JP2882316B2 - データ通信装置 - Google Patents

データ通信装置

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JP2882316B2
JP2882316B2 JP7220839A JP22083995A JP2882316B2 JP 2882316 B2 JP2882316 B2 JP 2882316B2 JP 7220839 A JP7220839 A JP 7220839A JP 22083995 A JP22083995 A JP 22083995A JP 2882316 B2 JP2882316 B2 JP 2882316B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、伝送線を介してシ
リアルデータを送受信するデータ通信装置に関し、特に
自動車等に搭載された電子装置間でデータ通信を行うの
に好適なデータ通信装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種のデータ通信装置では、送
信信号の立上がり時や立ち下がり時に、伝送線からラジ
オノイズが放射されることのないよう、伝送線に送信信
号を出力するドライバ回路の出力波形の傾きを調整する
ことが行われている。
【0003】例えば、特開平2−119443号公報に
開示されているように、PチャネルとNチャネルのMO
S−FETをプッシュプル接続した出力段の入出力間に
コンデンサを設け、送信信号を受ける入力段側から出力
段に対して送信信号に応じて定電流を流入又は流出させ
るように構成することにより、入力信号の立上がり及び
立下がり時の出力段からの出力電圧の変化を、コンデン
サの容量と電流量とで決まる傾きに制限し、しかも出力
電圧が一定となる安定状態と所定の傾きにて変化する変
化状態との間の過渡時には、出力段に設けたMOS−F
ETの特性によって、出力電圧をよりゆっくりと変化さ
せるようにしたドライバ回路や、特開平4−28475
7号公報に開示されているように、出力電圧の立上がり
時及び立下がり時には、対数関数回路等を用いて、出力
電圧を正弦波状に変化させるようにしたドライバ回路
等、ドライバ回路からの出力電圧の急峻な変化を抑え
て、伝送線にラジオノイズが発生するのを防止するよう
にしたデータ通信装置が知られている。
【0004】また、例えば特開平4−120930号公
報に開示されているように、ドライバ回路を、ツイスト
ペア線の各信号線に対して定電流を流出/流入させる電
流駆動型のドライバ回路として構成し、ツイストペア線
に流れる電流の対称性を確保して、伝送線に発生するノ
イズをより各信号線間にて相殺できるようにしたデータ
通信装置も知られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平2−1
19443号公報に開示されたデータ通信装置では、ド
ライバ回路からの出力電圧の変化を、MOS−FETの
特性を利用して抑制するものであるため、ドライバ回路
を、安価なバイポーラトランジスタでは実現できないと
か、ドライバ回路の出力段をプッシュプル構成にしてい
るため、一組の通信装置間でのデータ通信、或は多重通
信の内でもマスタースレーブやトークンパッシング等の
各通信装置からの送信信号が衝突しない通信方式にしか
利用できないという問題があった。
【0006】一方、特開平4−284757号公報に開
示されたデータ通信装置では、CSMA/CD方式等の
各通信装置からの送信が衝突する通信方式にも適用で
き、また出力電圧波形のエッジ部を正弦波状にしている
ので、理論的には送信信号の立上がり時や立ち下がり時
に発生する高調波を良好に抑制できる。しかし、このデ
ータ通信装置では、ドライバ回路に出力電圧波形を正弦
波状に変化させる対数変換回路等を設ける必要があるた
め、回路構成が複雑になるとか、そのドライバ回路から
の出力電圧波形が、対数変換回路等を構成する半導体の
温度特性に大きく依存するため、自動車のように使用環
境が大きく変化する条件下では、安定した出力電圧波形
が得られないといった問題もある。
【0007】そして、特に、これらのデータ通信装置で
は、ドライバ回路からの出力電圧波形の立ち上がり時及
び立ち下がり時の急峻な変化を抑えることにより、ラジ
オノイズを抑制するものであるため、伝送線に浮遊容量
が発生すると、理想的なノイズ抑制効果が得られないと
いった問題がある。つまり、伝送線に発生する放射ノイ
ズは、単位時間当たりの電流の変化量に依存するもので
あり、伝送線に浮遊容量が存在すると、ドライバ回路か
らの出力電圧波形の急峻な変化を抑制しても、その立上
がり時等には、伝送線に流れる電流波形が急峻に変化す
ることになるため、ドライバ回路の出力電圧波形を調整
するようにしたデータ通信装置では、伝送線からの放射
ノイズを完全に除去することは困難である。
【0008】また、特開平4−120930号公報に開
示されたデータ通信装置では、出力トランジスタを飽和
させてしまうと、ノイズ低減効果が著しく低下してしま
うため、入出力回路や終端回路とは別にクランプ回路が
必要となる。そして、このクランプ回路は、上記公報の
実施例からも明らかなように、専用の電源を必要とする
ため、このクランプ回路には、通信の要・否にかかわら
ず、電源を常時供給しなければならないといった問題が
ある。また、このデータ通信装置では、ドライバ回路か
らの出力電流を制御しているので、伝送線上の浮遊容量
による影響は少ないものの、ツイストペア線による差動
伝送が前提となっているため、一本の伝送線を用いた通
信装置には適用できないといった問題もある。
【0009】一方、特開平4−120930号公報に開
示された装置と同等のドライバ回路を、伝送線を一本の
信号線にて構成したシステムに適用し、ドライバ回路か
らの出力電流の変化を鈍らせて、伝送線からの放射ノイ
ズを抑制することことも考えられるが、この公報に開示
されているように、終端回路に抵抗器を使用すると、伝
送線の電圧は、ドライバ回路からの出力電流と比例した
電圧波形になるか、伝送線の浮遊容量のために出力電流
よりも更に鈍った電圧波形になってしまい、ドライバ回
路からの送信信号を受信する受信回路において、送信信
号を良好に受信することができなくなるといった問題が
発生する。つまり、受信回路は一般に、コンパレータ等
の電圧比較回路で構成されるため、伝送線の電圧波形が
鈍ってしまうと、受信回路にて得られる受信信号が送信
信号に対して単に遅延されるだけでなく、電圧波形の歪
みによって、受信信号のパルス幅が送信信号とは異なる
ものとなり、良好な受信特性が得られなくなってしま
う。
【0010】そして、特に、CSMA/CD等の衝突を
前提とするアクセス方式の場合、ドライバ回路から伝送
線を経て受信回路に至る経路での信号の遅延が大きくな
ると、データ通信を正確に行うことができなくなること
から、このようなシステムにおいて、上記公報に開示さ
れた電流駆動型のドライバ回路を適用するには、電圧波
形が許容範囲内での鈍りになるようにしか、電流波形を
鈍らせることができず、電流波形の鈍りを小さくする
と、放射ノイズが発生し易くなるため、通信精度を確保
しつつ放射ノイズを抑制することは極めて困難になる。
【0011】本発明は、こうした問題に鑑みなされたも
のであり、一本の伝送線を用いてCSMA/CD等の伝
送信号の衝突を前提とするデータ通信を行うシステムに
おいても、伝送線からの放射ノイズを良好に抑制でき、
しかも正確なデータ通信を実現し得るデータ通信装置を
提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めになされた請求項1に記載の発明は、複数の通信装置
と、各通信装置を互いに接続する伝送線とを備え、各通
信装置が該伝送線を介してシリアルデータを送受信する
データ通信装置において、データ送信を行う通信装置に
は、送信信号に応じて電流量が漸増・漸減する電流を発
生し、該電流を前記伝送線に対して流出又は流入するド
ライバ回路を設け、前記伝送線には、前記ドライバ回路
が前記伝送線に対して流出又は流入可能な電流量の最大
値よりも小さい所定の一定電流を流す定電流源からな
り、該一定電流にて、前記ドライバ回路が伝送線に流出
した電流の吸込、又は該伝送線から電流を流入する前記
ドライバ回路への電流の供給、を行う終端回路を設け、
データ受信を行う通信装置には、前記伝送線の電圧レベ
ルが所定レベル以上か否かを判定する電圧比較回路から
なる受信回路を設けたことを特徴とする。
【0013】このように構成された本発明(請求項1)
のデータ通信装置においては、ある通信装置がデータ送
信を行う際には、その通信装置に設けられたドライバ回
路が、送信信号に応じて漸増・漸減する電流を、伝送線
に対して流出するか又は伝送線から流入する。そして、
伝送線に接続された終端回路が、そのドライバ回路が伝
送線に流出した電流を吸い込むか、又は伝送線から電流
を流入するドライバ回路に対して電流を供給する。
【0014】また、この終端回路は、ドライバ回路が流
出又は流入可能な電流量の最大値よりも小さい所定の一
定電流を流す定電流源からなるため、例えば、ドライバ
回路が伝送線に電流を流出するように構成され、その最
大電流がid、終端回路が吸い込む一定電流の電流値を
it(it<id)とすると、伝送線の電圧レベルは、
ドライバ回路に入力される送信信号のレベル(High・Lo
w )に応じて、以下のように変化し、受信回路を備えた
通信装置側にて、この伝送線の電圧レベルから送信信号
を正確に受信することができるようになる。
【0015】即ち、まず、ドライバ回路に入力される送
信信号がLow レベルからHighレベルに変化すると、ドラ
イバ回路から伝送線に流出される電流(出力電流)iL
は、「0」から徐々に増加してゆく。そして、その出力
電流iL が、終端回路が吸い込む一定電流itに達する
までの間は、伝送線の電位(電圧レベル)はLow レベル
に保持される。
【0016】また、ドライバ回路からの出力電流iL が
終端回路が吸い込む一定電流itに達しても、ドライバ
回路には出力電流を最大値idまで更に増加させる能力
があるため、ドライバ回路は出力電流を更に増加させる
ように動作するが、終端回路は、ドライバ回路からの出
力電流iL が一定電流itを越えると、ドライバ回路の
出力した電流全てを吸い込めないため、伝送線上の電位
が急激に増加する。そして、伝送線の電圧レベルがドラ
イバ回路への供給電圧近くになると、ドライバ回路は、
それ以上電流を増加させることができなくなって、伝送
線の電圧レベルがHighレベルとなり、ドライバ回路の出
力電流が終端回路が流す一定電流itになった状態で安
定する。
【0017】次に、ドライバ回路に入力される送信信号
がHighレベルからLow レベルに反転すると、ドライバ回
路は、出力電流iL を減少させようとする。そして、ド
ライバ回路からの出力電流iL が終端回路が吸い込む一
定電流itよりも減少すると、終端回路の方がより多く
電流を吸い込むため、伝送線の電位は、急激に降下をは
じめてLow レベルになる。そして、その後、ドライバ回
路の出力電流が除々に減少し続けても、伝送線の電位は
Low レベルに保持され、変化しない。
【0018】従って、本発明のデータ通信装置において
は、こうしたドライバ回路と終端回路との動作によっ
て、ドライバ回路から伝送線に流出(又は流入)される
駆動電流は除々にしか変化しないが、伝送線の電位(電
圧レベル)は、ドライバ回路に入力される送信信号に応
じて急激に変化することになる。なお、ドライバ回路が
伝送線から電流を流入するように構成された場合には、
上記説明とは逆に動作することから、上記説明と同様、
伝送線の電位(電圧レベル)は、ドライバ回路に入力さ
れる送信信号に応じて急激に変化することになる。
【0019】このため、本発明によれば、受信回路を構
成する電圧比較回路が伝送線の電圧レベルと比較する判
定用の電圧レベルを、伝送線のHighレベルとLow レベル
との間の任意の値に設定しておくことにより、受信回路
においてドライバ回路に入力された送信信号を安定して
受信することができ、受信回路における判定用の電圧レ
ベルを厳密に設定することなく、通信装置間でのデータ
通信を正確に行うことができるようになる。
【0020】また、伝送線に流れる電流は除々にしか変
化しないため、伝送線からの放射ノイズを抑制して、こ
のノイズがラジオ受信機等の他の装置に影響を与えるの
を防止できる。そして、特に、本発明によれば、こうし
たノイズ除去のために、ドライバ回路からの出力電流の
変化を大きく鈍らせても、伝送線の電圧レベルは、送信
信号の変化後、ドライバ回路からの出力電流の変化(傾
き)と終端回路が流す一定電流とで決定される遅延時間
を経過した時点で急変するため、受信回路側では、ドラ
イバ回路からの出力電流の変化特性に影響されることな
く、送信信号を復元できる。このため、本発明によれ
ば、CSMA/CD方式等の衝突を前提とするアクセス
方式のデータ通信装置であっても容易に適用することが
できる。
【0021】また本発明のデータ通信装置では、ドライ
バ回路が伝送線に流出(又は流入)する電流の吸込(又
は供給)を終端回路にて行い、しかもこの終端回路が吸
い込む(又は供給する)電流量を、ドライバ回路が流出
(又は流入)可能な最大電流量よりも小さい値に設定す
ることにより、ドライバ回路が伝送線に流出(又は流
入)する電流量を制限し、これによって伝送線の電圧レ
ベルを急激に変化させているため、電流駆動型のドライ
バ回路を用いた従来装置のように、終端回路とは別にク
ランプ回路を設ける必要はなく、装置構成を簡素化でき
る。
【0022】ここで、ドライバ回路は、送信信号がLow
レベルからHighレベル或はその逆に反転したときに、伝
送線に流出(又は伝送線から流入)する電流量を漸増又
は漸減させ、送信信号がHighレベルからLow レベル或は
その逆に反転したときに、伝送線に流出(又は伝送線か
ら流入)する電流量を漸減又は漸増させるものである
が、こうしたドライバ回路は、例えば、請求項2に記載
の如く、送信信号を積分する積分手段と、この積分手段
による積分値に応じた電流を発生する電流源とを用いる
ことにより、極めて簡単に構成することができる。
【0023】また、伝送線に接続する定電流源からなる
終端回路は、1個であっても本発明を実現できるが、終
端回路が故障した場合等のデータ通信を確保するために
は、請求項3に記載のように、伝送線に複数の終端回路
を設けることが望ましい。そして、この場合には、請求
項3に記載のように、その複数の終端回路が流す電流量
の合計が、ドライバ回路が流出又は流入可能な電流量の
最大値よりも小さくなるように構成すればよい。
【0024】つまり、このようにすれば、ある終端回路
が故障した場合には、全ての終端回路が正常動作してい
る場合に比べて、ドライバ回路から吸い込む(又はドラ
イバ回路に供給する)電流量は少なくなり、ドライバ回
路が電流の流出(又は流入)を開始してから伝送線の電
圧レベルが反転するまでの時間は短くなるものの、伝送
線の電圧レベルは、送信信号の変化に応じて急変するこ
とから、受信回路側では、正常時と略同様に送信信号を
復元することができるようになり、データ通信を正常時
と同様に継続することが可能になる。この結果、請求項
3に記載の装置によれば、装置の信頼性をより向上する
ことができる。
【0025】また次に、本発明のデータ通信装置は、上
記のように、通信装置に設けられたドライバ回路と伝送
線に接続された終端回路との動作により、伝送線に流れ
る電流を除々に変化させて伝送線に発生する放射ノイズ
を抑制しつつ、伝送線の電圧レベルをドライバ回路に入
力された送信信号に応じて急変させるものであるため、
伝送線を一本の信号線にて構成したシステムにおいても
容易に実現可能であるが、請求項4に記載のように、伝
送線を、一対の信号線からなるツイストペア線にて構成
し、ドライバ回路及び終端回路に、夫々、伝送線の各信
号線に対して互いに逆方向に電流を流す一対の電流源を
設け、受信回路を、伝送線の各信号線の電圧レベルの大
小判定を行うように構成すれば、伝送線を構成する一対
の信号線間にて高調波ノイズを相殺させることができる
ため、伝送線からの放射ノイズをより確実に抑制するこ
とができる。
【0026】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を説明す
る。まず図2は、本発明が適用された実施例の自動車用
データ通信装置全体の構成を表わす概略構成図である。
【0027】図2に示す如く、本実施例のデータ通信装
置は、自動車に搭載されたエンジン制御用,トランスミ
ッション制御用,スリップ制御用等の各種電子制御装置
(ECU)2a,2b,2c,…,2nを、夫々、一本
の伝送線4にて接続し、これらECU2a〜2n間に
て、伝送線4を介して、車両の各種運転状態を検出した
検出データや制御対象の制御状態を表わす制御データ等
を送受信して、データの共用化を図る、所謂車両用LA
Nを構築するものである。そして、伝送線4の両端に
は、夫々、伝送線4から一定電流を吸い込み、グランド
ライン(アース)となる車体に落す、定電流源からなる
一対の終端回路6が接続されている。
【0028】また、図1に示す如く、上記各ECU2
(2a〜2n)には、制御対象であるエンジンやトラン
スミッション等の制御量を演算して、対応するアクチュ
エータを駆動制御するための制御回路(通常マイクロコ
ンピュータにて構成される)や駆動回路とは別に、この
制御回路から出力される送信データを受けて、送信用の
シリアルデータ(送信信号)Txに変換し、この変換し
た送信信号Txを、ドライバ回路10を介して、伝送線
4上に送出したり、受信回路20を介して伝送線4から
受信信号Rxを取り込み、これを受信データに変換して
制御回路に出力する通信IC8が備えられている。
【0029】なお、この通信IC8は、ECU2に設け
られた定電圧生成用の電源回路から定電圧VD (例えば
+5V)を受けて動作する。但し、この通信IC8の機
能は、ECU2内の制御回路に組込み、制御回路を構成
するマイクロコンピュータの処理により実現することも
できる。
【0030】次に、通信IC8からの送信信号Txを受
けて伝送線4に信号を出力するドライバ回路10は、基
本的に、図2に示す如く、送信信号Txを積分する積分
器10aと、この積分器10aにて得られた送信信号T
xの積分値に応じた電流iLを生成して、伝送線4に流
出する電流源10bとから構成される。なお、このドラ
イバ回路10は、ECU2内の電源回路等に外部から供
給される電源電圧Vc(例えばバッテリ電圧:12V)
を受けて動作する。
【0031】また、受信回路20は、ドライバ回路10
と同様、外部から供給される電源電圧Vcを受けて動作
し、伝送線4の電圧レベルVL から、他のECU2から
の送信信号Txを受信信号Rxとして復元するためのも
のであり、電源電圧Vcを分圧して判定電圧Vsを生成
する一対の抵抗器20b,20cと、この抵抗器20
b,20cにて生成された判定電圧Vsと伝送線4の電
圧レベルVL とを大小比較し、「VL ≧Vs」のときに
Highレベル、「VL <Vs」のときにLow レベルとなる
受信信号Rxを生成するコンパレータ20aとから構成
されている。
【0032】そして、伝送線4に接続された一対の終端
回路6が伝送線4から吸い込む一定電流は、その電流量
の合計が、ドライバ回路10が伝送線4に流出可能な電
流量の最大値idよりも小さい所定電流値itとなるよ
うに設定されている。このように構成された本実施例の
データ通信装置において、ECU2がデータ送信を行う
際には、ECU2内のドライバ回路10が、通信IC8
から入力される送信信号Txに応じて、伝送線4に流出
する出力電流iL を漸増・漸減し、伝送線4に接続され
た一対の終端回路6が、ドライバ回路10が伝送線4に
流出した電流の吸い込むことから、伝送線4の電圧レベ
ルは、送信信号Txの反転後の所定タイミングでHighレ
ベル又はLow レベルに急変することになる。
【0033】即ち、図3に示す如く、通信IC8からド
ライバ回路10に出力される送信信号TxがLow レベル
からHighレベルに反転すると、ドライバ回路10におい
て、積分器10aからの出力電圧が電圧値「0」から一
定の傾きにて除々に増加してゆき、電流源10bにてそ
の出力電圧に応じた電流が生成されて、伝送線4に出力
されることから、伝送線4には、送信信号Txの立ち上
がり後、除々に増加する電流iL が流れることになる。
そして、このドライバ回路10からの出力電流iL が、
一対の終端回路6が吸い込む電流量の合計である一定電
流itに達するまでの間は、伝送線4の電位はLow レベ
ル(0V)に保持される。
【0034】また、ドライバ回路10からの出力電流i
L が一対の終端回路6が吸い込む一定電流itに達して
も、ドライバ回路10には出力電流を最大値idまで更
に増加させる能力があるため、ドライバ回路10は出力
電流を更に増加させるように動作するが、一対の終端回
路6は、ドライバ回路10からの出力電流iL が一定電
流itを越えると、ドライバ回路10の出力した電流全
てを吸い込めないため、伝送線4の電位が急激に増加す
る。そして、伝送線4の電圧レベルがドライバ回路10
への供給電圧Vc近くになると、ドライバ回路10は、
それ以上電流を増加させることができなくなって、伝送
線4の電圧レベルが電源電圧Vcとなり、ドライバ回路
10の出力電流が、一対の終端回路6が流す一定電流i
tになった状態で安定する(時点t1)。
【0035】次に、ドライバ回路10に入力される送信
信号TxがHighレベルからLow レベルに反転すると、ド
ライバ回路10内では、積分器10aからの出力電圧
が、送信信号TxのHighレベルに対応した所定値「H」
から一定の傾きにて除々に減少することから、電流源1
0bも伝送線4への出力電流iL を減少させるように動
作する。そして、積分器10aからの出力電圧が、一対
の終端回路が吸い込む電流値itよりも小さい出力電流
iL を発生させる値まで減少し、電流源10bからの出
力電流iL が、一対の終端回路6が吸い込む一定電流i
tよりも減少すると、伝送線4の電位は、急激に降下を
はじめてLow レベル(0V)になり、その後、伝送線4
の電位はLow レベルに保持される(時点t2)。
【0036】従って、本実施例のデータ通信装置におい
ては、ECU2に設けられたドライバ回路10と伝送線
4に接続された一対の終端回路6との動作によって、ド
ライバ回路10から伝送線4への出力電流iL を除々に
変化させて、放射ノイズの発生を防止しつつ、伝送線4
の電圧レベルVL を、送信信号Txに応じて急変させる
ことができ、受信回路20において、この電圧レベルV
L と判定電圧Vsとの大小判定を行うことにより、他の
ECU2が伝送線4に送出した送信信号Txを正確に復
元できるようになる。
【0037】そして、受信回路20において判定電圧V
sを決定する分圧用の抵抗器20b,20cは、ドライ
バ回路10に供給される電源電圧Vcを分圧するように
されているため、これら各抵抗器20b,20cに同じ
抵抗値の抵抗器を用いれば、判定電圧Vsを、伝送線4
のHighレベルとLow レベルとの間の中間の電圧値に簡単
に設定することができ、しかも、この伝送線4の電位
は、HighレベルからLowレベル或はその逆に急変するた
め、受信回路20においては、この判定電圧Vsを設定
する抵抗器20b,20cの抵抗値を厳密に調整するこ
となく、伝送線4に流れる送信信号Txを正確に復元す
ることができる。
【0038】また、本実施例においては、伝送線4から
の放射ノイズを抑制するために、ドライバ回路10にお
いて送信信号Txを積分し、その積分値に応じた電流量
にて伝送線4に電流を流出するようにしているが、伝送
線4の電圧波形は、この出力電流の波形(傾き)に関係
なく矩形波状に変化するため、受信回路20側では、ド
ライバ回路10からの出力電流の変化特性に影響される
ことなく送信信号を復元でき、CSMA/CD方式等の
衝突を前提とするアクセス方式のデータ通信装置であっ
ても容易に適用することができる。
【0039】つまり、ドライバ回路10に入力される送
信信号Txが反転した後、伝送線4の電位が変化するま
での遅れ時間は、ドライバ回路10を構成する積分器1
0a及び電流源10bの遅れ時間と、出力電流iL の傾
きと、一対の終端回路6が流す電流値とにより決定され
る。この遅れ時間は、伝送線4の浮遊容量等によっても
若干変化するが、ドライバ回路10は遅れに応じて出力
電流を増加させていくため、電位変化の時間差を小さく
できる。このため、受信回路20にて得られる受信信号
Rxのパルス幅と送信信号Txのパルス幅とが大きく異
なるとか、或は受信信号Rxのパルス幅が使用条件によ
って変化するといったことはなく、CSMA/CD方式
等の衝突を前提とするアクセス方式のデータ通信装置で
あっても正確なデータ通信を実現できるようになるので
ある。
【0040】また、本実施例では、伝送線4の両端に一
対の終端回路6を接続しているため、一方の終端回路6
が故障したり、伝送線4が途中で断線したような場合で
も、伝送線4を介して接続されたECU2間では、略正
常通りにデータ通信を行うことができ、装置の信頼性を
向上することができる。つまり、こうした異常が発生し
ても、一つの終端回路6によって伝送線4から電流を吸
い込むことができるため、異常発生時には、終端回路6
が伝送線4から吸い込む電流が正常時よりも少なくなっ
て、送信信号Txの反転後、伝送線4の電圧レベルVL
が反転するまでの時間は短くなるものの、こうした遅れ
時間の変化によって、受信回路20にて生成される受信
信号Rxのパルス幅が大きく変化することはないため、
データ通信を継続することができるようになるのであ
る。
【0041】ここで、上記実施例では、ドライバ回路1
0を、積分器10aと電流源10bとにより構成するも
のとして説明したが、このドライバ回路10は、より具
体的には、例えば、図4(a)又は(b)に示すように
構成すればよい。以下、これら各ドライバ回路について
説明する。
【0042】まず、図4(a)は、ドライバ回路10を
最小限のディスクリート回路で実現した場合の回路図を
表わしている。図4(a)に示す如く、このドライバ回
路10は、NPN型のトランジスタTR11と、PNP型
のトランジスタTR12との2つのトランジスタを備えて
いる。そして、トランジスタTR11のベースは、抵抗器
R11を介して通信IC8の送信信号Txの出力ポートに
接続されると共に、抵抗器R12を介してグランドライン
に接地され、コレクタは、抵抗器R13及び抵抗器R14を
介して電源電圧Vcを供給する電源ラインに接続され、
エミッタは、グランドラインに接地されている。また、
トランジスタTR12のベースは、抵抗器R13と抵抗器R
14との接続点に接続され、エミッタは、インダクタL11
を介して電源ラインに接続され、コレクタは、伝送線4
に接続されている。
【0043】このように構成されたドライバ回路10で
は、通信IC8からの送信信号TxがLow レベルからHi
ghレベルに反転すると、抵抗器R11と抵抗器R12とで分
圧された信号にて、トランジスタTR11のベースに電流
が流れ込み、トランジスタTR11がON状態となる。そ
して、トランジスタTR11がON状態になると、抵抗器
R13,抵抗器R14,及びトランジスタTR11を通って電
流が流れ、トランジスタTR12のベースが電源電圧より
も低くなって、抵抗器R14がトランジスタTR12のベー
ス電流を引き込むことから、トランジスタTR12もON
状態となる。
【0044】こうしてトランジスタTR12がON状態に
なると、伝送線4に急激に電流を流しはじめようとする
が、トランジスタTR12のエミッタ側にはインダクタL
11が設けられているため、インダクタL11が急激な電流
変化を阻止し、トランジスタTR12から伝送線4への出
力電流(コレクタ電流)iL は除々に増加してゆく。
【0045】この結果、伝送線4には、通信IC8から
の送信信号Txにより積分された電流が出力されること
になる。つまり、このドライバ回路10では、インダク
タL11及びトランジスタTR12が積分器及び電流源とし
て機能し、トランジスタTR11及び抵抗器R11〜R14が
通信IC8からの送信信号Txに応じてこれら各部を駆
動制御する駆動制御回路として動作する。
【0046】またこのドライバ回路10において、通信
IC8からの送信信号TxがLow レベルに反転すると、
トランジスタTR11がOFF状態となり、トランジスタ
TR12のベースが電源電圧Vcに近付いて、トランジス
タTR12を急激にOFFしようとする。しかし、トラン
ジスタTR12のエミッタには、インダクタL11が接続さ
れているため、このインダクタL11が、エミッタ電流の
減少に伴い、エミッタ電圧を上昇させようとする。この
結果、トランジスタTR12は急激にOFFすることがで
きず、トランジスタTR12のコレクタ電流,延いては伝
送線4への出力電流iL は、インダクタL11に蓄積され
たエネルギにより、除々に減少されることになる。
【0047】従って、図4(a)に示すドライバ回路1
0によれば、送信信号Txに応じて伝送線4への出力電
流iL を漸増・漸減させるドライバ回路を、2個のバイ
ポーラトランジスタと抵抗器とインダクタとからなる簡
単な構成にて安価に実現できる。
【0048】ところで、図4(a)に示したドライバ回
路10では、インダクタL11を用いて、伝送線4への出
力電流iL を除々に変化させるようにしているが、この
回路は、インダクタL11を用いるので、IC化するのは
困難であり、IC化する場合には、インダクタL11を別
途外付けする必要がある。
【0049】これに対して、図4(b)に示すドライバ
回路10は、インダクタL11を用いることなく実現で
き、IC化を容易に図ることのできるドライバ回路を表
わしている。即ち、図4(b)に示すドライバ回路10
は、電流量i1 の一定電流を流す定電流源12と、この
定電流源12が流す電流量i1 の2倍の電流量i2 にて
一定電流を流す定電流源14とを備えている。そして、
これら各定電流源12,14は、FET等で構成された
スイッチ回路SW11を間に挟んで、定電流源12側から
定電流源14側に電流が流れるように、電源電圧Vcを
供給する電源ラインとグランドラインとの間に設けられ
ており、電源ライン側の定電流源12には、コンデンサ
C21及びツェナーダイオードZD21が並列接続されてい
る。
【0050】また、このドライバ回路10には、エミッ
タが抵抗器R21を介して電源ラインに接続され、コレク
タが伝送線4に接続されたPNP型のトランジスタTR
21と、非反転入力端子(+)が定電流源12とスイッチ
回路SW11との接続点に接続され、出力端子がトランジ
スタTR21のベースに接続され、反転入力端子(−)が
トランジスタTR21のエミッタに接続されたオペアンプ
OP1と、が備えられている。
【0051】なお、スイッチ回路SW11は、通信IC8
からの送信信号Txを受けて動作し、送信信号TxがHi
ghレベルであるときON状態となり、Low レベルである
ときOFF状態となるようにされている。このように構
成されたドライバ回路10では、通信IC8からの送信
信号TxがLow レベルからHighレベルに反転すると、ス
イッチ回路SW11がONする。このとき、定電流源1
2,14が共に動作し、夫々、一定電流i1 ,i2 を流
そうとするが、定電流源12が流す一定電流i1 に対し
て、定電流源14が流す一定電流i2 の方が大きいこと
から、コンデンサC21は、その電流差に応じた一定電流
i1 (=i2 −i1 )にて充電されることになり、オペ
アンプOP1の非反転入力端子(+)への入力電圧が電
源電圧Vcから除々に低下してゆく。
【0052】なお、コンデンサC21には、ツェナーダイ
オードZD21が並列に接続されているため、コンデンサ
C21への充電は、その両端電圧が、ツェナーダイオード
ZD21の降伏電圧にて決定される所定電圧になるまで行
われ、送信信号TxがHighレベルであるとき、オペアン
プOP1の非反転入力端子(+)への入力電圧は、最終
的には、電源電圧VcからツェナーダイオードZD21の
降伏電圧を減じた所定電圧まで低下する。
【0053】そして、オペアンプOP1は、非反転入力
端子(+)の電位と、反転入力端子(−)の電位(延い
てはトランジスタTR21のエミッタ電圧)とが同じにな
るように、出力信号を発生するため、非反転入力端子
(+)への入力電圧が電源電圧Vcから低下してゆく
と、オペアンプOP1は、トランジスタTR21のエミッ
タ電圧がその入力電圧と同じになるように、トランジス
タTR21のベース電流を制御することになる。
【0054】この結果、トランジスタTR21のエミッタ
電流は除々に増加し、抵抗器R21の抵抗値によって傾き
が設定される積分波形となる。そして、トランジスタT
R21のコレクタ電流は、このエミッタ電流と同様に変化
するため、ドライバ回路10からの出力電流iL は、送
信信号Txの立上がり後、除々に増加することになる。
【0055】次に、通信IC8からの送信信号TxがHi
ghレベルからLow レベルに反転すると、スイッチ回路S
W11がOFFし、定電流源14は、定電流源12側から
の電流の吸い込みを停止するため、コンデンサC21に蓄
積された電荷は、定電流源12が流す一定電流i1 にて
除々に放電される。すると、スイッチ回路SW11がON
状態であったときとは逆に、オペアンプOP1の非反転
入力端子(+)への入力電圧は、略電源電圧Vcとなる
まで除々に増加することになり、トランジスタTR21か
ら伝送線4への出力電流iL は除々に減少してゆくこと
になる。
【0056】なお、ツェナーダイオードZD21は、オペ
アンプOP1の非反転入力端子(+)への入力電圧が低
くなりすぎるのを制限するためのものであり、その降伏
電圧には、トランジスタTR21を完全にON状態にする
のに充分で、かつ最小の値に設定することが好ましい。
つまり、ツェナーダイオードZD21を設けないか、或は
設けてもその降伏電圧が高いと、トランジスタTR21が
完全にOFFして、伝送線4に流出する電流量が零にな
るまでの時間が長くなることから、ツェナーダイオード
ZD21には、その降伏電圧が、トランジスタTR21がO
Nするのに充分で最小の値となるツェナーダイオードを
使用することが望まれる。
【0057】このように図4(b)に示したドライバ回
路10によれば、通信IC8から出力される送信信号T
xに応じてコンデンサC21を充・放電して、送信信号T
xに応じて漸増・漸減する電流制御用の電圧を生成し、
この電圧をオペアンプOP1の非反転入力端子(+)に
入力することにより、トランジスタTR21を介して伝送
線4に流出する出力電流iL を制御するようにされてい
る。従って、図4(a)に示したドライバ回路のように
インダクタを用いることなく実現でき、ドライバ回路1
0のIC化を容易に図ることができる。
【0058】なお、図4(b)のドライバ回路10にお
いては、電流制御用の電圧を生成する、コンデンサC2
1,定電流源12,14,ツェナーダイオードZD21,
及びスイッチ回路SW11が、図1に示した積分器10a
として動作し、オペアンプOP1,トランジスタTR2
1,及び抵抗器R21が、電流源10bとして動作するこ
とになる。
【0059】次に、上記実施例において、終端回路6
は、伝送線4から一定電流を吸い込む定電流源であれば
よいことから、従来より知られている種々の定電流回路
を使用することができるが、その一例を図5(a)〜
(c)に示し、簡単に説明する。まず、図5(a)に示
す終端回路6は、一対のトランジスタからなるカレント
ミラー回路を利用した定電流回路であり、NPN型のト
ランジスタTR31,TR32を備えている。そして、これ
ら各トランジスタTR31,TR32のベースを互いに接続
すると共に、エミッタを各々接地し、一方のトランジス
タTR31のコレクタには、抵抗器R31を介して電源電圧
Vcを供給する電源ラインを接続し、他方のトランジス
タTR32のコレクタには伝送線4を接続して、トランジ
スタTR31のベース・コレクタ間を接続している。この
結果、一方のトランジスタTR31には、電源電圧Vcと
抵抗器R31の抵抗値とで決定される一定電流が流れ、他
方のトランジスタTR32が、これと同じ一定電流を、伝
送線4から吸い込むようになる。
【0060】次に、図5(b)に示す終端回路6は、コ
レクタが伝送線4に接続され、エミッタが抵抗器R42を
介して接地された、NPN型のトランジスタTR41を備
えている。そして、このトランジスタTR41のベース
は、ダイオードD41のアノードに接続されると共に、抵
抗器R41を介してトランジスタTR41のコレクタに接続
されており、更にダイオードD41のカソードは、カソー
ドが接地されたダイオードD42のアノードに接続されて
いる。このように構成された終端回路6では、伝送線4
の電位が高くなると、抵抗器R41を介して、ダイオード
D41,D42に電流が流れ、トランジスタTR41のベース
電位が、ダイオードD41,D42の順方向電圧降下分(約
1.2V)に固定される。この状態では、トランジスタ
TR41は、ON状態となって、伝送線4から電流を吸い
込むが、トランジスタTR41のエミッタ電圧(つまり抵
抗器R42の両端電圧)がダイオード一個分の順方向電圧
降下分になった状態で安定するため、トランジスタTR
41が吸い込む電流は、ダイオード一個分の順方向電圧降
下分(約0.6V)と抵抗器R42の抵抗値とで決定され
る一定電流となる。従って、この回路においても、伝送
線4から一定電流を吸い込む定電流源として動作するこ
とになる。
【0061】なお、抵抗器R41におけるトランジスタT
R41のベースとは反対側端部を、トランジスタTR41の
コレクタ(つまり伝送線4)に接続しているのは、トラ
ンジスタTR41のベースにダイオードD41,D42により
決定される定電圧を印加するためであることから、この
抵抗器R41の一端は、必ずしも伝送線4に接続する必要
はなく、図に点線で示すように、他の電源に接続しても
よい。
【0062】また次に、図5(c)に示す終端回路6
は、ドレインが伝送線4に接続され、ソースが抵抗器R
51を介して接地され、ゲートが接地された、Nチャネル
のジャンクションFET51から構成されている。この
ように構成された終端回路6では、ジャンクションFE
T51が、自ら流しだすソース電流と抵抗器R51の抵抗
値とにより、ゲートのバイアス電圧を制御して、伝送線
4から一定電流を吸い込むように動作する。そして、こ
の回路によれば、終端回路6を最も簡単に構成すること
ができる。
【0063】次に、ECU2内の通信装置を構成する当
たって、その回路の保護も考慮した実用的な通信装置に
ついて説明する。図6は、終端回路6に図5(b)に示
した定電流回路を用いたデータ通信装置におけるECU
2内の通信装置の一例を表わす。
【0064】図6に示す如く、この通信装置において、
受信回路20は、図1に示した受信回路20と同様、判
定電圧Vs設定用の抵抗器20b,20cと、コンパレ
ータ20aとを備えているが、更に、コンパレータ20
aと伝送線4とを接続する信号線上に、コンパレータ2
0aの入力保護用の抵抗器20dが設けられている。
【0065】また、ドライバ回路10は、基本的には、
図4(a)に示した回路が使用されるが、伝送線4のグ
ランドショートから電流出力用のトランジスタTR12を
保護するために、トランジスタTR12のエミッタとイン
ダクタL11との間に設けられた抵抗器R15と、コレクタ
がトランジスタTR12のベースに接続され、ベースがイ
ンダクタL11と抵抗器R15との接続点に接続され、エミ
ッタが電源ラインに接続されたPNP型のトランジスタ
TR13と、が追加されている。この結果、伝送線4のグ
ランドショートによってドライバ回路10から過大な電
流が流れ出そうとしたとき、抵抗器R15において電圧降
下が発生して、トランジスタTR13がON状態となり、
トランジスタTR12のベース電流を減らし、トランジス
タTR12から伝送線4に過電流が流れるのを防止するこ
とができる。つまり、抵抗器R15とトランジスタTR13
とにより過電流保護回路を形成しているのである。
【0066】また、伝送線4側からドライバ回路10に
過電圧が印加されることのないよう、ツェナーダイオー
ドZD11が設けられ、更に、当該ECU2への電源供給
が停止しても、伝送線4上の信号に影響を与えることの
ないように、ダイオードD11,D12が設けられている。
つまり、電流出力用のトランジスタTR12のコレクタと
伝送線の間に、カソードを伝送線4側にしてダイオード
D11が設けられ、また伝送線4には、ダイオードD12の
アノードが接続され、ダイオードD12のカソードは、ツ
ェナーダイオードZD11を介して接地されている。この
結果、伝送線4に過電圧が発生しても、その電圧をツェ
ナーダイオードZD11の降伏電圧とダイオードD12の順
方向電圧降下分とで決定される所定電圧以下に抑えるこ
とができ、また、ダイオードD11,D12により、ECU
2への電源供給が遮断された場合に、伝送線4側からE
CU2内に電流が流れ込んだりするのを防止できる。
【0067】以上、本発明の一実施例として、一本の伝
送線4を介して複数のECU2a〜2nを接続し、各E
CU2内に設けたドライバ回路10から伝送線4に電流
を流出し、伝送線4に接続した終端回路6側で伝送線4
に流れる電流を吸い込むことにより、伝送線4に流れる
電流を除々に変化させて放射ノイズを抑制しつつ、伝送
線4の電位を送信信号Txに応じてHigh/Low いずれか
の2値レベルに急変させて、正確なデータ通信を実現で
きるようにしたデータ通信装置について説明したが、例
えば、ドライバ回路10を伝送線4から電流を吸い込む
ように構成し、終端回路6を伝送線4に一定電流を流出
するように構成しても、上記実施例と同様の効果を得る
ことができる。
【0068】また、例えば図7に示す如く、伝送線4を
一対の信号線4a,4bからなるツイストペア線にて構
成し、ドライバ回路10を、伝送線4の各信号線4a,
4bに対して、夫々、電流の流出及び流入を行う一対の
電流源から構成し、終端回路6を、伝送線4の各信号線
4a,4bに対して、夫々、電流の流入及び流出を行う
一対の定電流源から構成してもよい。
【0069】即ち、図7に示すデータ通信装置におい
て、終端回路6は、ベースが互いに接続されると共にエ
ミッタが接地されてカレントミラー回路を構成する3つ
のNPN型トランジスタTR71,TR72,TR73と、ベ
ースが互いに接続されると共にエミッタが電源ラインに
接続されてカレントミラー回路を構成する2つのPNP
型トランジスタTR74,TR75とを備えている。
【0070】そして、トランジスタTR71は、図5
(a)に示したトランジスタTR31と同様、コレクタが
抵抗器R71を介して電源ラインに接続されると共に、コ
レクタ・ベース間が接続され、トランジスタTR73のコ
レクタには、図5(a)に示したトランジスタTR32と
同様、伝送線4を構成する一方の信号線4aに接続され
ている。この結果、トランジスタTR71には、電源電圧
Vcと抵抗器R71の抵抗値とで決定される一定電流が流
れ、トランジスタTR73が、これと同じ一定電流を、信
号線4aから吸い込むようになる。
【0071】また、トランジスタTR72のコレクタは、
トランジスタTR74のコレクタに接続され、トランジス
タTR74のコレクタ・ベース間は互いに接続され、更に
トランジスタTR74と共にカレントミラー回路を構成す
るトランジスタTR75のコレクタは、伝送線4を構成す
るもう一方の信号線4bに接続されている。トランジス
タTR72は、トランジスタTR71,TR73と共にカレン
トミラー回路を構成しているため、トランジスタTR72
には、トランジスタTR74を介して、トランジスタTR
71,TR73に流れる信号線4aからの吸い込み電流と同
じ一定電流が流れる。この結果、トランジスタTR74,
延いてはトランジスタTR75にも、この吸い込み電流と
同じ一定電流が流れることになり、信号線4bには、ト
ランジスタTR75のコレクタから、この一定電流が流出
されることになる。
【0072】つまり、図7に示す終端回路6において
は、トランジスタTR73,TR75が夫々一定電流を流す
電流源として機能し、伝送線4の一方の信号線4aから
一定電流を吸い込み、他方の信号線4bに対して一定電
流を供給するように動作する。一方、ECU2内の通信
装置においては、受信回路20が、各信号線4a,4b
の電位を比較するコンパレータCPにより構成されてお
り、信号線4bの電位に比べて信号線4aの電位が高い
ときにHighレベル、逆に、信号線4bの電位に比べて信
号線4aの電位が低いときにLow レベルとなる受信信号
Rxを生成して、通信IC8に入力するようにされてい
る。
【0073】またECU2内の通信装置において、ドラ
イバ回路10は、伝送線4の一方の信号線4aに電流を
流出する流出用ドライバ回路と、伝送線4のもう一方の
信号線4bから電流を吸い込む流入用ドライバ回路とか
ら構成されている。そして、流出用ドライバ回路は、図
4(a)に示したドライバ回路10と略同様に、NPN
型のトランジスタTR61と、PNP型のトランジスタT
R62と、通信IC8から出力される送信信号Txをトラ
ンジスタTR61のベースに入力して、送信信号TxがHi
ghレベルであるときにトランジスタTR61をON状態に
するための抵抗器R62と、トランジスタTR61のON時
に流れる電流を制限するためにトランジスタTR61のコ
レクタと電源ラインとの間に直列に設けられると共に、
トランジスタTR61のON時にトランジスタTR62のベ
ース電圧を電源電圧よりも低くするために接続点がトラ
ンジスタTR62のベースに接続された、一対の抵抗器R
64,R65と、トランジスタTR62のエミッタと電源ライ
ンとの間に設けられたインダクタL61とから構成され、
トランジスタTR62のコレクタを伝送線4の一方の信号
線4aに接続することにより、信号線4aに、送信信号
Txに応じて漸増・漸減する電流iLaを流出するように
されている。
【0074】一方、流入用ドライバ回路は、流出用ドラ
イバ回路を反転したものであり、NPN型のトランジス
タTR63と、通信IC8から出力される送信信号Txを
トランジスタTR63のベースに入力して、送信信号Tx
がHighレベルであるときにトランジスタTR63をON状
態にするための抵抗器R63と、抵抗器R63の通信IC8
側に設けられた接地抵抗器R61と、トランジスタTR63
のエミッタとグランドラインとの間に設けられたインダ
クタL62とから構成され、トランジスタTR63のコレク
タを伝送線4の一方の信号線4bに接続することによ
り、信号線4bから送信信号Txに応じて漸増・漸減す
る電流iLbを吸い込むようにされている。
【0075】なお、接地抵抗器R61は、送信信号Txが
HighレベルからLow レベルに反転して、トランジスタT
R63がOFF状態に移行する過程で、インダクタL62に
蓄積されたエネルギによりトランジスタTR63のエミッ
タ電圧がグランドラインの電位よりも更に低下したと
き、トランジスタTR63のベース側に電流を流して、ト
ランジスタTR63に流れる電流を除々に減少させるため
のものである。
【0076】そして、このように構成された図7に示す
データ通信装置によれば、伝送線4を構成する一対の信
号線4a,4bに発生するノイズを互いに相殺させるこ
とができるので、放射ノイズの発生をより確実に抑制す
ることができ、データ通信の精度も向上することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例のデータ通信装置を構成するECU内
に設けられたドライバ回路及び受信回路の基本構成を表
わす説明図である。
【図2】 実施例の自動車用データ通信装置全体の構成
を表わす概略構成図である
【図3】 実施例のデータ通信装置の動作を説明するタ
イムチャートである。
【図4】 ドライバ回路の具体的構成例を表わす電気回
路図である。
【図5】 終端回路の具体的構成例を表わす電気回路図
である。
【図6】 ECU内に設けられるドライバ回路及び受信
回路をより実用的にした回路例を表わす電気回路図であ
る。
【図7】 伝送線にツイストペア線を用いたデータ通信
装置の一例を表わす電気回路図である。
【符号の説明】
2,2a〜2n…ECU(電子制御装置) 4…伝送
線 6…終端回路 8…通信IC Tx…送信信号 Rx…受信信号
10…ドライバ回路 10a…積分器 10b…電流源 20…受信回路 20a…コンパレータ 20a,20b…抵抗器(判
定電圧生成用)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の通信装置と、各通信装置を互いに
    接続する伝送線とを備え、各通信装置が該伝送線を介し
    てシリアルデータを送受信するデータ通信装置におい
    て、 データ送信を行う通信装置には、送信信号に応じて電流
    量が漸増・漸減する電流を発生し、該電流を前記伝送線
    に対して流出又は流入するドライバ回路を設け、 前記伝送線には、前記ドライバ回路が前記伝送線に対し
    て流出又は流入可能な電流量の最大値よりも小さい所定
    の一定電流を流す定電流源からなり、該一定電流にて、
    前記ドライバ回路が伝送線に流出した電流の吸込、又は
    該伝送線から電流を流入する前記ドライバ回路への電流
    の供給、を行う終端回路を設け、 データ受信を行う通信装置には、前記伝送線の電圧レベ
    ルが所定レベル以上か否かを判定する電圧比較回路から
    なる受信回路を設けたことを特徴とするデータ通信装
    置。
  2. 【請求項2】 前記ドライバ回路は、前記送信信号を積
    分する積分手段と、該積分手段による積分値に応じた電
    流を発生する電流源とを備えたことを特徴とする請求項
    1に記載のデータ通信装置。
  3. 【請求項3】 前記伝送線に前記終端回路を複数接続
    し、各終端回路が流す電流量の合計が、前記ドライバ回
    路が前記伝送線に対して流出又は流入可能な電流量の最
    大値よりも小さくなるように構成したことを特徴とする
    請求項1又は請求項2に記載のデータ通信装置。
  4. 【請求項4】 前記伝送線は、一対の信号線からなるツ
    イストペア線にて構成され、前記ドライバ回路及び前記
    終端回路は、夫々、前記伝送線の各信号線に対して互い
    に逆方向に電流を流す一対の電流源を備え、前記受信回
    路は、前記伝送線の各信号線の電圧レベルの大小判定を
    行うことを特徴とする請求項1〜請求項3いずれか記載
    のデータ通信装置。
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