JPS61224701A - 偏分波器 - Google Patents

偏分波器

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JPS61224701A
JPS61224701A JP61067408A JP6740886A JPS61224701A JP S61224701 A JPS61224701 A JP S61224701A JP 61067408 A JP61067408 A JP 61067408A JP 6740886 A JP6740886 A JP 6740886A JP S61224701 A JPS61224701 A JP S61224701A
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polarization
fork
corner
polarization splitter
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00Auxiliary devices
    • H01P1/16Auxiliary devices for mode selection, e.g. mode suppression or mode promotion; for mode conversion
    • H01P1/161Auxiliary devices for mode selection, e.g. mode suppression or mode promotion; for mode conversion sustaining two independent orthogonal modes, e.g. orthomode transducer

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  • Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Inorganic Insulating Materials (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 本発明は請求の範囲1の上位概念による偏分波器に関す
る。
従来技術 今回、2:1以上の帯域幅を可能にするマイクロ波アン
テナは2つの偏波での動作には相応して広帯域の偏分波
器を必要とする。斯様な偏分波器はさらに2つの周波数
ろ波器を組合せて1つの周波数ろ波器−偏分波器(シス
テム分波器とも称せられる)を可能にしての分波器は夫
夫2つの直線偏波を有する隣接せる周波数帯域の2つの
指向性無線システムを同一のアンテナ忙て結合ないし切
換を行ない得る。この2帯域アンテナ装置は従来の1帯
域アンテナに比して各無線タワーにて同じ所要スペース
のもとで2つの指向性無線システムの拡大された伝送容
量越える、周波数領域の拡大、例えば、これまでノ3.
7〜6.4253Hzカら今後ノ3.4〜7.125G
Hzへの拡大忙よって伝送帯域を増大させる必波器は公
知ではない。2つのE−及び五−中空導体変位部材を有
する西独特許出願公開公報第2842576号による偏
分波器及び4つのに−H−中空導体変位部材を有する西
独特許出顯公開公報第!1010560号による偏分波
器はたんに2:1の理論的−義性周波数領域を有し、こ
れは最大限利用可能な周波数領域1.73=1に相応す
る。
上側の偏分波器の一義性周波数領域がより高闇波領域に
向って制限されていることの物理的原因はH−曲り部(
ベンド)<存する。このR−曲り部によっては当該H−
曲り部の方形中空導体にてH2O−遮断周波数に達する
動作周波数からa2o−妨害波が励振される。λKHz
。=aのためH−曲り部のH2O−遮断周波数はたんに
その中空導体広幅側寸法aのみ忙依存し、−軸性周波数
領域fKHz。/ fKHd。も次のような場合でも変
らない、 すなわちa = 2 bを有する規準断面中空導体に比
して高さbを減少させaを維持する場合でも変らない。
この特性は五−円曲り部もH−コーナベンドも有する。
発明の目的 いような偏分波器を構成できるようにすることにある。
発明の構成 このwI題の解決のため本発明忙よれば請求範囲1の上
位概念忙よる偏分波fWにおいて、その特徴事項の構成
要件により解決される。
実施例 次に図示の実施例を用いて本発明を説明する。
広帯域性に鑑みて、H20妨害波を励振しないE−曲り
部は上に考察したH−コーナベンPより遥かに有利な特
性を示す。E−曲り部の方形中空導体においてE11妨
害波が次のような限赤波長を以て励振される。
ab 仙11”7     ”’ λKMよ、は全く同じよ5Kaとbとに依存する。
−軸性周波数領域の上限は’Kl!!11であり、下限
はでKkh。=2aである。方形のE−曲り部中空導体
の辺比a/b K、依存して下記の関係式が生じる。
上記式及び第1図に示すように、a/bが大であればあ
るほど、即ちE−曲り部の中空導体が低くなればなるほ
ど、E−曲り部(ベンド)のfK]1cm□/ fKl
i、。は益々大になる。理論的−義性闇波数領域fK]
n工z / fKH工。から、第1図に示すように、次
のような現実的な仮定のもとで、方形中空導体のa/b
 K依存して、E−曲り部(ベンド)の実際上最大限利
用可能な周波数領域が得られる。即ちfKHI。を10
チ越える最も低い動作周波数fuが選定され、f  を
5チ下回E11 収かb る最も高い動作周波が選定されるという現実的な仮定の
もとで上記v最大限有効周波数1へ領域が得られる。
1例として、西独特許出願第2842576号公開公報
による上述の偏分波器において屡々用いられるE−コー
ナーペンドがa=4bの方形中空導体にて適用される。
その際その中空導体コーナーベンrは例えばa = 4
6 mの際3.587GH2〜12.7730H1)周
波数領域ニて妨害波のないように利用可能である。これ
に反して、上記分波器のH−曲り部(ベンr)は同一中
空導体横断面のもとで3.587 GHz〜6.20 
GHzにて妨害波のないように利用可能である。
以下記載するようfia=4bのE−コーナーベンrは
新たな広帯域の偏分波器の主!戊部分として最も適する
。従って、そのようなE−コーナーベンrの広帯域マツ
チングが、もう1つの重要な役割である。このために先
ず、E−コーナーベンrの外角隅の対称的角取り部のそ
れ自体公知の方式が用いられる。第2図に示すように 角取り部の大きさがX、 (水平ないし鉛直寸法)(c
athetus寸法)Kより定まる。第2図は最適の帯
域幅マツチングの際の、異なるコーナー(屈曲)角度α
に対して測定技術的手法で求められる角取り部x11i
0PTを示す。
他の研究検討によればE−コーナーベンrの反射は少な
くとも60°の屈曲(コーナ)角度領域において次のよ
うKして小さくできる、即ち2重に補償されたE−アン
グル(L)部材の場合におけるxEが、第2図の値に比
して幾らかより大(5−10%)に選定され(過度補償
)、かつ角取り部平面の対角線交点にて凹部が設けられ
る、例えば、負の侵入深度を有するねじが設けられるよ
うKするのである。
成されており、その際そのねじは角取り部平面の対角線
交点にて取付けられており、上記平面に対して0.3龍
回転されている。上記コーナーベンPの測定された反射
係数は3.7 GH2〜9.9GHzの周波数領域では
肌7チより小である。
9.9 GHzの上限がE−コーナーベンrにより惹起
されないで、利用される測定装置の妨害波型式により惹
起されることは確かである。E−コーナーベンrの上限
周波数は9.9 GI(Zを上回る、即チ式(1)K 
!しGf fKyHx1= 13.62 GHz テあ
る。
上述のよ5に、中空導体高さbを低減したE−コーナー
ベンドは帯域幅及び反射の少なさに関して相応のH−コ
ーナベンドより著しくすぐれている。このことから次の
新たな課題が生じる。偏分波器はできるだけ、低減され
た中空溝どのようにして構成され得るか。
その解決手段は第6図下布及び左に示すように、また西
独特許第2842576号明細書に示すよう忙、有効な
2重分岐DVを基礎とする。
この2重分妓は円形中空導体軸の周りに対称的に相互に
各90°回転されて配置されている4つの中空導体E−
変位部材から合成されたものと考えられ得る。そのよう
にして形成された4つい\\(形中空導体部分を用いて
円形中空導体の軸のほうに向ってずらされており、広帯
域に反射を少なくして円形中空導体に入り込む。
円形中空導体軸おける相互に垂直の直線Hx1−偏波の
励振のため、第3図の右、左にて2重分岐DVの相対向
する各2つの方形中空導体接続部1〜4が2つの同じ大
きさの部分波を給電されるものとし、これらの両部分波
は円形中空導体軸5に関して相互に逆の位相を有する。
このために第67右に示すように、直線分割アームを有
する第1の破線の枠で囲んで示すそれ自体対称的な方形
中空導体フォークgGs 及び、第67左に同様に破線
で囲んで示された右方に向って開脚(拡開)状態での分
割アームを有する第2の!気的に対称的な方形中空導体
フォーク°a’ Gが設けられており、その際それらの
分割アームの左方分卵1アームは第1フォークgGの直
線アーム間に交差せずにないし入り組み合わずに位置を
占めている。
両フォークgG及び■Gは第3図の例では各1つの対称
的方形中空導体直列分岐SVから成る。この直列分岐は
例えばa−=2bを有する分岐すべき方形中空導体を、
波動インピーダンスマツチングして且一定の広幅面寸法
a : 1!LTのもとで、その際aT=4 bTの2
つの分割アームに分け、第4図に示すように屈曲させて
、その屈曲はその角度が夫々αの大きさだけ右方ないし
左方へ対称的に曲げ分けられている。この分岐はできる
だけ反射を少なくして設計さるべきであり、その際その
設計上の考察によれば、第4図の分岐はaT= 4 b
Tの方形中空導体の2つのEコーナーペンドから合成さ
れ得、その際その両凹−コーナーペンドは著しく薄厚の
右側及び左側広幅面壁a、、alを以て相互に逆の屈曲
方向のもとで相接し合って位置する。薄厚の導波壁が省
かれると、フィールドはそれにより変化されず、第4図
に示すように、広幅面全体に及ぶウェッジ部には鋭角α
(屈曲角に等しい)及び第2図から明かなよ5に水平な
いし鉛直寸法(cathetus”寸法)X  を以て
そのまま保止opt たれる。その際xKoptは先ずE−コーナーペンドに
ついてのみ求められて、今や 直列分岐の最適広帯域マツチングについても成立つ。第
4図の直列分岐の形状は公知のNC−削成方式(数値制
御削成方式)で作成するのに特に適する。
両中空導体フォークの直列分岐SVには第6図に示すよ
うに各アームにて1つのE−コーナペンPがつづいてお
り、このE−コーナベンげは直列分岐の線路導体列中に
て夫々先行するEコーナペンrと同じコーナ(屈曲)角
を有するが逆の屈曲方向を有する。順次連続するE−コ
ーナーペンドの距離間隔!□は次のように選定されてい
る、即ち第6図に示すように今や相互平行に延びている
分割アームが、それの内@に位置する広幅面壁間に間F
IIWを有しこの間隔は分割アームの広幅面(幅寸法)
 aTより幾らか大であるように選定されている。
直線フォークgGは次のようにして完全に構成される、
即ち第3図の右の分割アームは長さJgの直線状方形中
空導体によって延長されこの長さ1gを、第37左にお
ける開脚形フォークgGが直線フォークの分割アーム間
で入り組み合わないようにして位置を占めるように選定
するのである。
第37左における開脚形フォーク■Gは次のようにして
完成される、即ち、直列分岐の相互に平行に延びる分割
アームには2つの相互に等しいE−変位部材ZVが方形
中空導体横断面a7 : 4bTを以て接読されるよう
にするのである。第37左のE−変位部材は2つの相互
に等しいE−コーナーペンドから成り、このE−コーナ
ーペンドは相互に逆の屈曲方向のもとで均質な線路によ
って接続され、この線路の長さは水平方向に測定した変
位区間Vとして、2つの中空導体フォークの交差なしに
ないし、入れ組み合いなしに入り込み合いに十分である
ような区間Vが得られるような値にするのであるOfr
要なことは、第3図左沈水すように隣接せるZ−コーナ
ーベンド間の間隔J、ユ+ lE2が十分な大きさであ
るよう忙する場合のみ、2重分岐が開脚形フォーク■G
により電気的に対称的に(部も妨害波を惹起せずに)励
振されることである。そのために基準となるのは自由空
間波長λ0を有するクリティカルな最高動作周波数の際
の、Eコーナーペンドにより励振される”11妨害フイ
ールげに対する、長さlT!U1.lF、2を有する線
路部分の公知の非周期的減衰度’ ap Jlである。
それは以下の通りである。
但しλに8.1は式(1)からのものが入る。実際上の
関連のあるコーナ(屈曲)角50°〜60°及びaT=
4bTK対して、本発明によれば最高動作周波数のもと
でaapKxl=20dBで十分である。このことは小
さな長さ1.〜bTの際にもう達成される。
第3図の偏分波器では偏波選択性の方形中空導体の接続
7ランジが同一平面内に位置する。
従って、直線フォークgGの電気長が、先ず、開脚形フ
ォークのそれより小である。少なくとも動作周波数のも
とで、偏分波器の2つの通過路の全く同じ12長を次の
ようにして形成することが可能である、即ち直線フォー
クgGが延長され従って開脚形フォーク■Gがトボロゾ
カルな根拠により短縮され得るようにするのである。上
記位相対称性が比較的に大きな周波数特性を有するとい
うことを懸念する必要はない、それというのは一方の偏
分波器通過路の、他方のそれとの電気的相違は(この相
違点は第3図に示すように2−変位部材ZVに存する)
わずかなものと見做されるからである。
第3図の偏分波器の設計思想は上述のように提起された
課題の解決である、それというのは素子としてはE−コ
ーナーペンド及び物質線路のみが現われるからである。
もって、上記偏分波器の有効(利用可能)な周波数領域
は公知装置のそれに比して著しく拡大されており、あら
かじめ1オクターブを越えている。重要にして決定的で
あるのは第6図の新規な偏分波器が、西独特許第284
2576号明細書に記載の装置にて必要とされるような
H−曲り部(ベンr)をもはや何ら必要としない、とい
うことである。
第3図の偏分波器はすべての生じている中空導体部分の
軸がたんに2つの平面内に位置しているという別の特性
を有する。これら両平面は相互に垂直な位置関係にあり
、第3固有、左ではわかり易くするため図平面として選
定しである。これら平面はすべてのそれぞれの中空導体
の広幅面壁上に垂直罠なっておりこれらの広幅面壁は常
にそれの中心線に沿って交差するので、すべてのそれぞ
れの中空導体は上記平面内にて横流の生じないように従
って無損失で分割され得る。偏分波器は直線性(gG)
及び開脚状(i■G)7オークの各2つの鏡対称的に同
じの半部から成る2重分岐DVのほかにまたんに5つの
部分から合成され得る。すべての4つの7オ一ク半部の
中空導体壁は分離平面に関して例外なしにシリンダ状で
あるので、これらのすべての部分はNo−削成方式にて
有利なコストで作成され得る。
第3図の偏分波器は周波数ろ波器(分離装fll)−偏
分波器に拡大され得る。このために偏分波器の2j)の
偏波選択性の、方形中空導体接続部は第3図上方にて示
すように2つの等しい周波数(分離装置)ろ波器FW1
. FW2の各1つと接続される。その際その周波数分
離装置は第3図の一番上におけるポートに夫々1つの下
側周波数帯域を導き上側周波数帯域を前以て側方へ方向
変換する。その場合周波数分離装置−偏分波器は全く上
方に2つの偏波選択性のポートを有し、これらのポート
は下側周波数帯域の相互に直交する2つの直線偏波の各
1つに対応づけられ、さらに上記分波器は上側周波数帯
域の両偏波忙対する2つの偏波選択性のあるポート(第
3図左方前方ないし右方から入り込む)を有する。周波
数分離装置−偏分波器はこれら4つの別個ポートを共通
の円形中空導体ポート(第3図下方)と接続し、上記共
通ポートには2帯域アンテナが接続されるものとする。
これら4つの分波器通過路は極めて、損失及び反射が少
なく、各通過路は他のすべてのものから減結合されてい
る。
筒波数分離装[IFWは西独特許出願公開第32080
29号公報に詳細に記載しである。
この装置は第3図に示すように上方周波数帯域  。
K対する側方分岐と、第3図上方へ向いている略示した
4回路阻止回路とから成り、この阻止回路は上側周波数
帯域を阻止し下側周波数帯域を無反射で通過する。さら
に重要なことは、それらの周波数分離装置の基本的構成
が、偏分波器の中空導体フォークgG、■Gの上述の基
本構成と一致されていることである。換言すれば、周波
数分離装置において成立つことはすべての中空導体の軸
が、同一平面内に位置し、すべての中空導体の広幅面壁
がこの平面上にあり、この平面はすべての中空導体側壁
を、その中心線に沿って(要するに横流ないし横方向施
流従って損失のないように)分離し、すべての中空導体
側壁が上記平面に関してシリンダ状である、ことである
。この分離平面は所属の中空導体フォークの上述のよう
に選定された分離平面と重ねられている。このことから
分るように、複合体”周波数ろ波器(分離装置)十中空
導体フォーク”が1列で且継目なしでNo−削成方式で
有利なコストで且尚精度で作成可能である。複合的周波
数ろ波器(分離装置t)−偏分波器はたんに5つの構成
部分から成る。
さらに以下のことを注意しさえすればよい、即ち第3図
にて偏分波器と周波数分離装置との合成接続の際直列分
岐の先端と、上方周波数帯域の、第3図の例にて側方に
入り周波数分離装置ポートとの間の最小間隔1.が必要
であることに注意しさえすればよい。この線路長は式(
3)Kより、上方周波数帯域忙対する側方に入り込む周
波数分離装置ポートにより励振されるT!−11−妨害
フィールドの十芥高い非周期的減衰度を可能にしなけれ
ばならない。
第3図に示す、偏分波器忙対して周波数分離装置の、所
謂延長した装!構成について述べるべきは、周波数分離
装置が、やはり折曲されても(有利に中空導体広幅側の
ほうの面について)配置され得ることである。このため
に周波数ろ波器(分離装置)の、西独特許出願公開公報
第3208020号に記載されたWs成変形例について
示唆しさえすればよい。
発明の効果 冒頭に述べた形式の成分波器において、H−曲り部(ペ
ンド)の欠点、即ち一義性周波数がより高周波の領域に
向って制限され且H2O−遮断周波数に達する動作周波
数から妨害波が生ずるという欠点を取除き、H−曲り部
が必要とされないような偏分波器を構成実現できるとい
う効果が本発明により達成される。
【図面の簡単な説明】 第1図は方形中空導体の辺比a/bに依存して、理論的
−輪性周波数領域fKK□x / fKH工。及び実際
上利用可能な周波数領域f。b/f11の変化を示す特
性図、第2図は屈曲(コーナー)角度αに依存しての、
a=4bを有する方形中空導体におけるEコーナーペン
P用の最適角取り部の構成図、第3図ほぼ分波器の相互
に垂直な横断面として、右側に直線状中空導体フォーク
を、左側に開脚状中空導体フォークを有する横断面を示
す構造図、第4図は広帯域にマツチングされた直列分岐
の寸法設計の説明図ヤある。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、高筒波技術装置用の偏分波器であつて、該偏分波器
    にはそれ自体対称的な5アームの2重分岐が設けられて
    おり該2重分岐は軸方向に延在している円形又は方形の
    1つの中空導体を2対の相互に夫々相対向する方形中空
    導体に分岐しているものにおいて、2重分岐(DV)の
    2つの相対向する方形中空導体アーム(1、3)から成
    る第1対の方形中空導体が、直線の分割アームを有する
    それ自体対称的な中空導体フォーク(gG)によつて給
    電されるように構成されており、 2重分岐(DV)の2つの相対向する方形中空導体アー
    ム(2、4)から成る第2対の方形中空導体アームがそ
    の広幅側のほうの面で開脚構成されている分割アームを
    有する第2のそれ自体電気的に対称的な中空導体フォー
    ク(■G)によつて給電されるように構成されているこ
    とを特徴とする偏分波器。 2、両中空導体フォーク(gG、■G)は夫々対称的直
    列分岐(SV)を具備して構成されている特許請求の範
    囲第1項記載の偏分波器。 3、直列分岐(SV)は波動インピーダンスマッチング
    するように構成されており、その分岐分割アームの辺の
    比がほぼa_T=4b_Tであり、その際ほぼa=2b
    を有する規準断面プロフィル中空導体を基にしている特
    許請求の範囲第2項記載の偏分波器。 4、それぞれの直列分岐(SV)には各2つのE−コー
    ナーベンドが接続されており、各中空導体フォーク(g
    G、■G)の分割アームが相互に平行に延び直線中空導
    体(gG)の分割アームの各内側広幅面間の間隔(W)
    が分割アームの広幅面幅寸法(a_T)より幾らか大(
    略10%)であるように前記E−コーナーベンドは構成
    配置されている前記特許請求の範囲各項のうちいずれか
    に記載の偏分波器。 5、第2中空導体フォーク(■G)の直列分岐(SV)
    の相互に平行に延びる分割アームには相互に平行に延び
    る長手軸を以て配置されたE−変位部材が接続されてお
    り、該E変位部材はやはり2つのEコーナーベンドから
    成り、該両コーナーベンドは相互に逆の屈曲方向のもと
    で均質な線路を介して相互に接続されており、該線路の
    長さは2重分岐(DV)の長手軸線(5)に対して垂直
    方向に測つたコーナーベンド変位区間が両中空導体フォ
    ークの、交差せずにないし入り組み合わずに相互に挿入
    し合うのを可能にするような長さを有するような値であ
    る前記特許請求の範囲各項のうちいずれかに記載の偏分
    波器。 6、隣接するEコーナーベンドの相互間隔(l_E_1
    、l_E_2)が、要求さるべきE_1_1妨害フィー
    ルド減衰度(a_a_p_E_1_1)に鑑みてこの点
    でクリティカルな最も高い動作周波数のもとで十分な大
    きさである特許請求の範囲第5項記載の偏分波器。 7、E−コーナーベンドは対称的角取り部及び角取り部
    平面の対角線交点にて取付けられた負の侵入深度を有す
    るねじを備えるか、又は対称的角取り部のみを備えてお
    り、その際角取り部の水平ないし/鉛直寸法(cath
    etus)は広帯域マッチングには最適に選定されてい
    る前記特許請求の範囲各項のうちいずれかに記載の偏分
    波器。 8、各中空導体フォーク(gG、■G)が、夫夫1つの
    平面によつて機械的に分離され、該1つの平面はすべて
    のそれぞれの中空導体の広幅面壁上に垂直に位置してお
    り、その中心線に沿つてそれらの広幅面壁と交差する前
    記特許請求の範囲各項のうちいずれかに記載の偏分波器
    。 9、直列分岐(SV)は広幅面(a_T)全体に亘つて
    延びているウェッジ部(K)を有し、該ウェッジ部の鋭
    角(α)は直列分岐の単純な屈曲角ないしコーナ角(α
    )に等しく、それの水平ないし垂直寸法(cathet
    us)(X_E_o_p_t)は場合により負の侵入深
    度を有する各ねじと共に、又は2つの方形ウェッジ表面
    の対角線交点にて各1つの凹部と共に広帯域マッチング
    にとつて最適に選定されている特許請求の範囲第3項記
    載の偏分波器。 10、直線状フォーク(gG)の分割アームの長さ(l
    g)及び開脚形フォーク(■G)の変位区間(V)を、
    偏分波器の、2つの偏波選択性接続フランジが同一平面
    内に位置するように選定した前記特許請求の範囲各項の
    うちいずれかに記載の偏分波器。 11、直線状フォーク(gG)の分割アームの長さ(l
    g)を延長し開脚形フォーク(■G)の変位区間を短か
    くし、前記の分割アームの延長及び区間短縮は偏分波器
    の2つの通過路分岐に対して所定の周波数のもとで精確
    に同じ電気長が得られるように構成されている前記特許
    請求の範囲各項のうちいずれかに記載の偏分波器。 12、2つの偏波選択性の方形中空導体入口ポートに各
    1つの周波数ろ波器(FW)が接続されている前記特許
    請求の範囲各項のうちいずれかに記載の偏分波器。 13、周波数ろ波器(FW)の横流のない分離平面はそ
    れぞれ所属の中空導体フォーク(gGないし■G)の、
    横流のない分離平面と一致されているように構成されて
    いる特許請求の範囲第12項記載の偏分波器。 14、偏分波器の夫々の方形中空導体接続部の直列分岐
    (SV)のウェッジ部先端と、上側周波数帯域に対する
    側方から入り込む周波数ろ波器ポートとの間の間隔(l
    _E_3)が、要求さるべきE_1_1−妨害フィール
    ド減衰度(a_a_p_E_1_1)に鑑みて、この点
    でのクリティカルな極めて高い動作周波数のもとで十分
    大である特許請求の範囲第13項記載の偏分波器。
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