(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンクロージャの水平軸上に左右対称に配置された２個以上の第１のスピーカユニットと前記エンクロージャの垂直軸上に上下対称に配置された２個以上の第２のスピーカユニットとを備え、前記第１のスピーカユニットおよび第２のスピーカユニットは同一の周波数帯域を再生し、第１のスピーカユニットの振動板上の中心位置が、第２のスピーカユニットの振動板上の中心位置よりも後方に配置されたことを特徴とするスピーカシステム。
【請求項２】
前記第１のスピーカユニットの左右両端のスピーカユニットの振動板上の中心位置の間隔が、前記第２のスピーカユニットの上下両端のスピーカユニットの振動板上の中心位置の間隔よりも狭いことを特徴とする請求項１記載のスピーカシステム。
【請求項３】
前記エンクロージャの中心軸上に、前記第１のスピーカユニットおよび第２のスピーカユニットよりも高域を再生する第３のスピーカユニットを配置したことを特徴とする請求項１または２記載のスピーカシステム。
【請求項４】
前記第２のスピーカユニットがエンクロージャ正面に配置され、該エンクロージャ正面の左右には、該正面に連続する後方に傾いた第１の傾斜面を持ち、該第１の傾斜面に沿って前記第１のスピーカユニットが配置されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のスピーカシステム。
【請求項５】
前記第３のスピーカユニットがエンクロージャ正面に配置され、該エンクロージャ正面の左右には、該正面に連続する後方に傾いた第１の傾斜面を持ち、該第１の傾斜面に沿って前記第１のスピーカユニットが配置され、該エンクロージャ正面の上下に該正面に連続する後方に傾いた第２の傾斜面を持ち、該第２の傾斜面に沿って前記第２のスピーカユニットが配置され、前記第１の傾斜面の後方への傾斜角度が前記第２の傾斜面の後方への傾斜角度よりも大きいことを特徴とする請求項３記載のスピーカシステム。
【請求項６】
前記エンクロージャの前面の少なくとも上下および左右のいずれか一方の外周部に、前記第１のスピーカユニットおよび前記第２のスピーカユニットの取付面よりも前方に張り出した縁部を備えたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のスピーカシステム。
【請求項７】
前記取付面の外周部に切り欠きを有することを特徴とする請求項６記載のスピーカシステム。
【請求項８】
前記エンクロージャの前面がネットで覆われていることを特徴とする請求項７記載のスピーカシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、複数個のスピーカユニットを用いたスピーカシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、業務用スピーカを中心に、音声明瞭度を確保するため、広い周波数帯域に亘って指向性を制御するスピーカシステムが使用されている。その中のひとつに、特開平５−２６０５８３号公報に示されるような、エンクロージャ（キャビネット）前面の水平軸上の左右および垂直軸上の上下に各１個ずつスピーカユニットを配置したスピーカシステムがある。以下にこの従来のスピーカシステムについて図８を用いて説明する。図中の２８、２９、３０、３１は同一周波数帯域を再生するスピーカユニットであり、垂直軸上の上下および水平軸上の左右にこれらのスピーカユニットが間隔をおいて配置してある。スピーカユニットの垂直間隔および水平間隔を離すことで、スピーカシステムの仮想の音源の大きさを大きくし、低い周波数帯域から指向角を狭くして部屋の壁からの反射音を少なくし音声明瞭度の向上を図ったものである。
【０００３】
このような従来のスピーカシステムの低域用スピーカユニットの指向角周波数特性を図２の５、７に示す。図２の５は低域用スピーカユニットの低周波数帯域の指向角周波数特性、７は低域用スピーカユニットの高周波数帯域の指向角周波数特性である。この特性は、１６ｃｍ口径のスピーカユニットを４個、垂直間隔を４７０ｍｍ、水平間隔を３３０ｍｍで配置したときに、スピーカシステムの水平方向で得られる指向角周波数特性である。このスピーカシステムの水平方向目標指向角θは９０゜であり、通常の１６ｃｍ口径のスピーカユニットの無指向の帯域である２００Ｈｚ〜８００Ｈｚにおいてスピーカシステムの指向角が狭くなっており、目標指向角θに近い指向性を示している点で効果があった。なお、本明細書で言う指向角とは、正面軸上の音圧に対して６ｄＢ落ちる角度と定義する。
【０００４】
さらに、従来のスピーカシステムでは、上記配置の中央に高域用スピーカユニットを配置した例や、高域用スピーカユニットのかわりに広い周波数帯域に亘って一定の指向角を示す定指向性ホーンを配置した例がある。図８に取り上げた例は、定指向性ホーン３２を配置した例である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような形態のスピーカシステムでは、低い周波数帯域で指向角を狭くできる点では効果があるが、複数個配置したスピーカユニットの高い周波数帯域では指向角が狭くなり過ぎる問題があった。すなわち、図２の７に示すように８００Ｈｚ以上の周波数帯域では、指向角が周波数に比例して狭くなり、目標指向角θとの差が問題となる。この問題を解決するために、前述の従来例では、２ウェイ構成のスピーカシステムとし、中央に高域用の定指向性ホーンを配置して、低域用スピーカユニットの指向角が狭くなりすぎる帯域は、クロスオーバーネットワークで遮断し、高周波数帯域を定指向性ホーンで再生し、全周波数帯域に亘って目標指向角に近い指向角周波数特性を実現するものであった。
【０００６】
このような方法においては、高域用ホーンは、
ｆI ＝２８０００／（θ×ａ）                      ・・・（１）
ｆI   ：定指向性ホーンの指向性制御の下限周波数
θ  ：目標指向角
ａ  ：指向性制御する方向での開口部直径
で示される周波数ｆi 以上では、指向角はθであり一定であるが、それ以下の周波数では、水平方向、垂直方向の指向角はホーン開口と同一形状の平板音源の指向角と等しい。
【０００７】
図１０は平板音源の大きさが変わることによって、指向角がどのように変化するかを示した図であり、円形平板音源の半径を変化させたときの指向角周波数特性である。平板音源の指向角は、３７に示すように周波数が低くなるほど広くなる。この図の３７は円形平板の半径がａの場合の指向角、３８は円形平板の半径が２ａの場合の指向角、３９は円形平板の半径が３ａの場合の指向角である。音源が大きくなるほど低域から指向角が狭くなっている様子がわかる。
【０００８】
一方、低域用スピーカユニットの再生帯域でも、上下方向の低域用スピーカユニットの間隔を垂直直径に持ち、左右方向のスピーカユニットの間隔を水平直径に持つ楕円形状の平板音源と同様の指向角を示す。ここで、低域用スピーカユニットは高域用定指向性ホーンの外側に配置されるため、平板音源の大きさがホーン開口部よりも大きく、図９（ａ）の３３に示すように全周波数帯域で高域用定指向性ホーンの指向角３４より狭くなる。
【０００９】
従って、クロスオーバーネットワークを使用した場合のスピーカシステムとしての指向角は、クロスオーバー周波数が低いｆ1 の場合には、３５に示すようにクロスオーバー周波数の直上周波数で高域用ホーンの指向角が目標指向角θに対し広くなっていしまい、クロスオーバー周波数が高いｆ2 の場合には、３６に示すようにクロスオーバー周波数の直下の周波数帯域で低域用スピーカユニットの指向が目標指向角θに対し狭くなってしまい、クロスオーバー周波数付近で指向角周波数特性が乱れる問題点があった。
【００１０】
本発明は、このような従来の問題を解決するものであり、複数個配置したスピーカユニットの高い周波数帯域で指向角が狭くなる問題を解決し、低域から高域まで一定の水平方向指向角を示すスピーカシステムを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するため、本発明のスピーカシステムは、エンクロージャ水平軸上に左右対称に配置された２個以上のスピーカユニットとエンクロージャ垂直軸上に上下対称に配置された２個以上のスピーカユニットを備え、それらのスピーカユニットは同一の周波数帯域を再生し、水平軸上に配置したスピーカユニットの振動板上の中心位置が、垂直軸上に配置したスピーカユニットの振動板上の中心位置よりも後方に配置されるようにしたものである。本発明によれば、複数個配置したスピーカユニットの高い周波数帯域で指向角が狭くなり過ぎず、また、スピーカシステム中心軸上に高域用スピーカユニットを配置した２ウェイ構成のスピーカシステムにおいては、クロスオーバー周波数付近での指向角周波数特性の乱れを低減する効果が得られる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、エンクロージャの水平軸上に左右対称に配置された２個以上の第１のスピーカユニットと前記エンクロージャの垂直軸上に上下対称に配置された２個以上の第２のスピーカユニットとを備え、前記第１のスピーカユニットおよび第２のスピーカユニットは同一の周波数帯域を再生し、第１のスピーカユニットの振動板上の中心位置が、第２のスピーカユニットの振動板上の中心位置よりも後方に配置されたことを特徴とするスピーカシステムである。この構成では、水平断面で見た場合には、垂直軸上に配置されたスピーカユニットは、スピーカシステム中心軸上に仮想の音源が配置されることと同等の作用をする。そして、その左右には振動板上の中心位置が、垂直軸上のスピーカユニットの振動板上の中心位置よりも後方になるよう配置された水平軸上のスピーカユニットからの音源が存在する。従って、スピーカシステム水平方向でこれらの音源が弧状音源を構成することになる。弧状音源は直線状の音源に比べて高い周波数帯域での指向性が広く、従来スピーカシステムの欠点であった高い周波数帯域で目標指向角よりも指向角が狭くなる問題を解決し、さらにスピーカシステム中心軸上に高域用スピーカユニットを配置した２ウェイ構成のスピーカシステムではクロスオーバー周波数付近での指向角周波数特性の乱れを低減する効果がある。
【００１３】
本発明の請求項２に記載の発明は、前記第１のスピーカユニットの左右両端のスピーカユニットの振動板上の中心位置の間隔が、前記第２のスピーカユニットの上下両端のスピーカユニットの振動板上の中心位置の間隔よりも狭いことを特徴とする請求項１記載のスピーカシステムである。これらのスピーカユニットは、同一帯域を再生することによって、左右方向の両端のスピーカユニットの間隔を水平直径に持ち、上下方向の両端のスピーカユニットの間隔を垂直直径に持つ楕円形状の平板音源と同様の指向角を示す。水平軸上に配置された左右両端のスピーカユニットの振動板上の中心位置の間隔を、垂直軸上に配置された上下両端のスピーカユニットの振動板上の中心位置の間隔よりも狭く配置することで、水平方向の指向角を広く、垂直方向の指向角を狭くし、水平方向と垂直方向の指向角を別々の角度にすることが可能となる。
【００１４】
本発明の請求項３に記載の発明は、前記エンクロージャの中心軸上に、前記第１のスピーカユニットおよび第２のスピーカユニットよりも高域を再生する第３のスピーカユニットを配置したことを特徴とする請求項１または２記載のスピーカシステムである。請求項１記載の発明を実施しても、複数個のスピーカで再生すると指向角が狭くなってしまうような高域を、高域用スピーカユニットで再生することによって指向角を広くし、スピーカシステムの全帯域において水平指向角を広くすることができる。
【００１５】
本発明の請求項４に記載の発明は、前記第２のスピーカユニットがエンクロージャ正面に配置され、該エンクロージャ正面の左右には、該正面に連続する後方に傾いた第１の傾斜面を持ち、該第１の傾斜面に沿って前記第１のスピーカユニットが配置されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のスピーカシステムである。正面の両側に外側に傾いた面を連続的に設け、スピーカユニットを傾いた状態で配置することで、水平軸上のスピーカユニットの振動板上の中心位置は、垂直軸上のスピーカユニットの振動板上の中心位置の後方に配置される。しかも水平軸上の左右のスピーカユニットが正面に連続する面に配置されるため、エンクロージャ前面に切り立った壁が存在せず、これによる特性の乱れを排除することができる。また、製造上もエンクロージャの面の数が減り製作しやすい利点があり、水平軸上のスピーカユニットを全て正面向きに取り付ける場合に比べ、エンクロージャの横幅が小さくなる長所も併せ持つ。
【００１６】
本発明の請求項５に記載の発明は、前記第３のスピーカユニットがエンクロージャ正面に配置され、該エンクロージャ正面の左右には、該正面に連続する後方に傾いた第１の傾斜面を持ち、該第１の傾斜面に沿って前記第１のスピーカユニットが配置され、該エンクロージャ正面の上下に該正面に連続する後方に傾いた第２の傾斜面を持ち、該第２の傾斜面に沿って前記第２のスピーカユニットが配置され、前記第１の傾斜面の後方への傾斜角度が前記第２の傾斜面の後方への傾斜角度よりも大きいことを特徴とする請求項３記載のスピーカシステムである。垂直軸上のスピーカユニットを外側に傾けることで、傾けずに配置する場合よりもスピーカシステムの高さを小さくすることができる。
【００１７】
本発明の請求項６に記載の発明は、前記エンクロージャの前面の少なくとも上下および左右のいずれか一方の外周部に、前記第１のスピーカユニットおよび前記第２のスピーカユニットの取付面よりも前方に張り出した縁部を備えたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のスピーカシステムである。スピーカユニット取付面よりも前方に張り出した縁部を備えることで、スピーカユニット面を下にしてスピーカを床に置いた場合でも、スピーカユニットが縁部によって保護される効果を持つ。
【００１８】
本発明の請求項７に記載の発明は、前記取付面の外周部に切り欠きを有することを特徴とする請求項６記載のスピーカシステムであり、縁部が切り欠かれていない場合に縁部が低域用スピーカユニットから放射される音波を反射してスピーカシステムの指向性や周波数特性を乱すのを防ぐ効果がある。
【００１９】
本発明の請求項８に記載の発明は、前記エンクロージャの前面がネットで覆われていることを特徴とする請求項７記載のスピーカシステムである。縁部の切り欠き部がネットで覆われるため、縁部の切り欠き部から突起物等がスピーカ前面に入り、スピーカユニットを破壊することを防ぐ効果がある。
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（実施の形態１）
本発明の第１の実施の形態を図１に示す。本実施の形態１では請求項１に記載のように、エンクロージャ水平軸上に左右対称に配置された２個以上のスピーカユニット３、４と、エンクロージャ垂直軸上に上下対称に配置された２個以上のスピーカユニット１、２を備え、それらのスピーカユニットは、同一の周波数帯域を再生し、水平軸上に配置したスピーカユニット３、４の振動板上の中心位置が、垂直軸上に配置したスピーカユニット１、２の振動板上の中心位置よりも後方に配置されている。本実施例では、上下方向のスピーカユニット１、２の振動板上の中心位置よりも、左右方向のスピーカユニット３、４の振動板上の中心位置が１０〜２００ｍｍの範囲で後方に配置される。
【００２１】
また、請求項２に記載のように、エンクロージャ水平軸上に配置された左右両端のスピーカユニット３、４の振動板上の中心位置の間隔が、垂直軸上に配置された上下両端のスピーカユニットの振動板上の中心位置の間隔よりも狭く設定されている。本実施例では、上下のスピーカユニット１、２は中心を４７０ｍｍ離して配置され、左右のスピーカユニット３、４は中心を３３０ｍｍ離して配置されている。上下方向のスピーカユニット１と２の間隔が低域８００Ｈｚ以下での垂直指向角を決定し、左右方向のスピーカユニット３と４の間隔が低域８００Ｈｚ以下での水平指向角を決定する。このスピーカシステムの目標指向角は水平方向は９０度、垂直方向は４０度であり、低域で水平方向の指向角を垂直方向の指向角よりも広くするために、水平方向のスピーカユニットの間隔を狭くしている。なお、上下のスピーカユニットの間隔および左右のスピーカユニットの間隔は目標とする指向角を勘案しながら決定され、その範囲は１００〜２０００である。
【００２２】
図２は本実施の形態における水平方向の指向角周波数特性を従来例と比較したグラフである。低域８００Ｈｚ以下における指向角周波数特性５は、スピーカユニットの水平間隔によって決まる。左右の低域用スピーカユニット振動板上の中心位置が上下の低域用スピーカユニットの中心位置より後方に配置されているため、８００Ｈｚから２．５ｋＨｚの間で、従来のスピーカシステムの水平方向の指向角７に比べて指向角が広がり、目標指向角に近づいた指向角周波数特性６を示す。これは、図７に示すように水平方向断面で音源の配置を見たときに、上下方向のスピーカユニット１、２がスピーカシステム中心軸上に仮想の音源２７が配置されるのと同等の作用をし、左右のスピーカユニット３、４と合わせて弧状の音源を構成し、直線状に３音源が並ぶ場合に比べ、低域用スピーカユニットの再生帯域の高域の指向角を広くし、一定の角度を保たせるためである。これにより、広い周波数範囲で水平方向の指向角を一定にすることができる。
【００２３】
（実施の形態２）
図３は本発明の第２の実施の形態を示している。本実施の形態２では、低域用スピーカユニット１、２、３、４の位置関係は、図１に示した実施の形態１と同じである。本実施の形態２の特徴は、本発明の請求項３に記載のように、高域を再生するスピーカユニットとして定指向性ホーン８をエンクロージャ中心軸上に配置したことにある。このホーンの開口部の水平直径は１７０ｍｍであり、式（１）からこのホーンは１．８ｋＨｚ以上で９０度一定の指向性を保つことができる。従って、スピーカシステムのクロスオーバー周波数は１．８ｋＨｚ以上が望ましい。本発明の実施の形態１で示したように低域用スピーカユニットの指向角周波数特性は、図２の６のように８００Ｈｚ〜２．５ｋＨｚでほぼ目標指向角の９０度を示すため、１．８ｋＨｚをクロスオーバー周波数にすると、クロスオーバー周波数付近でも指向角周波数特性は目標指向角に近い値を取り、一定に保っている。図６に図３のスピーカシステムの水平方向の指向角周波数特性２６を示す。クロスオーバー周波数付近でも、指向角周波数特性は目標指向角に近い値で一定している様子が分かる。
【００２４】
（実施の形態３）
図４（ａ）は本発明の第３の実施の形態の斜視図、（ｂ）は（ａ）の天面から見た水平方向の透視図である。本実施の形態３では、請求項４に記載のように、垂直軸上のスピーカユニット１、２はエンクロージャ正面１１に配置され、正面１１の左右には、正面に連続する外側に傾いた面９、１０を持ち、その面上に外側に傾いた水平軸上のスピーカユニット３、４が配置されている。図３に示した本発明の実施の形態２のスピーカシステムでは、スピーカユニット３、４の内側に切り立った壁面が存在し、スピーカユニット３、４からの音波の反射を生じ、スピーカシステムの周波数特性や指向角周波数特性を乱す。そこで、この切り立った壁が存在しないよう、本実施の形態３では、正面１１の両側に外側に傾いた面９、１０を連続的に設けてそこにスピーカユニット３、４を配置する。このようにスピーカユニット３、４を傾けて配置することで、水平軸上のスピーカユニット３、４の振動板上の中心位置１３は、垂直軸上のスピーカユニット１、２の振動板上の中心位置１２の後方に配置される。従って、実施の形態１および２に示したのと同様に、低域用スピーカユニットの高域８００Ｈｚ〜２．５ｋＨｚで広い指向角を実現しつつ、切り立った壁による特性の乱れを排除することができる。また、製造上もエンクロージャの面の数が減り、製作しやすい利点があり、水平軸上のスピーカユニット３、４を全て正面向きに取り付ける場合に比べ、エンクロージャの横幅が小さくなる長所も併せ持つ。
【００２５】
（実施の形態４）
図５は本発明の第４の実施の形態の斜視図である。本実施の形態４では、本発明の請求項５に記載のように、高域を再生するスピーカユニットとして定指向性ホーン８が正面１１に配置され、その上下に正面１１に連続する外側に傾いた面１４と１５を持ち、垂直軸上のスピーカユニット１と２がその面上に外側に傾いた状態で配置され、さらに正面１１の左右に連続する外側に傾いた面９と１０を持ち、その面の傾きは上下方向の外側向きの面１４、１５の傾きよりも大きな傾きであって、水平軸上のスピーカユニット３と４はその面上に、垂直軸上のスピーカユニット１、２より大きな角度で外側に傾けられて配置される。上下方向の低域用スピーカユニット１、２を外側に傾けることで、スピーカシステムの高さを小さくすることができる。
【００２６】
また、このスピーカシステムは、請求項６に記載のように、エンクロージャ前面の上下左右の外周部にスピーカユニット取付面よりも前方に張り出した縁部１６、１７、１８、１９を備える。従って、スピーカユニット面を下にしてスピーカを床に置いた場合でも、スピーカユニットが縁部によって保護される効果を持つ。
【００２７】
さらに、このスピーカシステムは、請求項７に記載されているように、低域用スピーカユニット近傍の縁部に切り欠き２０、２１、２２、２３があり、縁部が低域用スピーカユニットから放射される音波を反射してスピーカシステムの指向性や周波数特性が乱れるのを防ぐ効果がある。
【００２８】
また、請求項８に記載されるように、エンクロージャ前面が前面ネット２４で覆われており、その外周部が折り曲げられ、正面と縁部の切り欠き部２０、２１、２２、２３の内側に折り込まれる部分２５を有している。従って、縁部の切り欠き部から突起物等がスピーカ前面に入り、スピーカユニットを破壊することを防ぐ効果がある。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、広い周波数範囲で水平方向の指向角が一定の値を示し、指向角周波数特性の乱れが少ないスピーカシステムを実現でき、前面に装着されたスピーカユニットが故障しにくい構造を持つスピーカシステムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるスピーカシステムの斜視図
【図２】本発明の第１〜第４の実施の形態におけるスピーカシステムと従来のスピーカシステムの低域用スピーカユニットの水平方向指向角周波数特性の特性図
【図３】本発明の第２の実施の形態におけるスピーカシステムの斜視図
【図４】（ａ）は本発明の第３の実施の形態におけるスピーカシステムの斜視図
（ｂ）は（ａ）の天面から見た水平方向の透視図
【図５】本発明の第４の実施の形態におけるスピーカシステムの斜視図
【図６】本発明の第１〜第４の実施の形態におけるスピーカシステムの水平方向指向角周波数特性の特性図
【図７】本発明の第３の実施の形態におけるスピーカシステムの水平断面での仮想音源配置を表した模式図
【図８】従来のスピーカシステムの斜視図
【図９】（ａ）は従来のスピーカシステムの低域用スピーカユニットと高域用ホーンの水平方向指向角周波数特性の特性図
（ｂ）は従来のスピーカシステムの水平方向指向角周波数特性の特性図
【図１０】半径の異なる円形平板の指向角周波数特性の特性図
【符号の説明】
１、２、３、４、１２、１３、２８、２９、３０、３１  スピーカユニット
５、６、７、２６、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９  指向角周波数特性
８、３２  高域用定指向性ホーン
９、１０、１４、１５  エンクロージャ正面に連続する面
１１  エンクロージャ正面
１６、１７、１８、１９  縁部
２０、２１、２２、２３  縁部の切り欠き
２４  前面ネット
２５  前面ネットの外周折り込み部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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