Zeitdiskrete Signalverarbeitung: mit ... 19 Tabellen und 112 Beispielen und 403 Aufgaben
Gespeichert in:
Hauptverfasser: | , |
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Format: | Buch |
Sprache: | German |
Veröffentlicht: |
München [u.a.]
Oldenbourg
1999
|
Ausgabe: | 3., durchges. Aufl. |
Schlagworte: | |
Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
Beschreibung: | XVIII, 1061 S. graph. Darst. |
ISBN: | 3486241451 |
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MARC
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adam_text | INHALTSVERZEICHNIS 2 ZEITDISKRETE SIGNALE UND SYSTEME ............... 9
2.1 ZEITDISKRETE SIGNALFOLGEN ..................... 10 2.1.1 EINFACHE
FOLGEN UND OPERATIONEN MIT FOLGEN ..... 11 2.2 ZEITDISKRETE SYSTEME
....................... 17 2.2.1 SYSTEME OHNE GEDAECHTNIS
................ 20 2.2.2 LINEARE SYSTEME ..................... 20 2.2.3
ZEITINVARIANTE SYSTEME ................. 21 2.2.4 KAUSALITAET
........................ 22 2.2.5 STABILITAET .........................
23 2.3 LINEARE ZEITINVARIANTE SYSTEME ................. 24 2.4
EIGENSCHAFTEN LINEARER ZEITINVARIANTER SYSTEME ........ 31 2.5 LINEARE
DIFFERENZENGLEICHUNGEN MIT KONSTANTEN KOEFFIZIENTEN 37 2.6
FREQUENZBEREICHSDARSTELLUNG ZEITDISKRETER SIGNALE ....... 44 2.7
FOURIER-TRANSFORMATIONSDARSTELLUNG VON FOLGEN . ....... 51 2.8
SYMMETRIEEIGENSCHAFTEN VON FOURIER-TRANSFORMIERTEN .... 58 2.9 THEOREME
DER FOURIER-TRANSFORMATION ............. 61 2.9.1 LINEARITAET DER
FOURIER-TRANSFORMATION ......... 63 2.9.2 ZEIT- UND FREQUENZVERSCHIEBUNG
............ 64 2.9.3 ZEITUMKEHR ........................ 64 2.9.4
DIFFERENTIATION IM FREQUENZBEREICH ........... 65 2.9.5 PARSEVALSCHES
THEOREM ................. 65 2.9.6 FALTUNGSTHEOREM .....................
65 2.9.7 MODULATIONS ODER FENSTERTHEOREM ........... 67 2.10
ZEITDISKRETE ZUFALLSSIGNALE .................... 71 2.11 ZUSAMMENFASSUNG
........................ 76 AUFGABEN.. ........................... 77 3
DIE ABTASTUNG ZEITKOUTIIIIIIERLICLIER SIGNALE ......... 95 3.1
PERIODISCHE ABTASTUNG ...................... 95 3.2 DARSTELLUNG DER
ABTASTUNG IM FREQUENZBEREICH ........ 98 3.3 REKONSTRUKTION EINES
BANDBEGRENZTEN SIGNALS ......... 104 3.4 ZEITDISKRETE VERARBEITUNG
ZEITKONTINUIERLICHER SIGNALE .... 109 3.4.1 LINEARE ZEITINVARIANTE
ZEITDISKRETE SYSTEME ...... 110 3.4.2 IMPULSINVARIANZ
..................... 116 3.5 ZEITKONTINUIERLICHE VERARBEITUNG
ZEITDISKRETER SIGNALE .... 118 3.6 ABTASTRATENWEEHSEI IN DER
ZEITDISKRETEN SIGNALVERARBEITUNG . 121 3.6.1 ABTASTRATENREDUKTION UM
EINEN GANZZAHLIGEN FAKTOR . 121 3.6.2 ABTASTRATENERHOEHUNG UM EINEN
GANZZAHLIGEN FAKTOR . 125 3.6.3- NICHT GANZZAHLIGE VERAENDERUNG DER
ABTASTRATE .... 132 3.7 PRAKTISCHE GESICHTSPUNKTE ...................
133 3.7.1 VORFILTERUNG ZUR VERMEIDUNG VON ALIASING ....... 133 IN- L TS
VERZEICHNIS 3.7.2 ANALOGIDIGITAL-WANDLUNG (A/D) ........... . 3.7.3
UNTERSUCHUNG DER QUANTISIERUNGSFEHLER ....... . 3.7.4
DIGITALIANALOG-WANDLUNG (DIA) ........... . 3.7.5 ABTASTRATENAENDERUNG
BEI DER A/D- UND DIA-WANDLUNG 3.8 ZUSAMMENFASSUNG
....................... . AUFGABEN ............................ . 4 DIE
Z-TRANSFORMATION ...................... . 4.1 DIE Z-TRANSFORMIERTE
...................... . 4.2 EIGENSCHAFTEN DES KONVERGENZGEBIETES EINER
Z-TRANSFORMIERTEN 4.3 DIE INVERSE 2-TRANSFORMATION ................. .
4.3.1 TABELLENVERFAHREN ................... . 4.3.2
PARTIALBRUCHZERLEGUNG ................. . 4.3.3 POTENZREIHENENTWICKLUNG
............... . 4.4 EIGENSCHAFTEN DER Z-TKANSFORMATION ............. .
4.4.1 LINEARITAET ........................ . 4.4.2 ZEITVERSCHIEBUNG
.................... . 4.4.3 MULTIPLIKATION MIT EINER EXPONENTIALFOLGE
...... . 4.4.4 DIFFERENTIATION VON X(%) ............... . 4.4.5
KONJUGATION EINER KOMPLEXEN FOLGE ......... . 4.4.6 ZEITUMKEHR
....................... . 4.4.7 FALTUNG VON FOLGEN .................. .
4.4.8 ANFANGSWERT-THEOREM ................. . 4.4.9 ZUSAMMENFASSUNG DER
EIGENSCHAFTEN ......... . 4.5 BESTIMMUNG DER INVERSEN Z-TRANSFORMIERTEN
......... . 4.6 DAS KOMPLEXE FALTUNGSTHEOREM ................ . 4.7 DIE
PARSEVALSCHE BEZIEHUNG .................. . 4.8 DIE EINSEITIGE
Z-TRANSFORMATION ................ . 4.9 ZUSAMMENFASSUNG
....................... . AUFGABEN ............................ . 5
TRANSFORXNAT IONSANALYSE VON LTI-S YSTEMEN ........ . 5.1
UEBERTRAGUNGSFUNKTIONEN VON LTI-SYSTEMEN ......... . 5.1.1 IDEALE
FREQUENZSELEKTIVE FILTER ............ . 5.1.2 PHASENVERZERRUNGEN UND
LAUFZEITEN ......... . 5.2 LINEARE SYSTEMFUNKTIONEN MIT KONSTANTEN
KOEFFIZIENTEN ... 5.2.1 STABILITAET UND KAUSALITAET ............... .
5.2.2 INVERSE SYSTEME .................... . 5.2.3 IMPULSANTWORTEN
RATIONALER SYSTEMFUNKTIONEN .... 5.3 UEBERTRAGUNGSFUNKTIONEN RATIONALER
SYSTEMFUNKTIONEN .... 5.3.1 ~BERTRAUN~SFUNKTIO N . EINER EINZELNEN
POL-/NULLSTELLE 5.3.2 BEISPIELE FUER VIELFACHE POL- UND NULLSTELLEN
...... 5.4 BEZIEHUNGEN ZWISCHEN DEM AMPLITUDEN- UND PHASENGANG . . 5.5
ALLPASSSYSTEME ......................... . 5.6 MINIMALPHASIGE SYSTEME
................... . ZNHAL TSVERZEICHNIS VI I 5.6.1 KOMPENSATION DER
UEBERTRAGUNGSFUNKTION ...... . 5.6.2 EIGENSCHAFTEN MINIMALPHASIGER
SYSTEME ....... . 5.7 LINEARE SYSTEME MIT VERALLGEMEINERTER LINEARER
PHASE .... 5.7.1 SYSTEME MIT LINEARER PHASE .............. . 5.7.2
VERALLGEMEINERTE LINEARE PHASE ............ . 5.7.3 KAUSALE SYSTEME MIT
VERALLGEMEINERTER LINEARER PHASE 5.7.4 ZUSAMMENHAENGE ZWISCHEN
LINEARPHASIGEN UND MINIMAL- PHASIGEN FIR-SYSTEMEN ................. 5.8
ZUSAMMENFASSUNG ....................... . AUFGABEN
............................ . 6 STRUKTUREN ZEITDISKRETER SYSTEME
.............. . BLOCKDIAGRAMME FUER LINEARE DIFFERENZENGLEICHUNGEN
...... SIGNALFLUSSGRAPHEN FUER LINEARE DIFFERENZENGLEICHUNGEN .....
GRUNDSTRUKTUREN VON IIR-SYSTEMEN .............. 6.3.1 DIREKTE FORMEN
.................... . 6.3.2 REIHENSCHALTUNGS-FORM ................ .
6.3.3 PARALLELE FORM ..................... . 6.3.4 RUECKKOPPLUNGEN IN
IIR-SYSTEMEN .......... . TRANSPONIERTE FORMEN ..................... .
NETZWERK-GRUNDSTRUKTUREN FUER FIR-SYSTEME ........ . 6.5.1 DIREKTE FORM
...................... . 6.5.2 REIHENSCHALTUNGSFORM ................. .
6.5.3 STRUKTUREN LINEARPHASIGER FIR-SYSTEME ....... . GITTERSTRUKTUREN
........................ . 6.6.1 FIR-GITTERSTRUKTUR ...................
. 6.6.2 ALL-POL-GITTERSTRUKTUR ................. . 6.6.3 NORMALISIERTE
GITTERSTRUKTUR ............. . 6.6.4 GITTERSYSTEME MIT POL- UND
NULLSTELLEN ....... . AUSWIRKUNGEN EINER ENDLICHEN RECHENGENAUIGKEIT
...... . 6.7.1 ZAHLENDARSTELLUNGEN .................. . 6.7.2
QUANTISIERUNGEN BEI DER SYSTEMIMPLEMENTIERUNG ... AUSWIRKUNGEN DER
KOEFFIZIENTENQUANTISIERUNG ......... 6.8.1 BEI IIR-SYSTEMEN
................... . 6.8.2 BEI FIR-SYSTEMEN ................... . 6.8.3
ANDERE ANSAETZE ZUR SENSIBILITAETSUNTERSUCHUNG .... AUSWIRKUNGEN DES
QUANTISIERUNGSRAUSCHENS BEI DIGITALFILTERN 6.9.1 ANALYSE DER
IIR-STRUKTUREN IN DIREKTER FORM ..... 6.9.2 FESTPUNKT-REALISIERUNGEN VON
IIR-SYSTEMEN ..... 6.9.3 ANALYSE VON IIR-REIHEN- UND PARALLELSTRUKTUREN
... 6.9.4 ANALYSE VON FIR-FILTERN IN DER DIREKTEN FORM .... 6.9.5
GLEITKOMMA-REALISIERUNGEN ZEITDISKRETER SYSTEME . . GRENZZYKLEN BEI
DIGITALEN IIR-FILTERN ............. 6.10.1 GRENZZYKLEN ALS FOLGE VON
RUNDUNG UND ABSCHNEIDEN 6.10.2 GRENZZYKLEN ALS FOLGE VON UEBERLAEUFEN
........ . ZUSAMMENFASSUNG ....................... . AUFGABEN
............................ . VLLL INHALTS VERZEICHNIS 7
FILTERENTWURFSTECHUIKEN ..................... 487 7.1 IIR-FILTERENTWURF
UEBER ZEITKONTINUIERLICHE FILTER ....... 491 7.1.1 IMPULSINVARIANZMETHODE
................. 492 7.1.2 BILINEARE TRANSFORMATION ................
501 7.1.3 ENTWURFSBEISPIELE MIT DER BILINEAREN TRANSFORMATION . 510 7.2
FREQUENZTRANSFORMATIONEN VON IIR-TIEFPASSFILTERN ....... 518 7.3 COMPUTER
UNTERSTUETZTER ENTWURF ZEITDISKRETER IIR-FILTER ... 527 7.3.1 DAS
VERFAHREN VON DECZKY ............... 528 7.3.2 ENTZERRUNG DER
GRUPPENLAUFZEIT ............ 531 7.4 ENTWURF VON FIR-FILTERN MITTELS
FENSTERMETHODEN ...... 534 7.4.1 EIGENSCHAFTEN HAEUFIG VERWENDETER
FENSTERFUNKTIONEN . 537 7.4.2 EINBEZIEHUNG DER VERALLGEMEINERTEN
LINEAREN PHASE . . 539 7.4.3 DAS FILTERENTWURFSVERFAHREN FUER
KAISER-FENSTER .... 544 7.4.4 BEZIEHUNGEN ZWISCHEN DEM KAISER-FENSTER
UND ANDEREN FENSTERN ......................... 548 7.5 FIR-FILTER NACH
DER KAISER-FENSTERMETHODE .......... 550 7.5.1 HOCHPASSFILTER
....................... 550 7.5.2 ZEITDISKRETE DIFFERENZIERER
................ 554 7.6 OPTIMALE FIR-FILTER-APPROXIMATIONEN
............. 555 7.6.1 OPTIMALE TIEFPASSFILTER VOM TYP I ........... 563
7.6.2 OPTIMALE TIEFPASSFILTER VOM TYP I1 ........... 570 7.6.3 DER
PARKS-MCCLELLAN-ALGORITHMUS ........... 572 7.6.4 CHARAKTERISTIKA
OPTIMALER FIR-FILTER .......... 574 7.7 GLEICHMAESSIG WELLIGE
FIR-FILTER-APPROXIMATIONEN ....... 577 7.7.1 TIEFPASSFILTER
....................... 577 7.7.2 KOMPENSATION EINES HALTEGLIEDES
NULLTER ORDNUNG . . 581 7.7.3 BANDPASSFILTER ....................... 582
7.8 ANMERKUNGEN ZU DEN DIGITALEN IIR- UND FIR-FILTERN ..... 584 7.9
ZUSAMMENFASSUNG ........................ 587 AUFGABEN
............................. 588 8 DIE DISKRETE FOURIER- LKMSFORLUATION
............. 623 8.1 DIE DISKRETE FOURIER-REIHE (DFS) ................
624 8.2 EIGENSCHAFTEN DER DISKRETEN FOURIER-REIHEN .......... 629 8.2.1
LINEARITAET ......................... 630 8.2.2 VERSCHIEBUNGSEIGENSCHAFT
................ 630 8.2.3 DUALITAET .......................... 631 8.2.4
SYMMETRIE-EIGENSCHAFTEN ................ 632 8.2.5 PERIODISCHE FALTUNG
................... 632 8.3 ZUSAMMENFASSUNG DER EIGENSCHAFTEN DER
DFS-DARSTELLUNG . . 635 8.4 DIE FOURIER-TRANSFORMATION PERIODISCHER
SIGNALE ....... 635 8.5 ABTASTUNG DER FOURIER-TRANSFORMIERTEN
............ 638 8.6 DIE DISKRETE FOURIER-TRANSFORMATION ..............
642 8.7 EIGENSCHAFTEN DER DISKRETEN FOURIER-TRANSFORMATION ..... 647
8.7.1 LINEARITAET ......................... 647 IMAL TS VERZEICHNIS I X
8.7.2 ZIRKULARE VERSCHIEBUNG EINER FOLGE .......... . 8.7.3 DUALITAET
......................... . 8.7.4 SYMMETRIE-EIGENSCHAFTEN
............... . 8.7.5 ZIRKULARE FALTUNG ................... . 8.8
ZUSAMMENFASSUNG DER EIGENSCHAFTEN DER DFT ....... . 8.9 LINEARE FALTUNG
UNTER VERWENDUNG DER DFT ........ . 8.9.1 LINEARE FALTUNG ZWEIER
ENDLICHER FOLGEN ....... . 8.9.2 ZIRKULARE FALTUNG ALS LINEARE FALTUNG
MIT ALIASING . . 8.9.3 DFT-IMPLEMENTIERUNGEN VON LTI-SYSTEMEN ......
8.10 ZUSAMMENFASSUNG ....................... . AUFGABEN
............................ . 9 BERECLINUIIG DER DFT
...................... . EFFIZIENTE BERECHNUNG DER DISKRETEN
FOURIER-TRANSFORMATION . DER GOERTZEL-ALGORITHMUS ....................
DIE FFT MIT ZEITZERLEGUNG ................... 9.3.1 IN-PLACE
BERECHNUNGEN ................. . 9.3.2 ALTERNATIVE FORMEN
.................. . DIE FFT MIT FREQUENZZERLEGIING ............... .
9.4.1 IN-PLACE BERECHNUNGEN ................. . 9.4.2 ALTERNATIVE FORMEN
.................. . IMPLEMENTIERUNG VON FFT-ALGORITHMEN ........... .
9.5.1 INDIZIERUNG (INDEXABBILDUNG) ............. . 9.5.2 KOEFFIZIENTEN
...................... . 9.5.3 FORTRAN-PROGRAMME ZUR IMPLEMENTIERUNG DER
FFT FFT-ALGORITHMEN FUER FAKTORISIERBARE DFT-LAENGEN N .... 9.6.1 DER
COOLEY-NIKEY ALGORITHMUS ............ . 9.6.2 DER PRIMFAKTOR-ALGORITHMUS
............. . IMPLEMENTIERUNG DER DFT MIT HILFE DER FALTUNG ...... .
9.7.1 FOURIER-TRANSFORMATIONS-ALGORITHMUS NACH WINOGRAD 9.7.2 DER
CHIRP-TRANSFORMATIONS- ALGORITHMUS ........ QUANTISIERUNGSAUSWIRKUNGEN
AUF DIE BERECHNUNG DER DFT . . 9.8.1 BEI DER DIREKTEN BERECHNUNG DER DFT
........ . 9.8.2 BEI FFT-ALGORITHMEN MIT FESTPUNKTARITLIMETIK .... 9.8.3
BEI FFT-ALGORITHMEN MIT GLEITKOMMAARITHMETIK . . 9.8.4 AUSWIRKUNG DER
FFT-KOEFFIZIENTENQIIANTISIERUNG ... ZUSAMMENFASSUNG
........................ AUFGABEN ............................. 10.1
REAL- ODER IMAGINAERTEIL ZUR DARSTELLIING KAUSALER FOLGEN ... 10.2
HINREICHENDE THEOREME FUER ENDLICHE FOLGEN ......... . 10.3 BEZIEHUNGEN
ZWISCHEN DEM AMPLITUDEN- UND PHASENGANG . . 10.4 DIE
HILBERT-TRANSFORMATION KOMPLEXER FOLGEN . ....... . 10.4.1 ENTWURF VON
HILBERT-TRANSFORMATOREN ........ . 10.4.2 DARSTELLUNG VON
BANDPASSSIGNALEN .......... . 10.4.3 BANDPASSABTASTUNG ...................
. 10.5 ZUSAMMENFASSUNG ....................... . AUFGABEN
............................ . X ZNHAL TS VERZEZCHNZS 11DFT-FOURIER-
ANALYSE VON SIGIIALEN ............. . 11.1 DIE FOURIER-ANALYSE VON
SIGNALEN MITTELS DER DFT ...... 11.2 DIE DFT-ANALYSE SINUSFORMIGER
SIGNALE ........... . 11.2.1 .DIE AUSWIRKUNGEN DER GEWICHTUNG MIT
FENSTERFOLGEN 11.2.2 DIE AUSWIRKUNGEN DER SPEKTRALEN ABTASTUNG .....
11.3 DIE ZEITABHAENGIGE FOURIER-TRANSFORMATION .......... . 11.3.1 DIE
AUSWIRKUNGEN DER FENSTERMETHODEN ....... . 11.3.2 ABTASTUNG IM ZEIT- UND
FREQUENZBEREICH ...... . 11.4 DIE BLOCKWEISE FALTUNG
.................... . 11.5 FOURIER-ANALYSE INSTATIONAERER SIGNALE
............ . 11.5.1 ZEITABHAENGIGE FOURIER-ANALYSE VON SPRACHSIGNALEN .
. 11.5.2 ZEITABHAENGIGE FOURIER-ANALYSE VON RADARSIGNALEN . . 11.6
FOURIER-ANALYSE STATIONAERER ZUFALLSSIGNALE: DAS PERIODOGRAMM 11.6.1 DAS
PERIODOGRAMM .................. . 11.6.2 EIGENSCHAFTEN DES PERIODOGRAMMS
.......... . 11.6.3 PERIODOGRAMMITTELUNG ................. . 11.6.4
DFT-BERECHNUNG DES GEMITTELTEN PERIODOGRAMMS . . 11.6.5 EIN BEISPIEL FUER
DIE PERIODOGRAMMANALYSE ...... . 11.7 SPEKTRALE ANALYSE MIT HILFE VON
AUTOKORRELATIONSFOLGEN ... 11.7.1 DFT-SCHAETZUNGEN DES
LEISTUNGSDICHTESPEKTRUMS UND DER AUTOKORRELATIONSFOLGE ................
11.7.2 BEISPIEL EINER LEISTUNGSDICHTESPEKTRUMSCHAETZUNG ... 11.8
ZUSAMMENFASSUNG ....................... . AUFGABEN
............................ . 12 CEPSTRAL-AIIALYSE UIID HOIIIOIIIORPHE
EIITFALTUIIG ...... 933 12.1 DEFINITION DES KOMPLEXEN CEPSTRUMS
.............. 934 12.2 HOMOMORPHEENTFALTUNG .................... 936
12.2.1 VERALLGEMEINERTE SUPERPOSITION ............. 936 12.2.2 DAS
CHARAKTERISTISCHE SYSTEM FUER DIE FALTUNG ..... 938 12.2.3 DIE ENTFALTUNG
...................... 940 12.3 EIGENSCHAFTEN DES KOMPLEXEN LOGARITHMUS
........... 941 12.4 ALTERNATIVE AUSDRUECKE FUER DAS KOMPLEXE CEPSTRUM
...... 944 12.5 DAS KOMPLEXE CEPSTRUM VON EXPONENTIALFOLGEN ........ 946
12.6 MINIMALPHASIGE UND MAXIMALPHASIGE FOLGEN ......... 948 12.6.1
HILBERT-RANSFORMATIONS-BEZIEHUNGEN ......... 949 12.6.2
PHASENMINIMUM-/ALLPASSSYSTEM-ZERLEGUNG ...... 951 12.6.3 REKURSIVE
REALISIERUNG VON D, ............. 953 12.6.4 ZERLEGUNG IN MINIMAL- UND
MAXIMALPHASIGE ANTEILE . 954 12.7 REALISIERUNGEN DES CHARAKTERISTISCHEN
SYSTEMS D, [-] ..... 956 12.7.1 MIT HILFE DES KOMPLEXEN LOGARITHMUS
......... 956 12.7.2 MIT HILFE DER ABLEITUNG DES LOGARITHMUS ....... 961
12.7.3 MINIMALPHASIGE REALISIERUNGEN ............. 964 12.7.4
POLYNOMIALE NULLSTELLENBESTIMMUNG .......... 965 12.7.5 DER VORTEIL
EINER EXPONENTIELLEN GEWICHTUNG ..... 965 INHALTS VERZEICHNIS X I 12.8
BEISPIELE ZUR HOMOMORPHEN FILTERUNG ............. 967 12.8.1 DAS
SIGNALMODELL ..................... 968 12.8.2 ANALYTISCHE BERECHNUNG DES
KOMPLEXEN CEPSTRUMS . . 971 12.8.3 BERECHNUNG DES CEPSTRUMS MIT HILFE
DER DFT .... 974 12.8.4 HOMOMORPHE FILTERUNG ................. 979
12.8.5 MINIMALPHASIGE ZERLEGUNG ............... 983 12.8.6
VERALLGEMEINERUNGEN ................... 987 12.9 ANWENDUNG BEI DER
SPRACHSIGNALVERARBEITUNG ......... 989 12.9.1 DASSPRACHSIGNALMODELL .
................ 989 12.9.2 EIN BEISPIEL ZUR HOMOMORPHEN ENTFALTUNG
...... 993 12.9.3 SCHAETZUNG DER PARAMETER EINES SPRACHSIGNALMODELLS .
994 12.9.4 ANWENDUNGEN ...................... 1000 12.10 ZUSAMMENFASSUNG
........................ 1000 AUFGABEN .............................
1002 1.1 ZEITDISKRETE STOCHASTISCHE PROZESSE ............... 1017 1.2
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