DE2745817A1 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR MULTIPLEX OPERATION OF ALPHANUMERIC DISPLAY UNITS - Google Patents

CIRCUIT ARRANGEMENT FOR MULTIPLEX OPERATION OF ALPHANUMERIC DISPLAY UNITS

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DE2745817A1 DE19772745817 DE2745817A DE2745817A1 DE 2745817 A1 DE2745817 A1 DE 2745817A1 DE 19772745817 DE19772745817 DE 19772745817 DE 2745817 A DE2745817 A DE 2745817A DE 2745817 A1 DE2745817 A1 DE 2745817A1
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Description

W. Hoehn - 13 Fl 945W. Hoehn - 13 Fl 945

Schaltungsanordnung für den Multiplexbetrieb von alphanumerischen Anzeige-EinheitenCircuit arrangement for the multiplex operation of alphanumeric display units

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher beschriebenen Art für den Multiplexbetrieb von alphanumerischen Anzeige-Einheiten. Eine derartige Schaltungsanordnung ist in der Zeitschrift "Elektronik", 1976, S. 36-42, insbesondere Bild 5 auf S. 38, beschrieben. Aus dem Datenblatt der Firma National Semiconductor "MA 1O1O LED display digital electronic clock module", Juni 1976, ist andererseits eine digitale Leuchtdioden-Anzeige für die Anwendung in Runkfunkgeräten bekannt, wobei die Leuchtelemente ohne das bekannte Multiplexverfahren einzeln direkt angesteuert werden. Aus der genannten Veröffentlichung kann indirekt geschlossen werden, daß der Multiplexbetrieb von Anzeige-Einheiten in Runkfunkgerateη zu unerwünschten HF-Störungen führt. Wie Untersuchungen des Erfinders ergeben haben, ist dies auf die beim Ein- und Ausschalten der einzelnen Leuchtelemente und der einzelnen Leuchtelementmatrizen durch die Multiplexsignale auftretende Strom-und Spannungssprünge zurückzuführen.The invention relates to a circuit arrangement in the preamble of claim 1 described in more detail type for the multiplex operation of alphanumeric display units. Such a one The circuit arrangement is described in the journal "Elektronik", 1976, pp. 36-42, in particular Figure 5 on p. 38. From the data sheet from National Semiconductor "MA 1O1O LED display digital electronic clock module "June 1976, on the other hand, is a digital light-emitting diode display for the application Known in radio equipment, the luminous elements can be controlled individually and directly without the known multiplex method. From the mentioned publication can indirectly it can be concluded that the multiplexing of display units in Runkfunkgerateη leads to undesirable RF interference leads. As investigations by the inventor have shown, this is due to the switching on and off of the individual Luminous elements and the individual luminous element matrices due to the multiplex signals occurring current and voltage jumps traced back.

Wie die zweitgenannte Literaturstelle zeigt, ist die dortige Anzeige-Einheit nach der sogenannten Modultechnik realisiert,As the second cited reference shows, the display unit there is implemented according to the so-called modular technology,

10. Oktober 1977 """* - 4 -October 10, 1977 "" "* - 4 -

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W. Hoehn - 13 FlW. Hoehn - 13 bottles

da sich eine Realisierung als monolithisch integrierte Schaltung aufgrund der großen erforderlichen Zahl von äußeren Anschlüssen aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten heraus verbietet. Das Bestreben geht jedoch dahin, auch für in Runkfunkgeräten anzuwendende Anzeige-Einheiten monolithisch integrierte Steuerschaltungen zur Verfügung zu stellen. Dies bedingt jedoch, daß auch in Rundfunkgeräten der an sich nachteilige Multiplexbetrieb derartiger integrierter Schaltungen vorzusehen ist, da nur auf diese Weise eine beträchtliche Reduktion der Anzahl der äußeren Anschlüsse erreicht werden kann.as a realization as a monolithic integrated circuit due to the large number of external Prohibits connections from an economic point of view. However, the aim is also for in Monolithic display units to be used for radio equipment to provide integrated control circuits. However, this means that the per se disadvantageous in radio equipment Multiplexing of such integrated circuits is to be provided, since only in this way a considerable Reduction in the number of external connections can be achieved.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, den bekannten Multiplexbetrieb von alphanumerischen Anzeige-Einheiten so zu modifizieren, daß diese auch in Rundfunkgeräten verwendet werden können, ohne daß es zu den erwähnten Hochfrequenzstörungen kommt. Diese Aufgabe wird durch die Maßnahmen des kennzeichnenden Teils des Anr-pruchs 1 gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.The object of the invention is therefore to improve the known multiplex operation of alphanumeric display units to modify it so that it is also used in radio sets without the aforementioned high-frequency interference occurring. This task is carried out by the measures of the characterizing part of claim 1 solved. Advanced training and advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims.

Die Erfindung wird nun anhand der Figuren der Zeichnung näher erläutert.The invention will now be explained in more detail with reference to the figures of the drawing.

Fig. 1 zeigt eine bekannte Schaltungsanordnung für den Multiplexbetrieb von alphanumerischen Anzeige-Einheiten,Fig. 1 shows a known circuit arrangement for the multiplex operation of alphanumeric Display units,

Fig. 2 zeigt das Schaltbild des wesentlichen Teils eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, undFig. 2 shows the circuit diagram of the essential part of an embodiment of the invention, and

Fig. 3 zeigt verschiedene Spannungs- bzw. Stromkurven, die im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 auftreten.FIG. 3 shows various voltage and current curves which occur in the exemplary embodiment according to FIG. 2.

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W. Hoehn - 13 Fl 945W. Hoehn - 13 Fl 945

Die Fig. 1, die in ihren wesentlichen Teilen auf das bereits eingangs erwähnte Bild 5 aus der Zeitschrift "Elektronik", 1976, S. 38 zurückgeht, zeigt die vier nebeneinander angeordneten Leuchtelementmatrizen 2, die jeweils aus einer 7-Segment-Matrix von Leuchtelementen 1 zur Anzeige von Ziffern und einem weiteren punktförmigen Leuchtelement bestehen. In jeder Leuchtelementmatrix 2 sind gleichartige Anschlüsse der Leuchtelemente 1 und des punktförmigen Leuchtelements zum gemeinsamen äußeren Anschluß 3 geführt. Die anderen Anschlüsse der Leuchtelemente sind mittels der Leitungen a...g einzeln herausgeführt, und alle gleichnamigen Anschlüsse der vier Leuchtelementmatrizen 2 sind miteinander verbunden, also einander parallelgeschaltet.The Fig. 1, which in its essential parts on the already Figure 5, mentioned at the beginning, from the magazine "Elektronik", 1976, p. 38, shows the four arranged side by side Luminous element matrices 2, each consisting of a 7-segment matrix of luminous elements 1 for displaying digits and another point-like light element. In each luminous element matrix 2 there are connections of the same type the luminous elements 1 and the point-shaped luminous element led to the common external connection 3. The other connections of the lighting elements are led out individually by means of the lines a ... g, and all the connections of the same name of the four luminous element matrices 2 are connected to one another, that is to say connected to one another in parallel.

Die gemeinsamen Anschlüsse 3 der Leuchtelementmatrizen 2 werden über die ersten Treiberverstärker V1, die sogenannten Zifferntreiber, dann mit dem positiven Pol + der Betriebsspannungsquelle U_ verbunden, wenn den Basisanschlüssen der Transistoren dieser ersten Treiberverstärker V1 sie durchschaltende Signale zugeführt werden. Dies sind die Multiplexsignale SM, die den im oberen Teil der Fig. 3 gezeigten Verlauf haben.The common connections 3 of the light-emitting element matrices 2 are then connected to the positive pole + of the operating voltage source U_ via the first driver amplifiers V1, the so-called digit drivers, when signals that switch them through are fed to the base connections of the transistors of this first driver amplifier V1. These are the multiplex signals S M , which have the course shown in the upper part of FIG.

Die parallelgeschalteten gleichnamigen Anschlüsse a...g der einzelnen Leuchtelemente 1 werden über die zweiten Treiberverstärker V2, die sogenannten Segmenttreiber, über die dort gezeigten Transistoren zum Schaltungsnullpunkt durchgeschaltet, der mit dem Minuspol der Betriebsspannungsquelle (üR) verbunden ist. Dabei liegt die Elementinformation S„ an den Basen der Transistoren der zweiten Treiberverstärker V2.The parallel-connected connections of the same name a ... g of the individual lighting elements 1 are switched through via the second driver amplifier V2, the so-called segment driver, via the transistors shown there to the circuit zero point, which is connected to the negative pole of the operating voltage source (ü R ). The element information S ″ is located at the bases of the transistors of the second driver amplifier V2.

Bei Betrieb der bekannten Anordnung liegt also die Elementinformation S_ dauernd an allen Leuchtelementmatrizen an,When the known arrangement is in operation, the element information is therefore present S_ permanently on all luminous element matrices,

EtEt

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W. Hoehn - 13 Fl 945W. Hoehn - 13 Fl 945

es wird jedoch durch die Multiplexsignale S„. erreicht, daßHowever, it is through the multiplex signals S ". achieved that

nur eine der vier Leuchte leinen tma tr izen 2 leuchtet, d. h. die gewünschte Information anzeigt. Der Wechsel der Elementinformation SE wird bei den bekannten Anordnungen im allgemeinen zusammen mit dem Wechsel der Multiplexsignale vorgenommen, also wenn von einer Leuchtelementmatrix zur nächsten weitergeschaltet wird.only one of the four lights linnen tma tr izen 2 lights up, ie shows the required information. In the known arrangements, the change in the element information S E is generally carried out together with the change in the multiplex signals, that is to say when switching from one light-emitting element matrix to the next.

In Fig. 2 ist das Schaltbild einer Teilschaltung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung gezeigt. Aus den beim bekannten Stand der Technik als Multiplexsignale dienenden Rechtecksignalen S werden in Fig. 2 unter Hinzuziehung des Hilfsrechtecksignals H die Multiplexsignale S' erzeugt, mit denen die Anzeige-Einheit nach Fig. 1 anstatt der Mulitplexsignale S angesteuert werden kann. Dabei treten die eingangs erwähnten Hochfrequenzstörungen nicht mehr auf. Der linke Teil der Fig. besteht aus der über den Schalttransistor 7 gesteuerten Konstantstromquelle 6, die den Kondensator C in Abhängigkeit vom Hilfsrechtecksignal H auf-/entlädt. Das Hilfsrechtecksignal H hat den in Fig. 3 gezeigten Verlauf. Bei leitendem Schalttransistor 7 ist die linke Hälfte der differenzverstärkerartig aufgebauten Konstantstromquelle 6 gesperrt, und der über die Emitterkonstantstromquelle vorgegebene Strom fließt ausschließlich über den rechten Verstärkertransistor und entlädt somit den Kondensator C, der am Kollektor dieses rechten Verstärkertransistors angeschlossen ist. Ist dagegen der Schalttransistor 7 gesperrt, so ist die linke Differenzverstärkerhälfte stromführend und die rechte somit gesperrt. Die in den beiden Kollektorkreisen des Differenzverstärkers angeordnete Stromspiegelschaltung bewirkt nun, daß der in der linken Differenzverstärkerhälfte fließende Strom im rechten Transistor der Stromspiegelschaltung ebenfalls auftritt und, da der rechte Verstärkertransistor gesperrt ist, den Kondensa-In Fig. 2 is the circuit diagram of a partial circuit of an embodiment of the invention shown. From the square-wave signals used as multiplex signals in the known prior art S are shown in Fig. 2 with the help of the auxiliary square wave signal H generates the multiplex signals S 'with which the display unit according to FIG. 1 instead of the multiplex signals S can be controlled. The high-frequency interference mentioned at the beginning no longer occurs. The left part of Fig. consists of the controlled via the switching transistor 7 constant current source 6, which the capacitor C as a function from auxiliary square wave signal H charges / discharges. The auxiliary square wave signal H has the course shown in FIG. 3. When the switching transistor 7 is conductive, the left half of the differential amplifier is like Constructed constant current source 6 is blocked, and the current specified by the emitter constant current source flows exclusively through the right amplifier transistor and thus discharges the capacitor C, which is at the collector of this right Amplifier transistor is connected. If, on the other hand, the switching transistor 7 is blocked, then the left half of the differential amplifier is active live and the right one is blocked. The one arranged in the two collector circuits of the differential amplifier Current mirror circuit now causes the current flowing in the left differential amplifier half in the right Transistor of the current mirror circuit also occurs and, since the right amplifier transistor is blocked, the capacitor

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W. Hoehn - 13 Fl 94W. Hoehn - 13 Fl 94

tor C auflädt. Diese Aufladung erfolgt so lange, bis der rechte Stromspiegelschaltung-Transistor in Sättigung gerät. Dann bleibt die Kondensatorspannung konstant. Es ergibt sich somit der in Fig. 3 bei C gezeigte Verlauf der Kondensatorspannung mit linear ansteigenden Flanken und ebenem Maximalniveau. tor C. This charging continues until the right current mirror circuit transistor saturates. Then the capacitor voltage remains constant. It surrenders thus the course of the capacitor voltage shown in FIG. 3 at C with linearly rising edges and a flat maximum level.

Die Spannung am Kondensator C wird über die als Spannungsfolgerschaltungen betriebenen Operationsverstärker 4, 5 nach entsprechender Durchschaltung mittels des jeweiligen Emitterkreistransistors 41, 51 zu den Ausgängen S' durchgeschaltet. Bekanntlich wird ein Operationsverstärker dadurch zum Spannungsfolger, daß sein invertierender Eingang mit seinem Ausgang verbunden wird. Dies ist im Ausführungsbeispiel der Fig. mittels der Kopplungstransistoren 42, 52 erreicht, deren Basis-Emitter-Strecke parallel zur Kollektor-Basis-Strecke des jeweiligen rechten Differenverstärkertransistors angeordnet ist und dessen Kollektor nit dem positiven Pol + der Betriebsspannungsquelle UB verbunden ist. Die am Kondensator C liegende Spannung wird also nur dann an den jeweiligen Ausgang durchgeschaltet, wenn durch die Rechtecksignale S .....S . der jeweilige Emitterkreistransistor 41, 51 leitend gesteuert wird.The voltage at the capacitor C is switched through to the outputs S 'via the operational amplifiers 4, 5 operated as voltage follower circuits after appropriate switching by means of the respective emitter circuit transistor 41, 51. As is well known, an operational amplifier becomes a voltage follower by connecting its inverting input to its output. This is achieved in the embodiment of the figure by means of the coupling transistors 42, 52, the base-emitter path of which is arranged parallel to the collector-base path of the respective right differential amplifier transistor and the collector of which is connected to the positive pole + of the operating voltage source U B. The voltage across the capacitor C is only switched through to the respective output when the square-wave signals S ..... S. the respective emitter circuit transistor 41, 51 is controlled to be conductive.

In Fig. 3 sind verschiedene Kurvenformen gezeigt, die zum Verständnis der Erfindung dienen können. Der obere Teil von Fig. 3 zeigt zunächst für das in Fig. 1 dargestellte Beispiel mit vier Leuchtelementmatrizen die entsprechender. Rechtecksignale S ....Sj.,, die dort als Multiplexsignale dienen. Die Periodendauer eines derartigen Multiplexsignals ist mit T bezeichnet, und deren Impulsdauer beträgt T/n; hierbei ist η die Anzahl der Leuchtelementmatrizen 2 nach Fig. 1, im vorliegenden Fall ist also η = 4.In Fig. 3, various waveforms are shown for understanding can serve the invention. The upper part of FIG. 3 initially shows the corresponding one for the example shown in FIG. 1 with four luminous element matrices. Square wave signals S .... Sj. ,, which serve as multiplex signals there. the The period duration of such a multiplex signal is denoted by T, and its pulse duration is T / n; here is η the number of luminous element matrices 2 according to FIG. 1, in the present case therefore η = 4.

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W. Hoehn - 13 Fl 945W. Hoehn - 13 Fl 945

Für das bereits erwähnte Hilfsrechtecksignal H gilt hinsichtlich seiner Frequenz, daß es die η-fache Frequenz der Rechtecksignale S .....S-,- aufweisen muß, d. h., die Periodendauer (nicht zu verwechseln mit der Impulsdauer) des Hilfsrechtecksignals H beträgt T/n. Seine Impulsdauer dagegen ist mindestens gleich der Summe aus der Anstiegszeit Tf der bei der Erfindung verwendeten Multiplexsignale S' und der zwischen diesen Multiplexsignalen vorgesehenen Pausendauer T . Das Tastverhältnis des Hilfsrechtecksignals H beträgt somit n(Tf+T )/T.With regard to its frequency, the previously mentioned auxiliary square-wave signal H must have η times the frequency of the square-wave signals S ..... S -, -, ie the period duration (not to be confused with the pulse duration) of the auxiliary square-wave signal H is T / n. In contrast, its pulse duration is at least equal to the sum of the rise time T f of the multiplex signals S 'used in the invention and the pause duration T provided between these multiplex signals. The pulse duty factor of the auxiliary rectangular signal H is thus n (T f + T) / T.

Da beim Betrieb von Anzeige-Einheiten entsprechend der Erfindung z. B. in Digitaluhren usw. in allen Fällen eine als Zeitbasis oder Taktsignalbasis dienende Oszillatorschaltung vorhanden ist, kann durch Frequenzteilung und entsprechende logische Verknüpfung der Ausgangssignale einzelner Frequenzteilerstufen in bekannter Weise die erwähnte Tastverhältnisbedingung für das Hilfsrechtecksignal H realisiert werden. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Schaltung für den Multiplexbetrieb und für das Durchschalten der Elementinformation S„ allein oder mit weiteren Schaltungsteilen als monolithisch integrierte Schaltung realisiert wird oder werden soll. In diesem Fall tritt der besondere Vorteil der Erfindung auch zutage, daß nämlich die gesteuerte Stromquelle 6 und die Spannungsfolger 4, 5 mitintegriert werden können und lediglich ein zusätzlicher äußerer Anschluß für den Kondensator C vorgesehen werden muß.Since the operation of display units according to the invention, for. B. in digital clocks, etc. in all cases as a time base or clock signal base serving oscillator circuit is available, can by frequency division and appropriate logic Linking the output signals of individual frequency divider stages in a known manner, the aforementioned duty cycle condition for the auxiliary square-wave signal H can be implemented. This is especially true when the circuit is for multiplex operation and for switching through the element information S “alone or is or is to be realized with further circuit parts as a monolithic integrated circuit. In this case the particular advantage of the invention also comes to light, namely that the controlled current source 6 and the voltage follower 4, 5 can be integrated and only one additional external connection for the capacitor C is provided must become.

2 Blatt Zeichnung mit 3 Figuren2 sheets of drawing with 3 figures

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Claims (3)

2 BLa.it 2*-i'c-h»~») DEUTSCHE ITT INDUSTRIES GESELLSCHAFT MIT BESCHRÄNKTER HAFTUNG FREIBURG I. BR. W. Hoehn - 13 Fl Patentansprüche2 BLa.it 2 * -i'c-h »~») GERMAN ITT INDUSTRIES GESELLSCHAFT WITH LIMITED LIABILITY FREIBURG I. BR. W. Hoehn - 13 Fl claims 1. Schaltungsanordnung für den Multiplexbetrieb von alphanumerischen Anzeige-Einheit«::™, insbesondere von LED-Anzeige-Einheiten, die n^ 2 Zeichen/Ziffern räumlich getrennt voneinander anzeigen, wobei ein bestimmtes Zeichen/Ziffer durch mindestens ein erregtes Leuchtelement einer Leuchtelementmatrix (z. B. 7-Segment-Matrix für Ziffern, 5x7-Punktmatrix für Zeichen) darstellbar ist, wobei ferner die Leuchtelemente jeder einzelnen Leuchtelementmatrix durch die Multiplexsignale mit ihrem gemeinsamen Anschluß über je einen ersten Treiberverstärker (Zifferntreiber) zu einem Pol der Betriebsspannungsquelle durchschaltbar sind und wobei die Leuchtelemente gleicher Position aller Leuchtelementmatrizen parallel über zweite Treiberverstärker (Segmenttreiber) durch die dem bestimmten Zeichen/Ziffer zugeordnete Elementinformation zum anderen Pol der Betriebsspannungsquelle durchschalt-1. Circuit arrangement for the multiplex operation of alphanumeric display unit «:: ™, in particular from LED display units that have n ^ 2 characters / digits spatially display separately from each other, whereby a certain character / number by at least one energized luminous element a luminous element matrix (e.g. 7-segment matrix for digits, 5x7 dot matrix for characters) is, furthermore, the light-emitting elements of each individual light-emitting element matrix by the multiplex signals with their common connection via a first driver amplifier (digit driver) to one pole of the operating voltage source can be switched through and the luminous elements have the same position of all luminous element matrices in parallel over second driver amplifier (segment driver) through the element information assigned to the specific character / number to the other pole of the operating voltage source through 10. Oktober 1977 - 2 -October 10, 1977 - 2 - 909817/0031909817/0031 W. Hoehn - 13 Fl 945W. Hoehn - 13 Fl 945 bar sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den einzelnen Multiplexsignalen (S' ) Inipulspausen (T ) vorgesehen sind, daß die Multiplexsignale keine steilen Flanken aufweisen und daß der Wechsel der Elementinformation (S„)bar, characterized in that pulse pauses (T) are provided between the individual multiplex signals (S '), that the multiplex signals have no steep edges and that the change in element information (S ") in die Impulspausen gelegt ist.is placed in the pulse pauses. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anstiegs- und Abfallzeiten (Tfj der Multiplexsignale (S') mindestens um eine Größenordnung kleiner als ihre' Impulsdauer sind.2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the rise and fall times (T f j of the multiplex signals (S ') are at least an order of magnitude smaller than their' pulse duration. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 mit η gleichfrequenten, die Impulsdauer T/n aufweisenden und um T/n gegeneinander phasenverschobenen Rechtecksignalen (S .....S ,) der Periodendauer T als Multiplexsignalen (S ), dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines die Periodendauer T/n und das Tastverhältnis n(Tf+T )/T aufweisenden Hilfsrechtecksignals (H) die stromkonstante Auf-/Entladung eines einseitig an einem Pol der Betriebsspannungsquelle (üß) liegenden Kondensators (C) gesteuert ist und daß die Kondensatorspannung über je einen vom entsprechenden Rechtecksignal (S1 . . 'Sy..) während seiner Impulsdauer (T/n) aktivierten und als Spannungsfolger geschalteten Operationsverstärker (4, 5) dem Steuereingang des jeweiligen ersten Treiberverstärkers (V1) (Zifferntreiber) zugeführt ist.3. Circuit arrangement according to claim 2 with η same-frequency, the pulse duration T / n having and by T / n mutually phase-shifted square-wave signals (S ..... S,) of the period T as multiplex signals (S), characterized in that by means of the Period duration T / n and the duty cycle n (T f + T) / T having auxiliary square-wave signal (H) the current-constant charging / discharging of a capacitor (C) lying on one side at one pole of the operating voltage source (ü ß ) is controlled and that the capacitor voltage is controlled by one of the corresponding square-wave signal (S 1 ... 'Sy ..) activated during its pulse duration (T / n) and connected as a voltage follower operational amplifier (4, 5) is fed to the control input of the respective first driver amplifier (V1) (digit driver). 909817/0031909817/0031
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