DE2754985A1 - Einrichtung zum steuern eines elektronenstrahlerzeugungssystems - Google Patents

Einrichtung zum steuern eines elektronenstrahlerzeugungssystems

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Description

RCA 70606/Dr.v.B/Ro. .
US-Ser.No. 749,178 if
Filed: December 9, 1976
RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.)
Einrichtung zum Steuern eines Elektronenstrahlerzeugungssystems.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung gemäß
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Insbesondere betrifft
die Erfindung eine Einrichtung für eine Bildwiedergabeeinrichtung, die mit mehreren Elektronenstrahlen arbeitet, welche jeweils unterschiedliche Teile einer Wiedergabeanordnung abtasten. Im speziellen betrifft die Erfindung eine Einrichtung, die die verschiedenen Elektronenstrahlen so zu steuern gestattet, daß
sich über die ganze Wiedergabeanordnung, z.B. einen Bild- oder Lumineszenzschirm, eine gleichmäßige Helligkeit ergibt.
Aus der US-PS 4 028 582 sind Bildwiedergabeeinrichtungen
bekannt, welche aus einer Vielzahl von Modulen bestehen, die
jeweils mit einem eigenen Elektronenstrahl arbeiten, der einen Teil des Bildschirms der Einrichtung abtastet. Ein bei solchen Einrichtungen auftretendes Problem besteht darin, daß die
Helligkeit der verschiedenen Teile des Bildschirms infolge von Unterschieden in den Elektronenstrahlen der verschiedenen
Teile verschieden sein kann. Für praktische Anwendungen ist
es jedoch erforderlich, daß die Helligkeit der Bildwiedergabe, also die verschiedenen Elektronenstrahlen ziemlich gleichmäßig sein müssen.
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-s
Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung anzugeben, die gleichmäßige Elektronenstrahlen und eine gleichmäßige Helligkeit der verschiedenen Bildschirmbereiche gewährleisten.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch eine Einrichtung der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die Unteransprüche betreffen Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung.
Durch die vorliegende Erfindung läßt sich mit relativ geringem Aufwand zuverlässig sicherstellen, daß die Bildhelligkeit in den verschiedenen Bildschirmbereichen gleich ist und gleich bleibt.
Eine Einrichtung zum Steuern eines Elektronenstrahlerzeugungssystems gemäß der Erfindung enthält also eine Meßvorrichtung, die den Elektronenstrom des betreffenden Strahlerzeugungssystems wahrnimmt oder mißt. Der gemessene Elektronenstrom wird mit einem Referenzsignal verglichen. Das Ausgangssignal des hierfür verwendeten Vergleichers steuert die Speicherung von entsprechend erzeugten digitalen Wörtern in einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff. Der Speicher ist durch ein digitalisiertes Bildhelligkeitssignal adressierbar. Das Ausgangssignal des Speichers steuert eine Steueranordnung für das Elektronenstrahlerzeugungssystero, welche ein Gitter des Systems vorspannt.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispieles einer erfindungsgemäßen Einrichtung zum Steuern eines Elektronen-
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Strahlerzeugungssystems, und
Fig. 2 eine graphische Darstellung der Abhängigkeit des Strahlstromes des Elektronenstrahlerzeugungssystems von der Gitterspannung.
In Fig. 1 ist eine als Ganzes mit IO bezeichnete Einrichtung zum Steuern eines Elektronenstrahlerzeugungssystems 12 einer mit Lumineszenzanregung durch Elektronenstrahl arbeitenden Wiedergabeeinrichtung oder Bildröhre dargestellt. Die vom Strahlerzeugungssystem 12 erzeugten Elektronen können auf einen nicht dargestellten Schirm der Wiedergabeeinrichtung oder auf einen Kollektor 14 gerichtet werden. Zwischen dem Kollektor 14 und eine Anodenspannungsquelle V_ ist ein Kollektorstrom-Abgreifwiderstand 16 geschaltet. Ein diesem Widerstand parallelliegender Kondensator 18 stellt die Kollektorkapazität dar. Der Kollektorstrom-Abgreifwiderstand 16 kann typischerweise einen Widerstandswert von 2000 Ohm haben und die Kollektorkapazität 18 kann etwa 200 pF betragen. Der Kollektor 14 ist ferner mit einem invertierenden Eingang eines z.B. aus einem Differenzverstärker bestehenden Vergleicher 20 verbunden. Ein nicht invertierender Eingang des Vergleichers 20 ist an eine Gamma-Korrekturschaltung 22 angeschlossen, wie sie in konventionellen Fernsehempfängern zur Kompensation der nicht linearen Abhängigkeit der Bildhelligkeit von einer Steuergitterspannung des Elektronenstrahlerzeugungssystems verwendet wird. Das Ausgangssignal des Vergleichers 20 steuert einen Sechs-Bit-Zähler 24, dessen Ausgang mit dem Eingang eines ersten multiplizierenden Sechs-Bit-Digital/Analog-Konverter (D/A-Konverter) 26 verbunden ist. Der andere multiplizierende Eingang des ersten D/A-Konverters 26 ist mit einem Kontrast-Referenzsignal für die Wiedergabeeinrichtung verbunden, das über eine Leitung 28 zugeführt wird. Der Ausgang des ersten multiplizierenden D/A-Konverters 26 ist mit dem Eingang der
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- Jr - ψ
Gamma-Korrekturschaltung 22 verbunden. Der Ausgang des Vergleichers 20 ist ferner über Schalter 30 und 32 mit den Steuereingängen eines Primär- und eines Sekundär-Schieberegisters 34 bzw. 36 verbunden.
Die Schieberegister 34 und 36 haben jeweils eine Stufe für jedes Bildelement in einer durch das Strahlerzeugungssystem abzutastenden Wiedergabe- oder Bildzeile. Dem Primär-Schieberegister ist über einen Signaleingang ein digitalisiertes Videohelligkeitssignal zuführbar. Der Ausgang des Primär-Schieberegisters 34 ist mit dem Sekundär-Schieberegister 36 verbunden, dessen Ausgang wiederum mit einem Adressiereingang eines 512-Bit-Speichers 38 (RAM) mit wahlfreiem Zugriff verbunden, welcher 64 Wörter zu je 8 Bits zu speichern vermag. Ein Speichereingang 39 des RAM 38 ist mit einem Ausgang eines 8-Bit-Zählers 40 verbunden. Von einer nicht dargestellten Taktsignalquelle wird ein Taktsignal über eine Leitung 42 dem 8-Bit-Zähler 40 und Lese-Schreibe-Steuereingängen 52 und 54 des RAM zugeführt. Das RAM 38 ist mit einem Ausgang 43 an einen zweiten multiplizierenden D/A-Konverter 44 angeschlossen, der das aus 8 Bits bestehende Ausgangssignal des Speichers 38 mit dem Kontrastreferenzsignal auf der Leitung 28 multipliziert. Das Ausgangssignal des zweiten multiplizierenden D/A-Konverters 44 wird einem Gitterspannungsverstärker 46 zugeführt, dessen Ausgangssignal zur Vorspannung eines Gitters des Elektronenstrahlerzeugungssystems 12 dient. Dem 6-Bit-Zähler 24 und dem 8-Bit-Zähler 40 wird jeweils über eine Leitung 48 ein getaktetes Rücksetzsignal zugeführt.
Durch die vorliegende Einrichtung werden die Strahlströme in der ganzen Wiedergabeeinrichtung gleichförmig gesteuert, wobei ein Datenspeicher mit wahlfreiem Zugriff zur Korrektur der Ausgangssignale oder Strahlströme der verschiedenen Elektronenstrahlerzeugungssysteme dient. Für die Steuerung
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jedes Strahles der Wiedergabeeinrichtung wird eine eigene Steuereinrichtung verwendet. Der Speicher steuert Konversionsfaktoren oder Korrelationsinformation zur Umsetzung der verschiedenen Helligkeitswerte in die Gitterspannungswerte, welche erforderlich sind, um einen Elektronenstrahl solcher Stärke zu erzeugen, der den Bildschirm mit der gewünschten Helligkeit zum Aufleuchten bringt. Während der Wiedergabe eines Bildes wird das die Helligkeitsinformation für die Wiedergabe enthaltende Videosignal für jedes Bildelement in ein 6-Bit-Wort digitalisiert, das das RAM 38 adressiert. Die gespeicherte Information wird dadurch aus dem Speicher 38 abgefragt und mit einem Kontrastreferenzsignal vereinigt, das dann zur Vorspannung des Gitters des Elektronenstrahlerzeugungssystems verstärkt. Im RAM wird die richtige Information dadurch gespeichert, daß man die Elektronenstrahlstromwerte für die verschiedenen Gitterspannungen mißt und die Gitterspannungswerte speichert, die bestimmte feste Elektronenstrahlstromwerte ergeben.
Der 6-Bit-Zähler 24 und der erste multiplizierende 6-Bit-D/A-Konverter 26 bilden einen Helligkeitsreferenzsignalgenerator, welcher 64 verschiedene Helligkeitssignalwerte zu erzeugen vermag. Wenn eine vorgegebene Gitterspannung einen Elektronenstrahl erzeugt, der das Helligkeitsreferenzsignal vom Generator übersteigt, wird das 8-Bit-Wort vom Zähler 40, das die betreffende Gitterspannung erzeugt hatte, im Speicher gespeichert. Die Verwendung des Referenzhelligkeitssignalgenerators und des Speichers gewährleisten, daß für die verschiedenen Helligkeitswerte entsprechend korrigierte Elektronenstrahlströme erzeugt werden, auch wenn die Elektronenstrahlerzeugungssysteme unterschiedliche Kennlinien haben.
Beim Einschalten der Wiedergabeeinrichtung oder Bildröhre muß vor der Wiedergabe eines Bildes die Korrelation zwischen den gewünschten Helligkeitswerten und den erforderlichen
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Gitterspannungen bzw. Strahlströmen Im Speicher 38 gespeichert werden. Die Zähler 24 und 40 stehen anfänglich auf Null. Ferner sind das Primär- und das Sekundär-Schieberegister 34 bzw. 36 anfänglich so beschickt, daß das erste In den Speicher eingegebene digitale Wort den Wert Null hat und daß die nächsten 63 Taktimpulse, die den Schieberegistern 34 und 36 zugeführt werden, die Adresse jeweils der Reihe nach von 1 auf 63 schalten. Durch entsprechende Einstellung der Schalter 30 und 32 werden die Takteingänge der Schieberegister 34 und 36 von Leitungen 50, die ein Wiedergabetaktsignal führen, auf den Ausgang des Vergleichers 20 geschaltet, so daß das Ausgangssignal des Vergleichers 20 die Information taktet.
Während dieser einleitenden Speicherperiode wird der Speicher 38 zyklisch zwischen Lesen und Schreiben umgeschaltet. Während des ersten Zyklus wird die im 8-Bit-Zähler 40 enthaltene Null Im Speicher 38 bei der Adresse Null vom Sekundär-Schieberegister 36 gespeichert. Der Speicher wird dann durch einen Taktimpuls auf der Leitung 42 der den Lese-Schreibe-Eingängen 52 und 54 des Speichers zugeführt wird, auf Lesen geschaltet. Die bei der Adresse Null gespeicherte Null wird aus dem Speicher herausgelesen und in den multiplizierenden 8-Bit-D/A-Konverter 44 übertragen, wo sie in ein Analogsignal umgesetzt und mit dem Kontrastreferenzsignal von der Leitung multipliziert wird. Das Produkt wird dem Gitterverstärker 46 zugeführt und erzeugt eine Vorspannung des Steuergitters des Elektronenstrahlerzeugungssystems 12. Gleichzeitig wird die im 6-Bit-Zähler 24 enthaltende Null dem ersten multiplizierenden D/A-Konverter 26 zugeführt, wo sie in ein Analogsignal umgesetzt und mit dem Kontrastsignal auf der Leitung 28 multipliziert wird. Das Produkt wird der Gamma-Korrekturschaltung 22 und dann dem nicht invertierenden Eingang des Vergleichers zugeführt. Der durch das Elektronenstrahlerzeugungssystem 12 erzeugte Elektronenstrahl fällt auf den Kollektor 14 und er-
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- 4O
zeugt ein entsprechendes Signal am Strom-Abgreifwiderstand 16, das dem invertierenden Eingang des Vergleichers zugeführt wird. Der Vergleicher 20 liefert erst dann ein Ausgangssignal, wenn eine Stufe des KollektorStroms das Ausgangssignal des Gamma-Korrekturkreises 22 überschreitet, das vorerst Null ist.
Wenn der Vergleicher kein Ausgangssignal liefert und ein 5OO-kHζ-Taktsignal auf der Leitung 42 den Ö-Bit-Zähler 40 um eins weiterschaltet und den Speicher 36 in den Speicherzustand bringt, wird eine Eins im Platz Null des Speichers gespeichert und der Speicher wird dann auf "Lesen" geschaltet. Diese Zahl wird dann aus dem Speicher herausgelesen, durch den zweiten multiplizierenden D/A-Konverter multipliziert und über den Gitterverstärker 48 den» Strahlerzeugungssystem 12 zugeführt. Der erzeugte Strahlstrom wird dann durch den Kollektor 14 und den Widerstand 16 erfaßt und dem Vergleicher 20 zugeführt. Dieser Prozeß wiederholt sich, bis im Elektronenstrahlstrom eine Stufe auftritt, die den Wert Null überschreitet. Wenn dies eintritt, erhöht das Ausgangssignal des Vergleichers 20 den Zählwert des 6-Bit-Zählers 24 und bewirkt eine Verschiebung der Information im Primär- und im Sekundär-Schieberegister bzw. 36, so daß die nächst höhere Adresse im Speicher 38 angewählt wird. Die letzte Zahl die vom Speicher 38 gelesen worden war, bleibt im Platz Null gespeichert. Der Zyklus wiederholt sich für die nächste Speicheradresse. Die nächst höhere Zahl vom 8-Bit-Zähler 40 wird in den Speicher 38 eingegeben und an der neuen Adresse gespeichert. Anschließend wird der Speicher auf "Lesen" geschaltet und die neue gespeicherte Zahl steuert das Strahlerzeugungssystem. Der erzeugte Elektronenstrahlstrom wird dem Vergleicher 20 mit dem neuen Inhalt des 6-Bit-ZHhlers 24, der z.B. aus dem Wert drei besteht, verglichen. Das zyklische Arbeiten des Zählers 40 mit dem Speicher setzt sich fort, bis der Elektronenstrahlstrom den Wert drei überschreitet, wobei dann der Vergleicher 20 seinen Zustand ändert, den 6-Bit-Zähler 24 um einen Schritt weiter-
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schaltet und die Inhalte des Primär- und des Sekundär-Schieberegisters 34 bzw. 36 verschiebt. Diese Lese-Schreibe-Zyklen des Speichers 3tt setzen sich fort, bis die Speicherung an der Adresse 63 beendet ist. Der Speicher ist nun mit der Elektronenstrominformation beschickt, die für die Wiedergabe erforderlich ist.
Der Speicherprozeß ist in Fig. 2 graphisch dargestellt. Der 8-Bit-Zähler 40 erzeugt 256 kleine Stufen längs einer Kurve 60, die die Abhängigkeit des Strahlstromes von der Gitterspannung angibt. Die größeren Stufen der Kurve 62 stellen die im Speicher 38 gespeicherten Gitterspannungen dar. Die Punkte 66 und 68, in denen die beiden Kurven 60 und 62 zusammenfallen, stellen die im Speicher 38 gespeicherten Gitterspannungen und die entsprechenden Strahlströme, die durch diese Spannungen erzeugt werden, dar. Die Wahl von 64 verschiedenen Strahlstromstufen beruht auf der Prämisse, daß drei Farben in 64 diskrete Stromwerte aufgelöst werden müssen, um eine für eine annehmbare Bildwiedergabe ausreichende Helligkeitsgradation zu gewährleisten. Es wurde außerdem von 256 Gitterspannungswerten ausgegangen, da anzunehmen ist, daß viermal so viel Spannungsschritte als Strahlstromschritte erforderlich sind, um eine für die Gamma-Korrektur und die Schwankungen der Strahlerzeugungssystemeigenschaften ausreichende Anzahl von Stromschritten zu erzeugen. Selbstverständlich kann man bei der Realisierung der vorliegenden Erfindung je nach der jeweiligen Bildwiedergabeeinrichtung oder Anwendung auch mehr oder weniger Helligkeitsgradationsschritte verwenden.
Während der Wiedergabe eines Bildes sind die Schalter 30 und 32 auf einen nicht dargestellten zentralen Wiedergabetaktgeber geschaltet, der mit den Leitungen 50 verbunden ist und bewirkt, daß das digitalisierte Helligkeitssignal, das
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- /IJ,
im Sekundär-Schieberegister 36 gespeichert ist, den Speicher 38 adressiert. Die am adressierten Speicherplatz gespeicherte digitalisierte Gitterspannungsinformation wird herausgelesen und dem zweiten D/A-Konverter 44 zugeführt, in dem sie mit dem Kontrastbezugssignal multipliziert und dann dem Gitterverstärker 46 zur Steuerung des Gitters im Strahlerzeugungssystem 12 verwendet wird. Der Elektronenstrahl wird dann auf den Bildschirm fokussiert und bringt ein bestimmtes Bildeletnent zum Aufleuchten. Wenn ein anderes Bildelement zum Aufleuchten gebracht werden soll, veranlaßt der Taktimpuls auf den Leitungen 50,daß ein anderes digitalisiertes Helligkeitswort den Speicher 38 adressiert und der oben beschriebene Vorgang sich wiederholt. Während des vertikalen Rücklaufes der Bildwiedergabeeinrichtung können die Inhalte des Speichers 38 in ähnlicher Weise wie die oben beschriebene anfängliche Speicherung der Information ergänzt oder erneuert werden. Bei einem 256-Bit-RAM mit einer Lese-Schreibe-Zykluszeit von 2 ,us steht während der Vertikal-Rücklaufperiode genügend Zeit zur Verfügung um alle 64 Adressen im Speicher auf den neuesten Stand zu bringen. Es ist jedoch nicht bei allen Anwendungen erforderlich, den Speicherinhalt während jedes Vertikal-Rücklaufintervalles zu revidieren.
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Claims (8)

  1. - per -
    Patentansprüche
    \J,/.) Einrichtung zum Steuern eines Elektronenstrahlerzeugungssystems, mit einem Gitter zur Modulation des erzeugten Elektronenstroms und einer durch ein Signal gesteuerten Vorspannungsanordnung zum Vorspannen des Gitters, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (14, 16) zum Bestimmen des Stromes des Elektronenstrahls, und durch eine Speichervorrichtung (20, 22, 24, 26, 38, 40) zum Speichern von der Vorspannungsanordnung (44, 46) zugeführten Signalen, die bestimmte Elektronenstrahlstromwerte ergeben.
  2. 2.) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Vorrichtung zum Bestimmen des Elektronenstrahlstroms einen Elektronenstrahlkollektor (14) und einen KollektorStromwiderstand (16), welcher zwischen den Elektronenstrahlkollektor (14) und ein Anodenpotential (V )
    geschaltet ist, enthält.
  3. 3.) Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Speichervorrichtung einen Helligkeitsreferenzsignalgenerator (24, 26), einen Vergleicher (20) zum Vergleichen des Ausgangssignales der Bestimmungsvorrichtung (14, 16) mit dem vom Generator (24, 26) erzeugten Helligkeitsreferenzsignal, einen wahlfrei zugreifbaren Speicher (38) und eine Anordnung (40) zum Erzeugen eines im Speicher zu speichernden Signales unter Steuerung durch das Ausgangssignal des Vergleichers (20) enthält.
  4. 4.) Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Referenzsignalgenerator einen ersten digitalen Zähler (24) und einen ersten Digital/ Analog-Konverter (26) enthält.
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    ORIGINAL INSPECTED
  5. 5.) Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Anordnung zum Erzeugen des zu speichernden Signales einen zweiten digitalen Zähler (40) enthält.
  6. 6.) Einrichtung nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Speichervorrichtung außerdem einen zwischen den Helligkeitsreferenzsignalgenerator (24, 26) und den Vergleicher (20) geschalteten Gamma-Korrekturkreis (22) enthält.
  7. 7.) Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die modulierende Vorspannungsanordnung einen zweiten Digital/Analog-Konverter (44) zum Umsetzen der im Speicher gespeicherten Information in ein Analogsignal, und einen Gitterverstärker (46) enthält, dessen Eingang mit dem zweiten Digital/Analog-Konverter (44) und dessen Ausgang mit dem Gitter des Elektronenstrahlerzeugungssystems (12) verbunden sind.
  8. 8.) Elektronenstrahlerzeugungssystem, gekennzeichnet durch einen Kollektor (14) zum Bestimmen des durch das System erzeugten Elektronenstrahlstromes; einen ersten Digitalzähler (2 4); einen ersten multiplizierenden Digital/Analog-Konverter (26), der mit einem multiplizierenden Eingang an den Ausgang des ersten digitalen Zählers (24) und der mit einem anderen multiplizierenden Eingang an eine Quelle für ein Kontrastreferenzsignal angeschlossen ist; einen Gamma-Korrekturkreis (22) , der an den Ausgang des ersten multiplizierenden Digital/Analog-Konverters (26) angeschlossen ist; einen Vergleicher (20) zum Vergleichen des ermittelten Elektronenstrahlstromsignals vom Kollektor (14) mit dem Ausgangssignal der Gamma-Korrekturschaltung (22) zur Erzeugung eines Ausgangssignals, das dem ersten digitalen Zähler (40) zum Erhöhen des Zählwertes zugeführt ist; einen zweiten digitalen Zähler (40); einen Speicher (38) mit wahlfreiem
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    Zugriff zum Speichern von Wörtern aus dem zweiten digitalen Zähler (40) unter Steuerung durch das Ausgangssignal vom Vergleicher (20); einen zweiten multiplizierenden Digita1/Analog-Konverter (44) zum Multiplizieren der im Speicher (38) gespeicherten Information mit einem Kontrastreferenzsignal; und einen Gitterverstärker (46) , dessen Eingang mit dem Ausgang des zweiten multiplizierenden Digital/Analog-Konverters (44) und dessen Ausgang mit einem Steuergitter eines zu steuernden Elektronenstrahlerzeugungssystem (12) gekoppelt ist.
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DE2754985A 1976-12-09 1977-12-09 Einrichtung zum Steuern von Elektronenstrahlerzeugern eines Bildwiedergabegerätes Expired DE2754985C2 (de)

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