JP3680161B2 - スイッチング電源のソフトスタート装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スイッチング電源において、出力電圧を滑らかに立ち上げるスイッチング電源のソフトスタート装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体のプロセス技術の進歩により、ロジック半導体の動作スピードが向上し、また集積度が大幅に改善されつつある。ところが、プロセスルールが微細になるに従ってデバイスの耐圧が下がり使用する電源電圧は低くなりつつある。このようなロジック半導体に使用されるスイッチング電源では、出力電圧がロジック半導体の耐圧を超えないことが重要である。特に、ロジック半導体の使用電圧が下がることにより絶対電圧のマージンが狭くなっている。このため、スイッチング電源の立ち上がり時に高い電圧を出力しないようにするソフトスタート装置の重要性が増している。
【０００３】
このソフトスタート装置に関する従来の形態を説明する。図３は従来の形態におけるソフトスタート装置の概略構成を示すブロック図である。図３において、１は出力電圧をエラーアンプに帰還する分圧回路、２は分圧回路１で分圧された電圧と比較する基準電圧、３は基準電圧２と分圧回路１で分圧された電圧とを入力に持つエラーアンプ、４は系全体の位相補償をするフィルタ回路、５は電源電圧の立ち上がりまたは命令信号により滑らかに立ち上がる電圧を出力する電圧発生回路、６はエラーアンプ３または電圧発生回路５の低い電圧を出力する比較回路、７はスイッチング動作周波数を発生する発振器、８は比較回路６と発振器７の電圧を比較するコンパレータ、９はコンパレータ８の出力電圧に応じた駆動をする出力回路、１０は出力回路９で得られた出力電圧を平滑化してスイッチング電源の出力電圧とする出力電圧平滑化回路である。
【０００４】
次に、ソフトスタート装置の動作について図３を参照しながら説明する。また、図４（ａ）はソフトスタート装置におけるエラーアンプの出力電圧Ｖｅ，電圧発生回路の出力電圧Ｖｓのタイミングチャート、図４（ｂ）はスイッチング電源の出力コントロール電圧Ｖｃ，出力電圧Ｖｏのタイミングチャートである。
【０００５】
図４（ａ），（ｂ）のタイミングチャートに示す時間Ｔ０からＴ１の期間において、出力電圧Ｖｏを分圧回路１で分圧した電圧は基準電圧２に比べ低い電圧であり、エラーアンプ３の出力電圧ＶｅはＤレンジ最大の電圧を出力する。また、比較回路６は電圧発生回路５から出力する出力電圧Ｖｓとエラーアンプからの出力電圧Ｖｅのうち、低い電圧Ｖｓをスイッチング電源１１の出力コントロール電圧Ｖｃとして出力する。この比較回路６の出力電圧であるスイッチング電源１１の出力コントロール電圧Ｖｃと発振器７から出力される電圧をコンパレータ８で電圧比較した結果に応じたデューティーの期間、出力回路９が動作駆動し出力電圧平滑回路１０を経て出力電圧Ｖｏを得る。すなわち、出力電圧Ｖｏには出力コントロール電圧Ｖｃに比例した電圧が出力される。
【０００６】
次に、時間Ｔ１からＴ２の期間は、出力電圧Ｖｏを分圧回路１で分圧した電圧は基準電圧２に比べ高い電圧でありエラーアンプ３の出力電圧Ｖｅはフィルタ回路４の時定数によって決まるスピードで変化する。ここで、比較回路６は電圧発生回路５で出力する電圧Ｖｓとエラーアンプ３の出力電圧Ｖｅのうち、低い電圧Ｖｓをスイッチング電源１１の出力コントロール電圧Ｖｃとして出力する。
【０００７】
最後に、時間Ｔ２からＴ３の期間は、出力電圧Ｖｏを分圧回路１で分圧した電圧は基準電圧２に比べ高い電圧でありエラーアンプ３の出力電圧Ｖｅは先程の時間Ｔ１からＴ２の期間と同様の電圧軌跡を得る。しかし比較回路６は電圧発生回路５で出力する電圧Ｖｓとエラーアンプ３の出力電圧Ｖｅのうち、低い電圧Ｖｅをスイッチング電源の出力コントロール電圧Ｖｃとして出力する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のソフトスタート装置においては、図４（ａ），（ｂ）に示すように、時間Ｔ１以降の期間において、エラーアンプ３（図３参照）の出力電圧Ｖｅはフィルタ回路４による遅延時間により急速に応答しないため、スイッチング電源１１の出力コントロール電圧Ｖｃが、より持ち上がってしまう。このため、出力電圧Ｖｏも出力目標値電圧より高い電圧を出力して、スイッチング電源１１の出力につながったロジック半導体の耐圧を超えてしまうことにより、ロジック半導体を破壊してしまうという問題があった。
【０００９】
本発明は、前記従来技術の問題を解決することに指向するものであり、スイッチング電源の立ち上がり時に出力目標値電圧を超えない、スムーズな立ち上がり特性を持ったスイッチング電源に好適なソフトスタート装置を提供すること目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明に係るスイッチング電源のソフトスタート装置は、出力電圧に比例した電圧と基準電圧を比較するエラーアンプと、電源電圧の立ち上がりまたは命令信号に応じて滑らかに立ちが上る電圧を出力する電圧発生回路と、エラーアンプの出力と電圧発生回路の出力を比較して、低い方の電圧を出力する比較回路と、一端を出力電圧に比例した電圧に接続し、他端を比較回路の出力に接続したフィルタ回路と、比較回路の出力をフィードバック信号として安定した出力電圧をつくるスイッチング電源とから構成されたことを特徴とする。
【００１１】
前記構成によれば、ソフトスタート装置は、電圧発生回路とエラーアンプの各出力を比較する比較回路の後段に、フィルタ回路を接続することによりスイッチング電源の出力コントロールする電圧が設定値を超えないようにして、さらにフィルタ回路による遅延時間を気にすることなくエラーアンプの帰還定数を決定でき、フィルタ回路によるエラーアンプ出力の遅延時間の影響がないことから、比較回路から得られるスイッチング電源の出力コントロール電圧が急速に切り替わり、スイッチング電源の出力電圧が出力目標値電圧を超えることなく、常に安定した出力電圧を供給することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。
【００１３】
図１は本発明の実施の形態におけるソフトスタート装置の概略構成を示すブロック図である。ここで、前記従来例を示す図３において説明した構成部材に対応し実質的に同等の機能を有するものには同一の符号を付してこれを示す。
【００１４】
図１において、１は出力電圧を分圧する分圧回路、２は基準電圧、３はエラーアンプ、４はフィルタ回路、５は電源電圧の立ち上がりまたは命令信号に応じて滑らかに立ち上がる電圧を出力する電圧発生回路、６は比較回路、７は発振器、８はコンパレータ、９は出力回路、１０は出力電圧平滑回路である。
【００１５】
以上のように構成されたソフトスタート装置について、以下、図１を参照しながらその動作を説明する。また、図２（ａ）は本実施の形態におけるソフトスタート装置におけるエラーアンプの出力電圧Ｖｅ，電圧発生回路の出力電圧Ｖｓのタイミングチャート、図２（ｂ）はスイッチング電源の出力コントロール電圧Ｖｃ，出力電圧Ｖｏのタイミングチャートである。
【００１６】
図２（ａ），（ｂ）に示す時間Ｔ０からＴ１の期間は、出力電圧Ｖｏを分圧回路１で分圧した電圧は基準電圧２に比べ低い電圧でありエラーアンプ３はＤレンジ最大の電圧を出力する。また、比較回路６は電圧発生回路５で出力する出力電圧Ｖｓとエラーアンプ３の出力電圧Ｖｅのうち、低い電圧Ｖｓをスイッチング電源１１の出力コントロール電圧Ｖｃとして出力する。この比較回路６の出力電圧であるスイッチング電源１１の出力コントロール電圧Ｖｃと発振器７から出力される電圧をコンパレータ８で電圧比較した結果に応じたデューティーの期間、出力回路９が動作駆動し出力電圧平滑回路１０を経て出力電圧Ｖｏを得る。
【００１７】
次に、時間Ｔ１からＴ３の期間は、出力電圧Ｖｏを分圧回路１で分圧した電圧が基準電圧２に比べ高い電圧になった瞬間に、エラーアンプ３の出力電圧Ｖｅは下がり、比較回路６は電圧発生回路５から出力する出力電圧Ｖｓとエラーアンプ３の出力電圧Ｖｅのうち、低い電圧すなわちエラーアンプ３の出力電圧Ｖｅをスイッチング電源１１の出力コントロール電圧Ｖｃとして出力する。スイッチング電源１１の出力コントロール電圧Ｖｃから出力電圧Ｖｏが得られて、フィードバックループが動作することで出力電圧Ｖｏは出力目標値電圧になる。すなわち、出力電圧Ｖｏは出力目標値電圧を超えることなくスムーズに立ち上がる。
【００１８】
以上のように、フィルタ回路４によるエラーアンプ３の出力電圧Ｖｅにおいて遅延時間が影響しないため、比較回路６から得られるスイッチング電源の出力コントロール電圧Ｖｃが急速に切り替わり、スイッチング電源の出力目標値電圧を超えることがなく、常に安定した出力電圧Ｖｏを供給することができる。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、滑らかに移行するソフトスタート電圧となる電圧発生回路の出力電圧とエラーアンプの出力電圧の引継ぎをスムーズに行うことにより、スイッチング電源の立ち上がり時の出力電圧が目標値電圧を超えることなく立ち上がるため、スイッチング電源の出力に接続されたロジック半導体の耐圧を超えることによる破壊の原因を回避でき、また、フィルタ回路の時定数による出力の遅延時間を気にすることなく設定でき、設計余裕度も増し、かつ常に安定した出力電圧を供給するスイッチング電源に好適なソフトスタート装置を実現できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるソフトスタート装置の概略構成を示すブロック図
【図２】（ａ）は本実施の形態であるソフトスタート装置におけるエラーアンプの出力電圧Ｖｅ，電圧発生回路の出力電圧Ｖｓのタイミングチャート、（ｂ）はスイッチング電源の出力コントロール電圧Ｖｃ，出力電圧Ｖｏのタイミングチャート
【図３】従来のソフトスタート装置の概略構成を示すブロック図
【図４】（ａ）は従来のソフトスタート装置におけるエラーアンプの出力電圧Ｖｅ，電圧発生回路の出力電圧Ｖｓのタイミングチャート、（ｂ）はスイッチング電源の出力コントロール電圧Ｖｃ，出力電圧Ｖｏのタイミングチャート
【符号の説明】
１ 分圧回路
２ 基準電圧
３ エラーアンプ
４ フィルタ回路
５ 電圧発生回路
６ 比較回路
７ 発振器
８ コンパレータ
９ 出力回路
１０ 出力電圧平滑回路
１１ スイッチング電源
【発明の属する技術分野】
本発明は、スイッチング電源において、出力電圧を滑らかに立ち上げるスイッチング電源のソフトスタート装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体のプロセス技術の進歩により、ロジック半導体の動作スピードが向上し、また集積度が大幅に改善されつつある。ところが、プロセスルールが微細になるに従ってデバイスの耐圧が下がり使用する電源電圧は低くなりつつある。このようなロジック半導体に使用されるスイッチング電源では、出力電圧がロジック半導体の耐圧を超えないことが重要である。特に、ロジック半導体の使用電圧が下がることにより絶対電圧のマージンが狭くなっている。このため、スイッチング電源の立ち上がり時に高い電圧を出力しないようにするソフトスタート装置の重要性が増している。
【０００３】
このソフトスタート装置に関する従来の形態を説明する。図３は従来の形態におけるソフトスタート装置の概略構成を示すブロック図である。図３において、１は出力電圧をエラーアンプに帰還する分圧回路、２は分圧回路１で分圧された電圧と比較する基準電圧、３は基準電圧２と分圧回路１で分圧された電圧とを入力に持つエラーアンプ、４は系全体の位相補償をするフィルタ回路、５は電源電圧の立ち上がりまたは命令信号により滑らかに立ち上がる電圧を出力する電圧発生回路、６はエラーアンプ３または電圧発生回路５の低い電圧を出力する比較回路、７はスイッチング動作周波数を発生する発振器、８は比較回路６と発振器７の電圧を比較するコンパレータ、９はコンパレータ８の出力電圧に応じた駆動をする出力回路、１０は出力回路９で得られた出力電圧を平滑化してスイッチング電源の出力電圧とする出力電圧平滑化回路である。
【０００４】
次に、ソフトスタート装置の動作について図３を参照しながら説明する。また、図４（ａ）はソフトスタート装置におけるエラーアンプの出力電圧Ｖｅ，電圧発生回路の出力電圧Ｖｓのタイミングチャート、図４（ｂ）はスイッチング電源の出力コントロール電圧Ｖｃ，出力電圧Ｖｏのタイミングチャートである。
【０００５】
図４（ａ），（ｂ）のタイミングチャートに示す時間Ｔ０からＴ１の期間において、出力電圧Ｖｏを分圧回路１で分圧した電圧は基準電圧２に比べ低い電圧であり、エラーアンプ３の出力電圧ＶｅはＤレンジ最大の電圧を出力する。また、比較回路６は電圧発生回路５から出力する出力電圧Ｖｓとエラーアンプからの出力電圧Ｖｅのうち、低い電圧Ｖｓをスイッチング電源１１の出力コントロール電圧Ｖｃとして出力する。この比較回路６の出力電圧であるスイッチング電源１１の出力コントロール電圧Ｖｃと発振器７から出力される電圧をコンパレータ８で電圧比較した結果に応じたデューティーの期間、出力回路９が動作駆動し出力電圧平滑回路１０を経て出力電圧Ｖｏを得る。すなわち、出力電圧Ｖｏには出力コントロール電圧Ｖｃに比例した電圧が出力される。
【０００６】
次に、時間Ｔ１からＴ２の期間は、出力電圧Ｖｏを分圧回路１で分圧した電圧は基準電圧２に比べ高い電圧でありエラーアンプ３の出力電圧Ｖｅはフィルタ回路４の時定数によって決まるスピードで変化する。ここで、比較回路６は電圧発生回路５で出力する電圧Ｖｓとエラーアンプ３の出力電圧Ｖｅのうち、低い電圧Ｖｓをスイッチング電源１１の出力コントロール電圧Ｖｃとして出力する。
【０００７】
最後に、時間Ｔ２からＴ３の期間は、出力電圧Ｖｏを分圧回路１で分圧した電圧は基準電圧２に比べ高い電圧でありエラーアンプ３の出力電圧Ｖｅは先程の時間Ｔ１からＴ２の期間と同様の電圧軌跡を得る。しかし比較回路６は電圧発生回路５で出力する電圧Ｖｓとエラーアンプ３の出力電圧Ｖｅのうち、低い電圧Ｖｅをスイッチング電源の出力コントロール電圧Ｖｃとして出力する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のソフトスタート装置においては、図４（ａ），（ｂ）に示すように、時間Ｔ１以降の期間において、エラーアンプ３（図３参照）の出力電圧Ｖｅはフィルタ回路４による遅延時間により急速に応答しないため、スイッチング電源１１の出力コントロール電圧Ｖｃが、より持ち上がってしまう。このため、出力電圧Ｖｏも出力目標値電圧より高い電圧を出力して、スイッチング電源１１の出力につながったロジック半導体の耐圧を超えてしまうことにより、ロジック半導体を破壊してしまうという問題があった。
【０００９】
本発明は、前記従来技術の問題を解決することに指向するものであり、スイッチング電源の立ち上がり時に出力目標値電圧を超えない、スムーズな立ち上がり特性を持ったスイッチング電源に好適なソフトスタート装置を提供すること目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明に係るスイッチング電源のソフトスタート装置は、出力電圧に比例した電圧と基準電圧を比較するエラーアンプと、電源電圧の立ち上がりまたは命令信号に応じて滑らかに立ちが上る電圧を出力する電圧発生回路と、エラーアンプの出力と電圧発生回路の出力を比較して、低い方の電圧を出力する比較回路と、一端を出力電圧に比例した電圧に接続し、他端を比較回路の出力に接続したフィルタ回路と、比較回路の出力をフィードバック信号として安定した出力電圧をつくるスイッチング電源とから構成されたことを特徴とする。
【００１１】
前記構成によれば、ソフトスタート装置は、電圧発生回路とエラーアンプの各出力を比較する比較回路の後段に、フィルタ回路を接続することによりスイッチング電源の出力コントロールする電圧が設定値を超えないようにして、さらにフィルタ回路による遅延時間を気にすることなくエラーアンプの帰還定数を決定でき、フィルタ回路によるエラーアンプ出力の遅延時間の影響がないことから、比較回路から得られるスイッチング電源の出力コントロール電圧が急速に切り替わり、スイッチング電源の出力電圧が出力目標値電圧を超えることなく、常に安定した出力電圧を供給することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。
【００１３】
図１は本発明の実施の形態におけるソフトスタート装置の概略構成を示すブロック図である。ここで、前記従来例を示す図３において説明した構成部材に対応し実質的に同等の機能を有するものには同一の符号を付してこれを示す。
【００１４】
図１において、１は出力電圧を分圧する分圧回路、２は基準電圧、３はエラーアンプ、４はフィルタ回路、５は電源電圧の立ち上がりまたは命令信号に応じて滑らかに立ち上がる電圧を出力する電圧発生回路、６は比較回路、７は発振器、８はコンパレータ、９は出力回路、１０は出力電圧平滑回路である。
【００１５】
以上のように構成されたソフトスタート装置について、以下、図１を参照しながらその動作を説明する。また、図２（ａ）は本実施の形態におけるソフトスタート装置におけるエラーアンプの出力電圧Ｖｅ，電圧発生回路の出力電圧Ｖｓのタイミングチャート、図２（ｂ）はスイッチング電源の出力コントロール電圧Ｖｃ，出力電圧Ｖｏのタイミングチャートである。
【００１６】
図２（ａ），（ｂ）に示す時間Ｔ０からＴ１の期間は、出力電圧Ｖｏを分圧回路１で分圧した電圧は基準電圧２に比べ低い電圧でありエラーアンプ３はＤレンジ最大の電圧を出力する。また、比較回路６は電圧発生回路５で出力する出力電圧Ｖｓとエラーアンプ３の出力電圧Ｖｅのうち、低い電圧Ｖｓをスイッチング電源１１の出力コントロール電圧Ｖｃとして出力する。この比較回路６の出力電圧であるスイッチング電源１１の出力コントロール電圧Ｖｃと発振器７から出力される電圧をコンパレータ８で電圧比較した結果に応じたデューティーの期間、出力回路９が動作駆動し出力電圧平滑回路１０を経て出力電圧Ｖｏを得る。
【００１７】
次に、時間Ｔ１からＴ３の期間は、出力電圧Ｖｏを分圧回路１で分圧した電圧が基準電圧２に比べ高い電圧になった瞬間に、エラーアンプ３の出力電圧Ｖｅは下がり、比較回路６は電圧発生回路５から出力する出力電圧Ｖｓとエラーアンプ３の出力電圧Ｖｅのうち、低い電圧すなわちエラーアンプ３の出力電圧Ｖｅをスイッチング電源１１の出力コントロール電圧Ｖｃとして出力する。スイッチング電源１１の出力コントロール電圧Ｖｃから出力電圧Ｖｏが得られて、フィードバックループが動作することで出力電圧Ｖｏは出力目標値電圧になる。すなわち、出力電圧Ｖｏは出力目標値電圧を超えることなくスムーズに立ち上がる。
【００１８】
以上のように、フィルタ回路４によるエラーアンプ３の出力電圧Ｖｅにおいて遅延時間が影響しないため、比較回路６から得られるスイッチング電源の出力コントロール電圧Ｖｃが急速に切り替わり、スイッチング電源の出力目標値電圧を超えることがなく、常に安定した出力電圧Ｖｏを供給することができる。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、滑らかに移行するソフトスタート電圧となる電圧発生回路の出力電圧とエラーアンプの出力電圧の引継ぎをスムーズに行うことにより、スイッチング電源の立ち上がり時の出力電圧が目標値電圧を超えることなく立ち上がるため、スイッチング電源の出力に接続されたロジック半導体の耐圧を超えることによる破壊の原因を回避でき、また、フィルタ回路の時定数による出力の遅延時間を気にすることなく設定でき、設計余裕度も増し、かつ常に安定した出力電圧を供給するスイッチング電源に好適なソフトスタート装置を実現できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるソフトスタート装置の概略構成を示すブロック図
【図２】（ａ）は本実施の形態であるソフトスタート装置におけるエラーアンプの出力電圧Ｖｅ，電圧発生回路の出力電圧Ｖｓのタイミングチャート、（ｂ）はスイッチング電源の出力コントロール電圧Ｖｃ，出力電圧Ｖｏのタイミングチャート
【図３】従来のソフトスタート装置の概略構成を示すブロック図
【図４】（ａ）は従来のソフトスタート装置におけるエラーアンプの出力電圧Ｖｅ，電圧発生回路の出力電圧Ｖｓのタイミングチャート、（ｂ）はスイッチング電源の出力コントロール電圧Ｖｃ，出力電圧Ｖｏのタイミングチャート
【符号の説明】
１ 分圧回路
２ 基準電圧
３ エラーアンプ
４ フィルタ回路
５ 電圧発生回路
６ 比較回路
７ 発振器
８ コンパレータ
９ 出力回路
１０ 出力電圧平滑回路
１１ スイッチング電源
Claims (1)
- 出力電圧に比例した電圧と基準電圧を比較するエラーアンプと、電源電圧の立ち上がりまたは命令信号に応じて滑らかに立ち上がる電圧を出力する電圧発生回路と、前記エラーアンプの出力と前記電圧発生回路の出力を比較して、低い方の電圧を出力する比較回路と、一端を前記出力電圧に比例した電圧に接続し、他端を前記比較回路の出力に接続したフィルタ回路と、前記比較回路の出力をフィードバック信号として安定した前記出力電圧をつくるスイッチング電源とから構成されたことを特徴とするスイッチング電源のソフトスタート装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002009570A JP3680161B2 (ja) | 2002-01-18 | 2002-01-18 | スイッチング電源のソフトスタート装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002009570A JP3680161B2 (ja) | 2002-01-18 | 2002-01-18 | スイッチング電源のソフトスタート装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP3680161B2 true JP3680161B2 (ja) | 2005-08-10 |
Family
ID=27647548
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2002009570A Expired - Fee Related JP3680161B2 (ja) | 2002-01-18 | 2002-01-18 | スイッチング電源のソフトスタート装置 |
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| JP2011244677A (ja) | 2010-04-23 | 2011-12-01 | Rohm Co Ltd | スイッチング電源の制御回路およびそれを用いたスイッチング電源、発光装置および電子機器 |
| KR101171730B1 (ko) * | 2012-06-05 | 2012-08-06 | 주식회사 화인 | 전기 침투 탈수기의 전기 절감형 전압 입력 장치 |
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2002
- 2002-01-18 JP JP2002009570A patent/JP3680161B2/ja not_active Expired - Fee Related
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