高频电子线路课程自学考试大纲.docx
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高频电子线路课程自学考试大纲
湖北省高等教育自学考试大纲
课程名称:
高频电子线路课程代号:
2595
一课程性质与设置目的
本课程是电子工程、通信工程专业的一门专业基础课。
它的任务是研究通信系统中的基本电路,以及这些功能电路的组成,基本原理和分析方法。
通过本课程的学习,掌握高频电子线路的基本概念、系统的构成、功能电路的特点。
具体研究高频电子线路的特性及分析方法、高频小信号调谐放大器、高频功率放大器、正弦波振荡器、振幅调制与解调、角度调制与解调、反馈控制与频率合成技术等内容。
为专业课程的学习打下坚实的理论基础。
学习本课程时应具有信号、频谱和电路分析方面的基本知识。
本课程的先修课程为《电路理论》、《信号与系统》、《低频电子线路》。
在学习本课程时要注意高频电子线路与低频电子线路理论分析方法的区别,以及高频电子线路在无线通信系统中的应用与特点。
二课程内容与考试目标
第1章绪论
(一)学习目的与要求
1.了解无线电通信发展简史。
2.建立无线电信号的发送与接收的初步概念,作为学习《高频电子线路》各章的基础。
3.一般了解通信的传输媒质。
(二)课程内容
§1.1无线电通信发展简史
§1.2无线电信号传输原理
1.2.1传输信号的基本方法1.2.2无线电信号的产生与发射1.2.3无线电信号的接收
§1.3通信的传输媒质
本章有3节的内容,第1节简单介绍了无线电通信发展的历程;第2节为本章的重点内容,在简述信号传输的基础上,着重从无线电信号的产生与发射以及无线电信号的接收两个方面描述了一个无线通信系统的框架;第3节介绍了通信的传输媒质,无线电电波波段的划分,以及电磁波的传输特性。
(三)考核知识点
1.了解通信系统中的传输媒质,波段的划分以及电磁波的传输特性。
2.掌握通信系统的基本原理及信号传输的框图。
(四)考核要求
1.在了解无线通信方框图的基础上,进一步了解信号传输的媒质,以及电磁波传播的特点等。
识记:
有线通信的媒质,无线通信的媒质,电磁波的几种传播方式。
2.熟悉通信系统的基本原理
简单应用:
能画出发射、接收系统的框图,并能以波形的形式表示信号传输的过程。
第2章信号分析
(一)学习目的与要求
1.了解信号的分类。
2.掌握傅里叶级数表示式。
3.理解非周期信号的傅里叶变换表示式。
4.了解傅里叶变换的基本性质。
5.理解抽样定理。
(二)课程内容
§2.1信号的分类
§2.2信号的分析方法
2.2.1周期信号的傅里叶级数表示式2.2.2非周期信号的指数表示法——傅里叶变换方法2.2.3傅里叶变换的一些基本性质。
§2.3抽样定理
§2.4信号通过线性系统的传输
2.4.1无失真传输的条件2.4.2理想滤波器2.4.3信号传输的失真问题
§2.5多址信号的传输
本章内容均属于前修课程《信号与系统》的范畴。
要求考生在学习该门课程时,应具备本章的知识,在该门课程的讲授中,只强调应用,本章内容可以不讲,考核基本不作要求。
第3章选频网络
(一)学习目的与要求
1.掌握串联与并联谐振回路的主要性能:
谐振条件与谐振曲线,通频带,Q值的意义;信号源内阻与负载阻抗对谐振回路的影响。
2.掌握两种谐振回路的阻抗互换与抽头的阻抗变换。
3.熟悉互感耦合回路的主要性能:
反射阻抗的物理意义,欠耦合,过耦合与临界耦合,谐振曲线。
4.熟悉石英晶体滤波器的特性,其他形式的滤波器作一般了解。
(二)课程内容
§3.1串联谐振回路
3.1.1基本原理3.1.2串联振荡回路的谐振曲线和通频带3.1.3串联振荡回路的相位特性曲线3.1.4能量关系及电源内阻与负载电阻的影响
§3.2并联谐振回路
3.2.1基本原理及特性3.2.2并联谐振回路的谐振曲线、相位特性曲线和通频带3.2.3信号源内阻和负载电阻的影响3.2.4低Q值的并联谐振回路
§3.3串、并联阻抗的等效互换与回路抽头时的阻抗变换
3.3.1串、并联阻抗的等效互换3.3.2并联谐振回路的其他形式3.3.3抽头式并联电路的阻抗变换
§3.5耦合回路
3.5.1互感耦合回路的一般性质3.5.2耦合振荡回路的频率特性
§3.1串联谐振回路是高频电子线路中的选频网络,应用广泛,应掌握和熟悉串联谐振回路的基本原理及特性。
串联回路谐振时,电感两端(或电容两端)的电压是信号源电压的Q倍,因而串联谐振又称为电压谐振;在串联谐振回路中,一般用电流的相对比值表示回路的频率特性。
串联回路在谐振时Q值越高,曲线越尖锐,回路的选择性越好,频带宽度与Q之间成反比的关系。
在实际的应用中,串联谐振回路适用于电压源激励。
§3.2并联谐振回路在高频电子线路中被作为放大器的负载,因此,应深刻理解并联谐振回路的原理、特性、谐振曲线、相频特性曲线和通频带,并要求能熟练地应用。
对于并联谐振回路,均是以高Q值的情况进行讨论的,并联回路谐振时,回路呈现的阻抗最大且呈纯阻,回路中的支路电流是信号源电流的Q倍;在并联谐振回路中,一般用电压的相对比值表示回路的频率特性。
同样,回路谐振时Q值越高,曲线越尖锐,回路的选择性越好,但频带越窄。
在实际中,并联谐振回路适用于电流源激励。
§3.3串、并联阻抗的等效互换可根据书中的公式进行,对于有抽头时的阻抗变换在高频电子线路中经常出现,应深刻领会和掌握。
§3.5耦合回路的初、次级都是谐振电路。
耦合有互感耦合和电容耦合两种形式。
由于耦合,两个回路之间互有影响,反射阻抗是经常用到的概念,应理解其物理意义。
耦合回路在η>1时的频率特性曲线与单谐振回路是不同的。
(三)考核知识点
1.串、并联谐振回路的谐振条件、谐振时的特性,频率特性曲线。
2.信号源内阻及负载对串、并联谐振回路的影响。
3.串、并联阻抗互换的方法,接入系数对阻抗的影响。
4.耦合电路的形式,耦合系数的定义,反射阻抗以及耦合回路的频率特性曲线。
(四)考核要求
串、并联谐振回路,串、并联阻抗的等效互换,耦合回路的特性。
识记:
1)串、并联回路的谐振条件,频率特性曲线的波形。
2)谐振频率、谐振电阻、品质因数、频带宽度的计算公式。
理解:
1)信号源内阻,负载对谐振回路的影响。
2)接入系数与等效阻抗之间的关系。
3)空载时回路的品质因数以及有载品质因数之间的关系。
简单应用:
1)在工作频率大于或小于回路谐振频率时(f<f0,f>f0)串、并联回路阻抗的性质。
2)接入负载以及信号源内阻对回路阻抗及品质因数的影响程度。
综合应用:
对串、并联谐振回路,耦合回路能分析其工作原理,根据已知条件能计算振荡频率、谐振电阻、频带宽度、品质因数等。
第4章高频小信号放大器
(一)学习目的与要求
1.了解高频小信号放大器的主要质量指标:
增益、通频带、选择性等的含义。
2.熟悉晶体管高频小信号的两种等效电路:
网络参数等效电路;混合π型等效电路。
3.熟悉并掌握单调谐回路谐振放大器的增益、通频带与选择性的计算。
4.了解多级单调谐回路谐振放大器与双调谐回路谐振放大器的特点。
5.理解谐振放大器稳定与否的判据和可采取的稳定措施。
6.了解集成电路谐振放大器的特点。
7.了解噪声的来源。
8.理解噪声的表示式:
噪声系数、噪声温度、灵敏度、等效噪声频带宽度的意义与表示式。
(二)课程内容
§4.1概述
§4.2晶体管高频小信号等效电路与参数
4.2.1形式等效电路4.2.2混合π等效电路4.2.3混合π等效电路参数与形式等效电路y参数的转换4.2.4晶体管的高频参数
§4.3单调谐回路谐振放大器
4.3.1电压增益
4.3.2功率增益
4.3.3通频带与选择性4.3.4级间耦合网络
§4.4多级单调谐回路谐振放大器
§4.5双调谐回路谐振放大器
§4.6谐振放大器的稳定性与稳定措施
4.6.1谐振放大器的稳定性4.6.2单向化
§4.7谐振放大器的常用电路和集成电路谐振放大器
4.7.1谐振放大器常用电路举例4.7.2集成电路谐振放大器
§4.9放大器中的噪声
4.9.1内部噪声的来源与特点4.9.2电阻热噪声4.9.3天线热噪声4.9.4晶体管的噪声4.9.5场效应管的噪声
§4.10噪声的表示和计算方法
4.10.1噪声系数4.10.2噪声温度4.10.3多级放大器的噪声系数4.10.4灵敏度4.10.5等效噪声频带宽度4.10.6减小噪声系数的措施
§4.1本节主要介绍了高频小信号放大器的性能指标,了解这些性能指标有助于理解高频小信号放大器的工作原理。
§4.2高频小信号放大器属于线性放大器,在电路的分析中,晶体管需要用线性的模型来代替。
由于高频小信号放大器的负载为并联谐振回路,故常采用y参数模型进行分析,而晶体管y参数的值是通过其混合π型等效电路转换而来。
本节主要是等效电路参数的转换,理解转换的意义,有助于电路的分析和理解。
§4.3这一节主要以共发射极调谐放大器为例,重点讨论了高频小信号放大器的电压增益
,功率增益
,通频带及选择性。
对于共发射极调谐放大器基本电路的分析和计算,应很好地理解和掌握。
§4.4这一节主要讨论了多级放大器总增益与单级增益间的关系,谐振曲线、通频带、矩形系数与级数的关系。
需了解它们之间的关系及变化的趋势。
§4.5双调谐回路谐振放大器的初、次级回路均调谐在同一中心频率f0上,通过等效电路的分析,讨论了电路在谐振时增益,谐振曲线以及回路的通频带。
应了解双调谐回路的连接方法及电路的工作原理。
§4.6前面几节都是假定放大器工作于稳定状态的情况。
当考虑到反向传输导纳yre的影响时,放大器工作将不稳定,这种不稳定将影响到放大器的正常工作,严重时,会导致放大器产生自激振荡。
因而如何保证放大器稳定工作就成为高频小信号放大器一个不可忽视的问题。
为解决这一问题,在分立元件组成的电路中,采用的措施通常有:
中和法和失配法。
§4.7分立元件构成的谐振放大器以及集成电路谐振放大器的应用。
§4.9、§4.10放大器中的噪声,噪声的表示和计算方法。
(三)考核知识点
1.了解高频小信号放大器的性能指标以及晶体管的y参数模型与混合π型等效电路的互换。
2.理解并掌握单调谐放大器的电压增益、功率增益、通频带与选择性的计算。
3.了解调谐放大器工作不稳定的原因,理解并掌握调谐放大器稳定工作的措施。
4.了解晶体管放大器产生噪声的来源,噪声的表示方法。
(四)考核要求
1.对单调谐放大器电压增益、功率增益、通频带与选择性的理解和计算。
识记:
电压增益、功率增益、通频带及矩形系数的计算公式。
理解:
负载对回路Q值的影响及采用接入系数的方法。
应用:
利用公式,根据小信号等效电路进行计算。
2.理解并掌握调谐放大器稳定工作的措施,放大器的性能指标,多级单调谐放大器与双调谐回路谐振放大器的特点。
识记:
稳定工作的措施,放大器的性能指标。
理解:
内反馈形成的原因,单调谐放大器、双调谐放大器的频带宽度与矩形系数。
应用:
采用中和法和失配法时,电路的形式和连接。
3.关于晶体管混合π型等效电路与y参数的等效;放大器中噪声的来源和表示方法。
识记:
高频小信号放大器采用什么样的网络参数模型,噪声来自哪些元件和器件。
第5章非线性电路、时变参量电路和变频器
(一)学习目的与要求
1.掌握非线性电路的主要特点与分析方法。
2.掌握线性时变参量电路的分析方法。
3.掌握混频器的原理。
4.了解各种干扰,特别是混频器中所产生的各种干扰。
(二)课程内容
§5.1~§5.2概述及非线性元件的特性
§5.3非线性电路的分析方法
§5.4线性时变参量电路分析法
§5.5变频器的工作原理
§5.6晶体管混频器
§5.7二极管混频器
§5.8差分对模拟乘法器混频电路
§5.9混频器中的干扰
§5.10外部干扰。
§5.1~§5.2半导体器件的伏安特性曲线不是直线,因而由非线性元件组成的电路,一般用非线性微分方程进行分析,但异常困难。
非线性电路的主要特点是:
具有频率变换作用;不适用叠加原理。
§5.3分析非线性电路的方法1)幂级数分析法;2)折线近似分析法。
§5.4线性时变参量分析法中,参量是时变的,而通过器件的输出电流与输入信号电压之间的关系是线性的。
当器件处于线性时变工作状态时,可实现两个信号的相乘作用。
时变参量电路广泛采用模拟乘法器(单差分电路或双差分对电路),二极管开关函数电路。
§5.5~§5.10混频实质上是用线性时变参量分析法对晶体管混频电路,二极管混频电路以及差分对模拟乘法器电路进行频谱分析和混频参数的计算。
输入信号与本振信号同时作用在一个器件的输入端,这种混频常称为叠加型混频,晶体管混频、二极管混频电路就属于叠加型混频。
在晶体管混频电路中,晶体管被视为跨导随本振信号变化的线性参变元件;在二极管电路中,二极管被视为受本振信号控制的开关元件。
而差分对模拟乘法器混频称为乘积型混频器。
混频器在混频过程中,除了产生有用的中频信号外,还存在各种组合频率分量,这些组合频率分量将对接收机形成干扰。
外部干扰主要有工业干扰和天电干扰两种。
(三)考核知识点
1.非线性电路的基本理论及特性。
2.非线性电路的分析方法。
3.模拟相乘器的特性及其应用。
4.变频跨导的概念及增益的计算。
5.各种混频干扰的现象,产生的原因及克服的措施。
(四)考核要求
1.非线性电路的特点,幂级数分析法,线性时变参量电路的特点。
识记:
非线性电路的基本概念、特点与线性电路的区别,模拟相乘器的特点。
理解:
1)非线性电路与线性电路分析方法的异同。
2)折线近似分析法,幂级数分析法,线性时变参量分析法。
3)时变跨导。
应用:
应用模拟相乘器构成频率变换电路。
2.开关函数分析与二极管混频电路,晶体管混频器的工作原理。
识记:
单二极管电路、平衡二极管电路的特点,晶体管混频器的电路组态,变频跨导gc的定义。
理解:
单二极管混频、平衡二极管混频、晶体管混频电路的工作原理。
应用:
晶体管混频器的等效电路,变频电压增益的表达式。
3.混频器中的干扰
识记:
干扰的类型,克服干扰的措施。
理解:
镜像干扰、副波道干扰、交叉调制、互相调制。
第6章高频功率放大器
(一)学习目的与要求
1.掌握高频功率放大器的工作原理。
2.掌握高频功率放大器的折线近似分析法。
3.熟悉高频功率放大器的电路组成原则与匹配网络的计算。
4.了解丁类与戊类功率放大器的工作原理。
5.了解传输线变压器的工作原理,了解功率合成器的工作原理,了解倍频器的工作原理。
(二)课程内容
§6.1~§6.2概述及谐振功率放大器的工作原理
§6.3晶体管谐振功率放大器的折线近似分析法
§6.4晶体管功率放大器的高频特性
§6.5高频功率放大器的电路组成
§6.6丁类(D类)功率放大器
§6.8宽带高频功率放大器
§6.9功率合成器
§6.10晶体管倍频器
§6.2这一节讨论了谐振功率放大器的工作原理,功率放大器的主要任务是输出尽可能大的信号功率以及有较高的效率。
因此,谐振功率放大器采用丙类工作状态,在丙类工作状态时,晶体管集电极电流波形呈尖顶余弦脉冲状,而输出的电压波形仍然为正弦波(基波)。
可见,谐振功率放大器的负载在工作时一定处于谐振状态,从电流、电压波形的对应关系中,充分理解丙类功率放大器效率高的原因。
对电流脉冲进行分解其分解系数用曲线表示,从图6.3.4中的曲线可找到使丙类功率放大器效率又高,输出功率又大的导通角
。
§6.3在这一节中,用折线的方法给出了谐振功率放大器的动态线(或工作路),根据动态线所处的位置将功率放大器分为欠压、临界、过压三种不同的工作状态。
根据动态线还可大致确定通过晶体管集电极的电流波形以及集-射之间的电压波形。
在三种不同的工作状态时,集电极电流脉冲的高度随Rp、VCC、Vbm、VBB的变化趋势相应确定,从而得到谐振功率放大器的负载特性、调制特性(集电极调制特性、基极调制特性)、放大特性。
§6.5高频功率放大器的组成在实际应用中显得非常重要,其组成主要是馈电线路的选择,以及级间耦合回路和输出回路的设计。
§6.6、§6.8~§6.10了解丁类功率放大器的组成及工作原理;了解传输线变压器的工作原理以及宽带高频功率放大器的组成;了解功率合成器的方法和原理;了解倍频原理及倍频器的电路组成。
(三)考核知识点
1.谐振功率放大器的特点、电路的组成。
2.高频功率放大器的动态特性与负载特性。
3.高频功率放大器四个量(Rp、VCC、Vbm、VBB)的变化对工作状态的影响。
4.高频功率放大器的计算与分析。
5.传输线变压器原理,功率合成与分配网络原理,晶体管倍频器的原理。
(四)考核要求
1.高频功率放大器的原理,计算及电路的组成。
识记:
1)高频功率放大器与低频功率放大器的异同点及其特点。
2)功率和效率的计算公式。
3)对输出网络的要求。
理解:
1)高频功率放大器为什么效率高,谐振回路为什么一定要处于谐振状态。
2.)四个量(Rp、VCC、Vbm、VBB)的变化对功率放大器工作状态的影响。
3.)集电极调制为什么一定要工作在过压区,基极调制为什么一定要工作在欠压区。
应用:
1)根据已知条件进行高频功率放大器工作状态的分析、功率和效率的计算。
2)能根据要求确定电路的馈电线路,自给偏压电路的确定。
2.了解丁类功率放大器,宽带高频功率放大器,功率合成,倍频器的工作原理。
识记:
丁类,宽带高频功放,功率合成,倍频器电路的组成及工作原理。
第7章正弦波振荡器
(一)学习目的与要求
1.掌握振荡器的工作原理。
2.掌握振荡器的平衡,起振与稳定条件。
3.掌握LC振荡器三端式电路的组成法则。
4.熟悉频率稳定度的定义,了解稳频的方法。
5.熟悉石英晶体振荡器的优点,了解电路的类型及组成。
6.了解负阻振荡,几种特殊的振荡现象,RC振荡器的工作原理。
(二)课程内容
§7.1~§7.3概述及振荡器的基本工作原理
§7.4由正反馈的观点来决定振荡的条件
§7.5振荡器的平衡与稳定条件
§7.6反馈型LC振荡器线路
§7.7振荡器频率稳定问题
§7.8石英晶体振荡器
§7.9负阻振荡器
§7.10几种特殊振荡现象
§7.11集成电路振荡器
§7.12RC振荡器
§7.1~§7.4当电路满足:
1)包含两个(或两个以上)储能元件的振荡回路;2)提供能量来源;3)能使电源在正确时刻补充电路的能量损失,以维持等幅振荡的控制系统。
上述这三个条件,可使电路构成一个振荡器。
通过互感耦合调集振荡器的实例,理解振荡器产生等幅振荡的原因。
§7.5振荡器在起振之后,需满足平衡和稳定条件,振荡器才能产生持续等幅的振荡。
为了掌握振荡器的基本工作原理,应充分理解起振条件、平衡条件和稳定条件。
§7.6反馈型LC振荡器线路(互感耦合振荡器、电感反馈式三端振荡器、电容反馈式三端振荡器、改进型电容三端振荡器)。
应掌握各种电路的形式、特点、起振条件、平衡条件,相位平衡条件的判断准则,反馈系数的求法。
§7.7振荡器的频率稳定度是一个重要的指标,要保证振荡频率的稳定需采用稳频的措施,在电路中常用:
1)保证回路元件的标准性;2)减弱负载变化对回路的影响;3)采用稳压电源供电;4)采用改进型电路,减弱分布电容对回路的影响。
§7.10~§7.12了解几种特殊振荡现象,了解集成振荡器,了解RC振荡器。
(三)考核知识点
1.反馈振荡器的工作原理
2.反馈振荡器的起振条件、平衡条件、稳定条件。
3.LC三端式振荡器相位平衡条件的判断准则。
4.振荡器频率稳定度的概念和稳频措施。
5.石英晶体振荡器类型及特点。
6.文氏电桥振荡器的工作原理,各种振荡器交流通路的画法。
(四)考核要求
1.反馈型LC振荡器的电路及工作原理。
识记:
1)反馈振荡器的起振条件、平衡条件和稳定条件。
2)LC三端式振荡器相位平衡条件的判断准则。
3)频率稳定度的定义。
分析:
1)画交流通路图;2)判断电路是否起振,振荡电路的类型。
应用:
根据已知条件,计算电路的振荡频率,根据不同的要求采用不同类型的振荡器。
2.晶体振荡器、RC振荡器的工作原理。
识记:
晶体的作用,晶体振荡器的类型,RC振荡器的振幅起振条件。
理解:
晶体振荡器频率稳定度高的原因;内稳幅与外稳幅的特点和区别。
应用:
文氏电桥振荡器的设计和运用。
第9章振幅调制
(一)学习目的与要求
1.掌握调幅波的基本性质与功率关系。
2.理解平方律调幅与平衡调幅器原理。
3.掌握斩波调幅的原理与电路。
4.熟悉模拟乘法器调幅原理。
5.掌握单边带的产生方法,了解残留边带调幅与高电平调幅。
6.掌握包络检波原理,理解同步检波原理,了解单边带信号的接收方法。
(二)课程内容
§9.1~§9.2概述及调幅波的性质
§9.3平方律调幅
§9.4斩波调幅
§9.5模拟乘法器调幅
§9.6单边带信号的产生
§9.7残留边带调幅
§9.8高电平调幅
§9.9包络检波
§9.10同步检波
§9.11单边带信号的接收
§9.2调幅波信号的性质主要是调幅波信号的波形、函数表达式、频谱特性以及调幅波的功率。
调幅波的这些基本特性对于理解振幅调制的原理是很重要的。
§9.3平方律调幅是利用非线性器件的平方律特性产生振幅调制的,为了使电子器件工作于平方律部分,电子器件应工作于甲类非线性状态,因此,效率不高,故这种调幅主要用于低电平调制。
当然,用二极管还可以组成平衡调幅器,以抑制载波得到双边带的信号。
§9.4斩波调幅是将所要传递的信号
通过一个受载波频率
控制的开关电路(斩波电路),使它的输出波形被斩成周期为
的脉冲,该脉冲再通过中心频率为
的带通滤波器,便可得到抑制载波的双边带调制信号(DSB)。
§9.5模拟乘法器是以差分对电路为基础集成后得到的器件。
调制信号控制恒流源的变化引起差分电路增益的变化,载波信号加在差分电路的输入端,从而实现两信号的相乘而得到调幅波信号。
§9.6~§9.7单边带信号在调幅制中具有节省频带和发射功率的优势,因而得到采用,单边带信号产生的方法主要有三种:
1)滤波法;2)相移法;3)修正的移相滤波法。
但单边带的调制与解调都比较复杂,而且不适于传送带有直流分量的信号,因而产生了残留边带调幅(VSBAM)。
对于单边带调制与残留边带调制应了解它们的调制原理,比较它们的调制特性。
§9.8高电平调制主要有集电极调幅和基极调幅,了解高电平调幅的基本原理。
§9.9包络检波电路的结构简单,因而得到广泛采用。
包络检波有小信号包络检波及大信号包络检波。
本节主要以峰值(大信号)包络检波为主,讨论了峰值包络检波器的工作原理,电压传输系数Kd,等效输入电阻Rid,可能会出现的失真,即惰性失真和负峰切割失真。
§9.10~§9.11同步检波分为叠加型同步检波和乘积型同步检波两种类型。
同步检波主要用于对载波被抑制的双边带或单边带信号解调,在这种检波电路中,必须恢复载波信号(又称同步信号)才能实现检波。
了解同步检波的工作原理,理解单边带信号的接收。
(三)考核知识点
1.调
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