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Was sagen die Angaben in Datenblättern von Röhren wirklich

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Forum » Valves / tubes - Semiconductors » Valves / Tubes; practical use and procurement » Was sagen die Angaben in Datenblättern von Röhren wirklich
           
Hans M. Knoll
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29.Aug.15 17:04
 
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Was sagen die Angaben in  Datenblättern von Röhren  wirklich aus.

Sind das Solldaten oder  nur eine Zusammenstellung von Daten fiktiver Röhren?

Anmerkungen von Hans M. Knoll, mit Belegen aus  Industrie und RMorg.

In den meisten Beiträgen und Diskussionen, worin Röhrendaten eine Rolle spielen, wird fast immer von falschen Voraussetzungen ausgegangen. Man denkt, was in den Datenblättern steht sei obligatorisch der Neu-oder Sollwert einer Röhre.

Ich frage mich immer, woher nehmen Leute in allen Foren den Glauben, dass ein Konsumerteil egal welches auch immer, den Wert einhält der in den Daten (als typischer Wert)  steht. Das ist nicht nur in diesem Forum der Fall.  Dass das nicht jeder weiß, ist normal, aber die Leute die beratend tätig sind, sollten sich doch informieren und eingreifen, was auch möglich ist.

Wer nur etwas nachdenkt, kann leicht erkennen,  dass so was unrealistisch ist oder nicht die Regel sein kann.  Wirft der Hersteller ein Produkt in den Müll wenn es statt 100% nur 90% der Daten erfüllt ?  Nicht einmal bei teuren Typen wie Industrie- und Behördenröhren etc. ist es die Regel, dass jede Röhre die Werte aus den Datenblättern einhält.

Die Hersteller sind aber auch sehr zurückhaltend damit, ihre veröffentlichten Daten als das zu definieren was sie sind.

Was bleibt demnach einem durchschnittlichen Restaurateur anderes übrig, als anzunehmen jede neue Röhre hätte diese Werte. Es werden aber auch gelegentlich Werte Daten als 125 % gemessen, ausgehend von den Datenblattwerten. Welche dann oft belächelt werden, denn mehr  als 100% kann  es ja gar nicht geben meint mancher. Das dabei von den Mittelwerten ausgegangen wird die in den Daten stehen und mit  +/- 30 (34) Realität sind, ist weitgehend unbekannt. 

Diese 30% (34) bei Rezensionsexemplaren, sind nicht schriftlich belegbar, mit einzelnen beim Autor  vorhandenen Musterexemplaren aus dem Laboralltag belegbar.

Als ehemaliger Radio-Entwickler war dies das tägliche Brot.  Es gab Mittelwertmuster  und diverse Grenzmuster, der versierter Praktiker, hatte noch seine eigenen Musterröhren. Denn    in den seltensten Fällen waren mehr als 1 Grenz- oder Mittelwerte in einem Musterexemplar  vereint, das vom Hersteller (auf Anforderung) bereitgestellt wurde..

Daher sagen Telefunken und Siemens, die Kenndaten entsprechen  einer fiktiven Röhre. Im VALVO Datenbuch steht: Die technischen Daten der aufgeführten Röhren werden in Form von Kenndaten, Betriebsdaten, Grenzdaten und Kennlinien angegeben.

Diese Daten und Kennlinien stellen Mittelwerte von neuen Röhren dar. Beachte die Mehrzahl.

Dass es Exemplare zweiter Wahl gibt, ist unbestritten. Die liegen dann aber sicher  außerhalb der hier willkürlich  als Beispiel genannten –34% Grenze der Datenblattwerte.  Der Wert 30% oder (34% )  kommt aus der Laborpraxis eines bedeutenden Herstellers von Unterhaltungselektronik..    

Anmerkung vom Autor:

Alle publizierten Werte sind entsprechend der Gaußkurve gemittelt und in einer Tabelle zusammengestellt. Damit kann der Anwender rechnen, garantiert sind die Werte jedoch nicht generell bei jeder beliebigen Röhre.  Die Streuwerte muss der Konstrukteur/Entwickler beherrschen bzw. einkalkulieren. Siehe AQL Definitionen.    

Erst mit der Einführumg der Spanngitter-Technik waren engere Toleranzen ab Fertigungsstrasse machbar. Das Gitter war bis dahein eine wackelige Konstruktion.

Die Gitterdrahtbögen standen eben irgendwie im Raumladebereich.Erst die präszise Spanngittertechnik sieht die Windungen stets am gleichen Platz in der Elektonenflugbahn.

Nicht nur eine grössere Steiheit ist damit möglich, auch die Kennlinien und deren Toleranzen  sind  planbar geworden. Und damit auch eine geringere Streubreite dieser.  

Bild: Spanngitter:

 

Verteilung der Werte in den Datenblättern.

Gaußkurve:

Bild 1.

Die Abweichungen von der Kenndaten mit +/- 30 oder 34%, verteilen sich nach dieser Kurve:   Die Häufigkeit der 30% Abweichung liegt streng symmetrisch zum Nennwert der Daten.  Daher kann eine Messung  mit Nenndaten auch mehr als 100%  ergeben.  

Man kann auch erkennen, dass außerhalb der 34% Linien gesamt nur 2x15,85 % vorkommen. Die Ausbeute ist als nicht als schlecht anzusehen. Die 34 % Streubreite, lassen das ohne Kurve nicht vermuten, oder?   Das muss auch der Jungingenieur dazu lernen, auch wenn er alles Bestens machen will.

 

 

 

Bild 2

RV12 P2000 Streukennlinien

Der Fachschriftsteller und Röhrenspezialist  Ing- Ludwig Ratheiser zeigt einen Text der sich mit Abweichungen einer realen Ia/-Ug1 Kennlinie vom theoretischen Verlauf eine Kennlinie befasst. Für unseren  Zweck zeigen die Streukurven einer  professionellen Type, RV12 P2000 wie die Wirklichkeit aussieht. Er wollte damit zeigen das die vom Hersteller vorgegebenen Streuwerte der Type,  viel größer sind  als die Abweichungen einer Mittelwertkurve vom Idealwert nach Theorie.   Wir können das als Beleg nehmen, dass die Nenndaten in Tabellen, nur der Mittelwert innerhalb zweier Eckwerte sind.  

Bei der oft benutzen Messung mit NULL Volt Ug1, zeigt sich darin,das Ia ausgehend von 7mA, mit +/ - 2mA ( = 28,57%)  zwischen 5 und 9mA liegen kann und darf.  


Belege:

 Als Anlageje ein Auszug zum Thema „Datenblattwerte“  von TELEFUNKEN, VALVO und SIEMENS für Geräte- Entwickler der Industrie .  Ferner TELEFUNKEN Laborbuch IV,


Im RMorg. gibt es die Type EF91 was der CV138 entspricht. Damit kann man exakt belegen, dass auch professionelle Typen  nicht zu 100% die Werte einhalten, die in den Datenbücher stehen.
Als reales Beispiel sollen die Daten dieser im RMorg. greifbaren Type  CV138 herangezogen werden.  Von dieser, auch von der Bundeswehr benutzten Type, gibt es Streuwerte die eventuell noch eine Toleranz haben können. 

Falls in den Abnahmevorschriften auch Standards wie DIN40080 oder MIL- 105D angezogen wurden, mussten die  gelieferten Teile ein Losverfahren (AQL) durchlaufen. Dabei mussten   zusätzlich zu den festgelegten Streuwerten, noch Ausfälle akzeptiert werden. Das bedeutete,  dass bei einem angenommenen AQL 2,5  aus einem einmalig entnommenen Los von 151 bis 280 Stck. nach DIN 40080, die Lieferung dann angenommen werden musste, wenn  maximal mit  19Stk. Ausreiser gefunden wurden. Waren 20 Ausreiser zu finden, konnte die Sendung abgelehnt werden.  Somit mussten noch Überschreitungen der vereinbarten Grenzwerte zusätzlich akzeptiert werden.  So schaut die Wirklichkeit aus. Sicher ist im Profibereich ein AQL- Wert  von 2,5 unrealistisch.  Dazu kann ich auch keine Angaben machen. Absolutwerte sind ja nicht das Thema des Berichtes.  

Was ist : Annehmbare Qualitätsgrenzlage (AQL z.B,2,5 )Ich benutze als Aussage bei den Röhren, einen Stand der AQL nach DIN 40080 um 1980.  Heute gilt allgemein ISO 2859-1:1999 (E)   Bei einer Losgröße = 200Stck., liegt heute die Abnahmegrenze bei 10Stck. = acceptaple,  bei 11Stck = -no acceptaple.  

Die Annehmbare Qualitätsgrenzlage oder Acceptable Quality Level (AQL) gibt an, wie hoch der maximale Anteil aller fehlerhaften Teile sein darf, der bei einer Stichprobe als zulässige Qualität angesehen wird. Der Ausfall der sich aus dem  AQL- Wert erbibt, darf  noch außerhalb der hier folgenden Streuwerte liegen. Er wird in  Preis- und Lieferverhandlungen fixiert.  

Hier die EF91/CV138 als Beispiel:

1.) typisch  2.) Streuwerte

Ia:           10,0mA  // 7,5 bis 12,2 mA
Ig2:          2,6 mA  // 1,8 bis 3,4 mA
Steilheit:  7,6mA/Volt  //6,0 bis 9,25 mA/V

Das sind teure Profi-Typen, die auch nicht zu 100% die Daten einhalten.  Verteilung nach 

Gauß- Kurve (Bild 1)

Bei Consumerröhren, sind +/- 30 bis 34% die Regel. Nur sind diese nicht publik gemacht.

Entweder hat der Gerätehersteller zu garantieren, dass sein Produkt, mit diesen xx % Streuungen leben kann, oder er muss in den Servicedaten, angeben mit welchen Streuungen die Modelldaten eingehalten werden.  In der Regel, werden diese Modelle beim Hersteller gewartet. (PHILPS, GRUNDIG, R&S) usw.  Bei  Behörden und ähnlichen Abnehmern, werden die Teile en-Bloc bei den jeweiligen Herstellern eingekauft, und nach eigenen Vorstellungen selektiert, (siehe die Diskussion zur VF14 wo?)   (Leider gibt es den Beitrag aus dem hervorgeht, dass NEUMANN sich viele VF14 beistellen lies und nach einer Auswahl der füer Mikrophone geeigneten Exemplare den Rest völlig korrekt dem Markt zugeführt hat)

Wer eine langen Atem hat, kann  hier in englisch vieles zur VF14 erfahren


Hintergrund: 

In letzter Zeit bin ich in einer Diskussion EM85 negativ aufgefallen, weil ich diese als zulässig bezeichnet habe, obwohl diese Röhre nicht 100%, sondern angeblich nur 96 % aufweisen soll.  Sie schließt  unter Nennbedingungen: mit dem Datenblattwert von  –16Volt, nur zu ca. 96 %.  Es bleibt ein  Spalt offen. Das kann leider der Laie sofort erkennen und als Mangel der Röhre oder dem Radio anrechnen.  Oft wird der vermeintliche Fehler im Radio nicht gefunden und es entstehen Legenden um die Röhren.  Schon bei fabrikneuen Radios, gab es beim, Kunden damit Probleme. Die offiziellen Herstellerdaten sagen zu Streuungen nichts oder kryptisches.

Bei einem Produkt wie ein Magisches Auge, bei dem nicht nur die üblichen Kennlinien das Ergebnis bestimmen, sondern auch höchste Präsision in der Ablenktechnik der Elektronenkanone notwendig wären, um mit dem Datenwert der Steuerspannung, 100% Änderung des Schließwinkels zu erreichen.  Kleinste Toleranzen verändern den Ablenkwinkel im System und damit den Ablenk-oder Schattenwinkel. Der wird, wie die Kurven zeigen, nicht wenig durch die Leuchtschirmspannung beeinflusst. Schon Werte von 250 oder 200Volt ändern die notwendige Steuerspannung der EM80 zwischen –16 und –20 Volt.

Details zu den Anzeigeröhren.
Kurven und deren Toleranzen.

EM71
Der Nennwert für Vollausschlag
Uleucht = 250V -20Volt
UL: 200V= -14V 
EM85
Der Nennwert für Vollausschlag
Uleucht = 250V -18Volt
UL: 200V= -14V 
EM80
Der Nennwert für Vollausschlag
Uleucht = 250V -20Volt
UL: 200V= -16V
EM84
Der Nennwert für Vollausschlag
Uleucht = 250V -22Volt
UL: 200V= -keine Angaben 
EM87
Der Nennwert für Vollausschlag
Uleucht = 250V -10Volt für α = 0mm


Diese Röhre EM87, kann eine Überlappung der beiden Leuchtbänder anzeigen.
ca. 1,5mm bei -15V,  wenn UL =250V
ca. 3,2mm bei -7Volt sowie   α = 0mm bei -7V, wenn  33kohm vor dem Leuchtschirm liegen.
Das Überlappen wurde eingeführt, um einen erweiterten Winkelbereich zu erhalten,
wenn  man Überlappen zulässt, bzw, erzwingt.
UL: 200V= keine Angaben

Beispiele mit Angabe der Schattenwinkel  in Abhaengigkeit von der Speise(Betriebs-Spannung von 250 und 200Volt

Diese Kurven sind wieder nur Werte „fiktiver Röhren“ also keine Garantiewerte. Es koennen nur Kurven gezeigt werden, fuer die es Werte gibt.

 

EM80 vonTelefunken

 

 

EM35 Telefunken

Auch eine Semiprofessionelle Type EM800 streut bei Delta Ub.

 

beri Diese oben angeführten Belege und eigene Meinungen, sind eine Altlast die mich ein langes Berufsleben lang begleitet haben. Daher will das jahrelang in diversen Foren ertragene Problem, mit diversen Verlautbarungen/Texten, hier einer Klärung zuführen.

Als langjähriger Anwender all` dieser Daten, kann man annehmen dass ich weiß von was ich schreibe.  

Ein kompliziertes Produkt wie z.B. eine EM85, kann nie zu 100% der Produktion bei exakt bei -16 oder -18Volt  schließen. Wozu auch? Das Maximum der Abstimmung wir doch sichtbar.   Schon in den jeweiligen Kurven scharen  zeigt sich, dass der Schließwinkel oder die notwendige - Ug1 Spannung von der Speisespannung Schirm und (Anode vor dem Rv) abhängt. Es ist eine Abstimmhilfe, dadurch ist doch keine Einschränkung der gedachten Funktion gegeben. Bei der EM11 und EM35 blieb immer ein Spalt von ca. 5-10mm offen.

Bei der letzen Type von Anzeigeröhren der EM87, hat man einen Ausweg aus dem Dilemma „von noch auf oder immer zu“  gefunden und es dem Entwickler überlassen, durch geschicktes Dimensionieren die Balken nicht nur auf NULL zu schliessen, was nicht immer ohne einen Abgleich möglich ist, er kann auch eine Überlappung von bis zu 3mm vorsehen.

Eigentlich gedacht für TB-Geräte, weil es dort sinnvoll ist, mehr als „Full- Level“ oder 100´% zu sehen. Siehe EM87 „overlap“

 

 

EM87 Overlap.

 

Alle Angaben zu Toleranzen die hier im Text gemacht werden, gelten selbstverständlich bei allen Röhren und allen Werten.

Weil eben in den Valvo- Daten von 1957  MITTELWERTE aus NEUEN RÖHREN, oder wie Siemens und Telefunken sagt:  Daten einer „fiktiven Röhre“  angegeben sind.Valvo verwendert ab 1967/68 auch diese Formulierung.

 Siehe Anlagen für Entwickler und Anwender von VALVO und SIEMENS. 

Damit ist ein vorläufiges Ende erreicht.

 Ein Danke geht an H. Prof. Rudolph, der einige wichtige Belege beigebracht hat.

Der Autor, wünscht viele neue Erkenntnisse aus dieser doch aufwändigen Arbeit.  
 

Nachtrag:  Mitglieder des RMorg.  denen der Text etwas bringt, sollten dazu den Text zu Röhren

aus der ex DDR lesen.

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This article was edited 30.Aug.15 16:43 by Hans M. Knoll .

Hans M. Knoll
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Unabhaengig von diesem vorangehenden Beitrag, hatte ich das Glück beliebige 10Stck Röhren nach MIL-Standard aus einem Los von ca. 100 Stck der US-Type 3B4 zu bekommen.

Hier         hat  H.Droese,  1 Bild  der gleichen Verpackung eingestellt

Alle Muster habe das gleiche Abnahmedatum den 09.1951.
Ich habe die  Muster mehrfach gemessen, um deren Streuwerte zu erfassen.

Trotz engster Mil –Standards, zeigen sich wie von mir erwartet, Abweichungen von 4,5 und  3,68% und damit ein weiterer Beleg für: Datenblattwerte sind fiktive Daten.
Hans M. Knoll  

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This article was edited 03.Sep.15 19:32 by Hans M. Knoll .

Andreas Steinmetz
 
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Vielen Dank an die Herren Knoll und Rudolph für die beiden Beiträge! In einer aufwändigen Arbeit werden hier wichtige Fakten aus der Röhrentechnik (wieder zurück) ins Bewusstsein gebracht. Fakten, die dem Einen oder Anderen entweder gar nicht bekannt sind, oder die im Zuge des Röhren-Hypes auch schon mal ganz gerne unter den Tisch gekehrt werden. Ein nicht alltäglicher Beitrag, aber eben doch aus dem Alltag (eines Entwicklers).

Hans M. Knoll
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Ein freundliches Hallo an H.Steinmetz.
Hat er doch den Mut, den Inhalt und Sinn der Arbeit dorthin einzuordnen, wo er hingehört und auch passt.

Mein bisheriger Eindruck: scheinbar sieht das nicht jeder so, tangiert er doch ein Reservat.
Hans M. Knoll

 

Hans M. Knoll
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Von einem Funkfreund, ( „Morningstar“ Frank aus dem RBF) bekam ich die Erlaubnis zwei Photos einer RFT Röhre AL4 einzustellen, die den Werksaufdruck „SONDEPOSTEN“ trägt. Das ist eine ehrliche Art, Exemplare die aus welchem Grunde auch immer, nicht als Markenware in den Verkauf kam. Dies passt zu meiner Aussage im Teil 1, 

 ZITAT: Dass es Exemplare zweiter Wahl gibt, ist unbestritten. Die liegen dann aber sicher außerhalb der hier willkürlich als Beispiel genannten –34% Grenze der Datenblattwerte. Der Wert 30% oder (34% ) kommt aus der Laborpraxis eines bedeutenden Herstellers von Unterhaltungselektronik.

 

 

 

Danke an Frank fuer seine Zustimmung.
Knoll

Jacob Roschy
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Als Hobby-Röhrenradio-Restaurateur und Hobby-Röhren-Schaltungsdesigner wird man wohl zuerst die nachlassende Leistung verbrauchter Röhren kennenlernen. Später wird man bemerken, dass auch neue Röhren Toleranzen in den Daten haben.

Bei einem funktionsfähigen Gerät bemerkt man jedoch fast nie, wenn die Röhren ± 20 % oder mehr Toleranz im Anodenstrom oder in der Steilheit haben.
Auch verursachen diese Röhrentoleranzen keine Probleme, wenn man eine Schaltung nach den Nenndaten aus dem Röhrenbuch dimensioniert, z. B. bei Katoden- und Schirmgitter- Widerständen.

Anders ist es bei den Endröhren von Gegentakt- Verstärkern. Hier erhält man nur dann die maximale Ausgangsleistung, wenn man zwei möglichst gleiche Röhren hat. Dabei ist es nicht einmal so sehr wichtig, welchen Strom eine Röhre im normalen (mittleren) Arbeitspunkt hat, sondern welchen Spitzenstrom sie bei maximaler Aussteuerung und minimaler Anodenspannung erreicht.

Daher hatte ich vor Jahren mit einer Anzahl von Endröhren EL32 und 12A6, die damals bei Heinze & Bolek spottbillig erhältlich waren, Messreihen unter Maximalbedingungen ausgeführt, mit Ug1 = 0V, Ua = 50 V und Ug2 = 220 V (statt 250 V, um die Röhren nicht übermäßig zu foltern).

Beide Röhrengruppen stammten aus Militär-Surplus- Beständen.
Die EL32 stammen aus England und erschienen, very British, auch noch gleich unter vier Militär-Bezeichnungen 10E/11398, CV1052, VT52 und ZA11244.
Die 12A6 stammen aus den USA, wo man sich mit der einen Militär-Bezeichnung VT-134 begnügte.

Obwohl man meinen könnte, dass bei Röhren für Militärzwecke strengere Spezifikationen als für Consumer-Röhren gelten, war für beide Röhrengruppen der Toleranzbereich doch beachtlich hoch.
Der durchschnittliche Anoden- Spitzenstrom der EL32 war 67,4 mA, der Toleranzbereich ging von -26 bis +17 %.
Der durchschnittliche Anoden- Spitzenstrom der 12A6 war 55,8 mA, der Toleranzbereich ging von -23 bis +18 %.

EL32 im normalen Arbeitspunkt: Ua = Ug2 = 250 V, Ug1 = -18 V, Ia = 32 mA
12A6 im normalen Arbeitspunkt: Ua = Ug2 = 250 V, Ug1 = -12,5 V, Ia = 30 mA (= ⅔ 6V6)

Testbetriebswerte: Ua = 50V, Ug2 = 220 V, Ug1 = 0 V
Test-Resultate:

 

EL32

 

___

12A6

 

mA

Stück

 

mA

Stück

50

1

 

43

1

54

2

 

46..47

2

60..62

2

 

50

2

63..65

5

 

52..53

3

66..67

4

 

54..55

6

69..71

5

 

56..58

5

73

3

 

59..60

4

76..77

4

 

61..62

2

79

1

 

65..66

3

Ø 67,4

Σ 27

 

Ø 55,8

Σ 28

°~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ ° ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ ° ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~°

Toleranzausgleich bei Spanngitterröhren


Normalerweise ist es üblich, die Gittervorspannung durch einen Katodenwiderstand zu erzeugen. Die Katode wird dadurch positiv gegenüber dem Gitter, wodurch das Gitter seine negative Vorspannung erhält.

„Stillschweigend“ erfüllt dieser Katodenwiderstand noch eine zweite Funktion, indem er Röhrentoleranzen ausgleicht. Hat eine Röhre Plus-Toleranz, so verursacht der höhere Anodenstrom auch mehr Spannungsabfall über dem Katodenwiderstand, wodurch das Gitter negativer gegenüber der Katode wird und damit einem übermäßigen Stromanstieg entgegen wirkt.

Zwar lassen sich Spanngitterröhren mit größerer Präszision herstellen, aber durch deren viel höhere Steilheit führen kleine mechanische Toleranzen, wie durch eine Lupe vergrößert, zu höheren Toleranzen in Anodenstrom und Steilheit als bei normalen Röhren.
Die ausgleichende Wirkung des Katodenwiderstands ist in diesem Fall ungenügend, weshalb man sich eines besonderen Tricks bedient, um auch bei großen Toleranzen den Arbeitspunkt in engen Grenzen zu halten.

Man setzt einen viel größeren Katodenwiderstand ein, als er zur Erzeugung der Vorspannung notwendig wäre und gibt dem Gitter eine positive Vorspannung. Dadurch erhält man eine starke Gleichstrom- Gegenkopplung, wodurch auch bei größeren Toleranzen der Röhre ein eng tolerierter Arbeitspunkt eingehalten wird.

Betreibt man eine E88CC- Triode an einem Katodenwiderstand von 680 Ω und an einer Gittervorspannung von +9V, so erhält man einen Arbeitspunktstrom von 15 ± 0,8 mA und eine Steilheit von 12,5 +2,5/-2 mA/V bei 100V Betriebsspannung.

M. f. G.  J. R.

  
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