(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多入力フローティングゲートＭＯＳＦＥＴを用いたΛ字型の非線形抵抗回路とＶ字型の非線形抵抗回路を並列に接続し、前記Λ字型の非線形抵抗回路の電流と前記Ｖ字型の非線形抵抗回路の電流を加算することにより、多様なＮ字型電圧−電流特性を合成するとともに、前記Ｎ字型電圧−電流特性を連続的に変化させ、３次から７次までの各次数の区分線形特性で近似できる電圧−電流特性を実現することを特徴とするフローティングゲートＭＯＳＦＥＴを用いた非線形抵抗回路。
【請求項２】
請求項１記載のフローティングゲートＭＯＳＦＥＴを用いた非線形抵抗回路において、前記３次特性は、前記Λ字型の非線形抵抗回路の電圧−電流特性及びＶ字型の非線形抵抗回路の電圧−電流特性の負性抵抗部を線形になるようにし、その両方の特性を、前記Λ字型の非線形抵抗回路の入力端子とＮ−チャネルＭＯＳＦＥＴのドレイン端子間の電圧及び前記Ｖ字型の非線形抵抗回路の入力端子とＰ−チャネルＭＯＳＦＥＴのドレイン端子間の電圧によりそれぞれ左と右方向に並行移動させて合成することを特徴とするフローティングゲートＭＯＳＦＥＴを用いた非線形抵抗回路。
【請求項３】
請求項１記載のフローティングゲートＭＯＳＦＥＴを用いた非線形抵抗回路において、前記３次特性は、前記Λ字型の非線形抵抗回路の電圧−電流特性及びＶ字型の非線形抵抗回路の電圧−電流特性の負性抵抗部を線形になるようにし、その両方の特性を、前記Λ字型の非線形抵抗回路のフローティングゲートＰ−チャネルＭＯＳＦＥＴのドレイン端子と接地間の電圧及び前記Ｖ字型の非線形抵抗回路のフローティングゲートＮ−チャネルＭＯＳＦＥＴのドレイン端子と接地間の電圧によりそれぞれ左と右方向に並行移動させて合成することを特徴とするフローティングゲートＭＯＳＦＥＴを用いた非線形抵抗回路。
【請求項４】
請求項１記載のフローティングゲートＭＯＳＦＥＴを用いた非線形抵抗回路において、前記４次特性は、前記Λ字型の非線形抵抗回路の電圧−電流特性又はＶ字型の非線形抵抗回路の電圧−電流特性のどちらかの特性の負性部分の傾きを調整することにより、その特性自身に傾きの変化を持たせ、前記Λ字型の非線形抵抗回路の入力端子とＮ−チャネルＭＯＳＦＥＴのドレイン端子間の電圧及び前記Ｖ字型の非線形抵抗回路の入力端子とＰ−チャネルＭＯＳＦＥＴのドレイン端子間の電圧によりそれぞれ左と右方向に並行移動させて合成することを特徴とするフローティングゲートＭＯＳＦＥＴを用いた非線形抵抗回路。
【請求項５】
請求項１記載のフローティングゲートＭＯＳＦＥＴを用いた非線形抵抗回路において、前記４次特性は、前記Λ字型の非線形抵抗回路の電圧−電流特性又はＶ字型の非線形抵抗回路の電圧−電流特性のどちらかの特性の負性部分の傾きを調整することにより、その特性自身に傾きの変化を持たせ、前記Λ字型の非線形抵抗回路のフローティングゲートＰ−チャネルＭＯＳＦＥＴのドレイン端子と接地間の電圧及び前記Ｖ字型の非線形抵抗回路のフローティングゲートＮ−チャネルＭＯＳＦＥＴのドレイン端子と接地間の電圧によりそれぞれ左と右方向に並行移動させて合成することを特徴とするフローティングゲートＭＯＳＦＥＴを用いた非線形抵抗回路。
【請求項６】
請求項１記載のフローティングゲートＭＯＳＦＥＴを用いた非線形抵抗回路において、前記５次特性は、前記Λ字型の非線形抵抗回路の電圧−電流特性及びＶ字型の非線形抵抗回路の電圧−電流特性の両方の特性の負性部分の傾きを調整することにより、その特性自身に傾きの変化を持たせ、前記Λ字型の非線形抵抗回路の入力端子とＮ−チャネルＭＯＳＦＥＴのドレイン端子間の電圧及び前記Ｖ字型の非線形抵抗回路の入力端子とＰ−チャネルＭＯＳＦＥＴのドレイン端子間の電圧によりそれぞれ左と右方向に並行移動させて合成することを特徴とするフローティングゲートＭＯＳＦＥＴを用いた非線形抵抗回路。
【請求項７】
請求項１記載のフローティングゲートＭＯＳＦＥＴを用いた非線形抵抗回路において、前記５次特性は、前記Λ字型の非線形抵抗回路の電圧−電流特性及びＶ字型の非線形抵抗回路の電圧−電流特性の両方の特性の負性部分の傾きを調整することにより、その特性自身に傾きの変化を持たせ、前記Λ字型の非線形抵抗回路のフローティングゲートＰ−チャネルＭＯＳＦＥＴのドレイン端子と接地間の電圧及び前記Ｖ字型の非線形抵抗回路のフローティングゲートＮ−チャネルＭＯＳＦＥＴのドレイン端子と接地間の電圧によりそれぞれ左と右方向に並行移動させて合成することを特徴とするフローティングゲートＭＯＳＦＥＴを用いた非線形抵抗回路。
【請求項８】
請求項１記載のフローティングゲートＭＯＳＦＥＴを用いた非線形抵抗回路において、前記６次特性は、前記Λ字型の非線形抵抗回路の電圧−電流特性又はＶ字型の非線形抵抗回路の電圧−電流特性のどちらかの特性の負性部分の傾きを調整することにより、その特性自身に傾きの変化を持たせ、前記Λ字型の非線形抵抗回路の電圧−電流特性及びＶ字型の非線形抵抗回路の電圧−電流特性の両方の特性を、前記Λ字型の非線形抵抗回路の入力端子とＮ−チャネルＭＯＳＦＥＴのドレイン端子間の電圧及び前記Ｖ字型の非線形抵抗回路の入力端子とＰ−チャネルＭＯＳＦＥＴのドレイン端子間の電圧によりそれぞれ横軸方向に並行移動させて合成することを特徴とするフローティングゲートＭＯＳＦＥＴを用いた非線形抵抗回路。
【請求項９】
請求項１記載のフローティングゲートＭＯＳＦＥＴを用いた非線形抵抗回路において、前記６次特性は、前記Λ字型の非線形抵抗回路の電圧−電流特性又はＶ字型の非線形抵抗回路の電圧−電流特性のどちらかの特性の負性部分の傾きを調整することにより、その特性自身に傾きの変化を持たせ、前記Λ字型の非線形抵抗回路の電圧−電流特性及びＶ字型の非線形抵抗回路の電圧−電流特性の両方の特性を、前記Λ字型の非線形抵抗回路のフローティングゲートＰ−チャネルＭＯＳＦＥＴのドレイン端子と接地間の電圧及び前記Ｖ字型の非線形抵抗回路のフローティングゲートＮ−チャネルＭＯＳＦＥＴのドレイン端子と接地間の電圧によりそれぞれ横軸方向に並行移動させて合成することを特徴とするフローティングゲートＭＯＳＦＥＴを用いた非線形抵抗回路。
【請求項１０】
請求項１記載のフローティングゲートＭＯＳＦＥＴを用いた非線形抵抗回路において、前記７次特性は、前記Λ字型の非線形抵抗回路の電圧−電流特性及びＶ字型の非線形抵抗回路の電圧−電流特性の両方の特性の負性部分の傾きを調整することにより、その特性自身に傾きの変化を持たせ、前記Λ字型の非線形抵抗回路の電圧−電流特性及びＶ字型の非線形抵抗回路の電圧−電流特性の両方の特性を、前記Λ字型の非線形抵抗回路の入力端子とＮ−チャネルＭＯＳＦＥＴのドレイン端子間の電圧及び前記Ｖ字型の非線形抵抗回路の入力端子とＰ−チャネルＭＯＳＦＥＴのドレイン端子間の電圧によりそれぞれ横軸方向に並行移動させて合成することを特徴とするフローティングゲートＭＯＳＦＥＴを用いた非線形抵抗回路。
【請求項１１】
請求項１記載のフローティングゲートＭＯＳＦＥＴを用いた非線形抵抗回路において、前記７次特性は、前記Λ字型の非線形抵抗回路の電圧−電流特性及びＶ字型の非線形抵抗回路の電圧−電流特性の両方の特性の負性部分の傾きを調整することにより、その特性自身に傾きの変化を持たせ、前記Λ字型の非線形抵抗回路の電圧−電流特性及びＶ字型の非線形抵抗回路の電圧−電流特性の両方の特性を、前記Λ字型の非線形抵抗回路のフローティングゲートＰ−チャネルＭＯＳＦＥＴのドレイン端子と接地間の電圧及び前記Ｖ字型の非線形抵抗回路のフローティングゲートＮ−チャネルＭＯＳＦＥＴのドレイン端子と接地間の電圧によりそれぞれ横軸方向に並行移動させて合成することを特徴とするフローティングゲートＭＯＳＦＥＴを用いた非線形抵抗回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フローティングゲートＭＯＳＦＥＴを用いた非線形抵抗回路に係り、特に、多様なＮ字型電圧−電流特性を実現する回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このような分野の参考文献としては、以下に開示されるようなものがあった。
【０００３】
参考文献（１）：特許第３００７３２７号：Ｙ．Ｈｏｒｉｏ，Ｋ．Ｗａｔａｒａｉ，ａｎｄ  Ｋ．Ａｉｈａｒａ，“Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ  ｒｅｓｉｓｔｏｒ  ｃｉｒｃｕｉｔｓ  ｕｓｉｎｇ  ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ  ｃｏｕｐｌｅｄ  ｍｕｌｔｉ−ｉｎｐｕｔ  ＭＯＳＦＥＴｓ，”  ＩＥＩＣＥ  Ｔｒａｎｓ．Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ，ｖｏｌ．Ｅ８２−Ａ，ｎｏ．９，ｐｐ．１９２６−１９３６，１９９９．
参考文献（２）：Ｋ．Ｍａｔｓｕｄａ，Ｙ．Ｈｏｒｉｏ，ａｎｄ  Ｋ．Ａｉｈａｒａ，“Ａ  ｓｉｍｕｌａｔｅｄ  ＬＣ  ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ  ｕｓｉｎｇ  ｍｕｌｔｉ−ｉｎｐｕｔ  ｆｌｏａｔｉｎｇ−ｇａｔｅ  ＭＯＳＦＥＴｓ”  ｉｎ  Ｐｒｏｃ．ＩＥＥＥ  Ｉｎｔ．Ｓｙｍｐ．ｏｎ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ  ａｎｄ  Ｓｙｓｔ，．ｖｏｌ．III ，ｐｐ．７６３−７６６，２００１．
参考文献（３）：松田欣也、天野智紀、堀尾喜彦、合原一幸、“容量性結合多入力ＭＯＳＦＥＴを用いたＬＣ発振回路，”電子情報通信学会  第１３回  回路とシステム（軽井沢）ワークショップ論文集、ｐｐ．３５−４０，２０００．
参考文献（４）：松田欣也、堀尾喜彦、合原一幸、“アクティブインダクタ回路の高Ｑ化の一手法、”信学技報  ｖｏｌ．ＮＬＰ２００１−３９，ｐｐ．３７−４１，２００１．
参考文献（５）：Ｔ．Ｍａｔｓｕｍｏｔｏ，Ｌ．Ｏ．Ｃｈｕａ，ａｎｄ  Ｍ．Ｋｏｍｕｒｏ，“Ｔｈｅ  ｄｏｕｂｌｅ  ｓｃｒｏｌｌ，”ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．ｏｎ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ  ａｎｄ  Ｓｙｓｔ．，ｖｏｌ．ＣＡＳ−３２，ｎｏ．８，ｐｐ．７９８−８１７，１９８５．
参考文献（６）：Ｊ．Ｍ．Ｃｒｕｚ  ａｎｄ  Ｌ．Ｏ．Ｃｈｕａ，“Ａ  ＣＭＯＳ  ＩＣ  ｎｏｎｌｉｎｅａｒ  ｒｅｓｉｓｔｏｒ  ｆｏｒ  Ｃｈｕａ’ｓ  ｃｉｒｃｕｉｔ，”ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．ｏｎ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  ａｎｄ  Ｓｙｓｔ．，１，ｖｏｌ．３９，ｎｏ．１２，ｐｐ．９８５−９９５，１９９２．
従来、負の電圧−電流（Ｖ−Ｉ）特性領域を持つ回路の１つとして、多入力フローティングゲートＭＯＳＦＥＴを用いた非線形抵抗回路が本願発明者らによって提案されており〔上記参考文献（１）〕、インダクタシミュレーションや正弦波発振回路に応用されている〔上記参考文献（２）〜（４）〕。これらの回路によれば、Λ字型およびＶ字型の非線形抵抗特性が実現でき、さらに、それらの特性は外部電圧により変更可能である。
【０００４】
また、Ｎ字型の非線形抵抗特性は、中央付近に負性抵抗領域があるため、発振回路やニューロン素子等に広く応用されている。特に、３次や５次の区分線形特性で近似できるものは、ＬやＣ等と組み合わせることで、正弦波発振回路やカオス発生回路等が構成できる〔上記参考文献（５），（６）〕。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記状況に鑑み、上記した多入力フローティングゲートＭＯＳＦＥＴを用いた非線形抵抗回路を応用し、３次から７次までの区分線形関数で近似できるような、様々なＮ字型特性を実現でき、さらにそれらの特性を外部電圧により多様に変化させることができる、Ｎ字型のＶ−Ｉ特性を実現するフローティングゲートＭＯＳＦＥＴを用いた非線形抵抗回路を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕フローティングゲートＭＯＳＦＥＴを用いた非線形抵抗回路において、多入力フローティングゲートＭＯＳＦＥＴを用いたΛ字型の非線形抵抗回路とＶ字型の非線形抵抗回路を並列に接続し、前記Λ字型の非線形抵抗回路の電流と前記Ｖ字型の非線形抵抗回路の電流を加算することにより、多様なＮ字型電圧−電流特性を合成するとともに、前記Ｎ字型電圧−電流特性を連続的に変化させ、３次から７次までの各次数の区分線形特性で近似できる電圧−電流特性を実現することを特徴とする。
【０００７】
〔２〕上記〔１〕記載のフローティングゲートＭＯＳＦＥＴを用いた非線形抵抗回路において、前記３次特性は、前記Λ字型の非線形抵抗回路の電圧−電流特性及びＶ字型の非線形抵抗回路の電圧−電流特性の負性抵抗部を線形になるようにし、その両方の特性を、前記Λ字型の非線形抵抗回路の入力端子とＮ−チャネルＭＯＳＦＥＴのドレイン端子間の電圧及び前記Ｖ字型の非線形抵抗回路の入力端子とＰ−チャネルＭＯＳＦＥＴのドレイン端子間の電圧によりそれぞれ左と右方向に並行移動させて合成することを特徴とする。
【０００８】
〔３〕上記〔１〕記載のフローティングゲートＭＯＳＦＥＴを用いた非線形抵抗回路において、前記３次特性は、前記Λ字型の非線形抵抗回路の電圧−電流特性及びＶ字型の非線形抵抗回路の電圧−電流特性の負性抵抗部を線形になるようにし、その両方の特性を、前記Λ字型の非線形抵抗回路のフローティングゲートＰ−チャネルＭＯＳＦＥＴのドレイン端子と接地間の電圧及び前記Ｖ字型の非線形抵抗回路のフローティングゲートＮ−チャネルＭＯＳＦＥＴのドレイン端子と接地間の電圧によりそれぞれ左と右方向に並行移動させて合成することを特徴とする。
【０００９】
〔４〕上記〔１〕記載のフローティングゲートＭＯＳＦＥＴを用いた非線形抵抗回路において、前記４次特性は、前記Λ字型の非線形抵抗回路の電圧−電流特性又はＶ字型の非線形抵抗回路の電圧−電流特性のどちらかの特性の負性部分の傾きを調整することにより、その特性自身に傾きの変化を持たせ、前記Λ字型の非線形抵抗回路の入力端子とＮ−チャネルＭＯＳＦＥＴのドレイン端子間の電圧及び前記Ｖ字型の非線形抵抗回路の入力端子とＰ−チャネルＭＯＳＦＥＴのドレイン端子間の電圧によりそれぞれ左と右方向に並行移動させて合成することを特徴とする。
【００１０】
〔５〕上記〔１〕記載のフローティングゲートＭＯＳＦＥＴを用いた非線形抵抗回路において、前記４次特性は、前記Λ字型の非線形抵抗回路の電圧−電流特性又はＶ字型の非線形抵抗回路の電圧−電流特性のどちらかの特性の負性部分の傾きを調整することにより、その特性自身に傾きの変化を持たせ、前記Λ字型の非線形抵抗回路のフローティングゲートＰ−チャネルＭＯＳＦＥＴのドレイン端子と接地間の電圧及び前記Ｖ字型の非線形抵抗回路のフローティングゲートＮ−チャネルＭＯＳＦＥＴのドレイン端子と接地間の電圧によりそれぞれ左と右方向に並行移動させて合成することを特徴とする。
【００１１】
〔６〕上記〔１〕記載のフローティングゲートＭＯＳＦＥＴを用いた非線形抵抗回路において、前記５次特性は、前記Λ字型の非線形抵抗回路の電圧−電流特性及びＶ字型の非線形抵抗回路の電圧−電流特性の両方の特性の負性部分の傾きを調整することにより、その特性自身に傾きの変化を持たせ、前記Λ字型の非線形抵抗回路の入力端子とＮ−チャネルＭＯＳＦＥＴのドレイン端子間の電圧及び前記Ｖ字型の非線形抵抗回路の入力端子とＰ−チャネルＭＯＳＦＥＴのドレイン端子間の電圧によりそれぞれ左と右方向に並行移動させて合成することを特徴とする。
【００１２】
〔７〕上記〔１〕記載のフローティングゲートＭＯＳＦＥＴを用いた非線形抵抗回路において、前記５次特性は、前記Λ字型の非線形抵抗回路の電圧−電流特性及びＶ字型の非線形抵抗回路の電圧−電流特性の両方の特性の負性部分の傾きを調整することにより、その特性自身に傾きの変化を持たせ、前記Λ字型の非線形抵抗回路のフローティングゲートＰ−チャネルＭＯＳＦＥＴのドレイン端子と接地間の電圧及び前記Ｖ字型の非線形抵抗回路のフローティングゲートＮ−チャネルＭＯＳＦＥＴのドレイン端子と接地間の電圧によりそれぞれ左と右方向に並行移動させて合成することを特徴とする。
【００１３】
〔８〕上記〔１〕記載のフローティングゲートＭＯＳＦＥＴを用いた非線形抵抗回路において、前記６次特性は、前記Λ字型の非線形抵抗回路の電圧−電流特性又はＶ字型の非線形抵抗回路の電圧−電流特性のどちらかの特性の負性部分の傾きを調整することにより、その特性自身に傾きの変化を持たせ、前記Λ字型の非線形抵抗回路の電圧−電流特性及びＶ字型の非線形抵抗回路の電圧−電流特性の両方の特性を、前記Λ字型の非線形抵抗回路の入力端子とＮ−チャネルＭＯＳＦＥＴのドレイン端子間の電圧及び前記Ｖ字型の非線形抵抗回路の入力端子とＰ−チャネルＭＯＳＦＥＴのドレイン端子間の電圧によりそれぞれ横軸方向に並行移動させて合成することを特徴とする。
【００１４】
〔９〕上記〔１〕記載のフローティングゲートＭＯＳＦＥＴを用いた非線形抵抗回路において、前記６次特性は、前記Λ字型の非線形抵抗回路の電圧−電流特性又はＶ字型の非線形抵抗回路の電圧−電流特性のどちらかの特性の負性部分の傾きを調整することにより、その特性自身に傾きの変化を持たせ、前記Λ字型の非線形抵抗回路の電圧−電流特性及びＶ字型の非線形抵抗回路の電圧−電流特性の両方の特性を、前記Λ字型の非線形抵抗回路のフローティングゲートＰ−チャネルＭＯＳＦＥＴのドレイン端子と接地間の電圧及び前記Ｖ字型の非線形抵抗回路のフローティングゲートＮ−チャネルＭＯＳＦＥＴのドレイン端子と接地間の電圧によりそれぞれ横軸方向に並行移動させて合成することを特徴とする。
【００１５】
〔１０〕上記〔１〕記載のフローティングゲートＭＯＳＦＥＴを用いた非線形抵抗回路において、前記７次特性は、前記Λ字型の非線形抵抗回路の電圧−電流特性及びＶ字型の非線形抵抗回路の電圧−電流特性の両方の特性の負性部分の傾きを調整することにより、その特性自身に傾きの変化を持たせ、前記Λ字型の非線形抵抗回路の電圧−電流特性及びＶ字型の非線形抵抗回路の電圧−電流特性の両方の特性を、前記Λ字型の非線形抵抗回路の入力端子とＮ−チャネルＭＯＳＦＥＴのドレイン端子間の電圧及び前記Ｖ字型の非線形抵抗回路の入力端子とＰ−チャネルＭＯＳＦＥＴのドレイン端子間の電圧によりそれぞれ横軸方向に並行移動させて合成することを特徴とする。
【００１６】
〔１１〕上記〔１〕記載のフローティングゲートＭＯＳＦＥＴを用いた非線形抵抗回路において、前記７次特性は、前記Λ字型の非線形抵抗回路の電圧−電流特性及びＶ字型の非線形抵抗回路の電圧−電流特性の両方の特性の負性部分の傾きを調整することにより、その特性自身に傾きの変化を持たせ、前記Λ字型の非線形抵抗回路の電圧−電流特性及びＶ字型の非線形抵抗回路の電圧−電流特性の両方の特性を、前記Λ字型の非線形抵抗回路のフローティングゲートＰ−チャネルＭＯＳＦＥＴのドレイン端子と接地間の電圧及び前記Ｖ字型の非線形抵抗回路のフローティングゲートＮ−チャネルＭＯＳＦＥＴのドレイン端子と接地間の電圧によりそれぞれ横軸方向に並行移動させて合成することを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１８】
まず、Ｎ字型非線形抵抗回路について説明する。ここで、Λのサフィクスは表示の都合上、A として表示することにする。
【００１９】
第１図は本発明にかかるフローティングゲートＭＯＳＦＥＴを用いたＮ字型非線形抵抗回路図、第２図は第１図中の各種のＶxy−ＩA 特性（数値シミュレーション）図であり、第２図（ａ）はＶxA、第２図（ｂ）はＶyA、第２図（ｃ）はＶnA、第２図（ｄ）はＶpAをパラメータとしたときの特性図、第３図は第１図中の各種のＶxy−ＩV 特性（数値シミュレーション）図であり、第３図（ａ）はＶxV、第３図（ｂ）はＶyV、第３図（ｃ）はＶnV、第３図（ｄ）はＶpVをパラメータとしたときの特性図である。
【００２０】
第１図に示すように、この回路は多入力フローティングゲートＭＯＳＦＥＴを用いたΛ字型の非線形抵抗回路１とＶ字型の非線形抵抗回路２〔参考文献（１）〕を並列に接続した構成である。第２図および第３図に、第１図中のＩA およびＩV のＶxyに対する非線形抵抗特性をそれぞれ示している。
【００２１】
まず、Λ字型の非線形抵抗回路１について説明する。
【００２２】
第１図に示すように、多入力フローティングゲートＰ−チャネルＭＯＳＦＥＴであるＭpAは、通常のＰ−チャネルＭＯＳＦＥＴのゲート端子に、キャパシタＣp2A とＣp1A を結合し、それらを入力端子とする。このようにキャパシタＣp2A とＣp1A を介して入力を加えることにより、Ｐ−チャネルＭＯＳＦＥＴ・ＭpAのゲート端子は等価的にフローティングとなる。また、このＭpAには直列にＮ−チャネルＭＯＳＦＥＴであるＭnAが接続されている。
【００２３】
次に、Ｖ字型の非線形抵抗回路２について説明する。
【００２４】
第１図に示すように、多入力フローティングゲートＮ−チャネルＭＯＳＦＥＴであるＭnVは、通常のＮ−チャネルＭＯＳＦＥＴのゲート端子に、キャパシタＣn1V とＣn2V を結合し、それらを入力端子とする。このようにキャパシタＣn1V とＣn2V を介して入力を加えることにより、Ｎ−チャネルＭＯＳＦＥＴ・ＭnVのゲート端子は等価的にフローティングとなる。また、このＭnVには直列にＰ−チャネルＭＯＳＦＥＴであるＭpVが接続されている。
【００２５】
これらの第１図および第２図に示すように、第１図中の各電圧により、様々なＶxy−ＩA およびＶxy−ＩV 特性が得られることが分かる〔参考文献（１）〕。第１図に示す回路ではＩA とＩV を加算することにより、多様なＮ字型Ｖxy−ＩN 特性を合成することができる。
【００２６】
第１図中のＩA およびＩV の各制御電圧に対する特性を記述する理論式は、参考文献（１）中に示されている。ここではそれらの特性を簡単に
ＩA ＝ｆA （Ｖxy，ＶxA，ＶyA，ＶnA，ＶpA），                         …（１）
ＩV ＝ｆV （Ｖxy，ＶxV，ＶyV，ＶnV，ＶpV），                         …（２）
と表すことにする。この時、第１図より
ＩN ＝ＩA ＋ＩV 
＝ｆA （Ｖxy，ＶxA，ＶyA，ＶnA，ＶpA）
＋ｆV （Ｖxy，ＶxV，ＶyV，ＶnV，ＶpV）                         …（３）
と表すことができる。
【００２７】
第４図は本発明にかかる区分線形に近似したＶ−Ｉ特性図であり、第４図（ａ）は３次特性、第４図（ｂ）は４次特性、第４図（ｃ）は５次特性、第４図（ｄ）は６次特性、第４図（ｅ）は７次特性を示している。
【００２８】
第１図で得られるＶxy−ＩN 特性は、連続的に変化できるが、以下ではこの特性を第４図に示すような３次から７次までの区分線形の特性に近似して説明する。ここで、線形区間の数を次数と呼ぶ。また、各線形区間の端点をブレイクポイントと呼ぶ。
【００２９】
ここで、第４図中の各次数の特性を実現する方法を簡単に定性的に述べる。
【００３０】
まず、第４図（ａ）に示す３次特性は、第２図および第３図のＶxy−ＩA およびＶxy−Ｉv 特性を、第１図中のＶxAまたはＶyA、およびＶxVまたはＶyvによりそれぞれ左と右方向に並行移動させて合成することで得られる。この際、Ｖxy−ＩN 特性の中央付近が全体として１つの線形区分になるようにすればよい。このためにはΛ字型およびＶ字型の特性の負性部分ができるだけ線形であることが望ましい。すなわち、ＶnA，ＶpA，ＶnV，ＶpVの設定が重要である。この様子を第５図に示す。
【００３１】
これと同様に４次から７次の特性が実現できる。これらの特性は３次特性とは異なり、特性の中央部分にもブレイクポイントが必要となる。これは、特に第１図中のＶpAおよびＶnVを調整することで実現可能である。４次特性はＶxy−ＩA またはＶxy−ＩV のどちらかの特性の負性部分の傾きを調節することにより実現でき、５次特性はΛ字型およびＶ字型の特性の両方を同時にそのようにすることにより実現できる。また、６次特性は、４次特性で用いたΛ字型およびＶ字型の特性を、第１図中のＶxAまたはＶyA、およびＶxVまたはＶyvによりそれぞれ横軸方向に並行移動して実現する。さらに、７次特性は、５次特性を元に、同様の方法で得られる。
【００３２】
これら３次から７次の全ての特性において、各ブレイクポイントおよび区分線形部分の傾きを変化させることができる。このことを、通常よく用いられる３次と５次の特性を例に挙げて以下に詳しく説明する。
【００３３】
（１）３次特性
以下の方法で、第４図（ａ）中のブレイクポイントの電流軸座標ＩBP- およびＩBP+ を固定し、電圧軸座標ＶBP- およびＶBP+ を変えることで傾きｍ0 のみを変化させることができる。まず、ＶBP- およびＶBP+ をＶxAまたはＶyA、およびＶxVまたはＶyvにより決定しておく。次いで、これらを変化させないようにしながらＶnA，ＶpA，ＶnV，ＶpVの各電圧によりＩBP- およびＩBP+ を調整しｍ0 を決定する。この場合、ＩBP- とＩBP+ を固定しておくことが必要であるため、特にＶpAとＶnVが重要なパラメータとなる。
【００３４】
次に、傾きｍ0 を固定してブレイクポイントＢP-，ＢP+を調整する方法を示す。まず、ＶBP- ，ＶBP+ をＶxAまたはＶyA、およびＶxVまたはＶyvにより決定し、次に、これを主にＶnAおよびＶpVにより、電圧軸方向に拡大あるいは縮小してブレイクポイントを移動させる。
【００３５】
（２）５次特性
５次特性でも、第４図（ｃ）中のＢP1- ，ＢP1+ ，ＢP2- およびＢP2+ の４つのブレイクポイントを固定し、傾きｍ0 およびｍ1 のそれぞれを調整可能である。ｍ0 のみの変化では、Λ字型およびＶ字型特性の負性抵抗部分の傾きの変化を利用するため、ＶpA，ＶnVが重要なパラメータになる。ｍ1 の調整は、ＶyAおよびＶyVで可能であり、その後、他の電圧によりブレイクポイントを調整する。
【００３６】
また、次のようにして傾きｍ0 およびｍ1 を固定しながら、各ブレイクポイントを変化できる。ＢP1- あるいはＢP1+ の変化は、ＶnAおよびＶpVにより特性を縦軸方向に拡大しながら、ｍ1 の区分線形部分の長さを変化させることにより実現できる。ＢP2- あるいはＢP2+ の調整は、３次特性のブレイクポイントの変化と同様にＶpA、ＶxAまたはＶyA、およびＶnV、ＶxVまたはＶyvにより電圧軸方向および電流軸方向の拡大あるいは縮小で可能である。この際、他の制御電圧による微調整を要する。
【００３７】
〔数値シミュレーション〕
以下、参考文献（１）で導出された簡単なＭＯＳＦＥＴモデルによるＶ−Ｉ特性式を用いたコンピュータシミュレーションにより、上記した３次から７次のＮ字型非線形抵抗特性を確認する。特に、３次および５次の特性については、ブレイクポイントおよび傾きそれぞれの調整の様子を詳しく示す。シミュレーション実験では、第１図中の各Ｎ−チャネルＭＯＳＦＥＴおよびＰ−チャネルＭＯＳＦＥＴのトランスコンダクタンスパラメータ：Ｋn ＝Ｋp ＝３００μＡ／Ｖ2 、Ｎ−チャネルＭＯＳＦＥＴの閾値電圧：Ｖtn＝０．５５Ｖ、Ｐ−チャネルＭＯＳＦＥＴの閾値電圧：Ｖtp＝−０．８Ｖとした。さらに、第１図でＣp1A ＝Ｃp2A ＝Ｃn1v ＝Ｃn2v ＝０．１ｐＦとした。
【００３８】
（１）３次非線形抵抗特性
第６図に表１中の各電圧値を用いた場合に得られる３次区分線形近似が可能な特性を示す。第６図中のＡの特性とＣの特性は、ｍ0 が同じでブレイクポイントのみ異なる。これに対し、Ｂの特性は、ＩBP- およびＩBP+ をＣと同じに設定し、傾きｍ0 を変えたものである。これらより、第４図（ａ）に示したブレイクポイントＢP-，ＢP+，および傾きｍ0 をそれぞれ変化できることが分かる。
【００３９】
【表１】
0004662115.tif 000002
また、第６図と表１を見ると、ブレイクポイントはＶnAおよびＶpVに依存し、傾きｍ0 はＶpAおよびＶnVにより大きく変化することが分かる。
【００４０】
（２）５次非線形抵抗特性
第７図、第８図および第９図にシミュレーションで得られた、５次の区分線形特性で近似可能なＶxy−ＩN 特性の例を示す。また、これらの図中の各特性に対応する制御電圧の値を表２から表４にそれぞれ示す。
【００４１】
【表２】
0004662115.tif 000003
【００４２】
【表３】
0004662115.tif 000004
【００４３】
【表４】
0004662115.tif 000005
第７図中の曲線ＢとＣは第４図（ｃ）中の４つのブレイクポイントの電圧座標を固定したまま傾きｍ0 を変化させた例である。同様に、曲線ＡとＢは傾きｍ1 を変化させた例である。これらと表２より、傾きｍ0 を調整する際はＶnAとＶpVをほぼ一定に保ちながらＶpAとＶnVを変化させればよいことが分かる。さらに傾きｍ1 については、ＶyAとＶyVで特性の概略を決定し、さらにＶpAとＶnVを用いて調整すればよい。
【００４４】
一方、第８図と表３は、第４図（ｃ）中の傾きｍ0 とｍ1 を固定してブレイクポイントＢP1- とＢP1+ を調整した例、第９図と表４は、ＢP2+ とＢP2- を調整した例である。これらのシミュレーション実験より、ＢP1+ はＶpVに、ＢP1- はＶnAにそれぞれ依存していること、および、ＢP2+ はＶxVとＶnV、ＢP2- はＶxAとＶpAでそれぞれ決定できることが分かる。
【００４５】
（３）４次、６次および７次非線形抵抗特性
第１０図は４次、第１１図は６次、第１２図は７次の非線形抵抗特性をそれぞれ示している。これらの特性で使用した第１図中の各電圧を表５、表６および表７にそれぞれ示す。
【００４６】
【表５】
0004662115.tif 000006
【００４７】
【表６】
0004662115.tif 000007
【００４８】
【表７】
0004662115.tif 000008
表１Ｃおよび表５より４次の特性は、３次特性を元にＶnA，ＶpA，ＶnVおよびＶpVを変化させることで得られることが分かる。さらに、表５と表６および表２Ｂと表７より、６次および７次の特性はそれぞれ４次および５次の特性を元にし、さらにＶxAとＶxVを変化させることで得られることが分かる。
【００４９】
〔ＨＳＰＩＣＥシミュレーション〕
ＭＯＳＩＳ  ＴＳＭＣ０．３５μｍＣＭＯＳプロセスパラメータを使用し、第１図中のＭnA，ＭnVのサイズを共にＷ＝２０μｍ、Ｌ＝０．４μｍ、ＭpA，ＭpVのそれを共にＷ＝６０μｍ、Ｌ＝０．４μｍとした。またキャパシタの値をＣp1A ＝Ｃp2A ＝Ｃn1v ＝Ｃn2v ＝０．１ｐＦとした場合のＨＳＰＩＣＥによる回路シミュレーションの結果を第１３図および第１４図に示す。これらの特性は、上記した３次から７次までのシミュレーション特性にそれぞれ対応している。
【００５０】
上記したように、多入力フローティングゲートＭＯＳＦＥＴを用いたＮ字型非線形抵抗回路を提供することができる。さらに、数値計算とＨＳＰＩＣＥシミュレーションによりＶ−Ｉ特性の例を示し、どの様に各特性を実現するかについて定性的に説明した。
【００５１】
〔個別部品による実験〕
この実施例では、第１５図の回路を個別部品により構成し、Ｖxy−ＩN 特性を測定した。回路は第１５図に示す構成とした。回路中のＭnA１１，ＭnV１２は共に２ＳＫ６１２、ＭpA１３，ＭpV１４は共に２ＳＪ１３３を使用した。さらに、キャパシタＣp1A １５，Ｃp2A １６，Ｃn1V １７，Ｃn2V １８の値を０．１μＦとしたときの実験結果を、第１６図から第２０図に示し、それぞれの特性を実現する第１５図中の各電圧値を表８から表１２に示す。
【００５２】
すなわち、第１６図には、この３次Ｖxy−ＩN 特性の個別部品による実験結果が示されており、第１５図における各電圧の値は、表８に示されるように、ＶA は−０．７Ｖ、ＶnAは１．５５Ｖ、ＶpAは−４．６９Ｖ、ＶV は０．７Ｖ、ＶnVは３．２３Ｖ、ＶpVは−２．３２Ｖである。
【００５３】
【表８】
0004662115.tif 000009
また、第１７図には、この４次Ｖxy−ＩN 特性の個別部品による実験結果が示されており、第１５図における各電圧の値は、表９に示されるように、ＶA は−１．６Ｖ、ＶnAは１．４６Ｖ、ＶpAは−５．６５Ｖ、ＶV は１Ｖ、ＶnVは３．４３Ｖ、ＶpVは−２．２８Ｖである。
【００５４】
【表９】
0004662115.tif 000010
また、第１８図には、この５次Ｖxy−ＩN 特性の個別部品による実験結果が示されており、第１５図における各電圧の値は、表１０に示されるように、ＶA は−１．５Ｖ、ＶnAは１．４６Ｖ、ＶpAは−５．６５Ｖ、ＶV は１．５Ｖ、ＶnVは４．２３Ｖ、ＶpVは−２．１８Ｖである。
【００５５】
【表１０】
0004662115.tif 000011
また、第１９図には、この６次Ｖxy−ＩN 特性の個別部品による実験結果が示されており、第１５図における各電圧の値は、表１１に示されるように、ＶA は−２．１Ｖ、ＶnAは１．４６Ｖ、ＶpAは−５．６５Ｖ、ＶV は１．６Ｖ、ＶnVは３．４３Ｖ、ＶpVは−２．２８Ｖである。
【００５６】
【表１１】
0004662115.tif 000012
更に、第２０図には、この７次Ｖxy−ＩN 特性の個別部品による実験結果が示されており、第１５図における各電圧の値は、表１２に示されるように、ＶA は−２．１Ｖ、ＶnAは１．４６Ｖ、ＶpAは−５．６５Ｖ、ＶV は２．１Ｖ、ＶnVは４．２３Ｖ、ＶpVは−２．１８Ｖである。
【００５７】
【表１２】
0004662115.tif 000013
また、電流ＩN は第１５図のノードＡとノードＢ間（上記した非線形抵抗回路の電源側）間に抵抗Ｒ（１９）を挿入し、その電圧降下を計測アンプ（ＩＮＡ１１４）２０で増幅し、その増幅された出力電圧から以下の式（４）〜（６）により求めた。ここで、ＲG は計測アンプ２０のゲインＧを決定する抵抗であり、ＲG ＝１０ｋΩとした。また、Ｒ＝３３Ω、出力抵抗ＲO ＝１０ｋΩとした。
【００５８】
ＶO ＝Ｇ・（ＶIN+ −ＶIN- ）                                        …（４）
Ｇ  ＝１＋（５０ｋΩ／ＲG ）                                        …（５）
ＩN ＝ＶO ／Ｇ・Ｒ                                                  …（６）
次に、集積回路化の例について説明する。
【００５９】
第１５図に示す回路をＭＯＳＩＳ  ＴＳＭＣ０．３５μｍＣＭＯＳ半導体プロセスで集積回路化した。ただし、第１５図中に示した抵抗１９および計測アンプ２０からなるＶxy−ＩN 特性測定回路は集積化せず、個別部品によりチップ外に実装した。第１５図の回路を含むＩＣチップの顕微鏡写真を第２１図に示す。
【００６０】
第１５図中のＭnA、ＭnVのサイズは共にＷ＝１８μｍ、Ｌ＝０．６μｍ、ＭpA、ＭpVのそれらは共に、Ｗ＝５４μｍ、Ｌ＝０．６μｍとした。さらに、キャパシタの値はＣp1A ＝Ｃp2A ＝Ｃn1V ＝Ｃn2V ＝０．３ｐＦである。
【００６１】
第２２図から第２８図にチップから測定したＶxy−ＩN 特性を示す。また、これらの各特性に対する第１５図の回路中の各電圧値を表１３から表１９にそれぞれ示す。これらの特性は、前記した３次から７次までの数値シミュレーションおよびＨＳＰＩＣＥシミュレーション特性に対応している。ここで、ＩN は個別部品による実験と同様に計算式（４），（５）および（６）により求めた。ここで計算式（４），（５）および（６）式中の各抵抗値はそれぞれＲG ＝２４０Ω、Ｒ＝１０Ω、ＲO ＝１０ｋΩである。
【００６２】
【表１３】
0004662115.tif 000014
【００６３】
【表１４】
0004662115.tif 000015
【００６４】
【表１５】
0004662115.tif 000016
【００６５】
【表１６】
0004662115.tif 000017
【００６６】
【表１７】
0004662115.tif 000018
【００６７】
【表１８】
0004662115.tif 000019
【００６８】
【表１９】
0004662115.tif 000020
なお、他の実施例として、Λ字型およびＶ字型の特性を、第１図中の
（１）ＶxAおよびＶyV
（２）ＶyAおよびＶxV
（３）ＶxA，ＶyA，ＶxVおよびＶyV
によりそれぞれ横軸方向に平行移動させて実現するようにしてもよい。
【００６９】
本発明によれば、回路中の制御電圧を調整することで、３次から７次までの区分線形近似が可能な様々な形状のＶ−Ｉ特性を得ることができる。さらに、これを集積回路化し、発振回路やカオス発生回路等に応用することができる。
【００７０】
より詳細には、上記した本発明のＮ字型非線形抵抗回路のＮ字型の非線形抵抗特性は、中央付近に負性抵抗領域があるため、発振回路やニューロン素子等に広く応用されている。特に、３次や５次の区分線形特性で近似できるものは、ＬやＣ等と組み合わせることで、正弦波発振回路やカオス発生回路等が構成できる。
【００７１】
また、上記したように、３次から７次までの各次数の区分線形特性で近似できるＶ−Ｉ特性が実現可能であり、さらに、これらのＶ−Ｉ特性は、外部電圧により容易に、かつ、多様に変化させることができる。また、４次や６次の特性はあまり広く応用されていないが、これらをも容易に実現できるため、新しく発振回路等への応用が期待される。
【００７２】
さらに、本発明のフローティングゲートＭＯＳＦＥＴを用いたＮ字型非線形抵抗回路は、標準的なＣＭＯＳ半導体プロセスで実装可能であり、各種応用回路の集積回路化を可能にすることができる。
【００７３】
また、Ｎ字型の電圧−電流特性を持つ回路は、正弦波発振回路やダブルスクロール型のカオス発振回路、ニューロン素子に広く使用することができる。この回路構成は集積回路化が容易であるため、正弦波あるいはカオス発振波形が必要な多種の集積回路に応用可能である。また、従来あまり利用されていない４次や６次の非線形特性も実現できるため、新しい回路への応用も期待できる。
【００７４】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００７５】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。
【００７６】
（１）３次から７次までの区分線形関数で近似できるような、様々なＮ字型Ｖ−Ｉ特性を実現でき、さらにそれらの特性を外部電圧により多様に変化させることができる。
【００７７】
（２）標準的なＣＭＯＳ半導体プロセスで実装可能であり、各種応用回路の集積回路化を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明にかかるフローティングゲートＭＯＳＦＥＴを用いたＮ字型非線形抵抗回路図である。
【図２】  第１図中の各種のＶxy−ＩA 特性（数値シミュレーション）図である。
【図３】  第１図中の各種のＶxy−ＩV 特性（数値シミュレーション）図である。
【図４】  本発明にかかる区分線形に近似したＶ−Ｉ特性図である。
【図５】  本発明にかかる３次Ｎ字型Ｖ−Ｉ特性の合成原理図である。
【図６】  本発明にかかる３次の区分線形近似が可能な非線形抵抗特性の例（数値シミュレーション）を示す図である。
【図７】  本発明にかかる５次の非線形抵抗特性の例（ブレイクポイントの電圧座標を固定し傾きｍ0 あるいはｍ1 を変化させた例）を示す図である。
【図８】  本発明にかかる５次の非線形抵抗特性の例（傾きｍ0 とｍ1 及びブレイクポイントＢP2- とＢP2+ を固定し、ＢP1- とＢP1+ を変化させた例）を示す図である。
【図９】  本発明にかかる５次の非線形抵抗特性の例（傾きｍ0 とｍ1 及びブレイクポイントＢP1- とＢP1+ を固定し、ＢP2- とＢP2+ を変化させた例）を示す図である。
【図１０】  本発明にかかる４次の非線形抵抗特性の例を示す図である。
【図１１】  本発明にかかる６次の非線形抵抗特性の例を示す図である。
【図１２】  本発明にかかる７次の非線形抵抗特性の例を示す図である。
【図１３】  ＨＳＰＩＣＥによる回路シミュレーションの結果を示す図（その１）である。
【図１４】  ＨＳＰＩＣＥによる回路シミュレーションの結果を示す図（その２）である。
【図１５】  個別部品による実験回路を示す図である。
【図１６】  個別部品による実験により得られた３次Ｖxy−ＩN 特性図である。
【図１７】  個別部品による実験により得られた４次Ｖxy−ＩN 特性図である。
【図１８】  個別部品による実験により得られた５次Ｖxy−ＩN 特性図である。
【図１９】  個別部品による実験により得られた６次Ｖxy−ＩN 特性図である。
【図２０】  個別部品による実験により得られた７次Ｖxy−ＩN 特性図である。
【図２１】  第１５図の回路を含むＩＣチップを示す代用図面としての顕微鏡写真である。
【図２２】  チップから測定したＶxy−ＩN 特性を示す図（その１）である。
【図２３】  チップから測定したＶxy−ＩN 特性を示す図（その２）である。
【図２４】  チップから測定したＶxy−ＩN 特性を示す図（その３）である。
【図２５】  チップから測定したＶxy−ＩN 特性を示す図（その４）である。
【図２６】  チップから測定したＶxy−ＩN 特性を示す図（その５）である。
【図２７】  チップから測定したＶxy−ＩN 特性を示す図（その６）である。
【図２８】  チップから測定したＶxy−ＩN 特性を示す図（その７）である。
【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】
0004662115.tif 000027
【図８】
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【図９】
0004662115.tif 000029
【図１０】
0004662115.tif 000030
【図１１】
0004662115.tif 000031
【図１２】
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【図１３】
0004662115.tif 000033
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
0004662115.tif 000036
【図１７】
0004662115.tif 000037
【図１８】
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【図１９】
0004662115.tif 000039
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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