JPS5932224A - スイツチング用パワ−トランジスタの保護回路 - Google Patents
スイツチング用パワ−トランジスタの保護回路Info
- Publication number
- JPS5932224A JPS5932224A JP14243782A JP14243782A JPS5932224A JP S5932224 A JPS5932224 A JP S5932224A JP 14243782 A JP14243782 A JP 14243782A JP 14243782 A JP14243782 A JP 14243782A JP S5932224 A JPS5932224 A JP S5932224A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- transistor
- power transistor
- switching
- circuit
- voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/08—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
- H03K17/082—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit
- H03K17/0826—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit in bipolar transistor switches
Landscapes
- Protection Of Static Devices (AREA)
- Electronic Switches (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(1)発明の技術分野
本発明は、飽和型スイッチング回路に使用される、スイ
ッチング用パワートランジスタの保護回路に関する。′
1、テに、かがるパワートランジスタが非飽和領域にお
いて動作することとなって過熱することを防止する保護
回路に関する。
ッチング用パワートランジスタの保護回路に関する。′
1、テに、かがるパワートランジスタが非飽和領域にお
いて動作することとなって過熱することを防止する保護
回路に関する。
C)技術の背景
パワートランジスタとは電流定格が15〜30 Aを超
えるトランジスタをいうが、いうまでもなく、コレクタ
・エミッタ電流が大きいことが特徴である。ただ、熱放
散面積すなわち熱放散能力を定格電流にともなって増大
することは容易でないから、定格電流の増大とともに温
度上昇に対1る11(抗力が小さくなることはやむを得
ない。その結果、15〜50A程度の定格電流に対し、
連続的に放11(シうる熱容量は100〜300W程度
が一般であり、湿度上昇に対する抵抗力が小さいという
欠点4・有し、過熱防止の配慮は特にm要である。
えるトランジスタをいうが、いうまでもなく、コレクタ
・エミッタ電流が大きいことが特徴である。ただ、熱放
散面積すなわち熱放散能力を定格電流にともなって増大
することは容易でないから、定格電流の増大とともに温
度上昇に対1る11(抗力が小さくなることはやむを得
ない。その結果、15〜50A程度の定格電流に対し、
連続的に放11(シうる熱容量は100〜300W程度
が一般であり、湿度上昇に対する抵抗力が小さいという
欠点4・有し、過熱防止の配慮は特にm要である。
トランジスタをもってスイッチング回路を構成Vる場合
、そのON状態を能動領域として実現する非飽和型スイ
ッチング回路と、そのON状態を飽和領域として実現り
ーる飽和型スイッチング回路とがあるが、前者りギヤリ
ヤ蓄積時間の影響を受けないのでスイッチング時間が短
いという111点があるが、能動領域においてはコレク
タ・エミッタ間の抵抗は当然零にはならないからトラン
ジスタ内部の発熱が少なくなく、温度上昇に対する抵抗
力が小さいパワートランジスタには不適であるという欠
点を有する。
、そのON状態を能動領域として実現する非飽和型スイ
ッチング回路と、そのON状態を飽和領域として実現り
ーる飽和型スイッチング回路とがあるが、前者りギヤリ
ヤ蓄積時間の影響を受けないのでスイッチング時間が短
いという111点があるが、能動領域においてはコレク
タ・エミッタ間の抵抗は当然零にはならないからトラン
ジスタ内部の発熱が少なくなく、温度上昇に対する抵抗
力が小さいパワートランジスタには不適であるという欠
点を有する。
そこで、本来温度上昇に対する抵抗力の小さいパワート
ランジスタをもってスイッチング回路を構成する場合は
、飽和型回路とすることが一般である。すなわち、パワ
ートランジスタをもってスイッチング回路を構成する場
合は、耐熱性が低いというパワ〜 トランジスタの本質
的欠点を回路的に補うことが一般である。
ランジスタをもってスイッチング回路を構成する場合は
、飽和型回路とすることが一般である。すなわち、パワ
ートランジスタをもってスイッチング回路を構成する場
合は、耐熱性が低いというパワ〜 トランジスタの本質
的欠点を回路的に補うことが一般である。
(3)従来技術と問題点
ところが、かかるスイッチング用パワートランジスタを
もって構成さi]た飽和型スイッチング回路において、
何らかの理由によりベース電流が不足してスイッチング
用パワートランジスタが能動領域で動作することになる
と、コレクタ・エミッタ間の抵抗は零ではなくなり、そ
の結果、:スレフタ・エミッタ間の電圧降下は上昇して
トランジスタ内部の発熱が増大し、温度上昇が過大とな
り熱破壊に至りやすい傾向が詔められる。
もって構成さi]た飽和型スイッチング回路において、
何らかの理由によりベース電流が不足してスイッチング
用パワートランジスタが能動領域で動作することになる
と、コレクタ・エミッタ間の抵抗は零ではなくなり、そ
の結果、:スレフタ・エミッタ間の電圧降下は上昇して
トランジスタ内部の発熱が増大し、温度上昇が過大とな
り熱破壊に至りやすい傾向が詔められる。
この欠点は、本来能動領域で使用されることが前提とさ
れている小容量の制御用トランジスタにおいては経験さ
れなかったものであり、スイッチング用パワートランジ
スタをもって構成された飽和型スイッチング回路に特有
の新たに認識されるに至った欠点である。
れている小容量の制御用トランジスタにおいては経験さ
れなかったものであり、スイッチング用パワートランジ
スタをもって構成された飽和型スイッチング回路に特有
の新たに認識されるに至った欠点である。
(4)発明の目的
本発明の目的はこの欠点を解消することにあり、飽和型
スイッチング回路を構成するスイッチング用パワートラ
ンジスタが、ベース電流制御回路の誤動作等の原因によ
り能動領域で動作することになった場合において、その
パワートランジスタが過熱することを防止する保I+1
回路を提供することにある。
スイッチング回路を構成するスイッチング用パワートラ
ンジスタが、ベース電流制御回路の誤動作等の原因によ
り能動領域で動作することになった場合において、その
パワートランジスタが過熱することを防止する保I+1
回路を提供することにある。
(5)発明の構成
本発明の構成は、飽和領域と遮断領域とのみにおいてト
ランジスタを動作させることk hat提としている飽
和型スイッチング回路に使用されるスイッチング用パワ
ートランジスタのコレクタ・エミッタ間の電圧を検出す
る回路を設けておき、もし、何らかの理由により上記の
パワートランジスタが能動領域で動作することになりコ
レクタ・エミッタ間の抵抗が零ではなくなりコレクタ・
エミッタ間に電流が流れその電流にもとづく電圧降下が
特定の値すなわち当該パワートランジスタの熱容量から
判断して安全である範囲を超えたとき、上記のパワート
ランジスタを遮断領域にもたらす回路を設けて、スイッ
チング用パワートランジスタの保護回路となすことにあ
る。
ランジスタを動作させることk hat提としている飽
和型スイッチング回路に使用されるスイッチング用パワ
ートランジスタのコレクタ・エミッタ間の電圧を検出す
る回路を設けておき、もし、何らかの理由により上記の
パワートランジスタが能動領域で動作することになりコ
レクタ・エミッタ間の抵抗が零ではなくなりコレクタ・
エミッタ間に電流が流れその電流にもとづく電圧降下が
特定の値すなわち当該パワートランジスタの熱容量から
判断して安全である範囲を超えたとき、上記のパワート
ランジスタを遮断領域にもたらす回路を設けて、スイッ
チング用パワートランジスタの保護回路となすことにあ
る。
そして、コレクタ・エミッタ間の電圧を検出する回路は
コレクタ・エミッタ間をバイパスする大きな値を有する
抵抗、または、コレクタもしくはエミッタと負もしくけ
正の11L源とを接続する高抵抗、その他種々な公知の
手段によって構成しうる。
コレクタ・エミッタ間をバイパスする大きな値を有する
抵抗、または、コレクタもしくはエミッタと負もしくけ
正の11L源とを接続する高抵抗、その他種々な公知の
手段によって構成しうる。
また、コレクタ・エミッタ間電圧の上昇を信号としてパ
ワートランジスタを遮断領域にもたらす回路は、」二記
の信号によって制御されるトランジスタ、゛サイリスタ
等をもって、パワートランジスタが与えられるON・O
FF信号の如何にかかわらずパワートランジスタを強制
的にOFFする回路を構成することにより容易に実現し
うる。
ワートランジスタを遮断領域にもたらす回路は、」二記
の信号によって制御されるトランジスタ、゛サイリスタ
等をもって、パワートランジスタが与えられるON・O
FF信号の如何にかかわらずパワートランジスタを強制
的にOFFする回路を構成することにより容易に実現し
うる。
(6)発明の実施例
以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施例にかかる、
スイッチング用パワートランジスタの保護回路について
説明し、本発明の構成と特有の効果とを明らかにする。
スイッチング用パワートランジスタの保護回路について
説明し、本発明の構成と特有の効果とを明らかにする。
図において、1は定格電流が20〜50 A程度であり
、連続定格熱容量が100〜300W程度であるHPH
型スイッヂング用パワートランジスタであり、そのコレ
クタとエミッタとには、それぞれ、例えば+3001と
OVとが印加される。 2.3はパワートランジスタ1
のベースにそれぞれ0N(Q号とOFF信号とを印加す
る制御用NPN型トランジスタであり、それぞれ、例え
ば−14Vと一5vとが印加される。このOFF信号と
して負電圧を使用する理由はスイッチング時間を短縮す
るためである。4.41は高抵抗でありパワートランジ
スタ1のコレクタ電圧と例えば−5vの負電圧電源との
間の電圧を分圧してサイリスタ5のゲートにON用信号
を与える。6はNPN )ランジスタであり、サイリス
タ5の動作が望ましくない時間帯においてサイリスタ5
のゲートに一6vを印加して−リイリスク5を不動作と
する。7はコンデンサであり、8.9.10は抵抗であ
るが、これらは、トランジスタ2に対してON 4pJ
壮が与えられていない条件の下に、トランジスタ6を
ON シてザイリースタ5を不動作にし、トランジスタ
2に対するON信号の印加に対しいくらか遅延してトラ
ンジスタ6をOFF してサイリスク5を動作可能の状
態にもたらし、トランジスタ2に対するON信号の消滅
に対しいくらか遅延してトランジスタ6をONシて°す
゛イリスタロを小腹1作にする機能を有する。114;
J HP)+ )ランリスクであり、トランジスタ2に
対するON信号によってONされ、上記の7.8.9.
10をもって構成する回路を動作する。
、連続定格熱容量が100〜300W程度であるHPH
型スイッヂング用パワートランジスタであり、そのコレ
クタとエミッタとには、それぞれ、例えば+3001と
OVとが印加される。 2.3はパワートランジスタ1
のベースにそれぞれ0N(Q号とOFF信号とを印加す
る制御用NPN型トランジスタであり、それぞれ、例え
ば−14Vと一5vとが印加される。このOFF信号と
して負電圧を使用する理由はスイッチング時間を短縮す
るためである。4.41は高抵抗でありパワートランジ
スタ1のコレクタ電圧と例えば−5vの負電圧電源との
間の電圧を分圧してサイリスタ5のゲートにON用信号
を与える。6はNPN )ランジスタであり、サイリス
タ5の動作が望ましくない時間帯においてサイリスタ5
のゲートに一6vを印加して−リイリスク5を不動作と
する。7はコンデンサであり、8.9.10は抵抗であ
るが、これらは、トランジスタ2に対してON 4pJ
壮が与えられていない条件の下に、トランジスタ6を
ON シてザイリースタ5を不動作にし、トランジスタ
2に対するON信号の印加に対しいくらか遅延してトラ
ンジスタ6をOFF してサイリスク5を動作可能の状
態にもたらし、トランジスタ2に対するON信号の消滅
に対しいくらか遅延してトランジスタ6をONシて°す
゛イリスタロを小腹1作にする機能を有する。114;
J HP)+ )ランリスクであり、トランジスタ2に
対するON信号によってONされ、上記の7.8.9.
10をもって構成する回路を動作する。
まJ’、OB倍信号OFF信号も与えられていない状態
においては、抵抗日、10を介してフンデンーリ7が充
電されており、トランジスタ6のベースには→−5vが
印加されてトランジスタ6はONシてサイリスク5は不
動作状部におかれる。
においては、抵抗日、10を介してフンデンーリ7が充
電されており、トランジスタ6のベースには→−5vが
印加されてトランジスタ6はONシてサイリスク5は不
動作状部におかれる。
次に、ON信号が与えられると、ON用トランジスタ2
はON L、て、パワートランジスタ1のベースには例
えば+5vが印加されてパワートランジスタ1はONす
る。このとき、パワートランジスタ1がOFF状態から
ON状態に移行する間、抵抗4.4′には300 Vが
印加されるから′す゛イリスタロのゲートにはON信号
が発せられるが、」;記のとおり、トランジスタ6はO
Nシているので、サイリスタろは動作ゼず、パワートラ
ンジスタ1は安全にONする。このとき、同時に、トラ
ンジスタ11もON l、て、コンデンサ7に蓄積され
ていた電荷は抵抗10を通って放m、され、多少の時間
遅れをもつでトランジスタ6 <t OFF′してサイ
リスク5は動作可能の状態にもたらされる。その結果、
以後、パワートランジスタ1が能動領域で動作すること
になった場合は、本発明に係る保Sφ回路は(i(f+
実に動作する。
はON L、て、パワートランジスタ1のベースには例
えば+5vが印加されてパワートランジスタ1はONす
る。このとき、パワートランジスタ1がOFF状態から
ON状態に移行する間、抵抗4.4′には300 Vが
印加されるから′す゛イリスタロのゲートにはON信号
が発せられるが、」;記のとおり、トランジスタ6はO
Nシているので、サイリスタろは動作ゼず、パワートラ
ンジスタ1は安全にONする。このとき、同時に、トラ
ンジスタ11もON l、て、コンデンサ7に蓄積され
ていた電荷は抵抗10を通って放m、され、多少の時間
遅れをもつでトランジスタ6 <t OFF′してサイ
リスク5は動作可能の状態にもたらされる。その結果、
以後、パワートランジスタ1が能動領域で動作すること
になった場合は、本発明に係る保Sφ回路は(i(f+
実に動作する。
パワートランジスタlをOFFするため、OFF fA
号の印加に先立ちON信号の印加を停止すると、トラン
ジスタ2はOFF シてパワートランジスタ]。
号の印加に先立ちON信号の印加を停止すると、トラン
ジスタ2はOFF シてパワートランジスタ]。
のベースに印加さねていた+5vの印加は停止され、パ
ワートランジスタ1はOFFする。このとき、同時に、
トランジスタJ1もOFFするので、 コンデン・す7
は抵抗8.10を介して充電され、更に、この電圧は抵
抗9を介してトランジスタ6のベースに印加される。た
だ、このコンデンサ7の充電11?、圧の上昇、はかな
りの時間遅れをPI’うがら、パワートランジスタ1が
OF’Fする過程においてサイリスク5がONすること
がある。このときは、OFF信号の印加、すなわち、O
FF用トランジスタ3のON動作を待たずにパワートラ
ンジスタ1は確更にOFFする。このとき、′す”イリ
スタ5のON信号Ciト5>’)7.り60Hの条件を
もって消滅し、がっ、サイリスク6に供給される電荷も
消滅し、しかも、OFF Jl’4 )ランリスク3が
ON してサイリスク5の正1’ff、極にも一5vを
印加するので、自然消弧する。
ワートランジスタ1はOFFする。このとき、同時に、
トランジスタJ1もOFFするので、 コンデン・す7
は抵抗8.10を介して充電され、更に、この電圧は抵
抗9を介してトランジスタ6のベースに印加される。た
だ、このコンデンサ7の充電11?、圧の上昇、はかな
りの時間遅れをPI’うがら、パワートランジスタ1が
OF’Fする過程においてサイリスク5がONすること
がある。このときは、OFF信号の印加、すなわち、O
FF用トランジスタ3のON動作を待たずにパワートラ
ンジスタ1は確更にOFFする。このとき、′す”イリ
スタ5のON信号Ciト5>’)7.り60Hの条件を
もって消滅し、がっ、サイリスク6に供給される電荷も
消滅し、しかも、OFF Jl’4 )ランリスク3が
ON してサイリスク5の正1’ff、極にも一5vを
印加するので、自然消弧する。
0FF(i号が−ljえられると、パワートランジスタ
1のベースにはOFF JTJ)ランリスク3を介して
、例えば−5vが印加され、パワートランジスタ1はO
FFする。このとき、ON信号は与えられていないから
、トランジスタ11はOFF している。したがって、
トランジスタ6はON しており、−サイリスク5のゲ
ートには例えば−5vが印加さ11でいてサイリスタ5
はOFF シている。
1のベースにはOFF JTJ)ランリスク3を介して
、例えば−5vが印加され、パワートランジスタ1はO
FFする。このとき、ON信号は与えられていないから
、トランジスタ11はOFF している。したがって、
トランジスタ6はON しており、−サイリスク5のゲ
ートには例えば−5vが印加さ11でいてサイリスタ5
はOFF シている。
以上、要約するに、正常なON信号が−りえらねており
パワートランジスタ1のベースに十分1.r 71?。
パワートランジスタ1のベースに十分1.r 71?。
流が供給されているときは、パワートランジスタ1のコ
レクタ・エミッタ間1u圧は十分小さいので、サイリス
タ5のゲートにはおおむね負雷、圧が印加されることに
なり、サイリスタ5はOFFの状i14に止まる。しか
し、ON信号が与えられているにもかかわらず、万一、
何らかの理由によりパワートランジスタ1に十分なベー
ス電流が与えられず能動領域に移行しコレクタ・エミッ
タ同市、)1−が」ユHすると、サイリスタ5のゲート
には正重圧が印加されることになり、サイリスタ5はO
N してパワートランジスタ1のベースには例えば−5
vが印加されて、ON信号の存在にかかわらず、パワー
トランジスタはOFF l、て電流の供給が断たれ、過
熱のおそれがなくなる。しかも、上記せるとおり、この
保護回路の存在によって、パワートランジス夕のQJ
ifu化が妨げられる等の不111合はない。
レクタ・エミッタ間1u圧は十分小さいので、サイリス
タ5のゲートにはおおむね負雷、圧が印加されることに
なり、サイリスタ5はOFFの状i14に止まる。しか
し、ON信号が与えられているにもかかわらず、万一、
何らかの理由によりパワートランジスタ1に十分なベー
ス電流が与えられず能動領域に移行しコレクタ・エミッ
タ同市、)1−が」ユHすると、サイリスタ5のゲート
には正重圧が印加されることになり、サイリスタ5はO
N してパワートランジスタ1のベースには例えば−5
vが印加されて、ON信号の存在にかかわらず、パワー
トランジスタはOFF l、て電流の供給が断たれ、過
熱のおそれがなくなる。しかも、上記せるとおり、この
保護回路の存在によって、パワートランジス夕のQJ
ifu化が妨げられる等の不111合はない。
上記の実施例においては、叩イリスタか使用されている
が、ツイリスタに代えてトランジスタを使用することも
可能である。
が、ツイリスタに代えてトランジスタを使用することも
可能である。
上記の実施例においては、OFF (f1号として、−
5Vが印加されることとされているが、必ずしも負ηL
圧である必要はない。
5Vが印加されることとされているが、必ずしも負ηL
圧である必要はない。
トランジスタ6.11とコンデンジ“7と抵抗8.9.
10とよりなる回路1;J: 、パワートランジスタ1
がOFFの状態ずなわらフレフタ・エミッタ間電圧がγ
「1源電圧と等しい状態にあるとき、本発明に係る回路
を不動作にすることを目的とするものであるからかかる
機能を実現しうれげ、他の器具を使用することもイjさ
れることはいうまでもない。
10とよりなる回路1;J: 、パワートランジスタ1
がOFFの状態ずなわらフレフタ・エミッタ間電圧がγ
「1源電圧と等しい状態にあるとき、本発明に係る回路
を不動作にすることを目的とするものであるからかかる
機能を実現しうれげ、他の器具を使用することもイjさ
れることはいうまでもない。
(7)発明の効果
以」二説明せるとおり、本発明によれば、飽和型スイッ
チング回路を構成するスイッチング用パワートランジス
タが、ベース電流制御回路の誤動作等の原因により能動
領域で動作することになった場合において、そのパワー
トランジスタが過熱することを防止する保胸回路を提供
することができる。
チング回路を構成するスイッチング用パワートランジス
タが、ベース電流制御回路の誤動作等の原因により能動
領域で動作することになった場合において、そのパワー
トランジスタが過熱することを防止する保胸回路を提供
することができる。
図は本発明の一実施例に係るスイッチング用パワートラ
ンジスタの保Hg回路の概念的回路図である。 1・・・スイッチング用パワートランジスタ、2・・・
ON用トランジスタ、 3・・・OFF JiJ )ラ
ンリスタ、4.4′・・・抵抗、5 ・” Mイリスタ
、6・・・−リイリスタON信号短絡用トランジスタ、
7・・・コンデンジ、8.9.10・・・llp、抗
、1]−・・・ON用トランジスタと同時に動作するト
ランジスタ。
ンジスタの保Hg回路の概念的回路図である。 1・・・スイッチング用パワートランジスタ、2・・・
ON用トランジスタ、 3・・・OFF JiJ )ラ
ンリスタ、4.4′・・・抵抗、5 ・” Mイリスタ
、6・・・−リイリスタON信号短絡用トランジスタ、
7・・・コンデンジ、8.9.10・・・llp、抗
、1]−・・・ON用トランジスタと同時に動作するト
ランジスタ。
Claims (1)
- 飽和領域とj、(r′断領領域のみにおいで動作さ・1
られるスイッチング用パワートランジスタのコレクタ・
エミッタ間の電圧を検出する回路を有し、該回路により
検出された電圧が特定の値を超えたとき前記パワートラ
ンジスタを遮断領域にもたらす回路を有する、スイッチ
ング用パワートランジスタ”の保護回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14243782A JPS5932224A (ja) | 1982-08-17 | 1982-08-17 | スイツチング用パワ−トランジスタの保護回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14243782A JPS5932224A (ja) | 1982-08-17 | 1982-08-17 | スイツチング用パワ−トランジスタの保護回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5932224A true JPS5932224A (ja) | 1984-02-21 |
Family
ID=15315290
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14243782A Pending JPS5932224A (ja) | 1982-08-17 | 1982-08-17 | スイツチング用パワ−トランジスタの保護回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5932224A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4700280A (en) * | 1985-04-19 | 1987-10-13 | Hitachi, Ltd. | Switching power supply using a saturable reactor to control a switching element |
| US5444595A (en) * | 1993-09-27 | 1995-08-22 | Nippondenso Co., Ltd. | Load drive apparatus including power transistor protection circuit from overcurrent |
-
1982
- 1982-08-17 JP JP14243782A patent/JPS5932224A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4700280A (en) * | 1985-04-19 | 1987-10-13 | Hitachi, Ltd. | Switching power supply using a saturable reactor to control a switching element |
| US5444595A (en) * | 1993-09-27 | 1995-08-22 | Nippondenso Co., Ltd. | Load drive apparatus including power transistor protection circuit from overcurrent |
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