滞回比较器
8.8.2 滞回比较器
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模拟电子技术基础
8.8.2 滞回比较器
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滞回比较器
1. 电路组成 2. 性能分析 （1）阈值电压UTH的估算
根据运放“虚断”和“临界 条件”列出3个方程：
可得到比较器阈值电压的表达式为：
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由于uO的取值极性不同，阈值电压分别为： 当uO=+UZ时，
当uO=-UZ时，
（2）工作原理与电压传输特性 由于UR的取值不同，UTH1和
UTH2的值可正可负。
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（3）输出波形
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（4）电路特点 有较强的抗干扰能力。
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例8.8.1 如图所示，稳压管双向限幅电压为9V。
（1）电路由哪
几部分组成？
（2）若u1=u2=0
时，uO= +9V，若
只有当uO1=u+2=1.5V时，uO才能由+9V变为-9V。
当uO1=1.5V时，解得t=1.5s
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（3） 只有当uO1=u+2=-1.5V，uO才能由-9V 变为+9V。
当uO1=-1.5V时，解得t=3s
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滞回比较器 （4）uO1和uO的波形如图所示。
输入电压u1= -2V，
u2=09V。
（3）在uO由+9V变为-9V的瞬间，再接入u2=+2V，
问此后经过多长时间uO由-9V变为+9V ？
2020/6/4 （4）画出uO1和uO的波形。
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滞回比较器原理
滞回比较器原理滞回比较器是一种常见的电子元件，用于电子电路中比较两个电压的大小关系，并输出相应的信号。
它的原理基于滞回效应，通过设置阈值来判断输入信号的高低电平。
滞回比较器通常由一个比较器和一个正反馈网络组成。
比较器是一个电子元件，可以将输入信号与参考电压进行比较，并输出高电平或低电平的信号。
而正反馈网络则是为了引入滞回效应，使得比较器的输出信号在达到阈值后保持稳定的状态。
滞回比较器的工作原理如下：当输入信号的电压超过阈值电压时，比较器的输出信号会发生翻转，从高电平变为低电平或从低电平变为高电平。
而当输入信号的电压低于阈值电压时，比较器的输出信号保持不变。
这种在阈值电压上下产生不同输出的现象就是滞回效应。
滞回比较器在电子电路中有广泛的应用。
首先，它可以用作触发器，用于控制数字电路中的时序问题。
比如，在计数器中，滞回比较器可以用来检测计数值是否达到设定的阈值，从而触发相应的操作。
其次，滞回比较器也常用于电压检测和开关控制。
比如，在电源管理电路中，滞回比较器可以用来检测电池电压是否低于安全阈值，从而触发低电量警报或关闭设备。
除了以上应用，滞回比较器还可以用于信号整形和滤波。
在信号处理中，滞回比较器可以将输入信号转换为方波信号，从而方便后续的数字处理。
此外，滞回比较器还可以用于去除信号中的噪声和干扰，提高信号质量和可靠性。
要想实现一个滞回比较器，需要根据具体的应用需求来选择合适的比较器和正反馈网络。
比较器的选择要考虑工作电压范围、响应时间、功耗等因素，正反馈网络的设计要考虑阈值电压、滞回量和稳定性等因素。
此外，还需要注意信号的输入电平和输出电平的匹配，以确保整个电路的正常工作。
总结起来，滞回比较器是一种常见的电子元件，基于滞回效应来比较输入信号的电压大小。
它的工作原理是通过比较器和正反馈网络的相互作用来实现的。
滞回比较器在电子电路中有广泛的应用，如触发器、电压检测和开关控制、信号整形和滤波等。
在设计滞回比较器时，需要考虑比较器和正反馈网络的选择和设计，以及输入输出电平的匹配。
滞回比较器设计
滞回比较器设计
滞回比较器是一种基本的电子电路，在模拟电路中起着重要的作用。
它可以用于信号的比较和判别，常用于阈值判定和数字信号处理等应用场景。
以下是一个简单的滞回比较器的设计过程，供参考：
1. 电源选择：根据设计需求和系统要求，选择合适的电源电压。
常见的电源电压包括单电源（如+5V）和双电源（如±12V）。
2. 运放选择：根据设计要求选择适合的运放芯片。
常用的运放芯片有LM358、LM741等。
这里我们选择LM358作为滞回比较器的运放芯片。
3. 连接电源：将正电源和负电源引线分别连接到运放芯片的正电源和负电源引脚上。
4. 连接滞回电阻：根据设计要求选择合适的滞回电阻值，一般在几千欧姆至几十万欧姆之间。
将两个滞回电阻分别连接到运放芯片的输入端和反馈端。
5. 连接信号输入：将待比较的信号输入引线连接到运放芯片的输入端。
6. 反馈电容连接：为了增加滞回效果，可以选择适当的反馈电容连接到滞回电阻之间。
7. 设定比较阈值：通过调整滞回电阻和反馈电阻的比例，可以设定滞回比较器的比较阈值。
当输入信号超过阈值时，输出会发生跳变。
8. 连接输出：将输出引脚连接到需要的电路或设备上，用于实现对信号的比较和判别。
通过以上步骤，就可以完成一个简单的滞回比较器的设计。
根据具体的应用需求和系统要求，还可以进一步优化和改进滞回比较器的性能和功能。
滞回比较器的工作原理
滞回比较器的工作原理
1、同相滞回比较器：当输入的比较电压相对于参考点电压的大小，如果大于参考点，则输出高电平，反之则输出低电平。
2、反相滞回比较器：电路接法是参考点位来自本比较器的输出端，并接在同相端，输入信号接在反相端。
当输入电压大于参考电压时，输出低电位；输出端输出低电位，参考电压也随之变得更低，当输入电压降低时，只有降到低于这个更低参考点位后，比较器是输出才能变成高电平输出。
扩展资料：
比较器的输入接在同相输入端还是反相输入端，这将决定输出电压值与输入电压之间的关系。
虽然比较器有同相和反相两个输入端，但因为其内部没有相位补偿电路，所以，如果接入负反馈，电路不能稳定工作。
内部无相位补偿电路，这也是比较器比运放速度快很多的主要原因。
不论是反相的还是同相的滞回比较器，在现实生活中都有具体的应用，除了空调的温度设定，如高于某温度就启动，低于某温度停止就可以根据比较器比较的电压信号大小来判断并运作。
滞回比较电路
滞回比较电路滞回比较电路是一种常见的电路，用于将输入信号与参考信号进行比较，并输出相应的电信号。
该电路通常由滞回比较器和反馈电路组成，可以实现多种不同的功能。
在本文中，将介绍滞回比较电路的基本原理、常见应用以及设计要点。
一、滞回比较电路的基本原理滞回比较器是滞回电路的一种，其基本原理是通过比较输入信号与参考信号的大小，将输出信号的电平从低电平（低电位）转换为高电平（高电位），或者从高电平转换为低电平。
具体来说，滞回比较器将输入信号与参考信号进行比较，当输入信号超过参考信号一定的阈值时，输出信号将发生翻转，从而实现电平的转换。
这种电路常用于数字电路中，可以实现逻辑门的功能。
滞回比较电路通常由两个部分组成：滞回比较器和反馈电路。
滞回比较器的作用是将输入信号与参考信号进行比较，并输出相应的电信号；反馈电路的作用是将输出信号反馈到滞回比较器中，以实现电路的稳定性和可靠性。
在滞回比较电路中，反馈电路通常采用正反馈或负反馈的形式，以实现不同的功能。
二、滞回比较电路的常见应用滞回比较电路是一种功能强大的电路，可以应用于多种不同的场合。
以下是几种常见的应用：1. 模拟电路中的比较器在模拟电路中，滞回比较电路常用于比较两个模拟信号的大小。
例如，在音频处理电路中，可以使用滞回比较器来检测音频信号的峰值，并将其限制在一定的范围内，以避免失真和损坏。
此外，在自动控制系统中，滞回比较器也常用于比较控制信号与参考信号的大小，以实现控制系统的稳定性和可靠性。
2. 数字电路中的逻辑门在数字电路中，滞回比较器可以用于实现逻辑门的功能。
例如，在非门电路中，可以将一个输入信号与一个恒定的参考电压进行比较，当输入电压低于参考电压时，输出信号为高电平；当输入电压高于参考电压时，输出信号为低电平。
这种电路常用于数字电路中的编码器和解码器等电路中。
3. 电源管理电路中的保护电路在电源管理电路中，滞回比较电路可以用于实现保护电路的功能。
例如，在电池管理电路中，可以使用滞回比较电路来检测电池电压的变化，并在电池电压过低时触发保护电路，以避免电池过放和损坏。
proteus滞回比较器电路设计
Proteus滞回比较器电路设计1.引言比较器是一种常见的电子元件，用于将输入信号与一个基准值进行比较，并输出对应的逻辑电平。
滞回比较器是一种特殊类型的比较器，其输出状态在输入信号经过基准值时会发生突变，从而产生滞回现象。
本文将介绍如何在P ro te us软件中设计一个滞回比较器电路。
2.硬件设计2.1元件选择在设计滞回比较器电路时，我们需要选择合适的元件。
以下是一些常用的元件：-运算放大器（O p-Am p）：用于放大输入信号，并产生滞回效应；-电阻：用于设置滞回比较器的阈值；-二极管：用于限制电压范围；-耦合电容：用于隔离直流偏置。
2.2电路连接在P ro te us中，我们可以使用V i rt ua lI ns tr um ent(VI)&PC BD es ig n软件来进行电路设计和仿真。
1.打开Pr ot eu s软件，并创建一个新的工程文件。
2.在C om po ne nt s栏中选择合适的元件，并将其拖放到工作区。
3.连接元件的引脚以构建滞回比较器电路。
-运算放大器的非反馈输入端连接到输入信号源，反馈输入端与输出端连接。
-通过电阻将反馈输入端与滞回比较器的阈值连接。
-使用二极管和耦合电容对输入信号进行限制和隔离。
4.完成电路设计后，保存并命名文件。
3.电路仿真3.1设置仿真参数在P ro te us中进行电路仿真前，需设置仿真参数以确保正确的模拟结果。
1.在工具栏中选择"P r ot eu sV SM Si mu lat i on"。
2.在仿真设置对话框中，设置仿真时长、采样频率和仿真步长等参数。
3.2运行仿真1.在工具栏中选择"R u nS im ul at io n"按钮，开始执行电路仿真。
2.检查仿真结果，观察滞回比较器的输出变化。
4.仿真结果分析通过Pr ot eu s仿真得到的结果可以帮助我们对滞回比较器电路的性能进行评估和优化。
滞回比较器计算
滞回比较器是一种具有滞回特性的比较器电路，它在输入信号跨越某一阈值时能够产生一个输出信号，并且当输入信号回到阈值以下时，输出信号不会立即消失，而是需要一定的时间才能恢复到原始状态。
滞回比较器通常用于消除电路中的噪声和干扰，提高电路的稳定性。
滞回比较器的计算主要包括阈值电压和滞回区宽度的确定。
阈值电压是输入信号达到或超过该电压时，比较器输出发生跳变的电压值。
滞回区宽度是当输入信号在阈值电压附近波动时，输出信号保持不变的最大范围。
在实际应用中，滞回比较器的计算需要考虑电路参数、电源电压、温度等因素的影响。
通常需要根据设计要求和实际情况，通过调整电路参数来获得最佳的性能指标。
同时，为了减小误差和提高精度，还需要对滞回比较器进行校准和补偿。
总的来说，滞回比较器的计算需要根据具体的应用场景和需求进行设计和优化，以确保其具有较好的性能指标和稳定性。
滞回比较器详解
滞回比较器详解 Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】滞回比较器关于比较器滞回的讨论需要从“滞回”的定义开始, 与许多其它技术术语一样, “滞回”源于希腊语, 含义是“延迟”或“滞后”, 或阻碍前一状态的变化。
工程中, 常用滞回描述非对称绝大多数比较器中都设计带有滞回电路, 通常滞回电压为5mV到10mV。
内部滞回电路可以避免由于输入端的寄生反馈所造成的比较器输出振荡。
但是内部滞回电路虽然可以使比较器免于自激振荡, 却很容易被外部振幅较大的噪声淹没。
这种情况下需要增加外部滞回, 以提高系统的抗干扰性能。
首先, 看一下比较器的传输特性。
图1所示是内部没有滞回电路的理想比较器的传输特性, 图2所示为实际比较器的传输特性。
从图2可以看出, 实际电压比较器的输出是在输入电压(VIN)增大到2mV时才开始改变。
图1. 理想比较器的传输特性图2. 实际比较器的传输特性运算放大器在开环图3. 无滞回电路时比较器输出的模糊状态和频繁跳变举个例子, 考虑图4所示简单电路, 其传输特性如图5所示。
比较器的反相输入电压从0开始线性变化,由分压电阻R1、R2构成正反馈。
当输入电压从1点开始增加(图6), 在输入电压超过同相阈值VTH+ = VCCR2/(R1 + R2)之前, 输出将一直保持为VCC。
在阈值点, 输出电压迅速从VCC跳变为VSS,因为, 此时反相端输入电压大于同相端的输入电压。
输出保持为低电平, 直到输入经过新的阈值点5 ,VTH- = VSSR2/(R1 + R2)。
在5点, 输出电压迅速跳变回VCC, 因为这时同相输入电压高于反相输入电压。
图4. 具有滞回的简单电路图5. 图4电路的传输特性图6. 图4电路的/输出电压波形图4所示电路中的输出电压VOUT与输入电压VIN的对应关系表明, 输入电压至少变化2VTH 时, 输出电压才会变化。
因此, 它不同于图3的响应情况(放大器无滞回), 即对任何小于2VTH的噪声或干扰都不会导致输出的迅速变化。
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电压比较器的安装与测试实验十实验目的一．．了解电压比较器的工作原理。
1．安装和测试四种典型的比较器电路：过零比较器、电平检测器、滞回比较器和窗口2比较器。
预习要求二．．预习过零比较器、电平检测器、滞回比较器和窗口比较器的工作原理。
1 2．预习使用示波器测量信号波形和电压传输特性的方法。
三．实验原理电压比较器的基本功能是能对两个输入电压的大小进行比较，判断出其中那一个比较大。
比较的结果用输出电压的高和低来表示。
电压比较器可以采用专用的集成比较器，也可由集成运算放大器组成的比较器，其输出电平在最大输出电压的正以采用运算放大器组成。
极限值和负极限值之间摆动，当要和数字电路相连接时，必须增添附加电路，对它的输出电压采取箝位措施，使它的高低输出电平，满足数字电路逻辑电平的要求。
下面讨论几种常见的比较器电路。
基本过零比较器（零电平比较器）过零比较器主要用来将输入信号与零电位进行比较，+15V u 以决定输出电压的极性。
电路如图1所示： 2 7i6u u从反向端输入，同放大器接成开环形式，信号μA741oi相端接地。
当输入信号u< 时，输出电压u为正极限430oi值U ；由于理想运放的电压增益A→∞，故当输15V?uOM入信号由小到大，达到u0 时，即u = u 的时刻，= ?i +输出电压u由正极限值U翻转到负极限值?U。
图 1 反向输入过零比较器OMo OM当u>0时输出u为负极限值?U 。
因此，输出翻转的临界条件是u = u = 0。
?oi OM+即：+U u< 0 iOM u=（1）o?U u>0 i OM其传输特性如图2（a）所示。
所以通过该电路输出的电压值，就可以鉴别输入信号电压u是大于零还是小于零，即可用做信号电压过零的检测器。
iu u oo+U+U OMOMu u0ii--OO(a）理想运放（增益A→∞）（b）实际运放（增益A≠∞）图2 基本过零比较器的传输特性对于实际运算放大器，由于其增益不是无u i限大，输入失调电压U不等于零，因此，输OS出状态的转换不是突然的，其传输特性如图2 0 t（b）所示，存在线性区。
由以上工作原理可知，比较器中运放的反u o向输入端和同相输入端的电压不一定相等。
+U OM假设输入信号u为正弦波，在u过零时，ii比较器的输出就跳变一次，因此，u为正、负0 t o相间的方波电压，如图 3 所示。
为了使输出电压有确定的数值并改善大信U?OM号时的传输特性，经常在比较器的输出端接上图3 比较器的输入与输出波形限幅器。
如图4(a)所示。
图中：R=1k?，D、D采用5229，U= U= 4.3V。
Z2 Z2Z1Z1+15V uou 2 7 +U i Z6 u A741μoR 4 3 0u D15V ?i Z1 DZ2U?Z(a) 接上限幅器的比较器（b）电压传输特性图4在图4（b）中：U= U+ U，?U= U+ U。
D1Z2 Z2 D1Z Z此时：+U u< 0 iZ u=（2）o-U u>0 i Z3．任意电平比较器1）差动型任意电平比较器电路如图5（a）所示，输入信号u加到反向+15V i输入端，在同相输入端加一个参考电压U，当u 72i REF．6u ，输入电压u小于参考电压U时，输出为+UμA741 o REFiOM 当输入电压u大于参考电压U时，输出为?U。
4U3 REFiOM REF该电路的传输特性如图5（b）所示。
15V?（a）电路即：U u<+U REFOMi（3）u = uoo?U u>U +U REFiO OM与零电平比较器一样，可以根据比较器输出电压的极性来判断输入信号是大于U还是小U，RE REF于U。
对于差动型任意电平比较器来说，其比0u iREF较电平U就等于基准电压U。
REFC2）求和型任意电平比较器U?OM电路如图6（a）所示，这种电路可以判定输入信号是否达到或超过某个基准电平。
在图6 （b）电压传输特性（a）电路中，输入信号u和基准信号U通过图5 反向输入差动型任意电平比较器REFi电阻R和R作用在运放的反向输入端。
用戴维南定理将它们转化成等效电压源：21u?R?U?R1REFi2?'u i R?R21和内阻：R′=R// R, 其等效电路如图6（b）所示。
2 1u o u+U R +15V +15V i OM1u?7 R?U R 2 2 7 i REF266u u UμA741 μA741oo cu0 4 4 3 3 i15V ??15VU?OM（a）电路图（b）等效电路（c）电压传输特性图6 ）?R分别取2k（其中R、21由于u= 0，根据输出翻转的临界条件u= u= 0，故由u?= 0，可求得比较电平：i ?+ +R1U??U(4) REFC R2因此，比较器的输出电压为：+U u < U CiOM u =（5）o?U u >U CiOM电压传输特性如图6 （c）所示。
+15V3．窗口比较器 2 7如果要判别输入信号电压u是否进入某一定A6U1i REF1．范围，则可以用图7（a）所示的窗口比较器来进 3 4 D 1行判别。
该窗口比较器是由一个反向输入差动任u u 15V?oi意电平比较器和另一个同相输入差动任意电平比+15V较器适当地组合而成。
2 7 R D 2假定U> U，则当u < U时，A输 A 2REF21 REF1REF1i出为+U，A输出为?U，D导通，D截止， 3 4 U OM1OM22 REF2输出电压u= +U；当U> u> U时，A? 15V REF1 1 o OM REF2 i和A的输出都是?U，D、D都截止，输出电压（a）窗口比较器电路221OMu= 0；当u > U时，A输出为?U，A输出u o1iOM REF2o2为+U，D截止，D导通，输出电压u= +U；+ U OMo21OM OM其电压传输特性如图7（b）所示。
由图中传输特性可知，当输入电压u处于U u UU 0 iREF1i REF2REF1和U之间时，输出为0，而当输入电压的值处于REF2U和U之外时，输出为+U。
注意：在图7 （b）电压传输特性OMREF1REF2电路中，运算放大器的输出端不能直接相连，因为图7 (D、D用IN4148，R=1k?) 21当两个运放输出电压的极性相反时，将互为对方提供低阻抗通路而导致运算放大器烧毁。
4．滞回比较器（施密特触发器）+15V在任意电平比较器中，如果将集成运放的输u 72i6 u出电压通过反馈支路加到同相输入端，形成正反A741 μo馈，就可以构成滞回比较器，如图8 (a) 所示。
43它的门限电压随着输出电压的大小和极性而变。
15VRRU? 21REF从图8（b）中可知，它的门限电压为：(u?U)R1REFo?UU?u?(a) 滞回比较器REF?C?R?R21u?R?U?R2o1REF?uo R?R21而u= ±U，根据上式可知，它有两个门+U OMo OM限电压（比较电平），分别为上门限电压U和下H门限电压U，两者的差值称为门限宽度或迟滞宽L度。
即：u U0 U i L H△U=U –U （6）LH当集成运放的输出为+U时，通过正反馈支U?OM OM路加到同相输入端的电压为：(b) 电压传输特性图8（R=2k?，R =10k?，U=1.5V）REF 12R1U OM R?R21则同相输入端的合成电压为：RR21U??UU = U（上门限电压）（7）H REFOM?R?RR?R2211当u由小到大，达到或大于上门限电压U 的时刻，输出电压u从+U跃变到?U，才OMoHiOM并保持不变。
此时，通过正反馈支路加到同相输入端的电压为：R1U?OM R?R21此时同相输入端的合成电压为：RR21U?U??U = U（下门限电压）（8）LREF?OM R?RR?R2112当u从大变小，在u达到或稍小于U的时刻，输出电压u又从?U跃变到+U，并OMoLiOMi保持不变。
根据（7）和（8）式，可求得迟滞宽度为：2R1U??U?U?U(9)OMHL R?R21由上式可知，迟滞宽度与参考电压U无关，改变R或R的值，就可以改变门限电压2REF1或迟滞宽度△U的大小。
若U= 0 ，图8 就成为零电平施密特触发器，其上门限电压U为：HREFR1UU?(10)OMH R?R21R1UU??为：下门限电压U (11)L LOM R?R21迟滞宽度△U仍然由（9）式决定，与U无关。
REF四．实验设备实验内容五．．零电平检测器的设计与测试1用A741设计一个接有限幅器的反相输入零电平检测器。
输入频率f ＝300Hz的正弦信?号，逐渐增大u的值，直到输出信号为正、负相间的方波。
利用示波器观测输入波形u、输ii出波形u 和电压传输特性。
o2．任意电平比较器的设计与测试1）用A741设计一个接有限幅器的反相输入差动型任意电平比较器。
U=1.5V，输?REF1入频率f ＝300Hz的正弦信号，逐渐增大u的值，直到输出信号为正负相间的方波。
利用示i波器观测输入波形u、输出波形u和电压传输特性。
oi2）用A741设计一个接有限幅器的反相输入求和型任意电平比较器。
U=1.5V，输?REF1入频率f＝300Hz的正弦信号，逐渐增大u的值，直到输出信号为正负相间的方波。
利用示i波器观测输入波形u、输出波形u和电压传输特性。
+15V oi3．窗口比较器的设计与测试 2 +15V 76用A741设计一个窗口比较器（参考图?A 19电路，图中：R=1k?，R=10k?，R=4k?， D 4 R3 211 1R=1k?，D、D为IN4148）。
U=5V，u u?15V U o REF1i 3 1 2 REF1U =1V，输入频率f＝300Hz的正弦信号，+15VR REF22逐渐增大u的值，直到输出信号为正负相间R D2 7 U i 2 REF2的方波。
利用示波器观测输入波形u、输出RA6 i 2 3和电压传输特性。
波形u 4 3 o4．滞回比较器的设计与测试15V?窗口比较器实验电路9 图设计一个任意电平反相施密特用A741 ?直到输出信号u的值，＝300Hz的正弦信号，逐渐增大输入频率要求触发器，u=±U。
f iop-pZ和电压传输特性。
为正负相间的方波。
利用示波器观测输入波形u、输出波形u oi实验报告要求六．1．画出每个标有元件值的实验电路图。
2．画出所观测到的输入、输出波形和电压传输特性曲线。
并计算出每个实验内容的比较电平。
3．计算出滞回比较器的上门限电压U和下门限电压U。
LH（范文素材和资料部分来自网络，供参考。
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