JPH116849A - 電界センサヘッドおよびこれを用いた電界センサ装置 - Google Patents
電界センサヘッドおよびこれを用いた電界センサ装置Info
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- JPH116849A JPH116849A JP16011497A JP16011497A JPH116849A JP H116849 A JPH116849 A JP H116849A JP 16011497 A JP16011497 A JP 16011497A JP 16011497 A JP16011497 A JP 16011497A JP H116849 A JPH116849 A JP H116849A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 単一で複数の周波数帯域を受信可能な電界セ
ンサヘッド、および高感度の測定・受信が可能な電界セ
ンサ装置を提供することである。 【解決手段】 電界センサヘッドは、変調電極として互
いに独立した複数対からなる変調電極２５，２６を用い
ている。あるいはさらに光進行方向において分割され、
かつ容量結合されている複数の分割電極からなる構成と
しても良い。この構成の電界センサヘッドを用いるとと
もに、変調電極と受信アンテナとの間に共振用回路を接
続した電界センサ装置となる。
ンサヘッド、および高感度の測定・受信が可能な電界セ
ンサ装置を提供することである。 【解決手段】 電界センサヘッドは、変調電極として互
いに独立した複数対からなる変調電極２５，２６を用い
ている。あるいはさらに光進行方向において分割され、
かつ容量結合されている複数の分割電極からなる構成と
しても良い。この構成の電界センサヘッドを用いるとと
もに、変調電極と受信アンテナとの間に共振用回路を接
続した電界センサ装置となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、空間を伝搬する電
磁波による電界強度の測定、通信、放送波等の受信、あ
るいは電子回路のノードなど微小空間の電界検出等に用
いられる電界センサヘッドおよびこれを用いた電界セン
サヘッド装置に関する。
磁波による電界強度の測定、通信、放送波等の受信、あ
るいは電子回路のノードなど微小空間の電界検出等に用
いられる電界センサヘッドおよびこれを用いた電界セン
サヘッド装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】光変調器、とくに干渉型光導波路を有す
る光変調器では、入射された光は光導波路に印加される
電界強度に応じて強度変化して出射される。この機能
は、電界センサヘッドとなる光変調器がそれ自体は電源
を必要としないなどの特徴を有し、電気信号が光信号に
変換された上で光ファイバによる結合を通じて伝送され
るため、ＥＭＣ測定に代表される放射電磁波等の電界強
度の測定等に採用されている。
る光変調器では、入射された光は光導波路に印加される
電界強度に応じて強度変化して出射される。この機能
は、電界センサヘッドとなる光変調器がそれ自体は電源
を必要としないなどの特徴を有し、電気信号が光信号に
変換された上で光ファイバによる結合を通じて伝送され
るため、ＥＭＣ測定に代表される放射電磁波等の電界強
度の測定等に採用されている。
【０００３】図４は、電界強度測定における電界センサ
ヘッドの従来例の構成が示されている。図５には、図４
に示される電界センサヘッドを用いて構成された電界セ
ンサ装置が示されている。図４および図５を参照して、
電界センサヘッド１３は、ニオブ酸リチウム単結晶の基
板２１上に形成された光導波路（参照番号２２および２
３）、変調電極２５および光導波路端部に設けられた光
反射部２４によって構成されている。
ヘッドの従来例の構成が示されている。図５には、図４
に示される電界センサヘッドを用いて構成された電界セ
ンサ装置が示されている。図４および図５を参照して、
電界センサヘッド１３は、ニオブ酸リチウム単結晶の基
板２１上に形成された光導波路（参照番号２２および２
３）、変調電極２５および光導波路端部に設けられた光
反射部２４によって構成されている。
【０００４】図５の電界センサ装置を参照しながら、光
導波路は、入出射光導波路２２、およびこれから分岐し
て結合した位相シフト光導波路２３からなる。位相シフ
ト光導波路２３の近傍には、受信アンテナ１６に接続さ
れた変調電極２５が配置されている。光源１８の放射光
は光ファイバ１７を通じて電界センサヘッド１３に入射
される。電界強度は、変調電極２５に誘起された電圧の
大きさに応じて、二つの位相シフト光導波路２３を往復
して伝搬する光波間に生じる位相差、すなわち二つの光
の干渉による光の強度変化を通じて光検出器１９によっ
て検出される。
導波路は、入出射光導波路２２、およびこれから分岐し
て結合した位相シフト光導波路２３からなる。位相シフ
ト光導波路２３の近傍には、受信アンテナ１６に接続さ
れた変調電極２５が配置されている。光源１８の放射光
は光ファイバ１７を通じて電界センサヘッド１３に入射
される。電界強度は、変調電極２５に誘起された電圧の
大きさに応じて、二つの位相シフト光導波路２３を往復
して伝搬する光波間に生じる位相差、すなわち二つの光
の干渉による光の強度変化を通じて光検出器１９によっ
て検出される。
【０００５】電界センサヘッド１３は、それ自体、電源
を要しない前述の特徴のほかに、光ファイバによる結合
を通じて、光出力信号を、低損失、高速、かつノイズの
侵入や雷害のおそれがある環境を通してでも伝送できる
などの特徴がある。この特徴は、電界強度測定のほか
に、例えば、とくに離島・山間僻地における通信・放送
等電波の受信、集積回路を含み電子回路のノードなど微
小空間の電界検出等への応用をもたらすに至っている。
を要しない前述の特徴のほかに、光ファイバによる結合
を通じて、光出力信号を、低損失、高速、かつノイズの
侵入や雷害のおそれがある環境を通してでも伝送できる
などの特徴がある。この特徴は、電界強度測定のほか
に、例えば、とくに離島・山間僻地における通信・放送
等電波の受信、集積回路を含み電子回路のノードなど微
小空間の電界検出等への応用をもたらすに至っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、導波路
型光変調器を用いた電界センサヘッドは、広い検出可能
な周波数帯域を有することも一つの特徴ではあるもの
の、広帯域でなおかつ微弱電界の測定、あるいは微弱電
波の受信を可能にする十分な特性は必ずしも備えていな
い。
型光変調器を用いた電界センサヘッドは、広い検出可能
な周波数帯域を有することも一つの特徴ではあるもの
の、広帯域でなおかつ微弱電界の測定、あるいは微弱電
波の受信を可能にする十分な特性は必ずしも備えていな
い。
【０００７】さらに、波形歪みのために高調波が発生し
やすい状況では、相互変調が生じるなどの悪影響があら
われる。このため、従来、例えばテレビの複数チャンネ
ルの放送波を受信するためには、基本的には、それぞれ
の受信チャンネルごとに、電界センサヘッドのほか、光
源、光検出器、および入出射光の伝送路系等の受信系を
併置し、あるいは個別に構築することが余儀なくされて
いた。受信周波数帯域数に応じて複数の受信系を構築す
ることは、設備投入の面からも、維持管理の面からも、
あるいはその設備のスペースからも、問題が多い。
やすい状況では、相互変調が生じるなどの悪影響があら
われる。このため、従来、例えばテレビの複数チャンネ
ルの放送波を受信するためには、基本的には、それぞれ
の受信チャンネルごとに、電界センサヘッドのほか、光
源、光検出器、および入出射光の伝送路系等の受信系を
併置し、あるいは個別に構築することが余儀なくされて
いた。受信周波数帯域数に応じて複数の受信系を構築す
ることは、設備投入の面からも、維持管理の面からも、
あるいはその設備のスペースからも、問題が多い。
【０００８】そこで、本発明の技術的課題は、単一で複
数の周波数帯域を検出可能な電界センサヘッドを提供す
ることであるとともに、この電界センサヘッドを用い
て、高感度の測定・受信が可能な電界センサ装置を提供
することである。
数の周波数帯域を検出可能な電界センサヘッドを提供す
ることであるとともに、この電界センサヘッドを用い
て、高感度の測定・受信が可能な電界センサ装置を提供
することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、電気光学効果
を有する基板上に形成された干渉型の光導波路、および
光導波路の近傍に設けられた変調電極から構成され、入
射された光が、変調電極によって光導波路に印加される
電界強度に依存して強度を変化して出射するように構成
された電界センサヘッドにおいて、変調電極は、互いに
独立した複数対からなる電界センサヘッドである。
を有する基板上に形成された干渉型の光導波路、および
光導波路の近傍に設けられた変調電極から構成され、入
射された光が、変調電極によって光導波路に印加される
電界強度に依存して強度を変化して出射するように構成
された電界センサヘッドにおいて、変調電極は、互いに
独立した複数対からなる電界センサヘッドである。
【００１０】本発明はまた、複数対からなる変調電極の
うち少なくとも一対の変調電極は、光進行方向において
分割され、かつ容量結合されている複数の分割電極から
なる電界センサヘッドである。
うち少なくとも一対の変調電極は、光進行方向において
分割され、かつ容量結合されている複数の分割電極から
なる電界センサヘッドである。
【００１１】これらの電界センサヘッドの基板の端面法
線と端面における光導波路が、有限の角度をなしている
と、端面における光の反射を防止するために効果的であ
る。
線と端面における光導波路が、有限の角度をなしている
と、端面における光の反射を防止するために効果的であ
る。
【００１２】さらに、本発明は、電波を受信する受信ア
ンテナ、受信アンテナで受信した信号を入力し信号電圧
に応じて、入射した光を光の強度に変調して出射する電
界センサヘッド、電界センサヘッドの入射光を放射する
光源、電界センサヘッドの出射光を受光し電気信号に変
換する光検出器から構成される電界センサ装置である。
この電界センサ装置の特徴は、電界センサヘッドの変調
電極は、前記の互いに独立した複数対からなり、あるい
は、少なくとも一対の変調電極は、光進行方向において
分割され、かつ容量結合されている複数の分割電極から
なることである。
ンテナ、受信アンテナで受信した信号を入力し信号電圧
に応じて、入射した光を光の強度に変調して出射する電
界センサヘッド、電界センサヘッドの入射光を放射する
光源、電界センサヘッドの出射光を受光し電気信号に変
換する光検出器から構成される電界センサ装置である。
この電界センサ装置の特徴は、電界センサヘッドの変調
電極は、前記の互いに独立した複数対からなり、あるい
は、少なくとも一対の変調電極は、光進行方向において
分割され、かつ容量結合されている複数の分割電極から
なることである。
【００１３】上記構成に加えて、本発明は、変調電極が
前記の互いに独立した複数対からなり、あるいは、少な
くとも一対の変調電極は、光進行方向において分割さ
れ、かつ容量結合されている複数の分割電極からなる電
界センサヘッドを有し、受信アンテナと変調電極との間
に共振用回路が接続されている電界センサ装置である。
前記の互いに独立した複数対からなり、あるいは、少な
くとも一対の変調電極は、光進行方向において分割さ
れ、かつ容量結合されている複数の分割電極からなる電
界センサヘッドを有し、受信アンテナと変調電極との間
に共振用回路が接続されている電界センサ装置である。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態による
電界センサヘッドおよびこれを用いた電界センサ装置に
ついて、図面を参照して説明する。
電界センサヘッドおよびこれを用いた電界センサ装置に
ついて、図面を参照して説明する。
【００１５】図１を参照して、電界センサヘッド１１
は、さきに図４に引用した公知の電界センサヘッド１３
と同様に、ニオブ酸リチウム単結晶のＸ板を基板２１と
し、その上に形成された導波路型光干渉計および変調電
極２５によって構成されている。導波路型光干渉計は、
入出射光導波路２２から分岐された二つの位相シフト光
導波路２３と光導波路端部に設けられた光反射部２４か
らなっている。位相シフト光導波路に沿ってその近傍に
形成された変調電極２５，２６は、互いに独立した二対
からなり、変調電極２５，２６につながるそれぞれの電
極パッド２７には個別の入力がなされる。入出射光導波
路２２の一端には、光ファイバ１７が結合されている。
それぞれの入力電気信号は電極パッド２７を通じてそれ
ぞれの変調電極２５に導かれる。変調電極２５，２６を
三対以上とすることも可能であり、容易である。
は、さきに図４に引用した公知の電界センサヘッド１３
と同様に、ニオブ酸リチウム単結晶のＸ板を基板２１と
し、その上に形成された導波路型光干渉計および変調電
極２５によって構成されている。導波路型光干渉計は、
入出射光導波路２２から分岐された二つの位相シフト光
導波路２３と光導波路端部に設けられた光反射部２４か
らなっている。位相シフト光導波路に沿ってその近傍に
形成された変調電極２５，２６は、互いに独立した二対
からなり、変調電極２５，２６につながるそれぞれの電
極パッド２７には個別の入力がなされる。入出射光導波
路２２の一端には、光ファイバ１７が結合されている。
それぞれの入力電気信号は電極パッド２７を通じてそれ
ぞれの変調電極２５に導かれる。変調電極２５，２６を
三対以上とすることも可能であり、容易である。
【００１６】図２を参照して、本発明の他の実施の形態
による電界センサヘッドの構成を説明する。図２（ａ）
には、二対の変調電極２５，２６が、それぞれ光進行方
向において４分割されかつ容量結合された電界センサヘ
ッドが示されている。これにより電界センサヘッド１２
の合成容量は、従来の１８ｐＦに対し、１ｐＦと小さく
なり、その効果は感度の向上としてあらわれる。図２
（ｂ）に示される電界センサヘッドは、基本的に図２
（ａ）の電界センサヘッドと同一の構成をなしている
が、入出射光導波路が端面と、垂直から５．４度の角度
をなして交わっている。光ファイバ１７との接合面にお
ける反射戻り光によるノイズの発生を防止する上で効果
的である。入出射光導波路と端面とのなす角度は、その
目的からして、垂直と光の全反射角との間であればよ
い。
による電界センサヘッドの構成を説明する。図２（ａ）
には、二対の変調電極２５，２６が、それぞれ光進行方
向において４分割されかつ容量結合された電界センサヘ
ッドが示されている。これにより電界センサヘッド１２
の合成容量は、従来の１８ｐＦに対し、１ｐＦと小さく
なり、その効果は感度の向上としてあらわれる。図２
（ｂ）に示される電界センサヘッドは、基本的に図２
（ａ）の電界センサヘッドと同一の構成をなしている
が、入出射光導波路が端面と、垂直から５．４度の角度
をなして交わっている。光ファイバ１７との接合面にお
ける反射戻り光によるノイズの発生を防止する上で効果
的である。入出射光導波路と端面とのなす角度は、その
目的からして、垂直と光の全反射角との間であればよ
い。
【００１７】図３には、図１または図２の電界センサヘ
ッドを用いた電界センサ装置の構成図が示されている。
電界センサヘッド１１は二対の変調電極を備えている。
これらの変調電極は、電極パッドにそれぞれ接続された
それぞれ異なる周波数に共振する共振用回路２０，３０
を通じて二つの受信アンテナ１４，１５と接続されてい
る。それぞれの変調電極について、共振用回路２０，３
０を、受信アンテナ１４，１５の放射抵抗、変調電極２
５，２６の抵抗、インダクタンス、キャパシタンスによ
って共振回路が構成される。共振用回路２０，３０の接
続によって、それぞれの変調電極にかかる電圧は増幅さ
れ、この共振回路のＱ値（電圧比）上昇により感度が高
められる。
ッドを用いた電界センサ装置の構成図が示されている。
電界センサヘッド１１は二対の変調電極を備えている。
これらの変調電極は、電極パッドにそれぞれ接続された
それぞれ異なる周波数に共振する共振用回路２０，３０
を通じて二つの受信アンテナ１４，１５と接続されてい
る。それぞれの変調電極について、共振用回路２０，３
０を、受信アンテナ１４，１５の放射抵抗、変調電極２
５，２６の抵抗、インダクタンス、キャパシタンスによ
って共振回路が構成される。共振用回路２０，３０の接
続によって、それぞれの変調電極にかかる電圧は増幅さ
れ、この共振回路のＱ値（電圧比）上昇により感度が高
められる。
【００１８】複数の波長帯域の入力信号に単一の電界セ
ンサヘッドで対応できることが本発明の特徴である。そ
れぞれの受信アンテナで受信された帯域の異なる二つの
放送波が、単一の電界センサヘッドによってそれぞれ光
信号に変調され、単一の光ファイバ中を伝送され、単一
の光検出器によって受光されて、復調される。
ンサヘッドで対応できることが本発明の特徴である。そ
れぞれの受信アンテナで受信された帯域の異なる二つの
放送波が、単一の電界センサヘッドによってそれぞれ光
信号に変調され、単一の光ファイバ中を伝送され、単一
の光検出器によって受光されて、復調される。
【００１９】本発明による電界センサは、複数の受信系
の併置または集合からなる従来の電界センサに比べて、
系の構築および維持管理の容易さ、物資の節減、設備の
小型化等々の利点をもたらす。
の併置または集合からなる従来の電界センサに比べて、
系の構築および維持管理の容易さ、物資の節減、設備の
小型化等々の利点をもたらす。
【００２０】以上、放送波の受信を例として、本発明を
説明したが、空間の電界強度の測定や、電子回路のノー
ドなど微小空間の電界検出等にも、その特徴を十分にあ
らわして適用することができる。
説明したが、空間の電界強度の測定や、電子回路のノー
ドなど微小空間の電界検出等にも、その特徴を十分にあ
らわして適用することができる。
【００２１】すでに述べたように、本発明による電界セ
ンサヘッドは、それ自体電源を要せず、また本発明によ
る電界センサ装置は、入力電気信号を光強度信号に変調
し、光ファイバによる結合を通じて、低損失、高速、か
つノイズの侵入や雷害のおそれがある環境を通してで
も、あるいは導電ケーブルとの相互のノイズ授受なしに
伝送できるなどの利点をもたらす。
ンサヘッドは、それ自体電源を要せず、また本発明によ
る電界センサ装置は、入力電気信号を光強度信号に変調
し、光ファイバによる結合を通じて、低損失、高速、か
つノイズの侵入や雷害のおそれがある環境を通してで
も、あるいは導電ケーブルとの相互のノイズ授受なしに
伝送できるなどの利点をもたらす。
【００２２】反射型の電界センサヘッドを例示して説明
したが、透過型の電界センサヘッドの実現も容易、かつ
同様に効果をもたらすこと、および、Ｚ板の電気光学効
果を示す基板を用いてもよいことは、論を持たない。
したが、透過型の電界センサヘッドの実現も容易、かつ
同様に効果をもたらすこと、および、Ｚ板の電気光学効
果を示す基板を用いてもよいことは、論を持たない。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の電界セン
サヘッドは、変調電極が互いに独立した複数対からなる
構成により、複数の波長帯域の入力信号に対して単一の
電界センサヘッドで対応でき、複数の周波数帯域の信号
を光信号に変調することを実現できる。本発明の電界セ
ンサヘッドを用いた電界センサ装置は、高感度の測定・
受信ができるという効果を奏する。
サヘッドは、変調電極が互いに独立した複数対からなる
構成により、複数の波長帯域の入力信号に対して単一の
電界センサヘッドで対応でき、複数の周波数帯域の信号
を光信号に変調することを実現できる。本発明の電界セ
ンサヘッドを用いた電界センサ装置は、高感度の測定・
受信ができるという効果を奏する。
【図１】本発明の実施の形態による反射型の電界センサ
ヘッドの構成を示す斜視図である。
ヘッドの構成を示す斜視図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は、本発明の他の実施の形態に
よる電界センサヘッドの構成を示す斜視図である。
よる電界センサヘッドの構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態による電界センサ装置の構
成を示すブロック図である。
成を示すブロック図である。
【図４】電界センサヘッドの従来例の斜視図である。
【図５】電界センサ装置の従来例の構成を示すブロック
図である。
図である。
７ 方向性結合器 １１ 電界センサヘッド １２ 電界センサヘッド １３ 電界センサヘッド １４ 受信アンテナ １５ 受信アンテナ １６ 受信アンテナ １７ 光ファイバ １８ 光源 １９ 光検出器 ２０，３０ 共振用回路 ２１ 基板 ２２ 入出射光導波路 ２３ 位相シフト光導波路 ２４ 光反射部 ２５ 変調電極 ２６ 変調電極 ２７ 電極パッド
Claims (5)
- 【請求項１】 電気光学効果を有する基板と、該基板上
に形成された干渉型の光導波路と、該光導波路の近傍に
設けられた変調電極とから構成され、入射された光が、
該変調電極によって前記光導波路に印加される電界強度
に依存して強度を変化して出射する電界センサヘッドに
おいて、 前記変調電極は、互いに独立した複数対からなることを
特徴とする電界センサヘッド。 - 【請求項２】 請求項１記載の電界センサヘッドにおい
て、前記複数対からなる変調電極のうち少なくとも一対
の変調電極は、光進行方向において分割され、かつ容量
結合されている複数の分割電極からなることを特徴とす
る電界センサヘッド。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２記載の電界セン
サヘッドを用いた電界センサ装置であって、電波を受信
する受信アンテナ、該受信アンテナで受信した信号を入
力し信号電圧に応じて、入射した光を光の強度信号に変
調して出射する前記電界センサヘッド、該電界センサヘ
ッドの入射光を放射する光源、および前記電界センサヘ
ッドの出射光を受光し電気信号に変換する光検出器を備
えることを特徴とする電界センサ装置。 - 【請求項４】 請求項１または請求項２記載の電界セン
サヘッドを用いた電界センサ装置であって、電界を受信
する受信アンテナ、該受信アンテナで受信した信号を入
力し信号電圧に応じて、入射した光を光の強度に変調し
て出射する前記電界センサヘッド、該電界センサヘッド
の入射光を放射する光源、および前記電界センサヘッド
の出射光を受光し電気信号に変換する光検出器を備え、
前記受信アンテナと前記変調電極のうち少なくとも一対
の変調電極との間に共振用回路が接続されていることを
特徴とする電界センサ装置。 - 【請求項５】 請求項１または請求項２記載の電界セン
サヘッドを用いた電界センサ装置であって、電界を受信
する受信アンテナ、該受信アンテナで受信した信号を入
力し信号電圧に応じて、入射した光を光の強度に変調し
て出射する前記電界センサヘッド、該電界センサヘッド
の入射光を放射する光源、および前記電界センサヘッド
の出射光を受光し電気信号に変換する光検出器を備え、
前記受信アンテナと前記複数対の変調電極との間にそれ
ぞれ異なる周波数に共振するように設定された共振用回
路が接続されていることを特徴とする電界センサ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16011497A JPH116849A (ja) | 1997-06-17 | 1997-06-17 | 電界センサヘッドおよびこれを用いた電界センサ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16011497A JPH116849A (ja) | 1997-06-17 | 1997-06-17 | 電界センサヘッドおよびこれを用いた電界センサ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH116849A true JPH116849A (ja) | 1999-01-12 |
Family
ID=15708170
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16011497A Withdrawn JPH116849A (ja) | 1997-06-17 | 1997-06-17 | 電界センサヘッドおよびこれを用いた電界センサ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH116849A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010211012A (ja) * | 2009-03-11 | 2010-09-24 | Seikoh Giken Co Ltd | 光変調装置 |
| JP2020051871A (ja) * | 2018-09-26 | 2020-04-02 | 横河電機株式会社 | 電界センサ |
-
1997
- 1997-06-17 JP JP16011497A patent/JPH116849A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2020051871A (ja) * | 2018-09-26 | 2020-04-02 | 横河電機株式会社 | 電界センサ |
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