JPH05102727A - 発振器 - Google Patents
発振器Info
- Publication number
- JPH05102727A JPH05102727A JP3322695A JP32269591A JPH05102727A JP H05102727 A JPH05102727 A JP H05102727A JP 3322695 A JP3322695 A JP 3322695A JP 32269591 A JP32269591 A JP 32269591A JP H05102727 A JPH05102727 A JP H05102727A
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- Japan
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- oscillator
- circuit
- phase
- resonator
- oscillator according
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- Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高周波用の各種無線機器等の発振器に関する
もので、共振器の形状が大きい、出力周波数が高いため
発振器出力に接続する分周器の消費電流が大きいという
課題を解決し、共振器の形状を小形化するとともに、基
本波および２倍波２つの出力が取り出せる発振器を提供
することを目的とする。 【構成】 共振用容量と前記容量に並列に接続された伝
送路により構成される共振回路６と同一かつ対称な２つ
の発振部より構成される発振器部４を設け、前記発振器
部４の２つの出力の逆相を合成回路７で合成するととも
に、前記発振器部４の２つの出力の同相を合成回路８で
合成することにより、共振器線路長を１／２波長共振器
より大幅に小形化できるとともに、高周波外部出力が得
られ、かつ発振器出力に接続する分周器の消費電流を小
さくする発振器を実現する。
もので、共振器の形状が大きい、出力周波数が高いため
発振器出力に接続する分周器の消費電流が大きいという
課題を解決し、共振器の形状を小形化するとともに、基
本波および２倍波２つの出力が取り出せる発振器を提供
することを目的とする。 【構成】 共振用容量と前記容量に並列に接続された伝
送路により構成される共振回路６と同一かつ対称な２つ
の発振部より構成される発振器部４を設け、前記発振器
部４の２つの出力の逆相を合成回路７で合成するととも
に、前記発振器部４の２つの出力の同相を合成回路８で
合成することにより、共振器線路長を１／２波長共振器
より大幅に小形化できるとともに、高周波外部出力が得
られ、かつ発振器出力に接続する分周器の消費電流を小
さくする発振器を実現する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高周波用の各種無線機
器、通信機器、測定器等の発振器に関するものである。
器、通信機器、測定器等の発振器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】高周波用の発振器に用いられる小形共振
器にはＴＥＭモードの共振器が最もよく利用され、これ
らの共振器に関し、出版物（例えば、小西良弘”マイク
ロ波集積回路”、産報）に数多くの記載がなされてい
る。第３図（ａ）は先端開放１／２波長共振器の例で、
１は共振線路である。同図（ｂ）は同図（ａ）をＵ字状
に折り返したヘアピン構造の共振器で、２は１と同様共
振線路を示す。
器にはＴＥＭモードの共振器が最もよく利用され、これ
らの共振器に関し、出版物（例えば、小西良弘”マイク
ロ波集積回路”、産報）に数多くの記載がなされてい
る。第３図（ａ）は先端開放１／２波長共振器の例で、
１は共振線路である。同図（ｂ）は同図（ａ）をＵ字状
に折り返したヘアピン構造の共振器で、２は１と同様共
振線路を示す。
【０００３】上記共振器を用いた高周波は発振器の構成
としては、プッシュプッシュ発振器がよく利用される
（例えば、１９８９年２月のマイクロウエーブジャーナ
ル（Push-Push VCO Design with CAD Tools、 Zvi Nativ
and Yair Shur、 Micーrowave Journal February 198
9））に記載されている。
としては、プッシュプッシュ発振器がよく利用される
（例えば、１９８９年２月のマイクロウエーブジャーナ
ル（Push-Push VCO Design with CAD Tools、 Zvi Nativ
and Yair Shur、 Micーrowave Journal February 198
9））に記載されている。
【０００４】以下、従来の発振器について説明する。図
６は従来形発振器の全体回路構成を示すものである。図
６において、３は共振器部、４はコルピッツ発振回路等
からなる同一かつ対称な２つの発振回路を具備した発振
器部、５は電気長の等しい伝送線路を持つ合成回路であ
る。
６は従来形発振器の全体回路構成を示すものである。図
６において、３は共振器部、４はコルピッツ発振回路等
からなる同一かつ対称な２つの発振回路を具備した発振
器部、５は電気長の等しい伝送線路を持つ合成回路であ
る。
【０００５】以上のように構成された発振器について、
以下その動作について説明する。まず、発振器部４から
の２つの出力は互いに位相が１８０°反転しており、合
成回路５により基本波および奇数次高調波成分は相殺さ
れ、偶数次高調波成分のみを倍増して出力することがで
きる。
以下その動作について説明する。まず、発振器部４から
の２つの出力は互いに位相が１８０°反転しており、合
成回路５により基本波および奇数次高調波成分は相殺さ
れ、偶数次高調波成分のみを倍増して出力することがで
きる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、共振器線路長が１／２波長と長く、所望
の共振線路長を得るには共振器の占める面積が大きくな
り、共振器の形状を小さくできないという課題を有して
いた。また上記発振器を位相同期回路に用い周波数シン
セサイザを構成する場合、出力周波数を直接分周する分
周器が必要となるが、高速動作の分周器は周波数が高く
なると消費電力が加速度的に大きくなるという課題を有
していた。
来の構成では、共振器線路長が１／２波長と長く、所望
の共振線路長を得るには共振器の占める面積が大きくな
り、共振器の形状を小さくできないという課題を有して
いた。また上記発振器を位相同期回路に用い周波数シン
セサイザを構成する場合、出力周波数を直接分周する分
周器が必要となるが、高速動作の分周器は周波数が高く
なると消費電力が加速度的に大きくなるという課題を有
していた。
【０００７】本発明は上記従来技術の課題を解決するも
ので、共振器の形状を小形化するとともに基本波および
２倍波２つの出力が取り出せる発振器を提供すること
で、消費電力の少ない周波数シンセサイザ等を実現する
ことを目的とする。
ので、共振器の形状を小形化するとともに基本波および
２倍波２つの出力が取り出せる発振器を提供すること
で、消費電力の少ない周波数シンセサイザ等を実現する
ことを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、共振用容量と前記容量に並列に接続された
伝送路により構成される共振回路と、同一かつ対称な２
つの発振部より構成される発振器部と、前記発振器部の
２つの出力の逆相を合成する合成回路と前記発振器部の
２つの出力の同相を合成する合成回路を備えた構成を有
している。
に本発明は、共振用容量と前記容量に並列に接続された
伝送路により構成される共振回路と、同一かつ対称な２
つの発振部より構成される発振器部と、前記発振器部の
２つの出力の逆相を合成する合成回路と前記発振器部の
２つの出力の同相を合成する合成回路を備えた構成を有
している。
【０００９】
【作用】本発明はリング状伝送線路等を用いた共振器に
ギャップを設け、その部分に容量を接続することで、共
振器線路長を１／２波長共振器より大幅に小形化できる
とともに、外部出力は２倍波を取り出し、基本波出力を
位相同期回路に用いることで、高周波数のシンセサイザ
を低消費電力で実現することができる。
ギャップを設け、その部分に容量を接続することで、共
振器線路長を１／２波長共振器より大幅に小形化できる
とともに、外部出力は２倍波を取り出し、基本波出力を
位相同期回路に用いることで、高周波数のシンセサイザ
を低消費電力で実現することができる。
【００１０】
【実施例】（実施例１）以下、本発明の第１の実施例に
ついて、図面を参照しながら説明する。
ついて、図面を参照しながら説明する。
【００１１】図１（ａ）は本発明の一実施例における発
振器の全体回路図である。図１（ａ）において、４は発
振部、６は共振器、７は逆相合成回路、８は同相合成回
路であり、共振器６は図１（ｂ）、（ｃ）、図２
（ａ）、（ｂ）、逆相合成回路７は図２（ｃ）、同相合
成回路８は図２（ｄ）の回路構成をとる。
振器の全体回路図である。図１（ａ）において、４は発
振部、６は共振器、７は逆相合成回路、８は同相合成回
路であり、共振器６は図１（ｂ）、（ｃ）、図２
（ａ）、（ｂ）、逆相合成回路７は図２（ｃ）、同相合
成回路８は図２（ｄ）の回路構成をとる。
【００１２】以上のように構成された発振器について、
その動作を説明する。まず、リング状伝送路にギャップ
を設け、その部分に容量を接続する構造とすることによ
り、共振器線路長は１／２波長より大幅に短縮できる。
その動作を説明する。まず、リング状伝送路にギャップ
を設け、その部分に容量を接続する構造とすることによ
り、共振器線路長は１／２波長より大幅に短縮できる。
【００１３】図１（ｂ）は共振器６の構成として、リン
グ状伝送線路９にギャップを設け、その部分に集中定数
容量１０を接続したものである。
グ状伝送線路９にギャップを設け、その部分に集中定数
容量１０を接続したものである。
【００１４】図１（ｃ）は共振器６の構成として、リン
グ状誘電体１１にギャップを設け、その部分に集中定数
容量１２を接続したものである。
グ状誘電体１１にギャップを設け、その部分に集中定数
容量１２を接続したものである。
【００１５】図２（ａ）は共振器６の構成として、平行
結合線路部を有するリング状伝送線路１３を用いたもの
である。ここで、単一線路部分のインピーダンスを
Ｚs、平行結合線路部分の偶モードインピーダンスをＺ
pe、奇モードインピーダンスをＺpoとすると、Ｚs 2＝Ｚ
pe・Ｚpoである。
結合線路部を有するリング状伝送線路１３を用いたもの
である。ここで、単一線路部分のインピーダンスを
Ｚs、平行結合線路部分の偶モードインピーダンスをＺ
pe、奇モードインピーダンスをＺpoとすると、Ｚs 2＝Ｚ
pe・Ｚpoである。
【００１６】図２（ｂ）は共振器６の構成として、平行
結合線路部と前記平行結合線路部に対してインピーダン
スをステップ状に変化させたリング状伝送線路１４を用
いたものである。ここで、単一線路部分のインピーダン
スをＺs、平行結合線路部分の偶モードインピーダンス
をＺpe、奇モードインピーダンスをＺpoとすると、Ｚs 2
＞Ｚpe・Ｚpoとすることで、図２（ａ）のものよりもさ
らに共振器長を短くすることができる。
結合線路部と前記平行結合線路部に対してインピーダン
スをステップ状に変化させたリング状伝送線路１４を用
いたものである。ここで、単一線路部分のインピーダン
スをＺs、平行結合線路部分の偶モードインピーダンス
をＺpe、奇モードインピーダンスをＺpoとすると、Ｚs 2
＞Ｚpe・Ｚpoとすることで、図２（ａ）のものよりもさ
らに共振器長を短くすることができる。
【００１７】以上の構成をとることにより、共振周波数
において、共振器６の両端の位相が１８０゜異なる小形
共振器が実現できる。
において、共振器６の両端の位相が１８０゜異なる小形
共振器が実現できる。
【００１８】発振部４は、従来と同様な構成をとるの
で、ここでの説明は略す。発振部４からの２出力は互い
に１８０゜の位相差があるので、これを逆相合成するこ
とで発振器の基本波成分を倍増して取り出すことができ
る。また、同相合成を行なうと、２倍波成分を倍増して
取り出すことができる。
で、ここでの説明は略す。発振部４からの２出力は互い
に１８０゜の位相差があるので、これを逆相合成するこ
とで発振器の基本波成分を倍増して取り出すことができ
る。また、同相合成を行なうと、２倍波成分を倍増して
取り出すことができる。
【００１９】図２（ｃ）は発振器の逆相合成回路７の構
成として、リング状共振器の仮想接地点に対して両側の
電気長が等しく、かつ平行な第２の伝送線路１５を配
し、前記第２の伝送線路１５の一端を接地し、他端を出
力としたものである。
成として、リング状共振器の仮想接地点に対して両側の
電気長が等しく、かつ平行な第２の伝送線路１５を配
し、前記第２の伝送線路１５の一端を接地し、他端を出
力としたものである。
【００２０】図２（ｄ）は発振器の同相合成回路８の構
成として、電気長が等しい伝送線路１６を用いたもので
ある。
成として、電気長が等しい伝送線路１６を用いたもので
ある。
【００２１】発振部４からの２つの出力はそれぞれ容量
結合により取り出されるが、その結合余領地を小さな値
とすることで、２つの発振回路を直接接続した場合でも
発振回路間の分離度を確保することができる。
結合により取り出されるが、その結合余領地を小さな値
とすることで、２つの発振回路を直接接続した場合でも
発振回路間の分離度を確保することができる。
【００２２】図２（ｄ）は発振器の同相合成回路８の構
成として、発振器部４を構成する２つの発振回路の両出
力を発振器部４に内蔵される小さな値の容量１６ａ，１
６ｂを介して直接接続したものである。
成として、発振器部４を構成する２つの発振回路の両出
力を発振器部４に内蔵される小さな値の容量１６ａ，１
６ｂを介して直接接続したものである。
【００２３】以上の構成をとることにより、上記発振器
を位相同期回路に用い周波数シンセサイザを構成する場
合、同相合成回路出力を外部出力とすることで高周波出
力が得られるとともに、逆相合成回路出力を発振器に接
続する分周器の入力とすることで、消費電力の少ない周
波数シンセサイザを実現することができる。
を位相同期回路に用い周波数シンセサイザを構成する場
合、同相合成回路出力を外部出力とすることで高周波出
力が得られるとともに、逆相合成回路出力を発振器に接
続する分周器の入力とすることで、消費電力の少ない周
波数シンセサイザを実現することができる。
【００２４】以上のように本実施例によれば、共振用容
量と前記容量に並列に接続された伝送路により構成され
る共振回路と、同一かつ対称な２つの発振部より構成さ
れる発振器部と、前記発振器部の２つの出力の逆相を合
成する合成回路と前記発振器部の２つの出力の同相を合
成する合成回路を備えた発振器において、逆相合成回路
を共振器側に接続し、同相合成回路を発振器部出力に接
続することにより、共振器線路長を１／２波長共振器よ
り大幅に小形化できるとともに、上記発振器を位相同期
回路に用い周波数シンセサイザを構成する場合、高周波
外部出力が得られ、かつ消費電力を小さくすることがで
きる。
量と前記容量に並列に接続された伝送路により構成され
る共振回路と、同一かつ対称な２つの発振部より構成さ
れる発振器部と、前記発振器部の２つの出力の逆相を合
成する合成回路と前記発振器部の２つの出力の同相を合
成する合成回路を備えた発振器において、逆相合成回路
を共振器側に接続し、同相合成回路を発振器部出力に接
続することにより、共振器線路長を１／２波長共振器よ
り大幅に小形化できるとともに、上記発振器を位相同期
回路に用い周波数シンセサイザを構成する場合、高周波
外部出力が得られ、かつ消費電力を小さくすることがで
きる。
【００２５】（実施例２）以下、本発明の第２の実施例
について、図面を参照しながら説明する。
について、図面を参照しながら説明する。
【００２６】図３（ａ）は本発明の一実施例における発
振器の全体回路図を示す。図３（ａ）において、４は発
振部、６は共振器、１７は逆相合成回路、１８は同相合
成回路であり、発振部４、共振器６は図１と同一である
ので、ここでの説明は省略する。逆相合成回路１７は図
３（ｂ）、（ｃ）、図４（ａ）、（ｂ）、同相合成回路
１８は図４（ｃ）の回路構成をとる。
振器の全体回路図を示す。図３（ａ）において、４は発
振部、６は共振器、１７は逆相合成回路、１８は同相合
成回路であり、発振部４、共振器６は図１と同一である
ので、ここでの説明は省略する。逆相合成回路１７は図
３（ｂ）、（ｃ）、図４（ａ）、（ｂ）、同相合成回路
１８は図４（ｃ）の回路構成をとる。
【００２７】図３（ｂ）は発振器の逆相合成回路１７の
構成として、入出力平衡−不平衡変換回路１９を用いた
ものである。
構成として、入出力平衡−不平衡変換回路１９を用いた
ものである。
【００２８】図３（ｃ）は発振器の逆相合成回路１７の
構成として、ラットレース回路２０を用いたものであ
る。
構成として、ラットレース回路２０を用いたものであ
る。
【００２９】図４（ａ）は発振器の逆相合成回路１７の
構成として、電気長が発振周波数において１８０゜異な
る伝送線路２１を用いたものである。
構成として、電気長が発振周波数において１８０゜異な
る伝送線路２１を用いたものである。
【００３０】図４（ｂ）は発振器の逆相合成回路１７の
構成として、差動トランジスタペア２２、２３、定電流
源２４、抵抗２５、２６より構成される差動増幅器２７
を用いたものである。
構成として、差動トランジスタペア２２、２３、定電流
源２４、抵抗２５、２６より構成される差動増幅器２７
を用いたものである。
【００３１】図４（ｃ）は発振器の同相合成回路１８の
構成として、電気長が等しい伝送線路２８を用いたもの
である。
構成として、電気長が等しい伝送線路２８を用いたもの
である。
【００３２】以上の構成をとることにより、上記発振器
を位相同期回路に用い周波数シンセサイザを構成する場
合、同相合成回路出力を外部出力とすることで高周波出
力が得られるとともに、逆相合成回路出力を発振器に接
続する分周器の入力とすることで、消費電力の少ない周
波数シンセサイザを実現することができる。
を位相同期回路に用い周波数シンセサイザを構成する場
合、同相合成回路出力を外部出力とすることで高周波出
力が得られるとともに、逆相合成回路出力を発振器に接
続する分周器の入力とすることで、消費電力の少ない周
波数シンセサイザを実現することができる。
【００３３】以上のように本実施例によれば、共振用容
量と前記容量に並列に接続された伝送路により構成され
る共振回路と、同一かつ対称な２つの発振部より構成さ
れる発振器部と、前記発振器部の２つの出力の逆相を合
成する合成回路と前記発振器部の２つの出力の同相を合
成する合成回路を備えた発振器において、逆相合成回路
を発振器部出力に接続し、同相合成回路を共振器側に接
続することにより、共振器線路長を１／２波長共振器よ
り大幅に小形化できるとともに、上記発振器を位相同期
回路に用い周波数シンセサイザを構成する場合、高周波
外部出力が得られ、かつ消費電力を小さくすることがで
きる。
量と前記容量に並列に接続された伝送路により構成され
る共振回路と、同一かつ対称な２つの発振部より構成さ
れる発振器部と、前記発振器部の２つの出力の逆相を合
成する合成回路と前記発振器部の２つの出力の同相を合
成する合成回路を備えた発振器において、逆相合成回路
を発振器部出力に接続し、同相合成回路を共振器側に接
続することにより、共振器線路長を１／２波長共振器よ
り大幅に小形化できるとともに、上記発振器を位相同期
回路に用い周波数シンセサイザを構成する場合、高周波
外部出力が得られ、かつ消費電力を小さくすることがで
きる。
【００３４】
【発明の効果】以上のように本発明は、共振用容量と前
記容量に並列に接続された伝送路により構成される共振
回路と、同一かつ対称な２つの発振部より構成される発
振器部と、前記発振器部の２つの出力の逆相を合成する
合成回路と前記発振器部の２つの出力の同相を合成する
合成回路をを設けることにより、共振器線路長を１／２
波長共振器より大幅に小形化できるとともに、上記発振
器を位相同期回路に用い周波数シンセサイザを構成する
場合、高周波外部出力が得られ、かつ消費電力を小さく
することができるものである。
記容量に並列に接続された伝送路により構成される共振
回路と、同一かつ対称な２つの発振部より構成される発
振器部と、前記発振器部の２つの出力の逆相を合成する
合成回路と前記発振器部の２つの出力の同相を合成する
合成回路をを設けることにより、共振器線路長を１／２
波長共振器より大幅に小形化できるとともに、上記発振
器を位相同期回路に用い周波数シンセサイザを構成する
場合、高周波外部出力が得られ、かつ消費電力を小さく
することができるものである。
【図１】本発明の第１の実施例における発振器の全体ブ
ロック結線および個別要素図
ロック結線および個別要素図
【図２】本発明の第１の実施例における発振器の個別要
素図
素図
【図３】本発明の第２の実施例における発振器の全体ブ
ロック結線および個別要素図
ロック結線および個別要素図
【図４】本発明の第２の実施例における発振器の個別要
素図
素図
【図５】従来の共振器の平面図
【図６】従来の発振器のブロック結線図
１ 共振器 ２ 共振器 ３ 共振器 ４ 発振部 ５ 合成回路 ６ 共振器 ７ 逆相合成回路 ８ 同相合成回路 ９ 共振器 １０ 容量 １１ 共振器 １２ 容量 １３ 共振器 １４ 共振器 １５ 伝送線路 １６ 同相合成回路 １７ 逆相合成回路 １８ 同相合成回路 １９ 逆相合成回路 ２０ 逆相合成回路 ２１ 逆相合成回路 ２２ トランジスタ ２３ トランジスタ ２４ 定電流源 ２５ 抵抗 ２６ 抵抗 ２７ 逆相合成回路 ２８ 同相合成回路
Claims (15)
- 【請求項１】 共振用容量とその共振用容量に並列に接
続された伝送路により構成される共振回路と、同一かつ
対称な２つの発振部より構成される発振器部と、前記発
振器部の２つの出力の逆相を合成する合成回路と、前記
発振器部の２つの出力の同相を合成する合成回路を備え
たことを特徴とする発振器。 - 【請求項２】 共振回路として、リング状伝送線路にギ
ャップを設け、その部分に集中定数容量を接続したこと
を特徴とする請求項１記載の発振器。 - 【請求項３】 共振回路として、リング状誘電体にギャ
ップを設け、その部分に集中定数容量を接続したことを
特徴とする請求項１記載の発振器。 - 【請求項４】 共振回路として、平行結合線路部を有す
るリング状伝送線路を用いたことを特徴とする請求項１
記載の発振器。 - 【請求項５】 共振回路として、平行結合線路部と前記
平行結合線路部に対してインピーダンスをステップ状に
変化させたリング状伝送線路を用いたことを特徴とする
請求項１記載の発振器。 - 【請求項６】 逆相合成回路を共振器側に接続し、同相
合成回路を発振器部出力に接続したことを特徴とする請
求項１記載の発振器。 - 【請求項７】 逆相合成回路として、リング状共振器の
仮想接地点に対して両側の電気長が等しく、かつ平行な
第２の伝送線路を配し、前記第２の伝送線路の一端を接
地し、他端を出力としたことを特徴とする請求項６記載
の発振器。 - 【請求項８】 同相合成回路として、電気長が等しい伝
送線路を用いたことを特徴とする請求項６記載の発振
器。 - 【請求項９】 同相合成回路として、２つの発振部を直
接接続したことを特徴とする請求項６記載の発振器。 - 【請求項１０】 逆相合成回路を発振器部出力に接続
し、同相合成回路を共振器側に接続したことを特徴とす
る請求項１記載の発振器。 - 【請求項１１】 逆相合成回路として、入出力平衡−不
平衡変換回路を用いたことを特徴とする請求項１０記載
の発振器。 - 【請求項１２】 逆相合成回路として、ラットレース回
路を用いたことを特徴とする請求項１０記載の発振器。 - 【請求項１３】 逆相合成回路として、発振周波数にお
いて１８０°電気長が異なる伝送線路を用いたことを特
徴とする請求項１０記載の発振器。 - 【請求項１４】 逆相合成回路として、差動増幅器を用
いたことを特徴とする請求項１０記載の発振器。 - 【請求項１５】 リング状共振器の仮想接地点に対して
電気長が等しくかつ対称な前記共振器上の２点より出力
を取り出すとともに、電気長が等しい伝送線路を同相合
成回路として用いたことを特徴とする請求項１０記載の
発振器。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/925,158 US5250910A (en) | 1991-08-12 | 1992-08-06 | Push-push oscillator having in-phase and anti-phase output combining circuits |
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1991
- 1991-12-06 JP JP3322695A patent/JP2650540B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
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