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类型电子技术基础绪论课件.ppt

  • 上传人(卖家):三亚风情
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    关 键  词:
    电子技术 基础 绪论 课件
    资源描述:

    1、1 绪论绪论第一章第一章 绪绪 论论课程简介:课程简介:1.课程性质:课程性质:模拟电子基础是高等院校电气、信模拟电子基础是高等院校电气、信息类专业知识平台重要核心课程,是学生在电子息类专业知识平台重要核心课程,是学生在电子技术入门阶段的专业基础课,工程实践性很强。技术入门阶段的专业基础课,工程实践性很强。2.课程内容:课程内容:模拟信号的产生、传输及处理方面模拟信号的产生、传输及处理方面的内容。的内容。3课程任务:课程任务:掌握模拟电子的基本概念、基本知掌握模拟电子的基本概念、基本知识及基本分析方法。识及基本分析方法。第一章第一章 绪绪 论论前期课程:高等数学、物理、电路前期课程:高等数学、

    2、物理、电路后续课程:数字电子技术、计算机技术后续课程:数字电子技术、计算机技术4.相关课程相关课程教材:教材:电子技术基础电子技术基础模拟部分模拟部分 第四版第四版 康华光编康华光编 主要参考书:主要参考书:1、模拟电子技术基础模拟电子技术基础 问答问答.例题例题.试题试题陈大钦,华中科技大学出版社陈大钦,华中科技大学出版社 2、模拟电子技术基础模拟电子技术基础童诗白,清华大学出版社童诗白,清华大学出版社 3、模拟电子技术基础模拟电子技术基础彭容修,武汉理工大出版社彭容修,武汉理工大出版社 5.教材及参考书教材及参考书1.注意系统与电路、电路与器件的关系;注意系统与电路、电路与器件的关系;以路

    3、为主以路为主2.注意分析与综合的关系;注意分析与综合的关系;在弄懂基本原理和掌握基本在弄懂基本原理和掌握基本分析方法上下功夫分析方法上下功夫 注重物理概念;注重物理概念;对课后习题予以充分重视,独立完成;对课后习题予以充分重视,独立完成;充分利用实验来消化、理解课程的理论内容;充分利用实验来消化、理解课程的理论内容;借助借助EDA软件进行仿真实验;软件进行仿真实验;3.注意注意工程上简化分析的条件与处理方法;工程上简化分析的条件与处理方法;4.注意理论与实践相结合:注意理论与实践相结合:难点:交流、直流叠加,工程分析方法难点:交流、直流叠加,工程分析方法5.学习方法:认真听讲、多做练习学习方法

    4、:认真听讲、多做练习 教学内容:教学内容:第一章 绪论 第二章 半导体二极管及其基本电路 第三章 半导体三极管及放大电路基础 第四章 场效应管放大电路 第五章 功率放大电路 第六章 集成电路运算放大器 第七章 反馈放大电路 第八章 信号的运算与处理电路 第九章 信号产生电路 第十章 直流稳压电源2)电子电路)电子电路分立元件电路分立元件电路集成电路集成电路3)电子电路的应用:电子系统与其他系统相结合,)电子电路的应用:电子系统与其他系统相结合,应用在生产应用在生产、生活生活、科研等领域。科研等领域。1)电子器件)电子器件:二极管、三极管、二极管、三极管、(场效应管场效应管)、运算放大器等、运算

    5、放大器等例如例如 VCD,即是一个电子系统与其他系统相结合的,即是一个电子系统与其他系统相结合的 应用实例。应用实例。VCD激光传感技术激光传感技术精密机械技术精密机械技术电控系统(电子系统)电控系统(电子系统)电子技术三个方面:电子技术三个方面:1.信号的表达方式信号的表达方式2.电阻的串并联,电压分压,电流分流电阻的串并联,电压分压,电流分流3.戴维南定理及诺顿定理及其相互转换戴维南定理及诺顿定理及其相互转换4.电路中的电位电路中的电位5.受控电源受控电源6.交、直流电路的计算问题交、直流电路的计算问题7.KVL KCL第一章 绪 论 教学内容教学内容:信号与电子系统的基本概念,以及信号的

    6、频谱信号与电子系统的基本概念,以及信号的频谱特性,讨论了本书所涉及的各种信号的特点。同特性,讨论了本书所涉及的各种信号的特点。同时还讲述了模拟电路的基本单元电路时还讲述了模拟电路的基本单元电路放大器放大器(模型)及其性能。(模型)及其性能。1.1 电子系统与信号1.2 放大电路的基本知识教学要求:教学要求:本章需要基本掌握各种信号的概念,对本章需要基本掌握各种信号的概念,对 于四种放大电路:电压放大、电流放大、互于四种放大电路:电压放大、电流放大、互 阻放大、和互导放大的电路分析要重点掌握。阻放大、和互导放大的电路分析要重点掌握。学习前者的目的是为学习模拟电路与数字电路学习前者的目的是为学习模

    7、拟电路与数字电路提供引导性的背景知识。提供引导性的背景知识。重点掌握重点掌握1.2放大电路的基本知识,为学习本课放大电路的基本知识,为学习本课程后续章节打下基础。程后续章节打下基础。1.1 1.1 电子系统与信号电子系统与信号1.1.11.1.1电子系统电子系统所谓电子系统,就是由若干个相互关联、相互作所谓电子系统,就是由若干个相互关联、相互作用的基本电子电路组成的电路整体称为电子系统。用的基本电子电路组成的电路整体称为电子系统。电子系统的示意图电子系统的示意图信号的信号的提取提取信号的信号的(预预)处处理理信号的信号的加工加工信号的信号的执行执行第一章第一章 绪绪 论论 例如:常见的例如:常

    8、见的VCD系统,在光盘上记录的声音系统,在光盘上记录的声音和图像信号,是通过激光传感系统转化为电信号的,和图像信号,是通过激光传感系统转化为电信号的,而光盘的同步旋转和激光探头的移动则是通过电子而光盘的同步旋转和激光探头的移动则是通过电子系统控制的精密机械系统实现的。系统控制的精密机械系统实现的。可以看出,电子系统中主要是对信号进行各种可以看出,电子系统中主要是对信号进行各种处理与变换。因此要对信号的表达与特性进行了解。处理与变换。因此要对信号的表达与特性进行了解。在许多情况下,电子系统必须与其他物理系统在许多情况下,电子系统必须与其他物理系统相结合,才能构成完整的实用系统。相结合,才能构成完

    9、整的实用系统。第一章第一章 绪绪 论论1.1.21.1.2信号及其频谱信号及其频谱1.1.信号信号:信号是信息的载体。:信号是信息的载体。声音信号是语言、音乐的载体。声音信号是语言、音乐的载体。图象信号是图象信息的载体。图象信号是图象信息的载体。2.2.信号源的等效电路信号源的等效电路 (1 1)大多数物理信号都需要通过传感器转变成)大多数物理信号都需要通过传感器转变成电信号,从而用电子系统进行处理。这时传感器电信号,从而用电子系统进行处理。这时传感器相当于电子系统的一个信号源。相当于电子系统的一个信号源。第一章第一章 绪绪 论论 电压源等效电路与电流源等效电路互相转换电压源等效电路与电流源等

    10、效电路互相转换RsIsVsRsIs=Vs/Rs(2 2)信号源的等效电路)信号源的等效电路第一章第一章 绪绪 论论3.信号的表达方式信号的表达方式(1)正弦波与方波的正弦波与方波的时域时域表达方式表达方式)sin()(tVtvm Vm是正弦波的幅值是正弦波的幅值,为角频率为角频率,为初始相角为初始相角.当当Vm、均为已均为已知常数时,信号中就不再含有任何未知信息,是最简单的信号。知常数时,信号中就不再含有任何未知信息,是最简单的信号。正弦波信号经常作为标准信号用来对模拟电子电路进行测试。正弦波信号经常作为标准信号用来对模拟电子电路进行测试。1)T(ntT2T1)(2n 1)T(2ntnT 0V

    11、tvS)(正弦波正弦波:方波:方波:第一章第一章 绪绪 论论频谱:将一个周期性信号分解为正弦信号的集频谱:将一个周期性信号分解为正弦信号的集合,得到其正弦信号幅值随合,得到其正弦信号幅值随角频率角频率变化的分布,变化的分布,称为信号的频谱。称为信号的频谱。频谱图:将上述频谱用图表示称为频谱图。频频谱图:将上述频谱用图表示称为频谱图。频谱图是周期函数的频域表达方式。谱图是周期函数的频域表达方式。第一章第一章 绪绪 论论(2)频域频域表达方式表达方式第一章第一章 绪绪 论论VsTVsVs/22Vs/2Vs/32Vs/5以方波为例以方波为例 任意周期函数只要满足狄利克雷条件都可以展开成任意周期函数只

    12、要满足狄利克雷条件都可以展开成傅里叶级数。傅里叶级数。)sinsin(sin)(tttVVtvSS00055133122 T 20其中其中周期信号频谱的特点:离散性和衰减性周期信号频谱的特点:离散性和衰减性4.非周期信号的带宽非周期信号的带宽 运用傅立叶变换可将非周期信号表达为一连续频率运用傅立叶变换可将非周期信号表达为一连续频率函数形式的频谱,它包含了所有可能的频率(函数形式的频谱,它包含了所有可能的频率(0)成分。成分。实际物理世界的各种非周期信号,随角频率上升到实际物理世界的各种非周期信号,随角频率上升到一定程度,其频谱函数总趋势是衰减的。当选择适当的一定程度,其频谱函数总趋势是衰减的。

    13、当选择适当的(截止角频率)点把频率高端截断时,并不过多的影响(截止角频率)点把频率高端截断时,并不过多的影响信号的特性。信号的特性。通常把保留的部分称为信号的通常把保留的部分称为信号的带宽带宽。第一章第一章 绪绪 论论1.1.3 1.1.3 模拟信号和数字信号模拟信号和数字信号1.1.模拟信号:模拟信号:在时间上和幅值上都是连续信号。其数量在一定范围内可能在时间上和幅值上都是连续信号。其数量在一定范围内可能取任意值。处理模拟信号的电路称为模拟电路。取任意值。处理模拟信号的电路称为模拟电路。2.2.数字信号数字信号:在时间上和数量上都是离散的信号。这些量的变化在时间上在时间上和数量上都是离散的信

    14、号。这些量的变化在时间上不连续,总发生在一系列离散的瞬间。这些量的变化在数量上不不连续,总发生在一系列离散的瞬间。这些量的变化在数量上不连续,是某个最小数量单位的整数倍,小于这个某个最小数量数连续,是某个最小数量单位的整数倍,小于这个某个最小数量数值没有物理意义。值没有物理意义。第一章第一章 绪绪 论论1.2 1.2 放大电路的基本知识放大电路的基本知识放大电路的放大电路的作用:放大电信号、构成其他模拟电路作用:放大电信号、构成其他模拟电路1.2.1 1.2.1 模拟信号的放大模拟信号的放大1.1.放大电路的表示方法:放大电路的表示方法:放大电路RSRUIIU+-+-+-UioiosL第一章第

    15、一章 绪绪 论论2.2.四种放大电路:四种放大电路:在实际应用中,根据放大电路输入信号和在实际应用中,根据放大电路输入信号和输出信号的要求,将放大电路分成以下四种:输出信号的要求,将放大电路分成以下四种:(1 1)电压放大电路:)电压放大电路:o o=V V i i (2 2)电流放大电路:)电流放大电路:o o=I I i i (3 3)互阻放大电路:)互阻放大电路:o=o=R R i i (4 4)互导放大电路:)互导放大电路:o o=G G i i第一章第一章 绪绪 论论1.2.2 1.2.2 放大电路的模型放大电路的模型(1 1)模型:虚线框内部分,表示了电压放大的含义,而)模型:虚线

    16、框内部分,表示了电压放大的含义,而 开路开路输出电压受输入电压的控制。输出电压受输入电压的控制。(2 2)输出电压:)输出电压:U Uo o=A=AVoVoU Ui i R RL L/(R/(RL L+R+R0 0)1.1.电压放大电路的模型电压放大电路的模型第一章第一章 绪绪 论论外电路RsUs+-RiR0RL+-AV0Ui外电路模型+U0()电压增益:电压增益:A AV V=U=Uo o/U/Ui i=A=AVoVoR RL L/(R/(RL L+R+R0 0)A AV V的恒定性受到的恒定性受到R RL L变化的影响,随变化的影响,随R RL L的减小而降低,这就要求在电路设的减小而降低

    17、,这就要求在电路设计时努力使计时努力使R R0 0RRL L,以尽量减少信号的衰减。理想电压放大电路,以尽量减少信号的衰减。理想电压放大电路R R0 0=0=0。()源电压增益:源电压增益:A AVsVs=U=U0 0/U/Us s=U=U0 0/U/Ui i*U Ui i/U/Us s=A=AVoVoR RL L/(R/(RL L+R+R0 0)*R Ri i/(R/(Rs s+R+Ri i)为了提高源电压增益,应尽量减小为了提高源电压增益,应尽量减小R R0 0,尽量增大,尽量增大R Ri i以使以使R Ri iR RS S,理想电,理想电压放大电路压放大电路R Ri i=。()结论:电压

    18、放大电路适用于信号源内阻结论:电压放大电路适用于信号源内阻R RS S较小而负载较小而负载R Rl l较大的场合。较大的场合。第一章第一章 绪绪 论论()模型:()模型:A AIsIs是输出短路时的电流增益,与电压放大电是输出短路时的电流增益,与电压放大电路模型不同之处,受控源路模型不同之处,受控源A AIsIsI Ii i与与R R0 0并联,而输出为一个实电并联,而输出为一个实电流源。流源。2.2.电流放大电路的模型电流放大电路的模型第一章第一章 绪绪 论论Is+-RiR0AIsIiRsRLI0Ii()输出电流:()输出电流:I I0 0=A=AIsIsI Ii iR R0 0/(R R0

    19、 0+R+RL L)()电流增益:()电流增益:A AI I=I=I0 0/I/Ii i=A=AIsIsR R0 0/(R R0 0+R+RL L)()源电流增益:()源电流增益:A AIsIs=I=I0 0/I/Is s=A=AIsIsR R0 0R RS S/(R R0 0+R+RL L)*(R Rs s+R+Ri i)为了提高总的增益(源电流增益),应使为了提高总的增益(源电流增益),应使R Rs s较大而较大而R RL L较小。较小。()结论:()结论:电流放大电路适用于信号源内阻电流放大电路适用于信号源内阻 R Rs s较大而较大而R RL L较小的场合。较小的场合。第一章第一章 绪

    20、绪 论论3.3.互阻放大电路的模型互阻放大电路的模型(1 1)模型:)模型:A AR0R0是输出开路时的互阻增益,信号由受控源是输出开路时的互阻增益,信号由受控源A AR0R0I Ii i产生。产生。(2 2)结论:)结论:理想状态下,互阻放大电路要求输入电阻理想状态下,互阻放大电路要求输入电阻R Ri i=0=0而输出电阻而输出电阻R RO O=0=0。Is+-RiR0+AR0IiRsRL+U0Ii第一章第一章 绪绪 论论4.4.互导放大电路的模型互导放大电路的模型RsUs+-RiRLAGSUiI0R0+Ui-(1 1)模型:)模型:A AGSGS是输出短路时的互导增益,信号由受控源是输出短

    21、路时的互导增益,信号由受控源A AGSGSU Ui i产生。产生。(2 2)结论:)结论:理想状态下,互导放大电路要求输入电阻理想状态下,互导放大电路要求输入电阻R Ri i=而输出电阻而输出电阻R RO O=。第一章第一章 绪绪 论论5.四种电路模型之间的转换四种电路模型之间的转换 根据信号源的戴维南根据信号源的戴维南-诺顿等效变换定理,上述四种电路模型诺顿等效变换定理,上述四种电路模型相互之间可以实现任意转换。相互之间可以实现任意转换。如:电压放大电路的开路电压增益为如:电压放大电路的开路电压增益为AVO,电流放大电路的开路电压增益可用短路电流增益表示为电流放大电路的开路电压增益可用短路电

    22、流增益表示为AVO=AISR0/Ri;互阻放大电路的开路电压增益可表示为互阻放大电路的开路电压增益可表示为AVO=ARO/Ri;互导放大电路的开路电压增益可表示为互导放大电路的开路电压增益可表示为AVO=AGSR0。第一章第一章 绪绪 论论结论:结论:一个实际的放大电路原则上可以取四类电路模型一个实际的放大电路原则上可以取四类电路模型中任意一种作为它的电路模型,但是根据信号源的性质中任意一种作为它的电路模型,但是根据信号源的性质和负载的要求,一般只有其中一种模型在电路设计或分和负载的要求,一般只有其中一种模型在电路设计或分析中概念最明确,运用最方便。析中概念最明确,运用最方便。第一章第一章 绪

    23、绪 论论6.参考点及隔离放大参考点及隔离放大(1)参考点:放大电路所有电路模型的下部,在输入和)参考点:放大电路所有电路模型的下部,在输入和输出回路之间都有一根连线,并标以输出回路之间都有一根连线,并标以“”符号,这即符号,这即是电路输入与输出信号的共同端点或参考电位点。是电路输入与输出信号的共同端点或参考电位点。作用:这个参考点对于分析电子电路是必要的,而且作用:这个参考点对于分析电子电路是必要的,而且是很方便的。是很方便的。(2)隔离放大:为了提高工业控制设备和医疗设备的安)隔离放大:为了提高工业控制设备和医疗设备的安全性和抗干扰能力,在前极信号预放大中,普遍采用所谓全性和抗干扰能力,在前

    24、极信号预放大中,普遍采用所谓的隔离放大,即放大电路的输入与输出电路(包括供电电的隔离放大,即放大电路的输入与输出电路(包括供电电源)相互绝缘,输入与输出信号之间不存在任何公共参考源)相互绝缘,输入与输出信号之间不存在任何公共参考点。点。第一章第一章 绪绪 论论1.2.3 1.2.3 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标1.1.输入电阻输入电阻:()定义:输入电阻是放大器输入端向放大器看进去()定义:输入电阻是放大器输入端向放大器看进去的方向所显示的电阻。的方向所显示的电阻。()意义:输入电阻()意义:输入电阻R Ri i的大小决定了放大电路从信号源吸取的大小决定了放大电路从信号源吸取信

    25、号电压或电流的大小。信号电压或电流的大小。对输入为电压信号的电路,对输入为电压信号的电路,R Ri i越大,越大,U Ui i越大;越大;对输入为电流信号的电路,对输入为电流信号的电路,R Ri i越大,越大,I Ii i越小。越小。第一章第一章 绪绪 论论()求法:在放大器的输入端外加一个测试电压()求法:在放大器的输入端外加一个测试电压U UT T,计算相应的测试电流计算相应的测试电流I IT T(如上图所示如上图所示),则,则R Ri i=T/T放大电路放大电路+T-RLRiİT求放大电路的输入电阻求放大电路的输入电阻第一章第一章 绪绪 论论2.2.输出电阻输出电阻()定义:输出电阻是放

    26、大器输出端向放大器看进去的方向所显()定义:输出电阻是放大器输出端向放大器看进去的方向所显示的电阻。示的电阻。()意义:()意义:R R0 0的大小决定了放大器带负载的能力。负载变化时,输的大小决定了放大器带负载的能力。负载变化时,输出量变化较小,说明带负载能力强;输出量变化较大,说明带负出量变化较小,说明带负载能力强;输出量变化较大,说明带负载能力弱。载能力弱。对于输出为电压的电路,对于输出为电压的电路,R R0 0与负载串联,故要求与负载串联,故要求R R0 0要小,带要小,带负载能力强。负载能力强。对于输出为电流的电路,对于输出为电流的电路,R R0 0与负载并联,故要求与负载并联,故要

    27、求R R0 0要大,带要大,带负载能力强。负载能力强。第一章第一章 绪绪 论论放大电路放大电路+S=0-R0RSİT求放大电路的输出电阻求放大电路的输出电阻+T-()求法:在放大器信号源短路和负载开路的条件下()求法:在放大器信号源短路和负载开路的条件下,在放大电在放大电路的输出端加一测试电压路的输出端加一测试电压T,计算相应的测试电流,计算相应的测试电流T(如上图如上图所示所示),则,则R R0 0=T/T(S=0)第一章第一章 绪绪 论论3.3.增益增益:()四种增益:电压增益()四种增益:电压增益AvAv,电流增益,电流增益A AI I,互阻增益,互阻增益A AR R,互导增益,互导增益

    28、A AG G。()意义:增益反映了放大电路在输入信号控制下,()意义:增益反映了放大电路在输入信号控制下,供电电源的能量转换为信号能量的能力。供电电源的能量转换为信号能量的能力。()增益的分贝表示:()增益的分贝表示:两个无量纲的增益两个无量纲的增益AvAv和和AiAi在工作上常用以在工作上常用以1010为底的对数表达为底的对数表达 。电压增益电压增益A AV V(dBdB)=20lg|=20lg|V V|dB|dB 电流增益电流增益A AI I (dBdB)=20lg|=20lg|I I|dB|dB 功率增益功率增益PiPi(dBdB)=10lgAp dB=10lgAp dB第一章第一章 绪

    29、绪 论论4.4.频率响应及带宽频率响应及带宽第一章第一章 绪绪 论论(1)幅频响应:)幅频响应:AV()表示电压增益的模与角频率之间的关系。)表示电压增益的模与角频率之间的关系。(2)相频响应:)相频响应:()表示放大电路输出与输入正弦电压信号的)表示放大电路输出与输入正弦电压信号的相位差与角频率之间的关系。相位差与角频率之间的关系。(3)波特图:表示)波特图:表示幅频响应和相频响应的曲线,横坐标采用频率单位幅频响应和相频响应的曲线,横坐标采用频率单位f,纵坐标采用对数刻度。(纵坐标采用对数刻度。(20lg|AV|)。)。)()()()()(VioVAjVjVjA放大电路的电压增益:放大电路的

    30、电压增益:相关概念:半功率点,上限频率,下限频率,带宽相关概念:半功率点,上限频率,下限频率,带宽(4)线性失真:幅度失真、相位失真、频率失真)线性失真:幅度失真、相位失真、频率失真()定义:由放大器的非线形引起的失真,称为非线形失真。()定义:由放大器的非线形引起的失真,称为非线形失真。()非线形失真系数:()非线形失真系数:%r100122okokVV其中:其中:V V0101是输出基波分量的有效值是输出基波分量的有效值 V V0k0k是输出高谐波分量的有效值是输出高谐波分量的有效值 k k为正整数为正整数5.5.非线形失真非线形失真第一章第一章 绪绪 论论(3)特性:)特性:非线性失真对

    31、某些放大电路的性能指标显得比较重非线性失真对某些放大电路的性能指标显得比较重要(如高保真度的音响系统和广播电视系统)要(如高保真度的音响系统和广播电视系统)随着电子技术的进步,目前非线性失真系数可达到随着电子技术的进步,目前非线性失真系数可达到不超过不超过0.01%。第一章第一章 绪绪 论论作业作业:习题习题1.2.1,1.2.6补充补充:6.放大电路的其他指标放大电路的其他指标 针对不同用途的电路,还要考虑如下指标:最大针对不同用途的电路,还要考虑如下指标:最大输出功率、效率、信号燥声比、抗干扰能力甚至体积、输出功率、效率、信号燥声比、抗干扰能力甚至体积、重量、工作温度、环境湿度等重量、工作

    32、温度、环境湿度等第一章第一章 绪绪 论论本本 章章 小小 结结模拟信号与数字信号是两种不同的信号,解决模拟信号产模拟信号与数字信号是两种不同的信号,解决模拟信号产生、传输、处理问题的电路,在电子系统中称为模拟电路。生、传输、处理问题的电路,在电子系统中称为模拟电路。模拟信号有时域和频域两种表达方式,二者可以通过傅立模拟信号有时域和频域两种表达方式,二者可以通过傅立叶变换而互换。叶变换而互换。信号放大电路是最基本的模拟信号处理电路,要求掌握四信号放大电路是最基本的模拟信号处理电路,要求掌握四种电路模型的电压增益、电流增益、互阻增益和互导增益的种电路模型的电压增益、电流增益、互阻增益和互导增益的表达式及其单位。表达式及其单位。估算电路的输入电阻和输出电阻,相当于电路两次衰减而估算电路的输入电阻和输出电阻,相当于电路两次衰减而取得增益时的成本核算。取得增益时的成本核算。放大电路绝不单纯是信号的放大问题,必须要考虑到放大放大电路绝不单纯是信号的放大问题,必须要考虑到放大信号品质的优劣,所以要提出多项指标来评价放大电路。信号品质的优劣,所以要提出多项指标来评价放大电路。

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