CN1520015A - 稳压电源用装置及使用该装置的开关电源装置和电子仪器 - Google Patents

Abstract

本发明的稳压电源用装置装载在开关电源装置中，由功率晶体管Q1、Q2和将控制其基极电流的控制电路等与该功率晶体管Q1、Q2一体地集成后的集成电路而构成IC31，用上述IC31的外接电阻来实现与功率晶体管Q1串联的过电流检测用电阻R11。因此，与用IC31内部的铝配线图形形成了上述过电流检测用电阻的情况相比，电阻值的偏差变得非常小，在可以提高电流检测精度的同时，还可以任意设定电阻值。因此，对于安全规格试验，不必过分的增加输入电源容量，可以实现低成本化。

Description

稳压电源用装置及使用该装置的 开关电源装置和电子仪器

发明领域

本发明涉及稳压电源用装置，例如使用于视频用电源装置等，通过用功率晶体管的导通电阻使输入电压降低同时进行开关，使输入电压稳定成所希望的电压并输出，将其控制电路等与上述功率晶体管集成为集成电路，构成该稳压电源装置的主要部分，此外，本发明还涉及使用该稳压电源用装置的开关电源装置和电子仪器。

发明背景

图9是表示用于上述视频用电源装置等的一般的开关电源装置1的电气结构的方框图。该开关电源装置1具有输入端子P1，输出端子P2及接地端子P3，是所谓的三端子稳压器，其结构大致包括：进行开关的IC2；稳定输入电压Vin并输入到上述IC2中的平滑电容C1；用上述IC2平滑化开关后的电流的扼流圈L1；回流二极管D1和平滑电容C2；分压平滑后的电压并反馈给上述IC2的各分压电阻R1和R2。

上述IC2对输入到其第1端子的输入电压Vin进行开关，从IC2的第2端子向上述扼流圈L1和回流二极管D1输出，基于从IC2的第4端子反馈的反馈电压Oadj，通过使上述开关的占空比变化，维持上述输出电压Vo恒定。又，IC2的第3端子接地，IC2的第5端子检测上述输入电压Vin的上升，用于后面的软启动的控制。

图10是表示用作上述IC2的典型的现有技术的IC11的电气结构的方框图。在图10中，与上述图9相同的部分用相同的附图标记表示。IC11的结构包括各个功率晶体管q1和q2、基准电压源(VREF)12、误差放大器13、振荡器14、PWM比较器15、或非门16、过电流检测用电阻r11、过电流检测电路17、过热检测电路18、或门19、触发器20、稳压电路21、开关电路22、软启动电路23、稳压二极管d11和电阻r12。

上述误差放大器13放大向第4端子反馈的上述反馈电压Oadj与由基准电压源12生成的内部基准电压的差。PWM比较器15基于误差放大器13的输出电压值，限幅来自振荡器14的三角波，生成控制用开关脉冲。通过或非门16，将上述控制用开关脉冲供给P型功率晶体管q2的基极，在上述各个功率晶体管q1和q2中进行开关。

上述功率晶体管q2和串联在输出线上的N型功率晶体管q1达林顿连接。当从上述或非门16向功率晶体管q2的基极输入低电平时，该功率晶体管q2导通，因此功率晶体管q1也导通，从第2端子输出开关脉冲。上述输出的开关脉冲激励如图9所示的轭流圈L1并供给负载。相对的，当输入给功率晶体管q2的基极高电平时，该功率晶体管q2关断，因此功率晶体管q1也关断，不输出开关脉冲，而通过回流二极管D1，放出蓄积在上述轭流圈L1中的能量。然后，基于反馈电压Oadj，通过改变上述开关的占空比，进行维持上述输出电压成恒定的稳压控制。

另一方面，在每个振荡周期，由来自振荡器14的脉冲复位触发器20，在利用或门19而过电流检测电路17和过热检测电路18都没有异常输出的期间，该触发器20不被触发，而输出/Q(/表示反转)为高电平，或非门16反转来自上述PWM比较器15的开关脉冲，供给到上述功率晶体管q2的基极。相对的，当过电流检测电路17和过热检测电路18的某一个异常输出时，触发器20被触发，输出/Q变为低电平，或非门16屏蔽来自上述PWM比较器15的开关脉冲，停止上述功率晶体管q2和q1的开关。

在下一个开关周期，触发器20虽然由来自振荡器14的脉冲复位，但是在上述过电流检测电路17和过热检测电路18继续异常输出的情况下，照旧屏蔽上述开关脉冲，当消除异常时，就可以开关。这样地进行过流保护和过热保护。

在第1端子和功率晶体管q1的集电极之间插入上述过电流检测用电阻r11，由IC11内部的铝配线图形构成，上述过电流检测电路17根据在该过电流检测用电阻r11的端子之间产生的电压降是否是预定的电平，检测过电流的发生。

又，上述稳压电路21从上述输入电压Vin向上述误差放大器13和PWM放大器15等内部电路供给电源。上述开关电路22，通过电阻r12与第5端子连接，若该第5端子变为低电平，即切断输入电压Vin，就使功率晶体管q2和q1关断，若该第5端子变为高电平，即当输入电压Vin上升，就可以驱动功率晶体管q2和q1导通。

上述软启动电路23，为了防止输出电压的超出，通过在与提供上述输入电压Vin的第1端子连接的第0端子上附加电容器，当电源接通时，由于来自该第0端子的恒流输出，连接的电容器的电压上升，通过比较该电压和从误差放大器13输出的电压，且慢慢提高使功率晶体管q2和q1导通的脉冲幅度，来防止输出电压Vo的超出。然后，在上述第0端子上附加了电容器的情况下，为了钳位上述电容器的上限电压，插入上述稳压二极管d11。

如上所述构成的IC11，如特开平6-180806号公报(公开日：1994年6月28日)，目的是集成化，与功率晶体管q2和q1一起，将构成对其进行控制的电路等的开关电源装置的主要元件集成化。另一方面，优先于成本，由分立元件构成上述IC2部分，如此构成一般不具有过电流检测功能。

在上述的现有技术的IC11中，由铝配线图形构成的过电流检测用电阻r11的偏差的影响大，在对产品电源的安全规格过载试验时，在图11中，如附图标记α1到α2所示，例如超过了安全规格的15W。在超过15W的情况下，就需要另一种办法的试验，安全规格试验花费很多时间，此外，输入的电源容量也需要设定得大一些，使得电源直到过了额定状态的过载状态还没下降。

发明概述

本发明的目的是提供一种可以简化试验，同时不必过分增加电源容量的稳压电源用装置及使用该装置的开关电源装置和电子仪器。

为了实现上述目的，本发明涉及的稳压电源用装置已电路集成化，用于将输入电压稳定成预定电压并输出，其特征在于，用于过电流检测的元件露出在上述集成电路的外部。

根据上述结构，在由功率晶体管和将控制其基极电流和门电压的控制电路等与该功率晶体管一体地集成后的集成电路构成的稳压电源用装置中，将原来装在集成电路内的、与上述功率晶体管等串联并进行过电流检测的元件，露出在外面。

因此，与用集成回路内部的铝配线图形形成了上述用于过电流检测的元件的情况相比，元件偏差变的非常小，在能够提高电流检测精度的同时，也可以任意设定元件的常数。因此，对于安全规格试验等，在可以简化试验的同时，不必过分增加输入电源的容量，可以实现低成本化。

又，本发明的其它稳压电源用装置已电路集成化，用于通过控制串联在电源线上的功率晶体管，将输入电压稳定成预定电压并输出，其特征在于，用外接在上述集成电路上的电阻来实现上述串联在电源线上的过电流检测用电阻。

根据上述结构，一种使用于稳压电源装置的半导体装置，在电源线上串联功率晶体管，通过使其导通电阻变化并使其开关，将输入电压稳定成预定电压并输出，一种半导体装置，为了得到上述预定电压，将控制上述功率晶体管的控制电路等与该晶体管一体地集成化，将原来内装在集成电路内的过电流检测用电阻外接。

因此，与用集成回路内部的铝配线图形形成了上述过电流检测用电阻的情况相比，元件偏差变的非常小，在能够提高电流检测精度的同时，也可以任意设定电阻值。因此，对于安全规格试验等，不必过分增加输入电源的容量等，可以实现低成本化。

一种本发明的开关电源装置，其特征在于，使用上述的稳压电源用装置。

根据上述结构，对于安全规格试验，可以实现不必过分增加输入电源容量的低成本的开关电源装置。

又，一种本发明的电子仪器，其特征在于，使用上述的开关电源装置。

根据上述结构，如上所述，在视频用电源等中，对于安全规格试验，可以搭载不必过分增加输入电源容量的低成本的电源。

本发明的其它目的、特征和优点将从以下的描述中更加明了。又，将从下面参照附图的说明中知道本发明的好处。

附图说明

图1是表示用于开关电源装置的本发明的第一实施方式的IC的电气结构的方框图。

图2是表示在图1中示出的IC的具体结构的一例的主视图。

图3是表示本发明的第二实施方式的IC的电气结构的方框图。

图4是表示本发明的第三实施方式的IC的电气结构的方框图。

图5是表示本发明的第四实施方式的IC的电气结构的方框图。

图6是表示本发明的第四实施方式的一个变形例的IC的电气结构的方框图。

图7是表示本发明的第五实施方式的IC的电气结构的方框图。

图8是表示本发明的第六实施方式的IC的电气结构的方框图。

图9是表示用于视频用电源装置等的一般的开关电源装置的电气结构的方框图。

图10是表示用于上述开关电源装置的典型的现有技术的IC的电气结构的方框图。

图11是分别表示根据现有技术与本发明的过电流检测用电阻的偏差的开关电源装置的电流—电压特性的图表。

具体实施方式

关于本发明的各个实施方式，下面根据图1到图8及图11进行说明。

第一实施方式

关于本发明的第一实施方式，以下根据图1、图2及上述的图11进行说明。

图1是表示本发明的第一实施方式的IC31的电气结构的方框图。将该IC31用作上述图9中示出的开关电源装置1中的IC2，在图1中，与上述图9中相应的部分用相同的附图标记表示。该IC31的结构包括各个功率晶体管Q1和Q2、基准电压源32、误差放大器33、振荡器34、PWM比较器35、或非门36、用于检测过电流的电阻R11、过电流检测电路37、过热检测电路38、或门39、触发器40、稳压电路41、开关电路42、软启动电路43、稳压二极管D11和电阻R12。

上述误差放大器33放大向第4端子反馈的上述反馈电压Oadj与由基准电压源32生成的内部基准电压VREF的差。PWM比较器35基于误差放大器13的输出电压值，限幅来自振荡器14的三角波，生成控制用开关脉冲。通过或非门16，将上述控制用开关脉冲供给P型功率晶体管Q2的基极，在上述各个功率晶体管Q1和Q2中进行开关。

上述功率晶体管Q2和串联在输出线上的N型功率晶体管Q1达林顿连接。当从上述或非门36向功率晶体管Q2的基极输入低电平时，该功率晶体管Q2导通，因此功率晶体管Q1也导通，从第2端子输出开关脉冲。上述开关脉冲激励轭流圈L1并供给负载。相对的，当给功率晶体管Q2的基极输入高电平时，该功率晶体管Q2关断，因此功率晶体管Q1也关断，不输出开关脉冲。此时，通过回流二极管D1，放出蓄积在上述轭流圈L1中的能量。然后，基于反馈电压Oadj，通过改变上述开关的占空比，进行维持上述输出电压成恒定的稳压控制。

另一方面，在每个振荡周期，由来自振荡器34的脉冲复位触发器40，在利用或门39而过电流检测电路37和过热检测电路38都没有异常输出的期间，该触发器40不被触发，而来自该触发器40的输出/Q为高电平。此时，单端输入上述高电平的或非门36，反转来自上述PWM比较器35的开关脉冲，供给上述功率晶体管Q2的基极。

相对的，当过电流检测电路37和过热检测电路38的某一个异常输出时，触发触发器40，输出/Q变为低电平。此时，单端输入上述低电平的或非门36，屏蔽来自上述PWM比较器35的开关脉冲，停止上述功率晶体管Q2和Q1的开关。

在下一个开关周期，触发器40虽然由来自振荡器34的脉冲复位，但是在上述过电流检测电路37和过热检测电路38继续异常输出的情况下，照旧屏蔽上述开关脉冲，当消除异常时，就可以开关。这样地进行过流保护和过热保护。

上述稳压电路41从上述输入电压Vin向上述误差放大器33和PWM放大器35等内部电路供给电源。上述开关电路42，通过电阻R12与第5端子连接，若该第5端子变为低电平，即切断输入电压Vin，就使功率晶体管Q2和Q1关断，若该第5端子变为高电平，即输入电压Vin上升，就可以驱动功率晶体管Q2和Q1导通。

上述软启动电路43，为了防止输出电压Vo的超出，通过在与提供上述输入电压Vin的第1端子连接的第0端子上附加电容器，当电源接通时，由于来自该第0端子的恒流输出，连接的电容器的电压上升，通过比较该电压和从误差放大器33输出的电压，且慢慢提高使功率晶体管Q2和Q1导通的脉冲幅度，来防止输出电压Vo的超出。然后，在上述第0端子上附加了电容器的情况下，为了钳位上述电容器的上限电压，插入上述稳压二极管D11。以上结构与上述图10中示出的现有的IC11相同。

注意，在本发明的IC31中，在第6端子与第7端子之间外接上述过电流检测用电阻R11，所述第6端子与提供输入电压的第1端子连接，所述第7端子与上述功率晶体管Q1的集电极连接。上述过电流检测电路37取入上述第6端子与第7端子之间的电压，根据上述电流检测用电阻R11的端子间产生的电压降是否是预定的电平，检测过电流的发生。

图2是表示如上所述构成的IC31的具体结构的一例的主视图。如上述图1所示构成的IC芯片44，在芯片焊接了引线框架45之后，与对应于标有附图标记①～⑦的上述第1～7的各个端子的引线端子46进行引线键合。随后，在对应于上述第6端子和第7端子的引线端子间，设置由芯片部件构成的上述过电流检测用电阻R11，用模压树脂气密地封住。

从而，由芯片部件构成的上述过电流检测用电阻R11，比起用上述集成电路内部的铝配线图形形成的情况，元件的偏差变的非常小，在能够提高电流检测的精度的同时，还可以任意设定元件的常数。因此，对于安全规格试验等，在能够简化试验的同时，不必过分的增加输入电源容量等，可以实现低成本化。

在上述的图11中，附图标记α3表示本发明的根据偏差的电流—电压特性。由于确实抑制在安全规格的15W以内，故使用该电流—电压特性试验，不必进行其它方法的试验，可以简化上述的试验。

第二实施方式

下面根据图3说明本发明的第二实施方式。

图3是表示本发明的第二实施方式的IC51的电气结构的方框图。该IC51与上述的IC31类似，相同的部分用相同的附图标记表示，并省略对其说明。

注意，在该IC51中，串联插入到电源线上的P型功率晶体管如附图标记Q1a所示，是多极发射输出。因此，在功率晶体管Q1a的发射极侧设置上述过电流检测用电阻R11，相对于上述功率晶体管Q1a的由附图标记A表示的大电流侧的端子照常与输出的第2端子连接，由附图标记B表示的小电流(例如上述大电流侧端子A的1/1000)侧的端子，自上述第6端子连接到过电流检测用电阻R11的一端，连接在过电流检测用电阻R11的另一端上的上述第7端子，与输出的第2端子连接。

从而，由于不是象上述功率晶体管Q1这样地对全部负载电流插入过电流检测用电阻R11，而是分割上述的负载电流，向外部取出其输出的一部分即小电流侧的输出，插入过电流检测用电阻R11，因此，可以削减因该过电流检测用电阻R11的功率消耗。

第三实施方式

以下根据图4说明本发明的第三实施方式。

图4是表示本发明的第三实施方式的IC61的电气结构的方框图。该IC61与上述IC51类似，相同的部分用相同的附图标记表示，省略其说明。注意，在该IC61中，代替上述的功率晶体管Q1和Q2，如附图标记Q12所示，使用带电流读出功能的功率MOSFET。因此，通过上述第6端子，与附图标记B表示的功率MOSFET的读出端子连接上述过电流检测用电阻R11的一端，连接在该过电流检测用电阻R11的另一端上的上述第7端子，与输出的第2端子连接。来自上述或非门36的低**的开关脉冲被供给P型的功率MOSFET12的门。

因此，与上述的功率晶体管Q1a相同，由于不是对全部负载电流插入过电流检测用电阻R11，而是对与流到读出端子B中的负载电流成比例的微小电流插入过电流检测用电阻R11，因此，能够削减因该过电流检测用电阻R11的功率消耗。

第四实施方式

以下将根据图5和图6说明本发明的第四实施方式。

图5是表示本发明的第四实施方式的IC71的电气结构的方框图。图6是表示本发明的第四实施方式的一个变形实施例的IC81的电气结构的方框图。该IC71和81与上述的IC31类似，相同的部分用相同的附图标记表示。

注意，在IC71和81中，为了如上所述地外接上述过电流检测用电阻R11，将必要的一对引线端子与连接输入端子或输出端子的引线端子共用。

即，在图5的IC71中，上述过电流检测用电阻R11的一端与输入端子即第1端子连接，另一端与成为上述输入电压Vin的输入端子的第6端子连接。从而，在上述图1的IC31中，省略了与功率晶体管Q1的集电极连接的第7端子。

相应的，在图6的IC81中，将上述过电流检测用电阻R11插入到功率晶体管Q1的发射极侧，其一端与输出端子即第2端子连接，另一端与成为上述输出电压Vo的输出端子的第6端子连接。因此，省略了上述图1的IC31中的第7端子。因此，可以减少引线端子。

第五实施方式

以下根据图7说明本发明的第五实施方式。

图7是表示本发明的第五实施方式的IC91的电气结构的方框图。该IC91与上述的IC31类似，相同的部分用相同的附图标记表示，省略其说明。注意，在该IC9冲，利用将上述过电流检测用电阻如上所述地外接，并使其露出在外部，如附图标记R11a所示，用微调电阻等可变电阻器构成。

因此，可以容易地调整电阻值。

第六实施方式

以下根据图8说明本发明的第六实施方式。图8是表示本发明的第六实施方式的IC101的电气结构的方框图。该IC101与上述的IC31类似。

注意，在该IC101中，在该IC101的内部装有温度补偿电路102，所述温度补偿电路102具有与外接的上述过电流检测用电阻R11同样的温度特性。根据上述过电流检测用电阻R11的检测结果，由该温度补偿电路102补偿并输入到上述过电流检测电路37中。

因此，即使过电流检测用电阻R11的电阻值随着温度变化，在IC101内，也由温度补偿电路102补偿了其电阻值的变化，因此，对于温度变化，也能维持恒定的电流检测精度，且可以抑制输入电源容量的增加。

又，关于上述第六实施方式，很明显可以适用于上述第二至第五实施方式的任一个。

在上述说明中，虽然关于开关式的电源装置进行了说明，所述开关式的电源装置在使输入电压Vin稳定成期望的输出电压的时候，使开关功率晶体管Q1、Q1a、Q12开关，但是，也可以将本发明适用于在电源线上串联这些功率晶体管Q1、Q1a、Q12，使其导通电阻变化的降压式的电源装置

本发明的稳压电源用装置如上所述，由功率晶体管和将控制其基极电流和门电压的控制电路等与该功率晶体管一体地集成后的集成电路构成，将现有技术内装在集成电路内的、与上述功率晶体管串联的、进行过电流检测的元件露出在外部。

因此，比起用集成电路内部的铝配线图形形成上述用于过电流检测的元件的情况，元件偏差变的非常小，在可以提高电流检测的精度的同时，也可以任意设定元件的常数。由此，对于安全规格试验等，在简化试验的同时，不必过分增加输入电源容量，可以实现低成本化。

又，本发明的稳压电源用装置是使用于稳压电源装置的半导体装置，如上所述，所述稳压电源装置在电源线上串联接入功率晶体管，通过边使其导通电阻变化边进行开关，将输入电压稳定成预定的电压并输出，稳压电源，为了得到上述的预定电压，将控制上述功率晶体管的控制电路等与该功率晶体管一体地集成化，将原来内装在集成电路内部的过电流检测用电阻装在外部。

因此，比起用集成电路内部的铝配线图形形成上述过电流检测用电阻的情况，电阻值的偏差变的非常小，在可以提高电流检测精度的同时，也可以任意设定电阻值。因此，对于安全规格试验等，不必过分增加输入电源容量，可以实现低成本化。

又，本发明的稳压电源用装置如上所述，不是对全部负载电流插入过电流检测用电阻，而是将上述功率晶体管作为多极发射输出的晶体管，分割上述负载电流，向外部取出该输出的一部分即小电流侧的输出，插入过电流检测用电阻。

因此，可以削减因上述过电流检测用电阻的功率消耗。

又，本发明的稳压电源装置如上所述，不是对全部负载插入过电流检测用电阻，而是将功率晶体管作为带电流读出功能的的功率MOSFET，流过与负载电流成比例的微小电流，向外部取出该读出端子，插入过电流检测用电阻。

因此，能够削减因上述过电流检测用电阻的功率消耗。

又，本发明的稳压电源用装置如上所述，将上述过电流检测用电阻的一端与连接了输入端子或输出端子的引线端子共用。因此，可以减少引线端子。

又，本发明的稳压电源用装置如上所述，利用使如上述外接的过电流检测用电阻露在外部，设上述过电流检测用电阻是可变电阻器。因此，可以容易的调整电阻值。

又，本发明的稳压电源用装置如上所述，将具有与上述外接的过电流检测用电阻相同的温度特性的温度补偿电路，设置在上述集成电路内。

因此，即使外接并露在外面的过电流检测用电阻的电阻值随着温度变化，在集成电路内的控制电路等，也可以利用温度补偿电路补偿其电阻值的变化，能够维持恒定的电流检测精度。由此，可以进一步抑制上述输入电源容量的增加。

又，本发明的开关电源装置如上所述，使用上述的稳压电源用装置。

因此，对于安全规格试验等，可以实现不必过分增加输入电源容量的低成本的开关电源装置。

又，本发明的电子仪器如上所述，使用上述的开关电源装置。

因此，如上所述，在视频用电源等中，对于安全规格试验等，可以设置不必过分增加输入电源容量的低成本的电源。

从发明详细说明的具体实施方式或实施例，已经非常清楚本发明的技术内容，但不能仅限于这些例子进行狭义的解释，在本发明的精神和以下记载的权利要求范围内，可进行各种各样的变更并予以实施。

Claims (11)

1.一种稳压电源用装置，已电路集成化，用于将输入电压稳定成预定的电压并输出，其特征在于，

将用于过电流检测的元件露出在上述集成电路的外部。

2.一种稳压电源用装置，已电路集成化，用于通过控制串联在电源线上的功率晶体管，将输入电压稳定成预定的电压并输出，其特征在于，

用对上述集成电路外接的电阻来实现串联在上述电源线上的过电流检测用电阻。

3.根据权利要求2的稳压电源用装置，其特征在于，设上述功率晶体管是多极发射输出的晶体管，将上述过电流检测用电阻连接在该多极发射输出的小电流侧。

4.根据权利要求2的稳压电源用装置，其特征在于，用带电流读出功能的功率MOSFET构成上述功率晶体管，将上述过电流检测用电阻连接在上述读出端子上。

5.根据权利要求2的稳压电源用装置，其特征在于，将上述过电流检测用电阻的一端与连接了输入端子或输出端子的引线端子共用。

6.根据权利要求2的稳压电源用装置，其特征在于，设上述过电流检测用电阻是可变电阻器

7.根据权利要求2的稳压电源用装置，其特征在于，将具有与上述外接的过电流检测用电阻相同的温度特性的温度补偿电路，内装在上述集成电路内。

8.一种开关电源装置，具有稳压电源用装置，

上述稳压电源用装置已电路集成化，用于将输入电压稳定成预定的电压并输出，其特征在于，

将用于过电流检测的元件设置成露出在上述集成电路的外部。

9.一种开关电源装置，使用了稳压电源用装置，

上述稳压电源用装置已电路集成化，用于通过控制串联在电源线上的功率晶体管，将输入电压稳定成预定的电压并输出，其特征在于，

用对上述集成电路外接的电阻来实现上述串联在电源线上的过电流检测用电阻。

10.一种电子仪器，具有开关电源装置，

上述开关电源装置具有稳压电源用装置，

上述稳压电源用装置已电路集成化，用于将输入电压稳定成预定的电压并输出，其特征在于，

将用于过电流检测的元件设置成露出在上述集成电路的外部。

11.一种电子仪器，具有开关电源装置，

上述开关电源装置具有稳压电源用装置，

上述稳压电源用装置已电路集成化，用于通过控制串联在电源线上的功率晶体管，将输入电压稳定成预定的电压并输出，其特征在于，

用对上述集成电路外接的电阻来实现串联在上述电源线上的过电流检测用电阻。

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