Il documento discute la progettazione RF, esplorando vari aspetti delle comunicazioni wireless e dei sistemi a radiofrequenza. Si sottolinea l'importanza del software libero, le sue quattro libertà fondamentali e la necessità di un approccio pratico e sperimentale nella progettazione. Infine, viene evidenziato il predominio del software proprietario nel settore, insieme ai relativi vantaggi e svantaggi.

1. Progettazione RF con strumenti sw liberi
Lapo Pieri
Radioteknos
develer workshop - 21/01/2013
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K
R A D I O T E
. . . . . .

2. RF significa “RadioFrequenza”
ma cosa significa radiofrequenza, veramente?
• Zigbee?
• 802.11qualcosa?
• WiFi?
• RFID?
Anche, ma non solo. . .
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R A D I O T E
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3. RF significa “RadioFrequenza”
ma cosa significa radiofrequenza, veramente?
• Zigbee?
• 802.11qualcosa?
• WiFi?
• RFID?
Anche, ma non solo. . .
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R A D I O T E
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4. RF significa “RadioFrequenza”
ma cosa significa radiofrequenza, veramente?
• Zigbee?
• 802.11qualcosa?
• WiFi?
• RFID?
Anche, ma non solo. . .
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5. Quindi non solo SoC (Sistem on Chip) ma anche:
• “vecchi” sistemi di trasmissione radio (radio FM, radio mobili
per squadre operative, ecc. . . )
• comunicazioni via satellite
• apricancello radio, termometro esterno su stazione meteo
domestica
• sistemi di diagnostica a radiofrequenza e microonde
• sistemi di studio dell’ambiente e rilevazione movimento: radar,
radiometria, radioastronomia, rilevamento delle frane,
ispezione radar del suolo (impieghi civili, industriali,
archeologici, forensi, ecc. . . )
• impieghi di potenza: riscaldamento industriale, saldature a
perdite dielettriche, ad induzione magnetica, ecc. . .
E tutto quello che vi viene in mente pensando a come trasferire
informazione o potenza da qua a l` senza che ci sia un conduttore
a O
S
N
elettrico R A D I O T E
K
. . . . . .

6. Quindi non solo SoC (Sistem on Chip) ma anche:
• “vecchi” sistemi di trasmissione radio (radio FM, radio mobili
per squadre operative, ecc. . . )
• comunicazioni via satellite
• apricancello radio, termometro esterno su stazione meteo
domestica
• sistemi di diagnostica a radiofrequenza e microonde
• sistemi di studio dell’ambiente e rilevazione movimento: radar,
radiometria, radioastronomia, rilevamento delle frane,
ispezione radar del suolo (impieghi civili, industriali,
archeologici, forensi, ecc. . . )
• impieghi di potenza: riscaldamento industriale, saldature a
perdite dielettriche, ad induzione magnetica, ecc. . .
E tutto quello che vi viene in mente pensando a come trasferire
informazione o potenza da qua a l` senza che ci sia un conduttore
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elettrico R A D I O T E
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7. Quindi non solo SoC (Sistem on Chip) ma anche:
• “vecchi” sistemi di trasmissione radio (radio FM, radio mobili
per squadre operative, ecc. . . )
• comunicazioni via satellite
• apricancello radio, termometro esterno su stazione meteo
domestica
• sistemi di diagnostica a radiofrequenza e microonde
• sistemi di studio dell’ambiente e rilevazione movimento: radar,
radiometria, radioastronomia, rilevamento delle frane,
ispezione radar del suolo (impieghi civili, industriali,
archeologici, forensi, ecc. . . )
• impieghi di potenza: riscaldamento industriale, saldature a
perdite dielettriche, ad induzione magnetica, ecc. . .
E tutto quello che vi viene in mente pensando a come trasferire
informazione o potenza da qua a l` senza che ci sia un conduttore
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elettrico R A D I O T E
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8. La progettazione rf
Un lavoro che ha a che fare con il mondo fisico, con la materia e
molto meno con l’aspetto logico delle cose (anche se
microcontrollori e dsp stanno entrando in maniera imponente nelle
radio)
Un lavoro in cui:
• prima si fa qualche prova con vecchi prototipi o
riarrangiamenti varˆ
ı
• poi si progetta
• infine si fanno dei prototipi
• quindi prove, misure e valutazione e molto probabilmente
occorre fare qualche ciclo dei due punti precedenti
S
Almeno cos` ` come faccio io
ı e N
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R A D I O T E
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9. La progettazione rf
Un lavoro che ha a che fare con il mondo fisico, con la materia e
molto meno con l’aspetto logico delle cose (anche se
microcontrollori e dsp stanno entrando in maniera imponente nelle
radio)
Un lavoro in cui:
• prima si fa qualche prova con vecchi prototipi o
riarrangiamenti varˆ
ı
• poi si progetta
• infine si fanno dei prototipi
• quindi prove, misure e valutazione e molto probabilmente
occorre fare qualche ciclo dei due punti precedenti
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Almeno cos` ` come faccio io
ı e N
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10. La progettazione rf
Un lavoro che ha a che fare con il mondo fisico, con la materia e
molto meno con l’aspetto logico delle cose (anche se
microcontrollori e dsp stanno entrando in maniera imponente nelle
radio)
Un lavoro in cui:
• prima si fa qualche prova con vecchi prototipi o
riarrangiamenti varˆ
ı
• poi si progetta
• infine si fanno dei prototipi
• quindi prove, misure e valutazione e molto probabilmente
occorre fare qualche ciclo dei due punti precedenti
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Almeno cos` ` come faccio io
ı e N
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11. In oggni caso per la progettazione ci vuole il sw e quindi
chiacchieriamo di quello
L’ubriacatura da simulazioni negli anni ’90: troppi (sedicenti)
progettisti non conoscevano quel corollario alla legge di Murphy
che dice:
Confondere la realt` con un modello matematico ` come
a e
andare al ristorante e mangiare il men`
u
Tanto pi` vero quanto ci si sposti dal lato logico a quello fisico
u
delle cose e della tecnica
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12. In oggni caso per la progettazione ci vuole il sw e quindi
chiacchieriamo di quello
L’ubriacatura da simulazioni negli anni ’90: troppi (sedicenti)
progettisti non conoscevano quel corollario alla legge di Murphy
che dice:
Confondere la realt` con un modello matematico ` come
a e
andare al ristorante e mangiare il men`
u
Tanto pi` vero quanto ci si sposti dal lato logico a quello fisico
u
delle cose e della tecnica
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13. Su una delle maggiori riviste del settore, il Microwave Journal
(www.microwavejournal.com) del luglio 2012, un guru (Chris
Marki) si esprimeva cos` :
ı
Don’t fall in love with your CAD software, sometimes it
lies! Real life testing will keep your software honest
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14. Nonostante questo iniziamo a parlare di software!
Ma prima un breve richiamo a cosa si intenda realmente con
sw libero.
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15. Nonostante questo iniziamo a parlare di software!
Ma prima un breve richiamo a cosa si intenda realmente con
sw libero.
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16. • “Free as in freedom”, in italiano il concetto ` pi` facile da
e u
spiegare (. . . forse)
• Varie forme di sw rilasciato senza pagare o gi` di l`
u ı
• Le quattro libert` del sw libero
a
1. Libert` d’uso: il sw deve poter essere eseguito per qualsiasi
a
scopo
2. Libert` di ridistribuzione: il sw deve poter essere copiato e
a
ridistribuito (gratuitamente o meno)
3. Libert` modifica: il sw deve poter essere studiato e
a
modificato a piacimento e secondo necessit` a
4. Libert` di ridistribuzione delle versioni modificate
a
• Viralit`. . .
a
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17. • “Free as in freedom”, in italiano il concetto ` pi` facile da
e u
spiegare (. . . forse)
• Varie forme di sw rilasciato senza pagare o gi` di l`
u ı
• Le quattro libert` del sw libero
a
1. Libert` d’uso: il sw deve poter essere eseguito per qualsiasi
a
scopo
2. Libert` di ridistribuzione: il sw deve poter essere copiato e
a
ridistribuito (gratuitamente o meno)
3. Libert` modifica: il sw deve poter essere studiato e
a
modificato a piacimento e secondo necessit` a
4. Libert` di ridistribuzione delle versioni modificate
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• Viralit`. . .
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18. • “Free as in freedom”, in italiano il concetto ` pi` facile da
e u
spiegare (. . . forse)
• Varie forme di sw rilasciato senza pagare o gi` di l`
u ı
• Le quattro libert` del sw libero
a
1. Libert` d’uso: il sw deve poter essere eseguito per qualsiasi
a
scopo
2. Libert` di ridistribuzione: il sw deve poter essere copiato e
a
ridistribuito (gratuitamente o meno)
3. Libert` modifica: il sw deve poter essere studiato e
a
modificato a piacimento e secondo necessit` a
4. Libert` di ridistribuzione delle versioni modificate
a
• Viralit`. . .
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19. • “Free as in freedom”, in italiano il concetto ` pi` facile da
e u
spiegare (. . . forse)
• Varie forme di sw rilasciato senza pagare o gi` di l`
u ı
• Le quattro libert` del sw libero
a
1. Libert` d’uso: il sw deve poter essere eseguito per qualsiasi
a
scopo
2. Libert` di ridistribuzione: il sw deve poter essere copiato e
a
ridistribuito (gratuitamente o meno)
3. Libert` modifica: il sw deve poter essere studiato e
a
modificato a piacimento e secondo necessit` a
4. Libert` di ridistribuzione delle versioni modificate
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• Viralit`. . .
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20. • “Free as in freedom”, in italiano il concetto ` pi` facile da
e u
spiegare (. . . forse)
• Varie forme di sw rilasciato senza pagare o gi` di l`
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• Le quattro libert` del sw libero
a
1. Libert` d’uso: il sw deve poter essere eseguito per qualsiasi
a
scopo
2. Libert` di ridistribuzione: il sw deve poter essere copiato e
a
ridistribuito (gratuitamente o meno)
3. Libert` modifica: il sw deve poter essere studiato e
a
modificato a piacimento e secondo necessit` a
4. Libert` di ridistribuzione delle versioni modificate
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• Viralit`. . .
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21. • “Free as in freedom”, in italiano il concetto ` pi` facile da
e u
spiegare (. . . forse)
• Varie forme di sw rilasciato senza pagare o gi` di l`
u ı
• Le quattro libert` del sw libero
a
1. Libert` d’uso: il sw deve poter essere eseguito per qualsiasi
a
scopo
2. Libert` di ridistribuzione: il sw deve poter essere copiato e
a
ridistribuito (gratuitamente o meno)
3. Libert` modifica: il sw deve poter essere studiato e
a
modificato a piacimento e secondo necessit` a
4. Libert` di ridistribuzione delle versioni modificate
a
• Viralit`. . .
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22. • “Free as in freedom”, in italiano il concetto ` pi` facile da
e u
spiegare (. . . forse)
• Varie forme di sw rilasciato senza pagare o gi` di l`
u ı
• Le quattro libert` del sw libero
a
1. Libert` d’uso: il sw deve poter essere eseguito per qualsiasi
a
scopo
2. Libert` di ridistribuzione: il sw deve poter essere copiato e
a
ridistribuito (gratuitamente o meno)
3. Libert` modifica: il sw deve poter essere studiato e
a
modificato a piacimento e secondo necessit` a
4. Libert` di ridistribuzione delle versioni modificate
a
• Viralit`. . .
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23. Un po’ di storia: la mia :-)
. . . e le sue conseguenze finali
• ragionare e studiare prima di dare in pasto ad uno strumento
di calcolo il problema
• il sw ` uno strumento, non un oracolo o un toccasana
e
• poco sw ma buono, scelto e selezionato con cura
• quindi: investire!
• quando si pu` se ne scrive anche o comunque si aiuta nello
o
sviluppo in qualche modo
• e infine quello che si pu` fare con il sw libero si fa, per il
o
resto. . . pace!
S
E poi qualcosina di non libero sul mio PC c’`. . . Xilinx ISE, Agilent AppCad (solo per
e O
N
provarlo), Texas SmartRF Studio, emGine (solo per vedere cosa fosse) R A D I O T E
K
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24. Un po’ di storia: la mia :-)
. . . e le sue conseguenze finali
• ragionare e studiare prima di dare in pasto ad uno strumento
di calcolo il problema
• il sw ` uno strumento, non un oracolo o un toccasana
e
• poco sw ma buono, scelto e selezionato con cura
• quindi: investire!
• quando si pu` se ne scrive anche o comunque si aiuta nello
o
sviluppo in qualche modo
• e infine quello che si pu` fare con il sw libero si fa, per il
o
resto. . . pace!
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E poi qualcosina di non libero sul mio PC c’`. . . Xilinx ISE, Agilent AppCad (solo per
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provarlo), Texas SmartRF Studio, emGine (solo per vedere cosa fosse) R A D I O T E
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25. Un po’ di storia: la mia :-)
. . . e le sue conseguenze finali
• ragionare e studiare prima di dare in pasto ad uno strumento
di calcolo il problema
• il sw ` uno strumento, non un oracolo o un toccasana
e
• poco sw ma buono, scelto e selezionato con cura
• quindi: investire!
• quando si pu` se ne scrive anche o comunque si aiuta nello
o
sviluppo in qualche modo
• e infine quello che si pu` fare con il sw libero si fa, per il
o
resto. . . pace!
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E poi qualcosina di non libero sul mio PC c’`. . . Xilinx ISE, Agilent AppCad (solo per
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provarlo), Texas SmartRF Studio, emGine (solo per vedere cosa fosse) R A D I O T E
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26. I motivi di questa chiacchierata
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27. C’` un vero e proprio dominio del sw proprietario per questo
e
settore.
Anche chi non sia ideologicamente vicino al sw libero pu` esserne
o
attratto perlomeno per queste caratteristiche del sw proprietario:
• i costi
• le librerie proprietarie
• maggiore disponibilit` per versioni per piattaforme M$-Win
a
• conseguenti malfunzionamenti e instabilit` legate al s.o.
a
• difficolt` di personalizzazione e soprattutto nel pre e
a
post-processing (a meno di sw di fascia alta)
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28. SW libero per RF
Un pacchettone unico che faccia tutto? Oppure, nel vecchio sitle
*nix, una cassetta degli attrezzi ognuno incastrabile con l’altro per
poter ottenere veramente il risultato che vuole il progettista e non
quello che piace alla casa di sw?
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29. SW libero per RF
Un pacchettone unico che faccia tutto? Oppure, nel vecchio sitle
*nix, una cassetta degli attrezzi ognuno incastrabile con l’altro per
poter ottenere veramente il risultato che vuole il progettista e non
quello che piace alla casa di sw?
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30. Disegno di schemi e circuiti stampati
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31. S
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32. +12V +12V
R4 R9
C3 120 C7 82
33p 33p
L2 L4
22n 47n
CONN1 C1 C2 C5 C10 CONN2
L1 R1 L3 R6 L5
1 1
6n8 6n8 18n
27p 10k 8p2 8p2 15k 10p
IN 2 2 OUT
R5
C4
3 3 C8 C9
2 Q1 2 Q2
NM
68 NM 3p3
BFG520 1 4 BFG591 1 4
R2 R3 R7 R8
C6
NM
10 10 10 10
+12V
CONN3 C11
1 2
1
4u7
+12V
Lapo Pieri (lapo_pieri@virgilio.it)
TITLE
FILE: driver-1.sch REVISION: 1.0
PAGE 1 OF 1 DRAWN BY: NAX
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36. gEDA - gschem & GNU/PCB
gEDA homepage: http://www.geda.seul.org
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37. Problemi che persistono:
• Scarsissima diffusione
• Solo su piattaforma GNU/Linux
• No software house, No assistenza tecnica (ma gli sviluppatori
ascoltano gli utenti)
• Va messo a punto secondo le proprie esigenze
• Diffidenza
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38. Problemi che persistono:
• Scarsissima diffusione
• Solo su piattaforma GNU/Linux
• No software house, No assistenza tecnica (ma gli sviluppatori
ascoltano gli utenti)
• Va messo a punto secondo le proprie esigenze
• Diffidenza
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39. Calcolo di linee di trasmissione: transcalc, wcalc, atlc
Ormai le linee di trasmissione non sono pi` solo per gli specialisti
u
delle radiofrequenze: le moderne tecniche digitali e dispositivi
sempre pi` veloci richiedono circuiti stampati con piste che si
u
comportino come vere e proprie linee di trasmissione.
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40. transcalc: semplice, risolve la maggior parte dei problemi, ` una
e
utilit` del qucs
a
wcalc: simile, forse pi` accurato e con differenti modelli e
u
qualcosa in pi` (licenza FreeBSD).
u
atlc: Arbitrary Transmission Line Calculator calcola
l’impedenza di qualsiasi forma riusciate a disegnare!
Ovviamente non fa la sintesi.
http://transcalc.sourceforge.net/
http://wcalc.sourceforge.net/
http://atlc.sourceforge.net/
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41. Carta di Smith: gsmc
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42. Simulazione circuitale: spice, qucs (e molti altri)
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43. Brevissimo cenno ai simultaori che hanno fatto storia (almeno di
quelli che mi sono passati fra le mani):
• spice
• microcap
• touchstone
• puff
• compact scope
• microwave office
• Ansoft designer
• Agilent mds/ads
• qucs!
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44. Brevissimo cenno ai simultaori che hanno fatto storia (almeno di
quelli che mi sono passati fra le mani):
• spice
• microcap
• touchstone
• puff
• compact scope
• microwave office
• Ansoft designer
• Agilent mds/ads
• qucs!
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45. Il primo SPICE I fu rilasciato nel 1973, poi ce ne sono state varie
versioni, negli anni ’90 si usava ancora abbastanza lo SPICE III
originale rilasciato dalla Universit` Berkeley nel 1989.
a
Anche se nato come Simulation Program with Integrated Circuit
Emphasis per lo sviluppo di circuiti integrati ` sempre stato
e
utilizzato anche per circuiti discreti.
Non si tratta propriamente di sw libero. . . (Licenza Berkeley)
Comunque ` stato uno dei primi e ne sono derivati molti cloni
e
o simili anche sotto licenza GNU/GPL.
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46. Quasi Universal Circuit Simulator
• simulatore misto
• originariamente pensato per le radiofrequenze
• separazione fra nucleo di calcolo e interfaccia
• interfaccia non molto buona
• versioni stabili con le qt3 (vecchie!) e difficilemente installabili
ma disponibile nuova versione (via svn) con le qt4
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http://qucs.sourceforge.net/ R A D I O T E
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47. Utilit` del QUCS
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48. NEC - Numerical Electric Code
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http://www.nec2.org/ N
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49. wwwhome.cs.utwente.nl/~ptdeboer/ham/xnecview/
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50. Un po’ di meccanica: qcad
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51. FreeCAD (3D!)
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52. Qualche esempio di progetto
. . . dal vivo
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53. Domande?
lapoCHIOCCIOLINAradioteknos.it
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