JPH0630421B2 - 信号転送装置 - Google Patents

信号転送装置

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JPH0630421B2
JPH0630421B2 JP57000127A JP12782A JPH0630421B2 JP H0630421 B2 JPH0630421 B2 JP H0630421B2 JP 57000127 A JP57000127 A JP 57000127A JP 12782 A JP12782 A JP 12782A JP H0630421 B2 JPH0630421 B2 JP H0630421B2
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signal
control means
switching
transistor
output terminal
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テオドルス・カレル・フアン・ケツセル
アイゼ・カレル・デイ−クマンス
アルベルタス・ヤン・パウルス・マリア・フアン・ユ−デン
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Koninklijke Philips Electronics NV
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03GCONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G3/00Gain control in amplifiers or frequency changers
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03GCONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G3/00Gain control in amplifiers or frequency changers
    • H03G3/001Digital control of analog signals
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/60Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being bipolar transistors
    • H03K17/62Switching arrangements with several input- output-terminals, e.g. multiplexers, distributors
    • H03K17/6257Switching arrangements with several input- output-terminals, e.g. multiplexers, distributors with several inputs only combined with selecting means
    • H03K17/6264Switching arrangements with several input- output-terminals, e.g. multiplexers, distributors with several inputs only combined with selecting means using current steering means

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  • Control Of Amplification And Gain Control (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)
  • Signal Processing Not Specific To The Method Of Recording And Reproducing (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は信号用入力端子と、信号出力端子と、前記信号
用入力端子に結合された入力端子および入力信号の種々
の異なるレベルの信号を発生する複数の出力端子を有す
る信号分割回路網と、前記複数の出力端子の信号レベル
を前記信号出力端子に選択的に結合する少なくとも1群
の可制御スイッチと、これらスイッチを一度にターンオ
ンおよびオフする制御手段とを具え、振幅伝送特性を段
階状に調整し得る信号転送装置に関するものである。
このような信号転送装置はオーデイオアンプ内でのボリ
ュームコントロール又はトーンコントロール用の装置と
して使うことができ、このようなボリュームコントロー
ル装置は例えばオランダ国公開特許願第7811229号から
既知である。電子スイツチはしばしば誤り電圧を出す。
信号転送装置が切り替えられると変動する直流信号が出
力される。而してこの直流信号には種々の誤り電圧が含
まれており、オーデイオ装置ではこれらの種々の誤り電
圧がスイツチングクリツクとして再生される。そしてこ
のスイツチングクリツクは殊に信号がない時非常に耳障
りなものとして経験される。
本発明の目的はこのような欠点を持たない冒頭に記載し
たタイプの信号転送装置を提供するにある。
このような目的を達成するため、本発明は信号用入力端
子と、信号出力端子と、前記信号用入力端子に結合され
た入力端子および異なるレベルの入力信号を供給する複
数の出力端子を有する信号分割回路網と、前記複数の出
力端子の信号レベルを前記信号出力端子に選択的に結合
する可制御スイッチ群と、この可制御スイッチ群を制御
する制御手段とを具えた、振幅伝送特性を段階状に調整
し得る信号転送装置において、 前記制御手段は、制御動作時に、前記可制御スイッチ群
のうちの隣接する信号レベルが供給される2つのスイッ
チをそのスイッチオン期間が互いに重なり部分を有する
ように順次ターンオンするスイッチ切換手段と、ターン
オンしている前記スイッチに対して、その前半では時間
の関数として徐々に増加し、後半では時間に関数として
徐々に減少する電流を供給する第1および第2相補制御
電流発生器を具えた電流制御手段とからなり、 前記可制御スイッチ群は、各々が第1および第2トラン
ジスタを具える差動対の群からなり、前記第1および第
2トランジスタの各コレクタ電極は夫々共通接続されて
いてその差動出力を前記信号出力端子に出力するように
結合され、前記第1トランジスタのベース電極の各々は
前記信号分割回路網の出力端子に夫々結合され、前記第
2トランジスタのベース電極は共通端子に結合され、共
通接続された前記第1および第2トランジスタのエミッ
タ電極はそれぞれ前記スイッチ切換手段によってオン・
オフ制御されるスイッチングトランジスタを介して前記
電流制御手段に結合されるようにしたことを特徴とす
る。
このような本発明信号転送装置では誤り電圧がターンオ
ン時に滑らかに変化し、耳に聞こえるようなスイツチン
グクリツクを殆んど発生しない。
この点で前記可制御スイッチを特定の順序に従ってスイ
ッチオンオフさせ、制御信号入力端子をこの順序に従っ
てトランジスタスイッチを介して前記制御信号発生器の
第1出力端子と第2出力端子とに交互に接続し、前記ト
ランジスタスイッチを適宜制御してスイッチオンオフす
べきトランジスタ対の制御信号入力端子のみを前記制御
信号発生器に接続し得るようにするのが有利である。
制御信号発生器の点で本発明信号転送装置は制御信号発
生器が制御手段により同期がとられるデイジタル−アナ
ログ変換器を具えていて制御信号を発生し得るようにす
る。
次に制御信号発生器がクロツク信号により制御されるデ
イジタルのアツプ/ダウンカウンタを具え、上記クロツ
ク信号が制御手段の同期もとり、前記カウンタのカウン
トを入力信号としてデイジタル−アナログ変換器に印加
すると有利である。
図面につき本発明を詳細に説明する。図面は本発明に係
る信号転送装置の好適な一実施例を示したものである。
第1図は本発明原理を用いる階段状に制御される音量制
御回路の一実施例を示したものである。この音量制御回
路は信号入力端子1を具え、この入力端子1が電圧フオ
ロア(voltage follower)として構成された増幅器2に接
続され、この増幅器2が出力端子3を有する。この出力
端子3は抵抗分圧回路4を介して接地する。この抵抗分
圧回路4は所謂R−2Rはしご形回路網であり、これは1
段当り6dBの減衰を与え、16個のタツプLないしL
16を有し、タツプLは電圧フオロア2の全出力電圧を
供給し、タツプ16は接地する。タツプL,L
,L,L,L11,L13及びL15はスイツチング
増幅器5に接続する。このスイツチング増幅器5は入力
端子S,S,S,S,S,S11,S13及びS
15にスイツチング信号の指令が入つた時これらのタツプ
の1つを出力端子6に接続する。抵抗分圧回路4の他方
のタツプL,L,L,L,L10,L14及びL16
はスイツチング増幅器7に接続する。このスイツチング
増幅器7は入力端子S,S,S,S,S10,S
12及びS16にスイツチング信号の指令が入つた時これら
のタツプの一つを出力端子8に接続する。2個のスイツ
チング増幅器5及び7は出力端子6及び8が毎度2個の
順次のタツプ上の信号を担うように、即ち毎度2個のス
イツチング増幅器の一つが次段のスイツチング位置にス
イツチされるように制御される。減衰が一番小さい時増
幅器5がタツプLを出力端子6に接続し、増幅器7が
タツプLを出力端子8に接続する。次の減衰ステツプ
は増幅器5をターンオンすることにより得られ、タツプ
が出力端子6に接続される。次に、スイツチング増
幅器7に切り替えられ、タツプLを出力端子8に接続
する。このようにして全回路網4をカバーでき、出力端
子6及び8が何時も抵抗分圧回路4の2個の順次のタツ
プに接続され、出力端子6及び8が交互に最高の信号レ
ベルを担う。これは毎度2個の増幅器5及び7の一つだ
けが切り替えられるという利点を有する。出力端子6と
8の間に線形減衰回路9を入れる。この線形減衰回路9
はタツプD,D,D,D,D,D及びD
を有し、タツプD及びDが夫々出力端子6及び8の
電圧を担う。タツプD〜Dはスイツチング信号S21
〜S27の指令に基づきスイツチング増幅器10を介して出
力端子11に接続できる。タツプD〜Dのスイツチン
グ系列は毎回スイツチング増幅器5及び7のスイツチン
グ位置に依存して変わる。スイツチング増幅器5がタツ
プLが出力端子6に接続される位置にあり、スイツチ
ング増幅器7がタツプLが出力端子8に接続される位
置にある場合はスイツチング増幅器10が減衰を大きくし
つつタツプD〜Dを順次に出力端子11に接続する。
次に減衰を大きくする時はスイツチング増幅器5が切り
替えられてタツプLを出力端子6に接続し、スイツチ
ング増幅器10が減衰を大きくしつゝタツプD〜D
出力端子11に接続する。全部のスイツチング系列を第2
図に略式図示するが、ここで左側の2個の列は抵抗分圧
回路4のどのタツプがスイツチング増幅器5及び7によ
りスイツチされるかを示し、縦方向の矢印はスイツチン
グ系列を表し、右側の列はスイツチング増幅器10のスイ
ツチング方向を表わす。この図から判かる通りスイツチ
ング増幅器10が夫々非スイツチング増幅器7及び5に接
続されている夫々のタツプD及びDを出力端子11に
接続している間にスイツチング増幅器5及び7が切り替
わる。これはスイツチング増幅器5及び7によるスイツ
チングクリツクが出力端子11に到達しない点で大きな利
点となる。
第1図の制御回路ではスイツチング増幅器5,7及び10
を差動増幅器として構成しているが、これらの差動増幅
器は夫々交互にスイツチングできる非反転入力端子(A
,A,A,A,A,A11,A13,A15),
(A,A,A,A,A10,A12,A14,A16
及び(A21,A22,A23,A24,A25,A26,A27)と
出力端子に接続されている反転入力端子(−)とを有
し、上記非反転入力端子は対応する番号の制御入力端子
Sの信号でスイツチングできる。例えば制御入力端子S
21の信号は入力端子A21を働らかせる。従つてこれらの
スイツチング増幅器はスイツチングされた入力端子の信
号に対する電圧フオロアとして働らく。
第3図はこのようなスイツチング増幅器の一例としてス
イツチング増幅器10を示したものである。このスイツチ
ング増幅器10は7個の差動トランジスタ対(T11
12),(T21,T22),(T31,T32),(T41,T
42),(T51,T52),(T61,T62)及び(T71,T
72)を具える。トランジスタT11,T21,T31,T41
51,T61及びT71のベース電極は個々に対応する入力
端子A21,A22,A23,A24,A25,A26及びA27に接
続し、エミツタ電極は当該トランジスタ対の他方のトラ
ンジスタT12,T22,T32,T42,T52,T62及びT72
のエミツタ電極に接続し、コレクタは一つにまとめてコ
レクタ負荷12を介して正の電源端子(+)に接続する。
トランジスタ対の他方のトランジスタのベース電極は一
つにまとめて反転入力端子(−)に接続し、コレクタ電
極は一つにまとめてコレクタ負荷13を介して正の電源端
子に接続する。この結果これらのトランジスタは図示し
たように多重エミツタトランジスタで構成することもで
きる。負荷12及び13の両端間のコレクタ信号は差動増幅
器14と出力増幅器15とを介して出力端子11に増幅されて
現われる。そして反転入力端子(−)にもフイードバツ
クされる。
入力端子A21〜A27を個別に動作できるようにするた
め、夫々のトランジスタ対(T11,T12)〜(T71,T
72)のエミツタ電極を夫々の分離トランジスタT〜T
を介してエミツタ電流源に接続する。分離トランジス
タT〜Tのベース電極は基準電圧源Vrefに接続
し、エミツタ電極は夫々のスイツチングトランジスタB
21〜B27のコレクタに接続し、スイツチングトランジス
タB21〜B27のベース電極を夫々の制御入力端子S21
27に接続する。エミツタ電流源は例えば抵抗とするこ
とができる。従つて関連スイツチをターンオンすると基
準電圧Vrefと関連抵抗の値とにより決まるエミツタ電
流が発生し、このエミツタ電流により対向する入力端子
が活性化され、この入力端子に存在する信号が出力端子
11に現われる。増幅器5及び7はこれと対応する態様で
作ることができる。
前述したように、第1図に示した制御回路ではスイツチ
ング増幅器5及び7で発生したスイツチングクリツクは
出力端子11には現われない。しかし、スイツチング増幅
器10で発生したスイツチングクリツクの方は上記出力端
子に現われる。これらのスイツチングクリツクは各トラ
ンジスタ対が特定の誤り電圧を呈することにより惹起さ
れ、この誤り電圧が種々のスイツチング位置を通過する
時低周波のリツプルとして出力端子11に現われる。第4
図(実線)はこのような信号を表わす。集積回路化した
増幅器が正しく設計されている場合でもこの信号のせん
頭値は±2mVになることもある。スイツチング信号自
体は比較的低周波であるが、このスイツチング信号は殊
にオーデイオ信号がない場合スイツチングクリツクとし
て再生される。これらのスイツチングクリツクは誤り信
号の急峻な縁に起因する高調波で決まる。これらの耳に
聞こえるスイツチングクリツクは、一方のトランジスタ
対から他方のトランジスタ対への切り替えを急激に行な
わず(第3図)、同時にターンオンされているトランジ
スタ対のエミツタ電流を下げると共にスイツチングすべ
きトランジスタ対のエミツタ電流を増大させ、出力端子
11には一方の誤り信号から他方の誤り信号へのゆつくり
とした変化が得られるようにして防止することができ
る。これを第4図では破線で表わした。本例の制御回路
ではスイツチングトランジスタB21,B22,B23
24,B25,B26及びB27が順次にオンオフされる一定
したスイツチング順序になつているから逆相で増減する
2個の電流I及びIを用いれば足りる。一時には一
つのスイツチングしか導通しない関連スイツチを介して
電流Iが入力端子A21,A23,A25及びA27に対応す
るトランジスタ対に印加され、電流Iが他方のトラン
ジスタ対に印加される。而してこれらの電流Iおよび
は例えば二進アツプ/ダウンカウンタで制御される
D/A変換器により得られる。
第5図は信号I及びI並びに制御信号S〜S16
びS21〜S27を発生する制御装置の一例であり、第6図
は動作を説明するために若干個の信号を表わしたもので
ある。
この装置はクロツク信号発生器16を具え、このクロツク
信号発生器16からゲート回路17を介してクロツク信号C
(第6図)が送り込まれ、5ビツトカウンタ18を制御す
る。5ビツトカウンタ18の第1の4ビツト(1〜4)は
D/A変換器に対する二進入力信号として用いられる。
第5の最上位のビツト(5)は第1の4ビツトを反転する
反転ゲート回路を切り替えるのに使用される。このよう
にして第1の4ビツトは0000から1111へのサイクルを辿
り、次いで同じサイクルを逆向きに辿る。従つて反転回
路19の出力端子Q〜Qに現われる4ビツトは何時も
アツプ−ダウンサイクル(0000→1111→0000)を辿る。
この反転回路19は所謂「オープンコレクタ」論理回路と
看做せる。即ち関連出力端子は接地するか又は浮動とす
る。次にこれらの出力側に値8R,4R,2R及びRを
有する二進重み付け抵抗20を配置することによりD/A
変換を行ない、トランジスタT〜Tを介して印加さ
れた基準電圧Vrefとの協力により(第3図)、所望の
電流I(第6図)が得られる。同じようにして反転回
路19で4ビツトを反転させ出力端子 に反転信号を得、これらの出力端子も二進重み付け抵抗
に接続することにより反転電流I(第6図)を得る。
D/A変換器の各サイクル後例えば瞬時t及びt
(第6図)においてスイツチング増幅器10は更に一段
歩進させねばならない。この目的で12位置カウンタ21に
より(第6図に示した)スイツチング信号S21〜S27
発生させ、この出力信号をゲート回路22に通し、所望の
系列のスイツチング信号S21〜S27を得る。これらのス
イツチング信号は毎回半分の時間だけ互に重ならせる。
その理由は、毎回2個の順次のスイツチングトランジス
タB21〜B27が前記エミツタ電流のクロスオーバ(第6
図のIとI)がある間導通する必要があるからであ
る。12位置カウンタ21をカウンタ18からの第4のビツト
(4)で制御し、(第6図の時間線図に示したように)電
流IとIの変化と同期してスイツチング信号S21
27が発生する。
スイツチング増幅器10が入力端子A21を出力端子11に接
続する度毎に、スイツチング増幅器7が(第2図の表に
従つて)−スイツチングステツプ進み、スイツチング増
幅器(10)が入力端子A27を出力端子11に接続する度毎に
スイツチング増幅器5が−スイツチングステツプ進む必
要がある。この目的で信号S27はANDゲート35を介して
8位置カウンタ23を制御し、この8位置カウンタ23が第
6図の時間線図に従つてスイツチング信号S,S
,S,S,S11,S13及びS15を供給し、信号
21がANDゲート36を介して8位置カウンタ24を制御
し、この8位置カウンタ24が第6図の時間線図に従つて
スイツチング信号S,S,S,S,S10,S
12,S14及びS16を供給する。ANDゲート35及び36(こ
れらの他方の入力端子はカウンタ18の出力端子5に接続
されている)の両方がカウンタ23及び24を夫々パルスS
27及びS21の中心でクロツクさせるようにする必要があ
る。
漸進的な減衰は押しボタン25を押すことにより始動さ
れ、クロツク信号Cがゲート回路17を介してカウンタ18
に印加される。ゲートスイツチ17は押しボタン25を解放
した後D/A変換器を介してカウンタ18が電流変化を完
了する(これはカウンタ18の第4のビツト(4)をゲート
回路17に与えることにより行なわれ、ボタン25からのス
タート信号はまだきいている)迄クロツク信号を転送で
きるようにされている。
ボリュームを大きくできるようにするため、カウンタ2
1,23及び24には計数系列反転入力端子Rを設ける。こ
の入力端子上の信号により計数系列はそれ自体既知の態
様で反転できる。カウンタ18は反転させる必要がない。
その理由は、カウンタ21,23及び14は電流I及びI
の変化が完了する度毎に一カウンテイングステツプだけ
歩進できるのであり、電流IとIの変化パターンは
スイツチング方向に依存しないからである。押しボタン
28を押すことによりボリュームの増大がイニシエイトさ
れ、その後で回路29は計数系列反転入力端子Rに対する
信号を発生し、その後でゲート回路17がクロツク信号を
転送する。ボタン25が押されると発生されつゝある信号
のボリュームは零迄下がり、その後でも全てのカウンタ
が計数し続けると突然最大音量が発生し、これは非常に
耳障りである。これを排除するためNANDゲート30により
制御信号S27とS16とを組み合わせることにより最大減
衰位置がデコードされる。最大減衰に達した時このNAND
ゲート30の出力はANDゲート31を介して押しボタン25か
らの信号をブロツクする。対応する態様で最小減衰に達
した時NANDゲート32により信号S21とを組み合わせ、そ
の機能により押しボタン28からの信号をブロツクするこ
とによりクロツク信号をブロツクする。
電流IとIとを発生するD/A変換器を用い、電流
とIの振幅を時間の関数として非線形選択するこ
とにより誤り電圧(第4図)に関連する高周波を最小に
する。この点で注意すべきことは第5図に示した制御回
路はプログラマブルな制御装置で作るのに殊に適してい
ることである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明信号転送装置の原理を示すブロツク図、
第2図は第1図に示した信号転送装置の動作を説明する
ための説明図、第3図は第1図の信号転送装置内のスイ
ツチング増幅器の一例の回路図、第4図は第3図のスイ
ツチング増幅器の動作を説明するための信号線図、第5
図は第1図に示した信号転送装置の制御用制御論理回路
の一例のブロツク図、第6図は第5図の制御論理回路に
より発生する若干個の信号の時間線図である。 1……信号入力端子、2……増幅器、3……出力端子、
4……抵抗分圧回路、5,7,10……スイツチング増幅
器、6,8,11……出力端子、9……線形減衰回路、1
2,13……コレクタ負荷、14……差動増幅器、15……出
力増幅器、16……クロツク信号発生器、17……ゲート回
路、18……5ビツトカウンタ、19……反転回路、20……
二進重み付け回路、21……12位置カウンタ、22……ゲー
ト回路、23,24……8位置カウンタ、25,28……押しボ
タン、29……計数系列反転入力端子Rに対する信号を発
生する回路、30,32……NAND回路、31,33……AND回
路。
フロントページの続き (72)発明者 アルベルタス・ヤン・パウルス・マリア・ フアン・ユ−デン オランダ国アインド−フエン・ピエテル・ ゼ−マンストラ−ト6 (56)参考文献 実公 昭53−42003(JP,Y2)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】信号用入力端子と、信号出力端子と、前記
    信号用入力端子に結合された入力端子および異なるレベ
    ルの入力信号を供給する複数の出力端子を有する信号分
    割回路網と、前記複数の出力端子の信号レベルを前記信
    号出力端子に選択的に結合する可制御スイッチ群と、こ
    の可制御スイッチ群を制御する制御手段とを具えた、振
    幅伝送特性を段階状に調整し得る信号転送装置におい
    て、 前記制御手段は、制御動作時に、前記可制御スイッチ群
    のうちの隣接する信号レベルが供給される2つのスイッ
    チをそのスイッチオン期間が互いに重なり部分を有する
    ように順次ターンオンするスイッチ切換手段と、ターン
    オンしている前記スイッチに対して、その前半では時間
    の関数として徐々に増加し、後半では時間に関数として
    徐々に減少する電流を供給する第1および第2相補制御
    電流発生器を具えた電流制御手段とからなり、 前記可制御スイッチ群は、各々が第1および第2トラン
    ジスタを具える差動対の群からなり、前記第1および第
    2トランジスタの各コレクタ電極はそれぞれ共通接続さ
    れていてその差動出力を前記信号出力端子に出力するよ
    うに結合され、前記第1トランジスタのベース電極の各
    々は前記信号分割回路網の出力端子にそれぞれ結合さ
    れ、前記第2トランジスタのベース電極は共通端子に結
    合され、共通接続された前記第1および第2トランジス
    タのエミッタ電極はそれぞれ前記スイッチ切換手段によ
    ってオン・オフ制御されるスイッチングトランジスタを
    介して前記電流制御手段に結合されるようにしたことを
    特徴とする信号転送装置。
  2. 【請求項2】前記共通端子を信号出力端子に接続して負
    帰還を得るようにしたことを特徴とする特許請求の範囲
    第1項に記載の信号転送装置。
  3. 【請求項3】前記可制御スイッチを特定の順序に従って
    スイッチオン・オフさせ、制御信号入力端子をこの順序
    に従ってトランジスタスイッチを介して前記電流制御手
    段の第1出力端子と第2出力端子とに交互に接続し、前
    記トランジスタスイッチを適宜制御してスイッチオン・
    オフすべきトランジスタ対の制御信号入力端子のみを前
    記電流制御手段に接続するようにしたことを特徴とする
    特許請求の範囲第1項または第2項記載の信号転送装
    置。
  4. 【請求項4】前記電流制御手段は前記制御手段により同
    期がとられるディジタル−アナログ変換器を具えること
    を特徴とする特許請求の範囲第1,2または3項記載の
    信号転送装置。
  5. 【請求項5】前記電流制御手段がクロック信号により制
    御されるディジタルのアップ/ダウンカウンタを具え、
    前記クロック信号が制御手段の同期をもとり、前記カウ
    ンタのカウントを入力信号としてディジタル−アナログ
    変換器に印加することを特徴とする特許請求の範囲第1
    項ないし第4項のいずれかに記載の信号転送装置。
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