DE2711266B2 - Konvergenzeinstelleinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Konvergenzeinstelleinrichtung für die drei Elektronenstrahlen einer In-Line-Kathodenstrahlröhre, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 vorausgesetzt ist.

Zu Farbwiedergabeeinrichtungen, wie sie in Farbfernsehempfängern verwendet werden, gehört eine Kathodenstrahlröhre, in welcher drei Elektronenstrahlen durch Farben darstellende Videosignale moduliert werden. Die Strahlen treffen auf entsprechenden Leuchtstoffbereichen auf der Innenseite des Bildschirms der Röhre auf und erzeugen ein Farbbild, wenn die Strahlen zum Überstreichen eines Rasters abgelenkt werden. Damit eine farbige Szene naturgetreu wiedergegeben wird, müssen die drei Strahlen praktisch auf den Bildschirm an sämtlichen Punkten des Rasters konvergieren. Man kann die Strahlen an Punkten außerhalb der Rastermitte durch Verwendung dynamischer Konvergenzeinrichtungen oder Anwendung von Selbstkonvergiertechniken oder durch beide Maßnahmen zum Konvergieren bringen. Unabhängig davon.

welche Anordnung man verwendet, um die abgelenkten Strahlen konvergieren zu lassen, muß man für eine statische Konvergenz der nichtabgelenkten Strahlen in der Mitte des Bildschirmes sorgen. Statische Konvergenzeinrichtungen sind notwendig, weil Toleranzen bei der Herstellung der Elektronenstrahlsysteme und bei deren Einbau in den Bildröhrenhals häufig zu statischer Fehlkonvergenz führen.

In den US-PS 37 25 831 und 38 08 570 sind statische Konvergenzeinrichtungen zur Verwendung bei einer Kathodenstrahlröhre mit In-Line-Strahlsystemen beschrieben. Es handelt sich dort um vierpolige und sechspolige Magnetfelder, mit Hilfe deren die beiden äußeren Strahlen in entgegengesetzter bzw. gleicher Richtung verschoben werden, ohne daß dadurch der Mittelstrahl beeinflußt würde. Die Stärke der erzeugten Felder und die Bewegungsrichtung der Strahlen wird durch gegenseitiges Verdrehen bzw. Verdrehen in der gleichen Richtung eines Paares vierpoliger Elemente um den Röhrenhals der Bildröhre und durch ähnliche Bewegungen eines Paares sechspoliger Elemente bewirkt, wobei die Pole an diesen Elementen mit gleichen Abständen angeordnet sind.

Mit einer solchen Anordnung kann man die statische Konvergenz der drei Strahlen eines In-Line-Systems einer Farbfernsehbildröhre befriedigend einstellen. Selbst wenn die Pole der verschiedenen magnetischen Elemente so orientiert sind, daß sie vorbestimmte Feldstärken und Feldrichtungen erzeugen, wenn sie anfänglich auf dem Bildröhrenhals montiert sind, wirken sich jedoch Schwankungen des ursprünglich beobachteten Strahllandemusters von einer Röhre zur anderen für den Monteur hindernd gegen ein wirtschaftliches Vorgehen zur statischen Konvergenzeinstellung aus. Dieses Einstellproblem besteht sowohl, wenn die Magnetelemente von Hand eingestellt werden, als auch wenn die Einstellung mechanisch gesteuert durch einen Motor mit Hilfe von Getrieberädern erfolgt, welche in Verzahnungen der Elemente eingreifen, wobei der Motor durch geeignete Schalter, welche vom Monteur bedient werden, gesteuert wird. Das Problem wird sogar noch größer, wenn die Strahlen nur eine leichte Fehlkonvergenz haben, weil dann eine kleine Bewegung der Magrietelemente in der falschen Richtung zu einer Vergrößerung der Fehlkonvergenz führen. Als Endergebnis können erhöhte Herstellungskosten infolge einer relativ langen Einstellzeit oder nicht optimaler Konvergenz, oder auch beider dieser Gründe, auftreten.

Der Nachteil dieser bekannten Konvergenzeinstelleinrichtung besteht also darin, daß man zu Beginn der Konvergenzeinstellung keine definierte Anfangslage der drei Strahlen hat, also im Einzelfall nicht von vornherein weiß, in welcher Richtung man die Konvergenzeinstellringe zu verdrehen hat. Bei der Fertigung der Bildröhren wirken sich die Toleranzen nämlich nicht stets gleichmäßig aus, so daß bei den einzelnen Exemplaren unterschiedliche Anfangsfehlkonvergenzen der drei Strahlen vorliegen. Wenn nun der Monteur die Konvergenzeinstellung vornehmen soll, muß er bei den bekannten Einstelleinrichtungen zunächst probieren, in welcher Richtung sich die beiden äußeren Strahlen verschieben, wenn er die verschiedenen Einstellringe verdreht.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Vermeidung dieser zeitraubenden Arbeit durch Vorsehen einer definierten anfänglichen Fehlkonvergenz, von der aus sofort eine gezielte Konvergenzeinstellung ohne umständliches Probieren erfolgen kann. Diese Aufgabe

wird durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Ein erfindungsgemäß an der Konvergenzeinstelleinrichtung vorgesehener zusätzlicher Einsteller erlaubt eine so große Anfangsverschiebung der beiden äußeren Strahlen, daß auch bei unterschiedlichen Fehlkonvergenzen der aus der Fertigung stammenden Bildröhren in jedem Falle eine definierte anfängliche Fehlkonvergenz der Strahlen bewirkt wird, also beispielsweise der rote Strahl immer links und der blaue Strahl immer rechts vom grünen Strahl liegt. Infolge einer solchen bewußt heiiieigeführten Definierung der anfänglichen Fehlkonvergenz, von welcher der Monteur bei der Konvergenzeinstellung nun immer ausgehen kann, weiß der Monteur also, in welcher Richtung er die Konvergenzmagnetanordnungen zu verstellen hat, also in welcher Richtung er die Konvergenzringe zu verdrehen hat, um auf kürzestem Wege eine Konvergenz aller drei Strahlen herbeizuführen. Durch diese definierte Ausgangsposition kann er also sofort gezielt mit der Konvergenzeinstellung beginnen, ohne erst herumprobieren zu müssen, wie sich die Lage der einzelnen Strahlen bei bestimmten Justiermaßnahmen verändert. Man erhält auf diese Weise eine erhebliche Zeitersparnis bei der Konvergenzeinstellung.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles im einzelnen erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf eine Kathodenstrahlröhre mit einer Strahlkonvergenzeinrichtung gemäß der Erfindung;

F i g. 2 zeigt in auseinandergezogener Darstellung die Konvergenzeinstelleinrichtung gemäß F i g. 1; und

Fig.3 bis 10 zeigen die Strahlkonvergenzwirkung der verschiedenen Elemente der Konvergenzeinstelleinrichtung gemäß den F i g. 1 und 2.

Die in Fig.¹ dargestellte Farbbildröhre hat einen Glaskolben 11, der an seiner Vorderseite mit einem Bildschirm 12 versehen ist, der an seiner inneren Oberfläche nicht dargestellte Leuchtstoffbereiche hat. In geringem Abstand von der Rückseite des Bildschirmes 12 befindet sich im Inneren der Röhre eine Lochmaske 13 mit einer Vielzahl von öffnungen, durch welche drei Elektronenstrahlen hindurchtreten und auf den Farbleuchtstoffen auftreffen. Um den Hals des Kolbens 11 herum ist ein Ablenkjoch 14 angeordnet, welches bei Speisung mit Ablenkströmen die drei Elektronenstrahlen ein Raster auf dem Bildschirm 12 schreiben läßt. Innerhalb des Halses der Röhre ist ein Elektronenstrahlsystem 16 angeordnet, welches drei in einer Ebene liegende Strahlen R, C und B erzeugt. Um den Hals des Kolbens 11 herum ist im Bereich des Strahlsystems eine statische Konvergenz- und Farbreinheitsanordnung 15 vorgesehen.

Diese Anordnung 15 enthält gemäß Fig. 2 einen hohlen Zylinder 17, der über den Bildröhrenhals gemäß Fig. 1 paßt. An einem Ende hat der Zylinder 17 einen Außenflansch 18, am anderen Ende ist er mit einem Gewinde 19 und einer Mehrzahl einzelner Finger 20 versehen. Ein erster Magnetring 21 paßt über den Zylinder 17 und ist so festgelegt, daß er im montierten Zustand sich nicht um den Zylinder 17 drehen kann. Eine dünne Abstandsscheibe 22 aus geeignetem Material wie Papier, trennt ein Paar vierpolige Magnetringe 23 und 24 von dem ersten Magnetring 21. Die vierpoligen Magnetringe 23 und 24 können sich um den Zylinder 17 drehen. Eine weitere Abstandsscheibe 22 trennt ein Paar sechspolige Magnetringe 25 und 26 von dem vierpoligen Ring 24. Die Magnetringe 25 und 26 können sich ebenfalls um den Zylinder 17 drehen. Eine andere Abstandsscheibe 22 trennt einen ersten Farbreinheitsmagnelring 27 vom Magnetring 26, und eine weitere Abstandsscheibe 22 trennt ihrerseits einen zweiten Farbreinheitsmagnetring 28 vom ersten. Ein Feststellring 29 paßt auf den Zylinder 17 und wirkt mit dem

ig Gewinde 19 zur Festlegung der drehbaren Magnetringe zusammen, wenn diese in ihrer Justierposition eingestellt sind. Dann wird eine Klemme 30 um die Finger 20 gelegt, um den Zylinder 17 auf dem Hals des Röhrenkolbens 11 festzulegen. Jeder der Ringe 23, 24, 25,26,27 und 28 hat mindestens eine vorstehende Zunge 30, mit Hilfe deren er verdreht werden kann.

Mit Ausnahme des festen vier- und sechspoligen Magnetrings 21 gleichen die übrigen Teile der statischen Konvergenz- und Farbreinheitseinrichtung den in den erwähnten Patenten beschriebenen Einrichtungen. Die Ringe 23 und 24 haben jeweils ein Paar einander gegenüberliegender magnetischer Südpole und ein Paar gegenüber diesen versetzter und ebenfalls einander gegenüberliegender magnetischer Nordpole. Durch Verdrehen der vierpoligen Magnetringe 23 und 24 gegeneinander verändert man die Stärke des vierpoligen Magnetfeldes, und durch gemeinsames Verdrehen der Magnetringe 23 und 24 ändert man die Richtung des vierpoligen Magnetfeldes, wodurch sich die Strahlen im

jo Hals des Kolbens 11 beeinflussen lassen. Die Magnetringe 23 und 24 bewirken einander entgegengesetzte Verschiebungen der beiden äußeren Strahlen des In-Line-Systems und haben praktisch keine Wirkung auf den Mittelstrahl.

Die Magnetringe 25 und 26 haben jeweils drei magnetische Nordpole und drei magnetische Südpole, die miteinander abwechselnd und jeweils in gleichen Abständen um 60° gegeneinander versetzt sind. Durch gegenseitiges Verdrehen der Magnetringe 25 und 26 läßt sich die Stärke des sechspoligen Magnetfeldes verändern und durch gemeinsames Verdrehen der Magnetringe 25 und 26 läßt sich die Richtung des sechspoligen Magnetfeldes innerhalb des Röhrenhalses verändern. Dieses sechspolige Magnetfeld erlaubt eine Verschiebung der beiden äußeren Strahlen des In-Line-Systems in gleicher Richtung und hat keine Auswirkung auf den Mittelstrahl.

Die Farbreinheitsmagnetringe 27 und 28 sind üblicher Art und haben je ein Paar einander gegenüberliegender

so Nord- und Südpole. Durch Verdrehen der Farbreinheitsringe 27 und 28 lassen sich alle drei Strahlen des In-Line-Systems in derselben Richtung verdrehen.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch die Röhre vom Bildschirm aus gesehen mit Blickrichtung in den Hals des Kolbens 11 in welchem sich das Strahlsystem befindet, welches drei in einer horizontalen Ebene liegende Strahlen B, G und R in der dargestellten Reihenfolge und Lage gegenüber den Horizontal- und Vertikalachsen .Yund Verzeugt.

bo Fig.4 zeigt einen Konvergenzzustand der Strahlen auf dem Bildschirm, in weichem die beiden äußeren blauen und roten Strahlen mit dem mittleren grünen Strahl konvergieren. Dies ist der Idealzustand der Strahlen, die von einem idealen Strahlsystem erzeugt

b5 werden, welches genauestens in der Röhre montiert ist. Aus praktischen Gründen, wie oben erwähnt, kann dieser Zustand jedoch nicht ohne statische Konvergenzkräfte realisiert werden. Ein typischer Fehlkonvergenz-

zustand der Strahlen in der Mitte des Bildschirmes sei durch Fig. 5 veranschaulicht. Hier befindet sich der grüne Strahl in der Mitte des Schirmes, jedoch ist der rote Strahl etwas zu weit rechts und zu hoch und der blaue Strahl etwas zu niedrig und zu weit links. Das Fehlkonvergenzmuster in der Mitte des Schirmes vor der statischen Konvergenzkorrektur kann typischerweise praktisch irgendeine Form haben. Der die statische Konvergenzkorrektur vornehmende Monteur kann daher von vornherein nicht wissen, in welche in Richtung er die einstellbaren vierpoligen und sechspoligen Magnetringe verstellen muß.

Die Fig.6 und 7 veranschaulichen die Auswirkung eines ersten nicht verdrehbaren Magnetrings aus Elementen 21a und 216 auf die Strahlen. F i g. 6 zeigt ein Magnetringelement 21a mit Nord- und Südpolen, die etwa um 45° gegen die Vertikal- und Horizontalablenkachsen bei Blickrichtung auf den Bildschirm der Röhre verdreht sind. Dieses Vierpolfeld bewegt die beiden Außenstrahlen in entgegengesetzten Richtungen um einen vorbestimmten Betrag, der größer ist als irgendeine der in Fig. 5 dargestellten Fehlkonvergenzen der Strahlen. Durch Bestimmung der auf die Strahlen einwirkenden Kräfte entsprechend der Rechte-Hand-Regel läßt sich feststellen, daß das Vierpolma- 2-3 gnetelement 21a die Strahlen von einer in Fig. 5 dargestellten Lage in die Lagen gemäß Fig. 6 verschiebt. Infolge des vierpoligen Magnetfeldes haben sich die blauen und roten Strahlen in horizontaler Richtung überkreuzt. jo

F i g. 7 zeigt die Wirkung eines sechspoligen Magnetringes, wie er von einem nicht verdrehbaren sechspoligen Ringelement 21 b erzeugt wird, dessen Pole gegenüber den Ablenkachsen in der dargestellten Weise orientiert sind. Wiederum durch Anwendung der Sj Rechte-Hand-Regel läßt sich bestimmen, daß die Wirkung des sechspoligen Feldes darin besteht, den roten und den blauen Strahl in der gleichen Richtung nach rechts gegenüber dem grünen Strahl zu verschieben, wie dies aus den Unterschieden zwischen den Strahllagen in den F i g. 6 und 7 hervorgeht. Die Feldstärke der vier- und sechspoligen Felder, welche von den Magnetelementen 21a und 21t» erzeugt werden, wird groß genug gewählt, um eine Rechtsverschiebung der Strahlen und eine horizontale Überkreuzung von Rot- und Blaustrahl zu verursachen, ohne Rücksicht darauf, wie die anfängliche Fehlkonvergenz des Strahllandungsmusters gemäß F i g. 5 gewesen war. So bewirken die Ringelemente 21a und 2\b immer eine vorbestimmte Richtungsverschiebung des roten und des ϊ< > blauen Strahls, wie es grundsätzlich in F i g. 7 dargestellt ist.

Obwohl die Auswirkungen der vierpoligen und der sechspoligen festen Magnetfelder in den F i g. 6 und 7 getrennt dargestellt sind, versteht es sich, daß die v"> magnetischen Ringelemente 21a und 21Z>auch durch ein einziges Element in Form des in Fig. 2 mit 21 bezeichneten Ringes gebildet werden können, der aus Magnetmaterial wie Bariumferrit besteht und kombiniert mit den vier- und sechspoligen Magnetfeldern mi magnetisiert ist.

Wenn sich die Strahlen in den in F i g. 7 dargestellten Lagen befinden, dann kann eine statische Konvergenzeinstellung mit der Konvcrgenzeinstellvorrichtung einjustierl werden, wie sie in den erwähnten Patenten *^r< beschrieben ist. In F i g. 8 sind zwei überlagerte Vierpolmagnetringe 23 und 24 dargestellt. Anfänglich waren die Magnetringc 23 und 24 drehbar gegeneinander angeordnet, wie es durch die Polanordnung innerhalb der gestrichelten Kreise angedeutet ist. Eine solche Überlappung der Nord- und Südpole der beiden Ringe würde zu einer Auslöschung des vierpoligen Magnetfelds führen. Aus dieser Lage werden die Magnetringe in entgegengesetzten Richtungen verdreht, wie dies durch die Pfeile neben den Zungen 30 der entsprechenden Ringe veranschaulicht ist, so daß eine magnetische Polanr -dnung entsteht, wie sie durch die nicht umkringelten Nord- und Südpolangaben in Fig.8 veranschaulicht ist. Diese Anordnung vergrößert die Feldstärke des Vierpolfeldes und verschiebt die roten und grünen Strahlen aus den Lagen gemäß Fig. 7 in diejenigen gemäß F i g. 8. Diese Feldstärkeneinstellung des vierpoligen Magnetfeldes mit der Polorientierung gemäß F i g. 8 bewirkt eine Horizontalkonvergenz der roten und grünen Strahlen. ·

Der nächste Schritt der statischen Konvergenzeinstellung besteht in einer gleichzeitigen Verdrehung der beiden vierpoligen Magnetringe 23 und 24 in gleicher Richtung aus den in F i g. 9 dargestellten Lagen. Für die spezielle Strahlkonfiguration gemäß Fig.8 wäre die erforderliche Drehung eine Uhrzeigerdrehung der Ringe 23 und 24 über einen Winkel von der Hälfte desjenigen Winkels, welche eine zwischen den Punkten a und c der F i g. 8 gezogene Linie mit der Horizontalachse X einschließt. Die Wirkung dieser Drehung der beiden Ringe besteht darin, daß der rote Strahl sich in einem Bogen a'von einem Punkt a und der blaue Strahl in einem Bogen c' von einem Punkt c bewegt. Die Punkte a und c in F i g. 8 entsprechen den Lagen des roten und blauen Strahls gemäß Fig. 7. Die Bewegung des roten und blauen Strahls längs ihrer jeweiligen Bögen führt zu einer Konvergenz der roten und blauen Strahlen im Punkt d, wo die Bögen a' und c' sich berühren. So werden die roten und blauen Strahlen in der in F i g. 9 dargestellten Weise konvergent.

Der nächste Schritt besteht in einer Veränderung der Stärke und gegebenenfalls Richtung des sechspoligen Magnetfeldes, welches von den Ringen 25 und 26 erzeugt wird, in ähnlicher Weise, wie dies für das Vierpolfeld beschrieben worden war, um die roten und blauen Strahlen in derselben Richtung zu verschieben, wie dies die Pfeile in Fig. 10 darstellen, so daß sie mit dem grünen Strahl konvergieren. Auf diese Weise erhält man einen Konvergenzzustand der drei Strahlen, gemäß der Abbildung in Fig.4. Die Ausgangsposition für die beiden sechspoligen Ringe 25 und 26 waren ähnlich wie dies für die vierpoligen Ringe in F i g. 8 gezeigt war, obwohl dies nicht im einzelnen dargestellt worden ist, indem nämlich die Nordpole des einen Rings den Südpolen des anderen Ringes überlagert waren, so daß ursprünglich kein sechspoliges Feld bestanden hatte. Es sei Bezug darauf genommen, daß die sich überlappenden Pole eine Lage hätten, bei welcher die beiden oberen Pole um 30° gegen die K-Achse versetzt sind. Bei einer Lage des roten und blauen Strahls gemäß F i g. 10 würden dann die beiden sechspoligen Ringe 25 und 26 in entgegengesetzten Richtungen zueinander verdreht bis zu einer Orientierung, in welcher die Pole die in Fig. 10 angedeutete Lage haben. Dabei würde sich die notwendige Richtung des sechspoligen Feldes ergeben, um die konvergenten roten und blauen Strahlen in Pfeilrichtung gemäß Fig. 10 zur Konvergenz mit dem grünen Strahl zu bringen. Bei der in F i g. 9 dargestellten Strahlkonfiguration besteht keine Notwendigkeit, die beiden sechspoligen Ringe gleichzeitig zu drehen, da nur eine horizontale Verschiebung

erforderlich ist.

In den dargestellten Beispielen werden die vierpoligen und sechspoligen Magnetringe 23 bis 26 zur Erzeugung von Feldern maximaler Stärke verdreht, so daß die Anzahl der in den Zeichnungen dargestellten getrennten Pole vereinfacht wird. In der Praxis kann es notwendig sein, die vier- oder sechspoligen Ringpaare von ihrer Feldauslöschungsposition nur ein Stück in Richtung ihrer Position voller Feldstärke zu bewegen.

Bei Anwendung der vorstehend beschriebenen Erfindung können die Magnetringe entweder von Hand mit Hilfe der dargestellten Zungen oder auch mechanisch in der beschriebenen Weise oder in irgendeiner

anderen Art bewegt werden. In allen Fällen treten die Vorteile der Erfindung auf, da der Monteur nicht erst die richtige Richtung suchen muß, in welche er die Ringe verdrehen muß, sondern sofort von der anfänglicher Orientierung in der beschriebenen Weise mit der Justierung beginnen kann, wobei er sicher ist, daß die Strahlen sich in der richtigen Richtung verschieben, um konvergent zu werden, da die Positionierung dei Strahlen vorher bestimmt worden war, unabhängig davon, welches anfängliche Fehlkonvergenzmuster vorgelegen hat, und zwar aufgrund der von dem vier- und sechspoligen Magnetring 21 erzeugten Felder.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Konvergenzeinstelleinrichtung für die drei Elektronenstrahlen einer In-Line-Kathodenstrahlröhre mit einem ersten Einsteller zur Erzeugung eines einstellbaren Magnetfeldes, mit Hilfe dessen die beiden äußeren Strahlen untereinander zur Konvergenz gebracht werden, und mit einem zweiten Einsteller zur Erzeugung eines einstellbaren Magnetfeldes, mit Hilfe dessen die beiden konvergenten äußeren Strahlen zur Konvergenz mit dem Mittelstrahl gebracht werden, gekennzeichnet durch eine Magneteinheit (21) zur Erzeugung eines die beiden äußeren Strahlen in eine definierte Anfangsfehlkonvergenz gegenüber dem Mittelstrahl bringenden, nicht einstellbaren Magnetfeldes.

2. Konvergenzeinstelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magneteinheit je eine einzelne, ein vierpoliges Magnetfeld bzw. ein sechspoliges Magnetfeld erzeugende Magnetanordnung (21a bzw. 2t b) aufweist.

3. Konvergenzeinstelleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Einsteller (23, 24) zwei drehbar montierte vierpolige Magnetanordnungen zur Justierung der Feldstärke und Richtung des vierpoligen Feldes enthält, und daß der zweite Einsteller (25, 26) zwei drehbar montierte sechspolige Magnetanordnungen zur Einstellung der Größe und Richtung des sechspoligen Magnetfeldes aufweist.

4. Konvergenzeinstelleinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Einsteller (21) auf dem Hals der Bildröhre in einer festen Position gegenüber der Ebene der Strahlen montierbar ist, daß der erste Einsteller (23, 24) auf dem Hals der Bildröhre drehbar montiert ist zur Erzeugung des im wesentlichen nur die beiden äußeren Strahlen in entgegengesetzten Richtungen verschiebenden Feldes, und daß der zweite Einstcller (25, 26) auf dem Hals der Bildröhre drehbar montiert ist zur Erzeugung des die beiden äußeren Strahlen praktisch in derselben Richtung verschiebenden Magnetfeldes.

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