DE1009257B - Switch for ultra-high frequency energy - Google Patents
Switch for ultra-high frequency energyInfo
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- DE1009257B DE1009257B DEC8839A DEC0008839A DE1009257B DE 1009257 B DE1009257 B DE 1009257B DE C8839 A DEC8839 A DE C8839A DE C0008839 A DEC0008839 A DE C0008839A DE 1009257 B DE1009257 B DE 1009257B
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Description
Die Erfindung betrifft einen Schalter für Ultrahochfrequenzenergie, die sich längs einer Übertragungsleitung, beispielsweise einem Wellenleiter oder einer koaxialen Leitung, ausbreitet.The invention relates to a switch for ultra-high frequency energy, which propagates along a transmission line such as a waveguide or a coaxial line.
Es ist ein derartiger Schalter bekannt, bei dem sich im Zuge der Leitung ein Bandpaßfilter befindet, innerhalb dessen eine mit Glühkathode und Anode versehene Gasentladungsröhre mit dichtem Kolben, deren Füllgas mit einer zwischen Kathode und Anode angelegten Spannung von außen ionisiert werden kann, angeordnet ist. Die Zündung dieser Röhre bewirkt, daß die sich in der Übertragungsleitung fortpflanzende Welle reflektiert oder gedämpft wird.Such a switch is known in which a bandpass filter is located in the course of the line, within one of which is provided with a hot cathode and anode gas discharge tube with a sealed bulb Filling gas can be ionized from the outside with a voltage applied between the cathode and anode, is arranged. The ignition of this tube causes the propagation in the transmission line Wave is reflected or attenuated.
Bei dem bekannten Schalter steht die Kathoden-Anoden-Richtung der Gasentladungsröhre parallel zur Richtung der Energiefortpflanzung in der Übertragungsleitung. Hierbei tritt in erster Linie eine Dämpfung und dadurch bedingt, eine Verstimmung des Filters ein. Ferner wird das Signal-Rausch-Verhältnis sehr erheblich verringert, weil die Gasentladungsröhre eine kräftige Rauschquelle darstellt.In the known switch, the cathode-anode direction of the gas discharge tube is parallel the direction of energy propagation in the transmission line. Here there is primarily one Damping and, as a result, a detuning of the filter. It also increases the signal-to-noise ratio reduced very considerably because the gas discharge tube is a powerful source of noise.
Es wurde gefunden, daß dieser Nachteil durch eine besondere Anordnung der Gasentladungsröhre vermieden werden kann. Diese Anordnung hat überdies die Wirkung, daß die Vorrichtung wesentlich bessere Abschaltergebnisse liefert. Erfindungsgemäß ist ein Schalter der geschilderten Art dadurch gekennzeichnet, daß die Kathoden-Anoden-Richtung der Gasentladungsröhre parallel zur Richtung des elektrischen Feldes der in- der Übertragungsleitung fortgepflanzten Energie steht und daß die Röhre die Übertragungsleitung in Richtung der elektrischen Feldlinien völlig durchquert, so daß sie im eingeschalteten Zustand vorwiegend eine Parallelinduktanz für das Filter darstellt.It has been found that this disadvantage can be avoided by a special arrangement of the gas discharge tube. This arrangement also has the effect that the device provides much better shutdown results. According to the invention is a Switch of the type described, characterized in that the cathode-anode direction of the gas discharge tube parallel to the direction of the electric field propagated in the transmission line Energy stands and that the tube is the transmission line in the direction of the electric field lines completely traversed, so that when switched on, they have predominantly a parallel inductance for the Represents filter.
Die gasgefüllte Röhre wird vorzugsweise im Symmetriezentrum des Filters angeordnet.The gas-filled tube is preferably arranged in the center of symmetry of the filter.
Nach einer ersten Ausführungsart der Erfindung umfaßt dieses Filter einen Teil des Wellenleiters, in dem die Ultrahochfrequenzenergie sich fortpflanzt, und ist auf das Frequenzband der fortgepflanzten Energie abgestimmt. Nach einer anderen Ausführungsart besteht das Filter aus einem Hohlraumresonator, beispielsweise von der Gestalt eines Toroids-, längs dessen Achse die gasgefüllte Röhre angeordnet ist. Dieser Resonator ist in die Leitung eingefügt und auf das Frequenzband der fortgepflanzten Energie abgestimmt.According to a first embodiment of the invention, this filter comprises part of the waveguide, in which the ultra-high frequency energy propagates, and is on the frequency band of the propagated Energy matched. According to another embodiment, the filter consists of a cavity resonator, for example in the shape of a Toroid, along the axis of which the gas-filled tube is arranged. This resonator is inserted into the line and tuned to the frequency band of the propagated energy.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung an Hand der Zeichnung. Hierin zeigtFurther details of the invention result from the description on the basis of the drawing. Herein shows
Fig. 1 schematisch im Achsenschnitt eine Gasentladungsröhre, die für die Verwendung in einem erfindungsgemäßen Schalter geeignet ist,Fig. 1 is a schematic axial section of a gas discharge tube for use in an inventive Switch is suitable,
Schalter für UltrahochfrequenzenergieUltra high frequency power switch
Anmelder:Applicant:
Compagnie Generale de Telegraphie
sans FiI, ParisCompagnie Generale de Telegraphie
sans FiI, Paris
Vertreter: DipL-Ing, E Prinz, Patentanwalt,
Gräfelfing bei München, Aribostr. 14Representative: Dipl-Ing, E Prinz, patent attorney,
Graefelfing near Munich, Aribostr. 14th
Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 5. Februar 1953Claimed priority:
France 5 February 1953
Pierre Tcheditch und Michel Lamy, Paris,
sind als Erfinder genannt wordenPierre Tcheditch and Michel Lamy, Paris,
have been named as inventors
Fig. 2 schematisch im Sohrägbild eine erste Ausführungsart des erfindungsgemäJßen Schalters,Fig. 2 schematically in the Sohrägbild a first embodiment of the switch according to the invention,
Fig. 3 und 4 die Ersatzschaltbilder des erfindungsgemäßen Schalters bei ausgeschalteter bzw. eingeschalteter Gasentladungsröhre, '3 and 4 the equivalent circuit diagrams of the switch according to the invention when it is switched off and switched on Gas discharge tube, '
Fig. 5 und 6 zwei andere Ausführungsarten des erfindungsgemäßen Schalters und5 and 6 two other embodiments of the switch according to the invention and
Fig. 7 eine weitere Ausführungsart des erfindungsgemäßen Schalters, worin der letztere aus einem in eine koaxiale Leitung eingefügten Hohlraumresonator besteht.7 shows a further embodiment of the invention Switch, in which the latter consists of a cavity resonator inserted in a coaxial line consists.
Fig. 1 zeigt eine zylindrische Glasrohre 1, die mitFig. 1 shows a cylindrical glass tube 1 with
einem ionisierbaren Gas oder einer Gasmischung unter niedrigem Druck gefüllt ist. Dieses Gas ist beir spielsweise ein Edelgas, wie Xenon oder Argon, oder Quecksilberdampf. Die Röhre besitzt an ihrem einen Ende eine Glühkathode 2 und am anderen Ende eine Anode 4. Eine Gleichstromquelle 3 ist mittels eines Kreises 5 zwischen Anode 4 und Kathode 2 eingeschaltet. an ionizable gas or a gas mixture under low pressure. This gas is on for example a noble gas such as xenon or argon, or mercury vapor. The tube has one on her End a hot cathode 2 and at the other end an anode 4. A direct current source 3 is by means of a Circuit 5 between anode 4 and cathode 2 switched on.
Wenn der Kreis 5 geschlossen wird und die zwischen Anode 4 und Kathode 2 angelegte Spannung einen geeigneten Wert besitzt, wird bekanntlich das in der Röhre 1 enthaltene Gas ionisiert, wobei diese Ionisation verschwindet, wenn die zwischen den Elektroden 2 und 4 angelegte Spannung unterbrodhen wird.When the circuit 5 is closed and the voltage applied between anode 4 and cathode 2 has a suitable value, it is known that the gas contained in the tube 1 is ionized, whereby this Ionization disappears when the voltage applied between electrodes 2 and 4 is interrupted will.
Wenn eine solche Röhre nicht ionisiert ist, hat sie einen kapazitiven Leitwert. Während ihrer Ionisierung besitzt sie einen gleichzeitig induktiven und Ohmschen Leitwert.When such a tube is not ionized, it has a capacitive conductance. During their ionization it has an inductive and ohmic conductance at the same time.
Fig. 2 zeigt einen Ultrahochfrequenzschalter A gemäß der Erfindung, der eine Röhre nach Art der Fig. 1 enthält.FIG. 2 shows an ultra-high frequency switch A according to the invention which contains a tube of the type shown in FIG.
709 546/323709 546/323
Dieser Schalter umfaßt einen' Teil 10 eines rechteckigen Hohlleiters, längs dessen sich beispielsweise eine H01-WeIIe fortpflanzt. Eine gasgefüllte Röhre 11, die der Röhre 1 entspricht, ist in den Leiter 10 eingefügt. Die Längsachse dieser Röhre ist parallel zu den Kraftlinien des in dem Leiter sich ausbreitenden elektrischen Feldes.This switch comprises a 'part 10 of a rectangular waveguide, along which, for example, a H 01 wave propagates. A gas-filled tube 11, which corresponds to the tube 1, is inserted into the conductor 10. The longitudinal axis of this tube is parallel to the lines of force of the electric field propagating in the conductor.
.Die Röhre wird mit. Hilfe z.weier zylindrischer Metallhülsen 12 in dem Leiter 10 gehalten..The tube is with. With the help of two cylindrical metal sleeves 12 held in the conductor 10.
'Filters A so verschoben werden, daß dieses Filter für die in dem Leiter 10 sich fortpflanzende Ultrahochfrequenzenergie einen Kurzschluß darstellt. Unter diesen Umständen wird die Fortpflanzung dieser Energie jenseits des Filters A unmöglich gemacht. Die Hülsen 12 sind so eingerichtet, daß sie jede Strahlung nach außen verhindern. Sie stellen dämpfende Hohlleiter dar, deren Grenzfrequenz erheblich höher als die Frequenz der in dem Leiter ausge-'Filters A are shifted so that this filter represents a short circuit for the ultra-high frequency energy propagating in the conductor 10. Under these circumstances, the propagation of this energy beyond the filter A is made impossible. The sleeves 12 are designed so that they prevent any radiation to the outside. They represent attenuating waveguides whose cut-off frequency is considerably higher than the frequency of the
Zwei Irisblenden 13 und 14 sind in dem Leiter 10 io breiteten H01-WeIIe liegt.Two iris diaphragms 13 and 14 are located in the conductor 10 io wide H 01 -WeIIe.
senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Ultrahoch- Fig. 5 zeigt einen Schalter, der aus zwei hinter-perpendicular to the direction of propagation of the ultra-high Fig. 5 shows a switch that consists of two rear
einanderliegenden Filtern nach Fig. 2 besteht, die in den betrachteten Wellenleiter eingefügt sind. Diese "Filter sind im Querschnitt durch eine zu den Achsen der beiden Röhren senkrechte Ebene dargestellt. Ihre Wirkungen verstärken sich.lying filters according to FIG. 2, which are inserted into the waveguide under consideration. These "Filters are shown in cross-section through a plane perpendicular to the axes of the two tubes. Your Effects are amplified.
In dieser Figur bedeutet 20 einen Wellerleiter, in den die beiden Filter 21 und 22 eingefügt sind. Sie bestehen aus den Gasentladungsröhren 211 und 221 liegt, wobei ls die scheinbare Wellenlänge in dem ?° und zwei' Paaren von Irisblenden 212, 213 bzw. 222, In this figure, 20 denotes a waveguide into which the two filters 21 and 22 are inserted. They consist of the gas discharge tubes 211 and 221 , where l s is the apparent wavelength in the? ° and two 'pairs of iris diaphragms 212, 213 and 222, respectively,
frequenzwelle angebracht.. Diese. Iris.blenden haben vorzugsweise, jedoch nicht notwendig, induktiven Charakter "und haben in "diesem "Falle einen Abstand voneinander, der zwischenfrequency wave attached .. This. Have iris preferably, but not necessarily, of an inductive character "and in" this "case they are at a distance from each other, the between
undand
Leiter ist. Diese beiden Irisblenden bestehen· aus übereinstimmenden flächen, rechteckigen Metallplatten, deren eine Abmessung gleich der Breite der Schmalseite des Leiters ist. Diese Plätten liegen in einer Ebene senkrecht zur Längsachse des Leiters. Sie bilden ein Bandpaßfilter A, das so abgestimmt ist, daß es die Energiefortpflanzung in dem Leiter gestattet. Wenn das Filter A vor Einführung in den Leiter abgestimmt wurde, muß die leichte Verstimmung, die durch die Anwesenheit der Röhre verursacht wird, durch geeignetes Nachstellen des Filters ausgeglichen werden.Head is. These two iris diaphragms consist of matching flat, rectangular metal plates, one dimension of which is equal to the width of the narrow side of the conductor. These plates lie in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the conductor. They form a band pass filter A which is tuned to allow energy to propagate in the conductor. If the filter A has been tuned prior to insertion into the conductor, the slight detuning caused by the presence of the tube must be compensated for by suitable readjustment of the filter.
Wären die Irisblenden von kapazitivem Typ, so müßte ihr Abstand zwischen den Grenzen 0 undIf the iris diaphragms were of the capacitive type, their distance between the limits 0 and
223. Die Irisblenden 212 und 213 sowie 222 und 223 haben jeweils einen Abstand voneinander, der zwischen 223. The iris diaphragms 212 and 213 and 222 and 223 each have a distance from one another that is between
AgAg j Agj Ag
liegt, wobei λε wie oben die scheinbare Wellenlänge der H01-WeIIe bedeutet.is, where λ ε as above means the apparent wavelength of the H 01 wave.
Die Irisblenden 213 und 222 haben angenähertThe iris diaphragms 213 and 222 have approximated
einen Abstand von -;- voneinander. 4 a distance of -; - from each other. 4th
AgAg Ί - Ag Ί - Ag -ι *J An -ι * J An
--4- oder γ und —£- --4- or γ and - £ -
Bei 23 ist schematisch eine Last angedeutet. Die Welle wird in Richtung des Pfeiles F fortgepflanzt.At 23 a load is indicated schematically. The wave is propagated in the direction of arrow F.
Ein in dieser Weise aufgebauter Schalter für ein Frequenzband, dessen Mitte bei 3200 MHz liegt, verhält sich im offenen Zustand als ein Filter mit einem Durchlaßband von im wesentlichen ±3%. Wenn die Röhren nicht ionisiert sind, wenn also der Schalter offen ist, bewirkt er nur einen unbedeutenden Verlust von beispielsweise 0,5 db. Bei Schließung des Schal-A switch constructed in this way for a frequency band whose center is at 3200 MHz behaves when open as a filter with a passband of essentially ± 3%. If the Tubes are not ionized, so when the switch is open it causes negligible loss of, for example, 0.5 db. When the switchgear closes
liegen.lie.
Der in Fig. 2 dargestellte Schalter arbeitet auf fol- 40 ters (Röhren ionisiert) liefert er eine Dämpfung der gende Weise: Größenordnung von 45 db in dem Band, die in einemThe switch shown in FIG. 2 operates on tortes (ionized tubes), it provides attenuation of the low way: order of magnitude of 45 db in the band that in one
Wenn die Röhre 11 nicht ionisiert ist, geht die Band von ±10% sich von 40 auf 25 db ändert. Ultrahochfrequenzenergie frei durch das Filter A Fig. 6 zeigt eine andere Ausführungsart des erfin-If the tube 11 is not ionized, the band goes by ± 10% changes from 40 to 25 db. Ultra-high frequency energy freely through the filter A Fig. 6 shows another embodiment of the invention
hindurch. Wird die Röhre ionisiert, so verstimmt sie dungsgemäßen Schalters. Der Schalter stimmt mit das Filter/4, dessen Durchlaßband verschoben wird. 45 demjenigen in Fig. 5 überein, jedoch ist das Filter, Das Fortpflanzungsband der Ultrahochfrequenz- das den Schalter bildet, als Abzweigung an den energie liegt bei geeigneter Einstellung außerhalb des Leiter 20 α angeschlossen.through. If the tube is ionized, it detunes the switch according to the invention. The switch agrees the filter / 4, the passband of which is shifted. 45 corresponds to that in Fig. 5, but the filter is The ultra-high frequency propagation band that forms the switch, as a junction to the energy is connected outside of the conductor 20 α with a suitable setting.
Durchlaßbandes des Filters. Sie kann also nicht mehr Es ist dem Fachmann bekannt, daß in Überein-Pass band of the filter. It is therefore no longer possible. It is known to the person skilled in the art that in correspondence
den Leiter 10 durchlaufen. Stimmung mit den feststehenden Grundsätzen dergo through the conductor 10. Mood with the established principles of
Der Kreis, der durch den Teil 10 des Wellenleiters, 50 Hohlleitertechnik ein solches Filter imstande ist, in in den das Filter- eingeschaltet ist, gebildet wird, den Wellenleiter entweder eine unendlich große Impeist bei Abschaltung der Röhre äquivalent dem Kreis danz oder überhaupt keine Impedanz einzuführen, der Fig. 3, worin L1 und C1 die Impedanzen dar- wenn der Schalter ein- oder ausgeschaltet wird, je stellen, die durch die Irisblenden 13 und 14 am Ein- nach der gesamten elektrischen Länge der Abzweigang des Filters A eingeführt werden, und C2 die 55 gung (Fig. 6), der elektrischen Länge des Abstandes Impedanz der abgeschalteten Röhre 11 bedeutet. Da zwischen der Irisblende 223 und der Wand desThe circle, which is formed by the part 10 of the waveguide, 50 waveguide technology, such a filter in which the filter is switched on, the waveguide either has an infinitely large impedance equivalent to the circle when the tube is switched off or no impedance at all 3, in which L 1 and C 1 represent the impedances, when the switch is switched on or off, each represent the one introduced through the iris diaphragms 13 and 14 at the end of the entire electrical length of the branch of the filter A and C 2 denotes the voltage (Fig. 6), the electrical length of the distance impedance of the switched off tube 11 . Since between the iris diaphragm 223 and the wall of the
Leiters 20a sowie jenachdem ob die Abzweigung an diejenige Wand des Leiters 20a angeschlossen ist, die senkrecht zu den elektrischen Kraftlinien der fortgepflanzten Energie ist oder nicht.Conductor 20a and depending on whether the junction is connected to that wall of the conductor 20a which perpendicular to the electric lines of force of the propagated energy or not.
Wenn beispielsweise der Schalter offen ist, d. h. wenn die Röhren eingeschaltet sind, kann die dem Leiter 20 α eingeprägte Impedanz unendlich groß sein. Wenn der Schalter geschlossen wird, kann die dem von dem Filter A der Fortpflanzung der Ultrahoch- 65 Leiter eingeprägte Impedanz Null sein, und die frequenzenergie in dem Leiter entgegengebracht wird, Energie wird dann .in Richtung der Last 23 α frei durch die Einführung der Induktanz L2 und des Wi- fortgepflanzt.For example, when the switch is open, ie when the tubes are switched on, the impedance impressed on the conductor 20 α can be infinitely large. When the switch is closed, the impedance impressed by the filter A of the propagation of the ultra-high conductors 65 can be zero, and the frequency energy in the conductor is met, energy is then released in the direction of the load 23 α through the introduction of inductance L 2 and the Wi- propagated.
derstandesi? der eingeschalteten Röhreil wesent- Fig. 7 zeigt im Querschnitt eine andere Ausfülh-derstandesi? the switched-on tube part essential- Fig. 7 shows in cross section another Ausfülh-
lich verändert. Offenbar kann bei geeigneter Wahl rungsart des erfindungsgemäßen Schalters. Bei dieser und Anordnung der Röhre das Durchlaßband des 70 Ausführungsart besteht das Filter aus einem Hohl-Lich changed. Apparently, with a suitable choice, the switch according to the invention can be used. At this and arrangement of the tube the pass band of the 70 version, the filter consists of a hollow
das Filter- auf das in dem Leiter 10 fortgepflanzte Frequenzband abgestimmt ist, ist sein Parallelwiderstand unendlich, und die-Energie breitet sich frei in dem Leiter aus.the filter on that propagated in the conductor 10 Frequency band is tuned, its parallel resistance is infinite, and the energy freely propagates in the leader.
Fig. 4, worin L2 die Induktanz und R den Widerstand der eingeschalteten Röhre 11 bedeutet, zeigt dasselbe Ersatzschaltbild wie Fig. 3 bei Einschaltung der Röhre 11. Wie man sieht, ist der Leitwert, derFig. 4, wherein L 2 is the inductance and R is the resistance of the switched-on tube 11, shows the same equivalent circuit diagram as shown in FIG. 3 at start up tube 11. As can be seen, the conductivity, the
raumresonator 30, der beispielsweise die Gestalt eines Toroids haben kann und in seiner Mitte einen verengten Teil 31 aufweist. Eine Röhre 33 von der erwähnten Art ist in die Achse dieses verengten Teiles eingefügt. Dieser Schalter ist in eine koaxiale Übertragungsleitung 32 eingefügt, an die er mit zwei Kopplungsschleifen 34 und 35 angekoppelt ist. Der in Fig. 7 dargestellte Schalter arbeitet ebenso wie der in Fig. 1 dargestellte.space resonator 30, for example the shape of a May have toroids and has a narrowed portion 31 in its center. A tube 33 of the aforementioned Art is inserted into the axis of this narrowed part. This switch is in a coaxial transmission line 32 inserted to which it is coupled with two coupling loops 34 and 35. The in FIG. 7 operates in the same way as that shown in FIG.
Der erfindungsgemäße Schalter hat den Vorteil, den Geräuschfaktor des Empfängers, an dessen Eingang er angeordnet sein kann, nur leicht zu beeinflussen. Versuche haben gezeigt, daß ein Empfänger mit einem Geräuschfaktor von 13 db, der hinter einem System mit vier Schaltstellungen angeordnet ist, einen nur auf 13,5 db erhöhten Geräuschfaktor besitzt.The switch according to the invention has the advantage of reducing the noise factor of the receiver at its input it can be arranged only to be easily influenced. Tests have shown that a receiver with a noise factor of 13 db, which is arranged behind a system with four switch positions, has a noise factor that has only been increased to 13.5 db.
Die dargestellten Ausführungsbeispiele können jede im Bereich des fachmännischen Könnens liegende Abänderung erfahren. Insbesondere können die erfindungsgemäßen Schalter, ohne den Erfindungs- ao bereich zu überschreiten, in Mehrkanalschalter zusammengefaßt werden, die eine selektive öffnung mehr als eines Fortpflanzungsweges für die Ausbreitung der Ultrahochfrequenzenergie gestatten.The exemplary embodiments shown can each be within the range of the skilled person Experience change. In particular, the switches according to the invention, without the invention ao range to be exceeded in multi-channel switches, which have a selective opening allow more than one path of propagation for ultra-high frequency energy to propagate.
Claims (12)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR1009257X | 1953-02-05 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1009257B true DE1009257B (en) | 1957-05-29 |
Family
ID=9568010
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEC8839A Pending DE1009257B (en) | 1953-02-05 | 1954-02-04 | Switch for ultra-high frequency energy |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1009257B (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB582768A (en) * | 1943-02-25 | 1946-11-27 | Marconi Wireless Telegraph Co | Improvements in switching in wave guide transmission systems |
US2592551A (en) * | 1949-01-07 | 1952-04-15 | Warren H Flarity | Switching system for high-power radio-frequency energy |
-
1954
- 1954-02-04 DE DEC8839A patent/DE1009257B/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB582768A (en) * | 1943-02-25 | 1946-11-27 | Marconi Wireless Telegraph Co | Improvements in switching in wave guide transmission systems |
US2592551A (en) * | 1949-01-07 | 1952-04-15 | Warren H Flarity | Switching system for high-power radio-frequency energy |
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