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La présente invention concerne des systèmes de téléphonie à cou- rants porteurs et plus particulièrement des perfectionnements aux systèmes décrits dans les brevets américains N 2.535.906 et N 2.604.544* Le sys- tème de téléphonie à courant porteur tel que celui décrits dans les brevets précités, est particulièrement adapté pour être utilisé dans les petites communautés rurales où il fournit un service aussi efficace que celui ob- tenue avec les systèmes à un seul abonné utilisés dans les grandes villes, tout en permettant à une seule ligne de transmission de desservir un grand nombre d'abonnés.
Dans le système de téléphonie à courant porteur, tel que décrit dans les brevets précités, le bureau central est prévu avec un circuit pour chaque poste d'abonné, ce circuit comprenant un générateur de cou- rant porteur, les circuits de déphasage et de filtrage nécessaires, un circuit modulateur et démodulateur et des moyens pour transmettre les sig- naux à l'opérateur et pour effectuer les modifications nécessaires' dans le circuit lorsqu'un abonné lance un appel, répond ou termine un appel. Les circuits d'abonnés ou postes d'abonnés comprennent un microphone et un écouteur qui peuvent être du type combiné, un réseau de filtrage et des moyens de modulation et de démodulation.
Les générateurs de courant por- teur au poste central fonctionnent de manière continue et les signaux de sortie de chacun de ces circuits sont appliqués à la ligne de transmission.
Les filtres associés avec les différents postes d'abonnés sont chacun ac- cordés à la fréquence d'un des oscillateurs et il y a un oscillateur pour chaque poste d'abonné. Quand un abonné désire faire un appel, il provoque, par exemple en soulevant l'écouteur du crochet, la transmission d'une in- dication au bureau central, à la suite de quoi l'opérateur effectue les connexions nécessaires pour entrer en communication avec l'abonné. Quand l'abonné parle au poste, l'onde porteuse de la fréquence associée avec son poste est modulée en accord avec les informations, qu'il désire transmet- tre. Au poste central, cette onde porteuse est démodulée et l'information ou le signal audible est transmis à l'opérateur.
Le circuit de poste d'abonné du bureau, associé avec l'abonné appelant, peut alors être connec- té au moyen d'un arrangement de commutation et d'une unité de connexion au circuit de poste au bureau central de l'abonné appelé, ou à un circuit de batterie, ou à un circuit interurbain, si on le désire. Quand l'abon- né appelé répond après avoir entendu la sonnerie d'appel, la conversation entre les deux abonnés peut avoir lieu, l'information audible transmise par un abonné module l'onde porteuse à son poste et est extraite de l'on- de porteuse par un démodulateur au bureau central où elle est utilisée pour moduler l'onde porteuse du second abonné. Le signal reçu au poste du se- cond abonné est ensuite démodulé et l'information à fréquence locale est appliquée à l'écouteur du poste d'abonné.
Les problèmes d'entretien sont minimisés avec ce système du fait qu'il n'y a pas de tubes à vide ou d'autres appareils similaires qui nécessitent une surveillance constante qui soient situés au poste d'abonné. Tout l'équipement de ce type est concentré au bureau central où l'on peut prévoir une place suffisante pour l'équipement nécessaire et où l'entretien et la surveillance constants ne constituent pas-un pro- blème. De plus, il n'est pas nécessaire de prévoir une source de courant au poste d'abonné autre que celle qui peut être obtenue à partir de l'onde porteuse transmise par la ligne de transmission.
Ce bref résumé du fonctionnement de l'équipement est prévu pour illustrer le type de système décrit dans les brevets précités et auquel la présente invention apporte des perfectionnements. Pour 'obtenir des détails supplémentaires, on pourra se reporter aux brevets précités.
Suivant une des caractéristiques de l'invention, on prévoit
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des moyens perfectionnés pour actionner le relais du poste central qui fonctionne en réponse à une manoeuvre de l'abonné qui modifie l'état du circuit. de post d'abonné le dit relais fournissant à l'opérateur l'indi- cation désirée et effectuant les modifications de circuit nécessaires en relation avec une telle manoeuvre de l'abonné. La manoeuvre de l'abonné qui modifie l'état du circuit de poste d'abonné, par exemple le début d'un appel ou la fin d'un appel, provoque une modification de l'amplitude électrique sur la ligne de transmission et c'est une caractéristique de l'invention d'amplifier et d'utiliser cette modification d'amplitude élec- trique pour fournir l'indication désirée et effectuer les modifications de circuit nécessaires.
Une autre caractéristique de l'invention réside dans le fait qu'un dispositif amplificateur est prévu et possède un premier et un second états, des moyens étant prévus pour maintenir le dispositifs dans un de ces états, des moyens sont connectés à la ligne de transmission pour coupler les modifications d'amplitude électrique, par exemple des modi- fications de niveau de voltage sur la ligne au dispositif d'amplification, de manière à provoquer une modification de son état et des moyens d'indica- tion.= sont prévus pour indiquer l'état du dispositif amplificateur.
Une autre caractéristique de l'invention réside dans le fait que le dispositif amplificateur est prévu avec une électrode de commande et avec des moyens de polarisation qui le maintiennent dans un état rela- tivement conducteur, la manoeuvre de l'abonné qui lance ou répond à un appel ayant pour effet de bloquer le dispositif amplificateur.
Une autre caractéristique de l'invention réside dans le fait qu'on prévoit une sonnerie pulsée de l'abonné appelé qui assure le fonc- tionnement du relais du circuit d'abonné au poste central lorsque cet abonné répond à l'appel, et qui fournit un signal qui attire mieux l'attention qu'un signal convenu.
Une autre caractéristique de l'invention réside dans le fait qu' au poste central on prévoit deux réseaux de déphasage séparés et indé- pendants, un de ces réseaux étant ajustableo Dans un système de communi- cation tel que celui considéré ici, il est nécessaire de compenser le dé- phasage qui se produit dans le signal à la fois au bureau central, dans la ligne de transmission et au poste d'abonné.
'Une des caractéristiques de l'invention réside dans le fait qu' un premier réseau de déphasage est connecté entre la ligne de transmission et le bureau central et est prévu pour corriger le déphasage dans la ligne de transmission et dans le poste d'abonné tandis qu'un second réseau de déphasage est connecté entre le premier réseau de déphasage et le poste de central et est prévu de manière à corriger de déphasage au bureau cen- tral. Le second réseau de déphasage peut être préréglé de manière à corri- ger le déphasage au bureau central, alors que le premier réseau est ré- glable, le réglage étant, effectué seulement après l'installation de l'é- quipement et sans qu'il soit nécessaire de prévoir d'équipement de test au poste d'abonné.
Une autre caractéristique de l'invention réside dans le fait qu'on prévoit un circuit amplificateur qui obtient son potentiel de fonc- tionnement à partir de l'onde porteuse elle-même, ceci étant rendu pos- sible par l'utilisation de moyens d'amplification qui ne nécessitent, pas de potentiel élevé ou de grandes quantités de puissance ( par exemple 'des filaments) tels que des amplificateurs à transistor.
Une autre caractéristique de l'invention réside dans le fait qu'on prévoit au poste d'abonné des moyens de redressement pour extraire de l'onde porteuse un potentiel de polarisation continu pour le fonction-
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nement de l'amplificateur à transistor.
Une autre caractéristique de l'invention réside dans le fait qu'on utilise un amplificateur à transistor du type jonction possédant un émetteur, un collecteur et une électrode de base et qui est connecté de ma- nière à ce que l'émetteur soit connecté à la masse en cours de fonctionne- ment.
D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente in- vention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite en rela- tion avec les dessins joints et dans lesquels:
La Fige 1 représente sous forme de blocs schématiques un système téléphonique à courants porteurs;
La Fige 2 représente un circuit de poste de bureau central, par- tiellement sous forme de blocs schématiques'et partiellement détaillé et qui montre notamment un exemple de réalisation du circuit de fonctionnement de relais;
La Fige 3 représente partiellement sous forme schématique une par- tie du circuit de poste du bureau central et elle montre notamment un exem- ple de réalisation de réseau de correction de déphasage;
La Fig. 4 montre schématiquement un circuit connecteur de poste au bureau central qui représente le circuit utilisé pour la sonnerie pul- sée;
La Fige 5 montre schématiquement le circuit de poste d'abonné qui comprend un exemple de réalisation de circuit amplificateur à transis- tor qui peut y être utilisé.
On se r'éfèrera maintenant aux dessins pour une description rapide du fonctionnement du système et une description détaillée des perfectionne- ments, objets de la présente invention. On trouvera une description dé- taillée des deux stades de fonctionnement du système qui ne sont décrite ici que rapidement, dans les brevets d'invention mentionnés plus haut.
La Fige 1 des dessins représente sous forme schématique le système de téléphonie à courants porteurs auquel l'invention s'applique.
Une ligne de transmission, qui peut être constituée de conducteurs parallè- les 10 et 11, est prévue de manière à interconnecter les différents éléments du système et représente une ligne physique réelle qui peut s'étendre à une distance importante, par exemple de l'ordre de 25 miles ou plus ( 40 Km, ou plus). Un bureau central est situé en un certain point de la ligne de trans- mission, généralement à une extrémité et il comprend une pluralité de cir- cuits de postes tels que 12 et 13, deux seulement étant représentés.
Un cer- tain nombre de postes d'abonnés tels que 22 et 23 sont connectés à la ligne de transmission en différents points à une certaine distance du bureau cen- tral, un nombre de postes égal ou supérieur à 30 pouvant être connectés à une seule ligne de transmission, deux seulement ayant été représentés pour simplifier la représentation. En général, il y aura au bureau central un circuit de poste pour chaque poste d'abonné.
Chàque circuit de poste au bureau central est prévu avec un, os- cillateur 12a et 13a accordé à une fréquence porteuse différente au-dessus de la gamme audible séparées par 4 kilohertz. Les filtres des lignes 12b et 13b sont disposés autour des oscillateurs respectifs et les lignes de transmission pour en isoler les oscillateurs sauf à la fréquence dési- rée. Chaque poste d'abonné est également prévu avec un réseau de filtrage qui le rend sensible uniquement au signal de la fréquence de l'oscillateur faisant partie du circuit de poste au bureau central qui lui est associé.
De même, les circuits -le-poste au bureau central sont également prévus avec
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des-filtres qui les isolent de la ligne aux fréquences autres que celles de l'oscillateur associé. Les circuits de déphasage des lignes 12c et 13c qui sont interposés entre les circuits de poste au bureau central et la ligne de transmission compensent les déphasages dans la ligne et dans les postes d'abonnés respectifs, comme il apparaîtra plus loin.
Quand un abonné désire faire un appel, il peut indiquer cette intention à l'opérateur du bureau central en soulevant le combiné de son crochet. Ceci provoque une modification du niveau de voltage de la fré- quence porteuse associée avec son poste d'abonné,cette modification agis- sant sur des circuits au bureau central qui fournissent à l'opérateur une indication de la manoeuvre de l'abonné. L'opérateur enfiche alors dans un jack du circuit de poste au bureau contral correspondant à l'abonné par l'intermédiaire d'un tableau qui n'est pas représenté à la Fige 1 et qui peut être de n'importe quel type convenable.
Puisqu'on n'agit que sur une seule fréquence porteuse par poste d'abonné, ceci peut être fait sans interrompre les autres communications en cours sur la ligne de transmis- siono
L'opérateur peut alors effectuer les connexions nécessaires au moyen du tableau pour connecter l'abonné appelant avec l'abonné appelé dé- siré qui peut être connecté sur le même système téléphonique à onde porteu- se, ou sur un autre système , ou sur un circuit à batterie locale ou tout autre système identiqueo Quand l'abonné parle à son poste, sa voix module l'onde porteuse associée avec son poste. Au bureau central, ce signal modulé est démodulé dans le circuit de poste correspondant au poste d'abonné et le signal fréquence locale est appliqué au moyen du tableau, par exemple au circuit de poste au bureau central d'un autre abonné de la même ligne.
L'onde porteuse du second abonné est modulée par le signal à fréquence vo- cale et transmise au poste d'abonné de l'autre abonné en conversation où ce signal est de nouveau démodulé de manière à fournir à l'abonné appelé une information à fréquence vocaleo
Dans la mesure où chaque poste d'abonné et chaque circuit asso- cié au bureau central ne fonctionnent qu'en réponse à une seule.fréquence porteuse, le secret est conservé et il n'y a pas d'interférences entres les usagers, même quand plusieurs conversations sont transmises en même temps.
A le Figo 2, on a représenté un circuit perfectionné pour action- ner le relais du bureau central qui fournit à l'opérateur l'indication des manoeuvres de l'abonné lorsqu'il désire faire un appel, lorsqu'il ré- pond ou lorsqu'il raccroche la fin d'un appela Dans les deux brevets men- tionnés plus haut, deux syxtèmes différents ont été décrits.
Dans le premier de ces systèmes, la manoeuvre de l'abonné qui soulève son combiné du cro- chet provoque une résonance de la ligne à la fréquence de son poste, provo- quant ainsi une augmentation du niveau de voltage de son onde porteuse sur la ligneo Dans l'autre système, cette manoeuvre de l'abonné introduit une charge sur la ligne, provoquant une diminution'du voltage de l'onde porteu- seo
Pour la présente invention, il suffit de supposer que la manoeuvre,,-de l'a- bonne qui soulève ou qui replace son combiné sur le crochet associé avec le commutateur commandant des circuits, provoque une modification du niveau de voltage sur la ligneo On désire utiliser cette modification de voltage pour actionner certains circuits au bureau central,
par exemple actionner ou provoquer le relâchement du relais dont les contacts associés sont con- nectés dans les circuits qui doivent être commandés. On a remarqué que dans de nombreux cas la modification du niveau de voltage est suffisante pour provoquer l'action désirée du relais sans utiliser des relais très sensibles et très coûteux.
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A la Fig. 2, on a représenté une partie du circuit de poste au bureau central, tel que le circuit 12, de manière à illustrer de circuit de commande. La ligne de transmission 10-11 est connectée par le circuit de déphasage de ligne 12c à un filtre passe-bande 30 qui est accordé à la fré- quence de l'oscillateur 12a, l'oscillateur étant connecté à la ligne de transmission par le filtre de ligne 12d. Le signal traversant le filtre de bande 30 est divisé en deux parties, une partie est appliquée par le réseau de déphasage de poste au bureau central 31 et le circuit modulateur-démodu- lateur 32 à un transformateur à fréquence vocale 33 dont le but sera exposé plus loin.
L'autre partie du signal de sortie du filtre passe-bande 30 est appliquée aux bornes d'entrée 34a et 34b d'un redresseur à deux alternances
34 du type en pont, le redresseur comprenant de préférence quatre éléments redresseurs secs 34c qui peuvent être d'un type convenable classique, tels que des redresseurs dè l'oxyde de cuivre ou des diodes au germanium.
La sortie du redresseur 34 apparaît entre les bornes 34d et 34e et les filtres par un circuit comprenant l'inductance 35 en série et la combinaison en parallèle de la résistance 36 et du condensateur 37, qui sont aux-mêmes connectés en dérivation. Il apparaît donc aux bornes du réseau résistance-condensateur un voltage continu dont l'amplitude est liée à l'amplitude de l'onde porteuse apparaissant sur la ligne de transmission 10-11.
Un dispositif amplificateur tel qu'un tube à vide 38 possède dans son circuit d'anode 38a le relais de commande, le poste du bureau central 39 qui, comme il a déjà été mentionné, est utilisé pour donner des indica- tions à l'opérateur et commander certains circuits du bureau central. Des moyens de polarisation sont prévus pour l'amplificateur 38 sous la forme d'un potentiomètre constitué par des résistances 40 et 41 connectées entre B + , 42 et la terre en 43. La cathode 38b du tube est connectée au point de commande entre les résistances 40 et 41 et est donc maintenue à un poten- tiel sensiblement positif par rapport à la terre 43. La grille 38c de l'amplificateur est connectée à la sortie du redresseur 34, de telle ma- nière que le voltage de sortie polarise 41a de la résistance 41 connectée entre la cathode 38 et la terre.
On supposera, à titre d'exemple, que le système décrit est ce- lui dans lequel le niveau de voltage est sensiblement plus élevé lorsque le combiné reste sur son support, la sortie du redresseur 34 étant relative- ment élevée et un voltage important apparaissant entre la résistance 36 et au condensateur 37 rendant la grille 38c de l'amplificateur positive.
Dans ces conditions, même lorsque la grille est de nouveau por- tée à un voltage négatif au point 41a de la résistance 41, le tube 38 res- te conducteur et assure le fonctionnement du relais 39, maintenant les con- tacts 39a et 39b et de ce relais ouverts, comme ils sont représentée dans les dessins.
Quand l'abonné au poste d'abonné associé au circuit de poste du bureau central soulève son récepteur de son support, la charge sur la ligne de transmission augmente sensiblement, réduisant le voltage du courant porteur sur cette ligne, cette diminution du niveau du voltage de courant porteur provoque une diminution du voltage de sortie continu du redresseur 34 et la grille 38c du tube 38 devient sensiblement négative par suite de sa connexion à la partie 41a de la résistance 41. Ceci réduit le courant d'anode du tube 38 suffisamment pour provoquer le retour au re- pos du relais 39, ce qui permet aux contacts 39a et 39b de se fermer.
Le contact 39a du relais 39 ferme le circuit de fonctionnement de la lampe indicatrice 44 du tableau de commutation du bureau central, indiquant à l'opérateur que l'abonné du poste 1 a soulevé son combiné et
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désire faire un appela La batterie 45 est utilisée pour actionner la lampe 44 et, si on le désire, chacune des lampes ( associée avecles autres points) sur le tableau peut être actionnée à partir de cette même source. Le con- tact 39b par sa fermeture, complète- le circuit secondaire du transformateur basse fréquence 33. Tant que le contact 39b est ferme; toute information à fréquence vocale qui est obtenue à partir de l'onde porteuse dans le dé- modulateur 32 apparaîtra aux bornes 46a et 46b du jack 46.
La résistance 47-dans le circuit secondaire du transformateur 33 limite le courant con- -tinu qui peut circuler dans ce circuit tandis que le condensateur 48 en parallèle avec cette résistance assure une dérivation pour les fréquences audibles. Le condensateur 49 qui est en parallèle avec les contacts de commutateur 39b permet le passage du courant de sonnerie quand le contact 39b est ouvert, comme il apparaîtra plus loin.
En réponse à l'allumage de la lampe 44, l'opérateur du bureau central enfonce sa fiche 51 du connecteur du bureau central dans le jack 46, la tête 51a de la fiche faisant contact avec la lame 46a du jack, tandis que la nuque 51b est en contact avec la lame 46b du jack. Le corps ou manchon 51c de la fiche entre en contact avec l'anneau connecté à la terre 46c du jack.
Cette connexion permet à l'opérateur de parler avec l'abonné par l'intermédiaire du connecteur du bureau central; comme il sera expo- sé plus loin, et de plus, par suite de l'action mécanique de la fiche 51 et du jack 46, le commutateur 52 est ouvert dans le circuit du voyant 44, le commutateur étant mécaniquement couplé à la lame 46b du jack, comme il est représentée
Pour résumer le fonctionnement de ce circuit, le tube 38 est nor- malement polarisé de manière à être conducteur quand le combiné du poste d'abonné reste sur son supporta La manoeuvre de l'abonné qui soulève son combiné pour faire un appel ou répondre à un appel abaisse le niveau du voltage de l'onde porteuse sur la ligne et réduit le potentiel de sortie du redresseur 34, ce qui bloque le tube et provoque le relâèhement du relais 39 et, en conséquence, la fermeture des contacts 39a et 39b.
Inversement, quand le combiné est replacé sur son support, le voltage de l'onde porteuse sur la ligne s'élève et le signal de sortie du redresseur 34 devient de nou- veau suffisamment grand pour rendre conducteur le tube 38 et actionner le relais 39,ce qui provoque -d'ouverture des contacts 39a et 39bo L'amplifi- cateur 38 sera quelquefois par la suite décrit comme ayant un premier état et un second états ou comme étant soit conducteur soit bloquée On doit comprendre qu'on utilise ce langage pour indiquer que 1 amplificateur 38 est suffisamment conducteur pour assurer le fonctionnement du relais 39 ou que, dans un autre état, le courant plaque est limité de manière à éviter le fonctionnement du relais.
Il n'est pas nécessaire que le tube soit conducteur à son maximum dans un état ou qu'il soit complètement blo- qué dans l'autre si le relais 39 est choisi de manière à avoir la caracté- ristique convenable,,
La résistance 38c', connectée en série avec la grille de comman- de 38c limite le courant grille qui apparaîtrait si la grille était portée à un potentiel positif. Le condensateur 39 connecté en parallèle avec le relais 39 sert à réduire les fluctuations du courant de m'amplificateur de manière à éviter des fonctionnements indésirables du relais.
On se réfèrera maintenant à la Figo 3 dans laquelle on a représenté les réseaux de déphasage utilisés au bureau centrale Jusqu'alors il a été de pratique courante de prévoir deux réseaux séparés pour chaque poste d'abonné, un au bureau central correspondant et l'autre au poste d'abonné.
Ces deux circuits étaient généralement réglables de¯manière à compenser les variations par exemple de la fréquence ou les variations de la longueur de la ligne de transmission, de la hauteur de la ligne au-dessus du sol et
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de l'espacement des fils de ligne, toutes ces variations ayant un effet sur le déphasage total existant dans le circuit. Les systèmes de ce type sont assez difficles à régler convenablement du fait que chaque ensemble doit être réglé individuellement et que ceci nécessite un usage extensif d'équi- pement, à la fois au bureau central et au poste d'abonné. Au moyen du cir- cuit décrit, les corrections de déphasage sont toutes réalisées au bureau central, ce qui fournit un système dont le réglage est beaucoup plus fa- cile.
A la Fig. 3, la ligne de transmission 10-11 est couplée au moyen d'un transformateur d'entrée 60, et un circuit déphaseur de ligne indiqué d'une manière générale par 12c, un circuit 60a comprenant en série une inductance et un condensateur est connecté en série avec l'enroulement pri- maire du transformateur 60 et est accordé de manière à résonner à la fré- quence porteuse de l'ensemble la sortie du circuit déphaseur de ligne est couplée par un filtre passe-bande 30 à l'entrée du circuit déphaseur 31 du bureau central dont la sortie est connectée au modulateur-démodulateur
32, comme il a été précédemment décrit.
L'oscillateur fournissant l'onde porteuse 12a est couplé par le filtre 12b à la ligne en un point situé entre les deux réseaux de dépla- cement de phaseo Les circuits de déphasage sont de constructions iden- tiques et chacun comprend un arrangement en treillis d'inductances de condensateurs, les inductances étant connectées au circuit en série et les condensateurs étant connectés en dérivation. Chacun des éléments du filtre est variable et le réglage peut en être effectué au moyen de commutateurs accouples..
On décrira maintenant en détail le déphaseur 12c. Deux induc- tances 61 et 62 sont connectées à la ligne tandis que deux condensateurs variables 63 et 64 sont connectés en diagonale et en dérivation. Par une connexion diagonale en dérivation, on comprend que le condensateur 63 est connecté entre le côté entrée de l'impédance.61 et le côté sortie de l'im- pédance 62, tandis que le condensateur 64 est connecté entre le côté entrée de l'impédance 62 et le côté sortie de l'impédance 61. Le côté entrée dans cette description est le côté qui est connecté à la ligne de transmission ( on doit comprendre, toutefois, que ce circuit est bidirectionnel et que les signaux passent dans les deux directions).
Chacun des éléments du réseau de déphasage en treillies est divisé en une pluralité de sections et un commutateur à quatre sections est prévu pour choisir l'arrangement désiré. Ceci fournit un déphaseur variable qui est de préférence réglable de 0 à 90 degrés; cette variation peut être effectuée en autant de pas qu'on le désire suivant le: degré de précision avec lequel on souhaite corriger le déphasage dans le circuit.
Dans le déphaseur représenté à la Fig. 3, on a prévu un commu- tateur à quatre pas. Les valeurs des éléments des réseaux de déphasage seront naturellement différentes pour chaque fréquence porteuse. Toute- fois, à titre d'exemple, on donnera ici les valeurs pour un réseau desti- né à être utilisé avec une fréquence porteuse de 7150 Hertz; les induc- tances 61 et 62 auront chacune une inductance totale de 6 millihenrys et quand on les utilise pour un fonctionnement avec quatre pas, les prises seront prévues de manière à fournir quatre sections égales de 1,5 milli- henry chacune. Les condensateurs 63 et 64 possèdent une capacité maximum de 0,16 microfarad et, dans le cas de fonctionnement à quatre pas, chaque section individuelle possède une valeur de 0,04 microfarad.
Chaque pas du réseau déphaseur assure un déphasage de 22,5 degrés. Le circuit dé- phaseur du bureau central 31 est identique au circuit déphaseur de ligne 12c.
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En pratique, le déphaseur 31 du bureau central est préréglé en usine pour les déplacemen's de phase introduits par le circuit de poste
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au bureau centrale c est-à-dire le modulateur-déïndd.ulateur 32 filtre le passe-bande 30 et les appareils associés. Si-on le désire, le déplacement de phase qui existe dans chaque circuit de poste au bureau central peut être calculé et le déphaseur 31 peut être prévu avec des éléments fixes plu- tôt que des éléments ajustables, comme il est représenté à la Fige 3.
Le déphaseur de ligne 12e est utilisé pour compenser le déphasage qui est introduit à la fois dans le poste d'abonné et dans la ligne de transmission entre le poste d'abonné et le bureau central. Comme le dépha- sage qui doit être corrigé varie dans une large mesure d'un circuit à l'au- tre par suite de la différence dans la longueur et dans les autres caracté- ristiques de la ligne, le circuit de déphasage de ligne doit nécessairement être réglable.
Le circuit de la Figo 3 dans lequel deux déphaseurs sont prévus au poste central élimine la nécessité de prévoir un déphaseur au poste d'abonné, ce qui simplifie dans une large mesure les problèmes de l'in- stallation et du réglage d'un système téléphonique à courant porteur. De plus, il est toujours préférable d'avoir le maximum de circuits au bureau central, ce qui facilite l'entretien dans le cas où l'un des éléments de circuit est défectueux.
On se référera maintenant à la Fig. 4 du dessin qui montre le cir- cuit connecteur d'opérateur au tableau de connexion du bureau central* A l'exception du circuit de sonnerie, ce circuit connecteur est identique à celui décrit dans les brevets mentionnés plus haut, de sorte qu'on ne le décrira que brièvement.
Le câble 80 est le cordon du connecteur d'opérateur pour enficher dans les jacks des abonnés appelants et il comprend les conducteurs 80a,
80b et 80c connectés au contact de tête 51a, au contact de nuque 51b et au contact de manchon 51c respectivement de la fiche 51,Fig. 2,.De même le -câble 90 de cordon de connecteur d'opérateur destiné à être enfiché dans le jack de l'abonné appelé comprend les conducteurs 90a, 90b et 90c connec- tés aux conducteurs de tête, de nuque et de manchon respectivement d'une fiche similaire. Le but et le fonctionnement des autres éléments de ce circuit apparaîtront clairement à partir de la description des manoeuvres qui sont effectuées pour établir un appel.
Comme il a été précédemment- décrit, lorsqu'un abonné désire faire un appel, il soulève son récepteur, ce qui provoque la fermeture des con- tacts 39a et 39b du relais du bureau central, allume la lampe 44 associée physiquement au jack 46 sur le tablea,u et ferme- la connexion du contact
46b vers le transformateur basse fréquence 33. L'opérateur insère-alors la fiche 51 dans le jack 46, ce qui ouvre le commutateur 52. et éteint la lampe 44 sur le tableau. Ceci provoque en même temps la connexion du circuit basse fréquence aux conducteurs 80a et 80b du câble 80.
Les signaux à fréquence vocale de l'abonné seront séparés de l'onde porteuse par .la démodulateur 32 et seront couplés par le transfor- mateur 33, le câble 80 et la bobine 81 à un commutateur à came 82, le sig- nal apparaissant aux bornes 82a et 82b. En même temps;
le relais 83 est actionné par la batterie 84, un circuit en courant continu étant établi ..par le conducteur 80b par l'intermédiaire de 1-'anneau 51b de la fiche, le contact 56b du jack, le contact 39b du relais 39, l'enroulement se- condaire 33 du tranformateur, le contact 46a du jack, le contact de poin- te 51a de la fiche et le conducteur 80a du connecteur d'opérateur, Le fonctionnement de ce relais ouvre le contact 83a associé, ce qui évite le fonctionnement de la lampe 85.
L'opérateur,- en même temps, actionne
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le commutateur 82 dans une première direction, provoquant la fermeture des contacts 82c et 82d associés, ce qui connecte le combiné de l'opérateur 86 dans le circuit basse fréquence,
Quand l'opérateur a déterminé à partir des indications fournies par l'abonné appelant l'abonné qui' doit être appelé', la connexion néces- saire peut être effectuée en utilisant le connecteur 90 qui est prévu avec une fiche du même type que celle utilisée sur le connecteur 80. Quand le connecteur 90 est enfiché dans le circuit de poste de l'abonné qui doit être appelé, le voyant 91 associé au connecteur de l'abonné appelé est ac- tionné par la batterie 92.
Ce circuit est formé par le contact 93a du re- lais 93, le conducteur 90c, le manchon de la fiche associée avec le con- necteur de l'abonné appelé et à partir de l'anneau connecté à la terre du jack de panneau de l'abonné appelé. Le relais 93 n'est pas actionné à ce moment du fait que les contacts associés avec le relais de poste de l'a- bonné appelé sont ouverts et le circuit en courant continu dans l'enroule- ment secondaire du transformateur basse fréquence de l'abonné appelé est ouvert ( ce circuit étant le même que celui représenté à la Fige 2).
La sonnerie peut être effectuée par l'opérateur qui actionne la clé dans une direction opposée à celle précédemment décrite et connecte ainsi les contacts 82e et 82f au circuit de basse fréquence de l'abonné appelé par les conducteurs 90a et 90b du connecteur 90. Une telle ma- noeuvre de la clé ouvre les contacts 82g et 82H, évitant que le signal de sonnerie n'affecte la ligne de l'abonné appelant.
L'opérateur laisse normalement la clé 82 dans la position indi- quée, les contacts 82e et 82f étant fermés jusqu'à ce que l'abonné appelé réponde; cette manoeuvre provoquant le retour au repos du relais de poste de l'abonné appelé, comme il a déjà été décrit, et permettant la ferme- ture des contacts de commutateur. Cette manoeuvre ferme également le circuit secondaire du circuit basse fréquence de l'abonné appelé, provo- quant le fonctionnement du relais 93 et l'ouverture des contacts 93a et 93b associés. L'ouverture du contact 93a provoque le retour au repos de la lampe de voyant 91,tandis que l'ouverture du contact 93b décon- necte du circuit le générateur de sonnerie.
Le voyant du tableau asso- cié avec le jack de l'abonné appelé n'est pas allumé à ce moment, du fait que la fiche du connecteur 90 de l'abonné appelé est en place dans le jack, comme il a été expliqué en relation avec la Fig. 2. L'opérateur qui re- marque que la lampe du voyant est éteinte, ramène la clé 82 à sa position centrale, fermant ainsi le circuit, comme il est représenté à la Figo 4, ce qui permet aux abonnés d'entrer en conversation.
D'une manière générale, les moyens de sonnerie utilisés dans ce système comprennent un oscillateur basse fréquence 100 dont la sortie est appliquée par la clé 82 aux conducteurs 90a et 90b du connecteur de tableau de l'abonné appelé. Ce signal basse fréquence module l'onde por- teuse de l'abonné appelé et fournit au poste d'abonné appelé une indi- cation, comme il sera décrit plus loin. On a fait remarquer que pour con- necter sa ligne au circuit de sonnerie, l'abonné appelé doit soulever le combiné de son support, ce qui provoque le retour au repos du relais associé au bureau central, comme il a été décrit en relation avec la Fig.
2. Toutefois, pour un fonctionnement correct, l'amplitude du signal de sonnerie doit être telle qu'elle module l'onde porteuse avec un pourcen- tage élevé de modulation, par exemple de l'ordre de 80 à 90%.' On a re- marqué qu'avec un pourcentage élevé de modulation, une modification- dans le cas considéré une diminution- qui se produit dans le voltage sur la ligne de transmission quand l'abonné appelé soulève sont récepteur, est souvent insuffisante pour provoquer le fonctionnement désiré du relais du bureau central. Pour obvier à cet inconvénient, on a prévu un nou-
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veau système de sonnerie, représenté à la Fig. 4, qui fournit une modula- tion par impulsion de l'onde porteuse par le signal de sonnerie.
Le fonc- tionnement en impulsion est obtenu enincorporatnt lans le circuit du géné- rateur de signal de sonnerie 100 des moyens de commutation commandés par un arrangement de caine entraîne par un moteur. Dans ce cas, une paire de commutateurs 101 et 102 actionnés par des cams entraînées par un moteur,'193 et 104 respectivement sont représentés. Le commutateur 102 et la came 104 associés fonctionnent de manière à ouvrir et à fermer périodiquement le signal de sonnerie, par exemple avec des intervalles d'une demi-seconde.
Le commutateur 101 et la came 103 peuvent ouvrir le circuit pour moduler par impulsion le signal de sonnerie à une fréquence d'environ quatre fois par secondée
Ce système de sonnerie est utilisé à deux fins. Tout d'abord, il est prévu de manière à fournir des intervalles pendant la sonnerie au cours desquels seule la porteuse est présente sur la ligne de transmission, ce qui permet au relais du bureau central associé à l'abonné appelé de fonc- tionner si cet abonné répond, ceci est effectué par le commutateur 102 et la came 104. De plus, le signal de sonnerie puisée, notamment la com- binaison d'impulsions longues et courtes, fournit un signal qui attire par- ticulièrement l'attention.
Le générateur de signaux 105 représenté dans les dessins peut être un générateur classique de fréquence inférieure aux fréquences vocales qui est couramment utilisé dans les bureaux téléphoniques pour les circuits classiques de sonnerie. La bobine d'arrêt 106 évite que le générateur 105 ne court-circuite le générateur 100 tandis que le con- densateur 107 permet d'éviter que le générateur 100 ne court-circuite le générateur 105.
On étudiera maintenant en relation avec la Fig. 5 certains per- fectionnements du poste d'abonné. Le poste d'abonné comprend, de préfé- rence, un combiné 102 comportant un microphone 120a et un écouteur 120b.
Le commutateur de crochet 121 qui est utilisé pour commander différents circuits dans le poste d'abonné fait partie du support de combiné clas- sique tandis que le reste des éléments du circuit est de préférence mon- té à l'intérieur de la base du-poste. Un haut-parleur 122 est prévu pour transmettre des signaux à l'abonné au moyen du système de sonnerie pré- cédemment décrit. La ligne de transmission 10-11-est couplée au poste d'abonné par l'intermédiaire du filtre passe-bande 123 accordé à la fré- quence associée au poste considéré et terminée par un transformateur 124 qui possède trois enroulements secondaires 124a, 124b, et 124c. Quand le combiné 120 repose sur son support, les contacts associés avec le commutateur de crochet 121 sont dans une position apposée à celle re- présentée dans les dessins.
Les contacts 121a et 121c étant ouverts alors que le contact 121 b est fermé, ceci permet de réaliser un certain nombre de fonctions. Le redresseur en pont à deux alternances 125 qui comprend quatre redresseurs 125' n'est pas connecté aux bornes de l'enroulement secondaire 124c du transformateur 124 du fait que le contact 121c, asso- cié avec le commutateur de crochet 121, est ouvert. Ainsi, il y a une charge relativement faible sur la ligne et le niveau de l'onde porteuse est relativement élevé, comme il a déjà été indiqué. Le haut-parleur 122 est connecté à l'enroulement secondaire 126c d'un transformateur 126 par le contact 121b du commutateur de crochet 121.
() " L'enroulement 124d du transformateur d'entrée est prévu avec une prise médiane 124d' et est connecté à une paire de redresseurs secs 127 formant un circuit redres- seur à deux alternances.. La sortie du redresseur est filtrée par une bo- bine d'arrêt 128 et un condensateur 129 et elle fournit une polarisa- tion continue pour l'amplificateur à transsistor 130.
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L'enroulement secondaire 124a possède également une prise médiane 124a' qui est connectée à la prise centrai de l'enroulement 124b. Un circuit détecteur à deux alternances,comprenant une paire de redresseurs 132 con- nectés à un enroulement secondaire 124 et la fréquence porteuse, est fil- tré à la sortie du détecteur par l'inductance 133 et le condensateur 134, l'information à fréquence vocale apparaissant aux bornes du condensateur
1340
L'amplificateur à transistor 130 est de préférence du type jonc- tion et est prévu avec un émetteur 130a, un connecteur 130b et une élec- trode de base 130co Le transistor 130 est connecté de manière à fonction- ner avec l'émetteur connecté à la masse, l'émetteur étant connecté au re- dresseur de polarisation 127 par la bobine d'arrêt 128.
Une résistance
135 faisant partie du réseau de polarisation est connectée entre la base
130c et la partie centrale 124b' du potentiel de référence. Le signal de sortie du détecteur-132 est appliqué par un condensateur 136 d'arrêt de courant continu à l'électrode de base 130o du transistor. La sortie ampli- fiée apparait dans le circuit du connecteur 130b aux bornes de l'enroule- ment 126a du transformateur 126.
Le haut-parleur 122 est de préférence prévu pour résonner méca- niquement à la fréquence du générateur de sonnerie 100, Si le poste con- sidéré est sonné, le signal de sonnerie module la fréquence porteuse asso- ciée et est appliqué au transformateur 124, à l'amplificateur à transis- tor 130 et au tranformateur 126 provoquant l'application d'un signal à fréquence vocale dans le haut-parleur qui indique à l'abonné qu'il doit répondre à l'appel.
Quand l'abonné soulève son combiné 120, le commutateur de crochet
121 se déplace jusqu'à la position indiquée dans le dessin et le haut-par- leur 122 est déconnecté du circuit par suite de l'ouverture du contact
121b, de plus, le contact 121c connecte le redresseur 125 aux bornes de l'enroulement secondaire 124c du transformateur 124. Le redresseur 125 et le microphone 124a du combiné qui est connecté à la sortie du redresseur, fournissent une charge substantielle à la ligne de transmission, provo- quant immédiatement une diminution sensible de l'amplitude du signal porteur.
Ceci provoque alors le retour au repos du relais de poste au bureau central qui est associé avec le circuit de poste correspondant au poste d'abonné considéré, ce qui déconnecte le circuit de-sonnerie de la ligne et ferme le circuit à fréquence vocale, comme il a été précédemment décrit. En même temps, l'écouteur 120b du combiné 120 est connecté à l'enroulement secondaire 126b du transformateur 126 par le contact 121a du commutateur de crochet 121. La conversation peut maintenant s'effectuer de la manière classique.
Le redresseur à deux alternances 125 sert, d'une part, à fournir le courant de fonctionnement continu du microphone et d'autre part, à moduler le signal porteur au moyen de l'information à fréquence vocale venant du microphone,
Les signaux transmis sont amplifiés par l'amplificateur à transistor 130 et sont appliqués à l'écouteur 120b par le transformateur 126.
La sortie du redresseur 125 qui fourniture ..courant continu de fonctionnement dumicrophone. 120a comprend, également, l'information à fréquence vocale portée par l'onde porteuse entrante. Ce signal basse fréquence est appli- qué par l'enroulement 126a du transformateur de manière à ce qu'il soit en phase avec le signal de sortie de l'amplificateur à transistor 130 qui apparaît aux bornes de l'enroulement 126 a.
Le signal à fréquence vocale du redresseur 125 s'ajoute donc au signal apparaissant dans l'en-
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roulement secondaire 126b, ce qui fournit une augmentation sensible du niveau dans l'écouteur 120bo L'amplification supplémentaire obtenue au poste d'abonné par l'amplificateur à transistor permet l'utilisation d'un système à onde porteuse sur des distances sensiblement plus grandes que celles permises par les systèmes connuso De plus, l'utilisation d'un amplificateur à transistor associé à des redresseurs secs permet d'obtenir cette amplification sans qu'il soit nécessaire de prévoir un circuit d'ali- mentation au poste d'abonné. Toute la puissance nécessaire pour le fonc- tionnement du transistor peut facilement être obtenue en redressant une partie du signal porteur.
L'utilisation d'une partie du signal porteur pour l'alimentation en courant continu du transistor n'affecte pas le signal du fait que le taux de modulation est normalement de 10 à 20%.
Dans certains cas, il peut être souhaitable de prévoir des moyens pour transmettre des indication au moyen d'un cadran en relation avec un sys- tème à courant porteuro Ceci est obtenu en insérant le commutateur de cadran 140 dans le circuit de l'enroulement secondaire 124c du transfor- mateur 1240
Quand un abonné désire faire un appel, lorsqu'il soulève son com- biné 120 du commutateur à crochet 121, il ferme la connexion de l'enroule- ment secondaire 124c et charge la ligne, fournissant ainsi une indication au bureau central, comme il a été précédemment indiquée La manoeuvre .du cadran de la manière classique provoque des ouvertures et des fermetures du commutateur de cadran 140 en accord avec les caractères du numéro de l'abonné appelé, ce qui provoque une variation correspondante du niveau de l'onde porteuse sur la ligne de transmission.
Cette information peut être utilisée au bureau central au moyen de relais convenables et de com- mutateurs pas-à-pas, comme il est bien connu dans la technique.
Bien que la présente invention ait été décrite avec des exemples particuliers de réalisation, il est clair qu'elle n'est pas limitée aux dits exemples et qu'elle est susceptible de variantes et modifications sans sortir de son domaine.
R E S U M Eo
La présente invention concerne des systèmes de téléphonie à courants porteurs, et notamment ceux de ces systèmes qui sont utilisés sur des lignes partagées à grand nombre de postes.
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The present invention relates to carrier current telephony systems and more particularly to improvements to the systems described in American patents N 2,535,906 and N 2,604,544 * The carrier current telephony system such as that described in US Pat. the aforementioned patents, is particularly suited for use in small rural communities where it provides a service as efficient as that obtained with single subscriber systems used in large towns, while allowing a single transmission line to serve a large number of subscribers.
In the carrier current telephony system, as described in the aforementioned patents, the central office is provided with a circuit for each subscriber station, this circuit comprising a carrier current generator, the phase shift and filter circuits. necessary, a modulator and demodulator circuit and means for transmitting the signals to the operator and for making the necessary modifications in the circuit when a subscriber initiates a call, answers or terminates a call. The subscriber circuits or subscriber stations include a microphone and an earphone which may be of the combined type, a filtering network and modulation and demodulation means.
The carrier current generators at the central station operate continuously and the output signals from each of these circuits are applied to the transmission line.
The filters associated with the different subscriber stations are each tuned to the frequency of one of the oscillators and there is one oscillator for each subscriber station. When a subscriber wishes to make a call, he causes, for example by lifting the receiver from the hook, the transmission of an indication to the central office, after which the operator makes the necessary connections to enter into communication with the maid. When the subscriber speaks to the set, the carrier wave of the frequency associated with his set is modulated in accordance with the information he wishes to transmit. At the central station, this carrier wave is demodulated and the information or audible signal is transmitted to the operator.
The office subscriber station circuit, associated with the calling subscriber, can then be connected by means of a switching arrangement and connection unit to the station circuit at the called subscriber's central office. , or to a battery circuit, or to a trunk circuit, if desired. When the called subscriber answers after hearing the ringing tone, the conversation between the two subscribers can take place, the audible information transmitted by a subscriber modulates the carrier wave at his set and is extracted from one - carrier by a demodulator at the central office where it is used to modulate the carrier wave of the second subscriber. The signal received at the station of the second subscriber is then demodulated and the local frequency information is applied to the listener of the subscriber station.
Maintenance problems are minimized with this system because there are no vacuum tubes or other similar devices which require constant monitoring located at the subscriber station. All such equipment is concentrated in the central office where sufficient space can be provided for the necessary equipment and where constant maintenance and supervision is not a problem. In addition, it is not necessary to provide a current source at the subscriber station other than that which can be obtained from the carrier wave transmitted by the transmission line.
This brief summary of the operation of the equipment is intended to illustrate the type of system described in the aforementioned patents and to which the present invention provides improvements. For further details, reference may be made to the aforementioned patents.
According to one of the characteristics of the invention, provision is made
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improved means for actuating the central station relay which operates in response to an operation by the subscriber which modifies the state of the circuit. of subscriber station, said relay providing the operator with the desired indication and carrying out the necessary circuit modifications in relation to such an operation by the subscriber. The subscriber's operation which changes the state of the subscriber station circuit, for example the start of a call or the end of a call, causes a change in the electrical amplitude on the transmission line and c It is a feature of the invention to amplify and use this change in electrical amplitude to provide the desired indication and make the necessary circuit changes.
Another characteristic of the invention resides in the fact that an amplifier device is provided and has a first and a second state, means being provided to keep the devices in one of these states, means are connected to the transmission line to couple changes in electrical amplitude, for example changes in voltage level on the line to the amplifying device, so as to cause a change in its state and indicating means are provided for indicate the status of the amplifier device.
Another characteristic of the invention lies in the fact that the amplifier device is provided with a control electrode and with biasing means which maintain it in a relatively conductive state, the operation of the subscriber who initiates or responds to a call having the effect of blocking the amplifying device.
Another characteristic of the invention resides in the fact that a pulsed ringing of the called subscriber is provided which ensures the operation of the relay from the subscriber circuit to the central station when this subscriber answers the call, and which provides a signal that attracts attention better than an agreed signal.
Another characteristic of the invention lies in the fact that at the central station two separate and independent phase-shifting networks are provided, one of these networks being adjustable. In a communication system such as the one considered here, it is necessary to compensate for the phasing which occurs in the signal at the same time at the central office, in the transmission line and at the subscriber station.
One of the features of the invention resides in the fact that a first phase shift network is connected between the transmission line and the central office and is provided to correct the phase shift in the transmission line and in the subscriber station while that a second phase shift network is connected between the first phase shift network and the central office and is provided so as to correct the phase shift at the central office. The second phase shift network can be preset so as to correct the phase shift at the central office, while the first network is adjustable, the adjustment being, carried out only after installation of the equipment and without any it is necessary to provide test equipment at the subscriber station.
Another characteristic of the invention lies in the fact that an amplifier circuit is provided which obtains its operating potential from the carrier wave itself, this being made possible by the use of means of amplification which does not require high potential or large amounts of power (eg filaments) such as transistor amplifiers.
Another characteristic of the invention resides in the fact that rectifying means are provided at the subscriber station to extract from the carrier wave a DC bias potential for the function.
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development of the transistor amplifier.
Another feature of the invention resides in the fact that a junction type transistor amplifier is used which has an emitter, a collector and a base electrode and which is connected so that the emitter is connected to the mass during operation.
Other objects, characteristics and advantages of the present invention will become apparent on reading the following description given in relation to the accompanying drawings and in which:
Fig. 1 shows in the form of schematic blocks a power line telephone system;
Fig. 2 represents a central office station circuit, partly in the form of schematic blocks and partly in detail and which shows in particular an exemplary embodiment of the relay operating circuit;
Fig. 3 partially represents in schematic form part of the central office post circuit and it shows in particular an embodiment of a phase shift correction network;
Fig. 4 schematically shows a central office station connector circuit which represents the circuit used for pulsed ringing;
Fig. 5 schematically shows the subscriber station circuit which comprises an exemplary embodiment of a transistor amplifier circuit which can be used therein.
Reference will now be made to the drawings for a brief description of the operation of the system and a detailed description of the improvements which are the subject of the present invention. A detailed description of the two stages of operation of the system which are only briefly described herein can be found in the patents mentioned above.
Fig. 1 of the drawings shows in schematic form the power line telephony system to which the invention applies.
A transmission line, which may consist of parallel conductors 10 and 11, is provided so as to interconnect the different elements of the system and represents an actual physical line which may extend a considerable distance, for example from the network. order of 25 miles or more (40 Km, or more). A central office is located at some point on the transmission line, usually at one end, and includes a plurality of station circuits such as 12 and 13, only two of which are shown.
A number of subscriber stations such as 22 and 23 are connected to the transmission line at various points some distance from the central office, with a number of 30 or more that can be connected to a single one. transmission line, only two having been shown to simplify the representation. In general, there will be one station circuit for each subscriber station at the central office.
Each post circuit at the central office is provided with an oscillator 12a and 13a tuned to a different carrier frequency above the audible range separated by 4 kilohertz. The filters of lines 12b and 13b are arranged around the respective oscillators and the transmission lines to isolate the oscillators therefrom except at the desired frequency. Each subscriber station is also provided with a filtering network which makes it sensitive only to the signal of the frequency of the oscillator forming part of the station circuit at the central office which is associated with it.
Likewise, circuits from the post office to the central office are also provided with
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filters which isolate them from the line at frequencies other than those of the associated oscillator. The phase shift circuits of the lines 12c and 13c which are interposed between the central office station circuits and the transmission line compensate for the phase shifts in the line and in the respective subscriber stations, as will appear later.
When a subscriber wishes to make a call, he can indicate this intention to the operator of the central office by lifting the handset from its hook. This causes a change in the voltage level of the carrier frequency associated with his subscriber station, this change acting on circuits at the central office which provide the operator with an indication of the subscriber's operation. The operator then plugs into a jack of the post circuit at the contral office corresponding to the subscriber via a table which is not shown in Fig. 1 and which can be of any suitable type.
Since only one carrier frequency is operated per subscriber station, this can be done without interrupting other communications in progress on the transmission line.
The operator can then make the necessary connections by means of the switchboard to connect the calling subscriber with the desired called subscriber who can be connected to the same carrier wave telephone system, or to another system, or to a local battery circuit or any other identical system When the subscriber speaks to his set, his voice modulates the carrier wave associated with his set. At the central office, this modulated signal is demodulated in the station circuit corresponding to the subscriber station and the local frequency signal is applied by means of the table, for example to the station circuit at the central office of another subscriber of the same line .
The carrier wave of the second subscriber is modulated by the voice frequency signal and transmitted to the subscriber station of the other subscriber in conversation where this signal is again demodulated so as to provide the called subscriber with information to voice frequency
Insofar as each subscriber station and each circuit associated with the central office operate only in response to a single carrier frequency, secrecy is maintained and there is no interference between users, even when several conversations are transmitted at the same time.
In Figo 2, an improved circuit has been shown for actuating the central office relay which provides the operator with an indication of the subscriber's operations when he wishes to make a call, when he answers or when he hangs up at the end of a call In the two patents mentioned above, two different syxtems have been described.
In the first of these systems, the maneuver of the subscriber who lifts his handset off the hook causes resonance of the line at the frequency of his set, thus causing an increase in the voltage level of his carrier wave on the line. ligneo In the other system, this maneuver by the subscriber introduces a load on the line, causing a decrease in the voltage of the carrier wave.
For the present invention, it suffices to suppose that the maneuver ,, - of the maid which lifts or which places its handset on the hook associated with the switch controlling the circuits, causes a modification of the voltage level on the line. wish to use this voltage modification to operate certain circuits at the central office,
for example actuating or causing the release of the relay, the associated contacts of which are connected in the circuits which must be controlled. It has been noticed that in many cases the change in voltage level is sufficient to cause the desired action of the relay without using very sensitive and very expensive relays.
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In Fig. 2, part of the central office post circuit, such as circuit 12, is shown so as to illustrate the control circuit. The transmission line 10-11 is connected by the line phase shift circuit 12c to a band pass filter 30 which is tuned to the frequency of the oscillator 12a, the oscillator being connected to the transmission line by the. line filter 12d. The signal passing through the band filter 30 is divided into two parts, one part is applied by the station phase shift network to the central office 31 and the modulator-demodulator circuit 32 to a voice frequency transformer 33 whose purpose will be explained. further.
The other part of the output signal of the band-pass filter 30 is applied to the input terminals 34a and 34b of a two-wave rectifier
34 of the bridge type, the rectifier preferably comprising four dry rectifier elements 34c which may be of a suitable conventional type, such as copper oxide rectifiers or germanium diodes.
The output of the rectifier 34 appears between the terminals 34d and 34e and the filters by a circuit comprising the inductor 35 in series and the combination in parallel of the resistor 36 and the capacitor 37, which are themselves connected in branch. A DC voltage therefore appears at the terminals of the resistor-capacitor network, the amplitude of which is linked to the amplitude of the carrier wave appearing on the transmission line 10-11.
An amplifier device such as a vacuum tube 38 has in its anode circuit 38a the control relay, the central office station 39 which, as already mentioned, is used to give indications to the system. operator and order certain circuits from the central office. Biasing means are provided for amplifier 38 in the form of a potentiometer formed by resistors 40 and 41 connected between B +, 42 and earth at 43. The cathode 38b of the tube is connected to the control point between the resistors 40 and 41 and is therefore held at a substantially positive potential with respect to earth 43. The amplifier gate 38c is connected to the output of rectifier 34, so that the output voltage polarizes 41a resistor 41 connected between cathode 38 and earth.
Assume, by way of example, that the system described is one in which the voltage level is significantly higher when the handset remains on its support, the output of the rectifier 34 being relatively high and a large voltage appearing. between the resistor 36 and the capacitor 37 making the gate 38c of the positive amplifier.
Under these conditions, even when the grid is again brought to a negative voltage at point 41a of resistor 41, tube 38 remains conductive and ensures the operation of relay 39, maintaining contacts 39a and 39b and of this relay open, as they are shown in the drawings.
When the subscriber at the subscriber station associated with the central office station circuit lifts his receiver from its cradle, the load on the transmission line increases significantly, reducing the voltage of the carrier current on that line, thereby decreasing the voltage level. of carrier current causes a decrease in the DC output voltage of rectifier 34 and grid 38c of tube 38 becomes substantially negative as a result of its connection to portion 41a of resistor 41. This reduces the anode current of tube 38 sufficiently to cause relay 39 to return to rest, which allows contacts 39a and 39b to close.
Contact 39a of relay 39 closes the operating circuit of indicator lamp 44 of the central office switchboard, indicating to the operator that the subscriber of station 1 has lifted his handset and
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Desire to Make a Call Battery 45 is used to power lamp 44 and, if desired, each of the lamps (associated with the other points) on the board can be actuated from that same source. Contact 39b by closing it completes the secondary circuit of low-frequency transformer 33. As long as contact 39b is closed; any voice-frequency information that is obtained from the carrier wave in demodulator 32 will appear at terminals 46a and 46b of jack 46.
The resistor 47 in the secondary circuit of the transformer 33 limits the direct current which can flow in this circuit while the capacitor 48 in parallel with this resistor provides a bypass for the audible frequencies. The capacitor 49 which is in parallel with the switch contacts 39b allows the passage of the ringing current when the contact 39b is open, as will appear later.
In response to the lighting of the lamp 44, the central office operator pushes his plug 51 of the central office connector into the jack 46, the head 51a of the plug making contact with the blade 46a of the jack, while the neck 51b is in contact with the blade 46b of the jack. The body or sleeve 51c of the plug contacts the ring connected to ground 46c of the jack.
This connection allows the operator to speak with the subscriber through the central office connector; as will be discussed later, and further, as a result of the mechanical action of plug 51 and jack 46, switch 52 is open in the circuit of indicator 44, the switch being mechanically coupled to blade 46b of the jack, as shown
To summarize the operation of this circuit, the tube 38 is normally polarized so as to be conductive when the subscriber station handset remains on its support. The operation of the subscriber who lifts his handset to make a call or answer a call. a call lowers the voltage level of the carrier wave on the line and reduces the output potential of rectifier 34, which blocks the tube and causes the release of relay 39 and, consequently, the closing of contacts 39a and 39b.
Conversely, when the handset is placed back on its holder, the voltage of the carrier wave on the line rises and the output signal of the rectifier 34 again becomes large enough to make the tube 38 conductive and actuate the relay 39. , which causes -d'opening of contacts 39a and 39bo Amplifier 38 will sometimes subsequently be described as having a first state and a second state or as being either conductive or blocked It should be understood that this language is used to indicate that the amplifier 38 is sufficiently conductive to ensure the operation of the relay 39 or that, in another state, the plate current is limited so as to prevent the operation of the relay.
The tube need not be fully conductive in one state or be completely blocked in the other if relay 39 is chosen so as to have the proper characteristic ,,
Resistor 38c ', connected in series with control gate 38c, limits the gate current which would appear if the gate were brought to a positive potential. The capacitor 39 connected in parallel with the relay 39 serves to reduce the fluctuations of the amplifier current so as to avoid unwanted operation of the relay.
Reference will now be made to FIG. 3 in which the phase-shifting networks used at the central office have been shown. Until now, it has been common practice to provide two separate networks for each subscriber station, one at the corresponding central office and the another at the subscriber station.
These two circuits were generally adjustable so as to compensate for variations, for example, in frequency or variations in the length of the transmission line, the height of the line above the ground and
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the spacing of the line wires, all of these variations having an effect on the total phase shift existing in the circuit. Systems of this type are quite difficult to set up properly since each set must be set individually and this requires extensive use of equipment, both at the central office and at the subscriber station. By means of the circuit described, the phase shift corrections are all made at the central office, which provides a system which is much easier to adjust.
In Fig. 3, the transmission line 10-11 is coupled by means of an input transformer 60, and a line phase shifter circuit indicated generally by 12c, a circuit 60a including in series an inductor and a capacitor is connected in series with the primary winding of transformer 60 and is tuned so as to resonate at the carrier frequency of the assembly. The output of the line phase shifter circuit is coupled by a band-pass filter 30 to the input of the phase shifter circuit 31 of the central office, the output of which is connected to the modulator-demodulator
32, as previously described.
The oscillator supplying the carrier wave 12a is coupled by the filter 12b to the line at a point situated between the two phase displacement networks o The phase shift circuits are of identical construction and each comprises a lattice arrangement d 'capacitor inductors, the inductors being connected to the circuit in series and the capacitors being connected in shunt. Each of the filter elements is variable and can be adjusted by means of coupler switches.
The phase shifter 12c will now be described in detail. Two inductors 61 and 62 are connected to the line while two variable capacitors 63 and 64 are connected diagonally and in shunt. By a diagonal shunt connection, it is understood that the capacitor 63 is connected between the input side of the impedance. 61 and the output side of the impedance 62, while the capacitor 64 is connected between the input side of the impedance. 'impedance 62 and the output side of impedance 61. The input side in this description is the side that is connected to the transmission line (it should be understood, however, that this circuit is bidirectional and signals pass through both. directions).
Each of the elements of the trellis phase shift network is divided into a plurality of sections and a four section switch is provided to select the desired arrangement. This provides a variable phase shifter which is preferably adjustable from 0 to 90 degrees; this variation can be carried out in as many steps as desired depending on the degree of precision with which it is desired to correct the phase shift in the circuit.
In the phase shifter shown in FIG. 3, a four-step switch is provided. The values of the elements of the phase shift networks will naturally be different for each carrier frequency. However, by way of example, the values will be given here for a network intended to be used with a carrier frequency of 7150 Hertz; inductors 61 and 62 will each have a total inductance of 6 millihenry and when used for four step operation the taps will be provided to provide four equal sections of 1.5 millihenry each. Capacitors 63 and 64 have a maximum capacitance of 0.16 microfarad, and in the case of four-step operation, each individual section has a value of 0.04 microfarad.
Each step of the phase shifting network provides a phase shift of 22.5 degrees. The central office phaser circuit 31 is identical to the line phase shifter circuit 12c.
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In practice, the phase shifter 31 of the central office is preset in the factory for the phase shifts introduced by the station circuit.
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at the central office, that is to say the modulator-deïndd.ulator 32 filters the bandpass 30 and associated devices. If desired, the phase shift that exists in each station circuit at the central office can be calculated and the phase shifter 31 can be provided with fixed elements rather than adjustable elements, as shown in Fig. 3. .
The line phase shifter 12e is used to compensate for the phase shift that is introduced both in the subscriber station and in the transmission line between the subscriber station and the central office. Since the phase shift that needs to be corrected varies to a large extent from circuit to circuit due to the difference in length and other characteristics of the line, the line phase shift circuit must necessarily be adjustable.
The circuit of Figo 3 in which two phase shifters are provided at the central station eliminates the need to provide a phase shifter at the subscriber station, which greatly simplifies the problems of installing and adjusting a system. power line telephone. In addition, it is always better to have the maximum number of circuits at the central office, which makes maintenance easier in the event that one of the circuit elements is faulty.
Reference will now be made to FIG. 4 of the drawing which shows the operator connector circuit to the central office connection board * With the exception of the bell circuit, this connector circuit is identical to that described in the patents mentioned above, so that will only briefly describe it.
The cable 80 is the operator connector cord to plug into the jacks of the calling subscribers and it includes the conductors 80a,
80b and 80c connected to the head contact 51a, to the neck contact 51b and to the sleeve contact 51c respectively of the plug 51, FIG. 2, Similarly, the operator connector cord cable 90 for plugging into the called subscriber's jack includes conductors 90a, 90b and 90c connected to the head, neck and sleeve conductors respectively. of a similar record. The purpose and operation of the other elements of this circuit will become apparent from the description of the maneuvers that are performed to establish a call.
As has been previously described, when a subscriber wishes to make a call, he lifts his receiver, which causes the closing of contacts 39a and 39b of the central office relay, turns on the lamp 44 physically associated with the jack 46 on the table, u and close the contact connection
46b to low frequency transformer 33. The operator then inserts plug 51 into jack 46, which opens switch 52. and turns off lamp 44 on the board. This simultaneously causes the low frequency circuit to be connected to the conductors 80a and 80b of the cable 80.
The subscriber's voice-frequency signals will be separated from the carrier wave by demodulator 32 and will be coupled by transformer 33, cable 80 and coil 81 to a cam switch 82, the signal appearing. at terminals 82a and 82b. At the same time;
the relay 83 is actuated by the battery 84, a direct current circuit being established ..by the conductor 80b via the 1-ring 51b of the plug, the contact 56b of the jack, the contact 39b of the relay 39, the secondary winding 33 of the transformer, the contact 46a of the jack, the tip contact 51a of the plug and the conductor 80a of the operator connector, The operation of this relay opens the associated contact 83a, which avoids the operation of the lamp 85.
The operator - at the same time activates
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switch 82 in a first direction, causing the associated contacts 82c and 82d to close, which connects the operator's handset 86 in the low frequency circuit,
When the operator has determined from the indications provided by the calling subscriber which subscriber is 'to be called', the necessary connection can be made using connector 90 which is provided with a plug of the same type as the one. used on the connector 80. When the connector 90 is plugged into the station circuit of the subscriber to be called, the indicator 91 associated with the connector of the called subscriber is activated by the battery 92.
This circuit is formed by contact 93a of relay 93, conductor 90c, sleeve of the plug associated with the called subscriber's connector and from the ring connected to ground of the panel jack. the called subscriber. Relay 93 is not actuated at this time because the contacts associated with the called subscriber's station relay are open and the direct current circuit in the secondary winding of the low frequency transformer of the station. The called subscriber is open (this circuit being the same as that shown in Fig. 2).
The ringing can be effected by the operator who actuates the key in a direction opposite to that previously described and thus connects the contacts 82e and 82f to the low frequency circuit of the subscriber called by the conductors 90a and 90b of the connector 90. A such an operation of the key opens contacts 82g and 82H, preventing the ringing signal from affecting the line of the calling subscriber.
The operator normally leaves key 82 in the position shown, contacts 82e and 82f being closed until the called subscriber answers; this maneuver causing the station relay of the called subscriber to return to rest, as has already been described, and allowing the switch contacts to be closed. This operation also closes the secondary circuit of the low frequency circuit of the called subscriber, causing the operation of the relay 93 and the opening of the associated contacts 93a and 93b. The opening of the contact 93a causes the indicator lamp 91 to return to rest, while the opening of the contact 93b disconnects the ringing generator from the circuit.
The indicator light on the panel associated with the called subscriber's jack is not lit at this time, because the called subscriber's connector 90 plug is in place in the jack, as explained in relation with FIG. 2. The operator, who notices that the indicator lamp is off, returns the key 82 to its central position, thus closing the circuit, as shown in Figo 4, which allows the subscribers to enter into conversation. .
In general, the ringing means used in this system comprise a low frequency oscillator 100, the output of which is applied by the key 82 to the conductors 90a and 90b of the board connector of the called subscriber. This low frequency signal modulates the carrier wave of the called subscriber and provides the called subscriber station with an indication, as will be described later. It has been pointed out that in order to connect his line to the ringing circuit, the called subscriber must lift the handset from its cradle, which causes the relay associated with the central office to return to idle, as has been described in connection with Fig.
2. However, for correct operation, the amplitude of the ringing signal must be such as to modulate the carrier wave with a high percentage of modulation, for example of the order of 80 to 90%. It has been noted that with a high percentage of modulation, a change - in this case a decrease - which occurs in the voltage on the transmission line when the called subscriber lifts his receiver, is often insufficient to cause the transmission. desired operation of the central office relay. To obviate this drawback, a new
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calf ringing system, shown in Fig. 4, which provides pulse modulation of the carrier wave by the ringing signal.
Pulse operation is achieved by incorporating in the ringing signal generator circuit 100 switching means controlled by a motor driven arrangement. In this case, a pair of motor driven cam operated switches 101 and 102, 193 and 104 respectively are shown. The associated switch 102 and cam 104 operate to periodically open and close the ring signal, for example with half-second intervals.
Switch 101 and cam 103 can open the circuit to pulse modulate the ring signal at a frequency of about four times per second.
This ringing system is used for two purposes. First, it is provided so as to provide intervals during ringing during which only the carrier is present on the transmission line, which allows the central office relay associated with the called subscriber to operate if this subscriber responds, this is done by switch 102 and cam 104. In addition, the pulsed ring signal, especially the combination of long and short pulses, provides a signal which particularly attracts attention.
The signal generator 105 shown in the drawings may be a conventional lower-than-voice frequency generator which is commonly used in telephone offices for conventional ringing circuits. Choke coil 106 prevents generator 105 from short-circuiting generator 100 while capacitor 107 prevents generator 100 from short-circuiting generator 105.
We will now study in relation to FIG. 5 certain improvements of the subscriber station. The subscriber station preferably comprises a handset 102 including a microphone 120a and an earpiece 120b.
The hook switch 121 which is used to control different circuits in the subscriber station is part of the conventional handset carrier while the rest of the circuit elements are preferably mounted inside the base of the telephone. post. A loudspeaker 122 is provided for transmitting signals to the subscriber by means of the ringing system previously described. The transmission line 10-11 is coupled to the subscriber station via the bandpass filter 123 tuned to the frequency associated with the station in question and terminated by a transformer 124 which has three secondary windings 124a, 124b, and 124c. When the handset 120 rests on its cradle, the contacts associated with the hook switch 121 are in a position affixed to that shown in the drawings.
The contacts 121a and 121c being open while the contact 121b is closed, this makes it possible to perform a certain number of functions. The half-wave bridge rectifier 125 which includes four rectifiers 125 'is not connected to the terminals of the secondary winding 124c of the transformer 124 because the contact 121c, associated with the hook switch 121, is open. Thus, there is a relatively small load on the line and the level of the carrier wave is relatively high, as already indicated. Loudspeaker 122 is connected to secondary winding 126c of transformer 126 through contact 121b of hook switch 121.
() "The winding 124d of the input transformer is provided with a center tap 124d 'and is connected to a pair of dry rectifiers 127 forming a half-wave rectifier circuit. The output of the rectifier is filtered by a bo - stop bine 128 and a capacitor 129 and it provides a DC bias for the transsistor amplifier 130.
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The secondary winding 124a also has a center tap 124a 'which is connected to the center tap of the winding 124b. A half-wave detector circuit, comprising a pair of rectifiers 132 connected to a secondary winding 124 and the carrier frequency, is filtered at the output of the detector by inductor 133 and capacitor 134, the frequency information. voice appearing across the capacitor
1340
The transistor amplifier 130 is preferably of the junction type and is provided with an emitter 130a, a connector 130b and a base electrode 130co. The transistor 130 is connected so as to operate with the emitter connected to the transistor. the ground, the emitter being connected to the polarization rectifier 127 by the choke coil 128.
A resistance
135 forming part of the polarization network is connected between the base
130c and the central part 124b 'of the reference potential. The output signal of detector-132 is applied by a DC cut-off capacitor 136 to the base electrode 130o of the transistor. The amplified output appears in the circuit from connector 130b across winding 126a of transformer 126.
Loudspeaker 122 is preferably provided to resonate mechanically at the frequency of ring generator 100. If the station under consideration is ringing, the ring signal modulates the associated carrier frequency and is applied to transformer 124, to transistor amplifier 130 and transformer 126 causing a voice frequency signal to be applied to the speaker which indicates to the subscriber to answer the call.
When the subscriber lifts his handset 120, the hook switch
121 moves to the position shown in the drawing and speaker 122 is disconnected from the circuit due to the opening of the contact
121b, furthermore, contact 121c connects rectifier 125 to the terminals of secondary winding 124c of transformer 124. Rectifier 125 and microphone 124a of the handset which is connected to the output of the rectifier, provide substantial load to the line. transmission, immediately causing a substantial decrease in the amplitude of the carrier signal.
This then causes the station relay to return to idle at the central office which is associated with the station circuit corresponding to the subscriber station in question, which disconnects the ringing circuit from the line and closes the voice frequency circuit, as it has been previously described. At the same time, the earpiece 120b of the handset 120 is connected to the secondary winding 126b of the transformer 126 through the contact 121a of the hook switch 121. The conversation can now be carried out in the conventional manner.
The half-wave rectifier 125 serves, on the one hand, to supply the direct operating current of the microphone and, on the other hand, to modulate the carrier signal by means of the voice frequency information coming from the microphone,
The transmitted signals are amplified by the transistor amplifier 130 and are applied to the earphone 120b by the transformer 126.
The output of the rectifier 125 which supplies the continuous operating current of the microphone. 120a also includes the voice frequency information carried by the incoming carrier wave. This low frequency signal is applied by the winding 126a of the transformer so that it is in phase with the output signal of the transistor amplifier 130 which appears across the winding 126a.
The voice frequency signal from rectifier 125 is therefore added to the signal appearing in the input.
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secondary bearing 126b, which provides a substantial increase in the level in the 120bo earpiece The additional amplification obtained at the subscriber station by the transistor amplifier allows the use of a carrier wave system over significantly greater distances than those permitted by known systems. In addition, the use of a transistor amplifier associated with dry rectifiers makes it possible to obtain this amplification without it being necessary to provide a supply circuit at the subscriber station . All the power necessary for the operation of the transistor can easily be obtained by rectifying part of the carrier signal.
Using part of the carrier signal for DC power supply to the transistor does not affect the signal since the modulation rate is normally 10-20%.
In some cases, it may be desirable to provide means for transmitting indications by means of a dial in relation to a carrier current system. This is achieved by inserting the dial switch 140 into the circuit of the secondary winding. 124c of transformer 1240
When a subscriber wishes to make a call, when he lifts his handset 120 from hook switch 121, he closes the connection of secondary winding 124c and loads the line, thus providing an indication to the central office, as he needs to do so. has been previously indicated Maneuvering the dial in the conventional manner causes the dial switch 140 to open and close in accordance with the characters of the called subscriber number, causing a corresponding variation in the level of the carrier wave. on the transmission line.
This information can be used at the central office by means of suitable relays and stepping switches, as is well known in the art.
Although the present invention has been described with particular embodiments, it is clear that it is not limited to said examples and that it is susceptible of variations and modifications without going beyond its scope.
R E S U M Eo
The present invention relates to powerline telephony systems, and in particular to those systems which are used on shared lines with a large number of stations.
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