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アンテナ・アナライザーに使う検波用ダイオード [Measuring equipme]

 アンテナ・アナライザーも部品が集まりつつあり、抵抗、コンデンサ、8 Pin DIP ソケット、インダクタの取り付けまで終わりました。

次のステップとして、検波用ダイオードの取り付けが待っていますが、どれを付けるかで思案中です。
基本は小電流領域で順方向電圧降下が小さい物が理想なのですが、今時、ゲルマ・ダイオードなどなかなかありません。
ゲルマとショットキーの 1N60 を半導体テスターで測ってみましたが、イマイチです。
ゲルマ 1N60 では、5mA で 0.56V
ショットキー 1N60 では、5mA で 0.39V
でした。
試しに手持ちの正真正銘ゲルマ・トランジスタの 2SA12、2SA49 も測ってみました。
どちらも Vbe は、0.26V 程度です。
このくらいのゲルマ・ダイオードが欲しいなぁ....
因みに 2SA12、2SA49 の写真です。 おまけで 2SC32 も写っています。
DSC06439.JPG
香港に 1N34 を注文しているので、それが届いたら測定してみるつもりです。
出来たら、治具を作って 1mA 以下でどのくらいの順方向電圧降下になっているかを実測できるようにしたい

アンテナ・アナライザーで使う Arduino が届いた (写真を追加) [Measuring equipme]

 アンテナ・アナライザーではこの Arduino Mega 2560 Pro Mini を制御に使っています。

その Mega 2560 Pro Mini が届きました。
4-mega.jpg
New Small Meduino Mega2560 R3 Pro Mini ATMEGA16U2(Arduino Mega2560 Compatible)

早速、PC に繋いで動作確認をしてみます。
ボードを選んで
1-board.jpg
ポートを設定し
2-port.jpg
定番の Blink を動かしてみます。
コンパイルして転送すると無事に動きました。
3-blink.jpg
DSC06427.JPG
LCD やロータリー・エンコーダー等も届き始めて居るので、明日にでも 1% の抵抗を買いに行こうと思います。

ziVNAu の PC アプリがバージョンアップしていました。 [Measuring equipme]

 RF ワールド読者の掲示板Ⅱを見ていたら、ziVNAu の PC アプリがバージョンアップしていました。

そこで早速ダウンロードし、アップデートしてみました。
アップデートと言ってもアプリを差し替えるだけです。
<アップデート前>
1-old.jpg
<アップデート後>
2-new.jpg

動作チェックの特性を見てみると
① a1 → b1 試験 (ポート1から出力してポート1に反射してきた信号)
3-1.jpg
② a2 → b2 試験 (ポート2から出力してポート2に反射してきた信号)
4-2.jpg
③ REF試験 (内部基準信号)
5-3.jpg
④ a2 → b1 試験 (ポート2から出力してポート1に入ってきた信号)
オープン
6-4.jpg
ケーブル接続時
6-4-2.jpg
⑤ a1 → b2 試験 (ポート1から出力してポート2に入ってきた信号)
オープン
7-5.jpg
ケーブル接続時
7-5-2.jpg
上の方の特性が暴れなくなっています。

ziVNAu にシールドを追加しました [Measuring equipme]

 ziVNAu に追加で指示が出ている、シールドの追加を行いました。

基板の底面とケースの間にスリーエムの導電性シート(スズメッキエンボス銅箔)を貼り、フロントパネルまでシートを貼り、SMA コネクタとの接触を図ります。
DSC06420.JPG
で、特性を見てみました。
① a1 → b1 試験 (ポート1から出力してポート1に反射してきた信号)
1.jpg
② a2 → b2 試験 (ポート2から出力してポート2に反射してきた信号)
2.jpg
③ REF試験 (内部基準信号)
3.jpg
④ a2 → b1 試験 (ポート2から出力してポート1に入ってきた信号)
4.jpg
⑤ a1 → b2 試験 (ポート1から出力してポート2に入ってきた信号)
5.jpg
前回の動作チェック時とほとんど変わりがありません。
指示が出た時に特性の改善事例が出ていたので、違いを確認してみようと思います

ここまで出来たので、最終的にケースを組み立てました。
DSC06421.JPG
DSC06419.JPG

ziVNAu (簡易VNA)のソフトウェアをインストールして動作の確認をしました [Measuring equipme]

 ziVNAu のソフトウェアをインストールして、セルフチェック動作の確認をしました。

ドライバーのインストールにはちょっと手間がかかります。
提供されているドライバーに署名が無いため、Windows10 64bit 環境ではセキュリティ・チェックを外してからインストールする事が求められます。 これは何とかして欲しいところですね。

動作確認です。
① a1 → b1 試験 (ポート1から出力してポート1に反射してきた信号)
1-a1-b1.jpg
サンプル画像の通りになりました。
② a2 → b2 試験 (ポート2から出力してポート2に反射してきた信号)
2-a2-b2.jpg
これも同じです。
③ REF試験 (内部基準信号)
3-ref.jpg
④ a2 → b1 試験 (ポート2から出力してポート1に入ってきた信号)
4-a2-b1.jpg
オープン
4-2.jpg
ケーブル接続時
⑤ a1 → b2 試験 (ポート1から出力してポート2に入ってきた信号)
5-a1-b2.jpg
オープン
5-2.jpg
ケーブル接続時

次はキャリブレーションの確認です。

アンテナ・アナライザー基板を買ってしまいました (QRPGuys に出ている説明を追記) [Measuring equipme]

 パドルと一緒に QRPGuys からアンテナ・アナライザーの基板も買ってしまいました。

物はこれです。
DSC06418.JPG
これは基板だけの販売ですが、グラフィカルな表示ができるアンテナ・アナライザーです。
特徴に
・Portable use with 9V battery or use a 9V wall wart when grid power is available; perfect for in the field or home use.
とあるので買ってしまいました。
基板以外の部品を買って作らないといけませんが、マニュアルが充実しているので作れそうです。
これは完成品のサンプル画像です。
IMG_2876a.jpg
Figure001a.jpg
これを 9V の電池でフィールドで使えるなら便利そうです。

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ziVNAu をケースに組み込みました [Measuring equipme]

 先日の Sundays Craft Club でダミーロードの加工をした際に ziVNAu のケース加工もしてきていました。

その後、ネジ穴の微調整と USB コネクタの加工が残っていたので、長期借用中のワークベンチを出してきて久しぶりにヤスリ掛けをしました。
これがワークベンチです。 物は Black & Decker の Workmate です。 良く出来ています。
DSC06409.JPG
で、ケースに組んだところです。 黒いのは基板に実装されている表面実装型の LED の明かりをパネルに導く、フレックス・ライト・パイプです。 組み立て資料にはチップ LED を外して、パネル取り付け型の LED を付けるように書かれていましたが、他の方のアイデアを貰って、これにしました。 理由は、チップ LED を綺麗に外すのが面倒そうだったからです。
DSC06411.JPG
この後、PC に USB ドライバーをインストールしてアプリを動かせば 500MHz までのベクトル・ネットワーク・アナライザーが出来るはず。
明日にでもソフトのインストールをしてみます。

ヤフオクで手に入れた方向性結合器を試してみた [Measuring equipme]

 前にヤフオクで手に入れたままになっていた方向性結合器をスペアナで測ってみました。 ついでに 1200MHz のアンテナの特性も測ってみました。

〔結合度の確認〕
DSC06404.JPG
Output に 50Ω のターミネータを接続して入力の -30dB 出力が出る事を確認します。
DC_2_copling.jpg
これが結果で方向性結合器の使用周波数範囲が 0.8GHz ~ 2.9GHz なので、手持ちのスペアナでは 0.4GHz ~ 1.5GHz の範囲で測っています。 概ね -30dB の結合は取れているようです。
〔リターンロスの測定〕
今度は接続を変えてリターンロスを測定してみます。
DSC06405.JPG
今度は Input にターミネータ、アンテナなど DUT を繋ぎ、Output に TG 出力を繋ぎ、-30dB 出力にスペアナの入力を繋ぎます。
ノーマライズして
DC_6_Normalize.jpg
1200MHz のアンテナを繋ぐと
DC_7_return-loss.jpg
一応、アンテナの特性が確認できます。

と、ここまで書いて、少し手順に間違いがありそうなので、あとでもう一度やり直してみます。
取り敢えず、方向性結合器は使えそうです。

他の 10dB Pi type attenuator の特性測定 [Measuring equipme]

 他の 10dB Pi type attenuator の特性も測定してみます。

理由は、K2 100W 出力時の高調波を見るには 100W(50dBm)をスペアナの入力範囲(Max +20dBm、100mW)まで減衰させる必要があります。 つまり、減衰量は 30dB です。 20dB カップラーと 10dB アッテネーターで 30dB になりますが、念のため、さらに 10dB アッテネーターを使って、トータルで 40dB の減衰になるようにします。 そこで、ここで使う他の 10dB アッテネーターもその特性を測定してみました。
外観はこれです。 基板に直接抵抗と SMA コネクタを半田付けして作りました。 シールドはしていません。
DSC06401.JPG
作った時の元記事はこちらです。
今回、DSA815-TG で測定した結果がこれです。
2_10dB-att.jpg
2個あるので、もう一つも測定してみました。
3 b-free.jpg
ちょっと結果が異なります。 これは被測定物の置き方が異なったため、周りの影響を受けていました。
置き方を同じにすると
3 b-on-table.jpg
同じになりました。 最初は空間に浮かして測定していました。 あとの方は机の上に置いています。
机の上にはビニールコーティングされた鉄板が置かれているのでその影響を受けているようです。
高周波の測定は難しいですね。
一応、300MHz くらいまでは使えそうなので、高調波の確認には十分ですね。
参考までに、元記事で Giga St V.5 による測定結果がこちらです。
10dB_att204th.jpg
測定周波数範囲が異なりますが、差はなさそうです。

20dB Coupler の特性測定 [Measuring equipme]

 K2 の高調波を見てみる前に使っている 20dB カップラーの特性を測定してみました。

この 20dB カップラーは「定本 トロイダル・コア活用百科」に出ているものをそのまま作ってケースに入れたものです。 外観はこれです。
DSC06402.JPG
作った時の元記事はこちらです。
今回、DSA815-TG で測定した結果がこれです。
1_20dB-coupler.jpg
元の Giga St V.5 で測定した結果がこちらです。
20dB20Couppler.jpg
ほぼ一致しています。

5W 10dB attenuator の特性測定 [Measuring equipme]

 5W 10dB attenuator の特性をスペアナ DSA815-TG で測定してみました。

① ~ 1.5GHz まで
1_10dB-1R5G.jpg
② ~ 300MHz まで
2_10dB-300M.jpg
③ ~ 300MHz までで、スケールを変更
3_10dB-300M.jpg
何とか HF リグの高調波を見るのには使えそうです。

これを使って K2 の高調波を見てみようと思います。

5W 10dB attenuator を作る [Measuring equipme]

 K2 + KPA100 + KAT100 の出力スペクトルを測ろうと考えて 10dB の π 型アッテネーターを作ってみました。

これです。
DSC06396.JPG
回路定数は E24 系列を使っており、シリーズ抵抗が 68Ω、シャント抵抗が 100Ω、実際のロスが 9.62dB、リターン・ロスが 49.6dB です。
本当は 1% の抵抗を使いたかったのですが、ワット数の大きい抵抗が手に入らなかったので E24 で作りました。
明日は、これの単体特性を確認してみます。
スペクトルの測定系としては
K2 + KPA100 + KAT100 -> 20dB coupler -> dummy load
で、20dB coupler に 10dB attenuator を付けて 30dB 減衰させます。
これなら 100W を 100mW まで減衰させられます。
その信号をスペアナで測定して出力スペクトルを見てみるつもりです。
今回の測定だけなら 100W を 20dB coupler で 1W に減衰させられるので、2W の抵抗でも良かったのですが、先々、QRP 機の測定に使う事も考えて 5W の抵抗で作りました。

新しい自作 100W Dummy Load を試してみました [Measuring equipme]

 新しい 100W ダミーロードを試してみました。

K2 + KPA100 に繋いで K2 の出力を 100W に設定します。
DSC06381.JPG
100W の連続出力は KPA100 の負担が大きいのでエレキーから連続して長点を出力してヒートシンクの温度を測りました。
DSC06382.JPG
温度測定にはこれを使いました。
DSC06383.JPG
100W の間欠出力で抵抗体の温度が 100℃まで上がるのに 2 分 18 秒かかり、抵抗体傍の温度は 51℃でした。
Banggood.com で書かれている抵抗体の仕様では
Material: beryllium oxide
Product weight: 6g
Product size: length: 2cm / width:0.5cm
Power: 100 Watts
Resistance Range: 50 ohms, ± 5%
Working temperature : -55 ~+155.
Fit for: RF microwave communication, radiator, transmitter, coupler, load, etc.
となっています。 材質がちょっと怖いですが、確かに問題なく 100W で使えそうです。
これと 20dB カップラー、10dB のアッテネーター(1Wで使えるものを作成予定)を使って 100W 出力時のスペクトルを測定してみるつもりです。
材質が材質なので注意して使っていこうと思います。
(最初に購入した時には材質の記述がなかったのに....)

中華激安抵抗を使って 50Ω ダミーロードを作ってみた (SUNDAYS CRAFT CLUB のリンクを追加) [Measuring equipme]

 以前に Banggood.com で買っておいた 50Ω 100W の激安抵抗を使って 50Ω ダミーロードを作ってみました。

抵抗は放熱板に取り付けるタイプの抵抗で、ヒートシンクに 3mm のタップを立てて取り付けています。
コネクタは 100W で使う事を考えて M コネクタとしました。
これらの加工には厚木にある SUNDAYS CRAFT CLUB を使わせていただきました。
ボール盤が使えて便利です。

ダミーロードが出来上がったので、アンテナ・アナライザーで特性を測ってみました。
〔出来上がったダミーロードとアンテナ・アナライザーでの測定風景〕
DSC06378.JPG

〔測定結果〕
① 今回作ったダミーロード
100W.jpg
400MHz まで SWR は 1.5 以下になっています。
前に抵抗20本で作ったダミーロード
100W-20R.jpg
抵抗を 20 本組み合わせて作っていますので、やはり特性は良くありません。
③ 市販のダミーロード(DL50A DC~1000MHz)
DL50A.jpg
これは市販のダミーロードです。 さすがに特性は上まで伸びています。

今回のダミーロードは、市販品には及びませんが、抵抗を 20 本組み合わせたものに比べてかなり良い特性が出ています。
次は KPA100 に繋いで 100W を連続で入れた時にどのくらいで、どの程度の温度まで上昇するか見てみたいと思います。

古本「Grid dip meter の使い方」を買ってしまった [Measuring equipme]

 ググっていたら昔持っていた「Grid dip meter の使い方」茨木悟著を見つけてしまい、買ってしまいました。

この本はアマチュア無線の免許を取った中学1年の時に買った本です。 なぜ憶えているかというと、クラブの先輩がデリカ(三田無線研究所)の標準型ディップ・メーターを持っており、使い方を実演してくれました。 その時に初めてグリッド・ディップ・メーターを知り、いろんな測定ができる便利な測定器だよという言葉に惹かれ、この本を買ったのです。 その時、いつかはデリカのグリッド・ディップ・メーターを手に入れようと夢に見ていました。 実際に WB-200 という FET を使ったグリッド・ディップ・メーターを手に入れたのは大学に入ってからです。 小遣いを貯めてやっと手に入れるまでだいぶ時間がかかってしまいました。 今も WB-200 はお宝です。
〔外箱〕
DSC06309.JPG
昔の本なので箱付きです。
〔表紙〕
DSC06302.JPG
〔見返し〕
DSC06303.JPG
カバーの見返しには茨木悟 OM の紹介があります。
〔背〕
DSC06306.JPG
背には金文字でタイトルが入っています。 時代を感じさせます。
〔巻末〕
DSC06308.JPG
昭和42年の版でした。 50年前ですね。 それにしては紙も傷んでおらず、綺麗です。
この本を見ると周波数が校正されたグリッド・ディップ・メーターを使って創意工夫でいろんな測定を行っていた当時の OM さんはスゴイと思います。
受信機、送信機、アンテナ、コンデンサ、コイル、コイルのQ、SWR まで測っています。

DIY Oscilloscope Kit を買って作ってみた (jyelab の画像を追加) [Measuring equipme]

 Banggood から DSO068 DIY Oscilloscope Kit With Digital Storage Frequency Meter というものを買って作ってみました。

作った理由は USB オシロだと PC がないと使えないため、簡易に波形が見れるものがあると便利そうだったからです。
このキット、小型にするためか基板に子基板を追加するようになっています。
これが子基板(一部です)。 これをメイン基板に立てて半田付けします。
board.jpg
その為、取り付け用の治具が付属しています。
DSC06292.JPG
基板組み立て、ケース組込が終わったところ。
DSC06288.JPG
動作させたところ。
DSC06289.JPG
ちょっと大きめに。
DSC06290.JPG
性能はそれほど高くありません。
特徴は
Maximum equivalent sample rate: 20MSa / s
The highest real-time sampling rate: 2Msps
Accuracy: 8Bit
Analog bandwidth: 0 - 3MHz
Vertical sensitivity: 10mV / Div - 5V / Div (1-2-5 progressive manner)
Input impedance: 1MΩ
Horizontal time base range: 0.2μs / Div - 10m (min) / Div (1-2-5 progressive manner)
Comes 1Hz - 4MHz variable frequency test signal source
Frequency meter can measure frequencies up to 5MHz, the sensitivity up to 0.2Vpp (*)
There are 256, 512 and 1024-point FFT function, support the signal spectrum analysis (*)
なのでオーディオ帯域の信号を見るくらいなら使えそうです。
USB から電源を取れるのでモバイルバッテリーでフィールドでも使えます。

この DSO には、PC 制御のソフトも公開されています。
BiDirSweep.png
あとで試してみます。

Linux+Arduino open oscilloscope – Lxardoscope (パネル画像を追加) [Measuring equipme]

 いろいろとググっていたらこんなページを見つけました。

Linux+Arduino open oscilloscope – Lxardoscope
説明を見ると
LXARDOSCOPE is an Arduino based oscilloscope for Linux, using the Xforms library. This project that lets you use an Arduino as hardware input for a Linux-based oscilloscope display. If you have a Arduino Main board that’s perfect, and you can direct start this project.
とあります。
対象 OS が
Linux version – Ubuntu8.04, Oskar’s the program was been developed tested on Mint9 (32bit) with an Arduino UNO. So we test on Ubuntu8.04. You also can use above version.
と Ubuntu8.04 となっています。 これが Raspbian で動くと良いんですが....
だれかやってくれないかなぁ....

パネルの画像です。
lxardoscope.png

低消費電流のHF帯信号源 [Measuring equipme]

 前に DDS と Reterun Loss Bridge、ログアンプを使った Field Strength Meter の組み合わせで SWR を測る原理試験をした事があります。
記事はこちらです。

これをずっと考えてきたのですが、ネックは中華 DDS に使われている AD9850 の消費電流が電源 5V、クロック 125MHz で Typ. 76mA と、かなり電流を喰ってしまう事です。
移動運用で使う事を考えるともっと低消費電流のデジタル制御可能な発振器が欲しいと考えてきました。
低消費電流で HF 帯の信号が得られるものとしては LTC1799 があります。
〔LTC1799 〕
特長は
  • One External Resistor Sets the Frequency
  • Fast Start-Up Time: <1ms
  • 1kHz to 33MHz Frequency Range
  • Frequency Error ?1.5% 5kHz to 20MHz (TA = 25°C)
  • Frequency Error ?2% 5kHz to 20MHz (TA = 0°C to 70°C)
  • ±40ppm/°C Temperature Stability
  • 0.05%/V Supply Stability
  • 50% ±1% Duty Cycle 1kHz to 2MHz
  • 50% ±5% Duty Cycle 2MHz to 20MHz
  • 1mA Typical Supply Current
  • 100? CMOS Output Driver
  • Operates from a Single 2.7V to 5.5V Supply
  • Low Profile (1mm) SOT-23 (ThinSOT[トレードマーク] Package)

と低消費電流です。 これをデジタル制御する事を考えるとデジタル制御の可変抵抗素子が考えられます。
そんなデバイスには Analog Devices の Digital Potentiometers AD8400/AD8402/AD8403 があります。
説明には
The AD8400/AD8402/AD8403 provide a single, dual or quad channel, 256 position digitally controlled variable resistor (VR) device. とあり、
APPLICATIONS には
  • Mechanical Potentiometer Replacement
  • Programmable Filters, Delays, Time Constants
  • Volume Control, Panning
  • Line Impedance Matching
  • Power Supply Adjustment

とあります。 消費電流も TTL 出力の場合で 0.9mA です。
これを使えば LTC1799 をデジタル制御できそうです。
と、見てきたら
LTC6903 - シリアル・ポートでプログラム可能な1kHz~68MHz発振器
特長
  • 1kHz~68MHzの方形波出力
  • 0.5%(標準)の初期周波数精度
  • 周波数誤差:あらゆる設定において1.1%未満
  • 周波数ドリフト:全温度範囲で10ppm/℃(標準)
  • 分解能:0.1%
  • 消費電流(f < 1MHz、VS = 2.7V):1.7mA(標準)
  • 2.7V~5.5Vの単一電源動作
  • ジッタ:標準0.4%未満(1kHz~8MHz)
  • 使いやすいSPI(LT6903)またはI2C(LTC6904)シリアル・インタフェース
  • 出力イネーブル・ピン
  • -55℃~125℃動作
  • MS8パッケージ

でデータシートを見ると電源電圧 5V で消費電流が Typ. 7mA です。
移動先で簡易に SWR を見るだけなら周波数精度はあまり必要でないのでこれも便利そうです。
悩みますね。

もう一つのログアンプ [Measuring equipme]

 リニアテクノロジーのスプリアスに関する説明資料を見ていたら、ログアンプが載っていました。

〔LT5537〕
デバイスの説明はこちらです。
特長は
  • 低周波数から1000MHzまでの範囲で動作
  • 200MHz、非直線性±1dB時のダイナミックレンジ:83dB
  • 200MHz時の感度:-76dBm以上
  • ログリニア転送スロープ:20mV/dB
  • 電源電圧範囲:2.7V~5.25V
  • 消費電流:3Vで13.5mA
  • 小型8ピン(3mm×2mm)DFNパッケージ

で、ネットで価格を見てみると¥542 で安いです。
ブロックダイアグラムと特性図が出ています。
6413.png
6414.png
これに似た図をどこかで見ています。 そう、AD8307 です。
AD8307 を見てみると
特長は
  • 完全マルチステージ・ログアンプ
  • 92dBダイナミック・レンジ:
  • -75dBm~+17dBm
  • マッチング回路使用時:-90dBmまで拡張
  • 単電源動作:2.7V(min)、7.5mA(typ)
  • DC~500MHz動作、±1dB直線性
  • スロープ:25mV/dB、インターセプト:-84dBm
  • 全温度範囲で安定なスケーリング
  • 完全差動DC結合の信号パス
  • パワーアップ時間:100ns、
  • スリープ電流:150μA

と似ています。
ブロックダイアグラムと特性も
AD8307-fbl.png
AD8307.jpg
と似ています。
AD8307 は秋月で1個¥1,100 と倍の値段がしています。
ただ、LT5537 はパッケージが小型なので基板実装には変換基板が必要です。 これもターゲット回路でプリント基板を設計し、激安基板メーカーに発注して基板を起こしてしまえば関係ないです。
これは考え物ですね。

スマートホン用マイクロスコープを買ってみた [Measuring equipme]

 スマートホン用マイクロスコープを買ってみました。

物は aitendo のこれです。
http://www.aitendo.com/product/14976
DSC_0079_scr.JPG
価格が安いので試しに買ってみました。
スマホにクリップで取り付けて撮ってみると
DSC_0083_scr.JPG
スマホ側のレンズが端に付いているので、クリップで挟んだ時に真っ直ぐにならず、画像が傾いています。
➀ 自然光でカッティングボードを撮ると
1-cutting-board_scr.JPG
② ホワイトLEDライトを使うと
2-White-lite_scr.JPG
③ 偽札判別用のブルーLEDライトを使うと
3-Blue-light_scr.JPG
④ 基板のはんだ付けチェックとしては
4-_scr.JPG
5-_scr.JPG
6-_scr.JPG
対物レンズを基板にうまく当てるのとフォーカスの調整をうまくやらないときれいには撮れません。
うまく撮れていませんが、調整するとそれなりには確認できます。
スマホのシャッターを押す瞬間にずれてしまうので、レリーズスイッチが欲しい。
見たらスマホ用のレリーズスイッチはこれよりもはるかに高価でした。
当面はセルフタイマーで我慢しよう。
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