JP2792053B2 - Planar antenna - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は平面アンテナに係り、特に可変ビームチルト
型平面アンテナに関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a planar antenna, and more particularly to a variable beam tilt type planar antenna.
(従来の技術) 従来の可変ビームチルト型平面アンテナとしては、例
えば第3図に示すものが知られている。第3図におい
て、非可撓性のプリント基板31の表面には、平面アンテ
ナ素子たる矩形パッチ型アンテナ素子32の所定数(図示
例では4個)を給電線33で直列に接続してなる素子列が
複数列(図示例では4列)に並設され、各素子列は一端
に給電点34が他端に終端抵抗35がそれぞれ設けられる。
そして、各給電点は可変移相器36を介して主給電点37に
接続される。(Prior Art) As a conventional variable beam tilt type planar antenna, for example, the one shown in FIG. 3 is known. In FIG. 3, an element formed by connecting a predetermined number (four in the illustrated example) of rectangular patch-type antenna elements 32 as planar antenna elements in series on a surface of an inflexible printed board 31 by a feeder line 33. A plurality of rows (four rows in the illustrated example) are arranged in parallel, and each element row is provided with a feeding point 34 at one end and a terminating resistor 35 at the other end.
Each feed point is connected to a main feed point 37 via a variable phase shifter.
即ち、この可変ビームチルト型平面アンテナは、可変
移相器36を用いて各素子列、従って矩形パッチ型アンテ
ナ素子32への給電位相を変化させることによって、ビー
ムのチルト方向を可変するものである。In other words, this variable beam tilt type planar antenna changes the beam tilt direction by changing the power supply phase to each element row, that is, the rectangular patch type antenna element 32 using the variable phase shifter 36. .
なお、平面アンテナ素子には、前記矩形パッチ型の
他、円形パッチ型、ライン型等各種のものがあることは
周知の通りである。It is well known that there are various types of planar antenna elements such as a circular patch type, a line type, etc., in addition to the rectangular patch type.
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上述した従来の可変ビームチルト型平
面アンテナは、可変移相器を用いているので、この可変
移相器による損失によって、アンテナ利得が低下すると
いう問題点がある。(Problems to be Solved by the Invention) However, since the above-mentioned conventional variable beam tilt type planar antenna uses a variable phase shifter, there is a problem that a loss due to the variable phase shifter lowers an antenna gain. There is.
本発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたも
ので、その目的は、可変移相器を使用せずにビームのチ
ルト方向を可変できる新規構成の平面アンテナを提供す
ることにある。The present invention has been made in view of such a conventional problem, and an object of the present invention is to provide a planar antenna having a novel configuration that can change a tilt direction of a beam without using a variable phase shifter.
(課題を解決するための手段) 前記目的を達成するために、本発明の平面アンテナは
次の各構成を有することを特徴とする。(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, a planar antenna according to the present invention has the following configuration.
(イ) 可撓性を有する方形の誘電体フィルム1枚の表
面或いは2枚重ね合わせの境界面に複数個のアンテナ素
子が等間隔で直線状に並んだアンテナ素子列が複数列等
間隔で平行に配列され、誘電体フィルムのアンテナ素子
列の裏面側にはアンテナ素子の幅およびアンテナ素子列
の長さを越える短冊状板材からなる補強板がアンテナ素
子列毎に間隔を保って貼着されたアンテナ素子列誘電体
フィルム (ロ) 前記アンテナ素子誘電体フィルムに形成された
アンテナ素子の配列を平面状に保たせるようにし、且つ
補強板の長手方向への移動を抑止し、且つ補強板にそれ
ら相互の間隔を狭める方向の外力が加えられた場合に
は、各補強板が貼着されていない部分の誘電体フィルム
を撓ませながら補強板を外力方向へ移動可能にするよう
全補強板の両端を保持案内する制限板 (ハ) 各補強板に、隣接する補強板同士の間隔がすべ
て等しい状態を維持しつつその間隔を狭めていくよう、
外力を加えて移動させる移動機構 (作 用) 次に、前記の如く構成される本発明の平面アンテナの
作用を説明する。(A) A plurality of antenna element rows in which a plurality of antenna elements are arranged in a straight line at equal intervals on the surface of one flexible rectangular dielectric film or on the boundary surface of two superposed sheets are parallel at equal intervals. A reinforcing plate made of a strip-shaped plate material exceeding the width of the antenna element and the length of the antenna element row is adhered to the back side of the antenna element row of the dielectric film at intervals for each antenna element row. Antenna element row dielectric film (b) The arrangement of the antenna elements formed on the antenna element dielectric film is kept flat, the movement of the reinforcing plate in the longitudinal direction is suppressed, and the antenna is arranged on the reinforcing plate. When an external force is applied in a direction to reduce the distance between the reinforcing plates, both of the reinforcing plates are moved so that the reinforcing plates can be moved in the direction of the external force while bending the dielectric film in a portion where the reinforcing plates are not attached. The restriction plate (c) the reinforcing plate to hold the guide, so that narrowing down the interval while maintaining a spacing all equal state of the reinforcing plate adjacent to,
Moving mechanism for moving by applying external force (operation) Next, the operation of the planar antenna of the present invention configured as described above will be described.
本発明の平面アンテナは、ベース上に取り付けて平面
アンテナ素子をマトリックス状に配設して平面アンテナ
を形成する可撓性のフィルム状基板のY軸方向の平面ア
ンテナ素子の複数の配列領域としての配設部位に、外力
印加に対してもフィルム状基板を平面に保持する補強材
を貼着し、補強材に対してY軸方向の移動は抑止してX
軸方向の移動のみを所定の有限範囲にわたって可能とす
る外力を印加する機構を備えて補強材と一体化したフィ
ルム状基板に対してX軸方向の外力を印加する。The planar antenna of the present invention is a flexible film-like substrate that is mounted on a base, and the planar antenna elements are arranged in a matrix to form a planar antenna. A reinforcing material for holding the film-shaped substrate in a plane even when an external force is applied is adhered to the disposition portion, and movement of the reinforcing material in the Y-axis direction is suppressed, and X
A mechanism for applying an external force that enables only the axial movement over a predetermined finite range is provided, and the external force in the X-axis direction is applied to the film-like substrate integrated with the reinforcing member.
補強材相互間の間隔が狭くなるX軸方向へ各補強材が
移動すると、補強材と貼着したフィルム状基板の部分の
みは平面状に保持され、その他の部分のフィルム状基板
または接合基板は可撓性により上方に撓んで波型に変形
し、平面アンテナ素子のX軸方向の配列間隔が狭くな
り、ビームのチルト方向が変更される。When each reinforcing material moves in the X-axis direction in which the space between the reinforcing materials is narrowed, only the portion of the film-like substrate attached to the reinforcing material is held in a planar shape, and the other portions of the film-like substrate or the joining substrate are Due to the flexibility, the antenna deflects upward and deforms into a wave shape, the arrangement interval of the planar antenna elements in the X-axis direction is reduced, and the tilt direction of the beam is changed.
要するに、本発明の平面アンテナは、可変移相器を使
用せずにビームのチルト方向を可変できるのであり、ア
ンテナ利得を向上させ得る効果がある。In short, the planar antenna of the present invention can change the tilt direction of the beam without using a variable phase shifter, and has the effect of improving the antenna gain.
(実 施 例) 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
第1図は本発明の一実施例に係る平面アンテナを示
す。第1図において、1はフィルム状基板であり、この
フィルム状基板は所謂フレキシブルプリント基板等、容
易に変形できるフィルム状の素材を略長方形状に形成し
たものからなる。図示するように、フィルム状基板1の
短手方向をX軸、長手方向をY軸とすれば、このフィル
ム状基板1の表面には、平面アンテナ素子たる矩形パッ
チ型アンテナ素子2がX軸方向に例えば4個、Y軸方向
に例えば4個の略等間隔にマトリックス状に配置される
が、そのうち例えばY軸に平行な4個の矩形パッチ型ア
ンテナ素子2を給電線3aで直列接続してY軸に平行しX
軸方向に略等間隔配置となる4つの素子列を形成し、各
素子列の一端は一括して給電線3bを介して給電点4に接
続してある。なお、各素子列の他端には終端抵抗5がそ
れぞれ設けられる。FIG. 1 shows a planar antenna according to one embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a film-shaped substrate, which is formed of a film-shaped material that can be easily deformed, such as a so-called flexible printed board, in a substantially rectangular shape. As shown in the drawing, if the short direction of the film substrate 1 is the X axis and the long direction is the Y axis, a rectangular patch type antenna element 2 as a planar antenna element is provided on the surface of the film substrate 1 in the X axis direction. Are arranged in a matrix at substantially equal intervals, for example, four in the Y-axis direction. Among them, for example, four rectangular patch antenna elements 2 parallel to the Y-axis are connected in series by a feeder line 3a. X parallel to Y axis
Four element rows that are arranged at substantially equal intervals in the axial direction are formed, and one end of each element row is collectively connected to the feed point 4 via the feed line 3b. Note that a terminating resistor 5 is provided at the other end of each element row.
そして、このフィルム状基板1の裏面には、前記4つ
素子列の配設領域としての配設部位に対応した位置に、
補強材6がそれぞれ貼着される。この補強材6は、図示
例では、幅が矩形パッチ型アンテナ素子2の幅よりも若
干大きく、長さが素子列よりも比較的長い短冊状板材か
らなる。即ち、フィルム状基板1つの裏面には、等長等
幅からなる4つの補強材6がY軸に略平行しその両端が
揃えられてX軸方向に4つの素子列の配列間隔で規定さ
れる所定間隔を置いて貼着配置され、隣接補強材間には
フィルム状基板1の裏面がそのまま露出するようになっ
ている。この状態でベース10の面上に載置される。Then, on the back surface of the film-shaped substrate 1, a position corresponding to a disposition region as a disposition region of the four element rows is provided.
Reinforcing members 6 are respectively adhered. In the illustrated example, the reinforcing member 6 is formed of a strip-shaped plate having a width slightly larger than the width of the rectangular patch-type antenna element 2 and a length relatively longer than the element row. That is, on the back surface of one film-like substrate, four reinforcing members 6 having the same length and the same width are substantially parallel to the Y-axis and both ends thereof are aligned and defined by the arrangement interval of the four element rows in the X-axis direction. The film-like substrate 1 is stuck and arranged at predetermined intervals so that the back surface of the film-like substrate 1 is exposed between adjacent reinforcing members. In this state, it is placed on the surface of the base 10.
ベース10はフィルム状基板1よりも大き目の略相似の
板材からなり、そのY軸方向両側には制限板12がそれぞ
れX軸に平行に固定配置されている。この2つの制限板
12は、長さがフィルム状基板1の短手方向の長さと略等
しい板材からなり、その対向する側面が4つの補強材6
の対応する端面と摺接するように配置される。即ち、4
つの補強材6はX軸方向にのみ移動可能となっている。The base 10 is made of a substantially similar plate material larger than the film-like substrate 1, and limit plates 12 are fixedly arranged on both sides in the Y-axis direction in parallel with the X-axis. These two limit plates
Numeral 12 is a plate material whose length is substantially equal to the length of the film-like substrate 1 in the width direction, and whose opposing side faces are formed of four reinforcing members 6.
Are arranged so as to be in sliding contact with the corresponding end faces. That is, 4
The two reinforcing members 6 are movable only in the X-axis direction.
ベース10の図中右端側であって制限板12の右端側近傍
にはピン9a,同9bがそれぞれ立設され、ピン9a,同9bの先
端付近にはロッド8a,同8bの一端がそれぞれ回動自在に
軸支されている。ロッド8a,同8bはフィルム状基板1の
短手方向の長さよりも長い板材からなり、両者が平行状
態を保持してピン(9a,9b)を支点にフィルム状基板1
の表面上方をこれに略平行な平面内で回動できるよう
に、両者の他端はロッド7の両端部に回動可能に連結さ
れている。そして、ロッド8a,同8bには、第1図(a)
に示すように、長円孔が4個が等間隔に穿設され、これ
に係合するピン11が補強材6の両端部にフィルム状基板
1をその表面側から貫通して立設されている。ロッド8
a,同8bは、操作性を考慮して通常の状態ではX線に対し
若干傾斜した状態で補強材6の両端部上に配置されるの
で、ピン11もこれに対応して各補強材6ごとに少しずつ
ずれて配設される。Pins 9a and 9b are erected near the right end of the base 10 and near the right end of the restriction plate 12, and one end of each of the rods 8a and 8b is turned near the tip of the pin 9a or 9b. It is pivotally supported. The rods 8a and 8b are made of a plate material longer than the length of the film-like substrate 1 in the short direction, and both are kept parallel to each other, with the pins (9a, 9b) serving as fulcrums.
The other ends of the two are rotatably connected to both ends of the rod 7 so that the upper surface of the rod can be rotated in a plane substantially parallel to the surface. FIG. 1 (a) shows rods 8a and 8b.
As shown in FIG. 5, four elliptical holes are formed at equal intervals, and pins 11 engaging with the holes are erected at both ends of the reinforcing member 6 by penetrating the film substrate 1 from the surface side thereof. I have. Rod 8
a and 8b are arranged on both ends of the reinforcing member 6 in a normal state slightly inclined with respect to the X-ray in consideration of operability. It is arranged with a slight shift every time.
以上の構成において、ロッド7をY軸方向の図中下方
へ動かすと、ロッド8a,同8bはピン9a,同9bを支点に反時
計回り方向へ回動付勢され、長円孔とピン11の係合によ
って各補強材6に力が加わる。補強材6はY軸方向への
動きが制限板12によって規制され、X軸方向へのみ、ピ
ン11と、このピン11を内包させる長円孔との係合によっ
て決定される所定の有限範囲にわたって移動可能であ
る。従って、各補強材6は、上述した回動付勢によって
与えられる印加外力のX方向分力に対してのみ応動して
X軸方向の図中右方へ移動することになる。すると、各
補強材6に対応する素子列も一体となって同方向へ移動
する。この動きはピン(9a,9b)とピン11との距離に略
比例するので、各素子列はX軸方向の間隔を等間隔に保
持しつつ移動する。このとき、補強材6間のフィルム状
基板1は未補強で変形自在であるから、この部分が例え
ば第1図(b)中Aで示すように表面側に迫り出して凸
状に変形し、各素子列の間隔が狭くなる。In the above configuration, when the rod 7 is moved downward in the figure in the Y-axis direction, the rods 8a and 8b are urged to rotate counterclockwise about the pins 9a and 9b, and , A force is applied to each reinforcing member 6. The movement of the reinforcing member 6 in the Y-axis direction is restricted by the restriction plate 12, and only in the X-axis direction over a predetermined finite range determined by the engagement between the pin 11 and the oblong hole that encloses the pin 11. Can be moved. Accordingly, each reinforcing member 6 moves rightward in the X-axis direction in the figure in response to only the X-direction component of the external force applied by the above-described rotational bias. Then, the element row corresponding to each reinforcing member 6 also moves integrally in the same direction. Since this movement is substantially proportional to the distance between the pins (9a, 9b) and the pin 11, each element row moves while maintaining the X-axis direction at equal intervals. At this time, since the film-like substrate 1 between the reinforcing members 6 is unreinforced and deformable, this portion protrudes toward the surface side as shown by A in FIG. The interval between each element row becomes narrow.
次に、このようにして矩形パッチ型アンテナ素子2の
素子列の間隔が変化した場合にビームのチルト方向が変
化する動作を説明する。第2図(a)および同(b)は
2つの素子列において隣接する2つの矩形パッチ型アン
テナ素子2を抜き出して示したものである。第2図
(a)は間隔を変化させる前の状態を、第2図(b)は
間隔を変化させた後の状態をそれぞれ示す。Next, an operation in which the tilt direction of the beam changes when the interval between the element rows of the rectangular patch antenna element 2 changes in this manner will be described. 2 (a) and 2 (b) show two rectangular patch antenna elements 2 adjacent to each other in two element rows. FIG. 2A shows a state before the interval is changed, and FIG. 2B shows a state after the interval is changed.
第2図(a)において、各矩形パッチ型アンテナ素子
2は給電線3bによって給電点4に接続されている。この
給電点4へ高周波信号を印加した場合、各矩形パッチ型
アンテナ素子2までの給電線3bの長さが異なっているの
で、各矩形パッチ型アンテナ素子2は異なった位相で励
振される。この時、これらの2つの矩形パッチ型アンテ
ナ素子2の合成輻射方向13aは、それぞれの矩形パッチ
型アンテナ素子2から輻射される電波が同相となる方向
となる。つまり、給電線3bの長さの差ι1−ι2と電波
の伝搬路の長さの差ι3の和ι1−ι2+ι3が波長の
整数倍となる方向である。なお、輻射方向13aは垂直方
向から角度14aを傾斜した方向とする。In FIG. 2A, each rectangular patch antenna element 2 is connected to a feed point 4 by a feed line 3b. When a high-frequency signal is applied to the feed point 4, the length of the feeder line 3b to each rectangular patch antenna element 2 is different, so that each rectangular patch antenna element 2 is excited with a different phase. At this time, the combined radiation direction 13a of these two rectangular patch antenna elements 2 is a direction in which the radio waves radiated from the respective rectangular patch antenna elements 2 have the same phase. In other words, the sum ι 1 −ι 2 + ι 3 of the difference ι 1 −ι 2 of the length of the feed line 3b and the difference ι 3 of the length of the propagation path of the radio wave is an integral multiple of the wavelength. Note that the radiation direction 13a is a direction inclined at an angle 14a from the vertical direction.
第2図(b)において、2つの矩形パッチ型アンテナ
素子2の間隔が変わったときにおいてもι1,ι2,ι3の
長さは変化しないが、矩形パッチ型アンテナ素子2の間
隔が変わっているので、垂直方向15と輻射方向13bとの
なす角14bは第2図(a)の場合とは異なった角度とな
る。In FIG. 2 (b), when the distance between the two rectangular patch-type antenna elements 2 changes, the length of ι 1 , ι 2 , ι 3 does not change, but the distance between the rectangular patch-type antenna elements 2 changes. Therefore, the angle 14b between the vertical direction 15 and the radiation direction 13b is different from the angle shown in FIG. 2 (a).
従って、矩形パッチ型アンテナ素子2の間隔の変化に
伴いビームのチルト方向が変化することとなる。Therefore, the tilt direction of the beam changes with the change in the interval between the rectangular patch antenna elements 2.
なお、素子列の間隔を変化させる場合、性能を所望の
状態に維持するには、矩形パッチ型アンテナ素子2の過
半数が、当該平面アンテナの使用周波数の自由空間波長
の1/8以下の厚さを有した平面内に維持されるようにす
ることが望ましい。When the spacing between the element rows is changed, in order to maintain the performance in a desired state, the majority of the rectangular patch antenna elements 2 have a thickness of 1/8 or less of the free space wavelength of the operating frequency of the planar antenna. It is desirable to be maintained in a plane having
以上説明した実施例では、平面アンテナ素子はフィル
ム状基板の表面に配設した場合を説明したが、実際の使
用では酸化等による性能劣化の恐れがあるので、2枚の
フィルム状基板を接合し、その接合面に平面アンテナ素
子を配設するようにしても良い。In the embodiment described above, the case where the planar antenna element is disposed on the surface of the film-like substrate has been described. However, in actual use, there is a risk of performance deterioration due to oxidation or the like. Alternatively, a planar antenna element may be provided on the joint surface.
(発明の効果) 以上説明したように、本発明の平面アンテナは、平面
アンテナ素子の所定数ごとにその配列間隔を変化させ得
るようにしたので、給電線に可変移相器を挿入せずとも
ビームチルトの方向を変化させることができる。(Effect of the Invention) As described above, in the planar antenna of the present invention, the arrangement interval can be changed for each predetermined number of planar antenna elements, so that it is not necessary to insert a variable phase shifter into the feeder line. The direction of the beam tilt can be changed.
即ち、本発明になる可変ビームチルト型平面アンテナ
は従来の可変移相器を用いる方法と異なり、可変移相器
を用いないので、アンテナ利得を向上させ得る効果があ
る。That is, unlike the method using the conventional variable phase shifter, the variable beam tilt type planar antenna according to the present invention does not use the variable phase shifter, and thus has an effect of improving the antenna gain.
第1図は本発明の一実施例に係る平面アンテナの外観図
であり、同図(a)は主ローブの方向から見た正面図、
同図(b)は側面図、第2図はビームチルト動作を説明
するための斜視図、第3図は従来の可変ビームチルト型
平面アンテナの構成を示す図である。 1……フィルム状基板、2……矩型パッチ型アンテナ素
子、3a,3b……給電線、4……給電点、5……終端抵
抗、6……補強材、7,8a,8b……ロッド、9a,9b……ピ
ン、10……ベース、11……ピン、12……制限板、13a,13
b……輻射方向、36……可変移相器。FIG. 1 is an external view of a planar antenna according to one embodiment of the present invention, and FIG. 1 (a) is a front view seen from the direction of a main lobe.
2B is a side view, FIG. 2 is a perspective view for explaining a beam tilt operation, and FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a conventional variable beam tilt type planar antenna. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Film-like board, 2 ... Rectangular patch type antenna element, 3a, 3b ... Feed line, 4 ... Feed point, 5 ... Terminal resistance, 6 ... Reinforcement material, 7,8a, 8b ... Rod, 9a, 9b… Pin, 10… Base, 11… Pin, 12… Limiting plate, 13a, 13
b: Radiation direction, 36: Variable phase shifter.
Claims (1)
面アンテナ。 (イ) 可撓性を有する方形の誘電体フィルム1枚の表
面或いは2枚重ね合わせの境界面に複数個のアンテナ素
子が等間隔で直線状に並んだアンテナ素子列が複数列等
間隔で平行に配列され、誘電体フィルムのアンテナ素子
列の裏面側にはアンテナ素子の幅およびアンテナ素子列
の長さを越える短冊状板材からなる補強板がアンテナ素
子列毎に間隔を保って貼着されたアンテナ素子列誘電体
フィルム (ロ) 前記アンテナ素子列誘電体フィルムに形成され
たアンテナ素子の配列を平面状に保たせるようにし、且
つ補強板の長手方向への移動を抑止し、且つ補強板にそ
れら相互の間隔を狭める方向の外力が加えられた場合に
は、各補強板が貼着されていない部分の誘電体フィルム
を撓ませながら補強板を外力方向へ移動可能にするよう
全補強板の両端を保持案内する制限板 (ハ) 各補強板に、隣接する補強板同士の間隔がすべ
て等しい状態を維持しつつその間隔を狭めていくよう、
外力を加えて移動させる移動機構1. A planar antenna comprising the following components. (A) A plurality of antenna element rows in which a plurality of antenna elements are arranged in a straight line at equal intervals on the surface of one flexible rectangular dielectric film or on the boundary surface of two superposed sheets are parallel at equal intervals. A reinforcing plate made of a strip-shaped plate material exceeding the width of the antenna element and the length of the antenna element row is adhered to the back side of the antenna element row of the dielectric film at intervals for each antenna element row. Antenna element row dielectric film (b) The arrangement of antenna elements formed on the antenna element row dielectric film is kept flat, and the movement of the reinforcing plate in the longitudinal direction is suppressed. When an external force is applied in a direction to reduce the distance between the reinforcing plates, all the reinforcing plates are moved so that the reinforcing plates can be moved in the direction of the external force while bending the dielectric film in a portion where each reinforcing plate is not attached. A restrictor plate (c) the reinforcing plate for holding guide the end, so that narrowing down the interval while maintaining a spacing all equal state of the reinforcing plate adjacent to,
Moving mechanism that moves by applying external force
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KR20140109712A (en) * | 2013-03-06 | 2014-09-16 | 주식회사 케이엠더블유 | Horizontal array with the antenna radiating elements |
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1988
- 1988-10-31 JP JP27535988A patent/JP2792053B2/en not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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JPH02121503A (en) | 1990-05-09 |
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