JP2010055419A - メモリ制御回路およびそのメモリ制御回路を搭載した電子機器 - Google Patents

メモリ制御回路およびそのメモリ制御回路を搭載した電子機器 Download PDF

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Abstract

【課題】NOR型フラッシュメモリの消費電力を低減する技術を提供する。
【解決手段】通常状態とスタンバイ状態とDPD(Deep Power Down)状態との切り替えが可能な半導体記憶装置と、前記半導体記憶装置のデータの読み出しと書込みを実行する演算処理装置とを具備する半導体装置を構成する。前記演算処理装置は、前記半導体記憶装置に対するアクセス要求を出力するCPUコアと、前記半導体記憶装置の状態を制御するメモリ制御部とを含むことが好ましい。そして、前記メモリ制御部は、予め設定された規定時間に、前記半導体記憶装置に対するアクセス要求を受け取らなかったとき、前記半導体記憶装置を前記DPD状態に移行させる。
【選択図】図3

Description

本発明は、本発明は、DPD(Deep Power Down)機能を持つNOR型フラッシュメモリを制御するメモリ制御回路、および、そのメモリ制御回路を搭載する電子機器に関する。
シンクロナスDRAM(SDRAM)やNOR型フラッシュメモリなどの半導体記憶装置を備える電子機器(例えば、携帯電話機やPDAなど)が広く普及してきている。そのような電子機器に対する省電力化の要求に伴って、半導体記憶装置の消費電力を低減する技術が知られている(例えば、特許文献1、2参照)。特許文献1(特開2002−230970号公報)には、メモリの消費電力を抑えるメモリ制御回路について開示されている。特許文献1に記載の技術では、そのメモリ制御回路は、シンクロナスDRAM(SDRAM)に対して一定期間アクセスがない場合に、セルフリフレッシュモードへと移行させている。
そのSDRAMのセルフリフレッシュモードでは、CPUが実行するリフレッシュ動作の回数をカウントしている。そして、規定以上のリフレッシュ動作が実行されたとき、一定期間アクセスがないと判断する。その判断に基づいて、SDRAMをセルフリフレッシュ状態へ移行させ、消費電力を抑えている。
また、NOR型フラッシュメモリの消費電力を低減する技術が知られている。NOR型フラッシュメモリを使用している機器において、そのNOR型フラッシュメモリには、一般的にC、PUが実行するためのプログラムが格納されている。CPUは、NOR型フラッシュメモリから直接プログラムをReadする場合と、プログラムを一度RAM(Random Access Memory)へ転送した後、RAMからReadして動作する場合とがある。
CPUが、NOR型フラッシュメモリからプログラムを直接Readして動作する場合、そのCPUが動作する時には、NOR型フラッシュメモリに対するアクセス要求が発生する、換言すると、そのCPUが動作しない場合のみ、そのCPUからのNOR型フラッシュメモリへのアクセス要求が発生しない。
一方、CPUが、RAMからプログラムをReadして動作するため、プログラムをRAMへ転送する場合、NOR型フラッシュメモリへのRead要求が発生する。その転送が終わって、そのCPUが、RAMからプログラムをReadしている間は、そのCPUからのアクセス要求の頻度が低下する。
CPUからのアクセス要求がない間、NOR型フラッシュメモリは自動的にStandby状態という、消費電力を抑える状態となる。このStandby状態は、そのCPUからのアクセス要求待ちの状態である。そのため、そのCPUからアクセス要求があった場合、すぐに動作することができる。しかしながら、そのアクセス要求の監視に要する分の電力を消費している。
Standby状態よりも、さらに消費電力を抑えた機能(以下、DPD(Deep Power Down)機能と記載する)に関する技術が知られている(例えば、非特許文献1、2参照)。DPD機能とは、消費電力を削減するために、NOR型フラッシュメモリに備えられている機能である。
図1は、一般的なCPU101と、DPD機能を有するNOR型フラッシュメモリ102との接続を示すブロック図である。CPU101からは、NOR型フラッシュメモリ102を動作させるための、チップセレクト/CSを伝送する第1信号線103、アウトプットイネーブル/OEを伝送する第2信号線104、ライトイネーブル/WEを伝送する第3信号線105、リセット/Resetを伝送する第4信号線106、待機信号Waitを伝送する第5信号線107、アドレスアドバンス/ADV伝送する第6信号線108、クロックClkを伝送する第7信号線109、ディープパワーダウン信号DPDを伝送する第8信号線110といった各信号線、および、Addressバス111、Dataバス112の信号線が接続されている。NOR型フラッシュメモリ102をDPD状態にするためには、第8信号線110に、Highレベルのディープパワーダウン信号DPDを供給する。なお、NOR型フラッシュメモリ102が、Lowレベルのディープパワーダウン信号DPDに応答してDPD状態になる場合には、Lowレベルのディープパワーダウン信号DPDを供給する。
CPU101からNOR型フラッシュメモリ102へのReadやWriteの要求(以下、CPU101からのアクセス要求とする)が一定期間なくなると、NOR型フラッシュメモリ102の消費電力を削減するために、NOR型フラッシュメモリ102をStandby状態からDPD状態へと移行させることを特徴とする。加えて、NOR型フラッシュメモリ102がDPD状態中にCPU101からのアクセス要求があった場合は、CPU101がアクセスを開始する前に、メモリ制御回路がNOR型フラッシュメモリ102をDPD状態からStandby状態へ移行させることを特徴とする。
このDPD機能は、NOR型フラッシュメモリ102が自動的にDPD状態に変化するのではなく、外部からのディープパワーダウン信号DPDを伝送する第8信号線110によって制御される。
NOR型フラッシュメモリ102が、DPD状態からStandby状態へ移行するのには、時間がかかるため、CPU101からのアクセス要求に、即座に応じられない。仮に、CPU101の動作と関係なく、自動的にNOR型フラッシュメモリ102がDPD状態へ変化すると、CPU101はNOR型フラッシュメモリ102がDPD状態中にアクセス要求をする可能性がある。DPD状態中にCPU101からのアクセス要求があった場合、NOR型フラッシュメモリ102はアクセス要求に即座に答えることができず、結果としてCPU101は誤ったDataのReadやWriteをすることになる。
そこで、一般的には、CPU101がNOR型フラッシュメモリ102へアクセスしない場合に、NOR型フラッシュメモリ102をプログラムによってDPD状態にする制御を行っている。そして、NOR型フラッシュメモリ102へのアクセスが必要になると、プログラムによってDPD状態を解除してから所定時間(例えば75us)待ち、アクセスをするという動作をさせている。
特開2002−230970号公報 特開平7−036759号公報 Migration guide: Numonyx StrataFlash wireless memory (L18) to Numonyx StrataFlash cellular memory (M18) Numonyx StrataFlash cellular memory (M18)
NOR型フラッシュメモリ102がDPD状態では、CPU101からのReadまたは、Writeが正常にできないため、プログラムの制御でCPU101がNOR型フラッシュメモリ102をDPD状態からStandby状態へ移行させてからReadまたはWriteをしなければならない。そこでDPD状態からStandby状態へ移行させるというプログラムをNOR型フラッシュメモリ102とは別のメモリ(例えばSDRAM)から実行する必要があった。
また、CPU101がプログラムを実行する以外のNOR型フラッシュメモリ102に記録しているDataをReadする場合やNOR型フラッシュメモリ102へ記録するためWriteする場合も、プログラムでNOR型フラッシュメモリ102のDPD状態をStandby状態へ移行させなければならなかった。
通常状態とスタンバイ状態とDPD(Deep Power Down)状態との切り替えが可能な半導体記憶装置と、前記半導体記憶装置のデータの読み出しと書込みを実行する演算処理装置とを具備する半導体装置を構成する。前記演算処理装置は、前記半導体記憶装置に対するアクセス要求を出力するCPUコアと、前記半導体記憶装置の状態を制御するメモリ制御部とを含むことが好ましい。そして、前記メモリ制御部は、予め設定された規定時間に、前記半導体記憶装置に対するアクセス要求を受け取らなかったとき、前記半導体記憶装置を前記DPD状態に移行させる。
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、メモリ制御回路によって、NOR型フラッシュメモリが使用されていないと判断された場合に、そのメモリ制御回路は、NOR型フラッシュメモリをDPD状態へ移行させる。そのため、NOR型フラッシュメモリの消費電力を低減することができる。
また、DPD状態のNOR型フラッシュメモリに、ReadやWriteの要求がCPUからあった場合、メモリ制御回路は、CPUの動作に依存することなく、DPD状態のNOR型フラッシュメモリをStandby状態へ移行できる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、実施の形態を説明するための図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
図2は、本実施形態の電子機器20の構成を例示するブロック図である。電子機器20は、CPU1と、DPD機能を有するNOR型フラッシュメモリ2とを含んでいる。本実施形態におけるCPU1は、メモリ制御やペリフェラルを含めた演算処理装置であるものとする。
CPU1とNOR型フラッシュメモリ2との間には、チップセレクト/CSを伝送する第1信号線3と、アウトプットイネーブル/OEを伝送する第2信号線4と、ライトイネーブル/WEを伝送する第3信号線5と、リセット/Resetを伝送する第4信号線6と、待機信号Waitを伝送する第5信号線7と、アドレスアドバンス/ADV伝送する第6信号線8と、クロックClkを伝送する第7信号線9と、ディープパワーダウン信号DPDを伝送する第8信号線10が配置されている。また、CPU1とNOR型フラッシュメモリ2との間には、Addressバス11とDataバス12とが配置されている。
電子機器20において、NOR型フラッシュメモリ2をDPD状態にするためには、第8信号線10に、Highレベルのディープパワーダウン信号DPDを供給する。本実施形態において、NOR型フラッシュメモリ2が、Lowレベルのディープパワーダウン信号DPDに応答してDPD状態になる場合には、Lowレベルのディープパワーダウン信号DPDを供給する。図2に示されているように、CPU1は、CPUコア21とメモリ制御部22とを含み、それらは内部バス23を介して接続されている。
CPUコア21は、CPU1の内部で中央演算処理装置として機能する機能ブロックである。そのCPUコア21は、プログラムを実行するために、NOR型フラッシュメモリ2に対しての、Read要求、または、Write要求を内部バス23を介してメモリ制御部22に供給する。
メモリ制御部22は、CPUコア21からのRead要求、または、Write要求を受ける。メモリ制御部22は、NOR型フラッシュメモリ2へ対して適切なReadまたはWriteを実行するための信号を、第1信号線3、第2信号線4、第3信号線5、第4信号線6、第5信号線7、第6信号線8、第7信号線9、第8信号線10といった複数の信号線、および、Addressバス11やDataバス12などのバスを使って送受信する。
図3は、メモリ制御部22の詳細な構成を例示するブロック図である。メモリ制御部22は、DPD状態フラグ部31、アクセスカウンター32、信号線制御部33、Address制御部34、Data制御部35、タイマー36を含んでいる。DPD状態フラグ部31は、NOR型フラッシュメモリ2がDPD状態なのか、Standby状態なのかを示すフラグを保持する。アクセスカウンター32は、信号線制御部33によって実行されるNOR型フラッシュメモリ2へのアクセスの頻度を検出する。アクセスカウンター32はその頻度に応じて値を保持し、その値は、信号線制御部33がアクセスカウンター32を確認する毎にカウントアップされる。アクセスカウンター32の値が一定値以上になった場合、信号線制御部33は、第8信号線10を介してディープパワーダウン信号DPDを伝送し、NOR型フラッシュメモリ2をDPD状態にするための制御を行う。
また、信号線制御部33は、NOR型フラッシュメモリ2に対するRead要求やWrite要求がCPUコア21から供給された場合にチップセレクト/CS、アウトプットイネーブル/OE、ライトイネーブル/WE、アドレスアドバンス/ADV、クロックClkなどの信号を、NOR型フラッシュメモリ2に送る。
Address制御部34は、CPUコア21から供給されるRead要求やWrite要求に応答してAddressバス11の制御を行う。Data制御部35は、CPUコア21から供給されるRead要求やWrite要求に応答してDataバス12の制御を行う。
タイマー36は、NOR型フラッシュメモリ2をStandby状態からDPD状態へ移行させる動作を支援する。また、タイマー36は、NOR型フラッシュメモリ2が、DPD状態からStandby状態に移行するのに必要な時間の計測を支援する。本実施形態においては、DPD状態からStandby状態へ移行する時間が、およそ75usである場合を例示する。なお、NOR型フラッシュメモリ2をStandby状態からDPD状態へ移行させる動作は、定期的に実行される、その定期的な時間は、事前に設定可能なものとする。また、NOR型フラッシュメモリ2が、DPD状態からStandby状態に移行するために要する時間は、事前に設定可能なものとする。
以下に、本実施形態の電子機器20の動作について説明を行う。図4は、メモリ制御部22内部の信号線制御部33が、NOR型フラッシュメモリ2をStandby状態からDPD状態へ移行させる時の動作を例示するフローチャートである。メモリ制御部22は、タイマー36を用いて一定時間毎にこのフローに従った動作をする。
ステップS101において、メモリ制御部22は、DPD状態フラグ部31を確認する。ステップS102において、NOR型フラッシュメモリ2が、DPD状態になっているか否かを判定する。その判定の結果、NOR型フラッシュメモリ2が、DPD状態になっている場合は、フローを終了する。その判定の結果、NOR型フラッシュメモリ2がDPD状態になっていない場合、処理はステップS103に進む。
ステップS103において、信号線制御部33は、アクセスカウンター32の値を調べる。ステップS104において、信号線制御部33は、アクセスカウンター32の値が一定値以上か否かの判定を実行する。その判定の結果、アクセスカウンター32の値が一定値以上になっていると判定した場合、処理はステップS105に進む。アクセスカウンター32の値が一定値以上になっていないと判定した場合、処理はステップS107に進む。
ステップS105において、メモリ制御部22は、第8信号線10を制御してディープパワーダウン信号DPDを伝送し、NOR型フラッシュメモリ2をDPD状態へと移行させる。ステップS106において、メモリ制御部22は、その内部で、NOR型フラッシュメモリ2をDPD状態へ移行させたことをDPD状態フラグ部31に記録する。ステップS107において、アクセスカウンター32の値を1つ進め、処理は終了する。
メモリ制御部22が、タイマー36を使って、定期的に500nsのタイミングで上述の動作を実行し、また、アクセスカウンター32の規定を100とする場合を例示する。このとき、メモリ制御部22は、50usの間にCPU1からReadやWriteの要求がない場合に、NOR型フラッシュメモリ2をDPD状態へと移行させる制御を行う。これによって、本実施形態の電子機器20は、メモリ制御部22によって、NOR型フラッシュメモリ2が使用されていないと判断された場合に、そのメモリ制御部22は、NOR型フラッシュメモリ2をDPD状態へ移行させる。そのため、NOR型フラッシュメモリの消費電力を低減することができる。
以下に、CPU1からのアクセス要求が発生した場合の電子機器20の動作について説明する。図5は、CPU1からのアクセス要求が発生した時の動作を例示するフローチャートである。ステップS201において、CPU1からのアクセス要求が発生した場合、CPUコア21は、メモリ制御部22に、アクセス要求を供給する。
ステップS202において、メモリ制御部22は、アクセスカウンター32の値を0に戻す。ステップS203において、DPD状態フラグ部31の状態を確認する。ステップS204において、NOR型フラッシュメモリ2が、DPD状態フラグ部31の状態に基づいて、DPD状態になっているか否かを判定する。その判定の結果、NOR型フラッシュメモリ2がDPD状態ではない場合、つまり、NOR型フラッシュメモリ2がReadやWriteの要求を受け付けることが可能な場合は、処理は、ステップS208に進み、CPU1の要求どおりReadまたはWriteを行う。その判定の結果、NOR型フラッシュメモリ2が、DPD状態であると判定した場合、処理はステップS205に進む。
DPD状態であるNOR型フラッシュメモリ2は、ReadまたはWriteのアクセスを受け付けることができない状態である。ステップS205において、メモリ制御部22は、第8信号線10を制御してディープパワーダウン信号DPDを伝送する。それによって、メモリ制御部22は、NOR型フラッシュメモリ2を、DPD状態からReadやWrite要求を受け付けることが可能なStandby状態へと移行させる。
ステップS206において、メモリ制御部22は、NOR型フラッシュメモリ2が、DPD状態からStandby状態へ移行する間の時間を、タイマー36を使って計測する。なお、本実施形態においては、計測する時間が75usのであるものとする。また、タイマー36には、あらかじめ75usの時間が計測可能に構成されているものとする。
ステップS207において、NOR型フラッシュメモリ2をStandby状態に戻したことに応答して、メモリ制御部22は、DPD状態フラグ部31に対して、NOR型フラッシュメモリ2がStandby状態であることを示すフラグを立てる。その後、ステップS208において、CPU1の要求であるReadまたはWriteを、NOR型フラッシュメモリ2に対して実行する。これによって、DPD状態のNOR型フラッシュメモリに、ReadやWriteの要求がCPUからあった場合、メモリ制御回路は、CPUの動作に依存することなく、DPD状態のNOR型フラッシュメモリをStandby状態へ移行できる。
上述してきたように、本実施形態では、DPD状態中にCPU1からのアクセス要求があった場合に、メモリ制御部22がNOR型フラッシュメモリ2のDPD状態をStandby状態へ移行させてからReadやWriteの要求をしている。そのため、NOR型フラッシュメモリ2がDPD状態かStandby状態なのかをCPU1がプログラムで制御する必要がない。
また、本実施形態では、CPU1からのアクセス要求が一定期間ないかを直接カウントする回路をもち、カウントが一定値を越えると消費電力を抑えるDPD状態へと移行させる回路を持っている。一定期間メモリへアクセスしない状態でメモリの消費電力を抑えるため、Standby状態からDPD状態へ移行するのにタイマー36を使い、アクセスカウンター32の状態を確認している。また、DPD状態からStandby状態へ移行するのに、タイマー36を使って、NOR型フラッシュメモリ2がStandby状態になるまで待つという技術を使っている。さらに、DPD状態フラグ部31により、NOR型フラッシュメモリ2がStandby状態なのか、DPD状態なのかを記憶している。
以上、本願発明の実施の形態を具体的に説明した。本願発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
図1は、関連技術におけるCPU101と、DPD機能を有するNOR型フラッシュメモリ102との接続を示すブロック図である。 図2は、本実施形態の電子機器20の構成を例示するブロック図である。 図3は、メモリ制御部22の詳細な構成を例示するブロック図である。 図4は、NOR型フラッシュメモリ2をStandby状態からDPD状態へ移行させる時の動作を例示するフローチャートである。 図5は、CPU1からのアクセス要求が発生した時の動作を例示するフローチャートである。
符号の説明
1…CPU
2…NOR型フラッシュメモリ
3…第1信号線
4…第2信号線
5…第3信号線
6…第4信号線
7…第5信号線
8…第6信号線
9…第7信号線
10…第8信号線
11…Addressバス
12…Dataバス
20…電子機器
21…CPUコア
22…メモリ制御部
23…内部バス
31…DPD状態フラグ部
32…アクセスカウンター
33…信号線制御部
34…Address制御部
35…Data制御部
36…タイマー
/CS…チップセレクト
/OE…アウトプットイネーブル
/WE…ライトイネーブル
/Reset…リセット
Wait…待機信号
/ADV…アドレスアドバンス
Clk…クロック
DPD…ディープパワーダウン信号
101…CPU
102…NOR型フラッシュメモリ
103…第1信号線
104…第2信号線
105…第3信号線
106…第4信号線
107…第5信号線
108…第6信号線
109…第7信号線
110…第8信号線
111…Addressバス
112…Dataバス

Claims (14)

  1. 通常状態とスタンバイ状態とDPD(Deep Power Down)状態との切り替えが可能な半導体記憶装置と、
    前記半導体記憶装置のデータの読み出しと書込みを実行する演算処理装置と
    を具備し、
    前記演算処理装置は、
    前記半導体記憶装置に対するアクセス要求を出力するCPUコアと、
    前記半導体記憶装置の状態を制御するメモリ制御部と
    を含み、
    前記メモリ制御部は、
    予め設定された規定時間に、前記半導体記憶装置に対するアクセス要求を受け取らなかったとき、前記半導体記憶装置を前記DPD状態に移行させる
    半導体装置。
  2. 請求項1に記載の半導体装置において、
    前記メモリ制御部は、
    前記アクセス要求に応答して、前記半導体記憶装置が前記DPD状態か否かを判定し、
    前記半導体記憶装置が前記DPD状態のとき、前記アクセス要求を受け取った時刻から、予め設定された待機時間が経過した後、前記半導体記憶装置に対するアクセスを実行する
    半導体装置。
  3. 請求項2に記載の半導体装置において、
    前記メモリ制御部は、
    前記半導体記憶装置が前記DPD状態か否かを、周期的に確認する信号制御部と、
    前記確認が行われた回数をカウントするアクセスカウンターと、
    前記周期を計測するタイマーと
    を含み、
    前記信号制御部は、
    前記半導体記憶装置が前記DPD状態になっていないときに、前記タイマーが示す時間を参照して前記確認を実行し、
    前記アクセスカウンターがカウントした回数が、予め設定された規定回数に達したとき、
    前記半導体記憶装置を前記DPD状態に移行させるための制御信号を出力する
    半導体装置。
  4. 請求項3に記載の半導体装置において、
    前記メモリ制御部は、さらに、
    前記半導体記憶装置が前記DPD状態であることを示すフラグを保持するフラグ保持部を含み、
    前記フラグが保持されていないときに、前記半導体記憶装置が前記DPD状態になっていないと判定する
    半導体装置。
  5. 請求項4に記載の半導体装置において、
    前記フラグ保持部は、
    前記制御信号の出力に応答して、前記フラグを記憶する
    半導体装置。
  6. 請求項5に記載の半導体装置において、
    前記タイマーは、前記待機時間を計測し、
    前記メモリ制御部は、
    前記フラグ保持部の前記フラグを確認し、前記アクセス要求に応答して、
    前記フラグが保持されているときに、前記タイマーに前記待機時間の計測を指示する
    半導体装置。
  7. 請求項6に記載の半導体装置において、
    前記メモリ制御部は、
    前記アクセス要求に応答して、前記アクセスカウンターがカウントした回数をリセットする
    半導体装置。
  8. 請求項1から7のいずれか1項に記載の半導体装置を備える
    電子機器。
  9. 通常状態とスタンバイ状態とDPD(Deep Power Down)状態との切り替えが可能な半導体記憶装置の動作状態を制御するメモリ制御回路であって、
    前記メモリ制御回路は、
    前記半導体記憶装置が前記DPD状態か否かを、周期的に確認する信号制御部と、
    前記確認が行われた回数をカウントするアクセスカウンターと、
    前記周期を計測するタイマーと
    を含み、
    前記信号制御部は、
    前記半導体記憶装置が前記DPD状態になっていないときに、前記タイマーが示す時間を参照して前記確認を実行し、
    前記アクセスカウンターがカウントした回数が、予め設定された規定回数に達したとき、
    前記半導体記憶装置を前記DPD状態に移行させるための制御信号を出力する
    メモリ制御回路。
  10. 請求項9に記載のメモリ制御回路において、
    前記信号制御部は、
    前記アクセス要求に応答して、前記半導体記憶装置が前記DPD状態か否かを判定し、
    前記半導体記憶装置が前記DPD状態のとき、前記アクセス要求を受け取った時刻から、予め設定された待機時間が経過した後、前記半導体記憶装置に対するアクセスを実行する
    メモリ制御回路。
  11. 請求項10に記載のメモリ制御回路において、さらに、
    前記半導体記憶装置が前記DPD状態であることを示すフラグを保持するフラグ保持部を含み、
    前記フラグが保持されていないときに、前記半導体記憶装置が前記DPD状態になっていないと判定する
    メモリ制御回路。
  12. 請求項11に記載のメモリ制御回路において、
    前記フラグ保持部は、
    前記制御信号の出力に応答して、前記フラグを記憶する
    メモリ制御回路。
  13. 請求項12に記載のメモリ制御回路において、
    前記タイマーは、前記待機時間を計測し、
    前記信号制御部は、
    前記フラグ保持部の前記フラグを確認し、前記アクセス要求に応答して、
    前記フラグが保持されているときに、前記タイマーに前記待機時間の計測を指示する
    メモリ制御回路。
  14. 請求項13に記載のメモリ制御回路において、
    前記信号制御部は、
    前記アクセス要求に応答して、前記アクセスカウンターがカウントした回数をリセットする
    メモリ制御回路。
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