KR101066407B1 - 차량용 안테나 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량의 디자인을 자유롭게 설계할 수 있고 격리도 등 안테나의 특성을 향상시킬 수 있는 차량용 안테나에 관한 것이다. 상기 차량용 안테나는 기판 및 상기 기판을 실장하는 케이스를 포함한다. 여기서, 상기 케이스 외주면에는 적어도 하나의 방사체가 배열되며, 상기 케이스의 외주면에 상기 방사체와 전기적으로 연결된 제 1 커플면이 형성되고, 상기 케이스의 내부면에는 상기 기판과 전기적으로 연결된 제 2 커플면이 형성되며, 상기 기판으로부터 급전된 전력은 상기 커플면들을 통하여 커플링 방식으로 상기 방사체로 급전된다.
안테나, 차량, 샤크, TDMB

Description

차량용 안테나{ANTENNA FOR A VEHICLE}
본 발명은 차량용 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 방사체가 케이스의 외주면에 형성되는 차량용 안테나에 관한 것이다.
차량에는 라디오, DMB, 네비게이션 등과 같은 많은 통신 장치들이 존재하므로, 상기 통신 장치들을 위한 안테나의 설치가 필수적이다. 따라서, 상기 차량의 내부와 외부에 안테나가 설치된다.
내부 안테나로는 스티커식 필름 안테나 또는 차량의 윈도우에 설치되는 글라스 안테나 등이 있다. 그러나, 상기 내부 안테나는 수신율 및 수신 모듈의 크기로 인하여 GPS 신호, TDMB 신호 등을 수신하기가 어려웠다. 따라서, 이러한 신호들을 수신하기 위하여 도 1에 도시된 바와 같은 샤크 형상의 외장형 안테나, 즉 샤크 안테나가 등장하였다.
도 1은 일반적인 차량용 안테나의 구조를 도시한 도면이고, 도 2는 일반적인 샤크 안테나를 도시한 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 샤크 안테나(104)는 차량(102)의 지붕 위에 상어 지느러미 형상을 가지고 형성된다.
이러한 샤크 안테나(104)는 도 2에 도시된 바와 같이 케이스(202) 및 케이스(202)의 내부에 위치하면서 베이스(200) 상에 고정된 GPS 안테나(204)와 TDMB 안테나(206)로 이루어진다.
TDMB 안테나(206)는 TDMB 신호의 주파수 특성상 헬리컬 안테나로 구현되며, 결과적으로 샤크 안테나(104)의 종단 부분이 상어 지느러미처럼 솟는 구조로밖에 형성될 수 없었다. 이러한 샤크 형상은 일부 차량에는 그 형상이 잘 어울릴 수 있었으나, 다른 차량들에는 그 형상이 어울리지 않았음에도 불구하고 주파수 대역의 특성으로 인하여 샤크 형상을 사용할 수 밖에 없었다. 즉, 차량을 디자인하는데 있어서 안테나(104)의 형상은 장애 요소로 작용할 수 있었다.
또한, 케이스(202) 내부에 GPS 안테나(204), TDMB 안테나(206) 및 다른 내부 소자들이 모두 집중되어 있으므로, 안테나(204 또는 206)가 다른 안테나 또는 다른 내부 소자들에 의해 간섭을 받아서 이격도(isolation) 특성 등이 저하되는 문제점이 발생하였다.
본 발명의 목적은 차량의 디자인을 자유롭게 설계할 수 있고 공간 활용도를 높여서 격리도 등과 같은 안테나의 특성을 향상시킬 수 있는 차량용 안테나를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 안테나는 기판; 및 상기 기판을 실장하는 케이스를 포함한다. 여기서, 상기 케이스 외주면에는 적어도 하나의 방사체가 배열되며, 상기 케이스의 외주면에 상기 방사체와 전기적으로 연결된 제 1 커플면이 형성되고, 상기 케이스의 내부면에는 상기 기판과 전기적으로 연결된 제 2 커플면이 형성되며, 상기 기판으로부터 급전된 전력은 상기 커플면들을 통하여 커플링 방식으로 상기 방사체로 급전된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 안테나는 기판; 상기 기판을 실장하는 케이스; 상기 케이스의 외주면에 형성된 적어도 하나의 방사체; 상기 기판으로부터 상기 케이스 방향으로 길이 연장된 급전선; 및 상기 케이스 내부면으로부터 상기 외주면으로 길이 연장되고, 상기 방사체와 전기적으로 연결되는 연결 부재를 포함한다. 여기서, 상기 연결 부재는 상기 케이스의 내부면 상에서 상기 급전선과 전기적으로 연결된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량용 안테나는 기판; 상기 기판을 실장하는 케이스; 및 상기 기판으로부터 상기 케이스 방향으로 길이 연장된 급전선을 포함한다. 여기서, 상기 케이스 외주면에는 적어도 하나의 방사체가 배열되며, 상기 케이스에는 관통홀이 형성되며, 상기 급전선은 상기 관통홀을 통과하여 상기 방사체와 전기적으로 연결된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량용 안테나는 기판; 및 상기 기판을 실장하는 케이스를 포함한다. 여기서, 상기 케이스 외주면에는 적어도 하나의 방사체가 배열되며, 상기 케이스에는 관통홀이 형성되고, 상기 관통홀 내에는 금속 부재가 위치하고, 상기 금속 부재의 일종단은 상기 방사체와 전기적으로 연결된다.
본 발명에 따른 차량용 안테나에서는 케이스의 외주면에 하나 이상의 방사체들이 형성되므로, 상기 안테나의 공간 활용도가 향상될 수 있다. 결과적으로, 상기 케이스 내부의 소자들의 수가 적게 되어서 내부 소자들 사이의 간섭이 작아질 수 있었고, 상기 케이스의 외주면에 형성된 방사체가 상기 내부 소자들로부터의 이격도가 향상될 수 있다.
또한, 예를 들어 TDMB 안테나가 상기 케이스의 외주면에 형성되므로, 종래 기술과 같이 상기 차량용 안테나가 샤크 형상만을 가질 필요가 없다. 즉, 상기 차량용 안테나는 다양한 형상을 가질 수 있으며, 따라서 차량의 디자인을 상기 차량의 형상에 맞게 자유롭게 설계할 수 있어서 디자인의 고급화가 가능한 장점이 있다.
아울러, 상기 케이스의 외주면에 복수의 방사체들을 형성할 수 있으므로, 기존의 차량용 안테나에서보다 더 많은 주파수 대역을 구현할 수 있다.
게다가, 상기 케이스의 외주면에 형성된 방사체를 상기 외주면 전체에 걸쳐서 충분히 길게 설계할 수 있으므로, 기존의 차량용 안테나에서보다 더 낮은 주파수 대역을 구현할 수 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접 속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 자세히 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 안테나의 외관을 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이스의 구조를 도시한 단면도이다.
본 실시예의 차량용 안테나는 실외 안테나로서 GPS 대역, TDMB 대역, UMTS 대역 등의 RF 신호를 송수신하기 위하여 사용되며, 일반적으로 차량의 지붕 위에 설치될 수 있다.
도 3(A)를 참조하면, 본 실시예의 차량용 안테나는 케이스(Case, 300) 및 제 1 방사체(302)를 포함한다.
케이스(300)는 상기 안테나의 내부 소자들을 실장하여 보호하며, 유선형 형상, 특히 상어 지느러미 형상을 가질 수 있다. 이러한 케이스(300)는 캐리어로서 역할을 수행한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 케이스(300)는 도 4에 도시된 바와 같이 플라스틱층(400), 구리층(402), PET 필름층(404), 본딩 시트층(406), 잉크층(408) 및 PET 필름층(410)으로 이루어질 수 있다. 물론, 케이스(300)의 구조 및 형상은 도 3 및 도 4에 도시된 구조 및 형상으로 한정되지는 않는다.
제 1 방사체(302)는 케이스(300)의 외주면 위에 형성되며, 도전체, 예를 들어 구리로 이루어진다. 바람직하게는, 제 1 방사체(302)는 도 3(A)에 도시된 바와 같이 케이스(300) 위에서 나선형 형상을 가지고 배열된다. 여기서, 도 3(A)에 도시하지는 않았지만, 제 1 방사체(302)는 케이스(300) 내부의 기판으로부터 급전받는다. 이러한 급전은 커플링 방식 등 다양하게 이루어질 수 있으며, 상세한 설명은 이하 첨부된 도면들을 참조하여 후술하겠다.
제 1 방사체(302)를 더 자세히 살펴보면, 제 1 방사체(302)가 형성된 케이스(300)가 유선형으로 이루어져 있으므로, 제 1 방사체(302)는 수평적으로 전자기파를 송수신할 뿐만 아니라 케이스(300)의 높이에 의해 수직적으로 전자기파를 송수신할 수도 있다. 즉, 제 1 방사체(302)는 케이스(300)의 외주면 상에서 입체적으 로 전자기파를 송수신하며, 즉 반구 형태의 지향성을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 실시예의 차량용 안테나는 도 3(B)에 도시된 바와 같이 제 2 방사체(304)를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 제 1 방사체(300)가 TDMB 주파수 대역을 구현하는 동안 동안 제 2 방사체(304)는 UMTS 주파수 대역을 구현할 수 있다.
요컨대, 본 실시예의 차량용 안테나에서는 케이스(300)의 외주면 상에 적어도 하나의 방사체, 예를 들어 2개의 방사체들(302 및 304)이 형성될 수 있다. 따라서, 상기 차량용 안테나는 다중 대역을 구현할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 방사체들(302 및 304)은 프린팅 방식으로 케이스(300) 위에 형성될 수 있으며, 따라서 종래의 안테나에 비하여 방사체(302 및 304)를 구현하기가 더 용이할 수 있다.
TDMB 대역용 안테나가 케이스의 내부에 위치하였던 종래의 안테나와 비교하면, 본 실시예의 안테나는 더 많은 다중 대역을 구현할 수 있다. 예를 들어, 종래의 안테나는 GPS 대역과 TDMB 대역만을 구현할 수 있는 반면에, 본 실시예의 안테나는 GSP 대역, TDMB 대역 및 UMTS 대역을 구현할 수 있다.
또한, 종래의 안테나에서는 GPS 대역을 위한 방사체, TDMB 대역을 위한 방사체 및 많은 다른 내부 소자들이 케이스 내부에 집중되어 있어서 상기 내부 소자들 사이의 간섭이 심하여 상기 GPS 안테나 또는 상기 TDMB 안테나의 특성, 예를 들어 격리도(Isolation) 특성이 저하될 수 있었다. 그러나, 본 실시예의 안테나에서는 TDMB 및 UMTS 대역을 위한 방사체들(302 및 304)이 케이스(300)의 외부에 형성되므 로, 내부 소자들의 수가 감소하여 상기 내부 소자들 사이의 간섭이 줄어들 뿐만 아니라 TDMB 및 UMTS 대역을 위한 방사체들(302 및 304)에 대한 내부 소자들의 간섭이 감소하여 격리도 특성 등이 향상될 수 있다.
위에서는 방사체들(302 및 304)이 각기 하나의 대역만을 구현하는 것으로 설명하였으나, 방사체들(302 및 304)은 각기 2개 이상의 대역들을 구현하도록 설계될 수도 있다.
또한, 위에서는 본 실시예의 차량용 안테나가 샤크 형상을 가졌으나, 도 3(C) 및 도 3(D)에 도시된 바와 같이 단순 유선형 형상을 가질 수도 있다. 이 것은 종래의 안테나에서와 같이 헬리컬 타입으로 안테나를 구현하지 않아도 되기 때문에 상기 안테나의 높이 설계를 다양하게 할 수 있기 때문이다. 즉, 본 실시예의 차량용 안테나는 다양한 형상으로 구현될 수 있으며, 따라서 차량의 형상에 맞는 적절한 형상으로 설계 가능하다. 결과적으로, 상기 차량의 심미적 특성이 향상될 수 있고 차량 디자인의 고급화가 가능해질 수 있다.
도 3(C)를 참조하면, 상기 차량용 안테나에 상어 지느러미 부분의 형상이 없으므로, 제 1 방사체(302)가 도 3(A)에서보다 더 길게 형성될 수 있다. 즉, 제 1 방사체(302)가 더 낮은 주파수 대역을 구현할 수 있다.
도 3(D)를 참조하면, 제 1 방사체(302)는 케이스(300)의 외주면 상에서 나선형이 아닌 지그재그 형태로 구현될 수도 있다.
즉, 방사체들(302 및 304)을 케이스(300)의 외주면 상에 구현하는 한 방사체들(302 및 304)의 패턴은 다양하게 변형될 수 있다.
이하, 본 실시예의 차량용 안테나에서의 구체적인 급전 구조를 첨부된 도면들을 참조하여 상술하겠다. 다만, 기판으로부터 급전을 받는 방사체는 제 1 방사체(302)와 제 2 방사체(304)가 모두 될 수 있으나, 이하 설명의 편의를 위하여 제 1 방사체(302)가 급전받는 것으로 가정하겠다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 차량용 안테나의 급전 구조를 도시한 사시도이다.
도 5(A) 내지 도 5(C)를 참조하면, 케이스(300)의 외주면에는 제 1 커플면(500)이 형성되고, 케이스(300)의 내부면 중 제 1 커플면(500)과 마주보는 위치에 제 2 커플면(502)이 형성된다. 여기서, 커플면들(500 및 502)은 각기 도전체이다.
제 1 커플면(500)은 도 5(B)에 도시된 바와 같이 예를 들어 제 1 방사체(302)와 전기적으로 연결된다. 다만, 도 3에서는 케이스(300)가 유선형이나, 도 5(B)에서는 설명의 편의를 위하여 케이스(300)의 일부만을 평면형으로 도시하였다.
제 2 커플면(502)은 급전선(504)과 연결된다. 여기서, 급전선(504)은 도전체로서 도 5(C)에 도시된 바와 같이 기판(506, 예를 들어 PCB)에 전기적으로 연결된다. 따라서, 기판(506)으로부터 급전된 전력이 급전선(504)을 통하여 제 2 커플면(502)으로 전달되고, 제 2 커플면(502)으로 전달된 전력은 전자기적 커플링 방식을 통하여 제 1 커플면(500)으로 전달된다. 결과적으로, 커플면들(500 및 502)을 통하여 기판(506)으로부터 제공된 전력이 제 1 방사체(302)로 급전되어 제 1 방사체(302)가 특정 방사 패턴을 출력한다. 여기서, 커플면들(500 및 502)의 사이즈는 커플링양을 고려할 때 넓은 것이 좋으나, 상기 차량용 안테나의 전체 면적이 한정되므로 상기 전체 면적 및 다른 소자들을 고려하여 적절하게 설정될 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제 2 방사체(304)는 제 1 커플면(500)에 전기적으로 연결되어 급전받을 수도 있고, 제 1 방사체(302)로부터 커플링 방식을 통하여 급전받을 수도 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제 1 방사체(302)는 위의 커플링 방식을 통하여 기판(506)으로부터 급전받는 반면에, 제 2 방사체(304)는 별도의 급전선을 통하여 급전받을 수 있다. 여기서, 제 2 방사체(304)로의 급전은 커플링 방식이 사용될 수도 있고 후술하는 바와 같은 직접 급전 방식이 사용될 수도 있다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 차량용 안테나의 급전 구조를 도시한 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 실시예의 차량용 안테나는 케이스(300)의 외주면으로부터 내부면까지 연장되는 연결 부재(600)를 더 포함할 수 있다.
연결 부재(600)는 도전체로서, 그의 일종단은 제 1 방사체(302)의 일부분에 전기적으로 연결되고, 그의 타종단은 급전선(602)과 전기적으로 연결된다.
급전선(602)이 기판(506)과 전기적으로 연결되므로, 기판(506)으로부터 급전된 전력은 급전선(602) 및 연결 부재(600)를 통하여 케이스(300)의 외주면에 형성된 제 1 방사체(302)로 제공된다.
이러한 직접적인 급전 방식은 제 1 실시예의 커플링 급전 방식보다 더 많은 전력을 제 1 방사체(302)로 전달할 수 있는 반면에, 연결 부재(600)가 케이스(300) 의 외주면에서 내부면까지 연장되므로 상기 안테나를 제조하는 불편함이 증가할 수는 있다.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 차량용 안테나의 급전 구조를 도시한 단면도이다.
도 7을 참조하면, 본 실시예의 차량용 안테나에서는 케이스(300)에 관통홀이 형성되어 있고, 상기 관통홀로 급전선(700)이 통과한다.
급전선(700)은 기판(506)으로부터 연장되어 제 1 방사체(302)에 직접적으로 연결된다.
도 8은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 차량용 안테나의 급전 구조를 도시한 단면도이다.
도 8을 참조하면, 본 실시예의 차량용 안테나에서는 케이스(300)에 관통홀이 형성되어 있고, 상기 관통홀은 금속 부재(802)로 채워진다. 즉, 케이스(300)의 일부분에 금속 부재(802)가 형성된다.
급전선(800)은 기판(506)으로부터 금속 부재(802)에 전기적으로 연결된다. 여기서, 금속 부재(802)가 제 1 방사체(302)에 전기적으로 연결되어 있으므로, 기판(506)으로부터 급전된 전력이 급전선(800) 및 금속 부재(802)를 통하여 제 1 방사체(302)로 전달되어 제 1 방사체(302)가 특정 방사 패턴을 출력한다.
요컨대, 본 실시예의 차량용 안테나에서는, 적어도 하나의 방사체가 케이스의 외주면 위에 나선형, 지그재그형 등으로 형성되며, 기판으로부터 상기 방사체로의 급전은 커플링 방식, 직접 급전 방식 등 다양하게 변형될 수 있다.
상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
도 1은 일반적인 차량용 안테나의 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 일반적인 샤크 안테나를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 안테나의 외관을 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이스의 구조를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 차량용 안테나의 급전 구조를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 차량용 안테나의 급전 구조를 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 차량용 안테나의 급전 구조를 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 차량용 안테나의 급전 구조를 도시한 단면도이다.

Claims (10)

  1. 기판; 및
    상기 기판을 실장하는 케이스를 포함하되,
    상기 케이스 외주면에는 적어도 하나의 방사체가 배열되며, 상기 케이스의 외주면에 상기 방사체와 전기적으로 연결된 제 1 커플면이 형성되고, 상기 케이스의 내부면에는 상기 기판과 전기적으로 연결된 제 2 커플면이 형성되며, 상기 기판으로부터 급전된 전력은 상기 커플면들을 통하여 커플링 방식으로 상기 방사체로 급전되는 것을 특징으로 하는 차량용 안테나.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 방사체는 나선형 또는 지그재그 형태로 상기 케이스의 외주면에 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 안테나.
  4. 기판;
    상기 기판을 실장하는 케이스;
    상기 케이스의 외주면에 형성된 적어도 하나의 방사체;
    상기 기판으로부터 상기 케이스 방향으로 길이 연장된 급전선; 및
    상기 케이스 내부면으로부터 상기 외주면으로 길이 연장되고, 상기 방사체와 전기적으로 연결되는 연결 부재를 포함하되,
    상기 연결 부재는 상기 케이스의 내부면 상에서 상기 급전선과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 안테나.
  5. 기판;
    상기 기판을 실장하는 케이스; 및
    상기 기판으로부터 상기 케이스 방향으로 길이 연장된 급전선을 포함하되,
    상기 케이스 외주면에는 적어도 하나의 방사체가 배열되며, 상기 케이스에는 관통홀이 형성되며, 상기 급전선은 상기 관통홀을 통과하여 상기 방사체와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 안테나.
  6. 기판; 및
    상기 기판을 실장하는 케이스를 포함하되,
    상기 케이스 외주면에는 적어도 하나의 방사체가 배열되며, 상기 케이스에는 관통홀이 형성되고, 상기 관통홀 내에는 금속 부재가 위치하고, 상기 금속 부재의 일종단은 상기 방사체와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 안테나.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
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