JP6278238B2 - Light emitting load driving device and vehicle light emitting device - Google Patents
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Description
本発明は、例えばLED(発光ダイオード)等を駆動する発光負荷の駆動装置及びそれを備える車両用発光装置に関する。 The present invention relates to a light emitting load driving device that drives, for example, an LED (light emitting diode) and the like, and a vehicle light emitting device including the same.
図4は、特許文献1に記載される発光負荷の駆動装置及び車両用発光装置の構成を示す回路図である。車両用発光装置は、発光負荷の駆動装置1aと、複数の発光負荷D1,D2,D3・・・,Dnと、を備える。発光負荷の駆動装置1aは、複数の発光負荷D1,D2,D3・・・,Dnのそれぞれに並列接続される複数のスイッチング素子M1,M2,M3・・・,Mnと、複数のスイッチング素子M1,M2,M3・・・,Mnを個別にPWM(Pulse Width Modulation)駆動するゲート駆動部10aと、を備える。複数の発光負荷D1,D2,D3・・・,Dnは、定電流源IDDの両端間において互いに直列接続される。ゲート駆動部10aは、複数のスイッチング素子M1,M2,M3・・・,Mnのゲート端子にハイレベル及びローレベルを繰り返す駆動信号を出力し、複数の発光負荷D1,D2,D3・・・,Dnの輝度を調整する。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of a light emitting load driving device and a vehicle light emitting device described in
図5は、特許文献1に記載される発光負荷の駆動装置の動作を示すタイミングチャートである。波形M1〜Mnは、第1乃至第nのスイッチング素子M1〜Mnの動作を示す。波形VDDは、定電流源IDDの正の端子T+と負の端子T−との間に印加される電圧を示す。波形IDDは、定電流源IDDの正の端子T+と負の端子T−との間に流れる電流を示す。時刻t0及び時刻t2において、各スイッチング素子が同時にオフ状態からオン状態に推移(同時ターンオン)すると、定電流源IDDの負荷が急激に減少することにより、オーバーシュート電流IOが生じる。また、時刻t1及び時刻t3において、各スイッチング素子が同時にオン状態からオフ状態に推移(同時ターンオフ)すると、定電流源IDDの負荷が急激に増大することにより、アンダーシュート電流IUが生じる。
FIG. 5 is a timing chart showing the operation of the drive device for the light emitting load described in
これら電流のオーバーシュートやアンダーシュートは、システム上の不要な電磁放射ノイズの発生、定電流源IDDによる負荷ショート誤検知或いは負荷オープン誤検知といった悪影響を招来しうるため、極力抑制されるべきである。本発明は、システム上の不要な電磁放射ノイズの発生、定電流源IDDによる負荷ショート誤検知或いは負荷オープン誤検知といった悪影響を抑制できる発光負荷の駆動装置及び車両用発光装置を提供する。 These overshoots and undershoots of currents may cause adverse effects such as generation of unnecessary electromagnetic radiation noise on the system, load short detection error or load open error detection by the constant current source IDD, and should be suppressed as much as possible. . The present invention provides a light emitting load driving device and a vehicle light emitting device capable of suppressing adverse effects such as generation of unnecessary electromagnetic radiation noise on the system, load short detection error or load open error detection by the constant current source IDD.
本発明の一態様によれば、発光負荷の駆動装置は、第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子とゲート駆動部とを備え、且つ、互いに直列接続される第1の発光負荷及び第2の発光負荷を駆動する発光負荷の駆動装置であって、前記第1のスイッチング素子は、オン状態のとき、前記第1の発光負荷に流れる電流をバイパスし、前記第2のスイッチング素子は、オン状態のとき、前記第2の発光負荷に流れる電流をバイパスし、前記第1の発光負荷及び前記第2の発光負荷は、定電流源の両端間に直列接続され、前記ゲート駆動部は、前記第1の発光負荷及び前記第2の発光負荷の発光輝度を個別に定めるために発光制御部から入力される制御信号に基づき前記第1のスイッチング素子及び前記第2のスイッチング素子を駆動するための駆動信号を生成し、前記第1のスイッチング素子及び前記第2のスイッチング素子の同時ターンオン及び同時ターンオフの少なくとも一方を招来する前記制御信号を検出することで、前記第1のスイッチング素子及び前記第2のスイッチング素子の同時ターンオンまたは同時ターンオフにより生じる、前記定電流源から供給される電流のオーバーシュート電流及びアンダーシュート電流の少なくとも一方を低減させることを特徴とする。 According to one aspect of the present invention, a driving device for a light emitting load includes a first switching element, a second switching element, and a gate driving unit, and the first light emitting load and the second light emitting element are connected in series to each other. When the first switching element is in an on state, the first switching element bypasses a current flowing through the first light emitting load, and the second switching element is turned on. When in a state, the current flowing through the second light emitting load is bypassed, the first light emitting load and the second light emitting load are connected in series between both ends of a constant current source, and the gate driver is The first switching element and the second switching element are driven based on a control signal input from a light emission control unit to individually determine the light emission luminances of the first light emission load and the second light emission load. Of generating a drive signal, by detecting the control signal which lead to at least one of simultaneous turn-on and the simultaneous turning off of said first switching element and the second switching element, the first switching element and the second It is characterized in that at least one of an overshoot current and an undershoot current of a current supplied from the constant current source caused by simultaneous turn-on or simultaneous turn-off of the two switching elements is reduced.
本発明によれば、システム上の不要な電磁放射ノイズの発生、定電流源IDDによる負荷ショート誤検知或いは負荷オープン誤検知といった悪影響を抑制できる発光負荷の駆動装置及び車両用発光装置を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the drive device of the light emission load and vehicle light-emitting device which can suppress the bad influence of generation | occurrence | production of unnecessary electromagnetic radiation noise on a system, load short circuit false detection by the constant current source IDD, or load open false detection can be provided.
次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであることに留意すべきである。又、以下に示す実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施形態は、構成部品の構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の実施形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic. Further, the embodiments described below exemplify apparatuses and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the embodiments of the present invention have the following structure and arrangement of components. It is not something specific. The embodiment of the present invention can be variously modified within the scope of the claims.
図1は、本発明の実施形態に係る発光負荷の駆動装置及び車両用発光装置の構成を示す回路図である。本発明の実施形態に係る車両用発光装置は、発光負荷の駆動装置1と第1の発光負荷D1と第2の発光負荷D2とを備える。本実施形態に係る発光負荷の駆動装置1は、第1のスイッチング素子M1と第2のスイッチング素子M2とゲート駆動部10とを備える。第1のスイッチング素子M1は、オン状態のとき、第1の発光負荷D1に流れる電流をバイパスする。第2のスイッチング素子M2は、オン状態のとき、第2の発光負荷D2に流れる電流をバイパスする。ゲート駆動部10は、第1のスイッチング素子M1及び第2のスイッチング素子M2の同時ターンオンまたは同時ターンオフにより生じるオーバーシュート電流IO及びアンダーシュート電流IUの少なくとも一方を低減させる。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a light emitting load driving device and a vehicle light emitting device according to an embodiment of the present invention. The light emitting device for a vehicle according to the embodiment of the present invention includes a light emitting
車両用発光装置は、発光負荷の駆動装置1と、複数の発光負荷D1,D2・・・,Dnと、を備える。車両用発光装置は、発光制御部2に接続される。発光負荷D1,D2・・・,Dnは、例えばLEDである。発光負荷D1,D2・・・,Dnは、定電流源IDDの正の端子T+と負の端子T−との間において互いに直列接続される。車両用発光装置は、発光制御部2から出力される制御信号SC1,SC2・・・,SCnに基づき、定電流源IDDから供給される直流電流を発光負荷D1,D2・・・,Dnに供給する。
The vehicle light emitting device includes a light emitting
発光負荷の駆動装置1は、複数のスイッチング素子M1,M2・・・,Mnと、ゲート駆動部10と、を備える。発光負荷の駆動装置1は、例えば、単一の半導体集積回路として構成される。発光負荷の駆動装置1は、発光負荷D1,D2・・・,Dnと発光制御部2と定電流源IDDとに接続される。発光負荷の駆動装置1は、発光制御部2から出力される制御信号SC1,SC2・・・,SCnに基づき、発光負荷D1,D2・・・,Dnの輝度を調整する。発光制御部2は、ASICやFPGA等を用いたディジタル回路や、マイコンなどにより構成される。発光制御部2は、発光負荷D1,D2・・・,Dnの発光輝度を個別に定めるためにパルス状の制御信号SC1,SC2・・・,SCnを出力する。
The light emitting
複数のスイッチング素子M1,M2・・・,Mnは、例えばMOSFETである。スイッチング素子M1,M2・・・,Mnは、定電流源IDDの正の端子T+と負の端子T−との間において互いに直列接続される。スイッチング素子M1,M2・・・,Mnのそれぞれは、発光負荷D1,D2・・・,Dnのそれぞれに並列接続される。スイッチング素子M1,M2・・・,Mnがオフ状態のとき、定電流源IDDから供給される直流電流は、発光負荷D1,D2・・・,Dnを流れる。スイッチング素子M1,M2・・・,Mnのそれぞれは、オン状態のとき、複数の発光負荷D1,D2・・・,Dnのそれぞれに流れる電流をバイパスする。 The plurality of switching elements M1, M2,..., Mn are, for example, MOSFETs. The switching elements M1, M2,..., Mn are connected in series between the positive terminal T + and the negative terminal T− of the constant current source IDD. Each of the switching elements M1, M2,..., Mn is connected in parallel to each of the light emitting loads D1, D2,. When the switching elements M1, M2,..., Mn are in the OFF state, the direct current supplied from the constant current source IDD flows through the light emitting loads D1, D2,. Each of the switching elements M1, M2,..., Mn bypasses the current flowing through each of the light emitting loads D1, D2,.
本実施形態に係るゲート駆動部10は、位相シフト部11と複数の信号出力部12−1,12−2,・・・12−nとを備える。ゲート駆動部10は、発光制御部2から出力される制御信号SC1,SC2・・・,SCnに基づき、ハイレベル及びローレベルを繰り返すパルス状の駆動信号S1,S2・・・,Snを生成する。駆動信号S1,S2・・・,Snのハイレベル及びローレベルの割合(Duty)は、制御信号SC1,SC2・・・,SCnに基づき変調される。駆動信号S1,S2・・・,Snは、信号出力部12−1,12−2,・・・12−nを介して、スイッチング素子M1,M2・・・,Mnのゲート端子に出力される。ゲート駆動部10は、スイッチング素子M1,M2・・・,Mnを個別にPWM(Pulse Width Modulation)駆動する。例えば、第1の駆動信号S1がハイレベルのとき、第1のスイッチング素子M1はターンオンし、発光負荷は消灯する。第1の駆動信号S1がローレベルのとき、第1のスイッチング素子M1はターンオフし、発光負荷は点灯する。ゲート駆動部10は、制御信号SC1,SC2・・・,SCnに応じて各スイッチング素子のオン状態の時間及びオフ状態の時間を制御することで、発光負荷D1,D2・・・,Dnの輝度を調整する。
The
位相シフト部11は、発光制御部2と信号出力部12−1,12−2・・・,12−nとに接続される。位相シフト部11は、スイッチング素子M1,M2・・・,Mnが同時ターンオン及び同時ターンオフの少なくとも一方を招来するような制御信号SC1,SC2・・・,SCnを検出する。ここで、同時ターンオン及び同時ターンオフは、全てのスイッチング素子が同時にオフ状態からオン状態に遷移すること、及び、全てのスイッチング素子が同時にオン状態からオフ状態に遷移することを意味する。位相シフト部11は、例えば、同時ターンオンを招来する制御信号SC1,SC2・・・,SCnを検出したとき、第1の制御信号SC1に基づく第1の駆動信号S1の立ち上がりタイミングを基準として、その他の制御信号の立ち上がりタイミングを遅延させ、駆動信号S1,S2・・・,Snを信号出力部12−1,12−2・・・12−nに出力する。位相シフト部11は、同時ターンオフを招来する制御信号SC1,SC2・・・,SCnを検出したとき、第1の制御信号SC1に基づく第1の駆動信号S1の立下りタイミングを基準として、その他の制御信号の立下りタイミングを遅延させる。
The
信号出力部12−1,12−2・・・,12−nは、位相シフト部11とスイッチング素子M1,M2・・・,Mnとに接続される。信号出力部12−1,12−2・・・,12−nは、駆動信号S1,S2・・・,Snがハイレベルのとき、スイッチング素子M1,M2・・・,Mnをオン状態に制御する。信号出力部12−1,12−2・・・,12−nは、駆動信号S1,S2・・・,Snがローレベルのとき、スイッチング素子M1,M2・・・,Mnをオフ状態に制御する。
The signal output units 12-1, 12-2,..., 12-n are connected to the
図2は、本発明の実施形態に係る発光負荷の駆動装置の構成を示す回路図である。発光負荷の駆動装置10は、第1の信号出力部12−1に接続される第1の充電部13−1を備える。第1の信号出力部12−1は、第1のスイッチSW1と第2のスイッチSW2と反転回路INVとを備える。第1のスイッチSW1は、第1の駆動信号S1に基づき、第1のスイッチング素子M1のゲート端子と第1の充電部13−1との間を開閉する。第2のスイッチSW1は、反転回路INVから出力される第1の駆動信号S1の反転信号に基づき、第1のスイッチング素子M1の寄生容量C2の両端を開閉する。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of the light emitting load driving device according to the embodiment of the present invention. The light emitting
第1のスイッチング素子M1のソース端子の電位は、その他のスイッチング素子の動作により変動する。このような状況下において、第1の充電部13−1は、第1の信号出力部12−1による第1のスイッチング素子M1の駆動を安定化させる。第1の充電部13−1は、電流源ICCと第1及び第2のダイオードDi1,Di2とツェナーダイオードZDiと第1のコンデンサC1と駆動部DRVとを備える。電流源ICCは、第1のダイオードDi1を介して第1のコンデンサC1の一端に接続される。第1のコンデンサC1の一端は、第2のダイオードDi2を介して信号出力部12に接続される。また、第1のコンデンサの他端は、駆動部DRVの出力端に接続される。保護素子である双方向ツェナーダイオードZDiは、第1のコンデンサと並列に接続される。駆動部DRVは、駆動信号S1,S2・・・,Snから独立した、数百kHzでハイレベルとローレベルとを繰り返す駆動パルスSDを出力する。駆動パルスSDがローレベルのとき、電流源ICCにより電荷が第1のコンデンサC1に蓄積される。駆動パルスSDがハイレベルのとき、第1のコンデンサC1の他端の電位が持ち上げられる。
The potential of the source terminal of the first switching element M1 varies depending on the operation of other switching elements. Under such circumstances, the first charging unit 13-1 stabilizes driving of the first switching element M1 by the first signal output unit 12-1. The first charging unit 13-1 includes a current source ICC, first and second diodes Di1, Di2, a Zener diode ZDi, a first capacitor C1, and a driving unit DRV. The current source ICC is connected to one end of the first capacitor C1 via the first diode Di1. One end of the first capacitor C1 is connected to the
第1の信号出力部12−1において、第1のスイッチSW1がオンされると、第1のコンデンサC1に蓄積された電荷は第2のダイオードDi2を介して第2のコンデンサC2に移動する。第2のコンデンサC2の両端電位が上昇することで、第1のスイッチング素子M1がターンオンする。第2のスイッチSW2がオンされると、第2のコンデンサC2の電荷が放電され、第1のスイッチング素子M1がターンオフする。なお、充電部は、複数の信号出力部のそれぞれに対して設けられる。 In the first signal output unit 12-1, when the first switch SW1 is turned on, the charge accumulated in the first capacitor C1 moves to the second capacitor C2 via the second diode Di2. As the potential across the second capacitor C2 rises, the first switching element M1 is turned on. When the second switch SW2 is turned on, the charge of the second capacitor C2 is discharged, and the first switching element M1 is turned off. The charging unit is provided for each of the plurality of signal output units.
図3は、本発明の実施形態に係る発光負荷の駆動装置の動作を示すタイミングチャートである。波形M1は、第1のスイッチング素子M1の動作を示す。波形M2は、第2のスイッチング素子M2の動作を示す。波形Mnは、第nのスイッチング素子Mnの動作を示す。波形VDDは、定電流源IDDの正の端子T+と負の端子T−との間に印加される電圧を示す。波形IDDは、定電流源IDDの正の端子T+と負の端子T−との間に流れる電流を示す。 FIG. 3 is a timing chart showing the operation of the light emitting load driving device according to the embodiment of the present invention. A waveform M1 shows the operation of the first switching element M1. A waveform M2 shows the operation of the second switching element M2. A waveform Mn indicates the operation of the n-th switching element Mn. A waveform VDD indicates a voltage applied between the positive terminal T + and the negative terminal T− of the constant current source IDD. A waveform IDD indicates a current flowing between the positive terminal T + and the negative terminal T− of the constant current source IDD.
時刻t01において、複数のスイッチング素子M1,M2・・・,Mnを同時ターンオンさせるような制御信号SC1,SC2・・・,SCnが発光制御部2からゲート駆動部10に出力された場合について、各部の動作を説明する。時刻t01において、位相シフト部11は、第1の駆動信号S1を第1の信号出力部12−1に出力し、第1のスイッチング素子M1をターンオンさせる。このとき、位相シフト部11は、第2乃至第nの駆動信号S2,S3・・・,Snを第1の駆動信号S1に対して遅延させる。例えば、t02において、位相シフト部11は、第2の駆動信号S2を第2の信号出力部12−2に出力し、第2のスイッチング素子M2をターンオンさせる。また、時刻t0nにおいて、位相シフト部11は、第nの駆動信号Snを第nの信号出力部12−nに出力し、第nのスイッチング素子Mnをターンオンさせる。時刻t0nから時刻t11までの間、全てのスイッチング素子がオン状態に維持される。
When the control signals S C1 , S C2 ..., S Cn that turn on the plurality of switching elements M1, M2... Mn at the same time are output from the
次に、時刻t11において、複数のスイッチング素子M1,M2・・・,Mnを同時ターンオフさせるような制御信号SC1,SC2・・・,SCnが発光制御部2からゲート駆動部10に出力された場合について、各部の動作を説明する。時刻t11において、位相シフト部11は、第1の駆動信号S1を第1の信号出力部12−1に出力し、第1のスイッチング素子M1をターンオフさせる。次に、t12において、位相シフト部11は、第2の駆動信号S2を第2の信号出力部12−2に出力し、第2のスイッチング素子M2をターンオフさせる。その後、時刻t1nにおいて、位相シフト部11は、第nの駆動信号Snを第nの信号出力部12−nに出力し、第nのスイッチング素子Mnをターンオフさせる。電圧VDDは、各スイッチング素子のターンオン時及びターンオフ時に合わせてステップ状に上昇及び下降する。
Next, at time t11, control signals S C1 , S C2 ..., S Cn that simultaneously turn off the plurality of switching elements M1, M2... Mn are output from the light
特許文献1に記載される発光負荷の駆動装置1aは、複数のスイッチング素子の同時ターンオンまたは同時ターンオフにより、定電流源IDDの負荷を急激に減少または増大させてしまった。しかし、発光負荷の駆動装置1及びゲート駆動部10は、位相シフト部11を備え、第1のスイッチング素子M1及び第2のスイッチング素子M2の同時ターンオン及び同時ターンオフの少なくとも一方を抑制するので、定電流源IDDの負荷変動を低減させ、オーバーシュート電流及びアンダーシュート電流の少なくとも一方を低減させることができる。
The light emitting
また、発光負荷の駆動装置1及びゲート駆動部10は、駆動信号S1,S2・・・,Snから独立した駆動パルスSDに応じて信号出力部12の動作電位を上昇させる充電部13を備える。そのため、特許文献1に記載される発光負荷の駆動装置1aのように複数のスイッチング素子M1,M2・・・,Mnのオン及びオフに関する制約を少なくすることができる。
The driving
発光負荷の駆動装置1及びゲート駆動部10は、位相シフト部11の代わりに、第2乃至第nの駆動信号S2,S3・・・,Snの立ち上がり時間及び立下り時間を第1の駆動信号S1に対して延長するランプ生成部を備えても良い。複数のスイッチング素子M1,M2・・・,Mnの全てが同時にターンオンまたはターンオフする場合においても、そのスピードを遅くすることで定電流源IDDの負荷変動を低減させることができる。
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。即ち、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。例えば、発光負荷の駆動装置1は、個別装置からなる複数のスイッチング素子M1,M2・・・,Mnと、半導体集積回路からなるゲート駆動部10と、から構成されても良い。また、発光負荷の駆動装置1は、発光制御部2及び定電流源IDDのうち少なくとも一方を含んでも良い。また、複数の発光負荷D1,D2・・・,Dnは、それぞれが複数のLEDで構成されても良い。
As mentioned above, although this invention was described by embodiment, it should not be understood that the description and drawing which form a part of this indication limit this invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art. That is, it goes without saying that the present invention includes various embodiments not described herein. Therefore, the technical scope of the present invention is defined only by the invention specifying matters according to the scope of claims reasonable from the above description. For example, the light emitting
1 発光負荷の駆動装置
2 発光制御部
10 ゲート駆動部
11 位相シフト部
12 信号出力部
13 充電部
D1 第1の発光負荷
D2 第2の発光負荷
Dn 第nの発光負荷
M1 第1のスイッチング素子
M2 第2のスイッチング素子
Mn 第nのスイッチング素子
IDD 定電流源
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記第1のスイッチング素子は、オン状態のとき、前記第1の発光負荷に流れる電流をバ
イパスし、
前記第2のスイッチング素子は、オン状態のとき、前記第2の発光負荷に流れる電流をバ
イパスし、
前記第1の発光負荷及び前記第2の発光負荷は、定電流源の両端間に直列接続され、
前記ゲート駆動部は、前記第1の発光負荷及び前記第2の発光負荷の発光輝度を個別に定めるために発光制御部から入力される制御信号に基づき前記第1のスイッチング素子及び前記第2のスイッチング素子を駆動するための駆動信号を生成し、
前記第1のスイッチング素子及び前記第2のスイッチング素子の同時ターンオン及び同時ターンオフの少なくとも一方を招来する前記制御信号を検出することで、
前記第1のスイッチング素子及び前記第2のスイッチング素子の同時ターンオンまたは同時ターンオフにより生じる、前記定電流源から供給される電流のオーバーシュート電流及びアンダーシュート電流の少なくとも一方を低減させることを特徴とする発光負荷の駆動装置。 A driving device for a light emitting load that includes a first switching element, a second switching element, and a gate driving unit, and that drives the first light emitting load and the second light emitting load connected in series with each other,
When the first switching element is in an on state, the first switching element bypasses a current flowing through the first light emitting load;
When the second switching element is in an on state, the second switching element bypasses a current flowing through the second light emitting load;
The first light emitting load and the second light emitting load are connected in series between both ends of a constant current source,
The gate driving unit is configured to control the first switching element and the second switching element based on a control signal input from a light emission control unit to individually determine light emission luminances of the first light emission load and the second light emission load. Generating a drive signal for driving the switching element;
Detecting the control signal that causes at least one of simultaneous turn-on and simultaneous turn-off of the first switching element and the second switching element;
At least one of an overshoot current and an undershoot current of a current supplied from the constant current source, which is caused by simultaneous turn-on or simultaneous turn-off of the first switching element and the second switching element, is reduced. Drive device for light emitting load.
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