DE202013004395U1 - Audio switcher - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zum Auswählen einer Audiokomponente aus einer Vielzahl von Audiokomponenten und zum Verbinden von Anschlüssen (110a, 110b, 110c) der ausgewählten Audiokomponente mit mindestens einem Ausgang (170), wobei die Anschlüsse (110a, 110b, 110c) Audiosignale und Bezugsmassen aufweisen, und wobei die Vorrichtung ferner folgendes aufweist: Detektorschaltungen (140b, 140c) zum Detektieren anliegender Audiosignale für jede Audiokomponente; mindestens eine Vorrichtung zum Verbinden (160, 190, 220a, 220b, 220c) von Anschlüssen der Vielzahl von Audiokomponenten mit dem Ausgang basierend auf einem Ergebnis der Detektorschaltung; wobei die Vorrichtung zum Verbinden (160, 190, 220a, 220b, 220c) der Anschlüsse der Vielzahl von Audiokomponenten mit dem Ausgang (170) für jede Audiokomponente folgendes aufweist: mindestens eine Schaltvorrichtung (160) für mindestens ein analoges Audiosignal, und mindestens eine Schaltvorrichtung (220a, 220b, 220c) für mindestens eine Bezugsmasse.Apparatus for selecting an audio component from a plurality of audio components and for connecting terminals (110a, 110b, 110c) of the selected audio component to at least one output (170), the terminals (110a, 110b, 110c) having audio signals and reference ground, and wherein the apparatus further comprises: detector circuits (140b, 140c) for detecting adjacent audio signals for each audio component; at least one device for connecting (160, 190, 220a, 220b, 220c) ports of the plurality of audio components to the output based on a result of the detector circuit; wherein the means for connecting (160, 190, 220a, 220b, 220c) the terminals of the plurality of audio components to the output (170) for each audio component comprises at least one switching device (160) for at least one analog audio signal, and at least one switching device (220a, 220b, 220c) for at least one reference ground.
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Audioumschalter, mit dem eine Audioquelle bzw. Audiokomponente aus mehreren Audioquellen bzw. Audiokomponenten ausgewählt und mit mindestens einem Ausgang verbunden werden kann. Eine Audiokomponente im Sinne der Erfindung ist ein Gerät, welches unter anderem Audiosignale erzeugt, wie z. B. ein CD Spieler, ein PC, ein mobiler oder stationärer Musikspieler, ein Radio- oder Fernsehgerät oder auch ein Mobiltelefon.The present invention relates to an audio switch, with which an audio source or audio component can be selected from a plurality of audio sources or audio components and connected to at least one output. An audio component within the meaning of the invention is a device which, inter alia, generates audio signals, such. As a CD player, a PC, a mobile or stationary music player, a radio or television or a mobile phone.
Stand der TechnikState of the art
Im Stand der Technik sind Audioumschalter bekannt, mit denen ein Nutzer über mechanische Schalter oder durch Steuern von elektronischen Schaltern Audioquellen bzw. Audiokomponenten mit einem Ausgang verbinden kann. Der Ausgang kann mit einem Verstärker und entsprechenden Lautsprechern verbunden sein, so dass der Nutzer über den Audioumschalter eine Audioquelle auswählt, die er hören möchte.In the prior art, audio switches are known, with which a user can connect audio sources or audio components to an output via mechanical switches or by controlling electronic switches. The output can be connected to an amplifier and corresponding speakers, so that the user selects an audio source that he wants to hear via the audio switcher.
Dabei besteht das Problem, dass die verschiedenen Audioquellen oder Audiokomponenten unterschiedliche Massepotentiale aufweisen können. Das betrifft vor allem Geräte, bei denen das Massepotential der Audio- und/oder Steuersignale nicht galvanisch von der Netzmasse oder einer anderen Masse, z. B. der Masse eines Antennenanschlusses getrennt ist. Da in dem Umschalter die Masseverbindungen der angeschlossenen Audiokomponenten verbunden werden, entsteht eine Masseschleife. In dieser Masseschleife kommt zu Potentialausgleichsströmen, die sich als störendes Brummen bemerkbar machen.There is the problem that the different audio sources or audio components may have different ground potentials. This concerns especially devices in which the ground potential of the audio and / or control signals are not galvanic from the mains ground or another mass, z. B. the mass of an antenna terminal is disconnected. Since the ground connections of the connected audio components are connected in the switch, a ground loop is created. In this ground loop comes to potential equalization currents, which are noticeable as a disturbing hum.
In einem beispielhaften Aufbau soll zwischen einem Audioausgang eines PCs und einem Audioausgang eines Empfangsgerätes mit Antennenanschluss umgeschaltet werden. Der Audioausgang des PCs ist nicht galvanisch von der Netzmasse getrennt. Ebenfalls ist der Audioausgang des Empfangsgerätes nicht galvanisch von der Antennenmasse getrennt. Werden beide Geräte mit dem Umschalter verbunden, entsteht eine Verbindung zwischen der Masse des Stromnetzes des PCs und der Antennenmasse des Empfangsgerätes. Somit wird die Netzmasse mit der Antennenmasse nicht nur an einem zentralen Erdungspunkt, sondern auch in dem Umschalter verbunden, was eine Masseschleife entstehen lässt.In an exemplary structure is to be switched between an audio output of a PC and an audio output of a receiving device with antenna connection. The PC's audio output is not galvanically isolated from the mains ground. Also, the audio output of the receiver is not galvanically isolated from the antenna ground. If both devices are connected to the switch, a connection is established between the ground of the power network of the PC and the antenna ground of the receiving device. Thus, the network ground is connected to the antenna ground not only at a central grounding point, but also in the switch, which creates a ground loop.
Um das Brummen zu vermeiden, sind im Stand der Technik galvanische Trennstufen bekannt, die zwischen dem Antenneneingang des Empfangsgerätes und dem Antennenanschluss geschaltet werden und somit die Bildung der Masseschleife vermeiden. Auch kann die Spannungsversorgung galvanisch getrennt ausgeführt werden, was aber nicht bei allen Geräten möglich ist (z. B. PC). Neben dem galvanischen Trennen der Stromversorgung oder der Antennenverbindung ist auch eine galvanische Trennung der Signalleitung z. B. mittels Übertrager möglich. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass die Übertrager meist keine lineare Kennlinie sowie eine beschränkte Bandbreite haben, was die Einsatzmöglichkeiten insbesondere im Audiobereich beschränkt.To avoid humming, in the prior art galvanic isolation stages are known, which are connected between the antenna input of the receiving device and the antenna port and thus avoid the formation of the ground loop. The power supply can also be galvanically isolated, but this is not possible with all devices (eg PC). In addition to the galvanic separation of the power supply or the antenna connection is also a galvanic isolation of the signal line z. B. possible by means of transformers. It should be noted that the transformers usually have no linear characteristic and a limited bandwidth, which limits the possible applications, especially in the audio field.
In tontechnischen Geräten kann auch ein sogenannter „Groundlift”-Schalter vorgesehen werden. Mit diesem wird die Verbindung zwischen dem Schutzleiteranschluss des Gerätes und der Signalmasse im Gerät aufgetrennt. Dazu wird in der Regel ein Kondensator eingesetzt, wobei Nachteile bezüglich der Unempfindlichkeit gegenüber Funkeinstrahlungen und anderen kapazitiven Störeinflüssen entstehen.In audio engineering equipment, a so-called "groundlift" switch can also be provided. With this the connection between the protective conductor connection of the device and the signal ground in the device is separated. For this purpose, a capacitor is usually used, with disadvantages with respect to the insensitivity to radio incursions and other capacitive interference effects arise.
Die hier dargestellte Erfindung ermöglicht es, verschiedene Audioquellen bzw. Audiokomponenten ohne die Bildung von Masseschleifen und das dadurch entstehende Brummgeräusch umzuschalten.The invention presented here makes it possible to switch various audio sources or audio components without the formation of ground loops and the resulting buzzing sound.
Es wird eine Vorrichtung zum Auswählen einer Audiokomponente aus einer Vielzahl von Audiokomponenten und zum Verbinden von Anschlüssen der ausgewählten Audiokomponente mit mindestens einem Ausgang vorgestellt, wobei die Anschlüsse Audiosignale und Bezugsmassen aufweisen, und wobei die Vorrichtung Detektorschaltungen zum Detektieren anliegender Audiosignale für jede Audiokomponente sowie mindestens eine Vorrichtung zum Verbinden von Anschlüssen der Vielzahl von Audiokomponenten mit dem Ausgang basierend auf einem Ergebnis der Detektorschaltung aufweist und wobei die Vorrichtung zum Verbinden der Anschlüsse der Vielzahl von Audiokomponenten mit dem Ausgang für jede Audiokomponente mindestens eine Schaltvorrichtung für mindestens ein analoges Audiosignal, und mindestens eine Schaltvorrichtung für mindestens eine Bezugsmasse aufweist.A device is presented for selecting an audio component from a plurality of audio components and for connecting terminals of the selected audio component having at least one output, the terminals having audio signals and reference ground, and wherein the device comprises detector circuits for detecting adjacent audio signals for each audio component and at least one An apparatus for connecting terminals of the plurality of audio components to the output based on a result of the detector circuit, and wherein the means for connecting the terminals of the plurality of audio components to the output for each audio component comprises at least one switching device for at least one analog audio signal, and at least one switching device for at least one reference ground.
In einem Anwendungsbeispiel weisen die Anschlüsse der Vielzahl von Audiokomponenten weiterhin digitale Steuersignale auf, und die Vorrichtung zum Verbinden der Anschlüsse der Vielzahl von Audiokomponenten mit dem Ausgang für jede Audiokomponente weist weiterhin mindestens eine Schaltvorrichtung für mindestens ein digitales Steuersignal auf. Dadurch können Masseschleifen auch für digitale Steuersignale zum Datenaustausch zwischen Audiokomponenten verhindert werden.In an application example, the terminals of the plurality of audio components further comprise digital control signals, and the means for connecting the terminals of the plurality of audio components to the output for each audio component further comprises at least one switching device for at least one digital control signal. As a result, ground loops can also be prevented for digital control signals for data exchange between audio components.
In einem weiteren Anwendungsbeispiel weist die Vorrichtung eine Steuereinrichtung auf, die vor dem Verbinden des mindestens einen Audiosignals der ausgewählten Audiokomponente den Signalpegel des Audiosignals absenkt und nach dem Verbinden den Signalpegel wieder anhebt. Dadurch wird verhindert, dass der Schaltvorgang und eventuell auftretende Schaltspitzen am Ausgang hörbar sind.In a further example of application, the device has a control device which provides connecting the at least one audio signal of the selected audio component lowers the signal level of the audio signal and after the connection raises the signal level again. This prevents the switching process and any possible switching spikes from being audible at the output.
In einem weiteren Anwendungsbeispiel weist die Steuereinrichtung einen Zeitgeber auf, der den zeitlichen Ablauf des Absenkens des Signalpegels, des Verbindens mit dem Ausgang und des Anhebens des Signalpegels der mindestens einen Audiosignalleitung steuert. Hiermit wird vorteilhaft die zeitliche Abfolge des Schaltvorgangs automatisch gesteuert.In a further application example, the control device has a timer, which controls the time sequence of the lowering of the signal level, the connection to the output and the raising of the signal level of the at least one audio signal line. This advantageously the time sequence of the switching operation is controlled automatically.
In weiteren Anwendungsbeispielen weist die Vorrichtung Konditionierungsschaltungen zum Konditionieren der Anschlüsse für jede Audiokomponente auf. Die Konditionierungsschaltungen können als analoge Konditionierungsschaltungen für analoge Audiosignale ausgeführt sein und vorzugsweise Verstärker aufweisen, bei denen die Verstärkung manuell über Potentiometer einstellbar ist. Dadurch können die Pegeldifferenzen zwischen unterschiedlichen Audiokomponenten ausgeglichen werden, so dass alle Audiokomponenten bei gleicher eingestellter Lautstärke ein gleich lautes Signal liefern. Zusätzlich ist ein Rechts/Links Abgleich möglich.In other example applications, the device includes conditioning circuits for conditioning the ports for each audio component. The conditioning circuits may be implemented as analog conditioning circuits for analog audio signals and preferably comprise amplifiers in which the gain is manually adjustable via potentiometers. As a result, the level differences between different audio components can be compensated, so that all audio components deliver an equal loud signal at the same set volume. In addition, a right / left adjustment is possible.
In zusätzlichen Anwendungsbeispielen weisen die Konditionierungsschaltungen digitale Konditionierungsschaltungen für digitale Steuersignale auf, die bevorzugt als Schmitt-Trigger ausgeführt sind. Somit wird eine hohe Signalqualität auch für die digitalen Steuersignale ermöglicht.In additional application examples, the conditioning circuits include digital conditioning circuits for digital control signals, which are preferably implemented as Schmitt triggers. Thus, a high signal quality is also possible for the digital control signals.
In weiteren Anwendungsbeispielen weist die mindestens eine Schaltvorrichtung für die mindestens eine Bezugsmasse einen Halbleiterschalter auf, der bevorzugt als MOSFET Transistor ausgeführt ist und bevorzugt einen Durchlasswiderstand im geöffneten Zustand von 1 kOhm bis 10 kOhm aufweist. Hierdurch ist es möglich, die Bezugsmassen der verschiedenen Audioquellen so zu schalten, dass störendes Brummen durch Potentialausgleichströme verhindert wird.In further application examples, the at least one switching device for the at least one reference ground to a semiconductor switch, which is preferably designed as a MOSFET transistor and preferably has an on-state resistance in the open state of 1 kOhm to 10 kOhm. This makes it possible to switch the reference ground of the various audio sources so that disturbing hum by potential equalization currents is prevented.
Die Detektorschaltung kann in einem Anwendungsbeispiel eine Integrationsschaltung aufweisen. Dadurch wird vorteilhaft ein anliegendes Audiosignal erkannt, welches in Abhängigkeit von der zugewiesenen Priorität des Eingangs automatisch mit dem Ausgang verbunden wird.The detector circuit may comprise an integration circuit in an application example. As a result, an applied audio signal is advantageously detected, which is automatically connected to the output depending on the assigned priority of the input.
In zusätzlichen Anwendungsbeispielen werden Spannungsversorgungen mit galvanisch voneinander getrennten Versorgungsspannungen und Bezugsmassen vorgesehen, wobei bevorzugt für jeden Anschluss eine eigene Spannungsversorgung mit galvanisch voneinander getrennten Versorgungsspannungen und Bezugsmassen vorgesehen ist. Das ermöglicht eine vollständige galvanische Trennung der Eingänge und verhindert Masseschleifen über die Versorgungsspannung.In additional application examples power supplies are provided with galvanically separated supply voltages and reference ground, preferably for each connection a separate power supply with galvanically separated supply voltages and reference ground is provided. This enables complete galvanic isolation of the inputs and prevents ground loops via the supply voltage.
In zusätzlichen Anwendungsbeispielen wird das mindestens eine analoge Audiosignal mit zwei analogen Audiosignalen des Ausgangs verbunden, wobei die Vorrichtung weiterhin auch zwei oder mehrere Ausgänge aufweisen kann, mit denen die Anschlüsse der ausgewählten Audiokomponente verbunden werden. Das ermöglicht das Verbinden einer Audiokomponente mit zwei Ausgängen oder beispielsweise mit einem Verstärker mit 4 oder mehr Lautsprechern, wie z. B. bei Surround-Geräten.In additional application examples, the at least one analog audio signal is connected to two analog audio signals of the output, and the device may further include two or more outputs to which the terminals of the selected audio component are connected. This allows the connection of an audio component with two outputs or, for example, with an amplifier with 4 or more speakers, such. B. in surround devices.
In einem Anwendungsbeispiel können Anschlüsse auch optische Anschlüsse aufweisen. Das ermöglicht das Verbinden von Audiokomponenten mit digitalen, optischen Ausgängen.In one application example, ports may also have optical ports. This allows you to connect audio components to digital, optical outputs.
In einem anderen Anwendungsbeispiel kann ein Anschluss für ein Aktivierungssignal vorhanden sein, der mit dem Ausgang galvanisch getrennt verbunden ist, und zwar ggf. über die Steuereinrichtung. Das Aktivierungssignal kann vorteilhaft bei Audiokomponenten bestimmter Hersteller zum Detektieren angeschlossener und betriebsbereiter Audiokomponenten verwendet werden.In another application example, a connection for an activation signal may be present, which is electrically isolated from the output, possibly via the control device. The activation signal can be advantageously used in audio components of certain manufacturers for detecting connected and ready-to-use audio components.
Detaillierte BeschreibungDetailed description
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindungen werden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt:Preferred embodiments of the invention will be described below with reference to the drawing. In the drawing shows:
Die Eingänge
Beispielsweise liegen am Eingang
Das Datensignal ist wahlweise vorgesehen und kann ein digitales Steuersignal sein, was einen An/Aus Zustand darstellen kann. Das Datensignal kann aber auch ein serielles Signal sein, bei dem Information durch Wechseln des Pegels übertragen wird. Beispielsweise werden serielle Steuersignale genutzt, um Informationen zwischen den Audiokomponente auszutauschen. Das können Fernbedienungsbefehle oder auch Steuer-, Informations- oder Konfigurationsdaten sein. In einem Anwendungsbeispiel können mehrere digitale Steuersignale vorliegen oder Informationen auf mehreren digitalen Steuersignalen übertragen werden, z. B. bei Netzwerkanschlüssen.The data signal is optionally provided and may be a digital control signal, which may represent an on / off state. The data signal but can also be a serial signal in which information is transmitted by changing the level. For example, serial control signals are used to exchange information between the audio component. These can be remote control commands or also control, information or configuration data. In an application example, multiple digital control signals may be present or information may be transmitted on multiple digital control signals, e.g. B. at network connections.
Das Aktivierungssignal ist wahlweise vorgesehen und ist ein digitales Steuersignal mit dem festgestellt wird, ob eine Audiokomponente an den Umschalter angeschlossen wurde und betriebsbereit ist. Das Aktivierungssignal kann beispielsweise auch zur Signalisierung dienen, um Aktivlautsprecher in einen Betriebszustand zu versetzen bzw. ein- und auszuschalten. Das Aktivierungssignal kann z. B. eine geschaltete Spannung sein, die einen Pegel von z. B. +5 V aufweist, wenn die Audiokomponente betriebsbereit ist. Die Spannung kann einen Pegel von z. B. 0 V aufweisen, wenn die Audiokomponente ausgeschaltet ist oder nicht angeschlossen ist. Die Auswertung des Aktivierungssignals ist optional. Das Aktivierungssignal wird über eine galvanische Trennstufe
Mindestens einer der Eingänge kann auch als optischer Anschluss ausgeführt sein, wie der in
Ferner können die Eingänge einen mit Funktechnik versehenen Eingang aufweisen, wie beispielsweise einen Bluetooth- oder WLAN-Empfänger.Further, the inputs may include a radio-enabled input, such as a Bluetooth or WLAN receiver.
Den analogen Audiosignalen des Eingangs
Die analogen Audiosignale jedes Eingangs
In einem Ausführungsbeispiel wird der Abgleich automatisch basierend auf Messungen der Audiosignale durchgeführt. Die Vorrichtung kann dafür einen Betriebsmodus aufweisen, in dem ein genormtes Signal eingespeist oder erzeugt wird und Pegelabweichungen basierend auf z. B. Effektivwertmessungen bestimmt werden. Anhand der Pegelabweichungen können die Verstärker dann so eingestellt werden, dass die Abweichungen ausgeglichen werden. Die Einstellung kann beispielsweise durch einstellbare elektronische Potentiometer oder programmierbare Verstärker vorgenommen werden. Zusätzlich können die Einstellungen auch in einem nicht flüchtigen Speicher abgelegt werden.In one embodiment, matching is performed automatically based on measurements of the audio signals. The device may for this purpose have an operating mode in which a standardized signal is fed or generated and level deviations based on z. B. RMS measurements can be determined. Based on the level deviations, the amplifiers can then be adjusted so that the deviations are compensated. The setting can be made, for example, by adjustable electronic potentiometers or programmable amplifiers. In addition, the settings can also be stored in a non-volatile memory.
Die konditionierten Audiosignale sind mit einem Schalter
Die oben beschriebenen digitalen Steuersignale sind mit digitalen Konditionierungsschaltungen
Für jeden Eingang
Die Schalter
Die Steuereinrichtung
Eine Aufgabe der Steuereinrichtung
Jedem Anschluss ist eine unterschiedliche Priorität zugeordnet. Die Priorität kann den Anschlüssen so zugeordnet sein, wie es im Ausführungsbeispiel beschrieben ist. Jedoch ist eine andere Prioritätszuordnung ohne weiteres möglich und im Bereich der vorliegenden Erfindung. Die Zuordnung der Priorität kann fest eingestellt sein oder dynamisch erfolgen. Beispielsweise kann eine Prioritätszuordnung der Anschlüsse in der Steuereinrichtung
Ein bereits verbundener Eingang
Eine weitere Aufgabe der Steuereinrichtung
Die Steuereinrichtung
Wie bereits weiter oben beschrieben, wird für jeden Eingang die Detektorschaltung
Allerdings kann die galvanische Trennung dazu führen, dass zwischen den einzelnen Bezugsmassen große Potentialunterschiede entstehen, die zur Zerstörung der elektrischen Schaltungen führen können. Deshalb sind die Potentiale über geeignete Widerstände mit der Bezugsmasse des Ausgangs verbunden. Der geeignete Widerstand hat bevorzugt einen Wert im Bereich von 1 kOhm bis 10 kOhm. Wird der Widerstand zu klein gewählt, fließen hörbare Potentialausgleichsströme zwischen den verschiedenen Massen. Wird der Widerstand zu groß gewählt, können die Potentialunterschiede nicht ausreichend abgebaut werden.However, galvanic isolation can lead to large potential differences between the individual reference grounds, which can lead to the destruction of the electrical circuits. Therefore, the potentials are connected via suitable resistors to the reference ground of the output. The suitable resistance preferably has a value in the range of 1 kOhm to 10 kOhm. If the resistance is chosen too small, audible potential equalization currents flow between the different masses. If the resistance is chosen too large, the potential differences can not be reduced sufficiently.
Im Schritt
Im Schritt
Die Umschaltung ist somit erfolgt und die Signale stehen am Ausgang bereit.The switchover has thus taken place and the signals are available at the output.
Alle Merkmale und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung, wie sie oben sowie nachfolgend in den Patentansprüchen beschrieben sind, sind – soweit kompatibel und sich nicht gegenseitig ausschließend – frei miteinander kombinierbar. Beispielsweise könnten die Eingänge analoge und/oder digitale und/oder optische und/oder mit Funktechnik versehene Eingänge aufweisen und/oder es können ein Ausgang oder mehrere Ausgänge vorgesehen sein.All features and details of the present invention, as described above and below in the claims, are - as far as compatible and not mutually exclusive - freely combinable. For example, the inputs could include analog and / or digital and / or optical and / or radio-enabled inputs and / or one or more outputs may be provided.
Claims (19)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE201320004395 DE202013004395U1 (en) | 2013-05-10 | 2013-05-10 | Audio switcher |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE201320004395 DE202013004395U1 (en) | 2013-05-10 | 2013-05-10 | Audio switcher |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE202013004395U1 true DE202013004395U1 (en) | 2013-06-04 |
Family
ID=48742737
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE201320004395 Expired - Lifetime DE202013004395U1 (en) | 2013-05-10 | 2013-05-10 | Audio switcher |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE202013004395U1 (en) |
-
2013
- 2013-05-10 DE DE201320004395 patent/DE202013004395U1/en not_active Expired - Lifetime
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification |
Effective date: 20130725 |
|
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years | ||
R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years | ||
R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years | ||
R071 | Expiry of right |