、さらにステレオシステムであれば2台のスピーカーシステムの設置が必要で、そのスペースの確保が問題になる場合がある。そのため、一層の小型化と良好な低音特性の両立が求められている。However, in the case of the cabinet volume according to such a conventional calculation method, for example, when a small speaker having a diameter of about 10 cm is used, a cabinet volume of about 3 to 5 L is required. However, in the desktop environment, the volume of 3 to 5 L is a size that cannot be ignored, and in the case of a stereo system, it is necessary to install two speaker systems, and securing the space may be a problem. Therefore, there is a demand for both a further reduction in size and good bass characteristics.
小型化のためにこの容積を小さくしていくと、スピーカーの最低共振周波数F0cが上昇し、その周波数における共振の鋭さを示すQ0cの値も大きくなる。そのため図5の破線で示すようにF0cで周波数特性にピークを持つようになり、さらにバスレフ共振周波数F0b以下の特性は急激に下方周波数に向かって減衰するため、低域周波数の音圧が急激に下がって好ましくない。 As this volume is reduced for miniaturization, the lowest resonance frequency F0c of the speaker increases, and the value of Q0c indicating the sharpness of resonance at that frequency also increases. For this reason, as shown by the broken line in FIG. 5, the frequency characteristic has a peak at F0c, and the characteristic below the bass reflex resonance frequency F0b is rapidly attenuated toward the lower frequency. Lowering is not preferable.
そこで、本発明ではキャビネット容積をスピーカーユニットの等価容積の2倍以下の小型のキャビネットに入れる場合は、バスレフの共振周波数F0bをスピーカーの最低共振周波数F0cの半分以下に設定することで、図5の実戦で示すようにF0cのQの値を下げてピークを減衰し、これら2つの共振周波数のあいだの周波数特性が低域周波数に向かって‐6dB/oct〜‐12dB/oct程度の緩やかな特性カーブとなるようにすることができる。キャビネットの前後に対向配置したスピーカーから放射された低域周波数の音は上記のように合成されて、図6の太線で示すようにその緩やかな減衰特性カーブを最大+6dB程度増強することが可能となり、低音の減衰を補うことができる。一方中高域周波数帯の音は、実際の使用環境では反射成分を増加させるが、音圧の上昇とはならず、結果として低音域の減衰特性が補完されたスピーカーシステムが実現できるようになる。 Therefore, in the present invention, when the cabinet volume is placed in a small cabinet having twice or less the equivalent volume of the speaker unit, the resonance frequency F0b of the bass reflex is set to be equal to or less than half of the lowest resonance frequency F0c of the speaker. As shown in the actual battle, the Q value of F0c is lowered to attenuate the peak, and the frequency characteristic between these two resonance frequencies is a gradual characteristic curve of about −6 dB / oct to −12 dB / oct toward the low frequency range Can be. The low frequency sound radiated from the speakers arranged opposite to the front and rear of the cabinet is synthesized as described above, and the gentle attenuation characteristic curve can be enhanced by about +6 dB as shown by the thick line in FIG. Can compensate for bass attenuation. On the other hand, the sound in the mid-high frequency band increases the reflection component in the actual use environment, but does not increase the sound pressure, and as a result, a speaker system in which the attenuation characteristic in the low sound range is complemented can be realized.
実施例4は、図7に示すもので、ユーザーの実際の使用環境でスピーカーシステムの背面のペースが十分でない場合を考慮したものであって、そのような場合においても背面側のスピーカーユニット3bから放射される音が、例えば壁面に直ぐにあたって反射しないよう図7で示すように背面側のスピーカーユニット3bの取り付け面4bを前面側のスピーカーユニット3aの取り付け面とは並行ではなく角度を付けた構成としており、これによって背面側から放射された音がある程度距離を持って壁面に反射するようにしている。またこの実施例においては、背面側のスピーカーユニット3bの取り付け面4aと背面側にある壁面とが並行でないことから、背面側のスピーカーユニット3bから放射される音のうち中域周波数以上の音では壁面からの反射が一様ではなくなるため、その位相特性がより複雑になって狭い背面空間の場合でも豊かな響きの残響音が得られるようになる。 Example 4 is shown in FIG. 7 and takes into consideration the case where the back of the speaker system is not sufficiently paced in the actual use environment of the user. In such a case, the
以上、本発明のスピーカーシステムをデスクトップ環境で応用する例について説明したが、実施例1〜4で述べたスピーカーシステムを通常のステレオシステムとして設置してもよい。また車載スピーカーシステムとして設置してもよいことはもちろんである。 The example in which the speaker system of the present invention is applied in the desktop environment has been described above, but the speaker system described in the first to fourth embodiments may be installed as a normal stereo system. Of course, it may be installed as an in-vehicle speaker system.
1a,1b 増幅器
2a,2b 音量調整手段
3a,3b スピーカーユニット
4 密閉型キャビネット
5 密閉型キャビネットで低域周波数が合成されていないときの周波数特性例
6 密閉型キャビネットで低域周波数が合成されたときの周波数特性例
7 高域遮断周波数可変型フィルター
8 バスレフ型キャビネット
9 キャビネット容積とバスレフポートから決定されるバスレフの共振周波数F0b
10 キャビネット容積から決定されるスピーカーの最低共振周波数F0c
11 バスレフ型のキャビネット容積を小さくした場合の周波数特性
12 バスレフ型のキャビネット容積を小さくして、F0b≦1/2F0cの場合の周波数特性
13 12の状態で低域周波数が合成された場合の周波数特性
14 バスレフ型キャビネットにおけるスピーカーユニットのインピーダンス特性1a,
10 Minimum resonance frequency F0c of speaker determined from cabinet volume
11 Frequency characteristics when the bass-reflex cabinet volume is reduced 12 Frequency characteristics when the bass-reflex cabinet volume is reduced and the
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