JP6564676B2 - ワイヤレス受信機 - Google Patents

Description

この発明は、例えばワイヤレスマイクロホンからの電波を受けて音声信号を復調するワイヤレス受信機に関し、特に複数のワイヤレスマイクロホンを同時に用いる多数波運用において、安定した受信特性を得ることができるワイヤレス受信機に関する。

ワイヤレスマイクロホンとワイヤレス受信機とは、通常１：１の関係で用いられる。
すなわち、ステージなどで複数本のワイヤレスマイクロホンを同時に使用する多数波運用においては、それぞれのワイヤレスマイクロホンにおける送信周波数に同調する同じ数のワイヤレス受信機が用いられる。

この場合、日本の電波法によれば、例えばＢ型ワイヤレスマイクロホンで使用できる周波数帯は、特定小電力無線機器用として８０６．１２５〜８０９．７５０ＭＨｚ内を、０．１２５ＭＨｚ単位で等差的に分けた３０チャンネルが割り当てられている。
したがって、前記したように複数本のワイヤレスマイクロホンを同時に使用する場合には、同一チャンネル妨害、隣接チャンネル妨害、相互変調妨害の影響を受けないように、各ワイヤレスマイクロホンの発信周波数を設定すると共に、対となるワイヤレス受信機の受信周波数を、それぞれのワイヤレスマイクロホンの発信周波数に合わせる操作が必要となる。

しかしながら前記した対策を講じても、例えばステージ上におけるワイヤレスマイクロホン同士が接近している場合や、複数本のワイヤレスマイクロホンが同時にワイヤレス受信機のアンテナに近づいている場合（強電界の場合）等においては、前記した妨害の影響を受け易い。
この結果、希望受信周波数の電波が抑圧される障害を受ける場合があり、また妨害波による影響で復調信号のノイズレベルが高くなる等の障害も発生する。

そこで、従来のワイヤレス受信機においては、前記した障害を受けた時に生成される聴感上不快な雑音を除去するために、ミュート回路（スケルチ回路とも言う。）が備えられている。このミュート回路には、復調された音声信号中のノイズレベルに応じて信号路を開閉するノイズミュート回路や、搬送波のレベルに応じて信号路を開閉するＲＦミュート回路が提案されており、これらは次に示す先行技術文献に開示されている。

特開平１１−２０５１６９号公報 特開平０７−２０２７３３号公報

この種のワイヤレス受信機においては、例えば１００ｄＢμＶ以上の強電界のＲＦ変調信号（以下，ＲＦ信号と言う。）が入力されると、ＲＦ増幅回路またはミキサー回路の非直線性により相互変調歪が発生する。この相互変調歪は、後段の例えば中間周波増幅回路にも影響を与え、中間周波（ＩＦ）信号に相互変調（ＩＭ）成分の周波数が混入することになる。このＩＦ帯域内に混入したＩＭ成分は、フィルタなどで除去することは不可能である。

その対策としては、必要以上のレベルのＲＦ信号がＲＦ増幅器に加わるのを抑制することであり、これによりＩＭ歪の発生を抑えることができる。そのために、ＲＦ増幅器の前にアッテネータを挿入したり、ＲＦ増幅器のゲインを調整することで、ＲＦ信号のレベルを減衰させる手段が採用し得る。

ところで、ＲＦ信号のレベルを減衰させる手段は、特に前記した多数波運用時において効果が認められる。しかしながら、所定の領域内において単一のワイヤレスマイクロホンを用いる通常運用時においては、ワイヤレス受信機の受信感度が低下するために、ワイヤレスマイクロホンの受信到達距離が実質的に短くなる、もしくは復調ノイズが増大する等の実用面において問題が生ずることになる。

この発明は、前記した技術的な観点に基づいてなされたものであり、特にこの種のワイヤレス受信機に強電界のＲＦ信号が入力された場合において発生する妨害波による影響を抑えることができるワイヤレス受信機を提供しようとするものである。
加えてこの発明は、前記したワイヤレスマイクロホンの多数波運用時において、音切れや混信のない安定した受信特性が得られると共に、単一のワイヤレスマイクロホンを用いる通常運用時においては、十分な受信感度を確保して、復調ノイズの増大を効果的に抑制することができるワイヤレス受信機を提供することを課題とするものである。

前記した課題を解決するためになされたこの発明に係るワイヤレス受信機は、受信したＲＦ信号の搬送波レベルに応じて復調信号の信号路を開閉するＲＦミュート回路と、復調信号中のノイズレベルに応じて復調信号の信号路を開閉するノイズミュート回路と、ＲＦ増幅回路において扱う前記ＲＦ信号のレベルを減衰させるＲＦ信号の減衰回路とが備えられ、前記ＲＦミュート回路における予め定められた複数の動作レベルのうちの１つ、前記ノイズミュート回路における予め定められた複数の動作レベルのうちの１つ、および前記ＲＦ信号の減衰回路における予め定められた複数の減衰量のうちの１つを同時に選択可能にする受信モード切り換え手段を備え、所定の領域内において単一の送信機を用いる通常運用時においては、前記受信モード切り換え手段によって、前記ＲＦミュート回路の動作レベルを所定の閾値よりも上昇させて、前記ノイズミュート回路の動作レベルを所定の閾値よりも低下させると共に、前記ＲＦ信号の減衰回路における減衰量を所定の閾値よりも小さくさせる動作を行い、所定の領域内において多数の送信機を用いる多数波運用時においては、前記受信モード切り換え手段によって、前記ＲＦミュート回路の動作レベルを前記所定の閾値よりも低下させて、前記ノイズミュート回路の動作レベルを前記所定の閾値よりも上昇させると共に、前記ＲＦ信号の減衰回路における減衰量を前記所定の閾値よりも大きくさせる動作を行うことを特徴とする。

この場合、前記受信モード切り換え手段は、好ましくは前記ＲＦミュート回路の動作レベル、前記ノイズミュート回路の動作レベルおよび前記ＲＦ信号の減衰回路における減衰量を、二段階以上の多段階に選択可能に構成される。

この場合、前記送信機はワイヤレスマイクロホンであり、この発明に係るワイヤレス受信機は、前記ワイヤレスマイクロホンからの送信信号を受信して、復調信号を生成する機能を果たす。

一方、この発明に係るワイヤレス受信機においては、前記ＲＦ信号の減衰回路として、前記ＲＦ増幅回路の入力側に接続されるＲＦ信号のアッテネータを好適に利用することができる。

また、この発明に係るワイヤレス受信機において用いられるＲＦ信号の減衰回路として、前記ＲＦ増幅回路の増幅利得を調整するゲイン調整回路を含む構成を採用することもできる。

前記した構成のワイヤレス受信機によると、受信モード切り換え手段によって、ＲＦミュート回路の動作レベルと、ノイズミュート回路の動作レベルに加えて、ＲＦ信号の減衰回路における減衰量について、そのうちのいずれか２つを同時に選択可能に構成される。
したがって、所定の領域内において多数の送信機（ワイヤレスマイクロホン）を用いる多数波運用時においては、前記受信モード切り換え手段によって、ＲＦミュート回路の動作レベルを低下させて、ノイズミュート回路の動作レベルを上昇させると共に、ＲＦ信号の減衰回路における減衰量を大きくさせる多数波運用モードを選択することができる。

この多数波運用モードを選択することにより、複数のワイヤレスマイクロホンからのＲＦ信号を同時に受けて生ずる相互変調（ＩＭ）歪の発生、或いは隣接チャンネルの妨害によるミュート回路の動作に与える影響を効果的に抑えることができる。
同時に、ＲＦミュート回路の動作レベル（閾値）が低く設定されるので、妨害により希望受信周波数の電波が抑圧されること（電界強度の低下）による音切れを抑制させることができる。さらにノイズミュート回路の動作レベル（閾値）が高く設定されるので、妨害信号の影響を受けて多少のノイズが生成されても、ミュート動作が働くのを阻止することができる。この結果、ワイヤレス受信機における受信到達距離の低下を防ぎ、安定した受信状態を得ることが可能となる。

一方、所定の領域内において単一のワイヤレスマイクロホンを用いる通常運用モードを選択した場合には、前記受信モード切り換え手段によって、前記ＲＦミュート回路の動作レベルを上昇させて、前記ノイズミュート回路の動作レベルを低下させると共に、前記ＲＦ信号の減衰回路における減衰量を小さくさせる設定が成される。
これにより、ワイヤレス受信機の受信感度を向上させることができ、受信到達距離を大きく確保することができる。

この発明に係るワイヤレス受信機の例を示したブロック図である。 ワイヤレス受信機の実使用状態における電波環境（電界強度およびノイズ）の変化と受信状態の関係について示した模式図である。 図２に記載されたＲＦ信号とノイズレベルを示す各パターンの意味を説明する模式図である。 図１に示すワイヤレス受信機の主に電波受信範囲を説明する特性図である。 従来のワイヤレス受信機の主に電波受信範囲を説明する特性図である。

この発明に係るワイヤレス受信機について、図に示す実施の形態に基づいて説明する。
なお以下に示す例は、送信機としてのワイヤレスマイクロホンからのＦＭＲＦ信号を受信して、音声信号を復調するワイヤレス受信機であり、図１はこのワイヤレス受信機の全体構成をブロック図で示している。

図１における符号１はＲＦ増幅回路を示し、このＲＦ増幅回路１には図示せぬ受信アンテナからのＲＦ信号が供給される。
前記ＲＦ増幅回路１には、その入力側にＲＦ信号の減衰回路としてのアッテネータ（図示せず）が備えられ、このアッテネータ（ＡＴＴ）によって前記受信アンテナからＲＦ増幅回路１に加わるＲＦ信号の減衰量が選択可能に構成されている。前記アッテネータによるＲＦ信号の減衰量は、後述する受信モード切り換え回路によって選択される。
なお、ＲＦ信号の減衰回路は、前記アッテネータ（ＡＴＴ）に代えて、ＲＦ増幅回路１の増幅利得を調整するゲイン調整回路、例えばＡＧＣの帰還量を制御することで、実質的に減衰量を調整することもできる。

前記ＲＦ増幅回路１からのＲＦ信号は、第１の周波数変換回路２に供給される。この第１の周波数変換回路２には、例えばＰＬＬシンセサイザーによる第１ローカル信号発振器（図示せず）からの信号が供給されて、前記ＲＦ信号と第１ローカル信号とにより第１の中間周波信号（第１ＩＦ信号）が生成される。すなわち、ＰＬＬシンセサイザーによる第１ローカル信号の選択により特定の受信周波数に対応した第１中間周波信号が生成されて、中間周波増幅回路３に供給される。そして、中間周波増幅回路３を介した第１ＩＦ信号は、第２の周波数変換回路４に供給される。

第２の周波数変換回路４には、第２ローカル信号発振器（図示せず）からの固定のローカル信号が供給されて、前記第１の中間周波信号（第１ＩＦ信号）と、第２ローカル信号とにより第２の中間周波信号（第２ＩＦ信号）が生成される。すなわちこのワイヤレス受信機は、ダブルスーパヘテロダイン方式を採用している。

前記第２の中間周波信号（第２ＩＦ信号）は、リミッタアンプを備えた復調回路５によって、音声信号に復調され、音声処理回路６を介してミュート回路７に供給される。このミュート回路７は、後述する第１と第２の比較回路１１、１７からの制御信号を受けて、復調信号（音声信号）の信号路を開閉する機能を備えている。そしてミュート回路７を介した復調信号は、音声出力端子８に出力される。

一方、前記復調回路５からはＦＭＩＦ信号をレベル検波した出力（ＲＳＳＩ Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ：信号受信強度））が引き出される。このＲＳＳＩは受信したＲＦ信号の強度（電界強度）に対応した情報であり、このＦＭＩＦ信号のレベル検波出力はＲＦミュート制御回路を構成する第１比較回路１１に供給される。そしてこの比較回路１１には、選択スイッチ１２によって選択された基準レベル設定値１（１３）からの第１設定値出力、もしくは基準レベル設定値２（１４）からの第２設定値出力が選択的に供給されるように構成されている。

すなわち前記比較回路１１は、選択スイッチ１２によって選択された第１設定値出力もしくは第２設定値出力を閾値として、ＦＭＩＦ信号のレベル検波出力とレベル比較するものである。そして選択された閾値に対してＦＭＩＦ信号のレベル検波出力が大きい場合において、前記ミュート回路７の信号路を開けて、復調信号を音声出力端子８に出力させる指令をミュート回路７に与える。

また、前記復調回路５からの復調信号出力（音声出力）は、ノイズ検出回路１６に供給される。このノイズ検出回路１６は、例えばハイパスフィルタとレベル検波回路より構成され、復調出力中のノイズレベル（復調ノイズ）に対応した出力がもたらされる。そしてノイズ検出回路１６からの復調ノイズ出力は、ノイズミュート制御回路を構成する第２比較回路１７に供給される。
この比較回路１７には、選択スイッチ１８によって選択された基準レベル設定値３（１９）からの第３設定値出力、もしくは基準レベル設定値４（２０）からの第４設定値出力が選択的に供給されるように構成されている。

すなわち前記比較回路１７は、選択スイッチ１８によって選択された第３設定値出力もしくは第４設定値出力を閾値として、前記復調ノイズ出力とレベル比較するものである。
そして選択された閾値に対して前記復調ノイズ出力が小さい場合において、前記ミュート回路７の信号路を開けて、復調信号を音声出力端子８に出力させる指令をミュート回路７に与える。
加えて前記したミュート回路７は、第１比較回路１１からの信号路を開ける指令と、第２比較回路１７からの信号路を開ける指令が整った状態（各指令のＯＲ条件が成立した状態）で、復調信号（音声出力）を出力端子８に出力するように機能する。換言すると、前記２つの指令が共に発生したり、いずれか一つでも発生した状態では、復調信号はミュートされる。

前記した選択スイッチ１２および１８は、符号２１で示す受信モード切り換え回路（受信モード切り換え手段）からの指令により、同時に切り換え選択がなされるように構成している。なお、図１に示す実施の形態は２段階の切り換えの例を示す。
また受信モード切り換え回路２１からの指令は、前記したＲＦ増幅回路１にも供給され、ＲＦ増幅回路１の入力側に配置された前記したアッテネータの減衰量も同時に選択されるように構成されている。

そして、図１に示したワイヤレス受信機における前記した受信モード切り換え回路２１は、所定の領域内において多数のワイヤレスマイクロホンを用いる場合に利用される多数波運用モード、および所定の領域内において単一のワイヤレスマイクロホンを用いる場合に利用される通常運用モードの動作設定を行うように機能する。

図２は、ワイヤレス受信機の実使用状態における電波環境（電界強度およびノイズ）の変化と受信状態の関係について示した模式図である。
また図３は、図２の模式図において用いられるＲＦ信号レベルおよびノイズレベルの模式パターンの意味について説明するものである。したがって図３に基づいてＲＦ信号およびノイズレベルを示す各模式パターンの意味について先に説明する。

図３に示す台形パターンの上辺と底辺との間の上下方向のサイズ（高さ）が、前記したノイズ検出回路１６から、第２比較回路１７に供給される復調ノイズ出力のレベルを示している。
また、台形パターンの中央上部に樹立された針状パターンの先端部（上端部）と前記台形パターンの底辺との間の上下方向のサイズ（高さ）が、前記した復調回路５から第１比較回路１１に供給される受信したＲＦ信号の強度（電界強度）、すなわち前記したＲＳＳＩの値を示している。

そしてＲＦ信号の強度（ＲＳＳＩの値）が、破線の矢印で示したように低下して、実線の矢印で示すＲＦミュート基準値（閾値）を下回った時に、前記ミュート回路７が動作して音声信号の出力を遮断する。また前記した復調ノイズ出力のレベルが、破線の矢印で示したように上昇して、実線の矢印で示すノイズミュート基準値（閾値）を上回った時に、前記ミュート回路７が動作して音声信号の出力を遮断するように動作する。

図２における（Ａ）〜（Ｄ）には、それぞれ横軸方向に沿ってＲＦ信号（電界強度）とノイズレベルの組み合わせが異なった５種類のパターンが示されており、（Ａ）は前記した通常運用モードの設定を行った場合の動作例を示している。また（Ｂ）は（Ａ）に対してノイズミュート閾値（破線で示す。）を上昇させた例を示しており、（Ｃ）は（Ａ）に対してＲＦミュート閾値（破線で示す。）を低下させた例を示している。
さらに（Ｄ）は前記（Ｂ）に示すノイズミュート閾値と、（Ｃ）に示すＲＦミュート閾値を共に採用した例を示しており、これは前記した多数波運用モードの設定を行った場合の動作例を示している。

図２（Ａ）に示す通常運用モードに比較して（Ｄ）に示す多数波運用モードを選択した場合には、ＲＦミュート閾値を低く、ノイズミュート閾値を高く設定することで、電界強度およびノイズレベルの変化によるミュート動作を抑えるように働く。このために、○印で示したようにミュート回路による音切れの少ない安定した受信状態を実現させることができる。

なお、図２の受信状態において、○印はミュート回路７が動作しないで復調信号は出力端子８に出力される。また、「ＲＦミュート」は第１比較回路１１よりミュート信号が出力されてミュート回路７が動作することを示し、「×ノイズミュート」は第２比較回路１７よりミュート信号が出力されてミュート回路７が動作することを示している。

また、「ＲＦ抑圧障害中」とあるのは、妨害波によりＲＦ信号が抑圧を受けてＲＦ信号レベルが低下している状態を示し、「ノイズ障害中」とあるのは妨害波によりノイズレベルが増大している状態を示している。
この様な障害でミュート動作により音切れが発生する場合でも運用上、まだ使用できるレベルであることがあり、この発明によると、この使用できる範囲を拡大させるものである。

図４および図５は、この発明に係るワイヤレス受信機の主に電波受信範囲を説明する特性図および従来のワイヤレス受信機による同様の特性図を示している。なお図４および図５において、左縦軸はＲＦ信号の強度（ＲＳＳＩ）および右縦軸はノイズレベルを示しており、横軸は電界強度を示している。
図４および図５に示すように、電界強度が弱くなれば、それと共にノイズの検出量（破線で示すノイズ）が増える。また電界強度が弱くなれば、当然ながらＲＦ検出量（実線で示すＲＦ）が減ることになる。

ところで、図５に示す従来の例においては、受信機のアンテナから例えばワイヤレスマイクロホンが遠ざかった場合には、電界強度は強（横軸右側）から弱（横軸左側）に遷移するから、その受信範囲は電波受信範囲Ａおよび電波受信範囲Ｂのうち、ＲＦミュートが先に動作するために電波受信範囲Ｂが、電界強度に対する受信範囲となる。
一方、図４に示すこの発明に係るワイヤレス受信機によると、多数波運用モードにおいてはノイズミュート基準値およびＲＦミュート基準値が、それぞれ白抜きの矢印で示すように変更されるので、受信範囲はそれぞれ電波受信範囲Ｃと電波受信範囲Ｄとなる。

そして、受信機のアンテナから例えばワイヤレスマイクロホンが遠ざかった場合には、図４に示す例においては、ＲＦミュートが僅かに先に動作するために電波受信範囲Ｄが電界強度に対する受信範囲となる。
ここで、従来の受信範囲Ｂと、この発明に係るワイヤレス受信機の受信範囲Ｄを比較すると、この発明に係るワイヤレス受信機の受信範囲は広がっていることは明らかである。
なお、多数波運用モードを選択した場合には、受信モード切り換え回路２１からの指令により、ＲＦ増幅回路１の入力側に配置されたアッテネータの減衰量を通常運用モードに比較して大きく（またはＲＦ増幅回路１の増幅利得を小さく）設定する。これによりＩＭ歪を減衰させることができる。

以上説明したこの発明に係るワイヤレス受信機によると、多数波運用時においては、入力ＲＦ信号を減衰させることでＩＭ成分の発生を抑えると共に、ＲＦミュートおよびノイズミュートの基準電圧が適切な値に選定される。
したがって、妨害信号の影響によるミュート回路の動作感度は落とされ、これにより受信到達距離の低下を防ぐことができるので、安定した受信状態を実現するワイヤレス受信機を提供することができる。

なお、前記した実施の形態においては、受信モード切り換え回路２１によって、ＲＦミュート回路の動作レベル、ノイズミュート回路の動作レベルおよびＲＦ信号の減衰回路における減衰量を、それぞれ二段階に選択できるように構成しているが、これは三段階以上の多段階に選択できるように構成することで、ノイズと受信距離の関係をより細かに設定することが可能となる。

さらに図１に示す受信モード切り換え回路２１によるミュート基準値等の選択は、アナログスイッチを用いたディスクリート回路の構成で表現しているが、これらはルックアップテーブル等を含むマイクロコンピュータのソフトウエア処理により実現できることは当然である。

また、前記した実施の形態においては、受信モード切り換え回路２１によって、ＲＦミュート回路の動作レベル、ノイズミュート回路の動作レベルおよびＲＦ信号の減衰回路における減衰量を、同時に選択可能となるように構成しているが、そのうちのいずれか２つを同時に選択可能となるように構成しても同様の作用効果を得ることができる。
すなわち、受信モード切り換え手段は、受信したＲＦ信号の搬送波レベル、または復調信号のノイズレベルに応じて切り換えてもよい。たとえば前記ＲＦ信号のレベルが高い状態で、かつノイズレベルが高い場合は多数波運用モードに切り換えるようにしてもよい。

さらに、前記した実施の形態においては、ワイヤレスマイクロホンからのＲＦ信号を受信復調するワイヤレス受信機に基づいて説明したが、この発明に係るワイヤレス受信機は、ＲＦ信号の送信源が前記した特定なものに限られることなく、ＲＦ信号を受信復調する他のワイヤレス受信機に採用しても、同様の作用効果を得ることができる。

１ ＲＦ増幅回路
２ 第１周波数変換回路
３ 中間周波増幅回路
４ 第２周波数変換回路
５ 復調回路
６ 音声処理回路
７ ミュート回路
８ 音声出力端子
１１ 第１比較回路
１２ 選択スイッチ
１３ 基準レベル設定値１
１４ 基準レベル設定値２
１６ ノイズ検出回路
１７ 第２比較回路
１８ 選択スイッチ
１９ 基準レベル設定値３
２０ 基準レベル設定値４
２１ 受信モード切り換え回路

Claims (5)

1. 受信したＲＦ信号の搬送波レベルに応じて復調信号の信号路を開閉するＲＦミュート回路と、復調信号中のノイズレベルに応じて復調信号の信号路を開閉するノイズミュート回路と、ＲＦ増幅回路において扱う前記ＲＦ信号のレベルを減衰させるＲＦ信号の減衰回路とが備えられ、
   前記ＲＦミュート回路における予め定められた複数の動作レベルのうちの１つ、前記ノイズミュート回路における予め定められた複数の動作レベルのうちの１つ、および前記ＲＦ信号の減衰回路における予め定められた複数の減衰量のうちの１つを同時に選択可能にする受信モード切り換え手段を備え、
   所定の領域内において単一の送信機を用いる通常運用時においては、前記受信モード切り換え手段によって、前記ＲＦミュート回路の動作レベルを所定の閾値よりも上昇させて、前記ノイズミュート回路の動作レベルを所定の閾値よりも低下させると共に、前記ＲＦ信号の減衰回路における減衰量を所定の閾値よりも小さくさせる動作を行い、
   所定の領域内において多数の送信機を用いる多数波運用時においては、前記受信モード切り換え手段によって、前記ＲＦミュート回路の動作レベルを前記所定の閾値よりも低下させて、前記ノイズミュート回路の動作レベルを前記所定の閾値よりも上昇させると共に、前記ＲＦ信号の減衰回路における減衰量を前記所定の閾値よりも大きくさせる動作を行うことを特徴とするワイヤレス受信機。
2. 前記受信モード切り換え手段は、前記ＲＦミュート回路の動作レベル、前記ノイズミュート回路の動作レベルおよび前記ＲＦ信号の減衰回路における減衰量を、二段階以上の多段階に選択可能に構成していることを特徴とする請求項１に記載のワイヤレス受信機。
3. 前記送信機はワイヤレスマイクロホンであり、当該ワイヤレスマイクロホンからの送信信号を受信して、復調信号を生成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のワイヤレス受信機。
4. 前記ＲＦ信号の減衰回路は、前記ＲＦ増幅回路の入力側に接続されるＲＦ信号のアッテネータであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のワイヤレス受信機。
5. 前記ＲＦ信号の減衰回路は、前記ＲＦ増幅回路の増幅利得を調整するゲイン調整回路を含むこと特徴とする請求項１または請求項２に記載のワイヤレス受信機。

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