(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一又は二以上の方向性結合器を用いて電力を合成する電力合成方法であって、
前記方向性結合器の入力端子及び出力端子のうち、直流的に接続されていない入力端子及び出力端子の組における、各入力端子及び出力端子側の既存の接続を切断する接続切断ステップと、
前記接続切断ステップで既接続が切断された前記入力端子と出力端子とを、所定の伝送線路を介して接続する伝送線路接続ステップとを含むことを特徴とする電力合成方法。
【請求項２】
前記伝送線路接続ステップの前に、前記方向性結合器の入力端子に入力される高周波電力の周波数に応じた線路長の伝送線路を選択する伝送線路選択ステップを行なう請求項１記載の電力合成方法。
【請求項３】
前記伝送線路選択ステップにおいて、前記方向性結合器の入力端子に入力される高周波電力の波長λと、伝送線路長ｌの関係が下記式（１）の関係となる伝送線路を選択する請求項２記載の電力合成方法。
ｌ＝λ／２＋λ×ｎ    ・・・式（１）
なお、上記式（１）において、ｎは整数である。
【請求項４】
前記接続切断ステップの前に、前記方向性結合器の入力端子に接続された装置の故障を検知する故障検知ステップを含み、
前記故障検知ステップで前記装置の故障を検知したときに、該故障検知ステップが検知した装置が接続された入力端子及びこの入力側端子に対応する出力端子の組に、前記伝送線路接続ステップを行なう請求項１〜３のいずれか一項に記載の電力合成方法。
【請求項５】
前記二以上の方向性結合器が、縦続接続され、
前記故障検知ステップで前記装置の故障を検知したときに、正常な装置を、前記方向性結合器の各入力端子のうち、最上位側の入力端子から順に接続する装置接続切替ステップを含み、
前記接続切断ステップにおいて、前記前記装置接続切替ステップで前記装置が接続されていない入力端子に対応する出力端子の既存の接続を切断し、
前記伝送線路接続ステップにおいて、前記装置接続切替ステップ及び前記接続切断ステップで既接続が切断された入力端子と出力端子とを、前期伝送線路を介して接続する請求項４記載の電力合成方法。
【請求項６】
一又は二以上の方向性結合器を用いて電力を分配する電力分配方法であって、
前記方向性結合器の入力端子及び出力端子のうち、直流的に接続されていない入力端子及び出力端子の組における、各入力端子及び出力端子側の既存の接続を切断する接続切断ステップと、
前記接続切断ステップで既接続が切断された前記入力端子と出力端子とを、所定の伝送線路を介して接続する伝送線路接続ステップと、を含むことを特徴とする電力分配方法。
【請求項７】
前記伝送線路接続ステップの前に、前記方向性結合器の入力端子に入力される高周波電力の周波数に応じた線路長の伝送線路を選択する伝送線路選択ステップを行なう請求項６記載の電力分配方法。
【請求項８】
前記伝送線路選択ステップにおいて、前記方向性結合器の入力端子に入力される高周波電力の波長λと、伝送線路長ｌの関係が下記式（１）の関係となる伝送線路を選択する請求項７記載の電力分配方法。
ｌ＝λ／２＋λ×ｎ    ・・・式（１）
なお、上記式（１）において、ｎは整数である。
【請求項９】
一又は二以上方向性結合器を備える電力合成分配器であって、
前記方向性結合器の入力端子及び出力端子のうち、直流的に接続されていない入力端子及び出力端子の組における、各入力端子及び出力端子側の既存の接続を切断するとともに、該既存の接続が切断された前記入力端子と出力端子とを、所定の伝送線路を介して接続する伝送線路接続手段を備えることを特徴とする電力合成分配器。
【請求項１０】
前記方向性結合器の入力端子側に接続された装置の故障を検知する故障検知手段と、
前記故障検知手段の検知に基づいて、前記伝送線路接続手段に切り替えの制御を行なわせる制御手段と、を備える請求項９記載の電力合成分配器。
【請求項１１】
前記方向性結合器に入力される高周波電力の周波数に応じて前記伝送線路の線路長を変更する線路長変更手段を備える請求項９又は１０記載の電力合成分配器。
【請求項１２】
前記線路長変更手段が、前記方向性結合器に入力される高周波電力の波長λと、伝送線路長ｌの関係が下記式（１）の関係となる伝送線路を選択する請求項１１記載の電力合成分配器。
ｌ＝λ／２＋λ×ｎ    ・・・式（１）
なお、上記式（１）において、ｎは整数である。
【請求項１３】
前記方向性結合器を複数備え、該複数の方向性結合器が縦続接続される請求項９〜１２のいずれか一項に記載の電力合成分配器。
【請求項１４】
前記二以上の方向性結合器が、縦続接続され、
前記故障検知手段が前記装置の故障を検知したときに、正常な装置を、前記方向性結合器の各入力端子のうち、最上位側の入力端子から順に接続する装置接続切替手段を備える請求項９〜１３のいずれか一項に記載の電力合成分配器。
【請求項１５】
電力を合成する電力合成器を備える無線通信装置であって、
前記電力合成器が、前記請求項９〜１４のいずれか一項に記載の電力合成分配器であることを特徴とする無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ＶＨＦ帯域やＵＨＦ帯域におけるテレビジョン送信機やＦＭ送信機などの無線通信装置に用いられる高周波信号の電力合成方法、電力分配方法、電力合成分配器及びこの電力合成分配器を使用した無線通信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、例えば、ＶＨＦ帯域やＵＨＦ帯域におけるテレビジョン送信機や、ＦＭ送信機などにおいては、高周波信号の電力を合成又は分配する電力合成分配器が用いられる。
また、このような電力合成分配器においては、カップラ合成やウィルキンソン型合成回路の場合はアンバランス電力、トランスフォーマー型合成回路が用いられる。
【０００３】
このような電力合成分配器としては、例えば、特許文献１に記載の技術が提案されている。
この電力合成分配器は、電力合成器として用いられるときは、例えば、複数の電力増幅器から出力される信号がそれぞれ入力され、これらの電力を合成して出力する。
また、電力合成分配器は、入力された信号源の電力を分配して出力することもできる。
また、特許文献１記載の電力合成分配器には、方向性結合器が備えられている。
方向性分配器は、例えば、特許文献２及び特許文献３にその使用方法が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平０６−００６１１６号公報
【特許文献２】実開平０２−０４３００１号公報
【特許文献３】特開平０８−２２２９０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このような電力合成分配器は、電力合成器として用いられるとき、設計された合成数よりも少ない任意の数の入力信号が入力されると、不平衡電力が生じ、出力が大幅に低下してしまうという問題があった。
一般に、電力合成器の合成出力Ｐｔは、設計上の合成数をｎ、単体出力をＰとし、電力合成器に実際に入力される電力の数をｍとすると、下記式（２）のように表される。
Ｐｔ＝Ｐ・（ｎ−ｍ）＾２／ｎ    ・・・（２）
すなわち、例えば、複数台の並列運転している電力増幅器の各出力を電力合成器で合成している状態において、何れかのＰＡが故障して出力が０となってしまった場合、トータルの合成出力が大幅に低減してしまう。
そのため、電力の出力が効率的に行なうことができないという問題があった。
【０００６】
また、電力合成分配器は、電力分配器として用いられるときに、設計された分配数よりも少ない任意の数の出力信号を出力しようとすると、電力の損失が生じてしまっていた。
そのため、電力の出力が効率的に行なうことができないという問題があった。
【０００７】
本発明は、以上のような従来の技術が有する問題を解決するために提案されたものであり、方向性結合器を用いて電力を合成し、又は分配する場合、設計された合成又は分配数よりも少ない任意の数の信号が入力又は出力されても、電力の損失が生じないようにして、電力の出力を効率的に行なわせる電力合成方法、電力分配方法、電力合成分配器及び無線通信装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の電力合成方法は、一又は二以上の方向性結合器を用いて電力を合成する電力合成方法であって、前記方向性結合器の入力端子及び出力端子のうち、直流的に接続されていない入力端子及び出力端子の組の既存の接続を切断する接続切断ステップと、前記入力端子及び出力端子の組に、所定の伝送線路を接続する伝送線路接続ステップとを含む構成としている。
【０００９】
また、本発明の電力分配方法は、一又は二以上の方向性結合器を用いて電力を分配する電力分配方法であって、前記方向性結合器の入力端子及び出力端子のうち、直流的に接続されていない入力端子及び出力端子の組の既存の接続を切断する接続切断ステップと、前記入力端子及び出力端子の組に、所定の伝送線路を接続する伝送線路接続ステップとを含む構成としている。
【００１０】
また、本発明の電力分配合成器は一又は二以上方向性結合器を備える電力合成分配器であって、前記方向性結合器の入力端子及び出力端子のうち、直流的に接続されていない入力端子及び出力端子の組の既存の接続を切断するとともに、該既存の接続が切断された前記入力端子及び出力端子の組に、所定の伝送線路を接続する伝送線路接続手段を備えている。
【００１１】
また、本発明の無線通信装置は、電力を合成する電力合成器を備える無線通信装置であって、前記電力合成器が、上記電力合成分配器である構成としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の電力合成方法、電力分配方法、電力合成分配器及び無線通信装置によれば、方向性結合器を用いて電力を合成し、又は分配する場合、設計された合成又は分配数よりも少ない任意の数の信号が入力又は出力されても、電力の損失が生じないようにできるので、電力の出力を効率的に行なわせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る電力合成方法、電力分配方法、電力合成分配器、及び、無線通信装置の好ましい実施形態について説明する。
［第一実施形態］
まず、本発明の第一実施形態に係る電力合成分配器を用いた電力合成方法について説明する。
図１には、本発明の第一実施形態に係る電力合成分配器を用いた無線通信装置の等価回路図を示している。
この無線通信装置は、例えば、ＶＨＦ帯域やＵＨＦ帯域におけるテレビジョン送信機やＦＭ送信機などとして用いられる。
【００１４】
図１に示すように、この無線通信装置は、複数の電力増幅器１１，１２と、出力用のアンテナＡと、電力増幅器１１，１２及びアンテナＡ間に介装され電力増幅器１１，１２からの電力を合成してアンテナＡに出力する電力合成分配器と、を備えている。
電力増幅器１１，１２は、所定の高周波信号を、所定電力Ｐに増幅して出力する。
出力用のアンテナＡは、電力合成分配器からの電力を受けて所定の電波を発生する。
【００１５】
電力合成分配器は、一つの方向性結合器Ｈ１を備えている。
図２には、一般的な方向性結合器を示している。
同図に示すように、方向性結合器Ｈは、四つの端子ａ，ｂ，ｃ，ｄを備えている。
この方向性結合器Ｈは、端子ａから端子ｃまでの経路及び端子ｂから端子ｃまでの経路は、直流的な接続となっている。
この方向性結合器Ｈにおいて、例えば、端子ａに入力された電力は、端子ｃ，ｄの双方に電力が分配されて出力される。
また、端子ａから端子ｃ，ｄへの出力は、端子ｃを基準（０°）とすると、端子ｄには、−９０°位相がずれて出力される。
【００１６】
また、端子ｂに入力された電力は、端子ｃ，ｄの双方に電力が分配されて出力される。
また、端子ｂから端子ｃ，ｄへの出力は、端子ｄを基準（０°）とすると、端子ｃには、−９０°位相がずれて出力される。
方向性結合器Ｈは、左右対称になっており、端子ａ及び端子ｂと同様に、端子ｃから入力された電力は、端子ａ及び端子ｂに出力され、また、端子ｄから入力された電力も、端子ａ及び端子ｂに出力される。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態の方向性結合器Ｈ１には、その結合度が、例えば、３．０１ｄＢのものが用いられる。
この方向性結合器Ｈ１は、端子ａが第一の入力側ポート２１として、端子ｂが第二の入力側ポート２２として、端子ｃが第一の出力側ポート３１として、端子ｄが、第二の出力側ポート３２としてそれぞれ機能する。
【００１８】
第一の入力側ポート２１には、第二の電力増幅器１２が、第二の入力側ポート２２には、第二の電力増幅器１２がそれぞれ接続されている。
第一の出力側ポート３１には、出力用アンテナＡが接続されている。
第二の出力側ポート３２には、ダミーロードＤＬが接続されている。
ダミーロードＤＬは、高周波エネルギーを電波にすることなく熱に変換するものである。
【００１９】
このような構成からなる無線通信装置を用いるときは、第一及び第二の電力増幅器１１，１２で増幅された電力信号を、電力合成分配器である方向性結合器Ｈ１に入力する（図１（ａ））。
このようにすると、電力合成分配器が、第一の及び第二の入力側ポート２１，２２に入力された電力を合成し、第一の出力側ポート３１から出力することができる。
そのため、第一の出力側ポート３１から出力される電力は、２・Ｐとなる。
【００２０】
次に、電力増幅器１１，１２のいずれか一方（図１（ａ）では電力増幅器１２）が故障した場合について説明する。
この場合、電力合成分配器の合成出力Ｐｔは、設計上の合成数が２、単体出力がＰ、電力合成分配器に実際に入力される電力の数が１であることから、上記式（２）により、第一の出力側ポート３１及び第二の出力側ポート３２に出力される電力は、Ｐ／２となる。
【００２１】
この場合、無線通信装置の管理者は、無線通信装置を以下のようにして用いる。
無線通信装置の管理者は、方向性結合器Ｈ１の第二の入力側ポート２２から第二の電力増幅器１２を取り外す。また、第二の出力側ポート３４からダミーロードＤＬを取り外す。
【００２２】
また、管理者は、電力増幅器１１から出力される高周波電力の周波数に応じた線路長ｌの伝送線路５０を選択する。
ここで、伝送線路５０の選択方法として、例えば、各伝送線路５１が備える機械式、線路切替式の位相器を操作して線路長を変更したり、線路長ｌの異なる複数の伝送線路５０を予め用意しておき、これらのうちいずれかの伝送線路５０を選択することにより行なう。
この際、伝送線路５０として、第一の入力側ポート２１に入力される高周波電力の波長λと、伝送線路５０の線路長ｌの関係が下記式（１）の関係となるものが選択される。
路線長ｌ＝λ／２＋λ×ｎ    ・・・式（１）
なお、上記式（１）において、ｎは整数である。
【００２３】
次に、管理者は、選択した伝送線路５０を、方向性結合器Ｈ１の二つの入力端子ａ，ｂと二つの出力端子ｃ，ｄのうち、直流的に接続されていない入力端子ａ，ｂと出力端子ｃ，ｄの組に接続する（図１（ａ）及び図２参照）。
ここでは、第二の電力増幅器１２が故障しているので、第二の入力側ポート２２と、これに直接的に接続されていない第二の出力側ポート３２とを、伝送線路５０を用いて接続する。
【００２４】
このようにすると、方向性結合器Ｈ１の端子ａ−端子ｃ（第一の入力側ポート２１−第一の出力側ポート３１）のルートの位相が基準（０°）とすると、端子ａ（第一の入力側ポート２１）から伝送線路５０を介して端子ｂ（第二の入力側ポート２２）に至った信号の位相差は−２７０°−３６０°×ｎとなる（図２及び３参照）。
そのため、再度方向性結合器Ｈ１の第一の入力側ポート２１に入力される信号と、第二の入力側ポート２２に入力される信号との位相差が９０°＋３６０°×ｎとなる。
すなわち、第一の入力側ポート２１から第一の出力側ポート３１に至る信号及び第二の入力側ポート２２から第一の出力側ポート３１に至る信号の位相差が、合うようになるので、これらの信号の電力を効率よく合成させることができる。
そのため、第一の出力側ポート３１からは、電力Ｐの信号が出力される。
【００２５】
これにより、方向性結合器Ｈ１が、第二の出力側ポート３４のダミーロードで失われていた信号の電力を、第一の入力側ポート２１から第一の出力側ポート３１に至る信号の電力に合成して、第一の出力側ポート３１から出力させることができ、第一の入力側ポート２１−第一の出力側ポート３１間の通過損失を低減することができる。
その後、管理者が、電力増幅器１１が交換されたりして復旧したならば、配線を元の状態に戻す。
【００２６】
次に、本実施形態に係る電力合成分配器のシミュレーションを説明する。
このシミュレーションは、方向性結合器Ｈ１として、理想λ／４方向性結合器を用いた。
また、伝送線路５０は、方向性結合器Ｈ１に入力される高周波電力の周波数ｆ＝６６６ＭＨｚとしたときの波長λ（１／ｆ）としたとき、２端子間が線路長ｌ＝λ／２、３・λ／２、５・λ／２となるようにした。
【００２７】
図４には、この伝送線路の損失を示している。
なお、本シミュレーションにおいては、伝送線路５０は、同軸ケーブルで構成され、絶縁部の比誘電率εｒ＝１、内導体の外形φ１＝１ｍｍ、外導体の内径φ２＝２．３ｍｍ、特性インピーダンスＺ＝５０Ωとした。また、内導体及び外導体は、ともにＣｕであることとした。
【００２８】
図５には、方向性結合器の結合度が３ｄＢの場合において、電力合成分配器の第一の入力側ポート２１−第一の出力側ポート３１間の通過特性を示している。
図６には、方向性結合器の結合度が１０ｄＢの場合において、電力合成分配器の第一の入力側ポート２１−第一の出力側ポート３１間の通過特性を示している。
図７には、伝送線路を第二の入力側ポートと２２−第二の出力側ポート３２とに接続しない状態で、第一の入力側ポート２１−第一の出力側ポート３１間の通過特性を示している。
【００２９】
図５及び図６に示すように、電力合成分配器は、周波数６６６Ｈｚ前後において、ほとんど損失がないことから、第一の入力側ポート２１に入力する高周波電力の周波数に対応する波長λに対し、λ／２＋λ×ｎ（ｎは整数）を選択することにより、低損失の通過特性を得ることができる。
一方、図７に示すように、伝送線路５０を接続しない状態では、通過特性が、非常に悪くなってしまう。
【００３０】
伝送線路５０の長さが長くなると、低損失な通過特性が得られる帯域が狭くなる。
また、結合度が小さくなると、伝送線路５０を通過する信号比が多くなるので、伝送線路のロスの影響を受けやすくなり、最良点での通過ロスが増える。
また、方向性結合器Ｈ１は、その結合度が小さくなればなるほど伝送線路５０の長さによる影響は受けにくくなり、帯域を広くすることができる。
なお、結合度３ｄＢ、１０ｄＢの方向性結合器について述べたが、任意の結合度についても同様の低損失な通過特性を得ることができる。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態に係る電力合成方法によれば、二つの合成数の電力合成分配器を電力合成器として用いたときに、例えば、電力合成分配器に入力する入力増幅器が故障するなどし、一つの入力信号を入力した場合であっても、出力の低下を低減することができる。
そのため、電力合成分配器に、電力を効率的に出力させることができる。
【００３２】
［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態に係る電力合成分配器を用いた電力合成方法について説明する。
図８には、本実施形態に係る電力合成分配器を用いた無線送信装置の等価回路図を示している。
図８（ａ）に示すように、本実施形態に係る電力合成分配器は、三電力の合成を行なうことができる点で、上記第一実施形態のものと異なる。
【００３３】
この電力合成分配器は、結合度が３．０１ｄＢの第一の方向性結合器Ｈ１と、結合度が４．７７ｄＢの第二の方向性結合器Ｈ２とを備えている。
第一及び第二の方向性結合器Ｈ１，Ｈ２は、上記第一実施形態と同様の構成であり（図２参照）、縦続接続されている。
ここでいう縦続接続は、図２に示すように、上位の方向性結合器（第一の方向性結合器Ｈ１）の出力側の二つの端子ｃ，ｄのうち、一方の端子（端子ｃ）に、下位の方向性結合器（第二の方向性結合器Ｈ２）入力側の二つの端子ａ，ｂのうち、一方の端子（端子ｂ）を順次接続することである（図８（ａ）参照）。
また、最上位の方向性結合器は、入力側の端子ａ，ｂの双方が、方向性結合器に接続されていない方向性結合器（第一の方向性結合器Ｈ１）である（図８（ａ）参照）。
また、ここでいう方向性結合器の最上位の入力端子は、最上位の方向性結合器（第一の方向性結合器Ｈ１）の入力側の端子ｂ（図８に示す第一の入力側ポート２１）である。
最上位以下の入力端子は、各方向性結合器の端子ａ（第二の入力側ポート２２及び第三の入力側ポート２３）であり、最上位の方向性結合器から下位側の方向性結合器に向けて順に、順位が定められる。
【００３４】
この電力合成分配器は、第一〜第三の入力側ポート２１〜２３と、第一〜第三の出力側ポート３１〜３３とを備えている。
第一の入力側ポート２１は、第一の方向性結合器Ｈ１の端子ｂ、第二の入力側ポート２２は、第一の方向性結合器Ｈ１の端子ａ、第三の入力側ポート３３は、第二の方向性結合器Ｈ２の端子ａである。
第一の出力側ポート３１は、第一の方向性結合器Ｈ１の端子ｄ、第二の出力側ポート３２は、第二の方向性結合器Ｈ２の端子ｄ、第三の出力側ポート３３は、第二の方向性結合器Ｈ２の端子ｃである。
【００３５】
第一の入力側ポート２１には、第一の電力増幅器１１が、第二の入力側ポート２２には、第二の電力増幅器１２が、第三の入力側ポート２３には、第三の電力増幅器１３が、それぞれ接続される。
また、第一の出力側ポート３１及び第二の出力側ポート３２には、ダミーロードＤＬが接続される。
また、第三の出力側ポート３３には、出力用のアンテナＡが接続される。
また、第一〜第三の電力増幅器１１〜１３は、それぞれ、電力Ｐを出力する。
【００３６】
このようにすると、電力合成分配器は、各入力側ポート２１〜２３に接合された各電力増幅器１１〜１３からの電力を、第一及び第二の方向性結合器Ｈ１，Ｈ２で合成するとともに、合成した電力をアンテナＡ側に出力する。
この場合、アンテナＡ側に出力される電力は、３・Ｐとなる。
【００３７】
この状態で第一〜第三の電力増幅器１１〜１３のいずれかが故障すると、無線通信装置の管理者が、上記第一実施形態と同様にして、一時的な伝送線路の配線を行なう（図７（ｂ）参照）。
【００３８】
例えば、第三の電力増幅器１３が故障した場合には、第二の出力側ポート３２から出力される電力が２・Ｐ／３、第三の出力側ポート３３から出力される電力が４・Ｐ／３となる。
そのため、管理者は、第三の入力側ポート２３から第三の電力増幅器１３を取り外し、第二の出力側ポート３２からダミーロードＤＬを取り外し、出力用のアンテナＡを第三の出力側ポート３３から取り外して第二の出力側ポート３２に接続する。
次に、管理者は、第一及び第二の電力増幅器１１，１２により入力された高周波電力の波長に応じた線路長の伝送線路５０を選択し、選択した伝送線路５０を、第二の方向性結合器Ｈ２において、直流的に接続されていない入力端子ａ（第三の入力側ポート２３）及び出力端子ｃ（第三の出力側ポート３３）の組に接続する。
【００３９】
このようにすると、上記と同様に、再度方向性結合器Ｈ２に入力される第三の入力側ポート２３の信号と、第二の入力側ポート２２に入力される信号との位相差が９０°＋３６０°×ｎとなる。
これにより、第三の出力側ポート３３から出力される電力が、第三の入力側ポート２３に入力されるとともに、これと、第二の入力側ポート２２から第二の出力側ポート３２に通過する信号との電力が合成されるので、第二の方向性結合器Ｈ２の端子ｂ−端子ｄ間の通過損失を低減せしめることができる。
そのため、第二の出力側ポート３２からは、電力２・Ｐの信号を出力することができる。
その後、電力増幅器１３が復旧したならば、元の配線に戻す。
【００４０】
また、第二の電力増幅器１２が故障した場合には、管理者が、第三の入力側ポート２３から第三の電力増幅器１３を取り外し、上記と同様に、第三の入力側ポート２３と、第三の出力側ポート３３とを伝送線路を用いて接続する。
そして、第二の入力側ポート２２から故障した第二の電力増幅器１２を取り外し、かわりに、第三の入力側ポート２３から取り外した第三の電力増幅器１３を接続する。
【００４１】
また、第一の電力増幅器１１が故障した場合には、第二の電力増幅器１２が故障したときと同様に、管理者が、第三の入力側ポート２３から第三の電力増幅器１３を取り外し、第三の入力側ポート２３と、第三の出力側ポート３３とを伝送線路を用いて接続する。
そして、第一の入力側ポート２１から故障した第一の電力増幅器１１を取り外し、代わりに、第三の入力側ポート２３から取り外した第三の電力増幅器１３を接続する。
【００４２】
また、三つの電力増幅器１１〜１３のうち、いずれか二つが故障した場合は、管理者が、第三の入力側ポート２３と第三の出力側ポート３３との組、第二の入力側ポート２２と第二の出力側ポート３２との組のそれぞれにおいて、伝送線路を用いて互いに接続する。
そして、第一の入力側ポート２１に、正常な電力増幅器を接続して第一の出力側ポートにアンテナを接続する。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態の無線通信装置によれば、電力合成器として用いた電力回路において、三つの合成数よりも少ない二以下の数の入力信号が、入力されても出力の損失を低減することができる。
そのため、電力合成分配器に、電力を効率的に合成して出力させることができる。
【００４４】
［第三実施形態］
次に、本発明の第三実施形態に係る電力合成分配器を用いた電力合成方法について説明する。
図９には、本実施形態の電力合成分配器を用いた無線送信装置の等価回路図を示している。
図９（ａ）に示すように、本実施形態に係る電力合成分配器は、四つの電力の合成を行なうことができる点で、上記実施形態と異なる。
【００４５】
この電力合成分配器は、結合度が３．０１ｄＢの第一の方向性結合器Ｈ１と、結合度が４．７７ｄＢの第二の方向性結合器Ｈ２と、結合度が６．０２ｄＢの第三の方向性結合器Ｈ３とを備えている。
第一〜第三の方向性結合器Ｈ１〜Ｈ３は、上記実施形態と同様の構成であり（図２参照）、順に縦続接続されている。
すなわち、第二実施形態の電力合成分配器の構成に加えて、第二の方向性結合器Ｈ２の端子ｃに、第三の方向性結合器Ｈ３の端子ｂを接続する構成としている。
【００４６】
また、第三の方向性結合器Ｈ３において、端子ａが、第四の入力側ポート２４、端子ｄが、第三の出力側ポート３３、端子ｃが第四の出力側ポート３４として用いられる。
第四の入力側ポート２４には、第四の電力増幅器１４が接続されている。
また、第三の出力側ポート３３には、ダミーロードＤＬが、第四の出力側ポート３４には、出力用のアンテナＡが、それぞれ接続されている。
【００４７】
このような構成の無線通信装置は、電力合成分配器において、各入力側ポート２１〜２４に接続された電力増幅器１１〜１４からの電力を、第一〜第三の方向性結合器Ｈ１〜Ｈ３で合成するので、合成された電力をアンテナＡ側に出力することができる。
【００４８】
この状態で、この電力合成分配器を二つの電力を合成する電力合成器として用いたりする場合には、管理者が、上記と同様にして伝送線路５６，５７の接続を行なう（図９（ｂ）参照）。
すなわち、第三の入力側ポート２３、第四の入力側ポート３４からそれぞれ電力増幅器１３，１４を取り外し、第四の出力側ポート３４からダミーロードＤＬを取り外し、第三の出力側ポート２３から出力用のアンテナＡを取り外して、これを第四の出力側ポート３４に接続する。
【００４９】
また、選択した伝送線路５６，５７を、方向性結合器Ｈ３の二つの端子及び二つの端子のうち、直流的に接続されていない端子及び端子の組に接続する。
また、第三の出力側ポート３３からダミーロードを取り外し、出力用のアンテナＡを第四の出力側ポート３４から取外して第二の出力側ポート３２に接続する。
【００５０】
なお、一又は二以上の電力増幅器が故障するなどしたときには、管理者により、正常な電力増幅器が、各方向性結合器Ｈ１〜Ｈ３の入力側ポートのうち、最上位の入力側ポート（第一の入力側ポート２１側）から順に、入力側ポートに接続されるようにする。
図９（ｃ）に示すように、例えば、第二及び第四の電力増幅器１２，１４が故障したときは、管理者は、第二及び第四の電力増幅器１２，１４を取り外すとともに、第三の電力増幅器を、第二の入力側ポート２２に接続する。
そして、管理者は、電力増幅器が接続されていない第四の入力側ポート２４と、この入力側ポート２４に対応する出力側ポート３４とを、伝送線路５７で互いに接続する。
また、管理者は、第三の入力側ポート２３と、この入力側ポート２３に対応する出力側ポート３３とを、伝送線路５６で互いに接続する。
【００５１】
このようにすると、設計合成数が四つのタイプの電力合成分配器であっても、一つ〜三つの電力が入力されたときに、電力合成分配器の通過特性を良好にすることができる。
また、電力増幅器が、一つの場合であっても、電力合成分配器の通過特性を良好にすることができ、電力合成分配器による電力の損失を低減することができる。
【００５２】
次に、本発明の第三実施形態に係る電力合成分配器を用い、電力を分配する電力分配方法について説明する。
図１０には、電力分配器として用いられる電力合成分配器を示している。
同図に示すように、この電力合成分配器は、第三の方向性結合器Ｈ３の端子ｃが、第一の入力側ポート９１、第三の方向性結合器Ｈ３の端子ｄが、第二の入力側ポート９２、第二の方向性結合器Ｈ２の端子ｄが、第三の入力側ポート９３、第一の方向性結合器Ｈ１の端子ａが、第四の入力側ポート９４としてそれぞれ用いられる。
また、第三の方向性結合器Ｈ３の端子ａが、第一の出力側ポート９５、第二の方向性結合器Ｈ２の端子ａが、第二の出力側ポート９６、第一の方向性結合器Ｈ１の端子ａが、第三の出力側ポート９７、第一の方向性結合器Ｈ１の端子ｂが、第四の出力側ポート９８としてそれぞれ用いられる。
【００５３】
電力合成分配器は、四分配の電力分配器として用いるときは、例えば、第一の入力側ポート９１に、信号源Ｓを接続して、その他の入力側ポート９２〜９３にダミーロードＤＬを接続する（図示せず）。
このようにすると、電力合成分配器が、信号源Ｓの電力を、第一〜第四の出力側ポート９５〜９８に分配して出力させることができる。
【００５４】
次に、電力合成分配器が、三分配の電力分配器として用いられるときは、第二の入力側ポート９２に、信号源を接続して、第三及び第四の入力側ポート９３，９４にダミーロードＤＬを接続する。
また、上記式（１）を用い、信号源Ｓからの高周波電力の波長λに基づく伝送線路５０を選択し、この伝送線路５０により第一の入力側ポート９１と第一の出力側ポート９５とを接続する。
このようにすると、第三の方向性結合器Ｈ３において、第一の出力側ポート９５から出力され、第一の入力側ポート９１から入力された電力が、第二の入力側ポート９２から入力された電力に合成される。
そのため、第二〜第四の出力側ポート９６〜９８において、電力合成分配器であまり電力を損失させることなく電力を分配することができる。
【００５５】
また、この電力合成分配器が二分配の電力分配器として用いられるときは、第三の入力側ポート９３には、信号源Ｓが接続され、第四の入力側ポート９４には、ダミーロードが接続される。
また、上記と同様にして選択された伝送線路５０が、第一の入力側ポート９１と第一の出力側ポート９５とに接続される。また、伝送線路５０が、第二の入力側ポート９２と第二の出力側ポート９６とに接続される。
このようにすると、第二の方向性結合器Ｈ２において、第二の出力側ポート９６から出力され、第二の入力側ポート９２から入力された電力が、第三の入力側ポート９３から入力された電力に合成される。
【００５６】
以上説明したように、本実施形態に係る電力分配方法によれば、電力分配器として用いるときに、設計された分配数よりも少ない任意の数の出力信号を出力しても、出力する電力の損失を低減せしめることができる。
また、電力合成分配器に、電力を効率的に合成又は分配して出力させることができる。
【００５７】
［第四実施形態］
次に、本発明の第四実施形態に係る電力合成分配器について説明する。
図１０には、本実施形態に係る電力合成分配器を用いた無線通信装置を示している。
本実施形態に係る電力合成分配器は、上記第一実施形態と、電力合成分配器の構成が以下の点で異なる。
電力合成分配器は、方向性結合器Ｈ１の二つの入力端子２１，２２及び二つの出力端子３１，３２のうち、直流的に接続されていない入力端子及び出力端子の組（入力端子２１−出力端子３１の組又は入力端子２２−出力端子３２の組）における、各入力端子及び出力端子側の既存の接続を切断するとともに、既存の接続が切断された入力端子と出力端子とを、所定の伝送線路を介して接続する伝送線路接続手段を備えている。
【００５８】
伝送線路接続手段は、第一及び第二の入力側スイッチ６１，６２と、第一及び第二の出力側スイッチ７１，７２とを備えている。
第一の入力側スイッチ６１は、第一の電力増幅器１１及び第一の入力側ポート２１間に設けられており、第一の入力側ポート２１を、第一の電力増幅器側１１又は第一の伝送線路５１に切り替える機能を備えている。
第二の入力側スイッチ６１は、第二の電力増幅器１２及び第二の入力側ポート２２間に設けられており、第二の入力側ポート２２を、第二の電力増幅器側１２又は第二の伝送線路５２に切り替える機能を備えている。
【００５９】
第一の出力側スイッチ７１は、第一の出力側ポート３１の後位側に備えられており、第一の出力側ポート３１を、出力用のアンテナＡ１、ダミーロードＤＬ、及び、伝送線路５１のいずれかに切替可能になっている。
第二の出力側スイッチ７２は、第二の出力側ポート３２の後位側に備えられており、第二の出力側ポート３２を、出力用のアンテナＡ２、ダミーロードＤＬ、及び、伝送線路５２のいずれかに切替可能になっている。
【００６０】
また、電力合成分配器は、方向性結合器Ｈ１の入力側ポート２１，２２に接続された装置（電力増幅器１１，１２）の故障を検知する故障検知手段と、故障検知手段の検知に基づいて、伝送線路接続手段に切替の制御を行なう制御手段と、を備えている。
故障検知手段は、第一の電力増幅器１１の故障を検知する第一の検知センサ８１と、第二の電力増幅器１２の故障を検知する第二の検知センサ８２とを備えている。
第一及び第二の検知センサ８１，８２は、第一及び第二の電力増幅器１１，１２の故障を検知可能になっている。
また、第一及び第二の検知センサ８１，８２は、電力増幅器１１，１２から出力される高周波電力の周波数を検知する機能も備えている。
【００６１】
制御手段は、例えば、マイクロプロセッサなどにより構成される制御部８０を備えている。
制御部８０は、第一及び第二の検知センサ８１，８２が故障を検知がしていないときは、例えば、第一の入力側スイッチ６１に第一の電力増幅器１１側を選択させ、第二の入力側スイッチ６２に第二の電力増幅器１２側を選択させる。
また、制御部８０は、第一の出力側スイッチ７１に、出力用アンテナＡ１を選択させ、第二の出力側スイッチ７２に、ダミーロードＤＬを選択させる。
【００６２】
また、制御部８０は、第一の検知センサ８１が故障を検知すると、第一の入力側スイッチ６１に、伝送線路５１側を選択させ、第一の出力側スイッチ７１に、第一の伝送線路５１を選択させ、第二の出力側スイッチ７２にアンテナＡ２を選択させる。
このようにすると、第一の出力側ポート３１と第一の入力側ポート２１とが、第一の伝送線路５１で接続させられる。
また、制御部８０は、第二の検知センサ８２が故障を検知すると、第二の入力側スイッチ７２に伝送線路５２側を選択させ、第二の出力側スイッチ７２に伝送線路５２を選択させる。
このようにすると、第二の出力側ポート３２と第二の入力側ポート２２とが、第二の伝送線路５２で接続させられる。
これにより、故障が生じたときに、自動で、伝送線路５１，５２を接続することができる。
【００６３】
また、電力合成分配器は、各伝送線路５１，５２の線路長ｌを変更する線路長変更手段を備えている。
線路長変更手段は、例えば、各伝送線路５１が備える機械式、線路切替式の位相器と、この位相器の制御を行なう制御部８０とにより実現される。
【００６４】
制御部８０は、第一及び第二の検知センサ８１，８２が検知した周波数に応じて、方向性結合器Ｈ１に入力される高周波電力の波長λと、伝送線路の路線長ｌの関係が下記式（１）の関係となるように、上記の位相器を制御する。
ｌ＝λ／２＋λ×ｎ    ・・・式（１）
なお、上記式（１）において、ｎは整数である。
このようにすると、制御部８０が、伝送線路５１，５２を最適の線路長ｌにすることができる。これにより、第一又は第二の電力増幅器１１，１２が故障しても、電力合成分配器が、故障していない電力増幅器１１，１２が出力する電力をほとんど損失させることなく、出力用のアンテナＡ１，Ａ２側に出力することができる。
【００６５】
以上の構成からなる無線通信装置の動作について説明する。
この無線通信装置は、上記第一実施形態と同様に使用されることにより、第一及び第二の電力増幅器１１，１２からの電力を合成して出力することができる。
【００６６】
この状態で、第一の電力増幅器１１が故障すると、第一の検知センサ８１が、第一の電力増幅器１１の故障を検知する。
次に、第二の検知センサ８２が、第二の電力増幅器１２が出力する高周波電力の周波数を検知する。
制御部８０は、第二の検知センサ８２で検知した高周波電力の周波数に基づいて、第二の電力増幅器１２から出力した高周波電力の波長λを算出し、位相器を制御して第一の伝送線路５１の線路長ｌを最適にする。
【００６７】
そして、制御部８０は、第一の入力側スイッチ６１に、第一の伝送線路５１側を選択させ、第一の出力側スイッチ７１に、第一の伝送線路５１側を選択させ、第二の出力側スイッチ７２にアンテナＡ２側を選択させる。
その後、第一の電力増幅器１１が交換されるなどしたときには、制御部８０をリセットし、各スイッチを元の状態に戻す。
【００６８】
また、第二の電力増幅器１２が故障したときには、上記と同様に、第二の検知センサ８２が、第二の電力増幅器１２の故障を検知する。
次に、第一の検知センサ８１が、第一の電力増幅器１１が出力する高周波電力の周波数を検知する。
制御部８０は、第一の検知センサ８１で検知した周波数に基づいて、第一の電力増幅器１１から出力した高周波電力の波長λを算出し、位相器を制御して第二の伝送線路５２の線路長ｌをこの波長に基づいて最適にする。
そして、制御部８０は、第二の入力側スイッチ６２に、第二の伝送線路５２側を選択させ、第二の出力側スイッチ７２に、第二の伝送線路５２を選択させる。
その後、第二の電力増幅器１２が交換されるなどしたときには、例えば、管理者が、制御部８０をリセットし、各スイッチを元の状態に戻す。
【００６９】
以上説明したように、本実施形態に係る電力合成分配器によれば、第一実施形態と同様に、電力合成器として用いたときに、設計された合成数よりも少ない任意の数の入力信号が入力されても、出力の損失を低減することができる。
このようにすると、各電力増幅器に故障が生じたときに、管理者自身が、逐一伝送線路５１，５２を方向性結合器Ｈ１の各端子２１，２２，３１，３２に接続することなく、制御部８０が、伝送線路５１，５２を自動的に切り替えることができる。
また、制御部８０が、方向性結合器Ｈ１に入力される高周波電力の周波数に応じて伝送線路５１，５２の線路長ｌを変更するので、より一層確実に、出力の損失を低減することができる。
【００７０】
［第五実施形態］
次に、本発明の第五実施形態に係る電力合成分配器について説明する。
図１２には、本実施形態の電力合成分配器を用いた無線通信装置を示している。
本実施形態に係る電力合成分配器は、上記第三実施形態の電力合成分配器に、第四実施形態の電力合成分配器を適用した変形例である。
【００７１】
図１１に示すように、電力合成分配器は、上記第三実施形態の電力合成分配器と同様に、複数（三つ）の方向性結合器Ｈ１〜Ｈ３を備え、これらが縦続接続されている。
また、電力合成分配器は、第二の入力側ポート２２と第二の出力側ポート３２とを接続可能な第一の伝送線路５１、第三の入力側ポート２３と第三の出力側ポート３３とを接続可能な第二の伝送線路５２、第四の入力側ポート２４と第四の出力側ポート３４とを接続可能な第三の伝送線路５３を備えている。
【００７２】
また、電力合成分配器は、故障検知手段である検知センサ（図示せず）が、入力側ポート２１〜２４に接続された装置（第一〜第四の電子増幅器１１〜１４）の故障を検知したときに、正常な装置を、方向性結合器Ｈ１〜Ｈ３の入力側ポート２１〜２４のうち、最上位の入力側ポート（第一の入力側ポート２１）から順に接続する装置接続切替手段を備えている。
この装置接続切替手段は、第一〜第四の電力増幅器１１〜１４を、それぞれ、第一〜第四の入力側ポート２１〜２４のいずれかに切替えて接続可能な接続切替回路４０により実現されている。
【００７３】
接続切換回路４０は、制御部（図示せず）により操作され、第一〜第四の電力増幅器１１〜１４の故障を検知する検知センサの検知に基づいて、正常な電力増幅器１１〜１４を、第一の入力側ポート２１側から順に接続する機能を備えている。
また、電力合成分配器は、第二〜第四の入力側ポート２２〜２４の前位側であって、接続切換回路４０の後位には、第一〜第三の入力側スイッチ６１〜６３が介装されている。
この各入力側スイッチ６１〜６３は、上記実施形態と同様に、入力側ポート２２〜２４を、電力増幅器１２〜１４側又は第一伝送線路５１〜５３側に切り替えて接続可能な構成としている。
【００７４】
また、第一〜第四の出力側ポート３１〜３４の各後位には、第一〜第四の出力側スイッチ７１〜７４が設けられている。
第一の出力側スイッチは、出力側ポート３１を、アンテナＡ側又はダミーロードＤＬ側に切り替えて接続可能な構成としている。
また、第二〜第四の出力側スイッチ７２〜７４は、上記実施形態と同様に、出力側ポート３２〜３４を、伝送線路５１〜５３側，アンテナＡ側又はダミーロードＤＬ側に切り替えて接続可能な構成としている。
【００７５】
また、出力側スイッチ７１〜７４及び出力用のアンテナＡ間には、アンテナＡを出力側スイッチ７１〜７４のいずれかに選択可能に切り替えるスイッチ４１を備えている。
また、図示しないが、上記実施形態と同様の制御部及び検知センサを備えている。
【００７６】
以上の構成からなる本実施形態の電力合成分配器を用いた無線通信機器は、以下のように動作する。
第一〜第四の電力増幅器１１〜１４が正常な場合には、上記実施形態と同様に、各電力増幅器１１〜１４からの電力が、電力合成分配器で合成されてアンテナＡ側に出力される。
【００７７】
また、四つの電力増幅器１１〜１４のうち、一〜三つの電力増幅器が故障し、これを検知センサがこれ検知すると、制御部が、接続切換回路４０に、正常な電力増幅器を、第一の入力側ポート２１から順に接続させる。
また、制御部が、第一〜第三の入力側スイッチ６１〜６３及びこれに対応する第二〜第四の出力側スイッチ７２〜７４に対し、下位側のスイッチから順に、検知センサが検知した故障した電力増幅器の数に応じて、各入力側ポート及び出力側ポートの組を、伝送線路５１〜５３側に切替えて互いに接続する。
【００７８】
以上説明したように本実施形態の電力合成分配器を用いた無線通信機器によれば、三以上の電力を合成するタイプの電力合成分配器が、電力合成器として用いられるときに、設計された合成数よりも少ない任意の数の電力が入力されても、出力の損失を低減することができる。
また、運用中に故障などが電力増幅器に生じても、接続切換回路４０が、正常な電力増幅器を最上位の入力側ポート２１から順に接続するので、これによっても、出力の損失を低減することができる。
そのため、電力合成分配器が、入力される電力を効率的に出力することができる。
【００７９】
以上、本発明の電力合成分配器の使用方法、電力合成分配器、及び、無線通信装置について、好ましい実施形態を示して説明したが、本発明に係る電力合成分配器の使用方法、電力合成分配器、及び、無線通信装置は、上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。
例えば、上記実施形態において電力合成器として用いた電力合成分配器が、四以上の方向性結合器を縦続接続されてなる構成としてもよい。
【００８０】
また、第三実施形態において電力合成分配器を、電力分配器として用いたが、電力分配器として用いる電力合成分配器が、三つの方向性結合器が縦続接続されてなる構成に限定されるものでなく、二又は四以上の方向性結合器が縦続接続されてなる構成であってもよく、適宜設計変更して差支えない。
【００８１】
また、上記第四及び第五実施形態においては、制御部が、線路長を変更できるようにする構成としたが、ＶＨＦ帯域やＵＨＦ帯域におけるテレビジョン送信機やＦＭ送信機などの放送用の通信機器は、予め、使用する周波数が決まっている場合が多いので、予め所定の線路長の伝送線路を用いるようにすることにより、路線長変更手段がない構成であってもよい。
【００８２】
また、上記第四及び第五実施形態においては、電力合成分配器を、電力合成器として用いたが、これに限定されるものでなく、第三実施形態のように電力分配器として用いてもよく適宜設計変更して差支えない。
また、第四及び第五実施形態において、制御部を設けて自動化したがこれに限定されるものでなく、手動で切り替える構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の第一実施形態に係る電力合成分配器の使用方法を示す説明図であって、（ａ）通常状態、（ｂ）電力増幅器が故障したときの状態をそれぞれ示す図である。
【図２】一般的な方向性結合器を示す図である。
【図３】本発明の第一実施形態に係る電力合成分配器を用いた無線通信装置の作用を示す図である。
【図４】本発明の第一実施形態に係る電力合成分配器を用いた無線通信装置において、伝送線路の通過特性を示すグラフ図である。
【図５】本発明の第一実施形態に係る電力合成分配器を用いた無線通信装置において、電力合成分配器の通過特性を示すグラフ図である。
【図６】本発明の第一実施形態に係る電力合成分配器を用いた無線通信装置において、電力合成分配器の通過特性を示すグラフ図である。
【図７】比較例に係る電力合成分配器である方向性分配器の通過特性を示すグラフ図である。
【図８】本発明の第二実施形態に係る電力合成分配器の使用方法を示す説明図であって、（ａ）通常状態、（ｂ）電力増幅器が故障したときの状態をそれぞれ示す図である。
【図９】本発明の第三実施形態に係る電力合成分配器を用いた無線通信装置を示す図である。
【図１０】本発明の第三実施形態に係る電力合成分配器を、電力分配器として用いた状態で示す図である。
【図１１】本発明の第四実施形態に係る電力合成分配器を用いた無線通信装置を示す図である。
【図１２】本発明の第五実施形態に係る電力合成分配器を用いた無線通信装置を示す図である。
【符号の説明】
【００８４】
１１〜１４  電力増幅器
Ｈ，Ｈ１〜Ｈ３  方向性結合器
２１〜２４  入力側ポート
３１〜３４  出力側ポート
４０  接続切換回路
５０〜５３，５６，５７  伝送線路
６１〜６４  入力側スイッチ
７１〜７４  出力側スイッチ
８０  制御部
８１，８２  検知センサ
９１〜９４  入力側ポート
９５〜９８  出力側ポート
Ａ，Ａ１，Ａ２  アンテナ
ＤＬ  ダミーロード
【図１】
0004893654.tif 000002
【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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【図１１】
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【図１２】
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