CN113395061B - 一种一键开关机装置及供电*** - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种一键开关机装置及供电***，该一键开关机装置包括开关、开关电路、第一电阻、第一电容、第二电阻、第二电容；通过开关、第一电阻、第一电容、第二电阻及第二电容实现开关电路的输出端使能或失能，进而控制辅助电源模块上电或失电。其中，所述开关电路用于在所述开关导通第一预设时间后，输出第一使能信号以使所述辅助电源模块开始工作，并在所述开关导通第二预设时间后，输出第二使能信号以使所述辅助电源模块停止工作；其中，所述第一预设时间为所述开关导通后所述第一电容的充电时间，所述第二预设时间为所述开关导通后所述第二电容的充电时间。可以实现灵活开关机并减少电量损耗。

Description

一种一键开关机装置及供电***

技术领域

本发明涉及供电技术领域，特别涉及一种一键开关机装置及供电***。

背景技术

当前，各种功能类的手持设备的因其体积小巧、使用方便，被市场更加广泛接受，需求与日俱增。手持类设备由于其便携和小体积，一般都是采用电池进行总的能源供应，但由于电池电量有限，任何的电量损失都会降低设备的可持续使用时间，影响用户体验。现有技术中，通过完全使用分立的三极管、MOS管、二极管等器件进行硬件电路搭建，但该类电路使用器件较多，工作状态的设置较为单一，不适合应用于手持类设备，减小了电路设计可靠性。现有技术中，还通过采用专用的按键开关机芯片实现开关机功能，例如ADI的LTC2950，但这种专用芯片成本高且由于各厂家设计的特殊性，不存在备选品牌直接替代的问题，在出货量较大的手持设备中，增加了过多的成本并且供货风险大。因此，因此如何实现设备的灵活开关机，最大程度减少电源损耗是目前亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一键开关机装置及供电***。其具体方案如下：

第一方面，本申请公开了一种一键开关机装置，包括开关、开关电路、第一电阻、第一电容、第二电阻、第二电容；

其中，所述开关的第一端与电源连接，所述开关的第二端分别与所述第一电阻的第一端、所述第二电阻的第一端及所述开关电路的第一输入端连接，所述第一电阻的第二端分别与所述第一电容的第一端及所述开关电路的第二输入端连接，所述第二电阻的第二端分别与所述第二电容的第一端及所述开关电路的第三输入端连接，所述开关电路的输出端与辅助电源模块连接；所述第一电阻阻值与所述第一电容容值的乘积小于所述第二电阻阻值与所述第二电容容值的乘积；

所述开关电路用于在所述开关导通第一预设时间后，输出第一使能信号以使所述辅助电源模块开始工作，并在所述开关导通第二预设时间后，输出第二使能信号以使所述辅助电源模块停止工作；其中，所述第一预设时间为所述开关导通后所述第一电容的充电时间，所述第二预设时间为所述开关导通后所述第二电容的充电时间。

可选的，所述开关电路包括触发器和第一可控开关；

所述触发器的输出端与所述第一可控开关的可控端连接，所述第一可控开关的第一端与所述电源连接，所述第一可控开关的第二端作为所述开关电路的输出端与所述辅助电源模块连接；其中，所述触发器的第一端为所述开关电路的第一输入端，所述触发器的第二端为所述开关电路的第二输入端，所述触发器的第三端为所述开关电路的第三输入端；

所述触发器用于在所述开关导通所述第一预设时间后，根据自身第一端、第二端和第三端接收的电平输出对应的第一预设电平信号，以使所述第一可控开关输出所述第一使能信号；所述触发器用于在所述开关导通所述第二预设时间后，根据自身第一端、第二端和第三端接收的电平输出对应的第二预设电平信号，以使所述第一可控开关输出所述第二使能信号。

可选的，所述触发器为D型触发器；

其中，所述D型触发器的D脚为所述触发器的第一端，所述D型触发器的CLK脚为所述触发器的第二端，所述D型触发器的R脚为所述触发器的第三端，所述D型触发器的

脚为所述触发器的输出端。

可选的，所述第一可控开关为PNP型三极管；

其中，所述PNP型三极管的基极为所述第一可控开关的可控端，所述PNP型三极管的发射极为所述第一可控开关的第一端，所述PNP型三极管的集电极为所述第一可控开关的第二端。

可选的，所述一键开关机装置，还包括第三电阻；

所述第三电阻的第一端与所述开关电路的输出端连接，所述第三电阻的第二端接地。

可选的，所述一键开关机装置，还包括第四电阻；

所述第四电阻的第一端与所述第二电阻的第一端连接，所述第四电阻的第二端接地。

可选的，所述开关为按键开关。

可选的，所述一键开关机装置，还包括第二可控开关；

所述第二可控开关的第一端与所述电源连接，所述第二可控开关的第二端与所述开关电路的第三输入端连接，所述第二可控开关的可控端与外部处理模块连接；

所述第二可控开关用于根据所述外部处理模块发送的软件信号，通过自身的第二端输出相应的电平信号，以使所述开关电路输出所述第二使能信号。

可选的，所述第二可控开关为PNP型三极管；

其中，所述PNP型三极管的基极为所述第二可控开关的可控端，所述PNP型三极管的发射极为所述第二可控开关的第一端，所述PNP型三极管的集电极为所述第二可控开关的第二端。

第二方面，本申请公开了一种供电***，包括所述一键开关机装置，以及电源和辅助电源模块；

所述一键开关机装置的输入端与电源连接，所述一键开关机装置的输出端与所述辅助电源模块的第一输入端连接，所述辅助电源模块的第二输入端与所述电源连接，所述辅助电源模块的输出端与外部功能模块连接；

所述电源用于为所述一键开关机装置和所述辅助电源模块供电；

所述辅助电源模块用于在处于工作状态时将所述电源提供的不稳定电压转换为稳定电压提供给所述外部功能模块。

本申请提供一种一键开关机装置，包括开关、开关电路、第一电阻、第一电容、第二电阻、第二电容；其中，所述开关的第一端与电源连接，所述开关的第二端分别与所述第一电阻的第一端、所述第二电阻的第一端及所述开关电路的第一输入端连接，所述第一电阻的第二端分别与所述第一电容的第一端及所述开关电路的第二输入端连接，所述第二电阻的第二端分别与所述第二电容的第一端及所述开关电路的第三输入端连接，所述开关电路的输出端与辅助电源模块连接；所述第一电阻阻值与所述第一电容容值的乘积小于所述第二电阻阻值与所述第二电容容值的乘积。其中，所述开关电路用于在所述开关导通第一预设时间后，输出第一使能信号以使所述辅助电源模块开始工作，并在所述开关导通第二预设时间后，输出第二使能信号以使所述辅助电源模块停止工作；其中，所述第一预设时间为所述开关导通后所述第一电容的充电时间，所述第二预设时间为所述开关导通后所述第二电容的充电时间。可见，通过开关电路，利用电阻电容产生延时电路，使得开关在闭合不同的时间下，输出不同的电平的使能信号以控制电源辅助模块的启动和停止，由于通过纯硬件电路搭建，电路可靠性高，开关机时间可控制并且采用通用逻辑芯片，同时满足灵活性、低成本、高可靠性、通用性的特点，实现灵活开关机并避免***不工作时的电量损耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请提供的一种一键开关机装置结构框图；

图2为本申请提供的一种具体的一键开关机装置结构框图；

图3为本申请提供的一种具体的一键开关机装置工作流程图；

图4为本申请提供的一种包含供电***的***结构框图。

具体实施方式

现有技术中，通过完全使用分立的三极管、MOS(MOSFET，Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，管金氧半场效晶体管)、二极管等器件进行硬件电路搭建，但该类电路使用器件较多，工作状态的设置较为单一，不适合应用于手持类设备，减小了电路设计可靠性。现有技术中，还通过采用专用的按键开关机芯片实现开关机功能，例如ADI的LTC2950，但这种专用芯片成本高且由于各厂家设计的特殊性，不存在备选品牌直接替代的问题，在出货量较大的手持设备中，增加了过多的成本并且供货风险大。为克服上述技术问题，本申请提出一种一键开关机装置，能够实现灵活开关机并减少电源损耗。

本申请实施例公开了一种一键开关机装置，参见图1所示，该一键开关机装置可以包括开关、开关电路、第一电阻、第一电容、第二电阻、第二电容；

其中，所述开关的第一端与电源连接，所述开关的第二端分别与所述第一电阻的第一端、所述第二电阻的第一端及所述开关电路的第一输入端连接，所述第一电阻的第二端分别与所述第一电容的第一端及所述开关电路的第二输入端连接，所述第二电阻的第二端分别与所述第二电容的第一端及所述开关电路的第三输入端连接，所述开关电路的输出端与辅助电源模块连接；所述第一电阻阻值与所述第一电容容值的乘积小于所述第二电阻阻值与所述第二电容容值的乘积；

所述开关电路用于在所述开关导通第一预设时间后，输出第一使能信号以使所述辅助电源模块开始工作，并在所述开关导通第二预设时间后，输出第二使能信号以使所述辅助电源模块停止工作；其中，所述第一预设时间为所述开关导通后所述第一电容的充电时间，所述第二预设时间为所述开关导通后所述第二电容的充电时间。

本实施例中，通过上述开关导通后，上述第一电阻和第一电容组成的第一一阶RC电路，以及上述第二电阻和第二电容组成的第二一阶RC电路进行充电，由于上述第一电阻阻值与第一电容容值的乘积小于第二电阻阻值与第二电容容值的乘积，在开关闭合上述第一预设时间后，上述开关电路的第二输入端的电平先发生变化，开关电路根据自身第一输入端、第二输入端和第三输入端的电平输出第一使能信号以使辅助电源模块开始工作，相应的，在开关导通第二预设时间后，开关电路根据自身第一输入端、第二输入端和第三输入端的电平输出第二使能信号以使所述辅助电源模块停止工作。

本实施例中，所述开关电路具体可以包括触发器和第一可控开关；

所述触发器的输出端与所述第一可控开关的可控端连接，所述第一可控开关的第一端与所述电源连接，所述第一可控开关的第二端作为所述开关电路的输出端与所述辅助电源模块连接；其中，所述触发器的第一端为所述开关电路的第一输入端，所述触发器的第二端为所述开关电路的第二输入端，所述触发器的第三端为所述开关电路的第三输入端；

所述触发器用于在所述开关导通所述第一预设时间后，根据自身第一端、第二端和第三端接收的电平输出对应的第一预设电平信号，以使所述第一可控开关输出所述第一使能信号；所述触发器用于在所述开关导通所述第二预设时间后，根据自身第一端、第二端和第三端接收的电平输出对应的第二预设电平信号，以使所述第一可控开关输出所述第二使能信号。

可以理解的是，触发器根据输入电平向上述第一可控开关的可控端输出相应的电平信号，然后第一可控开关根据接收到的电平控制电路的导通或不导通，以向电源辅助模块输出第一使能信号或第二使能信号。

由上可见，本实施例中通过开关电路，利用电阻电容产生延时电路，使得开关在闭合不同的时间下，输出不同的电平的使能信号以控制电源辅助模块的启动和停止，由于通过纯硬件电路搭建，电路可靠性高，开关机时间可控制并且采用通用逻辑芯片，同时满足灵活性、低成本、高可靠性、通用性的特点，实现灵活开关机并避免***不工作时的电量损耗。

在上述实施例的基础上：

请参照图2，图2为本申请提供的一种一键开关机装置的具体实现示意图。

作为一种优选的实施例，所述触发器为D型触发器；其中，所述D型触发器的D脚为所述触发器的第一端，所述D型触发器的CLK脚为所述触发器的第二端，所述D型触发器的R脚为所述触发器的第三端，所述D型触发器的

脚为所述触发器的输出端；所述D型触发器用于在所述开关导通第一预设时间后，根据D脚的高电平、CLK脚的高电平和R脚的低电平，输出低电平信号，以使所述第一可控开关输出所述第一使能信号；所述D型触发器用于在所述开关导通第二预设时间后，根据D脚的高电平和R脚的高电平，输出高电平信号，以使所述第一可控开关输出所述第二使能信号。

本实施例中，所述第一可控开关可以为PNP型三极管；其中，所述PNP型三极管的基极为所述第一可控开关的可控端，所述PNP型三极管的发射极为所述第一可控开关的第一端，所述PNP型三极管的集电极为所述第一可控开关的第二端；所述PNP型三极管用于根据基极接收到低电平信号，从所述第二端输出高电平信号作为所述第一使能信号；所述PNP型三极管用于根据基极接收到高电平信号，从所述第二端输出低电平信号作为所述第二使能信号。

本实施例中，所述开关可以为按键开关。

具体的，如图2所示，电源为VCC，U1为D型触发器，D型触发器默认由电池供电，第一可控开关Q1为PNP型三极管，起到控制电路通断的开关功能，其中D型触发器，通过改变触发器的管脚电平状态，可以使得输出端保持不同的电平信号，起到改变控制信号的作用，D型触发器真值表如下所示：

其中，L代表低电平，H代表高电平，X代表任意状态。

开关为S1轻触按键，通过手按的方式可以改变电路的通断，使得输入信号电平出现改变，当按键被按下时，电路通路，电池电压信号可以通过，当按压动作完成后，按键断开，使得电路恢复断路。

其中，本实施例中第一电阻R1、第一电容C1，以及第二电阻R2、第二电容C2分别形成两组积分电路，实现阻容充电电路，产生不同的延时时间分别为t1和t2，按键按下时，U1管脚电平的上电时间，其电容上充电电压Vt满足时间t的公式为：

可见，由于第一电阻阻值与第一电容容值的乘积R1C1，小于第二电阻阻值与第二电容容值的乘积R2C2，因此t1小于t2。

本实施例中，所述一键开关机装置，还可以包括第三电阻R3；所述第三电阻的第一端与所述开关电路的输出端连接，所述第三电阻的第二端接地；可以理解的是，上述第三电阻用于在所述开关电路不导通时为所述辅助电源模块提供低电平。

本实施例中，所述一键开关机装置，还可以包括第四电阻R4；所述第四电阻的第一端与所述第二电阻的第一端连接，所述第四电阻的第二端接地；可以理解的是，上述第四电阻用于在所述开关电路不导通时为所述开端的第二端提供低电平。通过上述第三电阻和第四电阻保证在U1工作或不工作时，电路控制管脚都可以有稳定的电平状态，避免误触发。

当电路未工作，在初始状态时，

保持U1的初始状态，输出高电平，此时第一可控开关Q1不导通，给辅助电源模块提供的使能信号由于电阻R3的存在，为低电平，辅助电源模块不工作，***处于关机状态。

当开机时，S1按键被按下，电路导通，U1的S脚为低电平，D脚被拉高到高电平，CLK脚和R脚此时通过各自的RC电路进行充电，CLK脚的充电速度高于R脚，在按下时间t为t1<t<t2时，当CLK达到高电平时，R脚处于低电平状态，此时根据U1的真值表，

输出低电平并实现信号自锁存，此时Q1导通，使得输入辅助电源模块的使能信号变为高电平，辅助电源模块工作，***开机启动。

当关机时，S1按键再次被按下，电路导通，U1的S脚为低电平，D脚被拉高到高电平，CLK脚和R脚此时通过各自的RC电路进行充电，在按下时间t为t>t2时，使得R脚的电平状态为高电平时，此时根据U1的真值表，

输出高电平并实现信号自锁存，此时Q1三极管不导通，使得输入辅助电源模块的使能信号变为低电平，辅助电源模块停止工作，***关机。

本实施例中，所述一键开关机装置，还可以包括第二可控开关；所述第二可控开关的第一端与电源连接，所述第二可控开关的第二端与所述开关电路的第三输入端连接，所述第二可控开关的可控端与外部处理模块连接；所述第二可控开关用于根据所述外部处理模块发送的软件信号，通过自身的第二端输出相应的电平信号，以使所述开关电路输出所述第二使能信号。

本实施例中，所述第二可控开关可以为PNP型三极管；其中，所述PNP型三极管的基极为所述第二可控开关的可控端，所述PNP型三极管的发射极为所述第二可控开关的第一端，所述PNP型三极管的集电极为所述第二可控开关的第二端。

可以理解的是，如图2所示，当***需要实现软件关机时，可通过外部处理模块向第二可控开关Q2三极管的基极发送低电平信号，此时Q2三极管由原来的断开状态变为导通，将U1的R脚电平直接变为高电平，此时根据U1的真值表，

输出高电平并实现信号自锁存，此时Q1三极管不导通，使得输入辅助电源模块的使能信号变为低电平，辅助电源模块停止工作，***实现软件关机。可见，加入外部处理模块可控的软件关机功能，可以实现在各类应用条件下的开关机要求，提高了开关机的灵活性。另外，Q2基极连接电阻R5，R5的另一端接地，由此可以保证在没有软件关机信号时向Q2基极提供稳定的高电平，避免误触发。

进一步，如图3所示的本实施例提供的一种一键开关机装置的工作流程示意图可见，通过根据按键开关的按下时间利用电阻电容产生延时电路，将逻辑电路和分立器件搭配使用，使得同一个按键在不同的延时情况下，芯片输出不同的逻辑电平状态用于控制***的开机和关机；并且，添加软件关机机制，同时满足灵活性、低成本、高可靠性、通用性的特点，具备极高的应用价值。

在上述实施例的基础上：

请参照图4，图4为本申请提供的一种包含供电***的***结构框图。

本实施例中提供的供电***，包括一键开关机装置，以及电源和辅助电源模块；所述一键开关机装置的输入端与电源连接，所述一键开关机装置的输出端与所述辅助电源模块的第一输入端连接，所述辅助电源模块的第二输入端与所述电源连接，所述辅助电源模块的输出端与外部功能模块连接；所述电源用于为所述一键开关机装置和所述辅助电源模块供电；所述辅助电源模块用于在处于工作状态时将所述电源提供的不稳定电压转换为稳定电压提供给所述外部功能模块。

具体以图4所示的红外成像设备结构框图为例进行说明，手持类红外成像设备由框图内的极大模块电路组成，其中，红外模块的作用为将自然界中人眼不可见的红外波段光信号变化转换为电信号变化进行数据的采集和传输；SOC数据处理模块的作用是将红外模块的数据进行收集和处理，并将数据结果传输到显示模块，并且还可以通过发送软件关机信号给开关机模块进行关机动作；显示模块的作用是将SOC数据处理模块传输的数据进行直观的显示，形成人眼可识别的清晰的图像。红外成像***中的一键开关机模块即上述实施例中的一键开关机装置，和电池以及辅助电源模块形成上述红外成像设备的供电***，电池模块为***中工作的所有模块提供总的能量供应，辅助电源模块可将不稳定的电池电压信号转换为稳定的电压信号为不同的模块提供稳定供电；***中一键开关机模块可以通过一个外部按键产生使能信号控制辅助电源模块的开通与关断，来决定***中所有模块的工作情况，实现在***关机时最大程度的减小电量损耗，并且在***供电过程中可以接受到外部处理模块，即图4中SOC数据处理模块发回的软件关机信号来关闭辅助电源模块，随时进行软件关机，提高了***性能。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种一键开关机装置及供电***进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种一键开关机装置，其特征在于，包括开关、开关电路、第一电阻、第一电容、第二电阻、第二电容；

其中，所述开关的第一端与电源连接，所述开关的第二端分别与所述第一电阻的第一端、所述第二电阻的第一端及所述开关电路的第一输入端连接，所述第一电阻的第二端分别与所述第一电容的第一端及所述开关电路的第二输入端连接，所述第二电阻的第二端分别与所述第二电容的第一端及所述开关电路的第三输入端连接，所述开关电路的输出端与辅助电源模块连接；所述第一电阻阻值与所述第一电容容值的乘积小于所述第二电阻阻值与所述第二电容容值的乘积；

所述开关电路用于在所述开关导通第一预设时间后，输出第一使能信号以使所述辅助电源模块开始工作，并在所述开关导通第二预设时间后，输出第二使能信号以使所述辅助电源模块停止工作；其中，所述第一预设时间为所述开关导通后所述第一电容的充电时间，所述第二预设时间为所述开关导通后所述第二电容的充电时间；

其中，所述开关电路包括触发器和第一可控开关；

所述触发器的输出端与所述第一可控开关的可控端连接，所述第一可控开关的第一端与所述电源连接，所述第一可控开关的第二端作为所述开关电路的输出端与所述辅助电源模块连接；其中，所述触发器的第一端为所述开关电路的第一输入端，所述触发器的第二端为所述开关电路的第二输入端，所述触发器的第三端为所述开关电路的第三输入端；

所述触发器用于在所述开关导通所述第一预设时间后，根据自身第一端、第二端和第三端接收的电平输出对应的第一预设电平信号，以使所述第一可控开关输出所述第一使能信号；所述触发器用于在所述开关导通所述第二预设时间后，根据自身第一端、第二端和第三端接收的电平输出对应的第二预设电平信号，以使所述第一可控开关输出所述第二使能信号。

2.根据权利要求1所述的一键开关机装置，其特征在于，所述触发器为D型触发器；

其中，所述D型触发器的D脚为所述触发器的第一端，所述D型触发器的CLK脚为所述触发器的第二端，所述D型触发器的R脚为所述触发器的第三端，所述D型触发器的

脚为所述触发器的输出端。

3.根据权利要求2所述的一键开关机装置，其特征在于，所述第一可控开关为PNP型三极管；

其中，所述PNP型三极管的基极为所述第一可控开关的可控端，所述PNP型三极管的发射极为所述第一可控开关的第一端，所述PNP型三极管的集电极为所述第一可控开关的第二端。

4.根据权利要求1所述的一键开关机装置，其特征在于，还包括第三电阻；

所述第三电阻的第一端与所述开关电路的输出端连接，所述第三电阻的第二端接地。

5.根据权利要求1所述的一键开关机装置，其特征在于，还包括第四电阻；

所述第四电阻的第一端与所述第二电阻的第一端连接，所述第四电阻的第二端接地。

6.根据权利要求1所述的一键开关机装置，其特征在于，所述开关为按键开关。

7.根据权利要求1至6任一项所述的一键开关机装置，其特征在于，还包括第二可控开关；

所述第二可控开关的第一端与所述电源连接，所述第二可控开关的第二端与所述开关电路的第三输入端连接，所述第二可控开关的可控端与外部处理模块连接；

所述第二可控开关用于根据所述外部处理模块发送的软件信号，通过自身的第二端输出相应的电平信号，以使所述开关电路输出所述第二使能信号。

8.根据权利要求7所述的一键开关机装置，其特征在于，所述第二可控开关为PNP型三极管；

其中，所述PNP型三极管的基极为所述第二可控开关的可控端，所述PNP型三极管的发射极为所述第二可控开关的第一端，所述PNP型三极管的集电极为所述第二可控开关的第二端。

9.一种供电***，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的一键开关机装置，以及电源和辅助电源模块；

所述一键开关机装置的输入端与电源连接，所述一键开关机装置的输出端与所述辅助电源模块的第一输入端连接，所述辅助电源模块的第二输入端与所述电源连接，所述辅助电源模块的输出端与外部功能模块连接；

所述电源用于为所述一键开关机装置和所述辅助电源模块供电；

所述辅助电源模块用于在处于工作状态时将所述电源提供的不稳定电压转换为稳定电压提供给所述外部功能模块。

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