KR102128983B1 - 차량용 사이드 미러 안테나 장치 - Google Patents

차량용 사이드 미러 안테나 장치 Download PDF

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Abstract

차량용 사이드 미러 안테나 장치에 관한 기술이 개시된다.
본 발명에 따른 차량용 사이드 미러 안테나 장치는, 차량의 사이드 미러 케이스 내부에서 다중 주파수 대역의 신호를 수신하는 안테나부; 상기 사이드 미러 케이스의 내부면에 설치되어, 상기 사이드 미러 케이스에 내장된 전자파 발생 기기로부터 상기 안테나부를 격리시키는 격벽을 형성하는 유전체 기판부; 상기 전자파 발생 기기 측에 위치하는 상기 유전체 기판부의 일면에 설치되어 상기 전자파 발생 기기의 전자파를 차폐하는 실드 캔부를 포함하여,
차량의 고유 미관과 외장 패널의 손상을 방지하고 설치 및 유지·보수를 용이하게 함은 물론, 사이드 미러 내장 안테나의 수신 성능을 개선하고, 다양한 주파수 대역의 신호들을 수신할 수 있도록 한다.

Description

차량용 사이드 미러 안테나 장치{Side mirror antenna device for vehicle}
본 발명은 차량용 사이드 미러 안테나 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 차량의 사이드 미러에 내장되어 다중 주파수 대역 신호들을 수신하는 차량용 사이드 미러 안테나 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 차량용 안테나는 차량에서 사용되는 무선 통신 기기들의 통신을 위해 차량의 내·외부에 장착되는 다양한 종류의 안테나를 말한다. 최근, AM/FM 라디오, DMB(Digital Multimedia Broadcast) 수신기, GPS(Global Positioning System), 차량용 이동통신기기 등, 차량에서 사용되는 무선 통신 기기들이 다양화 됨에 따라, 다중 주파수 대역을 커버하는 통합 안테나 기술에 대한 관심과 연구·개발이 급증하고 있는 추세이다.
그러나, 한국 공개특허공보 제10-2013-0000459호 등에 개시된 바와 같이, 기존 기술들은, 차량용 통합 안테나 장치를 샤크 핀(shark fin) 형태의 장치로 구현하여 차량의 외장 패널에 별도로 설치하고 있기 때문에, 차량의 고유 미관을 손상시키고 그 고정 및 배선 등을 위해 차량의 외장 패널을 훼손시키는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 한국 등록특허공보 제10-0769670호 등에 개시된 바와 같이, 기존 기술들은, 안테나 소자를 차량의 사이드 미러(side mirror)에 내장하여 사용하고 있다. 그러나, 이러한 기존 기술들은, 공간 제약적인 사이드 미러 내부에 미러 각도 조절용 구동 모터, 운전자 시야 확보용 카메라 모듈 등 다양한 전자 기기들이 내장되고 있는 현재 기술 상황에서, 타 전자 기기들에 의해 발생되는 전자파 노이즈를 효율적으로 방지하고, 사이드 미러 내장 안테나의 수신 성능을 개선하는 수단을 전혀 제시하지 못하고 있는 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 차량의 고유 미관과 외장 패널의 손상을 방지하고 설치 및 유지·보수를 용이하게 함은 물론, 사이드 미러 내장 안테나의 수신 성능을 개선하고, 다양한 주파수 대역의 신호들을 수신할 수 있는 차량용 사이드 미러 안테나 장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 차량용 사이드 미러 안테나 장치는, 차량의 사이드 미러 케이스 내부에서 다중 주파수 대역의 신호를 수신하는 안테나부; 상기 사이드 미러 케이스의 내부면에 설치되어, 상기 사이드 미러 케이스에 내장된 전자파 발생 기기로부터 상기 안테나부를 격리시키는 격벽을 형성하는 유전체 기판부; 상기 전자파 발생 기기 측에 위치하는 상기 유전체 기판부의 일면에 설치되어 상기 전자파 발생 기기의 전자파를 차폐하는 실드 캔부를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 안테나부는, 미앤더 라인 형태로 형성되어 다중 주파수 대역의 신호들을 수신하는 마이크로스트립 패턴 안테나부; 및 패치 형태로 형성되어 상기 마이크로스트립 패턴 안테나부가 수신하는 주파수 대역 신호 이외의 타 주파수 대역 신호를 수신하는 패치 안테나부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 유전체 기판부는, 수직 방향 격벽을 형성하는 제1 기판부; 및 수평 방향 격벽을 형성하는 제2 기판부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 기판부는, 상기 전자파 발생 기기로부터 상기 안테나부를 전자기적으로 격리시키는 길이를 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 기판부는, 일단이 상기 제1 기판부의 상단과 결합되고, 타단이 상기 사이드 미러 케이스의 내부 돌출면과 결합되어 상기 안테나부를 격리시킬 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 패치 안테나부는, 상기 제2 기판부의 상부면에 설치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 유전체 기판부는, 상기 안테나부 측에 위치하는 상기 유전체 기판부의 타면에 설치되어 상기 안테나부에 급전을 수행하고 상기 안테나부를 통해 수신되는 신호를 처리하는 신호 처리 회로부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 실드 캔부는, 금속성 소재 또는 고분자 화합물에 도전성 필러를 첨가한 소재로 구성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 차량의 사이드 미러에 안테나 장치를 내장하여 사용함으로써, 차량의 고유 미관과 외장 패널의 손상을 방지하고, 설치 및 유지·보수를 용이하게 할 수 있다.
특히, 유전체 기판과 실드 캔을 이용하여 사이드 미러에 내장된 여러 전자기기들에서 발생하는 전자파를 차폐시킴으로써, 사이드 미러 내장 안테나의 수신 성능을 개선하고, 다양한 주파수 대역의 신호들을 수신하는 통합 안테나 장치의 구현을 가능하게 한다.
나아가, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명에 따른 다양한 실시예들이 상기 언급되지 않은 여러 기술적 과제들을 해결할 수 있음을 이하의 설명으로부터 자명하게 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명이 적용되는 차량 구조의 일례를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 사이드 미러 안테나 장치를 나타낸 사시도.
도 3a는 패치 안테나부의 일례를 나타낸 사시도.
도 3b는 패치 안테나부의 일례를 나타낸 분해 사시도.
도 4는 도 1의 A-A’부분의 수직 단면도.
도 5는 도 1의 B-B’부분의 수평 단면도.
도 6은 신호 처리 회로부의 일례를 나타낸 블록도.
이하, 본 발명의 기술적 과제에 관한 해결 방안을 명확화하기 위해 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 관련 공지기술에 관한 설명이 오히려 본 발명의 요지를 불명료하게 하는 경우 그에 관한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 후술하는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이들은 실시자 등의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있을 것이다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1에는 본 발명이 적용되는 차량 구조의 일례가 도시되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 사이드 미러 안테나 장치는, 차량(10)의 외부에 위치하는 사이드 미러(20)에 내장되는 것이다. 따라서, 본 발명은, 차량(10) 내부에 설치되는 안테나 장치들과는 달리, 차체를 구성하는 금속 구조물이나 유리 등에 의한 신호 감쇠 내지 손실을 용이하게 방지할 수 있다.
한편, 최근에는 차량(10)의 안전성, 편의성 등을 개선하기 위해 사이드 미러(20) 내부에 미러 각도 조절용 구동 모터, 운전자 시야 확보용 카메라 모듈 등, 다양한 전자 기기들이 내장되고 있다. 이러한 전자 기기들은 크기의 차이는 있으나 공간 제약적인 사이드 미러(20) 내부에서 각각 전자파 간섭(electromagnetic interference)을 일으키며, 이러한 전자파 간섭은 사이드 미러 내장 안테나의 수신 신호에 노이즈를 유입시켜 신호대잡음비(signal to noise ratio) 등 안테나 성능을 떨어뜨리는 원인이 된다. 따라서, 사이드 미러에 내장되는 안테나 장치의 경우, 타 전자 기기들에 의한 전자파 간섭을 효율적으로 차단할 수 있어야만 필요한 수신 성능을 확보할 수 있고, 나아가 2 대역 이상의 다중 주파수 대역을 커버하는 통합 안테나 장치를 구현할 수 있다.
도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 사이드 미러 안테나 장치가 사시도로 도시되어 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 사이드 미러 안테나 장치(200)는, 사이드 미러(20)의 케이스(22)와 미러(24) 간 결합에 의해 형성되는 사이드 미러 케이스(22) 내부 공간에 설치되며, 안테나부(210, 220), 유전체 기판부(230, 232), 및 실드 캔부(240)를 포함한다.
안테나부(210, 220)는, 사이드 미러 케이스(22) 내부에서 다중 주파수 대역의 신호들을 수신한다. 이를 위해, 안테나부(210, 220)는, 마이크로스트립 패턴 안테나부(210) 및 패치 안테나부(220)를 포함할 수 있다.
마이크로스트립 패턴 안테나부(210)는, 미앤더 라인(meander line) 형태로 형성되어 다중 주파수 대역의 신호들을 수신한다. 즉, 마이크로스트립 패턴 안테나부(210)는 여러 갈래로 분기되어 서로 다른 길이, 면적, 형태를 가지도록 절곡된 서브 패턴들과, 이러한 서브 패턴들간의 커플링(coupling)을 이용하여 다중 주파수 대역의 신호들을 수신한다. 이 경우, 마이크로스트립 패턴 안테나부(210)는, DMB(Digital Multimedia Broadcast) 주파수 대역인 174 ~ 216[MHz] 대역 신호, AM 주파수 대역인 531 ~ 1,602[KHz] 대역 신호, FM 주파수 대역인 88 ~ 108[MHz] 대역 신호, LTE(Long Term Evolution) 주파수 대역인 0.7 ~ 2.7GHz 대역 신호, V2X(Vehicle to Everything) 주파수 대역인 5.8[GHz] 대역 신호들 중, 1 또는 2 이상의 대역 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 한편, 마이크로스트립 패턴 안테나부(210)는, 전체적으로 사이드 미러 케이스(22) 내부면에 대응하는 형상을 가질 수 있으며, 사이드 미러 케이스(22) 내부면에 고정되도록 설치될 수도 있다.
패치 안테나부(220)는, 패치 형태로 형성되어 마이크로스트립 패턴 안테나부(210)가 수신하는 주파수 대역 신호 이외의 타 주파수 대역 신호를 수신한다. 예컨대, 패치 안테나부(220)는, 위성 측위 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 즉, 패치 안테나부(220)는, GPS(Global Positioning System) 주파수 대역인 1575[MHz] 대역 신호 또는 GNSS(Global Navigation Satellite System) 주파수 대역인 1602[MHz] 대역 신호를 수신하도록 구성될 수 있다.
도 3a 및 도 3b에는 각각 패치 안테나부의 일례가 사시도 및 분해 사시도로 도시되어 있다.
도 3a 및 도 3 b에 도시된 바와 같이, 패치 안테나부(220)는, 저면에 금속 박막 형태의 접지부(222)가 배치된 유전체 기판(224), 패치형 방사체(226), 및 급전핀(228)을 포함할 수 있다.
유전체 기판(224)은, 세라믹 재질, 폴리카보네이트(PC: Polycarbonate), 폴리아미드(PA: Polyamide), 폴리아세탈(POM: Polyacetal, 폴리옥시메틸렌(POM:Poly Oxy Methylene), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET: Polyethylene terephthalate), ABS(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene) 등과 같이 특정 유전율을 나타내는 다양한 소재로 구성될 수 있다. 이 경우, 유전체 기판(224)은, 그 구성 소재의 유전율에 따라 크기나 두께가 달라질 수 있다.
패치형 방사체(226)는, 유전체 기판(224)의 상부면에 배치된다. 패치형 방사체(226)의 사이즈와 형태는, 송·수신 신호의 주파수 대역에 따라 결정될 수 있으며 다양한 변형이 가능하다. 패치 안테나부(220)는, 이러한 패치형 방사체(226)의 에지 부분에서 발생하는 프린징 필드(Fringing Field)를 통해 주요한 방사를 수행한다. 예컨대, 패치 안테나부(220)는, 패치형 방사체(226)의 마주보는 두 모서리가 원만한 곡선으로 형성되는 경우, 원형 편파(circular polarization) 특성을 가질 수 있다.
급전핀(228)은, 패치형 방사체(226)에 대한 급전(feeding)을 수행한다. 이를 위해, 도 3b와 같이 접지부(222), 유전체 기판(224), 및 패치형 방사체(226)는 각각 급전홀(223, 225, 227)을 포함할 수 있다. 즉, 급전핀(228)은 급전홀(223, 225, 227)을 통해 소정 급전 회로(미도시)와 패치형 방사체(226)를 전기적으로 연결하여 패치형 방사체(226)에 급전을 수행한다.
한편, 유전체 기판부(230, 232)와 실드 캔부(240)는, 사이드 미러(20)에 다른 여러 전자 기기들이 내장되는 경우에도, 상술한 안테나부(210, 220)로 하여금 전자파 간섭없이 정상적인 동작을 수행하도록 한다.
도 4에는 도 1의 A-A’부분이 수직 단면도로 도시되어 있다.
도 5에는 도 1의 B-B’부분이 수평 단면도로 도시되어 있다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 유전체 기판부(230, 232)는, 사이드 미러 케이스(22)의 내부면에 설치되어, 사이드 미러 케이스(22)에 내장된 전자파 발생 기기들(26, 28)로부터 안테나부(210, 220)를 격리시키는 격벽을 형성한다. 전자파 발생 기기에는 미러(24) 각도를 조절하는 미러 구동 모터부(26), 차량 주변 영상을 획득하는 카메라부(28) 등, 사이드 미러 케이스(22)에 내장되는 모든 종류의 전기, 전자 기기들이 포함될 수 있다. 한편, 유전체 기판부(230, 232)는, 전자파 발생 기기들(26, 28)로부터 안테나부(210, 220)를 격리시키기 위해, 수직 방향 격벽을 형성하는 제1 기판부(230)와 수평 방향 격벽을 형성하는 제2 기판부(232)를 포함할 수 있다. 이 경우, 제1 기판부(230)는, 그 하단이 사이드 미러 케이스(22)의 내부 바닥면과 결합되어 그 상단이 수직 상방으로 연장되도록 형성될 수 있다. 또한, 제2 기판부(232)는, 전자파 발생 기기들(26, 28)로부터 안테나부(210, 220)를 전자기적으로 격리시킬 수 있는 충분한 길이로 형성될 수 있다. 예컨대, 제2 기판부(232)는, 그 일단이 제1 기판부(230)의 상단과 결합되고, 그 타단이 사이드 미러 케이스(22)의 내부 상부면에서 하방으로 돌출된 소정 돌출면(23)과 결합되도록 형성됨으로써, 제1 기판부(230)와 함께 안테나부(210, 220)를 격리시킬 수 있다. 또한, 제2 기판부(232)는, 제1 기판부(230)의 일면과 수직하게 결합되어 수평 방향으로 배치됨으로써, 제2 기판부(232)의 상부면을 통해 GPS 또는 GNSS 주파수 대역 신호 등을 수신하는 패치 안테나부(220)의 설치 공간을 제공할 수 된다. 이 경우, 패치 안테나부(220)는, 제2 기판부(232)의 상부면에 설치되어 위성 측위 신호 수신을 위한 수직 방향 지향성을 유지함으로써, 수신율을 극대화할 수 있게 된다. 또한, 이 경우 제2 기판부(232)는, 그 하부면을 통해 실드 캔부(240)의 설치 공간을 제공함으로써, 전자파 발생 기기(26, 28)에서 발생하는 전자기파의 차폐 효과를 제공할 수 있다.
실드 캔부(240)는, 전자파 발생 기기(26, 28) 측에 위치하는 유전체 기판부(230, 232)의 일면에 설치되어 전자파 발생 기기(26, 28)의 전자파를 차폐한다. 즉, 실드 캔부(240)는, 전자파 차폐 기능을 가진 일종의 실드 캔(shield can) 역할을 수행하는 것으로서, 금속성 소재 또는 고분자 화합물에 도전성 필러(filler)를 첨가한 소재로 구성될 수 있다. 즉, 실드 캔부(240)는, 스테인리스 스틸 등의 금속성 소재로 구성될 수 있으며, 또한 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리아미드(polyamide) 및 폴리아세탈(polyacetal) 등의 고분자 화합물에, 카본 블랙, 카본나노튜브, 구리 및 알루미늄분말을 포함하는 도전성 필러를 첨가한 소재로 구성될 수 있다.
한편, 유전체 기판부(230, 232)는, 안테나부(210, 220) 측에 위치하는 유전체 기판부(230, 232)의 타면에 설치되어 안테나부(210, 220)에 대한 급전을 수행하고, 안테나부(210, 220)를 통해 수신되는 신호를 처리하는 신호 처리 회로부를 포함할 수 있다.
도 6에는 신호 처리 회로부의 일례가 블록도로 도시되어 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 신호 처리 회로부(600)는, 급전부(620), 증폭부(630), 필터부(640), 및 출력부(650)를 포함할 수 있다. 급전부(620)는, 전원부(610)로부터 공급되는 소정 주파수의 교류 전력을 안테나부(210, 220)에 전달하고, 안테나부(210, 220)를 통해 수신되는 신호를 증폭부(630) 등으로 전달한다. 이 경우, 급전부(620)는 마이크로스트립 패턴 안테나부(210)의 일단 및 패치 안테나부(220)의 급전핀(228)과 전기적으로 연결될 수 있다. 증폭부(630)는, 급전부(620)에서 전달되는 신호를 소정 이득을 갖는 증폭기(amplifier)를 이용하여 증폭한다. 필터부(640)는, 수신 신호의 주파수 대역에 대응하는 대역 통과 필터(band pass filter)를 이용하여 증폭된 신호를 필터링한다. 실시예에 따라, 신호 처리 회로부(600)는, 급전부(620)를 통해 전달되는 신호에 대하여 필터링을 먼저 수행한 후 증폭하도록 구성될 수도 있다. 한편, 출력부(650)는, 필터링된 신호를 차량에서 사용되는 해당 무선 통신 기기로 출력한다.
이와 같이, 유전체 기판부(230, 232)는 신호 처리 회로부(600)를 포함할 수 있다. 이 경우, 유전체 기판부(230, 232)는, PCB(Printed Circuit Board) 형태로 구성될 수 있다. 예컨대, 유전체 기판부(230, 232)는, 글래스 에폭시 적층판(glass epoxy laminate)에 해당하는 FR4(Flame Retardant type4) PCB 형태로 구성될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 차량의 사이드 미러에 안테나 장치를 내장하여 사용함으로써, 차량의 고유 미관과 외장 패널의 손상을 방지하고, 설치 및 유지·보수를 용이하게 할 수 있다. 특히, 유전체 기판과 실드 캔을 이용하여 사이드 미러에 내장된 여러 전자기기들에서 발생하는 전자파를 차폐시킴으로써, 사이드 미러 내장 안테나의 수신 성능을 개선하고, 다양한 주파수 대역의 신호들을 수신하는 통합 안테나 장치의 구현을 가능하게 한다. 나아가, 본 발명에 따른 다양한 실시예들은, 당해 기술 분야는 물론 관련 기술 분야에서 본 명세서에 언급된 내용 이외의 다른 여러 기술적 과제들을 해결할 수 있음은 물론이다.
지금까지 본 발명에 대해 구체적인 실시예들을 참고하여 설명하였다. 그러나 당업자라면 본 발명의 기술적 범위 내에서 다양한 변형 실시예들이 구현될 수 있음을 명확하게 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 앞서 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 할 것이다. 즉, 본 발명의 진정한 기술적 사상의 범위는 첨부된 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 균등범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
200 : 차량용 사이드 미러 안테나 장치 210 : 마이크로스트립 패턴 안테나부
220 : 패치 안테나부 230 : 제1 기판부
232 : 제2 기판부 240 : 실드 캔부

Claims (8)

  1. 차량의 사이드 미러 케이스 내부에서 다중 주파수 대역의 신호를 수신하는 안테나부;
    상기 사이드 미러 케이스의 내부면에 설치되어, 상기 사이드 미러 케이스에 내장된 전자파 발생 기기로부터 상기 안테나부를 격리시키는 격벽을 형성하는 유전체 기판부;
    상기 전자파 발생 기기 측에 위치하는 상기 유전체 기판부의 일면에 설치되어 상기 전자파 발생 기기의 전자파를 차폐하는 실드 캔부를 포함하고,
    상기 안테나부는,
    미앤더 라인 형태로 형성되어 다중 주파수 대역의 신호들을 수신하는 마이크로스트립 패턴 안테나부; 및
    패치 형태로 형성되어 상기 마이크로스트립 패턴 안테나부가 수신하는 주파수 대역 신호 이외의 타 주파수 대역 신호를 수신하는 패치 안테나부를 포함하고,
    상기 유전체 기판부는,
    수직 방향 격벽을 형성하는 제1 기판부; 및
    수평 방향 격벽을 형성하는 제2 기판부를 포함하는 차량용 사이드 미러 안테나 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 기판부는, 상기 전자파 발생 기기로부터 상기 안테나부를 전자기적으로 격리시키는 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 차량용 사이드 미러 안테나 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 기판부는, 일단이 상기 제1 기판부의 상단과 결합되고, 타단이 상기 사이드 미러 케이스의 내부 돌출면과 결합되어 상기 안테나부를 격리시키는 것을 특징으로 하는 차량용 사이드 미러 안테나 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 패치 안테나부는, 상기 제2 기판부의 상부면에 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 사이드 미러 안테나 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 유전체 기판부는, 상기 안테나부 측에 위치하는 상기 유전체 기판부의 타면에 설치되어 상기 안테나부에 급전을 수행하고 상기 안테나부를 통해 수신되는 신호를 처리하는 신호 처리 회로부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 사이드 미러 안테나 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 실드 캔부는, 금속성 소재 또는 고분자 화합물에 도전성 필러를 첨가한 소재로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 사이드 미러 안테나 장치.
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