DE1188123B - Electronic encryptor with an arrangement that delivers each plaintext letter to be encrypted in the form of a group of binary signals - Google Patents
Electronic encryptor with an arrangement that delivers each plaintext letter to be encrypted in the form of a group of binary signalsInfo
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY
DEUTSCHESGERMAN
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Int. CL:Int. CL:
H04kH04k
Deutsche Kl.: 21 al-21German class: 21 al-21
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Auslegetag:Number:
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Display day:
C 29023 VIII a/21 al
29. Januar 1963
4. März 1965C 29023 VIII a / 21 al
January 29, 1963
March 4, 1965
Die Erfindung bezieht sich auf einen elektronischen Verschlüßler mit einer Anordnung, welche jeden zu verschlüsselnden Klartextbuchstaben in Form einer Gruppe von binären Signalen liefert, einem elektronischen Schlüsselgenerator zur Erzeugung von Schlüsselbuchstaben in Form von Gruppen von binären Signalen, bestehend aus binären Hauptzählern, Verwürfelungsanordnungen mit logischen Entschlüsselungsschaltungen, die an die Ausgänge der Hauptzähler angeschlossen sind, mit Permutatorschaltungen, die an die Ausgänge der Entschlüsselungsschaltungen angeschlossen sind, und mit Oder-Schaltungen, die an die Ausgänge der Permutatorschaltungen angeschlossen sind, aus binären Hilfszählern, die an die Ausgänge der Oder-Schaltungen angeschlossen sind, und aus einem Taktgeber zur Weiterschaltung der Hauptzähler und der Hilfszähler, und mit einer Rechenanordnung, welche aus den die Klartextbuchstaben darstellenden Signalgruppen und aus den die Schlüsselbuchstaben darstellenden Signalgruppen die ao verschlüsselten Buchstaben in Form von Gruppen von binären Signalen bildet.The invention relates to an electronic encryptor with an arrangement which each to encrypting plain text letters in the form of a group of binary signals, one electronic Key generator for generating key letters in the form of groups of binary Signals, consisting of binary main counters, scrambling arrangements with logical decryption circuits, which are connected to the outputs of the main meters, with permutator circuits, which are connected to the outputs of the decryption circuits, and with OR circuits, which are connected to the outputs of the permutator circuits, from binary auxiliary counters that are connected to the outputs of the OR circuits are connected, and from a clock generator for further switching the main counter and the auxiliary counter, and with a computing arrangement which consists of the plain text letters signal groups representing and from the signal groups representing the key letters the ao forms encrypted letters in the form of groups of binary signals.
Derartige elektronische Verschlüßler, die einem älteren Vorschlag entsprechen, eignen sich besonders zur Verschlüsselung von Klarnachrichten, die in Form binär verschlüsselter Signalgruppen, beispielsweise Fernschreibzeichen, vorliegen. Der Schlüsselgenerator erzeugt eine Folge von Schlüsselbuchstaben mit so großer Wiederholungsperiode, daß sie nahezu als zufällig angesehen werden kann. Die Verschlüsselung der Klartextbuchstaben erfolgt dadurch, daß die Rechenanordnung nach einem vorgegebenen Gesetz den Klartextbuchstaben bestimmte Schlüsselbuchstaben zuordnet, die dann übertragen werden. Beispielsweise wird während jedes Verschlüsselungszyklus für einen Klartextbuchstaben aus der Folge der Schlüsselbuchstaben ein Schlüsselalphabet ausgewählt, und der Klartextbuchstabe wird durch den Schlüsselbuchstaben verschlüsselt, der im Schlüsselalphabet die gleiche Stelle einnimmt wie der Klartextbuchstabe in Klaralphabet. Die Entschlüsselung auf der Empfangsseite erfolgt mit einer prinzipiell gleichartigen Anordnung, deren Schlüsselgenerator die gleiche Folge von Schlüsselbuchstaben erzeugt.Such electronic encryptors, which correspond to an older proposal, are particularly suitable for the encryption of clear messages in the form of binary encrypted signal groups, for example Telex characters are available. The key generator generates a sequence of key letters with such a long repetition period that it can be considered almost accidental. The encryption the plain text letters are made in that the arithmetic system according to a predetermined Law assigns certain key letters to the plaintext letters, which are then transmitted. For example, during each encryption cycle for a plaintext letter from the sequence of the key letter a key alphabet is selected, and the plain text letter is replaced by the Key letter encrypted, which takes the same place in the key alphabet as the plain text letter in plain alphabet. The decryption on the receiving side takes place with a principle similar arrangement, the key generator of which generates the same sequence of key letters.
Derartige Verschlüßler ergeben eine sehr hohe Entzifferfestigkeit, weil durch den Aufbau der
Schlüsselgeneratoren erreicht wird, daß die Folge der Schlüsselbuchstaben eine außerordentlich große
Periode hat, obgleich jeder dieser Schlüsselbuchstaben nur durch eine Gruppe von binären Signalen
mit einer kleinen Stellenzahl dargestellt ist, beispielsweise fünf Stellen bei Fernschreibzeichen. Die Hilfs-Elektronischer
Verschlüßler mit einer
Anordnung, welche jeden zu verschlüsselnden
Klartextbuchstaben in Form einer Gruppe von binären Signalen liefertSuch encoders give a very high decipherability because the structure of the key generators ensures that the sequence of key letters has an extraordinarily long period, although each of these key letters is only represented by a group of binary signals with a small number of digits, for example five digits at Telex characters. The auxiliary electronic encryptor with a
Arrangement which each to be encrypted
Provides plain text letters in the form of a group of binary signals
Anmelder:Applicant:
CSF-Compagnie Generale de Telegraphic
sans FiI, ParisCSF-Compagnie Generale de Telegraphic
sans FiI, Paris
Vertreter:Representative:
Dipl.-Ing. E. Prinz,Dipl.-Ing. E. Prince,
Dr. rer. nat. G. Hauser und Dipl.-Ing. G. Leiser,Dr. rer. nat. G. Hauser and Dipl.-Ing. G. Quieter,
Patentanwälte,Patent attorneys,
München-Pasing, Ernsbergerstr. 19Munich-Pasing, Ernsbergerstr. 19th
Als Erfinder benannt:
Jean Pierre Vasseur, ParisNamed as inventor:
Jean Pierre Vasseur, Paris
Beanspruchte Priorität:Claimed priority:
Frankreich vom 31. Januar 1962 (886467)France January 31, 1962 (886467)
zähler bewirken dabei, daß die Schlüsselbuchstaben praktisch mit gleicher Wahrscheinlichkeit in der erzeugten Folge erscheinen.counters have the effect that the key letters are generated with practically the same probability in the Episode appear.
Dennoch ist bei diesem älteren Verschlüßler die Folge der Schlüsselbuchstaben vollständig durch den inneren Aufbau des Schlüsselgenerators festgelegt, was angesichts der modernen Entzifferungsmethoden nicht günstig ist.Nevertheless, with this older encryptor, the sequence of the key letters is completely through the internal structure of the key generator set what is in the face of modern deciphering methods is not cheap.
Das Ziel der Erfindung ist die weitere Erhöhung der Entzifferfestigkeit eines Verschlüßlers der angegebenen Art.The aim of the invention is to further increase the decipherability of an encryptor of the specified type Art.
Der nach der Erfindung ausgebildete elektronische Verschlüßler enthält eine logische Schaltung, welche aus den die Klartextbuchstaben darstellenden Signalgruppen Gruppen von binären Signalen bildet, welche in Verbindung mit den Ausgangssignalen der Verwürfelungsschaltungen und den Signalen des Taktgebers wenigstens einen Teil der binären Hilfszähler derart steuern, daß jeder erzeugte Schlüsselbuchstabe von einem oder mehreren der vorangehenden Klartextbuchstaben abhängt.The trained according to the invention electronic encryptor contains a logic circuit which forms groups of binary signals from the signal groups representing the plain text letters, which in conjunction with the scrambler outputs and the clock signals control at least a part of the binary auxiliary counter in such a way that each generated key letter depends on one or more of the preceding plaintext letters.
Bei dem nach der Erfindung ausgeführten Verschlüßler hängt die erzeugte Folge von Schlüsselbuchstaben außer vom inneren Aufbau des Schlüsselst» 517/151In the case of the encryptor designed according to the invention, the sequence generated depends on the key letters except for the internal structure of the keystone »517/151
generators auch von dem zuvor übertragenen Klartext ab. Da dieser Klartext völlig willkürlich und unvorhersehbar ist, ergibt sich eine praktisch vollständig zufällige Folge der Schlüsselbuchstaben, wodurch die Entzifferung nahezu unmöglich gemacht wird.generator also depends on the plain text previously transmitted. Because this plain text is completely arbitrary and is unpredictable, the result is a practically completely random sequence of the key letters, as a result of which the decipherment is made almost impossible.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielshalber erläutert, die ein Blockschaltbild eines nach der Erfindung ausgeführten Verschlüßlers zeigt.The invention is explained by way of example with reference to the drawing, which is a block diagram of a according to the invention executed Encoder shows.
Dieser Verschlüßler enthält einen Schlüsselgenerator, bestehend aus binären Hauptzählern C1 bis C5, einer ersten Stufe von Verwürfelungsanordnungen ^1 bis A6, deren Aufbau später erläutert wird, einer ersten Stufe von binären Hilfszählern K1 bis K6, einer zweiten Stufe von Verwürfelungsanordnungen A1 bis A9, einer zweiten Stufe von binären Hilfszählern K1 bis K9 und einer Anordnung A 10, deren Aufbau ebenfalls später erläutert wird und die bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel fünfstellige binäre Schlüsselbuchstaben zu einem Rechenwerks liefert. Ferner enthält der Verschlüßler einen Speicher M, der dem Rechenwerk B den Klartextbuchstaben in Form von fünf Binärziffern liefert, einen Entschlüßler D, dem diese fünf Binärziffern zugeführt werden, einen Pennutator P, vier logische Oder-Schaltungen O1 bis O4 und einen Taktgeber H. This encryptor contains a key generator consisting of binary main counters C 1 to C 5 , a first stage of scrambling arrangements ^ 1 to A 6 , the structure of which will be explained later, a first stage of binary auxiliary counters K 1 to K 6 , a second stage of scrambling arrangements A 1 to A 9 , a second stage of binary auxiliary counters K 1 to K 9 and an arrangement A 10 , the structure of which will also be explained later and which, in the embodiment described here, supplies five-digit binary key letters to an arithmetic unit. The encryptor also contains a memory M, which supplies the arithmetic unit B with plain text letters in the form of five binary digits , a decryptor D to which these five binary digits are fed, a pennutator P, four logical OR circuits O 1 to O 4 and a clock H .
Die binären Hauptzähler C1 bis C5 werden unter der Wirkung einer ersten periodischen Impulsfolge fortgeschaltet, welche von dem Taktgeber H geliefert werden und mit Ic bezeichnet sind. Die an den einzelnen Stufen der Zähler abgegriffenen Binärziffern werden in sechs Gruppen aufgeteilt, wie in der Zeichnung durch einige Verbindungen angedeutet ist. Jede dieser Gruppen wird einer der Verwürfelungsanordnungen zugeführt.The binary main counters C 1 to C 5 are incremented under the effect of a first periodic pulse train which are supplied by the clock generator H and are denoted by I c. The binary digits tapped at the individual levels of the counters are divided into six groups, as indicated in the drawing by a few connections. Each of these groups is fed to one of the scrambling devices.
Diese Verwürfelungsanordnungen können Oder-Schaltungen enthalten (die hier nicht dargestellt sind), welche die Aufgabe haben, die Zahl der Ausgänge der Verwürfelungsanordnungen zu verringern (welche bei dem dargestellten Beispiel für vier Eingänge drei Ausgänge aufweisen), wodurch die Entzifferfestigkeit vergrößert wird.These scrambling arrangements can contain OR circuits (which are not shown here are), which have the task of reducing the number of outputs of the scrambling devices (which in the example shown have three outputs for four inputs), which increases the decipherability is enlarged.
Jeder der binären Hilfszähler K1 bis K8 hat nur einen Eingang, dem von dem Taktgeber H ein, zwei oder drei Fortschalteimpulse (IKl,IK2,IK3) zugeführt werden, je nach dem erregten Ausgang der Verwürfelungsanordnungen A1 bis A6. Nicht dargestellte Und-Schaltungen verteilen die Fortschalteimpulse und die Ausgangsimpulse der Verwürfelungsanordnungen auf die Zähler, so daß ein bestimmter Zähler nur dann fortgeschaltet wird, wenn ihm gleichzeitig ein Ausgangssignal einer Verwürfelungsanordnung und ein vom Taktgeber kommender Fortschalteimpuls zugeführt werden.Each of the binary auxiliary counters K 1 to K 8 has only one input to which one, two or three incremental pulses (I Kl , I K2 , I K3 ) are fed by the clock generator H , depending on the excited output of the scrambling arrangements A 1 to A 6 . AND circuits, not shown, distribute the incremental pulses and the output pulses of the scrambling devices to the counters, so that a specific counter is only incremented when it is simultaneously supplied with an output signal from a scrambling device and an incremental pulse coming from the clock.
Dadurch wird erreicht, daß die Ausgangssignale aller Hilfszähler mit gleicher Wahrscheinlichkeit auftreten. This ensures that the output signals of all auxiliary counters occur with the same probability.
Die zweite Stufe von Verwürfelungsanordnungen A1 bis A9 und die zweite Stufe von binären Hilfszählern K1 bis K9 arbeiten in gleicher Weise, und es läßt sich zeigen, daß man dadurch eine gleiche Wahrscheinlichkeit für Paare von Ausgangssignalen dieser letzten Zähler erhält, also schließlich eine gleiche Wahrscheinlichkeit für Paare von zwei aufeinanderfolgenden Schlüsselbuchstaben am Ausgang des Schlüsselgenerators.The second stage of scrambling arrangements A 1 to A 9 and the second stage of binary auxiliary counters K 1 to K 9 work in the same way, and it can be shown that this gives an equal probability for pairs of output signals from these last counters, i.e. ultimately an equal probability for pairs of two consecutive key letters at the output of the key generator.
Man kann in entsprechender Weise μ Stufen von binären Hilfszählern verwenden, wodurch eine gleiche
Wahrscheinlichkeit für Gruppen von η aufeinanderfolgenden Schlüsselbuchstaben am Ausgang des
Schlüsselgenerators erhalten wird. Die Anordnung A10 kann verschiedene logische Entschlüsselungsschaltungen,
Permutationsschaltungen, logische Verschlüsselungsschaltungen, Oder-Schaltungen usw. enthalten.
Da diese Anordnung keinen Teil der Erfindung bildet, wird sie hier nicht näher erläutert.
Aus dem gleichen Grund wird auch das Rechenwerk B nicht näher erläutert, dessen Aufbau dem
Fachmann ersichtlich ist und das die Aufgabe hat, an den Ausgängen C1 bis C5 verschlüsselte Buchstaben
auf Grund der von dem Speicher M kommenden Klartextbuchstaben und der von der Anordnung
A10 kommenden Schlüsselbuchstaben zu liefern.In a corresponding manner, μ levels of binary auxiliary counters can be used, whereby an equal probability is obtained for groups of η consecutive key letters at the output of the key generator. The arrangement A 10 can contain various logical decryption circuits, permutation circuits, logical encryption circuits, OR circuits and so on. Since this arrangement does not form part of the invention, it is not explained in more detail here.
For the same reason, the arithmetic unit B is not explained in more detail, the structure of which is apparent to a person skilled in the art and which has the task of generating encrypted letters at the outputs C 1 to C 5 based on the plain text letters coming from the memory M and those from the arrangement A. Deliver 10 upcoming key letters.
Die wesentliche Besonderheit der Erfindung beruht darin, daß das Fortschalten von einem oder von mehreren der binären Hilfszähler von dem vorangehenden Klartextbuchstaben abhängig gemacht wird.The main feature of the invention is that the switching of one or of several of the binary auxiliary counters are made dependent on the preceding plaintext letter.
Bei dem dargestellten Beispiel wird dieses Prinzip nur auf den Zähler K7 angewendet. Die Ausgänge der drei Oder-Schaltungen O1, O2 und O3 sind mit drei Ausgängen von drei nicht dargestellten Oder-Schaltungen verbunden, die ihrerseits mit den Eingangen der bereits erwähnten Und-Schaltungen verbunden sind. Die drei anderen Eingänge dieser Oder-Schaltungen sind an drei Ausgänge der Verwürfelungsanordnung A7 angeschlossen.In the example shown, this principle is only applied to the counter K 7 . The outputs of the three OR circuits O 1 , O 2 and O 3 are connected to three outputs of three OR circuits, not shown, which in turn are connected to the inputs of the aforementioned AND circuits. The three other inputs of these OR circuits are connected to three outputs of the scrambling arrangement A 7 .
Während des normalen Betriebs erfolgt die Fortschaltung des Zählers K1 in Abhängigkeit von den Koinzidenzen zwischen den Fortschalteimpulsen und den Ausgangssignalen der Verwürfelungsanordnung A7, die in den Und-Schaltungen festgestellt wird. Am Ende des Verschlüsselungszyklus für einen Klartextbuchstaben liefert die Schaltung O1,02 oder O3 einen Impuls, der eine zusätzliche Fortschaltung des Zählers K1 durch Koinzidenz zwischen diesem Impuls und einer der Gruppen der Fortschalteimpulse bewirkt. During normal operation, the incrementing of the counter K 1 takes place as a function of the coincidences between the incremental pulses and the output signals of the scrambling arrangement A 7 , which is determined in the AND circuits. At the end of the encryption cycle for a plain text letter, the circuit O 1 , 0 2 or O 3 supplies a pulse which causes an additional increment of the counter K 1 through coincidence between this pulse and one of the groups of incremental pulses.
Dadurch wird erreicht, daß jedes von dem Schlüsselgenerator während eines Verschlüsselungszyklus erzeugte Schlüsselalphabet von einem oder von mehreren der vorangehenden Klartextbuchstaben abhängt, was die Entzifferfestigkeit wesentlich erhöht. It is thereby achieved that each key alphabet generated by the key generator during an encryption cycle by one or depends on several of the preceding plaintext letters, which significantly increases the decipherability.
Es ist zu erkennen, daß diese Eigenschaft der Einrichtung auf sehr einfache Weise erhalten wird.It can be seen that this property of the establishment is obtained in a very simple manner.
Beim Entschlüssler wird in gleicher Weise vor dem Entschlüsseln eines Buchstabens die Anfangsphase von einem oder von mehreren der Hilfszähler durch den zuvor entzifferten Klartextbuchstaben verändert. Wenn ein Übertragungsfehler auftritt, ist offensichtlich der entschlüsselte Klartextbuchstabe nicht mehr richtig.In the case of the decryptor, the initial phase is carried out in the same way before decrypting a letter changed by one or more of the auxiliary counters by the previously deciphered plain text letters. Obviously, when a transmission error occurs, the decrypted plaintext letter is not more right.
Beim Beginn der Entschlüsselung des folgenden Buchstabens ist dann der Anfangszustand der von den zusätzlichen Fortschaltungen betroffenen Hilfszähler im allgemeinen nicht mehr richtig, und das gleiche gilt auch für das von dem Schlüsselgenerator erzeugte Schlüsselalphabet. Der folgende entschlüsselte Buchstabe ist daher gleichfalls falsch, und der so entstehende Fehler ruft weiterhin für eine bestimmte Zeitdauer eine falsche Entschlüsselung hervor.At the beginning of the decryption of the following letter, the initial state is then that of the auxiliary counters affected by the additional increments are generally no longer correct, and that the same also applies to the key alphabet generated by the key generator. The following deciphered The letter is therefore also wrong, and the resulting error continues to call for a particular one Wrong decryption.
Da während dieser Periode, in der die Entschlüsselung falsch ist, die entschlüsselten Buchstaben und die den Hilfszählern am Ende jedes Entschlüsselungszyklus erteilten zusätzlichen Fortschaltungen zufällig Since during this period in which the decryption is wrong, the decrypted letters and the additional increments given to the auxiliary counters at the end of each decryption cycle are random
auftreten, kommt man offensichtlich schließlich zu dem Zustand, daß beim Beginn der Entschlüsselung eines Buchstabens die betroffenen Hilfszähler die richtige Stellung haben, d. h. die gleiche Stellung, die sie auch hätten, wenn kein Übertragungsfehler aufgetreten wäre. Von diesem Augenblick an wird die Entschlüsselung wieder richtig, und die von dem Übertragungsfehler hervorgerufene Störung ist verschwunden. occur, one obviously finally comes to the state that at the beginning of the decryption of a letter the relevant auxiliary counters are in the correct position, d. H. the same position that they would have if no transmission error had occurred. From that moment on, the Decryption correct again, and the disturbance caused by the transmission error has disappeared.
Die Wahrscheinlichkeitsrechnung zeigt im übrigen, daß eine Erhöhung der Entzifferfestigkeit des beschriebenen Systems (d.h. eine Vergrößerung der Periode und der Zufälligkeit des erzeugten Schlüssels) von einem proportionalen Anstieg der Fehlerempfindlichkeit begleitet ist. Man kann also für jeden Fall den günstigsten Kompromiß wählen.The probability calculation also shows that an increase in the decipherability of the described System (i.e. an increase in the period and randomness of the generated key) is accompanied by a proportional increase in error sensitivity. So you can for any case choose the most favorable compromise.
Die einfachste Weise zur Anwendung des zuvor erläuterten Prinzips besteht darin, daß die Klartextbuchstaben in vier Gruppen unterteilt werden, die etwa gleiche Wahrscheinlichkeit haben und zusatzliehe Fortschaltungen um Null, einen, zwei oder drei Schritte auf einem der Hilfszähler hervorrufen.The simplest way to apply the principle explained above is that the plaintext letters can be divided into four groups, which have approximately the same probability and additional groups Cause increments by zero, one, two or three steps on one of the auxiliary counters.
Hinsichtlich der Verschlüsselung ist es nicht gleichgültig, ob auf die Zähler K1 bis Ke der ersten Stufe oder auf die Zähler K7 bis If9 der zweiten Stufe eingewirkt wird, weil die zuletzt genannten Zähler unter dem Einfluß der zuerst genannten Zähler fortgeschaltet werden. Die Einwirkung auf die Zähler K1 bis K6 ergibt eine größere Verwirrung des Schlüsselalphabets, jedoch auch eine größere Fehlerempfindlichkeit. With regard to the encryption, it is not a matter of indifference whether the counters K 1 to K e of the first stage or the counters K 7 to If 9 of the second stage are acted upon, because the last-mentioned counters are incremented under the influence of the first-mentioned counters. The action on the counters K 1 to K 6 results in greater confusion of the key alphabet, but also greater sensitivity to errors.
Es wäre im Prinzip auch möglich, auf die Hauptfortschaltezähler einzuwirken, jedoch wird dann die Ausbreitungszeit eines Fehlers außerordentlich groß.In principle, it would also be possible to act on the main update counter, but then the The propagation time of a fault is extremely long.
Wenn auf zwei Hilfsz'ähler K eingewirkt werden soll, kann man die Klartextbuchstaben auf zwei verschiedene Weisen in vier etwa gleich wahrscheinliche Gruppen unterteilen, von denen jede eine Fortschaltung des betreffenden Zählers um Null, einen, zwei oder drei Schritte bewirkt, und dieses Verfahren läßt sich auch auf den Fall verallgemeinern, daß man auf eine beliebige Zahl von Zählern K einwirken will.If you want to act on two auxiliary counters K , you can subdivide the plaintext letters in two different ways into four roughly equally probable groups, each of which causes the counter concerned to be incremented by zero, one, two or three steps, and this process can be omitted can also be generalized to the case that one wishes to act on an arbitrary number of counters K.
Es ist schließlich bei Inkaufnahme eines gewissen Aufwandes auch möglich, die beiden letzten Klartextbuchstaben zu speichern und diese Speicherwerte zur Bestimmung der zusätzlichen Fortschaltungen von einem oder von mehreren Zählern K zu verwenden.Finally, if a certain amount of effort is accepted, it is also possible to store the last two plain text letters and to use these stored values to determine the additional increments of one or more counters K.
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- 1963-01-30 GB GB392463A patent/GB1025823A/en not_active Expired
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Also Published As
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