JP2003008375A - 可変利得増幅器 - Google Patents
可変利得増幅器Info
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- JP2003008375A JP2003008375A JP2001187894A JP2001187894A JP2003008375A JP 2003008375 A JP2003008375 A JP 2003008375A JP 2001187894 A JP2001187894 A JP 2001187894A JP 2001187894 A JP2001187894 A JP 2001187894A JP 2003008375 A JP2003008375 A JP 2003008375A
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- current
- gain
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- operational amplifier
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 動作周波数が広く利得調整範囲が広い上に、
低消費電力である可変利得増幅器を提供すること。 【解決手段】 ｇｍセル１１は、入力端子１３に供給さ
れる入力信号電圧Ｖｉを、それに応じた出力電流に変換
する。電流電圧変換回路１２は、ｇｍセル１１の出力電
流を電圧に変換するとともに、この変換利得を調整する
機能を備えている。すなわち、電流電圧変換回路１２
は、演算増幅器１４と、この演算増幅器１４の入力端子
と出力端子との間に接続されて任意の抵抗値が設定可能
な可変抵抗器１５と、からなる。
低消費電力である可変利得増幅器を提供すること。 【解決手段】 ｇｍセル１１は、入力端子１３に供給さ
れる入力信号電圧Ｖｉを、それに応じた出力電流に変換
する。電流電圧変換回路１２は、ｇｍセル１１の出力電
流を電圧に変換するとともに、この変換利得を調整する
機能を備えている。すなわち、電流電圧変換回路１２
は、演算増幅器１４と、この演算増幅器１４の入力端子
と出力端子との間に接続されて任意の抵抗値が設定可能
な可変抵抗器１５と、からなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、可変利得増幅器の
改良に関し、特に、動作周波数帯域が広い上に利得調整
範囲が広い可変利得増幅器に関する。
改良に関し、特に、動作周波数帯域が広い上に利得調整
範囲が広い可変利得増幅器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、演算増幅器（オペアンプ）を用い
た反転増幅器または非反転増幅器は、直線性が良い上に
設計が容易であることから広く利用されている。図３
は、従来の非反転増幅器を利用した可変利得増幅器の一
例であり、例えば演算増幅器１と２つの可変抵抗器２、
３とから構成されている。
た反転増幅器または非反転増幅器は、直線性が良い上に
設計が容易であることから広く利用されている。図３
は、従来の非反転増幅器を利用した可変利得増幅器の一
例であり、例えば演算増幅器１と２つの可変抵抗器２、
３とから構成されている。
【０００３】この可変利得増幅器の利得−周波数特性
は、図４に示すように、利得と周波数帯域の積が、使用
する演算増幅器の利得帯域幅積に制限されるという特徴
を持っている。
は、図４に示すように、利得と周波数帯域の積が、使用
する演算増幅器の利得帯域幅積に制限されるという特徴
を持っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】例えば、図３に示す可
変利得増幅器では、図４に示すように利得と周波数帯域
幅の積は、使用する演算増幅器の利得帯域幅積に制限さ
れる。このため、例えば４０ｄＢの利得を得るには、必
要な利得帯域幅積の１００倍の周波数帯域幅を持つ演算
増幅器が必要であり、演算増幅器の消費電力を増加させ
る原因になる。
変利得増幅器では、図４に示すように利得と周波数帯域
幅の積は、使用する演算増幅器の利得帯域幅積に制限さ
れる。このため、例えば４０ｄＢの利得を得るには、必
要な利得帯域幅積の１００倍の周波数帯域幅を持つ演算
増幅器が必要であり、演算増幅器の消費電力を増加させ
る原因になる。
【０００５】また、例えば４０ｄＢの利得制御範囲を持
たせた場合に、利得を変化させると、図３の可変利得増
幅器の周波数帯域幅は１００倍に変化するので、利得を
小さくしたときには、無駄に広い周波数帯域を持つこと
になる。また、図３に示す可変利得増幅器の利得の上限
は、演算増幅器の直流電圧利得によって制限されるた
め、動作周波数帯域が広く利得調整範囲の広い可変利得
増幅器を実現することは難しい。
たせた場合に、利得を変化させると、図３の可変利得増
幅器の周波数帯域幅は１００倍に変化するので、利得を
小さくしたときには、無駄に広い周波数帯域を持つこと
になる。また、図３に示す可変利得増幅器の利得の上限
は、演算増幅器の直流電圧利得によって制限されるた
め、動作周波数帯域が広く利得調整範囲の広い可変利得
増幅器を実現することは難しい。
【０００６】さらに、演算増幅器の出力から入力への帰
還量は利得により大きく変化するので、広帯域の場合に
特に安定性に十分に注意する必要がある。そこで、本発
明の目的は、上記の点に鑑み、動作周波数が広く利得調
整範囲が広い上に、低消費電力である可変利得増幅器を
提供することを目的とする。
還量は利得により大きく変化するので、広帯域の場合に
特に安定性に十分に注意する必要がある。そこで、本発
明の目的は、上記の点に鑑み、動作周波数が広く利得調
整範囲が広い上に、低消費電力である可変利得増幅器を
提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決して本発
明の目的を達成するために、請求項１〜請求項３に記載
の各発明は、以下のように構成した。すなわち、請求項
１に記載の発明は、入力信号電圧に応じた出力電流を生
成して出力するｇｍセルと、このｇｍセルの出力電流を
電圧に変換するとともに、この変換利得を調整する調整
手段を含む電流電圧変換回路と、を備えたことを特徴と
するものである。
明の目的を達成するために、請求項１〜請求項３に記載
の各発明は、以下のように構成した。すなわち、請求項
１に記載の発明は、入力信号電圧に応じた出力電流を生
成して出力するｇｍセルと、このｇｍセルの出力電流を
電圧に変換するとともに、この変換利得を調整する調整
手段を含む電流電圧変換回路と、を備えたことを特徴と
するものである。
【０００８】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の可変利得増幅器において、前記電流電圧変換回
路は、演算増幅器と、この演算増幅器の入力端子と出力
端子との間に接続されて任意の抵抗値が設定自在な可変
抵抗器と、からなることを特徴とするものである。さら
に、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の可変利
得増幅器において、前記電流電圧変換回路は、演算増幅
器と、この演算増幅器の入力端子と出力端子との間に接
続されて複数のタップを有する抵抗アレイと、前記ｇｍ
セルの出力端子と中間タップとの間に接続されて前記出
力端子と前記所望のタップの選択的な接続を行うスイッ
チアレイと、からなることを特徴とするものである。
に記載の可変利得増幅器において、前記電流電圧変換回
路は、演算増幅器と、この演算増幅器の入力端子と出力
端子との間に接続されて任意の抵抗値が設定自在な可変
抵抗器と、からなることを特徴とするものである。さら
に、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の可変利
得増幅器において、前記電流電圧変換回路は、演算増幅
器と、この演算増幅器の入力端子と出力端子との間に接
続されて複数のタップを有する抵抗アレイと、前記ｇｍ
セルの出力端子と中間タップとの間に接続されて前記出
力端子と前記所望のタップの選択的な接続を行うスイッ
チアレイと、からなることを特徴とするものである。
【０００９】このように本発明によれば、入力信号電圧
に応じて出力電流が変化するｇｍセルと、電流電圧変換
回路とを組み合わせるようにしたので、広帯域でかつ高
利得の増幅器を実現できる。また、本発明において、電
流電圧変換回路を演算増幅器や可変抵抗器で構成する場
合には、その電流電圧変換回路の閉ループの利得は可変
抵抗器の抵抗値によらずに一定となる。従って、可変抵
抗器の抵抗値を調整して全体の利得を調整しても、ルー
プ利得の変化がなくて周波数帯域の変化がない。このた
め、演算増幅器は、可変利得増幅器として必要な周波数
帯域と同程度の利得帯域幅積を持つものを使用すれば良
い。
に応じて出力電流が変化するｇｍセルと、電流電圧変換
回路とを組み合わせるようにしたので、広帯域でかつ高
利得の増幅器を実現できる。また、本発明において、電
流電圧変換回路を演算増幅器や可変抵抗器で構成する場
合には、その電流電圧変換回路の閉ループの利得は可変
抵抗器の抵抗値によらずに一定となる。従って、可変抵
抗器の抵抗値を調整して全体の利得を調整しても、ルー
プ利得の変化がなくて周波数帯域の変化がない。このた
め、演算増幅器は、可変利得増幅器として必要な周波数
帯域と同程度の利得帯域幅積を持つものを使用すれば良
い。
【００１０】また、本発明において、電流電圧変換回路
を演算増幅器や可変抵抗器で構成する場合には、全体の
利得の上限は、演算増幅器の直流電圧利得により直接影
響を受けないので、特に、動作周波数帯域が広く利得調
整範囲の広い可変利得増幅器を低消費電力で実現するの
に適している。さらに、本発明において、電流電圧変換
回路を演算増幅器と、抵抗アレイと、スイッチアレイと
で構成するような場合には、利得調整を高精度で行うこ
とができる。
を演算増幅器や可変抵抗器で構成する場合には、全体の
利得の上限は、演算増幅器の直流電圧利得により直接影
響を受けないので、特に、動作周波数帯域が広く利得調
整範囲の広い可変利得増幅器を低消費電力で実現するの
に適している。さらに、本発明において、電流電圧変換
回路を演算増幅器と、抵抗アレイと、スイッチアレイと
で構成するような場合には、利得調整を高精度で行うこ
とができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の可変利得増幅器は
の第１実施形態について、図１を参照して説明する。本
発明の可変利得増幅器の第１実施形態は、図１に示すよ
うに、ｇｍセル（トランスコンダクタ回路）１１と、電
流電圧変換回路１２とを備えている。
の第１実施形態について、図１を参照して説明する。本
発明の可変利得増幅器の第１実施形態は、図１に示すよ
うに、ｇｍセル（トランスコンダクタ回路）１１と、電
流電圧変換回路１２とを備えている。
【００１２】ｇｍセル１１は、入力信号電圧Ｖｉが入力
端子１３に供給されると、その電圧に応じた出力電流を
生成して出力する回路である。このｇｍセル１１は、そ
の入力側が入力端子１３に接続され、その出力側が電流
電圧変換回路１２を構成する演算増幅器１４の−入力端
子と、可変抵抗器１５の一端とにそれぞれ接続されてい
る。
端子１３に供給されると、その電圧に応じた出力電流を
生成して出力する回路である。このｇｍセル１１は、そ
の入力側が入力端子１３に接続され、その出力側が電流
電圧変換回路１２を構成する演算増幅器１４の−入力端
子と、可変抵抗器１５の一端とにそれぞれ接続されてい
る。
【００１３】電流電圧変換回路１２は、ｇｍセル１１の
出力電流を電圧に変換するとともに、この変換利得を調
整する機能を備えた回路である。このため、電流電圧変
換回路１２は、演算増幅器１４と、任意な抵抗値を設定
自在な可変抵抗器１５と、を備えている。さらに詳述す
ると、演算増幅器１４の＋入力端子は入力端子１６に接
続され、その入力端子１６に供給される基準電圧Ｖｇが
印加されるようになっている。演算増幅器１４の−入力
端子と出力端子との間には可変抵抗器１５が接続され、
ループ回路を形成している。また、演算増幅器１４の出
力端子は、出力電圧Ｖｏを取り出すための出力端子１７
に接続されている。
出力電流を電圧に変換するとともに、この変換利得を調
整する機能を備えた回路である。このため、電流電圧変
換回路１２は、演算増幅器１４と、任意な抵抗値を設定
自在な可変抵抗器１５と、を備えている。さらに詳述す
ると、演算増幅器１４の＋入力端子は入力端子１６に接
続され、その入力端子１６に供給される基準電圧Ｖｇが
印加されるようになっている。演算増幅器１４の−入力
端子と出力端子との間には可変抵抗器１５が接続され、
ループ回路を形成している。また、演算増幅器１４の出
力端子は、出力電圧Ｖｏを取り出すための出力端子１７
に接続されている。
【００１４】このような構成からなる第１実施形態で
は、入力端子１３に供給される入力信号電圧Ｖｉがｇｍ
セル１１に印加されると、ｇｍセル１１は、その電圧に
応じた出力電流を生成して出力する。この出力電流は、
可変抵抗器１５に流れるので、その抵抗値に応じた電圧
が可変抵抗器１５の両端に生成され、この生成電圧が出
力端子１７から取り出される。その生成電圧は、可変抵
抗器１５の抵抗値を調整することにより任意に調整でき
る。
は、入力端子１３に供給される入力信号電圧Ｖｉがｇｍ
セル１１に印加されると、ｇｍセル１１は、その電圧に
応じた出力電流を生成して出力する。この出力電流は、
可変抵抗器１５に流れるので、その抵抗値に応じた電圧
が可変抵抗器１５の両端に生成され、この生成電圧が出
力端子１７から取り出される。その生成電圧は、可変抵
抗器１５の抵抗値を調整することにより任意に調整でき
る。
【００１５】以上説明したように、第１実施形態では、
電流電圧変換回路１２を演算増幅器１４と可変抵抗器１
５で構成するようにしたので、その電流電圧変換回路１
２の閉ループの利得は、可変抵抗器１５の抵抗値によら
ずに一定（０ｄＢ、すなわち−１倍）となる。従って、
可変抵抗器１５の抵抗値を調整して可変利得増幅器の全
体の利得を調整しても、電流電圧変換回路１２のループ
利得の変化がなくて周波数帯域の変化がない。このた
め、第１実施形態は、広い利得調整範囲において広帯域
の可変利得増幅器として好適である。
電流電圧変換回路１２を演算増幅器１４と可変抵抗器１
５で構成するようにしたので、その電流電圧変換回路１
２の閉ループの利得は、可変抵抗器１５の抵抗値によら
ずに一定（０ｄＢ、すなわち−１倍）となる。従って、
可変抵抗器１５の抵抗値を調整して可変利得増幅器の全
体の利得を調整しても、電流電圧変換回路１２のループ
利得の変化がなくて周波数帯域の変化がない。このた
め、第１実施形態は、広い利得調整範囲において広帯域
の可変利得増幅器として好適である。
【００１６】次に、本発明の可変利得増幅器はの第２実
施形態について、図２を参照して説明する。本発明の可
変利得増幅器の第２実施形態は、図２に示すように、ｇ
ｍセル（トランスコンダクタ回路）１１と、電流電圧変
換回路１２Ａとを備えている。この第２実施形態は、図
１の第１実施形態の電流電圧変換回路１２を、図２に示
すように、電流電圧変換回路１２Ａに置き換えたもので
ある。従って、以下の説明では、電流電圧変換回路１２
Ａの構成についてのみ説明する。
施形態について、図２を参照して説明する。本発明の可
変利得増幅器の第２実施形態は、図２に示すように、ｇ
ｍセル（トランスコンダクタ回路）１１と、電流電圧変
換回路１２Ａとを備えている。この第２実施形態は、図
１の第１実施形態の電流電圧変換回路１２を、図２に示
すように、電流電圧変換回路１２Ａに置き換えたもので
ある。従って、以下の説明では、電流電圧変換回路１２
Ａの構成についてのみ説明する。
【００１７】この電流電圧変換回路１２Ａは、演算増幅
器１４と、抵抗アレイ２１と、ＭＯＳトランジスタから
なるＭＯＳスイッチアレイ２２とからなる。さらに詳述
すると、演算増幅器１４の＋入力端子は入力端子１６に
接続され、その入力端子１６に供給される基準電圧Ｖｇ
が印加されるようになっている。演算増幅器１４の−入
力端子と出力端子との間には抵抗アレイ２１が接続さ
れ、ループ回路を形成している。また、演算増幅器１４
の出力端子は、出力電圧Ｖｏを取り出すための出力端子
１７に接続されている。
器１４と、抵抗アレイ２１と、ＭＯＳトランジスタから
なるＭＯＳスイッチアレイ２２とからなる。さらに詳述
すると、演算増幅器１４の＋入力端子は入力端子１６に
接続され、その入力端子１６に供給される基準電圧Ｖｇ
が印加されるようになっている。演算増幅器１４の−入
力端子と出力端子との間には抵抗アレイ２１が接続さ
れ、ループ回路を形成している。また、演算増幅器１４
の出力端子は、出力電圧Ｖｏを取り出すための出力端子
１７に接続されている。
【００１８】抵抗アレイ２１は、図２に示すように、複
数のタップを有している。また、ＭＯＳスイッチアレイ
２２は、複数のＭＯＳトランジスタ２３からなる。この
各ＭＯＳトランジスタ２３の各一端は共通接続され、そ
の共通接続部はｇｍセル１１の出力側に接続されてい
る。さらに、ＭＯＳトランジスタ２３の各他端は、抵抗
アレイ２１の対応する各タップにそれぞれ接続されてい
る。
数のタップを有している。また、ＭＯＳスイッチアレイ
２２は、複数のＭＯＳトランジスタ２３からなる。この
各ＭＯＳトランジスタ２３の各一端は共通接続され、そ
の共通接続部はｇｍセル１１の出力側に接続されてい
る。さらに、ＭＯＳトランジスタ２３の各他端は、抵抗
アレイ２１の対応する各タップにそれぞれ接続されてい
る。
【００１９】なお、ＭＯＳスイッチアレイ２２は、オン
オフにより抵抗アレイ２１のタップを選択できる構成で
あれば、その構成は問わない。このような構成からなる
第２実施形態では、入力端子１２に供給される入力信号
電圧Ｖｉがｇｍセル１１に印加されると、ｇｍセル１１
は、その電圧に応じた出力電流を生成して出力する。
オフにより抵抗アレイ２１のタップを選択できる構成で
あれば、その構成は問わない。このような構成からなる
第２実施形態では、入力端子１２に供給される入力信号
電圧Ｖｉがｇｍセル１１に印加されると、ｇｍセル１１
は、その電圧に応じた出力電流を生成して出力する。
【００２０】ＭＯＳスイッチアレイ２２では、複数のＭ
ＯＳトランジスタ２３のうちの１つが必要な利得に応じ
てオンしている。このため、ｇｍセル１１の出力電流
は、抵抗アレイ２１のうちの一部に流れて電圧が生成さ
れ、その生成電圧が出力端子１７から取り出される。以
上説明したように、第２実施形態では、電流電圧変換回
路１２Ａを演算増幅器１４と、抵抗アレイ２１と、ＭＯ
Ｓスイッチアレイ２２とから構成するようにしたので、
電流電圧変換回路１２Ａの閉ループのループ利得は、Ｍ
ＯＳスイッチアレイ２２を構成するＭＯＳトランジスタ
２３のオンオフにかかわらず一定となる。
ＯＳトランジスタ２３のうちの１つが必要な利得に応じ
てオンしている。このため、ｇｍセル１１の出力電流
は、抵抗アレイ２１のうちの一部に流れて電圧が生成さ
れ、その生成電圧が出力端子１７から取り出される。以
上説明したように、第２実施形態では、電流電圧変換回
路１２Ａを演算増幅器１４と、抵抗アレイ２１と、ＭＯ
Ｓスイッチアレイ２２とから構成するようにしたので、
電流電圧変換回路１２Ａの閉ループのループ利得は、Ｍ
ＯＳスイッチアレイ２２を構成するＭＯＳトランジスタ
２３のオンオフにかかわらず一定となる。
【００２１】このため、第２実施形態では、第１実施形
態と同様に、広い利得調整範囲において広帯域の可変利
得増幅器として適している。さらに、ＭＯＳスイッチア
レイ２２のオンオフ制御による抵抗アレイ２１での利得
の調整に際し、ＭＯＳスイッチアレイ２２のＭＯＳトラ
ンジスタのオン抵抗の影響を受けないので、高精度の利
得調整を実現できる。
態と同様に、広い利得調整範囲において広帯域の可変利
得増幅器として適している。さらに、ＭＯＳスイッチア
レイ２２のオンオフ制御による抵抗アレイ２１での利得
の調整に際し、ＭＯＳスイッチアレイ２２のＭＯＳトラ
ンジスタのオン抵抗の影響を受けないので、高精度の利
得調整を実現できる。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
入力信号電圧に応じて出力電流が変化するｇｍセルと、
電流電圧変換回路とを組み合わせるようにしたので、広
帯域でかつ高利得の増幅器を実現できる。
入力信号電圧に応じて出力電流が変化するｇｍセルと、
電流電圧変換回路とを組み合わせるようにしたので、広
帯域でかつ高利得の増幅器を実現できる。
【図１】本発明の可変利得増幅器の第１実施形態の構成
を示す回路図である。
を示す回路図である。
【図２】本発明の可変利得増幅器の第２実施形態の構成
を示す回路図である。
を示す回路図である。
【図３】従来の可変利得増幅器の回路図である。
【図４】その利得−周波数特性の一例を示す図である。
１１ ｇｍセル
１２、１２Ａ 電流電圧変換回路
１４ 演算増幅器
１５ 可変抵抗器
２１ 抵抗アレイ
２２ ＭＯＳスイッチアレイ
Claims (3)
- 【請求項１】 入力信号電圧に応じた出力電流を生成し
て出力するｇｍセルと、 このｇｍセルの出力電流を電圧に変換するとともに、こ
の変換利得を調整する調整手段を含む電流電圧変換回路
と、 を備えたことを特徴とする可変利得増幅器。 - 【請求項２】 前記電流電圧変換回路は、 演算増幅器と、 この演算増幅器の入力端子と出力端子との間に接続され
て任意の抵抗値が設定自在な可変抵抗器と、 からなることを特徴とする請求項１に記載の可変利得増
幅器。 - 【請求項３】 前記電流電圧変換回路は、 演算増幅器と、 この演算増幅器の入力端子と出力端子との間に接続され
て複数のタップを有する抵抗アレイと、 前記ｇｍセルの出力端子と中間タップとの間に接続され
て前記出力端子と前記所望のタップの選択的な接続を行
うスイッチアレイと、 からなることを特徴とする請求項１に記載の可変利得増
幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001187894A JP4708604B2 (ja) | 2001-06-21 | 2001-06-21 | 可変利得増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001187894A JP4708604B2 (ja) | 2001-06-21 | 2001-06-21 | 可変利得増幅器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003008375A true JP2003008375A (ja) | 2003-01-10 |
| JP4708604B2 JP4708604B2 (ja) | 2011-06-22 |
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ID=19027111
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001187894A Expired - Fee Related JP4708604B2 (ja) | 2001-06-21 | 2001-06-21 | 可変利得増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4708604B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100544629B1 (ko) * | 2003-06-27 | 2006-01-24 | 주식회사 버카나와이어리스코리아 | 아날로그 보상 기능을 갖춘 디지털 필터 튜닝 회로 |
| JP2009065511A (ja) * | 2007-09-07 | 2009-03-26 | Fujitsu Ltd | 増幅回路及び通信機 |
| JP2010503347A (ja) * | 2006-09-07 | 2010-01-28 | ナショナル セミコンダクタ コーポレイション | プログラマブル利得増幅器用の利得調節 |
| JP2012163362A (ja) * | 2011-02-03 | 2012-08-30 | Mitsubishi Electric Corp | 炉外核計装装置 |
| JP2012239168A (ja) * | 2011-05-10 | 2012-12-06 | Freescale Semiconductor Inc | 改良された帯域幅を備える電圧制御発振器を有する位相同期ループ回路 |
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