FR2823018A1 - Two frequency band helical wire antenna having single conducting wire element forming helical section and joined second linear antenna section. - Google Patents
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Abstract
Description
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La présente invention a pour objet une antenne en forme général d'hélice accordée sur au moins deux bandes de fréquence distinctes. The present invention relates to an antenna in the general shape of a helix tuned to at least two distinct frequency bands.
De façon plus précise, l'invention concerne une antenne en forme générale d'hélice utilisable en particulier dans le cas des radiotéléphones portatifs et qui permet un accord dans au moins deux bandes de fréquences distinctes et de préférence dans trois bandes de fréquences. More specifically, the invention relates to an antenna in the general shape of a helix which can be used in particular in the case of portable radiotelephones and which allows tuning in at least two distinct frequency bands and preferably in three frequency bands.
Les radiotéléphones portatifs utilisent maintenant le plus souvent des antennes externes fixes constituées par un élément conducteur en forme d'hélice qui sert d'antenne pour des radiotéléphones, des agendas électroniques, des blocs : notes électroniques, etc. Portable radiotelephones now most often use fixed external antennas constituted by a conductive element in the form of a helix which serves as antenna for radiotelephones, electronic diaries, note pads: electronic notes, etc.
Les systèmes de radiotéléphone utilisent deux fréquences principales, d'une part le système dit GSM dont les fréquences de transmission et réception sont respectivement comprises entre 880-925 MHz et 935-960 MHz et le système DCS dont les fréquences de transmission et réception sont respectivement comprises entre 1710-1785 et 1805-1880 MHz. Radiotelephone systems use two main frequencies, on the one hand the so-called GSM system whose transmission and reception frequencies are respectively between 880-925 MHz and 935-960 MHz and the DCS system whose transmission and reception frequencies are respectively between 1710-1785 and 1805-1880 MHz.
On comprend qu'il est intéressant de disposer de radiotéléphones pouvant fonctionner avec ces deux systèmes de transmission. Il est donc souhaitable de disposer d'antennes de type hélice qui puissent être accordées sur ses deux bandes de fréquences particulières. We understand that it is interesting to have radiotelephones that can operate with these two transmission systems. It is therefore desirable to have propeller type antennas which can be tuned on its two particular frequency bands.
Les développements en cours utilisent pour des fonctions annexes telles que transmission d'informations avec des périphériques informatiques d'autres bandes de fréquences telles correspondant au Bluetooth dont les fréquences de travail sont de 2 400 MHz à 2 500 MHz. The current developments use for additional functions such as transmission of information with computer peripherals of other frequency bands such corresponding to Bluetooth whose working frequencies are from 2400 MHz to 2500 MHz.
On comprend qu'il est donc également intéressant de disposer d'une seule antenne en forme d'hélice qui permette un accord sur les trois bandes de fréquences mentionnées ci-dessus. It is understood that it is therefore also advantageous to have a single antenna in the form of a helix which allows agreement on the three frequency bands mentioned above.
On a proposé dans le cas de deux bandes de fréquences d'utiliser une antenne en forme d'hélice qui comporte deux portions distinctes dans lesquelles l'hélice présente deux pas différents. On a également proposé d'utiliser des antennes du type hélice dans lesquelles une première portion de l'antenne est constituée par une première portion d'hélice de diamètre D1 et une deuxième portion de diamètre D2 distincte de D1. It has been proposed in the case of two frequency bands to use a helix-shaped antenna which has two distinct portions in which the helix has two different pitches. It has also been proposed to use antennas of the helix type in which a first portion of the antenna is constituted by a first portion of propeller of diameter D1 and a second portion of diameter D2 distinct from D1.
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D'une part, ces antennes ne sont pas facilement utilisables dans le cas où elles doivent permettre de recueillir trois bandes de fréquences nettement distinctes. En outre, même dans le cas de seulement deux fréquences distinctes, la réalisation mécanique de ces antennes est relativement délicate du fait de la modification de pas ou de la modification de diamètre de l'hélice. On the one hand, these antennas are not easily usable in the case where they must make it possible to collect three clearly distinct frequency bands. In addition, even in the case of only two distinct frequencies, the mechanical production of these antennas is relatively difficult due to the modification of pitch or the modification of the diameter of the propeller.
En outre, il est nécessaire que la largeur de bande pour chaque bande de fréquences soit suffisante pour la réception et l'émission et il est nécessaire également que les performances de l'antenne soient suffisantes, notamment en ce qui concerne le ROS correspondant au rapport d'onde stationnaire, ce rapport étant également désigné par les initiales VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) en terminologie anglosaxonne. In addition, it is necessary that the bandwidth for each frequency band is sufficient for reception and transmission and it is also necessary that the performance of the antenna is sufficient, in particular as regards the ROS corresponding to the ratio standing wave, this ratio also being designated by the initials VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) in English terminology.
Un objet de la présente invention est de fournir une antenne du type hélice pouvant être accordée au moins sur deux bandes de fréquence distinctes et de préférence trois bandes distinctes qui présentent un ROS amélioré et qui soient d'une fabrication simplifiée. An object of the present invention is to provide an antenna of the helix type which can be tuned at least on two distinct frequency bands and preferably three distinct bands which have an improved ROS and which are of a simplified manufacture.
Pour atteindre ce but, selon l'invention, l'antenne hélice accordée sur au moins deux bandes de fréquences distinctes constituée par un unique élément filaire en matériau conducteur de l'électricité est caractérisée en ce que ledit élément filaire comporte une première portion en forme d'hélice, ladite première portion ayant une première extrémité raccordée à un circuit d'antenne et une deuxième extrémité, et une deuxième portion ayant une première extrémité raccordée à la deuxième extrémité de la première portion et une deuxième extrémité libre, ladite deuxième portion étant disposée à l'intérieur du volume limité par les spires de ladite hélice, ladite deuxième portion de l'élément filaire n'étant raccordée électriquement à ladite première portion que par sa première extrémité. To achieve this object, according to the invention, the helical antenna tuned to at least two distinct frequency bands consisting of a single wire element made of electrically conductive material is characterized in that said wire element comprises a first shaped portion helix, said first portion having a first end connected to an antenna circuit and a second end, and a second portion having a first end connected to the second end of the first portion and a second free end, said second portion being disposed inside the volume limited by the turns of said propeller, said second portion of the wire element being electrically connected to said first portion only by its first end.
Les inventeurs ont mis en évidence que la deuxième portion de l'antenne qui vient s'ajouter à la première portion en forme d'hélice permet effectivement d'obtenir une antenne accordée sur au moins deux bandes de fréquences distinctes et est également sur trois bandes de fréquences distinctes tout en permettant de maintenir un pas de l'hélice principale et/ou un diamètre de l'hélice principale constants sur toute la première portion de l'antenne formant l'hélice. The inventors have demonstrated that the second portion of the antenna which is added to the first portion in the form of a helix effectively makes it possible to obtain an antenna tuned in at least two distinct frequency bands and is also in three bands. distinct frequencies while making it possible to maintain a pitch of the main propeller and / or a diameter of the main propeller constant over the entire first portion of the antenna forming the propeller.
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La raison est que l'ensemble de la géométrie de l'antenne présente des bandes de fréquences réglées sur la fréquence fondamentale, la première et la deuxième harmonique. Cet ensemble géométrique diamètre de l'hélice, pas, diamètre du brin permettent de régler les écarts de fréquences entre la fondamentale et les harmoniques. The reason is that the entire geometry of the antenna has frequency bands adjusted to the fundamental frequency, the first and the second harmonic. This geometric set diameter of the propeller, pitch, diameter of the strand make it possible to adjust the frequency differences between the fundamental and the harmonics.
On comprend également que, en adaptant la longueur, le diamètre et la forme de la deuxième portion d'antenne disposée à l'intérieur de la première portion en forme d'hélice, on peut obtenir non seulement l'accord dans deux et de préférence trois bandes de fréquences distinctes mais, de plus, d'assurer une largeur de bande suffisante et l'obtention d'un coefficient ROS satisfaisant. It is also understood that, by adapting the length, the diameter and the shape of the second portion of antenna arranged inside the first portion in the form of a helix, it is possible to obtain not only the tuning in two and preferably three separate frequency bands but, in addition, ensuring sufficient bandwidth and obtaining a satisfactory ROS coefficient.
Selon d'autres modes de réalisation et dans des cas particuliers, il peut être intéressant de donner à la deuxième portion de l'élément filaire la forme d'une hélice de diamètre réduit disposée à l'intérieur de l'hélice principale formant l'antenne. According to other embodiments and in particular cases, it may be advantageous to give the second portion of the wire element the shape of a helix of reduced diameter disposed inside the main propeller forming the antenna.
Il est également possible dans certains cas particuliers de donner à l'hélice principale formant l'antenne un pas variable ou un diamètre variable, cependant ces dernières dispositions ne sont nullement nécessaires. It is also possible in certain special cases to give the main propeller forming the antenna a variable pitch or a variable diameter, however these latter arrangements are in no way necessary.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit de plusieurs modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs. Other characteristics and advantages of the invention will appear better on reading the following description of several embodiments of the invention given by way of nonlimiting examples.
La description se réfère aux figures annexées, sur lesquelles : - la figure 1 est une vue en perspective d'un premier mode de réalisation dans lequel la deuxième portion d'antenne est sensiblement rectiligne ; -la figure 2 montre une variante perfectionnée du mode de réalisation de la figure 1 avec deux diamètres différents et un pas constant ; -la figure 3 montre un deuxième mode de réalisation de l'antenne dans lequel la deuxième portion d'antenne a également la forme d'une hélice à pas constant et à diamètre constant ; - la figure 4 montre un troisième mode de réalisation de l'antenne dans lequel la deuxième portion d'antenne a la forme d'une hélice à pas variable ; The description refers to the appended figures, in which: - Figure 1 is a perspective view of a first embodiment in which the second antenna portion is substantially rectilinear; FIG. 2 shows an improved variant of the embodiment of FIG. 1 with two different diameters and a constant pitch; FIG. 3 shows a second embodiment of the antenna in which the second antenna portion also has the shape of a helix with constant pitch and with constant diameter; - Figure 4 shows a third embodiment of the antenna in which the second antenna portion has the shape of a variable pitch propeller;
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- les figures 5 et 6 montrent des mesures faites à partir d'une antenne conforme à la figure 1 pour différentes valeurs de paramètres, ces courbes donnant la valeur du ROS et des pertes en retour exprimées en dB (Return Loss) RL en fonction de la fréquence ; - les figures 7 à 9 montrent des mesures faites à partir de l'antenne conforme à la figure 1 pour trois valeurs de fréquences les diagrammes donnent l'atténuation en fonction de l'angle ; et - la figure 10 montre un exemple de montage de l'antenne de la figure 1 dans un terminal mobile sans fil. FIGS. 5 and 6 show measurements made from an antenna conforming to FIG. 1 for different parameter values, these curves giving the value of the ROS and the return losses expressed in dB (Return Loss) RL as a function of frequency ; - Figures 7 to 9 show measurements made from the antenna according to Figure 1 for three frequency values the diagrams give the attenuation as a function of the angle; and - Figure 10 shows an example of mounting the antenna of Figure 1 in a wireless mobile terminal.
En se référant tout d'abord à la figure 1, on va décrire un premier mode de réalisation de l'antenne en forme d'hélice selon l'invention. Cette antenne est réalisée à partir d'un élément filaire unique conducteur de l'électricité qui est conformé pour constituer une première partie 12 ayant la forme d'une hélice à pas constant P, de diamètre constant D, d'axe de révolution XX'et de longueur L, selon la direction de l'axe XX'. Cette première portion 12 en forme d'hélice comporte une première extrémité 12a de raccordement au circuit d'antenne et une deuxième extrémité 12b. L'élément filaire constitue également une deuxième portion de l'antenne portant la référence générale 14, cette deuxième portion étant constituée par une portion coudée 16 et par une portion sensiblement rectiligne 18 s'étendant sensiblement selon l'axe XX' de l'hélice 12 et présentant une extrémité libre 18a. La partie sensiblement rectiligne 18 n'est pas nécessairement disposée selon l'axe XX'de l'hélice 12 mais elle ne doit avoir aucun point de contact avec cette hélice. Referring first to Figure 1, we will describe a first embodiment of the helical antenna according to the invention. This antenna is produced from a single wire element conducting electricity which is shaped to constitute a first part 12 having the shape of a constant pitch helix P, of constant diameter D, of axis of revolution XX ' and of length L, in the direction of the axis XX '. This first portion 12 in the form of a helix has a first end 12a for connection to the antenna circuit and a second end 12b. The wire element also constitutes a second portion of the antenna bearing the general reference 14, this second portion being constituted by a bent portion 16 and by a substantially rectilinear portion 18 extending substantially along the axis XX 'of the helix 12 and having a free end 18a. The substantially rectilinear part 18 is not necessarily arranged along the axis XX ′ of the propeller 12 but it must have no point of contact with this propeller.
Une antenne de ce type a été réalisée avec les caractéristiques suivantes : Longueur L de l'antenne 12,6 mm ; Diamètre D de l'antenne 5,25 mm ; Pas p de l'antenne 1,55 mm ; longueur ! de la portion repliée 16 : 7,6 mm ; diamètre du fil 0,5 mm. An antenna of this type has been produced with the following characteristics: Length L of the antenna 12.6 mm; Diameter D of the antenna 5.25 mm; Pitch of the antenna 1.55 mm; length! of the folded portion 16: 7.6 mm; wire diameter 0.5 mm.
Dans un mode de réalisation perfectionné, la partie rectiligne 18 peut être revêtue par un manchon isolant diélectrique 20 recouvrant au moins une partie de la longueur de la portion 18 de l'antenne. In an improved embodiment, the rectilinear part 18 can be coated with a dielectric insulating sleeve 20 covering at least part of the length of the portion 18 of the antenna.
Il faut également préciser que dans tous les modes de réalisation, la longueur 1 de la portion 18 selon l'axe XX'est toujours inférieure à la longueur L de l'hélice 12 selon cette même direction. It should also be noted that in all the embodiments, the length 1 of the portion 18 along the axis XX is always less than the length L of the propeller 12 in this same direction.
Sur les figures 5 et 6, on a représenté le résultat des essais réalisés par l'antenne représentée sur la figure 1. Ces courbes fournissent Figures 5 and 6 show the result of the tests carried out by the antenna shown in Figure 1. These curves provide
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le ROS en fonction de la fréquence, cette fréquence variant de 700 MHz à 2 500 MHz. the ROS as a function of the frequency, this frequency varying from 700 MHz to 2,500 MHz.
Ces différentes courbes montrent que l'on obtient effectivement une résonance marquée pour des fréquences de l'ordre de 902 MHz, de 1 830 MHz et 2 475 MHz. These different curves show that a marked resonance is effectively obtained for frequencies of the order of 902 MHz, 1,830 MHz and 2,475 MHz.
Les diagrammes des figures 7 à 9 ont été tracés à partir de l'antenne décrite ci-dessus. Ils donnent l'atténuation en fonction de la direction de mesure par rapport à l'antenne pour des fréquences de 915 MHz, 1 850 MHz et 2 400 MHz. Les diagrammes montrent la qualité de l'antenne pour les trois fréquences bien qu'elles soient très différentes. The diagrams in Figures 7 to 9 have been drawn from the antenna described above. They give the attenuation as a function of the measurement direction relative to the antenna for frequencies of 915 MHz, 1,850 MHz and 2,400 MHz. The diagrams show the quality of the antenna for the three frequencies although they are very different.
Les essais effectués montrent que, en faisant varier la longueur 1 ou le diamètre de la portion 18 de l'antenne ou encore en recouvrant au moins une partie de cette portion avec un matériau isolant, on peut jouer sur les largeurs de bandes et la fréquence centrale de chaque bande de fréquence. The tests carried out show that, by varying the length 1 or the diameter of the portion 18 of the antenna or even by covering at least part of this portion with an insulating material, it is possible to vary the bandwidths and the frequency. center of each frequency band.
Sur la figure 2, on a représenté une variante perfectionnée du mode de réalisation de la figure 1, dans laquelle la deuxième portion 18 de l'antenne est identique à celle de la figure 1, mais la première portion 12 est constituée par deux portions d'hélice 20 et 22 présentant respectivement des diamètres Di et D2. Ce mode de réalisation permet de disposer d'un nombre accru de paramètres de l'antenne permettant d'adapter de façon encore plus précise l'antenne aux différentes caractéristiques requises et notamment aux fréquences centrales des bandes passantes à la largeur de chaque bande et à la valeur du coefficient ROS. In FIG. 2, an improved variant of the embodiment of FIG. 1 is shown, in which the second portion 18 of the antenna is identical to that of FIG. 1, but the first portion 12 is constituted by two portions d propeller 20 and 22 having diameters Di and D2 respectively. This embodiment makes it possible to have an increased number of antenna parameters making it possible to adapt the antenna even more precisely to the various characteristics required and in particular to the central frequencies of the passbands to the width of each band and to the value of the ROS coefficient.
Sur la figure 3, on a représenté un autre mode de réalisation dans lequel la première partie 12 de l'antenne est également constituée par une hélice de diamètre constant D et de pas constant P. La deuxième partie de l'antenne référencée 14'comporte une portion coudée 16' raccordée à l'extrémité 12b et par une autre portion 22 qui est constituée par une deuxième hélice de pas P'et de diamètre d très inférieur au diamètre D de l'hélice 12. L'hélice 22 a de préférence comme axe, l'axe XX'de l'hélice principale 12. De la même manière, la longueur l'de l'hélice secondaire 22 selon la direction de l'axe XX'peut être adaptée tout comme le diamètre de l'hélice 22 qui vaut d, pour obtenir les bandes passantes souhaitées ainsi que les largeurs de bandes et le paramètre ROS. In FIG. 3, another embodiment has been shown in which the first part 12 of the antenna also consists of a helix of constant diameter D and of constant pitch P. The second part of the antenna referenced 14 ′ comprises a bent portion 16 'connected to the end 12b and by another portion 22 which is constituted by a second pitch propeller P ′ and of diameter d very much smaller than the diameter D of the propeller 12. The propeller 22 preferably has as an axis, the axis XX ′ of the main propeller 12. Likewise, the length ′ of the secondary propeller 22 in the direction of the axis XX ′ can be adapted just like the diameter of the propeller 22 which is d, to obtain the desired bandwidths as well as the bandwidths and the ROS parameter.
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Dans le mode de réalisation de la figure 4, la première partie 12 de l'antenne en forme d'hélice est identique à celle de la figure 3, la deuxième portion d'antenne 14'comporte une portion coudée 16"et une autre portion 24 en forme d'hélice s'étendant selon l'axe XX', l'hélice 24 n'ayant aucun contact avec l'hélice 12 et présentant un diamètre qui va en diminuant depuis le point de raccordement 12b à l'hélice principale jusqu'à son extrémité libre 24a. In the embodiment of FIG. 4, the first part 12 of the helix-shaped antenna is identical to that of FIG. 3, the second portion of antenna 14 ′ comprises a bent portion 16 "and another portion 24 in the form of a propeller extending along the axis XX ', the propeller 24 having no contact with the propeller 12 and having a diameter which decreases from the point of connection 12b to the main propeller up to 'at its free end 24a.
Comme on l'a décrit précédemment, l'antenne conforme aux différents modes de réalisation est particulièrement bien adaptée à la réalisation d'une antenne unique pour traiter des signaux appartenant à trois bandes de fréquences très sensiblement distinctes. Il va cependant de soi qu'on ne sortirait pas de l'invention si cette antenne était utilisée pour recevoir seulement deux bandes de fréquences. As described above, the antenna according to the various embodiments is particularly well suited to the production of a single antenna for processing signals belonging to three very substantially distinct frequency bands. It goes without saying, however, that we would not depart from the invention if this antenna were used to receive only two frequency bands.
Sur la figure 10, on a représenté un exemple de montage de l'antenne hélice représentée sur la figure 1 dans un terminal mobile sans fil. L'antenne 10 comporte une embase 30 qui est électriquement reliée à l'extrémité 12a de l'hélice externe 12 de l'antenne. Cette embase 30 est reliée à l'axe 32 d'un câble coaxial d'antenne 34. Le conducteur externe du câble 34 est relié à une pièce de mise à la masse 36, le plan de masse du radiotéléphone (non représenté sur la figure) étant enserré entre les écrous 38 et 40. Un connecteur 42 de câble coaxial permet de relier l'antenne 10 aux circuits du terminal. In Figure 10, there is shown an example of mounting the helix antenna shown in Figure 1 in a wireless mobile terminal. The antenna 10 comprises a base 30 which is electrically connected to the end 12a of the external helix 12 of the antenna. This base 30 is connected to the axis 32 of a coaxial antenna cable 34. The external conductor of the cable 34 is connected to a grounding part 36, the ground plane of the radiotelephone (not shown in the figure ) being clamped between the nuts 38 and 40. A connector 42 of coaxial cable makes it possible to connect the antenna 10 to the circuits of the terminal.
On comprend que, grâce à l'antenne selon l'invention qui peut recevoir ou émettre dans trois bandes de fréquences distinctes, il suffit d'une seule connexion d'antenne entre l'antenne unique et les circuits du radiotéléphone. It is understood that, thanks to the antenna according to the invention which can receive or transmit in three distinct frequency bands, a single antenna connection is sufficient between the single antenna and the radiotelephone circuits.
Il faut ajouter que l'antenne décrite en liaison avec les figures 1 à 4 est particulièrement bien adaptée à son utilisation dans un radiotéléphone portatif. Il va cependant de soi qu'on ne sortirait pas de l'invention si cette antenne hélice multibande était utilisée dans un autre dispositif d'émission et de réception mettant en oeuvre une transmission d'informations par ondes hertziennes. It should be added that the antenna described in connection with FIGS. 1 to 4 is particularly well suited to its use in a portable radiotelephone. It goes without saying, however, that we would not depart from the invention if this multiband helix antenna was used in another transmission and reception device implementing a transmission of information by radio waves.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0104490A FR2823018A1 (en) | 2001-04-03 | 2001-04-03 | Two frequency band helical wire antenna having single conducting wire element forming helical section and joined second linear antenna section. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0104490A FR2823018A1 (en) | 2001-04-03 | 2001-04-03 | Two frequency band helical wire antenna having single conducting wire element forming helical section and joined second linear antenna section. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2823018A1 true FR2823018A1 (en) | 2002-10-04 |
Family
ID=8861866
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR0104490A Pending FR2823018A1 (en) | 2001-04-03 | 2001-04-03 | Two frequency band helical wire antenna having single conducting wire element forming helical section and joined second linear antenna section. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2823018A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1734610A1 (en) * | 2005-06-13 | 2006-12-20 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Antenna apparatus for portable terminal |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE29623485U1 (en) * | 1995-11-15 | 1998-07-30 | Allgon AB, Åkersberga | Dual band antenna device |
| US5841407A (en) * | 1996-10-11 | 1998-11-24 | Acs Wireless, Inc. | Multiple-tuned normal-mode helical antenna |
| EP0987788A2 (en) * | 1998-09-18 | 2000-03-22 | The Whitaker Corporation | Multiple band antenna |
-
2001
- 2001-04-03 FR FR0104490A patent/FR2823018A1/en active Pending
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