(57)【要約】【課題】回路若しくは装置が、仕様或いは規格に適用しない部分があったとしても、使用することに問題がない場合の対応方法のひとつを提供する。【解決手段】集積回路が入出力回路とタイミング測定回路とを含み、前記入出力回路の第１の入力端子に入力される第１の信号と、前記入出力回路の第１の出力端子から出力される第２の信号とが前記タイミング測定回路に入力され、前記第２の信号は、前記入出力回路の第１の入出力端子における信号が前記第１の出力端子から出力されたものであり、前記タイミング測定回路において、前記第１の信号における第１の変化を検出し、前記第２の信号における前記第１の変化に対応する第２の変化を検出し、前記第１の変化を検出したときと前記第２の変化を検出したときとの間の時間間隔の計測を行うことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入出力回路と、
タイミング測定回路と、を含み、
前記入出力回路の第１の入力端子に入力される第１の信号と、前記入出力回路の第１の出力端子から出力される第２の信号とが前記タイミング測定回路に入力され、
前記第２の信号は、前記入出力回路の第１の入出力端子における信号が前記第１の出力端子から出力されたものであり、
前記タイミング測定回路において、前記第１の信号における第１の変化を検出し、前記第２の信号における前記第１の変化に対応する第２の変化を検出し、前記第１の変化を検出したときと前記第２の変化を検出したときとの間の時間間隔の計測を行うことを特徴とする集積回路。
【請求項２】
更に、判定回路と、を含み、
前記判定回路は、前記時間間隔が所定の規格を満たすかどうかを判定することを特徴とする請求項１に記載の集積回路。
【請求項３】
更に、外部クロック生成部と、を含み、
前記時間間隔が前記所定の規格を満たさない場合、前記外部クロック生成部が生成するクロックの周波数を下げることを特徴とする請求項１または２に記載の集積回路。
【請求項４】
第１のデータが入力されてから第３のデータが入力されるまでの時間間隔を測定する第１の工程と、
前記時間間隔が所定の規格を満たすかどうかを判定する第２の工程と、
データ送受信に用いるタイミングクロックの周波数を前記時間間隔が前記所定の規格を満たすように変更する第３の工程と、を含み、
前記第１のデータは、入出力回路の第１の入力端子に入力されるデータであり、
第２のデータは、前記第１のデータが前記入出力回路の第１の入出力端子から出力されたデータであり、
前記第３のデータは、前記第２のデータが前記入出力回路の第１の出力端子から出力されたデータであり、
前記第３の工程は、前記第２の工程において前記時間間隔が前記所定の規格を満たさない場合に実行されることを特徴とする集積回路の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集積回路に関わるものであり、特に集積回路と外部との間の信号のタイミングに関わる部分の回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、様々な機器若しくは装置の機能を実現するために多くの集積回路が用いられている。集積回路は、所定の機能を果たすために複数の素子をひとつにまとめた電子部品である。集積回路には、マイクロコンピューター、割込みコントローラーやＤＭＡコントローラー等のような機器・装置の基本的制御に用いられるもの、ネットワークや外部記憶装置等の周辺機器の制御に用いられるものなど、用途に応じて様々な種類が存在し、機器若しくは装置を構成するために、多くの場合は複数の集積回路が用いられる。
【０００３】
複数の集積回路が用いられることから、該複数の集積回路の各々の間で、何らかの信号の送受信が必要となる。これら信号は、例えば集積回路を実装した基板に形成された金属パターンを介して行われるが、該金属パターンは、集積回路同士で１対１に接続される形態や該金属パターンが複数の集積回路にバス形式で接続される形態がある。いずれの形態においても、信号の送受信においては規格を設けておくことが装置の設計においては都合がよいことが多い。例えば、特許文献１には、Ｉ２Ｃの規格において、Ｉ２Ｃ転送を行うマスターが、予めスレーブがどの転送速度で動作するかによってマスタークロックラインの周波数を設定し、転送速度を満たすようにクロックラインを生成することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１４１０６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
信号の送受信の規格は、基準クロックを設定し、基準クロックに対する送受信信号の変化に要する時間制限として定義されることが多い。しかしながら、設計上の問題や製造上の問題などにより規格が満足できない状況が発生する場合がある。このような場合、規格を満足できなくても装置として果たす役割が変わらない場合においても、問題点を解決して改めて製造する対応を行っていた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の適用例又は実施形態として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］
本適用例にかかる集積回路は、入出力回路と、タイミング測定回路と、を含み、前記入出力回路の第１の入力端子に入力される第１の信号と、前記入出力回路の第１の出力端子から出力される第２の信号とが前記タイミング測定回路に入力され、前記第２の信号は、前記入出力回路の第１の入出力端子における信号が前記第１の出力端子から出力されたものであり、前記タイミング測定回路において、前記第１の信号における第１の変化を検出し、前記第２の信号における前記第１の変化に対応する第２の変化を検出し、前記第１の変化を検出したときと前記第２の変化を検出したときとの間の時間間隔の計測を行うことを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、入出力回路の第１の出力端子から出力される第２の信号が入出力回路の第１の入出力端子における信号であり、タイミング測定回路において、入出力回路の入力端子に入力される第１の信号における第１の変化と第１の変化に対応する第２の信号の第２の変化とを検出し、第１の変化を検出したときと第２の変化を検出したときとの時間間隔を測定することで、入出力回路の第１の入出力端子が接続された配線における信号伝達の負荷の状態を知ることができる。
【０００９】
入出力回路における入出力端子は、バスなどの配線に接続される場合がある。一般的にバスには複数の素子の接続があり、複数の素子のそれぞれはバスに対する信号の出力を排他的に行う。接続される素子の個数、それぞれの素子の固有のインピーダンスの違い並びに接続されるプルアップ抵抗などにより、集積回路における入出力端子が接続される配線の状況は様々である。集積回路にどのような素子が接続されるか、どのような値のプルアップ抵抗が接続されるかなどは設計事項と考えられるが、諸々の理由により配線に接続された素子間におけるデータの送受信がうまくいかない場合がある。このようなときに上記のタイミング測定回路において上述した時間間隔を計測することで、バスなどの配線におけるひとつの状況を知ることができる。
【００１０】
尚、上述した第１の入力端子は、データの入力端子並びに入出力制御信号の入力端子のいずれでもよい。第１の入力端子がデータの入力端子の場合は、入出力回路における第１の入出力端子が出力端子として機能している状態でのデータ信号を第１の信号とした場合の上述した時間間隔を測定することができる。また、第１の入力端子が入出力制御信号の入力端子の場合は、入出力回路における第１の入出力端子の機能の切替え信号を第１の信号とした場合の上述した時間間隔を測定することができる。
【００１１】
また、上述した第１の入出力端子は、バスなどの双方向の信号線に接続される端子として用いるだけでなく、出力信号線に接続される端子に用いられてもよい。出力信号線に接続される端子に用いることで、出力信号線における信号伝達の負荷状態を知ることができる。
【００１２】
第１の入出力端子が接続される配線がオープンドレイン接続の場合は、送信側がローレベルを出力する場合は入出力端子の機能を出力にしてローレベルを駆動し、送信側がハイレベルを出力する場合には入出力端子の機能を入力にすることでよい。従って、配線がオープンドレインの場合には、入出力回路におけるデータの入力端子はローレベルに固定され、入出力回路における入出力制御信号の入力端子にデータ信号が接続されることでかまわない。
【００１３】
［適用例２］
上記適用例にかかる集積回路において、更に、判定回路と、を含み、前記判定回路は、前記時間間隔が所定の規格を満たすかどうかを判定することを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、集積回路が判定回路を含み、上述した時間間隔が所定の規格を満たすかどうかを判定することで、集積回路において入出力回路に接続された配線の状態がデータの送受信に適しているかどうかの判定を行うことができる。上述した所定の規格は、予め判定回路に設定しておいてもよく、集積回路が起動してから集積回路外部からの情報を設定するようにしてもよい。集積回路外部から設定する方法としては、例えば、集積回路に接続された他のコントローラーを介して設定を行うこと、集積回路にディップスイッチなどを接続しておいて該ディップスイッチの設定状態を読み込むこと、などが考えられる。
【００１５】
［適用例３］
上記適用例にかかる集積回路において、更に、外部クロック生成部と、を含み、前記時間間隔が前記所定の規格を満たさない場合、前記外部クロック生成部が生成するクロックの周波数を下げることを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、集積回路は外部クロック生成部を含み、上述した時間間隔が所定の規格を満たさない場合に外部クロック生成回路で生成するクロックの周波数を下げることで、入出力回路が接続された配線におけるデータの送受信を適切に行えるようにすることができる。
【００１７】
一般的に、入出力回路が接続される配線はバスとして使用される場合が多く、該バスにおけるデータ転送はバスクロックによって同期がとられることが多い。このような場合に、バスクロックとして上述した外部クロックを用いることで、集積回路が接続されるバスの実情にあった形でバスクロックの周波数を設定することができる。これにより、上述した時間間隔が所定の規格を満たさない場合でも、安定したデータの送受信が行えるバスとすることができる。
【００１８】
［適用例４］
本適用例にかかる集積回路の制御方法は、第１のデータが入力されてから第３のデータが入力されるまでの時間間隔を測定する第１の工程と、前記時間間隔が所定の規格を満たすかどうかを判定する第２の工程と、データ送受信に用いるタイミングクロックの周波数を前記時間間隔が前記所定の規格を満たすように変更する第３の工程と、を含み、前記第１のデータは、入出力回路の第１の入力端子に入力されるデータであり、第２のデータは、前記第１のデータが前記入出力回路の第１の入出力端子から出力されたデータであり、前記第３のデータは、前記第２のデータが前記入出力回路の第１の出力端子から出力されたデータであり、前記第３の工程は、前記第２の工程において前記時間間隔が前記所定の規格を満たさない場合に実行されることを特徴とする。
【００１９】
この方法によれば、第１のデータが集積回路の入出力回路から出力されるデータであり、第２のデータが入出力回路から出力されたデータであり、第３のデータが第２のデータが入出力回路から入力されたデータであるときに、第１のデータが入力されてから第３のデータが入力されるまでの時間間隔を測定する第１の工程と、該時間間隔が所定の規格を満たしているかどうかを判定する第２の工程と、該時間間隔が所定の規格を満たしていない場合にデータの送受信に用いるタイミングクロックの周波数を所定の規格を満たすように修正する第３の工程と、を含むことで、集積回路が用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態における入出力回路を有する集積回路の一部を示した模式図。
【図２】複数の集積回路の接続を示す模式図。
【図３】実施例１、２における入出力回路を有する集積回路の一部を示した模式図。
【図４】実施例１における入出回路及びタイミング測定回路における信号のタイミングチャートの例。
【図５】実施例２における入出回路及びタイミング測定回路における信号のタイミングチャートの例。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明について図面を用いて説明する。
【００２２】
（第１実施形態）
図１に示したのは、本発明を適用した集積回路１００のブロック図の一部である。集積回路１００は、入出力回路１１０及びタイミング測定回路１２０を有する。入出力回路１１０は、出力バッファー１１５、入力バッファー１１６、入出力端子１１１、入力端子１１２、入出力制御端子１１３及び出力端子１１４を含む。
【００２３】
出力バッファー１１５は、入出力端子１１１、入力端子１１２及び入出力制御端子１１３に接続されており、入出力制御端子１１３がローレベルの場合は入力端子１１２における値が入出力端子１１１に伝搬される。また、出力バッファー１１５は、入出力制御端子１１３がハイレベルの場合は入力端子１１２における値に関わらず出力がハイインピーダンスの状態になる。
【００２４】
入力バッファー１１６は、入出力端子１１１における値を出力端子１１４に出力する。従って、入出力制御端子１１３がローレベルの場合は、入力端子１１２の値が出力バッファー１１５及び入力バッファー１１６を介して出力端子１１４に伝搬される。また、入出力制御端子１１３がハイレベルの場合は、入出力端子１１１の値が入力バッファー１１６を介して出力端子１１４に伝搬される。
【００２５】
入出力端子１１１には、集積回路１００の外に形成された信号線であるバスデータ信号線２０１が接続されている。入力端子１１２には、集積回路１００内部の信号線である出力信号線２１１が接続されている。入出力制御端子１１３には、集積回路１００内部の信号線である出力許可信号線２１２が接続されている。出力端子１１４には、集積回路１００内部の信号線である入力信号線２１３が接続されている。尚、図１は本実施形態の説明のための便宜上の模式図であり、出力信号線２１１、出力許可信号線２１２及び入力信号線２１３は、集積回路１００内の図示していない機能ブロックに接続されている。
【００２６】
タイミング測定回路１２０は、出力信号線２１１、出力許可信号線２１２及び入力信号線２１３が接続されている。タイミング測定回路１２０は、出力信号線２１１若しくは出力許可信号線２１２の信号の値の変化である第１の変化と入力信号線２１３の値の変化である第２の変化とを関連付け、第１の変化を検出してから第２の変化を検出するまでの時間間隔の測定を行う部分である。
【００２７】
バスデータ信号線２０１には、集積回路１００以外にも複数の集積回路が接続されている。イメージを図２に模式図として示す。図２においては、便宜上、集積回路１００、集積回路３００及び集積回路５００を示した。以降の説明において、集積回路１００以外の複数の集積回路をまとめて集積回路３００〜５００と記載することがある。バスデータ信号線２０１上のデータは、バスクロック信号線２０３のクロックに同期して送受信が行われる。尚、判定信号線２０２は、後述する実施例において使用するものであるが、便宜上図２に記載した。
【００２８】
集積回路３００〜５００は、バスデータ信号線２０１へのデータの出力を排他的に行う。排他的に出力を行うには集積回路３００〜５００の各々からの使用要求の調停（バスアービトレーション）を行う部分が必要となるが、本実施形態及び以降の実施形態において、本発明に直接関わる部分ではないことから、バスアービトレーションに関する説明及び図の提示を省略する。また、以降の説明において、バスアービトレーションの結果としてバスデータ信号線２０１の使用権を獲得した集積回路のことをバスマスターと呼ぶことにする。尚、バスマスターが存在しないときにバスデータ信号線２０１が不定の状態にならないようにするために、電源電圧線（Ｖ）に接続されたプルアップ抵抗１６０がバスデータ信号線２０１に接続されている。これによりバスマスターが存在しないときのバスデータ信号線２０１の信号レベルはハイレベルとなる。
【実施例１】
【００２９】
本実施例は、出力許可信号線２１２における値の変化を上述した第１の変化とし、入力信号線２１３における値の変化を上述した第２の変化とした場合の例である。また、本実施例は、バスデータ信号線２０１がオープンドレイン接続である場合の例である。
【００３０】
本実施例の説明に必要な構成要素を追記した集積回路１００の模式図を図３に示す。集積回路１００は、上述した構成要素に加えて、判定回路１７０、クロック生成回路１３０、バスクロックバッファー１４０及び出力バッファー１５０を有する。尚、本実施例においては、バスクロック信号線２０３におけるクロック信号はバスマスターが出力するものとする。
【００３１】
判定回路１７０は、タイミング測定回路１２０における測定結果を受け取り、該測定結果が所定の規格を満たすかどうかを判定する部分である。判定の結果は、判定結果２１４に出力される。該所定の規格は、予め判定回路１７０に設定されていることでよい。判定結果２１４は、クロック生成回路１３０及び出力バッファー１５０に接続されている。判定の結果は出力バッファー１５０により判定信号線２０２に出力される。図２に示すように、判定信号線２０２は集積回路３００〜５００に接続されており、集積回路３００〜５００は判定回路１７０の判定の結果を知ることができる。
【００３２】
クロック生成回路１３０は、タイミング測定回路１２０で使用される測定用クロック及びバスクロック信号線２０３に出力されるバスクロック信号を生成する部分である。生成された測定用クロックは、測定クロック信号線２１５を介してタイミング測定回路１２０に出力される。また、生成されたバスクロック信号は、集積回路１００がバスマスターであるときにクロック出力イネーブル信号線２１６がローレベルとなることによりバスクロック信号線２０３に出力される。また、上述したように、判定結果２１４がクロック生成回路１３０に接続されていることから、クロック生成回路１３０は判定回路１７０の判定の結果に基づいて、生成するクロックの周波数などの変更を行うことが可能となる。
【００３３】
バスマスターは、バスクロック信号線２０３にバスクロック信号を出力し、バスデータ信号線２０１にバスクロックに同期をさせたデータを出力するが、オープンドレインの場合、バスホストがバスデータ信号線２０１に出力するデータはローレベルのデータだけでよい。プルアップ抵抗１６０が電源電圧線（Ｖ）に接続されていることにより、ハイレベルのデータを出力したい場合は出力バッファー１１５の出力をハイインピーダンスとすることで、バスデータ信号線２０１の信号レベルはハイレベルへと移行する。バスデータ信号線２０１のデータを受信する集積回路（以降、バススレーブと呼ぶ）は、この状態においてバスクロック信号に同期をしてバスデータ信号線２０１における値を読み込むことで、ハイレベルのデータの受信を行うことができる。この場合、出力信号線２１１の状態は、ローレベルに固定されていることでよい。従って、本実施例においては、第１の信号は出力許可信号線２１２における信号ということになる。
【００３４】
次に、図４に示したタイミングチャートを用いて、出力許可信号線２１２における信号の変化である第１の変化と入力信号線２１３における信号の変化である第２の変化との間の時間間隔の測定の動作について説明する。図４に示したのは、集積回路１００がバスマスターのときに、バスデータ信号線２０１のデータをローレベルからハイレベルに変化させたときのタイミングチャートである。図中にｔで示した矢印は、時間の進行方向を示す。
【００３５】
上述したように、バスマスターからバススレーブへのローレベルのデータの伝搬は、出力信号線２１１の値をローレベルに固定し、出力許可信号線２１２の値をローレベルにすることにより行われる。バスマスターからバススレーブへのハイレベルのデータの伝搬は、出力許可信号線２１２をハイレベルにすることにより行われる。図４−（ａ）のタイミングで、出力許可信号線２１２がローレベルからハイレベルに変化すること（第１の変化）により、出力バッファー１１５の出力がローレベルからハイインピーダンスへと変化する。これに伴い、バスデータ信号線２０１の値がローレベルからハイレベルに変化し（図４−（ｅ））、図４−（ｂ）のタイミングでバススレーブがハイレベルと認識できるレベルになる。バスデータ信号線２０１の変化は入力バッファー１１６を介して入力信号線２１３に伝搬され（図４−（ｆ））、図４−（ｃ）でハイレベルと認識できるレベルとなる（第２の変化）。
【００３６】
タイミング測定回路１２０において、第１の変化（図４−（ａ））と第２の変化（図４−（ｃ））との間の時間間隔が、測定クロック信号線２１５で伝搬される測定クロックによりカウントされる。この数値が測定結果であり、図４から分かるように、カウント数は６である。該測定結果は、判定回路１７０に出力される。
【００３７】
判定回路１７０には、測定結果を判定するための所定の規格が保持されている。所定の規格は、例えば、バスクロックに対するバスデータのセットアップタイムと測定結果との関係を定義付けたものでもよい。本実施例におけるセットアップタイムを図４−（ｄ）に示す。この場合、測定結果の数値が大きければ大きいほどセットアップの時間の確保が難しくなる。従って、測定結果が設定された基準値よりも大きければセットアップタイムが確保できず（所定の規格を満足できない）、バスデータ信号線２０１の値を正しく受信することができないと判定することができる。図４で示したタイミングチャートは、設定された基準値が５の場合は所定の規格を満足していない波形となり、設定された基準値が７の場合は所定の規格を満足していない波形となる。
【００３８】
測定結果が所定の規格を満足していない場合はバスデータ信号線２０１を介してのデータ転送が正しく行えない。バスデータ信号線２０１を介してのデータ転送が正しく行えるようにするための方法には多々あるが、集積回路１００並びに集積回路３００〜５００の設計変更若しくは再製造を行わない場合には、データ転送における動作条件を緩和することで対応するのがひとつの方法となる。動作条件の緩和は、バスクロック信号の周波数をより低くすること、プルアップ抵抗１６０の抵抗値をより小さくし、バスデータ信号線２０１における時定数を小さくすることなどが考えられる。
【００３９】
バスクロック信号の周波数の変更の機能は、クロック生成回路１３０に持たせることが可能である。ただし、バスクロック信号の周波数を変更する場合には、上述した基準値の変更を行うか、基準値の変更を行わない場合は測定クロックの周波数を変更する必要がある。プルアップ抵抗１６０の抵抗値を変えて対応する場合は、抵抗値を変えた後に上述した測定を行い、設定された基準値以下となるかどうかを確認すればよい。
【００４０】
尚、図４に示したタイミングチャートは、バスデータ信号線２０１の変化がローレベルからハイレベルに変化する場合であるが、第１の変化を出力信号線２１１がハイレベルからローレベルへの変化とすることにより、バスデータ信号線２０１の変化がハイレベルからローレベルに変化する場合の測定を行うことが可能である。
【実施例２】
【００４１】
本実施例は、出力信号線２１１における値の変化を第１の変化とし、入力信号線２１３における値の変化を第２の変化とした場合の例である。集積回路１００の模式図は図３を流用する。尚、本実施例は、バスデータ信号線２０１がオープンドレインである必要はない。また、既に説明した構成要素については、その説明を省略する。
【００４２】
本実施例におけるタイミングチャートのひとつを図５に示す。図５に示したのは、出力許可信号線２１２がローレベルの場合のものである。出力バッファー１１５は出力信号線２１１の値をバスデータ信号線２０１に駆動し続けている。
【００４３】
出力信号線２１１におけるローレベルからハイレベルの変化（第１の変化）は、バスデータ信号線２０１の変化として伝搬され（図５−（ｇ））、バスデータ信号線２０１における変化が入力信号線２１３の変化（第２の変化）として伝搬される（図５−（ｈ））。図５−（ｋ）で示した時間間隔がタイミング測定回路１２０における測定の期間となる。
【００４４】
同様に、出力信号線２１１におけるハイレベルからローレベルの変化（第１の変化）がバスデータ信号線２０１の変化として伝搬され、バスデータ信号線２０１の変化が入力信号線２１３の変化（第２の変化）として伝搬され、このときの測定の期間は図５−（ｍ）で示した時間間隔となる。
【００４５】
以上、本発明の実施形態及び実施例の説明を行ったが、本発明の適用は上述した内容に限られる訳ではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において広く変形並びに適用が可能である。例えば、入出力回路１１０と同様の回路をバスクロック信号線２０３の出力バッファーとして用い、実施例１と同様の方法を用いてクロック出力イネーブル信号線２１６の変化を第１の変化とし、バスクロック信号線２０３の変化を集積回路１００内に伝搬させたときの変化を第２の変化としてバスクロック信号線２０３の状態を測定することも本発明の適用に当たる。
【符号の説明】
【００４６】
１００…集積回路、１１０…入出力回路、１１１…入出力端子、１１２…入力端子、１１３…入出力制御端子、１１４…出力端子、１１５…出力バッファー、１１６…入力バッファー、１２０…タイミング測定回路、１３０…クロック生成回路、１４０…バスクロックバッファー、１５０…出力バッファー、１６０…プルアップ抵抗、１７０…判定回路、２０１…バスデータ信号線、２０２…判定信号線、２０３…バスクロック信号線、２１１…出力信号線、２１２…出力許可信号線、２１３…入力信号線、２１４…判定結果、２１５…測定クロック信号線、２１６…クロック出力イネーブル信号線、３００…集積回路、４００…集積回路。
【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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