KR930004133B1 - 동조 가능한 단계간 결합회로 - Google Patents

동조 가능한 단계간 결합회로 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

동조 가능한 단계간 결합회로
제1a도, 제1b도 및 제1c도는 종래 기술의 동조 가능 단계간 결합 회로에 대한 개략선도.
제2도는 제1a도 내지 제1c도의 단계간 결합 회로에 대한 바람직한 동조 가능 통과 대역 응답.
제3a도, 제3b도 및 제3c도는 본 발명에 따른 단계간 결합 회로에 대한 개략선도.
제4도는 텔레비젼 수상기용으로 적합한 본 발명에 따른 동조 가능 단계간 결합 회로의 양호한 실시예에 대한 개략선도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10, 310, 410 : 동조 가능 단계간 결합회로 16 : 입력 단자
18 : 출력 단자
본 발명은 두개의 서로다른 주파수 대역으로 신호를 통과시키도록 스위칭된 리액티브 소자를 포함하는 단계간 결합 회로에 관한 것이며, 특히 양 주파 대역 모두에서 유효하고 어떠한 대역 스위칭된 소자도 필요로 하지 않는 단계간 결합 회로에 대역통과 성형 회로를 연결하는 것에 관한 것이다.
단계간 결합 회로는 한 단의 출력으로부터의 신호를 다른 단의 입력에 결합하고, 일반적으로 결합된 신호의 통과 대역을 선택하기 위한 주파수 선택 동조 가능 회로를 포함한다. 단계간 결합 회로는 전형적으로 RF신호 증폭단에서 헤테로다이닝 혼합기단으로 통과되는 신호를 선택하기 위해 텔레비젼 수상기의 동조기부분에 포함된다. 단계간 결합 회로는 선택된 텔레비젼 신호가 궁극적으로 비데오 및 오디오 프로그램을 시청자에게 내보내기 위하여 처리되도록 수신된 RF신호중 적절한 범위를 혼합기에 통과시키기 위하여 선택된 텔레비젼 채널에 응답하여 조절되는 동조 가능 소자를 포함한다.
일반적으로, 텔레비젼 수상기는 방송 텔레비젼 신호의 여러가지 서로다른 주파수 범위 또는 대역외에서 지정된 채널에 대해 특정의 RF신호를 선택할 수 있다. 예를들면, 미국에서는 텔레비젼 동조기가 RF화상 반송파 주파수가 저 VHF, 고 VHF 또는 UHF 동조 대역에 있는 채널을 선택할 수 있어야 한다.
저 VHF에서 UHF 주파수 대역까지 단계간 결합 회로의 연속 동조는 커버해야 하는 주파수 대역이 크기 때문에 불가능하다. 따라서, 텔레비젼 동조기의 단계간 결합 회로는 선택된 채널의 주파수 대역에 따라서, 그내에 포함하기 위한 서로 다른 리액티브 성분을 선택하기 위하여 스위칭 설비를 포함한다. 제1도는 다중 대역 텔레비젼 동조기용으로 적합한 종래 기술의 동조 가능 단계간 결합 회로에 대해 설명한 것이다. 동조 가능 단계간 결합 회로(10)는 RF신호를 신호원(12)에서 부하 회로(24)에 결합한다. 신호된(12)은 안테나(도시안됨)로부터 텔레비젼 RF신호를 수신하고 수신된 RF신호의 전체 범위를 동조 가능 단계간 결합 회로(10)의 입력 단자(16)에 공급되는 임피던스 RP와 병렬 결합된 신호원 is로 표시된 FET RF증폭단의 출력을 포함한다. 부하 회로(14)는 헤테로다이닝 혼합기 회로의 입력 임피던스를 포함하고, 결합 회로(10)의 출력 단자(18)로부터 선택된 RF신호를 수신하는 저항 RL로 표시된다. 결합 회로(10)는 입력 단자(16)에 결합된 한 단부를 구비하는 1차 인덕터(20)와 출력 단자(18)에 결합된 한 단부를 구비하는 2차 인덕터(22)를 포함한다. 인덕터(20), (22)의 다른 단부는 각각 직렬로 연결되고 극이 대향하는 다이오드(24), (26)의 애노드에 각각 결합된다. 다이오드(24), (26)의 접합은 직렬 연결된 상호 인덕터(28)와 제1스위칭 신호원 VS1을 통하여, 신호 접지와 같은 기준 전위점에 결합된다. 직렬 연결된 두 추가의 인덕터(30), (32)는 직렬 연결된 다이오드(24), (26)와 병렬 결합된다. 인덕터(30)와 인덕터(32) 사이의 접점은 상호 인덕터(34)와 제2스위칭 신호원 VS2를 경유하여 신호 접지에도 결합된다. 가변 캐패시턴스 동조 소자(36), (38)는 단자(16), (18)에 각각 결합되고, 스위칭 신호 VS1및 VS2의 극성에 의해 선택된 주파수 대역내에서 결합회로(10)의 RF신호 통과대역을 동조시키기 위해(점선으로 표시된 바와 같이) 동시에 제어된다.
제1동조 대역에서 RF신호를 수신하기 위해, 스위칭 신호원 VS1은 높은 양 전압을 다이오드(24), (26)의 캐소드에 제공하고, 신호원 VS2는 그 애노드에 신호 접지에 제공한다. 이와 같이 함으로써, 다이오드(24), (26)가 도전하도록 바이어스 되고, 결과적으로 제1도에 도해된 바와 같이 단계간 결합 회로(10)용 구조로 된다. 여기에서, 다이오드의 순방향 저항과 그 신호 도선의 등가 인덕턴스는 무의미할 정도로 작고, 따라서 도시되지 않는다. 이러한 형태의 결합 회로는 인덕터(20)와 인덕턴(22) 사이의 결합이 인덕터(20), (22)의 접점에서부터 결합 회로(10)의 하단측 즉, 신호 접지로 결합된 인덕터(28)에 의해 실제로 결정된다는 사실로 인하여 하단측 L유도성 결합을 갖는 것으로 일컬어진다. 이미 명백히 드러나 있는 바와 같이, 문제의 주파수가 증가됨에 따라, 인덕터(28)의 임피던스가 증가하여, 회로망(10)의 전차측(입력)에서부터 2차측(출력)으로 결합될 수 있게 한다.
추적 동조가능 소자(36), (38)는 선택된 주파수 대역의 하단부에서 상단부까지 예를들면 10MHz의 통과 대역을 동조시킬 수 있다. 선택된 주파수 대역의 저주파수부분(f1), 중간주파수 부분(f2) 및 고주파수 부분(f3)에서 동조된 통과 대역에 대하여, 희망한 동조는 제2도에 도시된다. RF신호 통과 대역의 대역폭은 선택된 주파수 대역에 걸쳐서 비교적 동일하고, f3통과 대역 이상의 주파수는 예리하게 감쇠된다. 텔레비젼 수상기에서, 선택된 동조대역 이상의 주파수는 실제로 감쇄되지 않을경우 재생된 화상 및 음성의 질에 바람직하지 못하게 영향을 미칠 수 있는 영상 주파수를 포함할 것이다. 결합 회로(10)는 주파수 3제곱(f3)에 따라서 선택된 대역에 걸쳐서 변하는 통과 대역폭 변화를 나타낸다. 단자(16)와 단자(18) 사이에 제1b도에 도시된 바와 같은 결합 커패시터 CC를 포함하는 상단측 C로 일반적으로 불리우는 용량성 결합을 이용함으로써 이러한 대역폭 사이의 변화에 대해 보상하는 것이 바람직한 것으로 인식된다. 단계간 결합 회로의 설계에서의 기술자에게 일반적으로 알려져 있는 바와 같이, 커패시터 CC는 대역 통과폭의 변화를 선택된 주파수 대역에 걸쳐서 약 2 : 1로 감소시키고, 선택된 주파수 대역의 상단부 바로 위인 영상 주파수 신호를 감쇠시키기 위해 결합 회로(10)의 하단측 L 인덕터(28)와 함께 공지 트랩 회로를 형성한다.
이러한 효과는 하단측 L 결합이 양의 계수의 결합을 구비하고 상단측 C 결합이 음의 계수의 결합을 구비하는 것으로 일단 인식된 것으로 직각적으로 이해될 수 있다. 따라서, 상단측 C 결합은 하단측 유도성 결합을 제거하는 경향이 있고 따라서 하단측 유도성 결합으로 인한 통과 대역폭 변화에 대해 실제로 보상하며, 결합이 동일 하지만 대향하는 상항에서의 주파수에서 트랩 회로를 형성한다. 간략화를 위하여, 결과적으로 나타나는 2 : 1의 통과 대역 변화가 제2도에 도시되지는 않지만 영상 트랩의 효과는 f3통과 대역의 상단부와 같거나 또는 더 큰 신호 주파수에 대해 명확하게 표시된다.
예를들면 제1동조 대역보다 낮은 주파수 범위의 제2동조 대역에서 RF신호를 수신하기 위하여 스위치 신호원 VS1은 다이오드(24), (26)의 애노드에 저전압을 제공하고, 스위치 신호원 VS2는 캐소드에 높은 양 전위를 제공한다. 그 결과, 다이오드(24), (26)를 도전상태에서 벗어나게 바이어스 되고, 결국 결합 회로(10)에 대한 구성이 제1c도에 도시된 바와 같이 된다. 따라서, 인덕터(30), (32)는 인덕터(30), (32)의 접점에서 부터 제2스위칭 신호원 VS2를 통하여 신호 접지에 결합되는 인덕터(34)에 의하여 입력단자(16)와 출력 단자(18) 사이에서 직렬 연결된 인덕터의 일부로 된다. 하단측 L 유도성 결합이 이 구성에 제공된다. 여기에서는 이러한 결합 회로(10)의 구성에 상단측 C 결합을 포함하는 것이 바람직한 것으로 인식된다. 제2동조 대역의 더 낮은 주파수로 인하여, 상단측 C 결합 캐패시터 C'C의 커패시턴스 값은 제2동조 대역의 상단부 바로 위의 주파수에 대해 영상 트랩을 제공하기 위하여 제1b도의 CC의 커패시턴스 값보다 커야 한다. CC가 제1c도의 구성에 이용된다면, 그 커패시턴스 값은 제2구성의 더 낮은 주파수 동조 대역에 대해서는 너무 낮으며 영상 트랩이 더 높은 주파수에서 바람직하지 못하게 발생할 것이다.
제1a도의 결합 회로(10)에서 CC와 C'C를 모두 제공하기 위하여, 다이오드가 도전상태일 때 CC와 제2커패시터의 병렬 결합이 C'C와 동일하게 되도록 CC와 병렬로, 제2커패시터와 스위칭 다이오드의 직렬 연결을 포함하는 단자(16)와 단자(18)사이에 연결된 통과 대역 성형 회로망에 상기 CC및 C'C를 단순히 포함한다. 그러나, 원가 상승과 회로의 복잡성 부가로 인하여 제1a도의 상단측 C 결합 회로에 스위칭 다이오드를 포함하는 것이 바람직하지 못하다. 제1 및 제2대역의 신호 주파수는 비교적 높을 것이고, 스위칭 다이오드의 기생 저항값은 등가 상단측 C 결합 회로에 역으로 영향을 미칠 것이며, CC에 대한 적절한 값은 얻을 수 없을 것이다. 통과 대역의 대역폭 변화가 최소화 되고 영상 주파수 트랩의 위치가 각각 선택 가능한 주파수 대역의 상단 단부 바로위의 유용한 위치에서 유지되도록 하기 위하여 결합 커패시터를 결합 회로(10)에 연결하는 것이 바람직할 것이다.
본 발명의 원리에 따라서, 단계간 결합 회로는 단계간 회로의 입력 단자와 출력 단자 사이에 결합된 우수개의 리액티브 소자의 직렬 연결을 포함하고, 리액티브 소자의 직렬 연결의 접점은 제1리액티브 분로소자를 통하여 신호 기준 전위에 결합된다. 극이 대향하는 스위칭 다이오드의 직렬 연결은 리액티브 소자의 직렬 연결 부분과 병렬로 결합되고, 직렬 결합된 다이오드 사이의 접점은 제2리액티브 분로소자를 통하여 신호 기준 전위에 결합된다. 제3리액티브 소자는 리액티브 소자의 직렬 연결과 다이오드와의 직렬 연결 접점과 결합 회로의 입력 단자 사이에 있는 리액티브 소자의 직렬 연결상의 점과 회로 출력 단자 사이에 결합된다.
제3a도는 상단측 C 결합 캐패시터(40)의 연결을 제외하면 제1a도의 결합 회로(10)와 실제로 유사한 동조 가능 단계간 결합 회로(310)에 대해 도해한 것이다. 제3a도에서, 제1도에 대해 설명된 것과 동일한 기능을 갖는 소자는 유사하게 번호가 지정되고, 그들의 연결과 작동은 더 이상 설명되지는 않을 것이다. 결합회로(310)에서, 단일 상단측 결합 캐패시터(40)는 인덕터(20)와 대역 스위칭 다이오드(24)와의 접점과 출력단자(18) 사이에 결합된다. 커패시터(40)가 두개의 서로 다른 주파수 선택 영역에 영향을 미치는 방식은 제3b도에서 Leg와 R이 각각의 대역 스위칭 다이오드(24), (26)의 등가 인덕턴스와 저항값을 나타낸다는 점을 제외하면, 제1b도 및 제1c도에 대해 위에서 설명된 바와같이 제1 및 제2의 더 낮은 주파수 대역에 대해 결합 회로(310)의 구성과 대응하는 제3b도 및 제3c도에 대하여 설명된다.
설명해보면, 제1동조대역은(수퍼밴드 및 하이퍼 밴드 케이블 대역으로 불리는 텔레비젼 채널에 대응하는( 272MHz와 463MHz 사이의 텔레비젼 RF신호 주파수 포함하고, 제2동조 대역은(중간 대역 케이블 텔레비젼 대역의 상단 부분과 고 VHF 방송 대역에서의 TV 채널에 대응하는) 157MHz와 265MHz 사이의 텔리비젼 RF신호 주파수를 포함한다.
위에서 지적된 바와 같이, 단계간 결합 회로가 더 높은 주파수 범위 대역을 동조시키도록 구성될때, 상단측 C의 값이 더 낮은 주파수 범위 대역에 대한 값에서부터 변화되지 않을 경우 상기 값은 너무 큰 값을 가질 것이다. 결과적으로, 입력 단자(16)에서 출력 단자(18)로 너무 많은 신호 결합이 이루어질 것이고 따라서 대역폭 변화를 효과적으로 제어하지 않게될 것이며, 결과적으로 영상 트랩을 단계간 결합 회로의 더 높은 주파수 범위 구성의 통과 대역내에 달하는 공진 주파수를 갖게 된다. 그러나, 본 발명에 따른 커패시터(40)의 연결은 이러한 바람직하지 못한 결과를 방지한다. 제3b도에 도시된 바와 같이, 커패시터(40)는 인덕터(20)와 다이오드(24)의 등가 인덕턴스 Leg와의 접점에서 신호를 수신한다. 제4도에 대해서 설명된 텔레비젼 동조기 결합 회로의 양호한 실시예에서, 인덕터(20)는 약 20mH의 값을 가지며, Leg는 약 4mH의 값을 갖는다. 따라서, 커패시터(40)는 다이오드(24)의 도전으로 인한 유도성분압 작용으로 인하여 실제로 감쇠되는 신호를 수신한다. 이 작응은 커패시터(40)에 의해 출력 단자(18)에 결합되는 신호의 크기(커패시터(40)의 값이 제1주파수 대역에 대해 너무 높기 때문에 결합된 신호의 크기는 다른 경우 너무 클 것이다)를 감소시키고, 따라서 더 높은 주파수에 이르기까지, 상단측 결합이 하단측 결합을 제거하는 점으르 지연하며, 결과적으로 공진 주파수를 제1동조 대역 바로 위의 점으로 이동시킨다.
제3c도에 있어서, 양호한 텔레비젼 동조기 실시예에서, 입력 단자(16)와 출력 단자(18) 사이의 일련의 인덕터열에 대한 전체 인덕턴스의 값은 인덕터(30), (32)의 값이 최소한 인덕터(20), (22)의 값에 대해 각각 2배로 되도록 선택될 것이다. 양호한 실시예에서, 인덕터(20)의 값은 약 20mH이고, 인덕터(30), (32)는 약 60mH이다. 인덕터(34)는 약 10mH이다. 커패시터(40)가 0.56pF의 값을 가지면 통과 대역의 변화를 제2동조 대역의 전체 주파수 범위에 걸쳐서 약 2 : 1의 변화 이내로 제어하고 대역에서 최고 주파수 바로 위에서 영상 주파수 트랩(trap)을 형성하는 대역 스위칭된 텔레비젼 동조기의 단계간 결합 회로에 유효한 것으로 알려졌다. 인덕터(20)가 인덕터(30)의 값보다 상당히 더 낮은 값을 갖기 때문에, 커패시터(40)의 한 단부를 인덕터(20)와 인덕터(30) 사이의 접점에 결합하면 통과 대역에 대해 커패시터(40)의 적절한 작동에 비교적 거의 영향을 미치지 않는다.
따라서, 도시된 것은 다이오드(24)가 도전될때 분압기를 효과적으로 형성되는 인덕터(20)에 스위칭 다이오드(24)를 연결하는 점 근방인 두 회로 구성에 공동인 점에 상단측 C 커패시터의 한 단부를 결합한 것을 유익하게 이용한 것이고, 따라서 상단측 C 커패시터에 의해 제공되는 결합을 줄이고 상기 영상 신호 트랩의 공진 주파수를 상승시킨다.
제4도는 제3a도의 단계가 결합 회로(310)의 양호한 실시예에 대한 개략 선도를 도시한 것이다. 결합 회로(410)에서, 동조 가능 커패시터(36), (38)는 커패시턴스 값을 제어하기 위해 텔레비젼 동조 전압 Vt를 수신하는 가변 커패시턴스 다이오드를 포함하는 것으로 도해된다. Vt는 전형적으로, 다이오드(36), (38)가 약 1 내지 20pF에서부터 커패시턴스가 변화되게 하여, 선택된 주파수 대역의 한 끝에서부터 다른 단부까지 동조시키도록 2 내지 25V부터 변화될 수 있다. DC전압 블로킹 커패시턴스(42), (44)는 동조 전압이 대역 스위칭 다이오드(24), (26)의 작동을 방해하는 것을 막는다. 더 나아가, 본 발명의 또다른 양상에 따라서, 제3a도의 인덕터(28)는 각각 결합 커패시터(46), (48)에 의해 신호 접지에 결합되는 제1단부와 인쇄 회로 기판의 박막 스트립(29)에 의해 함께 결합되는 제2단부를 구비하는 인덕터(28')(28")를 포함하는 π회로로 대체된다. 결합 커패시터(50)는 인덕터(34)의 한 단부를 신호접지에 결합한다. 회로는 이 회로가 (가) 선택된 동조 대역에 대해 편리한 값으로 이루어지고 (나) 인접 입력 및 출력단에 비교적 양호하게 임피던스 매칭을 할 수 있는 단계간 결합 회로의 인덕터에 대하여 피칭 성분값에 있어서 더 큰 자유를 허용한다는 점에서 좋다. 예를들면, 서로 다른 임피던스를 입력 단자(16) 및 출력 단자(18)에서 매칭해야 한다고 가정하자. 이 경우, 약 3mH에 대응하는 박막(29)이 인덕터(28')와 인덕터(28")사이에 유한 임피던스를 부가하므로, 인덕터(20)의 인덕턴스대 인덕터(28')의 인덕턴스의 비는 인덕터(22)에 대한 인덕턴스와 인덕터(28")에 대한 인덕턴스와의 비에 대해 독립적으로 선택될 수 있다.
단계간 결합 회로가 텔레비젼 수상기의 동조기용으로 설명되었지만, 단계간 결합 회로는 다중 대역 신호가 취급되어야 하는 어떠한 응용에서도 동일하게 유효함이 명백하다. 더 나아가, 양호한 실시예에서 유동성 및 용량성 리액티브 소자의 특정 배열이 설명되었지만, 본 발명의 양상에서 벗어나지 않고서도 다른 배열과 추가의 리액티브 성분이 이용될 수도 있다.

Claims (9)

  1. 신호 수신용 입력 단자(16) 및 신호 공급용 출력 단자(18)와, 동조 가능한 단계간 결합 회로가 선택된 주파수 범위내에서 동조되게 하기 위해 상기 입력 및 출력 단자에 각각 결합된 제1가변 커패시턴스 소자(36) 및 제2가변 커패시턴스 소자(38)와, 두개의 인덕터 사이의 접점이 분로 인덕터(34)를 통하여 신호 기준 전위에 결합되는 상태로, 상기 입력 단자와 상기 출력 단자 사이에 결합된 직렬 연결의 인덕터(20), (30), (32), (22)와, 스위칭 수단을 선택적으로 도전 시킴으로써 상기 가변 커패시턴스 소자에 의하여 제1의 선택된 주파수 범위 내에서 동조될 수 있도록 상기 동조가능한 단계간 결합 회로를 상기 결합 회로에서 병렬 연결된 인덕터(300, (32)를 효과적으로 제거한 제1구성으로 되게 하고, 스위칭 수단을 선택적으로 비도전 상태로 되게 함으로써, 상기 동조 가능한 단계간 결합 회로를 제2의 선택된 주파수 범위에서 동조될 수 있는 제2의 구성으로 되게 하는 상태로, 상기 입력 및 출력 단자에 결합된 단부를 갖는 상기 직렬 연결의 인덕터(20), (22)와 직렬로 결합되고, 직렬 연결된 인덕터(30), (32)중 나머지와 병렬로 결합된 스위칭 수단(24), (26)을 포함하는 동조 가능한 단계간 결합 회로에 있어서, 상기 직렬 연결된 인덕터와 상기 스위칭 수단의 접점에 결합된 한 단부와, 상기 입력 및 출력 단자중 하나에 결합된 다른 단부를 구비한 커패시터(40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 동조 가능한 단계간 결합 회로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 직렬 연결된 인덕터는 명명된 순서로 결합된 제1인덕터(20), 제2인덕터(30), 제3인덕터(32) 및 제4인덕터(82)를 포함하고, 상기 분로 인덕터(34)는 상기 제2 및 제3인덕터의 접점과 상기 신호 기준 전위 사이에 결합되는 것을 특징으로 하는 동조 가능한 단계간 결합 회로.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제4인덕터의 인덕턴스 값은 상기 제2 및 제3인덕터의 인덕턴스 값의 최소한 1/2인 것을 특징으로 하는 동조 가능한 단계간 결합 회로.
  4. 제2항에 있어서, 상기 스위칭 수단은 상기 제1 및 제4인덕터와 직렬 연결되고 상기 제2 및 제3인덕터와 병렬 연결된 직렬 결합, 대향극성의 스위칭 다이오드(24), (26)를 포함하는 것을 특징으로 하는 동조 가능한 단계간 결합 회로.
  5. 제4항에 있어서, 상기 커패시터(40)는 상기 제1 및 제2인덕터의 접점과 상기 출력 단자 사이에 결합되는 것을 특징으로 하는 동조 가능한 단계간 결합 회로.
  6. 제5항에 있어서, 도전 상태에 있을때 상기 스위칭 다이오드(24), (26)의 동가 인덕턴스는 상기 제1 및 제4인덕터의 인덕턴스보다 더 작은 것을 특징으로 하는 동조 가능한 단계간 결합 회로.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1구성은 제1RF텔레비젼 신호 대역에서 신호를 통과시키기 위한 것이고, 상기 제2구성은 상기 제1텔레비젼 신호 대역의 주파수 범위보다 주파수 범위가 낮은 제2RF텔레비젼 신호 대역에서 RF텔레비젼 신호를 통과시키기 위한 것임을 것을 특징으로 하는 동조 가능한 단계간 결합 회로.
  8. 제1항에 있어서, 상기 커패시터(40)는 상기 입력 단자와 출력 단자 사이에 결합되어, 상기 제1인덕터와 직렬 결합 되고 상기 제2인덕터와 병렬 결합되는 것을 특징으로 하는 동조 가능한 단계간 결합 회로.
  9. 제8항에 있어서, 상기 커패시터(40)는 상기 제1인덕터와 상기 스위칭 다이오드의 접점에 결합된 한 단부와, 상기 동조가능한 단계간 결합 회로의 출력 단자에 결합된 다른 단부를 구비하는 것을 특징으로 하는 동조 가능한 단계간 결합 회로.
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