DE2936507A1

DE2936507A1 - Tonsteuervorrichtung fuer eine audioanlage

Info

Publication number: DE2936507A1
Application number: DE19792936507
Authority: DE
Inventors: Ryozi Higashi; Hiroyuki Hirano
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 1978-09-11
Filing date: 1979-09-10
Publication date: 1980-03-20
Also published as: GB2035739A; DE2936507C2; US4284965A; GB2035739B

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Tonsteuervorrichtung für eine Audioanlage.

Einer der Kanäle eines graphischen Entzerrers, der eine Tonsteuervorrichtung darstellt, kann dadurch gebildet werden, daß eine Schaltung verwandt wird, die die folgende übertragungsfunktion T erfüllt

S' . "c tv + ι ^ +u) ⁺ n—s IM ■+ -LJ η ΙΛ\

(1 L ^u I I J ,

•p s — — ι

2 Q . _ω L

wobei S der Laplace-Operator ist,U>_Q die Mittenwinkelfrequenz bezeichnet, Q die Trennschärfe ist, K₁ der Dämpfungsfaktor bei der Winkelfrequenz IO _Q und K- der Verstärkungsfaktor bei der Winkelfrequenz to _Q sind.

Indem Zähler und Nenner des Ausdruckes auf der rechten Seite

der Gleichung (1) gemeinsam durch S geteilt werden und anschließend das Ergebnis mit einem bestimmten gemeinsamen Bestimmungsparameter multipliziert wird, wird die folgende Gleichung (2) erhalten:

2 K. + 1 ^ωΟ

T,

χ 4. χ f. — Iy+ _ / ^λ 1*1

ω₀ K⁺I

Zähler und Nenner des rechten Ausdrucks der Gleichung (2) ₂ werden durch eine gemeinsame Konstante (1 + *"* O . 1_ + ^O »

SQs²

jeweils dividiert. Daraus ergibt sich:.

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wobei Bg eine übertragungsfunktion eines Bandpaßfilters ist, die ausgedrückt werden kann als:

i 2_J ι ,4,

Da T gleich e /e. ist, wobei e. und e die Eingangsspannung

o OX IO

und die Ausgangsspannung des Kanals sind, ergibt sich:

χ = e. - XBK₁

^{1 S 1} (5)

e_o = χ + xB_s K₂

Figur 1 der zugehörigen Zeichnung zeigt in einem Blockschaltbild eine Schaltung, die die Gleichung (5) erfüllt und Figur der zugehörigen Zeichnung zeigt ein konkretes Ausführungsbeispiel der in Figur 1 dargestellten Blockschaltung mit einem Bandpaßfilter 10, das die übertragungsfunktion B_e hat und mit Verstärkern 13 und 14.

Figur 2 der zugehörigen Zeichnung zeigt ein Beispiel einer herkömmlichen Tonsteuerschaltung, die eine Vielzahl (n) parallel geschalteter Bandpaßfilter umfaßt, von denen jedes in der in Figur 2 dargestellten Weise ausgebildet ist, um die Verstärkungsfaktoren an einer entsprechenden Anzahl von jeweils bestimmten Frequenzen herauf oder herab zu setzen. Wie es in Figur 2 dargestellt ist, liegen die Ausgänge der Bandpaßfilter

1O₁ bis 10 über veränderliche Widerstände 12. bis 12„ an den in in

Verstärkern 13 und 14 jeweils. Bei dieser herkömmlichen Tonsteuervorrichtung besteht das Problem des Signalqualitätsverlustes. Dieses Problem gewinnt dann an Bedeutung, wenn die Q-Werte oder Gütefaktoren und die Mittenwinkelfrequenzen veränderlich sein sollen.

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Ziel der Erfindung ist eine Tonsteuervorrichtung, bei der das Problem des Signalqualitätsverlustes nicht auftritt.

Durch die Erfindung soll insbesondere eine Tonsteuervorrichtung geliefert werden, bei der neben der Überwindung der Schwierigkeit mit der Signalqualität der Schaltungsaufbau bei einer möglichst kleinen Anzahl von Bauelementen einfacher ist.

Das kann dadurch erreicht werden, daß kein Bandpaßfilter sondern ein Bandsperrfilter verwandt wird oder daß mehrere Bandsperrfilter verwandt werden.

Ein besonders bevorzugter Gedanke der Erfindung besteht in einer Tonsteuervorrichtung für eine Audioanlage, die einen ersten Mischer, wenigstens einen zweiten Mischer, einen dritten Mischer und wenigstens ein Bandsperrfilter aufweist, die so in Arbeitsverbindung miteinander stehen, daß die Mittenfrequenz, der Gütefaktor und der Verstärkungsfaktor unabhängig gesteuert werden können.

Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert:

Figur 1 zeigt in einem Blockschaltbild eine herkömmliche Tonsteuervorrichtung mit einem einzigen Kanal.

Figur 2 zeigt das Schaltbild der in Figur 1 dargestellten Vorrichtung.

Figur 3 zeigt das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Tonsteuervorrichtung.

Figur 4 zeigt das schematische Schaltbild der in Figur 3 dargestellten Vorrichtung.

Figur 5 zeigt das Schaltbild des Bandsperrfilters der in Figur 4 dargestellten Vorrichtung.

Figur 6 zeigt in einer graphischen Darstellung den Frequenzgang der in Figur 4 dargestellten Vorrichtung.

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Figur 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Tonsteuervorrichtung mit mehreren Kanälen.

Figur 8 zeigt in einer graphischen Darstellung die Frequenzgänge der in Figur 7 dargestellten Vorrichtung mit drei Kanälen.

Figur 9 zeigt das äquivalente Schaltbild eines Teils des Bandsperrfilters in Figur 5.

Figur 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Bandsperrfilters.

Figur 3 zeigt in einem Blockschaltbild ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die in Figur 3 dargestellte Schaltung erfüllt die folgenden Gleichungen (6), die ihrerseits die Gleichung (1) erfüllen:

- ^ei - ^Ki

= -x - K

2 <^x * ^xE(s)^}

(6)

wobei E die folgende übertragungsfunktion eines

Bandsperrfilters ist:

(S)

= 1 - B

S² ♦

(S)

ω 2 .ο

(7)

S² ♦

ω 2 ο

Figur 4 zeigt ein konkretes Schaltungsbeispiel des Blockschaltbildes in Figur 3 mit einem ersten Mischer 2, dessen Ausgangssignal der Funktionsparameter χ ist, mit einem zweiten Mischer 3, mit einem dritten Mischer 4 und mit einem Bandsperrfilter 5. Der Mischer 2 weist einen Eingang, an dem das Eingangssignal e^ liegt, und einen weiteren Eingang auf, der mit dem Ausgang des zweiten Mischers 3 verbunden ist. Der Mischer 2 mischt das Eingangssignal e. und das Ausgangssignal

0 3 C' 0 1 ? I 0 ° B 9

des zweiten Mischers 3 und macht den Verstärkungsfaktor veränderlich (herabsetzend), indem er das Mischverhältnis dazwischen ändert.

Ein Ausgang des Mischers 2 liegt an einem Eingang des zweiten Mischers 3 und an einem Eingang des Bandsperrfilters 5, dessen Ausgang mit dem anderen Eingang des Mischers 3 verbunden ist.

Der Ausgang des Mischers 3 ist mit einem Eingang des dritten Mischers 4 verbunden, dessen weiterer Eingang am Ausgang des Filters 5 liegt.

Der Mischer 4 mischt das Ausgangssignal des Mischers 3 und somit das verstärkte Ausgangssignal des Mischers 3 und das Ausgangssignal des Filters 5, um den Verstärkungsfaktor dadurch veränderbar zu machen (heraufsetzen), indem er das Mischverhältnis zwischen den Ausgangssignalen des Mischers 3 und des Filters 5 ändert.

Figur 5 zeigt das Schaltbild des Bandsperrfilters 5 in Figur Wie es in Figur 5 dargestellt ist, wird das Bandsperrfilter von zwei veränderlichen Widerständen R , einem Kondensator C , der parallel zu dem veränderlichen Reihenwiderstand R₁ geschaltet ist, von einem Widerstand R., der die Eingangsklemme des parallelen RC-Gliedes mit einem Eingang eines Differentialverstärkers 6 verbindet, dessen anderer Eingang am Ausgang des parallelen RC-Gliedes liegt, von einem Widerstand R„,

der mit dem Ausgang des Differentialverstärkers verbunden ist, von einem Widerstand R_, der mit einem Ende am Ausgang des Differentialverstärkers 6 liegt, einem veränderlichen Widerstand R , dessen eines Ende mit dem anderen Ende des Widerstandes R.. verbunden ist und dessen anderes Ende an Masse liegt, und von einem Kondensator C gebildet, der mit einer Seite an einem Verbindungspunkt der veränderlichen Widerstände und mit der anderen Seite an einem Schleifkontakt des veränderlichen Widerstandes R liegt, und der zusammen mit dem

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zuletzt genannten veränderlichen Widerstand ein T-Filter bildet.

Die Mittenfrequenz des T-Filters kann unabhängig dadurch verändert werden, daß die Werte der veränderlichen Widerstände R gleichzeitig reguliert werden und der Gütefaktor kann gleichfalls unabhängig dadurch verändert werden, daß der veränderliche Widerstand R reguliert wird, der das Maß der Mitkopplung des Differentialverstärkers 6 bestimmt, wie es in Figur 6 dargestellt ist.

Bei den in den Figuren 5 und 6 dargestellten Schaltungen ist es möglich, die Mittenfrequenz, den Verstärkungsfaktor und den Gütefaktor unabhängig voneinander mit einer möglichst kleinen Anzahl von Bauelementen zu variieren.

Um bei mehreren (n) Kanälen die Frequenzgänge bei einer Vielzahl von Frequenzen veränderlich zu machen, kann es möglich sein, die entsprechende Anzahl von in Figur 4 dargestellten Schaltungen in Kaskade zu schalten. Es hat sich herausgestellt, daß eine Kaskadenschaltung der in Figur 4 dargestellten Schaltungen für diesen Zweck zufriedenstellend arbeitet. In diesem Fall ergibt sich jedoch ein weiteres Problem, das in einer Signalbeeinträchtigung bezüglich des Klirrfaktors und des Rauschens besteht.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung sind mehrere (n) Kanäle der jeweils in Figur 4 dargestellten Art parallel geschaltet, um die Rausch- und Klirrfaktoreinflüsse so klein wie möglich zu halten.

Wie es in Figur 7 dargestellt ist, die das zweite Ausführungsbeispiel in einem Blockschaltbild zeigt, ist der Mischer 2 in Figur 4 durch einen Mischer 20 mit 2n Eingängen ersetzt und ist der Mischer 4 in Figur 4 durch einen Mischer 40 mit 2n Paaren von Eingängen ersetzt, wobei jedes Paar mit einem ande-

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0 3 G : 1 ? / Π R B 9

ren der η parallelen Kanälen verbunden ist und ein Bandsperrfilter 5. und einen Mischer 3. aufweist, die in der in Figur 7 dargestellten Weise geschaltet sind, wobei i = 1,2 η ist.

Das Bandsperrfilter 5. hat eine übertragungsfunktion E^, .

S² ♦ ^²
i_ (8)

Der Verstärkungsfaktor jedes Kanals wird bei einer Frequenz f. ( = I³ i ) gedämpft, wenn das Ausgangssignal des Mischers 3. mit einem Verstärkungsfaktor K₁ verstärkt und im Mischer 20 gemischt wird, und bei dieser Frequenz heraufgesetzt, wenn das Ausgangssignal des Mischers 3. mit einem Verstärkungsfaktor K- + τ verstärkt und im Mischer 40 gemischt wird. Durch eine Änderung der Mittenfrequenz f. und des Wertes Q. des Bandsperrfilters S. kann weiterhin der gewünschte Frequenzgang erhalten werden.

Die übertragungsfunktion T = e /e. der gesamten in Figur 7 dargestellten Schaltung ist

1 + K ' {.1 - E ' } +KiI-E₁-J+ · · · + K_R ( 1 - E , J 1 + K₁(I - E_1(s)> +K₃(I- E_2(s)}+ .·. + Κ_α{1 - E_n(s)>

wobei K₀T₄ der Mischverstärkungsfaktor ist, mit dem der Verstärkungsfaktor des Kanals η herabgesetzt wird und K„ der Mischverstärkungsfaktor ist, mit dem der Verstärkungsfaktor des Kanals η erhöht wird.

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Figur 8 zeigt die verschiedenen Frequenzgänge a bis f der in Figur 7 dargestellten Schaltung, wobei η = 3 ist, die Mittenfrequenzen f₁, f₂ und f_ der Bandsperrfilter S^ , 5₂ und 5₃ = 500 Hz, 1 KHz und 2 KHz jeweils sind und der Gütefaktor aller Filter = 3 ist.

Die folgende Tabelle 1 zeigt die Verstärkungsfaktoren an den Mittenfrequenzen der jeweiligen Filter 5.. bis 5^·

	12	500 Hz	Tabelle 1	1KHz	12	2KHz	Zunahme
	12	dB Zunahme		dB Zunahme	12	db	Zunahme
a	6	dB Zunahme	12	dB Abnahme	6	dB	Zunahme
b	2	dB Zunahme	12	dB Zunahme	2	dB	Abnahme
C	6	dB Abnahme	6	dB Zunahme	6	dB	Abnahme
d	12	dB Abnahme	2	dB Abnahme	12	dB	Abnahme
e		dB Abnahme	6	dB Abnahme		dB
f	12

Bei diesem Ausführungsbeispiel besteht keine wechselseitige Störung zwischen benachbarten Kanälen und sind die Rauschund Klirrfaktoreffekte der gesamten Schaltung stark verbessert, so daß der Vorteil der unabhängigen Regulierung der Mittenfrequenzen, der Gütefaktoren und der Verstärkungsfaktoren mit einer minimalen Anzahl von Bauelementen erzielt werden kann.

Es kann vorteilhaft sein, einen die Impedanz wandelnden Pufferverstärker vorzusehen, der mit seinem Eingang am Schleifkontakt des Widerstandes R und mit seinem Ausgang an einem Ende des Kondensators C liegt, dessen anderes Ende mit dem Verbindungspunkt des veränderlichen Widerstandes R verbunden ist, so daß die Impedanz, die dann vorhanden ist, wenn man vom selben Kondensator C zum veränderlichen Widerstand R

ο q

sieht, gleich Null gemacht wird. Wenn ein derartiger Puffer-

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verstärker unerwünscht ist, seine Wirkung dennoch erforderlich ist, kann der Pufferverstärker fortgelassen werden, indem die Filterschaltung selbst entsprechend modifiziert wird.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die T-Schaltung, die in Figur 5 dargestellt ist, und aus Reihenwiderständen R , einem Kondensator C , der parallel zu den ο ο

Reihenwiderständen geschaltet ist.und einem Kondensator C besteht, der mit dem Verbindungspunkt der Reihenwiderstände R verbunden ist, durch eine äquivalente T-Schaltung ersetzt, die in Figur 9 dargestellt ist.

In Figur 9 umfaßt die T-Schaltung zwei in Reihe geschaltete Kondensatoren C , einen Widerstand R , der parallel zu den Reihenkondensatoren geschaltet ist, und einen Widerstand R_Q, der mit dem Verbindungspunkt der Kondensatoren C verbunden ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung fehlt der

Widerstand R und ist die Funktion, die der Widerstand R ero ο

füllen soll, den Widerständen zugeordnet, die das Ausmaß der Rückkopplung bestimmen.

Figur 10 zeigt das Bandsperrfilter in Figur 5 in einer abgewandelten Form zur Verwendung bei der äquivalenten Schaltung der T-Schaltung in Figur 9, wobei der die Rückkopplung bestimmende Widerstand fehlt.

Die Übertragungsfunktion T der in Figur 10 dargestellten

Schaltung ist gleich :

^{s + s}ü-i!--ic _Tf , . !a . ° ° ²

^{(S) e}i ,2 . .1 _r 1 . 2

Damit dieses Filter als Bandsperrfilter arbeitet, sollte

^-p-(p⁺p) =0 sein. Daher ist ο ^R2 ^R1 ^R3

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1	1	1
«Γ*	^R3	" ^Ro
R₂	2

Durch eine Festlegung der Werte R₁, R₂/ R₃ und R derart, daß sie die obigen Beziehungen erfüllen, wird der Widerstand R_Q, der mit dem Verbindungspunkt der Kondensatoren C zu verbinden ist, überflüssig.

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Claims

PAT Μ N VA .si W A LT

A. GRÜNECKER

OFL-ING

H. KINKELDEY

OB-INCi

W. STOCKMAIR

0·»-ΙΝϋ · ΛΛ (CALTECH

K. SCHUMANN

DR RCR NAT OW-PHYS

P. H. JAKOB G. BEZOLD

OR RoINAT OR.-CHEM

8 MÜNCHEN

MAXIMILIANSTRASSE

10. Sept. 1979 P 14 269

PIONEER ELECTRONIC CORPORATION

No. 4-1, Meguro 1-chome, Meguro-ku, Tokyo, Japan

Tonsteuervorrichtung für eine Audioanlage

PATENTANSPRÜCHE

Tonsteuervorrichtung für eine Audioanlage,gekennzeichnet durch einen ersten Mischer (2,20) mit einer Anzahl von Eingangsklemmen und einer Ausgangsklemmen wobei an einer Eingangsklemme ein Eingangssignal liegt, durch ein erstes Bandsperrfilter (5) mit einer Ausgangsklemme und einer Eingangsklemme, die mit der Ausgangsklemme des ersten Mischers (2,20) verbunden ist, um den Frequenzgang eines zugeordneten Signalkanals festzulegen, durch einen zweiten Mischer (3) mit einer Eingangsklemme, die mit der Ausgangsklemme des ersten Mischers (2,20) verbunden ist, wobei die andere Eingangsklemme mit der Ausgangsklemme des ersten Bandsperrfilters (5) verbunden ist, und mit einer Ausgangsklemme, durch einen dritten Mischer (4,40) mit einer Vielzahl von Eingangsklemmen und einer Ausgangsklemme, wobei eine Eingangsklemme des dritten Mischers

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TKLEFON (Οββ) 99 9ββ9

TELCX OS-9998O

TBLEORAMMe MONAPAT

TELEKOPIERER

(4,40) an der Ausgangsklemine des ersten Bandsperrfilters (5) liegt und eine andere Eingangsklemme des dritten Mischers (4,40) mit der Ausgangskleime des zweiten Mischers (3) und mit einer anderen Eingangsklemme des ersten Mischers (2,20) verbunden ist, wobei das Mischverhältnis des Ausgangssignals des zweiten Mischers (3) zum Eingangssignal des ersten Mischers (2,20) und das Mischverhältnis des Ausgangssignals des zweiten Mischers (3) zum Ausgangssignal des Bandsperrfilters (5) im dritten Mischer (4,40) veränderlich sind, um den Verstärkungsfaktor der Tonsteuervorrichtung an der gewünschten Frequenz zu steuern,und wobei der Frequenzgang des Bandsperrfilters veränderlich ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bandsperrfilter (5) eine erste Schaltungseinrichtung mit zwei in Reihe geschalteten ersten Widerständen (R ), mit einem ersten Kondensator (C ), der parallel zu den Reihenwiderständen (R ) geschaltet ist, und mit einem zweiten Kondensator (C ), dessen eine Seite mit einem Verbin-

dungspunkt der Reihenwiderstände (R ) verbunden ist, einen Differentialverstärker (6),dessen einer Eingang an einem Ende der Reihenwiderstände (R ) liegt, dessen anderer Eingang über einen zweiten Widerstand (R₁) mit dem anderen Ende der Reihenwiderstände (R ) verbunden ist und dessen Ausgang über einen dritten Widerstand (R ) an Masse liegt, eine zweite Schal-

tungseinrichtung, die das andere Ende des zweiten Kondensators (C ) über einen Teil des dritten Widerstandes (R ) mit ο q

Masse verbindet, und eine Einrichtung mit einem vierten Widerstand (R-) aufweist, der einen Rückkopplungskreis für den Differentialverstärker (6) bildet.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden in Reihe geschalteten Widerstände (R ) veränderliche Widerstände sind, ο

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4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil des dritten Widerstandes (R ) veränderlich ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Vielzahl vierter Mischer, von denen jeder denselben Aufbau wie der zweite Mischer hat und von denen jeder mit einer Eingangsklemme an der Ausgangsklemme des ersten Mischers und mit einer Ausgangsklemme an einer anderen Eingangsklemme des dritten Mischers liegt, durch eine Vielzahl zweiter Bandsperrfilter, von denen jedes denselben Aufbau wie das erste Bandsperrfilter hat und von denen jedes mit einer Eingangsklemme an der Ausgangsklemme des ersten Mischers.und mit einer Ausgangsklemme an der anderen Eingangsklemme des anderen vierten Mischers und an einer anderen Eingangsklemme des dritten Mischers liegt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Bandsperrfilter (5) eine erste Schaltungseinrichtung mit zwei in Reihe geschalteten Kondensatoren (C ) und einem ersten Widerstand (R ), der parallel zu den Reihenkondensatoren (C ) geschaltet ist, einen Differentialverstärker (6), der mit einem Eingang an einem Ende der 'Reihenkondensatoren (C ) liegt, mit einem anderen Eingang über einen zweiten Widerstand (R₂) a™ anderen Ende der Reihenkondensatoren (C ) liegt und mit seinem Ausgang über einen dritten Widerstand (R₃) an Masse liegt, eine zweite Schaltungseinrichtung, die den Verbindungspunkt der Reihenkondensatoren

(C } über einen Teil des dritten Widerstandes (R,) mit Masse ο 3

verbindet und eine Einrichtung mit einem vierten Widerstand (R₄) aufweist, die eine Rückkopplungsschaltung für den Differentialverstärker (6) bildet.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Vielzahl vierter Mischer, von denen jeder denselben Aufbau wie der zweite Mischer hat und von denen jeder mit einer Eingangsklemme an der Ausgangsklemme des ersten

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Mischers und mit einer Ausgangsklemme an einer anderen Eingangsklemme des dritten Mischers liegt, durch eine Vielzahl zweiter Bandsperrfilter, von denen jedes denselben Aufbau wie das erste Bandsperrfilter hat und von denen jedes mit einer Eingangsklemme an der Ausgangsklemme des ersten Mischers und mit einer Ausgangsklemme an der anderen Eingangsklemme eines anderen vierten Mischers und an einer anderen Eingangsklemme des dritten Mischers liegt.

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