JP3149311B2 - 配電線搬送位相偏移変調信号復調回路 - Google Patents
配電線搬送位相偏移変調信号復調回路Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、配電線路を信号の伝送
路として使用し、配電系の各種の監視・制御を行う配電
線搬送システムにおいて、変調方式として位相偏移変調
方式（ＰＳＫ）を用い、位相基準信号（搬送波）として
商用周波を逓倍または逓倍後分周した波形を用いる信号
復調回路の改良に関するものである。
路として使用し、配電系の各種の監視・制御を行う配電
線搬送システムにおいて、変調方式として位相偏移変調
方式（ＰＳＫ）を用い、位相基準信号（搬送波）として
商用周波を逓倍または逓倍後分周した波形を用いる信号
復調回路の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】商用周波を逓倍または逓倍後分周して生
成した波形を位相基準信号（搬送波）として使用する配
電線搬送方式は、受信信号自体から位相基準信号を検出
する一般的な同期検波方式や、１変調区間前の信号を用
いる差動検波方式に比較して、共有している商用周波を
利用することから、安定した位相基準信号を容易に得ら
れる点で有効な方式とされている。
成した波形を位相基準信号（搬送波）として使用する配
電線搬送方式は、受信信号自体から位相基準信号を検出
する一般的な同期検波方式や、１変調区間前の信号を用
いる差動検波方式に比較して、共有している商用周波を
利用することから、安定した位相基準信号を容易に得ら
れる点で有効な方式とされている。
【０００３】この方式で重要となるのが受信信号の搬送
波（位相基準信号）と、受信側で生成した位相基準信号
との間に存在する位相差の補正方法である。すなわち、
送信側から送られてくる信号は、信号結合回路、配電線
路、受信フィルタなどを介して伝送される過程で必然的
に位相回転を生じるので、受信信号の搬送波と受信側の
位相基準信号との間には、常に一定量の位相差が発生す
る。
波（位相基準信号）と、受信側で生成した位相基準信号
との間に存在する位相差の補正方法である。すなわち、
送信側から送られてくる信号は、信号結合回路、配電線
路、受信フィルタなどを介して伝送される過程で必然的
に位相回転を生じるので、受信信号の搬送波と受信側の
位相基準信号との間には、常に一定量の位相差が発生す
る。
【０００４】この位相差を簡易な方法で解消して、正確
な信号の復調を実現することが本方式を使用する上での
重要な課題とされている。
な信号の復調を実現することが本方式を使用する上での
重要な課題とされている。
【０００５】図４は、商用周波から生成した波形を位相
基準信号として使用する位相偏移変調方式で従来使用さ
れてきた復調回路のブロック図であり、ここでは４相Ｐ
ＳＫの例として示されている。
基準信号として使用する位相偏移変調方式で従来使用さ
れてきた復調回路のブロック図であり、ここでは４相Ｐ
ＳＫの例として示されている。
【０００６】配電線路２１からの受信信号は商用周波に
重畳されているので、これを帯域ろ波器（ＢＰＦ）２２
により分離抽出する。また、商用周波は逓倍回路２３お
よび分周回路２４に入力され、受信側の位相基準信号が
生成される。
重畳されているので、これを帯域ろ波器（ＢＰＦ）２２
により分離抽出する。また、商用周波は逓倍回路２３お
よび分周回路２４に入力され、受信側の位相基準信号が
生成される。
【０００７】受信信号は位相制御回路２５および９０°
移相回路２６の動作により、乗算検波回路２７，２８に
おいて０°および９０°の位相基準信号と乗算され、変
調速度に応じた遮断特性を有する低域ろ波器（ＬＰＦ）
２９，３０で不要成分が取り除かれて、復調データ（同
相成分受信データＲＤｉおよび直交成分受信データＲＤ
ｑ）が得られる。また、信号検出回路３１は信号ＣＤを
検出する。
移相回路２６の動作により、乗算検波回路２７，２８に
おいて０°および９０°の位相基準信号と乗算され、変
調速度に応じた遮断特性を有する低域ろ波器（ＬＰＦ）
２９，３０で不要成分が取り除かれて、復調データ（同
相成分受信データＲＤｉおよび直交成分受信データＲＤ
ｑ）が得られる。また、信号検出回路３１は信号ＣＤを
検出する。
【０００８】実際の信号は図５のように一定長の同期信
号（無変調の搬送波）を変調区間の前に設けており、こ
の区間の信号の位相を０°の基準として、以降の変復調
に用いる。従来の復調回路では、この同期信号の到来を
信号検出回路３１で検出し、検出時点以降帯域ろ波器２
２から出力される同期信号と受信側の位相基準信号との
位相差を計測して、位相制御回路２５により位相制御を
行っていた。
号（無変調の搬送波）を変調区間の前に設けており、こ
の区間の信号の位相を０°の基準として、以降の変復調
に用いる。従来の復調回路では、この同期信号の到来を
信号検出回路３１で検出し、検出時点以降帯域ろ波器２
２から出力される同期信号と受信側の位相基準信号との
位相差を計測して、位相制御回路２５により位相制御を
行っていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】 図４の復調回路にお
いて、位相が同期した後は位相制御をロックして、その
時の位相基準信号を受信信号の復調に使用する。この位
相制御の精度が以降の信号復調性能を決定する重要な要
素となることから、従来は、同期信号区間の長さ（図５
におけるｔ1 ＋ｔ2 ）を十分長く設定し、かつ、位相差
が０°に収束する最大時間ｔ 1 は、変調区間開始時点で
低域ろ波器２９，３０の出力が安定している必要がある
ことから、変調区間よりも十分前（ｔ2 ）となるように
タイミングを設定することとしており、変調区間の前に
かなりの信号長の同期信号を必要としていた。
いて、位相が同期した後は位相制御をロックして、その
時の位相基準信号を受信信号の復調に使用する。この位
相制御の精度が以降の信号復調性能を決定する重要な要
素となることから、従来は、同期信号区間の長さ（図５
におけるｔ1 ＋ｔ2 ）を十分長く設定し、かつ、位相差
が０°に収束する最大時間ｔ 1 は、変調区間開始時点で
低域ろ波器２９，３０の出力が安定している必要がある
ことから、変調区間よりも十分前（ｔ2 ）となるように
タイミングを設定することとしており、変調区間の前に
かなりの信号長の同期信号を必要としていた。
【００１０】本発明の目的は、上述の課題を解決し、受
信信号の搬送波と受信側の位相基準信号との間に位相差
が存在する場合においても、この位相差を簡易に補正す
ることができ、かつ、同期信号区間の長さを短縮するこ
とができる配電線搬送位相偏移変調信号復調回路を提供
することである。
信信号の搬送波と受信側の位相基準信号との間に位相差
が存在する場合においても、この位相差を簡易に補正す
ることができ、かつ、同期信号区間の長さを短縮するこ
とができる配電線搬送位相偏移変調信号復調回路を提供
することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、配電線路を信
号伝送路とし、送信側および受信側双方で共有する商用
周波を逓倍または逓倍後分周した波形を位相基準信号と
して用い、変調区間の信号の受信前に無変調の搬送波で
ある位相基準信号を同期信号として受信する配電線搬送
位相偏移変調信号復調回路において、商用周波の逓倍ま
たは逓倍後分周により受信側の位相基準信号を生成する
位相基準信号生成回路と、受信側の位相基準信号を９０
°移相する９０°移相回路と、受信側の位相基準信号と
該位相基準信号を９０°移相した位相基準信号を同期信
号および変調区間の信号にそれぞれ乗算し、信号の同相
成分および直交成分を得る乗算検波回路と、信号の到来
を検出する信号検出回路と、該信号検出回路により同期
信号の到来が検出された時点の乗算検波回路の同期信号
の同相成分および直交成分を位相補正値として記憶する
記憶回路と、乗算検波回路の変調区間の信号の同相成分
および直交成分からなる複素数に、記憶回路の同期信号
の同相成分および直交成分からなる複素数の共役複素数
を乗算し、位相補正された受信データとして出力する複
素乗算回路とを設けたことを特徴とする。
号伝送路とし、送信側および受信側双方で共有する商用
周波を逓倍または逓倍後分周した波形を位相基準信号と
して用い、変調区間の信号の受信前に無変調の搬送波で
ある位相基準信号を同期信号として受信する配電線搬送
位相偏移変調信号復調回路において、商用周波の逓倍ま
たは逓倍後分周により受信側の位相基準信号を生成する
位相基準信号生成回路と、受信側の位相基準信号を９０
°移相する９０°移相回路と、受信側の位相基準信号と
該位相基準信号を９０°移相した位相基準信号を同期信
号および変調区間の信号にそれぞれ乗算し、信号の同相
成分および直交成分を得る乗算検波回路と、信号の到来
を検出する信号検出回路と、該信号検出回路により同期
信号の到来が検出された時点の乗算検波回路の同期信号
の同相成分および直交成分を位相補正値として記憶する
記憶回路と、乗算検波回路の変調区間の信号の同相成分
および直交成分からなる複素数に、記憶回路の同期信号
の同相成分および直交成分からなる複素数の共役複素数
を乗算し、位相補正された受信データとして出力する複
素乗算回路とを設けたことを特徴とする。
【００１２】
【実施例】図１は、本発明の一実施例である、配電線搬
送位相偏移変調信号復調回路を示すブロック図である。
送位相偏移変調信号復調回路を示すブロック図である。
【００１３】本発明は、商用周波から位相基準信号を生
成して搬送波とする点が従来の同期検波方式とは異な
り、受信信号自体から位相基準信号を再生するのではな
く、常時送受信装置間で周波数誤差のない位相基準信号
を共有していることに着目したものである。
成して搬送波とする点が従来の同期検波方式とは異な
り、受信信号自体から位相基準信号を再生するのではな
く、常時送受信装置間で周波数誤差のない位相基準信号
を共有していることに着目したものである。
【００１４】すなわち、受信信号と受信側の位相基準信
号との間に周波数誤差が含まれないので、常時行ってい
る２系列（同相成分と直交成分）の乗算結果の同期信号
区間における値から受信信号の搬送波と受信側の位相基
準信号との間の位相差情報を正確に得られることを利用
するものである。
号との間に周波数誤差が含まれないので、常時行ってい
る２系列（同相成分と直交成分）の乗算結果の同期信号
区間における値から受信信号の搬送波と受信側の位相基
準信号との間の位相差情報を正確に得られることを利用
するものである。
【００１５】本発明では、これを実現するために、図１
に示すように、低域ろ波器１，２のそれぞれの同相成分
Ｘｉおよび直交成分Ｘｑを同期信号検出後の特定のタイ
ミングで記憶して位相差情報とする記憶回路３と、その
記憶値からなる複素数の共役複素数を変調区間の同相成
分Ｘｉおよび直交成分Ｘｑからなる複素数と複素乗算す
る複素乗算回路４とが設けられていることが特徴であ
る。
に示すように、低域ろ波器１，２のそれぞれの同相成分
Ｘｉおよび直交成分Ｘｑを同期信号検出後の特定のタイ
ミングで記憶して位相差情報とする記憶回路３と、その
記憶値からなる複素数の共役複素数を変調区間の同相成
分Ｘｉおよび直交成分Ｘｑからなる複素数と複素乗算す
る複素乗算回路４とが設けられていることが特徴であ
る。
【００１６】受信信号は伝送されてくる過程で受信側の
位相基準信号とθの位相差を生じているものとする。こ
れを複素平面上で示すと図２の同期信号受信ベクトル図
のようになる。
位相基準信号とθの位相差を生じているものとする。こ
れを複素平面上で示すと図２の同期信号受信ベクトル図
のようになる。
【００１７】図１に示すように、配電線路５を通して到
達し帯域ろ波器６を通過した同期信号は、商用周波の逓
倍回路７および分周回路８を経た０°の位相基準信号、
および、さらに９０°移相回路９を経た９０°の位相基
準信号に、それぞれ乗算検波回路１０，１１において乗
算されると、同期信号に含まれる同相成分（０°）と直
交成分（９０°）の受信データが得られる。
達し帯域ろ波器６を通過した同期信号は、商用周波の逓
倍回路７および分周回路８を経た０°の位相基準信号、
および、さらに９０°移相回路９を経た９０°の位相基
準信号に、それぞれ乗算検波回路１０，１１において乗
算されると、同期信号に含まれる同相成分（０°）と直
交成分（９０°）の受信データが得られる。
【００１８】すなわち、ω0 を商用周波を逓倍後分周し
た搬送周波数（送受信側で共有）とし、また、受信側の
位相基準信号を、 Ｓ（ｔ）＝ｃｏｓω0 ｔ−ｊｓｉｎω0 ｔ （１） とし、同期信号が次式で表されるものとすると、 Ｘ（ｔ）＝Ａｃｏｓ（ω0 ｔ＋θ） （２） ０°位相基準信号および９０°位相基準信号の乗算結果
は、 Ａｃｏｓ（ω0 ｔ＋θ）×ｃｏｓω0 ｔ → Ｘｉ（ｔ） （３） Ａｃｏｓ（ω0 ｔ＋θ）×（−ｓｉｎω0 ｔ）→ Ｘｑ（ｔ） （４） となる。これらの式を展開すると、同相（０°）および
直交（９０°）成分は、それぞれ次のように表される。
た搬送周波数（送受信側で共有）とし、また、受信側の
位相基準信号を、 Ｓ（ｔ）＝ｃｏｓω0 ｔ−ｊｓｉｎω0 ｔ （１） とし、同期信号が次式で表されるものとすると、 Ｘ（ｔ）＝Ａｃｏｓ（ω0 ｔ＋θ） （２） ０°位相基準信号および９０°位相基準信号の乗算結果
は、 Ａｃｏｓ（ω0 ｔ＋θ）×ｃｏｓω0 ｔ → Ｘｉ（ｔ） （３） Ａｃｏｓ（ω0 ｔ＋θ）×（−ｓｉｎω0 ｔ）→ Ｘｑ（ｔ） （４） となる。これらの式を展開すると、同相（０°）および
直交（９０°）成分は、それぞれ次のように表される。
【００１９】 Ｘｉ（ｔ）＝Ａ／２×（ｃｏｓ２ω0 ｔ・ｃｏｓθ＋ｃｏｓθ −ｓｉｎ２ω0 ｔ・ｓｉｎθ）（５） Ｘｑ（ｔ）＝Ａ／２×（−ｓｉｎ２ω0 ｔ・ｃｏｓθ＋ｓｉｎθ −ｃｏｓ２ω0 ｔ・ｓｉｎθ）（６） ここで、それぞれの成分を低域ろ波器１，２に通すこと
により２ω0 以上の周波数成分を除去すると、 Ｘｉ（ｔ）＝（Ａ／２）×ｃｏｓθ ・・・・同相成分 （７） Ｘｑ（ｔ）＝（Ａ／２）×ｓｉｎθ ・・・・直交成分 （８） が得られる。
により２ω0 以上の周波数成分を除去すると、 Ｘｉ（ｔ）＝（Ａ／２）×ｃｏｓθ ・・・・同相成分 （７） Ｘｑ（ｔ）＝（Ａ／２）×ｓｉｎθ ・・・・直交成分 （８） が得られる。
【００２０】同期信号（送信側０°位相基準信号）を検
定した時、（７）（８）式の値は等価的に送受信装置間
の位相差を表すことから、これ以降は、複素乗算回路４
により変調区間の信号の同相成分および直交成分に
（７）（８）式からなる複素数の共役複素数を乗算する
ことにより、送受信装置間の位相差の補正がなされるこ
とになる。すなわち、低域ろ波器１，２の出力をＸ
（ｔ）〔Ｘｉ（ｔ）およびＸｑ（ｔ）〕とし、記憶回路
３の出力をＸｓ（ＸｓｉおよびＸｓｑ）とし、出力Ｘｓ
の共役複素数を図３に示すようにＸｓ＊とすると、以降
の変調区間の低域ろ波器出力に対する補正は、〔Ｘｉ
（ｔ）＋ｊＸｑ（ｔ）〕に（Ｘｓｉ−ｊＸｓｑ）を乗算
することにより行われる。この複素乗算結果の同相成分
および直交成分が同相成分受信データＲＤｉおよび直交
成分受信データＲＤｑとして出力され、これらによりデ
ータが解読される。なお、２相ＰＳＫの場合には、同相
成分受信データＲＤｉのみによりデータが解読される。
定した時、（７）（８）式の値は等価的に送受信装置間
の位相差を表すことから、これ以降は、複素乗算回路４
により変調区間の信号の同相成分および直交成分に
（７）（８）式からなる複素数の共役複素数を乗算する
ことにより、送受信装置間の位相差の補正がなされるこ
とになる。すなわち、低域ろ波器１，２の出力をＸ
（ｔ）〔Ｘｉ（ｔ）およびＸｑ（ｔ）〕とし、記憶回路
３の出力をＸｓ（ＸｓｉおよびＸｓｑ）とし、出力Ｘｓ
の共役複素数を図３に示すようにＸｓ＊とすると、以降
の変調区間の低域ろ波器出力に対する補正は、〔Ｘｉ
（ｔ）＋ｊＸｑ（ｔ）〕に（Ｘｓｉ−ｊＸｓｑ）を乗算
することにより行われる。この複素乗算結果の同相成分
および直交成分が同相成分受信データＲＤｉおよび直交
成分受信データＲＤｑとして出力され、これらによりデ
ータが解読される。なお、２相ＰＳＫの場合には、同相
成分受信データＲＤｉのみによりデータが解読される。
【００２１】なお、１２は √［Ｘｉ2 （ｔ）＋Ｘｑ2
（ｔ）］を計算し、受信信号を検出する信号検出回路で
あり、また、１３は共役複素数を作成するための位相反
転器である。
（ｔ）］を計算し、受信信号を検出する信号検出回路で
あり、また、１３は共役複素数を作成するための位相反
転器である。
【００２２】この回路の利点は、商用周波から生成され
た位相基準信号に対して、位相差の計測と計測結果に基
づいた位相制御を行わなくてもよいことである。つま
り、同期信号区間長について位相制御の追従時間を考慮
する必要がなく、また、位相基準信号は常に安定であっ
て変動しないことから、低域ろ波器出力の安定時間ｔ2
を考慮する必要がない。したがって、同期信号区間長を
従来と比較して大幅に短縮することが可能となる。ま
た、位相基準信号の制御を行わないので、常時行ってい
る乗算結果の低域ろ波器出力から、受信データの検出を
直接かつ正確に行うことが可能となる。
た位相基準信号に対して、位相差の計測と計測結果に基
づいた位相制御を行わなくてもよいことである。つま
り、同期信号区間長について位相制御の追従時間を考慮
する必要がなく、また、位相基準信号は常に安定であっ
て変動しないことから、低域ろ波器出力の安定時間ｔ2
を考慮する必要がない。したがって、同期信号区間長を
従来と比較して大幅に短縮することが可能となる。ま
た、位相基準信号の制御を行わないので、常時行ってい
る乗算結果の低域ろ波器出力から、受信データの検出を
直接かつ正確に行うことが可能となる。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
信号検出回路により同期信号の到来が検出された時点の
乗算検波回路の同期信号の同相成分および直交成分を位
相補正値として記憶回路に記憶し、乗算検波回路の変調
区間の信号の同相成分および直交成分からなる複素数
に、記憶回路の同期信号の同相成分および直交成分から
なる複素数の共役複素数を複素乗算回路により乗算し、
位相補正された受信データとして出力するようにしたか
ら、従来のような受信信号の搬送波と受信側の位相基準
信号との間の位相差の計測および受信側の位相基準信号
に対する位相制御が不要になり、これにより、該位相差
を簡易に補正することができ、かつ、同期信号区間の長
さを短縮することができる。
信号検出回路により同期信号の到来が検出された時点の
乗算検波回路の同期信号の同相成分および直交成分を位
相補正値として記憶回路に記憶し、乗算検波回路の変調
区間の信号の同相成分および直交成分からなる複素数
に、記憶回路の同期信号の同相成分および直交成分から
なる複素数の共役複素数を複素乗算回路により乗算し、
位相補正された受信データとして出力するようにしたか
ら、従来のような受信信号の搬送波と受信側の位相基準
信号との間の位相差の計測および受信側の位相基準信号
に対する位相制御が不要になり、これにより、該位相差
を簡易に補正することができ、かつ、同期信号区間の長
さを短縮することができる。
【図１】本発明の一実施例である、配電線搬送位相偏移
変調信号復調回路を示す図である。
変調信号復調回路を示す図である。
【図２】同期信号受信ベクトル図である。
【図３】受信側の位相基準信号に対する同期信号とその
共役複素数の関係を示すベクトル図である。
共役複素数の関係を示すベクトル図である。
【図４】従来の配電線搬送位相偏移変調信号復調回路の
一例を示す図である。
一例を示す図である。
【図５】従来の配電線搬送位相偏移変調信号復調回路に
おける信号構成を示す図である。
おける信号構成を示す図である。
１ 低域ろ波器 ２ 低域ろ波器 ３ 記憶回路 ４ 複素乗算回路 ５ 配電線路 ６ 帯域ろ波器 ７ 逓倍回路 ８ 分周回路 ９ ９０°移相回路 １０ 乗算検波回路 １１ 乗算検波回路 １２ 信号検出回路 １３ 位相反転器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 茂之 宮城県仙台市青葉区一番町三丁目７番１ 号 東北電力株式会社内 (72)発明者 駒沢 聰 東京都品川区東五反田２丁目２番７号 大崎電気工業株式会社内 (72)発明者 上平 幸雄 東京都品川区東五反田２丁目２番７号 大崎電気工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−177731（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−85044（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−170339（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−57250（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04B 3/50 - 3/60
Claims (1)
- 【請求項１】 配電線路を信号伝送路とし、送信側およ
び受信側双方で共有する商用周波を逓倍または逓倍後分
周した波形を位相基準信号として用い、変調区間の信号
の受信前に無変調の搬送波である位相基準信号を同期信
号として受信する配電線搬送位相偏移変調信号復調回路
において、商用周波の逓倍または逓倍後分周により受信
側の位相基準信号を生成する位相基準信号生成回路と、
前記受信側の位相基準信号を９０°移相する９０°移相
回路と、前記受信側の位相基準信号と該位相基準信号を
９０°移相した位相基準信号を前記同期信号および変調
区間の信号にそれぞれ乗算し、信号の同相成分および直
交成分を得る乗算検波回路と、信号の到来を検出する信
号検出回路と、該信号検出回路により前記同期信号の到
来が検出された時点の前記乗算検波回路の同期信号の同
相成分および直交成分を位相補正値として記憶する記憶
回路と、前記乗算検波回路の変調区間の信号の同相成分
および直交成分からなる複素数に、前記記憶回路の同期
信号の同相成分および直交成分からなる複素数の共役複
素数を乗算し、位相補正された受信データとして出力す
る複素乗算回路とを設けたことを特徴とする配電線搬送
位相偏移変調信号復調回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10742394A JP3149311B2 (ja) | 1994-04-25 | 1994-04-25 | 配電線搬送位相偏移変調信号復調回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10742394A JP3149311B2 (ja) | 1994-04-25 | 1994-04-25 | 配電線搬送位相偏移変調信号復調回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07297766A JPH07297766A (ja) | 1995-11-10 |
| JP3149311B2 true JP3149311B2 (ja) | 2001-03-26 |
Family
ID=14458777
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10742394A Expired - Fee Related JP3149311B2 (ja) | 1994-04-25 | 1994-04-25 | 配電線搬送位相偏移変調信号復調回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3149311B2 (ja) |
-
1994
- 1994-04-25 JP JP10742394A patent/JP3149311B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07297766A (ja) | 1995-11-10 |
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