DE2828414A1

DE2828414A1 - Rauschunterdrueckungsschaltung

Info

Publication number: DE2828414A1
Application number: DE19782828414
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Amazawa; Shoichi Minagawa; Masaharu Mori; Takashi Taniyama
Original assignee: Clarion Co Ltd
Current assignee: Faurecia Clarion Electronics Co Ltd
Priority date: 1977-09-26
Filing date: 1978-06-28
Publication date: 1979-04-05
Also published as: SE436159B; GB1603391A; SE7810016L; NL190039C; NL7809717A; FR2404336B1; FR2404336A1; NL190039B; DE2828414C2

Description

Patentanwälte Dipi.-I^g. H. Wbickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber -■" Dr. Ing. H. Liska 2828414

Sä ■

8000 MÜNCHEN 86, DEN 2 8. Juni 1978

POSTFACH 860820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22

Clarion Co., Ltd.

5-35-2, Hakusan, Bunkyo-ku,

Tokyo, Japan

Rauschunterdrückungsschaltung

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Patentanwälte Difl.-Ing. Η.Τϊιοκμανν, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. R A.Weιckmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr. InG. H. LisKA , 2828414

8000 MÜNCHEN 86, DEN

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MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21 /22

Clarion Co.,"Ltd.

5-35-2, Hakusan, Bunkyo-ku,

Tokyo, Japan

Raus chunterdrückungs schaltung.

Die Erfindung betrifft die Verbesserung einer Rauschunterdrückungsschaltung, insbesondere deren Signalkompensations— system.

Bei herkömmlichen Rauschunterdrückungsschaltungen bzw. Einheiten wird einfach eine Torschaltung in den Signalweg eingefügt, von dem gegliches ungewolltes Rauschen bzw. Störgeräusch durch Ausschalten der Torschaltung entfernt wird. Aber gemäß diesem System wird die Signalzuführung für den Zeitraum unterbrochen, in welchem die Torschaltung ausgeschaltet bleibt, woraus eine Verschlechterung der Tonqualität resultiert.

Es ist deshalb Zweck der Erfindung, dieses bei herkömmlichen Rauschunterdrückungsschaltungen vorhandene Problem zu lösen und eine Schaltung bereitzustellen, mit der die Rauschunterdrückung ohne Verschlechterung der Tonqualität möglich ist.

Zur Erzielung dieses Zwecks wird bei der vorliegenden Erfin-30

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dung ein bezüglich eines Eingangssignals mit einer Phasenvoreilung oder -Verzögerung versehenes Signal gehalten und beide Signale mittels eines Schalters während der Zeit abge-• schaltet, in der ein Rauschen die Schaltung stört, während zur gleichen Zeit das gehaltene phasenverschobene Signal heraus-, geführt und dem"Eingangssignal zu einer vorgegebenen konstanten Zeit überlagert wird.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsformen. Es zeigen:

Fig. 1 .ein schematisches Diagramm mit einer ersten Ausführungsfdrm der Erfindung;

Fig. 2 ein Graph mit einem Beispiel der Phasenvoreilungscharakteristik;

Fig. 3a₅ d^e eine Signalform, die den Betrieb der vor-3b u.3c stehenden Ausführungsform darstellt;

ig. 4 ein schematisches Diagramm einer weiteren Ausführungsform dieser Erfindung;

Fig. 5 eine Signalform, die die Betriebsweise dieser

Ausführungsform darstellt;

Fig. 6 ,ein schematisches Diagramm mit einer weiteren

Ausführungsform dieser Erfindung; 30

Fig. 7 einen Schaltplan, der ein Beispiel der speziellen .. Ausbildung der Ausführungsform gemäß Fig. 6 darstellt;

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Pig. 8 eine schematische Darstellung, die eine andere Ausführungsform dieser Erfindung darstellt;

Pig. 9 eine Signalform, die die Betriebsweise dieser Ausführungsform darstellt;

Fig. 10 - eine Darstellung, die eine Ausführungsform einer Phasenschieberschaltung darstellt;

' __. Fig. 11 Darstellungen anderer Ausführungsformen dieser und 12 Erfindung mit einer Phasenschaltung.

Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf döe in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen beschrieben. In Fig. ist eine erste Ausführungsform einer Raus^unterdrückungsschaltung mit dem Signalkompensationssystem gemäß dieser Erfindung dargestellt. In der Zeichnung sind mit 1 und 2 Türschalter, mit 3 eine voreilende Phasenschieberschaltung mit C₁, Co und G₇, Kondensatoren und mit R ein Widerstand, mit 4- ein Eingangsanschluß und mit 5 ein Ausgangsanschluß bezeichnet. An die Phasenschieberschaltung 3 und den Torschalter 1 wird ein Eingangssignal S^, angelegt. Die voreilende Phasenschieberschaltung 3 weist einen Faktor "1" auf und ihre Ausgangsphase eilt bezüglich der Frequenz f nach, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Die Torschalter 1 und 2 sind gewöhnlich angeschaltet und sie werden zugleich nur in dem Zeitraum ausgeschaltet, wenn dieSchaltung von einem Rauschen gestört wird. Wenn dje Ausschaltzeit mit T angenommen wird, ergibt sich die Frequenz £q (eine Frequenz zur Kompensationsbegrenzung bzw. -Grenze) bei einem Phasenvoreilungswinkel von x/2, der durch die Phasenschieberschaltung 3 erhalten wird, zu f₀ = 1/4-T. ■ .

Wenn der Torschalter 1 ausgeschaltet wird, wird die unmittelbar vor dem Ausschalten des Torschalters anliegende Spannung

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Vy, in den Kondensatoren C^ und Gp gespeichert. Jedoch, unter der Voraussetzung, daß der Widerstand der mit dem Eingang verbundenen Signalquelle im wesentlichen Null und der mit dem Ausgang 5 verbundene Lastwiderstand im wesentlichen unendlich ist.

Zur selben Zeit wird der Torschalter 2 ausgeschaltet und die Spannung V₂ wird in gleicher V/eise in dem Kondensator O^ gespeichert. Jedoch vorausgesetzt, daß der Ausgangswiderstand der Phasenschieberschaltung 3 im wessentlichen Null und der Belastungswiderstand des Torschalters 2 im wesentlichen unendlich ist.

Wenn der Ausgangswiderstand des Torschalters 2 im wesent— i"5 liehen Null ist, wird der Kondensator C₂ über den Widerstand R mit der in dem Kondensator G^ gespeicherten Spannung V₂ S^e~ laden und die Potentialveränderung V_ in dem Kondensator C₀ wird durch folgend? Gleichung beschrieben:

-t C¹ R V₅ = (V₂ - V₁)(I - e ² ).

Diese Potentialänderung V wird über den Kondensator C^, solange jeder Torschalter ausgeschalten bleibt abgegeben, wodurch nicht nur die Wiederbegrenzung des Rauschens,sondern ebenso die Kompensation des Signals erhalten wird.

In den Fig. 3a» t> und c ist die Signalkompensationsart dargestellt, die durch die vorstehend beschriebene Schaltung jeweils in den Fällen von f = f_Q/2 (eine Phasenvoreilung

30· von ungefähr ^/4), f = f_Q (eine Phasenvoreilung von ^/2) und f = 2f_Q (eine Phasenvoreilung von ungeführ 2 'ft/3) ^er~ langt wird. Jede Figur "i" gibt an, daß Rauschen bzw. Geräusche n* und n_o auf das Eingangssignal S^ und den Ausgang Sq der (voreilenden)Phasenschieberschaltung gelangt sind; jede Figur "ii" zeigt den Betrieb des Kondensators zum

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Speichern .des Spannungswertes während jenes Zeitraums an, in dem der Torschalter geschlossen bleibt; und jede Figur "iii" zeigt den Zustand an, nachdem die Signalkompensation durch V erhalten ist. Wie diese Figuren klar zeigen, ge-

stattet in dem Fall f<C £q eier kleine Grad der Phasenvor-. eilung, daß die'Aufrechterhaltung des Wertes in gleicher Weise im Fall der gewöhnlichen" Werterhaltung (retention) verrichtet wird, wodurch die vollständige Elimination einer Signalstörung erhalten wird.

Im Fall von f ^f_Q, in dem die Ausschaltzeit des Torschalters mit Bezug auf die Wellenlänge groß ist, kann, wie in Fig. 4-dargestellt, eine Vielzahl von voreilenden Phasenschieberschaltungen 6, Torschaltern 7 und werthaltende bzw. -speichernde Kondensatoren 8 angeordnet werden, die nacheinander mit einem Widerstand R mittels eines Serienschalters 9 (scanner switch) verbunden iverden. Mit anderen Worten ist die Ausschaltzeit der Torschalter in T^., ^T2***^Tn^J ^^®^ ¹^ die Signalwellenformen sind, wie in Fig. 5 dargestellt, mit den den unterteilten Ausschaltzeiten entsprechenden voreilenden Phasenwinkeln jzL - φ kompensiert. Wie ^ig. 5 klar zeigt, wird mit dieser Anordnung eine weitere Verkleinerung der Signalverformung erreicht.

Wenn die Frequenz, so daß φ - Φ_η* Tt/2 entspricht, mit f angenommen wird, wird folgende Gleichung erhalten:

die bedeutet, daß bei einer vorgegebenen, konstanten Ausschaltzeit des Torschalters die Signale, die Frequenzen bis im wesentlichen zu dem η-fachen der der Ausschaltzeit entsprechenden Frequenz aufweisen, kompensiert werden können. Umgekehrt, kann dJe Ausschaltzeit des Torschalters η mal vergrößert werden, wenn die Frequenz, mit der gear-

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beitet wird, vorgegeben ist.

In Fig. 6 ist eine Rauschunterdrückungsschaltung gemäß dem Signalkompensations.system dieser Erfindung mit einer Phasenverzögerungsschaltung beschrieben. Wenn ein Rauschen in der Schaltung auftritt, wird dieses zeitweise in einer Phasenverzögerungsschaltung 10 verlängert und deshalb wird, solange das Geräusch vorhanden ist, ein Impuls zum Anhalten des Phasenverschiebungsbetriebs angelegt, um die Phasencharakteristik dieser Phasenverzögerungsschaltung flachzuschalten. Fig. 7 zeigt ein Beispiel einer speziellen Schaltung zu diesem Zweck. In dieser Fig. sind Tr₇ und T^ Tor- bzw. Eingangstransistoren, T,, T₁-, Tg und Tg sind puffernde Emitterfolgertransistoren und Tp verbindet, wenn er bei Anliegen eines Impulses P durchgeschaltet wird,einen Kondensator C^f parallel zu dem Kondensator Cq, um wieder eine flache Phasenverzögerungscharakteristik aufgrund eines Widerstandes Rq und des Kondensators 0_Q herzustellen. Gewöhnlich sind die Tortransistoren T^ und T₁-, eingeschaltet, aber bei Anliegen eines Impulses P an dem Transistor Tq , der dann angeschaltet wird, werden beide Tortransistoren zugleich eingeschaltet.

Fig. 8 zeigt eine andere Ausführungsform dieser Erfindung mit einem Verzögerungselement 11, bei dem dJe Ausschaltzeit T des Torschalters der Verzögerungszeit T^ des Verzögerungselements 11 gleichgeschaltet wird. Wie aus Fig. 9 ersichtlich wird diese Ausführungsform vorzugsweise zur Kompensation eines Signals verwendet, das eine Frequenz von 1/4T oder weniger aufweist.

Die in Fig. 7 dargestellte Ausführungsform kann somit die Phasencharakteristik einer Phasenschieberschaltung durch ' Eingabe eines pulsierenden Rauschens steuern und die Verlängerung eines Rauschintervalls am Ausgang verhindern, wobei derselbe Zweck mit einer Phasenschieberschaltung

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erzielt werden kann, die nachfolgend beschrieben wird. Wenn ein Phasenverschiebungssignal, das von einer Phasenschieberschaltung ausgegeben wird, an dem Punkt A in der Phasenschieberschaltung, wie sie in Fig. 10 dargestellt ist, angelegt wird, wird die Wirkung eines Kondensators C^ inaktiviert, um die voreingestellte Phasencharakteristik der Phasenschieberschaltung zu schalten.

In Fig. 11 ist ein Blockdiagramm einer Rauschunterdrückungsschaltung mit einer Phasenschieberschaltung gemäß der Erfindung dargestellt. Im Vergleich zu Fig. 1 ist gezeigt, daß die Phasenschaltung aus einer Schleife mit einer Phasenschieberschaltung 10, einer ersten Torschaltung 1, einer negativ zurückgekoppelten Verstärkerschaltung 14 und einer dritten Torschaltung 15 besteht. Die Bezugszeichen 12 und 15 stellen Pufferschaltungen dar. Der erste Eingang (-) der negativ rückgekoppelten Verstärkerschaltung 14- ist mit dem Eingang der Torschaltung 1 verbunden, wohingegen der zweite Eingang (+) mit dem Ausgang der Torschaltung 1 verbunden ist. Der Ausgang der negativ rückgekoppelten Verstärkerschaltung 14 ist mit der Phasenschieberschaltung (Punkt A in Fig. 10) über die Torschaltung 15 verbunden, die bei Anlage eines ein Rauschen anzeigenden Signals von einer Ausschalt- in eine Einschaltstellung schaltet.

Wenn kein Geräusch bzw. Rauschen in einem Eingangssignal vorliegt, das an einen Eingangsanschluß IN angelegt wird, sind die Torschaltungen 1 und 2 in Einschaltstellung (ON), so daß das durch die Torschaltung 2 hindurchgehende Signal nicht auf das durch die Torschaltung 1 hindurchgehende Signal einwirkt, und auf der anderen Seite befindet sich die Torschaltung I5 im ausgeschalterien Zustand. Demgemäß ' geht das Eingangssignal nacheinander durch die Pufferschaltung 12, die Phasenschieberschaltung 10, die Torschaltung 1 und die Pufferschaltung 13 hindurch, und wird

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•flan den Ausgang OUT mit derselben erhaltenen Wellenform abgegeben.

Im Gegensatz dazu sind beide Torschaltungen 1 und 2 im ausgeschalteten Zustand. (OST), wenn kein Rauschen in dem .an den Eingang IN angelegten Eingangssignal vorliegt, und, wie vorstehend beschrieben, eliminiert die Torschaltung 1 das Rauschen durch Bewirken einer Phasenkompensation in Abhängigkeit eines Kompensationssignals von der Torschaltung 2 und gibt an die Pufferschaltung 13 ein Ausgangssignal derselben Wellenform wie das Eingangssignal ab. In dieser Betriebsweise ist die Torschaltung 15 in Abhängigkeit des ein Rauschen anzeigenden Signals angeschaltet, wobei die bei der Phasenschieberschaltung 10 beginnende, durch die negativ rückgekoppelte Verstärkerschaltung 14 und die Torschaltung 15 hindurchgehende und bei der Phasenschieberschaltung 10 endende Schleife einen negativen Rüekkopplungsweg bildet und, weil die negativ rückgekoppelte Verstärkerschaltung 14 ein Differenzverstärker ist, besteht diese ne- gative Rückkopplung innerhalb dieser Schleife solange, his das Eingangssignal an der Torschaltung 1 dasselbe wie das Ausgangssignal wird mit dem Ergebnis, daß der Ausgang der negativ rückgekoppelten Verstärkerschaltung 14, d. h. eines Phasenverschiebungssignals, an dem Eingang der Phasen-Schieberschaltung 10 anliegt. Wenn das Eingangs- und das Ausgangssignal der Torschaltung 1 dieselbe Wellenform aufweisen, ist der Ausgang der negativ rückgekoppelten Verstärkerschaltung 14 Null und hat keine Wirkung auf die Phasenschieberschaltung iO, jedoch bei der Tatsache, daß eine Rauschkomponente in dem Eingangssignal der Torschaltung 1 vorliegt, während eine solche Rauschkomponente in dem Ausgangssignal durch die Torschaltung 1 eliminiert worden ist, wird die Differenz zwischen diesen Signalen oder einer Signalkomponente des Rauschens bzw. Geräuschs durch die negativ

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rückgekoppelte Verstärkerschaltung 14 verstärkt und als ein Phasenverschiebungssignal über die Torschaltung 15 der Phasenschieberschaltung 10 angelegt. Das bedeutet, daß die Phasencharakteristik der Phasenschieberschaltung 10 durch das Phasenverschiebungssignal so geschaltet wird, daß sie .unabhängig von der voreingestellten Charakteristik ist, so daß die Verlängerung des Rauschintervalls am Ausgang der Phasenschieberschaltung 10 verhindert wird.

In Fig. 12 ist ein spezieller Schaltplan der Phaeenkompensationsschaltung gemäß Fig. 11 mit den in Fig. 11 entsprechenden Blocks dargestellt, die gestrichelt angegeben sind. Gemäß diesem Plan ist ein Transistor Q^ bei nicht vorhandenem, ein Rauschen anzeigendem Signal nichtleitend, weshalb ein Transistor Qo mit dem Ergebnis leitend ist, daß das Eingangssignal der Torschaltung 1 , da dessen Wert in den Kondensatoren (L· und Op gespeichert wird, von dem Ausgang OUT ohne Änderung in der Wellenform abgegeben wird. In dieser Betriebsweise verbleibt ein Transistor Q^ der"Torschaltung 15 nichtleitend, weshalb die Phasenschieberschaltung 10 in keiner Art und Weise durch den Ausgang der negativ rückgekoppelten Verstärkerschaltung 14 beeinflußt ist.

Andererseits leitet der Transistor Q^, bei Vorhandensein eines ein Rauschen anzeigenden Signals, weshalb der Transistor Qo nicht !leitet mit dem Ergebnis, daß die Potentialdifferenz, die durch den in den Kondensatoren Cj und C₂ gespeicherten Signalwert und durch den Wert des Kompensationssignals von der Torschaltung 2 bestimmt ist, an den Ausgang OUT abgegeben wird. Zusätzlich in Abhängigkeit von der.Signaldifferenz arischen dem Ausgangssignal und dem Eingangssignal an der Basis eines Transistors Q^ wird ein Phasenverschiebungssignal am Ausgang der negativ rückgekoppelten Verstärkerschaltung 14 generiert. Bei dieser Betriebsweise liegt ein Phasenverschiebungssignal an dem

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Punkt A an, um die Phasencharakteristik der Phasenschieberschaltung 10 su schalten, wenn der Transistor Q^ in einem leitenden Zustand in Abhängigkeit von dem das Rauschen an-• zeigenden Signal ist.
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,Wie in Einzelheiten vorstehend angegeben ist, kann mit dieser Ausführungsform die Verlängerung eines von der Phasenschieberschaltung abgegebenen Rauschintervalls verhindert werden, weshalb die Rauschunterdrückungswirkung einer Phasenkompensationsschaltung zu größter Wirkung geführt ist, ohne daß die Schaltzeit der Torschaltung zur Rauschunterdrückung ver-r· längert werden muß.

Wie aus den vorstehenden Darlegungen verstanden wird, wird mit dieser Erfindung eine Rauschunterdrückung bereitgestellt, ohne daß -unterbrochene Töne verursacht werden, während eine Verformung verkleinert und die Tonqualität bzw. -Klarheit verbessert wird. Zusätzlich ist die Rauschunterdrückung frei von gelegentlichen Schwierigkeiten, weil sie-dadurch erreicht wird, daß nur das Signal, welches eliminiert werden

soll, aufbereitet' wird. Des weiteren kann mit der Erfindung ; die Tonqualität bei allen Frequenzen, ohne Rücksicht auf f_Q im Vergleich mit herkömmlichen Rauschunterdrückungsschaltungen verbessert werden, die auf dem Prinzip der Werthaltung aufbauen.

Diese Erfindung wird vorzugsweise zum Eliminieren des Rauschens bei. amplitudenmodulierten Radioempfängern oder CB Sende-Empfängern verwendet, kann jedoch auch zum Eliminieren des Rauschens bei Vielfachausgangssignalen von frequenzmodulierten Empfängern eingesetzt werden.

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Claims

Patentanwälte Dipt, -Jng. H. Weickmanu, Dipl.-Phys. Dr. K. Eincke

Dipl.-Ing. F. A-Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

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Clarion Go.,-Ltd.

5-35-2, Hakusan, Bunkyo-ku,

Tokyo, Japan

Patentansprüche

( "I./Eine Rauschunterdrückungsschaltung, gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Erzeugung eines Signals, das eine Phasendifferenz mit Bezug aif ein Eingangssignal hat, Einrichtungen zürn-gleichzeitigen Ausschalten des Eingangssignals und des Phasendifferenzsignals zu der Zeit, wenn in der Schaltung ein Rauschen auftritt, Einrichtungen zum Aufrechterhalten bzw. Speichern der Werte der Signale, die unmittelbar vor dem Abschalten der Signale bestanden haben, und Einrichtungen zur Abgabe eines aufrechterhaltenen Signals mit einem Wert, indem dieses einem aufrechterhaltenen Signal mit dem anderen Wert zu einer vorgegebenen, konstanten Zeit überlagert wird.
2.. Rauschunterdruckungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung eines Phasendifferenzsignals eine voreilende Phasenverschiebungsschaltung aufweist.
3. Rauschunterdruckungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung eines Phasendifferenzsignals eine Phasenverzögerungsschaltung, aufweist.
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4-. Rauschunterdfückungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch geken'nz eichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung des Phasendifferenzsignals die Einrichtungen . zum Abschalten des Signals und die Einrichtung zum Auf- '' rechterhalten des Wertes des Phasendifferenzsignals jeweils aus einer Vielzahl von Phasenvoreilungsschaltungen, Schaltern und Kondensatoren "besteht, so daß die Signale mit den in den Kondensatoren aufrechterhaltenen bzw. gespeicherten Werten nacheinander an die Einrichtungen zum Abgeben angelegt werden.
5. Rauschunterdruckungsschaltung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet ,. daß die Phasenverschiebung der Phasenverzögerungsschaltung zu der Zeit angehalten wird, wenn ein Geräusch bzw. Rauschen in der Rauschunterdrückungsschaltung auftritt.
6. Rauschunterdrückungsschaltung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß Einrichtungen vorgesehen sind, die zu der Zeit in Betrieb gesetzt werden, wenn ein Rauschen auftritt und die Phasencharakteristik der Phasenverzögerungsschaltung steuern bzw. schalten.

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