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Mikroschaltungen der K176-Serie. Radio – für Einsteiger

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Diese Serie umfasst mehr als drei Dutzend digitale Mikroschaltkreise mit unterschiedlichen Integrationsgraden, mit denen Sie eine Vielzahl von Instrumenten und Geräten der Digitaltechnik erstellen können. Alle von ihnen ähneln in Design und Funktionsprinzip den Mikroschaltungen der K155-Serie. So enthält beispielsweise der K176LA7-Chip, wie auch der K155LAZ-Chip, vier 2I-NOT-Logikelemente in seinem Gehäuse. Der K176TM2-Chip besteht wie der K155TM2-Chip aus zwei D-Flip-Flops, die zählbar werden können, wenn ihr inverser Ausgang mit dem D-Eingang verbunden wird.Kurz gesagt, alle diese Experimente und Experimente und die von Ihnen zuvor entworfenen Geräte und Geräte können wiederholt werden auf den entsprechenden Mikroschaltungen der Serie K176.

Aber, und dieses "aber" muss immer beachtet werden, die Mikroschaltungen der Serien K176 und K155 mit ähnlicher Funktionalität sind nicht austauschbar! Es ist beispielsweise unmöglich, die Mikroschaltung K155TV1 einfach durch die Mikroschaltung K176TV1 zu ersetzen, obwohl beide JK-Flip-Flops sind, ist es unmöglich, nur eine der Mikroschaltungen K155LAZ durch die Mikroschaltung K176LA7 zu ersetzen. Tatsache ist, dass die Mikroschaltungen der Serie K176 für eine Nennversorgungsspannung von 9 V ± 5% ausgelegt sind, obwohl sie bei einer Spannung im Bereich von 4,5 ... 12 V betriebsbereit bleiben. Und die Spannung ihrer logischen Pegel ist nicht dieselbe . Bei einer Spannung von 9 V beträgt die der logischen 0 entsprechende Low-Pegel-Spannung nicht mehr als 0,3 V (für Mikroschaltungen der Serie K155 nicht mehr als 0,4 V) und der High-Pegel nicht weniger als 8,2 V (für Mikroschaltungen der Serie K155). , nicht weniger als 2,4 V). All dies und einige andere Dinge erlauben es Ihnen nicht, die Mikroschaltungen der Serie K176 direkt mit den Mikroschaltungen der Serie K155 zu verbinden und sie daher zu verwenden, um in einem Design zusammenzuarbeiten.

Das Hauptmerkmal und der Vorteil der Mikroschaltungen der Serie K176 ist die Effizienz. Im Vergleich zu den Mikroschaltungen der Serie K155 verbrauchen sie ein Vielfaches weniger Energie aus der Stromquelle. Beispielsweise verbraucht der Impulszähler K176IE2 einen Strom von etwa 100 μA aus der Stromquelle, und der vom Zähler K155IE2 verbrauchte Strom erreicht 50 mA. Dies erklärt sich aus der Tatsache, dass die Basis der Mikroschaltungen der Serie K176 Feldeffekttransistoren der MOS-Struktur (Metalloxid-Halbleiter) und keine Bipolartransistoren wie bei TTL-Mikroschaltungen sind. In dieser Hinsicht ändert sich auch der Pegel der an die Steuereingänge der Mikroschaltkreise angelegten Signale. Um beispielsweise das D-Flip-Flop K155TV2 auf Null oder einen einzelnen Zustand zu setzen, haben Sie ein Signal mit niedrigem Pegel an seinen R- oder S-Eingang angelegt. Ein ähnlicher Trigger der K176TV2-Mikroschaltung wird durch Anlegen eines Hochpegelsignals an den R- oder S-Eingang auf die gleichen Zustände eingestellt.

Ein weiteres Merkmal der Mikroschaltkreise der Serie K176 sollten wir nicht vergessen: Sie sind schädlich für elektrostatische Aufladungen! Hier sind einige Tipps, um diese Probleme zu vermeiden. Wenn der Mikroschaltkreis in einer Metallbox aufbewahrt wird oder seine Leitungen in Folie eingewickelt sind, sollten Sie zuerst die Box oder Folie berühren, bevor Sie den Mikroschaltkreis von Hand nehmen.

Um einen versehentlichen Ausfall von Feldeffekttransistoren der Mikroschaltung durch statische Elektrizität während der Installation auszuschließen, müssen die statischen Potentiale des elektrischen Lötkolbens, des gelöteten Teils und des Körpers des Installateurs selbst ausgeglichen und minimiert werden. Dazu wird eine Zinnplatte am Griff des Lötkolbens mit mehreren blanken Drahtwindungen verstärkt und über einen Widerstand mit einem Widerstand von 100 ... 200 kOhm mit den Metallteilen des Lötkolbens verbunden. Bei der Montage berühren die Finger der freien Hand den Stromleiter auf der Platine des Gerätes.

Die Leistung des elektrischen Lötkolbens, der zum Montieren von Strukturen auf Mikroschaltungen der Serie K176 verwendet wird, sollte 25 ... 40 W betragen. Es ist ratsam, den Lötkolben über einen Trenntransformator an das Netzwerk anzuschließen und die Platte am Griff mit einem flexiblen Leiter über einen 1-MΩ-Widerstand mit Masse zu verbinden. Die Lötzeit jedes Pins sollte 3 s nicht überschreiten, und mit dem Löten des benachbarten Pins sollte nach 10 s begonnen werden.

Es wird empfohlen, mit dem Löten der Mikroschaltkreise der Serie K176 von den Stromkabeln aus zu beginnen, nachdem vorübergehend ein Widerstand mit einem Widerstand von 1 ... 2 kOhm zwischen den Stromkabeln auf der Platine angeschlossen wurde. Wenn bereits eine Zenerdiode in den Stromkreis eingelötet ist, kann auf einen solchen Widerstand verzichtet werden.

Und noch eine Warnung: Die Versorgungsspannung des Geräts der Mikroschaltungen der Serie K176 muss eingeschaltet werden, bevor Steuersignale an seinen Eingang angelegt werden.

Wir empfehlen Ihnen, Ihre Bekanntschaft mit den Mikroschaltungen der Serie K176 mit einer experimentellen Überprüfung des Betriebs von Logikelementen in Generatoren zu beginnen. Zunächst einmal glauben wir, dass es notwendig ist, den K176LA7-Chip als den am weitesten verbreiteten in Amateurfunkdesigns zu beherrschen.

Die herkömmliche grafische Bezeichnung der Mikroschaltung K176LA7 ist in Abb. 1 dargestellt. XNUMXa.

Reis. 1 Mikroschaltungen der K176-Serie

Es unterscheidet sich von der K155LAZ-Mikroschaltung nur in der Nummerierung der Ausgänge von zwei mittleren (gemäß dem Schema) logischen Elementen 2I-NOT. Die positive Ader der Stromquelle wird an Pin 14 und die negative Ader an Pin 7 angeschlossen. Die Stromquelle können zwei in Reihe geschaltete 3336-Batterien oder ein Netzteil mit einer stabilisierten Ausgangsspannung von 9 V sein.

Die gleiche Abbildung zeigt die Schaltungen zweier Varianten eines einzelnen Vibrators, der einzelne Impulse erzeugt. Der erste von ihnen (Abb. 1b) wird durch eine Rezession ausgelöst, der zweite (Abb. 1c) durch die Front eines Hochpegelimpulses. Bei beiden Versionen eines solchen Einzelvibrators wird die Dauer des erzeugten Impulses durch die Kapazität des Kondensators C2 bestimmt.

Die Funktionsweise der ersten Version des Geräts ist wie folgt. Im Anfangszustand (Standby) ist der Kondensator C2 entladen, daher wird an beiden Eingängen des DD1.1-Elements (Stifte 1 und 2) und dem Ausgang des DD1.2-Elements eine Hochpegelspannung aufrechterhalten. Ein kurzes Signal mit niedrigem Pegel, das durch das Abklingen des Eingangsimpulses erzeugt wird, differenziert die C1R1-Schaltung, wodurch das Element DD1.1 in einen einzigen Zustand und DD1.2 auf Null schaltet. In diesem Fall wird das am Ausgang des zweiten Elements erscheinende Signal mit niedrigem Pegel über den Kondensator C2 zum Eingang des ersten Elements übertragen und hält es in einem einzigen Zustand. Gleichzeitig beginnt der Kondensator, sich von der Versorgungsspannung über den Widerstand P2 aufzuladen. Sobald die Spannung an der linken (gemäß Schema) Platte des Kondensators den Schwellenwert erreicht, schaltet das Element DD1.1 sofort in den Nullzustand. In diesem Moment tritt am Ausgang des DD1.2-Elements ein positiver Spannungsabfall auf, der über denselben Kondensator C2 zum Eingang des ersten Elements übertragen wird und beide Elemente des One-Shot in seinen ursprünglichen Zustand schaltet. Die im Diagramm gestrichelt dargestellte Diode VD1 wird in Fällen eingeschaltet, in denen es erforderlich ist, den Einzelvibrator so schnell wie möglich in den Standby-Modus zu schalten.

Kurz über den Einzelvibrator der zweiten Variante (Abb. 1, c). Sein rechter (gemäß Diagramm) Teil, der die Elemente DD1.3, DD1.4, den Kondensator C2 und den Widerstand R2 enthält, funktioniert genauso wie ein einzelner Vibrator für die Elemente der K155LAZ-Mikroschaltung. Die Dauer des an seinem Ausgang erzeugten Low-Pegel-Impulses beträgt etwa 3,5 s.

Damit die Dauer des erzeugten Impulses stabil ist, muss der Impuls, der den einzelnen Vibrator auslöst, auch ziemlich stabil sein. Daher ist es ratsam, ein solches Gerät durch einen kurzen Impulsformer zu führen, der in unserem Beispiel an den Elementen DD1.1 und DD1.2 hergestellt wurde. Im Ausgangszustand wirkt am Eingang des Geräts eine Spannung mit niedrigem Pegel, die auch am unteren Eingang des DD1.2-Elements anliegt, der Kondensator C1 wird zu diesem Zeitpunkt entladen. Ein Eingangsimpuls mit hohem Pegel lädt diesen Kondensator auf.

Der Zustand des Elements DD1.2 ändert sich jedoch nicht, da an seinem oberen Eingang eine Spannung mit niedrigem Pegel gespeichert ist. Und erst nach Beendigung des Eingangssignals und dem Auftreten einer Spannung mit hohem Pegel am oberen Eingang des DD1.2-Elements wird am Ausgang dieses Elements ein sehr stabiler kurzer Impuls mit niedrigem Pegel gebildet, der die Single startet Vibrator, der auf den Logikelementen DD1.3 und DD1.4 aufgebaut ist.

Das nächste Beispiel für die praktische Anwendung der Mikroschaltung K176LA7 sind gepulste Spannungsgeneratoren. In Abb. 2 sehen Sie Diagramme von drei Varianten des Generators.

Reis. 2 Generatoren

Sie sollten Sie an ähnliche Generatoren auf den Elementen des K155LAZ-Chips erinnern. Die Pulswiederholrate der ersten beiden Generatoren (Abb. 2, a und b) beträgt 1 ... 1,5 kHz.

Die dritte Option (Abb. 2c) ähnelt einem diskontinuierlichen Signalgenerator. Es besteht aus zwei miteinander verbundenen Generatoren, von denen einer am Ausgang Impulsstöße mit einer Wiederholrate von etwa 1 Hz und der zweite Füllimpulse mit einer Frequenz von etwa 1 kHz erzeugt. Die Dauer der Impulsstöße beträgt 0,5 s. Der Generator wird eingeschaltet, indem eine Steuerspannung mit hohem Pegel an den unteren Eingang des DD1.1-Elements angelegt wird. Der erste erzeugte Impuls am Ausgang des Generators erfolgt unmittelbar nach diesem Freigabesignal.

Eines der Designs, das Ihnen früher zur Wiederholung vorgeschlagen wurde, war ein Spielautomat Rot oder grün. Darin arbeiteten die logischen Elemente 2I-NOT und der JK-Trigger von TTL-Mikroschaltungen. Die Funktion der Anzeigen wurde von Glühlampen übernommen, die in den Kollektorkreisen von Transistorschaltern enthalten waren. Ist es möglich, einen solchen Spielautomaten mit Chips der K176-Serie zu wiederholen? Ja, das darfst du sicherlich. Es ist nur erforderlich, den K155LAZ-Chip durch K176LA7 (unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Pinbelegung) und K155TV1 durch K176TV1 zu ersetzen. Der Widerstand R1 muss durch einen anderen mit einem Widerstand von 300 ... 500 kOhm ersetzt werden, und die Kapazität des Kondensators C1 sollte 0,1 uF betragen. Die Wirkung des Spiels ist die gleiche wie bei dieser Maschine.

Sie können aber auch einen ähnlichen Spielautomaten nach dem in Abb. 3.

Reis. 3 Spielautomat "Rot oder Grün" auf K176LA7-Chips

Es verwendet alle vier Elemente des K176LA7-Chips. Zwei davon (DD1.1 und DD1.2) arbeiten in einem Impulsgenerator, dessen Wiederholrate durch die Werte des Widerstands R1 und des Kondensators C1 bestimmt wird, und die anderen beiden (DD1.3 und DD1.4 .1) erfüllen die Funktion von Anpassungsstufen. An die Ausgänge dieser Elemente sind über die Transistoren VT2 und VT1 die LEDs HL2 mit rotem Leuchten und HL1 mit grünem Leuchten angeschlossen. Wenn Sie die Taste SB1.3 drücken, beginnt der Generator zu arbeiten und die Elemente DD1.4 und DD1 wechseln abwechselnd mit der Frequenz des Generators von einem logischen Zustand in einen anderen.Mit der gleichen Frequenz blinken die LEDs. Aber sobald die Taste losgelassen wird, werden ihre Kontakte wieder durch den Zeiteinstellungskondensator CXNUMX geschlossen und der Generator hört auf zu arbeiten. In diesem Fall erscheint am Ausgang eines der Anpassungselemente eine Spannung mit hohem Pegel und am Ausgang des anderen eine Spannung mit niedrigem Pegel. Diejenige der LEDs, die mit dem Element mit hoher Ausgangsspannung verbunden ist, schaltet sich ein.

Ein solcher Spielautomat kann auch als Zufallszahlengenerator betrachtet werden: Es ist unmöglich vorherzusagen, welcher seiner Ausgänge eine logische 1 oder eine logische 0 haben wird.

Sie haben wahrscheinlich bemerkt, dass bei den Generatoren, über die wir hier gesprochen haben, der Widerstand der Zeitwiderstände viel höher ist als bei ähnlichen Generatoren, die auf den Mikroschaltungen der K155-Serie basieren. Widerstände werden so gewählt (jedoch nicht weniger als 50 kOhm), dass der durch sie fließende Strom so gering wie möglich ist und die in der Eingangssignalquelle arbeitenden Mikroschaltungen nicht belastet. Der maximale Widerstandswert solcher Widerstände wird hauptsächlich durch den möglichen Leckstrom in Leiterplatten begrenzt, dessen Leckwiderstand mehrere zehn Megaohm erreicht. Die Kapazität der Kondensatoren des Zeitschaltkreises der Generatoren sollte nicht weniger als 100 pF betragen, um die Kapazität der Installation des Geräts erheblich zu überschreiten.

Die K176-Serie verfügt über einen K176LP1-Chip, der als universelles Logikelement bezeichnet wird. Seine Vielseitigkeit liegt in der Tatsache, dass es sowohl als drei unabhängige NOT-Elemente als auch als ZILI-NE-Element und als ZI-NE-Element und als NOT-Element mit großem Verzweigungsfaktor verwendet werden kann (es ermöglicht die Verbindung eine große Anzahl anderer Mikroschaltungen an den Ausgang).

Das Diagramm der elektronischen "Füllung" dieser Mikroschaltung ist in Abb. 4 dargestellt. XNUMXa.

Reis. 4-Chip K176LP1

Es besteht aus sechs Feldeffekttransistoren, davon drei (VT1-VT3) mit n-Kanal, die anderen drei (VT4-VT6) mit p-Kanal. Die Gesamtzahl der Pins beträgt 14. Die Versorgungsspannung wird an den Pins 14 (+9 V) und 7 (gemeinsam) angelegt. Die Schlussfolgerungen 6, 3 und 10 werden eingegeben, der Rest wird ausgegeben. Durch entsprechende Verbindung der Eingangs- und Ausgangsklemmen erhält man Logikelemente mit unterschiedlichem Funktionszweck. Wenn Sie also die Anschlüsse 13 und 8, 1 und 5 miteinander verbinden, erhalten Sie drei Wechselrichter (Abb. 4, b). Damit aus dem IC ein Wechselrichter mit hoher Leistung (mit großem Verzweigungsfaktor) wird, müssen alle Eingangspins und alle Ausgangspins miteinander verbunden werden, wie in Abb. 4, c. Andere Pin-Verbindungskombinationen ermöglichen es, die Mikroschaltung in ein 3OR-NOT-Element (Abb. 4, d), ein ZI-NOT-Element (Abb. 4, e) und ein 176OR-AND-NOT-Element umzuwandeln, das in der K2-Serie fehlt (Abb. 4, f) und Multiplexer mit zwei Eingängen (Abb. 4g).

Der Multiplexer nach dem Schema von Abb. 56 drei Eingänge – A, C und B und einen Ausgang – D. Bei einer Hochpegelspannung am Eingang C leitet er ein Signal vom Eingang A zum Ausgang D und bei einer Hochpegelspannung vom Eingang B. Darüber hinaus bei Bei gleicher Spannung am Eingang C kann das Signal vom Ausgang D zum Eingang A oder B geleitet werden.

Wir empfehlen Ihnen dringend, den Betrieb des K176LP1-Chips experimentell zu überprüfen, insbesondere als Multiplexer, dessen übertragenes Signal sowohl digital als auch analog sein kann.

Mit einigen anderen Mikroschaltungen der K176-Serie, wie Flip-Flops, Impulszähler, Decoder, lernen Sie im Laufe des Entwurfs eines digitalen Frequenzmessers, elektronischer Uhren und anderer Geräte mit erhöhter Komplexität, die noch zu berücksichtigen sind, näher kennen diskutiert sein. Jetzt beabsichtigen wir, ein wenig über die Mikroschaltung K176IE5 zu sprechen, eine aus der Gruppe der Mikroschaltungen dieser Serie, die speziell für den Einsatz in elektronischen Zeitzählern entwickelt wurde.

Die herkömmliche grafische Bezeichnung dieser Mikroschaltung und eine typische Schaltung zum Einschalten sind in Abb. 5 dargestellt. XNUMX, a und b.

Reis. 5-Chip K176IE5

Die Mikroschaltung besteht aus einem Impulsgenerator, der für die Arbeit mit einem externen Quarzresonator bei einer Frequenz von 32 Hz ausgelegt ist, und zwei Frequenzteilern - einem 768-Bit- und einem 1-Bit-Frequenzteiler, die zusammen einen binären 9-Bit-Frequenzteiler des Generators bilden . An den Klemmen 10 (Eingang Z) und 32 (Ausgang Z) ist der Schwingquarz ZQ768 zusammen mit den Zeitstellgliedern des Generators angeschlossen. Das Generatorsignal mit einer Frequenz von 9 Hz, das an den Ausgängen K und K regelbar ist, wird dem Eingang eines 1-Bit-Frequenzteilers zugeführt. Am Ausgang 64 (Pin 10) dieses Teilers werden Pulse mit einer Wiederholrate von 2 Hz gebildet. Dieses Generatorsignal kann am Eingang 1 (Pin 2) des zweiten Teilers - sechs Bit - angelegt werden. Dazu müssen Sie nur die Pins 14 und 4 verbinden. Dann können Sie am Ausgang 2 (Pin 15) der fünften Ziffer dieses Teilers ein Signal mit einer Frequenz von 5 Hz und am Ausgang 1 entfernen (Pin 1) der sechsten Stelle, mit einer Frequenz von 60 Hz, Dieses stabile Signal mit einer Frequenz von 1 Hz wird bei elektronischen Uhren normalerweise als erster Sekundenimpuls verwendet. Und wenn "dieses Signal an den Eingang eines zusätzlichen Frequenzteilers mit einem Teilerfaktor von 60 angelegt wird, werden an dessen Ausgang Impulse mit einer Wiederholrate von XNUMX/XNUMX Hz erzeugt, also Minutenimpulse des Zeitzählers.

Der R-Eingang (Pin 3) der Mikroschaltung dient zur Einstellung der Anfangsphase der an ihren Ausgängen erzeugten Schwingungen. Bei Anlegen einer hohen Spannung entsteht an den Ausgängen 9, 10 und 15 eine niedrige Spannung. Nach Entfernen des Einstellpegels erscheinen an diesen Ausgängen die entsprechenden Signale und das Abklingen des ersten High-Pegel-Impulses am Ausgang 15 (1 Hz) erfolgt nach 1 s. Die Kondensatoren C1 und C2 dienen der Feinabstimmung der Frequenz des Quarzoszillators. Mit abnehmender Kapazität steigt die Erzeugungsfrequenz und umgekehrt. Die Frequenz des Generators wird eingestellt: grob durch Auswahl des Kondensators C1, genau durch Trimmung des Kondensators C2. Der Widerstandswert des Widerstands R2 kann im Bereich von 1,5 ... 20 MΩ liegen.

Chip K176IE5 kann in einer Stoppuhr arbeiten, und ähnlich, aber komplexer K176IE12 - in einer elektronischen Uhr. Trotzdem können Sie es jetzt, wie sie sagen, ohne auf morgen zu verschieben, als Quelle beispielhafter Frequenzsignale in Betrieb testen. Auf hochohmigen Kopfhörern ist das 64-Hz-Signal zu hören. Signale mit einer Frequenz von 1 und 2 Hz können visuell beobachtet werden, indem Transistoranzeigen mit LEDs oder Glühlampen in Kollektorschaltungen an die Pins 5 und 4 der Mikroschaltung angeschlossen werden.

Der K176IE5-Chip kann jedoch ohne Quarzresonator getestet werden. In diesem Fall ist die Taktgeneratorschaltung, die aus dem Kondensator C1 und dem variablen Widerstand R2 besteht, mit der Mikroschaltung verbunden, wie in Abb. 57, ein. Ein solcher Generator wird durch Auswahl eines Kondensators C2 und eines variablen Widerstands R2 eingerichtet, wodurch das Auftreten eines Signals mit einer Frequenz von 15 Hz am Ausgang 1 erreicht wird. Ein oder zwei Stunden, die mit Experimenten mit dieser Mikroschaltung verbracht werden, werden nicht umsonst sein.

Zur experimentellen Überprüfung und Stromversorgung von Designs auf Mikroschaltungen der Serie K176 können Sie eine unabhängige Netzwerkeinheit mit einer festen Ausgangsspannung von 9 V montieren. Beispielsweise gemäß der in Abb. 6.

Reis. 6 Netzteil

Darin wird das Schutzsystem der Ausgangsschaltung durch einen Germanium-npn-Transistor VT1, eine Siliziumdiode VD2 und einen Widerstand R1 gebildet. Die Diode VD2 erfüllt in diesem Fall die Funktion eines Stabilisators der auf sie einwirkenden Gleichspannung von 0,6 ... 0,7 V. Während im Ausgangskreis kein Kurzschluss vorliegt, ist der Transistor des Schutzsystems geschlossen, da bei Diesmal ist die Spannung an seiner Basis relativ Emitter ist negativ und hat keinen Einfluss auf den Betrieb des Blocks.

Im Falle eines Kurzschlusses ist der Emitter des Transistors VT1 über einen kleinen Schaltungswiderstand mit einer gemeinsamen Leitung verbunden. Jetzt wird die Spannung an der Basis dieses Transistors gegenüber dem Emitter positiv, weshalb er öffnet und die Zenerdiode VD3 überbrückt. Dadurch schließt der Regeltransistor VT2 des Spannungsreglers fast und der durch ihn fließende Strom wird auf ein sicheres Niveau begrenzt.

Als Netzwerktransformator T1 können Sie einen vertikalen TV-Scan-Transformator verwenden (z. B. TVK-70L2, TVK-110L2 oder TVK-110A). Geeignet ist auch jeder andere Transformator, der die Netzspannung auf 10 ... 12 V senkt.Die Gleichrichtereinheit KTs402E (VD1) kann durch vier Dioden der Serien KD105 oder D226 ersetzt und in einer Brückenschaltung eingeschaltet werden. Der Transistor VT1 kann einer der Serien MP35 - MP38 sein, mit einem Koeffizienten h21E von mindestens 50.

Die Ausführung der Stromversorgung ist optional.

Siehe andere Artikel Abschnitt Anfänger Funkamateur.

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