DE2358673A1 - Schaltungsanordnung fuer die digitale frequenzanzeige in einem rundfunkgeraet - Google Patents

Schaltungsanordnung fuer die digitale frequenzanzeige in einem rundfunkgeraet

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Description

Licentia Patent Yerwaltungs-GmbH 6 Frankfurt/Main 70, Theodor-Stern-Kai 1
Hannover, den 15-11.1973 PT-Tö/gn H 73/90
Schaltungsanordnung für die digitale Frequenzanzeige in einem Rundfunkgerät
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für die digitale Frequenzanzeige in einem Rundfunkgerät für den AM- und FM-Bereich, bei der die Schwingungen des AM- und FM-Oszillators verstärkt, in rechteckförmige Schwingungen umgewandelt und mittels elektronischer Zähler gezählt werden»
In Rundfunkgeräten erfolgt bekanntlich die Senderanzeige durch einen Zeiger, der über einen Seilzug oder ähnliche mechanische Einrichtungen von dem Abstimmorgan - in den meisten Fällen einem Drehkondensator - angetrieben wird. Die Genauigkeit dieser Anzeige ist jedoch, abgesehen von kommerziellen Empfängern, unbefriedigend» Im Mittelwellenbereich beträgt der Fehler einige kHz uadim Kurzwellenbereich einige zehn kHz trptz Bereichsaufteilung, so daß eine genaue Einstellung der gewünschten Sender nach der Skala erschwert ist.
Zur Beseitigung dieser Nachteile ist es bekannt(Funk-Technik 1971, Heft 5, Seite 157-159 und Radio Mentor 1973, Heft 9, Seite 389-391)i eine digitale Frequenzanzeige vorzusehen»
Das Prinzip der digitalen Frequenzanzeige besteht darin, daß ' ;■;.:.-: 509823/0397 3
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die Anzahl der Schwingungen des AM- bzw. FM-Oszillators mittels eines elektronischen Zählers gezählt und nach Subtraktion der Zwischenfrequenz optisch dargestellt wird. Der Zählvorgang erfolgt periodisch während einer festgelegten Zeitdauer. Beispielsweise werden die Schwingungen alle 20 ms während einer Zeitdauer von 10 ms gezählt.
Die dem FM- bzw. AM-Oszillator entnommenen Signale sind zu schwach, um die Zählschaltungen anzusteuern. Bei der bekannten digitalen Frequenzanzeige ist deshalb jedem Oszillator ein breitbandiger "Verstärker zugeordnet, der die Schwingungen des jeweiligen Oszillators verstärkt. Die verstärkten Schwingungen werden danach in rechteckförmige Schwingungen gleicher Grund-Frequenz umgewandelt, die zur Ansteuerung der Zählschaltungen geeignet sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Schaltungsanordnungen für die digitale Frequenzanzeige zu vereinfachen.
Die Erfindung geht aus von der eingangs genannten Schaltungsanordnung und besteht darin, daß zur Verstärkung der Schwingungen des AM-Oszillators und der Schwingungen des FM-Oszillators ein so breitbandig bemessener, gemeinsamer Breitbandverstärker vorgesehen ist, daß sowohl die Oszillatorschwingungen für den AM-Bereich als auch diejenigen für den FM-Bereich erfaßt werden, und daß die Ankopplungen des Breitbandverstärkers an die Oszillatoren so lose bemessen sind, daß die Oszillatoren durch Kapazitätsänderungen des Breitbandverstärkers nicht nennenswert verstimmt werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der. Zeichnung näher
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ORIGINAL INoI3ECTED
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erläutert. Diese zeigt in
Fig. 1 und 2 Je ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
Fig. 3 und 4- je einen .erfindungsgemäßen Breitbandverstärker
Fig. 5 ein Blockschaltbild zur Erzeugung verschiedener Teilungsverhältnisse . ■
In Fig. 1 sind der FM-Oszillator 1 und der AM-Oszillator 3 eines nicht dargestellten Rundfunkempfängers zu erkennen. Je nach empfangenen Wellenbereich ist nur der FM-Oszillator 1 oder nur der AM-Oszillator 3 in Betrieb, indem nur dem jeweils benötigten Oszillator eine Versorgungsspannung U zugeführt wird. Der AM- . Oszillator 3 überstreicht bei der Abstimmung einen Frequenzbereich von etwa 0,5 bis 25 MHz, während der Frequenzbereich des FM-Oszillators 1 von etwa 100 bis 120 MHz rei,cht. Der für beide Oszillatoren 1,3 gemeinsame Breitbandverstärker 8 muß deshalb eine Bandbreite von 0,5 bis 120 MHz aufweisen. Um die Belastung der Oszillatoren 1, 3 gering zu halten und eine ausreichende Entkopplung zu erzielen, ist- für den Breitbandverstärker 8 eine hohe Verstärkung, .beispielsweise 1OQQ-fach, vorgesehen.
Der Breitbandverstärker 8 verstärkt die jeweiligen Öszillatorschwingungen und formt sie gleichzeitig in die für die folgenden digitalen Schaltkreise erforderlichen Rechteckschwingungen um. Das Eingangssignal für den Vorteiler 9 muß, z.B.. einen . Mindestpegel von 2,4· Y für eine logische 1 besitzen und darf einen maximalen Pegel von 0,4.V für eine logische 0 nicht überschreiten. Es ergibt sich als Mindestforderung eine Signalspannung, die aus einem Gleichanteil von 1 ,.A·-V und einem überlagerten Wechselanteil von 2 V „besteht. Außerdem ist zu be-
SS
rücksichtigen, daß zur Erzielung steiler Schaltflanken der Wechselanteil bereits eine Begrenzerstufe durchlaufen haben muß. Eine für die Ansteuerung der nachfolgenden Teiler (Flip-Flop) ausreichende Flankensteilheit der Rechteckschwingung kann bei hohen Frequenzen, z.B. 100 MHz, bereits durch Vollaussteuerung oder geringe Übersteuerung des Verstärkers erreicht
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werden, während bei niedrigen Frequenzen z.B. 500 kHz für die gleiche Flankensteilheit ein entsprechend höherer Übersteuerungsgrad notwendig ist. Dieses entspricht einerseits der Abnahme der Verstärkung zur oberen Grenzfrequenz hin und es kann außerdem bei der Dimensionierung der Ankoppelschaltung berücksichtigt werden/indem die Kopplung für den UKW-Bereich etwas loser gewählt wird.
Der Vorteiler 9 kann aus mehreren Flip-Flops in integrierter Transistor-Transistor-Logik (TTL) bestehen. Bei einer negativen Flanke eines Eingangsimpulses ändert sich der Ausgangszustand eines Flip-Flop von logisch 0 auf 1 oder umgekehrt. Dadurch wird die Eingangstaktfolge und damit auch die Frequenz halbiert. Bei Hintereinanderschaltung mehrerer Flip-Flops kann 1/4·» 1/8, 1/16 usw. der Eingangsfrequenz erzeugt werden. Aus vier Flip-Flops erhält man bei geeigneter Zusammenschaltung einen Dezimalteiler.
Dem Vorteiler 9 wird eine Steuerspannung Ugm zugeführt, um die Eingangsfrequenz je nach Art des empfangenen Wellenbereichs (AM oder FM) verschieden stark herunterteilen zu können. Dies ist bei Anwendung der Erfindung erforderlich, weil nur ein Verstärkerausgang zur Verfügung steht, während bei bekannten Schaltungsanordnungen mit getrennten Breitbandverstärker z.T. verschiedene Vorteiler angewendet und umgeschaltet werden oder die Verstärkerausgänge umgeschaltet werden müssen. Während bei bekannten Schaltungsanordnungen mit getrennten Breitbandverstärkern je ein Vorteiler erforderlich ist, benötigt man bei Anwendung der Erfindung nur einen Vorteiler 9, da nur ein Breitbandverstärker 8 vorhanden ist. Von dem Tor 10 werden periodisch nur während einer bestimmten Zeitdauer die am Ausgang des ' Vorteilers 9 vorhandenen Impulse durchgelassen. Zu diesem Zweck wird das Tor 10 von der Zeitbasis 11 angesteuert. Die von dem Tor 10 durchgelassenen Impulse werden von dem Zähler 12 gezählt. Da jedoch nicht die Oszillatorfrequenz, sondern die Empfangsfrequenz von Interesse ist, erfolgt eine Korrektur um den Betrag
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der jeweiligen ZF. Das Ergebnis wird in Gleichstromsignale umgesetzt und der Anzeige 13 zur optischen Anzeige zugeführt. Die Zeitbasis 11 liefert dem Zähler 12 Signale, die ihn wieder für eine neue Zählung vorbereiten und dafür sorgen, daß das letzte Ergebnis bis zum Vorliegen des nächsten Ergebnisses angezeigt bleibt.
Zur Ankopplung des FM-Oszillators 1 und des AM-Oszillators 3 an den gemeinsamen Eingang des Breitbandverstärkers 8 sind die Kondensatoren 5 und 6 sowie die gemeinsame Leitung 14· vorgesehen. Diese Leitung 14· weist eine gestrichelt gezeichnete Kapazität 7 gegen Masse auf, die noch durch Hinzuschalten einer Festkapazität ergänzt werden kann, so daß die Ankopplung über die kapazitiven Spannungsteiler 5, 7 bzw. 6, 7 erfolgt. Die Ankopplung des gemeinsamen Breitbandverstärkers 8 an die bei-, den Oszillatoren 1, 3 ist so lose bemessen, daß die Oszillatoren 1,3 durch Kapazitätsänderungen des Breitbandverstärkers 8 nicht nennenswert verstimmt werden.
Die Oszillatorspannungen der Oszillatoren 1, 3 betragen für AM und FM ca. 1 V. Der Spannungswert, der von den Oszillatorkreisen 2, 4- ausgekoppelt werden kann, ist durch den Wert der Kondensatoren 5 bzw. 6 sowie durch die Kapazität 7 der Leitung 14· zwischen den Oszillatoren 1, 3 und dem gemeinsamen Eingang des Breitbandverstärkers 8 begrenzt. Die Kapazitätswerte der Kondensatoren 5und 6 müssen klein gehalten werden, um eine Verstimmung.der Oszillatorkreise 2, 4 und die damit verbundene Einengung des jeweiligen Empfangsbereiches gering zu halten, während die Kapazität7 der Leitung 14 nicht unter einen von der Leitungslänge abhängigen Mindestwert gesenkt werden kann. Als Kapazitätswerte wurden für den Kondensator 5 beispielsweise 1 pF und für den Kondensator 6 ein Wert von 2 pF gewählt. Zwischen den Kondensatoren 5 und 7» sowie zwischen der Oszillatorspannung des Breitbandverstärkers 8 besteht die Beziehung, daß das Verhältnis des Kondensators 7 zum Kondensator 5 gleich
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dem Verhältnis der Oszillatorspannung zur Eingangs spannung ist (Eingangswiderstand vernachlässigt). Daraus läßt sich bei vorgegebener Eingangsspannung von beispielsweise 30 mV die Kapazität 7 zu 30 pi1 errechnen. Die Realisierung dieser geringen Leitungskapazität der Leitung 14 ist durch ein kurzes hochohmiges Kabel zwischen den Oszillatoren 1,3 und dem Breitbandverstärker innerhalb des Rundfunkgerätes möglich. Für die Eingangs spannung des Breitbandverstärkers 8 bei in Betrieb befindlichen AM-Oszillator 3 ergibt sich dann ein Wert von etwa 120 mV.
Während in Fig. 1 eine hochohmige Ankopplung vorgenommen wird, wobei FM-Oszillator 1 und AM-Oszillätor 3 bezüglich der Ankopplung parallel liegen, zeigt das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 eine niederohmige induktive Ankopplung. Dabei kann die Leitung 19 relativ lang sein (z.B. 50 cm). Dies ist von Vorteil, wenn aus konstruktiven Gründen der Breitbandverstärker 8 nicht in unmittelbarer Nähe der Oszillatoren 1,3 angeordnet werden kann. Die Schwingungen der Oszillatoren 1 bzw. 3 werden induktiv auf die in Serie geschalteten Induktivitäten 17 bzw. gekoppelt und gelangen über die Leitung 19 zum gemeinsamen Breitbandverstärker 8, dem sich wie in Fig. 1 Vorteiler, Tor usw. anschließen. Weiterhin sind gemischte Ankopplungen aus Koppelspulen und Kondensatoren möglich.
In Fig. 3 und Mg. 4 sind zwei Ausführungsbeispiele des gemeinsamen Breitbandverstärker 8 dargestellt. Die Oszillatorschwingungen des AM- oder FM-Oszillators gelangen in Fig. 3 vom Eingang E über den Widerstand 20 und den Kondensator 21 an die Basis des Transistors 24. Dessen Kollektor ist über eine Induktivität 23 und einen Widerstand 22 mit der Betriebsspannung +IL, verbunden, während der Emitter an Masse liegt. Die Induktivität 23 wirkt einem Abfall der Verstärkung bei hohen Frequenzen entgegen. Vom Kollektor des Transistors 24 führt eine Verbindung zur Basis eines weiteren Transistors 25 , dessen
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Kollektor direkt mit der Betriebsspannung +U-g und dessen Emitter über einen Widerstand 26 mit Masse verbunden ist. Dieser Transistor 25 arbeitet als Impedanzwandler und gewährleistet eine niederohmige Ankopplung an die folgende Verstärkerstufe, die durch, den Transistor 33 gebildet wird. Zur Überbrückung der Gleichspannungsdifferenz und Ankopplung ist der Emitter des Transistors 25 über eine oder mehrere Dioden 28 mit der Basis des Transistors 33 verbunden. An der Basis des Transistors 33 ist nur eine geringe Gleichspannung erwünscht, wobei der Emitter desselben Transistors ebenfalls eine geringe Spannung gegen Masse besitzt, um den folgenden Transistor 34 voll aussteuern zu können. Die in Serie mit dem Widerstand 29 liegende Induktivität 30 in der Kollektorleitung des Transistors 33 soll wieder den Abfall der Verstärkung bei hohen Frequenzen verhindern.
Der Emitter des Transistors 33 liegt über einen Widerstand 32, dem ein Kondensator 3^ zur wechselstrommäßigen Überbrückung parallel geschaltet ist, an Masse. Außerdem ist der Emitter zum Zwecke einer stromstabilisierenden Gegenkopplung über den Widerstand 27 mit der Basis des Transistors 24 verbunden. Dem Transistor 33 ist schließlich noch ein weiterer Impedanzwandler nachgeschaltet, der durch den Transistor 34 gebildet ist. Dessen Kollektor ist direkt mit der Betriebsspannung +ü-g verbunden, während sein Emitter über den Widerstand. 37 nach Masse geschaltet ist. Den am Emitter über den Kondensator 38 ausgekoppelten verstärkten Schwingungen wird mittels des Spannungsteilers 36, 39 noch ein Gleichstromanteil überlagert. Der Kondensator 35 dient zur zusätzlichen Siebung der Betriebsspannung +U-o, die in vorteilhafter Weise auch die Betriebsspannung für die digitalen Schaltkreise ist.
Die Stufen der in Fig. 3 und Fig. 4 gezeigten Breitbandverstärker sind so dimensioniert, daß neben der Verstärkung der Oszillatorschwingungen diese auch noch in die erforderlichen
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reclrbeckförmigen Schwingungen 40 am Ausgang des Breitbandverstärkers umgewandelt werden, indem "bereits ab der zweiten Stufe (Transistor 25, "bzw. Transistor 46) eine Übersteuerung stattfindet .
Der vierstufige Breitbandverstärker (Transistoren 43, 46, 52., 55) gemäß Fig. 4 weist im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel in Fig. 3 eine RC-Kopplung 48, 50 zwischen den Transistoren und 52 auf. Außerdem sind hier zwei stromstabilisierende Gegenkopplungen (T-Glied 47, 61, 62 und Widerstand 51) vom Transistor 46 zum Transistor 43 und vom Transistor 55 zum Transistor 52 vorhanden. Die Induktivität 57 kompensiert die Kapazität der Ausgangslast (jriachfolgende digitale Schaltkreise) und dient zur Abkopplung des zur Gleichstromdimensionierung erforderlichen Emitterwiderstandes 56.
Den beiden in der Praxis erprobten Ausführungsbeispielen des Breitbandverstärkers lag folgende Dimensionierung zugrunde:
Fig. 3:
Versorgungsspannung +ÜV, = 5V
Transistoren 24, 25, 33 = BF
Transistor 34 = BF
Widerstand 20 = 100 Ω
Widerstände 22, 29, 37, 39 = 330 Ω
Widerstand 26 = 470 Ω
Widerstand 27 = 1 kQ
Widerstand 32 = 120 Ω
Widerstand 36 = 1,5 kQ
Kondensator 21 = 20 nF
Kondensatoren 31, 35 = 0,1 yuF
Kondensator 38 = 50 nF
Induktivitäten 23, 30 = 1 nH Fig. 4:
Ve rs orgung s spannung +UB =* 5V
Transistoren 43, 46, 52 = BF
Transistor 55 = BF 523
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Widerstände 42, 51 » 4,7 kS
Widerstände 44 r 53 * 330 Ω
Widerstand 47 = 4*7 M2
Widerstand 49 = 470 Ω
Widerstand 50 »2,2 kÖ
Widerstand 56 = 180 Ω
Widerstand 59 » 560 Ω
Widerstand 61" * 4,7 k£2
Kondensatoren 41, 48 . = 50 nF
Kondensator 60 = 0,1 xiF
Kondensator 62 = 50 ni1
Induktivitäten 45, 54 = 0,25
Induktivität 57 = IuH
In Fig. 5 ist gezeigt, wie sich, bei AM- und FM-Betrieb verschiedene Teilungsverhälthisse bei der Vorteilung erreichen lassen, obwohl für beiden Betriebsarten nur ein Breitbandverstärker 8 verwendet wird. Für den ersten auf den Breitbandverstärker 8 folgenden Vorteiler 63 wird vorzugsweise ein einfacher Teiler, mit einem Frequenzteilungsverhältnis von 1:2 oder 1:4 verwendet (ein bzw. zwei Flip-Flops), da der Vorteiler eine hohe Grenzfrequenz besitzen muß, z.B. 120 MHz bei FM, und darum relativ aufwendig ist. Für die nachfolgenden Vorteiler 64 und 66Qe nach Frequenzbereich) können Dezimalteiler eingesetzt werden, wobei die Eingangssignale (reehteckförmige Schwingungen) in günstiger Weise auf den Eingang der ersten Kippstufe (z.B. Flip-Flop) gegeben und am Ausgang der zweiten Stufe entnommen werden: Dadurch kann gleichzeitig die üblicher·^ weise höhere Grenzfreqüenz der ersten Kippstufe im Dezimalteiler ausgenutzt und ein Teilungsverhältnis von 1:5 erzielt werden, so daß resultierende Teilungsverhältnisse von z.B. 1:10 oder 1:100 entstehen, wobei wiederum die Tbrsseit dekadisch geteilt ist und z.B. 10 ms betragen kanru Die Umschaltung 65 bewirkt, daß die Signale bei AM-Betrieb vom Vorteiler 63 unter Umgehung des Vörteilers 64 direkt zinn Teiler 66 gelängen, der
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auch das Tor enthält. Dagegen wird bei FM-Betrieb der Weg 67 für die Signale gesperrt und der Vorteiler 64· mit in die Teilung einbezogen. Die für AM- und FM-Betrieb sich, daher ergebenden unterschiedlichen Teilungsverhältnisse sind erforderlich, wenn beispielsweise die Anzeige der Frequenz bei AM-Betrieb fünfstellig und bei FM-Betrieb vierstellig gewünscht ist.
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Claims (1)

  1. - 11. - H 73/90
    Patentansprüche
    Schaltungsanordnung für die digitale Frequenzanzeige in einem Rundfunkgerät für den AM- und FM-Bereieh, bei der die Schwingungen des AM- und FM-Oszillators verstärkt, in rechteckförmige Schwingungen umgewandelt und mittels elektronischer Zahler gezählt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verstärkung der Schwingungen des AM-Oszillator.s (3) und der Schwingungen des FM-Oszillators (1) ein so breitbandig bemessener, gemeinsamer Breitbandverstärker (8) vorgesehen ist, daß sowohl die Oszillatorschwingungen für den AM-Bereich als auch diejenigen für den FM-Bereich erfaßt werden, und daß die Ankopplungen des Breitbandverstärkers (8) an die Oszillatoren (1, 3) so lose bemessen sind, daß die Oszillatoren (1, 3) durch Kapazitätsänderungen des Breitbandverstärkers (8) nicht nennenswert verstimmt werden.
    Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungen des AM- und des FM-Oszillators über je eine Kapazität.(5, 6) und eine gemeinsame koaxiale Leitung (14) und/oder Kapazität dem Eingang des Breitbandverstärkers (8) zugeführt werden (Fig. 1).
    Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungen des AM- und des FM-Oszillatprs über je eine Induktivität (17» 18) niederohmig ausgekoppelt werden, daß die beide Induktivitäten (17, 18) in Reihe geschaltet sind, und daß das eine Ende der Reihenschaltung mit dem Eingang des gemeinsamen Breitbandverstärkers (8) verbunden ist (Fig. 2).
    Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oszillatorschwingungen von dem Breitbandverstärker (8) durch Begrenzung in rechteckförmige Schwingungen (40) umgeformt werden (Fig. 3)·
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    5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß den rechteckförmigen Schwingungen (40) am Ausgang des Breitbandverstärkers (8) ein Gleichstromanteil überlagert ist (36, 39).
    6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsspannung des Breitbandverstärkers (8) gleichzeitig die Betriebsspannung für die vorhandenen elektronischen Zähler ist.
    7· Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der auf den gemeinsamen Breitbandverstärker (8) folgende gemeinsame Teiler (63) ein Teilungsverhältnis von 1:2 oder 1 :4 besitzt und daß zur Ergänzung auf volle Zenner-Teilungsverhältnisse Teiler (64) mit 1:5 oder 1:25 nachgeschaltet sind (Fig. 5).
    8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß für ein Teilungsverhältnis von 1:5 bzw. 1:25 Dezimalteiler verwendet werden, wobei die Schwingungen in den Eingang der ersten Kippstufe eingespeist und am Ausgang der zweiten Kippstufe entnommen werden.
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DE19732358673 1973-11-24 1973-11-24 Schaltungsanordnung fuer die digitale frequenzanzeige in einem rundfunkgeraet Ceased DE2358673B2 (de)

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