JPH08512180A - Crt装置から放出されるelf電界を低減する回路 - Google Patents

Crt装置から放出されるelf電界を低減する回路

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JPH08512180A
JPH08512180A JP7502803A JP50280395A JPH08512180A JP H08512180 A JPH08512180 A JP H08512180A JP 7502803 A JP7502803 A JP 7502803A JP 50280395 A JP50280395 A JP 50280395A JP H08512180 A JPH08512180 A JP H08512180A
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ディー,シニア カペルス,リチャード
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(57)【要約】 電源手段と、陰極線管(CRT)と、電圧検出手段と、増幅手段と、上記CRTへのフィードバック路内の容量性結合とからなるCRT装置上の超低周波(ELF)電界を低減する回路。上記電圧検出手段によって検出されたCRTのアノード電圧変化は、上記増幅手段によって増幅、反転され、上記フィードバック路内の上記容量性結合に供給される信号を生成する。上記信号は上記CRTのアノードのインピーダンスを変更し、上記電圧変化を低減し、これにより、ELF電界強度を低減する。

Description

【発明の詳細な説明】 CRT装置から放出されるELF電界を低減する回路 発明の背景 1.発明の分野 本発明は一般的に陰極線管(CRT)装置に係り、特に、CRTのアノードの 利得が修正されたインピーダンスの生成によってCRT装置から放出する超低周 波(ELF)電界に関する。 2.従来技術の説明 CRT装置に表示された情報の変化、又は、輝度及びコントラストのようなC RT表示制御のユーザの調整は、CRTの電子ビーム電流の予期できない変更を 行い、CRTのアノード電圧に対応する変化を生じさせる。その結果として、ア ノードは放出素子として機能し、超低周波(ELF)電界を生成する。ELF電 界の存在によってCRTユーザは潜在的な健康上の危険に晒されるが、現在まで のところこの点に関し決定的な結論は出されていない。ユーザはCRTのスクリ ーンを毎日数時間見る必要がある場合があるので、潜在的な健康上の危険は最小 限に抑えることが必要である。 上記の点を考慮して、CRTベース形表示装置の製造者は、ELF電界の低減 に向けて種々の解決法をとっている。第1の解決法によれば、電界を減衰させる ため遮蔽がCRT上に選択的に使用される。遮蔽の一般的なタイプの中の一つは 、CRTを封入するケーシングに塗布された金属層からなる。遮蔽は、CRTデ ィスプレイの前面上で電界を減衰させ得る特殊化された透明性被膜の使用を必要 とする。上記被膜は典型的に画質を劣化させ、又は、CRT製造のコストを著し く低下させる。 別の解決法は、図1に示されたタイプの回路を利用し、上記回路 において、不所望のELF電界は、反転された電圧波形の複製をアノードに生成 するため容量的に検出され、反転され、増幅される。次いで、上記信号は放出用 小片又は板を介してCRTの方へ後向きに放出される。打ち消し合いを効果的に するため、ELF電界検出手段の位置と、増幅手段によって与えられる利得は、 CRTを取り囲むELF電界強度の可能性のある非対称性を補償するよう適切に 選択される必要がある。同様の考慮は、打ち消し信号放出手段にも適用できる。 その上、増幅手段に存在する非線形性と位相歪みを最小限に抑えることが必要で ある。上記考慮は、CRTの設計及び製造を複雑化する。 CRTのアノードは、アノード電圧の変化の結果としてELF電界を放出する ので、ELF電界強度を低減させる別の解決法は、上記電圧変化の低減に基づい ている。このタイプの解決法によって、幾何学的な画像歪みの低減と画像の安定 性の増大という付加的な利益が得られる。上記方法の一つには電圧調整電源の使 用が含まれ、電源に接続された電子回路は、CRTのアノードに比較的一定の電 圧出力を保証する。上記の方式で機能する回路は米国特許第5,043,598号明細書 に開示され;上記回路はフライバック変圧器の両端の電圧から可変電圧を減算す ることによりCRTのアノード電圧を調整する。上記回路の主な欠点は、レギュ レータのダイナミックレンジに、アノード電流の変化によって生成される電圧変 化に加えて、フライバック変圧器回路から得られるユニット間の出力電圧の変化 が受容される必要がある点である。上記回路は、更に、殆どのレギュレータと同 様に、著しい電力消費が欠点である。CRTのアノード電圧の調整に必要とされ る回路は、CRTのアノードの電源のコストを著しく増加させる。上記欠点のた め、大部分のCRTベース形表示装置は調整されていないアノード電源を利用す る。 CRTのアノード電圧の変化の低減を強化する付加的な解決法は、ELF電界 を低減する方法としてCRTのアノードに結合されたイ ンピーダンスを最小化することを含んでいる。図2の回路において、上記最小化 は、非常に大きい容量を有する受動バイパスキャパシタの使用によって行なわれ る。残念なことに、かかるキャパシタは、小さい容量を有するキャパシタより一 層高価であり、かつ、物理的に遥に大きいので、CRTの設計及び製造の経済性 に再び悪影響を与える。更に、このタイプのキャパシタの使用は、アークとして 周知のような突然の電気的放電に起因してCRTに損傷を加える可能性を増大す る。 CRT表示装置の幾何学的画像歪みを低減すると同時に、CRTのアノードか ら放出されるELF電界を低減する効率的かつコスト効果に優れた回路が要求さ れる。 発明の概要 本発明は、調整されていないアノード電源と小さいキャパシタの使用を許容す ると共に、CRTのアノード電圧の変動の低減によってCRTのアノードから放 出されるELF電界を低減する回路である。上記回路はCRTのアノードへのフ ィードバック接続内に組み込まれた利得調整されたインピーダンスを生成する。 本発明の回路は、高圧電源手段と、CRTと、電圧検出手段と、増幅手段と、 フィードバック結合内に組み込まれた容量とからなる。CRTのアノード上に生 成された電圧変動は、電圧検出手段によって検出され、増幅手段に入力される。 増幅手段は上記アノード電圧の反転されたバージョンを生成し、アノード電圧の 反転されたバージョンは、アノードのインピーダンスを低減するためフィードバ ック結合に供給される。このインピーダンスの低減は、次いで、CRTのアノー ド電圧変動の大きさを低減させ、これにより、付随したELF電界の強度を低減 する。 図面の簡単な説明 図1はELF電界の放出の打ち消しのため従来技術で使用される回路の回路図 である。 図2は大きいバイパス容量の使用によりELF電界を低減するため従来技術で 使用される回路を示す図である。 図3(a)、3(b)、3(c)及び3(d)は、本発明に従って構成された CRT装置から放出されるELF電界を低減する回路の好ましい一実施例を示す 図である。 図4は、CRTが可変電流源を有するようモデル化された図3の回路を表わす 図である。 図5は、1入力の多段トランジスタ増幅器が反転利得Avを得るため使用され る本発明の他の実施例を示す図である。 好ましい実施例の詳細な説明 図3(a)を参照するに、本発明に従って構成されたCRT装置から放出され るELF電界を低減する回路10の回路図が示されている。回路10への入力は 、本実施例の場合フライバック変圧器12として実装された高圧電源からなる。 フライバック変圧器12は通例的に、1次及び2次コイルL1及びL2を有し、 この例ではダイオード18として実装された整流手段に結合されている。フライ バック変圧器12は、アノード14とカソード15とを有するCRT16を給電 するため使用される。分圧器20とバイアス回路27は、演算増幅器34をバイ アスさせるため使用される。交流絶縁結合31は、増幅器34への反転入力36 をフィルタリングするため使用され、補償結合43は増幅器で利用されるフィー ドバックのフィルタリングを行なう。演算増幅器34の出力40は、フィードバ ックキャパシタC4に更に電気的に結合され、フィードバックキャパシタC4は CRTのアノード14に接続されているので、分圧器20と、交流絶縁結合31 と、増幅器34と、CRTのアノー ド14の間にアノードフィードバック結合54が形成される。 R1とR2とにより構成される分圧器20は、CRTのアノード14上で電圧 を検出し、対応する低減された振幅の電圧を交流絶縁結合31に送出する。抵抗 R1とR2の好ましい構成要素の値は、夫々、略100MΩ及び43kΩである 。同様に割り当てられた広範囲の別の抵抗の値は同様に効果的であることが分か る。電圧器20によって送出された低減された振幅の電圧は直流電圧レベルから なり、CRTのアノード14の電圧変化に対応する交流電圧が上記直流電圧に重 ね合わされる。CRTのアノード14に現れる電圧は最大30キロボルトまで許 容されるので、アノード14の電圧変化は数キロボルトになり、アノード電圧が 増幅器34に直接印加されることはない。絶縁結合31は、分圧器20によって 供給された電圧の交流成分を増幅器34の反転入力36に供給し、一方、直流成 分を阻止する。次いで、演算増幅器34は、安定な増幅を保証すべく周波数補償 結合43を介して接続された出力40に電圧を生成するため上記交流電圧を反転 、増幅する。演算増幅器34によって発生された電圧は、フィードバックキャパ シタC4がアノード14上に有する効果を増加させるためアノードフィードバッ ク結合54にも供給され、これによって、アノードに結合されたインピーダンス を低減する。C4の近似的な好ましい値は1000pFである。次いで、上記イ ンピーダンスの低減によって、分圧器20がCRTのアノード14から検出する 電圧変化の大きさが低減する。アノード14の電圧変化はELF電界を生成し、 幾何学的画像歪みを生じさせるので、CRTのアノード14で検出された電圧変 化の減少は、ELF電界強度を低減させ、表示された画像を安定化させる。 図3(b)を参照するに、補償結合43の好ましい実施例が詳細に示されてい る。補償結合43の目的は、増幅回路の周波数安定化と、不所望の発振の防止で ある。当該周波数で、キャパシタC3は、二つの抵抗R7及びR8を通る接地へ の電圧信号を遮断する。好ま しい構成要素の値は、二つの抵抗R7及びR8に対し略1MΩであり、キャパシ タC3に対し10μFである。周波数補償結合43の中の構成要素の値は、演算 増幅器34の利得及び周波数応答に基づいて選択される。上記利得は、増幅器3 4の発振を生じさせない限りできるだけ大きくなるよう選択される。 図3(c)を参照するに、絶縁結合31の好ましい実施例が詳細に示されてい る。絶縁結合31は抵抗R5とキャパシタC1の直列接続からなる。上記結合3 1の目的は、増幅器34を直流電圧成分から絶縁し、増幅器入力36に与えられ る交流電流信号を制限することである。絶縁結合31の好ましい構成要素の値は 、凡そ、R5に対し10kΩであり、C1に対し0.1μFである。 図3(d)を参照するに、増幅器38の非反転入力にバイアスを与えるバイア ス回路27の好ましい実施例の詳細が示されている。バイアス回路27の抵抗R 3及びR4は、好ましい実施例において、略4.7MΩである。上記バイアスが 電圧基準又は他の手段によって供給されてもよいことは当業者にとって明らかで ある。 CRT16の表示装置内において、少なくとも一つの電子銃はCRT画像の発 生の容易にする。典型的に、カソードは電位12及び150Vでバイアスされ、 一方、CRTのアノード14は、より正の電圧でバイアスされる。CRTのアノ ード14の両端にある電圧は、従って、CRT16のディスプレイに向けて電子 銃から放出された電子を加速する機能を果たす。電子ビーム電流は、表示された 情報、或いは、輝度又はコントラストのようなCRT16の表示制御のユーザの 調整の変化の結果に従ってかなり変化する。かかる変化は対応するアノード14 の電流の変化を発生し、アノード14の電流の変化はアノード14の電圧の付随 的な変化を生じさせる。 導電体に印加された変化性の電位は、導電体から外側に放出する交流電界を発 生する。従って、CRTのアノード14の電圧変化は、アノード14から放出す る電界を生成する。上記電界は略5乃至2 000ヘルツの範囲の周波数成分を有し;この範囲内に発振を有する場は、超低 周波又はELF場として類別される。ELF電界はCRTのアノード14上の電 圧変化によって生成されるので、上記電圧変化の低減によってELF電界強度は 減少する。 CRTのアノード14に加えて、CRT16内の幾つかの電極、及び、可能で あれば少なくとも一つの磁界ヨークは、所定の特性を有する画像を生成するため 電子ビーム電流に影響を与える。CRTのアノード14の電圧に起因して加速さ れる電子ビームは、上記手段によって偏向させられるので、ディスプレイ上の位 置が変わる。電極又は磁界ヨークによって生成された場の存在する中を移動する 電子に対し、上記偏向の程度は偏向場が電子に作用する時間の長さに依存する。 電子はCRTのアノード14に向けて加速されるので、アノード14の電圧の変 化は電子加速に影響を与え、即ち、偏向場が電子に作用し得る時間の量に影響を 与える。従って、アノード14の電圧変化は画像の外観に不所望の変化を生成す る。このような幾何学的な画像歪みは、一般的にアノードの電圧変化と逆平方根 の関係があり;例えば、アノード14の電圧の4%の増加によって、電圧変化の 間に生成された画像の部分の大きさに2%の減少が生じる。 アノード14の電圧は、CRT16内の電子ビーム電流の変化の結果として変 化する。アノード14の電圧変化の大きさは、オームの法則、即ち、Va=Ia* Zaによって電流の関数として与えられ、式中、Vaは変化するCRT16の電流 Iaによって生成された電圧変化を表わし、Zaアノード14に結合されたインピ ーダンスを表わしている。従って、CRTのアノード14の電圧変化を低減させ 、これにより、そこから放出するELF電界の強度を低減させるため、アノード 14に結合されたインピーダンスを減少させることが必要である。これは、本発 明の回路10によって実行される。 図4を参照するに、図3の回路10の一部がアノード14の電圧変化に与える 影響に関し示されている。CRT16は、変化するCRT16の電流を発生する 可変電流源を有するようにモデル化され、フライバック変圧器12はインピーダ ンスZfbtを有するように表わされている。第2のバイアス回路27(図3(d ))は、演算増幅器34の非反転入力38にバイアスを供給するだけなので、電 圧への結合として表わされている。周波数補償結合43(図3(b))は回路を 安定化する機能を果たすだけであり、以下の解析では無視されている。その上、 交流絶縁結合31(図3(c))の抵抗R5は、第1の分圧器20から上記結合 内のキャパシタC1を絶縁する機能だけを行なう。更に、上記キャパシタC1は 、好ましくは、非常に低いインピーダンスを有する。従って、交流絶縁結合31 は以下の解析では無視されている。 図4の回路10には、分圧器20とキャパシタC4を通る電流路が含まれてい る。分圧器20を流れる電流I1は、簡単に I1=Va/(R1+R2) (1) として表わされ、ここで、CRTのアノード14の交流電圧Vaは変化するCR T16の電流I1から得られる。演算増幅器34の出力40の電圧は、1より大 きい大きさを有する負の量である反転利得Avによって反転入力36の電圧と関 係付けられている。演算増幅器34の反転入力36にある電圧は、βVaと等し く、ここで、βは分圧器20によって得られた減衰を表わし、以下の式 β=R2/(R1+R2) (2) によって与えられる。従って、演算増幅器34の出力において、電圧は、以下の 式 Vo=−(Avβ)Va (3) で表わされる。この結果から、フィードバックキャパシタC4を流れる電流I2 は、 I2=Va(1+Avβ)jωC (4) であることが分かり、式中、CはフィードバックキャパシタC4の値を表わし、 ωはCRT16の電流の角周波数を表わす。式(1)と(4)を組み合わせるこ とにより、CRTのアノード14に結合されたインピーダンスは、フライバック 変圧器12のインピーダンスを無視した場合、以下の式 Za=1/(jωC(1+Avβ)+1/(R1+R2)) (5) で表わされる。フライバック変圧器12のインピーダンスを考慮に入れることに より以下の式 Za=1/(Zfbt(jωC(1+Avβ) +1/(R1+R2))+1/Zfbt) (6) が得られ、式中、Zfbtはフライバック変圧器12のインピーダンスを表わして いる。式(5)及び(6)によって示されているように、利得が大きいほど小さ いインピーダンスが生じるよう演算増幅器34の利得Avによってインピーダン スが変更される。演算増幅器34はフィードバックキャパシタC4の効果を係数 (1+Avβ)で乗算する。実際上、Avはできる限り大きくなるよう選択される ので、大きいインピーダンスの低減が得られ、従って、幾何学的な画像歪みが低 減されると共にCRTのアノード14から放出されるELF電界が低減され、一 方、従来技術において必要とされるフィードバックキャパシタよりも遥に小さい フィードバックキャパシタC4を使用することが可能になる。 その上、本発明の回路は、フライバック変圧器の電圧のユニットとユニットの 間の変化による影響を受けず、本発明の回路の電力消 費は、従来技術において知られた電圧調整を含む回路よりも遥に少ない。上記式 から、広範囲のキャパシタの値をC4に使用できることが分かる。C4の値を1 μF未満に選択することが好ましい。1000pFの値のC4が上記好ましい実 施例において使用されている。 図5を参照するに、本発明の他の実施例の回路60の回路図が示され、この回 路では、1入力多段トランジスタ増幅器62が、上記好ましい実施例の回路10 において演算増幅器34によって実現された反転利得Avを得るため使用されて いる。上記回路60は、この例ではフライバック変圧器12として実装された電 源と;この例では分圧器61として実装された電圧検出器と;複数の抵抗と、キ ャパシタと、入力段と増幅段と出力段を形成するトランジスタQ1乃至Q4とに より構成され、単一の入力63と出力64を有する増幅器62と;アノードフィ ードバック結合54内のフィードバックキャパシタC4とからなる。 フライバック変圧器12は、CRTのアノード14と、分圧器61とに電気的 に結合されている。更に、分圧器は、多段トランジスタ増幅器62の入力段の中 で機能するトランジスタQ1に電気的に結合されている。トランジスタQ1のベ ース接点は増幅器の入力に結合されている。トランジスタQ2及びQ3は、増幅 段内で機能し、トランジスタQ2は、入力段とトランジスタQ3と電気的に結合 され、トランジスタQ3は出力段に電気的に結合されている。トランジスタQ4 は出力段内で動作し;トランジスタQ4のコレクタは増幅器の出力64に電気的 に結合されている。増幅器の出力64はフィードバックキャパシタC4に電気的 に結合され、次いで、フィードバックキャパシタC4はアノードフィードバック 結合54に結合されている。アノードフィードバック結合54によって、CRT のアノード14と、分圧器61と、1入力多段トランジスタ増幅器60と、フィ ードバックキャパシタC4とを接続するフィード バック路が得られる。 フライバック変圧器12は、CRTのアノード14に高圧を供給する。CRT 16内の電子ビーム電流の変化によって生成されたアノード14の電圧変化は分 圧器61によって検出され、分圧器61は、上記電圧変化を減衰させ、これによ り、増幅器62の入力段に印加し得る大きさの電圧信号を生成する。この電圧信 号は、アノード14の電圧変化に対応し、直流成分に重ね合わされる交流成分よ りなる。増幅器62の入力段は、交流電圧だけを増幅段に送出し、増幅段は、こ の信号を増幅、反転し、出力段に送出する。出力段は増幅段から受けた信号を更 に増幅する。出力段はフィードバックキャパシタC4に電気的に結合されている ので、増幅器の出力64にあるアノードの電圧変化の反転、増幅されたバージョ ンは、フィードバックキャパシタC4がCRTのアノード上に与える効果を増大 する機能を果たし、これにより、アノード14に結合されたインピーダンスを減 少させる。このインピーダンスの減少は、分圧器61によって検出されたアノー ド14の電圧に付随的な低減を生じさせるので、ELF電界強度は低減され、表 示された画像の安定性が増す。 多段トランジスタ62内の好ましい構成要素の値は図5に示され;分圧器61 の抵抗の好ましい値は、図3の回路10の第1の分圧器に使用された値と同一で ある。更に、フィードバックキャパシタC4は図3の回路10中と同一の値を有 する。多段トランジスタ増幅器62の利得は、上記回路60から得られる利点を 最大限に活かすためできる限り大きくする必要がある。本発明の回路をCRTベ ース形の表示装置に関し説明したが、本発明の回路はビームマトリックス形の表 示装置にも適用可能である。ビームマトリックス形表示装置は電子銃の配列によ って構成され、各電子銃は画像の一部を発生するため使用される。最も簡単な構 成によれば、全ての電子銃は同一のアノードを共有し、本発明の回路がそこに適 用される。 本発明はある好ましい実施例を参照して説明されているが、当業者は種々の変 形を行なえることが分かる。例えば、上記変形の中には、その例に限定されるこ とはないが、容量性の電圧検出手段の使用、或いは、増幅器の出力をキャパシタ に結合する変圧器の使用が含まれている。本発明によれば、上記好ましい実施例 に基づく上記及び他の例と、変形が得られ、本発明は以下の請求の範囲の記載だ けにより限定される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FR,GB,GR,IE,IT,LU,M C,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF,CG ,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,SN, TD,TG),AT,AU,BB,BG,BR,BY, CA,CH,CN,CZ,DE,DK,ES,FI,G B,GE,HU,JP,KG,KP,KR,KZ,LK ,LU,LV,MD,MG,MN,MW,NL,NO, NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE,SI,S K,TJ,TT,UA,UZ,VN

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1. カソードとアノードを有するCRTと; 上記アノードとカソードの間に電気的に結合され、上記CRTにバイアスを与 える電源手段と; 上記電源手段と上記アノードに電気的に結合された第1の入力を有し、上記電 源と上記アノードの間で増幅を与える増幅手段と; 上記増幅手段と上記アノードの間に結合され、アノードのインピーダンスを下 げるキャパシタとからなり、得られたアノードのインピーダンスは、上記キャパ シタの容量と上記増幅手段の電圧利得の積に反比例している、CRT装置から放 出されるELF電界を低減する回路。 2. 上記アノードと上記増幅手段の第1の入力の間に結合され、上記CRTの アノード電圧をサンプリングする電圧検出手段を更に有する請求項1記載のEL F電界を低減する回路。 3. 上記電圧検出手段は分圧器よりなる請求項2記載のELF電界を低減する 回路。 4. 上記分圧手段は、上記アノードと上記第1の入力の間に電気的に結合され た第1の抵抗と、上記第1の抵抗と上記CRTのカソートの間に電気的に結合さ れた第2の抵抗とを更に有する請求項3記載のELF電界を低減する回路。 5. バイアス回路に電気的に結合された上記増幅手段の第2の入力を更に有す る請求項2記載のELF電界を低減する回路。 6. 上記電源は、1次コイルと、2次コイルと、整流手段とを有 するフライバック変圧器からなる請求項1記載のELF電界を低減する回路。 7. 上記整流手段はダイオードからなる請求項6記載のELF電界を低減する 回路。 8. 上記整流手段は、上記第2のコイルと上記アノードの間に電気的に結合さ れている請求項6記載のELF電界を低減する回路。 9. 上記第2のコイルは上記カソードに電気的に結合されている請求項6記載 のELF電界を低減する回路。 10. 上記キャパシタは、1マイクロファラッド未満の容量の値を有する請求 項1記載のELF電界を低減する回路。 11. 上記増幅手段は絶縁手段を介して上記電源手段に結合されている請求項 1記載のELF電界を低減する回路。 12. 上記絶縁手段は、上記増幅手段を直流電圧から絶縁する直接接続された 抵抗とキャパシタを更に有する請求項11記載のELF電界を低減する回路。 13. 上記増幅手段は上記キャパシタに接続された出力を更に有し、周波数補 償手段が上記増幅手段を安定化させるため上記出力と上記第1の入力の間に結合 されている請求項1記載のELF電界を低減する回路。 14. CRTのアノードとカソードの間の電源から電圧信号を供給する段階と ; 上記電源と上記アノードの間の増幅器から信号電圧利得を供給する段階と; 上記アノードのインピーダンスを下げるため上記増幅器を上記アノードに容量 的に結合する段階とからなる、電源からバイアスされ、アノードとカリードを有 するCRT装置から放出されるELF電界を低減する方法。 15. 上記得られたアノードのインピーダンスは、結合された容量と、上記増 幅器の上記電圧利得の積に反比例している請求項14記載のCRT装置から放出 されるELF電界を低減する方法。
JP7502803A 1993-06-28 1994-05-16 Crt装置から放出されるelf電界を低減する回路 Ceased JPH08512180A (ja)

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