(57)【要約】      （修正有）【課題】単極性の電圧電流変換回路を並列に接続することなく、正のタップ係数と負のタップ係数を同時に実現することができるサンプリングフィルタを提供する。【解決手段】制御信号生成回路が充放電部３を構成しているスイッチ１１〜１７を制御して、電圧電流変換回路２から出力される電流を充放電部３を構成している２つのキャパシタ２１，２２に供給することで、キャパシタ２１，２２に電荷を充電させる一方、充放電部３を構成しているスイッチ１１〜１７を制御して、キャパシタ２１，２２に充電されている電荷を出力端子５，６に放電させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号の電圧に比例する電流を出力する電圧電流変換回路と、上記電圧電流変換回路と基準電位の間に２つのキャパシタがスイッチを介して接続され、上記２つのキャパシタ間を接続しているスイッチの両端がスイッチを介して２つの出力端子と接続されている充放電部と、上記充放電部を構成しているスイッチを制御して、上記電圧電流変換回路から出力される電流を上記充放電部を構成している２つのキャパシタに供給することで、上記キャパシタに電荷を充電させる一方、上記充放電部を構成しているスイッチを制御して、上記キャパシタに充電されている電荷を上記出力端子に放電させる制御回路とを備えたサンプリングフィルタ。
【請求項２】
充放電部は、一端が電圧電流変換回路の出力端子と接続されている第１のスイッチと、一端が上記第１のスイッチの他端と接続されている第１のキャパシタと、一端が上記第１のキャパシタの他端と接続されている第２のスイッチと、一端が上記第２のスイッチの他端と接続され、他端が基準電位と接続されている第２のキャパシタと、一端が上記第１のスイッチの他端と接続され、他端が基準電位と接続されている第３のスイッチと、一端が上記第２のスイッチと上記第２のキャパシタの間に接続され、他端が第１の出力端子と接続されている第４のスイッチと、一端が上記第１のキャパシタと上記第２のスイッチの間に接続され、他端が第２の出力端子と接続されている第５のスイッチと、一端が上記第１のキャパシタと上記第２のスイッチの間に接続され、他端が上記第１の出力端子と接続されている第６のスイッチと、一端が上記第２のスイッチと上記第２のキャパシタの間に接続され、他端が上記第２の出力端子と接続されている第７のスイッチとから構成されていることを特徴とする請求項１記載のサンプリングフィルタ。
【請求項３】
ＦＩＲフィルタのタップ数と等しい数の充放電部が並列に接続されており、複数の充放電部が充放電バンクを形成していることを特徴とする請求項１または請求項２記載のサンプリングフィルタ。
【請求項４】
複数の充放電バンクが並列に接続されていることを特徴とする請求項３記載のサンプリングフィルタ。
【請求項５】
充放電部を構成しているキャパシタの容量比を変更して、任意のタップ係数を設定することを特徴とする請求項３または請求項４記載のサンプリングフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、差動信号を出力することが可能なサンプリングフィルタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
サンプリングフィルタは、制御クロックの周波数を変更することにより、ｎｕｌｌとなる周波数を変更することが可能なフィルタであり、サンプリングフィルタを用いて、帯域可変フィルタを実現することができる。
サンプリングフィルタの等価回路は、ＦＩＲフィルタやＩＩＲフィルタで表すことが可能であり、周波数特性を急峻にするために、タップ係数については、正負の値を設定する必要がある。
負のタップ係数を得る手法が、例えば、以下の特許文献１に開示されている。
【０００３】
図８は特許文献１に開示されているサンプリングフィルタを示す構成図である。
図８において、電圧電流変換回路１０２は入力端子１０１から入力された信号の電圧に比例する電流を出力する電流源である。
サンプリングフィルタ部１０３はスイッチ１０３ａ〜１０３ｅ及びキャパシタ１０３ｆから構成されており、電圧電流変換回路１０２から出力される電流によってキャパシタ１０３ｆに電荷が充電され、キャパシタ１０３ｆに充電されている電荷を出力端子１０４に出力する。
図９はサンプリングフィルタ部１０３を構成しているスイッチ１０３ａ〜１０３ｅのＯＮ/ＯＦＦタイミングの一例を示す説明図である。
【０００４】
次に動作について説明する。
説明の便宜上、サンプリングフィルタ部１０３のスイッチ１０３ａ〜１０３ｅは、初期状態ではＯＦＦであるものとする。
時刻１において、サンプリングフィルタ部１０３の１０３ａ，１０３ｂがＯＮになると、電圧電流変換回路１０２とサンプリングフィルタ部１０３のキャパシタ１０３ｆが接続されるため、電圧電流変換回路１０２から出力される電流によってキャパシタ１０３ｆに電荷が充電される。
時刻２において、サンプリングフィルタ部１０３のスイッチ１０３ａがＯＦＦになり、スイッチ１０３ｄがＯＮになると、キャパシタ１０３ｆから正の電荷がスイッチ１０３ｄを通って出力端子１０４に出力される。
【０００５】
時刻３において、サンプリングフィルタ部１０３のスイッチ１０３ａがＯＮになり、スイッチ１０３ｄがＯＦＦになると、電圧電流変換回路１０２とキャパシタ１０３ｆが接続されるため、電圧電流変換回路１０２から出力される電流によってキャパシタ１０３ｆに電荷が充電される。
時刻４において、サンプリングフィルタ部１０３のスイッチ１０３ａ，１０３ｂがＯＦＦになり、スイッチ１０３ｃ，１０３ｅがＯＮになると、キャパシタ１０３ｆから負の電荷がスイッチ１０３ｅを通って出力端子１０４に出力される。
【０００６】
このように、出力端子１０４とキャパシタ１０３ｆを接続するスイッチを適宜選択することにより、出力端子１０４から正の電荷と負の電荷を出力することができるため、正のタップ係数と負のタップ係数を実現することができる。
ただし、１つのキャパシタ１０３ｆが同時に実現可能なタップ係数は１つであるため、キャパシタ１０３ｆが正のタップ係数を実現しているときは、負のタップ係数を実現することができない。
【０００７】
【特許文献１】国際公開第０７／１１６９７４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来のサンプリングフィルタは以上のように構成されているので、キャパシタ１０３ｆが正のタップ係数を実現しているときは、負のタップ係数を実現することができず、差動信号の出力を得る必要がある場合には、変換係数の符号が異なる２つの電圧電流変換回路１０２を並列に接続して、各電圧電流変換回路１０２の出力端子にサンプリングフィルタ部１０３をそれぞれ接続する必要がある。このため、２つの電圧電流変換回路１０２や多数のスイッチが必要になり、サンプリングフィルタ全体の回路規模が大きくなってしまうなどの課題があった。
【０００９】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、単極性の電圧電流変換回路を並列に接続することなく、正のタップ係数と負のタップ係数を同時に実現することができるサンプリングフィルタを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係るサンプリングフィルタは、電圧電流変換回路と基準電位の間に２つのキャパシタがスイッチを介して接続され、２つのキャパシタ間を接続しているスイッチの両端がスイッチを介して２つの出力端子と接続されている充放電部を設け、制御回路が充放電部を構成しているスイッチを制御して、電圧電流変換回路から出力される電流を充放電部を構成している２つのキャパシタに供給することで、そのキャパシタに電荷を充電させる一方、充放電部を構成しているスイッチを制御して、そのキャパシタに充電されている電荷を出力端子に放電させるようにしたものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、電圧電流変換回路と基準電位の間に２つのキャパシタがスイッチを介して接続され、２つのキャパシタ間を接続しているスイッチの両端がスイッチを介して２つの出力端子と接続されている充放電部を設け、制御回路が充放電部を構成しているスイッチを制御して、電圧電流変換回路から出力される電流を充放電部を構成している２つのキャパシタに供給することで、そのキャパシタに電荷を充電させる一方、充放電部を構成しているスイッチを制御して、そのキャパシタに充電されている電荷を出力端子に放電させるように構成したので、単極性の電圧電流変換回路を並列に接続することなく、正のタップ係数と負のタップ係数を同時に実現することができるようになり、その結果、小さい回路規模で、差動信号の出力を得ることができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるサンプリングフィルタを示す構成図であり、図２はこの発明の実施の形態１によるサンプリングフィルタの充放電部３の内部を示す構成図である。
図１及び図２において、電圧電流変換回路２は入力端子１から入力された信号の電圧に比例する電流を出力する電流源である。
充放電部３は電圧電流変換回路２とグランドＧＮＤ（基準電位）の間に２つのキャパシタ２１，２２がスイッチ１１，１２を介して接続され、２つのキャパシタ２１，２２間を接続しているスイッチ１２の両端がスイッチ１４〜１７を介して２つの出力端子５，６と接続されている。
【００１３】
制御信号生成回路４は充放電部３を構成しているスイッチ１１〜１７を制御して、電圧電流変換回路２から出力される電流を充放電部３を構成している２つのキャパシタ２１，２２に供給することで、キャパシタ２１，２２に電荷を充電させる一方、充放電部３を構成しているスイッチ１１〜１７を制御して、キャパシタ２１，２２に充電されている電荷を出力端子５，６に放電させる処理を実施する。なお、制御信号生成回路４は制御回路を構成している。
出力端子５は正の電荷を出力する第１の出力端子であり、出力端子６は負の電荷を出力する第２の出力端子である。
【００１４】
充放電部３のスイッチ１１は一端が電圧電流変換回路２の出力端子と接続されている第１のスイッチである。
キャパシタ２１は一端がスイッチ１１の他端と接続されている第１のキャパシタである。
スイッチ１２は一端がキャパシタ２１の他端と接続されている第２のスイッチである。
キャパシタ２２は一端がスイッチ１２の他端と接続され、他端がグランドＧＮＤと接続されている第２のキャパシタである。
【００１５】
スイッチ１３は一端がスイッチ１１の他端と接続され、他端がグランドＧＮＤと接続されている第３のスイッチである。
スイッチ１４は一端がスイッチ１２とキャパシタ２２の間に接続され、他端が出力端子５と接続されている第４のスイッチである。
スイッチ１５は一端がキャパシタ２１とスイッチ１２の間に接続され、他端が出力端子６と接続されている第５のスイッチである。
スイッチ１６は一端がキャパシタ２１とスイッチ１２の間に接続され、他端が出力端子５と接続されている第６のスイッチである。
スイッチ１７は一端がスイッチ１２とキャパシタ２２の間に接続され、他端が出力端子６と接続されている第７のスイッチである。
【００１６】
図３は充放電部３を構成しているスイッチ１１〜１７のＯＮ/ＯＦＦタイミングの一例を示す説明図である。
図３では、スイッチ１１〜１７の初期状態がすべてＯＦＦ状態であり、時刻１〜２の状態を繰り返す例を示している。
【００１７】
次に動作について説明する。
この実施の形態１では、制御信号生成回路４が、図３のように、充放電部３を構成しているスイッチ１１〜１７を制御する例を説明する。
時刻１において、制御信号生成回路４が、充放電部３のスイッチ１１，１２をＯＮにすると、電圧電流変換回路２の出力端子がキャパシタ２１の入力端子と接続され、キャパシタ２１の出力端子がキャパシタ２２の入力端子と接続される。
このため、電圧電流変換回路２から出力される電流がキャパシタ２１に供給されることにより、キャパシタ２１の出力端子側には負の電荷−Ｑが充電され、キャパシタ２２の入力端子側には正の電荷＋Ｑが充電される。
【００１８】
時刻２において、制御信号生成回路４が、充放電部３のスイッチ１１，１２をＯＦＦにして、スイッチ１３，１４，１５をＯＮにすると、キャパシタ２２の入力端子側に充電されていた正の電荷＋Ｑがスイッチ１４を介して出力端子５に出力される。
また、キャパシタ２１の出力端子側に充電されていた負の電荷−Ｑがスイッチ１５を介して出力端子６に出力される。
【００１９】
これにより、大きさが等しく符号が異なる差動信号が出力端子５，６から出力されることになる。
なお、図３に示しているスイッチ１１〜１７のＯＮ/ＯＦＦタイミングは一例に過ぎず、このＯＮ/ＯＦＦタイミングに限定されるものではない。
【００２０】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、電圧電流変換回路２とグランドＧＮＤの間に２つのキャパシタ２１，２２がスイッチ１１，１２を介して接続され、２つのキャパシタ２１，２２間を接続しているスイッチ１２の両端がスイッチ１４〜１７を介して２つの出力端子５，６と接続されている充放電部３を設け、制御信号生成回路４が充放電部３を構成しているスイッチ１１〜１７を制御して、電圧電流変換回路２から出力される電流を充放電部３を構成している２つのキャパシタ２１，２２に供給することで、キャパシタ２１，２２に電荷を充電させる一方、充放電部３を構成しているスイッチ１１〜１７を制御して、キャパシタ２１，２２に充電されている電荷を出力端子５，６に放電させるように構成したので、単極性の電圧電流変換回路２を並列に接続することなく、正のタップ係数と負のタップ係数を同時に実現することができるようになり、その結果、小さい回路規模で、差動信号の出力を得ることができる効果を奏する。
【００２１】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、電圧電流変換回路２と出力端子５，６間に、１つの充放電部３が接続されているものについて示したが、ＦＩＲフィルタのタップ数と等しい数の充放電部３が並列に接続されて、複数の充放電部３が充放電バンクを形成しているようにしてもよい。
【００２２】
図４はこの発明の実施の形態２によるサンプリングフィルタを示す構成図であり、図５はこの発明の実施の形態２によるサンプリングフィルタの充放電部３ａ〜３ｄの内部を示す構成図である。
図４及び図５において、図１及び図２と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
充放電部３ａ〜３ｄは図１及び図２の充放電部３と同様の充放電部であり、充放電部３ａ〜３ｄはＦＩＲフィルタのタップ数“４”と等しい数だけ並列に接続されて、充放電バンク７を形成している。
【００２３】
図４及び図５の例では、第１のタップ係数と第４のタップ係数の符号が負で、第２のタップ係数と第３のタップ係数の符号が正であり、デシメーション数が“５”であるＦＩＲフィルタの構成になる。
図６は充放電部３ａ〜３ｄを構成しているスイッチ１１〜１７のＯＮ/ＯＦＦタイミングの一例を示す説明図である。
図６では、充放電部３ａ〜３ｄを構成しているスイッチ１１〜１７の初期状態がすべてＯＦＦ状態であり、時刻１〜５の状態を繰り返す例を示している。
【００２４】
次に動作について説明する。
時刻１において、制御信号生成回路４が、充放電部３ａのスイッチ１１，１２をＯＮにすると、電圧電流変換回路２の出力端子が充放電部３ａのキャパシタ２１の入力端子と接続され、充放電部３ａのキャパシタ２１の出力端子がキャパシタ２２の入力端子と接続される。
このため、電圧電流変換回路２から出力される電流が充放電部３ａのキャパシタ２１に供給されることにより、充放電部３ａのキャパシタ２１の出力端子側には負の電荷−Ｑ1が充電され、充放電部３ａのキャパシタ２２の入力端子側には正の電荷＋Ｑ1が充電される。
【００２５】
時刻２において、制御信号生成回路４が、充放電部３ｂのスイッチ１１，１２をＯＮにすると、電圧電流変換回路２の出力端子が充放電部３ｂのキャパシタ２１の入力端子と接続され、充放電部３ｂのキャパシタ２１の出力端子がキャパシタ２２の入力端子と接続される。
このため、電圧電流変換回路２から出力される電流が充放電部３ｂのキャパシタ２１に供給されることにより、充放電部３ｂのキャパシタ２１の出力端子側には負の電荷−Ｑ2が充電され、充放電部３ｂのキャパシタ２２の入力端子側には正の電荷＋Ｑ2が充電される。
また、時刻２において、制御信号生成回路４が、充放電部３ａのスイッチ１１とスイッチ１２をＯＦＦにして、充放電部３ａのスイッチ１３をＯＮにするため、充放電部３ａのキャパシタ２１の入力端子側に充電されていた電荷が放電される。
【００２６】
時刻３において、制御信号生成回路４が、充放電部３ｃのスイッチ１１，１２をＯＮにすると、電圧電流変換回路２の出力端子が充放電部３ｃのキャパシタ２１の入力端子と接続され、充放電部３ｃのキャパシタ２１の出力端子がキャパシタ２２の入力端子と接続される。
このため、電圧電流変換回路２から出力される電流が充放電部３ｃのキャパシタ２１に供給されることにより、充放電部３ｃのキャパシタ２１の出力端子側には負の電荷−Ｑ3が充電され、充放電部３ｃのキャパシタ２２の入力端子側には正の電荷＋Ｑ3が充電される。
また、時刻３において、制御信号生成回路４が、充放電部３ｂのスイッチ１１とスイッチ１２をＯＦＦにして、充放電部３ｂのスイッチ１３をＯＮにするため、充放電部３ｂのキャパシタ２１の入力端子側に充電されていた電荷が放電される。
【００２７】
時刻４において、制御信号生成回路４が、充放電部３ｄのスイッチ１１，１２をＯＮにすると、電圧電流変換回路２の出力端子が充放電部３ｄのキャパシタ２１の入力端子と接続され、充放電部３ｄのキャパシタ２１の出力端子がキャパシタ２２の入力端子と接続される。
このため、電圧電流変換回路２から出力される電流が充放電部３ｄのキャパシタ２１に供給されることにより、充放電部３ｄのキャパシタ２１の出力端子側には負の電荷−Ｑ4が充電され、充放電部３ｄのキャパシタ２２の入力端子側には正の電荷＋Ｑ4が充電される。
また、時刻４において、制御信号生成回路４が、充放電部３ｃのスイッチ１１とスイッチ１２をＯＦＦにして、充放電部３ｃのスイッチ１３をＯＮにするため、充放電部３ｃのキャパシタ２１の入力端子側に充電されていた電荷が放電される。
【００２８】
時刻５において、制御信号生成回路４が、充放電部３ｄのスイッチ１３、充放電部３ａのスイッチ１４、充放電部３ｄのスイッチ１４、充放電部３ａのスイッチ１５、充放電部３ｄのスイッチ１５、充放電部３ｂのスイッチ１６、充放電部３ｃのスイッチ１６、充放電部３ｂのスイッチ１７、充放電部３ｃのスイッチ１７をＯＮにして、充放電部３ｄのスイッチ１１、充放電部３ｄのスイッチ１２をＯＦＦにする。
これにより、充放電部３ａのキャパシタ２２の入力端子と、充放電部３ｂのキャパシタ２１の出力端子と、充放電部３ｃのキャパシタ２１の出力端子と、充放電部３ｄのキャパシタ２２の入力端子とが出力端子５に接続され、充放電部３ａのキャパシタ２１の出力端子と、充放電部３ｂのキャパシタ２２の入力端子と、充放電部３ｃのキャパシタ２２の入力端子と、充放電部３ｄのキャパシタ２１の出力端子とが出力端子６に接続される。
【００２９】
この結果、出力端子５から電荷Ｑout1が出力され、出力端子６から電荷Ｑout2が出力される。
Ｑout1＝  Ｑ1−Ｑ2−Ｑ3＋Ｑ4
Ｑout2＝−Ｑ1＋Ｑ2＋Ｑ3−Ｑ4
これにより、大きさが等しく符号が異なる差動信号が出力端子５，６から出力されることになる。
なお、図６に示している充放電部３ａ〜３ｄを構成しているスイッチ１１〜１７のＯＮ/ＯＦＦタイミングは一例に過ぎず、このＯＮ/ＯＦＦタイミングに限定されるものではない。
【００３０】
以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、ＦＩＲフィルタのタップ数と等しい数の充放電部３ａ〜３ｄが並列に接続されて、充放電部３ａ〜３ｄが充放電バンク７を形成している構成したので、ＦＩＲフィルタの特性を満足するサンプリングフィルタを得ることができる効果を奏する。
【００３１】
なお、この実施の形態２では、デシメーション数が“５”である例を示したが、充放電部３を更に並列に接続して、各スイッチを適切に制御することで、デシメーションを起こさない構成にすることも可能である。
また、この実施の形態２では、タップ数が“４”である例を示したが、ＦＩＲフィルタの特性を満足するように使用する充放電部３の並列数が、上記の例と異なる構成であってもよい。
【００３２】
実施の形態３．
上記実施の形態２では、充放電部３ａ〜３ｄが充放電バンク７を形成しているものを示したが、図７に示すように、その充放電バンク７が並列に接続されていてもよく、上記実施の形態２と同様の効果を奏することができる。
【００３３】
実施の形態４．
上記実施の形態２では、充放電部３ａ〜３ｄが充放電バンク７を形成しているものを示したが、充放電部３ａ〜３ｄを構成しているキャパシタの容量比を変更して、任意のタップ係数を設定するようにしてもよい。
【００３４】
例えば、制御信号生成回路４が、並列に接続されている充放電部３ａ〜３ｄのうち、同時に電荷を放電する充放電部の数を適宜切り換えて、キャパシタの容量比を変更するようにすれば、任意のタップ係数を設定することができる。
また、充放電部３ａ〜３ｄのキャパシタ２１，２２として、容量比の変更が可能な可変容量型のキャパシタを搭載し、キャパシタ２１，２２の容量比を変更するようにすれば、任意のタップ係数を設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】この発明の実施の形態１によるサンプリングフィルタを示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１によるサンプリングフィルタの充放電部３の内部を示す構成図である。
【図３】充放電部３を構成しているスイッチ１１〜１７のＯＮ/ＯＦＦタイミングの一例を示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態２によるサンプリングフィルタを示す構成図である。
【図５】この発明の実施の形態２によるサンプリングフィルタの充放電部３ａ〜３ｄの内部を示す構成図である。
【図６】充放電部３ａ〜３ｄを構成しているスイッチ１１〜１７のＯＮ/ＯＦＦタイミングの一例を示す説明図である。
【図７】この発明の実施の形態３によるサンプリングフィルタを示す構成図である。
【図８】特許文献１に開示されているサンプリングフィルタを示す構成図である。
【図９】サンプリングフィルタ部１０３を構成しているスイッチ１０３ａ〜１０３ｅのＯＮ/ＯＦＦタイミングの一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  入力端子、２  電圧電流変換回路、３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ  充放電部、４  制御信号生成回路（制御回路）、５  出力端子（第１の出力端子）、６  出力端子（第２の出力端子）、７  充放電バンク、１１  スイッチ（第１のスイッチ）、１２  スイッチ（第２のスイッチ）、１３  スイッチ（第３のスイッチ）、１４  スイッチ（第４のスイッチ）、１５  スイッチ（第５のスイッチ）、１６  スイッチ（第６のスイッチ）、１７  スイッチ（第７のスイッチ）、２１  キャパシタ（第１のキャパシタ）、２２  キャパシタ（第２のキャパシタ）、１０１  入力端子、１０２  電圧電流変換回路、１０３  サンプリングフィルタ部、１０３ａ〜１０３ｅ  スイッチ、１０３ｆ  キャパシタ。
【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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