1ausgewählte themen des analogen schaltungsentwurfs verstärker common sourcekaskadecs mit...
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1 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Verstärker
„Common Source“ Kaskade CS mit Sourcefolger Kaskode
outmRg 2211 outmoutm RgRg 11 outm Rg outm Rg 1
foutmg CRgR 2221111 foutmoutfoutmg CRgRCRgR foutmg CRgR 11 outoutCR
fC
outR
gR
outC
1outR 2outR 1outR
2outR
outR
V
τ
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2 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Widerstand als Last
+
>Vth
-
+
-
>Vth
+
<Vth
A BC
A B C
A – Transistor sperrt
B – Transistor im Sättigung
B – Transistor im linearen Bereich
-
Vout
Vin
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3 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Widerstand als Last
Ids
Vds
sat
sat
I
LE
Vdssat
22 thgsox
dssat VVL
WCI
thgsdssat VVV
ds
satds I
LER
thgsoxgs
dssatm VV
L
WC
dV
dIg
2dssatm
ds
VgI
dssat
dsm V
Ig
2
Vgs1
Vgs2
Vgs3
2
2 dssatox
dssat VL
WCI
Vgs<Vt
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4 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Stromquelle als Last
V
IVin
Vout
dssatLVV min
dsLmRgA
dsLmLmmL
mLdsLm Rg
I
Vg
g
gRgA min
2
1
TL
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5 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Widerstand als Last
I
VR
I
VgRgA mm
I
V
R
Vin
Vout
dsLmLm RgI
VgA min
2
1
Stromquelle als Last
Widerstand als Last
V
I
TL
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6 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Stabilisierung
Vin
Vout
Vin=Vout
Arbeitspunkt
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7 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Diode als Last
22 thin
InIn
oxds VV
L
WCI
22 thout
LL
oxds VV
L
WCI
LLox
InInoxthinthout LWC
LWCVVVV
/
/
Vin
Vout Vout=vdd
A: Diode als NMOS B: Diode als PMOS
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8 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Linearer Spannung-Strom Wandler
22 thinox
out VVL
WCI
Versuchen wir die Kennlinie mithilfe einer Rückkopplung zu linearisieren
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9 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Linearer Spannung-Strom Wandler
T
GG OL
1
mOL gG 1 RgT m
RRg
gG
m
m 1
1
OC
SCDoutout T
TRR
1
1
RrR dsDout RgT mSC 0OCT
)1( RgrRR mdsout
Leerlaufverstärkung 1 Aol1
Leerlaufverstärkung 2 Aol2
Schleifenverstärkung T
Widerstand ohne Verstärkung
Schleifenverstärkung bei kurzgeschlossenen Knoten
Schleifenverstärkung bei offenen Knoten
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10 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Stromspiegel
IREF
)(UfI )(1 IfU
Biasspannung wird mit dem Spannungsteiler erzeugt. Der Biasstrom ist abhängig von Temperatur und Schwellespannung.
StromspiegelDer Biasstrom ist gut definiert
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11 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Stromspiegel - Parameter
mdssat g
IVV
2min
I
LErR satdsout
22 thgsox VVL
WCI
2
2 dssatox VI
WCL
2
2
I
VWECR dssatsatoxout
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12 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Stromspiegel mit Kaskode
mdssat g
IV
2
cascmcascdssat g
IV
2
dscascmcascdsOC
SCDoutout rgr
T
TRR
1
1
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13 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Stromspiegel mit Kaskode
mdssat g
IV
2
cascmcascdssat g
IV
2
mdssat g
IVV
42min0
dsmdsout rgrR
dscascmcascdsout rgrR
dsmsat
out rgI
LER
2
0
2
I
VWECR satoxout
dsm
satoxout rg
I
VWECR
2
0
24
1
0V
Ohne Kaskode Mit Kaskode
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14 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Stromspiegel mit Kaskode
thcascdssat VV
DC Ströme sind nicht gleich DC Ströme sind gleich
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15 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Stromspiegel AC Parameter
+
gm UIN-
UIN
rds
mmdsIN ggrR /1/1||
1/
11)()(
DgCgDIDU
mgesmING
1/)()()(
DgC
MDIgDMUDI
mgesINmGOUT
M
dbgsges CCMC 1
dbC
gdC
gsC
GU
INI
INI
GU
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16 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentielle Signale
1 2
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17 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentielles Paar
meq gR /1
+
gm UIN -
UIN
rds
mg/1 21m
m
m g
Rg
gG
dsout rR 2
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18 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentielles Paar
mg/1
21m
m
m g
Rg
gG
dsout rR 2
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19 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentielle Signale
)||2(21 Rg
V rdsm
)||2(22 Rg
V rdsm
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20 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
„Common-Mode“ und Differentiell
v1 v2
2211 vAvAvout
vout
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21 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
„Common-Mode“ und Differentiell
v1 v2=0
0211 AvAvout
vout
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22 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
„Common-Mode“ und Differentiell
v1=0 v2
221 0 vAAvout
vout
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23 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
„Common-Mode“ und Differentiell
v1 v2
222121
1
vvvvv
222121
2
vvvvv
21diff
cm
vvv
22diff
cm
vvv
2211 vAvAvout
diffcmout vAA
vAAv
2
2121
cmA diffA
vout
221 vv
vcm
12 vvvdiff
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24 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
„Common-Mode“ und Differentiell
vcm vcm
v1 v2
vout
Vdiff/2 Vdiff/2
diffcmout vAA
vAAv
2
2121
cmA diffA
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25 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
„Common-Mode“ und Differentiell
v1 v2
vout
Vdiff/2 Vdiff/2
diffout vAA
AAv
2
0 2121
diffA
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26 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
„Common-Mode“ und Differentiell
vcm vcm
v1 v2
vout
02
2121
AA
vAAv cmout
cmA
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27 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentielle Verstärkung
Vdiff/2 Vdiff/2
v1 v2
21diff
cm
vvv
22diff
cm
vvv
diffdifcmcmout vAvAv
21diffvv
22diffvv
diffdifout vAv
0cmv
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28 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentielle Verstärkung
Vdiff/2 Vdiff/2
v1 v2
Gmdif Rdiff
diffmdiffdiff RGA
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29 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentielle Stromverstärkung
Vdiff/2 Vdiff/2
Masse~ Masse
Vdiff/2 Vdiff/2
V=0
21 iiiout
1i 2i
1i
0
meq gR /1
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30 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentielle Stromverstärkung
Vdiff/2 Vdiff/2
V=0
Vdiff/2
21diff
m
vgi
22diff
m
vgi
diffmout vgiii 21
mmdiff gG
1i 2i
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31 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Widerstand
![Page 32: 1Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Verstärker Common SourceKaskadeCS mit SourcefolgerKaskode V τ](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062622/55204d6749795902118bc5ab/html5/thumbnails/32.jpg)
32 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Widerstand
1/gm
dsout rR 2~
R )1( RgrRR mdsout
outR
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33 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Widerstand
1/gmM
2rds
OC
SCDoutout T
TRR
1
1
)1
2||(
mM
mM
dsdsMout
g
gr
rR
dsMdsout rrR ||
dsMdsmdiff rrgA ||
dsMr
,diffmdiffdiff RGA
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34 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Widerstand
2rds
OC
SCDoutout T
TRR
1
1
)2
2||( ds
dsMout
rrR
dsMdsout rrR ||
dsMdsmdiff rrgA ||
dsMr
,diffmdiffdiff RGA
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35 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Common-Mode Verstärkung
Vcm Vcm
v1 v2
21diff
cm
vvv
22diff
cm
vvv
diffdifcmcmout vAvAv
cmvv 1 cmvv 2
0diffv
cmcmout vAv
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36 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Common-Mode Verstärkung
Vcm Vcm Vcm Vcm
0cmA
1i 2i
0, 21 ii
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37 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
„Common-Mode“ und Differentiell
v1 v2
diffcmout vAA
vAAv
2
2121
cmA
)||( dsMrdsmoutdifdiff rrgRGA
vout
cmA
0cmA
diffA
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38 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Verstärker
Differentieller Verstärker Invertierender Verstärker Nichtinvertierender Verstärker
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39 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Verstärker mit einem Eingang
„Common Source“ Kaskade CS mit Sourcefolger Kaskode
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40 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Verstärker mit einem Eingang
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41 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Verstärker
![Page 42: 1Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Verstärker Common SourceKaskadeCS mit SourcefolgerKaskode V τ](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062622/55204d6749795902118bc5ab/html5/thumbnails/42.jpg)
42 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Verstärker
![Page 43: 1Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Verstärker Common SourceKaskadeCS mit SourcefolgerKaskode V τ](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062622/55204d6749795902118bc5ab/html5/thumbnails/43.jpg)
43 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Verstärker
Gmdif(D) Rdiff
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44 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Verstärker
![Page 45: 1Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Verstärker Common SourceKaskadeCS mit SourcefolgerKaskode V τ](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062622/55204d6749795902118bc5ab/html5/thumbnails/45.jpg)
45 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Verstärker
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46 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Verstärker
2diffv
2diffv
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47 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Verstärker
1/
11
*1
DgC
IImMM
m
mMM
mdiffout g
DgC
gVIII
1/22*1
1/
12/
DgC
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1
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48 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Verstärker
cmv cmv
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49 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Verstärker
cmp
VD
DAI
11
+
-
m
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cm
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gCCD
DgCgI
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50 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Verstärker
cm
mgss
msm V
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DgCgII
1/
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11
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mMM
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51 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Verstärker
1/
/
1/
/
DgC
DgC
gCCD
DgCgVI
mMM
mMM
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DgC
DgCgVI
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sC
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MC
mMg
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52 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Verstärker
0 cmout VI
mdiffout gVI
1VVdiff
1VgI mout
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53 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Verstärker
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54 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Verstärker
dsMdsmdiff rrgA || dsMdsm rrgA ||
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55 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Zero - Kompensation
Transimpedanzverstärker(Strom – Spannungswandler)
Invertierender Verstärker
Buffer
Nichtinvertierender Verstärker
R1
R2
R1
R2
R1
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56 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Verstärker
dssatV
DynamikbereichAusgang
DynamikbereichEingang
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57 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Verstärker
dsMdsINout rrR ||
LC
1/
12/
1 DgC
DgC
DCR
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mMM
mMM
Lout
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1
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MT
INT
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58 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Verstärker mit Kaskode
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1
DCR
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LC
MT
INT
CPT
CNT
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59 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Verstärker mit Kaskode
LC
MT
INT
CPT
CNT
dssatV
DynamikbereichAusgang
DynamikbereichEingang
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60 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Folded Kaskode
DynamikbereichAusgang
DynamikbereichEingang
![Page 61: 1Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Verstärker Common SourceKaskadeCS mit SourcefolgerKaskode V τ](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062622/55204d6749795902118bc5ab/html5/thumbnails/61.jpg)
61 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Folded Kaskode
DynamikbereichAusgang
DynamikbereichEingang
![Page 62: 1Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Verstärker Common SourceKaskadeCS mit SourcefolgerKaskode V τ](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062622/55204d6749795902118bc5ab/html5/thumbnails/62.jpg)
62 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Folded Kaskode
dsMdsCNCNdsINdsCPCPout rrgrrgR ||
1
DCR
RgA
Lout
outmINdiff
INT
LT
CPT
CNT
MT
LC
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63 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Stromverstärker
Differentieller Stromverstärker
0I 0I
01 Ii 01 Ii
21 ii
1i 2i
![Page 64: 1Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Verstärker Common SourceKaskadeCS mit SourcefolgerKaskode V τ](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062622/55204d6749795902118bc5ab/html5/thumbnails/64.jpg)
64 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Symmetrischer Verstärker (CMOS OTA)
1
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11
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DgC
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DgC
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![Page 65: 1Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Verstärker Common SourceKaskadeCS mit SourcefolgerKaskode V τ](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062622/55204d6749795902118bc5ab/html5/thumbnails/65.jpg)
65 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Symmetrischer Verstärker (CMOS OTA)
1M M1
MNC
MPCMPC
LC
DynamikbereichAusgang
DynamikbereichEingang
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66 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Symmetrischer Verstärker (CMOS OTA)
)(log iT
log
log
0180
0
1p 2p
1p
090
1
12
11
1)(
Dg
C
Dg
C
DgC
DCR
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mMN
MN
mM
MN
mMP
MPoutout
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dbgsMP CCMC 21
dbgsMN CCC 22
102 2 T 063M
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m
MP
mMP
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C
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GBW