JPS6213115A - デジタル分波フイルタ - Google Patents

デジタル分波フイルタ

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JPS6213115A
JPS6213115A JP61155228A JP15522886A JPS6213115A JP S6213115 A JPS6213115 A JP S6213115A JP 61155228 A JP61155228 A JP 61155228A JP 15522886 A JP15522886 A JP 15522886A JP S6213115 A JPS6213115 A JP S6213115A
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JP
Japan
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filter
frequency
digital
signal
low
Prior art date
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Pending
Application number
JP61155228A
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English (en)
Inventor
ベルント・プロハスカ
ハンス−デイーター・シユヴアルツ
ルードルフ・ヴインケルマン
ゲアハルト・ツエトル
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00Modulated-carrier systems
    • H04L27/10Frequency-modulated carrier systems, i.e. using frequency-shift keying
    • H04L27/14Demodulator circuits; Receiver circuits
    • H04L27/144Demodulator circuits; Receiver circuits with demodulation using spectral properties of the received signal, e.g. by using frequency selective- or frequency sensitive elements
    • H04L27/148Demodulator circuits; Receiver circuits with demodulation using spectral properties of the received signal, e.g. by using frequency selective- or frequency sensitive elements using filters, including PLL-type filters

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
  • Time-Division Multiplex Systems (AREA)
  • Communication Control (AREA)
  • Networks Using Active Elements (AREA)
  • Reduction Or Emphasis Of Bandwidth Of Signals (AREA)
  • Circuits Of Receivers In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は請求範囲1の上位概念によるデゾタ    ″
ル分波フィルタに閃する。
従来技術 デジタルデータ受信装置の実現のための態様、手段が、
例えば雑誌NTZ第66部(1983)、第12巻第8
06頁〜第808頁に記載されており、ここでは自Ei
n digitaler Demodulatorfu
r 1iqudietant abgetastete
 FM−signals ’の表題のもとてデジタルF
M復調方法が記述されている。雑iJ IEEmi T
r&ns、 Communication C0M−2
9(1981)、第7巻、第1061頁、並びに、雑誌
NTZ第37部(1984年)、第7巻、第414頁に
は同様にデータ受信装置の構成に使用され得るデジタル
零点通過デテクタが記述されている。前述の方法は実現
の際比較的大きな回路コストを生じさせる。
発明の目的 本発明の課題とするところはデジタル分波フィルタ音用
いてデータ受信装置を実現する手段であって、回路コス
トをできるだけ小さくし得るデジタル分波フィルタを提
供することにある。
発明の構成 上記課題は請求範v!11の上位概念によるデジタル分
波フィルタにおいて、その特徴事項の構成要件により解
決される。
有利な実施例を請求範囲2に記載しである。
可能な適用例によればデータ伝送は例えば移動電話の場
合、FF5K (Fast Frequenay Sh
iftKeying)すなわち、1200Ba(ボー)
のデータを可能にする変調方式を用いて行なわれる。
例えばfT= 1200 H2(分離ないしカットオフ
周波数)を有する信号(符号)列はロジック“11の状
態に相応し、それに適合して、1%倍の周波数fz−1
800Hz(信号周波数)はロジックaO“の状態に相
応する。データ受信の際のエラーレートをできるだけ小
さくするにはデータ受信装置に対する次の要求が課せら
れる。
使用されるフィルタの直線位相性(一定の群伝播時間)
が通過域にて且それの境界にて確保されていなければな
らない。異なる走行時間に等 よってインクロナス(へ時性)ひずみが生じることとな
る。フィルタのわずかな立上シ時間、ひいてはわずかな
ステップ(歩進)ひずみ、巡回 速なζ期引込が確保されている必要があり、また、大き
な垂直方向のアイ開度か与えられている必要があり従っ
て、AMノイズ(振幅変調)及び雑音に対して比較的影
響受は難いようになっていなければならず、更に、大き
な水平方向のアイ開度及び零点通過部が或個所に存在す
る必要がある、それというのはデータ受、信装置に後置
接続された判別器の判別器タイミングが零点通過部を介
して同期されるからである。さらに、零線に関して1つ
の対称的アイが生じる必要もある、それというのは伝送
区間(無線領域)によっては一定の入力レベルが与えら
れないからである。レベルに依存する一零線オフセット
ーによりそのま\ではレベルに依存しての判別器閾値が
必要とせられることとなる。その実現が例えばプロセッ
サを用いて行なわれる場合プロセッサ負荷をわずかにす
ることも必要である。
ソノ際そのプロセッサ負荷とは2つのサンプリング点間
での実行可能な命令の最大個数に関する、2つのサンプ
リング点間の処理すべき命令の個数のことである。また
、ごくわずかな所要メモリロケーション(記憶場所)(
RAM(i数ROM、プログラムROM)で済ませられ
ることも必要である。
実施例 次に図示の実施例を用いて本発明を詳述する。
第1図のブロック接続図には参照番号1で示ス入力側に
は所謂アンティーアリアシングーローパスフィルタ8が
後置接続されておシ、このローパスフィルタにはA−D
変換器9が後続し ゛ている。要するにローパスフィル
タ8は周期的減衰凹陥部を阻止するために用いられる。
A−D変換器9の後方にて信号が既にデジタル形式で入
力信号θ(1)として送出される。特別な入力信号は0
1(t)及びe2(t)で示す。各信号に対して第1経
路(第1図中人で示す)及び第2経路(fi’ 1図中
Bで示す)が設けられている。経路A中には例示として
“1200Hz−経路−が示されており、経路B中に【
工”180Q Hz−経路1が示されている。両経路中
にはBpl、 BF2で示すバンドパスフィルタ3,4
が設けられており、これらは夫々パルス応答hBP。
(t ’) 、 hBP2(t )を有する。それの出
刃側には信号b](t ) lb2 (t )が現われ
る。バンドパスフィルタ3.4には2乗回路5.5′が
つづいてお勺、このことによりシンボリツクに表わされ
て藝るように信号b1(t ) + b2(t)が第1
、第2人力例?介して、乗算路で示す2乗回路5,5′
に供給される。2乗回路5は01(1)で示す出力信号
を送出し、−万、2乗回路5′はC2(t )で示す出
力1H号を送出する。これら割出力信号は加算器6に供
給される。この加算器にて負符号で示すのは減算動作過
程が行なわれるということである。加算器6の出力信号
は、(1)で示され、ひきつづいてローパスフィルタ7
(TP)ThI&過する。このローパスフィルタはパル
ス応答”rp (t ) k有する。ローパスフィルタ
7の出力側には出力信号8L(1)が現われる。この出
力信号は判別器部(2) vc供給されこの判別器部は
ベースバンド信号a(t)の零点通過を介して判別器タ
イミング(クロック)?同期化し、情報を送出する。こ
の判別器部の構成はここでは詳述する必要はない、それ
というのは本発明の理解には重要でないからである。
flに分m(ない1.カットオフ)周波数、f2は信号
(符号)周波数である。要するにバンドパスフィルタ3
は分離周波数flK調整されてオリ、−万、バンドパス
フィルタ4は信号周波数で2に調整されている。入力信
号θ(1)は先ず、周波数f1ないしf2にm軒された
2つのバンドパスフィルタ3.4を介して通過しひきつ
づいて両経路にてベースバンドへの変換のために2乗化
される。それにひきつづいて、両信号C1(t )、C
2(t )が、相互に減算され、ひきつづいてローパス
フィルタ7(TP)によシ高調波を取除かれる。時間連
続的な場合におけると異なって、AMf調されたノイズ
(FM変調された信号に重畳されている)は時間離数的
場合は振幅制限器(リミッタ)によって抑圧されない。
デジタル1g号の制限が行なわれると、−万では情報損
失、ひいては付III的に判別器タイミング(クロック
)再生の際の不確笑性が付加的に生じること全怠味し、
極端な場合は−1−ビット1−分解能?意味することと
なる。他方では低いサンプリング周波数例えば10.8
KHz の仮サンプリング系の場合に問題が起こり得る
、即ち振幅クリッピング(スライング)によシ、1/、
で生じる高周波スペクトル成分が発生されこれは有効帯
域内に畳込まれる(アリアシング)おそれがある。従っ
て、ベースバンド帯域への変換Ycは整流器、つまり絶
対値(大きさ)形成回路でなく、2乗回路(この回路で
はたんに周波数倍周が行なわれる)が用いられる。
付加的に、両バンドパスフィルタ3.4の伝達関数が、
2乗回路5,5′と共に次のように相互に調整される、
即ち今や、信号8(t)k成形し上方スペクトル成分を
抑圧するローパスフィルタTを要するように相互に調整
される。その場合p−パスフィルタ7はその選定上両バ
ンドパスフィルタ3.4に合せてローパスフィルタ7の
出力側に次のような等しいパルスが生じるように調整さ
れていることを要する、即ち信号(符号)周波数f1な
いしカットオフ(分離)周波数t22有し且夫々1つの
信号(符号)長の持続時間を有する信号振動波列で入力
側励振の際相互に逆向きの同じ(等しい)パルスが生じ
このパルスの先行、後行振動が時間的に瞬接する信号(
符号)の判別時点で零点通過を有するように調整されて
いることを要する。
どのようにフィルタ全実現できるか(工それ自体公知で
あり、従って、第1図の回路の構成にはそれ自体公知の
任意のデジタルフィルタを使用できる。デジタルフィル
タのなかで特別な種類のものとして公知のように所謂ト
ランスバーサルフィルタがあシ、第2図に例として次数
3のフィルタが示しである。要するにバンドパスフィル
タ3,4及びローパスフィルタ7+sm2図のように構
成され相互に調整されて、前述の条件を充1足する。
第2図に示スフィルタ(ニドランスパーサルフィルタな
いし非巡回形フィルタと称される。このフィルタは所定
のようにカスケードされた、遅延時1141 T 全方
する3つの遅延素子から成る。
入力側から信号、(1)が入力供給されこの信号は出力
側から信号y(t)となって送出される。図示されてい
るのは信号 w(t ) 、 w(t−T) 、 w(t−2T) 
、 w(t−3T) lであり、この信号は夫々評価器
ILo ”−t’3に介して、1+1で示された加算器
に供給される。例′えばそのようなフィルタの係数が何
んらかの対称特性を充足する場合、直線的位相特性に対
する要求を考慮することができる。
バンドパスフィルタ3.4及びローパスフィルタ7の実
現は次のように行なうことができる。
両バンドパスフィルタ3,4は周波数領域にて最適化に
より次のように相互に調整される、即ち分離(カットオ
フ)周波vif1ないし信号(符号)周波数fsc例で
は1200H2ないし1800Hz)で且両者の場合に
おいて1つの信号(符号)長の持続時間で入力側サイン
パルス励振の際加算器出力側6におけるスペクトルがO
Hz〜2 fN(1200I(Z =ナイキスト周波数
の2倍周波)の領域にて一致するように相互に調整され
る。後置接続のローパスフィルタ7 k′i1.2 K
Hz k上回る高周波スペクトル成分を抑圧しスペクト
ルk tN= 600 Hzのナイキスト周波数に関し
て1つの広幅ナイキストスペクトルに対して点対称的に
スペクトル?成形する上記ナイキスト周波数には半分の
ボーレートのパルス持続時間を有する1:1のパルス列
の基本周波数が対応する)。ナイキストスペクトルに所
属する(対応する)時間関数を工sin x / x−
関数のようにすべての先行及び後行の判別時点にて零点
通過部を有する。本例の場合2乗回路のため個別励振の
直線的重器が行なわれない(非直暇性システム)が、有
利な立上シ特性に基づき、計算が示すように、サインパ
ルス列での励振の際のパルスクロストークが無視できる
ほどにわずかである。
第3a図、第3b図及び第4a図、第4b図に対して下
記の考察が該当する。
第3a図、第3b図の入力側励振パルスθ1(1)、、
2(1) el(t)=rect(t/18)・5in(2πr1
t)el(t)=reot(t/l )・ain(2π
f2t)f1=1200Hz  カットオフ周波数fg
”=1800Hz ts ” 1/1200 Ba(ボー)ステップ(エレ
メント)長を基礎とし且それのスペクトル1El(f)
l。
+Ez(r)+は第4a図、第4 b 図に示f ヨウ
Ic(簀コンボリューション演算子) を基礎とすれば、加算器6の後に下記のようにスペクト
ルが得られる(第1図参照)。
5(f) = 01(f) −02(f)但し    
              (3)Cr(f)”Br
(f)*Br(f)−IJ(Hp、(f)’Er(f)
]+ [H)3p、(f)’&(f)Jr=1.2に対
して、カットオフ周波数ないし信号周波数のもとての励
振 なお、第4a図、第4b図中白丸と黒丸のつながりは時
間領域から周波数領域への移行に対する数学的表現を示
す。
後置接続のローパスフィルタ7は(第1図の例において
)はぼ1.2KH21からの比較的高周波のスペクトル
成分を抑圧する。したがってスペクトル上の均一性はほ
ぼ1.2KH2までの領域においてしか必要でない。
有媚の最適化に関して1(f)の計算に必要な、式f2
1 、 +31から示された畳み込み(コンボリューシ
ョン)演算が、幾つかの少数の周波数個所においてのみ
行なわれ得る。第4a図、第4b図にて個別パルスの絶
対値(大きさ)スペクトル1E1(f)l及びIF5(
f)l全考察すれば、明らかに300 H2の周波数配
列△fで十分である。
従って、コンボリューション(畳み込み)は4つの周波
数個所にてのみ行なわれ、その際B(、r)のそのつど
9つのスペクトル成分のみ(300Hz 、 600 
Hg1・= ・” 2700 Hz )が考慮される。
300 H2を下回る人カスベクトルのスペクトル成分
はバンドパスフィル3 (BPl) *4 (BP 2
)&C!−’)テ抑圧され、2700Hzi上回るスペ
クトル成分は無視され得る、それというのはその領域で
はバンドパスフィルタは阻止作用をするからである。
第3a図、第3b図に示すように関数ex(tLe2(
t)で励振?行なう場合バンドパスフィルタの選定ない
し設泪は次のように行なわれる。
即ち加算器6の出刃側におけるスペクトル日1(f)、
52(f)が等しい大きさになるように行なわれる。ま
た、°他方の経路中の最小のエネルギ1が生ぜしめられ
るように回路設計することも可能である。
el(t)ないしe2(t)で久方側励振(第6&図、
第3b図)の場合、有効チャネル全弁してはできるだけ
多くのエネルギ(C’(f)のスペクトル零成分)が、
これに反して他方のチャネルを介してはできるだけわず
かなエネルギが伝送されるようにする必要がある。従っ
て最適化のための目柿(nr kjJ) g’A数は次
のようになる。
但しu−=1.2  励撮インデックス(カットオフ周
波数ないし信号周波数) N1   ノイズ成分 120[]−Hz経路N2  
ノイズ成分 1800−Hz経路Kl + K2   
重み付は係数 また交番(切換)列1:1のもとて大きなナイキスト成
分を達成することもできる。復調器入力側1にて1:1
の交番(切換)列の入力供給の際図示の例では加算器の
出力側におけるB(f)のナイキスト成分(fN=60
0H”のもとて)は8(f)の零成分に比してできるだ
け大である必要がある。これにより有利に、アイダイヤ
グラムが零線に関して対称的になる。さもなければ信号
レベルに依存する°零線オフセット″(無線伝送区間)
がそのまま生じることになると、判別器閾値を信号レベ
ルに依存して引込む必要が生じることとなる。
更に図示の例では中心周波#&’M = L 5 KH
2に関してのディスクリミネータ特性カーブの点対称及
び直線性経過並びに120DH+(カットオフ周波数)
ないし1800H2(信号周波数)のもとての同じ変位
を次の要件により得ようとする。
mit t1= 1200 Hzカット、17周波数f
2 = 1800 Hz信号周波数 K  重み付は係数 第5図及び第6図には周波数fに依存する、バンドパス
フィルタ3,4の減衰量’BP (バンドバスタフィル
タ3は破線で、4は実線で示されている)及びローパス
フィルタ1の減衰量aTPが示しである。特性カーブか
ら明かなようにこれらのフィルタは具体的実現形態では
第2図にわかシ易くするため直接的に示したものより高
いフィルタ次数を有する。実施例ではバンドパスフィル
タ3 (BPI )及び4 (BF2 )は次のように
足められている、即ちバンドパスフィルタ3に対しては
周波数12DDHzのもとで、また、バンドパスフィル
タ4に対しては周波数1800H2のもとて減衰量が最
小になるように定められている。相応してローパスフィ
ルタ7も最適化され得る。
例えばパルスクロストークを回避するためローパスフィ
ルタ7はスペクトル8(f)ffiナイキスト周波数f
N=600 HzK[してナイキストスペクトルA(f
)(隣接せる判別時点での零点通過)に変換する。その
場合、オーバーシュートの迅速な時間的減衰(非直線性
システム)に鑑みてそれ自体公知の“ロールオフ1係数
rは1の近いところに位曾する必要がある。つまシ、ス
ペクトル日(f)はできるだけ広幅の周波数領域(最大
2fN!!で)VCでナイキストスペクトルに形成され
る。
阻止領域要件に関してローパスフィルタ7の場合下記の
ことに注意する必要がある。
ローパスフィルタTは5(r)の、2乗化の除虫じた高
周波スペクトル成分を抑圧するものである。これら成分
は特に明らかにカットオフ信号周波数の倍周の領域内に
現われる。ちなみにローパスフィルタ7は周波数零のも
とて減衰量零clBを有するように構成されている。
第7a図、第7b図には支障のない個別パルス励振の除
の復調器の特性が示しである。図中横軸として時間nT
が示され、縦軸は関数a1(t)、&2(t)を示す。
その場合励振は第3a図、第3b図の個別パルスa1(
t) 、e2(t)で行なわれる。データ受信装置の出
力側におけるスペクトルをしらぺて明らかになったとこ
ろではオーバーシュートの迅速な時間的減衰が行なわれ
、r=0.95の10−ルオフー係数が生じる。
支障のない個別パルス列、即ちテキスト伝送の際の特性
は同様に示され得る。第8肉には時間nTに依存するア
イダイヤグラム、(1)が示しである。
アイダイヤグラムは個別パルス列で励振の際の立上り特
性及び減衰ひずみ全明示する。この個別パルス列はでき
るだけ次のように構成されるべきである、即ちその中に
、カットオフ周波数と信号周波数(flとf2)との曲
の移行組合せ周波が含まれているように構成されるべき
である。データ受信装置中に用いられているすべてのフ
ィルタかつ非巡回形である。1つのサンプリング値は有
限時間の後入力側から出力側への遅延カスケードを通過
する。個別パルスは1200ポー(Ba)のデータレー
ト及び1080Q H2のサンプリング周波数のもとて
精確に9サンプリング時点の長さである。従って、十分
な長さの個別パルス列のすべての移行可能性が現われる
有限長さのテキストを生じさせるだけで事足りる。この
種テキスト(工擾似う、ンダムの周期的2進列を用いて
最も簡単に得られる。
精確な零点通過及び大きな水平方向アイ開度にヨシ判別
器クロック(タイミング)再生の除の最小コストが可能
になる。零線に関してのアイ開度の対称性により、入力
レベルの変動の際にも零線が常に最適の判別器閾値を形
成するようになる。ローパスフィルタ設計の際の阻止物
性要求に基づきカットオフ周波数、信号周波数での持続
音変位の際にも出力信号のリップルが小さく保たれるよ
うになる。勿論、持続音変位の際の出力信号の対称性が
、大きな垂直方向アイ開度の同時維持下で得られないの
である。
復調器の別の有利な特性について説明する。
ローパスフィルタ出力信号の最初の零点通過の後復調器
は同期引込され得る、即ち最初の受信された信号の後で
も既に同期引込され得る。従って、長い開始テレグラム
は同期り1込に際して省かれ得、本来のデータ伝送が、
一層有効に構成され得る。
発明の効果 本発明によればデジタル分波フィルタ音用いてデータ受
信装置を実現する手段であって、回路コストヲできるだ
け小さくし得るデジタル分波フィルタ全達成できるとい
う効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
第1図は前置のA−D変換器と後置の判別器2を合せた
デジタル分波フィルタ?有する復調器の構成図、第2図
は夫々遅延時間T全方する3つの遅延素子を備えたデジ
タルフィルタであるトランスパーサルフィルタの実施例
の構成図、第3a図、第6b図はサインパルス励振の際
の時間nXTに依存しての、カットオフ信号周波数の振
動波列e1 (t )、θ2(t)の特性図、第4a図
、第4b図は第6a図、第3b図のサインパルスによる
データ受信装置の励振の際の、周波数に依存してのスペ
クトルEl(f)、E2(f)の絶対値の特性カーブ図
、第5図は周波数fに依存してのバンドパスフィルタ&
BPの減衰特性図、第6図は周波数fに依存してのロー
パスフィルタ7の減衰特性aTPを示す図、第7a図、
第7b図は第6a図、第5b図の入力電圧81 (t 
)、8a (t )での励振の際の出力パルス&1(t
)、a2(t)の特性図、第8図は支障のない入力パル
ス列での励振の際の、時間nTに依存してのアイダイヤ
グラム&(t)’e示す特性図である。 1・・・入力9111.14・・・バンドパスフィルタ
、5 、5’・・・2乗1nl、8・・・ローパスフィ
ルタ、9・・・A / D変換器、 FIG 3a 1「 FIG 4a ! FIG 3b FIG4b  :

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、デジタル分波器であつて、例えばデータ受信装置に
    用いられA−D変換器(9)を有し、デジタル信号はA
    −D変換器(9)の後で、相応に配属されたデジタルバ
    ンドパスフイルタ(3、4)により、第1経路(A)と
    第2経路(B)とに分解されこれら両経路(AB)は加
    算器(6)を介して合成接続されており、該加算器にデ
    ジタルローパスフイルタ(7)が後続するように構成さ
    れているものにおいて、バンドパスフイルタ(3、4)
    の各々に1つの2乗回路(5、5′)が後置接続されて
    いることを特徴とするデジタル分波フイルタ。 2、両バンドパスフイルタ(3、4)及びローパスフイ
    ルタ(7)はそれの選定上相互に適合構成されており該
    適合化構成は夫々1つの信号(符号)長の持続時間を有
    し且つ信号(符号)周波数f_1及びカットオフ周波数
    f_2を有する振動波列での入力側励振の際ローパルス
    フイルタ(7)の出力側に相互に逆の等しいパルスが生
    じ該パルスの先行、後行振動が、時間的に隣接する信号
    の判別時点にて零点通過部を有するようになされている
    特許請求の範囲第1項記載のデジタル分波フイルタ。
JP61155228A 1985-07-03 1986-07-03 デジタル分波フイルタ Pending JPS6213115A (ja)

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DE3523841 1985-07-03
DE3523841.0 1985-07-03

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US (1) US4726041A (ja)
EP (1) EP0208982B1 (ja)
JP (1) JPS6213115A (ja)
AT (1) ATE56573T1 (ja)
DE (1) DE3674096D1 (ja)

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