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文檔簡介

1、-. z畢業(yè)設(shè)計論文任務(wù)書課題名稱:電子對講機電路的設(shè)計 一、課題名稱及研究的任務(wù)容課題名稱:電子對講機電路的設(shè)計設(shè)計目的:運用所學(xué)的多級放大電路、電子元器件,半導(dǎo)體器件等知識設(shè)計、制作電子對講機電路(包括電路的設(shè)計、分析,即實物連接的制作方法)研究任務(wù):運用所學(xué)過的模擬電子技術(shù)的根本知識制作電子對講機電路。二、具體要求包括說明書、論文、計算程序、圖紙、作品等數(shù)量和質(zhì)量等具體要求及保障措施設(shè)計要求:1、按照教務(wù)處統(tǒng)一要求規(guī)格式和字?jǐn)?shù)寫出設(shè)計書6000-8000字。2、設(shè)計出原理圖。主要通過可編程邏輯器件實現(xiàn)3、要勤于思考,認(rèn)真設(shè)計,保質(zhì)保量地完成設(shè)計任務(wù)。同時要培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神。三、畢業(yè)設(shè)計論

2、文所需資料模擬電子技術(shù)教材 實用電子制作精選指導(dǎo) 四、畢業(yè)設(shè)計論文進度第 1 周:熟悉課題本課題的背景,研究意義,提出設(shè)計方案及可行性分析。第2-3周:了解設(shè)計的背景知識 ,確定設(shè)計方案。第4-5周:設(shè)計原理圖。第6-7周:電路分析 ,調(diào)試估算。第8-9周:寫論文,驗收辯論。第10周:成績評定。五、審核意見教研室審查意見教研室負(fù)責(zé)人簽名 年 月 日系部意見系部負(fù)責(zé)人簽名 年 月 日目錄 摘要51.工作原理51.1接收機的工作原理51.2 發(fā)射機工作原理6發(fā)射機組成分6 語音信號6 載頻信號6 無線發(fā)射機72. 電子對講機制作原理82.1主要技術(shù)指標(biāo)82.2 裝配與調(diào)試8發(fā)射機的調(diào)試9 接收機的

3、調(diào)試11 聯(lián)合調(diào)試113.關(guān)于通話距離124.關(guān)于二次變頻技術(shù)13二次變頻技術(shù)的優(yōu)點13差頻作用以及鏡像頻干擾的缺點134.2 二次變頻技術(shù)應(yīng)用145.小結(jié)15摘要在通訊技術(shù)高速開展的今天,對講機因其輕小的外觀、低廉的價格、低功耗、適于短距離通訊的傳輸?shù)忍攸c在現(xiàn)代社會中倍受人們的青睞。但是傳統(tǒng)的對講機大多采用無線移動通信技術(shù),由于受到干擾、傳輸距離、本錢高等的限制。電力線載波通訊技術(shù)是近年來開展起來的一項新興的通訊技術(shù),電力線載波通信是利用現(xiàn)有的電力線路作為介質(zhì)進展信息傳輸?shù)囊环N通信方式。利用電力線作為通信媒介,無需另外架設(shè)通信線路,也不占用現(xiàn)有的頻譜資源。由于電力線載波在電力系統(tǒng)中使用鞏固可

4、靠的高壓電力線作為信號的傳輸媒介,可節(jié)省大量的通道建立投資,再加上電力線載波信息傳輸穩(wěn)定可靠,路由合理,平安以及能夠同時復(fù)用遠動信號等特點,使得這種電力系統(tǒng)獨有的通信方式在數(shù)字微波,一點多址,光纖,特高頻等通信方式相繼出現(xiàn)的今天仍得到持續(xù)的開展。本文主要介紹電力線載波通訊技術(shù)在對講機領(lǐng)域的應(yīng)用。在本設(shè)計中采用普通的低壓電力線路作為通訊的信道,利用載波通訊原理,完成電力線載波對講機的設(shè)計,實現(xiàn)雙工對講。關(guān)鍵詞:電子對講機;工作原理; 設(shè)計與調(diào)試1. 工作原理1.1接收機的工作原理接收局部為二次變頻超外差方式,從天線輸入的信號經(jīng)過收發(fā)轉(zhuǎn)換電路和帶通濾波器后進展射頻放大,在經(jīng)過帶通濾波器,進入一混頻

5、,將來自射頻的放大信號與來自鎖相環(huán)頻率合成器電路的第一本振信號在第一混頻器處混頻并生成第一中頻信號。第一中頻信號通過晶體濾波器進一步消除鄰道的雜波信號。濾波后的第一中頻信號進入中頻處理芯片,與第二本振信號再次混頻生成第二中頻信號,第二中頻信號通過一個瓷濾波器濾除無用雜散信號后,被放大和鑒頻,產(chǎn)生音頻信號。音頻信號通過放大、帶通濾波器、去加重等電路,進入音量控制電路和功率放大器放大,驅(qū)動揚聲器,得到人們所需的信息。 3、調(diào)制信號及調(diào)制電路:人的話音通過麥克風(fēng)轉(zhuǎn)換成音頻的電信號,音頻信號通過放大電路、預(yù)加重電路及帶通濾波器進入壓控振蕩器直接進展調(diào)制。 4、信令處理:CPU產(chǎn)生CTCSS/DTCSS

6、信號經(jīng)過放大調(diào)整,進入壓控振蕩器進展調(diào)制。接收鑒頻后得到的低頻信號,一局部經(jīng)過放大和亞音頻的帶通濾波器進展濾波整形,進入CPU,與預(yù)設(shè)值進展比擬,將其結(jié)果控制音頻功放和揚聲器的輸出。1.2 發(fā)射機工作原理 發(fā)射機組成局部發(fā)射局部由話音放大器,主振級,緩沖放大級,推動級和末級功率放大級組成。鎖相環(huán)和壓控振蕩器VCO產(chǎn)生發(fā)射的射頻載波信號,經(jīng)過緩沖放大,鼓勵放大、功放,產(chǎn)生額定的射頻功率,經(jīng)過天線低通濾波器,抑制諧波成分,然后通過天線發(fā)射出去。 語音信號話音信號由N1 3,N14組成的兩級音頻放大器放大,經(jīng)c74,c71,c70,L1 3組成高頻濾波器濾除高頻分量,防止振蕩器的高頻信號干擾話放級的

7、工作,同時也將話音信號進展預(yù)加重,經(jīng)c70送到變?nèi)荻O管Dc以實現(xiàn)調(diào)頻。 主振級由N1 5,cRY2及外圍元件組成,其振蕩頻率主要取決于cRY2的工作頻率,在本電路中,cRY2選10.0917MHz(因10.0917*3=30.275MHz),它的三倍頻信號由T5,C64選頻回路選頻(即發(fā)射頻率30.275MHz),并由T5藕合至緩沖放大級。 載頻信號載頻信號經(jīng)N1 0組成緩沖放大器進展放大,T4和槽路電容c61也諧振在三次倍頻上(即發(fā)射頻率30.275MHz),以濾除其它諧波分量,N7是推動放大級,為功放級提供足夠的推動電流,經(jīng)c55,c51,L8,選頻和匹配藕合至末級功率放大級N6進展功率

8、放大,N7,N6都工作在丙類放大狀態(tài),它們的工作點分別取決于R23和R21,由于丙類放大器輸出的二次諧波分量很大,必須用Lc選頻電路選出基波分量,推動電路中由c55,c51,L8選頻,功放電路中由C48,C47,L6組成串聯(lián)諧振電路選頻,最后由L1,L2,C1,C2,C4組成低通濾波器對載頻信號進展選頻和阻抗匹配,載頻電流由天線這個換能元件變成電磁波向空中輻射出去。 無線發(fā)射機無線發(fā)射機將不同探測器的輸出信號通過單片機或固定編碼集成電路處理,轉(zhuǎn)換成不同的地址碼和數(shù)據(jù)碼數(shù)字信號。這組表示報警地址和報警類型等信息的數(shù)字信號先由發(fā)射機的載波對其進展頻率調(diào)制,調(diào)制后的信號再經(jīng)功率放大和匹配,送發(fā)射天線

9、,最后轉(zhuǎn)換為空間電磁波幅射出去。無線接收機的工作原理由天線收到的高頻調(diào)制信號經(jīng)與本機振蕩信號混頻、濾波變換為中頻信號,而后再由解調(diào)電路解調(diào)出原發(fā)射機送出的數(shù)字信號。該數(shù)字信號分為兩路,依次經(jīng)過判決、整形后再送人與門,以進一步除去干擾。與門輸出信號送微處理器進展進一步的處理。經(jīng)譯碼后復(fù)原為模擬電信號。無線發(fā)射機和無線接收機共同的主要技術(shù)指標(biāo):1 無線通信方式。即調(diào)制與解調(diào)方式:調(diào)幅(AM)或調(diào)頻 )方式,接收機采用對應(yīng)的頻率解調(diào)方式;2 工作頻率(MHz)(以上兩項指標(biāo)無線接收機和無線發(fā)射機之間必須是相互配套對應(yīng)的,否則無法實現(xiàn)報警信息的傳遞);3 頻率準(zhǔn)確度(*KHz)。無線發(fā)射機的主要技術(shù)指

10、標(biāo): 發(fā)射機的發(fā)射功率( ; 發(fā)射機的靜態(tài)電流(A); 發(fā)射機的工作電流(A)。無線接收機的主要技術(shù)指標(biāo): 接收靈敏度(-dbm):指可以觸發(fā)接收機發(fā)出電子信號的最小輸入信號; 控制距離(m):指正常情況下,發(fā)射機與接收機之間的最大無線傳輸距離; 靜態(tài)工作電流(A);2. 電子對講機制作原理2.1 主要技術(shù)指標(biāo):1頻率:30.275MHz 2調(diào)制方式:調(diào)頻3.頻偏:5KHz4通信方式:同頻單工5電源電壓:9.6V 10%(鎳鎘充電電池8節(jié),負(fù)極接地。有些機型是6節(jié))6消耗電流:靜噪守候:10mA以下接 收:150mA以下近程發(fā)射: 遠程發(fā)射:0.7A以下7載頻輸出功率:2w8接收靈敏度:1.0

11、uV以下(信噪比12dB以上)1 0靜噪靈敏度:0.5uV11中頻頻率:455 KHz12音頻不失真功率:大于200 nlw1 3體積:125 * 55 * 30 mm14重量: 2.2裝配與調(diào)試對講機的裝配方法與一般無線電整機的裝配方法差不多,應(yīng)當(dāng)注意的是,元器件的引腳應(yīng)盡可能的短,以便緊貼印刷板,引至天線座的連線也應(yīng)盡可能的短,否則輸出功率也會明顯下降。如果輸出端離天線座距離較遠,一般來說大于1Omm就應(yīng)當(dāng)采用50同軸電纜連接。 元件的布局,PcB的走線是業(yè)余制作的關(guān)鍵,如果亂走一通,調(diào)試中會出現(xiàn)許多不可預(yù)見的問題,級間的串?dāng)_、耦合、自激,而這些問題也許還不能通過其他方法解決,最后不得不重

12、走一遍PcB,重新裝配,重新調(diào)試,走許多彎路。高頻板的PcB走線原則大致是:每一級均需盡可能放一塊(一個區(qū)域),同時工作的電路,大功率的輸出級應(yīng)盡可能遠離小信號電路,級與級之間需采用線包圍構(gòu)造,巧妙地利用中周等鐵質(zhì)屏蔽罩隔離級間電路,可能的話,小信號(特別是接收局部)還需要安排屏蔽罩,并可靠接地。有一點非常重要,中頻諧振線圈T2必須緊靠Icl的第8腳,如果走線過長就會出現(xiàn)靈敏度很低,并可能帶來其他自激等問題,同樣道理,中頻濾波器CRF1也必須緊靠IC1。PCB布局時絕不能忽略這一點。PcB元件的布局不要單純追求美觀工整,應(yīng)以其能可靠工作為原則。整機的裝配完畢后,應(yīng)仔細檢查無誤前方可開機調(diào)試,這

13、四份電路的直流工作點是無須調(diào)整的,它們的工作狀態(tài),己在設(shè)計時予以充分保證,可檢查一遍電壓點,相差不多即可。無線對講機的調(diào)試一般需借助儀器,以保證其性能指標(biāo),調(diào)整時所需的儀器一般有以下幾種: 1高頻信號發(fā)生器 (如*FG一6型) 2示波器 (如VP52 04型40MHz) 3數(shù)字頻率計 (如cFc一8450型,01000MtIz) 4功率計 (如Gz一3型) 5直流穩(wěn)壓電源 (如wYJ30V5A型) 6萬用表 (如MF一47型,如有數(shù)字表Fluke一87等高檔儀表配合最正確) 7場強計 當(dāng)然還有掃頻儀,完備的儀器將給調(diào)試帶來極大的方便,同時也能保證整機的性能指標(biāo)。 發(fā)射機的調(diào)試調(diào)試順序一般為:先

14、調(diào)振蕩級,倍頻級,推動級,末級功率放大級,最后調(diào)整放大電路。 在總電源回路串一電流表(3A量程),開機,按下發(fā)射開關(guān),假設(shè)此時,電流值大于15A,說明整機還有短路存在,應(yīng)排除故障前方可再開機。雖然本機可以在1 36V電源下平安的工作,開場時也不要使用太高的電源電壓,以防電路失諧時燒毀末級功率管,一般使用86V的電源電壓就可以完成調(diào)試。注意末級功率管需加上足夠大的散熱器。 首先判斷主振級是否起振,方法是用萬用表測量N1 5的發(fā)射極電壓,正常為2V左右,假設(shè)起振,該電壓應(yīng)和基極電壓一樣高,甚至比基極電壓還要高,這是振蕩電路起振的一個明顯的特征,業(yè)余制作沒有示波器,必須掌握這個原理,它對調(diào)試非常有用

15、。有示波器可用示波器觀察N1 5的集電極,將會觀察到如圖3的波形,假設(shè)波形幅度過太小,可調(diào)T5,一般可以調(diào)出該波形來,假設(shè)觀察不到波形,說明電路還有故障(一般為T5繞制不良),應(yīng)找出原因,排除故障,電路不起振時將會工作在線性放大狀態(tài),發(fā)射極電壓將比基極電壓低065v左右。 確定電路起振后,可用頻率計探頭接至N15的集電極,測出振蕩頻率,正常應(yīng)為30.275MHz(或10.917MHz,視調(diào)整T5的情況和頻率計的連接有關(guān),測出頻率為10.917MHz是因為測量的是晶體的基頻,而測得的值為30275MHz則為三次諧波),假設(shè)有誤差,應(yīng)調(diào)整c69的容量,直至到達要求,也可改變R32,R33的阻值預(yù)以

16、調(diào)整,但不能改變太多它們的阻值,只能作小圍調(diào)整。要求載頻頻率誤差不得大于15kHz,此時可用示波器觀察T5次級的波形,調(diào)整T5的磁芯,使三次諧波的波形清晰,無毛刺,且幅度最大,但必須以波形穩(wěn)定為原則,開關(guān)電源數(shù)次都能正常起振為好。然后觀察N7的集電極,調(diào)整T4的磁芯,使波形最好,幅度最大,接近正弦波,參見圖4。在天線端接一個5 0 假負(fù)載,可串一個低電壓小功率小燈炮并在略大于50的假負(fù)載上,觀察燈炮的亮度來判斷輸出功率。分別調(diào)整L8,L6,L1,L2,使輸出功率最大,正弦波波幅最大,波形良好,參見圖5,對著話筒講話時,波形不變化,此時電流值約為075A。假設(shè)沒有示波器,可用自制的場強儀。有一點

17、須注意:當(dāng)調(diào)整在諧振頻率上時,電流指示最小,但調(diào)整T5,T4時,假設(shè)偏離諧振點,幅度會減小,電流也會減小,這在調(diào)整時必須區(qū)別對待,一般是調(diào)L8,L6,電流越大越好,功率會越大,而調(diào)L1,L2時電流應(yīng)適當(dāng),經(jīng)反復(fù)調(diào)試,確保頻率準(zhǔn)確,輸出功率最大。有時,調(diào)試中會出現(xiàn)功率怎樣也調(diào)不大,電流值達不到075A,此時應(yīng)考慮所使用的功率管及推動管質(zhì)量是否可靠,一般應(yīng)選用質(zhì)量好的正品三極管。末級功率管質(zhì)量的好壞直接影響著功率的輸出。調(diào)試時應(yīng)以電路工作穩(wěn)定為前提,不要一味追求大功率輸出忽略穩(wěn)定這個因素,同時應(yīng)將電源電壓降至7V或升至1 2V,電路都應(yīng)能可靠穩(wěn)定的工作。話音處理電路的調(diào)試:實際上這一級只要元件可靠

18、,電路是無須調(diào)試的,假設(shè)要檢查,可在話筒輸入端送入1kHz50mV的音頻信號,在N14的集電極用毫伏表或示波器測量,應(yīng)有2Vpp左右的音頻電壓。 接收機的調(diào)試調(diào)試順序一般為:先調(diào)振蕩級,倍頻級,推動級,末級功率放大級。最后調(diào)話音放大電路。 在總電源回路串一電流表(3A量程),開機,按下發(fā)射開關(guān),假設(shè)此時,電流值大于15A,說明整機還有短路存在,應(yīng)排除故障前方可再開機。雖然本機可以在1 36V電源下平安的工作,開場時也不要使用太高的電源電壓,以防電路失諧時燒毀末級功率管,一般使用86V的電源電壓就可以完成調(diào)試。注意末級功率管需加上足夠大的散熱器。判斷主振級是否起振,方法是用萬用表測量N1 5的發(fā)

19、射極電壓,正常為2V左右,假設(shè)起振,該電壓應(yīng)和基極電壓一樣高,甚至比基極電壓還要高,這是振蕩電路起振的一個明顯的特征,業(yè)余制作沒有示波器,必須掌握這個原理,它對調(diào)試非常有用。有示波器可用示波器觀察N1 5的集電極,將會觀察到如圖3的波形,假設(shè)波形幅度過太小,可調(diào)T5,一般可以調(diào)出該波形來,假設(shè)觀察不到波形,說明電路還有故障(一般為T5繞制不良),應(yīng)找出原因,排除故障,電路不起振時將會工作在線性放大狀態(tài),發(fā)射極電壓將比基極電壓低065v左右 聯(lián)合調(diào)試將調(diào)試好的整機,裝入機殼,接好電池,連好天線,LED和話筒,這里需聲明一下,天線對通話距離有著舉足輕重的作用,業(yè)余自制的天線,在沒有調(diào)好發(fā)射接收機時

20、,很難保證其性能,有條件最好先選用成品的天線,并且一定是30MHz頻段的,否則通話距離難以到達設(shè)計的要求。用一臺作發(fā)射機(發(fā)射機應(yīng)將未級功率級去掉,以減小射頻功率),而另一臺作接收機,拉開兩臺機的距離至剛好收到信號為宜,微調(diào)接收機的T2,T1,L4,L3,L2,L1使收到的信號最強,音質(zhì)最好,再拉開兩機的距離,再調(diào)整,直到兩機的通話距離最遠,這里需注意,一般只能微調(diào),因為經(jīng)上述調(diào)整后,一般都將頻率調(diào)得較準(zhǔn)了,如果再大幅度的調(diào)整,有時只能越調(diào)越亂。 接上發(fā)射機的未級功率管,接上本機天線,一般只需微調(diào)L1,L2,使發(fā)射機旁的場強計指示最大即可,因為匹配網(wǎng)絡(luò)沒能調(diào)好,將嚴(yán)重影響發(fā)射功率,也就是發(fā)射的

21、電功率是足夠大,但從天線輻射出去的電磁波能量卻小得多,因為載頻電流沒有完全輸送到天線上,而是有一局部的載頻電流以駐波的形式返回了功放級,顯然,這樣的電路效率就會大打折扣,也將大大縮短通話距離。最簡單也是最可靠的方法是利用場強計放在對講機旁監(jiān)測,發(fā)射機的調(diào)試以場強計的指示最大為準(zhǔn)。憑自己多年的實踐心得,不要小看自制的信號場強儀,它在整個制作過程中非常有用,如果認(rèn)為儀器一定是成品的,或是進口高檔儀器才能調(diào)試設(shè)備,這是普遍存在的一個誤區(qū),要充分相信自己制作的簡單但很現(xiàn)實的儀器,依靠它們同樣能制作和調(diào)試出性能優(yōu)良的對講機。聯(lián)合調(diào)試時,應(yīng)使發(fā)射機的功率盡可能小,以使收信機調(diào)得較準(zhǔn),逐步拉開距離調(diào)試。一般

22、發(fā)射機調(diào)好后就不宜再亂調(diào)發(fā)射機的線圈,否則,可能將發(fā)射機的狀態(tài)調(diào)亂,調(diào)L1和L2時有時會出現(xiàn)發(fā)射機和接收機相互牽制的矛盾,這時應(yīng)以照顧接收機為宜。3. 關(guān)于通話距離 無線對講機工作于超短波頻段,頻率高,繞射能力差,主要靠直達波,傳播距離主要在視線距離以。由于地球外表是曲面,假設(shè)在平原的平坦地帶,有兩個人的體高為1_8m,則,他們能互相見到對方的頭部的視線距離約為1012公里,(我們指的是視線距離,并非真正肉眼可見,類似于借助望遠鏡平視),由于電波的波長很短,30MHz的電波波長為10m。地面上的不大建筑物對于電波都有明顯的影響,如高山、樹木、建筑物、高壓輸電線路等介質(zhì),電磁波要在其中感應(yīng)出電流

23、,都要損失能量,加上空中有不同程度的干擾電波,這都會減少通話距離。 在這種情況下,假設(shè)他們使用30MHz頻段的對講機,配以015m的法向模螺旋天線,相距1012公里,是難于通話成功的,即使在視線距離,也非都可以清晰通話。 4關(guān)于二次變頻技術(shù) 二次變頻技術(shù)的優(yōu)點 二次變頻是為了對講機的增益和靈敏度更高、工作更穩(wěn)定而設(shè)計的。我們知道,單一級放大電路的增益不可能無限的增加放大級數(shù)來提高增益的,因為單級電路增益過高,就不可防止帶來級問的串?dāng)_和自激問題,工作變得不穩(wěn)定,甚至變?yōu)椴荒苷9ぷ?。二次變頻就可較好地解決這個問題,因為放大電路分為多級,不同的級電路放大的是不同頻率的信號,級問的干擾可通過陷波、濾

24、波等手段加以克制,使每一級電路均可穩(wěn)定可靠的工作,總的增益就可以做得很高。象短波段(或VHF)30150MHz,接收電路首先進展高放,增益約設(shè)為1020db,再變頻為如107MHz的第一中頻,再進展增益約為1015dB第一中頻放大,然后再由第二變頻級進展二次變頻,產(chǎn)生455kHz第二中頻信號,再進展65dB左右的高增益中放,這樣整個電路的增益就可做得很高。二次變頻電路的對講機靈敏都很容易做到0205uV。這樣高的收信靈敏度是提高對講機通話距離的關(guān)鍵所在。 差頻作用以及鏡像頻干擾的缺點由于采用差頻作用,外來信號必須和振蕩信號相差為預(yù)定的中頻才能進入電路,而且選頻回路、中頻放大諧振回路又是一個良好

25、的濾波器,其他干擾信號就被抑制了,從而提高了選擇性。但是超外差式電路也有缺乏之處,會出現(xiàn)鏡像頻率干擾和中頻干擾,這二個干擾是超外差式接收機所特有的干擾。超外差式接收機的中頻選擇性,就是接收機對外來的455kHz或465 kHz中頻信號的抗干擾能力。由于輸入回路的諧振頻率比455kHz或465 kHz高,所以輸入回路對中頻干擾有較大的抑制能力。鏡像頻干擾是外差接收機特有的現(xiàn)象,設(shè)信號頻率為fs,振蕩頻率為fc,中頻fid=fcfs, 在比fs高二個中頻處就有一個頻率fm,,它象是以fc為鏡子,站在fs處看到的鏡像,所以稱像頻鏡像頻率如果位于輸入回路的通頻帶,通過外差的變頻作用就會把像頻位置以及附近的電臺信號搬移到中頻帶,對接收信號形成干擾。如果像頻位置以及附近處無信號,就只增加了點噪聲,降低了信噪比;如果像頻處正好有一個電臺信號,該信號就會和接收信號差拍形成嘯叫,較強的像頻會喧賓奪主,抑制掉輸入信號;如果電臺信號不正好在像頻處,而是在像頻附近,則會形成混臺,產(chǎn)生偏調(diào)失真。同頻干擾在硬件上沒有方法解決,只能用方向性天線來避開干擾,如果干擾與接收信號來自同一方向,這種方法就失靈了。因此鏡像頻干擾就得用二次或?qū)掖巫?/p>

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