CN114982130A - 滤波器装置、多工器、高频前端电路以及通信装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能够实现通带外的衰减量的扩大的滤波器装置。一种滤波器装置(1),在第1端子(2a)与第2端子(2b)之间连接有具有多个串联臂谐振器(S1~S4)的滤波器电路(3),串联臂谐振器(S1~S4)具有反谐振频率相互不同的至少两个串联臂谐振器(S1、S3),在第1端子(2a)与第2端子(2b)之间,与滤波器电路(3)并联地连接有附加电路(4),附加电路(4)具有至少三个IDT电极(5~8),IDT电极(5~8)沿着弹性波传播方向配置,至少三个IDT电极(5~8)具有在第1端子(2a)侧与滤波器电路(3)连接的IDT电极(7)以及IDT电极(5)和在第2端子(2b)侧与滤波器电路(3)连接的IDT电极(6、8),IDT电极(7)与第1节点(N1)连接,第1节点(N1)是具有最低的反谐振频率的串联臂谐振器(S3)的一端部,IDT电极(5)与第2节点(N2)连接,第2节点(N2)是串联臂谐振器(S3)以外的串联臂谐振器(S1、S2)的一端部,且与第1节点(N1)不同,IDT电极(8)与第3节点连接。
Description
技术领域
本发明涉及具有多个串联臂谐振器的滤波器装置、多工器、高频前端电路以及通信装置。
背景技术
以往,提出了各种具有多个串联臂谐振器的带通型滤波器。在下述的专利文献1记载的双工器中,在输入端子与公共端子之间连接有作为发送滤波器的带通型滤波器。该带通型滤波器具有多个串联臂谐振器以及多个并联臂谐振器。此外,为了改善滤波器的带外的衰减量,在输入端子与公共端子之间,与滤波器并联地连接有相移电路。在专利文献1中,相移电路例如具有四个IDT电极。在输入端子与滤波器之间的节点连接有四个IDT电极中的两个IDT电极。此外,在公共端子与滤波器之间的节点连接有剩下的两个IDT电极。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2018-38040号公报
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献1中,相移电路的两个IDT电极连接于输入端子与滤波器之间的相同的节点。剩下的两个IDT电极也连接于公共端子与滤波器之间的相同的节点。
在像专利文献1记载的那样的相移电路中,相移电路中的相位相对于滤波器的带外的相位反转。由此,实现了带外的衰减量的改善。
然而,在使用了在专利文献1记载的相移电路的结构中,有时不能充分地改善滤波器的通带高频段侧的衰减量。
本发明的目的在于,提供一种能够充分增大通带外的衰减量的滤波器装置。
用于解决问题的技术方案
本发明涉及的滤波器装置具备:滤波器电路,具有第1端子、第2端子、以及配置在将所述第1端子和所述第2端子连结的串联臂的多个串联臂谐振器;以及附加电路,在所述串联臂中与至少一部分的所述串联臂谐振器并联地连接,所述附加电路具有包含第1IDT电极、第2IDT电极以及第3IDT电极的至少三个IDT电极,至少三个所述IDT电极沿着弹性波传播方向配置,所述第1IDT电极与第1节点连接,所述第1节点是所述多个串联臂谐振器之中具有最低的反谐振频率的串联臂谐振器的一端部,所述第2IDT电极与第2节点连接,所述第2节点的电位与所述第1节点不同,所述第3IDT与第3节点连接,所述第3节点的电位与所述第1节点以及所述第2节点不同,所述第1节点以及所述第2节点比所述第3节点靠近所述第1端子。
发明效果
根据本发明,能够提供一种能够充分增大通带外的衰减量的滤波器装置。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式涉及的滤波器装置的电路图。
图2是示出在第1实施方式中使用的IDT电极的电极构造的俯视图。
图3是比较例1的滤波器装置的电路图。
图4是比较例2的滤波器装置的电路图。
图5是示出实施例以及比较例1、比较例2的衰减量-频率特性的图。
图6是本发明的第2实施方式涉及的滤波器装置的电路图。
图7是本发明的第3实施方式涉及的滤波器装置的电路图。
图8是作为本发明的实施方式的通信装置以及高频前端电路的结构图。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的具体的实施方式进行说明,由此明确本发明。
另外,需要指出,在本说明书记载的各实施方式是例示性的,能够在不同的实施方式间进行结构的部分置换或组合。
图1是本发明的第1实施方式涉及的滤波器装置的电路图。
滤波器装置1具有作为第1端子2a的输入端子和第2端子2b。虽然在图1中未示出,但是第2端子2b与其它带通型滤波器的一端公共连接而构成多工器。该滤波器装置1构成了Band26的发送滤波器。Band26的发送滤波器的通带为814MHz~849MHz。另一方面,Band26的接收滤波器的通带是859MHz~894MHz。因此,在滤波器装置1中,要求859MHz~894MHz中的衰减量充分大。
在第1端子2a与第2端子2b之间连接有梯型带通型的滤波器电路3。滤波器电路3具有多个串联臂谐振器S1~S4和多个并联臂谐振器P1~P3。串联臂谐振器S1~S4以及并联臂谐振器P1~P3分别由声表面波谐振子构成。该声表面波谐振子的构造没有特别限定,使用了如下的声表面波谐振子,即,使用了Y切割的LiNbO3基板,并利用了勒夫波(Love wave)。
由串联臂谐振器S1~S4的反谐振频率构成通带高频段侧的衰减极。不过,串联臂谐振器S1~S4的谐振频率以及反谐振频率如下述的表1所示。
[表1]
串联臂谐振器 | S1 | S2 | S3 | S4 |
谐振频率(MHz) | 838 | 832 | 839 | 831 |
反谐振频率(MHz) | 875 | 868 | 858 | 867 |
根据表1可明确,串联臂谐振器S3的反谐振频率变得比其它串联臂谐振器S1、S2、S4的反谐振频率低。
另外,并联臂谐振器P1~P3的谐振频率以及反谐振频率如下述的表2所示。
[表2]
并联臂谐振器 | P1 | P2 | P3 |
谐振频率(MHz) | 794 | 801 | 796 |
反谐振频率(MHz) | 830 | 836 | 833 |
在反谐振频率最低的串联臂谐振器S3,作为桥接电容而并联地连接有电容器C1。此处所示的所谓串联臂谐振器S3的反谐振频率,表示作为桥接电容而并联地连接了电容器C1之后的反谐振频率。
另外,在本发明中,关于串联臂谐振器的反谐振频率,在并联地连接有桥接电容的情况下,如前所述,是指连接了桥接电容之后的反谐振频率,在未并联地连接桥接电容的情况下,是指串联臂谐振器自身的反谐振频率。
在滤波器装置1中,在第1端子2a与第2端子2b之间,在上述滤波器电路3并联地连接有附加电路4。具体地,附加电路4与滤波器电路3具备的串联臂谐振器S1~S4中的串联臂谐振器S2~S4并联地连接。假设像这样在滤波器电路3具备的至少一部分的串联臂谐振器并联地连接有附加电路4的情况也包含于“与滤波器电路并联地连接附加电路”的情况。
附加电路4具有多个IDT电极5~8。多个IDT电极5~8沿着弹性波传播方向配置。在图2以俯视图示出该IDT电极5~8的电极构造。
根据图2可明确,实际上在多个IDT电极5~8的弹性波传播方向两侧设置有反射器9、10。由此,构成了纵向耦合型谐振器。不过,在本发明中,只要沿着弹性波传播方向配置有至少三个IDT电极5~8即可,也可以不设置反射器9、10。因此,并不限于纵向耦合型,也可以使用横向型的弹性波装置。
在IDT电极5~8之中,IDT电极7相当于本发明中的第1IDT电极,IDT电极5相当于本发明中的第2IDT电极,IDT电极6、8相当于第3IDT电极。
IDT电极5~8的各一端与接地电位连接。IDT电极5~8的各另一端与滤波器电路3连接。更详细地,IDT电极5、7的另一端与滤波器电路3的第1端子2a侧的节点连接。IDT电极7与第1节点N1连接。IDT电极5与第2节点N2连接。在此,在滤波器电路3中所谓第1端子2a侧的节点,表示在构成了串联臂谐振器S1~S4的部分中设置在包含中央且比中央靠第1端子2a侧的节点。在此,第2节点N2与第1节点N1不同。即,第1节点N1位于反谐振频率最低的串联臂谐振器S3的一端部。第2节点N2是串联臂谐振器S1与串联臂谐振器S2之间的节点。
另一方面,IDT电极6、8的一端与接地电位连接,另一端与第3节点N3连接。第3节点N3是位于第2端子2b侧的节点,具体地,是第2端子2b与串联臂谐振器S4之间的节点。IDT电极6、8像上述的那样与作为同一节点的第3节点N3连接。
IDT电极6、8分别经由电容器C2、C3与第3节点N3连接。
上述附加电路4具有至少三个IDT电极5~8、不是必需的反射器9、10、以及不是必需的上述电容器C2、C3。通过将该附加电路4与滤波器电路3并联地连接,从而在滤波器装置1中,使得能够充分增大通带高频段侧的衰减量,更具体地,能够充分增大859MHz~894MHz的频带中的衰减量。以下对此进行更具体的说明。
另外,IDT电极5~8的平均电极指间距分别为2.024μm、1.976μm、2.030μm、1.990μm。所谓平均电极指间距,是IDT电极中的(各电极指的电极指间距的总和)/(电极指的根数)。与第1节点N1连接的IDT电极7的平均电极指间距大于与第2节点N2连接的IDT电极5的平均电极指间距。
在图5用实线示出上述滤波器装置1的衰减量-频率特性。为了进行比较,用粗虚线示出比较例1的衰减量-频率特性,并用细虚线示出比较例2的衰减量-频率特性。另外,将比较例1的滤波器装置101的电路图示于图3。此外,将比较例2的滤波器装置102的电路图示于图4。
根据图3可明确,滤波器装置101不具有附加电路4。另一方面,虽然比较例2的滤波器装置102具有附加电路4,但是IDT电极5、7均与第2节点N2连接。比较例1以及比较例2的滤波器装置101、102的其它结构设为与实施例相同。
根据图5可明确,关于Band26的接收滤波器的通带的最小衰减量,在比较例1中为47.9dB,在比较例2中为49.8dB。相对于此,在实施例中为57.9dB。因此,根据实施例可知,能够增大Band26的接收滤波器的通带,即,Band26的发送滤波器的高频段侧的衰减频段中的衰减量。
另外,关于作为Band26的发送滤波器的通带的814MHz~849MHz中的损耗,在比较例1中为2.08dB,在比较例2中为2.27dB。相对于此,在实施例中为2.08dB。
因此,根据上述实施方式,能够充分增大作为通带外的、接收滤波器的通带的衰减量。而且,在实施例中,与不具有附加电路4的比较例1相比,由作为通带的814MHz~849MHz造成的损耗也未劣化。
另外,如图5所示,在比较例1中,接收滤波器的通带的低频段侧端部Lch=859MHz附近以及高频段侧端部Hch=894MHz附近的衰减量变小。可认为该低频段侧端部Lch变差是由于在串联臂谐振器S3并联地连接了电容器C1。在Band26的发送滤波器中,发送滤波器的通带与接收滤波器的通带之间的频率间隔窄。因此,在发送滤波器中,在通带的高频段侧要求更陡峭的滤波器特性。为了提高该通带高频段侧的陡峭性,只要在串联臂谐振器并联地连接电容器,降低反谐振频率即可。然而,若反谐振频率附近的衰减量变大,则该高频段侧的衰减量变小的所谓的反弹变大。因此,存在接收滤波器的通带的低频段侧端部Lch附近的衰减量变差这样的问题。
为了解决上述那样的低频段侧端部Lch附近的衰减量变差,可考虑连接像在专利文献1记载的那样的相移电路。然而,因为在由串联臂谐振器的反谐振频率产生的衰减极附近相位的变化大,所以难以通过相移电路使相位反转。除此以外,难以在接收滤波器的通带的低频段侧端部Lch与高频段侧端部Hch之间跨越宽范围使相位可靠地反转。因此,在专利文献1记载的那样的相移电路中,难以在接收滤波器的通带整个区域充分减小衰减量。
此外,相对于不具有上述附加电路4的比较例1,在上述实施例中,能够在接收滤波器的通带的低频段侧端部Lch附近以及高频段侧端部Hch中的任一者都充分增大衰减量。首先,附加电路4中的输入端子侧所连接的IDT电极5、7与不同的第1节点N1、第2节点N2连接,由此使得能够改善接收滤波器的通带的低频段侧端部Lch侧的衰减量。除此以外,通过相对地增大与第1节点N1连接的IDT电极7的平均电极指间距,从而由附加电路4中的IDT电极7→IDT电极8的路径形成的通带的中心频率变低。因此,通过穿过第1节点N1的路径,接收滤波器的通带的低频段侧端部Lch侧的衰减量跨越宽的频率范围而更进一步被改善。另一方面,通过相对地减小与第2节点N2连接的IDT电极5的平均电极指间距,从而由IDT电极5→IDT电极6的路径形成的通带的中心频率变高。因此,通过穿过第2节点N2的路径,能够改善接收滤波器的通带的高频段侧端部Hch侧的衰减量。
因此,根据实施例,在低频段侧端部Lch附近以及高频段侧端部Hch附近中的任一者中,均能够充分增大衰减量。而且,能够在接收滤波器的通带整个区域增大衰减量。
特别是,在上述实施方式中,电容器C1与反谐振频率最低的串联臂谐振器S3并联地连接。通过在作为串联臂谐振器S3的一端部的第1节点N1连接IDT电极7,从而更进一步提高了改善接收滤波器的通带整个区域的衰减量的效果。这是由于,通过将附加电路4不经由其它元件而直接与串联臂谐振器S3连接,从而能够使反谐振频率附近的相位有效地反转。
另外,根据图5可明确,在比较例2中,在接收滤波器的通带的高频段侧端部Hch附近得到了与实施例同等的衰减量。然而,在低频段侧端部Lch附近,与不具有附加电路4的比较例1相比,在比较例2中衰减量几乎未改善。认为这是因为,由于串联臂谐振器S3的反谐振频率的原因而产生的低频段侧端部Lch附近的反弹部分中的相位变化大,在附加电路4中难以使相位反转。
即,因为IDT电极5、7与相同的第2节点N2连接,因此使高频段侧端部Hch附近的衰减量改善的IDT电极7→IDT电极8的路径和使低频段侧端部Lch附近的衰减量改善的IDT电极5→IDT电极6的路径相互干扰。因而,难以分担低频段侧端部Lch附近和高频段侧端部Hch附近的相位调整。
另外,在第1端子2a为输入端子的情况下,优选与输入端子侧连接的多个IDT电极5、7与作为不同的节点的第1节点N1或第2节点N2连接。由此,难以产生施加大电力时的附加电路4的击穿。因此,优选地,IDT电极5以及IDT电极7中的至少一者最好与多个串联臂谐振器S1~S4之中最靠近第1端子2a的串联臂谐振器S1与第1端子2a之间的节点以外的节点连接。
不过,像图6所示的第2实施方式那样,IDT电极5也可以连接于第1端子2a与最靠近第1端子2a的串联臂谐振器S1之间的节点。即,也可以是,IDT电极7以及IDT电极5中的至少一者连接于最靠近第1端子2a的串联臂谐振器S1与第1端子2a之间。
此外,也可以像图7所示的第3实施方式那样,在第2端子2b侧与滤波器电路3连接的IDT电极6、8连接于不同的节点,即,第3节点N3和第4节点N4。在该情况下,IDT电极6是本发明中的第3IDT电极,IDT电极8是本发明中的第4IDT电极。
在图1中,附加电路4为了使相位反转且对信号的振幅进行调整而具有电容器C2、C3。该电容器C2、C3未必一定要设置。此外,虽然IDT电极5、7直接与滤波器电路3连接,但是也可以在IDT电极5与第2节点N2之间、IDT电极7与第1节点N1之间连接电容元件。由此,能够对使相位反转的信号的振幅进行修正。
此外,也可以代替电容器C2、C3、可以像上述的那样连接在IDT电极5、7侧的电容元件而应用串联臂谐振器的电容。
另外,虽然在图1中,滤波器电路3是具有多个弹性波谐振子的梯型滤波器,但是在本发明中,滤波器装置1的滤波器电路3的电路结构并不限定于此。能够将具有多个串联臂谐振器的带通型的各种各样的滤波器用作滤波器电路3。
此外,本发明涉及的滤波器装置1并不限于发送滤波器,也可以是接收滤波器、其它带通型滤波器。因此,第1端子2a也可以是接收端子。
进而,在上述实施方式中,示出了应用于Band26的发送滤波器的例子,且在该情况下,作为通带高频段侧,实现了Band26的接收滤波器的通带中的衰减量的改善。这样的改善通带高频段侧的衰减量的部分并不限定于Band26的接收滤波器的通带。
此外,本发明涉及的滤波器装置1例如能够通过将第2端子2b与接收滤波器的一端进行公共连接而用作双工器。进而,能够适当地使用滤波器装置1,来作为三个以上的带通型滤波器的一端彼此被公共连接的多工器中的一个带通型的滤波器。
此外,虽然在上述实施方式中,串联臂谐振器S1~S4以及并联臂谐振器P1~P3由声表面波谐振子构成,但是也可以由体波(bulk wave)谐振子构成。
上述各实施方式的滤波器装置能够用作高频前端电路的双工器等。以下对该例子进行说明。
图8是通信装置以及高频前端电路的结构图。另外,在该图中还一并图示了与高频前端电路230连接的各构成要素,例如,天线元件202、RF信号处理电路(RFIC)203。高频前端电路230以及RF信号处理电路203构成通信装置240。另外,通信装置240也可以包含电源、CPU、显示器。
高频前端电路230具备开关225、双工器201A、201B、滤波器231、232、低噪声放大器电路214、224、以及功率放大器电路234a、234b、244a、244b。另外,图8的高频前端电路230以及通信装置240是高频前端电路以及通信装置的一个例子,并不限定于该结构。
双工器201A具有滤波器211、212。双工器201B具有滤波器221、222。双工器201A、201B经由开关225与天线元件202连接。另外,上述滤波器装置可以是滤波器211、212,也可以是滤波器221、222、231、232。
进而,例如对于将三个滤波器的天线端子公共化了的三工器、将六个滤波器的天线端子公共化了的六工器等具备三个以上的滤波器的多工器,也能够应用本发明。
此外,多工器并不限于具备发送滤波器以及接收滤波器的双方的结构,也可以是仅具备发送滤波器或仅具备接收滤波器的结构。
开关225按照来自控制部(未图示)的控制信号将天线元件202和对应于给定的频段的信号路径连接,开关225例如由SPDT(Single Pole Double Throw,单刀双掷)型的开关构成。另外,与天线元件202连接的信号路径并不限于一个,也可以是多个。也就是说,高频前端电路230也可以应对载波聚合。
低噪声放大器电路214是如下的接收放大电路:将经由了天线元件202、开关225以及双工器201A的高频信号(在此为高频接收信号)放大,并输出到RF信号处理电路203。低噪声放大器电路224是如下的接收放大电路:将经由了天线元件202、开关225以及双工器201B的高频信号(在此为高频接收信号)放大,并输出到RF信号处理电路203。
功率放大器电路234a、234b是如下的发送放大电路:将从RF信号处理电路203输出的高频信号(在此为高频发送信号)放大,并经由双工器201A以及开关225输出到天线元件202。功率放大器电路244a、244b是如下的发送放大电路:将从RF信号处理电路203输出的高频信号(在此为高频发送信号)放大,并经由双工器201B以及开关225输出到天线元件202。
RF信号处理电路203通过下变频等对从天线元件202经由接收信号路径输入的高频接收信号进行信号处理,并输出进行该信号处理而生成的接收信号。此外,RF信号处理电路203通过上变频等对输入的发送信号进行信号处理,并向功率放大器电路234a、234b、244a、244b输出进行该信号处理而生成的高频发送信号。RF信号处理电路203例如为RFIC。另外,通信装置也可以包含BB(基带)IC。在该情况下,BBIC对由RFIC处理的接收信号进行信号处理。此外,BBIC对发送信号进行信号处理,并输出到RFIC。由BBIC处理的接收信号、BBIC进行信号处理之前的发送信号例如为图像信号、声音信号等。
另外,高频前端电路230也可以代替上述双工器201A、201B而具备双工器201A、201B的变形例涉及的双工器。
另一方面,通信装置240中的滤波器231、232不经由低噪声放大器电路214、224以及功率放大器电路234a、234b、244a、244b而连接在RF信号处理电路203与开关225之间。滤波器231、232也与双工器201A、201B同样地,经由开关225与天线元件202连接。
以上,列举实施方式对本发明的实施方式涉及的滤波器装置、高频前端电路以及通信装置进行了说明,但是关于本发明,将上述实施方式中的任意的构成要素组合而实现的其它实施方式、在不脱离本发明的主旨的范围内对上述实施方式实施本领域技术人员想到的各种变形而得到的变形例、内置了本发明涉及的高频前端电路以及通信装置的各种设备也包含于本发明。
本发明作为弹性波谐振子、滤波器、双工器、能够应用于多频段系统的多工器、前端电路以及通信装置,能够广泛地利用于便携式电话机等通信设备。
附图标记说明
1:滤波器装置;
2a、2b:第1端子、第2端子;
3:滤波器电路;
4:附加电路;
5、6、7、8:IDT电极;
9、10:反射器;
201A、201B:双工器;
202:天线元件;
203:RF信号处理电路;
211、212:滤波器;
214:低噪声放大器电路;
221、222:滤波器;
224:低噪声放大器电路;
225:开关;
230:高频前端电路;
231、232:滤波器;
234a、234b:功率放大器电路;
240:通信装置;
244a、244b:功率放大器电路;
C1、C2、C3:电容器;
N1、N2、N3、N4:第1节点、第2节点、第3节点、第4节点;
P1、P2、P3:并联臂谐振器;
S1、S2、S3、S4:串联臂谐振器。
Claims (10)
1.一种滤波器装置,具备:
滤波器电路,具有第1端子、第2端子、以及配置在将所述第1端子和所述第2端子连结的串联臂的多个串联臂谐振器;以及
附加电路,在所述串联臂中与至少一部分的所述串联臂谐振器并联地连接,
所述附加电路具有包含第1IDT电极、第2IDT电极以及第3IDT电极的至少三个IDT电极,至少三个所述IDT电极沿着弹性波传播方向配置,
所述第1IDT电极与第1节点连接,所述第1节点是所述多个串联臂谐振器之中具有最低的反谐振频率的串联臂谐振器的一端部,
所述第2IDT电极与第2节点连接,所述第2节点的电位与所述第1节点不同,
所述第3IDT与第3节点连接,所述第3节点的电位与所述第1节点以及所述第2节点不同,
所述第1节点以及所述第2节点比所述第3节点靠近所述第1端子。
2.根据权利要求1所述的滤波器装置,其中,
所述第1IDT电极的平均电极指间距大于所述第2IDT电极的平均电极指间距。
3.根据权利要求1或2所述的滤波器装置,其中,
所述第1端子是输入端子,所述第1IDT电极以及所述第2IDT电极中的至少一者连接于所述多个串联臂谐振器之中最靠近所述第1端子的串联臂谐振器与所述第1端子之间的节点以外的节点。
4.根据权利要求1或2所述的滤波器装置,其中,
所述第1IDT电极以及所述第2IDT电极中的至少一者连接于所述多个串联臂谐振器之中最靠近所述第1端子的串联臂谐振器与所述第1端子之间的节点。
5.根据权利要求1~4中的任一项所述的滤波器装置,其中,
还具备:电容元件,与具有最低的反谐振频率的所述串联臂谐振器并联地连接。
6.根据权利要求1~5中的任一项所述的滤波器装置,其中,
至少三个所述IDT电极还具有第4IDT电极,所述第4IDT电极与第4节点连接,所述第4节点的电位与所述第2节点不同,所述第4节点在所述串联臂中位于比所述第1节点以及所述第2节点靠所述第2端子侧,所述第4节点是电位与所述第3节点不同的节点。
7.根据权利要求1~6中的任一项所述的滤波器装置,其中,
所述滤波器电路还具有多个并联臂谐振器。
8.一种多工器,具备:
权利要求1~7中的任一项所述的滤波器装置;以及
其它滤波器装置,一端与所述滤波器装置的一端彼此公共连接。
9.一种高频前端电路,具备:
权利要求8所述的多工器;以及
放大器,与所述多工器连接。
10.一种通信装置,具备:
权利要求9所述的高频前端电路;以及
RF信号处理电路,与所述高频前端电路连接。
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