TWI701444B - Sensing circuit - Google Patents
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Abstract
本發明是一種相對於雜訊等外部輸入而難以誤進入測試模式的感測電路,感測電路包括:時脈產生電路,對物理量檢測部輸出用於控制間歇動作的控制信號,在休止期間輸出取樣信號;電位檢測電路,檢測輸出端子的電位,並輸出檢測信號;以及時脈控制電路,在基於取樣信號對檢測信號進行取樣所得的資料中檢測出規定的信號圖案時,輸出將時脈產生電路切換至測試模式的模式切換信號。The present invention is a sensing circuit that is difficult to enter the test mode by mistake with respect to external input such as noise. The sensing circuit includes a clock generating circuit, which outputs a control signal for controlling intermittent operation to a physical quantity detection unit, and outputs it during a rest period. Sampling signal; potential detection circuit, which detects the potential of the output terminal, and outputs the detection signal; and clock control circuit, when a predetermined signal pattern is detected in the data obtained by sampling the detection signal based on the sampling signal, the output generates the clock The mode switching signal for switching the circuit to the test mode.
Description
本發明是有關於一種感測(sensor)電路,尤其是有關於一種具有測試(test)電路的感測電路。 The present invention relates to a sensor circuit, and particularly relates to a sensor circuit with a test circuit.
以往,將檢測各種物理量的感測電路搭載於電子機器中來有效利用。感測電路有時搭載於電源端子、接地端子、輸出端子這三端子的封裝(package)中。如此,搭載於端子數少的封裝中的感測電路多無法設置用於切換至測試模式(test mode)的專用端子。因此,在端子數少的感測電路中,將輸出端子兼用作測試端子。 In the past, sensing circuits that detect various physical quantities were installed in electronic equipment and used effectively. The sensing circuit is sometimes mounted in a three-terminal package of power terminals, ground terminals, and output terminals. In this way, many sensing circuits mounted in packages with a small number of terminals cannot be provided with dedicated terminals for switching to the test mode. Therefore, in a sensing circuit with a small number of terminals, the output terminal is also used as a test terminal.
現有的感測電路具備:第1反轉部,輸出檢測部的輸出信號的電位位準(level);第2反轉部,將檢測部的輸出信號的電位位準予以反轉後輸出至輸出端子;以及模式切換電路,根據第1反轉部的電位位準與第2反轉部的電位位準而切換至測試模式。並且,藉由從輸出端子強制性地輸入電壓,模式切換電路檢測出常規不可能引起的電位狀態(同電位)而切換至測試模式(例如參照專利文獻1)。 The conventional sensing circuit includes: a first inversion part that outputs the potential level of the output signal of the detection part; a second inversion part that inverts the potential level of the output signal of the detection part and outputs it to the output Terminal; and a mode switching circuit, according to the potential level of the first inversion portion and the potential level of the second inversion portion to switch to the test mode. In addition, by forcibly inputting a voltage from the output terminal, the mode switching circuit detects a potential state (the same potential) that is not normally caused and switches to the test mode (for example, refer to Patent Document 1).
專利文獻1:日本專利特開2009-31225號公報 Patent Document 1: Japanese Patent Laid-Open No. 2009-31225
然而,專利文獻1的磁感測電路對於從輸出端子重疊的雜訊(noise)等意料外的外部輸入,有可能誤切換至測試模式。而且,在輸出端子的負載容量大的情況下,亦有可能因與檢測結果相應的常規的輸出端子的電位位準的變化發生延遲,而意外地切換至測試模式。 However, the magnetic sensing circuit of Patent Document 1 may erroneously switch to the test mode for unexpected external input such as noise superimposed from the output terminal. Moreover, when the load capacity of the output terminal is large, it is also possible that the change of the potential level of the conventional output terminal corresponding to the detection result is delayed, and the test mode may be unexpectedly switched.
本發明的感測電路包括:時脈(clock)產生電路,對物理量檢測部輸出用於控制間歇動作的控制信號,在休止期間輸出取樣信號;電位檢測電路,檢測輸出端子的電位,並輸出檢測信號;以及時脈控制電路,在基於取樣信號對檢測信號進行取樣所得的資料中檢測出規定的信號圖案(Pattern)時,輸出將時脈產生電路切換至測試模式的模式切換信號。 The sensing circuit of the present invention includes: a clock generating circuit, which outputs a control signal for controlling intermittent operation to the physical quantity detection part, and outputs a sampling signal during the rest period; a potential detection circuit, which detects the potential of the output terminal, and outputs the detection Signal; and the clock control circuit, when a predetermined signal pattern (Pattern) is detected in the data obtained by sampling the detection signal based on the sampling signal, it outputs a mode switching signal that switches the clock generation circuit to the test mode.
根據本發明的感測電路,誤切換至測試模式的可能性低,可實現穩定的動作。 According to the sensing circuit of the present invention, the possibility of erroneous switching to the test mode is low, and stable operation can be realized.
10:物理量檢測部 10: Physical quantity detection department
12:物理量檢測信號 12: Physical quantity detection signal
20:時脈產生電路 20: Clock generation circuit
21:控制信號 21: Control signal
22:取樣信號 22: Sampling signal
30:輸出驅動器 30: output driver
31:輸出端子 31: Output terminal
32:輸出邏輯信號 32: Output logic signal
40:電位檢測電路 40: Potential detection circuit
41:電位檢測信號 41: Potential detection signal
50:時脈控制電路 50: Clock control circuit
51:模式切換信號 51: Mode switching signal
60:計數器 60: counter
61:超時信號 61: Timeout signal
70:死區時間控制電路 70: Dead time control circuit
71:死區時間信號 71: Dead time signal
80:重置電路 80: reset circuit
81:重置信號 81: Reset signal
100、200、300、400:感測電路 100, 200, 300, 400: sensing circuit
Bin:磁通密度 Bin: Magnetic flux density
BOP、BRP:臨限值 BOP, BRP: threshold
V12、V21、V22、V31、V41、V51、V61、V71、V81:電壓 V12, V21, V22, V31, V41, V51, V61, V71, V81: voltage
t0~t11:時刻 t0~t11: time
圖1是第1實施方式的感測電路的方塊圖。 FIG. 1 is a block diagram of the sensing circuit of the first embodiment.
圖2是表示第1實施方式的感測電路的動作的時序圖。 Fig. 2 is a timing chart showing the operation of the sensing circuit of the first embodiment.
圖3是第2實施方式的感測電路的方塊圖。 Fig. 3 is a block diagram of the sensing circuit of the second embodiment.
圖4是表示第2實施方式的感測電路的動作的時序圖。 Fig. 4 is a timing chart showing the operation of the sensing circuit of the second embodiment.
圖5是第3實施方式的感測電路的方塊圖。 Fig. 5 is a block diagram of a sensing circuit of a third embodiment.
圖6是表示第3實施方式的感測電路的動作的時序圖。 Fig. 6 is a timing chart showing the operation of the sensing circuit of the third embodiment.
圖7是第4實施方式的感測電路的方塊圖。 Fig. 7 is a block diagram of a sensing circuit of a fourth embodiment.
圖8是表示第4實施方式的感測電路的動作的時序圖。 FIG. 8 is a timing chart showing the operation of the sensing circuit of the fourth embodiment.
以下,對於本發明的感測電路,以對霍爾(Hall)元件的輸出電壓與基準電壓進行比較的結果進行二進制(binary)輸出的磁開關為例進行說明。 Hereinafter, for the sensing circuit of the present invention, a magnetic switch that performs a binary output as a result of comparing the output voltage of the Hall element with the reference voltage is described as an example.
圖1是第1實施方式的感測電路100的方塊圖。
FIG. 1 is a block diagram of a
第1實施方式的感測電路100包含物理量檢測部10、時脈產生電路20、輸出驅動器30、電位檢測電路40及時脈控制電路50。
The
物理量檢測部10根據所施加的物理量而輸出二個不同的電位位準的物理量檢測信號12。
The physical
輸出驅動器30的輸入連接於物理量檢測部10的輸出,輸出連接於輸出端子31。輸出驅動器30將物理量檢測部10的物理量檢測信號12的電位位準反轉,並向輸出端子31輸出感測電路100的輸出邏輯信號32。
The input of the
電位檢測電路40的輸入連接於輸出端子31,基於輸出端子31的電位來輸出二進制的電位檢測信號41。
The input of the
時脈產生電路20向物理量檢測部10輸出用於控制檢測動作的控制信號21,在休止期間,對時脈控制電路50輸出取樣信號22。
The
時脈控制電路50輸入電位檢測信號41、取樣信號22與物理量檢測信號12,對時脈產生電路20輸出模式切換信號51。
The
物理量檢測部10是對S極或N極的磁場進行檢測的磁開關,根據從外部施加的磁通密度的大小來切換物理量檢測信號12的電位位準。而且,物理量檢測部10進行具有動作期間與休止期間的間歇動作,所述動作期間是根據控制信號21來進行物理量的檢測或者檢測解除的期間,所述休止期間是將內部電路的動作電流的大部分予以阻斷的期間。
The physical
時脈控制電路50是與取樣信號22同步地對電位檢測信號41進行取樣,並將該資料保持於移位暫存器(shift register)等中。時脈控制電路50在從電位檢測信號41獲得規定的信號圖案(此處為LHHL、HLLH)時,將模式切換信號51切換至與測試模式對應的位準。而且,時脈控制電路50在物理量檢測信號12發生變化時,將模式切換信號51切換至與常規模式對應的位準。
The
物理量檢測部10例如是以進行以下所示的動作的方式而構成。
The physical
物理量檢測部10在控制信號21為H位準時成為動作期間,將霍爾元件的輸出電壓與基準電壓進行比較,在控制信號21為L位準時成為休止期間,若所施加的磁通密度小於規定的值,
則輸出L位準的物理量檢測信號12,若大於規定的值,則輸出H位準的物理量檢測信號12。
When the
輸出驅動器30例如使用互補金屬氧化物半導體(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor,CMOS)驅動器。輸出驅動器30在所施加的物理量小時,例如在作為輸入的物理量檢測信號12為L位準時,Nch驅動器斷開而Pch驅動器導通,將H位準的輸出邏輯信號32輸出至輸出端子31。當所施加的物理量大時,例如,當作為輸入的物理量檢測信號12為H位準時,Nch驅動器導通而Pch驅動器斷開,將L位準的輸出邏輯信號32輸出至輸出端子31。
The
電位檢測電路40例如包含斯密特觸發(schmitt trigger)電路、或包含差動對與基準電壓電路的比較器(comparator)等。電位檢測電路40在輸出端子31的電位為H位準時,輸出H位準的電位檢測信號41,在輸出端子31的電位為L位準時,輸出L位準的電位檢測信號41。
The
接下來,對第1實施方式的感測電路100的動作進行說明。
Next, the operation of the
圖2是表示第1實施方式的感測電路100的動作的時序圖。
FIG. 2 is a timing chart showing the operation of the
圖2中,將施加至感測電路100的磁通密度設為Bin、將物理量檢測信號12的電壓設為V12、將輸出端子31的電壓設為V31、將電位檢測信號41的電壓設為V41、將控制信號21的
電壓設為V21、將取樣信號22的電壓設為V22、將模式切換信號51的電壓設為V51。而且,將物理量檢測部10檢測物理量的臨限值設為BOP、將解除檢測的臨限值設為BRP。
In FIG. 2, the magnetic flux density applied to the
對於感測電路100,施加有時序圖所示的磁通密度Bin。磁通密度Bin在時刻t0以前低於臨限值BRP,因此物理量檢測信號12為L位準,輸出端子31及電位檢測信號41的電壓為H位準。
To the
感測電路100在時刻t1之前為常規動作時的休止期間,模式切換信號51維持L位準,從時脈產生電路20輸出取樣信號22。在時刻t1前為止的取樣信號22中,時脈控制電路50連續保持有電位檢測信號41的H位準,因此維持常規動作(模式切換信號51為L位準)。此處,時脈控制電路50在取樣信號22的上升邊緣(edge)讀取電位檢測信號41的電位。
The
感測電路100在時刻t1至時刻t2的期間,為常規動作時的動作期間,時脈產生電路20將控制信號21設為H位準。物理量檢測部10在動作期間中檢測磁通密度Bin高於臨限值BOP的情況並進行信號處理,當控制信號21成為L位準時,將物理量檢測信號12設為H位準。與此相應地,輸出端子31及電位檢測信號41的電壓成為L位準。並且,感測電路100再次成為常規動作時的休止期間,模式切換信號51維持L位準,從時脈產生電路20輸出取樣信號22。
The period from time t1 to time t2 of the
時脈控制電路50在時刻t3,根據取樣信號22來讀取電位檢測信號41的L位準。
The
此處,當在時刻t4至時刻t7,從外部對輸出端子31強制性地輸入H位準時,時脈控制電路50在時刻t5、t6,根據取樣信號22來讀取電位檢測信號41的H位準,進而,在時刻t8,根據取樣信號22來讀取電位檢測信號41的L位準。
Here, when the H level is forcibly input to the
因而,由於所輸入的信號圖案為LHHL的位準,因此時脈控制電路50在時刻t8至時刻t9的期間內判斷為測試模式輸入信號,從常規動作切換至測試模式,輸出H位準的模式切換信號51。
Therefore, since the input signal pattern is at the LHHL level, the
感測電路100維持測試模式至時刻t10為止,隨後,當物理量檢測部10檢測出磁通密度Bin為小於或等於解除臨限值BRP時,物理量檢測信號12變化為L位準。時脈控制電路50接收物理量檢測信號12變化為L位準的情況,從測試模式切換至常規動作,輸出L位準的模式切換信號51。
The
如以上所說明,本實施方式的感測電路100採用下述結構:在常規動作時的休止期間,從外部對輸出端子31強制性地輸入具有規定的信號圖案的電壓,藉由檢測該電壓而從常規動作切換至測試模式,並接收物理量檢測信號12的位準發生變化的情況,而從測試模式切換至常規動作。因而,本實施方式的感測電路100誤切換至測試模式的可能性低,可實現穩定的動作。
As described above, the
另外,圖2的時序圖中,進行了從磁通密度Bin高於檢測臨限值BOP的狀態開始切換至測試模式的說明,在從磁通密度Bin低於解除臨限值BRP的狀態開始切換至測試模式的情況下亦
同樣。此時,可將輸出端子31強制性地設為L位準的電位,將信號圖案設為HLLH,藉此,時脈控制電路50判斷為測試模式輸入信號,而從常規動作切換至測試模式。
In addition, in the timing chart of FIG. 2, it is explained that the magnetic flux density Bin is higher than the detection threshold BOP and the test mode is switched to. The magnetic flux density Bin is lower than the release threshold BRP. In the case of test mode
same. At this time, the
而且,將信號圖案設為LHHL或HLLH進行了說明,但並不限於此,亦可為更複雜的信號圖案或更短的信號圖案。 Furthermore, the signal pattern has been described as LHHL or HLLH, but it is not limited to this, and it may be a more complicated signal pattern or a shorter signal pattern.
圖3是第2實施方式的感測電路200的方塊圖。第2實施方式的感測電路200是在圖1的感測電路100中追加具備計數器(counter)60,所述計數器60對超時(time out)時間進行計數。而且,第2實施方式中的時脈控制電路50採用了接收計數器60所輸出的超時信號61的結構。其他結構與圖1的感測電路100相同,因此對於同一構成要素標註同一符號,並省略說明。
FIG. 3 is a block diagram of the
計數器60輸入從電位檢測電路40輸出的電位檢測信號41,對時脈控制電路50輸出超時信號61。時脈控制電路50在收到H位準的超時信號61時,屏蔽(mask)取樣信號22。
The
接下來,對第2實施方式的感測電路200的動作進行說明。
Next, the operation of the
圖4是表示第2實施方式的感測電路200的動作的時序圖。
FIG. 4 is a timing chart showing the operation of the
圖4中,將超時信號61的電壓設為V61。而且,對於與圖2的時序圖相同的動作,省略其說明。
In FIG. 4, the voltage of the
在時刻t1,物理量檢測信號12成為H位準,輸出端子
31的電壓成為L位準。
At time t1, the physical
在時刻t2,當來自外部的雜訊重疊於輸出端子31時,如圖所示,電壓V31發生變動,輸出H位準的電位檢測信號41。因而,時脈控制電路50根據取樣信號22來讀取電位檢測信號41的H位準。
At time t2, when noise from the outside is superimposed on the
計數器60接收電位檢測信號41的變動而開始計數,當在時刻t3達到超時時間時,將超時信號61由L位準設為H位準。時脈控制電路50在收到H位準的超時信號61時,屏蔽取樣信號22,因此不讀取時刻t4時來自外部的雜訊所造成的電位檢測信號41的H位準。
The
因而,時脈控制電路50不將時刻t2以後的信號圖案辨識為HLLH,因此即使如圖4所示存在雜訊,亦不會誤切換至測試模式。
Therefore, the
如以上所說明,第2實施方式的感測電路中,具備輸出超時信號61的計數器60,因此可更切實地防止誤切換至測試模式的誤動作。
As described above, the sensing circuit of the second embodiment includes the
另外,計數器60亦可包含使用基於正反器(flip-flop)的邏輯電路的數位(digital)電路,還可包含基於定電流源與電容元件的類比(analog)計時電路。而且,超時信號61例如只要在時刻t5或t6,根據控制信號21而由H位準重置為L位準即可。
In addition, the
圖5是第3實施方式的感測電路300的方塊圖。第3實
施方式的感測電路300是在圖1的感測電路100中追加具備死區時間(dead time)控制電路70,所述死區時間控制電路70接收控制信號21而輸出死區時間信號71。而且,第3實施方式中的時脈控制電路50採用了接收死區時間控制電路70所輸出的死區時間信號71的結構。其他結構與圖1的感測電路100相同,因此對於同一構成要素標註同一符號,並省略說明。
FIG. 5 is a block diagram of the
死區時間控制電路70輸入電位檢測信號41,對時脈控制電路50輸出死區時間信號71。時脈控制電路50在收到H位準的死區時間信號71時,屏蔽取樣信號22。
The dead
接下來,對第3實施方式的感測電路300的動作進行說明。
Next, the operation of the
圖6是表示第3實施方式的感測電路300的動作的時序圖。
FIG. 6 is a timing chart showing the operation of the
圖6中,將死區時間信號71的電壓設為V71。而且,對於與圖2的時序圖相同的動作,省略其說明。
In FIG. 6, the voltage of the
在時刻t1,物理量檢測信號12成為H位準,輸出驅動器30將輸出設為L位準。此處,在輸出端子31的電容負載大的情況下,輸出端子31的電壓V31依照由輸出端子31的電容負載與輸出驅動器30的導通電阻所決定的時間常數,耗費相對較長的時間而穩定。
At time t1, the physical
死區時間控制電路70接收控制信號21成為H位準的情況,即在向休止期間轉變後的規定期間,輸出H位準的死區時間
信號71。時脈控制電路50屏蔽取樣信號22而不進行取樣動作,直至死區時間信號71維持H位準的時刻t3為止。因而,時脈控制電路50不讀取時刻t1至時刻t3為止的電位檢測信號41的H位準。
The dead
在時刻t2,輸出端子31的電壓V31低於電位檢測電路40的判定臨限值Vth,因此電位檢測信號41成為L位準。因而,死區時間信號71維持H位準的時間只要長於電壓V31低於判定臨限值Vth的時間即可。
At time t2, the voltage V31 of the
因而,即使在時刻t4有雜訊重疊於輸出端子31,時脈控制電路50亦不會將時刻t1以後的信號圖案辨識為HLLH,因此不會誤切換至測試模式。
Therefore, even if noise is superimposed on the
如此,第3實施方式的感測電路300具備對時脈控制電路50輸出死區時間信號71的死區時間控制電路70,因此可更切實地防止誤切換至測試模式的誤動作。
In this way, the
另外,死區時間控制電路70亦可包含基於正反器的邏輯電路,還可包含基於定電流源、電容元件與臨限值電路的計時電路。
In addition, the dead
而且,對死區時間信號71接收控制信號21成為H位準的情況而輸出H位準的情況進行了說明,但只要符合發明的主旨,以任何信號作為起點皆可。
Furthermore, the case where the
圖7是第4實施方式的感測電路400的方塊圖。第4實
施方式的感測電路400是在圖1的感測電路100中追加具備重置電路80,所述重置電路80輸出重置信號81。而且,第4實施方式中的時脈控制電路50採用了接收重置電路80所輸出的重置信號81的結構。其他結構與圖1的感測電路100相同,因此對於同一構成要素標註同一符號,並省略說明。
FIG. 7 is a block diagram of the
重置電路80輸入電位檢測信號41,對時脈控制電路50輸出重置信號81。時脈控制電路50在收到H位準的重置信號81時,對保持信號圖案的移位暫存器進行重置。
The
接下來,對第4實施方式的感測電路400的動作進行說明。
Next, the operation of the
圖8是表示第4實施方式的感測電路400的動作的時序圖。
FIG. 8 is a timing chart showing the operation of the
圖8中,將重置信號81的電壓設為V81。而且,對於與圖2的時序圖相同的動作,省略其說明。
In FIG. 8, the voltage of the
在時刻t1,物理量檢測信號12成為H位準,輸出驅動器30將輸出設為L位準。重置信號81在成為休止期間時,重置為L位準。
At time t1, the physical
在時刻t2,當來自外部的雜訊重疊於輸出端子31時,如圖所示,電壓V31發生變動,輸出H位準的電位檢測信號41。因而,時脈控制電路50根據取樣信號22來讀取電位檢測信號41的H位準。
At time t2, when noise from the outside is superimposed on the
此處,重置電路80具有對電位檢測信號41的信號的寬
度進行檢測的功能。例如,當如圖8的時刻t2所示檢測出寬度小時,例如在時刻t3,對時脈控制電路50輸出H位準的重置信號81。時脈控制電路50在收到H位準的重置信號81時,對保持信號圖案的移位暫存器進行重置。即,在時刻t2讀取至移位暫存器中的H位準被重置。
Here, the
因而,在時刻t4,即使有來自外部的雜訊重疊於輸出端子31,時脈控制電路50亦不會誤將電位檢測信號41的圖案辨識為HLLH。
Therefore, at time t4, even if noise from the outside is superimposed on the
如此,第4實施方式的感測電路400具備對時脈控制電路50輸出重置信號81的重置電路80,因此可更切實地防止誤切換至測試模式的誤動作。
In this way, the
另外,重置信號81在圖8中,是接收控制信號21成為H位準的情況而成為L位準,但例如亦可設為單擊脈波(one shot pulse)。
In addition, in FIG. 8, the
如以上所說明,本發明的感測電路具備與取樣信號22同步地對電位檢測信號41進行取樣的時脈控制電路50、及在休止期間輸出取樣信號22的時脈產生電路20,因此可更切實地防止誤切換至測試模式的誤動作。
As described above, the sensing circuit of the present invention includes the
另外,實施方式中,將物理量檢測部10設為磁感測電路進行了說明,但只要是將物理量的檢測結果從輸出端子31作為二進制信號而輸出的結構,則並不限制於此。例如,物理量檢測部10亦可為溫度感測電路或光感測電路。
In addition, in the embodiment, the physical
而且,本發明的感測電路未必限制於該結構或感測器元件,可在不脫離發明主旨的範圍內進行各種變更或組合等。例如,亦可將各實施方式的電路適當組合。進而,亦可採用下述結構:具備多組物理量檢測部10、輸出端子31與時脈控制電路50的組合,對各輸出端子強制性地施加電壓,利用該組合來切換至測試模式。
Furthermore, the sensing circuit of the present invention is not necessarily limited to the structure or the sensor element, and various changes or combinations can be made without departing from the scope of the invention. For example, the circuits of the respective embodiments may be appropriately combined. Furthermore, it is also possible to adopt a configuration in which a combination of multiple sets of physical
10‧‧‧物理量檢測部 10‧‧‧Physical Quantity Testing Department
12‧‧‧物理量檢測信號 12‧‧‧Physical quantity detection signal
20‧‧‧時脈產生電路 20‧‧‧Clock generating circuit
21‧‧‧控制信號 21‧‧‧Control signal
22‧‧‧取樣信號 22‧‧‧Sampling signal
30‧‧‧輸出驅動器 30‧‧‧Output Driver
31‧‧‧輸出端子 31‧‧‧Output terminal
32‧‧‧輸出邏輯信號 32‧‧‧Output logic signal
40‧‧‧電位檢測電路 40‧‧‧Potential detection circuit
41‧‧‧電位檢測信號 41‧‧‧potential detection signal
50‧‧‧時脈控制電路 50‧‧‧Clock control circuit
51‧‧‧模式切換信號 51‧‧‧Mode switching signal
100‧‧‧感測電路 100‧‧‧Sensing circuit
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