DE2757210C2 - - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H15/00—Transversal filters
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
- G01S13/06—Systems determining position data of a target
- G01S13/08—Systems for measuring distance only
- G01S13/10—Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves
- G01S13/26—Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves wherein the transmitted pulses use a frequency- or phase-modulated carrier wave
- G01S13/28—Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves wherein the transmitted pulses use a frequency- or phase-modulated carrier wave with time compression of received pulses
- G01S13/282—Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves wherein the transmitted pulses use a frequency- or phase-modulated carrier wave with time compression of received pulses using a frequency modulated carrier wave
Description
Die Erfindung betrifft ein Transversalfilter zur Kompression frequenzmodulierter Pulse.
Derartige Filter sind beispielsweise bekannt aus Electronics
Letters (1977), Vol. 13, No. 18, Seite 521 bis 523.
Ein bekanntes Transversalfilter dieser Art zeigt Fig. 1. Links in
Fig. 1 ist ein Eingangssignal des Filters als Funktion der Zeit
dargestellt. Es handelt sich um einen frequenzmodulierten Puls,
der aus aneinandergereihten Frequenzen f 1 bis f 7 besteht. Ein
derartiger Puls entsteht beispielsweise am Ausgang eines
Empfänger-Mischers, in dem ein Empfangssignal bestimmter Frequenz
mit dem Signal eines in der Frequenz schnell durchwobbelten
Überlagerungsoszillators gemischt wird. Der zeitliche Verlauf der
Umhüllenden des komprimierten Pulses am Ausgang des Tranversal
filters ist rechts unten dargestellt. Das Transversalfilter
enthält eine Laufzeitkette in Form eines analogen Schiebe
registers mit je einem Eingang für den Takt und für das Eingangs
signal. Das Schieberegister besteht aus einer Anzahl - in der
Darstellung sind es zufällig neun - in Serie geschalteter An
zapfungen T, die über Gewichte g 1 bis g 9 in einem Summierer Σ
zusammengeschaltet sind. Unter einem Summierer ist hier und im
folgenden stets ein über einen ohmschen Widerstand von seinem
Ausgang auf seinen Eingang rückgekoppelter Verstärker zu ver
stehen (nach der üblichen Definition eines Summierers würden auch
noch die Gewichte zum Summierer gehören). Der an den Signalein
gang angelegte Puls durchläuft das Schieberegister im Takt des am
Takteingang anliegenden Taktsignals. Die an den Anzapfungen T
liegenden Gewichte g 1 bis g 9 entnehmen dem Signal Proben, be
werten sie und leiten sie an den Summierer Σ weiter. Die Gesamt
verzögerungs- bzw. Gesamtlaufzeit des Schieberegisters muß so
lang sein wie die zeitliche Länge des Pulses, d. h. wie die
Wobbelzeit von f 1 nach f 7. Macht man die Gewichte zeitinvers zur
zeitlichen Signalfunktion am Eingang, so sind Filter und Signal
einander angepaßt bzw. optimiert und am Filterausgang erscheint
dann der komprimierte Eingangspuls. Zur Realisierung eines Trans
versalfilters mit Filtergewichten unterschiedlichen Vorzeichens
ist in IEEE Transactions Vol. CAS-21 (197a), No. 4. Seite 402-510
eine Anordnung angegeben, die zwei parallel, gleich getaktete
Filterketten in Differenzschaltung enthält.
Die dabei vorgesehenen analogen Schieberegister rauschen nieder
frequent. Die hieraus resultierenden Rauschspannungen werden bei
jedem Taktimpuls von Anzapfung zu Anzapfung durch die gesamte
Laufzeitkette geschoben und verfälschen so in starkem Maße die
Ausgangssignale des Filters.
Aus Electronics, Mai 1976, Seite 99-102 ist es bekannt, bei
analogen Sieberegistern für Verzögerungsleitungen in Form von
Ladungsverschiebeschaltungen anstelle eines einzigen langen
Schieberegisters mehrere entsprechend kürzere, parallele Teil
register vorzusehen, die zyklisch nacheinander getaktet werden.
Dabei verringert sich in entsprechendem Maße die Taktfrequenz für
die einzelnen Teilketten. Die Ausgänge der einzelnen Teilketten
sind über zyklisch sequentiell betätigte Schalter mit dem Ausgang
der Verzögerungsleitung verbunden. Durch die niedrigere Takt
frequenz und die geringere Anzahl von Registerstufen der ein
zelnen Teilketten wird die Ladungsübertragung vom Eingang zum
Ausgang verbessert und der Störsignalanteil verringert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Transversalfilter
der eingangs genannten Art zu schaffen, das die Komprimierung
höherfrequenter Signale gestattet und bei dem der Einfluß der
Rauschspannungen der Laufzeitkette auf das Filterausgangssignal
verringert ist.
Die Lösung dieser Aufgabe geht aus dem Patentanspruch 1 hervor. Die Unter
ansprüche enthalten vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
Durch die um den Faktor 1/n niedrigere Taktfrequenz der n
parallelgeschalteten Teilketten gegenüber dem bekannten Trans
versalfilter wie in Fig. 1 skizziert ergibt sich eine geringere
Überkopplung von Störimpulsen von der Takt- in die Signalleitung.
Nutzt man andererseits bei jeder Teilkette die
maximal zulässige Taktfrequenz aus, so kann das erfindungsgemäße
Transversalfilter vorteilhafterweise um den Faktor n höher
frequente Eingangssignale verarbeiten als das bekannte Transver
salfilter. Durch die Parallelschaltung kürzerer Teilketten wird
auch die beschriebene Verfälschung des komprimierten Signals
durch Rauschspannungen verringert, da diese Rauschspannungen
jeweils nur eine Teilkette, d. h. einen Teil der gesamten Lauf
zeitkette durchlaufen.
Durch die Parallelschaltung von n Teilketten gemäß Patentanspruch 3 ist am Filter
ausgang nur jeder p · n-te Wert richtig (p = 1, 2, 3, . . .),
während die anderen Werte ausgeblendet werden müssen. Macht
man nun p · n = a, so werden nicht nur die falschen Werte auto
matisch ausgeblendet, sondern es ist dann der komprimierte
Puls am Filterausgang bereits gleichgerichtet. Man wählt
zweckmäßigerweise p = 1, weil dann die niedrigst mögliche
Taktfrequenz verwendet werden kann. Da die Gleichrichtung
des komprimierten Pulses hier bereits innerhalb des Filters
erfolgt, kommt man am Filterausgang mit einem einfachen
Tiefpaß zur Unterdrückung höherfrequenter spektraler An
teile aus, während sonst ein Bandpaß und ein separater
Gleichrichter notwendig wären. Ein weiterer Vorteil ergibt
sich aus folgendem. Da die einzelnen Anzapfungen der ana
logen Schieberegister nicht vollständig untereinander ent
koppelt sind, beeinflussen sie sich gegenseitig. Die Be
einflussung ist besonders stark, wenn die Gewichte an be
nachbarten Anzapfungen unterschiedliche Vorzeichen haben.
Wählt man n gemäß der Beziehung p ·n = a, dann haben benach
barte Gewichte jeder Teilkette - zumindest in Bandmitte -
gleiche Vorzeichen. Außerhalb der Bandmitte ist der Vor
zeichenwechsel weniger häufig. Das heißt, durch diese Wahl von n
wird die Filtersollkurve sehr genau nachgebildet, die Neben
zipfelunterdrückung beim komprimierten Puls ist besser.
Einige bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen
im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert werden.
Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die an sich
neungliedrige Laufzeitkette in drei parallelgeschaltete
Teilketten A, B und C zu je drei Gliedern aufgeteilt ist.
Grundsätzlich sind auch andere Kombinationen möglich. Das
Eingangssignal liegt an den Eingängen aller drei Teilketten
A bis C gleichzeitig an. Da diese von einem 3-Phasen-Gene
rator mittels der in Fig. 3 in ihrem zeitlichen Verlauf dar
gestellten Taktsignale a, b und c im Zeitmultiplex getaktet
werden, wird ein bestimmter Augenblickswert des Eingangs
signals jeweils nur in eine der drei Teilketten A bis C ein
geschrieben. Die Taktsignale a, b und c werden in dem 3-
Phasen-Generator aus einem ihm über einen Takt-Eingang zu
geführten Taktsignal erzeugt, das in Fig. 3 oben dargestellt
und mit "Takt" bezeichnet ist. Wie ein Vergleich zeigt, ist
die Frequenz dieses Taktsignals, das bei dem bekannten Trans
versalfilter gemäß Fig. 1 bei der Kompression von Signalen
vergleichbarer Frequenz erforderlich wäre, dreimal so hoch
wie die Frequenz der Taktsignale a, b und c bei einem er
findungsgemäßen Transversalfilter mit drei parallelgeschal
teten Teilketten. Allgemein gilt, daß bei n parallelgeschal
teten Teilketten die Taktfrequenz um den Faktor 1/ n niedriger
ist als bei dem bekannten Transversalfilter nach Fig. 1.
Die Zurodnung der Gewichte g 1 bis g 9 zu den einzelnen Teil
ketten ist nach folgendem Schema vorgenommen:
Teilkette A:g 1, g 4, g 7
Teilkette B:g 2, g 5, g 8
Teilkette C:g 3, g 6, g 9
Damit wird erreicht, daß die Gewichte unter Berücksichtigung
des zeitmultiplexierenden 3-Phasentaktes in der richtigen
Reihenfolge aufeinanderfolgen. Die Abtastwerte des Eingangs
signals werden im Rhythmus der Taktsignale a, b, c durch die
Teilketten A, B, C geschoben, durch die Gewichte bewertet
und im Summierer Σ unter Berücksichtigung des Vorzeichens
aufsummiert.
Der Schalter S am Ausgang des Summierers Σ hat zwei Funk
tionen zu erfüllen. Zum einen richtet er das Ausgangssignal
des Filters gleich und zum andern unterdrückt er die fehler
haften Ausgangssignale. Der Schalter S blendet diese für
die Parallelstruktur des Filters typischen Fehlersignale
aus, während er die richtigen Ausgangssignale, die mit
jedem dritten Takt kommen, über ein Tiefpaßfilter TP auf
den Ausgang des Filters durchschaltet. Das hierzu notwen
dige Steuersignal für den Schalter S ist im richtigen zeit
lichen Bezug zu den Taktsignalen a bis c in Fig. 3 unten
dargestellt und mit d bezeichnet. Der Tiefpaß TP am Filter
ausgang läßt nur den gleichgerichteten komprimierten Puls
passieren, dessen Einhüllende unterhalb des Ausgangs dar
gestellt ist, und er unterdrückt die höherfrequenten Stö
rungen.
Ein Kompressionsfilter führt mathematisch gesehen eine Fal
tungsoperation zwischen dem Eingangssignal und der Impuls
antwort des Filters durch. Im folgenden soll dieser Vorgang
schrittweise für das bekannte Transversalfilter nach Fig. 1
und für das erfindungsgemäße Filter nach Fig. 2 dargestellt
werden, wobei mit U ei und U ai die diskreten Spannungswerte
am Filtereingang und -ausgang und mit g i die Filtergewichte
bezeichnet sind (i = 1, 2, 3, . . .).
Bei dem bekannten Filter nach Fig. 1 erscheinen dann am Aus
gang von Takt zu Takt folgende Werte:
1. Takt:U a 1 = U e 1 · g 1
2. Takt:U a 2 = U e 1 · g 2 + U e 2 · g 1
3. Takt:U a 3 = U e 1 · g 3 + U e 2 · g 2 + U e 3 · g 1-
4. Takt:U a 4 = U e ₁ · g 4 + U e 2 · g 3 + U e 3 · g 2 + U e 4 · g 1
5. Takt:U a 5 = U e 1 · g 5 + U e 2 · g 4 + U e 3 · g 3 + U e ₄ · g 2
+ U e 5 · g 1
6. Takt:U a 6 = U e 1 · g 6 + U e 2 · g 5 + U e 3 · g 4 + U e 4 · g 3
+ U e 5 · g 2 + U e 6 · g 1
7. Takt:U a 7 = U e 1 · g 7 + U e 2 · g 6 + U e 3 · g 5 + U e 4 · g 4
+ U e 5 · g 3 + U e 6 · g 2 + U e 7 · g 1
usw.
Das erfindungsgemäße Filter mit Parallelstruktur gemäß Fig. 2
liefert mit dem angegebenen 3-Phasen-Takt demgegenüber fol
gende Werte am Ausgang:
1. Takt:U a 1 = U e 1 · g 3
2. Takt:U a 2 = U e 1 · g 3 + U e 2 · g 2
3. Takt:U a 3 = U e 1 · g 3 + U e 2 · g 2 + U e 3 · g 1
4. Takt:U a 4 = U e 1 · g 6 + U e 2 · g 2 + U e 3 · g 1 + U e 4 · g 3
5. Takt:U a 5 = U e 1 · g 6 + U e 2 · g 5 + U e 3 · g 1 + U e 4 · g 3
+ U e 5 · g 2
6. Takt:U a 6 = U e 1 · g 6 + U e 2 · g 5 + U e 3 · g 4 + U e 4 · g 3
+ U e 5 · g 2 + U e 6 · g 1
7. Takt:U a 7 = U e 1 · g 9 + U e 2 · g 5 + U e 3 · g 4 + U e 4 · g 6
+ U e 5 · g 2 + U e 6 · g 1 + U e 7 · g 3
usw.
Ein Vergleich der Ausgangsspannungen beider Filter zeigt,
daß nur zum 3ten, 6ten usw. Takt Übereinstimmung besteht.
Die übrigen Ausgangssignale des Filters gemäß Fig. 2 sind
falsch, da sie nicht mit denen des Filters mit der Reihen
struktur gemäß Fig. 1 übereinstimmen, sie werden daher
durch einen Schalter ausgeblendet.
Fig. 3 zeigt - wie bereits erwähnt - oben das dem 3-Phasen-
Generator des Filters nach Fig. 2 zugeführte Taktsignal,
darunter die Taktsignale a, b und c für die drei Teilketten
A bis C und unten das Steuersignal d für den Schalter S.
Fig. 4 zeigt eine bevorzugte Anwendung des Transversalfilters
gemäß Fig. 2 als Kompressionsfilter KF bei einer Schaltung
nach Art eines kohärenten Empfängers mit einem Sinus- und
einem dazu parallelgeschalteten Kosinuskanal. Der Sinus-
und der Kosinuskanal bestehen dabei jeweils aus einer Reihen
schaltung aus einem Mischer M, einem Kompressionsfilter KF
und einem Gleichrichter, wobei dem Mischer M im Sinuskanal
das Signal eines Oszillators O direkt, dem Mischer M im
Kosinuskanal dagegen über einen 90°-Phasenschieber zugelei
tet wird. Das in die ZF-Lage transponierte Eingangssignal
wird beiden Mischern gleichzeitig zugeführt. Die Ausgangs
signale des Sinus- und Kosinuskanals werden in einem Addie
rer summiert. Durch die Schaltung gemäß Fig. 4 wird gewähr
leistet, daß die Amplitude des Ausgangssignals stets optimal
ist.
Fig. 5 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform. Bei
diesem Transversalfilter sind im Unterschied zu demjenigen
nach Fig. 2 an jeder Anzapfung T der drei Teilketten A bis C
jeweils drei ohmsche Widerstände als parallelgeschaltete Ge
wichte g i (i = 1 bis 9) angebracht. Dieses Transversalfilter
entspricht einer Parallelschaltung von drei Transversal
filtern nach Fig. 2. Jedes dieser drei parallelgeschalteten
Filter funktioniert wie das Filter gemäß Fig. 2. Damit ist
an jedem der drei Summierer Σ ebenfalls nur jeder dritte
Ausgangswert korrekt.
Ordnet man die Gewichte g i (i = 1 bis 9) den Anzapfungen T
der Teilketten A bis C so zu, wie in Fig. 5 dargestellt,
und taktet man die drei Teilketten A, B und C wieder mit
dem 3-Phasen-Takt entsprechend den Taktsignalen a, b und c
gemäß Fig. 3, dann gibt bei jedem Takt jeweils einer der
drei Summierer Σ das richtige Ausgangssignal ab. Damit
kann der Schalter S der Anordnung gemäß Fig. 2, der dort
die falschen Ausgangssignale auszublenden hat, hier durch
einen Multiplexer ersetzt werden, der im Rhythmus der Takt
frequenz jeweils den Summierer mit dem richtigen Ausgangs
signal über ein Bandpaßfilter auf den Ausgang durchschaltet.
Das Transversalfilter gemäß Fig. 5 weist damit die Vorteile
des Filters nach Fig. 2 auf, allerdings ist sein Ausgangs
puls nicht gleichgerichtet.
Im folgenden soll eine Übersicht über die von Takt zu Takt
an den Ausgängen der drei Summierer anfallenden Ausgangs
signale gegeben werden:
Summierer 1:
U a 1= U e 1 · g 3 U a 2= U e 1 · g 3 + U e 2 · g 2 *U a 3= U e 1 · g 3 + U e 2 · g 2 + U e 3
· g 1 U a 4= U e 1 · g 6 + U e 2 · g 2 + U e 3
· g 1 + U e 4 · g 3 U a 5= U e 1 · g 6 + U e 2 · g 5 + U e 3
· g 1 + U e 4 · g 3 + U e 5 · g 2 *U a 6= U e 1 · g 6 + U e 2 · g 5 + U e 3
· g 4 + U e 4 · g 3 + U e 5 · g 2
+ U e 6 · g 1
etc.
Summierer 2:
U a 1= U e 1 · g 2 *U a 2= U e 1 · g 2 + U e 2 · g 1 U a 3= U e 1 · g 2 + U e 2 · g 1 + U e 3
· g 3 U a 4= U e 1 · g 5 + U e 2 · g 1 + U e 3
· g 3 + U e 4 · g 2 *U a 5= U e 1 · g 5 + U e 2 · g 4 + U e 3
· g 3 + U e 4 · g 2 + U e 5 · g 1 U a 6= U e 1 · g 5 + U e 2 · g 4 + U e 3
· g 6 + U e 4 · g 2 + U e 5 · g 1
+ U e 6 · g 3
etc.
Summierer 3:
*U a 1= U e 1 · g 1 U a 2= U e 1 · g 1 + U e 2 · g 3 U a 3= U e 1 · g 1 + U e 2 · g 3 + U e 3
· g 2 *U a 4= U e 1 · g 4 + U e 2 · g 3 + U e 3
· g 2 + U e 4 · g 1 U a 5= U e 1 · g 4 + U e 2 · g 6 + U e 3
· g 2 + U e 4 · g 1 + U e 5 · g 3 U a 6= U e 1 · g 4 + U e 2 · g 6 + U e 3
· g 5 + U e 4 · g 1 + U e 5 · g 3
+ U e 6 · g 2.
etc.
Die mit dem Symbol * versehenen Ausgangssignale leitet der
Multiplexer an den Filterausgang weiter. Diese Ausgangs
signale sind identisch mit den weiter oben angegebenen Aus
gangssignalen des bekannten Transversalfilters nach Fig. 1.
Claims (5)
1. Transversalfilter zur Kompression frequenzmodulierter Pulse mit folgenden Merk
malen:
- a) das Filter besteht aus n eingangsseitig parallelgeschalteten Teilketten mit jeweils mehreren Anzapfungen,
- b) die Anzapfungen sind über Gewichte in Form ohmscher Wider stände in einem Summierer zusammengefaßt,
- c) die n Teilketten sind zyklisch nacheinander getaktet,
- d) das Ausgangssignal des Summierers ist mittels eines Schalters nur während des Taktes der n-ten Teilkette und vor Beginn des nächsten Taktes für die erste Teilkette auf den Filter ausgang geschaltet.
2. Tranversalfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Teilketten (A, B, C) als analoge, digital getaktete Schiebe
register, vorzugsweise als CCD-Schieberegister (CCD = Charge
Coupled Devices), ausgebildet sind (Fig. 2).
3. Transversalfilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Anzahl n der Teilketten (A, B, C) gemäß der
Beziehung p · n = a gewählt ist, wobei a das Verhältnis zwischen
Abtastrate und Filtermittenfrequenz und p eine positive ganze
Zahl, vorzugsweise p = 1, ist (Fig. 2).
4. Transversalfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß an jede Anzapfung (T) jeder Teilkette (A, B,
C) jeweils n Gewichte parallel angeschlossen sind, daß n
Summierer (Σ) vorgesehen sind, daß jede Anzapfung (T) jeder
Teilkette (A, B, C) jeweils über ein anderes der n parallelge
schalteten Gewichte an jeden der n Summierer (Σ) angeschlossen
ist und daß die Summierer (Σ) ausgangsseitig an einen Multiplexer
mit nachgeschaltetem Bandpaßfilter angeschlossen sind (Fig. 5).
5. Transversalfilter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß einander entsprechende Gewichte einander in der Reihenfolge
entsprechender Anzapfungen (T) der verschiedenen Teilketten (A,
B, C) untereinander gleich sind und daß einander in der Reihen
folge entsprechende Anzapfungen (T) der verschiedenen Teilketten
(A, B, C) jeweils über ein anderes Gewicht an ein und denselben
Summierer (Σ) angeschlossen sind und die Gewichte der ver
schiedenen Teilketten (A, B, C) von Summierer zu Summierer
zyklisch vertauscht sind (Fig. 5).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19772757210 DE2757210A1 (de) | 1977-12-22 | 1977-12-22 | Transversalfilter zur kompression frequenzmodulierter pulse |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19772757210 DE2757210A1 (de) | 1977-12-22 | 1977-12-22 | Transversalfilter zur kompression frequenzmodulierter pulse |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2757210A1 DE2757210A1 (de) | 1979-07-05 |
DE2757210C2 true DE2757210C2 (de) | 1988-04-28 |
Family
ID=6026838
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19772757210 Granted DE2757210A1 (de) | 1977-12-22 | 1977-12-22 | Transversalfilter zur kompression frequenzmodulierter pulse |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2757210A1 (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2648917B1 (fr) * | 1983-12-30 | 1992-06-19 | Thomson Trt Defense | Dispositif radar destine a detecter des cibles a courte distance |
-
1977
- 1977-12-22 DE DE19772757210 patent/DE2757210A1/de active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2757210A1 (de) | 1979-07-05 |
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