JP4713331B2 - Constant attenuation filter - Google Patents
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本発明は、減衰帯域を任意の減衰レベルでフラットにする定減衰量フィルタに関する。 The present invention relates to a constant attenuation filter that flattens an attenuation band at an arbitrary attenuation level.
地上デジタルTV放送開始に伴い、現在の地上アナログTV放送を維持しながら地上デジタルTV放送用の周波数(チャンネル)を確保するため、多くの地域ではアナログ周波数変更(アナ・アナ変更)が行なわれる。このアナログ周波数変更において、現在のUHF帯のアナログTV放送は、例えばUHF帯における40チャンネル以上の高帯域に移され、低帯域の13〜30チャンネルにおいて地上デジタルTV放送が行なわれる。そして、2011年には地上アナログTV放送が終了し、地上デジタルTV放送へ完全に移行する予定となっている。
With the start of terrestrial digital TV broadcasting, analog frequency changes (ana-ana change) are performed in many areas in order to secure the frequency (channel) for terrestrial digital TV broadcast while maintaining the current terrestrial analog TV broadcast. In this analog frequency change, the current UHF band analog TV broadcast is moved to, for example, a high band of 40 channels or more in the UHF band, and terrestrial digital TV broadcast is performed on the
従って、上記アナログ周波数変更が行なわれる地域では、地上デジタルTV放送へ完全に移行するまでのサイマル放送期間、既存受信設備の改修が避けられない。特に、増幅器の使用施設は、受信電界強度の強弱に加え受信電波の波数の増加による増幅器の利得飽和に伴う歪障害を引起こすという問題がある。 Therefore, in the area where the analog frequency change is performed, it is inevitable that the existing receiving equipment is improved during the simulcast period until the transition to the terrestrial digital TV broadcast is completed. In particular, there is a problem in the facility where the amplifier is used, in addition to the strength of the received electric field strength, causing a distortion failure due to gain saturation of the amplifier due to an increase in the wave number of the received radio wave.
多くの対策は、増幅器の利得を下げるか、フィルタを用いる方法を採用している。前者の増幅器の利得を下げる方法は、強電波以外の弱電波もレベルが下がるため、強電波の受信は良いが、弱電波は画質の劣化を生じる。 Many countermeasures employ a method of reducing the gain of the amplifier or using a filter. The former method of lowering the gain of the amplifier reduces the level of weak radio waves other than strong radio waves, so that reception of strong radio waves is good, but weak radio waves cause degradation of image quality.
また、後者のフィルタを用いる方法は、強電波を減衰させて弱電波を通過させるため、弱電波の受信は良いが、強電波はフィルタの作用で減衰し、画像の劣化を生じる。
上記フィルタとしては、図11に示すように構成されたハイパスフィルタ10が用いられる。このハイパスフィルタ10は、入力端子11と出力端子12間に複数例えば4個のキャパシタンス(コンデンサ)13a〜13dが直列に設けられ、各キャパシタンス13a〜13dの接続点と接地間にキャパシタンス14とリアクタンス(高周波コイル)15からなる直列共振回路16a〜16cが設けられる。
The latter method using the filter attenuates the strong radio wave and allows the weak radio wave to pass therethrough, so that the reception of the weak radio wave is good. However, the strong radio wave is attenuated by the action of the filter and causes deterioration of the image.
As the filter, a high-
図12は、上記ハイパスフィルタ10の周波数特性を示したもので、横軸に周波数をとり、縦軸に減衰量をとって示した。上記ハイパスフィルタ10は、特性をシャープにするために共振回路を使用した有極性ハイパスフィルタであり、減衰帯域で部分的に減衰量が大きくなる有極特性となっている。
FIG. 12 shows the frequency characteristics of the high-
上記従来のハイパスフィルタ10では、減衰帯域で有極特性を示すため、減衰特性の大きい周波数帯域に存在するチャンネルは、受信電波が著しく減衰して正常に受信できなくなる。
Since the conventional high-
また、電波の微弱な地域で用いられるTV受信用ブースタにおいても、地上デジタルTV放送開始に伴い、混変調が発生してTV受信機に妨害を与える恐れがある。このような受信障害を防止するため、UHF帯のTV受信信号を増幅器で増幅した後、分配器で2分配し、アナログTV帯域用の帯域通過フィルタ及びデジタルTV帯域用の帯域通過フィルタに入力して妨害波を除去するようにしたブースタが考えられている(例えば、特許文献1参照。)。
上記従来の有極性ハイパスフィルタは、減衰帯域における減衰量が大きくなって地上デジタルTV放送の受信画像が劣化するという問題があり、且つ減衰帯域で生じる有極特性によって特定チャンネルの受信が不可能になるという問題がある。 The conventional polar high-pass filter has a problem in that the attenuation amount in the attenuation band becomes large and the received image of the terrestrial digital TV broadcast is deteriorated, and the reception of a specific channel is impossible due to the polar characteristic generated in the attenuation band. There is a problem of becoming.
また、アナログTV帯域用の帯域通過フィルタ及びデジタルTV帯域用の帯域通過フィルタを設けて妨害波を除去するようにしたブースタは、各地域のデジタルTV放送チャンネルに対応させて特性の異なる帯域通過フィルタを実装する必要があり、その種類が非常に多くなる。また、ブースタは高価であり、各地域に合わせて多品種用意することは製作、製品管理等の点で好ましくない。 Further, a booster provided with a band-pass filter for analog TV band and a band-pass filter for digital TV band to remove interference waves is a band-pass filter having different characteristics corresponding to the digital TV broadcast channel in each region. Need to be implemented, and there are so many types. Also, the booster is expensive, and it is not preferable in terms of production, product management, etc., to prepare various types according to each region.
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、減衰帯域を任意の減衰レベルで平坦にでき、信号出力レベルを平準化して受信電界強度の強弱による歪障害を軽減し、良好な受信レベルを得ることができる定減衰量フィルタを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. The attenuation band can be flattened at an arbitrary attenuation level, the signal output level is leveled, distortion distortion due to the strength of the received electric field strength is reduced, and good reception is achieved. An object of the present invention is to provide a constant attenuation filter capable of obtaining a level.
第1の発明に係る定減衰量フィルタは、入力端子と出力端子間に設けられる有極性のハイパスフィルタと、前記ハイパスフィルタと並列に設けられ、前記ハイパスフィルタの阻止帯域を通過させる特性を有する無極性のローパスフィルタとを具備し、前記ハイパスフィルタとローパスフィルタとの合成により総合特性の減衰域を略平坦な周波数特性とし、減衰域における定減衰量の値を前記ローパスフィルタの傾斜特性により設定することを特徴とする。 Constant attenuation filter according to the first invention has a high-pass filter polar provided between an input terminal and an output terminal, provided in parallel with the high-pass filter, the characteristic of passing the stop band of the high pass filter apolar A general low-pass filter, and by combining the high-pass filter and the low-pass filter, the attenuation range of the overall characteristic is made to be a substantially flat frequency characteristic, and a constant attenuation value in the attenuation range is set by the slope characteristic of the low-pass filter. It is characterized by that.
第2の発明は、前記第1の発明に係る定減衰量フィルタにおいて、前記ローパスフィルタに直列にアッテネータを設け、該アッテネータにより前記減衰域における定減衰量の値を調整することを特徴とする。 According to a second invention, in the constant attenuation filter according to the first invention, an attenuator is provided in series with the low-pass filter, and the value of the constant attenuation in the attenuation region is adjusted by the attenuator.
本発明によれば、非常に簡単な構成で減衰帯域を任意の減衰レベルで平坦にでき、信号出力レベルを平準化して受信電界強度の強弱による歪障害を軽減し、良好な受信レベルを得ることができる。 According to the present invention, the attenuation band can be flattened at an arbitrary attenuation level with a very simple configuration, the signal output level is leveled, distortion distortion due to the strength of the received electric field strength is reduced, and a good reception level is obtained. Can do.
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
(基本構成図)
図1は本発明に係る定減衰量フィルタ20の基本構成を示すブロック図である。
本発明に係る定減衰量フィルタ20は、入力端子21と出力端子22との間に有極性ハイパスフィルタ(HPF)23と無極性ローパスフィルタ(LPF)24を並列に接続して構成したものである。上記入力端子21には、例えばアンテナで受信された信号が入力される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Basic configuration diagram)
FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration of a
The
上記有極性ハイパスフィルタ23は、従来のハイパスフィルタと同様の有極性のフィルタであり、減衰域においてβの減衰量を有している。また、無極性ローパスフィルタ24は、有極性ハイパスフィルタ23の阻止帯域を通過させる特性を有している。
The polar high-
上記のように有極性ハイパスフィルタ23と、上記有極性ハイパスフィルタ23の阻止帯域を通過させる特性を有する無極性ローパスフィルタ24とを並列に接続した構成とすることにより、その総合特性における減衰域を平坦(フラット)にすることができる。
As described above, the polar high-
そして、減衰域における定減衰量αの値は、無極性ローパスフィルタ24の傾斜特性を利用して設定する。従って、上記無極性ローパスフィルタ24の傾斜部分の減衰量を変えることで、定減衰量αを任意に可変設定することができる。また、上記減衰域における定減衰量αは、上記有極性ハイパスフィルタ23における減衰量βより少ない値となっている。
The value of the constant attenuation amount α in the attenuation region is set using the slope characteristic of the nonpolar low-
上記のように減衰帯域を平坦にし、その定減衰量αを所定のレベルに設定することで、増幅器の入力レベルを平準化し、受信電界強度の強弱による歪障害を軽減して良好な受信レベルを得ることができる。 By flattening the attenuation band as described above and setting the constant attenuation amount α to a predetermined level, the input level of the amplifier is leveled, distortion distortion due to the strength of the received electric field strength is reduced, and a good reception level is obtained. Obtainable.
(第1実施形態)
次に、本発明の第1実施形態について説明する。
図2は、本発明の第1実施形態に係る定減衰量フィルタ20Aの回路構成図である。
有極性ハイパスフィルタ23は、図11に示した従来のハイパスフィルタと同様の構成であり、入力端子21と出力端子22間に複数例えば4個のキャパシタンス31a〜31dが直列に設けられ、各キャパシタンス(コンデンサ)31a〜31dの接続点と接地間にキャパシタンス32とリアクタンス(高周波コイル)33からなる直列共振回路34a〜34cが設けられる。
(First embodiment)
Next, a first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 2 is a circuit configuration diagram of the
The polar high-
また、無極性ローパスフィルタ24は、入力端子21と出力端子22間に複数例えば4個のリアクタンス41a〜41dが直列に設けられ、各リアクタンス41a〜41dの接続点と接地間にキャパシタンス42a〜42cが設けられる。
In the nonpolar low-
図3(a)は上記有極性ハイパスフィルタ23の周波数特性、図3(b)は上記無極性ローパスフィルタ24の周波数特性であり、横軸に周波数(MHz)をとり、縦軸に減衰量(dB)をとって示した。なお、図3は、470〜770MHzのUHF帯域(13〜62チャンネル)において、535〜770MHzを通過帯域、535MHz以下を減衰帯域に設定した場合の例を示している。
3A shows the frequency characteristic of the polar high-
図4は定減衰量フィルタ20Aの総合特性であり、横軸に周波数(MHz)をとり、縦軸に減衰量(dB)をとって示した。
FIG. 4 shows the overall characteristics of the
上記のように有極性ハイパスフィルタ23と、上記有極性ハイパスフィルタ23の阻止帯域を通過させる特性を有する無極性ローパスフィルタ24とを並列に接続した構成とすることにより、その総合特性における減衰域、図4に示すように例えば470〜535MHzの減衰域Aを平坦にすることができる。
As described above, the polar high-
上記第1実施形態に係る定減衰量フィルタ20Aは、図1の基本構成で説明したように減衰帯域を平坦にし、その定減衰量αを所定のレベルに設定することで増幅器の入力レベルを平準化し、受信電界強度の強弱による歪障害を軽減して良好な受信レベルを得ることができる。また、第1実施形態に係る定減衰量フィルタ20Aは、デジタルTV放送において、ガードバンド(干渉対策用帯域)が比較的少ない場合に有効である。
The
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
図5は、本発明の第2実施形態に係る定減衰量フィルタ20Bの回路構成図である。
この第2実施形態に係る定減衰量フィルタ20Bは、第1実施形態に係る定減衰量フィルタ20Aにおいて、無極性ローパスフィルタ24に代えて、無極性ローパスフィルタ24a、可変形アッテネータ(ATT)43、無極性ローパスフィルタ24bからなる直列回路を設けたものである。上記可変形アッテネータ43は、減衰量γを任意に可変設定することが可能である。また、無極性ローパスフィルタ24a、24bは、第1実施形態に係る無極性ローパスフィルタ24と同様に構成される。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 5 is a circuit configuration diagram of a
The
上記第2実施形態では、上記第1実施形態と同様の効果が得られると共に、可変形アッテネータ43で減衰量γを調整可能とすることにより、フィルタ総合特性における減衰域における定減衰量αをγ分容易に可変設定することができ、ガードバンドが比較的多くとれる場合に有効である。
In the second embodiment, the same effects as in the first embodiment can be obtained, and the attenuation amount γ can be adjusted by the
上記第2実施形態では、ローパスフィルタ側を2つの無極性ローパスフィルタ24a、24b間に可変形アッテネータ43を設けた構成としたが、簡易型としては図6に示すように可変形アッテネータ43と1つの無極性ローパスフィルタ24とを組み合わせて構成してもよい。なお、図6では、有極性ハイパスフィルタ23及び無極性ローパスフィルタ24の具体的な回路構成を示したが、第1実施形態と同様の構成であるので、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
上記図6に示すように簡易型の構成とした場合においても、図5に示した定減衰量フィルタと略同等の効果を得ることができる。
In the second embodiment, the
Even in the case of a simple configuration as shown in FIG. 6, substantially the same effect as that of the constant attenuation filter shown in FIG. 5 can be obtained.
なお、上記第2実施形態では、可変形アッテネータ43を用いた場合について示したが、固定形のアッテネータを用いても良い。
In the second embodiment, the
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態について説明する。
図7は、本発明の第3実施形態に係る定減衰量フィルタ20Cの基本構成を示す回路構成図である。なお、図7はハイパスフィルタ特性とする場合の構成例を示している。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
FIG. 7 is a circuit configuration diagram showing a basic configuration of a constant attenuation filter 20C according to the third embodiment of the present invention. FIG. 7 shows a configuration example in the case where the high-pass filter characteristic is used.
図7に示すように入力端子51と出力端子52との間に3dB方向性結合器53を設け、この3dB方向性結合器53の2つの結合出力端にローパスフィルタ(LPF1)54とローパスフィルタ(LPF2)55を接続する。このローパスフィルタ54、55は、それぞれ終端器56、57を介して接地される。上記ローパスフィルタ54、55は、同じ特性のものを使用する。
As shown in FIG. 7, a 3 dB
3dB方向性結合器53としては、例えば2重巻らせん型あるいはストリップライン型のものを使用する。2重巻らせん型のものは小型化が可能であり、ストリップライン型のものは、プリント基板を使用してバラツキの少なく、高品質とすることができる。
As the 3 dB
ローパスフィルタ54、55としては、例えば通常良く使用されているLCフィルタで良い。終端器56、57としては、例えば50Ω(又は75Ω)の抵抗、又はπ型あるいはT型のアッテネータを使用する。
As the low-
次に、上記定減衰量フィルタ20Cの動作を説明する。
a.入力端子51から入力された信号は、3dB方向性結合器53で2分配されてローパスフィルタ54及びローパスフィルタ55側に出力される。
b.ローパスフィルタ54、55の減衰域に相当する周波数成分は、反射されて入力端子51及び出力端子52側に出力される。
c.ローパスフィルタ54、55の通過域に相当する周波数成分は、ローパスフィルタ54、55を通過して終端器56、57に吸収される。この結果、ローパスフィルタ54、55の通過域に相当する周波数成分は、出力端子52側には出力されない。
Next, the operation of the constant attenuation filter 20C will be described.
a. The signal inputted from the
b. The frequency component corresponding to the attenuation region of the low-
c. The frequency component corresponding to the pass band of the low-
d.ローパスフィルタ54、55で反射されて入力端子51及び出力端子52側に戻った信号は、図8に示す位相関係となり、結果的に入力端子51側には出力されず、全て出力端子52側に出力される。
d. The signals reflected by the low-
図8において、入力端子51に入力される信号に関し、ローパスフィルタ54、55の通過域に相当する周波数成分をfp成分、ローパスフィルタ54、55の減衰域に相当する周波数成分をfr成分とする。
In FIG. 8, regarding the signal input to the
入力端子51から3dB方向性結合器53に入力された信号のfp、fr成分は、それぞれ3dB方向性結合器53で2分配されて、fp/2、fr/2となる。このときローパスフィルタ54側に出力される信号成分の位相は0°、ローパスフィルタ55側に出力される信号成分の位相は−90°である。
The fp and fr components of the signal input from the
このときローパスフィルタ54、55の通過域に相当する周波数成分fp/2は、ローパスフィルタ54、55を通過して終端器56、57に吸収され、出力端子52側には出力されない。
At this time, the frequency component fp / 2 corresponding to the pass band of the low-
また、ローパスフィルタ54、55の減衰域に相当する周波数成分fr/2は、反射されて再び3dB方向性結合器53で2分配され、fr/4となって入力端子51及び出力端子52側に出力される。このときローパスフィルタ54から入力端子51側に反射されたfr/4の位相は0°、出力端子52側に反射されたfr/4の位相は−90°となる。
Further, the frequency component fr / 2 corresponding to the attenuation region of the low-
一方、ローパスフィルタ55から入力端子51側に反射された信号の周波数成分fr/4は、位相が90°遅れるので、結果的に「−90°+(−90°)=−180°」となる。また、ローパスフィルタ55から出力端子52側に反射されたfr/4の位相は、−90°である。
On the other hand, the frequency component fr / 4 of the signal reflected from the low-
この結果、ローパスフィルタ54、55から入力端子51側に反射されるfr/4の位相は、「0°」と「−180°」となって相殺される。
As a result, the phase of fr / 4 reflected from the low-
また、ローパスフィルタ54、55から出力端子52側に反射されるfr/4の位相は、何れも「−90°」となり、加算されてfr/2(−90°)となる。
Further, the phase of fr / 4 reflected from the low-
上記ローパスフィルタ54、55から入力端子51側に反射される信号frは、位相差が180°となって相殺されるので、信号frは全て出力端子52側に出力されることになる。
Since the signal fr reflected from the low-
e.上記のようにローパスフィルタ54、55の通過域に相当する成分fpは、出力端子52側には出力されないが、3dB方向性結合器53の端子間結合、すなわち入力端子51と出力端子52間の減衰量以上にはならないので、入力端子51から出力端子52への漏洩相当の減衰量が得られることになる。入力端子51と出力端子52との間の減衰量は、3dB方向性結合器53のアイソレーション(結合減衰量)で制約されるため、3dB方向性結合器53に負荷したローパスフィルタ54、55の減衰量とは無関係になる。
e. As described above, the component fp corresponding to the pass band of the low-
図9は上記定減衰量フィルタ20Cの周波数特性を示したもので、実線aは入力端子51と出力端子52との間の特性、破線bはローパスフィルタ54、55の特性を示している。図9では、約400〜600MHzの周波数帯域が減衰域、600MHz〜770MHzの周波数帯域が通過域となっている。
FIG. 9 shows the frequency characteristics of the constant attenuation filter 20C. The solid line a indicates the characteristics between the
上記実施形態によれば、入出力端子間に設けた3dB方向性結合器53にローパスフィルタ54、55を接続し、前記ローパスフィルタ54、55を通過した信号を終端器56、57で吸収することによって、簡単な機器の組み合わせで図9に示すように一定減衰量を広帯域に亘って得ることができる。減衰域で得られる一定減衰量の値は、理論的には何dBでも可能であるが、実用的には20〜30dBである。
According to the above embodiment, the low-
次に、上記実施形態において、一定減衰量の値を変更する場合について説明する。
上記実施形態で説明したように、減衰量は3dB方向性結合器53のアイソレーションの値以上にすることはできないが、逆に例えば15dB、10dB等の値に減らすことは可能である。
Next, a case where the value of the constant attenuation is changed in the above embodiment will be described.
As described in the above embodiment, the attenuation cannot be greater than the isolation value of the 3 dB
一定減衰量が得られるのは、ローパスフィルタ54、55を通過した信号が終端器56、57で吸収されるためであるので、一部の吸収されない成分(fp成分)を作り出せばよい。すなわち、3dB方向性結合器53に負荷するローパスフィルタ54、55の通過域におけるVSWRの値により、入力端子51と出力端子52との間の減衰量を変えることができる。
The reason why the constant attenuation is obtained is that the signals that have passed through the low-
図10は、負荷するローパスフィルタ54、55のVSWRの値と入力端子51及び出力端子52間の減衰量の関係を示したものである。通過域のVSWRを図10に示すように1.10〜3.00の範囲で設定した場合、入力端子51と出力端子52との間の減衰量は、約26dB〜6dBの範囲で設定することができる。なお、3dB方向性結合器53のアイソレーションが例えば25dBであった場合は、入出力間の最大の減衰量は25dBになる。
FIG. 10 shows the relationship between the value of VSWR of the low-
上記のように負荷するローパスフィルタ54、55のVSWRの値を変えることによって入力端子51及び出力端子52間の減衰量を設定することができる。ローパスフィルタ54、55のVSWRは、回路定数を選定することによって図10に示す値に設定することが可能である。
The attenuation amount between the
なお、上記実施形態では、3dB方向性結合器53にローパスフィルタ54、55を接続して定減衰量ハイパスフィルタ(HPF)特性を得る場合について説明したが、定減衰量ローパスフィルタ(LPF)特性を得る場合には、ローパスフィルタ54、55に代えてハイパスフィルタを使用する。
In the above embodiment, the case where the low-
また、3dB方向性結合器53に負荷としてバンドパスフィルタを接続した場合には、定減衰量帯域阻止フィルタ(BEF)特性を得ることができる。
When a band pass filter is connected as a load to the 3 dB
また、3dB方向性結合器53に負荷として帯域阻止フィルタを接続した場合には、定減衰量バンドパスフィルタ特性を得ることができる。
上記何れの場合においても、減衰域の減衰量は略一定に保持される。
Further, when a band rejection filter is connected as a load to the 3 dB
In any of the above cases, the attenuation amount in the attenuation region is kept substantially constant.
また、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できるものである。 Further, the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage.
20、20A、20B、20C…定減衰量フィルタ、21…入力端子、22…出力端子、23…有極性ハイパスフィルタ、24…無極性ローパスフィルタ、31a〜31d…キャパシタンス、32…キャパシタンス、33…リアクタンス、34a〜34c…直列共振回路、41a〜41d…リアクタンス、42a〜42c…キャパシタンス、43…可変形アッテネータ、51…入力端子、52…出力端子、53…3dB方向性結合器、54、55…ローパスフィルタ、56、57…終端器。
20, 20A, 20B, 20C ... constant attenuation filter, 21 ... input terminal, 22 ... output terminal, 23 ... polar high-pass filter, 24 ... nonpolar low-pass filter, 31a-31d ... capacitance, 32 ... capacitance, 33 ...
Claims (2)
前記ハイパスフィルタとローパスフィルタとの合成により総合特性の減衰域を略平坦な周波数特性とし、減衰域における定減衰量の値を前記ローパスフィルタの傾斜特性により設定することを特徴とする定減衰量フィルタ。 A polar high-pass filter provided between the input terminal and the output terminal, and a non-polar low-pass filter provided in parallel with the high-pass filter and having a characteristic of passing the stop band of the high-pass filter,
A constant attenuation filter characterized by combining the high-pass filter and the low-pass filter to make the attenuation range of the overall characteristic a substantially flat frequency characteristic, and setting the constant attenuation value in the attenuation range by the slope characteristic of the low-pass filter. .
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