JP3421553B2 - 周波数変換装置 - Google Patents
周波数変換装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、広帯域周波数信
号の周波数変換装置において、広帯域な周波数信号を所
定の中間周波数に周波数変換する場合の雑音指数（Ｎ
Ｆ：Noise Figure）の改善に関する。特に、周波数変換
器の出力と次段回路とのマッチングに関する。
号の周波数変換装置において、広帯域な周波数信号を所
定の中間周波数に周波数変換する場合の雑音指数（Ｎ
Ｆ：Noise Figure）の改善に関する。特に、周波数変換
器の出力と次段回路とのマッチングに関する。
【０００２】
【従来の技術】広帯域の高周波信号、例えば１０ＭＨｚ
〜３ＧＨｚの小信号を所定の中間周波数に周波数変換す
る装置を利用する装置としてはスペクトラムアナライザ
やＲＦＩＣ試験器、その他がある。これら装置のフロン
トエンド部では、一旦高い中間周波数（例えば３．５Ｇ
Ｈｚ）にアップコンバートした後、複数段の混合器によ
りダウンコンバートして所定の中間周波数（例えば２０
ＭＨｚ）に周波数変換して後段の回路に供給する。尚、
フロントエンド部の入力端に接続して測定される被測定
対象はハイブリッドＩＣあるいは送信用ＩＣ等の高周波
用デバイス（これをＲＦＩＣと称す）が主たる対象であ
り、この被試験対象からの周波数信号は既知の周波数信
号である。
〜３ＧＨｚの小信号を所定の中間周波数に周波数変換す
る装置を利用する装置としてはスペクトラムアナライザ
やＲＦＩＣ試験器、その他がある。これら装置のフロン
トエンド部では、一旦高い中間周波数（例えば３．５Ｇ
Ｈｚ）にアップコンバートした後、複数段の混合器によ
りダウンコンバートして所定の中間周波数（例えば２０
ＭＨｚ）に周波数変換して後段の回路に供給する。尚、
フロントエンド部の入力端に接続して測定される被測定
対象はハイブリッドＩＣあるいは送信用ＩＣ等の高周波
用デバイス（これをＲＦＩＣと称す）が主たる対象であ
り、この被試験対象からの周波数信号は既知の周波数信
号である。
【０００３】図４は、従来技術のフロントエンド部の一
実施例を示すブロック図である。この構成は、混合器２
０と、掃引ローカル発振器２５と、ローノイズアンプ３
０と、混合器９０と、固定ローカル発振器９５とで成
る。尚、後段あるいはローノイズアンプ３０直前には通
常、ローパスフィルタやバンドパスフィルタが設けられ
るがこの図示を省略する。尚、図示ないが、ＲＦＩＣに
は所定の電源及び入力条件が与えられている。
実施例を示すブロック図である。この構成は、混合器２
０と、掃引ローカル発振器２５と、ローノイズアンプ３
０と、混合器９０と、固定ローカル発振器９５とで成
る。尚、後段あるいはローノイズアンプ３０直前には通
常、ローパスフィルタやバンドパスフィルタが設けられ
るがこの図示を省略する。尚、図示ないが、ＲＦＩＣに
は所定の電源及び入力条件が与えられている。
【０００４】この構成動作を説明する。ＲＦＩＣの出力
信号を入力端で受け、この周波数信号と掃引ローカル発
振器（ＯＳＣ）２５の発振周波数とを混合器（ＭＩＸ）
２０により混合し、両周波数の和の周波数である高い第
１中間周波数、例えば３．５ＧＨｚに一旦変換する。こ
の後、この高い第１中間周波信号を、例えばガリ砒素ト
ランジスタあるいはバイポーラトランジスタによるロー
ノイズアンプ３０で所定に増幅する。この後、この第１
中間周波数信号と固定ローカル発振器（ＯＳＣ）９５を
混合器９０により混合し、両周波数の差の所定の低い第
２中間周波数に変換して出力する。この出力信号を、後
段回路へ供給する。尚、混合器２０としては、図３に示
すように、広帯域が可能なダイオードミキサが通常用い
られる。
信号を入力端で受け、この周波数信号と掃引ローカル発
振器（ＯＳＣ）２５の発振周波数とを混合器（ＭＩＸ）
２０により混合し、両周波数の和の周波数である高い第
１中間周波数、例えば３．５ＧＨｚに一旦変換する。こ
の後、この高い第１中間周波信号を、例えばガリ砒素ト
ランジスタあるいはバイポーラトランジスタによるロー
ノイズアンプ３０で所定に増幅する。この後、この第１
中間周波数信号と固定ローカル発振器（ＯＳＣ）９５を
混合器９０により混合し、両周波数の差の所定の低い第
２中間周波数に変換して出力する。この出力信号を、後
段回路へ供給する。尚、混合器２０としては、図３に示
すように、広帯域が可能なダイオードミキサが通常用い
られる。
【０００５】ここで、第１中間周波数信号はアップコン
バートしたマイクロ波帯域の高い中間周波数の３．５Ｇ
Ｈｚである。この為に、混合器２０出力端とローノイズ
アンプ３０入力端の信号路は特性インピーダンスにマッ
チングさせる必要がある。この特性インピーダンスは通
常５０Ωである。高周波的にミスマッチングさせない為
には、ダイオードミキサの出力インピーダンス、接続線
路、ローノイズアンプ３０の入力端は特性インピーダン
スにしなくてはならない。そのため図４に示すようにロ
ーノイズアンプ３０入力端にはインピーダンスマッチン
グさせる為のマッチングパッドを介在させている。ここ
でマッチングパッドとは、図５に示すように、入出力間
インピーダンスの整合をとる為に、入力端、出力端双方
が接続相手のインピーダンスに整合させるように例えば
π型抵抗ネットワークとなっている。尚、このπ型抵抗
ネットワークの他にＴ型抵抗ネットワークや、またマッ
チングパッドの代わりにローノイズアンプ３０入力部の
直流バイアス用抵抗等を共用して特性インピーダンスに
マッチングさせる回路構成等もあるが、何れにしても抵
抗を使用して所定の特性インピーダンスにマッチングさ
せている。
バートしたマイクロ波帯域の高い中間周波数の３．５Ｇ
Ｈｚである。この為に、混合器２０出力端とローノイズ
アンプ３０入力端の信号路は特性インピーダンスにマッ
チングさせる必要がある。この特性インピーダンスは通
常５０Ωである。高周波的にミスマッチングさせない為
には、ダイオードミキサの出力インピーダンス、接続線
路、ローノイズアンプ３０の入力端は特性インピーダン
スにしなくてはならない。そのため図４に示すようにロ
ーノイズアンプ３０入力端にはインピーダンスマッチン
グさせる為のマッチングパッドを介在させている。ここ
でマッチングパッドとは、図５に示すように、入出力間
インピーダンスの整合をとる為に、入力端、出力端双方
が接続相手のインピーダンスに整合させるように例えば
π型抵抗ネットワークとなっている。尚、このπ型抵抗
ネットワークの他にＴ型抵抗ネットワークや、またマッ
チングパッドの代わりにローノイズアンプ３０入力部の
直流バイアス用抵抗等を共用して特性インピーダンスに
マッチングさせる回路構成等もあるが、何れにしても抵
抗を使用して所定の特性インピーダンスにマッチングさ
せている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ＲＦＩＣの
信号を精度良く測定する為には雑音指数（ＮＦ）特性が
良いことが要求される。このＮＦ特性を支配するフロン
トエンド部における要因としては、初段入力部にある周
波数変換用のダイオードミキサ自体のＮＦと、混合器で
あるダイオードミキサの変換ロスと、ローノイズアンプ
３０のＮＦが主に支配的要因である。本発明では、この
項目中でダイオードミキサの変換ロスについて着目す
る。ここで、ダイオードミキサの変換ロスは負荷インピ
ーダンスとの相関関係があり、この負荷インピーダンス
れによりＮＦ特性が変わってくる。
信号を精度良く測定する為には雑音指数（ＮＦ）特性が
良いことが要求される。このＮＦ特性を支配するフロン
トエンド部における要因としては、初段入力部にある周
波数変換用のダイオードミキサ自体のＮＦと、混合器で
あるダイオードミキサの変換ロスと、ローノイズアンプ
３０のＮＦが主に支配的要因である。本発明では、この
項目中でダイオードミキサの変換ロスについて着目す
る。ここで、ダイオードミキサの変換ロスは負荷インピ
ーダンスとの相関関係があり、この負荷インピーダンス
れによりＮＦ特性が変わってくる。
【０００７】一方、混合器２０出力端とローノイズアン
プ３０入力端の信号路は、特性インピーダンスにマッチ
ングさせている。このとき、ダイオードミキサの変換ロ
スは、特性インピーダンスを５０Ωとしている為に全体
で例えば９ｄＢ程度のロスがある。このダイオードミキ
サの変換ロス項目としては、第１にダイオードミキサ自
体の周波数変換ロスが約５ｄＢと、第２にダイオードミ
キサの出力信号を次段結合に伴うマッチングロス対策が
約４ｄＢある。本発明では、この第２項目である次段と
のマッチングに伴う約４ｄＢ程のロスについて着目す
る。尚、ダイオードミキサの出力インピーダンスは周波
数により多少の変動をし、およそ４０〜８０Ω程度の出
力インピーダンスであり、線路の５０Ω特性インピーダ
ンスと多少ずれがある。上記説明のように、中間周波数
が数百ＭＨｚ以上では線路のマッチングをとる為に線路
及び入出力端のインピーダンスを特性インピーダンスに
合わせる必要がある。このマッチングに伴う変換ロスを
生じるという実用上の難点があった。
プ３０入力端の信号路は、特性インピーダンスにマッチ
ングさせている。このとき、ダイオードミキサの変換ロ
スは、特性インピーダンスを５０Ωとしている為に全体
で例えば９ｄＢ程度のロスがある。このダイオードミキ
サの変換ロス項目としては、第１にダイオードミキサ自
体の周波数変換ロスが約５ｄＢと、第２にダイオードミ
キサの出力信号を次段結合に伴うマッチングロス対策が
約４ｄＢある。本発明では、この第２項目である次段と
のマッチングに伴う約４ｄＢ程のロスについて着目す
る。尚、ダイオードミキサの出力インピーダンスは周波
数により多少の変動をし、およそ４０〜８０Ω程度の出
力インピーダンスであり、線路の５０Ω特性インピーダ
ンスと多少ずれがある。上記説明のように、中間周波数
が数百ＭＨｚ以上では線路のマッチングをとる為に線路
及び入出力端のインピーダンスを特性インピーダンスに
合わせる必要がある。このマッチングに伴う変換ロスを
生じるという実用上の難点があった。
【０００８】そこで、本発明が解決しようとする課題
は、周波数変換装置の混合器出力における雑音指数の改
善を計った周波数変換装置を提供することである。
は、周波数変換装置の混合器出力における雑音指数の改
善を計った周波数変換装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】第１に、上記課題を解決
するための発明構成は、混合器で周波数変換した差の周
波数信号を中間周波数として使用し、この差の周波数信
号を混合器の出力インピーダンスよりも数倍以上高い入
力インピーダンスの次段接続回路で受ける構成を具備し
て周波数変換装置の雑音指数を向上する構成手段であ
る。上記発明によれば、周波数変換装置における雑音指
数の改善を実現する周波数変換装置が実現できる。
するための発明構成は、混合器で周波数変換した差の周
波数信号を中間周波数として使用し、この差の周波数信
号を混合器の出力インピーダンスよりも数倍以上高い入
力インピーダンスの次段接続回路で受ける構成を具備し
て周波数変換装置の雑音指数を向上する構成手段であ
る。上記発明によれば、周波数変換装置における雑音指
数の改善を実現する周波数変換装置が実現できる。
【００１０】第１図は、本発明に係る解決手段を示して
いる。第２に、上記課題を解決するために、本発明の構
成では、混合器２０と掃引ローカル発振器２５と混合器
２０の出力端に接続される次段接続回路を備えて、高周
波用のデバイス（ＲＦＩＣ）からの既知の周波数信号を
中間周波数に変換する周波数変換装置において、ＲＦＩ
Ｃからの周波数信号を受け、掃引ローカル発振器２５か
らの周波数信号を受けて、両周波数信号を混合した差の
周波数信号を中間周波数として出力し、中間周波数とし
て線路インピーダンスの不整合（ミスマッチ）の影響の
小さい低い周波数（例えば数十ＭＨｚ）の中間周波数と
する混合器２０を具備し、上記混合器２０と最短で接続
し、この混合器２０の出力インピーダンスよりも数倍以
上高い入力インピーダンスで受ける次段接続回路を具備
する構成手段がある。
いる。第２に、上記課題を解決するために、本発明の構
成では、混合器２０と掃引ローカル発振器２５と混合器
２０の出力端に接続される次段接続回路を備えて、高周
波用のデバイス（ＲＦＩＣ）からの既知の周波数信号を
中間周波数に変換する周波数変換装置において、ＲＦＩ
Ｃからの周波数信号を受け、掃引ローカル発振器２５か
らの周波数信号を受けて、両周波数信号を混合した差の
周波数信号を中間周波数として出力し、中間周波数とし
て線路インピーダンスの不整合（ミスマッチ）の影響の
小さい低い周波数（例えば数十ＭＨｚ）の中間周波数と
する混合器２０を具備し、上記混合器２０と最短で接続
し、この混合器２０の出力インピーダンスよりも数倍以
上高い入力インピーダンスで受ける次段接続回路を具備
する構成手段がある。
【００１１】尚、次段接続回路としては、低い周波数の
中間周波数信号を増幅するローノイズアンプ３０とする
構成がある。また、混合器２０としては、ダイオードミ
キサによる混合器とする構成がある。
中間周波数信号を増幅するローノイズアンプ３０とする
構成がある。また、混合器２０としては、ダイオードミ
キサによる混合器とする構成がある。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を実施
例と共に図面を参照して詳細に説明する。
例と共に図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】図１は、本発明のフロントエンド部の一実
施例を示すブロック図である。この構成は、混合器２０
と、掃引ローカル発振器２５と、ローノイズアンプ３０
とで成り、このローノイズアンプ３０内のマッチングパ
ッド３２は削除している。本発明では、混合器２０をダ
ウンコンバートとして直接目的の低い中間周波数に変換
させることにより、混合器２０の出力端とローノイズア
ンプ３０の入力端との接続関係をハイインピーダンスで
受けられるようにした点に特徴がある。
施例を示すブロック図である。この構成は、混合器２０
と、掃引ローカル発振器２５と、ローノイズアンプ３０
とで成り、このローノイズアンプ３０内のマッチングパ
ッド３２は削除している。本発明では、混合器２０をダ
ウンコンバートとして直接目的の低い中間周波数に変換
させることにより、混合器２０の出力端とローノイズア
ンプ３０の入力端との接続関係をハイインピーダンスで
受けられるようにした点に特徴がある。
【００１４】ローノイズアンプ３０内のアンプ３５の入
力インピーダンスは、図２に示す回路例では直流バイア
ス用の抵抗Ｒ６、Ｒ７とトランジスタ及びエミッタ側の
抵抗Ｒ８が入力インピーダンスに関与するが、これら抵
抗値を比較的高くさせて、入力端のインピーダンスを例
えば４００Ω程度の高いインピーダンス値の回路条件と
する。この結果、混合器２０の出力インピーダンスより
も数倍以上高い入力インピーダンスで受けることにな
る。尚、混合器２０とローノイズアンプ３０とは最短で
接続し、線路長は低い中間周波数の波長より十分短くし
て反射波に伴う伝播ロスは無視できる程度にする。ここ
で低い中間周波数とは、混合器２０とローノイズアンプ
３０間を接続している短い線路間において、このミスマ
ッチにより生じる反射波に伴う伝播ロスが問題とならな
い周波数である。この周波数は例えば回路実装技術にも
よるが数十ＭＨｚ〜数百ＭＨｚ程度まで十分に実用でき
る。
力インピーダンスは、図２に示す回路例では直流バイア
ス用の抵抗Ｒ６、Ｒ７とトランジスタ及びエミッタ側の
抵抗Ｒ８が入力インピーダンスに関与するが、これら抵
抗値を比較的高くさせて、入力端のインピーダンスを例
えば４００Ω程度の高いインピーダンス値の回路条件と
する。この結果、混合器２０の出力インピーダンスより
も数倍以上高い入力インピーダンスで受けることにな
る。尚、混合器２０とローノイズアンプ３０とは最短で
接続し、線路長は低い中間周波数の波長より十分短くし
て反射波に伴う伝播ロスは無視できる程度にする。ここ
で低い中間周波数とは、混合器２０とローノイズアンプ
３０間を接続している短い線路間において、このミスマ
ッチにより生じる反射波に伴う伝播ロスが問題とならな
い周波数である。この周波数は例えば回路実装技術にも
よるが数十ＭＨｚ〜数百ＭＨｚ程度まで十分に実用でき
る。
【００１５】上述の発明では、混合器２０で直接目的と
する低い中間周波数に変換し、かつ、ローノイズアンプ
３０側の入力インピーダンスを高くして、混合器２０出
力端の信号をハイインピーダンスで受ける構成としたこ
とで、混合器２０であるダイオードミキサ自体の変換ロ
ス項目の中で次段とのマッチングに伴う約４ｄＢ程のロ
スをほぼ無くすることができる結果、周波数変換装置と
しての雑音指数（ＮＦ）特性が４ｄＢ近く改善される大
きな利点が得られる。
する低い中間周波数に変換し、かつ、ローノイズアンプ
３０側の入力インピーダンスを高くして、混合器２０出
力端の信号をハイインピーダンスで受ける構成としたこ
とで、混合器２０であるダイオードミキサ自体の変換ロ
ス項目の中で次段とのマッチングに伴う約４ｄＢ程のロ
スをほぼ無くすることができる結果、周波数変換装置と
しての雑音指数（ＮＦ）特性が４ｄＢ近く改善される大
きな利点が得られる。
【００１６】尚、上述説明では、混合器２０をダイオー
ドミキサとした具体例で説明していたが、他の周波数混
合手段でも同様にして雑音指数特性の改善利点が得られ
る。また、混合器２０の出力信号を受ける回路としては
上述ローノイズアンプ３０に限らない。これ以外にその
他の次段接続回路を接続する構成の場合でも良く、同様
にして混合器２０出力端の信号をハイインピーダンスで
受けることで雑音指数を改善できることは明らかであ
る。
ドミキサとした具体例で説明していたが、他の周波数混
合手段でも同様にして雑音指数特性の改善利点が得られ
る。また、混合器２０の出力信号を受ける回路としては
上述ローノイズアンプ３０に限らない。これ以外にその
他の次段接続回路を接続する構成の場合でも良く、同様
にして混合器２０出力端の信号をハイインピーダンスで
受けることで雑音指数を改善できることは明らかであ
る。
【００１７】
【発明の効果】本発明は、上述の説明内容から、下記に
記載される効果を奏する。上述の発明によれば、混合器
２０で直接目的とする低い中間周波数に変換し、かつ、
ローノイズアンプ３０側の入力インピーダンスを高くし
て、混合器２０出力端の信号をハイインピーダンスで受
ける構成としたことで、混合器２０の変換ロス項目の中
で次段とのマッチングに伴うロスをほぼ無くすることが
できる結果、周波数変換装置全体としての雑音指数が４
ｄＢ程改善効果が得られる。
記載される効果を奏する。上述の発明によれば、混合器
２０で直接目的とする低い中間周波数に変換し、かつ、
ローノイズアンプ３０側の入力インピーダンスを高くし
て、混合器２０出力端の信号をハイインピーダンスで受
ける構成としたことで、混合器２０の変換ロス項目の中
で次段とのマッチングに伴うロスをほぼ無くすることが
できる結果、周波数変換装置全体としての雑音指数が４
ｄＢ程改善効果が得られる。
【図１】本発明の、フロントエンド部の一実施例を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図２】本発明の、図１構成によるタイムチャートであ
る。
る。
【図３】ローノイズアンプ３０内のアンプ３５入力端部
の回路例である。
の回路例である。
【図４】従来の、フロントエンド部の一実施例を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図５】マッチングパッドの回路例である。
Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８ 抵抗
２０，９０ 混合器（ＭＩＸ）
２５ 掃引ローカル発振器（ＯＳＣ）
３０ ローノイズアンプ
３２ マッチングパッド
３５ アンプ
９５ 固定ローカル発振器（ＯＳＣ）
Claims (4)
- 【請求項１】 未知周波数の被測定信号を受けて掃引ロ
ーカル発振器からの掃引周波数信号に基づいて所定の中
間周波数に変換する周波数変換装置であって、 被測定信号と該掃引周波数信号とを受けてダウンコンバ
ートした 差の周波数信号を中間周波数として出力し、且
つ当該混合器による１回の周波数変換により目的とする
中間周波数に変換する混合器と、 該 混合器の出力インピーダンスよりも高い入力インピー
ダンスを備えて、該混合器の出力端から出力される中間
周波数信号を受けて増幅するローノイズアンプと、 該混合器の出力端と該ローノイズアンプの入力端との間
は最短線路で接続して、該混合器の低い出力インピーダ
ンスと該ローノイズアンプの高い入力インピーダンスと
の間の不整合による影響を実用的に解消し、 以上 を具備して周波数変換装置の雑音指数を向上するこ
とを特徴とした周波数変換装置。 - 【請求項２】 混合器と掃引ローカル発振器と該混合器
の出力端に接続される次段接続回路を備えて、高周波用
のデバイス（ＲＦＩＣ）からの周波数信号を中間周波数
に変換する周波数変換装置において、 該ＲＦＩＣからの周波数信号を受け、掃引ローカル発振
器からの掃引周波数信号を受けて、両周波数信号を混合
してダウンコンバートした差の周波数信号を中間周波数
として出力する混合器と、 該混合器の出力インピーダンスよりも数倍以上高い入力
インピーダンスを備えて、該混合器の出力端から出力さ
れる中間周波数信号を受ける次段接続回路と、該混合器の出力端と該次段接続回路の入力端との間は最
短線路で接続して、該混合器の低い出力インピーダンス
と該次段接続回路の高い入力インピーダンスとの間の不
整合による影響を実用的に解消し、 以上 を具備して周波数変換装置の雑音指数を向上するこ
とを特徴とした周波数変換装置。 - 【請求項３】 次段接続回路は中間周波数信号を増幅す
るローノイズアンプであることを特徴とした請求項２記
載の周波数変換装置。 - 【請求項４】 混合器はダイオードミキサによる混合器
であることを特徴とした請求項２記載の周波数変換装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28324997A JP3421553B2 (ja) | 1997-10-16 | 1997-10-16 | 周波数変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28324997A JP3421553B2 (ja) | 1997-10-16 | 1997-10-16 | 周波数変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11122044A JPH11122044A (ja) | 1999-04-30 |
| JP3421553B2 true JP3421553B2 (ja) | 2003-06-30 |
Family
ID=17663021
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28324997A Expired - Fee Related JP3421553B2 (ja) | 1997-10-16 | 1997-10-16 | 周波数変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3421553B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3907499B2 (ja) * | 2002-03-05 | 2007-04-18 | シャープ株式会社 | 受信装置およびこれを用いた移動体端末 |
| JP5047027B2 (ja) * | 2008-03-26 | 2012-10-10 | アンリツ株式会社 | イメージエンハンストミキサ回路 |
| TWI670930B (zh) * | 2018-12-18 | 2019-09-01 | 財團法人工業技術研究院 | 無線接收裝置 |
-
1997
- 1997-10-16 JP JP28324997A patent/JP3421553B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11122044A (ja) | 1999-04-30 |
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