JP2800326B2 - 周波数トランスデューサ - Google Patents
周波数トランスデューサInfo
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- JP2800326B2 JP2800326B2 JP30443989A JP30443989A JP2800326B2 JP 2800326 B2 JP2800326 B2 JP 2800326B2 JP 30443989 A JP30443989 A JP 30443989A JP 30443989 A JP30443989 A JP 30443989A JP 2800326 B2 JP2800326 B2 JP 2800326B2
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- Measuring Frequencies, Analyzing Spectra (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、所定の測定範囲にある周波数を測定してこ
の周波数に対応するアナログ信号に変換する周波数トラ
ンスデューサに係り、特に安定に測定範囲を拡大するよ
うに改良した周波数トランスデューサに関する。
の周波数に対応するアナログ信号に変換する周波数トラ
ンスデューサに係り、特に安定に測定範囲を拡大するよ
うに改良した周波数トランスデューサに関する。
<従来の技術> 第5図は従来の周波数トランスデューサの構成を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
商用周波などの測定周波数fimは直流電圧を絶縁する
絶縁トランス10を介して波形整形回路11に出力され、こ
の波形整形回路11で矩形波の周波数信号fiに波形整形さ
れ、さらに1ショット回路12に出力される。
絶縁トランス10を介して波形整形回路11に出力され、こ
の波形整形回路11で矩形波の周波数信号fiに波形整形さ
れ、さらに1ショット回路12に出力される。
この1ショット回路12は周波数信号fiを所定のパルス
幅を持つパルス信号Piに変換する。
幅を持つパルス信号Piに変換する。
一方、非反転入力端(+)が共通電位点COMに接続さ
れた加算平滑回路13の反転入力端(−)にはパルス信号
Piで開閉されるスイッチSW1と抵抗R1を介して基準電圧
−VRが印加されると共にバイアス用の抵抗R2を介して基
準電圧VRが印加されている。そして、その反転入力端
(−)と出力端との間には抵抗とコンデンサとの並列回
路が接続されこの出力端に出力電圧V1を得る。
れた加算平滑回路13の反転入力端(−)にはパルス信号
Piで開閉されるスイッチSW1と抵抗R1を介して基準電圧
−VRが印加されると共にバイアス用の抵抗R2を介して基
準電圧VRが印加されている。そして、その反転入力端
(−)と出力端との間には抵抗とコンデンサとの並列回
路が接続されこの出力端に出力電圧V1を得る。
次に、以上のように構成された第5図に示す周波数ト
ランスデューサの動作について第6図に示す波形図と第
7図に示す特性図を用いて説明する。
ランスデューサの動作について第6図に示す波形図と第
7図に示す特性図を用いて説明する。
第6図(イ)に示す繰返周期Tiを持つ周波数信号fiは
1ショット回路12で第6図(ロ)に示すように所定のパ
ルス幅τを持つパルス信号Piとされこれによりスイッチ
SW1が周波数信号fiに対応してオンとされるので抵抗R1
には基準電圧−VRと周波数信号fiとの積に対応して電流
i1が流れる。
1ショット回路12で第6図(ロ)に示すように所定のパ
ルス幅τを持つパルス信号Piとされこれによりスイッチ
SW1が周波数信号fiに対応してオンとされるので抵抗R1
には基準電圧−VRと周波数信号fiとの積に対応して電流
i1が流れる。
一方、抵抗R2には周波数信号fiの測定範囲(fm〜fM)
の下限の周波数fmに対応する電流i2が基準電圧VRからバ
イアス電流として電流i1とは逆方向に流されている。
の下限の周波数fmに対応する電流i2が基準電圧VRからバ
イアス電流として電流i1とは逆方向に流されている。
したがって、加算平滑回路13の出力端には第7図に示
すように周波数信号fiに対応する出力電圧Viと測定範囲
の下限の周波数fmに対応する出力電圧Vm(=0)との差
として出力電圧が得られる。Bは測定範囲を拡大するた
めの直流のバイアス分である。
すように周波数信号fiに対応する出力電圧Viと測定範囲
の下限の周波数fmに対応する出力電圧Vm(=0)との差
として出力電圧が得られる。Bは測定範囲を拡大するた
めの直流のバイアス分である。
つまり、電流i1を電流i2から差し引くことにより出力
電圧が0〜VMの範囲に対して測定周波数の測定範囲を
(0〜fM)から(fm〜fM)に拡大することができる。
電圧が0〜VMの範囲に対して測定周波数の測定範囲を
(0〜fM)から(fm〜fM)に拡大することができる。
例えば、周波数信号fiが入力されたときの出力電圧Vi
は次のようにして求めることができる。
は次のようにして求めることができる。
Vi=(fi/fM)(R2/R1)VR −i2R2 …(1) ここで、fi=fmでVi=0であるから、 (fm/fM)(R2/R1)VR =i2R2 となる。したがって、(1)式は Vi=(fi/fM)(R2/R1)VR −(fm/fM)(R2/R1)VR =(fi−fm)VRR2/fMR1 ∝(fi−fm) …(2) となる。
<本発明が解決しようとする課題> しかしながら、この様な周波数トランスデューサは基
準電圧VRとこれを反転した−VRとの2つの基準電圧を必
要とする。従って、基準電源VRからこれを反転した基準
電圧−VRを作るのに増幅器などを必要とするのでここに
変動要因が混入し、2つの基準電圧のうち一方の基準電
圧が安定でも他の基準電圧が不安定になるという問題が
ある。
準電圧VRとこれを反転した−VRとの2つの基準電圧を必
要とする。従って、基準電源VRからこれを反転した基準
電圧−VRを作るのに増幅器などを必要とするのでここに
変動要因が混入し、2つの基準電圧のうち一方の基準電
圧が安定でも他の基準電圧が不安定になるという問題が
ある。
<課題を解決するための手段> 本発明は、以上の課題を解決するために、測定周波数
を分周する分周手段と、この分周手段の出力に同期して
第1トリガパルスを出力する第1トリガパルス手段と、
測定周波数と分周手段の出力に関連した出力とを用いて
第2トリガパルスを出力する第2トリガパルス手段と、
クロック信号を出力するクロック発振器と、第1トリガ
パルスによりセットされ測定周波数の周期に対応する期
間のあいだクロック信号を計数して計数データとして格
納する周期カウンタと、第2トリガパルスにより計数デ
ータがプリセットされ測定範囲の上限周波数に対応する
クロック信号の計数値が設定されクロック信号を計数し
て計数値に達したときにキャリィ信号を出力するプリセ
ッタブルカウンタと、第1トリガパルスによりセットさ
れキャリィ信号によりリセットされて計数値と計数デー
タとの差に対応するパルス幅を有するパルス信号を出力
するフリップフロップ手段と、一端に基準電圧が印加さ
れ他端に抵抗が接続されてパルス信号により開閉される
スイッチ手段と、この抵抗に流れる電流に対応した出力
信号に変換する電流変換手段とを具備するようにしたも
のである。
を分周する分周手段と、この分周手段の出力に同期して
第1トリガパルスを出力する第1トリガパルス手段と、
測定周波数と分周手段の出力に関連した出力とを用いて
第2トリガパルスを出力する第2トリガパルス手段と、
クロック信号を出力するクロック発振器と、第1トリガ
パルスによりセットされ測定周波数の周期に対応する期
間のあいだクロック信号を計数して計数データとして格
納する周期カウンタと、第2トリガパルスにより計数デ
ータがプリセットされ測定範囲の上限周波数に対応する
クロック信号の計数値が設定されクロック信号を計数し
て計数値に達したときにキャリィ信号を出力するプリセ
ッタブルカウンタと、第1トリガパルスによりセットさ
れキャリィ信号によりリセットされて計数値と計数デー
タとの差に対応するパルス幅を有するパルス信号を出力
するフリップフロップ手段と、一端に基準電圧が印加さ
れ他端に抵抗が接続されてパルス信号により開閉される
スイッチ手段と、この抵抗に流れる電流に対応した出力
信号に変換する電流変換手段とを具備するようにしたも
のである。
<作 用> 第1トリガパルス手段により測定周波数を分周した分
周出力に同期して第1トリガパルスを出力し、第2トリ
ガパルス手段により測定周波数と分周出力に関連した出
力とを用いて第2トリガパルスを出力する。
周出力に同期して第1トリガパルスを出力し、第2トリ
ガパルス手段により測定周波数と分周出力に関連した出
力とを用いて第2トリガパルスを出力する。
周期カウンタは第1トリガパルスによりリセットされ
測定周波数の周期に対応する期間のあいだクロック信号
を計数して計数データとして格納する。
測定周波数の周期に対応する期間のあいだクロック信号
を計数して計数データとして格納する。
また、プリセッタブルカウンタは第2トリガパルスに
より計数データがプリセットされ測定範囲の上限周波数
に対応するクロック信号の計数値が設定されたクロック
信号を計数して計数値に達したときにキャリィ信号を出
力する。
より計数データがプリセットされ測定範囲の上限周波数
に対応するクロック信号の計数値が設定されたクロック
信号を計数して計数値に達したときにキャリィ信号を出
力する。
次に、フリップフロップ手段は第1トリガパルスによ
りセットされキャリィ信号によりリセットされて計数値
と計数データとの差に対応するパルス幅を有するパルス
信号を出力する。
りセットされキャリィ信号によりリセットされて計数値
と計数データとの差に対応するパルス幅を有するパルス
信号を出力する。
このパルス信号により一端に基準電圧が印加されたス
イッチ手段を開閉してこれに流れる電流を電流交換して
出力信号とする。
イッチ手段を開閉してこれに流れる電流を電流交換して
出力信号とする。
<実施例> 以下、本発明の実施例について図を用いて説明する。
第1図は本発明の1実施例の構成を示すブロック図であ
る。なお、第5図〜第7図に示す従来のものと同一の機
能を有する部分については同一の符号を付して適宜にそ
の説明を省略する。
第1図は本発明の1実施例の構成を示すブロック図であ
る。なお、第5図〜第7図に示す従来のものと同一の機
能を有する部分については同一の符号を付して適宜にそ
の説明を省略する。
14は周波数信号fiを例えば1/2に分周する分周回路で
ある。この出力端Qには周波数信号fiを1/2に分周した
パルス信号P1が、その反転出力端<Q>にはパルス信号
P1を反転したパルス信号<P1>がそれぞれ出力される。
ある。この出力端Qには周波数信号fiを1/2に分周した
パルス信号P1が、その反転出力端<Q>にはパルス信号
P1を反転したパルス信号<P1>がそれぞれ出力される。
パルス信号P1はクロック信号CLKが入力されたトリガ
パルス回路15の入力端、周期カウンタ16のイネイブル端
EN、プリセッタブルカウンタ17のイネイブル端ENにそれ
ぞれ入力されている。
パルス回路15の入力端、周期カウンタ16のイネイブル端
EN、プリセッタブルカウンタ17のイネイブル端ENにそれ
ぞれ入力されている。
ゲート回路18はパルス信号<P1>と周波数信号fiとの
アンドを演算してクロック信号CLKが入力されたトリガ
パルス回路19にパルス信号P2として出力される。トリガ
パルス回路19の立上りに同期してパルス信号P3をプリセ
ッタブルカウンタ17のリセット端RSにリセット信号とし
て出力する。
アンドを演算してクロック信号CLKが入力されたトリガ
パルス回路19にパルス信号P2として出力される。トリガ
パルス回路19の立上りに同期してパルス信号P3をプリセ
ッタブルカウンタ17のリセット端RSにリセット信号とし
て出力する。
20は水晶を用いたクロック発振器であり、発生したク
ロック信号CLKを周期カウンタ16、プリセッタブルカウ
ンタ17のクロック端CLなどに出力する。
ロック信号CLKを周期カウンタ16、プリセッタブルカウ
ンタ17のクロック端CLなどに出力する。
トリガパルス回路15はパルス信号P1の立上りに同期し
てその出力端にパルス信号P4を出力する。
てその出力端にパルス信号P4を出力する。
周期カウンタ16は周波数信号fiの周期Tiに対応した期
間のあいだクロック信号CLKを計数して計数データNと
して格納し、プリセッタブルカウンタ17はあらかじめ測
定範囲の上限周波数fMに対応するクロック信号CLKの計
数値Mがプリセットされており、この計数値Mに達する
とその出力端Qからキャリィパルス信号P5を出力する。
間のあいだクロック信号CLKを計数して計数データNと
して格納し、プリセッタブルカウンタ17はあらかじめ測
定範囲の上限周波数fMに対応するクロック信号CLKの計
数値Mがプリセットされており、この計数値Mに達する
とその出力端Qからキャリィパルス信号P5を出力する。
フリップフロップ21はパルス信号P4がセット端Sに、
キャリィパルス信号P5がリセット端RSにそれぞれ入力さ
れ、これ等のパルス信号の時間幅に対応するパルス幅を
有するパルス信号P6をスイッチSW1に出力する。
キャリィパルス信号P5がリセット端RSにそれぞれ入力さ
れ、これ等のパルス信号の時間幅に対応するパルス幅を
有するパルス信号P6をスイッチSW1に出力する。
スイッチSW1はパルス信号P6のパルス幅に対応する時
間だけオンとされ、この期間だけ基準電圧−VRから抵抗
R1を介して電流i3が流される。
間だけオンとされ、この期間だけ基準電圧−VRから抵抗
R1を介して電流i3が流される。
この電流i3は平滑機能を持つ電流交換回路21で出力電
圧V2に変換されてその出力端に出力される。
圧V2に変換されてその出力端に出力される。
次に、以上のように構成された周波数トランスデュー
サの動作について第2図に示す波形図を用いて説明す
る。
サの動作について第2図に示す波形図を用いて説明す
る。
第2図(イ)に示す周波数信号fiは分周回路14で1/2
に分周されて第2図(ロ)に示すパルス信号P1に変換さ
れる。一方、その反転出力端<Q>には第2図(ハ)に
示すようにパルス信号P1を反転したパルス信号<P1>が
出力される。
に分周されて第2図(ロ)に示すパルス信号P1に変換さ
れる。一方、その反転出力端<Q>には第2図(ハ)に
示すようにパルス信号P1を反転したパルス信号<P1>が
出力される。
アンド回路18はパルス信号<P2>と周波数信号fiとの
アンドを演算して第2図(ニ)に示すパルス信号P2をト
リガパルス回路19に出力する。トリガパルス回路19には
このパルス信号P2の立上りに同期してパルス信号P3(第
2図(ヘ))をプリセッタブルカウンタ17のリセット端
RSに出力する。
アンドを演算して第2図(ニ)に示すパルス信号P2をト
リガパルス回路19に出力する。トリガパルス回路19には
このパルス信号P2の立上りに同期してパルス信号P3(第
2図(ヘ))をプリセッタブルカウンタ17のリセット端
RSに出力する。
一方、周期カウンタ16は分周回路14の出力端Qに現れ
た周波数信号fiの1周期Tiに対応するパルス信号P1のハ
イレベルの状態の間(第2図(ロ))イネイブル状態と
され、さらにトリガパルス回路15から出力されたパルス
信号P4により計数値がリセットされて新たにクロック信
号CLKの計数を行いその計数値N(第2図(ト))を保
持する。したがって、この計数値Nはクロック信号CLK
の周波数をfcとすれば N=fc/fi …(3) となる。
た周波数信号fiの1周期Tiに対応するパルス信号P1のハ
イレベルの状態の間(第2図(ロ))イネイブル状態と
され、さらにトリガパルス回路15から出力されたパルス
信号P4により計数値がリセットされて新たにクロック信
号CLKの計数を行いその計数値N(第2図(ト))を保
持する。したがって、この計数値Nはクロック信号CLK
の周波数をfcとすれば N=fc/fi …(3) となる。
次に、プリセッタブルカウンタ17はパルス信号P3(第
2図ヘ))によりリセットされ、周期カウンタ16から計
数値Nがダウンロードされる。そして、パルス信号P1で
イネイブル状態とされているプリセッタブルカウンタ17
はこの計数値Nに加えてクロック信号CLKを計数し、あ
らかじめ設定されているプリセット値Mに達する(第2
図(チ))とその出力端Qから第2図(リ)に示すキャ
リイパルス信号P5を出力する。このプリセット値Mは M=fc/fm …(4) の値になるように設定する。
2図ヘ))によりリセットされ、周期カウンタ16から計
数値Nがダウンロードされる。そして、パルス信号P1で
イネイブル状態とされているプリセッタブルカウンタ17
はこの計数値Nに加えてクロック信号CLKを計数し、あ
らかじめ設定されているプリセット値Mに達する(第2
図(チ))とその出力端Qから第2図(リ)に示すキャ
リイパルス信号P5を出力する。このプリセット値Mは M=fc/fm …(4) の値になるように設定する。
フリップフロップ21は、パルス信号P4でリセットされ
てハイレベルとなりこのキャリイパルス信号P5によりロ
ーレベルとなる第2図(ヌ)に示すパルス信号P6をスイ
ッチSW1に出力する。このパルス信号P6はプリセット値
Mと計数値Nとの差(M−N)に対応するパルス幅とな
っている。また、その繰返周期T6は第2図(ヌ)から分
かるように T6=2/fi=2N/fc …(5) となっている。
てハイレベルとなりこのキャリイパルス信号P5によりロ
ーレベルとなる第2図(ヌ)に示すパルス信号P6をスイ
ッチSW1に出力する。このパルス信号P6はプリセット値
Mと計数値Nとの差(M−N)に対応するパルス幅とな
っている。また、その繰返周期T6は第2図(ヌ)から分
かるように T6=2/fi=2N/fc …(5) となっている。
従って、このパルス信号P6で制御されたスイッチSW1
により基準電圧VRをスイッチングして電流変換回路22で
平滑すると、その出力端に発生する出力電圧V2は次のよ
うになる。
により基準電圧VRをスイッチングして電流変換回路22で
平滑すると、その出力端に発生する出力電圧V2は次のよ
うになる。
V2=[(M−N)/fc]VRR3 /R1T6 =(M−N)R3VR/2NR1 =[(M/N)−1]R3VR/R1 …(6) 但し、R3は電流変換回路22の反転入力端と出力端に接
続された抵抗である。
続された抵抗である。
ここで、(3)、(4)式を用いると、 V2=(fi−fm)R3VR /2R1fm ∝(fi−fm) …(7) となって、(fi−fm)に比例した出力電圧V2を得る。
第3図は測定信号を高い周波数信号に交換したときの
入力部の構成を示す部分実施例を示す回路図である。
入力部の構成を示す部分実施例を示す回路図である。
周波数信号fimは抵抗R4、ツエナダイオードZD、フオ
トダイオードPDがそれぞれ直列に接続された回路に入力
される。そして、この周波数信号fi対応したフオトダイ
オードPDからの光パルスがフオトトランジスタPTに出力
されその出力端に2倍に逓倍された周波数信号2fiを得
ている。なお、フオトダイオードPDとフオトトランジス
タPTでフオトカプラ23を構成している。
トダイオードPDがそれぞれ直列に接続された回路に入力
される。そして、この周波数信号fi対応したフオトダイ
オードPDからの光パルスがフオトトランジスタPTに出力
されその出力端に2倍に逓倍された周波数信号2fiを得
ている。なお、フオトダイオードPDとフオトトランジス
タPTでフオトカプラ23を構成している。
以上の構成において、第4図(イ)に示す測定周波数
fimは第3図に示す回路で2倍の周波数となって第4図
(ロ)に示すようにその出力端に2fimとなって出力され
る。
fimは第3図に示す回路で2倍の周波数となって第4図
(ロ)に示すようにその出力端に2fimとなって出力され
る。
この測定周波数2fimを波形整形して第1図に示す周波
数信号fiの代りに入力すれば、動作の基本周波数を測定
すべき周波数の2倍の周波数とすることができる。この
ようにして基本動作周波数を2倍にすれば、フイルタが
小さくて済む上に応答が早くなる利点が生じる。
数信号fiの代りに入力すれば、動作の基本周波数を測定
すべき周波数の2倍の周波数とすることができる。この
ようにして基本動作周波数を2倍にすれば、フイルタが
小さくて済む上に応答が早くなる利点が生じる。
<発明の効果> 以上、実施例と共に具体的に説明したように本発明に
よれば、基準電圧を1個にすることにより周波数の測定
範囲を拡大したので、従来のような基準電圧の変動に基
づく不安定要因を除去することができる。
よれば、基準電圧を1個にすることにより周波数の測定
範囲を拡大したので、従来のような基準電圧の変動に基
づく不安定要因を除去することができる。
第1図は本発明の1実施例の構成を示すブロック図、第
2図は第1図に示す実施例の動作を説明する波形図、第
3図は高い周波数信号に変換したときの入力部の構成を
示す部分実施例を示す回路図、第4図は第3図に示す回
路の各部の波形を示す波形図、第5図は従来の周波数ト
ランスデューサの構成を示すブロック図、第6図は第5
図に示す周波数トランスデューサの動作を説明する波形
図、第7図は第5図に示す周波数トランスデューサの特
性を示す特性図である。 11……波形整形回路、12……1ショット回路、13……加
算平滑回路、14……分周回路、15……トリガパルス回
路、16……周期カウンタ、17……プリセッタブルカウン
タ、19……トリガパルス回路、20……クロック発振器、
21……フリップフロップ、22……電流変換回路。
2図は第1図に示す実施例の動作を説明する波形図、第
3図は高い周波数信号に変換したときの入力部の構成を
示す部分実施例を示す回路図、第4図は第3図に示す回
路の各部の波形を示す波形図、第5図は従来の周波数ト
ランスデューサの構成を示すブロック図、第6図は第5
図に示す周波数トランスデューサの動作を説明する波形
図、第7図は第5図に示す周波数トランスデューサの特
性を示す特性図である。 11……波形整形回路、12……1ショット回路、13……加
算平滑回路、14……分周回路、15……トリガパルス回
路、16……周期カウンタ、17……プリセッタブルカウン
タ、19……トリガパルス回路、20……クロック発振器、
21……フリップフロップ、22……電流変換回路。
Claims (1)
- 【請求項1】測定周波数を分周する分周手段と、この分
周手段の出力に同期して第1トリガパルスを出力する第
1トリガパルス手段と、前記測定周波数と前記分周手段
の出力に関連した出力とを用いて第2トリガパルスを出
力する第2トリガパルス手段と、クロック信号を出力す
るクロック発振器と、前記第1トリガパルスによりセッ
トされ前記測定周波数の周期に対応する期間のあいだ前
記クロック信号を計数して計数データとして格納する周
期カウンタと、前記第2トリガパルスにより前記計数デ
ータがプリセットされ前記測定範囲の上限周波数に対応
する前記クロック信号の計数値が設定され前記クロック
信号を計数して前記計数値に達したときにキャリィ信号
を出力するプリセッタブルカウンタと、前記第1トリガ
パルスによりセットされ前記キャリィ信号によりリセッ
トされて前記計数値と前記計数データとの差に対応する
パルス幅を有するパルス信号を出力するフリップフロッ
プ手段と、一端に基準電圧が印加され他端に抵抗が接続
されて前記パルス信号により開閉されるスイッチ手段
と、この抵抗に流れる電流に対応した出力信号に変換す
る電流変換手段とを具備することを特徴とする周波数ト
ランスデューサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30443989A JP2800326B2 (ja) | 1989-11-22 | 1989-11-22 | 周波数トランスデューサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30443989A JP2800326B2 (ja) | 1989-11-22 | 1989-11-22 | 周波数トランスデューサ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03163367A JPH03163367A (ja) | 1991-07-15 |
JP2800326B2 true JP2800326B2 (ja) | 1998-09-21 |
Family
ID=17933022
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30443989A Expired - Fee Related JP2800326B2 (ja) | 1989-11-22 | 1989-11-22 | 周波数トランスデューサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2800326B2 (ja) |
-
1989
- 1989-11-22 JP JP30443989A patent/JP2800326B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH03163367A (ja) | 1991-07-15 |
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