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기초회로실험 결과보고서 기초지식과계기의사용법

기초회로실험 1 주차목차예비 레포트1. 기초이론2. 실험방법3. 실험값 예측4. 예비 문제결과 레포트실험과정실험 결과결론 및 평가예비 레포트Problem회로 상에서 전류, 전압, 저항 사이에서 성립하는 이론 관계를 실험적으로 확인한다기초 이론멀티미터란? 첫번째 실험과 동일하게 아날로그, 디지털 멀티미터가 존재하며 이는 대게 생활 속에서 혹은 움직이면서 간단한 측정을 하는데 사용된다, 이는 전압, 저항, 전류를 측정할 수 있다이번 실험에서는 전압을 측정하는 멀티미터와, 전류를 측정하는 멀티미터, 2개를 준비해야 한다.직류 전원장치(DC POWER SUPPLY)? 이는 전압을 발생시키는 장치로써, 이번 실험에서 전압을 변경 혹은 고정하는 용도로 사용된다.옴(Ohm)의법칙이란?1827년 독일의 물리학자 옴(Ohm)이 발견, 위 식은 3가지 형태로 변형 될 수 있고 상황에 따라 변환하여 사용하면 된다.옴의법칙은 도체의 두 지점사이에 나타나는 전위차에 의해 흐르는 전류가 일정한 법칙에 따라 흐르는 것을 말한다. 이는 도체의 두 지점 사이에 전위가 존재할 때 도체의 저항의 크기와 전류는 전압과 관계가 있음을 나타내는 법칙이다.회로망에서 저항은 두 노드(node)사이에 존재하며 이는 실제 회로에서는 대게 상수값으로 고정되어 사용된다. 따라서 사용하는 방법에 있어서는 두 노드의 사이의 저항을 대표값으로 지정되어 사용이 되어진다.실험 방법실험은 두가지 방법으로 진행된다.첫째, 저항을 고정한 상태에서 전압을 변경하면서 그에 따른 전압을 측정한다. 이때 사용되는 수식은 옴의 법칙에 의하여 다음과 같다.I [A]두번째 실험은 첫번째 실험과 반대로, 저항을 변경하고, 전압을 고정시킨다. 이때 변화하는 전류를 측정하여 옴의 법칙이 성립하는지를 확인한다. 이때 사용되는 수식 또한 위와 동일하다.위의 두 실험에서 주의하여야 할 점은 전압을 측정하는 멀티미터의 경우 병렬! 로 연결을 해야 하고, 전류를 측정해야 하는 멀티미터는 직렬로 연결하여야 한다.실험값 예측저항 = 1k옴 고정전압 V[V]0.512345전류 I[A]0.5mA1mA2mA3mA4mA5mA이때 주의해야 할 점은 저항의 오차율로 인하여 값이 상이하게 나올 수 있다는 점을 고려해야한다.마찬가지로, 실험 상에 저항 외에 저항의 역할들을 하는 것들이 무엇이 있을지 확인해야한다.저항 1000Ω 고정, 전압에 따른 전류의 변화전압 = 10V 고정저항 V[V]*************0002000전류 I[A]100mA455mA25.6mA21.3mA10mA5mA전압 10V고정, 저항에 따른 전류의 변화예비 문제문제 1실험 (2) (3)에 의해 전류가 일정하면, (전압)의 크기는 (저항)에 비례하며, (전압)이 일정하면, 전류의 크기는 (저항)에 (반비례)한다고 말할 수 있다. 이 관계로부터 I = (V/R)가 된다. 이것을 (옴)의 법칙이라 한다.문제2 전류를 구하여라에 의하여, I = 16/8000 = 2mA 임을 알 수 있다.문제 3 미지의 저항 R 을 구하여라에 의하여, R = 20 * 10-3 / 5* 10-6 = 4* 103 = 4000문제4 전압 V 를 구하여라에 의하여V = 500 * 103 * 0.06 * 10-3 =30결과 레포트실험 과정우선 이번 실험에서 사용되어지는 멀티미터에 대하여 간략하게 알아보면 다음과같다.검은단자에는 공용으로 모두 사용되고, 나머지 빨간 단자들은 각자 원하는 값을 구하기 위할 때 사용된다. 계기판 아래에 있는 버튼들은 모두 알고자 하는 것이 교류 혹은 직류의 전압인지, 전류인지, 저항인지에 따라 각각 선택하면 된다.우리는 다음과 같은 실험재료를 사용한다.위부터 저항 적적갈/금 , 주흰갈/금 적검적/금 이는 선들은 각각의 저항의 값들을 표현하며, 이에 대한 값은 220Ω, 390 Ω, 2000 Ω (모두 오차율 5%) 의 값들을 갖고있으며, 아래 세가지는 커패시터로, 각각 (왼쪽부터) 마일러, 세라믹, 전해질 커패시터로 갑은 표기가 되어있다.이들은 실험 과정에서 커패시터의 경우에는 측정 할 수 있는 장비가 없었으므로 측정하진 못하였으며, 읽는방법에 대하여 간략하게 확인하였다.실험방법은 다음과 같다. 멀티미터의 각각의 단자(전압과 저항을 측정함에 있어서 상단의 붉은 단자와, 가운데의 검은 단자를 이용한다.)에 선을 연결하고, 이를 저항을 측정하는 방법으로 저항을 측정한다.이때 오차율을 계기판에 나온 값을 읽고 이를 받아적고 오차율을 계산한다. 이때 오차율이 5%이상이면 저항에 오류가 있거나, 측정 방법에 오류가 있음을 알고 실험을 다시 해야한다. 또한 한번의 측정으로는 정확한 값을 알기 어려울 수 있으므로, 최소 3번씩으 측정을 반복한다.이번 실험에서는 커패시터(Capacitor)의 값은 측정 할 수 있는 장비가 없으므로, 읽는법을 다시금 확인하고 실험을 종료한다. 이에대한 자세한 설명은 실험값을 적어논 목차2 실험결과에서 확인 할 수 있다.저항의 종류눈금회차실제 측정값오차율적적갈 / 금저항값 22*101허용오차 +-5%1221.480.672221.920.87.3222.201.00주흰갈 / 금저항값 39*101허용오차 +-5%1392.830.722394.601.173393.240.83적검적 / 금저항값 20*102허용오차 +-5%12.0116k0.5822.0105k0.5332.0118k0.59실험 결과커패시터의 종류종류104세라믹커패시터정전용량104 pF = 0.1uF전압확인불가오차범위확인불가MF 1 03KAC250VHD마이러 커패시터정전용량0.01mF전압250V오차범위+-10%35V110ufM전해질커패시터정전용량10uF전압35V오차범위+-20%104 (세라믹 커패시터) – 커패시터에 확인이 불가능한 경우는 대게 커패시터 구매시, 박스에서 확인이 가능하고 커패시터에서는 바로 확인하기엔 무리가 있다는 것을 알게되었다. 이는 실험실 내에서도 측정하는데 장비가 없을 뿐더러, 정보를 바로 확인이 불가능하여 전압과 오차범주를 확인하는데에 무리가 있었다.MF 1 03K AC250VHD (마일러 커패시터) – 실험실에서 MF의 확인은 불가능 하였으나 실험후 확인 결과, MF(Metal-glazed film capacitor) 임을 알 수 있었다. 또한, 이는 AC(교류 전류), 최대내압 250V 임을 확인이 가능하였다. 또한 옆의 K를 통하여 오차범위 +-10% 이내임을 확인 할 수 있었고 정전용량이 0.01mF임도 알 수 있다.35V 110uF (전해질 커패시터) – 전해질 커패시터의 경우 오차 범위와, 최대 허용 온도가 다른 정보와 다르게 써 있는데, 이는 커패시터마다 다르기 때문에 단언을 하기엔 무리가 있었다. 그래도 처음 보이는데로 내압 35V, 정전용량 110uF 이고 오차범위 M +-20% 최대온도 85oC 임을 확인 할 수 있도록 되어있었다. 그러나 전해질 커패시터임만으로도 이는 고주파를 다루는 기기에서는 사용이 어렵다는점을 주의해야 한다.결론 및 평가이번 실험에서 간단한 테스트를 해 보았다 첫번째 저항을 측정하는 경우에는 저항만을 가까이 하여 저항값을 측정하였고, 두번째는 가장 먼곳에서 측정하였으며, 세번째는 중간에서 측정하였다. 그러나 이경우 두번째 실험의 경우 우리가 예측했던데로, 저항 양단의 선에서 저항이 더 있을거라는 점이 맞았지만, 다른 두 경우에는 우리의 예측과 달랐기에 우리의 예측과는 달랐다는 점을 알 수 있었다. 물론 양단의 선에서도 저항이 있음은 확실하지만, 저항자체의 오차율에 비하면 충분히 감안할만한 부분이라는 점을 알게 되었다.이번 실험에서는 오차율 내로 모든 값이 들어왔고, 실험과정에 오류가 없었기 때문에 정확한 실험이 되었다고 판단 할 수 있다.

공학/기술| 2017.11.17| 7페이지| 1,000원| 조회(164)

기초회로실험, 결과보고서, 성대, 성균관대, 기회실, 기초지식과계기의사용법

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기초회로실험 결과보고서 Kirchhoff sLaw

기초회로실험 4 주차목차예비 레포트1. 기초이론2. 실험방법3. 실험값 예측4. 예비 문제결과 레포트실험 준비물 및 과정실험 결과결론 및 평가예비 레포트< Kirchhhoff’s Voltage Law(KVL)>ProblemKirchhofff의 전압법칙을 이해하고 실험적으로 익혀본다.기초 이론Kirchhhoff 의 법칙은 크게 전류법칙과 전압법칙을 생각 할 수 있다. 우리는 이 중 두번째 법칙인 전압 법칙을 실험으로써 증명해 보이려 한다. 실험은 “한 loop(node) 에서의 전압의 합은 0이다.(즉, 기전력의 대수합과 전압 강하의 대수 합은 같다.)이는 수식적으로 표현하면 다음과 같이 표현 될 수 있다.이는 위의 그림에서 다시 설명하게 되면,전압의 경우 일반적으로 전압 강하는 +되고 기전력의경우 – 가 된다.아래의 식 또한 기전력과, 전합강하로 나누어 생각하게 되면 다음과 같은 식이 나온다.위의 식을 말로 풀어 설명하게 되면, 기전력의 합은 전합강하의 합과 동일하게 됨을 알 수 있다.지금까지 우리가 알고 있던 KVL 에 따르면 다음의 식을 유도 할 수 있다.우리는 이를 통하여 기전력(좌)은 전압강하(우) 와 동일하게 됨을 식으로써 확인 할 수 있다.우리는 이 실험에서 필요로 하는 것은 전류와 전압을 측정하기 위한 멀티미터, 또한 전류를 발생시키기 위한 DC Power Supply, 각 구간별 전류를 측정하기 위한 저항들을 필요로 한다. 우리는 이때 저항은, 470Ω, 1kΩ, 2kΩ, 2.2kΩ, 3kΩ, 4.7kΩ 의 저항을 통하여 각각 어떻게 분배되는지를 확인해 보려 한다.실험 방법실험은 두가지 방법으로 진행된다 . 우선 전압원이 하나인경우와, 전압원이 여러 개인 경우 두가지를 나누어 실험을 할 예정이다.우선 첫 실험은 단일 전압원에 의한 상태를 확인 할 것이다. 이때 아래의 그림의 상태를 만들어, 실험을 진행 할 것이며 이때 각각의 sum(저항 * 전류) = 이는 곧 다음의 식으로 정리된다.6V = 447.8 * 10-3(1*103 + 2.2*103 + 약간의 오차가 존재한다.) LINK Excel.Sheet.12 "통합 문서1" "Sheet1!R6C1:R8C6" a f 4 h * MERGEFORMAT 전압VabVbcVcdVdeVae저항10*************013400이론값(V)0.4477611.3432842.1044782.1044786이는 KCL을 만족함을 우리는 증명해 보이면 되는데 이를 구하기 위해서 각각의 전압(전압강하)를 멀티미터를 통하여 측정한다. 이때 우리가 지금까지 고려한 문제점들을 충분히 감안하여 오차를 생각한 후 계산한다.두번째 실험은, 다중 전원을 가지는 회로를 생각해 볼 수 있다.I1 기준으로 할 때는 첫번째 실험과 마찬가지로 단일 전원에 의한 회로로 생각 할 수 있다.5V = (4.7 * 103)* (1.064 * 10-3)위의 식이 성립되므로 우리는 KVL이 성립함을 확인 할 수 있다.다음으로 두번째 I2 를 기준으로 하여 KVL을 이용하게 되면5 -1.5 - 1.5 = [(470 + 2200 + 2000)*(-642.4 * 10-6)] + [(4700)*(1.064 * 10-3)]위의 식이 성립되면 역시나 KVL이 중간에 short 되어진 회로가 있어도 성립 될 수 있음을 확인 할 수 있다. 이는 간단한 회로 두개로도 생각 할 수 있는데, 이를 통하면 위의 식이 직관적으로 이해가 될 수 있다. (가운데의 회로가 무손실 회로이기 때문에, 두개로 나누어도 무방하다. 물론 이때 가운데 흐르는 전류만 다를 뿐이다.- Super Position으로 생각해도 된다.)5 = [(4700)*(1.064 * 10-3)-1.5 - 1.5 = -3 = [(470 + 2200 + 2000)*(-642.4 * 10-6)]이 식을 이제 실험적으로 확인하면 다중 전원에 의한 KVL 또한 확인 할 수 있다.예비레포트 문제문제 1 . DC 12[V]의 전압을 측정하려고 10[V]용 전압계 두 개를 직렬로 연결했을 때, 전압계 의 지시는 몇 [V]인가? 단, 의 내부 저항은 각각 8[kΩ],4[kΩ]-> 10V위의 회로를 구성하게 되면 총 12V, 12kΩ의 직렬 회로이며, 이때 전류는 1mA 가 흐르게 된다.따라서 우리가 구하고 자하는 전압은8kΩ 전압계 : 1mA -> 8V4kΩ 전압계 : 1mA -> 4V로 측정이 된다. 물론 오차가 발생하게 되면 차이는 더 커질 것으로 보인다.문제 2 . 그림의 회로에서 각 가지(branch) 에 흐르는 전류 의 크가와 방향을 “키르히호프 법칙을 사용하여 구하여라.KVL을 바탕으로 위의 회로를 정리하면 다음과 같다.10 = 40 * I1 + 20 * (-I2) + 66 = 20 * I2 + 20 * (-I3)I2 = I1-I3이를 통하여 각각의 전류를 구하면I1 = 140mAI2 = 80mAI3 = -220mA결과 레포트< Kirchhhoff’s Current Law (KCL) >실험 준비물 및 과정이번 실험에서는 키르히호프의 전류 법칙을 실험을 위하여 전류가 어떻게 흐르는가에 대하여 판단을 해야했다. 그렇기 떄문에 전류를 흘러보낼 DC Power Supply(좌), 그리고 멀티미터(Multi Meter)(우) 를 통하여 전압(전위차)을 만들고 측정을 할수 있다. 또한 이를 어디를 측정하는가를 생각해보면 당연히 저항들이 필요하다. 이번 실험에서는 저항은 470Ω, 1000Ω, 2200Ω, 4700Ω을 사용하였다. 또한 이를 연결할 판은 Bread Board(이하 빵판)을 이용하였다.우선 실험을 하기 앞서 각각의 저항에 대한 정확한 값을 구하기 위하여 멀티미터로 구해보았을 때 나온 값은 다음과 같다. 이때 R1 =470 R2 = 2000 R3 = 1000 R4 = 4700 으로 사용한다.표기저항값(Ω)실제저항값(Ω)R1470475.2R220002210.7R31000987.5R447004756.3실험 결과우리는 예측했던 실험과 다르게 실제 저항을 바탕으로 어떻게 회로가 구성되어지는지를 이해해야 한다. 그렇지 않으면 우리가 측정한 전류와 다른 값을 구하게 되기 떄문에, 우리의 예상치와의 오차가 커지게 된다. (물론 이경 기준으로 회로를 구성하고 그에 대한 예측값을 PSPICE를 통하여 구해보았다. (이는 이론값을 의미한다. 이때 저항은 실측 저항)우리는 각각 의 저항 R1, R2, R3, R4 에 대하여 전류를 측정하였을 때 측정되어지는 값은 다음과 같다.3I3I3I3I3I1+ I2 +I3오차율측정한 전류값 [A] 1차5.6131.47423.19090.69765.36274.67측정한 전류값 [A] 2차5.6181.47383.19170.69875.36424.73측정한 전류값 [A] 3차5.5861.46583.17600.69485.33664.67측정한 전류값 [A] 4차5.6451.48053.20780.70205.39034.73측정한 전류값 [A] 평균5.6161.47363.18620.69835.35454.87이론적 추정값 [A]5.6091.52903.36400.71705.61000실제저항 추정값 [A]5.5961.51103.38300.70245.59640오차값0.35-2.48-5.82-0.59-4.32이때 오차는 KVL 을 이용하였을 때 I1 = I2 + I3 + I4 임을 고려할 때 (I1-(I2 + I3 + I4))/ (I2 + I3 + I4) 임을 이용하였다. (참값을 I2 + I3 + I4 을 기준으로 잡았다.)다음으로는 B 점에 흐르는 전류 IB를 측정하고 B점에서의 KCL 을 구하는 과정이다 이는 간단하게 위의 회로에서 B점을 기준으로 회로를 끊구 연결을 하면 되는데 , 이때의 B점의 경우에는 3.9237mA 로써 위의 값과 비교하여 표로 나타내보자.IBI3I4I3+I4오차율1차3.92373.19090.69763.88850.8971122차3.91873.19170.69873.89040.8486893차3.92303.17600.69483.87081.3482174차3.95373.20780.70203.90980.354257이경우 오차율이 생각보다 적게 났음을 확인하였다. 이때 우리는 다음과 같은 결과를 얻었고, 이 경우 오차율이 적게 나타났으므로 KVL에 대해 적합한 실험을하면 오차를 적게, 정확한 실험을 할 수 있는지를 판단 할 수 있었다.우리는 이를 통하여 이때 오차가 발생하는 점에 대해서 평가 및 결론에 대해서 다루기로 하자.결론 및 평가1 전압을 다른 값으로 변경한 후 다시 전압을 맞추는 경우 매번 전압값이 달라졌다. 이것은 무었 때문인가?DC Supply 의 한계라고 말할 수 있다. DC Supply 의 경우 결국에는 내부의 움직임은 Analog 한 방식으로 작동되는 원리에 우리가 일반적으로 생각하는 정확한 값과는 오류가 생길 수 있다는 것을 고려해야 한다. 물론 DC Supply 와 Multi Meter 내의 저항 모두 생각을 하게 되면 다양한 문제점이 발생하긴 한다. 그러나 이는 무시 할 수 있을만큼 작은 값이고 충분히 오차 범위 내에 확실히 들어 올 수 있게 된다. 그러므로 DC Supply 의 아날로그식으로 변하는 방식의 문제로 매번 측정시 다른 값이 나오는 것이다. 그렇기 때문에 약 10% 정도의 차이는 우리가 충분히 감안하고 실험을 해야 무리가 없이 값을 구하고 넘어 갈 수 있다.그렇다면 어떻게 해야할까? 그것은 간단하다 여러번 측정하여 평균값을 내는 것이다. 혹은 멀티미터를 통하여 전압이 진짜 원하는 값이 맍는지 확인을 하는 방법도 있고 다양하다. 이 모두를 이용한다면 지금보다 더 정확한 값을 도출 할 수 있을 것이라 예상된다.또한 저항을 여러 번 측정하여 오차율이 적은 경우를 이용하면 더 정확한 실험 결과를 얻을 수 있을 것이라 판단된다.우리는 첫번째 실험에서1000 옴의 저항에 대해서 생각 이상 ( 5% 이상)으로 오차가 났기 때문에 재 실험을 여러 번 해보았고, 저항도 다시 구해보았지만, 적합한 대안이 없었다. 그러나 두번째실험을 통하여 알 수 있었던 점은, 우리가 고려해야 할 양(측정해야 할 것)들을 줄이면 줄일수록, 더 정확한 실험을 얻을 수 있다는 결론에 이르렀다.이는 멀티미터의 저항 또한 고려를 해줄 부분이며, 측정 과정에서 한 부분만 측정하는게 아니라 여러 부분을 따로 측정하게 되면, 개개인의다.

공학/기술| 2017.11.17| 9페이지| 1,000원| 조회(142)

기초회로실험, KVL, 결과보고서, 성대, 성균관대, KCL, 기회실

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기초회로실험 결과보고서 KVL 평가A+최고예요

기초회로실험 4 주차목차예비 레포트1. 기초이론2. 실험방법3. 실험값 예측4. 예비 문제결과 레포트실험 준비물 및 과정실험 결과결론 및 평가예비 레포트ProblemThevenin – Norton의 정리에서 등가회로의 개념을 이해하고, 이것을 회로 해석에 응용한다. 직,병렬 회로의 해석에 있어서 Thevenin 등가전압과 등가저항의 값을 실험적으로 측정한다. Norton 등가전류와 등가저항의 값을 실험적으로 측정한다.기초 이론A 테브난의 정리와 노턴의 정리란?Thevinin – 테브난 정리란 두개의 단자를 지닌 전압원, 전류원, 저항의 어떠한 조합이라도 하나의 전압원 V와 하나의 직렬저항 R로 변환하여 전기적 등가를 설명하였다. AC시스템에서 테브난의 정리는 단순히 저항이 아닌, 일반적인 임피던스로 적용 할 수 있다.Norton – 노턴의 정리는 두개의 단자를 지닌 전압원, 전류원, 저항의 어떠한 조합이라도 이상적인 전류원 I 와 병렬저항 R로 변환하여 전기적 등가를 설명 할 수 있따. AC 시스템에서 노턴의 정리는 일반적인 임피던스를 적용 할 수 있다. 노턴 등가는 주어진 주파수에 따라 선형 전원과 임피던스의 회로망을 재분석하는데 사용된다. 회로는 이상적인 전류원과 병렬연결된 이상적인 임피던스(리액턴스가 없는 경우 저항)로 구성된다.B 테브난 노턴의 정리의 계산테브닌 등가회로 계산하기등가회로를 계산하기 위해서, 저항과 전압 - 두개의 변수가 요구된다. 그래서, 2차 연립 방정식이 필요하다. 2차 연립 방정식은 일반적으로 다음 단계를 거쳐서 구하지만, 어떠한 조건일 경우라도 회로의 단자에 위치해야 한다:1. 계산한 출력전압, VAB는, 개회로 (로드 저항이 존재하지 않음 - 즉 저항이 무한대임) 상태일 때, VTh이다.1. 계산한 출력전류, IAB는, 단락회로 (로드 저항이 0임)을 유지할때, RTh은 VTh나누기 IAB이다.• 등가회로는 VTh전압의 전압원에 직렬로 연결된 저항 RTh이다.2번째 방정식은 아래처럼 계산할 수 있다:2a. 전압원은 단락회로로 전 또한 이상적인 전류원일 경우에, 전류원의 저항은 무한대임을 의미한다. 저항값은 직병렬 회로 공식을 적용하여 단자에 걸리는 값을 계산할 수 있다.테브닌 등가회로의 예시단계 0: 원본 회로단계 1: 등가출력전압을 계산하기단계 2: 등가저항을 계산하기단계 3: 등가회로– 테브난 정리우선 테브난 등가전압을 구하게되면등가저항을 계산하면 다음과 같다.(출처 : 위키피디아)노턴 등가회로의 계산등가회로를 계산하기 위해서:계산된 출력전류, IAB는, Hyperlink "http://ko.wikipedia.org/w/index.php?title=%EC%99%B8%EB%B6%80_%EC%A0%84%EA%B8%B0%EC%A0%81_%EB%A1%9C%EB%93%9C&action=edit&redlink=1" 로드가 Hyperlink "http://ko.wikipedia.org/w/index.php?title=%ED%8F%90%ED%9A%8C%EB%A1%9C&action=edit&redlink=1" 폐회로일 때 (A와 B사이의 저항이 0임을 뜻함), INo이다.계산된 출력전압, VAB는, Hyperlink "http://ko.wikipedia.org/w/index.php?title=%EA%B0%9C%ED%9A%8C%EB%A1%9C&action=edit&redlink=1" 개회로조건일 경우에 (로드저항이 없는 - 즉 저항값이 무한대임을 의미함), RNo는 VAB에 INo나눗값과 동일하다.즉, 등가회로는 INo전류가 흐르는 전류원에 병렬연결된 RNo저항이다.두 개의 방정식은 아래처럼 계산할 수 있다:2a. 독립적인 전압원을 폐회로로 치환하고 독립적인 전류원은 개회로로 치환한다.2b. 의존되는 전원이 없는 회로에서 RNo는 독립적인 전원을 제거한 전체저항이다.** 주의: 노턴 임피던스를 정하는 일반적인 방법은 1 암페어의 전류가 흐르는 회로의 출력단자에 전류원을 연결하고 단자에 인가되는 전압을 계산하는 것이다. 이 전압은 회로의 임피던스와 동일하다. 이러한 방법은 의존적인 전원을 포함하는 84%EB%B0%B0_%EB%B2%95%EC%B9%99" 전류 분배 법칙을 적용하여 구한다따라서 등가저항 R은그래서 등가회로는 2kΩ 저항과 병렬 연결된 3.75mA 전류원이다.(출처 :위키피디아)실험 방법전압전류1000kΩ267.3267.32000kΩ378.5189.3Vth = 776.28mVRth = 1424.474ΩPSPICE를 사용하여 테브난 정리를 이용하였을 때의 회로를 구성하였다. 위와 비교하자.소수점 2자리이상의 경우 생략을 하였기에 미세한 차이는 존재하나, 거의 동일하다는 점을 확인 할 수 있었다.저항전류 IL[mA]R1 = 1003.401R2 = 2202.848R3 = 2402.772R4 = 47000.398저항 (IN = 4.082)전압 Vx[]R1 = 1000.341R2 = 2200.627R3 = 2400.665R4 = 47001.872책에서 구하도록 되어 있지만, 사실 구하지 않아도 큰 문제는 바랭하지 않을것이라고 판단된다.따라서 노턴의 정리를 사용하여 만든 회로는 위와 같고, 이때 전압, 전류의 경우 최초의 회로와 Rn 에서 동일하게 주어짐을 확인 할 수 있었다.4. 예비레포트 문제문제 1 Thevenin 정리와 Norton 정리의 관계에 대하여 논하시오위와 같이 표현 되어질 수 있다.문제 2 모든 회로는 하나의 이상 전압원 Vth와 직렬저항 RTh로 구성된 등가회로로 나타 낼 수 있다는 것을 (테브난 정리-Thevenin)라고 한다.문제 3 모든 회로는 하나의 이상 전류원 In 과 병렬저항 RTH으로 구성되는 등가ㅚ로로 나타낼 수 있다는 것을 (노턴의 정리-Norton)라고 한다결과 레포트< Kirchhhoff’Voltage Law (KVL) >실험 준비물 및 과정이번 실험에서는 키르히호프의 전압 법칙을 실험을 위하여 전류가 어떻게 흐르고, 이에 따라 전압은 어떻게 변하는가에 대하여 생각 해 보았다. 그렇기 때문에 전압을 발생시킬 DC Power Supply(좌), 그리고 멀티미터(Multi Meter)(우) 를 통하여 전압(전위차)을0 R4 = 4700 으로 사용한다.표기저항값(Ω)실제저항값(Ω)470472.261000986.820002006.922002198.730003013.247004743.7/4743.7회로의 구성우리는 회로를 구성할 때 특히 노드에 관련하여 완벽하게 이해를 하고 있어야 한다. 물론 첫번째회로의 경우 단순한 직렬 회로이기 때문에 큰 문제는 발생하지 않지만, 위의 두번째 회로에서는 책에서 주어진 것과 다른점이 보일텐데 이는 G 와 B 노드로 인한 이질감 때문에 일어난 것이다. 우리는 G와 B노드의 경우 하나의 노드로 생각 할 수 있고 이를 뭉쳐 실험을 하였다.이때 DC Supply의 경우 3가지의 전압(master-3V, slave-3V, 5V fixed)를 사용하여 나타낸다. 우리는 다음을 통하여 각각의 저항에서 일어나는 전압강하를 멀티미터를 통하여 확인 할 수 있으며 이를 통하여 전압강하와 기전력간의 관계를 통하여 Kirchhoff’s Voltage Law 를 확인 할 수 있다.실험 결과실험 1우리는 실험에 사용되는 저항을 기준으로 회로를 구성하고 그에 대한 예측값을 PSPICE를 통하여 구해보았다. (이는 이론값을 의미한다. 이때 저항은 실측 저항)이를 통하여 실험값과 비교를 해 보고, 다음의 식이 성립하는지를 확인해보자.우리는 이를 통하여 KVL 이 만족을 함을 알 수 있었다. 이때 생기는 오차의 경우 도선에서 생기는 저항, 혹은 멀티미터의 저항으로부터 생기는 차이로, 충분히 감안할만한 오차로 고려된다.VabVbcVcdVdeVt1차0.45071.37552.16452.16566.1592차0.45081.37562.16512.16546.1593차0.43891.33972.10882.10895.999평균0.44681.36362.14612.14666.1057저항 표시값의 예상 전압값0.44781.34332.10452.10456.0000저항 측정값의 예상 전압값0.43901.34052.11032.11036.0000저항 표시값의 오차-0.211.511.982.001.76저항1.49955.0037평균5.00391.33271.55291.45670.31301.54985.0038저항 표시값의 예상 전압값5.00001.28481.50001.41330.30191.50005.0000저항 측정값의 예상 전압값5.00001.28711.50001.41010.30291.50005.0000저항 표시값의 오차-0.07867-3.7311-3.5289-3.0702-3.6563-3.3222-0.076저항 측정값의 오차-0.07867-3.5484-3.5289-3.3047-3.3339-3.3222-0.076우선 폐회로1 을 통하여 KVL이 성립함을 확인하였으며,다음으로 폐회로 2에서 등식이 성립함을 확인해보자우리는 이를 통하여 폐회로 1,2 모두 KVL 이 만족을 함을 알 수 있었다. 이때 생기는 오차의 경우 도선에서 생기는 저항, 혹은 멀티미터의 저항으로부터 생기는 차이로, 충분히 감안 할 만한 오차로 고려된다.결론 및 평가우리는 지금까지의 실험에서 실질적으로 출력되어 보이는 전압과, 멀티미터로 측정한 전압이 서로 다를 수 있음을 계속해서 지적해 왔다. 따라서 이번 실험에서는 각각 3번의 실험 중 3번째 실험마다 직접, 멀티미터로 전압을 정확히 원하는 값에 맞추어 실험을 하였다. 이때 결과는 표를 보고 식을 계산해보면 보다 나은 값으로 출력됨을 우리는 확인 할 수 있었다. (오차율이 현저히 낮아졌다.) 과연 왜 그런 것일까?우리는 지금까지 단일 전압원을 기본으로 실험을 해 왔으나, 이번 지난 실험부터는 다중 전압이 등장하기 시작하였다. 그렇기 때문에 단순히 DC Power Supply의 값 만을 믿고 실험을 진행한다면 저항의 오차만 아니라, DC Power Supply 의 오차까지 생각을 해서 계산을 고려 했어야 한다. (물론 측정을 할 때도 완전히 정확한 값을 얻기에는 무리가 있기 때문에, 어느 정도의 오차는 용인해야 한다.) 그러나 멀티미터로 확인 한 후 값을 측정하게 되면 오차가 나게 되는 범주가 줄어들기 때문에 오차율은 현저히 떨어지게, 정확한 값을 있었다.

공학/기술| 2017.11.17| 13페이지| 1,000원| 조회(252)

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기초회로실험 결과보고서 분압기와뷴류기

기초회로실험 4 주차목차예비 레포트1. 기초이론2. 실험방법3. 실험값 예측4. 예비 문제결과 레포트실험 준비물 및 과정실험 결과결론 및 평가예비 레포트ProblemKirchhofff의 전류법칙을 이해하고 실험적으로 익혀본다.기초 이론Kirchhhoff 의 법칙은 크게 전류법칙과 전압법칙을 생각 할 수 있고, 이 중 전류법칙을 실험적으로 확인 하는 것임을 알아야 한다. 키르히호프의 전류법칙은 “한 노드(node) 에서의 전류의 합은 0이다.” 를 기준으로 세가지로 생각 할 수 있다. (1. 한 노드에서 나가는 전류의 합은 0 이다. 2. 한 노드에서 들어오는 전류의 합은 같다. 3. 한 노드에 들어오는 전류의 합은 0이다.) 이는 수식적으로 표현하면 다음과 같이 표현 될 수 있다.이는 위의 그림에서 다시 설명하게 되면,전류는 대게 나가는 것을 + 들어오는 것을 – 를 기준으로 잡으며 이를 통하여 총 합은 0 인 것이 증명된다.아래의 그림 또한 유입 전류와 유출 전류로 나누어 생각하게 되면 다음과 같은 식이 나온다.위의 식을 말로 풀어 설명하게 되면, 유입 전류의 합은 유출 전류의 합과 동일하게 됨을 알 수 있다.우리는 이 실험에서 필요로 하는 것은 전류를 측정하기 위한 멀티미터, 또한 전류를 발생시키기 위한 DC Power Supply, 각 구간별 전류를 측정하기 위한 저항들을 필요로 한다. 우리는 이때 저항은, 470Ω, 2.2kΩ, 1kΩ, 4.7kΩ 4개를 통하여 구할 것이다.실험 방법회로를 위와 같이 구성한다 이때 R1 = 470Ω, R2 = 2.2kΩ, R3= 1kΩ,R4= 4.7kΩ 로 구성을 한다. 이때 우리는 DC Power Supply (이하 전압원) 에 의하여 전류는 시계방향으로 흐르고 우측의 각 저항에서 위에서 아래로 전류가 흐를 것이라고 예측 할 수 있다. 다음으로 각 저항에 흐르는 전류를 측정하고 ( 이때 전류계(Multi Meter) 의 경우 직렬로 연결해야 하므로 각각의 Node 에 대한 이해가 필요 할 것으로 예측된다.) 이후 우리수 있고, 병렬로 된 부분을 유출 전류라 판단 할 수 있다. 이때 유출전류 값 = 유입전류 값 으로 판단 할 수 있으므로 이를 통하여 KCL 이 성립하는지를 판단 할 수 있다. 따라서 실험값을 통해서도 유사한 값으로 도출 될 수 있음을 알 수 있다.예비레포트 문제우선 임의로 잡은 방향이기 때문에 음수가 나온다는 것은 우리가 예측한 (설정한) 방향과 반대 방향임을 알 수 있다. 마찬가지로 양수인 경우에는, 우리가 예측한 방향과 동일함을 알 수 있다.a :b :c :동일한 저항에서 들어와 동일한 저항 2개로 나누어지는 전류는 각 변에 정확히 1/2 로 나누어져 들어가게 된다. (이는 KCL로 증명되어진다.) 그림에서는 최초에 각 변에 1/3 씩 들어가는 형태로 생각 할 수 있으며, 이는 그 음 노드에서 1/2 로 또 나누어져 들어간 후 , 이들이 마지막에 다시 노드에서 만나 1/3만큼의 전류가 흐르게 된다. 이를 전압 강하의 관점으로 보면결과 레포트실험 준비물 및 과정분압기, 분류기의 기본 원리는 저항의 크기비교에 따라 전압 혹은 전류가 분배되는 과정을 비교해야한다. 따라서 우리는 서로에 대해 비교를 하여야 하므로 최소 2개 이상의 저항이 필요하였다. 따라서 이 실험에서 우리는 직류에서 220Ω, 390Ω, 470Ω , 병렬에서 1kΩ , 직병렬 회로에서 3kΩ ,4.7kΩ 을 사용한다. 이때 저항의 값은 눈금으로 어느 저항인지 확인 한 후 실험과정에서 저항을 멀티미터를 통하여 다시금 계산하여 본다.필요한 저항 -220Ω, 390Ω, 470Ω,3kΩ ,4.7kΩ 각 1개1kΩ 3개다음으로 우리는 회로들을 연결할 판이 필요하다.이번 실험의 경우 저항들을 멀티미터와 DC Supply 에 여러 번 나누어 끼워야 하기 때문에 회로 변경에 용이한 Bread Board(이하 빵판) 을 이용하여 실험을 진행하였다. 이때 빵판은 위의 사진에 서 빨간선은 라인별로 길게 이어져있고 ( 동일한 노드 ) , 파란선은 각 5개의 칸(하나의 노드로)씩 이어져있다.또한 실험을 진행함에 있어우 병렬로 Multi Meter를 연결하여 측정하고 직류의 경우 빵판에서 저항을 분리시켜, 멀티미터에 연결하는 방식으로 전류를 측정한다.두번째 실험은 분전기 실험인데, 이는 저항이 병렬로 연결되는 경우, 전류가 분배 될 것임을 우리는 예측 할 수 있었다. 따라서 1kΩ을 병렬로 연결하여 이때 빵판의 파란선들은 같은 노드임을 유념하여 직류를 측정하여본다.병렬 회로를 구성할 때에는 약간 복잡 할 수 있는데, 이는 빵판에서 같은 노드들이 어디인가를 확인해보아야 한다.위의 그림과 같이 같은 노드가 되어지는 부분의 저항들을 끝어서 우리는 멀티미터로 저항과 노드를 직렬로 연결하여 전류를 측정 할 수 있다. 전압을 쟤는 경우에는 저항의 양단을 측정하면 되기 때문에 무리없이 측정 가능하다.마지막 직병렬 실험의 경우 직렬에서 구하는 방식, 병렬에서 구하는 방식을 모두 혼재했을 뿐 더 이상 달라지는건 거이 없다고 봐도 무방하다. 이경우 회로는 아래의 그림과 같다.전류를 구하는 과정에서는 어떤 노드끼리 연결되어 있는지를 잘 판단하고 측정하면 무리가 없다.실험 결과첫번째 실험, 저항을 1000옴으로 고정 한 후, 전압을 변경하면서 전류를 측정해보자.(단위 : 전압 V, 저항 Ω, 전류 mA)측정저항값(Ω)표시저항값(Ω)전압1차 측정값(V)2차 측정값(V)3차 측정값(V)측정전압평균(V)전류1차 측정값(A)2차 측정값(A)3차 측정값(A)측정전류평균(I)계산저항값(Ω)A-B220.852201.221.24541.24561.24061.24395.565.5675.5685.5675.567220B-C385.763902.172.17522.17512.16642.17225.565.5695.5685.5695.569390C-D470.54702.612.65262.65272.63802.64785.565.5685.5695.5685.568470D-A1077.111,08066.07406.07006.05006.06475.565.5655.5675.5685.5671080각각의 저항에 따라 우리가 예측한 저항값과 거 수 있다. 그러나 이번 실험 역시 지난 실험과 마찬가지로, DC Supply 전압이 미세하게 조절할 때 변하는 값으로 인하여 값이 일정치 않다는 점을 확인 할 수 있었다.측정저항값(Ω)표시저항값(Ω)전압1차 측정값(V)2차 측정값(V)3차 측정값(V)측정전압평균(V)전류1차 측정값(A)2차 측정값(A)3차 측정값(A)측정전류평균(I)계산저항값(Ω)B-G984.41,00066.0566.0576.0266.04666.0386.0396.1036.0601,000C-F988.11,00066.0546.0556.0246.04466.0576.0586.1246.0801,000D-E985.51,00066.0566.0566.0246.04566.0526.0536.1176.0741,000A-H328.766.0576.0566.0266.04618.0217.74217.74917.93217.8080.333각각의 저항에 따라 우리가 예측한 저항값과 거이 동일한 값이 나온 것을 확인 할 수 있었다. 각각 오차율을 계산해보면 평균 약3%로써 굉장히 정확한 실험을 했다고 할 수 있다. 이 실험 역시 지난 실험과 마찬가지로, DC Supply 전압이 미세하게 조절할 때 변하는 값으로 인하여 값이 일정치 않다는 점을 확인 할 수 있었으며, 저항값의 미세한 차이에 의하여 결과값이 우리가 원하는값보다 미세하게 차이나는점이 있었다. ( 역시나 도선의 저항은 무시할만 한 듯 하다.)전압전류측정저항값(Ω)표시저항값(Ω)계산값(V)1차 측정값(V)2차 측정값(V)3차 측정값(V)측정값평균(V)계산값(kA)1차 측정값(A)2차 측정값(A)3차 측정값(A)측정값평균(kA)A-B간9881,0002.122.12412.12402.10732.11852.122.06682.06692.06172.0651B-G간1,8391,8313.883.97063.97063.93873.96001.291.27841.27851.27501.2773A-G간2,8272,83166.0966.0956.0476.07930.830.81410.81400.811이번 실험에서는 저항값 또한 표시값(1000, 3000, 4700 오차율 5%미만) 의 경우 측정값 (988 3002.4 4752.0) 과 1퍼센트 정도의 차이만을 보였기에 우리는 보다 정확한 실험을 할 수 있었다고 예상되어지는 실험이었다. 그러나 역시 이번 실험에서도 1차 실험과 3차 실험의 값이 다르게 측정되어ㅣ는데 이점은 미세하게 전압을 조절할 경우 같은 6V 임에도 올랐다 내려왔다 하는 부분( DC Supply 의 한계) 떄문에 매우 정확하다고는 말하기 힘든 부분이 있다.결론 및 평가1 지난번 실험과 마찬가지로 전압을 다른 값으로 변경한 후 다시 전압을 맞추는 경우 매번 전압값이 달라졌다. 이것은 무었 때문인가?DC Supply 의 한계라고 말할 수 있다. DC Supply 의 경우 결국에는 내부의 움직임은 Analog 한 방식으로 작동되는 원리에 우리가 일반적으로 생각하는 정확한 값과는 오류가 생길 수 있다는 것을 고려해야 한다. 물론 DC Supply 와 Multi Meter 내의 저항 모두 생각을 하게 되면 다양한 문제점이 발생하긴 한다. 그러나 이는 무시 할 수 있을만큼 작은 값이고 충분히 오차 범위 내에 확실히 들어 올 수 있게 된다. 그러므로 DC Supply 의 아날로그식으로 변하는 방식의 문제로 매번 측정시 다른 값이 나오는 것이다.그렇다면 어떻게 해야할까? 그것은 간단하다 여러번 측정하여 평균값을 내는 것이다. 혹은 멀티미터를 통하여 전압이 진짜 원하는 값이 맍는지 확인을 하는 방법도 있고 다양하다. 이 모두를 이용한다면 지금보다 더 정확한 값을 도출 할 수 있을 것이라 예상된다.또한 저항을 여러 번 측정하여 오차율이 적은 경우를 이용하면 더 정확한 실험 결과를 얻을 수 있을것이라 판단된다.(.번외 _ 빵판이(Bread Board) 어떤 구조로 되어있는지, 이를 통하여 어떤 구조를 만들 수 있는지를 생각 해 볼 필요가 있을 것이라고 느꼈다. 또한 지금은 빵판으로 회로를 구성하지만, 각각의 납땝을 하는 판부터, 커넥트 블록, 인쇄 회로 기)

공학/기술| 2017.11.17| 12페이지| 1,000원| 조회(174)

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기초회로실험 결과보고서 rl < 11 RL회로의 과도응답 및 정상상태 응답 >

기초회로실험 13 주차 보고서결과 레포트< 11 RL회로의 과도응답 및 정상상태 응답 >실험 준비물 및 과정실험 결과결론 및 평가결과 레포트< 10 RC 회로의 과도응답 및 정상상태응답 >실험 준비물 및 과정실험 준비물- 함수발생기, 오실로스코프, 저항(1kΩ), 인덕터 (10mH)실험 결과[시정수 측정] 그림과 같은 회로를 꾸미고 스위치를 전원 쪽으로 연결하여 충분한 시간이 흐르게 한 후 저항 쪽으로 스위치를 연결하라. 오실로스코프 상의 출력 신호를 그리고 시정수를 측정하여 표에 기록하라최초 AUTO SET 을 통하여 출력된 파형은 좌측의 형태가 나왔으며, 이를 확대시킨 결과 우측의 그림(그래프)과 같이 파형이 주어짐을 확인 할 수 있었고, 이때 시정수는 정의에 따라 63.2%가 감소된 지점, 즉 약 3.7V 정도가 주어지는 곳의 시간을 측정하면 된다.RL 회로시정수RL측정값이론값9.8us10us시정수 값그림3.와 같이 회로를 연결하고 교류 전압원의 주파수를 로 한 후 및 값(실효치 값)을 측정하여 그 값을 표에 기록하라.주파수 f = 20kHz이론값VIVRVLθ3.532.19mA2.2012.76651.49측정값.게산값VIVRVLθZRXLAbs(Z)θ3.541.93mA2.062.7451.84R+jXL10004001605.9751.49오차율0.283211.05996.40610.93990.6797위상차 확인- 각 파형의 최고점을 기준으로 얼만큼 지연되서 출력되는지를 확인하여 나타낸다.주파수 f = 50kHz이론값VIVRVLθ3.531.07mA2.2012.76672.34측정값.게산값VIVRVLθZRXLAbs(Z)θ3.540.74mA2.062.7472R+jXL100010003296.9072.34오차율0.283230.8411216.40610.9399-0.47위상차 확인- 각 파형의 최고점을 기준으로 얼만큼 지연되서 출력되는지를 확인하여 나타낸다.결론 및 평가다른 부분들의 오차는 10% 이내로 나타났으나 전류의 측정에서 상당히 큰 오차가 발생함을 확인하였다. 이는 과연 무엇 때문이었을까?우리는 이번 실험에서 전류를 측정하는 과정 혹은 전압을 측정하는 과정에서 때때로 멀티미터에서 값이 순간 이상한 값이 등장함을 확인하였다. 특히 50kHz 를 측정하는 과정에서 더 큰 오차가 발생한 것으로 보아 멀티미터가 측정 할 수 있는 주파수 이상이어서 오차가 발생할 수 있음을 확인 할 수 있었다. 이 차이는 오실로스코프를 측정할 때는 문제가 발생하지 않던 것이 ( 첨두치를 통하 전압을 확인하는 경우에 한함) 멀티미터에서만 생겼던 오류이므로 우리는 멀티미터의 문제로 일차적을 생각 할 수 있다.VR 을 측정합에 있어서 다른 단자들보다 오차율이 컸던점에 대한 고찰이번 실험에서는 다른 실험보다 단자 하나하나의 역할에 초점을 두지 않아 실 저항을 측정하지 않고 실험에 임했었다. 그러나 실험결과로 보아 우리는 이 값에 문제가 있음을 판단 할 수 있었다. 다른 값들의 오차율에 비해, 저항의 오차율이 상당히 큰 점으로 보아 우리는 저항이 상대적으로 낮은 저항을 갖고있었다고 추측 할 수 있다. 보다 정확한 실험을 위한다면 저항의 정확한 값, 그리고 인덕터의 정확한 값을 확인이 필요할 것이다.이번 실험을 통하여 주파수와 임피던스에 대한 관계를 살펴보았다. 주파수가 커짐에 따라 우리는 인덕터의 임피던스가 커짐을 확인하였고, 이를 통하여 흐르는 전류, 그리고 각 단자에 걸리는 전압들에 차이가 생김을 확인하였다. 주파수가 증가함에 따라 인덕터의 임피던스는 기하급수적으로 올라가게 되며 이는 곧 전류와 전압에 영향을 준다는 것을 결과적으로 확인 할 수 있었다.1번의 실험의 경우 우리는 다음과 같은 상황을 보게 된 적이 있었다. 이는 인덕터가 충전되고 방전되는 과정을 담은 것이 아니라,(사각파에 대한영향과는 다소 차이가 있다.) 마치 DC전압원이 인가 된 후 DC전압원을 땐 것과 같은 상황이 연출된 것이다. 이에 대하여 조교와 충분히 상의 해 본 결과, 이는 실험의 일종의 오류라고 볼 수 밖에 없었다. 우리는 이번 실험을 통하여 인덕터의 경우 어떠한 형태로 출력이 되는지를 판단 할 수 있었고, 좌측의 그림이 나온 경우 빠르게 문제해결을 할 수 있는 능력을 함양하였다.진동수 f 와 공진주파수(각주파수)에 대한 차이우리는 시간에 대하여 확인하기 위하여 지금까지 초당 진동하는 횟수를 나타내는 f를 사용하였으나, 이를 계산의 편의를 위하여 각 주파수로 변환시키는 점에 대하여 충분히 주의하여 계산을 할 필요를 느꼈다. 이번 실험에서 f와 w의 차이를 생각하지 않고 계산을 하여 2pi 만큼의 값을 생략하고 계산하니 실험의 중간에 오류를 깨닫고 한동안 진행하지 못한 사태가 발생하였다. 그만큼 앞으로의 실험 혹은 공부의 과정에서 진동수와 주파수의 차이는 확실히 각인하고 넘어가야 할 부분이라는 점을 깨달았다.

공학/기술| 2017.11.17| 5페이지| 1,000원| 조회(236)

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