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文档简介

1、EOC原理及应用技术06588EOC原理及应用技术06588 广电网络构成 广电网络构成 采用EPON-EoC接入方式 采用EPON-EoC接入方式EOC技术1、什么是“EoC”EoC原是源于欧洲一些厂家,原文是“Ethernet over Coax”,也就是以太网信号在同轴电缆上的一种传输技术,原有以太网络信号的帧格式没有改变。我们称之“无源EoC” 。现在涌现出很多的技术和解决方案,将以太网络信号经过调制解调等复杂处理后通过同轴电缆传输。现在也被称之为“Ethernet over Coax”,但是与原始所述的有非常大的差别。同轴电缆上传输的信号不再保持以太网络信号的帧格式,严格地从技术的角

2、度讲是不可称之为“EoC”的。这类技术主要有以下四种:HomePNA over Coax、HomePlug over Coax、WiFi over Coax、MoCA- Multimedia over Coax Alliance。我们总称之“有源EoC”或“调制型EoC”。EOC技术1、什么是“EoC”EoC原是源于欧洲一些厂2、EOC基本工作原理 广电城域网的接入网采用EPON到楼的结构时,OUN输出的以太网信号如何入户就成为需要解决的问题。解决方案有两种: a )多个用户共用一个ONU,五类线入户方案 )采用多用户输出端口的ONU 一个ONU平均带宽32Mbps,一个24口ONU可供24个

3、用户共享32Mbps 。ONU每个输出端口(RJ45)用五类线直接接入用户。 )采用单用户输出端口的ONU 在ONU输出端口接以太网交换机,多个用户共享一个OUN,用五类线直接接入用户。2、EOC基本工作原理 b)多个用户共用一个ONU,同轴电缆入户方案 这种方案的实质是将五类线上的以太网信号通过转换,使其能在同轴电缆中传输。这种变换称为EOC,EOC通过一种介质变换器来实现。 介质变换器分为:无源的EOC-基带型 有源的EOC-调制型 实现方法可采用EPON到楼(或光节点)EoC+无源同轴网接入方案。 b)多个用户共用一个ONU,同轴电缆入户方案 广电网络双向网改方案EPONLAN,双线入户

4、交换机STBPC分光器交换机STBPC住户1住户2园区机房EPONCATV楼道光接收机ONU分光器园区机房EPONCATV光接收机EOC终端住户1住户2ONU楼道EOC终端EPON无源EOC,单线入户EOC合成器用户ONT分光器园区机房EPONCATV光接收机有源EOC终端住户1住户2ONU楼道/园区机房有源EOC终端EPON有源EOC,单线入户光发射机OLT C8000VOD等增值业务中心CATV中心网管认证计费混合器Internet骨干网CATV1550nmvIP CORECATV1550/1310nmvEPON:1310nm/1490nm光纤同轴五类线光纤有源EOC头端同轴分配网BRAS

5、 广电网络双向网改方案EPONLAN,双线入户交换机STB c)无源EOC工作原理 无源EOC是基于同轴电缆上的一种以太网信号传输技术。其原有的以太网信号的帧格式没有改变,改变的是从双绞线上的双极性(差分)信号转换成为适合同轴电缆传输的单极性信号。 c)无源EOC工作原理 基带EOC传输技术基本原理: 利用有线电视信号在111860MHz频率传输,基带数据信号在120MHz频率传输的特性,可以使两者在一根同轴电缆中传输而互不影响。 把电视信号与数据信号通过合路器,利用有线电视网络送至用户。在用户端,通过分离器将电视信号与数据信号分离开来,接入相应的终端设备。 基带EOC传输技术基本原理: 基带

6、EOC技术原理如图所示。主要由二四变换、高/低通滤波两部分实现。由于采用基带传输,无需调制解调技术,楼道端、用户端设备均是无源设备。 现有的以太网技术是收发共两对线,而同轴电缆在逻辑上只相当于一对线,所以在无源滤波器中需要进行四线到两线的转换(见图)。 基带EOC技术原理如图所示。主要由二四变换 图1图2 图1图2 无源EOC网络架构图 无源EOC网络架构图 基带EOC技术的特点: 漏斗噪声效应极低,每户的干扰噪声点到点地传送到以太同轴网桥,并在此被隔离。而单一用户的干扰噪声电平不足以干扰高电平(高达127dBV)的以太数据信号。系统稳定可靠,维护量小。 带宽大,每户独享10Mb/s,支持VO

7、D、IPTV、Internet业务等。 标准化程度高。 能有效地解决楼内重新敷设五类线的困难。 用户家庭为无源终端,安装方便,价格低。 只适用于星形结构的无源分配同轴网。 基带EOC技术的特点: 使用无源EOC注意点: )自环问题 与五类线采用两对线收发分离不同,无源基带技术在链路中引入了不平衡的传输介质同轴电缆,使得收发均要靠一对线来完成。当链路空载时,很容易形成环路即自环。 由于存在自环,在使用无源基带器件时,首先要考虑上联交换机的兼容性。交换机如具备环路检测能力,关断自环端口后仍可正常工作,否则,交换机的MAC地址表很快将通过广播包的收发而改变,表中所有下联设备的MAC地址最终将被自环端

8、口“劫持”,整个交换机瘫痪,还会影响上一级设备的稳定。 与无源基带兼容的交换机不仅需要具备环回检测能力,而且要具备同时检测多个自环的能力。 使用无源EOC注意点: )传输距离 无源基带产品的另一个问题是对传输距离的影响。由于同轴电缆的介入,无源基带的信号传输实际是分为三段的,中间为同轴电缆,同轴电缆两侧均为五类线连接,通常,五类线的传输距离一般可达100米,引入同轴电缆作为中间传输介质后,虽然同轴电缆本身传输性能优良,不会对以太网信号造成太大衰减,但由于在两端经过了两次介质耦合,信号受到一定损失,因此,同轴无源基带系统中五类线的最大传输距离小于100m。 )传输距离 )楼道接入交换机 由于大量

9、使用楼道接入交换机,必须考虑其成本问题。 对部分国产低端交换机进行的测试证明,大部分低端交换机无法满足EoC系统的要求。只有个别机型符合要求,也就是说,只有与这样的交换机上联,基带EoC系统才是稳定的。 )楼道接入交换机 d)有源EOC工作原理 有源EOC的头端将ONU输出的以太网数据信号对射频载波(该射频载波的频率与有线电视频谱不重叠)进行调制,已调制的射频载波与有线电视射频信号在EOC头端频分复用后,输入同轴分配网传输到用户。 用户的上传数据信号在EOC的用户端设备EOC-MODEM对上行射频载波进行调制后,通过同轴分配网上传到有源EOC的头端,在此解调为数据信号输出到OUN,再由EPON

10、系统完成数据上传。 d)有源EOC工作原理 现有的有源EOC,由于不同生产厂家采用的调制技术不同而有多种产品。 按调制载波频率又可以分为高频调制和低频调制两大类。 高频调制EOC采用标准的WLAN 、MoCA 技术以及非标准的如雷科通BIOC技术。 低频调制EOC采用标准的PLC 或 HPNA技术以及非标准的如H3C EPCN技术。 现有的有源EOC,由于不同生产厂家采用的 )采用WLAN(WiFi)的EOC WLAN的优点: 价格低、标准化程度高,越来越多的终端内置了WLAN模块。 WLAN采用OFDM调制技术,动态范围大、抗多径干扰,因此十分强壮。 WLAN的缺点: 频率高(2.4GHz)

11、、损耗大,如果有线入户,同轴分配系统的无源器件需要更换。 布线长时不能保证可靠通信。 )采用WLAN(WiFi)的EOC 同轴WiFi系统:同轴WiFi系统工作于2.4GHz,一个实际的试验系统,由一个AP头端带6个终端,设备连接如图所示,目前该系统仍在运行中。同轴WiFi系统连接图 同轴WiFi系统:同轴WiFi系统工作于2 WiFi系统的典型应用 WiFi系统的典型应用 此类技术在入户的最后一段距离内,将WIFI AP的2.4GHz微波信号经阻抗变换后,送入同轴电缆传输,接入端既可使用专用的接收设备,也可使用市场上普遍销售的802.11系列无线网卡。 无线网卡接收既可以使用无线方式,也可用

12、同轴电缆有线连接。 采用802.11g标准,PHY速率可达54Mbps,实际吞吐量可达22Mbps。 此类技术在入户的最后一段距离内,将WIFI 此类技术的优势在于: WIFI技术成熟,无论AP还是无线网卡,全球范围内出货量都很大,并且无源同轴电缆网不用进行集中分配改造。 使用注意点: 无源同轴分配网的无源器件需要更换成2.4GMHz的; AP、网卡均为有源设备,网卡的安装更要费一番功夫,有一定的运维成本; RF同轴电缆工作在2.4GMHz时,其损耗需要由使用者自己测定,如果不能测定,则传输距离只能靠实际摸索而定。 此类技术的优势在于: )采用MoCA (Multimedia over Coa

13、x Alliance同轴电缆多媒体联盟)的EOC MoCA每个频道占用带宽50MHz,物理层速率可达到270Mbps,吞吐量达到100Mbps。 使用工作频带:因地区而异,如美国使用8601550MHz,日本使用7701030MHz 。如果选择1GHz以下频段可以使用有线电视网络。 目前只有一个芯片厂家(Entropic),芯片价格还较高,产品c.LINK已经问世。 )采用MoCA (Multimedia over 厂家称,c.LINK可以跨越同轴电缆的无源分配器实现互连,直接实现端端数据传输,距离可达600m/300m。 c.Link优点如下: 在8001550MHz带宽内,每个50MHz频

14、道理论上最大物理数据速率270Mpbs,最大有效数据速率130Mpbs,实际吞吐量80Mpbs。 MOCA不影响原来的电视信号,与CATV、DBS及HDTV 并存; QoS保证、安全性高、高可靠性、安装方便。 设备典型发送电平:112dBv; 接收电平范围:109dBv63.75dBv,接收电平动态范围45dB; 系统动态范围48dB; 典型时延:3ms。 厂家称,c.LINK可以跨越同轴电缆的 MOCA技术在同轴电缆上传输交互数据原理如下图: MOCA能够通过分支分配器,但工作频率高,超过1000MHz需要更换分支分配器和电缆,对网络适应能力较差,家中还需安装MOCA Modem,价格高。一

15、个MOCA主机,可带31个MOCA Modem。 MOCA技术在同轴电缆上传输交互数据原理如 使用MoCA系统注意点: 1)因为系统工作在860MHz以上,同轴电缆和无源器件的损耗都比较大,必须考虑回传信号通过分支器时的损耗是否超过容限。 2)传输距离:同轴电缆在860MHz以上的损耗20dB/100m,从主机到最远用户的距离必须限制在100m以内。 3)如果MoCA主机信号要通过放大器,则放大器的带宽是否满足要求特别重要。或者采用旁路跨接方式。 使用MoCA系统注意点: )采用PLC技术的EOC PLC(电力线通信)技术近来发展很快,HomePlug AV标准物理层速率已达到200Mbps,

16、吞吐量也达到80Mbps(理论可达100Mbps)。它和WLAN的调制技术、MAC层协议都很相似,但由于使用低频段,从技术上有比较优势,适用于最后100米是完全可行的。 )采用PLC技术的EOC Homeplug AV技术用于HFC双向网改造的EOC接入,称为Homeplug AV over Coax。它既可以用于同轴星形分配网,也可以用于同轴树形分配网。这就使交互数据入户有更灵活的选择。 Homeplug AV over Coax工作在低频段,分为两个频段:2-30MHz/34-62MHz。每个频段使用917个子载波,每个子载波单独进行BPSK、QPSK、8QAM、16QAM、64QAM、2

17、56QAM和 调制。采用Turbo FEC纠错,物理层速率达到200Mb/s,静荷150Mb/s。实际吞吐量仅100Mb/s。 Homeplug AV over Coax完整地借用Homeplug协议,只是修改前端耦合等电路设计来实现。 由于Homeplug AV over Coax技术本身的局限性,一个Homeplug AV over Coax设备头端支持的CPE最多可达64个。而且随着CPE个数的增加,每个用户的带宽随之降低。 Homeplug AV over Coa Homeplug AV在同轴电缆上传输数据原理如下图: Homeplug AV在同轴电缆上传输数 使用中注意点: 1)由于

18、工作在2-30MHz/34-62MHz频段,必须注意回传信号受汇聚噪声的影响。 2)特别要注意个别用户家里的噪声对整个PLC头端覆盖用户的影响。要像在运行Cable modem系统一样,将非数据用户用高通滤波器隔离。 3)PLC-EOC产品要能实现以太网的通信协议和用户业务管理。 使用中注意点: )采用HPNA 的EOC HPNA(Home Phone line Networking Alliance)是国际上一些计算机和半导体器件制造公司发起并成立于1998年的标准组织,其最初目的是利用现有电话线路,以类似于以太网的技术提供一种低成本高宽带网络的解决方案,现在已经发展到针对同轴电缆线路的解决

19、方案。 HomePNA3.0是国际(ITUT)标准(G.9954),现已升级到3.1版本。 )采用HPNA 的EOC HomePNA采用QAM/FDQAM调制方式,FDQAM增加了信噪比边界,有较好的抗扰性。 目前HomePNA系统主要工作在三个频段: 4MHz21MHz, 12MHz28MHz, 36MHz52MHz, 其大部分频点可以采用256QAM调制技术,并可根据信道实际的SNR要求自适应地使用128QAM,64QAM,32QAM,16QAM,8QAM。 HomePNA采用QAM/FDQAM调 HomePNA3.0的覆盖能力及规划,主要依据为其传输距离和带宽的分配。目前HomePNA3

20、.0的传输距离为300米(最大电平衰减61dbm),带宽最大提供128Mbps。 根据实际测试结果,在300米传输距离的前提下,一般可以覆盖23栋住宅楼。 按照带宽分配计算,每用户可提供最大吞吐90Mbps;考虑同时在线率因素,每个在线用户可提供带宽2Mbps以上。在HomePNA3.1标准中,调制带宽将提高到160320Mbps。 HomePNA3.0的覆盖能力及规划,主 HPNA3.0系统配置图 CLT为同轴电缆线路终端 CNU为同轴网络单元 HPNA3.0系统配置图 HPNA3.0的业务承载能力 HomePNA3.0网络是在现有HFC网络基础上,进行相应的改造,不仅能满足原有的广播业务需

21、求,同时能实现双向互动服务,可以提供包括宽带上网、IPTV、语音等各种应用,是具备视频(video)、语音(voice)、数据(data)等各种业务。 HomePNA3.0全程支持二层的QoS,HomePNA3.0技术在广播信道上对识别的流可以应用不同的QoS策略:带宽、抖动和延时。在EPON+HomePNA3.0的网络架构下,可以实现基于MAC地址、VLAN、IP、UDP/TCP端口等多种方式的用户识别和业务区分。从而保证了对网络中用户的管理控制,业务流的划分,不同业务的多等级服务。 HPNA3.0的业务承载能力 技术特点及应用分析 对原有电视网络的网络结构、承载的业务没有影响;具备QoS能

22、力;同时支持电视、话音和数据业务; HomePNA3.0解决了HFC网络的IP联通性(对称速率、全双工、高带宽、QoS保证),可以利用IP技术的灵活性,在网络上可以开展基于IP的业务,包括现有的VOD/VOIP/VIDEO PHONE等业务; HomePNA3.0技术适合于大规模、广覆盖、高并发的网络建设;网络建设可根据用户需要逐步建设、逐步改造。 技术特点及应用分析 使用中注意点: 1、由于现有产品工作在4-28MHz频段,必须注意回传信号受汇聚噪声的影响。 2、特别要注意个别用户家里的噪声对整个HPNA3.0头端覆盖用户的影响。要像在运行DOCSIS系统一样,将非数据用户用高通滤波器隔离。

23、 3、对于串接分支分配器系统,需要进行损耗均衡。 使用中注意点:比较项目 HomePNA WiFi HomePlug MoCA/C-LINK 无源EoC 通信方式 半双工 半双工 半双工 半双工 全双工/半双工 标准化ITU G.9954 802.11/g/n HomePlug AV MoCA 1.0 802.3 调制方式 FDQAM/QAM OFDM/BPSK, OFDM/子载波QAMOFDM/子载波QAM基带ManchesterQPSK,QAM 自适应 自适应 编码 占用频段4-28MHz2400MHz 或变频2-28MHz800-1500MHz0.5-25MHz信道带宽 24MHz 20

24、/40MHz 26MHz 50MHz 25MHz 可用信道 1 13 1 15 1 物理层速率(Mbps)128 共享54/108 共享200 共享270 共享10 独享MAC 层速率(Mbps)80 共享25 共享100 共享135 共享9.6 独享MAC 层协议CSMA/CACSMA/CACSMA/CA,TDMACSMA/CA,TDMACSMA/CD客户端数量16 或32/6432 左右16 或3231不受限制/由交换端口数确定QoSHPNAWiFi WME(多QoS mapped to8 个802.1D 优先级802.1d Annex3RQoS+GQoS媒体扩展)802.1d Annex

25、H.2映射到2 个或3 个优先级H.2时延30ms 30ms 30ms 5ms 1000米加密模式 128-bit AES 加密电源 外置,9V AC,800mA 外形尺寸(毫米) 150(长)110(宽)34(高) 重量 350克工作温度 040 摄氏度存储温度 -1070摄氏度工作湿度 20%85%非凝露存储湿度 10%90%非凝露功耗 1000米加密模式 128-bit AES 加密产品规格 组网应用 组网应用 4)深圳赛瑞琪电子有限公司HomePNA 3.1技术ITU-T G.9954已广泛应用超过两年的、超过500万线的超大运营商实际应用(北美AT&T)主流设备商CISCO-SA采用

26、低频段(12-28Mhz),相对而言,成本较低,衰减小,传输距离远,工艺设计容易;采用抗干扰性能强的编码调制技术以及(LARQ)机制,实现数据的高速可靠传输;芯片内置多种线路质量分析工具(信噪比测试、线路衰减、速率测试、线路频谱分析等等),便于维护及调试。 4)深圳赛瑞琪电子有限公司调制EOC头端设备(PGCB-H20-C0 x)调制EOC用户端设备(PGCB-H20-T0 x)调制EOC头端设备(PGCB-H20-C0 x)调制EOC产品性能指标射频指标 TV RF -18dB(87870MHz) 反射损耗IP DATA -18dB(542MHz) TV RF 1dB(87870MHz) 插

27、入损耗IP DATA 1dB(542MHz) 频响0.8dB(87870MHz) TV RF 87870MHz 工作带宽IP DATA 1228MHz/28-44MHz 数据输出功率IP DATA +3 dBm端口数量及性能 数据上联 IP DATA 1个RJ-45接口10/100M 自适应 TV RF TV RF 1个F型接头(英制) 输出端口 TV/ DATA 1个F型接头(英制)项目类别参数 支持802.3、802.3u、802.3x 链路速率128Mbps,实际吞吐量可达100Mbps 支持QoS 802.1p; 802.1p/TOS; 802.1Q Tag VLAN Pass Thr

28、ough; Guaranteed QoS based on HomePNA3.0 Parameterized QoS ) 可流量控制,倍程64Kbps 可端口隔离和关断 端口限速 断电时射频RF直通,不影响电视正常收看调制EOC产品性能指标Technology技术HomePNAHomePlugMOCAWiFi over CableStandards标准ITU-G.9954 HPNA3.1HomePlug AVMOCA 1.0IEEE802.11g/nFrequency Range频率范围12-44, 36-68 MHz2-30 MHz850-1500 MHz1 GHzMax DS throug

29、hput (Mbps)最大下载速度190 Mbps90 Mbps125 MbpsLowCan exist with DOCSIS可以和DOCSIS共存YesNoYesYesNo. of EPs supported (MDU)支持终端数量616363FewAnti-noise performance抗噪声表现GoodGoodOKBadMulticast组播YesNoNoNoSpecial issues特殊问题Not possible to integrate into a set top box不能和机顶盒做整合High frequency interference高频干扰 Very low s

30、peed非常低的速度Technology技术HomePNAHomePlugMOC 厂家名称CISCOH3C雷克通项目产品型号(局端设备)E210CC600CC602CP-N2000B-60AC(野外型)CP-N2100-220AC通讯协议标准HPNA3.1HomePlugHomePlug降频WiFi降频WiFi以太网接口22211射频接口22444电源接口11111占用频率1228MHZ730MHZ730MHZ950M1G(1050)950M1G(1050)最大输出功率(dBm)81515三种模式:-10、-14、-18三种模式:-10、-14、-18接口类型F型 英制F型 公制F型 公制F型

31、 公制F型 公制输出阻抗75W75W75W75W75W反射损耗(dB)16插入损耗(dB)1 3 3链路衰减(dB)637575三种模式:77、73、69三种模式:77、73、69总数据用户终端数量31253506256256 厂家名称CISCOH3C雷克通项目 有源EOC厂家统计 上海傲蓝通信技术有限公司上海诺恩北京汤姆逊商业有限公司武汉牧马人网管科技有限公司武汉诚源科技有限责任公司四川璧虹无锡路通电子华为技术北京六合万通常熟高士达(高事达) 北京万康通信网络技术有限公司北京司特维科技有限公司Mototech Inc.深圳市捷能科技有限公司 深圳赛瑞其公司 杭州雷科通、杭州初灵、上海凌云天博

32、上海盛利亚(美国) 武汉烽火 杭州H3C普罗通信(上海)有限公司正文科技成都海拓电子 江苏亿通高科技股份有限公司四川九州电子科技股份有限公司成都海拓电子新技术开发有限公司成都广达 有源EOC厂家统计 4、使用EOC产品应注意的问题 1)EOC产品使用起来总不尽人意 EOC产品使用中并不像厂家宣称的哪样好,什么原因呢? 2)原因大致有如下几点: a)EOC产品是在理想条件下进行的测试及试用 b)实际网络的情况相当复杂 c)实际安装EOC系统并进行调试没有完全到位 4、使用EOC产品应注意的问题 3)对同轴无源树形分配网的要求 a)低频段工作的EOC产品 有线电视系统是按下行电视信号需求设计的。

33、数据信号上/下信号都工作在低频段 3)对同轴无源树形分配网的要求 下行电视信号电平(按860MHz设计): A 97dBV B 70dBV: 70=97-27(27为分支损耗) C 72dBV: 72=97-5-20 D 71dBV: 71=97-5-7-14 E 70dBV :70=97-5-7-11-4 结论:下行设计合理 下行数据调制信号电平(按65MHz设计): A 87dBV(要求数据信号电平比电视信号电平低10dB) B 60dBV: 60=87-27(27为分支损耗) C 65.8dBV: 65.8=87-1.2-20 D 70.2dBV: 70.2=87-1.2-1.6-14

34、E 77.7dBV :77.7=87-1.2-1.6-2.5-4 当模拟和数字混合传输时,在A点,下行数据调制信号电平比下行电视信号电平低10dB。但是,在C、D点,下行数据调制信号电平比下行电视信号电平分别低6.2dB、0.8dB,而在E点,下行数据调制信号电平反而比下行电视信号电平高7.7dB。换言之,D和E用户的电视信号有可能受到数据信号干扰。 下行电视信号电平(按860MHz设计): 对于回传数据调制信号,如果每个Modem输出电平为90dBV。回传信号频率对电缆分配网衰减分别为1.2、1.6和2.5dB。则: B-A 90-27=63 dBV C-A 90-20-1.2=68.8 d

35、BV D-A 90-14-1.6-1.2=73.2 dBV E-A 90-4-2.5-1.6-1.2=80.7 dBV 结果:B、C、D、E到达A的最大汇聚电平差为17.7dB,CNR相差也为17.7dB。 如果EA的CNR为35dB, 则 BA的CNR为 35-17.7=17.3dB, CA的CNR为 35-11.9=23.1dB, D-A的CNR为 35-7.5=27.5dB。 BA和CA的CNR都低于数据信号要求的阈值CNR=25.5dB。所以,B、C两个用户都不能上线,或者都掉线。 对于回传数据调制信号,如果每个Modem输出电 既要保证每个用户的数据信号电平低于电视信号电平10dB,

36、又要保证每个数据用户CNR25.5dB,就必须对数据信号进行损耗均衡。分别在C、D和E接入6、12、20dB均衡衰减器(只衰减数据信号)。 既要保证每个用户的数据信号电平低于电视信 下行数据调制信号电平 A 87dBV(要求数据信号电平比电视信号电平低10dB) B 60dBV: 60=87-27(27为分支损耗) C 59.8dBV: 59.8=87-1.2-20-6 D 58.2dBV: 58.2=87-1.2-1.6-14-12 E 57.7dBV :57.7=87-1.2-1.6-2.5-4-20 回传数据调制信号电平 B-A 90-27=63 dBV C-A 90-20-1.2-6=62.8 dBV D-A 90-14-1.6-1.2-12=61.

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