JPH0642571B2 - Semiconductor laser protection device - Google Patents
Semiconductor laser protection deviceInfo
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- JPH0642571B2 JPH0642571B2 JP60245200A JP24520085A JPH0642571B2 JP H0642571 B2 JPH0642571 B2 JP H0642571B2 JP 60245200 A JP60245200 A JP 60245200A JP 24520085 A JP24520085 A JP 24520085A JP H0642571 B2 JPH0642571 B2 JP H0642571B2
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/068—Stabilisation of laser output parameters
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は半導体レーザプリンタ等に使用される半導体レ
ーザの保護装置に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a semiconductor laser protection device used in a semiconductor laser printer or the like.
(従来技術) 一般に、半導体レーザはこれに過大電流が流れて許容最
大光出力を越えて駆動されると劣化もしくは破壊される
ため、許容できる光出力以上の光出力が出ないように保
護装置が装備されている(例えば特開昭59−1474
76号公報参照)。(Prior Art) Generally, a semiconductor laser is deteriorated or destroyed when an excessive current flows through it and is driven beyond the maximum allowable optical output. Therefore, a protective device is provided to prevent the optical output from exceeding the allowable optical output. It is equipped (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 59-1474).
No. 76).
すなわち、上記公報に示されるごとく、従来の保護装置
は、半導体レーザの光出力を光ダイオードなどの光検出
手段にて検出し、この光出力が所定値以上になったとき
に、半導体レーザに並列に挿入された電流バイパス回路
をオンし、半導体レーザに流れる電流をバイパスさせる
ことにより、半導体レーザの出力が許容光出力以上にな
らないようにしたものである。そして、このような保護
装置においては、個々の半導体レーザの出力特性にばら
つきがあることから、これを補正し得るように、可変抵
抗などの補正手段を有した補正回路が内装されている。That is, as disclosed in the above publication, the conventional protection device detects the optical output of the semiconductor laser by a photodetector such as a photodiode, and when the optical output exceeds a predetermined value, it is parallel to the semiconductor laser. The output of the semiconductor laser is prevented from exceeding the permissible light output by turning on the current bypass circuit inserted in the device to bypass the current flowing through the semiconductor laser. In such a protection device, since the output characteristics of the individual semiconductor lasers have variations, a correction circuit having a correction unit such as a variable resistor is incorporated so as to correct the variations.
ところで、半導体レーザの駆動回路には、半導体レーザ
の出力(パワー)が一定に制御されるように閉ループの
出力調整回路が設けられることが多いが、上記のごとき
個々の半導体レーザの出力特性のばらつきを補正する補
正回路を有した保護装置回路に上記出力調整回路を併設
した場合、回路動作上、相互に影響し合うことから回路
設計および補正の調節設定は容易でなくなり、その結
果、半導体レーザの保護許容範囲を最大限にとって半導
体レーザを最大限に活用することが困難となり、あるい
は保護が充分でなくなったりするといった問題を有して
いた。By the way, a semiconductor laser drive circuit is often provided with a closed-loop output adjustment circuit so that the output (power) of the semiconductor laser is controlled to a constant value. When the above-mentioned output adjustment circuit is provided together with the protection device circuit having a correction circuit for correcting the above, the circuit design and the adjustment setting of the correction are not easy because they affect each other in terms of circuit operation. There has been a problem that it is difficult to maximize the use of the semiconductor laser by maximizing the protection allowable range, or the protection is insufficient.
また、特に半導体レーザがビデオ信号などの画像情報に
より駆動されるものである場合は、通常、出力を一定に
制御するために水平同期信号としてのサンプリング信号
に同期して半導体レーザの光出力の検出値を基準値と比
較する出力調整回路が用いられる。この出力調整回路と
しては、サンプルホールド回路やピークホールド回路な
どの電流制御方式が多用される。In addition, especially when the semiconductor laser is driven by image information such as a video signal, detection of the optical output of the semiconductor laser is usually performed in synchronization with a sampling signal as a horizontal synchronization signal in order to control the output constantly. An output adjustment circuit is used that compares the value with a reference value. As this output adjustment circuit, a current control method such as a sample hold circuit or a peak hold circuit is often used.
ところが、このような電流制御方式の出力調整回路にお
いては、装置の最初の始動時や一時休止後の再始動時に
ホールド電圧が降下していることから、同回路単独では
半導体レーザの出力を極端に大きくする方向の制御が働
く。したがって、このような回路を備えた装置において
は、少なくとも始動時に半導体レーザが許容光出力を大
きく越えて駆動されることがないように機能する保護回
路が必須のものとなる。However, in such a current control type output adjustment circuit, since the hold voltage drops at the time of the initial start-up of the device or the restart after the temporary suspension, the output of the semiconductor laser is extremely reduced by the circuit alone. The control in the direction to make it larger works. Therefore, in a device provided with such a circuit, at least a protective circuit that functions to prevent the semiconductor laser from being driven beyond the allowable light output at the time of starting is essential.
(発明の目的) 本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、半
導体レーザの駆動回路の個々に半導体レーザの出力特性
ばらつきを補正する回路、半導体レーザの光出力を一定
に制御する回路、及び半導体レーザを備えた装置の最初
の始動時や休止後の再始動時において半導体レーザの保
護を効果的に果たす保護回路を簡易な構成で実現すると
ともに、互いに影響を及ぼし合うことがないようにした
半導体レーザの保護装置を提供するものである。(Object of the Invention) The present invention has been made in view of the above conventional problems, and a circuit for correcting variations in the output characteristics of semiconductor lasers in each of the semiconductor laser drive circuits, and a constant optical output of the semiconductor lasers are controlled. The circuit and the protection circuit that effectively protects the semiconductor laser at the time of the initial start-up of the device including the semiconductor laser and the restart after the stoppage are realized with a simple configuration and do not affect each other. The present invention provides a semiconductor laser protection device.
(発明の構成) 本発明は、電源に接続された半導体レーザを水平同期信
号に同期した画信号で変調して駆動する半導体レーザ駆
動回路と、上記電源ラインに接続され、上記半導体レー
ザへの供給電流を調整する電流調整回路と、上記半導体
レーザの光出力を検出する検出回路と、上記検出回路か
らの検出出力を入力として半導体レーザの出力特性ばら
つきを補正する補正回路と、補正後の検出電圧を上記水
平同期信号に同期したサンプリング信号毎に積分すると
ともに第1の基準電圧と比較し、この比較結果の信号を
該半導体レーザのレベル制御用として上記電流調整回路
に帰還させる電流制御出力調整回路と、上記補正後の検
出電圧と半導体レーザの許容最大出力として設定された
第2の基準電圧とを比較し、該補正後の検出電圧が第2
の基準電圧を越えた時に上記半導体レーザへの供給電流
の供給を停止させる停止信号を上記電流調整回路に出力
する保護回路とを具備したものである。(Structure of the Invention) The present invention relates to a semiconductor laser drive circuit that drives a semiconductor laser connected to a power supply by modulating it with an image signal synchronized with a horizontal synchronizing signal, and a semiconductor laser drive circuit connected to the power supply line and supplied to the semiconductor laser. A current adjusting circuit for adjusting the current, a detection circuit for detecting the optical output of the semiconductor laser, a correction circuit for correcting the output characteristic variation of the semiconductor laser by using the detection output from the detection circuit as an input, and the detected voltage after correction. Is integrated for each sampling signal synchronized with the horizontal synchronizing signal and compared with a first reference voltage, and the signal of the comparison result is fed back to the current adjusting circuit for controlling the level of the semiconductor laser. And the detected voltage after the correction and the second reference voltage set as the allowable maximum output of the semiconductor laser are compared, and the detected voltage after the correction is the second
And a protection circuit that outputs a stop signal to the current adjusting circuit to stop the supply of the supply current to the semiconductor laser when the reference voltage is exceeded.
この構成により、半導体レーザの出力特性ばらつきを補
正した後の検出電圧が水平同期信号に同期したサンプリ
ング信号毎に積分抽出されて第1の基準電圧と比較さ
れ、その結果を帰還させる電流制御出力調整回路を経て
電流調整回路へ導き、一方、保護回路では上記補正後の
検出電圧がそのまま第2の基準電圧と比較され、その結
果を電流調整回路へ導いて始動直後に電流供給の停止を
行うようにしたので、水平同期信号のスパンで好適な電
流調整が行われるとともに、始動時や再始動時直後のサ
ンプリングされた検出電圧の低レベルに起因する光出力
の急激な増大に対して効果的に供給電流を遮断停止する
ことが、いずれも電流調整回路で行える。With this configuration, the detection voltage after correcting the variation in the output characteristics of the semiconductor laser is integrated and extracted for each sampling signal synchronized with the horizontal synchronization signal, compared with the first reference voltage, and the result is fed back. Current control output adjustment Through the circuit, it is led to the current adjusting circuit, while in the protection circuit, the corrected detected voltage is compared with the second reference voltage as it is, and the result is led to the current adjusting circuit to stop the current supply immediately after the start. As a result, suitable current adjustment is performed in the span of the horizontal sync signal, and it is effective against a sudden increase in the optical output due to the low level of the sampled detection voltage at the time of starting or immediately after restarting. The current adjustment circuit can cut off and stop the supply current.
(実施例) 図面は本発明の一実施例による回路構成を示し、1は半
導体レーザ(LD)、2は半導体レーザ1の光出力を検
出する光ダイオード(PD)であり、半導体レーザ1の
駆動回路がトランジスタ3,4、抵抗5,6により構成
され、また、半導体レーザ1の光検出回路が光ダイオー
ド2、抵抗7により構成されている。端子aには半導体
レーザ1を駆動させるためのビデオ信号などが入力され
る。8は上記光検出回路の出力が正論理入力される増幅
器で、この増幅器8とその増幅率を調整する可変抵抗9
と抵抗10により、個々の半導体レーザの出力特性のば
らつきを補正する手段を構成している。この補正手段の
出力端に抵抗11が接続され、端子bにサンプル電圧
(これをV1とする)を得ている。(Embodiment) The drawings show a circuit configuration according to an embodiment of the present invention, in which 1 is a semiconductor laser (LD), 2 is a photodiode (PD) for detecting the optical output of the semiconductor laser 1, and the semiconductor laser 1 is driven. The circuit is composed of transistors 3 and 4, resistors 5 and 6, and the photodetection circuit of the semiconductor laser 1 is composed of a photodiode 2 and a resistor 7. A video signal or the like for driving the semiconductor laser 1 is input to the terminal a. Reference numeral 8 is an amplifier to which the output of the photodetector circuit is positively input, and the amplifier 8 and a variable resistor 9 for adjusting the amplification factor thereof.
The resistor 10 and the resistor 10 constitute means for correcting variations in output characteristics of individual semiconductor lasers. A resistor 11 is connected to the output terminal of this correction means, and a sample voltage (this is V 1 ) is obtained at the terminal b.
12はゲート回路で、上記端子bのサンプル電圧V1と
端子cに与えられる水平同期信号としてのサンプリング
信号が入力され、このサンプリング信号入力に同期して
コンデンサ13にサンプル電圧V1がサンプルホールド
されるようになっている。14は上記サンプルホールド
された電圧が抵抗15を介して負論理入力される増幅器
で、この正論理入力端には可変抵抗16による基準電圧
が接続され、この増幅器14とその増幅率を決定する抵
抗17、コンデンサ18、可変抵抗16により、サンプ
ル電圧V1を基準電圧と比較し、上記半導体レーザ1の
駆動回路との閉ループにより半導体レーザ1の出力を一
定に制御するべく作動する電流制御出力調整回路が構成
されている。すなわち、上記可変抵抗16による基準電
圧は半導体レーザ1の出力を基準値に設定するためのも
ので、上記出力調整回路により、サンプル電圧V1がこ
の基準電圧と等しくなるように閉ループ制御されるよう
になっている。上記増幅器14の出力は抵抗19を介し
てトランジスタ4のベースに入力され、半導体レーザ1
の駆動回路を制御する。12 is a gate circuit, a sampling signal as a horizontal synchronizing signal applied to the sample voltage V 1 and the terminal c of the terminal b is inputted, the sample voltages V 1 to the capacitor 13 in synchronism with the sampling signal input is sampled and held It has become so. Reference numeral 14 is an amplifier to which the sampled and held voltage is inputted in a negative logic via a resistor 15. A reference voltage by a variable resistor 16 is connected to the positive logic input terminal, and the amplifier 14 and a resistor for determining its amplification factor are connected. A current control output adjusting circuit that operates to compare the sample voltage V 1 with a reference voltage by a capacitor 17, a capacitor 18, and a variable resistor 16 and to control the output of the semiconductor laser 1 constant by a closed loop with the drive circuit of the semiconductor laser 1. Is configured. That is, the reference voltage by the variable resistor 16 is for setting the output of the semiconductor laser 1 to a reference value, and the output adjustment circuit performs closed-loop control so that the sample voltage V 1 becomes equal to this reference voltage. It has become. The output of the amplifier 14 is input to the base of the transistor 4 via the resistor 19, and the semiconductor laser 1
Control the drive circuit of.
20は端子bの上記サンプル電圧V1が正論理に入力さ
れ、可変抵抗21により決定される基準電圧(これをV
2とする)が負論理に入力される増幅器で、基準電圧V
2は半導体レーザ1の許容最大出力を設定するものであ
って、この増幅器20と、この出力端に接続されたスイ
ッチ22と、前記可変抵抗21により、半導体レーザ1
の出力が許容最大出力を越えたときに半導体レーザ1の
駆動回路を動作を停止させる保護回路23を構成してい
る。すなわち、増幅器20にてサンプル電圧V1と基準
電圧V2とを比較し、前者が後者を越えたときは、半導
体レーザ1の出力が許容最大出力を越えたときであっ
て、増幅器20の出力は「H(ハイ)」となり、スイッ
チ22をオンせしめ、これにより半導体レーザ1の駆動
回路におけるトランジスタ4をオフせしめるようになっ
ている。20 is the reference voltage (the voltage V 1 is determined by the variable resistor 21) to which the sample voltage V 1 of the terminal b is input in positive logic.
2 ) is input to the negative logic, and the reference voltage V
Reference numeral 2 is for setting the maximum allowable output of the semiconductor laser 1. The amplifier 20, the switch 22 connected to the output terminal, and the variable resistor 21 are used to set the semiconductor laser 1
Of the protection circuit 23 that stops the operation of the drive circuit of the semiconductor laser 1 when the output exceeds the allowable maximum output. That is, the amplifier 20 compares the sample voltage V 1 with the reference voltage V 2, and when the former exceeds the latter, it means that the output of the semiconductor laser 1 exceeds the maximum allowable output and the output of the amplifier 20. Becomes "H", and the switch 22 is turned on, so that the transistor 4 in the drive circuit of the semiconductor laser 1 is turned off.
上記構成の作用を説明すると、装置の最初の始動あるい
は休止後の再始動時には、コンデンサ13のサンプルホ
ールド値が零あるいはそれに近くまで降下しているた
め、端子cにサンプリング信号が入力されてゲート回路
12が開いた瞬時、出力調整回路としての増幅器14の
出力は「H」となり、トランジスタ4をオンさせ、した
がって半導体レーザ1の出力は急激に増大し、許容最大
出力を越えようとする。それと同時にサンプル電圧V1
が増大し、保護回路23における増幅器20において、
基準電圧V2よりもサンプル電圧V1が大きくなると、
増幅器20の出力は「H」となり、スイッチ22がオン
し、トランジスタ4をオフせしめる。その結果、半導体
レーザ1の出力が下がり、許容最大出力に抑えられる。
このような動作により、半導体レーザ1の出力が一定に
制御されるとともに、保護の役割を果すことができる。
したがって、例えば上記可変抵抗21による基準電圧V
2として予め半導体レーザ1の最大出力の80%位に設
定しておけば、半導体レーザ1の破壊を確実に防止する
ことができる。The operation of the above configuration will be described. When the device is first started or restarted after being stopped, the sample hold value of the capacitor 13 drops to or near zero, so that the sampling signal is input to the terminal c and the gate circuit is input. At the moment when 12 is opened, the output of the amplifier 14 as the output adjusting circuit becomes "H", turning on the transistor 4, and therefore the output of the semiconductor laser 1 rapidly increases and tries to exceed the allowable maximum output. At the same time, the sample voltage V 1
Is increased, and in the amplifier 20 in the protection circuit 23,
When the sample voltage V 1 becomes larger than the reference voltage V 2 ,
The output of the amplifier 20 becomes "H", the switch 22 is turned on, and the transistor 4 is turned off. As a result, the output of the semiconductor laser 1 is reduced, and the maximum allowable output is suppressed.
By such an operation, the output of the semiconductor laser 1 can be controlled to be constant and can also serve as a protection.
Therefore, for example, the reference voltage V generated by the variable resistor 21 is
If the value 2 is set to about 80% of the maximum output of the semiconductor laser 1 in advance, the destruction of the semiconductor laser 1 can be reliably prevented.
また装置の始動後においては、前回のスキャン(走査)
時のサンプル電圧がコンデンサ13にサンプルホールド
されているので、出力調整回路における増幅器14にて
上述のごとき半導体レーザ1の許容最大出力を越えよう
とする動作を行なうことはなく、半導体レーザ1は可変
抵抗16で決定された基準値に沿った一定の光出力で動
作し、この時に端子aに入力されるビデオ信号などによ
り半導体レーザ1の光出力は変調されることになる。Also, after starting the device, the previous scan (scan)
Since the sample voltage at this time is sample-held in the capacitor 13, the amplifier 14 in the output adjusting circuit does not perform the above-mentioned operation for exceeding the allowable maximum output of the semiconductor laser 1, and the semiconductor laser 1 is variable. The semiconductor laser 1 operates with a constant optical output along the reference value determined by the resistor 16, and the optical output of the semiconductor laser 1 is modulated by the video signal input to the terminal a at this time.
また、上述のごとく、個々の半導体レーザ1の出力特性
のばらつきを可変抵抗9の調節により補正し、この補正
後のサンプル電圧が増幅器14などでなる出力調整回路
と、増幅器20などでなる保護回路とに各々入力されて
おり、それぞれの可変抵抗16,21の調節により半導
体レーザ1の出力設定、最大出力設定を個々に行なうこ
とができ、その場合に、互いに回路動作が影響し合うこ
とがないために回路設計、設定は容易となる。Further, as described above, the variation in the output characteristics of the individual semiconductor lasers 1 is corrected by adjusting the variable resistor 9, and the corrected sample voltage is the output adjustment circuit including the amplifier 14 and the protection circuit including the amplifier 20. The output setting and the maximum output setting of the semiconductor laser 1 can be individually performed by adjusting the variable resistors 16 and 21, respectively, in which case the circuit operations do not affect each other. Therefore, circuit design and setting become easy.
(発明の効果) 以上のように本発明によれば、半導体レーザの出力特性
ばらつきを補正した後の検出電圧を水平同期信号に同期
したサンプリング信号毎に積分抽出して第1の基準電圧
と比較し、その結果を帰還させる電流制御出力調整回路
を経て電流調整回路へ導いて光出力を一定制御する一
方、保護回路で上記補正後の検出電圧をそのまま第2の
基準電圧と比較し、その結果を電流調整回路へ導き、補
正後の検出電圧が第2の基準電圧以上の時は電流供給の
停止を行うようにしたので、水平同期信号のスパン単位
で画信号をレベル安定させた好適な電流調整が行えると
ともに、始動時や再始動時直後のサンプリングされた検
出電圧の低レベルに起因する光出力の急激な増大に対し
て、その間瞬時に供給電流を遮断停止することができ、
しかも、制御のための両方の信号が影響を及ぼし合うこ
ともなく、かつ、かかる両制御がいずれも共通する電流
調整回路で行えるため回路構成も簡素化される。As described above, according to the present invention, the detected voltage after correcting the variation in the output characteristics of the semiconductor laser is integrated and extracted for each sampling signal synchronized with the horizontal synchronizing signal and compared with the first reference voltage. Then, the result is fed back to the current adjusting circuit via the current controlling output adjusting circuit to control the light output constantly, while the protection circuit compares the corrected detected voltage as it is with the second reference voltage, Is supplied to the current adjusting circuit, and the current supply is stopped when the corrected detected voltage is equal to or higher than the second reference voltage. Therefore, a suitable current for stabilizing the level of the image signal in the span unit of the horizontal synchronizing signal is used. Adjustments can be made, and the supply current can be instantaneously cut off and stopped in response to a sudden increase in the optical output due to the low level of the sampled detection voltage immediately after starting or restarting.
Moreover, both signals for control do not affect each other, and since both of these controls can be performed by a common current adjusting circuit, the circuit configuration is simplified.
図面は本発明の一実施例による半導体レーザの保護装置
の回路図である。 1…半導体レーザ、2…光ダイオード、3,4…トラン
ジスタ、8…増幅器、9…可変抵抗(補正手段)、14
…増幅器(出力調整回路)、16…可変抵抗(基準電
圧)、20…増幅器、21…可変抵抗(基準電圧)、2
2…スイッチ、23…保護回路。FIG. 1 is a circuit diagram of a semiconductor laser protection device according to an embodiment of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor laser, 2 ... Photo diode, 3, 4 ... Transistor, 8 ... Amplifier, 9 ... Variable resistance (correction means), 14
... amplifier (output adjustment circuit), 16 ... variable resistance (reference voltage), 20 ... amplifier, 21 ... variable resistance (reference voltage), 2
2 ... switch, 23 ... protection circuit.
Claims (1)
信号に同期した画信号で変調して駆動する半導体レーザ
駆動回路と、上記電源ラインに接続され、上記半導体レ
ーザへの供給電流を調整する電流調整回路と、上記半導
体レーザの光出力を検出する検出回路と、上記検出回路
からの検出出力を入力として半導体レーザの出力特性ば
らつきを補正する補正回路と、補正後の検出電圧を上記
水平同期信号に同期したサンプリング信号毎に積分する
とともに第1の基準電圧と比較し、この比較結果の信号
を該半導体レーザのレベル制御用として上記電流調整回
路に帰還させる電流制御出力調整回路と、上記補正後の
検出電圧と半導体レーザの許容最大出力として設定され
た第2の基準電圧とを比較し、該補正後の検出電圧が第
2の基準電圧を越えた時に上記半導体レーザへの供給電
流の供給を停止させる停止信号を上記電流調整回路に出
力する保護回路とを具備したことを特徴とする半導体レ
ーザの保護装置。1. A semiconductor laser drive circuit for modulating and driving a semiconductor laser connected to a power supply with an image signal synchronized with a horizontal synchronizing signal; and a semiconductor laser drive circuit connected to the power supply line for adjusting a supply current to the semiconductor laser. A current adjustment circuit, a detection circuit for detecting the optical output of the semiconductor laser, a correction circuit for correcting the output characteristic variation of the semiconductor laser by using the detection output from the detection circuit as an input, and the corrected detection voltage for the horizontal synchronization. A current control output adjusting circuit for integrating each sampling signal synchronized with the signal and comparing with a first reference voltage, and feeding back the signal of the comparison result to the current adjusting circuit for level control of the semiconductor laser; The detected voltage after correction is compared with the second reference voltage set as the allowable maximum output of the semiconductor laser, and the detected voltage after correction exceeds the second reference voltage. The semiconductor laser of the protection device characterized by a stop signal for stopping the supply of the current supplied to the semiconductor laser equipped with a protection circuit to be output to the current adjusting circuit when the.
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-
1985
- 1985-10-30 JP JP60245200A patent/JPH0642571B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62104090A (en) | 1987-05-14 |
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