发明名称 直流对直流变换器控制电路
摘要 一种可用以控制一直流对直流变换器之输此电压的控制电路,该直流对直流变换器,可藉一输出电晶体,提供电力给类似处理器和记忆体等各类半导体装置。该控制电路可向应一外部控制信号,来驱动该输出电晶体。该控制电路可向应上述外部控制信号之解激状态,而执行一放电之运作,以使上述输出电晶体之运作时间逐渐缩短。
申请公布号 TW412859 申请公布日期 2000.11.21
申请号 TW087101570 申请日期 1998.02.06
申请人 富士通股份有限公司 发明人 泷本久巿;松本敬史;松山俊幸;喜多川圣也
分类号 G06F1/26;H01L27/08 主分类号 G06F1/26
代理机构 代理人 恽轶群 台北巿南京东路三段二四八号七楼;陈文郎 台北巿南京东路三段二四八号七楼
主权项 1.一种用以控制一输出电晶体之电路,其包含: 一第一控制器电路,其系耦合至该输出电晶体,以 及可响应一外部输入之控制信号,而驱动 该输出电晶体;和 一第二控制器电路,其可响应上述输入控制信号之 解激,而执行一放电之运作,并且可控制 该第一控制器电路,以便在上述放电运作执行之际 ,可使上述输出电晶体之运作时间逐渐降 低。2.如申请专利范围第1项所述之电路,其中之第 二控制器电路包含: 一放电电路,其可响应上述解激之输入控制信号, 以一预定之时间常数,执行上述之放电运 作,俾产生一放电电压信号; 一振荡器,其可产生一具有一既定频率之三角波形 信号;以及 一与该振荡器相耦合之比较电路,其可使该放电电 压信号与该三角波形信号进行比较,并且 产生一比较输出信号,此比较输出信号,用以使该 输出电晶体之运作时间逐渐降低。3.如申请专利 范围第2项所述之电路,其中之输出电晶体系用于 一可输出一DC输出电压信号 之直流对直流变换器中,以及其中之比较电路包含 : 一误差放大器,其用以接收一预定之参考电压、该 放电电压信号、和该DC输出电压信号,以 及可产生一误差放大电压信号,其系相当于该DC输 出电压与该等预定之参考电压和放电电压 信号中之一信号间之电位差;以及 一与该等误差放大器和振荡器相耦合之比较器,其 可使该误差放大信号,与该三角波形信号 进行比较,而产生上述之比较输出信号。4.如申请 专利范围第2项所述之电路,其中之输出电晶体,系 用于一可输出一DC输出电压信 号之直流对直流变换器中,以及其中之比较电路包 含: 一误差放大器,其用以接收一预定之参考电压和该 DC输出电压信号,以及可产生一误差放大 电压信号,其系相当于该预定之参考电压与该DC输 出电压信号间之电位差;以及 一与该等误差放大器和振荡器相耦合之比较器,其 可使该该三角波形信号与该等误差放大电 压信号和放电电压信号中之一信号进行比较,而产 生上述之比较输出信号。5.如申请专利范围第2项 所述之电路,其中之放电电路尚包含: 一电容器; 一时间常数元件,其可在一预定之时间常数下,使 上述电容器之电荷放电;以及 一转换电路,其可响应上述解激之控制信号,使该 电容器与该时间常数元件连接或断渐开, 而有选择地执行一充电运作及一放电运作。6.如 申请专利范围第5项所述之电路,其中尚包含一偏 压保持电路,其用以检查上述电容器 之放电电压,以及可自该控制信号解激时,使该等 第一和第二控制器电路,维持在激励状态 中,直至上述电容器之放电电压,等于或小于一预 定电压为止。7.如申请专利范围第5项所述之电路, 其中之时间常数元件包含,一可容许一放电电流流 动 之电流源。8.一种用以驱动一直流对直流变换器 控制电路以控制一输出电晶体之方法,其所包含之 步骤 有: 提供一误差放大器电路,其具有一参考电压输入端 子和一受测电压输入端子,该参考电压输 入端子,可接收一朝某一特定电压变化,且维持在 该特定电压之下的参考电压,该受测电压 输入端子,可接收上述输出电晶体之交换动作所产 生之一受测电压; 使该参考电压与该受测电压进行比较,并且利用该 误差放大器电路,产生一误差放大输出信 号; 提供一三角波形振荡电路,其可产生一三角波形信 号; 提供一PWM比较电路,其具有一可接收上述三角波形 信号之第一输入端子,和一可接收上述 误差放大电路信号之第二输入端子; 利用上述PWM比较电路,使该三角波形信号与该误差 放大输出信号进行比较,俾产生一控制 信号; 将此控制信号提供给该输出电晶体,使其启通及启 断,以便使上述受测电压,能够趋近该参 考电压;以及 使该输出电晶体保持在一启断状态中,直至上述三 角波形振荡电路,开始产生该三角波形信 号为止。9.如申请专利范围第8项所述之方法,其中 之参考电压包含:一做为上述特定电压之第一参 考电压;和一可朝第一参考电压变化之第二参考电 压,以及其中之误差放大器电路包含:一 可接收上述第一参考电压之第一参考电压输入端 子;和一可接收上述第二参考电压之第二参 考电压输入端子。10.一种用以驱动一直流对直流 变换器控制电路以控制一输出电晶体之方法,其所 包含之步 骤有: 提供一误差放大器电路,其具有一受测电压输入端 子和第一与第二参考电压输入端子,该受 测电压输入端子,可接收上述输出电晶体之交换动 作所产生之一受测电压,该第一参考电压 输入端子,可接收一做为某一特定电压之第一参考 电压,以及该第二参考电压输入端子,可 接收一朝该第一参考电压变化之第二参考电压; 利用该误差放大器电路,使该第二参考电压与该受 测电压进行比较,并且可于该第二参考电 压有变化时,产生一误差放大输出信号; 利用该误差放大器电路,使该第一参考电压与该受 测电压进行比较,并且可于该第二参考电 压无变化时,产生一误差放大输出信号; 提供一三角波形振荡电路,其可产生一三角波形信 号; 提供一PWM比较电路,其具有一可接收上述三角波形 信号之第一输入端子,和一可接收上述 误差放大输出信号之第二输入端子; 利用上述PWM比较电路,使该三角波形信号与该误差 放大输出信号进行比较,俾产生一控制 信号; 将此控制信号提供给该输出电晶体,使其启通及启 断,以便使上述之受测电压,能够趋近该 等第一和第二参考电压; 使该第二参考电压输入端子和至少该等误差放大 器与PWM比较电路中之一输出端子接地,直 至该三角波形振荡电路,开始产生该三角波形信号 为止;以及 在上述三角波形振荡电路,业已开始产生该三角波 形信号之后,将该第二参考电压输入端子 和至少该等误差放大器与PWM比较电路中之一输出 端子渐开。11.一种用以控制一输出电晶体之直流 对直流变换器控制电路,其包含: 一误差放大器电路,其可接收一参考电压和一受测 电压,该参考电压系朝某一特定电压变化 ,并且可维持在该特定电压之下,该受测电压系由 上述输出电晶体之交换动作所产生,该误 差放大器电路,尚可使该参考电压与该受测电压进 行比较,藉以输出一误差放大输出信号; 一三角波形振荡电路,其可产生一三角波形信号; 一PWM比较电路,其系与该等误差放大器电路和三角 波形振荡电路相耦合,以便能够接收该 等三角波形信号和误差放大信号,以及能够使该三 角波形信号与该误差放大输出信号进行比 较,而产生一控制信号,此控制信号用以使该输出 电晶体启通及启断,以便使上述之受测电 压,能够趋近该参考电压;以及 一保持电路,其可使该输出电晶体,保持在一启断 状态中,直至上述三角波形振荡电路,开 始产生该三角波形信号为止。12.如申请专利范围 第11项所述之电路,其中之保持电路包含: 一短路电晶体,其系连接在一接地端与至少该等误 差放大器电路与PWM比较电路中之一输出 端子中间,其在控制上系处于一启通之状态中,直 至该三角波形振荡电路,开始产生该三角 波形信号为止,以及其在该三角波形振荡电路,开 始产生该三角波形信号后,系处于启断之 状态中;以及 一温和起动电晶体,其系连接在该接地端与上述误 差放大器之一参考电压输入端子中间,其 在控制上系处于一启通之状态中,直至该三角波形 振荡电路,开始产生该三角波形信号为止 ,以及其在该三角波形振荡电路,开始产生该三角 波形信号后,系处于启断之状态中。13.如申请专利 范围第12项所述之电路,其中之保持电路包含一初 始误动防止电路,其可产 生一消除信号,藉以控制该等短路电晶体和温和起 动电晶体。14.如申请专利范围第12项所述之电路, 其中尚包含一参考电压产生电路,其用以产生一参 考电压,以及可将该参考电压,提供给该误差放大 器电路。15.如申请专利范围第11项所述之电路,其 中之短路电晶体包含:一连接在该接地端与该误 差放大器电路之输出端子中间的第一短路电晶体: 和一连接在该接地端与该PWM比较电路之 输出端子中间的第二短路电晶体。16.一种用以控 制一输出电晶体之直流对直流变换器控制电路,其 包含: 一误差放大器电路,其可接收一由上述输出电晶体 之交换动作所产生之受测电压、一做为某 一特定电压之第一参考电压、和一可朝该第一参 考电压变化之第二参考电压,该误差放大器 电路,尚可使该第二参考电压与该受测电压进行比 较,并且可于该第二参考电压有变化时, 输出一误差放大输出信号,该误差放大器电路,可 使该第一参考电压与该受测电压进行比较 ,并且可于该第二参考电压无变化时,输出一误差 放大输出信号; 一三角波形振荡电路,其可产生一三角波形信号; 一PWM比较电路,其可接收该等三角波形 信号和误差放大输出信号,以及可使该三角波形信 号与该误差放大输出信号进行比较,俾产 生一控制信号,此控制信号用以控制该输出电晶体 ,以使其启通及启断,藉以使上述之受测 电压,能够趋近该等第一和第二参考电压; 一短路电晶体,其系连接在一接地端与至少该等误 差放大器电路与PWM比较电路中之一输出 端子中间; 一温和起动电晶体,其系连接在该接地端与上述误 差放大器电路之一第二参考电压输入端子 中间;以及 一初始误动防止电路,其可产生一消除信号,后者 系用以使该等短路电晶体和温和起动电晶 体启通,直至该三角波形振荡电路,开始产生该三 角波形信号为止,该消除信号,尚可在该 三角波形振荡电路,业已开始产生该三角波形信号 之后,用以使该等短路电晶体和温和起动 电晶体启断。17.一种用以控制一输出电晶体之直 流对直流变换器控制电路,其包含: 一参考电压产生电路,其可产生一参考电压; 一误差放大器电路,其可接收该参考电压和一受测 电压,该参考电压系朝某一特定电压变化 ,并且可维持在该特定电压之下,该受测电压系由 上述输出电晶体之交换动作所产生,该误 差放大器电路,尚可使该参考电压与该受测电压进 行比较,藉以输出一误差放大输出信号; 一三角波形振荡电路,其可产生一三角波形信号; 一PWM比较电路,其系与该等误差放大器电路和三角 波形振荡电路相耦合,以便能够接收该 等三角波形信号和误差放大信号,以及能够使该三 角波形信号与该误差放大输出信号进行比 较,而产生一控制信号,此控制信号用以使该输出 电晶体启通及启断,以便使上述之受测电 压,能够趋近该参考电压; 一参考电压决定电路,其可接收该等参考电压和特 定电压,以及可决定该参考电压,是否业 已达到该特定电压,并且可就其产生一决定信号; 以及 一停止电路,其可接收该决定信号,并且可在该参 考电压业已达到该特定电压之际,使该输 出电晶体启断。18.如申请专利范围第17项所述之 电路,其中之停止电路包含一短路电晶体,其系连 接在上 述误差放大器电路之一输出端子与一接地端中间, 以及可响应该决定信号。19.如申请专利范围第17 项所述之电路,其中之停止电路包含一短路电晶体 ,其可响应该决 定信号,而使上述供应至误差放大器电路之电力中 断。20.如申请专利范围第17项所述之电路,其中之 参考电压包含:一做为上述特定电压之第一 参考电压;和一可朝第一参考电压变化之第二参考 电压,以及其中之误差放大器电路具有: 一可接收第一参考电压之第一参考电压输入端子; 和一可接收第二参考电压之第二参考电压 输入端子。21.一种直流对直流变换器,其包含: 一含有一输出线圈和一电容器之平滑滤波电路; 一与该平滑滤波电路相连接之输出电晶体,其可用 以在该直流对直流变换器之一输出端子造 成一输出电压; 一用以产生一第一参考电压之第一参考电压产生 电路; 一第二参考电压产生电路,其可接收上述之第一参 考电压,以及可产生一第二参考电压,其 可变化至某一特定电压; 一误差放大器电路,其可用以接收该输出电压、上 述做为该特定电压之第一参考电压、和该 第二参考电压,该误差放大器电路,尚可进一步使 该第二参考电压与该输出电压进行比较, 并且可于该第二参考电压有变化时,输出一误差放 大输出信号,该误差放大器,可使该第一 参考电压与该输出电压进行比较,并且可于该第二 参考电压无变化时,输出一误差放大输出 信号; 一三角波形振荡电路,其可产生一三角波形信号; 一PWM比较电路、其可接收该等三角波形信号和误 差放大输出信号,以及可使该三角波形信 号与该误差放大输出信号进行比较,俾产生一控制 信号,此控制信号可使该输出电晶体启通 及启断,藉以使上述之输出电压,能够趋近该等第 一和第二参考电压;以及 一保持电路,其可使该输出电晶体保持在一启断状 态中,直至上述三角波形振荡电路,开始 产生该三角波形信号为止。22.如申请专利范围第 21项所述之直流对直流变换器,其中之保持电路包 含: 一短路电晶体,其后连接在一接地端与至少该等误 差放大器电路与PWM比较电路中之一输出 端子中间; 一温和起动电晶体,其系连接在该接地端与上述误 差放大器电路之一第二参考电压输入端子 中间;以及 一初始误动防止电路,其可产生一消除信号,后者 系用以使该等短路电晶体和温和起动电晶 体启通,直至该三角波形振荡电路,开始产生该三 角波形信号为止,该消除信号,尚可在该 三角波形振荡电路,业已开始产生该三角波形信号 之后,用以使该等短路电晶体和温和起动 电晶体启断。23.如申请专利范围第21项所述之直 流对直流变换器,其中之保持电路包含: 一参考电压决定电路,其可接收该等第一参考电压 和特定电压,以及可决定该第一参考电压 ,是否业已达到该特定电压,并且可就其输出一决 定信号;以及 一停止电路,其可接收该决定信号,并且可在该第 一参考电压并未达到该特定电压之际,使 该输出电晶体启断。24.一种具有多数分别用以控 制多数输出电晶体之控制电路的直流对直流变换 器,每一控制 电路包含: 一误差放大器电路,其可接收一可朝某一特定电压 变化,并且可维持在该特定电压之下的参 考电压,以及其可接收一受测电压,其系由上述输 出电晶体之交换动作所产生,该误差放大 器电路,尚可使该参考电压与该受测电压进行比较 ,藉以输出一误差放大输出信号; 一三角波形振荡电路,其可产生一三角波形信号; 以及 一PWM比较电路,其系与该等误差放大器电路和三角 波形振荡电路相耦合,以便能够接收该 等三角波形信号和误差放大信号,以及能够使该三 角波形信号与该误差放大输出信号进行比 较,而产生一控制信号,此控制信号用以使该输出 电晶体启通及启断,以便使上述之受测电 压,能够趋近该参考电压; 其中,该等控制电路中之一,具有一保持电路,其可 接收多数用以分别激励该等控制电路之 激励信号,以及可使所有输出电晶体,保持在一启 断状态中,直至所有激励信号,分别提供 给该等控制电路为止。25.如申请专利范围第24项 所述之直流对直流变换器,其中之保持电路包含: 一短路电晶体,其系连接在一接地端与至少该等误 差放大器电路与PWM比较电路中之一输出 端子中间; 一温和起动电晶体,其系连接在该接地端与上述误 差放大器电路之一参考电压输入端子中间 ;以及 一决定电路,其可用以决定所有之激励信号,是否 业已分别提供给该等控制电路,以及可提 供一决定信号,其用以控制该等短路电晶体和温和 起动电晶体。26.一种具有一直流对直流变换器之 电子装置,该直流对直流变换器包含: 一含有一输出线圈和一电容器之平滑滤波电路; 一与该平滑滤波电路相连接之输出电晶体,其可用 以在该直流对直流变换器之一输出端子处 ,造成一输出电压; 一用以产生一第一参考电压之第一参考电压产生 电路; 一第二参考电压产生电路,其可接收上述之第一参 考电压,以及可一产生一第二参考电压, 其可变化至某一特定电压; 一误差放大器电路,其可用以接收该输出电压、上 述做为该特定电压之第一参考电压、和该 第二参考电压,该误差放大器电路,尚可进一步使 该第二参考电压与该输出电压进行比较, 并且可于该第二参考电压有变化时,输出一误差放 大输出信号,该误差放大器电路,可使该 第一参考电压与该输出电压进行比较,并且可于该 第二参考电压无变化时,输出一误差放大 输出信号; 一三角波形振荡电路,其可产生一三角波形信号; 一PWM比较电路,其可接收该等三角波形 信号和误差放大输出信号,以及可使该三角波形信 号与该误差放大输出信号进行比较,俾产 生一控制信号,此控制信号可控制该输出电晶体, 藉以使上述之输出电压,能够趋近该等第 一和第二参考电压;以及 一保持电路,其可使该输出电晶体,保持在一启断 状态中,直至上述三角波形振荡电路,开 始产生该三角波形信号为止。27.如申请专利范围 第26项所述之电子装置,其中之保持电路包含: 一短路电晶体,其系连接在一接地端与至少该等误 差放大器电路与PWM比较电路中之一输出 端子中间; 一温和起动电晶体,其系连接在该接地端与上述误 差放大器电路之一第二参考电压输入端子 中间;以及 一初始误动防止电路,其可产生一消除信号,后者 系用以使该等短路电晶体和温和起动电晶 体启通,直至该三角波形振荡电路,开始产生该三 角波形信号为止,该消除信号,尚可在该 三角波形振荡电路,业已开始产生该三角波形信号 之后,用以使该等短路电晶体和温和起动 电晶体启断。28.如申请专利范围第26项所述之电 子装置,其中之保持电路包含: 一参考电压决定电路,其可接收该等第一参考电压 和特定电压,以及可决定该第一参考电压 ,是否业已达到该特定电压,并且可就其输出一决 定信号;以及 一停止电路,其可接收该决定信号,并且可在该第 一参考电压并未达到该特定电压之际,使 该输出电晶体启断。29.一种具有一直流对直流变 换器之电子设备,该直流对直流变换器,具有多数 可分别用以 控制多数输出电晶体之控制电路,每一控制电路包 含: 一误差放大器电路,其可接收一可朝某一特定电压 变化,并且可维持在该特定电压之下的参 考电压,以及其可接收一受测电压,其系由上述输 出电晶体之交换动作所产生,该误差放大 器电路,尚可使该参考电压与该受测电压进行比较 ,藉以输出一误差放大输出信号; 一三角波形振荡电路,其可产生一三角波形信号; 以及 一PWM比较电路,其系与该等误差放大器电路和三角 波形振荡电路相耦合,以便能够接收该 等三角波形信号和误差放大信号,以及能够使该三 角波形信号与该误差放大输出信号进行比 较,而产生一控制信号,此控制信号可用以使该输 出电晶体启通及启断,以便使上述之受测 电压,能够趋近该参考电压; 其中,该等控制电路中之一,具有一保持电路,其可 接收多数用以分别激励该等控制电路之 激励信号,以及可使所有输出电晶体,保持在一启 断状态中,直至所有激励信号,分别提供 给该等控制电路为止。30.如申请专利范围第29项 所述之电子设备,其中之保持电路包含: 一短路电晶体,其系连接在一接地端与至少该等误 差放大器电路与PWM比较电路中之一输出 端子中间; 一温和起动电晶体,其系连接在该接地端与上述误 差放大器电路之一参考电压输入端子中间 ;以及 一决定电路,其可用以决定所有之激励信号,是否 业已分别提供给该等控制电路,以及可提 供一决定信号,其可用以控制该等短路电晶体和温 和起动电晶体。31.一种串联式电压调整器,可提供 电源供应电压给一负载电路,此电压调整器包含: 一输出电晶体,其系耦合于一电源供应器与该负载 电路之间;和 一可用以控制该输出电晶体之电路,此电路包含: 一第一控制器电路,其系与该输出电晶体相耦合, 并且可响应一外部输入之控制信号,来驱 动该输出电晶体;和 一第二控制器电路,其可响应上述输入控制信号之 解激,而执行一放电之运作,以及可控制 该第一控制器电路,藉以在上述之放电运作正执行 时,使该输出电晶体之运作时间逐渐降低 。32.如申请专利范围第31项所述之串联式电压调 整器,其中之第二控制电路包含: 一放电电路,其可响应上述解激之输入控制信号, 以一预定之时间常数,执行上述之放电运 作,俾产生一放电电压信号; 一振荡器,其可产生一具有一既定频率之三角波形 信号;以及 一与该振荡器相耦合之比较电路,其可使该放电电 压信号与该三角波形信号进行比较,并且 产生一比较输出信号,此比较输出信号,可用以使 该输出电晶体之运作时间逐渐降低。33.如申请专 利范围第32项所述之串联式电压调整器,其中之输 出电晶体,可输出一输出电 压信号,以及其中之比较电路包含: 一误差放大器,其可用以接收一预定之参考电压、 该放电电压信号、和该输出电压信号,以 及可产生一误差放大电压信号,其系相当于该输出 电压与该等预定之参考电压和放电电压信 号中之一信号间之电位差;以及 一与该等误差放大器和振荡器相耦合之比较器,其 可使该误差放大信号,与该三角波形信号 进行比较,而产生上述之比较输出信号。34.如申请 专利范围第32项所述之串联式电压调整器,其中之 输出电晶体,可输出一输出电 压信号,以及其中之比较电路包含: 一误差放大器,其可用以接收一预定之参考电压和 该输出电压信号,以及可产生一误差放大 电压信号,其系相当于该预定之参考电压与该输出 电压信号间之电位差;以及 一与该等误差放大器和振荡器相耦合之比较器,其 可使该该三角波形信号与该等误差放大电 压信号和放电电压信号中之一信号进行比较,而产 生上述之比较输出信号。35.如申请专利范围第32 项所述之串联式电压调整器,其中之放电电路尚包 含; 一电容器; 一时间常数元件,其可在一预定之时间常数下,使 上述电容器之电荷放电;以及 一转换电路,其可响应上述解激之控制信号,使该 电容器与该时间常数元件连接或断开,而 有选择地执行一充电运作及一放电运作。36.如申 请专利范围第35项所述之串联式电压调整器,其中 尚包含一偏压保持电路,其可用 以检查上述电容器之放电电压,以及可自该控制信 号解激时,使该等第一和第二控制器电路 ,维持在激励状态中,直至上述电容器之放电电压, 等于或小于一预定电压为止。37.如申请专利范围 第35项所述之串联式电压调整器,其中之时间常数 元件包含,一可容许 一放电电流流动之电流源。图式简单说明: 第一图系一用以显示一传统式直流对直流变换器 之电路图; 第二图系一用以显示第一图之传统式直流对直流 变换器其运作之波形图; 第三图系一用以更明白显示一传统式直流对直流 变换器之电路图; 第四图系一用以解释第三图之传统式直流对直流 变换器其运作之波形图; 第五图系一与一电子装置共用之运作电源供应系 统的方块图; 第六图系一用以显示本发明概观之方块图; 第七图系一用以显示依本发明第一实施例所制,一 直流对直流变换器之电路图; 第八图系一用以显示依第一实施例所制,一直流对 直流变换器之运作的波形图; 第九图系一用以显示依本发明第二实施例所制,一 直流对直流变换器之电路图; 第十图系一用以显示依本发明第三实施例所制,一 直流对直流变换器之电路图; 第十一图系一用以显示使用一放电控制电路时之 范例的电路图; 第十二图系一用以显示依本发明第四实施例所制, 一直流对直流变换器之电路图; 第十三图系一用以解释第十二图之直流对直流变 换器,其运作之波形图; 第十四图系一用以显示依本发明第五实施例所制, 一直流对直流变换器之电路图; 第十五图系一用以解释第十四图之直流对直流变 换器,其运作之波形图; 第十六图系一用以显示依第五实施例所制,一直流 对直流变换器之修饰体的电路图; 第十七图A和第十七图B系用以显示依本发明第六 实施例所制,一直流对直流变换器之电 路图;而 第十八图则系一用以解释上述依第六实施例所制 之直流对直流变换器,其运作之波形图 。
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