JPH05183319A - 手首装着型受信装置 - Google Patents
手首装着型受信装置Info
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- JPH05183319A JPH05183319A JP4154113A JP15411392A JPH05183319A JP H05183319 A JPH05183319 A JP H05183319A JP 4154113 A JP4154113 A JP 4154113A JP 15411392 A JP15411392 A JP 15411392A JP H05183319 A JPH05183319 A JP H05183319A
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- H01Q1/273—Adaptation for carrying or wearing by persons or animals
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Abstract
つ、170メガヘルツ以上の周波数で動作可能であるよ
うにする。 【構成】第1リストバンド部102はハウジング142
に結合され、受信機404に結合された第1端部と、第
2端部とを有する第1リストバンド・ループ・アンテナ
部118を含む。第2リストバンド部104はハウジン
グ142に結合され、受信機404に結合された第1端
部と、第2端部とを有する第2リストバンド・ループ・
アンテナ部134を含む。第2リストバンド・ループ・
アンテナ部134の第2端部は、第1リストバンド・ル
ープ・アンテナ部118の第2端部に隣接する第120
4および第2202または206位置に配置して、第1
204および第2202または206位置において実質
的に同調状態に維持される共振ループ・アンテナを形成
することができる。
Description
野に関し、さらに詳しくは、手首に装着する受信装置用
の調整可能なリストバンド・ループ・アンテナに関す
る。
年、受信機部品の小型化の進歩により、手首装着型(wri
stworn) ページャなどの手首装着型受信装置の開発が可
能になっている。手首装着型受信装置のリストバンド内
に配置されたループアンテナを用いて、さまざまなアン
テナ構造が開発されている。このようなリストバンド・
アンテナの例は次のとおりである。Robitalille に付与
された米国特許第4,754,285号およびDickeyに
付与された米国特許第4,769,656号は、伸縮型
リストバンドで用いるのに適したループ・アンテナにつ
いて説明している。Gaskill に付与された米国特許第
4,713,808号は、基本的なリストバンド・ルー
プ・アンテナ構造を示し、この構造は異なる手首のサイ
ズに対して再同調する必要があると考えられる。Gaskil
l に付与された米国特許第4,922,260号は、ア
ンテナの長さと対応する共振とを調整して、携帯者の手
首に適合させるため切断しなければならないと思われる
リストバンド・ループ・アンテナについて説明してい
る。Kurcbartに付与された米国特許第4,977,61
4号は、単一セグメントのループ・アンテナの長さを調
整し、アンテナの同調を自動的に補償する装置について
説明している。また、Tan に付与された米国特許第4,
873,527号は、一体型フェライト・ループ/リス
トバンド・ループ・アンテナ構造について説明してい
る。以上のようなアンテナは、概して、約170メガヘ
ルツ以下のような低動作周波数用にしか適していない。
動作周波数が増加するにつれて、このようなループ・ア
ンテナは同調するのが困難になり、指向性が強くなり、
そしてRF増幅器に対するインピーダンス整合を行うこ
とが困難になる。上記の欠点を克服し、170メガヘル
ツ以上の周波数で動作可能なリストバンド・ループ・ア
ンテナ構造を提供することが必要となる。
受信装置は、受信機と、前記受信機を収容するハウジン
グと、第1および第2リストバンド部とによって構成さ
れる。第1リストバンド部はハウジングに結合され、受
信機に結合された第1端部と、第2端部とを有する第1
リストバンド・ループ・アンテナ部を含む。第2リスト
バンド部はハウジングに結合され、受信機に結合された
第1端部と、第2端部とを有する第2リストバンド・ル
ープ・アンテナ部を含む。第2リストバンド・ループ・
アンテナ部の第2端部は、第1リストバンド・ループ・
アンテナ部の第2端部に対して少なくとも第1および第
2位置に隣接して配置されることができ、この第1およ
び第2位置において実質的に同調状態に維持される共振
ループ・アンテナを形成する。第1リストバンド・ルー
プ・アンテナ部の第2端部は先細り型に形成され、アン
テナがリストバンドのサイズに連続的に調整されること
を可能にし、しかも実質的に一定のリストバンド・ルー
プ・アンテナ共振周波数を維持できる。
・アンテナの構造を示す図である。図1に示すように、
このリストバンド・ループ・アンテナは、リストバンド
部102,104として構成された2つのアンテナ部に
よって構成される。リストバンド部102は、第1導電
素子106,絶縁素子108および第2導電素子110
によって構成される。特に、第1導電素子106は、5
ミル厚(5/1000インチ厚)の銅被覆KAPTONTMポリ
イミド膜または他の適切な誘電材料から概して長方形の
シートとして形成される。この被覆は、ポリイミド膜に
ラミネート加工された2オンスの銅であることが好まし
い。絶縁素子108は、5ミル厚の非被覆KAPTOMTMポリ
イミド膜または他の適切な誘電材料から概して長方形の
シートとして形成されるが、この絶縁素子108は第1
導電素子106よりも幅が若干広く、長さが若干短い。
第2導電素子110は、概して長方形の第1部分と、第
1部分に隣接し、第2導電素子110の中央付近から左
右対称的に先細っている第2部分とを有して形成され
る。この機能については以下で詳細に説明する。第2導
電素子110は、5ミル厚の銅被覆KAPTONTMポリイミド
膜またはその他適切な誘電材料から形成され、絶縁素子
108よりも若干広い幅を有する。絶縁素子108は、
粘着膜を用いて、第2導電素子110のポリイミド膜面
に接着される。次に、第1導電素子106が、絶縁素子
108に対向するポリイミド膜と位置合わせされ、粘着
膜または他の適切な材料を用いて絶縁素子108に接着
され、それにより2つの導電面とその間に挟まれた約1
5ミル厚の絶縁体とを有する第1アンテナ部118を形
成する。絶縁されたより線などの絶縁された導体116
は、第1導電素子106の導電面に半田付けされ、第1
アンテナ部118とハウジング内の受信機との間を電気
的に接続する。このハウジングは、ページング復号回
路,時計回路,時間や受信メッセージを表示するLCD
ディスプレイなどを収容する。第1アンテナ部118
は、Mobay Chemical Company社製BAYSILONETMLSR2070
やDow Chemical Company社製PELETHANETM などのシリコ
ン・ゴム材を用いて、ストラップ120に成型される。
24,絶縁素子126および第2導電素子128によっ
て構成される。特に、第1導電素子124は、5ミル厚
の銅被覆KAPTONTMポリイミド膜または他の適切な誘電材
料から概して長方形のシートとして形成される。この被
覆はポリイミド膜にラミネート加工された2オンスの銅
であることが好ましい。絶縁素子126は、5ミル厚の
非被覆KAPTOMTMポリイミド膜または他の適切な誘電材料
から概して長方形のシートとして形成されるが、この絶
縁素子126は第1導電素子124よりも幅が若干広
く、長さが若干短い。第2導電素子128は、概して長
方形である第1部分130と、第1部分130と隣接
し、第2導電素子128の中央付近から左右対称的であ
る第2部分132またはタブ部とを有するように形成さ
れる。第2導電素子128は、3ミル厚のベリリウム銅
シート・メタル、または1/4硬度または1/2硬度銅
などの他の適切な材料によって、絶縁素子126よりも
若干広い幅を有して形成される。銅以外のシート・メタ
ルを用いる場合、このシート・メタルは、銅メッキの上
のニッケルの上から錫または金などによって適切にメッ
キして、必要に応じてシート・メタルのRF導電性を改
善し、酸化を防止し、半田性を向上させなければならな
い。絶縁素子126は、粘着膜またはその他の適切な材
料を用いて、第2導電素子128に接着される。次に、
第1導電素子124は、絶縁素子126に対向するポリ
イミド膜面と位置合わせされ、粘着膜を用いて絶縁素子
126に接着され、それにより第2アンテナ部134を
形成する。絶縁された導体136は、第1導電素子12
4の導電面に半田付けされ第2アンテナ部134と受信
機との間で電気的に接続する。留め具140も、第2導
電素子128のタブ部132に半田付けされるか、ある
いはスポット溶接などの他の適切な手段を用いて取付け
られる。第2アンテナ部134は、前述のようにストラ
ップ138に成型される。
部134は、ラミネート加工に適した材料を用いてリス
トバンド状に形成することもでき、あるいは革などの他
の適切な非導電材料に封入することもできる。第1およ
び第2アンテナ部118,134の第1導電素子10
6,124および第1アンテナ部118の第2導電素子
110として銅被覆KAPTONTMポリイミド膜を用いると具
体的に説明しているが、銅またはベリリウム銅などのシ
ート・メタルも同様に用いることができ、絶縁素子10
8,126の厚さをそれに応じて調整して、ポリイミド
膜の除去による誘電厚の低減を補償すればよいことが理
解される。先に述べたように、銅以外のシート・メタル
を利用する場合、このメタルは適切にメッキしなければ
ならない。第1リストバンド部102は、第2導電素子
110が手首に最も近い位置となるように、ロール・ピ
ン144を用いて装置のハウジングに機械的に取付けら
れる。また、ロール・ピン146は、第2導電素子12
8が手首に最も近い位置となるように、第2リストバン
ド部104をハウジング142に機械的に取付けるため
の用いられる。電気的接続は、上述のように絶縁された
導体116,136によって行われる。リストバンド部
102の長さ方向に移動可能に配置することのできるス
ライダ・アセンブリは、留め具140と共に、一つの実
施例において、複数の所定の大きさのステップでリスト
バンドの大きさを調節する調節手段を提供し、また第2
実施例では、この調節手段は、手首装着型装置が手首に
装着されると、リストバンドの大きさを実質的に連続的
に変えることができる。リストバンド部が第1実施例に
従って構成される場合、スライダ・アセンブリ122
は、ストラップ120の中央付近から一定の間隔で配置
される複数の止まり穴を係合するために用いられる凹部
を有し、それにより所定のステップでリストバンドの大
きさを調整できることが好ましい。リストバンド部が第
2実施例に従って構成される場合、スライダ・アセンブ
リ122の凹部は省略して、リストバンドの大きさを連
続的に調整できることが好ましい。
プ・アンテナの同調構成を示す図である。図2に示すよ
うに、本発明によるリストバンド・ループ・アンテナの
同調は、第11リストバンド部102と第2リストバン
ド部104との重複量によって制御される。特に、図2
に示すように、アンテナの同調は、第2リストバンド部
104の第2導電素子128と手首との間に挟まれた第
1リストバンド部102の第2導電素子110の重複に
よって制御される。手首装着型装置が大きな手首に装着
されると、第2導電素子110と第2導電素子128と
の間は最小の重複(202)となる。手首装着型装置が
小さな手首に装着されると、第2導電素子110と第2
導電素子128との間は最大の重複(204)となる。
手首装着型装置が平均的な手首、または中ぐらいの一般
的な手首に装着されると、第2導電素子110と第2導
電素子1218との間には重複206が生じる。第2導
電素子110と第2導電素子128との重複量は、以下
で説明するように可変容量を発生し、これによりリスト
バンド・ループ・アンテナの適応型同調が可能になる。
第2導電素子110の第2部分114を先細り型にする
ことにより、手首の寸法の変化に対してループ・アンテ
ナを連続的に同調することができ、しかも実質的に一定
のアンテナ同調を維持することが可能になる。実質的に
一定のアンテナ同調を実現するため、一方の端部から他
方の端部へ先細り型にしている導体など他の導体形状も
用いることもできる。与えられる重複部の変化の実際の
範囲は、手首装着型装置の対象となる個人のグループの
相対的な手首の寸法に応じて異なることが理解される。
従って、女性用リストバンド・アンテナは、男性用より
変化量が少なく、全体的な大きさも小さい。
プ・アンテナに関連する電子部品を示す図である。図3
(A)に示すように、絶縁された導体116(図示せ
ず)および第1導電素子106は、受信機の特定動作周
波数においてこれらの導体の形状に関連するインダクタ
ンス値を有する固定値インダクタL1をとなる。第1導
電素子106,絶縁素子108および第2導電素子11
0の第1部分によって構成される重複メタル領域は、第
1導電素子106および第2導電素子110の形状に関
連する容量値を有する固定値コンデンサC1となる。第
2導電素子110の長さは、導体部の形状に関連するイ
ンダクタンス値を有する固定値インダクタL2となる。
第2リストバンド部によって重複されていない第1導電
素子114の部分は、重複されていない導体部分の形状
に関連するインダクタンス値を有する可変値インダクタ
LVとなり、これはコンデンサC1,CV,C2によっ
て部分的に共振されていない全体ループ内に残っている
残留インダクタンスである。第1導電素子114の第2
部分,リストバンド・カバー材料および第2導電素子1
30の第1部分からなる重複メタル領域は、第1導電素
子114の第2部分と第2導電素子130の第2部分と
の重複の形状に関連する容量値を有する可変値コンデン
サCVとなる。第2導電素子128の長さは、導体部の
形状に関連するインダクタンス値を有する固定値インダ
クタL3となる。絶縁された導体136(図示せず)お
よび第2導電素子128は、特定動作周波数においてこ
れらの導体の形状に関連するインダクタンス値を有する
固定値インダクタL4となる。上記の説明から、リスト
バンド・ループ・アンテナのさまざまなコンデンサおよ
びインダクタは集中素子(lumped component elements)
として定義され、また分散素子(distributed componen
t) 構造を用いるような他の電気モデルもアンテナ動作
を定義するために用いることができる。
リストバンド部の重複が最大の場合、可変インダクタ値
LVMINは比較的小さなインダクタンスであり、上記
のようにインダクタLVについては実質的に0にするこ
とができるが、可変コンデンサ値CMAXはリストバン
ド部の重複が最大のため最大容量値となる。図3(C)
に示すように、第1および第2リストバンド部の重複が
中央にある場合、可変インダクタ値LMIDは中央イン
ダクタンス値であり、第2リストバンド部に重複してい
ない第2導電素子110の第2部分の追加長さに相当す
るが、可変コンデンサ値CMIDは重複したリストバン
ド部の形状に相当する中央コンデンサ値である。また、
図3(D)に示す用に、第1および第2リストバンド部
の重複が最小の場合、可変インダクタ値LMAXは最大
インダクタンス値になり、第2リストバンド部に重複し
ていない第2導電素子110の第2部分の追加長さに相
当し、一方、可変コンダクタ値CMINは残りの重複し
たリストバンド部の形状に相当する最小容量値となる。
1アンテナ部118と第2リストバンド部104の第2
アンテナ部134との重複量が同調用のアンテナ回路内
で与えられる可変容量および可変インダクタンスの値を
制御する。小さい手首に装着される場合のようにこの重
複量が大きくなると、可変容量の値は大きくなり、可変
インダクタンスの値は小さくなるが、大きな手首に装着
される場合のように重複量が小さくなると、可変容量の
値は小さくなり、可変インダクタンスの値は大きくなっ
て、その結果、アンテナ回路内で正味一定のインピーダ
ンス値が維持され、それによってアンテナの同調を実質
的に一定に維持する。受信装置が手首に装着されると第
1アンテナ部110は第2アンテナ部134によって重
複されるので、第1アンテナ部110と第2アンテナ部
128との間の間隔の差を最小限に押さえ、またコンデ
ンサ値CVは第1リストバンド部と第2リストバンド部
との間にある比較的厚い誘電体によって変化の影響を受
けにくいため、アンテナの同調のばらつき量は最小限と
なる。リストバンドが絶えず密着されている場合には、
第1リストバンドの上に第2リストバンドを重複するよ
うにリストバンドの留め方を変えることもできる。
プ・アンテナの電気概略図である。このリストバンド・
ループ・アンテナは、固定値インダクタL1,固定値コ
ンデンサC1,固定値インダクタL2,可変値コンデン
サCV,可変値インダクタLV,固定値インダクタL
3,固定値コンデンサC2および固定値インダクタL4
によって構成され、これらはすべて直列に接続されてい
る。リストバンド・ループ・アンテナの一方の出力40
2は受信機に結合され、さらに詳しくは、固定値コンデ
ンサC3の一方の端子と、固定値コンデンサCSの一方
の端子とに結合される。コンデンサC3の他方の端子は
接地され、コンデンサCSの他方の端子はRF増幅器4
04の入力に結合される。固定値コンデンサC3,CS
は、リストバンド・ループ・アンテナを既知の方法でR
F増幅器に整合させるために用いられる。リストバンド
・ループ・アンテナの第2出力406は、可変値コンデ
ンサC4の第1端子に結合される。可変値コンデンサC
4の第2端子は、接地される。可変値コンデンサC4
は、リストバンド・ループ・アンテナを特定の動作周波
数に同調させるために用いられる。本発明の好適な実施
例では、手首装着型装置が人間の手首の導電性を近似す
る実質的に円形の固定具に配置されると、リストバンド
・ループ・アンテナは重複した第1および第2アンテナ
部によって、可変値コンデンサCVのほぼ中間容量値に
同調される。このように、アンテナが同調されると、最
小手首サイズと最大手首サイズとの間に生じる同調のば
らつきは実質的に最小限に押さえられる。
ループ・アンテナの同調は、実際の動作周波数に依存す
る複数の変数の関数であることが上記の説明から理解さ
れる。小さい手首と大きい手首との間のリストバンドの
サイズの実際のばらつきと、リストバンドの材料および
その厚さとは、アンテナを同調させるためのコンデンサ
値CVおよびインダクタ値LVの変化を決定する。上記
のように形成されるコンデンサC1,C2の実際の板寸
法および誘電体の厚さは、動作周波数と、使用誘電材料
と、動作周波数における基本ループ・アンテナ構造の全
体的な相対インダクタンスとの関数である。C1,C2
の値は、第1および第2リストバンド・ループ・アンテ
ナ部を最低動作周波数よりも低い所定の共振周波数で共
振させるように選択され、それにより総合ループ・イン
ダクタンスを低減する。C1およびC2のコンデンサ値
を適切に選ぶことにより、例えば1〜10ピコファラデ
ー台の範囲を有する可変コンデンサC4は、270〜2
90MHzなどの比較的広い周波数範囲でリストバンド
・ループ・アンテナを同調することができ、しかもすべ
ての手首のサイズにおいて実質的に一定のアンテナ同調
を維持することができる。実際のコンデンサおよびイン
ダクタの値は実際の動作周波数と、RF増幅器に対する
必要な整合との関数であり、上記の値よりも大きくても
小さくてもよいのはもちろんである。
トバンド・ループ・アンテナの特性把握を行う際に用い
られる典型的な試験位置を示す図である。必要と思われ
る特性の程度に応じて、手首装着型装置が手首に装着さ
れる際のアンテナの性能の別の面の特性把握を行うため
に他の試験位置を用いてもよいことはもちろんである。
図5(A)は、手首装着型装置の携帯者が送信アンテナ
に対向しており、図示のように腕を身体の前に置いてい
る場合の位置に相当する。図5(B)は、手首装着型装
置の携帯者が送信アンテナに対向しており、図示のよう
に腕を身体の横につけている場合の位置に相当する。図
5(C)は、手首装着型装置の携帯者が送信アンテナに
対して90度回転しており、図示のように腕を送信アン
テナに対向する身体の横につけている位置を示す。図5
(D)は、手首装着型装置の携帯者が送信アンテナに対
向し、図示のように腕を送信アンテナに向けて「テーブ
ルの上に乗せている」ように腕を置いている位置に相当
する。図5(E)は、手首装着型装置の携帯者が送信ア
ンテナに対向し、図示のように腕を肩の高さで身体から
横に真っ直ぐ伸ばしている位置に相当する。以下の表1
は、約280MHzの周波数で用いた手首装着型装置の
典型的な性能データを提示する。
成された手首装着型ループ・アンテナは、図5(A)の
性能データによって示されるようにかなりのHフィール
ドすなわち磁界性能を有するのみならず、図5(B)〜
(E)の性能データによって示されるようにかなりのE
フィールドすなわち電界性能も有する。これからわかる
ように、同一動作周波数における従来のループ・アンテ
ナの20〜25dB(デシベル)台の予定ナル値に比較
して、手首装着型装置が図5(D)に示されるように配
置された場合には、最悪のナル値は約6dB(図5
(B),(C))ないし8dB(図5(D))となる。
トバンド・ループ・アンテナは、従来のループ・アンテ
ナに比べ改善されたアンテナ感度を提供し、しかも手首
の周りのリストバンドのサイズを連続的に調整すること
を可能にする。最悪のナル値の低減は、導電素子10
6,124を対称的に配置することによって得られる改
善されたEフィールド性能に起因する。このEフィール
ド性能は、第2導電素子110,128に対する第1導
電素子106,124の幅のアスペクト(縦横)比を変
えることによって向上される。第1導電素子106,1
24の幅が第2導電素子110,128の幅に近づくに
つれて、Eフィールド性能は低下し、逆に、第1導電素
子106,124の幅が第2導電素子110,128の
幅に比べ小さくなるにつれて、Eフィールド性能は向上
する。Eフィールド性能は、動作周波数を高くするにつ
れてさらに向上する。上記のリストバンド・ループ・ア
ンテナの説明は280メガヘルツの動作周波数における
アンテナ効率の実質的な改善について実証してきたが、
開示されたアンテナの構成はこの動作周波数よりも低い
あるいは高い動作周波数でも改善されたアンテナ効率を
提供し、かつ、一般に170メガヘルツ以下の動作周波
数に限定される従来のリストバンド・ループ・アンテナ
に比べかなりのアンテナ効率の改善を提供することが理
解される。
の構造を示す図である。
の同調構成を示す図である。
に関する電気素子を示す図である。
の電気概略図である。
の特性把握に用いられる試験位置を示す図である。
Claims (10)
- 【請求項1】 受信機;前記受信機を収容するハウジン
グ;前記ハウジングに結合され、前記受信機に結合され
た第1端部と、第2端部とを有する第1リストバンド・
ループ・アンテナ部を含む第1リストバンド部;前記ハ
ウジングに結合され、前記受信機に結合された第1端部
と、第2端部とを有する第2リストバンド・ループ・ア
ンテナ部を含む第2リストバンド部であって、該第2端
部は前記第1リストバンド・ループ・アンテナ部の前記
第2端部に隣接する第1および第2位置に配置され、該
第1および第2位置において実質的に同調状態に維持さ
れる共振ループ・アンテナを形成する第2リストバンド
部;によって構成されることを特徴とする手首装着型受
信装置。 - 【請求項2】 前記ハウジングを手首に固定した場合
に、前記第1リストバンド部は前記第2リストバンド部
に重複することを特徴とする請求項1記載の手首装着型
受信装置。 - 【請求項3】 前記第1リストバンド・ループ・アンテ
ナ部の前記第2端部は、前記第1および第2位置におい
て前記第2リストバンド・ループ・アンテナ部の前記第
2端部に容量結合され、かつ、前記容量結合の大きさは
前記第1リストバンド部と前記第2リストバンド部との
重複の程度の関数であることを特徴とする請求項2記載
の手首装着型受信装置。 - 【請求項4】 前記第1リストバンド・ループ・アンテ
ナ部の前記第2端部は先細り型になっていることを特徴
とする請求項3記載の手首装着型受信装置。 - 【請求項5】 前記第1および第2リストバンド部を前
記第1位置と前記第2位置との間で選択的に結合して、
前記ハウジングを手首に固定する固定手段をさらに含ん
で構成されることを特徴とする請求項1記載の手首装着
型受信装置。 - 【請求項6】 前記固定手段は、前記第1位置と前記第
2位置との間で連続的に配置可能で、リストバンドのサ
イズを手首に適合させることを特徴とする請求項5記載
の手首装着型受信装置。 - 【請求項7】 前記固定手段は、前記第1位置と前記第
2位置との間で所定の段階で配置可能で、リストバンド
のサイズを手首に適合させることを特徴とする請求項5
記載の手首装着型受信装置。 - 【請求項8】 前記第1および第2リストバンド・ルー
プ・アンテナ部は、前記第1および第2リストバンド・
ループ・アンテナ部を前記受信機の動作周波数より低く
部分的に共振させる容量素子と誘導素子とを含むことを
特徴とする請求項1記載の手首装着型受信装置。 - 【請求項9】 前記第1および第2リストバンド部は上
面と底面とを有し、かつ、前記第1および第2リストバ
ンド部が隣接して配置されると、前記第2リストバンド
部の前記底面は前記第1リストバンド部の前記上面と重
複することを特徴とする請求項2記載の手首装着型受信
装置。 - 【請求項10】 印加された電磁波の電界に応答して、
受信信号を発生するアンテナ手段をさらに含んで構成さ
れることを特徴とする請求項1記載の手首装着型受信装
置。
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