2014年11月30日日曜日

…OPA2134を試してみたの、シミュレーション結果など

OPA2134を使ったヘッドホンアンプのシミュレーション結果。
先ずは評価回路。

OPA2134のSpiceモデルは、TI社様の謹製

バイアスとアイドルを増やし、歪率と出力インピーダンスの低下を図る。


周波数特性

位相補償も何も無しで、下から上まで素直に出ている。

0.2Vpp出力時の歪率

Total Harmonic Distortion: 0.000099%
なかなかではないか。


2Vpp出力時の歪率

Total Harmonic Distortion: 0.000165%
さすがに増えるが、それでも小数点からゼロが3つ並ぶ。


最後にレイアウト図を公開。

この手の回路には、洋物Trの足の並びがフィットする

ベースのUSB/DACが出来てるから、アンプ部だけ取り替える楽しみができた。
しかし、こいつでかなり満足してるから、当分はこのまま使ってみよう♪


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USB/DACバスパワーHPAへ、OPA2134を試してみた(★★★お勧め)

OPA2134が±2.5Vから動作するのを知って、試しにEMIフィル付きアンプで聴いてみたら、ものすごく良い音がしたから専用で作ってみた。
あと、USBバスパワーで電池残量を気にしなくていいから、バイアス大きめにして出力抵抗は小さくすることに。出力インピーダンスが減って、きっと良い方向にいくだろう。

 OPA2134…とゆーか、FET入力オペアンプ用だな

FET入力だから±入力にはほとんど電流が流れないから、入力抵抗なんてあまり気にしなくてもよい。直流カットのフィルムコンの手持ちが0.68uFのしか無かったから、プラス側の入力抵抗を200kΩと大きくできる。これで計算上は約1.2Hzから低域が出る。

EMIフィルはとても高い(1個250円)から、マイクロインダクタを使ったRLCローパスフィルタで代用することに。
100uHのマイクロインダクタ(直流抵抗が4.5Ω)を使って、1500uFの電解コンと組み合わせると、計算上は約410Hzからカットされる。高周波ノイズは十分除去できそうだ。安いし。
電解コンはパソコンのマザーボード用の超低ESRってやつを使ってみた。これ小さいのに大容量だなぁ。

左端にある緑の太った抵抗みたいのがマイクロインダクタ
※写真はOPA2604が乗ってるけど、OPA2134の方が断然良い音

難聴になるぐらい音を大きくするとノイズが聞こえるが、実用範囲内では無音だから試みは成功したようだ。あと、計算通り低域もドッシリ出ている。
とりあえず、これで一端はFIXにしよう♪


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2014年11月29日土曜日

ケーブルの色

JJは、ケーブルの色に一定の決まりを持っている。


  • 左右の音声信号の左は青、右は赤
  • 電源のプラスは赤、マイナスは黒
  • グランドは緑


音声信号の例。ピンぼけすまぬ

電源の例

ここで問題になるのが、7色がセットになってるケーブル。
上記の、青赤緑黒に加えて白と紫と黄が加わる。たまに黄色や白を信号ラインに使うことがあるけど、紫って何に使えばいいんだろう。。。
青赤緑黒の4色セットのケーブルを売ってくれないかなぁ。

まぁ、各色をバラで買えばいんですけどね!
とゆーか、この色の使い分けは一般的なのかなぁ。


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2014年11月28日金曜日

USB/DACバスパワーHPAへ、EMIフィルターを試してみた(★★★お勧め)

USB/DACバスパワーHPAへ、EMIフィルターを試してみたら効果が絶大だった。

ついでにオペアンプをNJM2114からNJM2115へ変更

さらに、終段Trへのバイアスの与え方を変えてみた。
NJM2114の方がオーディオ用を謳っているが、低電圧においてはNJM2115の方が良い音がする気がする。

電源電圧の違い。

  • NJM2115:±1~±7V
  • NJM2114:±3.0~±22.0V

2115の方が圧倒的に低い。おそらく、快適動作の電圧のスイートスポットが2115の方が低いため、その実力を出せるものと考えている。オペアンプって、定格に近い電圧の方が一番性能が出ると聞いたことがあるし、だいたいのオペアンプって、データシートの性能値って±15Vが条件のことが多いし。


EMIフィルターの効果は絶大で、USBバスパワーのノイズが皆無になり、音のガヤガヤした感じが無くなった。クリアだ。もしかするとフェライトビーズでも同じ効果があるのかもしれないが、あんな小さなパーツを取り付ける自信が無いw


回路図を見ると分かると思うが、一般的にオペアンプへの帰還抵抗の抵抗値は10kΩ前後が良いとされている。抵抗値による熱雑音が云々かんぬん。
しかし、CM102-A+のライン出力は、+2.5Vを中心とする波形出力であり、つまり+側にバイアスが掛かっているため、コンデンサにてカップリングする必要があるのだ。回路図の1uのコンデンサがこれに当たる。これとプラス側の入力抵抗の抵抗値でハイパスフィルタを構成している。

オペアンプは、±入力からみた入力抵抗値が同じでないと出力にオフセットが出てしまう(出ないのもあるが)。マイナス入力側の抵抗値は、100kΩと51kΩの(並列)合成抵抗でその値は約33kΩ。つまりプラス側の入力側の抵抗値と等しくなる。もし負帰還の抵抗値を10kΩなんかにしちゃうと、3.3kΩなんてちっちゃい値になってカップリングコンデンサに大きなのものを使わないと、全然低域が出ないスカスカな音になるのだ。電解コンを使わざるを得なくなる。

  • 入力抵抗値=3.3k、カップリングコン=1u:カットオフ周波数=約48Hz
  • 入力抵抗値=33k、カップリングコン=1u:カットオフ周波数=約4.8Hz

人間の可聴域って、下は20Hz、人によっては10Hzから聞こえるらしいから、48Hzでカットしてしまうと、本来出ている音が聞こえないことになる。
もし、入力抵抗値を3.3kで4.8Hzを出そうとすると、カップリングコンデンサの値は10uを使わないとダメだ。そんなフィルムコンなんて大きすぎてケースに入らないし、それにとても高価だ!

JJはここにフィルムコンを使うため、負帰還抵抗の抵抗値を大きくして、カップリングコンデンサに1uのフィルムコンを使っているのだ。
抵抗値による熱雑音?よりも、電解コンを通した方がよっぽど音が悪くなる気がする。とゆーか、抵抗値による熱雑音を感じたことがない、糞耳だから。

前作ったのとアンプ部を入れ替え

裏にゴム足を貼り付けて

快適動作中


これにて、USB/DACバスパワーHPAはFIXとする。

余談だが、USBケーブルのタイプA♂~タイプA♂が普通の家電量販店に置いて無くて愕然とした。もう秋葉原に行かないと無いかもしれないと店員が言っていた。幸い、通勤途中のビックカメラに置いてあったけど、他のタイプより明らかにバリエーションが少なくてまた愕然とした。
もし、これから作る人がいるなら、USBジャック部分はタイプBかミニタイプBかマイクロタイプBが良い。今はスマホ時代だからマイクロタイプBが一番いいかもしれない。品数が圧倒的に多い。


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2014年11月27日木曜日

USB/DACバスパワーHPAへ、EMIフィルターを試す

前回作ったこのヘッドホンアンプ、なんとなくUSBバスパワーのノイズが乗ってるような気がして、muRataのEMIフィルターを試してみることにした。
アンプ部の電源用の電解コンの手前に入れてみた。


電解コンの手前の黒四角のヤツがEMIフィルター

両電源の場合、正負で2つ必要とデータシートに書いてあったから2つ並べてある。効果はあるだろうか。もう眠い、完成は明日かな。。。


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2014年11月24日月曜日

玄人志向「KURO-DAC-KIT」

玄人志向からUSB DACヘッドホンアンプ、「KURO-DAC-KIT」が出たようだ。
回路図が公開されてるから見たところ。。。

これってただのA47アンプじゃね?入力コンデンサも電解コンだし。

うーん、なんか微妙。。。


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USB/DACバスパワーHPAの作成(★★お勧め)

CM102-A+を使ったバスパワーのヘッドホンアンプを作ってみた。
CM102-A+はDACのみとして使い、0dB固定のLINE出力をヘッドホンアンプへ繋げることに。

回路図。上がDACと電源、下がヘッドホンアンプ部

負電源の作成にLT1054を使ってみた。外付けコンデンサ3つで負電源が作れるなんて、とってもすばらしい!


DACと正負電源基板が完成!

電源ラインにコイルとOS-CONでパソコンノイズを除去。その他の電解コンはタンタルコンデンサを使ってみた。データラインには100pの積セラで高周波ノイズ除去。積セラってちっちゃいのね。


ヘッドホンアンプ部の完成!

入力コンデンサは2.2uのフィルム。大きいけど、音質と低音重視でしょうがない。なので、定電流源は2mAのCRDで簡単に済ませることに。FET置く場所が無いし。

箱入り&音出し♪

USB/DACのリンクアップLEDを正面パネルに引っ張り出してインディケーターに。

フタをして完成!

これでパソコンのヘッドホンジャックから出るノイズから解放され、バスパワーだから電池の心配もいらない。

音はフツーに良い感じ。DACが安物だし、バスパワーだし。
でも、狙い通り低域のボリュームがあって、いい感じだ。

ただ、USBを抜き差しする時のノイズが酷い。何か対策できるんかなぁ。


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2014年11月18日火曜日

NJM2115にて、ポータブルヘッドホンアンプ、「えくぼ」バージョン

BC3X7なんて、そんな舶来のトランジスタなんて持ってないよ!って方のために、日本で一般的なECB配列のトランジスタでレイアウトしてみた。

定電流源は、ちょっとサボってCRDで済ますことに。
※一部間違を修正

トランジスタは、2SA1015/2SC1815、2SA950/2SC2120とか、150mA以上流せるお気に入りのを使ってください。もちろん足の順番はECBで。
これは本当にコスパ抜群で、作る価値あり。ちゃんと箱も作ってあげてね。

これでジャンク箱の整理ができるかもしれないしw

この回路、実は色々と問題を抱えてることが分かり、もし作るならこちらを抵抗分圧で作ってみてください。


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NJM2115にて、ポータブルヘッドホンアンプが完成!

入出力も実装し、基板とその周辺が完成した。

チェック&音出し中

出力オフセットは、左右ともコンマ数mAレベルで優秀。
音はとても良い。びっくりするぐらい良い。据え置き型と比べても遜色ない。
NJM2115は掘り出し物である。出力が小さいからChu-Moyなんかには全く使えないからあまり有名?じゃないけど、出力バッファを付けるだけでこんなにクリアでパワフルな音が出るとは!
NJM2115自体は秋月で1個100円、その他諸々購入しても千円でおつりがくるぐらいのコスト。

ポタアンにする場合、ケースに入れなきゃいけないから、基板切ったり削ったりがめんどうだが、それを補って余りある音がでる。
小さい割に簡単なので、作ってみてもいいかもしれない。

以下に部品表を示す。
パーツ個数購入先備考
22Ωカーボン抵抗4千石など
4.7kΩ金属被膜抵抗2千石など負帰還の接地抵抗。誤差1%以内のもの
10kΩ金属被膜抵抗4千石など負帰還&分圧用の抵抗。誤差1%以内のもの
ごく普通の赤色LED2秋月など高輝度タイプはVfが大きいからNG
2SK30 or 2SK2464秋月など定電流生成用FET。2mA流すものを選別すること
E-202(CRD)4千石などFETの選別が面倒ならCRDでも代用可能
BC337-252秋月など100mA以上流せるなら何でもいいが、足の並びが重要
BC327-252秋月など100mA以上流せるなら何でもいいが、足の並びが重要
NJM21151秋月などNJM2114の方がもっといいかも(未確認)
0.1uフィルムコン(小さいのがいい)2秋月、千石などオペアンプの高周波ノイズ取り。積層フィルムなど
1000u/16V電解コン2千石など一般品でよい
3.5mmステレオジャック2千石などケース取り付け型。マル信無線電機のMJ-074Nがお勧め
SW付き20kΩ Aカーブ2連ボリューム1若松、マルツなど
006Pスナップ1秋月、千石などケーブルがTの字に出てるやつ
ユニバーサル基板1秋月、千石など紙エポキシの方が切りやすく削りやすい
ケース1千石などタカチのプラケース「SW-75B」

基板に色んな種類のパーツが乗っかってると、後から見ても楽しい。
TrとFETって区別つかないから、CRDの方がさらに実装簡単で見た目も変化があっていいかも。


 ケースへ入れる

今回はちゃんとT字型の006Pスナップを使ったからフタへの干渉なし。
ピッタリ収まっていて気持ちがいい。


利用シーン

ボリュームのノブに、アルミ削り出しのカッコいいやつ使ってみた。
高級感がぱない。LEDが半分だけ顔を出してて控えめなやつ。。。

うん、これはビジュアルも大成功だ。音もいいし★は4つで!

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NJM2115にて、ポータブルヘッドホンアンプの作成その2

入出力以外は実装完了!

今日はここまで。

バイアス作成用のLEDが片側無いのは、電線で引っ張り出して、電源ON時のインディケーターにするため。
出力抵抗をカーボン(許容差5%)、負帰還とその接地抵抗は金被(1%)、分圧用には精密抵抗(0.5%)と使い分けてみた。
とゆーか、同じ種類で揃わなかったのが主たる原因だけどw

パーツレイアウト
※一部間違いを修正

細かな作業だけど、部品点数が少ないから見た目ほど難しくなかった。
さぁ、明日は完成するかな?

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2014年11月16日日曜日

NJM2115にて、ポータブルヘッドホンアンプの作成

小物入れの引き出しの中から発掘した新日本無線(JRC)NJM2115が、低電圧において意外と性能が良いことがわかったので、ポータブルヘッドホンアンプを作ってみる。いわゆる、オペアンプちょい足し回路。

LTspiceによる評価回路

NJM2115のSpiceモデルは、JRC謹製をダウンロートして使っている。
非反転入力側にバイアスを流さなくても(抵抗を介して接地しなくても)、シミュレーションでは出力にオフセットがほとんど出ない(数mVレベル)。

シミュレーション結果を以下に示す。
周波数特性

入力直結なので、低域の減衰は無し。高域は1MHzまで伸びている。


出力0.2Vpp時の歪率

「Total Harmonic Distortion: 0.000011%」はなかなかではないか。


出力2.0Vpp時の歪率

「Total Harmonic Distortion: 0.003435%」もなかなか頑張っている。


最終的な回路図
※PNPトランジスタの向きが変でした…訂正済み

めんどうなので、正負電源は抵抗分圧+コンデンサで済ましてしまおう。
ポタアンだから、色々凝ると土地を使って大変になってしまう。
しょせんポタアンだし(笑)

抵抗は一般的な値だから手持ちにあった。FETとTrも転がっていた。
FETとTrの選別から始めよう!


この回路、実は色々と問題を抱えてることが分かり、もし作るならこちらを抵抗分圧で作ってみてください。


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2014年11月15日土曜日

【リスペクト】改訂版:かんたんヘッドホンアンプ、ケース入り

前回作ったぺるけさんちの「かんたんヘッドホンアンプ」の改訂版をケースに入れたので、これにて作業完了…と思いきや。

フタが締まらない。。。

006Pのスナップがケーブルが片側から出るタイプを使ったため、フタが締まらない事態に!T字型のに取り替えなきゃ。
とりあえず、家の中ではフタ無しで使うことにしよう。トイレで使うか(笑)

さすがぺるけさんちのアンプだけあって、Tr3石とはとてもとても思えない、すごく素直で聴きやすい音だ。それでいて押し出しの強さもあって、聴いていて飽きが来ない。
小さいから部品点数の割に作るのはめんどいけど、この音を聴くと報われる。


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重低音ベンチマーク

JJはアンプを作った後に、低音域のチェックをしますが、そのベンチマークになるのが、2CELLOSThunderstruckです。
楽器のチェロ演奏者2人組ですが、チェロと聞くとクラシックを想像しますが、彼らはロックバンド?です。むしろハードロックです(笑)
そもそもThunderstruckはハードロックバンドAC/DCがオリジナルですし。
むしろ、このカバーの方がヘビーです。
この曲の重低音が下痢便のような音になってないかチェックするんですよ(笑)
試しに自分のアンプで聴いてみてください。。。


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【お詫び】当ブログへアクセスできない障害がありました

当ブログはGoogleのBloggerを使っております。
11/8に大規模なBloggerの障害が発生しまして、当ブログへアクセスできない状況が11/9まで続いていた模様。

Googleは絶対謝らないと思いますので、Googleに代わってJJが謝ります(笑)

当日、当ブログへ遊びに来てくださった方全員に、大変申し訳なく思い、お詫び申し上げます。

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2014年11月12日水曜日

【リスペクト】改訂版:かんたんヘッドホンアンプ完成(★★★お勧め)

ぺるけさんちの「かんたんヘッドホンアンプ」の実装完了!

入出力も繋げて調整中。

JJの環境では、どうしても100ΩVRじゃ1.5kΩ抵抗の電位差が2.9Vに調整できず、シリアルに68Ωの抵抗を取り付けた。
また、橙色LEDだとバイアスが高すぎる(1.8V超)ため、赤色LEDに変更。赤色LEDだと1.72Vぐらいのバイアスになった。

改訂版の回路図。

レイアウトはムチムチになった。このレイアウトは、日本ケミコンのKZHシリーズの電解コンデンサに依存している。大容量でも径は太くならず長身スリムなやつだ。

ムチムチレイアウト

ゴチャゴチャするので配線は全部描いてない。
右中央上寄りの長方形は、SW付き2連ボリューム(20kΩAカーブ)である。
これまた、この基板サイズや形はタカチのプラケース「SW-75B」に依存したものである。

その音は3石/片Chとは思えない、さすがぺるけさんって感じの音だった。
前回もポタアン、今回もポタアン、毎日とっかえひっかえ使う楽しみが増えた。
ちょっとムチムチで実装がめんどいので★は3つと控えめにしたが、決して音のせいではない。
まだ目が見えるうち(笑)に次もディスクリートでポタアンを作成予定。もっとムチムチになりそうな悪寒…

嗚呼、ケースに穴開けしなきゃ。


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2014年11月10日月曜日

【リスペクト】かんたんヘッドホンアンプ

ぺるけさんちの「かんたんヘッドホンアンプ」の改訂版を実装中。
以前にも作ったことはあったのだが、どこかへ行ってしまった。。。ので再チャレンジ。

ほとんどそのまんま。

オリジナルからは、電解コンデンサの容量を大きくしたぐらい。
あ、手持ちが無かったから出力抵抗を少し小さくしてた。
006P電池でポタアンにするつもりなのだが、たった3石でも小さく作るのは難しい。

入出力以外は全て実装。ムチムチムッチリ。

右側の空き地にSW付き2連ボリュームを実装して、in/outのヘッドホンジャックを繋げて完成予定。
JJにはこの辺が限界かもしれない。抵抗を立ててる時点でかなりヤバい。
残りは明日以降にボチボチ作っていこう。


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2014年11月5日水曜日

ClassAAポータブルヘッドホンアンプ完成(★★お勧め)

作った基盤を「テイシンTB-59B薄型タイプ」へ入れてみた。

現物合わせで穴開けしたが、まるで測ったのごとくピッタリ。

基盤の支えがボリュームのネジしかないので、006P電池+フルレンジスピーカーBOXを作った時の余りの防振・吸音シートで後ろからも支えることに。これで基盤全体がガッチリ固定できた。

使ってる様子はこんな感じ。
誤算だったのが、3.5mmジャックが思ったよりも奥まっていて、最初はプラグが奥まで刺さらず片側のChしか聞こえなかったこと。プラグ全体が穴の中にスッポリ入らないとダメなのだ。。。

しょうがないので思いっきり穴を広げてこんな具合に。。。プラグが刺さってるとカッコいいのだけど、刺さってないとなんだかイマイチ。
このイマイチ感で★を一つ減らしてみた。
もし真似て作る場合は、基板のランド(グリッド穴)を、ボリュームより1列前にずらした方が良いと思われる。

あまり省電力化は気にしてなかったので、電池の減りが早いように感じるが、気のせいだと思いたい。次に作る時は省電力化も考慮しよう。
ま、充電池だから充電すればいいんだけどね。

明日の通勤時にさっそく使ってみよう♪


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2014年11月3日月曜日

【更新あり】ClassAAポータブルヘッドホンアンプ(★★★お勧め)

ClassAAにバッファを噛ましてポータブルなヘッドホンアンプ(ポタアンってやつね)を作ってみた。
これは、LME49740ありきで作ったようなものだが、LM324でもかなりな音がするからビックリである。LME49740が入手できない人はLM324でも作る価値あり(ちょっとブーミーだけどね)

むしろLM324の方が音がいいかもしれない。糞耳もここまできたか(笑)

これが回路図。色々と見慣れないパーツがあると思う。

特徴としては、4回路入りのオペアンプを使い、片Chに初段と二段に2個使ってるのと、二段目とホイートストンブリッジの間にバッファを噛ましてること。そのバッファのトランジスタにBC337/BC327を使っていること、それとLT1010を使って正負電源を作ってるところ。LT1010のデータシートのアプリケーションインフォメーションには、"Supply Splitter"というサンプル回路が載っていて、それをまんま真似てみた。

トランジスタが舶来品になったのは、足の並びが都合良かったため。最初は2SC2120/2SA950で設計してたんだけど、足の並びが合わなくてもう2列を削減できなかったためである。。。

JJの実装技術ではこれが限界一歩手前かもしれない(笑)
裏はケーブルで大変なことになっている。同一基板に入出力とボリュームとスイッチと電源が乗っかると配線が大変よねー

全体像。後ろに写ってるケース、「テイシンTB-59B薄型タイプ」に入れる予定。
穴開けがめんどい…

006P電池を使った、たった±4.5Vの電源だが、ClassAAらしくメリハリがある綺麗で、かつバッファのおかげかパワフルな音だ。iPodだと色んな楽器が鳴ると音が混ざって聞こえるのに、こいつは混ざらず分離して聞こえる。音の広がりも全然違い、iPodが頭の中心で鳴ってるのが、こいつは耳の横まで広がる感じ。

006P電池を使っているが、LME49740の定格が±17Vだから電解コンの耐圧を上げれば、ACアダプタ利用で据え置きとして作ってもいいかもしれない(LT1010の定格は±22V)。

早く箱入れせねば。
通勤時間が楽しみになりそうだ。

もし作ってみたいという奇特な方がいれば、パーツ表とパーツレイアウトを公開するので、その旨コメントくださいな。


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2014年11月2日日曜日

【一度リセット】究極の手抜きClassAAバッファ付きパワーアンプ

色々試行錯誤して作ったのですが、まだまだ研究の余地あり、未完成ということで、このシリーズを非公開にします。
2段目のオペアンプをバランサーとして利用するアイディアは良かったと思うのですが、バランサーとしてちゃんと機能させるに至らず。

まだまだ修行が足りません。

ヘッドホンアンプの方は出力が小さいせいもあり上手く機能しているように感じます。そこで、次回はポータブルClassAAヘッドホンアンプを作ってみることにします。これでClassAAは一度打ち止めってことで勘弁してください(笑)


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