JPS59231456A - レベル検出装置 - Google Patents
レベル検出装置Info
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- JPS59231456A JPS59231456A JP10574183A JP10574183A JPS59231456A JP S59231456 A JPS59231456 A JP S59231456A JP 10574183 A JP10574183 A JP 10574183A JP 10574183 A JP10574183 A JP 10574183A JP S59231456 A JPS59231456 A JP S59231456A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は、レベル変化範囲の広す交流信号のレベルを
検出する装置に係り、特に検波出力をんの変換して出力
するレベル検出装置に関する。
検出する装置に係り、特に検波出力をんの変換して出力
するレベル検出装置に関する。
一般にレベル変化範囲の広い交流信号のレベルを検出す
る場合、Ｍ線検波では例えば−６０ｄＢｍ〜＋ ２０
ｄＢｍ （振幅比１０）の信号を検波しようとすると、
最大検波出力を１■として６０ ｄＢｍの入力に対して
は１００μＶの極めて微小な出力しか得られず、確度が
低下することが知られている。
る場合、Ｍ線検波では例えば−６０ｄＢｍ〜＋ ２０
ｄＢｍ （振幅比１０）の信号を検波しようとすると、
最大検波出力を１■として６０ ｄＢｍの入力に対して
は１００μＶの極めて微小な出力しか得られず、確度が
低下することが知られている。
これに対し、入力を対数変換してから検波する方式は、
ｄＢ表示の検波出力が得られるので、極めてダイナミッ
クレンツの広い検波回路を実現することが可能である。
ｄＢ表示の検波出力が得られるので、極めてダイナミッ
クレンツの広い検波回路を実現することが可能である。
このような対数変換型検波回路としては、ダイオードの
電圧電流特性の非線形を利用するものがある。
電圧電流特性の非線形を利用するものがある。
すなわちダイオードの電流工と電圧Ｖとの間には
Ｖ
Ｉ＝ＩＯｏｘｐ −一 ・・曲・・・（１）Ｔ
■ｏ：飽和電流
に：ボルツマン定数
Ｔ：絶対温度
ｑ：電子電荷
の関係があう、これを変形すれば
となる。従って入力信号を電圧電流変換しその電流をダ
イオードに流せば、入力信号の対数に比例した電圧がダ
イオードの端子電圧として得られる。これを検波（整流
平滑）すれば、、対数変換検波出力が得られることにな
る。
イオードに流せば、入力信号の対数に比例した電圧がダ
イオードの端子電圧として得られる。これを検波（整流
平滑）すれば、、対数変換検波出力が得られることにな
る。
しかしながらこの方法によって得られる検波出力は、（
２）式かられかるように飽和電流■ｏと温度電圧ｋＴ／
ｑの温度ドリフトのために大きく変動する。第１図はこ
の種の検波回路の渦反特性の実測例を示したもので、同
じ入力に対し出力電圧の絶対値と傾斜が温度によって大
きく変動していることがわかる。実際の応用において検
波回路で信号の絶対レベルを検出する必要がある場合、
例えば検波出力をめ変換器によシデイゾタル値に変換し
、ディジタル信号処理により所望の制御を行なうような
システムに上記の検波回路を用いる場合には、上記のよ
うな温度特性を校正する必要が生じる。
２）式かられかるように飽和電流■ｏと温度電圧ｋＴ／
ｑの温度ドリフトのために大きく変動する。第１図はこ
の種の検波回路の渦反特性の実測例を示したもので、同
じ入力に対し出力電圧の絶対値と傾斜が温度によって大
きく変動していることがわかる。実際の応用において検
波回路で信号の絶対レベルを検出する必要がある場合、
例えば検波出力をめ変換器によシデイゾタル値に変換し
、ディジタル信号処理により所望の制御を行なうような
システムに上記の検波回路を用いる場合には、上記のよ
うな温度特性を校正する必要が生じる。
この発明の目的は、ダイオードの電圧電流特性を利用し
た対数変換型検波回路を用いて交流信号のレベル検出を
行なうに際し、検波回路の温度特性を補償して絶対レベ
ルを高精度に検出可能としたレベル検出装ｆａｔを提供
することにある。
た対数変換型検波回路を用いて交流信号のレベル検出を
行なうに際し、検波回路の温度特性を補償して絶対レベ
ルを高精度に検出可能としたレベル検出装ｆａｔを提供
することにある。
この発明は、検波回路の出力側に配置されるに信愛換器
の基準電圧が変ると同じアナログ入力電圧に対し出力デ
ィジタル値が変化することに着目し、そのめ変換回路の
基準電圧をダイオードの電圧電流特性を利用して検波回
路の出力電圧の温度変化に追従する形で変化させること
によシ、温度ドリフトにかかわらず常に交流入力信号の
絶対しくルに対応したディジタル値がレベル検出出力と
して得られるようにしたものである。
の基準電圧が変ると同じアナログ入力電圧に対し出力デ
ィジタル値が変化することに着目し、そのめ変換回路の
基準電圧をダイオードの電圧電流特性を利用して検波回
路の出力電圧の温度変化に追従する形で変化させること
によシ、温度ドリフトにかかわらず常に交流入力信号の
絶対しくルに対応したディジタル値がレベル検出出力と
して得られるようにしたものである。
この発明によればダイナミックレンジが極めて広いと込
う対数変換型検波回路の特長を生かしつつ、その温度特
性を補償することができるので、例えば音響−電気変換
器を通して入力された音声信号のような極めてレベル変
化範囲の広め信号のレベル検出を正確、安定に行なうこ
とが可能となる。
う対数変換型検波回路の特長を生かしつつ、その温度特
性を補償することができるので、例えば音響−電気変換
器を通して入力された音声信号のような極めてレベル変
化範囲の広め信号のレベル検出を正確、安定に行なうこ
とが可能となる。
また、一般にＡＤＤ変換回路の基巡電圧も温度特性を持
つのが普通であるが、この発明によれば検波回路の温度
特性を補償すると同時にこの差率電圧自体の温度特性に
よるの変換誤差をも補償することができ、レベル検出装
置全体としての温度補償のための構成が簡単であるとい
う利点がある。
つのが普通であるが、この発明によれば検波回路の温度
特性を補償すると同時にこの差率電圧自体の温度特性に
よるの変換誤差をも補償することができ、レベル検出装
置全体としての温度補償のための構成が簡単であるとい
う利点がある。
第２図はこの発明の一実施例に係るレベル検出装ｆｉ’
；？、 （７）概略構成を示ずもので、入力端子１に力
えられる交流入力信号２は対数変換型検波回路３で検波
される。検波回路？の出力電圧４はＶ）変換器５に入力
される。Ａ／］）変換器５は例えば並り１］比較型入小
変換器であシ、入力端子を基準電圧発生回路６から力え
られる最大値側および最小値側の一対の基準電圧ｖｒ＊
ｆ ＊ Ｖ；ｅｆ間を等間隔で分圧した個別基憩電ＦＥ
と比較し、その比較結果を符゛弓化回路でディジタル値
７として取出すものである。
；？、 （７）概略構成を示ずもので、入力端子１に力
えられる交流入力信号２は対数変換型検波回路３で検波
される。検波回路？の出力電圧４はＶ）変換器５に入力
される。Ａ／］）変換器５は例えば並り１］比較型入小
変換器であシ、入力端子を基準電圧発生回路６から力え
られる最大値側および最小値側の一対の基準電圧ｖｒ＊
ｆ ＊ Ｖ；ｅｆ間を等間隔で分圧した個別基憩電ＦＥ
と比較し、その比較結果を符゛弓化回路でディジタル値
７として取出すものである。
第３図は検波回路の−（・１４成例を示すものである。
入力端子１）に与えられる交流入力信号は、抵抗Ｒ１−
工１３ とトランジスタＱｔ −Ｑ６ 、Ｑ９ 。
工１３ とトランジスタＱｔ −Ｑ６ 、Ｑ９ 。
（ｑｊ＋ｏおよび電流源Ｑ７ 、Ｑ８によって構成さ
れる′１（Ｃ圧ｉＬ流変換回路１２によって電圧電流変
換される。すなわち入力抵抗Ｒ１には入力信号電圧に比
１列した交流電流が流れるが、そのうちの負の半サイク
ル分（抵抗Ｒ１がら入力端子１］へ流出する電流）がト
ランジスタＱ１を流れ、これがトランジスタＱｇ ＋
Ｑ１０”％”よび抵抗Ｒ２゛。
れる′１（Ｃ圧ｉＬ流変換回路１２によって電圧電流変
換される。すなわち入力抵抗Ｒ１には入力信号電圧に比
１列した交流電流が流れるが、そのうちの負の半サイク
ル分（抵抗Ｒ１がら入力端子１］へ流出する電流）がト
ランジスタＱ１を流れ、これがトランジスタＱｇ ＋
Ｑ１０”％”よび抵抗Ｒ２゛。
Ｒ３よシなるカレントミラーで電流の向きを反転させら
れた後、ダイオード１３に流入する。
れた後、ダイオード１３に流入する。
ダイオ一ド１３はこの例ではダイオードＷ ＆Ｃの５個
のトランジスタＱｌｌ〜Ｑ ｔ ｓの直列回路からなシ
、（２）式に示した対数変換された電圧Ｖを端子′直圧
として生ずる。この端子電圧がトランジスタＱ１６ 、
Ｑ１７と抵抗Ｒ４およびコンデンサＣよシなるピーク
検波段１４を介して出力端子１５に検波出力として取出
される。
のトランジスタＱｌｌ〜Ｑ ｔ ｓの直列回路からなシ
、（２）式に示した対数変換された電圧Ｖを端子′直圧
として生ずる。この端子電圧がトランジスタＱ１６ 、
Ｑ１７と抵抗Ｒ４およびコンデンサＣよシなるピーク
検波段１４を介して出力端子１５に検波出力として取出
される。
第２図の基準電圧発生回路６は例えば第４図のように構
成され、＠３図の構成の検波回路３の出力電圧４の温度
変化に追従して変化する基逆電圧■ｒｅｆ ｊ Ｖ；ｅ
ｆを発生する。第４図において電流源２θはある一定の
直流電流、っまシ検波回路３の出力電圧４の基＊し・（
ルに対応した直流電流を発生し、それをダイオード２）
に供給する。ダイオード２１は第３図のダイオード１３
に対応するもので、やはｐダイオード接続の５個のトラ
ンジスタＱ２１−Ｑ２５の直列回路がらなってｂる。こ
のダイオード２ノの端子電圧は基慈電圧ＶｒｅｆとＶ″
ｒｏｆの中間電圧を与えるものであり、増幅器２２の非
反転入力端子２３に加えられる。増幅器２２の出力端子
２５は抵抗Ｒ１！。
成され、＠３図の構成の検波回路３の出力電圧４の温度
変化に追従して変化する基逆電圧■ｒｅｆ ｊ Ｖ；ｅ
ｆを発生する。第４図において電流源２θはある一定の
直流電流、っまシ検波回路３の出力電圧４の基＊し・（
ルに対応した直流電流を発生し、それをダイオード２）
に供給する。ダイオード２１は第３図のダイオード１３
に対応するもので、やはｐダイオード接続の５個のトラ
ンジスタＱ２１−Ｑ２５の直列回路がらなってｂる。こ
のダイオード２ノの端子電圧は基慈電圧ＶｒｅｆとＶ″
ｒｏｆの中間電圧を与えるものであり、増幅器２２の非
反転入力端子２３に加えられる。増幅器２２の出力端子
２５は抵抗Ｒ１！。
ＲＩ２を介して電流源Ｑ２６およびバッファ増幅器２６
の入力端子２７に接続され、また抵抗Ｒ１１ｌＲ１２の
接続点は増幅器２２の反転入力端子２４に接続されてい
る。
の入力端子２７に接続され、また抵抗Ｒ１１ｌＲ１２の
接続点は増幅器２２の反転入力端子２４に接続されてい
る。
電流源Ｑ２６は（２）式のｋＴ／ｑ 、っまシダイオー
ドの温度電圧に比例した電流が流れるように構成されて
おシ、この電流はバッファ増幅器２６の入力インピーダ
ンスが十分大きいとするとほとんど抵抗Ｒ１１１ＲＩ２
に流れることになる。ここで増幅器２２は反転入力端子
２４の電位が非反転入力端子２３の電位と等しくなるよ
うに負帰還がかかるため、抵抗Ｒ１□−Ｒ１２の接続点
の電圧はダイオード２１の端子電圧と等しくなる。また
、抵抗Ｒ１１の増幅器２２の出力端子２５５４１Ｊ一端
の電位は増幅器２２の反転入力端子２４の電位よシミ流
源Ｑ２６の電流による電圧降下分だけ高く、抵抗Ｒ１２
の電流源Ｑ２６側一端の電位は逆に増幅器２２の非反転
入力端子２４の電位よシミ流源Ｑ２６の電流による電圧
降下分だけ低くなる。従って抵抗Ｒ１１の一端（増幅器
２２の出力端子２５）を抵抗Ｒ１３の一端２８に接続し
、また抵抗Ｒ１２の一端をバッファ増幅器２６を介して
抵抗Ｒ１３の他端２９に接続すれば、抵抗Ｒ１３の両端
２８．２９にはそれぞれダイオード２ノの端子電圧を中
心として、電流源Ｑ２６の電流による抵抗Ｒ１１ｈ Ｒ
１２の電圧降下分だけ高８電圧および低い電圧が基慈電
圧Ｖｒ６ｆ ｔ Ｖ″ｒ（３ｆとして得られる。
ドの温度電圧に比例した電流が流れるように構成されて
おシ、この電流はバッファ増幅器２６の入力インピーダ
ンスが十分大きいとするとほとんど抵抗Ｒ１１１ＲＩ２
に流れることになる。ここで増幅器２２は反転入力端子
２４の電位が非反転入力端子２３の電位と等しくなるよ
うに負帰還がかかるため、抵抗Ｒ１□−Ｒ１２の接続点
の電圧はダイオード２１の端子電圧と等しくなる。また
、抵抗Ｒ１１の増幅器２２の出力端子２５５４１Ｊ一端
の電位は増幅器２２の反転入力端子２４の電位よシミ流
源Ｑ２６の電流による電圧降下分だけ高く、抵抗Ｒ１２
の電流源Ｑ２６側一端の電位は逆に増幅器２２の非反転
入力端子２４の電位よシミ流源Ｑ２６の電流による電圧
降下分だけ低くなる。従って抵抗Ｒ１１の一端（増幅器
２２の出力端子２５）を抵抗Ｒ１３の一端２８に接続し
、また抵抗Ｒ１２の一端をバッファ増幅器２６を介して
抵抗Ｒ１３の他端２９に接続すれば、抵抗Ｒ１３の両端
２８．２９にはそれぞれダイオード２ノの端子電圧を中
心として、電流源Ｑ２６の電流による抵抗Ｒ１１ｈ Ｒ
１２の電圧降下分だけ高８電圧および低い電圧が基慈電
圧Ｖｒ６ｆ ｔ Ｖ″ｒ（３ｆとして得られる。
第５図は第４図の回路をさらに具体的に示すもので、第
４図と相対応する部分に同一符号を付して詳しい説明は
省略する。
４図と相対応する部分に同一符号を付して詳しい説明は
省略する。
基準電圧Ｖｒｅｆ ｒ Ｖ；ｅｆはそれぞれ検波回路３
の出力電圧４の最大値および最小値に対応するものであ
るが、抵抗Ｒ１１、Ｒ１２の電圧降下がηｑに比例して
変化するため、直流源Ｑ２６の電流値および抵抗Ｒ１１
、Ｒ１２の値全適当に選ぶことにより、検波回路３の出
力電圧４の温度変化に追従してこの温度変化の影尋を相
殺するように変化する。具体的には検波回路３の温度特
性が第１図に示すような特性の場合は、いず九の温度に
おいても基準′電圧Ｖｒｅｆ ＋ Ｖ；ｅｆが入力電圧
がＯｄＢｍ ｇ −５０ｄＢｍの時の出方電圧（最大１
直および最小値）に一致するようにする。
の出力電圧４の最大値および最小値に対応するものであ
るが、抵抗Ｒ１１、Ｒ１２の電圧降下がηｑに比例して
変化するため、直流源Ｑ２６の電流値および抵抗Ｒ１１
、Ｒ１２の値全適当に選ぶことにより、検波回路３の出
力電圧４の温度変化に追従してこの温度変化の影尋を相
殺するように変化する。具体的には検波回路３の温度特
性が第１図に示すような特性の場合は、いず九の温度に
おいても基準′電圧Ｖｒｅｆ ＋ Ｖ；ｅｆが入力電圧
がＯｄＢｍ ｇ −５０ｄＢｍの時の出方電圧（最大１
直および最小値）に一致するようにする。
第６図は検波回路３の出力ｉ圧’ （Ｖｏｕｔ ）と、
基イ弊′１に圧Ｖ八ｆ ＊ ｖ；ｅｆの温ＩＪ、待訃の
実測例である。前述したトｌＪ：流源Ｑ２６の電流はｋ
Ｔ／ｑに比例するので、Ｔ＝０（＋絶対零度）で零とな
って、”ｒｅｆ”””；ｅｆとなる筈であり、Ｑ−：
除に第６図で十 ｖｒｅｆ ’ｒａｆの４圧はＴ ＝ Ｏで零となる直
線の±に乗って旨る。
基イ弊′１に圧Ｖ八ｆ ＊ ｖ；ｅｆの温ＩＪ、待訃の
実測例である。前述したトｌＪ：流源Ｑ２６の電流はｋ
Ｔ／ｑに比例するので、Ｔ＝０（＋絶対零度）で零とな
って、”ｒｅｆ”””；ｅｆとなる筈であり、Ｑ−：
除に第６図で十 ｖｒｅｆ ’ｒａｆの４圧はＴ ＝ Ｏで零となる直
線の±に乗って旨る。
この発明は上記実施１列に限定されるものではなく、例
えば基準電圧発生回路の構成は、検波回路における対数
変換用ダイオードの端子電圧（′直圧′屯０１を変換出
力）の最大１直および最／Ｊ＼値に相箔する電流を生成
し、それらの電流をそれぞれダイオードに流したときに
生じるそれらのダイオードの端子電圧を一対の基準電圧
として出力するものであってもよい。
えば基準電圧発生回路の構成は、検波回路における対数
変換用ダイオードの端子電圧（′直圧′屯０１を変換出
力）の最大１直および最／Ｊ＼値に相箔する電流を生成
し、それらの電流をそれぞれダイオードに流したときに
生じるそれらのダイオードの端子電圧を一対の基準電圧
として出力するものであってもよい。
また、基準電圧は必らずしも犬／ＪＳ一対ある必要はな
く、Ａ７′Ｄ変換器の形式によっては単一゛配圧であっ
てもよい。
く、Ａ７′Ｄ変換器の形式によっては単一゛配圧であっ
てもよい。
さらに、第２図では１つの検波回路の出力電圧を廓変換
器に入力しているが、複数個、例えば２個の検波回路の
出力の差電圧をΦ変換器に入力してもよい。その場合、
〜Φ変換器の出力には両横波回路の入力電圧の比に相当
するデイジタル値が得られる。
器に入力しているが、複数個、例えば２個の検波回路の
出力の差電圧をΦ変換器に入力してもよい。その場合、
〜Φ変換器の出力には両横波回路の入力電圧の比に相当
するデイジタル値が得られる。
第１図はダイオードの電圧電流特性を利用した対数変換
型検波回路の入出力特性を温度をパラメータと（〜て示
す図、第２図はこの発明の一実施例に係るレベル検出装
置の概略構成図、第３図はこの発明で用いる検波回路の
一例の回路図、第４図はこの発明の一実施例における基
準電圧発生回路の概略構成図、第５図は第４図の回路を
よシ具体的に示す図、第６図は上記検波回路の出力′（
ｉＥ圧および基準電圧の温度特性を示す図である。 ３・・・検波回路、５・・・Ｖ〕変換器、６・・・基準
電圧発生回路、１２・・・電圧＠流変換回路、１３・・
・ダイオード、１４・・・ピーク検波段、２１・・・ダ
イオード、Ｑ２０ ＋ Ｑ２６ ・−’Ａ’；、流源、
Ｒ１１〜Ｒ１３”’抵抗、２２・・・増幅器、２６・・
・／ぐノファ増幅器。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第１図 第２図 第３図
型検波回路の入出力特性を温度をパラメータと（〜て示
す図、第２図はこの発明の一実施例に係るレベル検出装
置の概略構成図、第３図はこの発明で用いる検波回路の
一例の回路図、第４図はこの発明の一実施例における基
準電圧発生回路の概略構成図、第５図は第４図の回路を
よシ具体的に示す図、第６図は上記検波回路の出力′（
ｉＥ圧および基準電圧の温度特性を示す図である。 ３・・・検波回路、５・・・Ｖ〕変換器、６・・・基準
電圧発生回路、１２・・・電圧＠流変換回路、１３・・
・ダイオード、１４・・・ピーク検波段、２１・・・ダ
イオード、Ｑ２０ ＋ Ｑ２６ ・−’Ａ’；、流源、
Ｒ１１〜Ｒ１３”’抵抗、２２・・・増幅器、２６・・
・／ぐノファ増幅器。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第１図 第２図 第３図
Claims (5)
- （１）又流入力信号をダイオードの電圧電流特性を利用
して対数変換した後検波する検波回路と、この検波回路
の出力電圧をディジタル値に変換するめ変換器と、この
め変換器に供給する基準電圧を発生する基準電圧発生回
路とを備え、前記基糸電圧発生回路はダイオードの電圧
電流特性を利用して前記検波回路の出力電圧の温度変化
に追従して変化する基準電圧を発生するように構成され
ていることを特徴とするレベル検出装置。 - （２）検波回路は、父流入力１Ｇ号を電圧電流変換しそ
の電流をダイオードに流してこのダイオード９に対数変
換された端子電圧を生じせしめ、この′１娃圧を検波す
るものであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載のレベル検出装置。 - （３） 基準電圧発生回路は、検波回路の出力′電圧の
最大値側および最小値側に対応した一対の基準電圧を発
生するものであることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載のレベル検出装置。 - （４） 基準電圧発生回路は、直流電流が供給される
ダイオードの端子電圧と、ダイオードの温度電圧ｋＴ／
ｑに比例した電流が供給される第１および第２の抵抗の
各端子電圧との和および差の電圧を一対の基準電圧とし
て発生するものであることを特徴とする特許請求の範囲
第３項記載のレベル検出装置。 - （５）検波回路は、交流入力信号を電圧電流変換しその
電流をダイオードに流してこのダイオードに対数変換さ
れた端子電圧を生じせしめるものであり、基準電圧発生
回路は上記電圧電流変換出力の最大値および最小値に相
当する電流をそれぞれダイオードに流してこれらのダイ
オードに生じた端子電圧を一対の基慈電圧とし−Ｃ出力
するものであることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載のレベル検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10574183A JPS59231456A (ja) | 1983-06-15 | 1983-06-15 | レベル検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10574183A JPS59231456A (ja) | 1983-06-15 | 1983-06-15 | レベル検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59231456A true JPS59231456A (ja) | 1984-12-26 |
Family
ID=14415689
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10574183A Pending JPS59231456A (ja) | 1983-06-15 | 1983-06-15 | レベル検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59231456A (ja) |
Cited By (6)
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| JP2008054077A (ja) * | 2006-08-25 | 2008-03-06 | Toshiba Corp | 対数圧縮型アナログ−ディジタル変換回路及び半導体光センサ装置 |
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-
1983
- 1983-06-15 JP JP10574183A patent/JPS59231456A/ja active Pending
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