JPH04230125A - 送信−　受信切換器 - Google Patents

送信−　受信切換器

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Publication number
JPH04230125A
JPH04230125A JP3146709A JP14670991A JPH04230125A JP H04230125 A JPH04230125 A JP H04230125A JP 3146709 A JP3146709 A JP 3146709A JP 14670991 A JP14670991 A JP 14670991A JP H04230125 A JPH04230125 A JP H04230125A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
switch
rectifier
diodes
voltage
transmission
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP3146709A
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English (en)
Inventor
Klaus Zametzer
クラウス　ツアメツアー
Markus Vester
マルクス　フエスター
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Publication of JPH04230125A publication Critical patent/JPH04230125A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/38—Transceivers, i.e. devices in which transmitter and receiver form a structural unit and in which at least one part is used for functions of transmitting and receiving
    • H04B1/40—Circuits
    • H04B1/44—Transmit/receive switching
    • H04B1/48—Transmit/receive switching in circuits for connecting transmitter and receiver to a common transmission path, e.g. by energy of transmitter

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)
  • Transceivers (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高周波送信信号をアン
テナ端子に接続可能なアンテナへ伝達するための送信チ
ャネルと、アンテナから受信された信号を受信器へ伝達
するための受信チャネルとを有する送信−受信切換器で
あって、受信チャネルのなかに高周波スイッチとして少
なくとも１つのダイオードが配置されている送信−受信
切換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】送信−受信切換器は、交互に送信器およ
び受信器を１つのアンテナと接続するために利用される
。従って、送信−受信切換器はアンテナ切換スイッチと
異なるものではなく、また電気的に機械的切換スイッチ
に相当する。
【０００３】冒頭に記載した種類の送信−受信切換器は
図書“ＰＩＮおよびショットキダイオード”、Ｅｒｉｃ
ｈ　Ｒｅｎｚ著、ハイデルベルグ出版、１９７６年、第
１２１および１２２頁に記載されている。受信チャネル
内のダイオードは直流電圧により導通もしくは阻止方向
にバイアスされる。その際に受信チャネル内のダイオー
ドには高い要求が課せられる。一方ではダイオードは比
較的大きい電力の送信信号を受信器から隔てなければな
らない。他方では受信の場合には比較的小さい受信信号
ができるかぎりわずかなダンピングでアンテナから受信
器へ伝達されなければならない。受信チャネルを阻止す
るためには阻止直流電圧は少なくとも送信電圧の振幅と
同じ高さでなければならない。前記の文献には阻止電圧
の発生については詳細に立ち入られていない。
【０００４】米国特許第　４，６７３，８３１号明細書
には、阻止または導通のために非常にわずかなエネルギ
ーしか必要としないダイオードを有する高周波スイッチ
に対する複数の回路が提案されている。しかし、これら
の回路では、使用されるＰＩＮダイオードが大きい阻止
損失を有するので、大きい電力を阻止することは可能で
ない。１つの変形例ではそこに、高速のスイッチングお
よび良好な隔離を達成するため、外部電圧源からの阻止
電圧がダイオードに与えられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、受信
チャネル内のダイオードに対する阻止電圧の発生のため
に別の電源部分を必要としない送信−受信切換器を提供
することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この課題は、本発明によ
れば、送信の際に受信チャネルの阻止のために必要とさ
れる阻止電圧を送信信号から発生する整流器が送信チャ
ネルおよびダイオードと接続されており、また受信の際
に阻止電圧がダイオードに与えられないようにする制御
れさるスイッチが設けられていることにより解決される
。
【０００７】こうして別の阻止電圧整流器が省略される
。このことは特に核磁気トモグラフィ装置のなかの送信
−受信切換器に対して有利である。なぜならば、高電圧
線が患者室のなかに導かれなくてよいからである。
【０００８】本発明の有利な実施例は、アンテナ端子と
送信チャネル内の整流器の端子との間に、整流器による
受信信号のダンピングを防止する少なくとも１つのしき
い値回路が配置されていることを特徴とする。いずれに
せよ電力の小さい受信信号はこうして整流器によりさら
に追加的にダンピングされることはない。
【０００９】本発明の特に有利な実施例は、整流器が電
圧増倍器として構成されており、また電圧増倍器の各段
が分圧器を介して送信チャネルと接続されていることを
特徴とする。それにより整流ダイオード内の阻止損失が
約３０ＭＨｚからの範囲内の非常に高周波の送信信号の
際に容認可能な限界内に保たれる。
【００１０】分圧器による送信信号のダンピングをわず
かに保つため、別の有利な実施例では、分圧器が静電容
量式分圧器として構成されている。
【００１１】非常に高い直流電圧を発生するために、平
滑化コンデンサのディメンジョニングに対して、別の実
施例により、単一の段の直流電圧が基準電位に関係付け
られており、またすべての段の直流電圧が全電圧に加え
られることは有利である。
【００１２】全阻止電圧が送信過程の開始後に時間遅れ
をもってはじめて得られるので、有利な実施例では、受
信チャネル内の高周波スイッチは２つの逆直列に接続さ
れているダイオードを含んでおり、それらの接続点が制
御されるスイッチを介して整流器と接続されている。そ
れによって、最初の送信の瞬間に高周波スイッチが大き
い損失の甘受のもとに自己阻止性であることが保証され
ている。損失電力はその際にダイオードの熱容量により
受け入れられる。全阻止電圧の確立の後にダイオード内
の阻止損失は強く減ぜられる。
【００１３】別の特別な実施例は、逆直列に接続されて
いるダイオードがそれらの陰極で互いに接続されており
、また整流器が正の阻止電圧を供給することを特徴とす
る。それによりダイオードに対する制御電流の発生と関
連して望ましい回路構成が達成される。
【００１４】別の有利な実施例では、高周波スイッチの
なかにＰＩＮダイオードが使用されている。ＰＩＮダイ
オードは高周波ダイオードスイッチのなかに使用するの
に特に適している。なぜならば、それはオン状態でわず
かな挿入ダンピングを、またオフ状態で高い絶縁ダンピ
ングを有するからである。
【００１５】別の有利な実施例では、ＰＩＮダイオード
のスイッチオンのために必要な低い一定の直流電圧をア
ンテナおよび受信器から脱結合するために、逆直列に接
続されているダイオードの陽極が結合コンデンサと接続
されている。
【００１６】別の有利な実施例では、高周波スイッチ内
の逆直列のダイオードに阻止の際に送信電圧のそれぞれ
等しい部分を降下させるため、アンテナ側のＰＩＮダイ
オードに対して並列に、リアクトルとコンデンサとの直
列回路から成るフィルタ要素が接続されており、別の等
しいフィルタ要素が両ＰＩＮダイオードの接続点と基準
電位との間に接続されている。その際リアクトル該接続
点と、コンデンサが基準電位と接続され、また整流器が
スイッチを介して第２のフィルタ要素のリアクトルおよ
びコンデンサの接続点と接続されている。
【００１７】別の有利な実施例は、受信の際に導通のた
めに高周波スイッチ内のダイオードの陰極にそれぞれリ
アクトルを介して制御電流が供給可能であることを特徴
とする。この回路対策により同時に、逆直列のダイオー
ドの陽極における結合コンデンサが送信から受信への、
またはその逆の送信−受信切換器の切換の際に強く充放
電されることが回避される。
【００１８】
【実施例】以下，本発明の２つの実施例を２つの図面に
より説明する。図１および図２に示されている送信−受
信切換器は特に医学用核スピン共鳴装置において使用す
るために適合されている。それは広帯域で約１０ＭＨｚ
ないし９０ＭＨｚの周波数範囲、すなわち８０ＭＨｚの
帯域幅を有する送信パルスを約１５ｋＷのパルス電力で
アンテナに伝達することを許す。送信端子は参照符号Ｓ
を、アンテナ端子はＡを、また受信器端子はＥを付され
ている。送信−受信切換器を送信動作または受信動作に
交互に切換えるため制御入力端Ｓｔが設けられている。 送信端子Ｓとアンテナ端子Ａとの間の送信チャネル２の
なかに直列に３つのしきい値回路４が配置されている。 これらのしきい値回路４は主として逆並列に接続されて
いるダイオードから成っている。アンテナ端子Ａと受信
器端子Ｅとの間の受信チャネル６のなかには高周波スイ
ッチ８が配置されている。これは送信の場合に、送信信
号が受信器端子Ｅに到達するのを防止し、また受信の場
合に、受信信号ができるかぎり擾乱されずにアンテナか
ら受信器へ伝達されるように計らう。送信信号の残りは
制限器回路１０のなかで基準電位に向けて導き出される
。
【００１９】高周波スイッチ８は、２つの逆直列に接続
た、陰極で互いに接続されているＰＩＮダイオードＶ１
およびＶ２を含んでいる。高周波スイッチ８はさらにダ
イオードＶ１およびＶ２と直列に、ＰＩＮダイオードＶ
１およびＶ２を直流電圧的にアンテナ端子Ａまたは受信
器端子Ｅから脱結合する２つの結合コンデンサＣ１およ
びＣ２を含んでいる。この目的で結合コンデンサＣ１は
アンテナ端子ＡおよびＰＩＮダイオードＶ１の陽極と、
また結合コンデンサＣ２は受信器端子ＥおよびＰＩＮダ
イオードＶ２の陽極と接続されている。
【００２０】阻止される両ＰＩＮダイオードＶ１および
Ｖ２に高周波送信電圧を均等に分配するため、２つのフ
ィルタ要素１２および１４が設けられている。各フィル
タ要素はコンデンサＣ３とリアクトルＬ１との直列回路
から成っている。第１のフィルタ要素１２はＰＩＮダイ
オードＶ１に対して並列に接続されており、その際にコ
ンデンサＣ３はＰＩＮダイオードＶ１の陽極と、またリ
アクトルＬ１はその陰極と接続されている。第２のフィ
ルタ要素１４のリアクトルＬ１はＰＩＮダイオードＶ２
の陰極と、また第２のフィルタ要素１４のコンデンサＣ
３は基準電位と接続されている。阻止のための直流電圧
は高周波スイッチ８に第２のフィルタ要素１４のリアク
トルＬ１とコンデンサＣ３との接続点において供給され
る。阻止直流電圧はここでは正であり、このことは電圧
矢印１５により示されている。
【００２１】両ＰＩＮダイオードＶ１およびＶ２を導通
状態にするための制御直流電流は両ＰＩＮダイオードＶ
１およびＶ２の陽極にそれぞれリアクトルＬ２を介して
供給される。両リアクトルＬ２は、制御電流を供給すべ
き電圧源を高周波的に受信チャネル６から脱結合する。 ＰＩＮダイオードＶ１およびＶ２に対する制御電流は約
２００ｍＡのオーダーである。
【００２２】受信チャネルのなかの高周波スイッチ８に
対する阻止電圧は送信信号から発生される。この目的で
第１および第２のしきい値回路４の間で整流器１６が送
信チャネル２と接続されている。すなわち整流器１６の
接続個所とアンテナ端子Ａとの間に２つのしきい値回路
４が配置されている。整流器はＧｒｅｉｎａｃｈｅｒま
たはＤｅｌｏｎ　回路という名称で知られている３段の
電圧増倍回路から成っている。
【００２３】電圧増倍回路の個々の段にはそれぞれ、コ
ンデンサＣ４とコンデンサＣ５との直列回路から成る静
電容量式分圧器を介して送信信号電圧が供給されている
。Ｃ４およびＣ５から成る分圧器は個々の段に送信信号
電圧の約１／６のみを供給する。コンデンサＣ４のキャ
パシタンス値はたとえば２ｐＦであり、またコンデンサ
Ｃ５のキャパシタンス値はたとえば１０ｐＦである。 電圧増倍回路の個々の段の接続点はそれぞれコンデンサ
Ｃ４およびＣ５の間の接続点１８である。従って電圧増
倍回路は、高周波の信号により条件付けられる整流器の
整流ダイオードのなかの高い損失電力を軽減するため、
分圧器と結び付けて使用される。
【００２４】各接続点１８には２つの整流ダイオードＶ
３およびＶ４が接続されており、その際に整流ダイオー
ドＶ３はその陰極で、また整流ダイオードＶ４はその陽
極で接続点１８と接続されている。個々の段の整流ダイ
オードＶ３およびＶ４はいま、整流ダイオードＶ３およ
びＶ４がすべて同一方向に向けられている直列回路を形
成するように互いに接続されている。ダイオード連鎖は
、電圧増倍回路の３つの段がそこで互いに接続されてい
る２つの接続点２０と、整流ダイオードＶ３の陽極およ
び整流ダイオードＶ４の陰極のなお開いている接続点と
を含んでいる。送信−受信切換器は正の電圧が高周波ス
イッチ８のなかのダイオードＶ１およびＶ２を阻止する
ように構成されているので、整流器１６の出力端１７は
６つの整流ダイオードＶ３およびＶ４から成るダイオー
ド連鎖のダイオードＶ４の自由な陰極と接続されており
、他方において基準電位はダイオード連鎖のダイオード
Ｖ３の自由な陽極と接続されている。
【００２５】電圧増倍器の各段にフィルタコンデンサＣ
６またはＣ７が対応付けられている。図１および図２に
よる実施例は単に個々の整流器段のフィルタコンデンサ
Ｃ６、Ｃ７、Ｃ８の配置の点で相違している。図１では
第１のフィルタコンデンサＣ６が整流器１６の出力端１
７に接続されている。フィルタコンデンサＣ７は第２お
よび第３の段の間で接続点２０に、またフィルタコンデ
ンサＣ８は第１および第２の段の間で同じく接続点２０
に接続されている。すべてのフィルタコンデンサＣ６、
Ｃ７、Ｃ８はその他方の端子で基準電位と接続されてい
る。コンデンサＣ６、Ｃ７、Ｃ８はたとえば３３ｐＦの
キャパシタンスを有する。
【００２６】整定した状態で整流器１６のなかの直流電
圧は下記のようにフィルタコンデンサＣ６、Ｃ７、Ｃ８
に分配される：出力側のフィルタコンデンサＣ６には全
直流電圧ＵＤＣがかかっている。第２および第３の段の
間のフィルタコンデンサＣ７にはＵＤＣの２／３の電圧
がかかっており、また第１および第２の段の間のフィル
タコンデンサＣ８にはＵＤＣの１／３の電圧がかかって
いる。こうして１つの段の両整流ダイオードＶ３および
Ｖ４にそれぞれＵＤＣの１／３の電圧がかかっている。 すなわち阻止電圧印加、従ってまた阻止損失電力は多段
の整流器では段数に相応して同一の出力電圧に対する１
段の整流器の場合よりもわずかである。
【００２７】図２では、図１と異なり、フィルタコンデ
ンサＣ６、Ｃ７、Ｃ８は、フィルタコンデンサＣ６、Ｃ
７、Ｃ８の電圧が全阻止電圧として加わるように互いに
接続されている。ここではフィルタコンデンサＣ８は一
方の端子で基準電位と接続されている。フィルタコンデ
ンサＣ８の他方の端子は整流器１６の第１および第２の
段の間の第１の接続点２０と接続されている。フィルタ
コンデンサＣ７はフィルタコンデンサＣ８と直列に第１
および第２の段の間の接続点２０および第２および第３
の段の間の接続点２０と接続されている。第３のフィル
タコンデンサＣ６は第２および第３の段の間の接続点２
０および整流器１６の出力端１７と接続されている。換
言すれば、いま整流器１６の出力端と基準電位との間に
、それぞれ整定状態でＵＤＣの１／３の電圧を有する３
つのフィルタコンデンサが直列に接続されている。直流
電圧対称化のためにそれぞれ各フィルタコンデンサＣ６
、Ｃ７、Ｃ８に抵抗Ｒ３が並列に接続されている。図２
による整流器１６の回路は、整流器１６に対して耐電圧
性があまり高くないフィルタコンデンサＣ６、Ｃ７、Ｃ
８が選ばれるときに有利である。
【００２８】図１および図２の双方で等しい仕方で、整
流器１６から供給される直流電圧ＵＤＣは制御されるス
イッチ２２を介して高周波スイッチ８のなかのＰＩＮダ
イオードＶ１およびＶ２に与えられる。相応の制御信号
を介して制御されるスイッチ２２のなかのトランジスタ
Ｔが阻止状態におかれていると、整流器１６から供給さ
れた電圧は抵抗Ｒ１を介して高周波スイッチ８に与えら
れる。いま受信の場合に阻止電圧が高周波スイッチ８に
与えられないようにされるべきであれば、制御されるス
イッチの入力端における制御信号は、トランジスタＴが
導通するように変更される。それにより一方では高周波
スイッチ８に対する阻止電圧がほぼ基準電位に減ぜられ
、また他方では両ＰＩＮダイオードＶ１およびＶ２が５
Ｖの電圧源から制御電流を与えられる。
【００２９】特に指摘すべきこととして、高周波スイッ
チ８のなかのＰＩＮダイオードＶ１およびＶ２と整流器
１６のなかの整流ダイオードＶ３およびＶ４との間の役
割分担は非常に有利である。ダイオードＶ１およびＶ２
は確かに低速であオン抵抗を有する。すなわち受信信号
を強くダンピングしない。それに対して整流ダイオード
Ｖ３およびＶ４は、高い阻止電圧を有する高速のスイッ
チングダイオードである。
【図面の簡単な説明】
【図１】すべての段の直流電圧が共通の基準電位を有す
るように段が接続されている電圧増倍器として構成され
た整流器を有する送信−受信切換器。
【図２】図１の送信−受信切換器と類似であり、ただし
単一の段の直流電圧が基準電位に関係付けられており、
すべての段の直流電圧が全阻止電圧として加わる送信−
受信切換器。
【符号の説明】
Ａ　　　　アンテナ端子 Ｃ１、Ｃ２　　　　結合コンデンサ Ｃ３　　コンデンサ Ｃ４、Ｃ５　　　　フィルタコンデンサＥ　　　　受信
器端子 Ｌ１、Ｌ２　　　　リアクトル Ｒ１　　抵抗 Ｓ　　　　送信器端子 Ｓｔ　　制御入力端 Ｔ　　　　トランジスタ Ｖ１、Ｖ２　　　　ＰＩＮダイオード Ｖ３、Ｖ４　　　　整流ダイオード ２　　　　送信チャネル ４　　　　しきい値回路 ６　　　　受信チャネル ８　　　　高周波スイッチ １０　　制限器回路 １２、１４　　　　フィルタ要素 １５　　電圧矢印 １６　　整流器 １７　　出力端 １８、２０　　　　接続点 ２２　　制御されるスイッチ

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　高周波送信信号をアンテナ端子（Ａ）
    に接続可能なアンテナへ伝達するための送信チャネル（
    ２）と、アンテナから受信された信号を受信器へ伝達す
    るための受信チャネル（６）とを有する送信−受信切換
    器であって、受信チャネル（６）のなかに高周波スイッ
    チとして少なくとも１つのダイオード（Ｖ１、Ｖ２）が
    配置されている送信−受信切換器において、送信の際に
    受信チャネル（６）の阻止のために必要とされる阻止電
    圧を送信信号から発生する整流器（１６）が送信チャネ
    ル（２）およびダイオード（Ｖ１、Ｖ２）と接続されて
    おり、また受信の際に阻止電圧がダイオード（Ｖ１、Ｖ
    ２）に与えられないようにする制御れさるスイッチ（２
    ２）が設けられていることを特徴とする送信−受信切換
    器。
  2. 【請求項２】　　アンテナ端子（Ａ）と送信チャネル（
    ２）内の整流器の端子との間に、整流器（１６）による
    受信信号のダンピングを防止する少なくとも１つのしき
    い値回路（４）が配置されていることを特徴とする請求
    項１記載の送信−受信切換器。
  3. 【請求項３】　　整流器（１６）が電圧増倍器として構
    成されており、また電圧増倍器の各段が分圧器（Ｃ４、
    Ｃ５）を介して送信チャネル（２）と接続されているこ
    とを特徴とする請求項１または２記載の送信−受信切換
    器。
  4. 【請求項４】　　分圧器（Ｃ４、Ｃ５）が静電容量式分
    圧器として構成されていることを特徴とする請求項３記
    載の送信−受信切換器。
  5. 【請求項５】　　電圧増倍器の段が、すべての段の直流
    電圧が共通の基準電位を有するように接続されているこ
    とを特徴とする請求項３または４記載の送信−受信切換
    器。
  6. 【請求項６】　　単一の段の直流電圧が基準電位に関係
    付けられており、またすべての段の直流電圧が全電圧に
    加えられることを特徴とする請求項３または４記載の送
    信−受信切換器。
  7. 【請求項７】　　電圧増倍器が３つの段を有することを
    特徴とする請求項３ないし６の１つに記載の送信−受信
    切換器。
  8. 【請求項８】　　受信チャネル（６）内の高周波スイッ
    チ（８）が２つの逆直列に接続されているダイオード（
    Ｖ１、Ｖ２）を含んでおり、それらの接続点が制御され
    るスイッチ（２２）を介して整流器（１６）と接続され
    ていることを特徴とする請求項１ないし７の１つに記載
    の送信−受信切換器。
  9. 【請求項９】　　逆直列に接続されているダイオード（
    Ｖ１、Ｖ２）がそれらの陰極で互いに接続されており、
    また整流器（１６）が正の阻止電圧を供給することを特
    徴とする請求項８記載の送信−受信切換器。
  10. 【請求項１０】　　高周波スイッチ（８）内のダイオー
    ド（Ｖ１、Ｖ２）がＰＩＮダイオードであることを特徴
    とする請求項１ないし９の１つに記載の送信−受信切換
    器。
  11. 【請求項１１】　　高周波スイッチ（８）内の逆直列に
    接続されているダイオード（Ｖ１、Ｖ２）の陽極が結合
    コンデンサ（Ｃ１、Ｃ２）と接続されていることを特徴
    とする請求項９または１０の１つに記載の送信−受信切
    換器。
  12. 【請求項１２】　　アンテナ側のＰＩＮダイオード（Ｖ
    １）に対して並列に、リアクトル（Ｌ１）とコンデンサ
    （Ｃ３）との直列回路から成るフィルタ要素（１２）が
    接続されており、別の等しいフィルタ要素（１４）が両
    ＰＩＮダイオード（Ｖ１、Ｖ２）の接続点と基準電位と
    の間に接続されており、その際リアクトル（Ｌ１）該接
    続点と、コンデンサ（Ｃ３）が基準電位と接続されてお
    り、また整流器（１６）がスイッチ（２２）を介して第
    ２のフィルタ要素（１４）のリアクトル（Ｌ１）および
    コンデンサ（Ｃ３）の接続点と接続されていることを特
    徴とする請求項１１記載の送信−受信切換器。
  13. 【請求項１３】　　受信の際に導通のために高周波スイ
    ッチ（８）内のダイオード（Ｖ１、Ｖ２）の陰極にそれ
    ぞれリアクトル（Ｌ２）を介して制御電流が供給可能で
    あることを特徴とする請求項１ないし１２の１つに記載
    の送信−受信切換器。
JP3146709A 1990-05-23 1991-05-21 送信−　受信切換器 Withdrawn JPH04230125A (ja)

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