JP5149600B2 - In-vehicle antenna system - Google Patents
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Description
本発明は、車載用アンテナシステムの構造に関する。 The present invention relates to a structure of an in-vehicle antenna system.
近年、アナログ方式のテレビ放送に代わり、映像や音声を0と1のデジタル信号に置き換えることにより、より高品質で、ゴーストや雑音のない映像と音声とを受信することができるデジタル方式のテレビ放送が開始されている。デジタル方式のテレビ放送は、静止衛星を使用した衛星放送でも行われているが、地上に立てたアンテナからテレビ電波を放射する地上波放送においても、このデジタル方式が採用されており、地上デジタルテレビ放送と呼ばれている。 In recent years, instead of analog television broadcasting, digital television broadcasting that can receive video and audio with higher quality and no ghost or noise by replacing video and audio with digital signals of 0 and 1 Has been started. Digital television broadcasting is also performed by satellite broadcasting using geostationary satellites, but this digital method is also adopted in terrestrial broadcasting that radiates TV radio waves from an antenna standing on the ground. It is called broadcasting.
この地上デジタルテレビ放送を、自動車のような車両に搭載されたテレビで受信して視聴する場合は、ポール状アンテナを車両の外部に設置することが考えられる。しかし、ポールアンテナは車両の外部にアンテナが突出するために車両の見栄えが悪くなるという問題があった。 When receiving and viewing this digital terrestrial television broadcast on a television mounted on a vehicle such as an automobile, it is conceivable to install a pole-shaped antenna outside the vehicle. However, the pole antenna has a problem that the appearance of the vehicle deteriorates because the antenna protrudes outside the vehicle.
このため、地上デジタルテレビ放送用の極超短波(UHF)を送受信するために、車両のフロントガラスなどの誘電体にアンテナエレメントを配置し、給電点を車体に近接させたループアンテナが提案されている(例えば、特許文献1参照)。また、特許文献1には、複数のループアンテナを車両に搭載し、受信した信号の電圧の高いアンテナを選択してその出力をテレビに出力するように構成する技術が提案されている。 For this reason, in order to transmit and receive ultra-high frequency (UHF) for digital terrestrial television broadcasting, a loop antenna has been proposed in which an antenna element is disposed on a dielectric such as a windshield of a vehicle and a feeding point is close to the vehicle body. (For example, refer to Patent Document 1). Patent Document 1 proposes a technique in which a plurality of loop antennas are mounted on a vehicle, an antenna having a high received signal voltage is selected, and the output is output to a television.
ところで、特許文献1に記載されたループアンテナは、指向性が強いアンテナであることから、例えば、特許文献1の図11のように車両のフロントガラスにアンテナを取付けた場合、電波を受信することができる範囲は車両の前方に限られてしまうという問題がある。特許文献1の図5に記載されているようにフロントガラスに2つのループアンテナを取付けても、車両前方の受信範囲は多少広がるものの、車両の左右方向からの電波を受信することができないという問題があった。また、地上デジタルテレビ放送に用いられる極超短波(UHF)はFM,AM放送などのように全方向の指向性が無く、指向性に偏りがあることから、アンテナの指向性が広い範囲をカバーしていない場合には、車両の位置によっては放送を受信できない場合があるという問題があった。 By the way, since the loop antenna described in Patent Document 1 is a highly directional antenna, for example, when the antenna is attached to the windshield of the vehicle as shown in FIG. 11 of Patent Document 1, it receives radio waves. There is a problem that the range in which the error can be made is limited to the front of the vehicle. Even if two loop antennas are attached to the windshield as described in FIG. 5 of Patent Document 1, the reception range in front of the vehicle is somewhat widened, but radio waves from the left and right directions of the vehicle cannot be received. was there. In addition, the ultra-high frequency (UHF) used for terrestrial digital television broadcasting has no directivity in all directions like FM and AM broadcasts, and the directivity of the antenna is biased, covering a wide range of antenna directivity. If not, there is a problem that the broadcast may not be received depending on the position of the vehicle.
このため、地上デジタルテレビ放送用の極超短波(UHF)を送受信するためのアンテナとして、例えば、図6に示すように、2つの板状ダイポールアンテナ120を車両110の後方に設けられたバンパ130の中の車体の角の部分に設けた車載用アンテナシステム100が用いられている。図7、図8に示すように、各板状ダイポールアンテナ120はそれぞれ中央の給電点121から両側に向かって延びる平板エレメント122と、各平板エレメント122に平行に設けられた導体の副エレメント123を備えている。板状ダイポールアンテナ120は平板エレメント122に設けられた取り付けラグ125によって樹脂製のバンパ130の内面に取付けられている。各板状ダイポールアンテナ120はそれぞれ車両側面側に車両前後方向の中心線140に対して傾斜し、各平板エレメント122,123の面が車両前後方向及び車両左右方向に対する投影面を持つよう配置されている。
For this reason, as an antenna for transmitting and receiving ultra high frequency (UHF) for digital terrestrial television broadcasting, for example, as shown in FIG. 6, two plate-
このように平板エレメント122、副エレメント123を車両前後方向の中心線140に対して斜めに配置することによって、各平板エレメント122,123によって車両の前後方向及び左右方向の電波を同時に捉えられるようにしている。そして、各板状ダイポールアンテナ120で受信した信号を合成し図9に示すような車載用アンテナシステム100の指向特性を得ている。図9において、図中央の四角部分は車両と車両の両角に設けられた2つの板状ダイポールアンテナ120の配置を示したものであり、図中の同心円は利得を示し、外側に行くほど利得が大きくなるような座標となっている。また、図の左右方向の軸は車両の左右方向を示し、図9の上方向は車載用アンテナシステム100が設けられている車両の後方を示し、図9の下方向は車両の前方を示す。図9に示すように、板状の2つのダイポールアンテナが車両の各角に設けられているので、車両の後方向に加え、車両の左右方向にも指向性を得ることができている。図9中の車両前方側は車両110に隠れてしまうため、アンテナの利得は低くなっている。
Thus, by arranging the
図6〜8に示すような車載用アンテナシステム100は、車両110の意匠上の要求から、車両110の外部に出ないようにバンパ130またはエアスポイラ等の樹脂製の車両用外装品の内部に設けられていることが多い。ところが、このような車両外装品には、たとえば、歩行者衝撃吸収材、或いは各種ランプなどが取付けられるため、内部にもこれらの部品の取り付けスペースが必要となってくるので、良好なアンテナ特性が得られるような位置にアンテナを斜めに配置できない場合がある。
The vehicle-mounted
ところが、平板エレメント122、副エレメント123を斜めに取付けずに各エレメント122,123の面が同一方向となるように配置すると、各エレメント122,123の面に沿った方向の指向性が低くなってしまう。このため、各アンテナエレメント122,123の面が車両の左右方向となるように車両に配置すると、特許文献1に記載された従来技術と同様、車載用アンテナシステム100の車両110の左右方向の指向性が低くなり、車両110の位置によっては、地上デジタルテレビ放送に用いられる極超短波(UHF)のように指向性に偏りがある電波を受信できない場合があるという問題があった。
However, if the
本発明は、車載用アンテナシステムにおいて、コンパクトな構成で指向性に偏りがある電波を効果的に送受信することを目的とする。 An object of the present invention is to effectively transmit and receive radio waves with a biased directivity in a compact configuration in an in-vehicle antenna system.
本発明の車載用アンテナシステムは、中空体の車両用外装品の内部に並べて離間配置される複数の板状ダイポールアンテナを含む車載用アンテナシステムであって、各板状ダイポールアンテナは、給電点から一方に延びる平板エレメントと、給電点から平板エレメントと反対方向に向かって沿って延びる給電点側平板と給電点側平板から折れ曲がる先端側平板とを含む折板エレメント又は、給電点からそれぞれ反対方向に延びる給電点側平板と各給電点側平板から折れ曲がる各先端側平板とを含む複数の折板エレメントを備え、各板状ダイポールアンテナの各平板エレメントと各折板エレメントの各給電点側平板の各平板面又は、各板状ダイポールアンテナの複数の折板エレメントの各給電点側平板の各平板面が、略同一面で、かつ、略同一の直線方向に沿って延びるように配置され、各板状ダイポールアンテナは、各給電点にそれぞれ位相調整器が接続されたアンテナであること、を特徴とする。 The vehicle-mounted antenna system of the present invention is a vehicle-mounted antenna system including a plurality of plate-shaped dipole antennas arranged side by side in a hollow vehicle exterior product, and each plate-shaped dipole antenna is connected to a feeding point. A folded plate element including a flat plate element extending in one direction and a feeding point side flat plate extending from the feeding point in the opposite direction to the flat plate element and a tip side flat plate bent from the feeding point side flat plate, or in the opposite direction from the feeding point, respectively. Each of the plate elements of each plate-shaped dipole antenna and each plate of the feed point side of each folded plate element is provided with a plurality of folded plate elements including a feeding point side flat plate extending and each tip side flat plate bent from each feed point side flat plate. Each flat plate surface or each flat plate surface of each feeding point side flat plate of a plurality of folded plate elements of each plate-shaped dipole antenna is substantially the same surface and substantially the same. Is arranged to extend along a straight line direction, each of the plate-shaped dipole antenna, it in the feeding point respectively antenna phase adjuster is connected, characterized by.
本発明に係る車載用アンテナシステムは、望ましくは、各板状ダイポールアンテナの各平板エレメントと各折板エレメントの各給電点側平板又は、複数の折板エレメントの各給電点側平板は、それぞれ車両の左右方向に対してこれらの板面が垂直方向に面するように配置され、各板状ダイポールアンテナの各折板エレメントの各先端側平板は、それぞれ車両の前後方向に対してこれらの板面が垂直方向に面するように配置される。
In the vehicle-mounted antenna system according to the present invention , preferably, each flat plate element of each plate-shaped dipole antenna and each feed point side flat plate of each folded plate element or each feed point side flat plate of a plurality of folded plate elements are respectively vehicles. are arranged so that these plate surfaces facing in a direction perpendicular to the lateral direction of the distal end side flat plate of each folded plate elements of each planar dipole antenna, these plate surface with respect to the longitudinal direction of the vehicle, respectively It is Ru are arranged so as to face the vertical direction.
本発明は、車載用アンテナシステムにおいて、コンパクトな構成で指向性に偏りがある電波を効果的に送受信することができるという効果を奏する。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention has an effect that in a vehicle-mounted antenna system, it is possible to effectively transmit and receive radio waves with a biased directivity with a compact configuration.
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。図1に示すように、本実施形態の車載用アンテナシステム10は、車両11の後方に設けられた樹脂製のバンパ30の中に設けられた2つの板状ダイポールアンテナ12を備えている。図2に示すように、各板状ダイポールアンテナ12はそれぞれ車両11の前後方向の中心線40と車両の左右の側面11a,11bとの間に設けられている。車載用アンテナシステム10はUHF周波数帯のうち周波数範囲が470MHzから770MHzの地上デジタルテレビ放送用の電波を送受信するものである。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the in-
図3に示すように、板状ダイポールアンテナ12は中央の給電点21からそれぞれ反対方向に延びる給電点側平板22と、給電点側平板22から折れ曲がった先端側平板24とを含む折板エレメント25を給電点21の両側に備えている。折板エレメント25は薄い金属板によって構成されていてもよいし、誘電体の板の上に導電性フィルムを貼ったり導電性の塗装をしたりして構成されるようにしてもよい。折板エレメント25の給電点21からの折れ曲がり方向に沿った全長はL0であり、先端側平板24の長さL2は折板エレメント25の全長L0の1/2の長さとなっている。この先端側平板24の長さL2は折板エレメント25の全長L0の1/2以下であれば1/2で無くともよく、例えば、全長の1/3などであってもよい。また、給電点側平板22の長さL1は折板エレメント25の全長L0の1/2となっている。折板エレメント25の全長L0は、470MHzから770MHzの周波数範囲の地上デジタルテレビ放送用の電波を送受信することができるよう、例えば、電気長が周波数590MHzの1/4波長となるように構成してもよい。また、折板エレメント25の先端側平板24の給電点側平板22からの折れ曲がり角度は略90度で、給電点側平板22と先端側平板24とは略直角となっている。この折り曲げ角度は90度以上であってもよい。
As shown in FIG. 3, the plate-
図3に示すように、板状ダイポールアンテナ12は各給電点側平板22と同一面で、各給電点側平板22に沿って延びる帯板状の副エレメント23が設けられている。副エレメント23は各折板エレメント25の各給電点側平板22と結合共振を起こし、板状ダイポールアンテナ12の送受信可能な周波数帯域を広げるためのものである。副エレメント23の長さは各折板エレメント25の各給電点側平板22の長さL1の略2倍の長さとなっている。
As shown in FIG. 3, the plate-
図2に示すように、各板状ダイポールアンテナ12は、各折板エレメント25の給電点側平板22に設けられた取り付けラグ27によって、各折板エレメント25の各給電点側平板22の各平板面が略同一方向となるように樹脂製のバンパ30の内側に取付けられている。本実施形態では、各給電点側平板22の各平板面は車両11の幅方向である左右方向に略平行で、車両11の後端面11cに沿うように配置されている。また、各折板エレメント25の先端側平板24は給電点側平板22と略直角となっていることから、先端側平板24の平板面は車両11の後端面11cと略垂直の方向となっており、車両の側面11a,11bに略平行となっている。本実施形態では、各先端側平板24は折り曲げ方向が車両11の側となるように取付けられているが、折り曲げ方向が車両11と離れる方向に取付けてもよい。
As shown in FIG. 2, each plate-shaped
2つの板状ダイポールアンテナ12は車両11の前後方向の中心線40からそれぞれ距離Wの位置に配置されている。距離Wは各板状ダイポールアンテナ12の間隔Dが互いに干渉しないような距離、例えば、Dが共振周波数における電波の波長の5/4(電気長の5/4の長さ)となる寸法となっている。本実施形態で、折板エレメント25の長さL0が共振周波数における電波の波長の1/4である場合、各給電点側平板22の長さはそれぞれ共振周波数における電波の波長の1/8となるので、間隔Dを共振周波数における電波の波長の長さとする場合には、距離Wは1/8+(5/4)/2=3/4、すなわち共振周波数における電波の波長の3/4となる。
The two plate-
図2に示すように、各板状ダイポールアンテナ12の各給電点21にはそれぞれ位相調整器50が接続されている。位相調整器50は、たとえばLC回路などで構成され、各板状ダイポールアンテナ12への給電位相を変化させることができるものである。そして、例えば、各板状ダイポールアンテナ12への給電位相を位相ずれが0度の同一位相とすると、2つの板状ダイポールアンテナ12の合成された指向性、すなわち車載用アンテナシステム10の指向性は車両の前後方向に強く、車両の左右方向に弱くなり、逆に、2つの板状ダイポールアンテナ12への給電位相を180度ずらすと、合成された車載用アンテナシステム10の指向性は左右方向に強く、車両の前後方向には弱くなる。位相調整器50によって各板状ダイポールアンテナ12の給電位相を調整することによって前後方向、及び左右方向の合成された指向性を所望の形状とすることができる。
As shown in FIG. 2, a
以上説明したように構成された車載用アンテナシステム10によって、周波数範囲が470MHzから770MHzの地上デジタルテレビ放送用の電波の送受信を行う場合について説明する。
A case where radio waves for digital terrestrial television broadcasting having a frequency range of 470 MHz to 770 MHz are transmitted and received by the vehicle-mounted
地上デジタルテレビ放送用の電波が、車両の前後方向に向かって送信されている場合には、その平板面が車両11の前後方向にほぼ垂直となっている折板エレメント25の各給電点側平板22が電波を受け、折板エレメント25が共振して電波を受信する。また、地上デジタルテレビ放送用の電波が、車両の左右方向に向かって送信されている場合には、その平板面が車両11の左右の側面11a,11bに沿った方向に略垂直となっている各折板エレメント25の各先端側平板24が電波を受け、折板エレメント25が共振して電波を受信する。また、車両の前後方向の中心線40から90度以内で傾いた方向から電波が送信されている場合には、各給電点側平板22及び先端側平板24がそれぞれ電波を受けて折板エレメント25が共振して電波を受信する。また、副エレメント23は折板エレメント25が共振する際に結合共振を起こすので、車載用アンテナシステム10の受信可能周波数帯域が広がり、470MHzから770MHzの周波数帯において必要な利得を得ることができる。
When radio waves for digital terrestrial television broadcasting are transmitted in the front-rear direction of the vehicle, each feeding point side flat plate of the folded
図4に車載用アンテナシステム10の周波数590MHzにおける水平面内の指向性を示す。図4において、図中央の四角部分は車両と車両の後方に設けられた各板状ダイポールアンテナ12の各折板エレメント25の配置を示したものであり、図中の同心円は利得を示し、外側に行くほど利得が大きくなるような座標となっている。また、図の左右方向の軸は車両の左右方向を示し、図の上方向は車載用アンテナシステム10が設けられている車両の後方を示し、図の下方向は車両の前方を示す。図4に示すように、各板状ダイポールアンテナ12は、車両11の前後方向に対して平面が略垂直となるように配置された給電点側平板22と車両11の左右方向に対して平面が略垂直となるように配置された先端側平板24とを備えていること、及び、位相調整器50によって各板状ダイポールアンテナ12の給電点21への給電位相を調整しているので、車両11の前後方向、左右方向とも略同等の利得を得ることができ、地上デジタルテレビ放送用の電波のように指向性に偏りのある電波を効果的に送受信することができる。なお、図中の車両前方側の指向性が低くなっているのは、車両11が車載用アンテナシステム10の遮蔽となってしまうためである。車両前方方向については、例えば、車両前方にもう1つ車載用アンテナシステム10を設けることによって必要な利得を得ることができる。
FIG. 4 shows the directivity in the horizontal plane at a frequency of 590 MHz of the vehicle-mounted
また、本実施形態の車載用アンテナシステム10は、各板状ダイポールアンテナ12の各折板エレメント25の各給電点側平板22の各平板面が略同一方向となるように配置しても、図4に示すように、先に図9に示した従来技術の車載用アンテナシステム100の指向性と略同等の指向性を得ることができるので、図6から図9に示した従来技術の車載用アンテナシステムのように、各板状ダイポールアンテナ12を車両の角部に斜め方向に向けて設ける必要がなく、コンパクトな配置とすることができ、小さな車両外装品の内部にも設置することができるという効果を奏する。
In addition, the in-
以上述べたように、本実施形態の車載用アンテナシステム10は、コンパクトな構成で地上デジタルテレビ放送用の電波のように指向性に偏りのある電波を効果的に送受信することができるという効果を奏する。
As described above, the vehicle-mounted
本実施形態の車載用アンテナシステム10では、板状ダイポールアンテナの先端側平板24の長さは折板エレメント25全体の1/2として説明したが、必要とされる指向性によって、その折曲げ長さを変化させてもかまわない。また、指向性に合わせて各板状ダイポールアンテナ12の設置間隔を変化させてもかまわない。また、本実施形態の車載用アンテナシステム10では、車両11の後部に取付けられたバンパ30の内部で車両の前後方向の中心線40の左右にそれぞれ板状ダイポールアンテナ12を配置したものとして説明したが、本実施形態が取付けられる車両用外装品はバンパ30に限られず、樹脂製の中空品であればエアスポイラ等他の外装品であってもかまわない。また、車両用外装品の内部に収納される板状ダイポールアンテナは2つに限らず、それ以上の数としてもよい。
In the vehicle-mounted
以下、図5を参照しながら本発明の他の実施形態について説明する。先に説明した実施形態と同様の部分には同様の符号を付して説明は省略する。 Hereinafter, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Parts similar to those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
本実施形態の車載用アンテナシステム10は、図5に示すように、板状ダイポールアンテナ12を、給電点21から一方に延びる平板エレメント26と、給電点21から平板エレメント26と反対方向に向かって沿って延びる給電点側平板22と給電点側平板22から折れ曲がる先端側平板24と、を含む折板エレメント25によって構成したもので、平板エレメント26と折板エレメント25の給電点側平板22の平板面は略同一方向となるように構成されている。平板エレメント26の給電点21からの長さは、例えば、共振周波数における電波の波長1/4とすることができる。そして、この板状ダイポールアンテナ12の先端側平板24がそれぞれ図2に示す車両11の各側面11a,11b側となるように、先に説明した実施形態と同様に配置される。各板状ダイポールアンテナ12の各平板エレメント26の間隔は先の実施形態と同様、Dが共振周波数における電波の波長5/4となるように配置し、それに伴って各板状ダイポールアンテナ12の給電点21の中心線40からの距離Wは先に図2で説明した実施形態よりも少し長くする。例えば、各平板エレメント26の間隔Dを共振周波数における電波の波長の5/4とする場合、距離Wは1/4+(5/4)/2=7/8なる。すなわち共振周波数における電波の波長の7/8となる。
As shown in FIG. 5, the in-
本実施形態は、先に図1から図4を参照して説明した実施形態と同様の効果を奏する。 This embodiment has the same effect as the embodiment described above with reference to FIGS.
10,100 車載用アンテナシステム、11,110 車両、11a,11b 側面、11c 後端面、12,120 板状ダイポールアンテナ、21,121 給電点、22 給電点側平板、23,123 副エレメント、24 先端側平板、25 折板エレメント、26,122 平板エレメント、27,125 取り付けラグ、30,130 バンパ、40,140 中心線、50 位相調整器、D 間隔、W 距離。 10,100 Vehicle-mounted antenna system, 11, 110 Vehicle, 11a, 11b Side face, 11c Rear end face, 12, 120 Plate dipole antenna, 21, 121 Feed point, 22 Feed point side flat plate, 23, 123 Sub-element, 24 Tip Side plate, 25 Folded plate element, 26, 122 Flat plate element, 27, 125 Mounting lug, 30, 130 Bumper, 40, 140 Center line, 50 Phase adjuster, D interval, W distance.
Claims (2)
各板状ダイポールアンテナは、
給電点から一方に延びる平板エレメントと、給電点から平板エレメントと反対方向に向かって沿って延びる給電点側平板と給電点側平板から折れ曲がる先端側平板とを含む折板エレメント又は、
給電点からそれぞれ反対方向に延びる給電点側平板と各給電点側平板から折れ曲がる各先端側平板とを含む複数の折板エレメントを備え、
各板状ダイポールアンテナの各平板エレメントと各折板エレメントの各給電点側平板の各平板面又は、各板状ダイポールアンテナの複数の折板エレメントの各給電点側平板の各平板面が、略同一面で、かつ、略同一の直線方向に沿って延びるように配置され、
各板状ダイポールアンテナは、各給電点にそれぞれ位相調整器が接続されたアンテナであること、
を特徴とする車載用アンテナシステム。 A vehicle-mounted antenna system including a plurality of plate-shaped dipole antennas arranged side by side in a hollow vehicle exterior product,
Each plate dipole antenna
A folded plate element including a flat plate element extending from the feeding point to one side, a feeding point side flat plate extending from the feeding point in a direction opposite to the flat plate element, and a distal end side flat plate bent from the feeding point side flat plate, or
A plurality of folded plate elements including a feeding point side flat plate extending in the opposite direction from the feeding point and each tip side flat plate bent from each feeding point side flat plate,
Each flat plate surface of each flat plate element of each plate dipole antenna and each flat plate surface of each feed point side plate of each folded plate element, or each flat plate surface of each feed point side flat plate of a plurality of folded plate elements of each plate dipole antenna, Arranged on the same plane and extending along substantially the same linear direction ,
Each plate-shaped dipole antenna is an antenna in which a phase adjuster is connected to each feeding point,
Board antenna system according to claim.
各板状ダイポールアンテナの各平板エレメントと各折板エレメントの各給電点側平板又は、複数の折板エレメントの各給電点側平板は、それぞれ車両の左右方向に対してこれらの板面が垂直方向に面するように配置され、
各板状ダイポールアンテナの各折板エレメントの各先端側平板は、それぞれ車両の前後方向に対してこれらの板面が垂直方向に面するように配置されること、
を特徴とする車載用アンテナシステム。 The vehicle-mounted antenna system according to claim 1,
Each planar dipole antenna each feed point side flat plate or the flat plate element and each folded plate elements, each feed point side flat plate of a plurality of folded plate elements, these plate surfaces perpendicularly to the lateral direction of the respective vehicle Arranged to face the
Each front side flat plate of each folded plate element of each plate-shaped dipole antenna is disposed so that these plate surfaces face the vertical direction with respect to the longitudinal direction of the vehicle,
An in-vehicle antenna system characterized by
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