CN201039005Y - 一种电源转换电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电源转换电路，电源输入端通过第一开关与第一电源输出端相连；电源输入端通过第一电源转换模块和第二开关与第一电源输出端相连，第一电源转换模块将输入电压信号转换为第一电压信号并输出给第二开关；电源输入端与监控模块相连，监控模块监测输入电压信号，如果输入电压信号为第一电压信号，则控制第一开关导通；如果输入电压信号不为第一电压信号，则控制第二开关导通。本实用新型针对不同供电方式分别设置对应的电路结构，并设置一个监控模块监测外部电源的电压信号，根据监测到的不同电压信号分别选通对应的电路结构，从而使得采用了本实用新型中的电源转换电路的受电设备能够兼容至少两种供电方式。
Description
技术领域
本实用新型涉及电源技术，特别涉及一种电源转换电路。
背景技术
不同受电设备对电源电压的需求不同，因此，现有电源需要通过多种方式向不同受电设备提供不同电压值的电源，例如集中式供电中间母线架构供电等。
其中，集中式供电通过交流/直流(AC/DC)转换器，将输入的电压信号分别转换为受电设备所需的电压信号并输出给受电设备，转换后的电压信号通常为3.3V或5V的电压信号；中间母线架构通过母线为受电设备供电，通常采用12V作为母线电压，再由受电设备中的DC/DC转换器将母线电压信号转换为该设备所需的电压信号。
然而，现有受电设备中与外部电源相连的电路结构，仅仅是针对上述供电方式中的一种而设置的，从而使得受电设备不能够兼容多种不同的供电方式。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供一种电源转换电路，能够兼容多种不同的供电方式。
一种电源转换电路，包括：电源输入端、第一电源转换模块、监控模块、第一开关、第二开关、第一电源输出端，其中，
所述电源输入端通过所述第一开关与所述第一电源输出端相连；
且所述电源输入端通过所述第一电源转换模块和所述第二开关与所述第一电源输出端相连；所述第一电源转换模块将所述电源输入端的输入电压信号转换为第一电压信号并输出给所述第二开关；
且所述电源输入端与所述监控模块相连；
所述监控模块监测所述电源输入端的输入电压信号，如果所述输入电压信号为第一电压信号，则控制所述第一开关导通；如果所述输入电压信号不为第一电压信号，则控制所述第二开关导通。
所述第一电源转换模块为可控电源转换模块，其控制端与所述监控模块相连；
所述监控模块在所述输入电压信号不为第一电压信号时，进一步向所述第一电源转换模块的控制端输出使能信号，控制所述第一电源转换模块进行电压信号转换。
该电路进一步包括第二电源转换模块和第三开关，其中，
所述电源输入端进一步通过所述第二电源转换模块和所述第三开关与所述第一电源输出端相连；所述第二电源转换模块将所述电源输入端的输入电压信号转换为第二电压信号并输出给所述第三开关；
如果所述输入电压信号不为第一电压信号，则所述监控模块控制所述第二开关或所述第三开关导通。
所述第一电源转换模块和所述第二电源转换模块为可控电源转换模块，所述第一电源转换模块和所述第二电源转换模块的控制端与所述监控模块相连；
所述监控模块在所述输入电压信号不为第一电压信号时，进一步向所述第一电源转换模块或第二电源转换模块的控制端输出使能信号，控制所述第一电源转换模块或所述第二电源转换模块进行电压信号转换。
该电路进一步包括第二电源转换模块、第三开关和第二电源输出端，其中，
所述电源输入端进一步通过所述第二电源转换模块和所述第三开关与所述第二电源输出端相连；所述第二电源转换模块将所述电源输入端的输入电压信号转换为第二电压信号并输出给所述第三开关；
如果所述输入电压信号不为第一电压信号，则所述监控模块控制所述第二开关和所述第三开关导通。
所述第一电源转换模块和所述第二电源转换模块为可控电源转换模块，所述第一电源转换模块和所述第二电源转换模块的控制端与所述监控模块相连；
所述监控模块在所述输入电压信号不为第一电压信号时，进一步向所述第一电源转换模块和第二电源转换模块的控制端输出使能信号，控制所述第一电源转换模块和所述第二电源转换模块进行电压信号转换。
所述监控模块包括现场可编程门阵列FPGA或复杂可编程逻辑器件CPLD，以及为FPGA或CPLD供电的线性电源；
所述FPGA或CPLD的预设输入引脚与所述电源输入端相连；
所述FPGA或CPLD的不同预设输出引脚分别与每个开关相连。
所述监控模块包括与开关数量相等的继电器；
每个继电器的输入引脚均与所述电源输入端相连；
每个继电器的输出端分别与一个开关相连；
每个继电器的导通阈值，分别等于导通与其相连的开关所对应的电压信号取值大小。
所有开关为金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET；
每个MOSFET的栅极与所述监控模块的预设输出引脚相连；
初始状态下，所有开关处于断开状态；
所述导通为所述监控模块输出高电平。
所有电源转换模块为直流/直流DC/DC转换器。
由上述技术方案可见，本实用新型针对不同供电方式分别设置对应的电路结构，并设置一个监控模块监测外部电源的电压信号，根据监测到的不同电压信号分别选通对应的电路结构，从而使得采用了本实用新型中的电源转换电路的受电设备能够兼容至少两种供电方式。
附图说明
图1为本实用新型实施例一中电源转换电路的结构示意图。
图2为本实用新型实施例二中电源转换电路的结构示意图。
图3为本实用新型实施例三中电源转换电路的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本实用新型进一步详细说明。
本实用新型中，针对不同供电方式分别设置对应的电路结构，并设置一个监控模块监测外部电源的电压信号，根据监测到的不同电压信号分别选通对应的电路结构。这样，无论外部电源是采用集中式供电、中间母线架构供电或者其他供电方式，例如单板等受电设备均可通过对应的接口电路正常受电工作。
实施例一
图1为本实用新型实施例一中电源转换电路的结构示意图。如图1所示，本实施例中的电源转换电路，包括：电源输入端A、直流/直流(DC/DC)转换器1、监控模块、金属氧化物半导体场效应晶体管(metallic oxidesemiconductor field effect transistor，MOSFET)l、MOSFET2、电源输出端B。
电源输入端A与MOSFET1的漏极相连，MOSFET1的源极与电源输出端B相连，且MOSFET1的栅极与监控模块的第一输出端相连。
电源输入端A与DC/DC转换器1的输入端相连，DC/DC转换器1的输出端与MOSFET2的漏极相连，MOSFET2的源极与电源输出端B相连，且MOSFET2的栅极与监控模块的第二输出端相连。
DC/DC转换器1将电源输入端A接收到的输入电压信号转换为第一电压信号并输出给MOSFET2。例如第一电压信号为3.3V的电压信号、输入信号为外部电源通过中间母线架构供电方式提供12V的输入电压信号，则DC/DC转换器1将12V的电压信号转换为3.3V的电压信号并输出给MOSFET2。
其中，初始状态下，MOSFET1和MOSFET2处于断开状态。
电源输入端A还与监控模块的输入端相连。
监控模块监测电源输入端A接收到的输入电压信号，如果输入电压信号为预设的第一电压信号，例如第一电压信号为3.3V的电压信号、输入信号为外部电源通过集中式供电方式提供3.3V的输入电压信号，则监控模块通过第一输出端向MOSFET1的栅极输出高电平以控制MOSFET1导通；如果输入电压信号不为预设的第一电压信号，例如第一电压信号为3.3V的电压信号、输入信号为外部电源通过中间母线架构供电方式提供12V的输入电压信号，则监控模块通过第二输出端向MOSFET2的栅极输出高电平以控制MOSFET2导通。
其中，DC/DC转换器1为可控元件，其控制端与监控模块的第三输出端相连，监控模块在输入电压信号不为第一电压信号时，向DC/DC转换器1的控制端输出使能信号，控制DC/DC转换器1进行电压信号转换。
实际应用中，DC/DC转换器1也可以为非可控元件，即不与监控模块相连，这样可以简化电路结构。
上述电源转换电路中，电源输入端A->MOSFET1->电源输出端B的电路结构可对应于集中式供电方式，而电源输入端A->DC/DC转换器1->MOSFET2->电源输出端B的电路结构可对应于中间母线架构供电方式。
可见，采用了上述电源转换电路的受电设备即可至少兼容集中式和中间母线架构两种供电方式。
实际应用中，本实施例中的MOSFET1和/或MOSFET2也可以替换为各种选通开关，在监控模块的控制下断开或闭合；作为电源转换模块的DC/DC转换器1也可以替换为能够实现输入输出电压转换的各种分压电路结构；电源输入端A还可以通过一个防护电路与外部电源相连，从而提高电源转换电路的可靠性和安全性。
上述实施例一中，如果预设的第一电压信号为3.3V的电压信号，而3.3V和5V的电压信号均可保证受电设备的正常工作，则在输入电压信号不为3.3V的电压信号时，只能将输入电压信号转换为3.3V的电压信号。
如果受电设备针对不同的实际情况分别需要两种供电电压，则可以在电源转换电路中增加部分电路结构，以便为受电设备提供多于一种的可选电压信号。
实施例二
图2为本实用新型实施例二中电源转换电路的结构示意图。如图2所示，本实施例中的电源转换电路包括：电源输入端A、DC/DC转换器1、DC/DC转换器2、监控模块、MOSFET1、MOSFET2、MOSFET3、电源输出端B。
电源输入端A与MOSFET1的漏极相连，MOSFET1的源极与电源输出端B相连，且MOSFET1的栅极与监控模块的第一输出端相连。
电源输入端A与DC/DC转换器1的输入端相连，DC/DC转换器1的输出端与MOSFET2的漏极相连，MOSFET2的源极与电源输出端B相连，且MOSFET2的栅极与监控模块的第二输出端相连。
DC/DC转换器1将电源输入端A接收到的输入电压信号转换为第一电压信号并输出给MOSFET2。
电源输入端A与DC/DC转换器2的输入端相连，DC/DC转换器2的输出端与MOSFET3的漏极相连，MOSFET3的源极与电源输出端B相连，且MOSFET3的栅极与监控模块的第四输出端相连。
DC/DC转换器2将电源输入端A接收到的输入电压信号转换为第二电压信号并输出给MOSFET3。
这样，例如第一电压信号为3.3V的电压信号、第二电压信号为5V的电压信号、输入信号为外部电源通过中间母线架构供电方式提供12V的输入电压信号，则DC/DC转换器1将12V的电压信号转换为3.3V的电压信号并输出给MOSFET2，DC/DC转换器2将12V的电压信号转换为5V的电压信号并输出给MOSFET3。
其中，初始状态下，MOSFET1～MOSFET3均处于断开状态。
电源输入端A还与监控模块的输入端相连。
监控模块监测电源输入端A接收到的输入电压信号，如果输入电压信号为预设的第一电压信号，例如第一电压信号为3.3V或5V的电压信号、输入电压信号为外部电源通过集中式供电方式提供3.3V或5V的输入电压信号，则监控模块通过第一输出端向MOSFET1的栅极输出高电平以控制MOSFET1导通；如果输入电压信号不为预设的第一电压信号，例如第一电压信号为3.3V或5V的电压信号、输入电压信号为外部电源通过中间母线架构供电方式提供1 2V的输入电压信号，则监控模块通过第二输出端或第四输出端向MOSFET2或MOSFET3的栅极输出高电平以控制MOSFET2或MOSFET3导通。
其中，DC/DC转换器1和DC/DC转换器2均可以为可控元件，DC/DC转换器1的控制端与监控模块的第三输出端相连，DC/DC转换器2的控制端与监控模块的第五输出端相连，监控模块在输入电压信号不为第一电压信号时，通过其第三输出端或第五输出端向DC/DC转换器1或DC/DC转换器2的控制端输出使能信号，控制DC/DC转换器1或DC/DC转换器2进行电压信号转换。
实际应用中，DC/DC转换器1和DC/DC转换器2也可以为非可控元件，即不与监控模块相连，这样可以简化电路结构。
实际应用中，监控模块还可以具有一个用于接收外部输入的选择控制信号的输入端，监控模块根据接收到的选择控制信号及预设选择控制信号与MOSFET2和MOSFET3的映射关系，通过第一输出端或第二输出端向该选择控制信号对应的MOSFET2或MOSFET3的栅极输出高电平，并通过第三输出端或第五输出端向与MOSFET2或MOSFET3相连的DC/DC转换器1或DC/DC转换器2的控制端输出使能信号。
上述电源转换电路中，电源输入端A->MOSFET1->电源输出端B的电路结构可对应于集中式供电方式，而电源输入端A->DC/DC转换器1->MOSFET2->电源输出端B的电路结构和电源输入端A->DC/DC转换器2->MOSFET3->电源输出端B的电路结构可对应于中间母线架构供电方式。
可见，采用了上述电源转换电路的受电设备即可至少兼容集中式和中间母线架构两种供电方式。而且，如果预设的第一电压信号为3.3V或5V的电压信号，则在输入电压信号为3.3V和5V的电压信号时，均导通MOSFET1；在输入电压信号不为3.3V和5V的电压信号时，可根据实际需要将输入电压信号转换为3.3V或5V这两种电压信号中的一种，从而进一步保证了受电设备的正常工作。
实际应用中，本实施例中的MOSFET1和/或MOSFET2和/或MOSFET3也可以替换为各种选通开关，在监控模块的控制下断开或闭合；作为电源转换模块的DC/DC转换器1和/或DC/DC转换器2也可以替换为能够实现输入输出电压转换的各种分压电路结构；电源输入端A还可以通过一个防护电路与外部电源相连，从而提高电源转换电路的可靠性和安全性。
可见，上述实施例二中的电源转换电路能够任意选择一种电压信号输出给受电设备。
对于上述两个实施例，如果受电设备同时需要两种电压信号，则可以在受电设备中设置两个如图1所示的电源转换电路，例如，如果受电设备需要3.3V和5V两种电压信号，则将一个电源转换电路中的第一电压信号设置为3.3V的电压信号，将另一个电源转换电路中的第一电压信号设置为5V的电压信号。
为了简化电路，也可以由一个电源转换电路同时向受电设备提供两种电压信号。
实施例三
图3为本实用新型实施例三中电源转换电路的结构示意图。如图3所示，本实施例中的电源转换电路包括：电源输入端A、DC/DC转换器1、DC/DC转换器2、监控模块、MOSFET1、MOSFET2、MOSFET3、电源输出端B和电源输出端C。
电源输入端A与MOSFET1的漏极相连，MOSFET1的源极与电源输出端B相连，且MOSFET1的栅极与监控模块的第一输出端相连。
电源输入端A与DC/DC转换器1的输入端相连，DC/DC转换器1的输出端与MOSFET2的漏极相连，MOSFET2的源极与电源输出端B相连，且MOSFET2的栅极与监控模块的第二输出端相连。
DC/DC转换器1将电源输入端A接收到的输入电压信号转换为第一电压信号并输出给MOSFET2。
电源输入端A与DC/DC转换器2的输入端相连，DC/DC转换器2的输出端与MOSFET3的漏极相连，MOSFET3的源极与电源输出端C相连，且MOSFET3的栅极与监控模块的第四输出端相连。
DC/DC转换器2将电源输入端A接收到的输入电压信号转换为第二电压信号并输出给MOSFET3。
这样，例如第一电压信号为3.3V的电压信号、第二电压信号为5V的电压信号、输入信号为外部电源通过中间母线架构供电方式提供12V的输入电压信号，则DC/DC转换器1将12V的电压信号转换为3.3V的电压信号并输出给MOSFET2，DC/DC转换器2将12V的电压信号转换为5V的电压信号并输出给MOSFET3。
其中，初始状态下，MOSFET1～MOSFET3均处于断开状态。
电源输入端A还与监控模块的输入端引脚相连，监控模块监测电源输入端A接收到的输入电压信号，如果输入电压信号为预设的第一电压信号，例如第一电压信号为3.3V或5V的电压信号、输入电压信号为外部电源通过集中式供电方式提供3.3V或5V的输入电压信号，则监控模块通过第一输出端向MOSFET1的栅极输出高电平以导通MOSFET1；如果输入电压信号不为预设的第一电压信号，例如第一电压信号为3.3V或5V的电压信号、输入电压信号为外部电源通过中间母线架构供电方式提供12V的输入电压信号，则监控模块通第二输出端和第四输出端向MOSFET2和MOSFET3的栅极输出高电平以控制MOSFET2和MOSFET3导通。
其中，DC/DC转换器1和DC/DC转换器2均可以为可控元件，DC/DC转换器1的控制端与监控模块的第三输出端相连，DC/DC转换器2的控制端与监控模块的第五输出端相连，监控模块在输入电压信号不为第一电压信号时，通过其第三输出端和第五输出端向DC/DC转换器1和DC/DC转换器2的控制端输出使能信号，控制DC/DC转换器1和DC/DC转换器2进行电压信号转换。
实际应用中，DC/DC转换器1和DC/DC转换器2也可以为非可控元件，即不与监控模块相连，这样可以简化电路结构。
上述电源转换电路中，电源输入端A->MOSFET1->电源输出端B的电路结构可对应于集中式供电方式，而电源输入端A->DC/DC转换器1->MOSFET2->电源输出端B的电路结构和电源输入端A->DC/DC转换器2->MOSFET3->电源输出端C的电路结构可对应于中间母线架构供电方式。
可见，采用了上述电源转换电路的受电设备即可至少兼容集中式和中间母线架构两种供电方式。而且，如果预设的第一电压信号为3.3V或5V的电压信号，则在输入电压信号不为3.3V和5V的电压信号时，将输入电压信号分别转换为3.3V和5V这两种电压信号并分别通过电源输出端B和电源输出端C输出给受电设备，从而使得受电设备能够接收电源输出端B和电源输出端C提供的两种电压信号，进一步保证了受电设备的正常工作。
实际应用中，本实施例中的MOSFET1和/或MOSFET2和/或MOSFET3也可以替换为各种选通开关，在监控模块的控制下断开或闭合；作为电源转换模块的DC/DC转换器1和/或DC/DC转换器2也可以替换为能够实现输入输出电压转换的各种分压电路结构；电源输入端A还可以通过一个防护电路与外部电源相连，从而提高电源转换电路的可靠性和安全性。
上述三个实施例中，监控模块可以为能够自身供电的有源元器件或元器件组件，也可以为不需要供电的无源元器件或元器件组件。
如果利用能够自身供电的有源元器件或元器件组件来实现监控模块，则监控模块中可以包括：现场可编程门阵列(FPGA)或复杂可编程逻辑器件(CPLD)等可编程逻辑器件，以及一个为FPGA或CPLD供电的线性电源。
其中，FPGA或CPLD的预设输入引脚与电源输入端A相连；FPGA或CPLD的不同预设输出引脚分别与每个开关相连。对于实施例二中用于选择导通MOSFET2或MOSFET3的控制信号，可以由一个与FPGA或CPLD输入引脚相连的开关来实现；FPGA或CPLD也可以替换为内部存有多个阈值的比较器。
如果利用无源元器件或元器件组件来实现监控模块，则监控模块中可以包括：开关数量相等的继电器。
其中，每个继电器的输入引脚均与电源输入端A相连；每个继电器的输出端分别与一个开关相连，且每个继电器的导通阈值，分别等于导通与其相连的开关所对应的电压信号取值大小。
以实施例一为例，监控模块可以包括2个继电器，例如继电器1和继电器2。继电器1和继电器2的输入引脚均与电源输入端A相连，继电器1和继电器2的输出引脚分别与MOSFET1和MOSFET2相连，如果预设的第一电压信号为3.3V的电压信号、输入电压为3.3V或12V的电压信号，则继电器1的导通阈值为3.3V，即在输入电压信号为3.3V的电压信号时闭合，并将3.3V的电压信号输出给MOSFET1使其导通；而继电器2的导通阈值为12V，即在输入电压信号为12V的电压信号时闭合，并将12V的电压信号输出给MOSFET2使其导通。
本发明的三个实施例中，仅是以针对集中式和中间母线架构两种供电方式设置电路结构为例，实际应用中，也可针对其他供电方式设置对应的多个电路结构，并由监控模块监测电源输入端A的电压以选通对应的电路结构，从而实现受电设备对其他供电方式的兼容。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电源转换电路，其特征在于，至少包括：电源输入端、第一电源转换模块、监控模块、第一开关、第二开关、第一电源输出端，其中，
所述电源输入端通过所述第一开关与所述第一电源输出端相连；
且所述电源输入端通过所述第一电源转换模块和所述第二开关与所述第一电源输出端相连；所述第一电源转换模块将所述电源输入端的输入电压信号转换为第一电压信号并输出给所述第二开关；
且所述电源输入端与所述监控模块相连；
所述监控模块监测所述电源输入端的输入电压信号，如果所述输入电压信号为第一电压信号，则控制所述第一开关导通；如果所述输入电压信号不为第一电压信号，则控制所述第二开关导通。
2.如权利要求1所述的电源转换电路，其特征在于，所述第一电源转换模块为可控电源转换模块，其控制端与所述监控模块相连；
所述监控模块在所述输入电压信号不为第一电压信号时，进一步向所述第一电源转换模块的控制端输出使能信号，控制所述第一电源转换模块进行电压信号转换。
3.如权利要求1所述的电源转换电路，其特征在于，该电路进一步包括第二电源转换模块和第三开关，其中，
所述电源输入端进一步通过所述第二电源转换模块和所述第三开关与所述第一电源输出端相连；所述第二电源转换模块将所述电源输入端的输入电压信号转换为第二电压信号并输出给所述第三开关；
如果所述输入电压信号不为第一电压信号，则所述监控模块控制所述第二开关或所述第三开关导通。
4.如权利要求3所述的电源转换电路，其特征在于，所述第一电源转换模块和所述第二电源转换模块为可控电源转换模块，所述第一电源转换模块和所述第二电源转换模块的控制端与所述监控模块相连；
所述监控模块在所述输入电压信号不为第一电压信号时，进一步向所述第一电源转换模块或第二电源转换模块的控制端输出使能信号，控制所述第一电源转换模块或所述第二电源转换模块进行电压信号转换。
5.如权利要求1所述的电源转换电路，其特征在于，该电路进一步包括第二电源转换模块、第三开关和第二电源输出端，其中，
所述电源输入端进一步通过所述第二电源转换模块和所述第三开关与所述第二电源输出端相连；所述第二电源转换模块将所述电源输入端的输入电压信号转换为第二电压信号并输出给所述第三开关；
如果所述输入电压信号不为第一电压信号，则所述监控模块控制所述第二开关和所述第三开关导通。
6.如权利要求5所述的电源转换电路，其特征在于，所述第一电源转换模块和所述第二电源转换模块为可控电源转换模块，所述第一电源转换模块和所述第二电源转换模块的控制端与所述监控模块相连；
所述监控模块在所述输入电压信号不为第一电压信号时，进一步向所述第一电源转换模块和第二电源转换模块的控制端输出使能信号，控制所述第一电源转换模块和所述第二电源转换模块进行电压信号转换。
7.如权利要求1至6中任意一项所述的电源转换电路，其特征在于，所述监控模块包括现场可编程门阵列FPGA或复杂可编程逻辑器件CPLD，以及为FPGA或CPLD供电的线性电源；
所述FPGA或CPLD的预设输入引脚与所述电源输入端相连；
所述FPGA或CPLD的不同预设输出引脚分别与每个开关相连。
8.如权利要求1至6中任意一项所述的电源转换电路，其特征在于，所述监控模块包括与开关数量相等的继电器；
每个继电器的输入引脚均与所述电源输入端相连；
每个继电器的输出端分别与一个开关相连；
每个继电器的导通阈值，分别等于导通与其相连的开关所对应的电压信号取值大小。
9.如权利要求1至6中任意一项所述的电源转换电路，其特征在于，所有开关为金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET；
每个MOSFET的栅极与所述监控模块的预设输出引脚相连；
初始状态下，所有开关处于断开状态；
所述导通为所述监控模块输出高电平。
10.如权利要求1至6中任意一项所述的电源转换电路，其特征在于，所有电源转换模块为直流/直流DC/DC转换器。
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- 2007-05-31 CN CNU2007201494023U patent/CN201039005Y/zh not_active Expired - Lifetime
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