JP2647029B2 - 高電圧信号デコード回路およびその駆動方法 - Google Patents

高電圧信号デコード回路およびその駆動方法

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JP2647029B2
JP2647029B2 JP27482794A JP27482794A JP2647029B2 JP 2647029 B2 JP2647029 B2 JP 2647029B2 JP 27482794 A JP27482794 A JP 27482794A JP 27482794 A JP27482794 A JP 27482794A JP 2647029 B2 JP2647029 B2 JP 2647029B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体記憶装置におけ
るデコード回路およびその駆動方法に関し、特に、高電
圧信号を選択的に出力する高電圧デコーダに関する。
【0002】
【従来の技術】従来のEEPROMなどの不揮発性半導
体記憶装置の中には、メモリセルへの情報の書き込みや
読み出しの操作を行なうとき、通常のLSIなどで使わ
れている電源電圧Vc の2〜3倍の高さである10V以
上の高電圧Vp を必要とするものがある。このような半
導体記憶装置においては外部から高電圧Vp が供給され
ていた。
【0003】また、近年になってLSIの単一電源化が
求められており、メモリセルへの書き込みや読み出しを
行なうために必要な高電圧をLSI内部で自己発生させ
る方式が用いられるようになってきた。
【0004】しかしながら、高電圧をLSI内部で自己
発生させて供給する場合、その電流供給能力に限界があ
り、高電圧で駆動する負荷を最小限に留める必要があ
る。この負荷が電流供給能力の限界を超えた場合、LS
Iのスピード性能などが極端に劣化し、動作不能となる
ことがある。
【0005】半導体記憶装置における高電圧信号を選択
する手段としてトランスファゲート型のデコード回路を
使用する場合がある。この場合、複数のデコード回路か
ら構成されるため、デコード回路への入力信号線が多く
のデコード回路に対して共通に設けられることになる。
このため、入力信号線に対する負荷が大きくなってしま
い、上述したようにLSIのスピード性能などが極端に
劣化し、動作不能となることがある。そこで、高性能な
デコード回路を実現するには、デコード回路の入力容量
を低減することが必要となる。
【0006】トランスファゲート型デコード回路はDR
AMのワード線デコーダとして従来から使用されてい
る。
【0007】図4は、従来のトランスファゲート型デコ
ード回路の一例を示す回路図である。この回路は、電子
情報通信学会技術研究報告書(Vol.93,No.7
5,16頁,1993年5月)で述べられたものであ
る。また、図5は、図4に示す回路の動作波形図であ
る。
【0008】図4に示す回路は、3つのnMOS FE
Tから構成されるもので、3つのnMOS FETは、
ゲート端子に高電圧(Vp) が印加され、ドレイン端子
に切換信号A42が入力されるnMOS FET T43
Nと、ゲート端子がnMOSFET T43Nのソース
端子に接続され、ドレイン端子に選択信号S42が入力
されるnMOS FET T41Nと、ドレイン端子がn
MOS FET T41Nのソース端子、ワード線(不図
示)および出力端子OUT41にと接続され、ゲート端
子にリセット信号P41が入力され、ソース端子が接地
されているnMOS FET T42Nである。
【0009】以下に、図4に示した回路の制御動作を図
5の動作波形図を参照して説明する。
【0010】なお、図5において、Vc は2V、Vp
3.5Vであるが、これらの値が大きくなっても本回路
の動作原理は変わらない。
【0011】まず、リセット信号P41を低レベルにし
てnMOS FET T42Nをオフ状態とする。
【0012】一方、nMOS FET T43Nは、既に
ゲート端子に高電圧(Vp) が印加されているため、オ
ン状態となっている。
【0013】次に、切換信号A42を高レベル(Vp
ベル)にすると、既にnMOS FET T43Nがオン
状態となっているため、nMOS FET T43Nのド
レイン端子側の電位(Vp レベル)がソース端子側に伝
達されて節点n1の電位が上昇する。
【0014】nMOS FET T43Nのしきい値電圧
をVthとした場合、節点n1の電位がVp −Vthまで上
昇すると、nMOS FET T43Nがオフ状態となっ
て電位の上昇は停止する。これは、nMOS FET T
43Nのしきい値電圧によりnMOS FET T43N
のゲートおよびソース間の電位差がVth以上ないとnM
OS FET T43Nはオン状態とならず、ゲートおよ
びソース間の電位差がVth以下になるとオフ状態になっ
てしまうためである。
【0015】次に、選択信号S42を高レベル(Vp
ベル)にすると、既にnMOS FET T41Nがオン
状態となっているため、nMOS FET T41Nのド
レイン端子側の電位(Vp レベル)がソース端子側に伝
達されての出力端子OUT41に接続されたワード線
(不図示)の電位が上昇する。本来であればここで、n
MOS FET T43Nの動作により節点n1の電位が
p −Vthとなっており、またnMOS FET T41
Nのしきい値電圧がVthであるため、ワード線の電位が
p −2Vthまで上昇した時点でnMOS FET T4
1Nはオフ状態となって電位の上昇が停止する。これ
は、上述したn1の電位の上昇のしくみと同様にnMO
S FET T41Nのしきい値電圧により、nMOS
FET T41Nのゲートおよびソース間の電位差がV
th以上でないとnMOS FET T41Nはオン状態と
ならず、ゲートおよびソース間の電位差がVth以下にな
るとオフ状態になってしまうためである。しかし、図4
に示す回路においては、選択信号S42をVp レベルに
したことによりnMOS FET T41Nのゲートとチ
ャネル間の容量を介して節点n1の電位がVp +Vth
上に昇圧されるため、nMOS FET T41Nはオン
状態を継続しワード線の電位はVp となる。
【0016】節点n1の昇圧レベルがnMOS FET
T43Nのドレイン耐圧よりも大きくなった場合、選択
信号S42をVp レベルにしたことによって節点n1に
供給される電荷が、基板やソース側に抜けてしまうた
め、節点n1の電位がVp +V th以下となり、ワード線
の電位をVp レベルに引き上げるには不十分な高さしか
保てなくなる。
【0017】そこで、上述したようなことを生じさせな
いためには、nMOS FET T43Nの高耐圧化が必
須となる。しかし、nMOS FETの高耐圧化は回路
面積の増加とプロセスの煩雑化を招くという欠点があ
る。さらに、切換信号A42と選択信号S42の本回路
への印加順を逆にすると、nMOS FET T41Nの
オン状態が不十分となってしまいnMOS FET T4
1Nが正常に動作しなくなるため、印加順を守る必要が
あり、切換信号A42と選択信号S42を発生させるた
めのタイミング設定を厳密に行なわなければならないと
いう問題がある。
【0018】上述した問題を持たないトランスファゲー
ト型デコード回路の一例が特開昭62−37468号公
報の第3図に示されている。
【0019】図6は、従来のトランスファゲート型デコ
ード回路の他の例を示す回路図である。この回路は、特
開昭62−37468号公報の第3図に示されているも
のである。また、図7は、図6に示す回路の動作波形図
である。
【0020】図6に示す回路が図4に示した回路と相違
する点は、nMOS FET T41NおよびnMOS
FET T43NをpMOS FET T61Pに置き換
えるとともに、切換信号A42とリセット信号P41を
共通化して切換信号A62とした点である。
【0021】以下に、図6に示した回路の制御動作を図
7の動作波形図を参照して説明する。
【0022】まず、切換信号A62を低レベルにしてn
MOS FET T61Nをオフ状態とする。
【0023】次に、選択信号S62を高レベル(Vp
ベル)にすると、nMOS FETT61Pがオン状態
となるとともに、nMOS FET T61Nのソース端
子側の電位(Vp レベル)がドレイン端子側に伝達され
て出力端子OUT61の電位はVp となる。
【0024】図6に示した回路は、MOS FETが2
個と少なく、かつ、Vp 以上の高電圧になる節点がない
ため、MOS FETの高耐圧化を考慮する必要がな
い。しかし、切換信号A62および選択信号S62が低
レベルのときに、pMOS FET T61PおよびnM
OS FET T61Nが共にオフ状態となることによ
り、出力端子OUT61の電位はフローティング状態と
なり、電位が不定となるという問題点がある。
【0025】このような問題を回避する回路例としては
図8に示すものがある。
【0026】図8は、従来のトランスファゲート型デコ
ード回路の他の例を示す回路図である。また、図9は、
図8に示す回路の動作波形図である。
【0027】図8に示す回路は、3つのMOS FET
から構成されるもので、3つのnMOS FETは、ゲ
ート端子に切換信号A81が入力され、ドレイン端子に
選択信号S82が入力され、ソース端子が出力端子OU
T81に接続されているnMOS FET T81Nと、
ゲート端子に切換信号A82が入力され、ソース端子が
nMOS FET T81Nのドレイン端子に接続され、
ドレイン端子がnMOS FET T81Nのソース端子
に接続されているpMOS FET T81Pと、ゲート
端子にリセット信号P81が入力され、ドレイン端子が
nMOS FET T81Nのソース端子に接続され、ソ
ース端子が接地されているnMOS FET T82Nで
ある。
【0028】以下に、図8に示した回路の制御動作を図
9の動作波形図を参照して説明する。
【0029】まず、リセット信号P81を低レベルにし
てnMOS FET T82Nをオフ状態とする。
【0030】次に、切換信号A81を高レベル(Vc
ベル)および切換信号A82を低レベルにすると、nM
OS FET T81Nはオン状態となる。
【0031】その後、選択信号S82を高レベル(Vp
レベル)にすると、pMOS FET T81Pがオン状
態になり、また、nMOS FET T81Nが既にオン
状態となっているため、選択信号S82の高レベル(V
p レベル)は出力端子OUT81までpMOS FET
T81PおよびnMOS FET T81Nの両方を経由
して伝達されることができ、低インピーダンスで選択信
号S82の高レベル(Vp レベル)を出力端子OUT8
1に伝達することができる。
【0032】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、図
4に示した従来例では高電圧Vp 以上の電位になる節点
が生じるため、MOS FET の高耐圧化を考慮しなけ
ればならず、それにより回路面積が増加して装置の小型
化が困難になったりプロセスの煩雑化が発生する問題が
ある。また、選択信号と切換信号の印加順によりMOS
FET が正常に動作しなくなる虞れがあるため、タイ
ミングの設定を厳密に行なわなければならないという問
題点がある。
【0033】図6に示した従来例では、信号入力の直前
まで出力状態を低レベルに設定させておくためのリセッ
ト端子が設けられていないため、選択信号および切換信
号がともに低レベルのときに出力端子がフローティング
状態となり、その電位が不定となるという問題点があ
る。
【0034】図8に示した従来例では1つの選択信号を
nMOS FET とpMOS FET の両方に印加して
いるため、このようなデコード回路が同一の選択信号線
に数多く接続されたとき、その選択信号線の負荷容量が
MOS FET を加えた分だけ大きくなり、高電圧Vp
レベルの選択信号を高速に発生させるためには、高電圧
発生回路の電流供給能力を今まで以上に大きくしなけれ
ばならないという問題点がある。
【0035】本発明は、上述したような従来の技術が有
する問題点に鑑みてなされたものであって、高電圧発生
回路の電流供給能力を大きくすることなく高電圧レベル
の信号をワード線などに高速に伝達することができる半
導体記憶装置における高電圧信号デコード回路と、高電
圧発生回路での電力消費を少なくでき、高電圧発生回路
の小型化が可能な半導体記憶装置における高電圧信号デ
コード回路の駆動方法を提供することを目的とする。
【0036】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、高電圧をLSI内部で自己発生させて前記
高電圧を分配供給するための高電圧信号デコード回路で
あって、ゲート端子に第1の切換信号が入力されドレイ
ン端子に第1の選択信号が入力されソース端子が出力端
子に接続されている第1のn型MOS FETと、ゲー
ト端子にリセット信号が入力されドレイン端子が出力端
子および第1のn型MOS FETのソース端子に接続
されソース端子が接地されている第2のn型MOS F
ETと、ゲート端子に第2の切換信号が入力されソース
端子に第2の選択信号が入力されドレイン端子が出力端
子および第1のn型MOS FETのソース端子および
第2のn型MOS FETのドレイン端子に接続されて
いるp型MOS FETとを有し、前記第1のn型MO
S FETが導通状態となった以後に前記p型MOS F
ETが導通状態となることを特徴とする。
【0037】また、前記第2の切換信号および前記第2
の選択信号の高レベル電位を前記第1の切換信号および
前記第1の選択信号の高レベル電位より高くすることを
特徴とする。
【0038】また、前記第1の切換信号の高レベル電位
を前記第1の選択信号の高レベル電位より高くすること
を特徴とする。
【0039】また、前記第2の切換信号の高レベル電位
を前記第2の選択信号の高レベル電位より高くすること
を特徴とする。
【0040】また、前記第1の切換信号および前記第2
の切換信号をそれぞれ高レベルおよび低レベルとした後
で前記第1の選択信号および前記第2の選択信号を高レ
ベルとすることを特徴とする。
【0041】また、前記第1の切換信号および前記第1
の選択信号および前記第2の選択信号を高レベルとした
後で前記第2の切換信号を低レベルにすることを特徴と
する。
【0042】
【作用】上記のように構成された本発明では、高電圧信
号デコード回路をリセットするために設けられたリセッ
ト信号用n型MOS FETにリセット信号が入力さ
れ、回路がリセットされる。
【0043】そして、切換信号がリセット信号用n型M
OS FETとは別のn型MOS FETおよびp型MO
S FETに入力されてn型MOS FETおよびp型M
OSFET がそれぞれオン状態となり、第1の選択信
号および第2の選択信号が入力されることにより出力端
子から高レベル信号が出力される。
【0044】ここで、第1の選択信号および第2の選択
信号が別々に入力されることで、電荷の供給が分割され
て高電圧レベル信号の負荷を小さくする。
【0045】また、第1の切換信号および第2の切換信
号をそれぞれ高レベルおよび低レベルとした後で第1の
選択信号および第2の選択信号を高レベルにした場合、
さらに高電圧信号のデコードを高速に行なう。
【0046】また、第1の切換信号、第1の選択信号お
よび第2の選択信号を高レベルとした後で第2の切換信
号を低レベルにした場合、高電圧発生回路からの供給電
荷を少なくして出力端子から高レベル信号が出力され
る。
【0047】
【実施例】以下に、図面を参照して本発明の実施例につ
いて説明する。
【0048】図1は本発明の半導体記憶装置における高
電圧信号デコード回路の一実施例を示す回路図であり、
図2は本回路の各部動作波形を示す図である。
【0049】本実施例のデコード回路は、図1に示すよ
うに、3つのMOS FETから構成されるもので、3
つのMOS FETは、ゲート端子に切換信号A1が入
力され、ドレイン端子に選択信号S1が入力され、ソー
ス端子が出力端子OUT1に接続されているnMOS
FET T1Nと、ゲート端子にリセット信号P1が入
力され、ドレイン端子が出力端子OUT1およびnMO
S FET T1Nのソース端子に接続され、ソース端子
が接地されているnMOS FET T2Nと、ゲート端
子に切換信号A2が入力され、ソース端子に選択信号S
2が入力され、ドレイン端子が出力端子、nMOS F
ET T1Nのソース端子およびnMOSFET T2N
のドレイン端子に接続されているpMOS FET T1
Pである。
【0050】以下に、図1の回路の制御動作を図2の動
作波形図を参照して説明する。
【0051】まず、リセット信号P1を低レベルにして
nMOS FET T2Nをオフ状態とする。
【0052】次に、切換信号A1を高レベル(Vc レベ
ル)および切換信号A2を低レベルにすると、nMOS
FET T1Nがオン状態となり、nMOS FET T
1Nのドレイン端子側の選択信号S1による低レベルが
ソース端子側に伝達されて出力端子OUT1は選択信号
S1の低レベルとなる。
【0053】そして、選択信号S1を高レベル(Vc
ベル)および選択信号S2を高レベル(Vp レベル)に
すると、pMOS FET T1Pがオン状態となり、p
MOS FET T1Pのソース端子側の電位(Vp レベ
ル)がドレイン端子側に伝達されて出力端子OUT1の
電位は、選択信号S2の高レベル(Vp レベル)と等し
くなる。
【0054】ここで、切換信号A1がVc およびnMO
S FET T1Nのしきい値電圧がVthであることによ
り、出力端子OUT1がVc −Vthレベルに上昇するま
ではnMOS FET T1N がオン状態にあるので、
選択信号S1からも出力端子OUT1に電荷が供給され
る。このため、出力端子OUT1がVc −Vthレベルに
上昇するまでの電荷分は高電圧(Vp) レベルの選択信
号S2から供給しなくてもよく、高電圧発生回路の電流
供給能力を小さくすることができる。さらに、選択信号
S2からnMOS FET T1Nのドレイン容量などの
寄生負荷が分離されるので、nMOS FET T1Nの
ドレイン端子の充放電電荷分も不要になる。なお、選択
信号S1の高レベルは外部電源電圧Vc である。
【0055】また、本回路によれば選択信号S1および
選択信号S2は切換信号A1および切換信号A2よりも
早く印加しても動作上の問題は生じない。
【0056】図3は、図1に示した高電圧信号デコード
回路の駆動方法における他の実施例を示す動作波形図で
ある。
【0057】図3が図2に示した実施例と異なるのは、
選択信号S1および選択信号S2を高レベルとして出力
端子OUT1の電位がnMOS FET T1Nの動作に
よってVc −Vth近くまで上昇した後で、切換信号A2
のレベルを低レベルにすることによりpMOS FET
T1Pをオン状態とし、選択信号S2の高レベル(V p
レベル)を出力端子OUT1に伝達する点である。この
ことにより、選択信号S2からの電荷供給は出力端子O
UT1の電位をVc −VthからVp に引き上げるための
充電分だけでよく、従来より高電圧発生回路での消費電
力を小さくできる。
【0058】以上述べたように、本発明では高レベルの
異なる2種の選択記号S1および選択信号S2を設ける
ことにより高電圧信号の負荷を小さくすることができ、
高電圧発生回路の電流供給能力が小さくても従来と同程
度の速度を達成できる。また、高電圧発生回路の電流供
給能力を一定に保てば従来より高速動作が可能になる。
さらに、2つの切換信号A1および切換信号A2の活性
化タイミングを違えることで高電圧発生回路からの供給
電荷を減らし、そのため消費電力も小さくできる。ま
た、高電圧発生回路に負荷をかけることなくnMOS
FET T1NをpMOS FET T1Pより大きくす
ることができるので、nMOS FET T1Nの設定の
自由度が増して、さらなる高速化が可能になる。
【0059】上記実施例では切換信号A1の高レベルが
選択信号S1の高レベルに、および切換信号A2の高レ
ベルが選択信号S2の高レベルにそれぞれ等しい場合を
述べたが、切換信号の高レベルが選択信号の高レベルよ
り高電位であっても本発明の効果は同様に得られる。
【0060】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載するような効果を奏する。
【0061】請求項1に記載のものにおいては、異なる
2種の選択信号を設けることにより、高電圧レベル信号
の負荷を小さくすることができる。
【0062】請求項2に記載の方法においては、第2の
切換信号および第2の選択信号の高レベル電位を第1の
切換信号および第1の選択信号の高レベル電位よりも高
くすることにより、選択信号の高レベルをそのまま出力
端子に出力することができる。
【0063】請求項3に記載の方法においては、第1の
切換信号の高レベル電位を第1の選択信号の高レベル電
位よりも高くすることにより、第1の選択信号から供給
する電荷量を増やし、第2の選択信号から供給する電荷
量を抑えることができ、高電圧発生回路からの供給電荷
を少なくすることができる。
【0064】請求項4に記載の方法においては、第2の
切換信号の高レベル電位を第2の選択信号の高レベル電
位よりも高くすることにより、第2の切換信号が高レベ
ルのときに第2の選択信号が高レベルになったとして
も、p型MOS FET はオン状態にはならず誤動作を
防ぐことができる。
【0065】請求項5に記載の方法においては、第1の
切換信号および第2の切換信号をそれぞれ高レベルおよ
び低レベルとした後で第1の選択信号および第2の選択
信号を高レベルにすることによって、さらに高電圧信号
のデコードを高速に行なうことができる。
【0066】請求項6に記載の方法においては、第1の
切換信号、第1の選択信号および第2の選択信号を高レ
ベルとした後で第2の切換選択信号を低レベルにするこ
とにより、高電圧発生回路からの供給電荷を少なくする
ことができる。
【0067】上述した効果によって、高電圧発生回路の
電流供給能力を小さくできるので、回路規模を小さくで
きるとともに消費電力も低減できる。さらに、高電圧信
号のデコードを高速に行なうこともできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体記憶装置に含まれる高電圧信号
デコード回路の一実施例を示す図である。
【図2】図1の高電圧信号デコード回路の動作を説明す
るための各部の動作波形図である。
【図3】図1の高電圧信号デコード回路の駆動方法にお
ける他の実施例を示す動作波形図である。
【図4】従来の半導体記憶装置に含まれる高電圧信号デ
コード回路の一例を示す回路図である。
【図5】図4の高電圧信号デコード回路の動作を説明す
るための各部の動作波形図である。
【図6】従来の高電圧信号デコード回路の他の例を示す
回路図である。
【図7】図6の高電圧信号デコード回路の動作を説明す
るための各部の動作波形図である。
【図8】従来の高電圧信号デコード回路の他の例を示す
回路図である。
【図9】図8の高電圧信号デコード回路の動作を説明す
るための各部の動作波形図である。
【符号の説明】
T1N,T2N nMOS FET T1P pMOS FET A1,A2 切換信号 S1,S2 選択信号 P1 リセット信号 OUT1 出力端子 Vc 外部電源 Vp 内部高電圧電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−174592(JP,A) 特開 平2−139958(JP,A) 特開 平6−150679(JP,A)

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高電圧をLSI内部で自己発生させて前
    記高電圧を分配供給するための高電圧信号デコード回路
    であって、 ゲート端子に第1の切換信号が入力されドレイン端子に
    第1の選択信号が入力されソース端子が出力端子に接続
    されている第1のn型MOS FETと、 ゲート端子にリセット信号が入力されドレイン端子が出
    力端子および第1のn型MOS FETのソース端子に
    接続されソース端子が接地されている第2のn型MOS
    FETと、 ゲート端子に第2の切換信号が入力されソース端子に第
    2の選択信号が入力されドレイン端子が出力端子および
    第1のn型MOS FETのソース端子および第2のn
    型MOS FETのドレイン端子に接続されているp型
    MOS FETとを有し、前記第1のn型MOS FETが導通状態となった以後
    に前記p型MOS FETが導通状態となる ことを特徴
    とする高電圧信号デコード回路。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の高電圧信号デコード回
    路の駆動方法であって、 前記第2の切換信号および前記第2の選択信号の高レベ
    ル電位を前記第1の切換信号および前記第1の選択信号
    の高レベル電位より高くすることを特徴とする高電圧信
    号デコード回路の駆動方法。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載の高電圧信号デコード回
    路の駆動方法において、 前記第1の切換信号の高レベル電位を前記第1の選択信
    号の高レベル電位より高くすることを特徴とする電圧信
    号デコード回路の駆動方法。
  4. 【請求項4】 請求項2または請求項3に記載の高電圧
    信号デコード回路の駆動方法において、 前記第2の切換信号の高レベル電位を前記第2の選択信
    号の高レベル電位より高くすることを特徴とする高電圧
    信号デコード回路の駆動方法。
  5. 【請求項5】 請求項2乃至請求項4のいずれかに記載
    の高電圧信号デコード回路の駆動方法において、 前記第1の切換信号および前記第2の切換信号をそれぞ
    れ高レベルおよび低レベルとした後で前記第1の選択信
    号および前記第2の選択信号を高レベルとすることを特
    徴とする高電圧信号デコード回路の駆動方法。
  6. 【請求項6】 請求項2乃至請求項4のいずれかに記載
    の高電圧信号デコード回路の駆動方法において、 前記第1の切換信号および前記第1の選択信号および前
    記第2の選択信号を高レベルとした後で前記第2の切換
    信号を低レベルにすることを特徴とする高電圧信号デコ
    ード回路の駆動方法。
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