BR102014012898A2 - circuito para gerar um sinal de frequência de varredura - Google Patents
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Abstract
circuito para gerar um sinal de frequência de varredura.è fornecido um circuito para gerar um sinal de frequência de varredura. o circuito compreende uma fonte de frequência de referência operativa para gerar um sinal de frequência de referência, um primeiro circuito de combinação de frequência operando em uma primeira banda de frequência, com uma entrada acoplada a uma saída da fonte de frequência de referência, e operativo para gerar um sinal de frequência de varredura na primeira banda de frequência em sua saída com base no sinal de frequência de referência, um segundo circuito de combinação de frequência operando em uma segunda banda de frequência diferente da primeira banda de frequência, com uma entrada acoplada com a saída da fonte de frequência de referência, e operativo para gerar um sinal de frequência de varredura na segunda banda de frequência em sua saída com base no sinal de frequência de referência, um comutador de mútiplos níveis com uma entrada acoplada a uma saída do primeiro circuito de combinação de frequência e com uma saída do segundo circuito de combinação de frequência, e um circuito de controle acoplado é e controlando o primeiro circuito de combinação de frequência, o segundo circuito de combinação de frequência e o comutador de mútiplos níveis para emitir o sinal de frequência de varredura na primeira banda de frequência e o sinal de frequência de varredura na segunda banda de frequência em uma saída do comutador de múltiplos níveis alternativamente. de acordo com as modalidades, a velocidade de varredura é aumentada, e a largura de frequência varrida éaumentada enquanto o sinal de frequência de varredura tem um alto espectro puro (ou seja, com um nível de ruído baixo).
Description
“CIRCUITO PARA GERAR UM SINAL DE FREQUÊNCIA DE VARREDURA” CAMPO TÉCNICO [0001] A modalidades da presente invenção em geral se refere à técnica de micro-ondas e, em particular, aos circuitos para gerar uma banda ultra larga, sinal de frequência de varredura rápida que tempo um alto espectro puro.
FUNDAMENTOS [0002] Um sinal de frequência de varredura é tipicamente usado em um sistema de comunicação e de transmissão por difusão. Um sinal de frequência de varredura é usualmente gerado usando uma fonte de frequência de referência, um oscilador controlado por voltagem, um detector de fase, e um laço fechado em fase compreendido de um laço de realimentação de filtro, as quatro partes sendo referidas como um sintetizador de frequência em combinação. A largura da frequência varrida do PLL é limitada pela faixa de frequência de operação o oscilador controlado por voltagem. Ruído no sinal de frequência de varredura é dependente do tempo de varredura de frequência. Um tempo longo para bloqueio é necessário para um nível de ruído baixo enquanto o ruído é grande de modo a obter um sinal de frequência de varredura de saída rápida. [0003] As três características, ou seja, frequência varrida de banda de frequência larga, varredura rápida, e um alto espectro puro emitido (ou seja, emitir com um nível de ruído baixo), são os requisitos de um sistema de tratamento de imagem de onda milimétrica em um sinal de frequência de varredura. O sinal de frequência de varredura correntemente usado é gerado por um dispositivo de combinação de sinal de frequência. Há também um caso onde dois dispositivos de combinação de frequência com a mesma faixa de frequência são usados para melhorar a velocidade de varredura. Tal método de varredura do tipo combinação pode somente melhorar a velocidade de varredura, mas não pode aumentar a largura de frequência varrida assim como melhorar o espectro do sinal de frequência de varredura (ou seja, reduzir o ruído). Isto não pode alcançar uma varredura rápida sobre uma ampla banda de frequência enquanto emitindo um sinal tendo m alto espectro puro (ou seja, com um nível de ruído baixo).
SUMÁRIO [0004] Em vista dos problemas da técnica anterior, é fornecido um circuito para gerar a sinal de frequência de varredura, capaz de alcançar uma varredura rápida sobre uma ampla banda de frequência enquanto emitindo um sinal tendo um alto espectro puro. [0005] Em um aspecto do pedido, é fornecido um circuito para gerar um sinal de frequência de varredura, compreendendo uma fonte de frequência de referência operativa para gerar um sinal de frequência de referência, um primeiro circuito de combinação de frequência operando em uma primeira banda de frequência, com uma entrada acoplada a uma saída da fonte de frequência de referência, e operativa para gerar um sinal de frequência de varredura na primeira banda de frequência em sua saída com base no sinal de frequência de referência, um segundo circuito de combinação de frequência operando em uma segunda banda de frequência diferente da primeira banda de frequência, com uma entrada acoplada à saída da fonte de frequência de referência, e operativa para gerar um sinal de frequência de varredura na segunda banda de frequência em sua saída com base no sinal de frequência de referência, um comutador de múltiplos níveis com uma entrada acoplada a uma saída do primeiro circuito de combinação de frequência e a uma saída do segundo circuito de combinação de frequência, e um circuito de controle acoplado à e controlando o primeiro circuito de combinação de frequência, o segundo circuito de combinação de frequência e o comutador de múltiplos níveis para emitir o sinal de frequência de varredura na primeira banda de frequência e o sinal de frequência de varredura na segunda banda de frequência em uma saída do comutador de múltiplos níveis altemativamente. [0006] De acordo com as modalidades, a primeira banda de frequência e a segunda banda de frequência, ambas estão na faixa das ondas milimétricas. [0007] De acordo com as modalidades, o comutador de múltiplos níveis compreende uma pluralidade de canais de comutação, cada um dos quais incluindo três níveis de unidades de comutação que estão conectadas em série, cada unidade de comutação incluindo um primeiro comutador e um segundo comutador, um primeiro terminal do primeiro comutador sendo acoplado a um primeiro terminal do segundo comutador, o outro terminal do segundo comutador sendo aterrado. [0008] Em um outro aspecto do pedido, é fornecido um circuito para gerar um sinal de frequência de varredura, compreendendo uma fonte de frequência de referência operativa para gerar um sinal de frequência de referência, um número N de circuitos de combinação de frequência operando em diferentes bandas de frequência, com todas as entradas acopladas a uma saída da fonte de frequência de referência, e operativa para gerar sinais de frequência de varredura nas respectivas bandas de frequência em respectivas saídas com base no sinal de frequência de referência, onde N é igual à ou maior do que 3, um comutador de múltiplos níveis com uma entrada acoplado a uma saída do número de circuitos de combinação de frequência, e um circuito de controle acoplado à e controlando o número de circuitos de combinação de frequência e o comutador de múltiplos níveis para emitir o sinal de frequência de varredura em uma primeira frequência na primeira banda de frequência, o sinal de frequência de varredura em uma primeira frequência na segunda banda de frequência, ... , o sinal de frequência de varredura em uma primeira frequência na N-ésima banda de frequência, o sinal de frequência de varredura em uma segunda frequência na primeira banda de frequência, ... , o sinal de frequência de varredura em uma segunda frequência na N-ésima banda de frequência, ... , sequencialmente em uma saída do comutador de múltiplos níveis. [0009] De acordo com as modalidades, a velocidade de varredura é aumentada, e a largura de frequência varrida é aumentada enquanto o sinal de frequência de varredura tem um alto espectro puro (ou seja, com um nível de ruído baixo).
DESCRIÇÃO BREVE DOS DESENHOS [00010] De modo a melhor entender a presente invenção, modalidades da presente invenção são descritas com referência aos desenhos abaixo, onde a Fig. 1 ilustra um diagrama estrutural de um circuito para gerar um sinal de frequência de varredura de acordo com uma modalidade da invenção; a Fig. 2 ilustra uma estrutura de um comutador de múltiplos níveis de acordo com uma modalidade da invenção; e a Fig. 3 ilustra um diagrama estrutural de um circuito para gerar um sinal de frequência de varredura de acordo com uma outra modalidade da invenção. [00011] Todos os circuitos ou estruturas das modalidades não são mostrados nos desenhos. Do começo ao fim dos desenhos, os mesmos ou componentes ou elementos similares são referenciados pelos mesmos sinais de referência.
DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES [00012] As modalidades particulares da invenção são descritas abaixo em detalhes. Deve ser notada que as modalidades aqui são usadas para ilustração somente, mas não limitando a invenção. Na descrição abaixo, um número de detalhes particulares são explicados para fornecer um melhor entendimento da invenção. Contudo, é aparente para aqueles com qualificação na técnica que a invenção pode ser implementada sem esses detalhes particulares. Em outros exemplos, circuitos, materiais ou métodos bem conhecidos não são descritos a fim de não obscurecer a invenção. [00013] Do começo ao fim da especificação, a referência à “uma modalidade,” ou “um exemplo” significa que as características, estruturas ou propriedades específicas descritas em conjunto com a modalidade ou exemplo estão incluídas em pelo menos uma modalidade da presente invenção. Por conseguinte, as frases “em uma modalidade”, ou “em um exemplo” ocorridas em várias posições do começo ao fim da especificação pode não se referir a um e a mesma modalidade ou exemplo. Além disso, características, estruturas ou propriedades específicas podem ser combinadas em uma ou várias modalidades ou exemplos em quaisquer maneiras apropriadas. Mais ainda, pode ser entendido por aqueles com qualificação na técnica que os desenhos são fornecidos aqui para ilustração, e não necessariamente desenhados em escala. Deve ser apreciado que se um elemento é referenciado para ser “acoplado à” ou “conectado à” um outro elemento, isto significa que ele está diretamente acoplado ao outro elemento, ou há um elemento intermediário. Ao contrário, se um elemento está referenciado para ser “diretamente acoplado à” ou “diretamente conectado à” um outro elemento, não há nenhum elemento intermediário. Os mesmos sinais de referência são usados para denotar os mesmos elementos. O termo “e/ou” usado aqui significa qualquer e todas as combinações de um ou mais itens listados. [00014] Levando em conta a velocidade de varredura, a largura do espectro e a pureza do espectro, é fornecido um circuito para gerar a sinal de frequência de varredura. Fig. 1 ilustra um diagrama estrutural de um circuito para gerar um sinal de frequência de varredura de acordo com uma modalidade da invenção. [00015] Conforme mostrado na Fig. 1, o circuito compreende uma fonte de frequência de referência 110, um primeiro circuito de combinação de frequência 121, um segundo circuito de combinação de frequência 122, um comutador de múltiplos níveis 130 e um circuito de controle 140. [00016] A fonte de frequência de referência 110 é, por exemplo, um fonte de frequência de referência precisa que gera um sinal de frequência de referência. O primeiro circuito de combinação de frequência 121 e o segundo circuito de combinação de frequência 122 ambos são com base na técnica de PLL, e compreendem, por exemplo, um oscilador controlado por voltagem, um detector de fase e a laço de realimentação de filtro. O primeiro circuito de combinação de frequência 122 está operando em uma primeira banda de frequência, com sua entrada estando acoplada com a saída da fonte de frequência de referência 110, e gera um sinal de frequência de varredura na primeira banda de frequência em sua saída com base no sinal de frequência de referência. [00017] O segundo circuito de combinação de frequência 122 opera em uma segunda banda de frequência diferente da primeira banda de frequência, com sua entrada estando acoplada com a saída da fonte de frequência de referência 110, e gera um sinal de frequência de varredura na segunda banda de frequência em sua saída com base no sinal de frequência de referência. [00018] O comutador de múltiplos níveis tem sua entrada acoplada com a saída do primeiro circuito de combinação de frequência 121 e com a saída do segundo circuito de combinação de frequência 122. O circuito de controle 140 é acoplado à e controla o primeiro circuito de combinação de frequência 121, o segundo circuito de combinação de frequência 122 e o comutador de múltiplos níveis 130 para emitir o sinal de frequência de varredura na primeira banda de frequência e o sinal de frequência de varredura na segunda banda de frequência na saída do comutador de múltiplos níveis 130 altemativamente. [00019] A Fig. 2 ilustra uma estrutura de um comutador de múltiplos níveis de acordo com uma modalidade da invenção. O comutador de múltiplos níveis compreende uma pluralidade de canais de comutação, cada um dos quais incluindo três níveis de unidades de comutação que estão conectadas em série. Cada unidade de comutação inclui um primeiro comutador e um segundo comutador, com um primeiro terminal do primeiro comutador estando acoplado a um primeiro terminal do segundo comutador, o outro terminal do segundo comutador estando aterrado. [00020] Como pode ser visto da Fig. 2, cada canal de comutação inclui três níveis de unidades de comutação, cada nível sendo compreendido de dois comutadores. Sinais nos dois canais de comutação que passaram pelo comutador de múltiplos níveis são combinados processo um circuito de combinação de energia em um sinal. Com relação a uma modalidade onde dois circuitos de combinação de frequência são usados, o comutador de múltiplos níveis somente necessita ter dois canais de comutação. Se uma pluralidade de circuitos de combinação de frequência são usados (por ex., para o caso onde N circuitos de combinação de frequência são usados, onde N é igual à ou maior do que 3), o comutador de múltiplos níveis pode ter mais canais de comutação. [00021] O termo “múltiplos níveis” usado aqui significa que uma pluralidade de unidades de comutação estão conectadas em série em um canal de comutação. Por exemplo, cada canal de comutação tem três níveis de unidades de comutação, conforme mostrado na Fig. 2. Já que o circuito de acordo com a modalidade opera em alta frequência, a unidade de comutação é substantivamente acoplada mesmo se ela está desconectada. Por conseguinte, o comutador de múltiplos níveis atenua o sinal nível a nível no caso que as unidades de comutação estão desconectadas. É óbvio para aqueles com qualificação na técnica usar mais níveis de unidades de comutação para constituir um circuito de comutação.
[00022] De acordo com algumas modalidades, a fonte de frequência de referência 110 usa uma única fonte de referência altamente estável para fornecer uma frequência de referência. Os dois circuitos de combinação de frequência 121 e 122 operam em diferentes bandas de frequência. O comutador de múltiplos níveis 130 é um sistema de comutação de dois níveis. Nesta maneira, a velocidade de varredura é aumentada, a largura de frequência varrida é aumentada enquanto o sinal de frequência de varredura tem um alto espectro puro (ou seja, com um nível de ruído baixo), e por meio disso, os requisitos do sistema de tratamento de imagem de onda milimétrica sobre um sinal de frequência de varredura pode ser satisfeito. [00023] Na modalidade conforme mostrado na Fig. 1, os dois circuitos de combinação de frequência 121 e 122 operam em diferentes bandas de frequência, respectivamente. Por exemplo, o primeiro circuito de combinação de frequência 121 gera um sinal de frequência de varredura de frequência fl -f2, e o segundo circuito de combinação de frequência 122 gera um sinal de frequência de varredura de frequência f3 - f4. [00024] Quando o primeiro circuito de combinação de frequência 121 emite um sinal na frequência fl-1 estavelmente, o segundo circuito de combinação de frequência 122 é preparado para a próxima frequência f2-l de saída. Quando o segundo circuito de combinação de frequência 122 emite um sinal na frequência £2-1 estavelmente, o primeiro circuito de combinação de frequência 121 é preparado para a terceira frequência fl-2 de saída. O primeiro e segundo circuitos de combinação de frequência 121 e 122 junto com o comutador de múltiplos níveis 130 são assim controlados para emitir sinais na saída do comutador de múltiplos níveis nas frequências fl-1, £2-1, fl-2, £2-2, ... , £2 (o limite de frequência de saída superior do primeiro circuito de combinação de frequência 121), e f4 (o limite de frequência de saída superior do segundo circuito de combinação de frequência 122). [00025] No caso que a constante de tempo do circuito de filtro em laço nos circuitos de combinação de frequência 121 e 122 foi determinada, ou seja, o circuito para gerar o sinal de frequência de varredura emite uma determinada quantidade de ruídos, o tempo de salto do circuito para gerar o sinal de frequência de varredura é uma metade comparada ao caso onde um único circuito de combinação de frequência é usado. Em outras palavras, o tempo de salto é reduzido quando a mesma quantidade de ruídos é emitida, e assim sendo a velocidade de varredura é aumentada. Já que o primeiro circuito de combinação de frequência 121 e o segundo circuito de combinação de frequência 122 operam em diferentes bandas de frequência, a largura de frequência que é coberta por uma modalidade é dobrada comparada com o caso onde um único circuito de combinação de frequência é usado ou dois circuitos de combinação de frequência da mesma banda de frequência são usados. [00026] Sob o mesmo conceito, três ou mais circuitos de combinação de frequência podem ser usados junto com um correspondente comutador de múltiplos níveis e um circuito de controle, para obter uma banda larga, ou mesmo banda ultra larga, sinal de frequência de varredura rápida com um nível de ruído de laço baixo, conforme mostrado na Fig. 3. Fig. 3 ilustra uma diagrama estrutural de um circuito para gerar um sinal de frequência de varredura de acordo com uma outra modalidade da invenção. [00027] Comparado com a Fig. 1, o circuito mostrado na Fig. 3 ainda compreende um terceiro circuito de combinação de frequência 123, ... e a N-ésimo circuito de combinação de frequência 12N, onde N é igual à ou maior do que 3. Consequentemente, o circuito de controle 140 e o comutador de múltiplos níveis 130 variam para se adaptarem a tal mudança. O princípio de operação e o fluxo de operação são os mesmos que o circuito mostrado na Fig. 1 [00028] O circuito mostrado na Fig. 3 compreende uma fonte de frequência de referência 110, um número N de circuitos de combinação de frequência 121, ... , 12N, um comutador de múltiplos níveis 130 e um circuito de controle 140. A fonte de frequência de referência 110 gera um sinal de frequência de referência. Os N circuitos de combinação de frequência 121, ... , 12N operam em diferentes bandas de frequências, respectivamente, com toda a entrada sendo acoplada a uma saída da fonte de frequência de referência 110, e geram sinais de frequência de varredura nas respectivas banda de frequências nas respectivas saídas com base no sinal de frequência de referência, onde N é igual à ou maior do que 3. O comutador de múltiplos níveis 130 tem sua entrada acoplada com a saída do número de circuitos de combinação de frequência. O circuito de controle 140 está acoplado à e controla o número de circuitos de combinação de frequência e o comutador de múltiplos níveis para emitir o sinal de frequência de varredura em uma primeira frequência na primeira banda de frequência, o sinal de frequência de varredura em uma primeira frequência na segunda banda de frequência, ... , o sinal de frequência de varredura em uma primeira frequência na N-ésima banda de frequência, o sinal de frequência de varredura em uma segunda frequência na primeira banda de frequência, ... , o sinal de frequência de varredura em uma segunda frequência na N-ésima banda de frequência, ... sequencialmente em uma saída do comutador de múltiplos níveis. [00029] Nesta maneira, os três parâmetros mencionados anteriormente podem ser ainda melhorados (ou seja, encurtando o tempo requerido para varredura, reduzindo o ruído no sinal de saída e aumentando a largura de frequência do sinal de frequência de varredura) adicionando um número de circuitos de combinação de frequência. [00030] De acordo com as modalidades do pedido, o tempo requerido para varredura é encurtado, o ruído no sinal de saída é reduzido, e a largura de frequência do sinal de frequência de varredura é aumentada, e e por meio disso, os requisitos de um sistema de tratamento de imagem de onda milimétrica em um sinal de frequência de varredura são satisfeitos. O método pode ser aplicado para geração de sinais de banda ultra larga de varredura de frequência sequencial. [00031] Enquanto que a presente invenção foi descrita com referência à várias modalidades típicas, é aparente para aqueles com qualificação na técnica que os termos são usados para propósito de ilustração e explicação e não para limitação. A presente invenção pode ser praticada em várias formas em fugir do espírito ou essência da invenção. Deve ser entendido que as modalidades não são limitadas à qualquer dos detalhes mencionados acima, e devem ser interpretadas amplamente dentro do espírito e escopo conforme definido pelas seguintes reivindicações. Por conseguinte, modificações e alternativas estando dentro do escopo das reivindicações e equivalentes das mesmas são para serem englobadas pelo escopo da presente invenção que é definido pelas reivindicações conforme anexadas.
Claims (9)
1. Circuito para gerar um sinal de frequência de varredura, caracterizado pelo fato de compreender: uma fonte de frequência de referência operativa para gerar um sinal de frequência de referência: um primeiro circuito de combinação de frequência operando em uma primeira banda de frequência, com uma entrada acoplada a uma saída da fonte de frequência de referência, e operativo para gerar a sinal de frequência de varredura na primeira banda de frequência em sua saída com base no sinal de frequência de referência; um segundo circuito de combinação de frequência operando em uma segunda banda de frequência diferente da primeira banda de frequência, com uma entrada acoplada com a saída da fonte de frequência de referência, e operativo para gerar um sinal de frequência de varredura na segunda banda de frequência em sua saída com base no sinal de frequência de referência, um comutador de múltiplos níveis com uma entrada acoplada a uma saída do primeiro circuito de combinação de frequência e com uma saída do segundo circuito de combinação de frequência, e um circuito de controle acoplado a e controlando o primeiro circuito de combinação de frequência, o segundo circuito de combinação de frequência e o comutador de múltiplos níveis para emitir o sinal de frequência de varredura na primeira banda de frequência e o sinal de frequência de varredura na segunda banda de frequência em uma saída do comutador de múltiplos níveis altemativamente.
2. Circuito para gerar um sinal de frequência de varredura de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada um do primeiro circuito de combinação de frequência e do segundo circuito de combinação de frequência é com base na técnica de malha de captura de fase.
3. Circuito para gerar um sinal de frequência de varredura de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que quando o primeiro circuito de combinação de frequência emite um primeiro sinal de frequência de varredura na primeira banda de frequência estavelmente, o segundo circuito de combinação de frequência é preparado para um primeiro sinal de frequência de varredura na segunda banda de frequência; e quando o segundo circuito de combinação de frequência emite o primeiro sinal de frequência de varredura na segunda banda de frequência estavelmente, o primeiro circuito de combinação de frequência é preparado para um segundo sinal de frequência de varredura na primeira banda de frequência.
4. Circuito para gerar um sinal de frequência de varredura de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira banda de frequência e a segunda banda de frequência, ambas estão na faixa de ondas milimétricas.
5. Circuito para gerar um sinal de frequência de varredura de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o comutador de múltiplos níveis compreende uma pluralidade de canais de comutação, cada um dos quais incluindo três níveis de unidades de comutação que estão conectadas em série, cada unidade de comutação incluindo um primeiro comutador e um segundo comutador, um primeiro terminal do primeiro comutador estando acoplado a um primeiro terminal do segundo comutador, o outro terminal do segundo comutador estando aterrado.
6. Circuito para gerar um sinal de frequência de varredura, caracterizado pelo fato de compreender uma fonte de frequência de referência operativa para gerar a sinal de frequência de referência, um número N de circuitos de combinação de frequência operando em diferentes bandas de frequência, com todas as entradas acopladas a uma saída da fonte de frequência de referência, e operativos para gerarem sinais de frequência de varredura nas respectivas bandas de frequência em respectivas saídas com base no sinal de frequência de referência, onde N é igual à ou maior do que 3, um comutador de múltiplos níveis com uma entrada acoplada a uma saída do número de circuitos de combinação de frequência, e um circuito de controle acoplado à e controlando o número de circuitos de combinação de frequência e o comutador de múltiplos níveis para emitir o sinal de frequência de varredura em uma primeira frequência na primeira banda de frequência, o sinal de frequência de varredura em uma primeiro frequência na segunda banda de frequência, ... , o sinal de frequência de varredura em uma primeira frequência na N-ésima banda de frequência, o sinal de frequência de varredura em uma segunda frequência na primeira banda de frequência, ... , o sinal de frequência de varredura em uma segunda frequência na N-ésima banda de frequência, ... sequencialmente em uma saída do comutador de múltiplos níveis.
7. Circuito para gerar um sinal de frequência de varredura de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que cada um dos N circuitos de combinação de frequência é com base na técnica de malha de captura de fase.
8. Circuito para gerar um sinal de frequência de varredura de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que cada uma das respectivas bandas de frequência está na faixa de ondas milimétricas.
9. Circuito para gerar um sinal de frequência de varredura de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o comutador de múltiplos níveis compreende uma pluralidade de canais de comutação, cada um dos quais incluindo três níveis de unidades de comutação que estão conectadas em série, cada unidade de comutação incluindo um primeiro comutador e um segundo comutador, um primeiro terminal do primeiro comutador estando acoplado com um primeiro terminal do segundo comutador, o outro terminal do segundo comutador estando aterrado.
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