JPS62234418A - パワ−アツプリセツト回路 - Google Patents

パワ−アツプリセツト回路

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JPS62234418A
JPS62234418A JP62058674A JP5867487A JPS62234418A JP S62234418 A JPS62234418 A JP S62234418A JP 62058674 A JP62058674 A JP 62058674A JP 5867487 A JP5867487 A JP 5867487A JP S62234418 A JPS62234418 A JP S62234418A
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transistor
terminal
capacitor
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power
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JP62058674A
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English (en)
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ケネス、ダブリュー、オーヤング
メルヴィン、マーメット
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/28Modifications for introducing a time delay before switching
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/22Modifications for ensuring a predetermined initial state when the supply voltage has been applied
    • H03K17/223Modifications for ensuring a predetermined initial state when the supply voltage has been applied in field-effect transistor switches

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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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は集積回路のパワーアップリセット回路に関し
、特にしノリシック集積回路の一部として用いるパワー
アップリセット回路に関する。
〔従来の技術および発明の解決しようとツる問題点] 種々の集積回路に電源を最初に投入するどき、ロジック
フリップフロップやメモリシフトレジスタのようなある
回路要素をある所定の初期状態にり巴ツ]−するのが好
ましい。この回路切期化処理は、通常回路がターンオン
した後の短い時間の間種々の回路要素に初期リセット電
圧信号を供給覆るパワーアップリセット回路にJ:って
達成される。
一般に、パワーアップリセット回路は、初期化の要求さ
れる回路要素を有するモノリシック集積回路チップの上
に形成されるのが好ましい。しかしながら、リヒッ1へ
回路はチップ上でできるだけ小さなスペースを占めるの
が好ましい。集積回路全体をできるだ()速< I、’
l能させるために、種々の回路要素を初期化するに必要
な最小期間リセット回路をアクティブにする時間を最小
化するのが右利である。典型的には、リセット信号は1
から100マイクロ秒だけの供給が必要である。
ところで、リセッh (、’i 号は極めて短い持続時
間であるが、集積回路電源は一般に回路要素を初期化す
るに十分なレベルの電圧を供給し始めるのに長い時間が
要求される。例えば、ある電源はある回路要素をリヒッ
ト覆るに十分なレベルの電圧に達するのに10マイクロ
秒かかる。このようにパワーリセット回路は通常電源が
種々の回路要素を実際にリセットするに必要な時間を加
えたレベルの所望の電圧に達するまで持続させなければ
ならない。
従来のパワーアラプリヒツト回路は電源によって供給さ
れたリセット電圧と接地または基準電圧どの間を切換え
る出力を供給する1対の相補性メクルAキIナイドセミ
コンダクタ電界効果トランジスタ(0MOSFEET’
 S)Jニー7’)yジの時定数にJ、って決定される
所望の時間りけット回路をアクティブに覆る抵抗/容f
fi連続ブリッジを含ノνでいる。しかしながら、この
回路はいくつかの欠点を有している。Rく立ちLがる電
源に適応させるに十分な時間遅延を与える個々の抵抗お
よび容量要素は典型的にはモノリシック集積回路チップ
の好ましくない広いスペースを占める。これはチップに
搭uiることができる能動回路要素の数を少なく覆る。
更に、これらの回路は一般に動作する実際の電源と独立
して設削されるの′C−適当な動作は保証できない。従
来のリセット回路は−JQ作られると、回路の能動期間
は典型的には固定される。その結果、十分なりセット電
圧レベルを供給するのにリセット回路の固定された能動
期間より長くかかる電源に関して不充分なパワーアップ
リセットが生じる。また電源が、必7f2なりぜツト電
圧を供給するのに所定のりセット回路の能動期間よりも
5nい1.7間がかかる場合、リセット回路要素はり廿
ツト回路を止めるまで十分に機能していない。そこで、
不要な遅延が生じる。
このJ、うに、好ましくない量のスペースをとることな
くチップ上に搭載され、回路要素をリセットするに十分
な゛電圧が電源から供給された後最小の回路リセット期
間で動作するパワーリセット回路が望まれている。
〔問題点を解決Jるための手段および作用]この弁明の
回路は、集積回路電源の電圧出力に応答しで、電源が所
望のりセラ1−電圧しベルを供給し始めた後所定の最適
のリレット期間の間のみりけツI−信号を供給するJ、
うにした新規なパワーアラプリヒラ1−回路を提供する
ものである。この発明の回路は、好ましくない大きなス
ペースを占めることなく、モノリシック集積回路チップ
上に形成される。
一般に、この回路は、好ましい実施例において、第1と
第2の電圧源(例えば、電源と接地)の間に直列に接続
された0MO8トランジスタ対を含み、この2つのCM
OS+−ランジスタの結合部からリセット信号出力が得
られる。容量要素が第2の電圧源とCMOSトランジス
タ対の2つのゲートとの間に接続される。第1の電圧源
の電圧レベルに応答−d゛る新規な電圧感知回路がキャ
パシタの充電速度を制御するために採用される。パワー
アップ手順において、CMO8+−ランジスタは最初反
対の導通状態となり、0MO8対の間の出力点が第1の
電圧源の電圧に追従ザる。このとき、キャパシタは無視
でき爪の充電がなされる。第1の電圧源が所望の電圧レ
ベルに達すると、キJtバシタは急速に充電される。キ
ャパシタが所定のレベルに充電されると、CMOSトラ
ンジスタ対の導通状態はリノ換わり、りけツト信号出力
が切換わる。
(実施例) 第1図において、この発明の回路はライン10に出力り
ロットパルスを、そしてもし望むならばインパーク14
によってライン12にリヒットバルスの反転信号を出力
する。最初に、電源VCCはターンオフしており、回路
の全てのものtよ接地している。電源がターンオンする
と、1−ぐにその通常レベル(例えば5V)は得られず
、むしろ典型的電源で10分の一マイクロ秒と100ミ
リ秒どの間の立上がり時間で、このレベルまで立上がる
。回路は、1対の相補性メタルオキ1ナイド半導体電界
効果トランジスタ(0MOSFET’5)16および1
8を右ザる出力部分を含み、P−チャンネルトランジス
タ16のソースは電源に接続δれ、N−チャンネルトラ
ンジスタ18のソースはグランドに接地され、両l〜ラ
ンジスタのドレインは出力ライン10ど結合された端子
22に接続される。両トランジスタのゲートは点20に
接続される。このシステムに電源が供給される前は、ト
ランジスタ16および18は非導通である。電源Vcc
がターンオ゛ンすると、その通常レベルに立上がり始め
る。トランジスタ16のスレショルドレベル、例えば、
トランジスタ16を導通させるに必要なゲート−ソース
電圧VO3に達すると、トランジスタ16はターンオン
して、出力ライン10を電源に結合する。トランジスタ
16のドレインとソースが短絡されるため、パワーアッ
プリセット信号PURを出力するライン10は電源電圧
に従って上昇する。信号P U Rはこのにうに電源電
圧に追従する。
MOSキャパシタ24はグランドに接続された第1の端
子と点20 (+−ランジスタ16および18のゲート
)に接続された第2の端子を有する。
キャパシタ24は電源により充電され、トランジスタ1
6および18のスイッチングスレッショルドに達すると
、トランジスタ18Gよターンオンし、トランジスタ1
6はターンオフし、これによりライン10のリセッ1−
信号は解除される。第1図の他の回路は、この回路にに
って望ましいりセット信号が作られることを確実に覆る
ためにキ17バシタ24の充電の制御に用いられる。
キャパシタ24は、そのソースが電源に接続され、その
ドレインがキャパシタ24に接続され、そのゲートがダ
イオード接続のドレインに接続されたP−タイプMO8
FET26を介して充電される。かくて、FET26は
電源電圧がトランジスタのスレッショルドレベルに達す
ると4通し始める。
そのソースがグランドに接地され、そのドレインがキャ
パシタ24およびトランジスタ26に接続されたN−チ
ャンネルトランジスタ28はトランジスタ26を切換え
、キャパシタの充電を妨げる。
電源電圧が上f?#’すると、ゲートが抵抗30を介し
て電源に接続されているトランジスタ2]よ導通ずる。
キャパシタ24はトランジスタ28の電圧を越えて充電
されない。トランジスタ28はトランジスタ26とで電
源分圧してJ3す、トランジスタ28は導電しているの
でその等価抵抗は1ヘランジスク26のそれと比較して
非常に小ざく、このため上記゛電圧は非常に低い。
キ1?バシク24をVccまで充電するためには1・ラ
ンジスタ28を非導通にしなければl、Bらない。
これは、N−ヂ↑Iンネルトランジスタ32.34およ
び36および抵抗38を含む回路によって達成される。
まず、トランジスタ34および36は非導通である。か
くして、抵抗38を通って電流は流れず、トランジスタ
32のゲートの電圧は零であり、これによって、i・ラ
ンジスタ32は非導通となっている。電源電圧が、トラ
ンジスタ34と36のスレッショルドレベルの和に達す
ると、トランジスタ3/Iと36は導通し、抵抗38の
呈する電圧が上界し始める。この電圧がトランジスタ3
2のスレッシ1ルド電圧に達1Jると、トランジスタ3
2は導通する。これにより、トランジスタ28のゲート
電圧は低下し、トランジスタ28はターンオフする。こ
こで、キャパシタ24は接Jl!jQれず、電源から一
定の電流が供給されるトランジスタ26を介して充電さ
れる。キ17パシタ24は電源電圧よりトランジスタ2
6のスレッショルド電圧だけ小きい電[Eに充電される
。キャパシタ24はキャパシタ24およびトランジスタ
26の抵抗を含む80回路網の時定数によって決定され
る速度で充電される。キτrバシタ24の電圧がトラン
ジスタ対16と18のスイッチングスレッシコルドに達
すると、トランジスタ16はターンオフし、トランジス
タ18はターンオンし、これにより、点22(ライン1
0のPUR信号)の電圧はローとなる。
ギトパシタ24の充電が可能な点は抵抗38に接続され
た直列接続のトランジスタの数によって制御される。第
1図において、電源電圧が3つのスレッショルド電圧に
達すると、トランジスタ32が導通する。トランジスタ
34および36の1つを取り除くと、2つのスレッショ
ルド電圧に達するとトランジスタ32が導通ずる。ここ
で、1つのトランジスタを加えると、これは4つのスレ
ッショルド電圧に増加する。
このように、キャパシタ24は、電源電圧が所定の電圧
(この実施例では3つのスレッショルド電圧)に達する
までその充電が妨げられる。これは、ゆっくり立上がる
電源において、バワーアップリはツト信号が必要なリセ
ット動作を行うに充分な時間の間充分なハイレベルを維
持Jることを確実にする。速く立上がる?8源において
、キャパシタ網の時定数は、PUR信号が必要なリセッ
ト動作を行うに十分に長くハイレベルを維持づ°ること
を確実にする。
この発明の第2の実施例が、第2図に示される。
トランジスタ16および18を含む出力部分およびキト
バシタ24は第1図の配列と同一である。
しかしながら、キャパシタ24の充電を制御する回路は
異なる。ギ1νパシク24は、ドレインがキャパシタ2
4に接続され、ソースが電源Vccに接続されるP−タ
イプMOSトランジスタ40を介して充電される。トラ
ンジスタ40のゲートはP−クイプトランジスタ42の
ゲートに接続され、このトランジスタ42は3つのN−
タイプトランジスタ44,46および48に直列に接続
され、各トランジスタはそのゲートがそのドレインに接
続され、グイオードどしてぼ能りる。トランジスタ42
から48は電源電圧が各トランジスタのスレッショルド
電圧の和に一致したときターンオンする。トランジスタ
42がターンオンすると、トランジスタ42.40を接
続したカレン1−ミラーのためにトランジスタ40がタ
ーンオンする。トランジスタ40を流れる電流は相対チ
ャンネルディメンシニ1ンに関して、トランジスタ42
を流れる電流と比例する。
トランジスク40がターンオンすると、キャパシタ24
の充電が開始される。CMOSトランジスタ対16およ
び18のスイッヂングスレッショルドに達すると、トラ
ンジスタ18はターンオンし、点22はローどなる。第
1図と同様に、1!Iバシタ24の充電速度はキャパシ
タ24とトランジスタ40の抵抗の時定数にJ、って決
定される。
トランジスタ42から48を流れる電流は、第2図に点
線で示されるようにP−井戸基板をトランジスタ/I4
,46および48に接続づ°ることによって高速でター
ンする。カレントミラー構成によって、これらのトラン
ジスクを流れる電流はトランジスタ7′IOを流れる電
流レベルを決定する。
もちろん、第1図の場合と同様に、キ↑lパシタ24の
充電が可能となる点は、トランジスタ44から48の1
つまたはそれ以上を除くことによりまたはトランジスタ
を加えることににり変化される。
第2図の回路は第1図の乙のと似ているが、抵抗を必要
としないので小さなチップ領域しか要求されない。また
、2つの回路の1:(本動作は本質的には同一であるが
、第2図の実施例において、キI7パシタは電源が直列
接続されたトランジスタのスレッショルドの和に達する
まで充電されないのに対して、第1図において、キャパ
シタはトランジスタ26を介して(非常にゆっくりでは
あるが)最初に充電され、電源電圧によってトランジス
タ32.34および36のスレッショルドを越えた後型
に実質的に充電される点で異なる。
第3図および第4図は、遅い立上がりの電源および速い
立上がりの電源のそれぞれに関して第2図の回路の動作
を示したタイミングダイヤグラムである。第3図にJ3
いで、電源がターンオンすると、その電圧は比較的ゆっ
くりとした速度で上昇する。電源電圧がトランジスタ1
6のスレッショルド電圧V1に等しくなると、P U 
R(ffi号は電源電圧に追従し始める。トランジスタ
40はターンオンしているので、この点のキャパシタは
零のままである。電源電旺が4つのスレッショルド電圧
(トランジスタ42から48のスレッショルド電圧の和
)に達J−ると、トランジスタ40はターンオンし、キ
t’バシタ24は充電を開始で”る。これによりキ↑I
パシタの電圧■cは、キャパシタ24とトランジスタ4
0の抵抗とを含むRC網の時定数によって決定8れる速
度で上昇する。電圧V。
がl〜ランジスタ16および18のスイッチングスレッ
ショルドVlに31 ’lると、トランジスタ16はタ
ーンオンし、トランジスタ18はターンオンし、これに
よりPUR信号はなくなる。第3図から、トランジスタ
16は1.′#点t1でターンオンし、トランジスタ4
0は時点t2でターンオンし、キ1!パシタは時点t3
1′スイッチングスレッショルドに達Jることが解る。
電源電圧がゆっくり立上がるにもかかわらず、PUR信
号は所望のリセット動作を行うに十分な時間の間十分な
ハイレベルになるまでローレベルに切換わらない。時点
t2までキャパシタが充電が開始されるのを妨げること
によって、電源分圧が適当なりピッl−動作を得るに十
分な時間の間十分なハイレベル達するまでギIIバシタ
はスイッチング電圧に充電されない。
第4図は、速く立上がる電源に関しての動作を示したも
のである。この場合、電圧Vccはリセッ1〜ilJ作
を行うに十分なレベルに急速に上昇するが、キ1ノパシ
クの急速充電が許されるとキャパシタは急速にそのレベ
ルに達−りるため、出力PURは速くローになってしま
うことが問題である。キトバシタ24を含むRC網の時
定数を選択Jることによって、キ11パシタの充電速度
を、p U R信0が十分な時間ハイレベルを維持でき
ないほど速く充電されないJ、うに制御覆ることができ
る。このようにして、トランジスタ16のスレッショル
ド電圧に)ヱするど、PUR信号は電源電圧に追従し始
め、1つのスレッシ=1ルドレベルに達するどキャパシ
タは充電を開始ザる。しかしながら、時定数は、スイッ
チング電圧V svtで充電される時間が、適当なリセ
ット動作を達成するに十分な時間保持が長い時間となる
ように選択される。
このようにして、速いおよび近い立上がりの電源にこの
発明は適用される。更に、回路の電流は比較的低いレベ
ルに制611 することができ、これによって、11?
パシタ(時定数を得る)に要求される大きさは減少し、
ダイ領域を節約する。トランジスタ40が小さな電流を
供給ザるように構成JることにJ、って、キャパシタ2
4の容量値を(大電流を用いる場合に比較して)減少で
き、グイ領域を節約する。
第1図および第2図の回路は、CMOSトランジスタの
ゲートに結合されたキャパシタを有JるCMO8出力部
分と、電源電圧が所定の値に達するまでキ【・バシタの
充電を妨げる電圧感知スイッチとを必須にubえている
。これは、電源電圧がリセット動作に必要な十分のレベ
ルに達ザるまで出力部分を切換える点でキャパシタの充
電を妨げることによってゆっくり立上がる電源に適用で
きる。
更に、リセッ1−信号が、適当な動作を達成するに必要
な最小時間の間ハイレベルどなるまで出力部分のり換え
を妨げる十分な近い速度でキャパシタが充電されるよう
にキャパシタの充電速度を制御でることによって速い立
」ニがりの電源に適用でさる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の第1の実施例を示す回路図、第2図
はこの発明の第2の実施例を示す回路図、第3図および
第4図は第2図に示した実施例の動作を説明する波形図
である。 14・・・インバータ、16.26,40.42・・・
P−タイプMOSトランジスタ、18.28゜32.3
4.36.44,46.48・・・N−タイプMOSト
ランジスタ、24・・・MOSキャパシタ。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)電源と、 この電源に接続された第1の端子、出力端子および制御
    端子を有する第1のトランジスタと、接地された第1の
    端子、第1のトランジスタの出力端子に接続された出力
    端子および第1のトランジスタの制御端子に接続された
    制御端子を有する第2のトランジスタとを含み、電源が
    ターンオンし、その電圧が増加すると第1のトランジス
    タを導通にする出力部分と、 接地された第1の端子と、第1および第2のトランジス
    タの制御端子とを有するキャパシタと、キャパシタに接
    続され、キャパシタの第2の端子の電圧は電源電圧が所
    定の電圧に達するまで第1のトランジスタを非導通、第
    2のトランジスタを導通にする切換電圧以下に保持され
    、電源電圧が所定の電圧を越え、第2の端子の電圧が切
    換電圧を越えた後キャパシタを充電し、これによって第
    1のトランジスタを非導通、第2のトランジスタを導通
    にし、出力端子の信号を変化させる充電制御手段と を具えたパワーアップリセット回路。
  2. (2)充電制御手段はキャパシタの充電速度を制御する
    手段を有する特許請求の範囲第1項記載のパワーアップ
    リセット回路。
  3. (3)充電制御手段は、 キャパシタに接続され、第1の状態と第2の状態に切換
    えられ、キャパシタの充電を初期化する制御トランジス
    タと、 制御トランジスタに接続され、電源電圧が所定の電圧に
    達したとき制御トランジスタを第1の状態から第2の状
    態に切換える切換制御手段とを具える特許請求の範囲の
    第1項記載のパワーアップリセット回路。
  4. (4)制御トランジスタは電源に接続された供給端子お
    よびキャパシタに接続された出力端子を有し、切換制御
    は電源と接地間に直列に接続された複数のトランジスタ
    を含み、1つのトランジスタの制御端子は制御トランジ
    スタの制御端子に接続され、前記切換制御手段の複数の
    トランジスタは電源の電圧が各トランジスタのスレッシ
    ョルド電圧の和に達したとき導通となり、制御トランジ
    スタの導通によりキャパシタを充電する特許請求の範囲
    第3項記載のパワーアップリセット回路。
  5. (5)制御トランジスタは接地された第1の端子、キャ
    パシタに接続された第2の端子および制御端子を有し、 切換制御手段は電源に接続された第1の端子、キャパシ
    タに接続された第2の端子および第1および第2の端子
    の1つに接続された制御端子を有する供給トランジスタ
    と、電源に接続された第1の端子および制御トランジス
    タの制御端子に接続された第2の端子を有する第1の抵
    抗と、接地された第1の端子および制御トランジスタの
    制御端子に接続された第2の端子を有するシャントトラ
    ンジスタと、シャントトランジスタの制御端子と接地と
    の間に接続された第2の抵抗と、電源とシャントトラン
    ジスタの制御端子との間に直列に接続された複数の付加
    トランジスタとを含み、付加トランジスタの各トランジ
    スタは供給端子と内部接続された制御端子を有し、電源
    電圧がシャントトランジスタおよび付加トランジスタの
    導通スレッショルド電圧の和を越えたとき、シャントト
    ランジスタは導通し、制御トランジスタは非導通となり
    、供給トランジスタによるキャパシタの充電が可能にな
    る特許請求の範囲第3項記載のパワーアップリセット回
    路。
  6. (6)電源と、 ソースが電源に接続され、ドレインが出力端子に接続さ
    れた第1のMOSトランジスタと、ソースが接地され、
    ドレインが第1のMOSトランジスタのドレインに接続
    され、ゲートが第1のMOSトランジスタのゲートに接
    続された第2のMOSトランジスタとを含む出力部分と
    、 接地された第1の端子と第1および第2のMOSトラン
    ジスタのゲートに接続された第2の端子とを有するキャ
    パシタと、 キャパシタの充電を制御し、供給電圧が所定の値に達す
    るまでキャパシタの電圧が出力部分の切換えスレッショ
    ルド以下に保持させ、その後キャパシタを供給電圧に向
    って充電させる充電制御手段と を具えたパワーアップリセット回路。
  7. (7)充電制御手段はキャパシタの充電速度を制御する
    手段を有する特許請求の範囲第6項記載のパワーアップ
    リセット回路。
  8. (8)充電制御手段は、 ソースが電源に接続され、ドレインがキャパシタの第2
    の端子に接続された第3のMOSトランジスタと、 電源と接地との間に直列に接続され、ゲートがそれぞれ
    ドレインに接続され、供給電圧が各スレッショルド電圧
    の和に達したとき導通する複数のMOS参照トランジス
    タと を含み、1つのMOS参照トランジスタのゲートは第3
    のMOSトランジスタのゲートに結合され、MOS参照
    トランジスタが導通したとき第3のMOSトランジスタ
    が導通し、第3のMOSトランジスタを介してキャパシ
    タが充電される特許請求の範囲第6項記載のパワーアッ
    プリセット回路。
  9. (9)充電制御手段は、 ソースが電源に接続され、ドレインおよびゲートがキャ
    パシタの第2の端子に接続された第3のMOSトランジ
    スタと、 ドレインがキャパシタの第2の端子に接続され、ソース
    が接地された第4のMOSトランジスタと、第1の端子
    が電源に接続され、第2の端子が第3のトランジスタの
    ゲートに接続される第1の抵抗と、 ドレインが第4のMOSトランジスタのゲートに接続さ
    れ、ソースが接地された第5のMOSトランジスタと、 第1の端子が接地され、第2の端子が第5のMOSトラ
    ンジスタのゲートに接続された第2の抵抗と、 電源と第2の抵抗の第2の端子との間に直列に接続され
    、ゲートとドレインが接続された少なくとも1つの付加
    MOSトランジスタと を含み、電源電圧が第5のMOSトランジスタのスレッ
    ショルド電圧の和を越えたとき第5のMOSトランジス
    タは導通し、これによって第4のMOSトランジスタが
    非導通となり、キャパシタが充電可能になる特許請求の
    範囲第6項記載のパワーアップリセット回路。
JP62058674A 1986-03-14 1987-03-13 パワ−アツプリセツト回路 Pending JPS62234418A (ja)

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