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JPH0448282B2 - - Google Patents
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JPH0448282B2 - - Google Patents

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JPH0448282B2
JPH0448282B2 JP28538186A JP28538186A JPH0448282B2 JP H0448282 B2 JPH0448282 B2 JP H0448282B2 JP 28538186 A JP28538186 A JP 28538186A JP 28538186 A JP28538186 A JP 28538186A JP H0448282 B2 JPH0448282 B2 JP H0448282B2
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JP
Japan
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antenna
line
balanced
triangular
unbalanced
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JP28538186A
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Inventor
Takehiko Tsukiji
Noboru Takahara
Motoharu Majima
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は理論解析が容易であり、しかもその構
造が簡単な実用性の高いアンテナ装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a highly practical antenna device that is easy to theoretically analyze and has a simple structure.

(従来の技術) アンテナの理論解析は一般に非常に困難であ
り、所望とする特性を備えたアンテナ装置を実現
するには多大な努力を必要とする。特にマイクロ
波帯のアンテナ装置を実現する場合、その問題が
大きな技術的課題となる。
(Prior Art) Theoretical analysis of antennas is generally very difficult, and a great deal of effort is required to realize an antenna device with desired characteristics. In particular, this problem becomes a major technical challenge when realizing a microwave band antenna device.

またアンテナ装置としては、所望とするアンテ
ナ特性を備えることは勿論のことであるが、構造
的にもコンパクトで、且つ強固であることが望ま
れる。
Furthermore, it is desired that the antenna device not only have desired antenna characteristics, but also be structurally compact and strong.

(発明が解決しようとする問題点) しかし上述したような理由により、所望とする
アンテナ装置、特にマイクロ波帯で用いられるア
ンテナ装置を簡易に実現することが非常に困難で
あつた。
(Problems to be Solved by the Invention) However, for the reasons described above, it has been extremely difficult to easily realize a desired antenna device, especially an antenna device used in the microwave band.

本発明はこのような事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、理論解析が容易
であり、構造的にも強固で所望とするアンテナ特
性を容易に実現することのできるアンテナ装置を
提供することにある。
The present invention has been made in consideration of these circumstances, and its purpose is to provide an antenna that is easy to theoretically analyze, is structurally strong, and can easily achieve desired antenna characteristics. The goal is to provide equipment.

[発明の構成] (問題点を解決するための手段) 本発明は、上下左右に対称な三角形双ループア
ンテナを平衡給電線を支持棒として反射板上に設
けることにより、従来、慣用的に用いられていた
誘電体による支持を不要としたものである。そし
て同時に前記反射板の裏面に不平衡・平衡変換回
路をなすストリツプ線路、例えば給電線と反対側
の位置に設けられ、その線路長を固有波長の1/2
としてコの字形状の変換線路からなるストリツプ
線路を形成し、このストリツプ線路を介して上記
三角形双ループアンテナを給電してなることを特
徴とするものである。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) The present invention solves the problems conventionally used by providing a vertically and horizontally symmetrical triangular twin-loop antenna on a reflector with a balanced feed line as a support rod. This eliminates the need for dielectric support. At the same time, a strip line forming an unbalanced/balanced conversion circuit is installed on the back side of the reflector plate, for example, at a position opposite to the feed line, and the line length is set to 1/2 of the characteristic wavelength.
The present invention is characterized in that a strip line consisting of a U-shaped conversion line is formed, and power is fed to the triangular twin loop antenna through this strip line.

(作用) 本発明によれば三角形双ループアンテナを平衡
給電線を支持棒として反射板上に支持するので、
誘電体を介してアンテナを支持する従来のアンテ
ナ装置に見られるように、該誘電体によつてアン
テナ特性が変化することがない。また三角形双ル
ープアンテナ自体が構造的に強固なものであり、
これを平衡給電線を支持棒として反射板上に支持
固定する構造なので、そのアンテナ装置自体を非
常に強固な構造とすることができる。
(Function) According to the present invention, since the triangular twin loop antenna is supported on the reflector plate using the balanced feed line as the support rod,
Unlike conventional antenna devices that support the antenna through a dielectric, the antenna characteristics do not change due to the dielectric. In addition, the triangular twin loop antenna itself is structurally strong,
Since this antenna device is supported and fixed on a reflecting plate using a balanced feed line as a support rod, the antenna device itself can have a very strong structure.

また不平衡・平衡変換回路をなすストリツプ線
路を上記反射板の裏面に形成し、このストリツプ
線路を介して前記三角形双ループアンテナを平
衡・不平衡変換して給電するので、その給電系を
非常に簡易なものとすることができる。
In addition, a strip line forming an unbalanced/balanced conversion circuit is formed on the back surface of the reflector plate, and the triangular twin loop antenna is converted into balanced/unbalanced power and fed through this strip line, so that the feeding system can be made very simple. It can be made simple.

しかしてこのような構成であればその厳密な理
論解析を容易に行なうことが可能となるので、例
えば0.1mm程度の精度で加工・製作することによ
り、マイクロ波帯であつてもVHF帯のアンテナ
装置と同程度の精度で所望とするアンテナ特性を
実現することができる。
However, with such a configuration, it is possible to easily conduct a rigorous theoretical analysis, so by processing and manufacturing it with an accuracy of about 0.1 mm, it is possible to create an antenna for the VHF band even in the microwave band. Desired antenna characteristics can be achieved with accuracy comparable to that of the device.

(実施例) 以下、図面を参照して本発明の一実施例につき
説明する。
(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は実施例に係るアンテナ装置の概略構成
を示すもので、aはその正面図、bはその側面図
である。
FIG. 1 shows a schematic configuration of an antenna device according to an embodiment, in which a is a front view thereof and b is a side view thereof.

本装置は基本的には、上下左右に対称な形状を
有する三角形双ループアンテナ1と、この三角形
双ループアンテナ1を反射板2上に支持する支持
棒として機能する平衡給電線3と、上記反射板2
の裏面に設けられたストリツプ線路からなる平
衡・不平衡変換回路4とを備えて構成される。
This device basically consists of a triangular twin-loop antenna 1 having a symmetrical shape vertically and horizontally, a balanced feed line 3 that functions as a support rod for supporting the triangular twin-loop antenna 1 on a reflector plate 2, and the above-mentioned reflector. Board 2
A balanced/unbalanced conversion circuit 4 consisting of a strip line provided on the back surface of the circuit.

三角形双ループアンテナ1は第1図aに示すよ
うに、基本的には正三角形状の2つのループアン
テナ素子をその頂点を相互に付合わせて上下左右
に対称な形状とした構造を有する。この三角形双
ループアンテナ1は、例えば厚さ0.5mm、幅1mm
の銅板によつて形成されるもので、そのループの
最外周長C0を C0=2L1+L2 としている。このループ最外周長C0は、例えば
その中心波長λ0の1.15倍に設定される。
As shown in FIG. 1a, the triangular twin loop antenna 1 basically has a structure in which two equilateral triangular loop antenna elements are made vertically and horizontally symmetrical by aligning their vertices with each other. This triangular twin loop antenna 1 has a thickness of, for example, 0.5 mm and a width of 1 mm.
The outermost circumference length C 0 of the loop is C 0 = 2L 1 + L 2 . The outermost circumference length C 0 of this loop is set, for example, to 1.15 times its center wavelength λ 0 .

しかしてこの三角形双ループアンテナ1の中心
部には、平衡給電線3をなす直径0.8mm〓の2本の
銅線が、その中心間隔を1.5mmとして接続される。
この平衡給電線3の接続点が該三角形双ループア
ンテナ1の平衡給電点となる。尚、この平衡給電
線3の特性インピーダンスは約150Ωである。
However, two copper wires having a diameter of 0.8 mm and forming a balanced feed line 3 are connected to the center of the triangular twin loop antenna 1, with a center spacing of 1.5 mm.
The connection point of this balanced feed line 3 becomes the balanced feed point of the triangular twin loop antenna 1. Note that the characteristic impedance of this balanced feed line 3 is approximately 150Ω.

一方、前記反射板2はその両面を銅張りした絶
縁板からなり、例えば板厚0.8mmのものが用いら
れる。そしてその一面(銅張り面)を前記三角形
双ループアンテナ1に対する反射体として機能さ
せ、他面(銅張り面)をストリツプ線路(平衡・
不平衡変換回路4)の形成面としている。前記平
衡給電線3は、この反射板2を貫通して設けられ
て上記ストリツプ線路(平衡・不平衡変換回路
4)に接続される。そしてストリツプ線路と三角
形双ループアンテナ1との間を接続すると共に、
前記三角形双ループアンテナ1を該反射板2上に
支持固定するものとなつている。つまり平衡給電
線3は、三角形双ループアンテナ1を反射板2上
に、該反射板2と平行に支持する為の支持棒とし
ても機能するようになつている。
On the other hand, the reflecting plate 2 is made of an insulating plate with copper coating on both sides, and has a thickness of 0.8 mm, for example. One surface (copper-clad surface) functions as a reflector for the triangular double-loop antenna 1, and the other surface (copper-clad surface) serves as a strip line (balanced
This is used as the formation surface of the unbalanced conversion circuit 4). The balanced feed line 3 is provided passing through the reflecting plate 2 and is connected to the strip line (balanced/unbalanced conversion circuit 4). Then, while connecting the strip line and the triangular twin loop antenna 1,
The triangular twin loop antenna 1 is supported and fixed on the reflector plate 2. In other words, the balanced feed line 3 also functions as a support rod for supporting the triangular twin loop antenna 1 on the reflector plate 2 in parallel with the reflector plate 2.

尚、反射板2の上面の反射体として機能する銅
張り面は、上記平衡給電線3が貫通する部分周囲
の銅張りを取除き、該平衡給電線3が反射体(銅
張り面)に接触することがないようになつてい
る。
Note that the copper-clad surface functioning as a reflector on the upper surface of the reflector plate 2 is removed from the copper-clad area around the portion through which the balanced feeder line 3 passes through, and the balanced feeder line 3 is brought into contact with the reflector (copper-clad surface). It has become like there is nothing to do.

しかしてこのような反射板2と前記三角形双ル
ープアンテナ1との間隔dは、アンテナ利得特性
とインピーダンスの帯域特性とを考慮して、例え
ばd=0.15λ0に設定される。
However, the distance d between the reflector 2 and the triangular twin-loop antenna 1 is set to, for example, d=0.15λ 0 in consideration of antenna gain characteristics and impedance band characteristics.

ここで前記反射板2の裏面に形成されるストリ
ツプ線路は、反射板2の銅張り面をエツチング等
によつてパターンニングして形成されるもので、
前記平衡給電線3の接続部に、例えば第2図に示
すような平衡・不平衡変換回路4を構成してい
る。
Here, the strip line formed on the back surface of the reflecting plate 2 is formed by patterning the copper-clad surface of the reflecting plate 2 by etching or the like.
A balanced/unbalanced conversion circuit 4 as shown in FIG. 2, for example, is configured at the connection portion of the balanced feed line 3.

この平衡・不平衡変換回路4は、不平衡給電線
(ストリツプ線路)4aに対して、その反射側に
コの字形状のストリツプ線路4bを形成して実現
される。不平衡給電線(ストリツプ線路)4aは
マイクロ波電源に接続されるもので、その特性イ
ンピーダンスが50Ωに設定され、VSWRを1.2以
下に設定している。また上記平衡・不平衡変換回
路4を形成するストリツプ線路4bは、例えばそ
の線路幅を0.5mmとしたもので、その両端を前記
平衡給電線3にそれぞれ接続し、一方の端部を前
記不平衡給電線4aに接続している。そしてその
コの字形状の外周部の長さを、基本的には線路の
固有波長の1/2に設定している。
This balanced/unbalanced conversion circuit 4 is realized by forming a U-shaped strip line 4b on the reflection side of an unbalanced feed line (strip line) 4a. The unbalanced feed line (strip line) 4a is connected to a microwave power source, and its characteristic impedance is set to 50Ω, and its VSWR is set to 1.2 or less. The strip line 4b forming the balanced/unbalanced conversion circuit 4 has a line width of 0.5 mm, for example, and has both ends connected to the balanced feed line 3, and one end connected to the unbalanced feed line 3. It is connected to the power supply line 4a. The length of the U-shaped outer periphery is basically set to 1/2 of the line's characteristic wavelength.

ここで上述したコの字形の平面構造のストリツ
プ線路からなる平衡・不平衡変換回路4は、第3
図aに示す従来の同軸線路を用いたU字形バルー
ンをストリツプ線路にて実現するべく工夫したも
ので、同図bに示すようにその給電線4aと変換
線路4bとが結合しないように、また変換線路同
士の結合ができるだけ少なくなるように、変換線
路4bを給電線4aの反対側に設け、且つその形
状をコの字形としている。
Here, the balanced/unbalanced conversion circuit 4 consisting of the strip line with the U-shaped planar structure described above is connected to the third
This U-shaped balloon using the conventional coaxial line shown in Figure a was devised to be realized with a strip line, and as shown in Figure b, the feed line 4a and the conversion line 4b were not coupled, and In order to minimize the coupling between the conversion lines, the conversion line 4b is provided on the opposite side of the feeder line 4a, and its shape is U-shaped.

このような構造を採用することによつてマイク
ロ波電源から不平衡給電される電力を平衡変換
し、前記三角形双ループアンテナ1を平衡給電す
るものとなつている。
By employing such a structure, the unbalanced power fed from the microwave power source is converted into a balanced state, and the triangular twin loop antenna 1 is balancedly fed.

尚、この変換線路(ストリツプ線路)4bの特
性インピーダンスの値は、給電線路4aの特性イ
ンピーダンスの値とは独立に設定することが可能
である。そしてその値を高く設定する程、周波数
帯域の広帯域化を図ることが可能となる。
Note that the value of the characteristic impedance of the conversion line (strip line) 4b can be set independently of the value of the characteristic impedance of the feed line 4a. The higher the value is set, the wider the frequency band can be achieved.

更には変換線路(ストリツプ線路)4bの長さ
が半波長のときの該変換線路4bの入力端子側か
ら見たインピーダンスは、該変換回路の特性イン
ピーダンスの値とは無関係に負荷のインピーダン
スの1/4になると云う性質を呈する。尚、その長
さが半波長よりも短い場合にはキヤパシテイブに
なり、逆に長い場合にはインダクテイブになると
云う性質がある。従つてこの性質を利用して変換
線路4bの長さを可変し、負荷のリアクタンス成
分を打消してインピーダンスの整合を取ることが
可能となる。
Furthermore, when the length of the conversion line (strip line) 4b is half a wavelength, the impedance seen from the input terminal side of the conversion line 4b is 1/1 of the impedance of the load, regardless of the value of the characteristic impedance of the conversion circuit. It exhibits the property of becoming 4. Note that when the length is shorter than half a wavelength, it becomes capacitive, and when it is longer, it becomes inductive. Therefore, by utilizing this property, it is possible to vary the length of the conversion line 4b, cancel out the reactance component of the load, and match the impedance.

しかして本装置では、前記三角形双ループアン
テナ1に接続された平衡給電線3は、該アンテナ
1にインダクテイブなリアクタンスを接続したと
きと同様な作用を呈することから、これを打消す
べく実施例では、例えばコの字形の線路部の外周
長を固有波長の0.3に設定している。尚、基本的
に前述したように固有波長の1/2に設定すべきで
はあるが、ここではリアクタンスを補償する為に
設計値に修正を加え、上述したように0.3に設定
している。
However, in this device, the balanced feed line 3 connected to the triangular twin loop antenna 1 exhibits the same effect as when an inductive reactance is connected to the antenna 1. For example, the outer circumferential length of the U-shaped line section is set to 0.3 of the characteristic wavelength. Although it should basically be set to 1/2 of the characteristic wavelength as described above, here the design value is modified to compensate for the reactance and is set to 0.3 as described above.

かくしてこのように構成された本アンテナ装置
によれば、その等価回路は第4図に示すようにな
る。ここでZaは三角形双ループアンテナ1の特性
インピーダンスであり、Zbは支持棒として機能す
る平衡給電線3の特性インピーダンス、Zdは平
衡・不平衡変換回路4,4aの特性インピーダン
ス、そしてZeはストリツプ線路からなる不平衡給
電線4bの特性インピーダンスである。そしてこ
れらの各特性インピーダンスの値は、線状アンテ
ナの解析方法を適用してそれぞれ厳密に理論解析
可能なものであるから、VSWRや利得等を所望
とする値に設定したアンテナ装置を容易に設計す
ることが可能となる。
According to the present antenna device configured in this manner, the equivalent circuit thereof is as shown in FIG. Here, Z a is the characteristic impedance of the triangular twin loop antenna 1, Z b is the characteristic impedance of the balanced feed line 3 that functions as a support rod, Z d is the characteristic impedance of the balanced/unbalanced conversion circuits 4 and 4a, and Z e is the characteristic impedance of the unbalanced feed line 4b made of a strip line. Since each of these characteristic impedance values can be theoretically analyzed strictly by applying the linear antenna analysis method, it is easy to design an antenna device with VSWR, gain, etc. set to desired values. It becomes possible to do so.

第5図はこのような基本アンテナ装置を複数個
用いて実現されるアンテナ装置の応用例を示すも
ので、ここでは同一基板(反射板)上に256個の
基本アンテナ装置を実現する為のストリツプ線路
のパターン例を示している。
Figure 5 shows an application example of an antenna device realized using a plurality of such basic antenna devices. An example of a track pattern is shown.

このようにして2n個の基本アンテナ装置を用い
て高利得化を図つた場合、例えば1つの基本アン
テナ装置の利得が11dBとしたとき、アンテナ総
数N(=2n)での全体利得Gが G=11+3n (dBi) で示されるから、第5図に示すような256個の基
本アンテナ装置を用いた場合のアンテナ利得Gは
35dBにも達する。
In this way, when high gain is achieved using 2 n basic antenna devices, for example, when the gain of one basic antenna device is 11 dB, the overall gain G for the total number of antennas N (= 2 n ) is Since G = 11 + 3n (dBi), the antenna gain G when using 256 basic antenna devices as shown in Figure 5 is
It reaches as high as 35dB.

以上のように本アンテナ装置では、三角形双ル
ープアンテナ1と云う上下左右に対称であり、し
かも頑丈なループ構造のアンテナ・エレメントが
用いられ、これを比較的細い給電線3にて反射板
2上に支持固定される。従つてその構造を非常に
強固なものとすることができる。
As described above, this antenna device uses a triangular twin-loop antenna 1, which is a vertically symmetrical antenna element with a sturdy loop structure, and is connected to the reflector plate 2 using a relatively thin feeder line 3. It is supported and fixed. Therefore, the structure can be made very strong.

しかも反射形のアンテナでありながら従来のよ
うに誘電体による三角形双ループアンテナ1の支
持を必要としないので、そのアンテナ特性が誘電
体によつて変化する等の不具合を招来することが
ない。つまり誘電体によつてアンテナ特性がその
設計値から変化したり、或いは誘電体の経時的・
環境的特性変化によつてアンテナ特性が変化する
等の不具合を招来することがない等の効果が奏せ
られる。
Moreover, although it is a reflective antenna, it does not require supporting the triangular twin-loop antenna 1 with a dielectric material as in the prior art, so problems such as changes in antenna characteristics due to the dielectric material do not occur. In other words, the antenna characteristics may change from their design values depending on the dielectric material, or the dielectric material may change over time.
This provides the advantage that problems such as changes in antenna characteristics due to changes in environmental characteristics will not occur.

更には三角形双ループアンテナ1とストリツプ
線路とが、反射体2の表面と裏面とに分離されて
配置されるので、例えばストリツプ線路からの放
射等の影響がアンテナ面に現われることがない等
の効果が奏せられる。これ故、該アンテナ装置を
その各部毎にそれぞれ最適設計することが可能と
なる等の効果が奏せられる。
Furthermore, since the triangular twin loop antenna 1 and the strip line are placed separately on the front and back surfaces of the reflector 2, effects such as radiation from the strip line do not appear on the antenna surface. is played. Therefore, effects such as being able to optimally design each part of the antenna device can be achieved.

尚、本発明は上述した実施例に限定されるもの
ではない。例えばその寸法比率や特性値の設定
は、要求されるアンテナ仕様に応じて定めれば良
いものである。また反射体上に設ける三角形双ル
ープアンテナの数もその仕様に応じて定めれば良
いものである。要するに本発明はその要旨を逸脱
しない範囲で種々変形して実施することができ
る。
Note that the present invention is not limited to the embodiments described above. For example, the size ratio and characteristic values may be determined depending on the required antenna specifications. Furthermore, the number of triangular twin loop antennas provided on the reflector may be determined according to its specifications. In short, the present invention can be implemented with various modifications without departing from the gist thereof.

[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、マイクロ
波帯においても設計が容易であり、所望とするア
ンテナ特性を容易に実現することのできる構造的
に強固なアンテナ装置を提供することができ、実
用上多大なる効果を奏し得る。
[Effects of the Invention] As described above, the present invention provides a structurally strong antenna device that is easy to design even in the microwave band and can easily achieve desired antenna characteristics. This can bring about great practical effects.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

図は本発明の一実施例を示すもので、第1図は
実施例装置の概略構成図、第2図はストリツプ線
路の構成を示す図、第3図は平衡・不平衡変換回
路の機能を説明する為の図、第4図は実施例装置
の等価回路図、第5図は複数の三角形双ループア
ンテナに給電する為のストリツプ線路のパターン
例を示す図である。 1……三角形双ループアンテナ、2……反射
板、3……平衡給電線(支持棒)、4……平衡・
不平衡変換回路(ストリツプ線路)。
The figures show one embodiment of the present invention. Fig. 1 is a schematic configuration diagram of the embodiment device, Fig. 2 is a diagram showing the configuration of the strip line, and Fig. 3 is a diagram showing the function of the balanced/unbalanced conversion circuit. FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of the embodiment device, and FIG. 5 is a diagram showing an example of a strip line pattern for feeding power to a plurality of triangular twin-loop antennas. 1...Triangular twin loop antenna, 2...Reflector, 3...Balanced feed line (support rod), 4...Balanced
Unbalanced conversion circuit (strip line).

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 上下左右に対称な三角形双ループアンテナを
平衡給電線を支持棒として反射板上に設け、該反
射板の裏面に形成された不平衡・平衡変換回路を
なすストリツプ線路を介して給電してなることを
特徴とするアンテナ装置。 2 不平衡・平衡変換回路をなすストリツプ線路
は、給電線と反対側の位置に設けられ、その線路
長を固有波長の1/2としたコの字形状の変換線路
からなるものである特許請求の範囲第1項記載の
アンテナ装置。 3 三角形双ループアンテナは、反射板上に所定
の配列間隔で複数個設けられるものである特許請
求の範囲第1項記載のアンテナ装置。
[Claims] 1. A vertically and horizontally symmetrical triangular twin loop antenna is provided on a reflector plate using a balanced feed line as a support rod, and a strip line forming an unbalanced/balanced conversion circuit is formed on the back surface of the reflector plate. An antenna device characterized by feeding power through the antenna. 2. A patent claim in which the strip line constituting the unbalanced/balanced conversion circuit is a U-shaped conversion line that is provided at a position opposite to the feeder line and whose line length is 1/2 of the characteristic wavelength. The antenna device according to item 1. 3. The antenna device according to claim 1, wherein a plurality of triangular twin loop antennas are provided on the reflector at predetermined array intervals.
JP28538186A 1986-11-29 1986-11-29 Antenna system Granted JPS63138803A (en)

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JPS63138803A (en) 1988-06-10

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