Transcript Frequenzzähler FC 7007/7008 - ELV

Bau- und Bedienungsanleitung
Best.-Nr.: 35263
Version 5.0,
Stand: April 2003
Frequenzzähler
FC 7007/7008
Technischer Kundendienst
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kostengünstig wie möglich instandgesetzt. Im Sinne einer schnellen Abwicklung führen wir die Reparatur sofort durch, wenn die Reparaturkosten den
halben Komplettbausatzpreis nicht überschreiten. Sollte der Defekt größer
sein, erhalten Sie zunächst einen unverbindlichen Kostenvoranschlag. Bitte
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ELVjournal 1/99
1
Bau- und Bedienungsanleitung
Universal-Frequenzzähler
bis 1,3 GHz
FC 7007/7008
Ein Frequenzzähler zählt heute wie ein Oszilloskop und das Multimeter zur Grundausstattung im Elektroniklabor. Universelle Einsetzbarkeit, Preiswürdigkeit und einfache
Bedienung zählen dabei zu den wichtigsten Eigenschaften eines solchen Meßgerätes.
Wir stellen zwei Universal-Frequenzähler zur Frequenz-, Perioden- und Pulsbreitenmessung
sowie Ereigniszählung vor, die durch ein ausgezeichnetes Preis-/Leistungsverhältnis und
herausragende Leistungsmerkmale überzeugen.
Vielseitig messen...
Wir stellen an einen modernen Frequenzzähler, sei er noch so preiswert,
heute hohe Anforderungen. Natürlich soll
er einen weiten Meßbereich aufweisen,
sowohl analoge als auch digitale Ereignisse messen können, möglichst so einfach wie ein Multimeter zu bedienen und
vielseitig einsetzbar sein. Zähler, die solchen Anforderungen genügen, kosten entsprechend viel Geld und kommen damit
2
für das „normale” Amateurlabor kaum in
Betracht.
Daß es auch preiswerter geht, ohne dabei wesentliche Abstriche an Ausstattung,
Komfort und Leistungsfähigkeit machen
zu müssen, beweisen die hier vorgestellten
ELV-Frequenzzähler FC 7007/7008.
Aufgrund der zentralen Steuerung durch
einen Mikroprozessor kann der sonst erforderliche hohe Hardwareaufwand für einen solchen Universalzähler erheblich gesenkt werden. Vergleicht man diese Zähler
mit einem herkömmlichen Zähler gleicher
Leistungsfähigkeit, so fällt der geringere
Bauteilaufwand deutlich ins Auge.
Eine relativ unaufwendige Grundkonfiguration wird zentral durch diesen Mikroprozessor gesteuert und bedient. Letztlich
entscheidet (fast) nur noch die in den Prozessorkern installierte Intelligenz über die
Leistungsfähigkeit des Gerätes. Gleichzeitig werden Bedienfeatures zugänglich, die
bisher nur mit hohem Aufwand zu realisieren waren.
Daß geringer Aufwand nicht gleich geringe Leistungsfähigkeit bedeutet, zeigt ein
ELVjournal 1/99
Blick auf die technischen Daten der beiden
hier vorgestellten Universal-Zähler.
Technische Daten:
FC 7007
Der FC 7007 (Abbildung 1) stellt gewissermaßen das „Grundmodell” dar. Er bietet die Funktionen Frequenz-, Periodendauer- und Pulsbreitenmessung sowie Ereigniszählung an. Die variable Torzeit läßt
sich im Bereich von 10 ms bis 10 s in 10msSchritten einstellen.
Unabhängig von der Eingangsfrequenz
ist stets die maximale Auflösung von 7 Stellen verfügbar, so daß auch niederfrequente
Eingangssignale mit der jeweils höchsten
Auflösung angezeigt werden.
Der Zähler verfügt über zwei Eingangskanäle. Der erste Eingang ist der sog. TTLEingang, mit dem direkte Messungen in
Digitalschaltungen im Bereich von 0 bis
30 MHz möglich sind.
Über den zweiten Zählereingang sind
Frequenzen bis 80 MHz (bei einer Empfindlichkeit von 25 mV) erfaßbar. Hier
stehen vielfältige Möglichkeiten zur Verfügung, Meßparameter einstellen zu können, um stets eine signaloptimierte Einstellung und somit zuverlässige Meßergebnisse zu erhalten.
Die Signaleinspeisung kann DC- oder
Frequenzbereich:
Meßfunktionen:
Torzeit:
Auflösung:
Referenzfrequenz:
FC 7008
0 bis 1,3 GHz
Frequenz, Periode, Ereignis,
Pulsbreite
10 ms bis 10 s / 10 ms-Schritte
8 Stellen
intern: 25MHz-Quarzofen
mit 10 ppm, extern
100 VSS
max. Eingangsspannung:
Eingang AC/DC bis 80 MHz
Empfindlichkeit:
25mV
Eingangsimpedanz: 1 MΩII20 pF
Kopplung:
DC / AC
Filter:
50 kHz, schaltbar
Abschwächer:
20 dB, schaltbar
Offset
±1 V, stufenlos einstellbar
max. Eingangsbis 1,3 GHz
spannung:
Eingang 50 MHz bis 1,3 GHz
Empfindlichkeit:
typ. 25 mV
Eingangsimpedanz: 50 Ω
TTL-Eingang
Frequenzbereich:
0 bis 30MHz
Pegel:
TTL-kompatibel
max. Eingangs5 VSS
FC 7007
0 bis 80 MHz
Frequenz, Periode, Ereignis,
Pulsbreite
10 ms bis 10s / 10 ms-Schritte
7 Stellen
intern 16MHz, extern
100 VSS
25mV
1 MΩII20 pF
DC / AC
50 kHz, schaltbar
20 dB, schaltbar
±1 V, stufenlos einstellbar
5 VSS
entfällt
entfällt
0 bis 30MHz
TTL-kompatibel
5 VSS
16 MHz, die aus der Pro- messung erfolgt eingangssynchron und rezizessor-Takterzeugung ab- prok mit einstellbarer Torzeit.
geleitet wird. Zur Erhöhung der Frequenzstabili- Pulsbreitenmessung (Pulse)
Hier ist wahlweise die Messung der netät kann eine externe Referenzfrequenz einge- gativen oder positiven Pulsbreite mit einer
speist werden. Deren Wert Auflösung von 1/Referenzfrequenz (bei
kann beliebig zwischen 1 25 MHz: 40 ns) möglich.
MHz und 30 MHz liegen,
jedoch ist ein Frequenzra- Ereigniszählung (Event)
Die Betriebsart „Ereigniszählung” erster von 100 kHz einzulaubt das Zählen eintreffender Impulse am
halten.
Die zugeführte Refe- TTL- oder DC/AC-Eingang des Zählers.
renzfrequenz wird vom
Bild 1: Vielfältige Meßfunktionen und hervorragendes
Gerät automatisch erkannt FC 7008
Preis-/Leistungsverhältnis zeichnen den FC 7007 aus
und braucht deshalb keiDer FC 7008 (Abbildung 2) entspricht in
AC-gekoppelt erfolgen, Signale mit be- nen bestimmten Wert zu haben. Jedoch
sonders hohen Pegeln sind im Verhältnis gilt: Je höher die Frequenz, desto genauer seinen Funktionen dem FC 7007, jedoch
von 10:1 abschwächbar, es ist eine DC- die Messung.
Folgende Betriebsarten
Offset-Einstellung (mit Richtungs- bzw.
Polaritätsanzeige des Offsets) ebenso mög- des FC 7007 sind möglich:
lich wie das Zuschalten eines Tiefpasses
Frequenzmessung
(50 kHz).
Einstellungen, die über die Multifunkti- (Frequency)
Die Messung von Freonstasten unterhalb des Displays erfolgen,
wie z. B. die Einstellung der Torzeit, wer- quenzen erfolgt eingangsden in einem EEPROM nichtflüchtig ge- synchron und reziprok mit
speichert, so daß sie auch bei Wiederinbe- einstellbarer Torzeit. Der
triebnahme nach dem Ausschalten sofort Frequenzmeßbereich bewieder zur Verfügung stehen. So ist keine trägt 0 bis 80 MHz.
Neueinstellung des Zählers (bei gleicher
PeriodendauerMeßaufgabe) notwendig.
Der Zähler arbeitet mit einer internen, messung (Period)
Bild 2: Der FC 7008 mißt Frequenzen bis 1,3 GHz und
Auch die Periodendauer- verfügt über einen internen, hochstabilen OCXO
quarzstabilisierten Referenzfrequenz von
ELVjournal 1/99
3
Bau- und Bedienungsanleitung
1N4148
D18
D3
TA5
1N4148
D19
D4
TA6
1N4148
D20
D5
TA7
1N4148
D21
D6
39
38
37
36
35
34
33
32
1
2
3
4
5
6
7
8
RES-FF
FF1
FF2
INV-B
INV-A
SEL-A
+5V
+5V
nur
FC7007
19
18
Q1
R56
2k2
SMD
R55
2k2
SMD
C1
16MHz
O0
O1
O2
O3
O4
O5
O6
O7
R12
R13
R14
R15
R16
R17
R18
R19
IC4
S0
S1
S2
S3
S4
S5
S6
S7
68
68
68
68
68
68
68
68
RESET
EA
P0.0
P0.1
P0.2
P0.3
P0.4
P0.5
P0.6
P0.7
P1.0 RxD/
P1.1 TxD/
P1.2 INT0/
P1.3 INT1/
T0/
P1.4
P1.5
T1/
WR/
P1.6
RD /
P1.7
C3
440p
27p
ker
R54
4k7
SMD
R65
4k7
SMD
8
R10
1k
BC327
3
DI7
8
DI8
J
R8
1k
R9
1k
3
DJ700A
DJ700A
DJ700A
2
1
1
A
74HC14
D22
10n
R21
1k
1N4148
R22
220k
IC4
6
30
ALE
29
PSEN
21
P2.0
22
P2.1
23
P2.2
24
P2.3
25
P2.4
26
P2.5
27
P2.6
28
P2.7
10
P3.0
11
P3.1
12
P3.2
13
P3.3
14
P3.4
15
P3.5
16
P3.6
17
P3.7
1
C
4
IC5
3
1
B
74HC14
C5
2u2
63V
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
EXT
SEL-B
RES-C
STOP2
STOP1
UEBER2
UEBER1
ZAHL1
ZAHL2
1
2
3
4
5
6
7
9
10
11
verfügt er gegenüber diesem über eine erhöhte Auflösung von 8 Stellen und einen
dritten Eingangskanal, der mit einem hochwertigen HF-Eingangsteiler bestückt ist
und so den Frequenzmeßbereich auf 1300
MHz erweitert.
Zusätzlich ist ein hochwertiger 25MHzOCXO („Quarzofen”) installiert, der für
eine hochgenaue und stabile Referenzfrequenz sorgt. Der Quarzoszillator, wird in
einem gut wärmegedämmten Gehäuse gegen die Umgebungstemperatur isoliert und
mit einer Temperaturregelschaltung auf einem (nach einer Aufheizzeit) exakt gleichbleibenden Temperaturniveau gehalten. So
wird eine Temperaturdrift des Quarzes bei
wechselnder Umgebungstemperatur weitgehend verhindert.
Trotzdem ist auch hier die wahlweise
Einspeisung einer externen Referenzfrequenz möglich.
Mit diesen Features „spielt” der FC 7008
schon eine Klasse höher, was man allerdings am Preis des Bausatzes bzw. Fertiggeräts nur wenig merkt. Hier schlagen die
Vorteile der komplexen Mikroprozessorsteuerung voll zu Buche, denn mit nur
wenigen weiteren Bauelementen ist bei im
B
6
T11
4
CD4093
CD4093
BC848
SMD
C6
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
nur FC7007
10ARelais
D27
1u
16V
SMD
R26
22k
SMD
+5VA
IC5
IC5
8
C
9
C7
T12
12
74HC145
XTAL1
XTAL2
RE1 1
Toggle-Taste
Abschwaecher
R24
100k
SMD
CD4093
10
13
D
11
CD4093
BC848
SMD
100n
SMD
RE2 1
R27
100k
SMD
C2
22p
ker
3
100n
SMD
74HC14
A
B
C
D
A
2
IC3
15
14
13
12
IC5
5
1
C4
5
+5VA
R23
22k
SMD
IC4
Bild 3: Schaltung des Prozessorkerns
4
R53
4k7
SMD
R52
4k7
SMD
R20
220k
18
17
16
15
14
13
12
11
16MHz
+5V
BC327
DI6
DJ700A
DJ700A
ELV01226
x2401
C49
DI5
8
S0
S1
S2
S3
S4
S5
S6
S7
S0
S1
S2
S3
S4
S5
S6
S7
S0
S1
S2
S3
S4
S5
S6
S7
S0
S1
S2
S3
S4
S5
S6
S7
S0
S1
S2
S3
S4
S5
S6
S7
S0
S1
S2
S3
S4
S5
S6
S7
S0
S1
S2
S3
S4
S5
S6
S7
S0
S1
S2
S3
S4
S5
S6
S7
9
31
10k
R11
D7
A1
A2
A3
GND
I0
I1
I2
I3
I4
I5
I6
I7
IC1
1N4148
3
+5V
V+
GND
ULN2803
+5V
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
BC327
R25
470
SMD
D2
D1
8
VCC
7
Test
6
SCL
5
SDA
T10
C8
Toggle-Taste
Tiefpass
R28
470
SMD
1N4148
D17
8
TA8
TA3
3
DI4
DJ700A
DJ700A
BC327
H
E
DI3
8
TA9
TA2
1N4148
D16
1
2
3
4
5
6
7
8
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
D0
D15
1
2
3
4
T9
I
3
R7
1k
BC327
R6
1k
8
IC2
10
9
D0-D7
IC16
T8
7
6
4
2
1
9
10
5
7
6
4
2
1
9
10
5
7
6
4
2
1
9
10
5
7
6
4
2
1
9
10
5
7
6
4
2
1
9
10
5
7
6
4
2
1
9
10
5
7
6
4
2
1
9
10
5
7
6
4
2
1
9
10
5
S7
nur FC7008
S5
S4
S3
S2
S1
S0
S5
S4
S3
S2
S1
BC327
3
DI2
D
DI1
8
DJ700A
TA4
T7
G
3
R5
1k
BC327
F
8
C
D7 D8 D9 D10 D11 D12 D13
R4
1k
BC327
R3
1k
BC327
3
TA1
T6
nur
FC7008
BC327
S0
T5
R2
1k
B
D1 D2 D3 D4 D5 D6
T4
R51
4k7
SMD
T3
R50
4k7
SMD
T2
R49
4k7
SMD
T1
R1
1k
A
R48
4k7
SMD
R47
4k7
SMD
R46
4k7
SMD
+UNSTAB
10ARelais
D28
1u
16V
SMD
991163701A
wesentlichen gleicher Bedienstruktur eine
deutliche Gebrauchswertsteigerung erreichbar.
Die Schaltung
FC 7007/7008 - Prozessorkern
Abbildung 3 zeigt die Schaltung des
Prozessorkerns des FC 7008. Der intelligente Kern des Frequenzzählers wird von
einem Einchip-Mikrorechner des Typs
87C52 gebildet. Er steuert das Display
einschließlich der Leuchtdioden D 1 bis
D 13 (Betriebsarten- und Meßbereichsanzeige) im Multiplexbetrieb an, fragt in einem Multiplexzyklus die Bedientasten
TA 1 bis TA 7 (Betriebsarten- und Torzeiteinstellung sowie Eingangskanalwahl)
ab und steuert über seine E/A-Ports alle
Funktionsabläufe im Gerät. Das EEPROM
IC 16 speichert die Einstellungen, die über
die Tastatur vorgenommen werden, auch
bei Abschalten oder Stromausfall.
Beim FC 7007 wird aus dem Prozessortakt von 16 MHz auch die interne Referenzfrequenz für den Zähler abgeleitet. Mit
C1 ist der Quarzoszillator beim späteren
Abgleich anhand einer genau bekannten
Meßfrequenz abgleichbar.
IC 4 bildet eine Watchdog-Anordnung,
die sowohl für einen Einschalt-Reset als
auch für einen Reset bei Ausfall des Multiplextakts (weist auf einen „stehengebliebenen” Prozessor hin) sorgt.
Der BCD-zu-Dezimal-Konverter IC 3
steuert im Multiplextakt die Stellentreiber
(T 3 bis T 10) der 7-Segment-Anzeigen
DI 1 bis DI 8 sowie die LED-Treiber T 1 und
T 2 an. IC 2 ist, ebenfalls im Multiplextakt,
für das Treiben der einzelnen Segmente der
Anzeigen und der LEDs zuständig.
Die beiden bistabilen Taststufen, die
von IC 5 gebildet werden, steuern über T
11 bzw. T 12 die Umschaltrelais RE 1
bzw. RE 2 sowie die zugehörigen Anzeige-LEDs D 27/D 28 an. Mittels RE 1
erfolgt das Ein- und Ausschalten des 10:1Abschwächers und mittels RE 2 entsprechend das des Tiefpass-Filters im Vorverstärkerzweig.
Vorverstärkerzweig
Der Vorverstärker besitzt zwei Eingänge, die an den nachfolgenden Verstärker
entweder gleichspannungsgekoppelt (BU 4,
ELVjournal 1/99
BNC
T13
3
RE1
2
3
Abschwächer
4
2
U440
10n
SMD
IC14
1
BNC
100p
ker
SMD
+5VA
3
6
D30
R34
47
SMD
DX400
+5VA
5
6
2
3
5
R40
Analoge Eingangsstufe
C16
C14
7
D31
D32
IC17
LT1016
10k
R41
4k7
SMD
R33
1M
SMD
B+
+
LM358
SMD
KAN-A
C46
DX400
RE2
-
8
R37
47
SMD
2
10n
3
4
Tiefpass
U440
1n
+
R38
22
SMD
D29
C12
-
Offset
Einstellung
7
SMD
7
C13
2
1n
SMD
27p
ker
SMD
T13
R31
100k
SMD
COMP
/#
C18
C15
R36
47
SMD
R32
100k
SMD
DC
R61
3k9
SMD
5
C11
BU4
6
C17
R60
1k
SMD
AC
IC17
R39
4k7
SMD
BU3
R58
330k
SMD
12p ker
SMD
R30
910k
SMD
R63
470k
SMD
R62
1k
SMD
R59
150k
SMD
100n
-5VA
R35
22
SMD
C10
R64
220
SMD
+5VA
C9
-5VA
-5VA
-
A+
1
+
LM358
SMD
100n
ker SMD
10n
SMD
-5VA
1n
SMD
Bild 4: Schaltung desVorverstärkers
DC) oder über einen 100nF-Kondensator
(BU 3, AC) wechselspannungsgekoppelt
sind (Abbildung 4).
Das Eingangssignal gelangt danach auf
einen aus R 30, C 10, R 32 und C 11
gebildeten, über RE 1 schaltbaren 10:1Signalabschwächer.
Es folgt der mit RE 2 schaltbare Tiefpaß
aus R 31,C 12 und C 15.
Die Dioden-Kondensatoren-Kombinationen D 29/C 13 und D 30/C 14 dienen
dem Schutz des Vorverstärkers vor Spannungsspitzen.
Mit der Doppel-FET-Stufe T 13 erfolgt
eine Impedanzwandlung der Eingangsimpedanz des Zählers von 1 MΩ auf 50 Ω.
Anschließend gelangt das Signal auf die
High-Speed-Komparator-Sufe mit IC 14.
Der Komparator wird durch eine Offsetspannung, erzeugt von IC 17 A, mit R 40
im Bereich von -1 V bis +1 V einstellbar,
gesteuert. Mittels IC 17 B und den LEDs
D 31/D 32 wird die Offset-Polaritität angezeigt.
Am Ausgang (Pin 8) von IC 14 steht
dann das Ausgangssignal des Komparators für die Weiterverarbeitung durch die
Meß-Schaltung zur Verfügung.
Meß-Schaltung
Hier erfolgt die Ablaufsteuerung, kontrolliert durch den Prozessor, für alle MeßFunktionen des Zählers.
ELVjournal 1/99
992163703A
Die eigentliche Meß-Schaltung (Abbildung 5) wird aus den Vorteilern IC 6 und
IC 7 mit der Busankopplung durch IC 8
und IC 9 sowie der Logikschaltung aus
IC 11, IC 12 und IC 13 gebildet. Die
Vorteiler IC 6/7 sind notwendig, um die
Meßfrequenz, die bis zu 80 MHz betragen
kann, soweit herunterzuteilen, daß der
interne Zähler des Prozessors diese weiterverarbeiten kann.
Über IC 15 erfolgt, durch den Prozessor
gesteuert, die Auswahl, ob der Frequenzzähler den OCXO ( der 16MHz-Prozessortakt bei FC 7007) oder die über BU 1
einspeisbare externe Referenzfrequenz als
solche verwenden soll.
Wird eine externe Referenzfrequenz an
BU 1 eingespeist, erkennt dies der Prozessor beim Einschalten des Gerätes und schaltet auf externe Einspeisung um.
Alternativ kann auch während des Betriebs durch 3 s langes Drücken der Kanalauswahltaste TA 7 auf die externe Referenzfrequenz umgeschaltet werden.
Der Prozessor mißt diese Frequenz aus
und stellt automatisch entsprechende Teilerverhältnisse etc. ein.
IC 10 ist ein Multiplexer, der vom Prozessor gesteuert, zwischen dem Vorverstärkerkanal, dem HF-Kanal (nur FC 7008) und
dem TTL-Eingang BU 2 umschaltet. IC 15
A dient schließlich zur Impulsformung der
am TTL-Eingang anliegenden Signale.
Stromversorgung
Ein internes Netzteil, gebildet aus TR 1
mit Gleichrichter, Siebung und den Spannungsreglern IC 20, IC 21 und IC 22, sorgt
für die Bereitstellung der stabilisierten Betriebsspannungen von ±5 V für den Vorverstärker/Komparator und der allgemeinen Betriebsspannung von +5 V für die
Prozessor-, Anzeige- und Meß-Schaltung
(Abbildung 6).
1300MHz-Vorteiler (nur FC 7008)
Die an BU 5 anliegende Meßfrequenz
wird mit dem HF-Vorteiler IC 18 zunächst
durch 64 geteilt. Die Eingangsimpedanz des
HF-Vorteilers beträgt 50 Ω, so daß hier eine
Impedanzwandlung entfällt (Abbildung 7).
Anschließend gelangt das Signal über
den Komparator IC 19 an den Eingangskanal-Multiplexer IC 10.
Bedienung
Die Bedienung beider Geräte ist durch
die Automatisierung recht einfach und übersichtlich sowie weitgehend identisch.
Nach dem Einschalten führt das Gerät
einen Selbsttest durch. Dabei leuchten alle
Anzeigesegmente und Leuchtdioden kurz
auf.
Anschließend prüft der Prozessor, ob
5
Bau- und Bedienungsanleitung
+UNSTAB
nur FC7008
2
RES-C
cal1
1
1
OUT
A
74HC393
3
IC6
A
2
R69
1k
SMD
OCXO
25MHz
12
74F08
SMD
GND
A
R70
1k
SMD
13
+5V
IC12
IC7
9
12
8
74HC132
Referenzauswahl
C
10
IC13
74F08
SMD
4
BU1
74HC393
BAT46
SMD
D
IC12
74F08
SMD
13
Nur FC7008
KAN-C
1
6
5
4
3
KAN-A
IC15
2
B7
B6
B5
B4
B3
B2
B1
B0
A7
A6
A5
A4
A3
A2
A1
A0
11
12
13
14
15
16
17
18
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
DIR
G SMD
74HC245 SMD
ZAHL2
UEBER2
3
A0
A1
C0
C1
C2
C3
FF1
IC13
A
Y
7
2
Q
12
5
11
11
3
13
A
CP
Q
6
74F08
SMD
STOP1
CLR
D
74F86
SMD
74F74
SMD
D
1
RES-FF
Zähllogik
R29
1k
SMD
Inverter
IC10
15
10
11
12
13
10
A0
A1
IC13
OE
C0
C1
C2
C3
FF2
12
3
Y
9
2
PR
D
Q
9
IC11
1
B
11
A
74F86
SMD
74F153 SMD
Eingangsselektor
B
CP
Q
8
jederzeit durch 3 s langes Drücken der Taste
„Channel” (TA 7) gestartet werden.
Sodann erfolgt die Auswahl der gewünschten Betriebsart durch die Tasten
„Frequency” (TA 1), „Period” (TA 2),
„Pos.Pulse” (TA 3),„neg. Pulse” (TA 4)
und „Event” (TA 5).
Bei Bedarf kann auch die Torzeit manuell verändert werden. Dazu ist die Taste
STOP2
CLR
+5V
74F74
SMD
13
IC13
9
8
10
992163702A
Bild 5: Meßschaltung des FC 7007/7008
eine externe Referenzfrequenz an die auf
der Geräterückseite befindliche BNCBuchse „EXT” anliegt. Ist dies der Fall,
zeigt das Display mit „ref xx” an, daß der
Prozessor die externe Referenzfrequenz
mit x.x MHz ausgewählt hat.
Liegt keine externe Referenz an, so zeigt
das Gerät „ref int” an.
Diese automatische Erkennung kann auch
D
12
13
IC12
PR
IC11
INV-A
INV-B
14
2
BNC
4
OE
74HC132
SMD
BU2
+5V
74F153
SMD
1
A
1
19
74HC393
SMD
IC10
14
2
SEL-B
SEL-A
+5V
A
+5V
9
8
7
6
5
4
3
2
B
74F86
SMD
BNC
11
QA
10
QB
9
QC
8
QD
CLR
B
6
5
A
R68
68
SMD
B
5
11
1
D33
13
UEBER1
3
4
5
6
QA
QB
QC
QD
A
6
12
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
IC9
CLR
4
IC15
74HC132 SMD
R44
1k
SMD
2
R67
1k
SMD
C
74
HC132
6
B
5
8
18
17
16
15
14
13
12
11
B0
B1
B2
B3
B4
B5
B6
B7
74HC245 SMD
IC7
9
10
A0
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
Vorzähler
IC15
4
G
DIR
74HC393
SMD
EXT
IC15
2
3
4
5
6
7
8
9
11
QA
10
QB
9
QC
8
QD
CLR
B
6
+5V
3
4
5
6
QA
QB
QC
QD
CLR
A
IC12
+5V
19
1
ZAHL1
IC6
Vcc
Q2
D0-D7
IC8
16MHz
nur FC7007
C
74F86
SMD
„Gate” zu betätigen, um die Torzeiteinstellung zu beenden und den eingestellten Wert
zu speichern. Wird die Taste „Gate” innerhalb von 3 s nach Abschluß der Torzeiteinstellung nicht betätigt, erfolgt eine automatische Speicherung der eingestellten
Torzeit.
Die Anzeige von 7 bzw. 8 (FC 7008)
waagerechten Strichen (– – – – – – –) zeigt
ELVjournal 1/99
+UNSTAB
S1
SI1
+5V
IC22
7805
160mAt
C28
16
C29
IC1
1N4001
D24
1N4001
D23
C27
40
10u
25V
C30
100n 74HC145
ker
8
20
14
C31
C33
IC4
IC6+7
100n
ker
74HC14
74HC393
14
C39
IC3
9885
100n
ker
14
100n
ker
7
7
C34
100n
ker
SMD
100n
ker
SMD
TR1
20
KL1
16
C36
C35
74HC245
C20
230V/AC
14
C37
100n
ker
SMD
100n
ker
SMD
10
C38
74F153
100n
ker
SMD
8
74F74
7
14
IC12
IC11
IC10
IC8+9
9V
100n
ker
SMD
74F08
100n
ker
SMD
7
14
C40
C41
IC13
IC15
74F86
100n 74LS132
ker
7
SMD
7
100n
ker
SMD
100n-X2
1
C21
1N4001
D26
1N4001
D25
100n
ker
10u
25V
C24
C22
1
1000u
16V
S1
C25
C23
2
7905
IC21
2
8
1
14
4700u
16V
992163704A
+5VA
3
IC20
7805
9V
IC5
IC19
CD4093
LT1016
4
7
C54
IC17
680p
ker
SMD
C50
LM358
C48
IC14
C32
LT1016
100n
ker
SMD
4
100n
ker
SMD
4
C47
C51
C26
10u
25V
1
C63
100n
ker
SMD
100n
ker
SMD
100n
ker
C60
100n
ker
SMD
C61
680p
ker
SMD
C64
680p
ker
SMD
C62
3n3
ker
SMD
100n
ker
SMD
C65
3n3
ker
SMD
100n
ker
SMD
-5VA
3
Bild 6: Schaltung der Stromversorgung
ELVjournal 1/99
rator einstellen. Dies ist z. B. nützlich,
wenn dem eigentlichen Meßsignal Störungen (Rauschen, Störsignale, Spikes etc.)
überlagert sind. Der Offset für die Eingangspannung ist dabei zwischen -1 V und
+1 V stufenlos einstellbar. Ein Polaritätswechsel der Offsetspannung wird durch
die zugehörige Leuchtdiode „-” (D 31)
oder „+” (D 32) angezeigt.
Die Nutzung der Buchsen AC/DC ist je
nach Meßaufgabe zu wählen. Während
beim DC-Anschluß alle Spannungsanteile, also Gleich- und Wechselspannungsanteile der anliegenden Signale an den Vorverstärker-/Komparator gelangen, werden
beim AC-Anschluß störende Gleichspannungsanteile abgetrennt.
Die Bedienung der Universal-Frequenzzähler FC 7007/7008 ist also, gemessen an
den Möglichkeiten des Gerätes, sehr einfach, da durch die Prozessorsteuerung vie-
le Funktionen automatisiert sind. Damit
kann man sich wieder mehr seiner eigentlichen Meßaufgabe widmen, statt sich mühsam auf das Meßgerät konzentrieren zu
müssen.
Soweit zur Beschreibung der komplexen Schaltung und Bedienung der Frequenzzähler.
Nachbau
Achtung! Bevor wir nun mit dem praktischen Aufbau beginnen, müssen wir darauf hinweisen, daß Aufbau und die Inbetriebnahme des FC 7077/7008 aufgrund
der darin frei geführten Netzspannung ausschließlich von Fachleuten durchgeführt
werden dürfen, die hierzu aufgrund ihrer
Ausbildung befugt sind. Die einschlägigen
VDE- und Sicherheitsvorschriften sind zu
beachten.
Bild 7: Schaltung des 1300MHz-Vorteilers (nur FC 7008)
+5VA
C55
1,3 GHz Vorteiler
nur FC7008
C56
3n3
ker
SMD
1n5
6
1
IN Vcc
IN OUT
GND DIV
U893BSE-SIP
SMD
C53
4
IC19
3
COMP
/#
2
2
R71
15k
SMD
5
SMD
BU5
3
BNC
100n
ker
SMD
IC18
C52
1n
SMD
R72
39k
SMD
an, daß der Zähler zur Messung bereit ist.
Sie ist auch zu sehen, wenn am ausgewählten Kanal keine auswertbare Meßfrequenz
bzw. -spannung anliegt.
Eine in einen der Eingangskanäle eingespeiste Meßfrequenz wird mittels der Taste „Channel” zum Zähler durchgeschaltet, wobei stets die zugehörige Kanalanzeige leuchtet. Rechts neben dem Display
wird der Meßbereich, in dem gerade gemessen wird, angezeigt.
An dieser Stelle muß erwähnt werden,
daß der 1,3GHz-MHz-Kanal des FC 7008
nur für die Betriebsart „Frequenzmessung”
eingesetzt werden kann.
Wird dieser Kanal ohne angeschlossenes Meßobjekt eingeschaltet, kann es zu
einer willkürlichen Frequenzanzeige im
Display kommen. Dies beruht auf der
Eigenart der hochempfindlichen HF-Vorteiler, daß sie erst ab einer Eingangsfrequenz von 50 MHz zu arbeiten beginnen
und mit offenem Eingang frei schwingen.
An den TTL-Eingang dürfen nur TTLkompatible Signale mit max. 5 V gelegt
werden. Seine Nutzung ist also ausschließlich auf Digitalschaltungen mit eben diesen Signalpegeln beschränkt!
Der 80MHz-Eingang dagegen verarbeitet Pegel bis 100 Vss. Kommt es bei hohen
Pegeln zu instabilen Anzeigen, so ist die
Taste „10:1” (TA 8) zu betätigen, um den
Pegel um den Faktor 10 abzusenken. Gleichzeitig leuchtet die zugehörige LED (D 27).
Bei Messungen unter 50 kHz im 80MHzKanal kann es, abhängig vom Meßobjekt,
zu HF-Einstreuungen bzw. -störungen
kommen, was wiederum eine instabile oder
gar undefinierte Anzeige zur Folge haben
kann. Dann ist das Tiefpaßfilter mit der
Taste „LP” (TA 9) einzuschalten, die LED
„LP” (D 28) quitiert dies.
Schließlich kann man mit dem Poti „Offset” eine Triggerschwelle für den Kompa-
+
-
7
KAN-C
8
LT1016
SMD
C57
5
6
100n
SMD
992163705A
7
Bau- und Bedienungsanleitung
Der Aufbau der Zähler erfolgt auf jeweils zwei doppelseitigen Platinen (Basisplatine
und Frontplatine).
Die Bestückung der Frontplatine beginnt mit den passiven
SMD-Bauelementen. Dabei ist
bei gepolten Bauelementen wie
den Elkos C 6 und C 8 auf die
polrichtige Bestückung zu achten (Balkenmarkierung: Plus).
Die SMD-ICs (IC 5 und IC
17) sind entweder durch eine
abgeschrägte Kante oder eine
Farbmarkierung (Pin 1) gekennzeichnet (vergl. Platinenfoto).
Die Bestückung wird fortgesetzt mit dem polrichtigen Einsetzen der Dioden D 15 bis D 21
und ihrem Verlöten auf der Platinenrückseite, gefolgt vom Einsetzen und Verlöten der Taster
und der 7-Segment-Anzeigen.
Letztere sind bis zum Gehäuseanschlag in die Platine einzusetzen und so zu verlöten, daß
sie genau plan aufliegen. Sie
bilden dann das Höhenmaß für
das Einsetzen der Transistoren
und der LEDs. Diese sind soweit in die Platine einzusetzen,
daß sich ihr oberer Gehäuseabschluß 7 mm über der Platine
befindet.
Nach dem Verlöten sind überstehende Drahtenden auf der
Rückseite der Platine sorgfältig
mit einem Seitenschneider abzuschneiden, ohne jedoch die
Lötstellen selbst zu beschädigen.
Abschließend erfolgt das Bestücken und Verlöten des Potis R
40. Dabei ist das Poti zunächst
vorzubereiten, indem die Anschlüsse vorsichtig um 90° in
Richtung Potiachse abgewinkelt
werden. Sodann ist es von der
Platinenrückseite her einzusetzen, so auszurichten, daß sich
seine Anschlüsse genau oberhalb der entsprechenden Lötflächen befinden und dann auf der
Vorderseite mittels zugehöriger
Mutter zu verschrauben, bevor
man die Anschlüsse auf der Platinenrückseite verlötet.
Das kleine Abschirmblech zur
Aufnahme der BNC-Buchsen ist
zunächst entsprechend dem Platinenfoto abzuwinkeln. Nachdem die Buchsen eingesetzt und
mit der Mutter fest verschraubt
wurden, ist die ganze Einheit so
auf die Frontplatine aufzusetzen, daß die Anschlußpins der
8
Ansicht der fertig bestückten Frontplatine des FC 7007 mit zugehörigem Bestückungsplan
ELVjournal 1/99
BNC-Buchsen mittig durch
die Löcher in der Platine ragen. Das Abschirmblech wird
nun rundherum mit der Platine „HF-dicht” verlötet.
Nach dem Aufstecken der
Tastknöpfe ist die Bestückung
der Frontplatine abgeschlossen,
und wir wenden uns der Basisplatine zu. Diese erfolgt ebenfalls in der Reihenfolge SMDBauelemente, Widerstände,
Kondensatoren, Elkos, Dioden,
Spannungsregler und ICs. Natürlich sind auch hier alle o. g.
Hinweise bezüglich Polarität
und SMD-Bestückung zu beachten.
Bei den konventionellen Elkos ist üblicherweise der Minuspol gekennzeichnet. Auf
dem Widerstands-Array R 11
ist eine Punktmarkierung aufgedruckt, bei den Relais zeigt
ein Balkensymbol die korrekte Einbaulage.
Die Spannungsregler sind
für die Montage vorzubereiten, indem ihre Anschlüsse zunächst vorsichtig im Winkel
von 90° nach hinten abgewinkelt werden. Nach dem Einsetzen in die Platine sind sie
zunächst in der richtigen Einbaulage (siehe Platinenfoto)
mit je einer M3x6mm-Schraube und zugehöriger Mutter mit
Zahnscheibe zu verschrauben,
bevor man ihre Anschlüsse
verlötet.
Schließlich sind nun der Netzschalter, der Sicherungshalter,
die Netzanschlußklemme und
die BNC-Buchse so zu bestükken, daß diese Bauteile plan
auf der Platine aufliegen, bevor Sie unter Zugabe von ausreichend Lötzinn verlötet werden. In den Sicherungshalter
wird anschließend gleich die
Feinsicherung eingesetzt und
die Kunststoffabdeckung aufgesteckt.
Der Netztrafo wird mit zwei
M4x8mm-Schrauben auf der
Platine befestigt und auf der
Platinenunterseite verlötet.
Für den im FC 7008 verwendeten OCXO-Quarz-Oszillator liegt dem Bausatz eine
gesonderte Aufbauanleitung
bei.
Sind beide Platinen soweit
bestückt, werden Basis- und
Frontplatine miteinander verbunden. Zu diesem Zweck dieELVjournal 1/99
Ansicht der fertig bestückten Frontplatine des FC 7008 mit zugehörigem Bestückungsplan
9
Bau- und Bedienungsanleitung
nen die beiden Metallwinkel, die zunächst
mittels Schrauben M3 x 6 mm, Zahnscheiben und M3-Muttern auf der Basisplatine
befestigt werden. Die Gewindebohrung in
dem jeweiligen Winkel dient zur Montage
der Frontplatine. Stehen beide Leiterplatten in einem rechten Winkel zueinander,
können die korrespondierenden Leiterbahnpaare auf den Platinenunterseiten verlötet
werden.
Im nächsten Schritt wird die Durchführungstülle in die entsprechende Bohrung
der Rückwand eingesetzt. Das Netzkabel
ist dann zunächst durch die Tülle zu führen, und die äußere Isolierung auf einer
Länge von 25 mm zu entfernen. Anschließend werden die beiden Innenadern auf
einer Länge von 6 mm abisoliert. Die unisolierten Leitungsenden sind mit Aderendhülsen zu bestücken, in die Netz-Anschlußklemme zu führen und zu verschrauben.
Danach erfolgt die Zugentlastung auf der
Platine mittels einer Kabelschelle, zwei
M3x12mm-Schrauben, Zahnscheiben und
Muttern (siehe Platinenfoto).
Abschließend erfolgt das Herrichten und
Einsetzen des Abschirmgehäuserahmens.
Der Gehäuserahmen wird an den vorgegebenen Perforierungen gebogen, positioniert
und provisorisch auf der Grundplatine angelötet.
Anschließend sind die Trennwände entsprechend der Lötflächen einzusetzen und
am Rahmen anzulöten. Erst jetzt erfolgt
das komplette Anlöten von Rahmen und
Trennwänden auf der Platine. Bis auf den
AC-Eingang sind die BNC-Buchsen über
kurze Drahtabschnitte mit den darunterliegenden Anschlußpunkten der Platine zu
10
verbinden. Der AC-Eingang wird dann über
einen 100nF-Kondensator (C 9) mit der
DC-Buchse verbunden. Abschließend ist
der Deckel des Abschirmgehäuses so aufzusetzen, daß sich die Bohrung mit der in
der Basisplatine deckt, und mit passenden
Abschnitten des Kunststoff-Kantenprofils
zu befestigen.
Im Bereich der Frontplatine wird der
Deckel mit der Leiterplatte verlötet.
Zur Komplettierung des LeiterplattenChassis wird die Schubstange für den Netzschalter entsprechend Abbildung 8 gebogen, mit dem Adapterstück und Bedienkopf
versehen und am Netzschalter eingerastet.
Bevor nun das Gerät erstmalig für die
Inbetriebnahme bzw. den Abgleich mit der
230V-Netzspannung verbunden wird, ist
zunächst die untere Gehäusehalbschale
vorzubereiten. Dazu sind die M4x70mmSchrauben von der Unterseite durch die
Bohrungen in der Halbschale zu schieben.
Anschließend wird die Halbschale so auf
die Arbeitsfläche gestellt, daß die Lüftungsschlitze nach vorne weisen. Auf die
nach oben zeigenden Schraubengewinde
wird jetzt jeweils eine 1,5mm-Kunststoffscheibe gesteckt. Beim Herabsenken des
kompletten Chassis in die untere Halbschale, müssen Front- und Rückplatte in
die seitlichen Nuten fassen. Nun können
eine erste Inbetriebnahme und der anschließende Abgleich erfolgen.
Endmontage
Auf die 4 Gehäuseschrauben sind die
60mm-Distanzröllchen aufzuschieben, bevor die obere Gehäusehalbschale, mit nach
hinten weisenden Lüftungsschlitzen, aufgesetzt wird. Anschließend legt man die M4Muttern in die oberen Befestigungslöcher.
Nach dem Anziehen der Montageschrauben von der Unterseite, sind die
Fußmodule mit zuvor eingepreßten Gummifüßen sowie die Abdeckmodule einzusetzen.
Zum Abschluß des Nachbaus ist der
Drehknopf auf die zuvor gekürzte PotiAchse, entsprechend dem Frontplattenaufdruck zu montieren.
Abgleich
Der Abgleich des Gerätes erfolgt nach
dem endgültigen Zusammenbau des Gerätes. Da der Ableich softwaremäßig vorgenommen wird, sind keine Einstellungen
am Gerät vorzunehmen.
Nach der Warmlaufphase bzw. Aufheizzeit
von mind. 15 Minuten ist eine genaue Frequenz im Bereich 1 MHz bis 25 MHz anzulegen (AC-Eingang bis 80 MHz). Die Frequenz muss auf 100 kHz genau sein (z. B.
1,100000 MHz; 24,900000 MHz).
Dann sind die drei Tasten „Frequency”,
„neg. Pulse” und „Event” gleichzeitig für
ca. 3 s zu drücken. Es erscheint der Text
„CAL” im Display und der Frequenzzähler
misst nun die anliegende Frequenz und
errechnet einen Korrekturwert für die interne Referenz und speichert diesen im
internen EEPROM ab. Nach ca. 4,5 s ist
der Abgleich abgeschlossen und die normale Funktion wird wieder ausgeführt. Auf
dem Display muss nun die exakte Frequenz angezeigt werden (ansonsten ist der
Abgleich zu wiederholen).
ELVjournal 1/99
Ansicht der fertig bestückten Basisplatine des FC 7007 (oben) mit zugehörigem Bestückungsplan (unten)
(Originalgröße 126 x 246 mm)
ELVjournal 1/99
11
Bau- und Bedienungsanleitung
Ansicht der fertig bestückten Basisplatine des FC 7008 (oben) mit zugehörigem Bestückungsplan (unten)
Originalgröße 126 x 246 mm
12
ELVjournal 1/99
[mm]
22Ω/SMD ............................. R35, R38
47Ω/SMD ..................... R34, R36, R37
68Ω ........................................ R12-R19
68Ω/SMD ...................................... R68
220Ω/SMD .................................... R64
470Ω/SMD ........................... R25, R28
1kΩ ........................ R1-R9, R10 *, R21
1kΩ/SMD .................... R29, R44, R60,
R62, R67, R69, R70
2,2kΩ/SMD .......................... R55, R56
3,9kΩ/SMD ................................... R61
4,7kΩ/SMD ..R39, R41, R46-R54, R65 *
15kΩ/SMD ................................. R71 *
22kΩ/SMD ........................... R23, R26
39kΩ/SMD ................................. R72 *
100kΩ/SMD ........ R24, R27, R31, R32
150kΩ/SMD .................................. R59
220kΩ ................................... R20, R22
330kΩ/SMD .................................. R58
470kΩ/SMD .................................. R63
910kΩ/SMD .................................. R30
1MΩ/SMD ..................................... R33
Array, 8 x 10kΩ ............................. R11
Poti, 4 mm, 10kΩ .......................... R40
Kondensatoren:
12pF/SMD ..................................... C10
22pF/ker ........................................... C2
27pF/SMD ..................................... C15
27pF/ker ........................................... C1
100pF/SMD ................................... C11
680pF/SMD .................. C54, C60, C63
1nF/SMD .......... C13, C14, C18, C53 *
1,5nF/SMD ................................. C52 *
3,3nF/SMD ................ C55 *, C61, C64
10nF ................................................. C3
10nF/SMD .................... C12, C16, C17
100nF/ker ............. C25, C26, C28-C31,
100nF/SMD ............. C5, C7, C32-C41,
C46-C48, C50, C51,
C56-C57 *, C 62, C65
100nF ............................................... C9
100nF/250V~/X2 ........................... C20
1µF/16V/SMD .......................... C6, C8
2,2µF/63V ....................................... C4
10µF/25V ..................... C23, C24, C27
1000µF/16V .................................. C22
4700µF/16V .................................. C21
C-Trimmer, 4-40pF .................. C49 **
Halbleiter:
ELV9885 ........................................ IC1
ULN2803 ........................................ IC2
74HC145 ........................................ IC3
74HC14 .......................................... IC4
CD4093/SMD ................................. IC5
74HC393/SMD ....................... IC6, IC7
74HC245/SMD ....................... IC8, IC9
74F153/SMD ................................ IC10
74F74/SMD .................................. IC11
74F08/SMD .................................. IC12
74F86/SMD .................................. IC13
ELVjournal 1/99
74HC132/SMD ............................. IC15
24C01 ........................................... IC16
LM358/SMD ................................ IC17
U893BS/SMD ........................... IC18 *
7805 .................................... IC20, IC22
7905 .............................................. IC21
BC327 .............................. T1-T9, T10*
BC848 .................................... T11, T12
U440 .............................................. T13
1N4148 .................................. D15-D22
1N4001 .................................. D23-D26
DX400 .................................. D29, D30
BAT46/SMD ................................. D33
LED, 3 mm, grün ........ D1-D12, D13 *,
D27, D28, D31, D32
DJ700A, grün .............. DI1-DI7, DI8 *
14.5
Stückliste: Frequenzzähler FC 7007/ FC 7008
Widerstände:
LT1016/SMD .................. IC14, IC19 *
13.5
14.5
19.0
(24.0)
FC7007
(FC7008)
993163706A
Bild 8: Schubstange für FC 7007/ 7008
Sonstiges:
Quarz, 16 MHz ................................ Q1
Netzschraubklemme, 2polig ......... KL1
BNC-Einbaubuchse, print ............ BU1
BNC-Einbaubuchse BU2, BU4, BU5 *
Mini-Drucktaster, B3F-4050,
1 x ein ................................ TA1-TA9
Subminiatur-Relais, 5 V,
2 x um ................................RE1, RE2
Trafo 2 x 9V/450 mA, 8 VA, print TR1
Sicherung, 160 mA, träge ............... SI1
Schadow-Netzschalter ...................... S1
1 Adapterstück
1 Verlängerungsachse
1 Druckknopf, ø 7,2 mm
1 Platinensicherungshalter (2 Hälften)
1 Abdeckhaube für Sicherungen
9 Tastknöpfe, grau, 10 mm
1 Abschirmblech 1 komplett
1 Abschirmblech 2 mit 3 Löchern**
1 Abschirmblech 2 mit 4 Löchern *
1 ELV-Präzisions-Quarz-Oszillator
(OCXO)*
1 Quarz, 25 MHz (für den OCXO)*
1 Drehknopf für 4mm-Achsen 12 mm,
grau
1 Knopfkappe, 12 mm, grau
1 Pfeilscheibe, 12 mm, grau
1 Gewindestift mit Spitze, M3 x 4 mm
2 Befestigungswinkel, vernickelt
7 Zylinderkopfschrauben, M3 x 6 mm
2 Zylinderkopfschrauben, M3 x 12 mm
2 Zylinderkopfschrauben, M4 x 8 mm
7 Muttern, M3
2 Muttern, M4
9 Fächerscheiben, M3
2 Fächerscheiben, M4
1 Zugentlastungsschelle
1 Netzkabel, 2adrig, grau
1 Kabel-Durchführungstülle,
6 x 8 x 12 x 1,5 mm
21 cm Kantenprofil, 5 mm
10 cm Schaltdraht, blank, versilbert
** = nur FC7007, * = nur FC7008
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Bau- und Bedienungsanleitung
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ELVjournal 1/99
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