DE1227526B - FM-UEbertragungssystem fuer zwei Niederfrequenzsignale auf einem gemeinsamen Hochfrequenztraeger - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

H04b

Deutsche KX: 21a4-54 ^;

Nummer: 1227526

Aktenzeichen: L 32685IX d/21 a4

Anmeldetag: 11. März 1959

Auslegetag: 27. Oktober 1966

Die Erfindung bezieht sich auf ein Frequenz-(FM)-Übertragungssystem für zwei Niederfrequenzsignale mit einem gemeinsamen Hochfrequenzträger nach dem Zeitvielfachsystem für kompatible Zweikanal-Stereoübertragung, bei dem Sendermodulation und Empfänger-Niegerfrequenz-(NF-)Kanäle synchron in einem oberhalb des Tonfrequenzbereiches liegenden Impulsrhythmus umgetastet werden.

Von den bereits bekannten Systemen, die dem Zweck einer mehrfachen Informationsübertragung auf gemeinsamem Träger dienen, arbeitet eine Kategorie nach dem sogenannten Zeitvielfachsystem, das darin besteht, daß beispielsweise zwei Informationen einem Träger in zeitlich abwechselnder Folge aufmoduliert und empfangsseitig genau synchron und genau in gleicher Phasenlage der Umschaltfrequenz auf zwei verschiedene NF-Systeme getastet werden.

Die Hauptbedingung für ein solches System ist das exakte Funktionieren des Synchronismus zwischen Sende- und Empfangsanlage und der Umschaltapparatur selbst. Hieraus ergeben sich die Nachteile, daß erstens empfangsseitig eine umfangreiche elektronische Umschalteinrichtung erforderlich ist und daß zweitens für die Synchronisierung dieser Einrichtung entweder zusätzlich ein Signal übertragen oder daß in Form einer Frequenzteilerschaltung aus der HF-Trägerfrequenz durch vielfaches Unterteilen derselben die geeignete Schaltfrequenz phasenstarr abgeleitet werden muß.

Von den für diese Zwecke verwendbaren Einrichtungen kommen für die Empfangsseite vorzugsweise synchronisierbare Multivibratoren mit nachgeschaltetem Elektronenschalter in Frage. Um Störungen des Synchronismus sicher zu vermeiden, ist außerdem ein vorgeschaltetes Amplitudensieb für das Synchronsignal kaum vermeidbar. Es ergibt sich damit ein gesamter Mehraufwand für die Adaption eines üblichen, bereits mit zwei NF-Kanälen ausgestatteten Stereoempfängers zum vollen HF-Stereoempfänger von mindestens etwa 4 bis 5 Röhrensystemen nebst zugehörigen sonstigen Schaltelementen.

Es ist ferner für ein Hochfrequenz-Nachrichtensystem bekannt, eine Mehrzahl getrennter und unabhängiger Nachrichten auf einem einzigen Hauptträger zu übertragen und dabei nach konventioneller Amplitudenmodulation für die verschiedenen Signale die entstehenden Modulationsträger nach der Gleichrichtung zusammenzusetzen und zu addieren, wobei sie mittels Phasenschiebern zur genauen Deckung gebracht werden müssen. Dieses bekannte Nachrichtensystem stellt aber im Vergleich zum Erfindungs-FM-Übertragungssystem für zwei
Niederfrequenzsignale auf einem gemeinsamen
Hochfrequenzträger

Anmelder:

Loewe Opta

Gesellschaft mit beschränkter Haftung,

Berlin 46, Teltowkanalstr. 1-4

Als Erfinder benannt:
Egon Frank, Berlin

gegenstand ein wesentlich umständlicheres und auf-

a₅ wendiges Verfahren dar.

Des weiteren ist es bekannt bei einem Fernseh-Übertragungssystem zur Übertragung zweier verschiedener Programme die Demodulation mittels zweier gegensinnig geschalteter Dioden durchzuführen. Hierbei liegen jedoch, da es sich um ein Fernseh-Übertragungssystem handelt, senderseitig andere Bedingungen vor.

Schließlich ist es für Stereophonieübertragungen, bei denen die getrennt aufgenommenen Signale periodisch nacheinander kurzzeitig abgetastet und die ineinandergeschachtelten Abtastwerte übertragen werden, vorgeschlagen worden, sendeseitig jedem der beiden Signale vor der Abtastung gleich große, entgegengesetzt gerichtete Gleichspannungen zu überlagern und empfangsseitig Schaltmittel vorzusehen, um aus der ankommenden Summenspannung eine Synchronisierspannung zu gewinnen, die die beiden Impulsfolgen zur Steuerung eines Kanalverteilers synchronisiert. Demgegenüber ist bei der vorliegenden Erfindung eine Synchronisierspannung überhaupt nicht erforderlich, was einen wesentlichen Vorteil darstellt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lösung dieses Problems zu rinden, bei der insbesondere auf der Empfangsseite der zusätzliche Aufwand auf ein äußerstes Minimum herabgesetzt wird.

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Ausgehend von einem FM-Übertragungssystem Ein ganz besonderer Vorteil des erfindungsmit zwei Niederfrequenzsignalen mit einem gemein- gemäßen Übertragungssystem ist, daß an keiner samen Hochfrequenzträger nach dem Zeitvielfach- Stelle des Systems eine spezielle Synchronisation der system für kompatible Zweikanal-Stereoübertragung, Schaltfrequenz erforderlich ist und selbst größere bei dem Sendermodulation und Empfänger-NF- 5 Schwankungen der Schaltfrequenz die Funktion der Kanäle synchron in einem oberhalb des Tonfrequenz- Einrichtung nicht merklich beeinträchtigen können, bereiches liegenden Impulsrhythmus umgetastet wer- Für die Funktionsfähigkeit des Systems ist es nicht den, wobei auf der Senderseite die beiden NF-Signale wesentlich, ob die Schaltimpulse reine Rechteckform mittels einer vorzugsweise elektronischen Umtast- aufweisen oder mehr oder weniger verrundet sind stufe in der das eine NF-Signal in der einen Schalt- io und sogar zu reinen Sinusschwingungen ausarten. Im phase mit einem positiven Schaltimpuls überlagert letzteren Fall ist lediglich ein Verlust an NF-Ampliwird und das zweite NF-Signal in der anschließend tude nach der zweiten Demodulation zu verzeichnen, zweiten Schaltphase mit einem negativen Schalt- Da das Übertragungssystem infolge der relativ impuls überlagert wird, abwechselnd auf einen nach- großen Schaltimpulsamplitude durchschnittlich mit folgenden FM-Modulator geschaltet werden, wird 15 hohem Modulationsgrad arbeitet, empfiehlt sich diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Größe des empfangsseitig eine genaue Abstimmung auf Kanal-Schaltimpulses so bemessen ist, daß das mit dem mitte. Besonders zweckmäßig ist daher die Anwenpositiven Schaltimpuls überlagerte NF-Signal niemals dung einer automatischen »Scharfabstimmung«, insnegativ und das mit dem negativen Schaltimpuls besondere für die Oszillatorfrequenz,
überlagerte NF-Signal niemals positiv wird und daß ao Die Erfindung sei im einzelnen an Hand eines auf der Empfangsseite aus dem so frequenzmodu- Ausführungsbeispiels, das in den Abbildungen darlierten Träger mittels eines üblichen FM-Empfängers gestellt ist, näher erläutert. In
hinter dem üblichen FM-Demodulator und mittels Fig. 1 ist ein Blockschaltbild für den sendereines zusätzlichen, an sich bekannten Dioden-Demo- seitigen Teil der Übertragungseinrichtungen dargedulators, bei dem zwei Dioden in entgegengesetzter 25 stellt;

Polung an den Ausgang des FM-Demodulators an- Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild für den zuge-

geschaltet sind, die beiden ursprünglichen einzelnen hörigen empfangsseitigen Teil der Übertragungs-

NF-Signale zurückgewonnen und den für Stereo- einrichtung;

wiedergabe üblichen beiden NF-Verstärkerkanälen Fig. 3 stellt für den empfangsseitigen Aufbau eine

mit den zugehörigen Lautsprechereinheiten zugeführt 30 nähere Erläuterung speziell des ersten und zweiten

werden. Demodulators dar und schließlich zeigen

Für das einwandfreie Funktionieren des Systems Fig. 4 bis 8 die verschiedenen Formen der Schaltist eine relativ große Amplitude der Schaltimpuls- impulszüge vom Impulsgenerator bis zum Senderspannung erforderlich, wobei es besonders zweck- Hauptmodulator bzw. analog beim Empfänger vom mäßig ist, wenn diese Amplitude etwa 50% der für 35 Ausgang des ersten Demodulators bis zu den beiden das jeweilige Übertragungssystem maximal zulässigen Ausgängen des zweiten (Stereo-)Demodulators.
Modulationsspannung beträgt. In Fig. 1 bezeichnet 1 den Rechteckimpuls-

Die maximale NF-Amplitude muß dabei stets generator, 3 und 4 die Mikrophonverstärker für die kleiner oder gleich der Schaltimpulsamplitude sein, beiden Kanäle mit den vorgeschalteten Mikroum einerseits die obere Aussteuerungsgrenze des 40 phonen 5 und 6. Das Kästchen 2 stellt die Additions-Senders nicht zu überschreiten und andererseits eine und Umschaltstufe für den nachfolgenden Haupt-Übersteuerung der Gleichrichter im zweiten Demodu- modulator 8 dar. 7 ist der Normalfrequenzgenerator lator des Empfängers zu vermeiden, da dies zu des Senders, gegebenenfalls einschließlich der Zwistarken Verzerrungen führen würde. " schenverstärkerstufen vor dem Hauptmodulator 8,

Das besondere Merkmal eines für dieses System 45 beispielsweise ein Phasenwinkelmodulator, auf den

ausgestatteten Stereoempfängers ist der sehr ein- die Senderleistungsstufe 9 und die Sendeantenne 10

fache Aufbau des zweiten Demodulators, der im folgt.

Mindestfall lediglich für jeden Kanal je eine Diode In der Additions- und Umschaltstufe 2 wird in mit Lastwiderstand und eventuell Lade- oder Trenn- zeitlich abwechselnder Folge jeweils in der positiven kodensator enthält, wobei die Dioden mit entgegen- 50 Impulsphase dem aus der Stufe 1 zugeleiteten Rechtgesetzter Polung ausgeschaltet sein müssen. eckimpuls (vgl. 33 in F i g. 4) die aus dem einen

Ein zusätzlicher Vorteil dieses zweiten Demodu- Mikrbphonverstärker (beispielsweise 3 in Fig. 1)

lators ist die räumliche Kleinheit seiner Bauteile, die kommende NF-Spannung supraponiert, vorzugsweise

beispielsweise ingesamt ohne Schwierigkeit im Ab- mittels eines elektronischen Schaltanordnung. In der

schirmgehäuse eines ZF-Filters untergebracht werden 55 sich anschließenden negativen Impulsphase erfolgt

können. die Supraposition des Schaltimpulses mit der NF-

Es ist daher auch leicht möglich, das Gerät für Spannung aus dem zweiten Mikrophonverstärkerden Anschluß des zweiten Demodulators lediglich in kanal 4. Die Addition wird schaltungstechnisch in Form einer mehrpoligen Kupplung vorzubereiten der Weise geführt, daß das eine, beispielsweise vom und den zweiten Demodulator nur im Bedarfsfall in 60 Mikrophonverstärker 3 kommende NF-Signal, bei-Form eines kleinen einsteckbaren Zusatzgerätes spielsweise einfach mit einer positiven, das zweite, nachträglich anzubringen. Auch ist es unwesentlich, vom Mikrophonverstärker 4 kommende NF-Signal daß die Schaltimpulsfrequenz eine hohe Konstanz mit einer negativen Gleichspannung überlagert und besitzt. Vielmehr kann ihre Frequenz unkritisch im durch den Rechteckwellengenerator 1 in der eleknicht mehr hörbaren Tonbereich zwischen etwa 15 65 ironischen Schaltstufe der Einheit 2 abwechselnd und 50 kHz gewählt werden, muß jedoch mindestens eingetastet wird.

etwa doppelt so hoch wie die höchste zu übertra- Die so vorbereitete Modulationsspannung hat im

gende Niederfrequenz sein. Fall gleicher und konformer kohärenter Spannungen

Claims (1)

1. 5 6

   in beiden Kanälen beispielsweise das Aussehen, wie Fig. 8 stellt den vom unteren Gleichrichter ge-

   in F i g. 5 dargestellt. Hierbei ist 34 der Rechteck- lieferten negativen Impulsschwingungszug 45 dar,

   impulszug, die punktierte Linie 35 stellt den sich dessen Umhüllende 47 bzw. punktierte Linie 46

   hieraus ergebenden arithmetischen Mittelwert dar, wiederum dem zugehörigen NF-Signal des zweiten

   36 ist die Umhüllende des positiven Impulszuges, 5 Kanals entspricht.

   37 die Umhüllende des negativen Impulszuges. Die Aus F i g. 3 ist der spezielle Aufbau des ersten gestrichelten Linien31 und 32 in den Fig. 4 bis 8 Demodulators 14 und des sich daran anschließenden deuten die äußerste zulässige Modulationsgrenze an. zweiten Demodulators 15 ersichtlich. Der erste De-Der in F i g. 5 dargestellte Impulszug zeigt die charak- modulator 14 ist in der an sich bekannten übteristische Phasenlage, wenn beide Kanäle identische xo liehen FM-Verhältnisgleichrichter-Schaltung aufgekohärente NF-Frequenzen enthalten. Der gestrichelte baut. Dem Verzweigungspunkt 22 folgt der Stereo-Mittelwert 35 ist dann gleichfalls parallel zu den Demodulator 15 der aus den entgegengesetzt gebeiden Umhüllenden 36, 37. Da der Mittelwert 35 polten Gleichrichtern 23 und 24 für die beiden Tondem Modulationsinhalt beider Kanäle entspricht, ist frequenzkanäle, den Ladekondensatoren 25, 26 und die Kompatibilität gewährleistet. 15 den Lastwiderständen 27, 28 besteht. Die Fußpunkte

   Wenn die NF-Signale, beispielsweise in den Mo- der Lastwiderstände können, statt wie im Beispiel dulationspausen, fehlen, besteht der Modulations- an Masse, zweckmäßig besser über eine Tiefpaßinhalt nur aus dem im Empfänger unhörbaren, da Siebkette mit Punkt 22 verbunden werden. Dadurch im übertonfrequenten Hörbereich, Schaltimpulszug 3 wird verhindert, daß bei mehr oder weniger asymmein Fig. 4. 20 irischer Verstimmung des Verhältnisgleichrichters 14,

   In Fig. 6 ist der Verlauf des Impulszuges hinter beispielsweise infolge thermischer Drift des Empder Additionsstufe 2 gezeigt für den Fall, daß in den fänger-Oszillators, jeweils einer der Gleichrichter 23 beiden Tonkanälen unterschiedliche Spannungen und oder 24 Verzerrungen verursacht, weil eine der Umunterschiedliche Frequenzen übertragen werden, wie hüllenden die Nullinie überschneidet. Aus dem es dem Normalfall bei stereophonischem Betrieb ent- 25 gleichen Grunde ist es unter Umständen zweckmäßig, spricht. Auch in diesem Fall entspricht die ge- den Empfänger-Oszillator stets möglichst genau auf punktete Mittelwertlinie 39 der Summe der beiden seiner Sollfrequenz festzuhalten, z. B. durch eine Tonfrequenzinformationen. 38 ist wieder der mit der automatische sogenannte Scharfabstimmung.
   NF- überlagerte Rechteckimpuls, während 40 und 41 Die beiden anschließend vorgesehenen Umschalter die Umhüllenden entsprechend den beiden getrenn- 30 in F i g. 3 sollen die Möglichkeit andeuten, in der geten Informationsanteilen darstellen. Auch in diesem zeichneten Schaltung Stereoempfang oder in der Fall stellt die punktierte Mittelwertslinie 39 die nach außen liegenden Schaltstelhmg monaurale Summe der beiden Informationsanteile dar, die bei- Wiedergabe zu ermöglichen. Die Kästchen 18, 19 spielsweise für monaurale Auswertung direkt zur und 20, 21 bezeichnen wieder die zugehörigen Verfügung steht. Das bedeutet also, daß bei diesem 35 Niederfrequenzverstärker bzw. Lautsprecher.
   System die Kompatibilität, d. h. also die Empfangs- Es sei noch erwähnt, daß gegebenenfalls die in den möglichkeit mit einem normalen Einkanalempfänger, Fig. 2 und 3 nicht wiedergegebenen Einzelheiten gewährleistet ist. für die Deemphasis-Siebketten für monaurale oder

   In Fig. 6 berührt die Umhüllende des oberen Stereowiedergabe entsprechend den Erfordernissen

   Impulszuges 40 einerseits die Linie 31 der äußersten 40 des Übertragungssystems verschieden gewählt werden

   Modulationsgrenze, andererseits die Nullinie. Dieser können oder beispielsweise, um einen Höhenverlust

   Fall stellt die größtmögliche NF-Amplitude dar, bei bei Stereowiedergabe zu vermeiden, ganz entfallen

   deren Überschreitung insbesondere im zweiten können.

   (Stereo-)Demodulator Verzerrungen entstehen. Der Zusammenfassend seien kurz noch einmal die

   untere Impulszug 41 enthält einen kleineren NF-Am- 45 Vorteile des erfindungsgemäßen Übertragungssytems

   plitudenanteil, und seine Umhüllende hat genügend erläutert:

   Abstand von der Höchstmodulationsgrenze 32 und Hauptvorteil ist der extrem einfache Aufbau des

   der Nullinie. Stereo-Demodulators und der vollständige Wegfall

   In Fig. 2 ist das empfangsseitige Blockschema elektronischer Umschalteinrichtungen sowie die Tatdargestellt. Auf die Empfangsantenne 11 folgt die 50 sache, daß an keiner Stelle des Systems eine spezielle Hochfrequenz-Mischstufe 12, der ZF-Verstärker 13, Synchronisation der Schaltfrequenz erforderlich ist der erste Demodulator 14 und anschließend an den und selbst größere Schwankungen der Schaltfrequenz Verzweigungspunkt 22 der zweite Demodulator, der die Funktion nicht merklich beeinträchtigen können. Stereo-Demodulator 15, dessen zwei getrennte Aus- Darüber hinaus ist die wesentliche Voraussetzung gänge auf je einem Niederfrequenzverstärker 18 bzw. 55 der vollständigen Kompatibilität ebenfalls erfüllt.
   19 mit daran angeschlossenen Lautsprechern 20 bzw. Eine Möglichkeit, den Anteil der tiefsten Ton-21 arbeiten. Die Schalter 16 und 17 sind zur Um- frequenzen zu steigern, führt zu der Lösung, diesen schaltung von Stereoempfang auf monaurale Wieder- Frequenzanteil in beiden Kanälen mit etwa gleicher gäbe vorgesehen. Amplitude zu übertragen, da sie für das Richtungs-

   Am Punkt 22 des ersten Demodulators 14 ist der öo empfinden des Ohres ohne Bedeutung sind.
   Spannungsverlauf analog zum Ausgang der Additionsstufe 2 gemäß Fi g. 4 bis 6. Patentansprüche:

   Durch die Wirkung des oberen der beiden Gleichrichter im zweiten Demodulator 15 entsteht ein posi- 1. FM-Übertragungssystem für zwei Niedertiver Impulsschwingungen 42 (vgl. Fig. 7), dessen 65 frequenzsignale mit einem gemeinsamen Hoch-Umhüllende 44 dem Tonspannungsverlauf des einen frequenzträger nach dem Zeitvielfachsystem für Stereokanals entspricht, in dem wiederum die punk- kompatible Zweikanal-Stereoübertragung, bei tierte Linie 43 den Mittelwertsverlauf darstellt. dem Sendermodulation und Empfänger-Nieder-

   frequenz-(NF-)Kanäle synchron in einem oberhalb des Tonfrequenzbereiches liegenden Impulsrhythmus umgetastet werden, wobei auf der Senderseite die beiden NF-Signale mittels einer vorzugsweise elektronischen Umtaststufe in der das eine NF-Signal in der einen Schaltphase mit einem positiven Schaltimpuls überlagert wird und das zweite NF-Signal in der anschließenden zweiten Schaltphase mit einem negativen Schaltimpuls überlagert wird, abwechselnd auf einen nachfolgenden FM-Modulator geschaltet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Schaltimpulses so bemessen ist, daß das mit dem positiven Schaltimpuls überlagerte NF-Signal niemals negativ und das mit dem negativen Schaltimpuls überlagerte NF-Signal niemals positiv wird und daß auf der Empfangsseite aus dem so frequenzmodulierten Träger mittels eines üblichen FM-Empfängers hinter dem üblichen FM-Demodulators und mittels eines zusätzlichen, an sich bekannten Dioden-Demodulators, bei dem zwei Dioden in entgegengesetzter Polung an den . Ausgang des FM-Demodulators angeschaltet sind, die beiden ursprünglichen einzelnen NF-Signale „zurückgewonnen und den für Stereowiedergabe üblichen beiden NF-Verstärkerkanälen mit den zugehörigen Lautsprechereinheiten zugeführt werden.

   2. FM-Übertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Amplitude der übertonfrequenten Schaltimpulse maßgebenden Gleichspannungsanteile vorzugsweise so bemessen sind, daß der Sender-Modulationsgrad bei fehlender NF-Beaufschlagung ungefähr 50 % des für das jeweilige Übertragungssystem maximal zulässigen Modulationsgrades beträgt.

   3. FM-Ubertragungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der Schaltimpulse von der Rechteckform mehr oder weniger abweicht und im Extremfall eine annähernd sinusartige Form aufweist.

   4. FM-Ubertragungssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß empfangsseitig die für den Stereo-Demodulator benötigten wenigen Bauteile im oder unmittelbar beim letzten ZF-Filter, vorzugsweise innerhalb der Filterabschirmung, untergebracht sind. . "·ι '*<-

   ■5. FM-Übertragungssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß empfangsseitig eine zwischen dem ersten Demodulator, vorzugsweise einem Ratio-Detektor oder Diskriminator, und dem zweiten Demodulator, dem Stereo-Demodulator, vorgesehene Verstärkereinheit für das demodulierte Schaltimpulsgemisch als Breitbandverstärker für das von diesem Schaltimpulsgemisch beanspruchte Frequenzband einschließlich der unteren NF-Grenzfrequenz ausgebildet ist.

   6. FM-Übertragungssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß von den NF-Signalen nur der für die Stereophoniewirkung wichtige mittlere Tonfrequenzbereich stereophon übertragen wird, während die tiefen Tonfrequenzen monaural bzw. in beiden Kanälen mit gleicher Amplitude übertragen werden.

   7. FM-Ubertragungssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung von Verzerrungen auf Grund von Abstimmfehlern empfangsseitig eine automatische Scharfabstimmung angewendet wird, die einer exakten Abstimmung auf Kanalmitte dient.

   8. FM-Übertragungssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Demodulator (Stereo-Demodulator) als kleine, zweckmäßig abgeschirmte, mit einer mehrpoligen Kupplung versehene, komplette Baueinheit ausgebildet ist und im Bedarfsfall nachträglich in eine Fassung des schon mit zwei NF-Kanälen ausgestatteten Empfängers gesteckt werden kann, deren Kontakte mit den entsprechenden Stellen des ersten Demodulators und der NF-Eingänge verbunden sind.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 963 612;
   deutsche Auslegeschriften Nr. 1090 279,
   691;
   USA.-Patentschrift Nr. 2731 600.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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