JPH0391306A - 増幅器 - Google Patents

増幅器

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JPH0391306A
JPH0391306A JP2222652A JP22265290A JPH0391306A JP H0391306 A JPH0391306 A JP H0391306A JP 2222652 A JP2222652 A JP 2222652A JP 22265290 A JP22265290 A JP 22265290A JP H0391306 A JPH0391306 A JP H0391306A
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JP
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resistor
amplifier
transistor
input
capacitor
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JP2222652A
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Inventor
Gilles J J Chevallier
ジル ジャン ジャック シェバリエ
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Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Gloeilampenfabrieken NV
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/45Differential amplifiers
    • H03F3/45071Differential amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/45076Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier
    • H03F3/4508Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier using bipolar transistors as the active amplifying circuit
    • H03F3/45098PI types
    • H03F3/45103Non-folded cascode stages
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/56Modifications of input or output impedances, not otherwise provided for

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Amplifiers (AREA)
  • Networks Using Active Elements (AREA)

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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は第1入力端および第2入力側並びに第1出力側
および第2出力側を有する差動段を具え、これら第1入
力端および第2入力端を第1コンデンサおよび第2コン
デンサを経て第1入力端子および第2入力端子にそれぞ
れ結合し、前記第1出力側および第2出力側を第1出力
端子および第2出力端子にそれぞれ結合し、前記内入力
端子を第1フィードバック抵抗および第2フイードパ・
ツク抵抗を経て前記両出力端子に結合する差動増幅器に
関するものである。
(従来の技術) この種増幅器は本出願人が1988年12月6日に出願
したフランス國特許出願第8815958号明細書に記
載されている。このフランス國特許出願では、増幅器を
破壊する差動段の出力は所定の周波数の電流源I。とじ
て作用し、この差動段に並列に並列自己容量型フィルタ
L。、 COを配列する。増幅器の一方の入力側に直列
に配列された2個のコンデンサCおよびC′によってフ
ィルタ作用を妨害することなく、直流成分を除去すると
ともに増幅器の入力側に僅かな無効部分を得るようにす
る。
(発明が解決しようとする課題) これらコンデンサCおよびC′の値は電流源I。
に並列なインピーダンスの値に依存する。フィルタの場
合にはこのインピーダンスの値が小さすぎてフィルタを
妨害しない。抵抗性インピーダンスの場合には、かかる
インピーダンスの値が小さすぎると電流結合が不充分と
なる。
本発明の目的は直流分を良好に除去し、しかも、電流源
■。に並列なインピーダンスの値に対しその機能が臨界
的とならない容量結合を行う増幅器を提供せんとするに
ある。
(課題を解決するための手段) この目的のため、本発明は第1入力端および第2入力側
並びに第1出力側および第2出力側を有する差動段を具
え、これら第1入力端および第2入力端を第1コンデン
サおよび第2コンデンサを経て第1入力端子および第2
入力端子にそれぞれ結合し、前記第1出力側および第2
出力側を第1出力端子および第2出力端子にそれぞれ結
合し、前記内入力端子を第1フィードバック抵抗および
第2フィードバック抵抗を経て前記両出力端子に結合す
る差動増幅器において、前記内入力端子および両出力端
子間にそれぞれ前記第1フィードバック抵抗および第2
フィードバック抵抗に直列に第3コンデンサおよび第4
コンデンサを配列するようにしたことを特徴とする。
本発明増幅器によれば広範な相互インピーダンス、即ち
、従来よりも電流源のインピーダンスZ5に僅かに依存
する出力電圧■、および電流源の電流I。間の比を有す
るようにすることができる。
本発明の1例では、前記差動段はカスコード型とし、か
つ、第1トランジスタおよび第2トランジスタを具え、
これらトランジスタはそのエミッタを第1電流源および
第2電流源にそれぞれ結合するとともに第3抵抗により
互いに結合し、そのコレクタを給電端子にそれぞれ結合
された第4抵抗および第5抵抗に直列にそれぞれ結合さ
れた第3トランジスタおよび第4トランジスタのコレク
ターエミッタ通路により構成された能動負荷に結合し得
るようにする。
また、第5トランジスタおよび第6トランジスタを具え
、これらトランジスタは、そのベースをそれぞれ前記第
3トランジスタおよび第4トランジスタのコレクタに結
合し、そのエミッタを前記第1フィードバック抵抗およ
び第2フイードバンク抵抗に結合し、そのコレクタを前
記基準電圧端子に結合し得るようにする。
入力レベルがシフトするのを少なくとも部分的に補償す
るためには、前記第1抵抗および第3コンデンサ間の接
続点と前記第1トランジスタのベスとの間に配列された
第6抵抗と、前記第2抵抗および第4コンデンサ間の接
続点と前記第2トランジスタのベースとの間に配列され
た第7抵抗とを具えるようにする。
本発明の好適な例では、前記第1、第2、第3および第
4コンデンサの各々の値を適宜定めて増幅器の差動入力
インピーダンスの無効部分が増幅器の全動作周波数範囲
においてインピーダンスの15%を越えないようにする
(実施例) 図面につき本発明の詳細な説明する。
第1図に示す本発明増幅器は2個のトランジスタT1お
よびI2を具え、これにより差動対を構成し、これらト
ランジスタは、そのエミッタを抵抗R12を経て相互接
続し、そのベースによって増幅器の入力部E1およびR
2をそれぞれ構成する。2つの電流源■1およびI2を
 トランジスタT1およびI2のエミッタにそれぞれ接
続する。抵抗R12によって差動段の直線性を改善する
2つのトランジスタT3およびI4はその集積回路の大
きさをトランジスタT1およびI2よりも大きくし、ト
ランジスタT1およびI2と相俟ってカスコード配置を
形成する。トランジスタT3およびI4はそのベースを
相互接続して、これに基準電位V v e I lを供
給するとともにそのコレクタをそれぞれ抵抗R3および
R4を経て電圧供給源に接続し、更に、そのエミッタを
それぞれトランジスタT1およびI2のコレクタに接続
する。
増幅器の増幅率Aは次式で示す論理値を有する。
増幅器の入力側E1およびR2は、電流源として作動し
、本質的に自己インピーダンスではなく、抵抗R3およ
び例えば寄生容量に相当する2つのコンデンサCIGお
よびC’lGで表わされるインピーダンスを有する段の
出力側に接続する。電流源I 11をコンデンサC3お
よびC/1を経て入力側E1およびR2に接続するとと
もにコンデンサC2およびC/2を経て負のフィードバ
ック抵抗に接続する。
第2a図、第2b図および第3図に示すように、この2
重容量性結合によって相互インピーダンス増幅器への電
流I。の伝送を改善することができる。
第2a図は上記フランス国特許出願第8815958号
明細書に記載された回路の場合を示す。この場合には固
有インピーダンスzoを有する電流源I。
は並列共振回路り。、co(例えばミキサの出力段)に
相当する。(抵抗R51およびR61を経て負帰還され
た入力インピーダンスR1を有する増幅器Aによって表
わされる)差動段の入力側への結合は各々が抵抗および
コンデンサRXCおよびR′、C′(例えば、C= C
= 25pF)をそれぞれ具える2つの直列配置によっ
て行う。
共振時には、接続点AおよびB間の差動インピーダンス
をZ Allとし、インピーダンスZ。がインピーダン
スZ An以上になるものとすると、次式が成立する。
i′=I。
第2b図の場合には、共振回路はもはや存在しなくなり
、電流源は差動コンデンサC5および抵抗R1に並列と
なり、次式が成立する。
上記結合は既知の解決策を用いることによって、即ち、
直列コンデンサCおよびC′によって仮定0 的に行うことができ、これらコンデンサを経て見た電流
源I。は差動インピーダンスZ A’ 11’ となる
増幅器に到達する電流1′はコンデンサCおよびC′の
値に依存するようになり、次式か成文する。
i’        Z、 +  ZA’  + Z+
+’jCω JC′ω ここにZ、は次式の通りであり、 Ro R8は例えば前段のトランジスタのバイアス抵抗値の和
に相当する差動抵抗である。各抵抗の埴を800Ωとす
ると、 R、= 1600Ωとなる。
実際上、抵抗Iり、の仙はインピーダンスZ1.(第2
a図)よりも著しく低い(例えばZ。=40にΩ)。
比t / I oをできるだけ1に近付けるためには、
項ZA’11’および2つの容量項を過小評価する必要
がある。項ZA’B’を減少すると、増幅器の電圧増幅
率Aの値が増大する。この項を概算すると、次式%式% この項ZA’11’は、増幅率Aを最大値とすることに
より許容し得る直線性および正しい安定性と両立させて
減少させることができる。一般に、項ZA′8′はイン
ピーダンスZ、(モジュール)よりも著しく小さく、左
柱影響を受けない。
2つの容量項の値を減少させることによってコンデンサ
の値を増大させる必要があり、これは特に集積回路に対
しては著しい欠点となる。その理由は充分に広い表面積
を必要とするからである。
第2b図に示すように、コンデンサCおよびC′の値を
計算して、電流i。を充分に低い損失で伝送するものと
すると、これを無視することができる。
第1の概算によれば、コンデンサC3は口答影響を与え
ない。
従って次式が成立する。
5 ここに、Rs’ =Rh + ZA′11’(m Z 
2 +の相互インピーダンスの増幅器では、これは出力
電圧V、に対しある損失で変換される。
この出力電圧は、結合コンデンサを省略するものとする
場合に得ることができ、コンデンサCおよびC′が存在
し、従ってV’S<Vh、V’sとなり、これは前述し
た所と同様の電流に対し得られる出力電圧である。これ
がため、次式が成立する。
V、Iol+ α R 3− 相互インピ ダンスZ2□は次式で示す条件によ り R,に等しくなる。
R 即ち、 1よりも著しく大きくなる。
容量性インピ ダンスおよび抵抗性インピーダ ンス間を所定の比にとする場合には、次式が成立する。
v′。
R3 C2ω2 ここに 抵抗R8 の値が常時相互インピ ダンスの値に 影響を与え、従って、容量結合を抵抗Rsの特定値4 の関数として設計する必要がある。
第3図に示すように、本発明によれば、直列容量結合(
コンデンサCおよびC’)の代わりに、直接結合を行う
ため、コンデンサc、、c’、およびコンデンサC2、
C′2が増幅器に導入されるようになる。
コンデンサC2およびC/2は電流源■。と増幅器の入
力側E1およびC2との間で、負フィードバックの帰還
点A′およびB′の下流に配列する。即ち、これらコン
デンサC2およびC′2は増幅器の負帰還回路において
、それぞれ抵抗R51およびR61に直列に配列し、従
って、R,= 2Rs+−2Rs+となる。
従って、これら抵抗には電流■。の一部がもはや流れな
くなる。
これに対し、出力電圧V、に影響を与える負帰還ループ
に配列するため、コンデンサCH、C’ I 、C2お
よびC/2が存在するようになる。
増幅器の相互固有インピーダンスZ′2.は次式%式% ( ) ] 次式が成立するものとすると、 6 αを得る式は簡単化され、次に示すようになる。
比に′がコンデンサCl5C’lおよびC2、C′2と
同一の値を有すると云う条件の場合にはα前述した所と
同様の値となり次式が成立する。
および に=に’の場合には前述した所(第3図)と同様の結果
が得られる。即ち、コンデンサによって前述した所と同
様に出力電圧の値を減少させることができる。
従って、総相互インピーダンスZ′2、の値は次式%式
% α)1の場合ニハ、Z′2.’  t: Z 、’  
=−R+トナル。その理由はα、)1であり、抵抗R5
の値が相互インピーダンスに口答影響を与えないからで
ある。
この結果から明らかなように、抵抗Rsの値の大きな範
囲でC1)1の場合と同一の結果で作動する増幅器を設
計することができる。
この結果はコンデンサの総合値を低くし得るようにする
第2b図の場合にはコンデンサの総合値C7は次式%式
% 従って次式が得られる。
18 と大きくなる。第1図の場合には抵抗R5の値か同一の
場合コンデンサC′ の値は次式で示すように なる。
C/。
C′7゜ +C’L2 又、 ここに R1およびR2は電流源■1およびI2を構成する抵抗
であり、 hはトランジスタの電流増幅率である。
抵抗をR4 n2Rsのように表わすものとすると、次式が得られる
lRs 比を同一の特性に対し同一に保持する場合には次式が得
られる。
n【 2 次いで次式が得られる。
Ct      Ct      n1n2+ n、     R2 nが1以上になると、更に本発明による解決策によって
、抵抗R3が等しい従来の場合に比べてコンデンサの値
に対し表面区域の利得を得ることができる。nの値は抵
抗R3が小さくなればなるほど大きくなる。換言すれば
、低い内部抵抗の電流源で用いる場合には、本発明は従
来の解決策に対しコンデンサの総合表面区域を減少させ
ることができる。
数値例 h=70 R,= 100Ω R12= R2= 290Ω Rs+= R52= 15にΩ RL= 2Rs+” 2R6+= 5840Ωn、=3
.1  r+z=3.6  n=1.66実際上、コン
デンサの総合値の改良係数を大きくすることもできる。
その理由は、抵抗R51およびR5□の値か何等の困難
もなく高い値に選定し得るため、項αが以前よりも高い
増幅器を用いることができるからである。これがため、
開放回路aR,における相互インピーダンスの値を高く
することができ、これはコンデンサの値を減少させるこ
と(kの値を増大する)により僅かに減少させるように
なる。
従って次式が得られるようになる。
n、n、+ n、。
ここにn。〉1(実際には↓、5程度)である。
前述した数値例の場合にはn=1.5の際にn=2とな
1 った。
第4図は本発明増幅器、特に中間周波(F I)増幅器
、即ち、テレビジョンのミキサから発生する信号を増幅
するための相互インピーダンス増幅器の好適な例を示す
。第4図において、第1図に関連する素子(トランジス
タT1〜T4、抵抗R1□、R3およびR4)には同一
の符号を付して示す。電流源■1およびI2はトランジ
スタT1およびI2のそれぞれのエミッタと共通モード
端子との間にそれぞれ接続された抵抗R1およびR2に
よって構成する。これら抵抗R1およびR2は増幅段の
増幅率に寄与するとともにこの場合前述した式において
R12をR′12に置換える必要があり、従って、次式
%式% また、電流源■3およびI4は電圧供給源■、とトラン
ジスタT、およびI2のそれぞれコレクタとの間にそれ
ぞれ接続された抵抗R13およびR14によっ2 て構成する。
基準電圧は、慣例のように供給電圧源■1.および電流
源T23(R23)間に直列に接続されトランジスタ(
T20.T21、T22)に関連する一辿の抵抗(R2
0、R21、R22)から発生させ、これらトランジス
タのエミッターコレクタ通路を直列に接続し、そのベー
スを抵抗R2oおよびR21、R2,およびR2□並び
にR22およびR23間の接続点にそれぞれ接続する。
これがため、■、、、11をトランジスタT2+のエミ
ッタにに供給する。
更に、相互インピーダンス増幅器を得るために、負帰還
を与えるようにする。この場合にはトランジスタT5お
よびI6(任意に)はそれぞれトランジスタT3および
I4のコレクタからエミッタフォロワとして配列し、こ
の目的のために、そのヘスをそれぞれトランジスタT3
および′I゛4のコレクタに接続する。トランジスタT
5およびI6のコレクタを相互接続するとともに共通の
抵抗R56を経て供給電圧源V1.に接続し、そのエミ
ッタをそれぞれ電流源(TIo、Jo)および(T11
、R11)に接続し、この目的のために、トランジスタ
T、。およびT1、のベースに基準電位■、。12を供
給する。また、トランジスタTIOおよびTl+のベー
スをトランジスタT22のエミッタおよびトランジスタ
T23のベースに接続する。負帰還は、抵抗R51をコ
ンデンサC2およびトランジスタT5のエミッタに直列
に接続するとともに抵抗R61をコンデンサC/2およ
びトランジスタT6のエミッタに接続することにより得
る。更に、抵抗R52およびR62はそれぞれトランジ
スタT1およびT2のベースと、共通モード端子との間
に配列して抵抗R5,およびR61により電圧推移を行
い得るようにする。
この目的のため、相互差動インピーダンスZ2、は次式
で示す値を有するようにする(R51=Re+およびR
52 R62) 0 Rx Av 2R5゜ RX+ 2R5 2R5、α 21 xAv l+ α 1+ Rx + 2R1゜ ここに ここにZlは差動トランジスタ対(TI、T2)の入力
インピーダンス、AVは差動段の電圧増幅率である。
α’>> 1とすると、インピーダンスZ2.の値は2
R5、となる。
インピーダンスZ 21を特定し、抵抗R51を限定的
に選択する場合には抵抗R1およびR2を流れる電流I
は差動段の直線性を確実とするように決める5 ことができる(例えば、I=1.5mA)。
電流源I3およびI4(抵抗R13およびR14)を用
いる場合にはその作動条件は次式に示すようになる。
v2〉V3 v、+  v2+  1’n+5+  R3I’<  
T1゜ここに、Vlは抵抗R52の両端における静電位
差、■2は抵抗R51+R53の両端における静電位差
、■3は出力信号(例えばトランジスタT5のエミッタ
における)の最大振幅の172、I′は抵抗R3および
R4を流れる静電流、■□、5はトランジスタT5およ
びI6のベース−エミッタ電圧(0,7V)である。
増幅器FIのフィルタは、その2つの出力部S1および
S2間に接続された並列回路LCによって構成する。こ
れら出力をそれぞれ抵抗R14およびR15を経てトラ
ンジスタT5およびI6のエミッタに接続する。
前記ミキサ段は抵抗R3および各々が接地端子を有する
2つのコンデンサCHIおよびC’IOに並列の電流源
I。とじて表わす。電流源I。はそれぞ6 れ直列抵抗C1およびC′1を経て前記入力部E1およ
びC2に接続する。コンデンサC1およびC′1を集積
化しようとする場合には、その値をできるだけ小さくす
る必要があるとともに増幅器に対し負帰還となる入力部
における小さな容量性部分と両立するようにする必要が
ある。
電流源I。は直列接続の抵抗R51およびコンデンサC
2に接続するとともに直列接続の抵抗R6゜およびコン
デンサC′2にも接続する。抵抗R5・、およびRHは
、抵抗R51およびR52に直列に配置するとともに抵
抗R61およびR64にも直列に配置するのが有利であ
る。この値を適宜選択して、入力レベルの推移を補正し
得るようにする。これがため、入力レベルはこれら推移
を補正するに充分小さくする必要があるとともに増幅器
の負帰還に影響を与えない程度に充分大きくする必要が
ある。
即ち、抵抗R53およびR63の値は抵抗R51および
R61の値の数倍の大きさとする必要がある。
例えばその数値例は以下に示す通りである。
Rs+= Rs+ = 3にΩ R53=R63= l
OkΩR52=  R62=  15にΩ  R,= 
 C2二 300ΩRI2= 100Ω Rs= R4
= 3にΩ Aニア0実際上、寄生素子を考慮に入れる
場合には、増幅率は上述した所定の論理値より小さく(
従って、A″−40)なる。
更に、抵抗R52およびR6□は有利である。その理由
は、これら抵抗が静的な観点から電位を決めるからであ
り、従って、次式が得られるようになる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明増幅器の1例を示す回路図、第2a図は
フランス國特許出願第8815958号明細書に記載さ
れた回路の等価回路図 第2b図は本発明に生じる問題を説明する回路図、 第3図は本発明増幅器に相当する回路図、第4図は本発
明増幅器の好適な例を示す回路図である。 1o、It、I2 ・・・ 電流源、T I−I6、T
 lO%T II、T 2O−I23  ・・・ トラ
ンジスタRI−R4、Roo、R11、R2o−R23
、R5,〜R53、R6〜RH・・・ 抵抗 C1、C2、C′1、C′2、Clo%c’ Ill 
・−コンデンサEl、C2・・・ 入力部 A ・・・ 増幅率 Z ・・・ インピーダンス 9 (イ) 〉 ゴコ ハ1

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、第1入力側および第2入力側並びに第1出力側およ
    び第2出力側を有する差動段を具え、これら第1入力側
    および第2入力側を第1コンデンサおよび第2コンデン
    サを経て第1入力端子および第2入力端子にそれぞれ結
    合し、前記第1出力側および第2出力側を第1出力端子
    および第2出力端子にそれぞれ結合し、前記両入力端子
    を第1フィードバック抵抗および第2フィードバック抵
    抗を経て前記両出力端子に結合する差動増幅器において
    、前記両入力端子および両出力端子間にそれぞれ前記第
    1フィードバック抵抗および第2フィードバック抵抗に
    直列に第3コンデンサおよび第4コンデンサを配列する
    ようにしたことを特徴とする増幅器。 2、前記差動段はカスコード型とし、かつ、第1トラン
    ジスタおよび第2トランジスタを具え、これらトランジ
    スタはそのエミッタを第1電流源および第2電流源にそ
    れぞれ結合するとともに第3抵抗により互いに結合し、
    そのコレクタを給電端子にそれぞれ結合された第4抵抗
    および第5抵抗に直列にそれぞれ結合された第3トラン
    ジスタおよび第4トランジスタのコレクターエミッタ通
    路により構成された能動負荷に結合するようにしたこと
    を特徴とする請求項1に記載の増幅器。 3、第5トランジスタおよび第6トランジスタを具え、
    これらトランジスタは、そのベースをそれぞれ前記第3
    トランジスタおよび第4トランジスタのコレクタに結合
    し、そのエミッタを前記第1フィードバック抵抗および
    第2フィードバック抵抗に結合し、そのコレクタを前記
    基準電圧端子に結合するようにしたことを特徴とする請
    求項2に記載の増幅器。 4、前記第1抵抗および第3コンデンサ間の接続点と前
    記第1トランジスタのベースとの間に配列された第6抵
    抗と、前記第2抵抗および第4コンデンサ間の接続点と
    前記第2トランジスタのベースとの間に配列された第7
    抵抗とを具えることを特徴とする請求項2または3に記
    載の増幅器。 5、前記第1、第2、第3および第4コンデンサの各々
    の値を適宜定めて増幅器の差動入力インピーダンスの無
    効部分が増幅器の全動作周波数範囲においてインピーダ
    ンスの15%を越えないようにしたことを特徴とする請
    求項1、2、3または4に記載の増幅器。 6、第1トランジスタのベースおよび他方の給電端子間
    に配列された抵抗と、第2トランジスタのベースおよび
    他方の給電端子間に配列された抵抗とを具えることを特
    徴とする請求項2、3、4または5に記載の増幅器。
JP2222652A 1989-08-25 1990-08-27 増幅器 Pending JPH0391306A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR8911241A FR2651389A1 (fr) 1989-08-25 1989-08-25 Amplificateur differentiel a couplage capacitif.
FR8911241 1989-08-25

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0391306A true JPH0391306A (ja) 1991-04-16

Family

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