音频功率放大器的设计与实现
音频功率放大器设计方案
音频功率放大器设计方案音频功率放大器是一种可以将低功率音频信号放大到较大功率的装置，用于驱动扬声器等音频设备。
设计一个音频功率放大器需要考虑众多因素，包括放大器的类型、放大电路的结构、电源的设计和保护电路等。
本文将详细介绍一个音频功率放大器的设计方案。
首先，我们需要选择适合的音频功率放大器类型。
常见的音频功率放大器类型有A类、B类、AB类、D类等。
A类功率放大器可以实现最好的音频质量，但是功率效率低，因此通常用于高要求音频品质的应用。
B类功率放大器功率效率高，但是存在较大的非线性失真。
AB类功率放大器在音频质量和功率效率之间取得了平衡。
D类功率放大器通过脉冲宽度调制技术实现高效率的功率放大，但是需要注意输出滤波电路的设计。
选择了功率放大器类型后，我们需要设计放大电路。
放大电路包括输入级、驱动级和输出级。
输入级负责将音频信号放大到适合驱动级的电平，驱动级将信号放大到足够驱动扬声器的电平，输出级将电压信号转化为电流信号驱动扬声器。
放大电路中的关键参数包括增益、带宽和失真等。
增益应根据实际需求进行设计，带宽应满足音频信号的要求，而失真应尽量降低。
接下来，我们需要设计电源。
音频功率放大器的电源是其正常工作的基础，电源的设计需要考虑稳压、低噪声和足够的电流输出能力等因素。
为了提高音频质量，我们可以考虑使用分立元件电源，避免共模噪声。
同时，应添加保护电路，如过流保护、过热保护和短路保护等，保证放大器在工作过程中的安全性和可靠性。
此外，还需要注意输入和输出接口的设计。
输入接口应该能够适应不同的音频信号源，如电视、音乐播放器等，同时应该具备常见的保护电路，如静音电路和防辐射电路。
输出接口应能够与扬声器匹配，保证音频信号的传输质量，以及具备短路保护电路，防止短路损坏扬声器。
最后，在设计方案完成后，我们需要进行模拟仿真和实际测试。
通过模拟仿真可以评估设计的性能指标，包括频率响应、相位响应和失真等。
实际测试可以验证设计方案的可行性和准确性，如测量电流、电压和功率等参数，并进行电磁兼容性和温度稳定性测试。
高保真音频功率放大器设计
高保真音频功率放大器设计高保真音频功率放大器是一种能够放大电信号的设备，用于驱动扬声器或头戴耳机等音响设备。
它的设计目标是尽可能地保持输入信号的原始特性，同时输出高质量的音频信号。
本文将介绍高保真音频功率放大器的设计中的关键因素和步骤。
首先，设计一个高保真音频功率放大器的关键因素之一是选择合适的放大器拓扑结构。
通常使用AB类放大器作为高保真音频功率放大器的基本拓扑结构。
AB类放大器有两个工作状态，A类状态用于低功率操作，而B类状态用于高功率操作，这可以提供高效率和低失真的输出。
其次，使用线性化技术对放大器进行线性化处理也是关键因素之一、线性化技术的目的是减小失真并提高放大器的线性度。
常见的线性化技术包括负反馈、反噪音技术、温度补偿技术等。
负反馈是一种将输出信号与输入信号相比较的技术，通过调节放大器的增益和频率响应来减小失真。
反噪音技术通过消除输入信号中的噪音来提高放大器的信噪比。
温度补偿技术可以有效地消除温度对放大器性能的影响。
另外，选取合适的元件和电路参数也是设计高保真音频功率放大器的重要步骤之一、首先，选取合适的功率管要求其具有低失真、高带宽等特性。
其次，电源的设计也很关键。
音频功率放大器的电源设计需要保证输出信号的稳定性和供电的整洁性，以避免电源噪声对音频信号的干扰。
辅助电路、滤波器、阻抗匹配网络等也需要合理选取和设计。
最后，进行实际的电路实现和调试是设计过程的最后一步。
设计者需要通过仿真和实际测量来验证设计的性能和指标。
同时，还需要不断地调整电路参数和元件选择，以达到设计要求。
综上所述，设计高保真音频功率放大器需要考虑到拓扑结构的选择、线性化技术的应用、元件和电路参数的选取等关键因素。
通过合理设计和调试，可以实现高保真和低失真的音频放大效果。
高保真音频功率放大器的仿真设计与实现
民族学院科技学院信息工程系课程设计报告书题目: 高保真音频功率放大器的仿真设计与实现课程：电子线路课程设计专业：电气工程及自动化班级： K0312416学号： K031241619学生：吴松祥指导教师：庆2015年 1 月 5 日信息工程系课程设计任务书2015年 1 月 5 日信息工程学院系设计成绩评定表目录1设计要求及思路 (2)1.1 题目 (2)1.2 设计任务 (2)1.3 设计要求 (2)1.4 设计思路 (2)2仿真软件介绍 (5)2.1 仿真软件概况 (5)2.2 仿真软件优点及应用围 (5)2.3 仿真软件版本 (5)3 电路原理图 (6)3.1 工作原理论述 (8)3.2 理论分析 (8)4 仿真部分 (9)4.1 仿真曲线分析 (10)4.2 仿真曲线结论 (13)5 实物 (14)5.1 元件清单 (14)5.2 实物展示 (14)6 心得体会 (15)7 参考文献 (16)1 设计要求及思路1.1 题目：高保真音频功率放大器的仿真设计与实现1.2 设计任务：根据技术指标和已知条件，选择合适的功放电路，如：OCL、OTL、或BTL电路。
完成对高保真音频功率放大器的设计、装备与调试。
1.3设计要求：在8Ω扬声器的负载下，达到10W的输出功率,频率响应20-20KHz,效率>60%,失真小。
1.4设计思路：1.4.1 功放电路，我们决定在OCL、OTL和BTL电路中选择其一进行设计。
图表 1OTL电路图图表2OCL电路OTL(Output Transformer Less)电路：称为无输出变压器功放电路。
是一种输出级与扬声器之间采用电容耦合而无输出变压器的功放电路，它是高保真功率放大器的基本电路之一，但输出端的耦合电容对频响也有一定影响。
OTL电路的主要特点有：采用单电源供电方式，输出端直流电位为电源电压的一半；输出端与负载之间采用大容量电容耦合，扬声器一端接地；具有恒压输出特性，允许扬声器阻抗在4Ω、8Ω、16Ω之中选择，最大输出电压的振幅为电源电压的一半，即1/2 VCC，额定输出功率约为 /(8RL)。
LM1036音频功率放大器的设计
LM1036音频功率放大器的设计
LM1036音频功率放大器是一种集成电路，适用于汽车音响、家用音
响等音频放大器设计。
它具有调音功能，可以通过调节音量、低音、高音
等参数来实现音频效果的调节。
在设计音频功率放大器时，需要考虑电路
的稳定性、音质、功率输出等因素。
下面我将介绍LM1036音频功率放大
器的设计步骤。
首先，确定设计要求。
在设计音频功率放大器时，需要确定输入电压、输出功率、失真度等参数。
根据设计要求选择LM1036作为音频放大器的
芯片。
其次，设计电路图。
根据LM1036的数据手册，设计音频放大器的电
路图。
电路图主要包括LM1036芯片、输入输出接口、电源接口、音量控
制接口等部分。
在设计电路图时，需要考虑电路的稳定性和抗干扰能力。
接着，制作PCB板。
根据电路图设计PCB板，布线和焊接电路元件。
在制作PCB板时，要留意布线的合理性和元件的连接正确性。
确保电路的
连接正确，没有短路或断路。
然后，调试电路。
制作好PCB板后，进行电路的调试。
连接电源并测
试音频输入输出接口，调节音量、低音、高音等参数。
在调试电路时，可
以通过示波器等仪器来监测输出波形，调节参数，使输出波形符合设计要求。
最后，测试音频效果。
经过电路调试后，进行音频效果的测试。
播放
不同音频文件，测试音频效果的清晰度、音质等参数。
根据测试结果调整
参数，达到最佳音频效果。
音频功率放大器的设计
音频功率放大器的设计
一、音频功率放大器
1、定义
音频功率放大器（PA）是一种用于提高音频设备输出功率的设备，以增加音频系统的响度。
它可以将低功率信号变成足够大的信号，能够推动音箱或拓展环境的响度。
通过调整音频功率放大器的参数，可以改变音频系统的响度和声学特性。
2、类型
音频功率放大器可以分为两类：模拟功率放大器和数字功率放大器。
模拟功率放大器是一种传统的音频放大器，它主要用于推动音箱。
数字功率放大器是一种现代化的音频放大器，它使用数字信号处理技术，能够提供更高的响度和更低的热损耗。
3、设计
（1）模拟功率放大器
模拟功率放大器的设计原理基于晶体管效应放大器（CEA）。
CEA可以将低功率的输入信号放大，使其达到足够大的功率，从而推动音箱。
CEA的典型设计利用晶体管的互补对称原理，使用NPN型和PNP型晶体管组合，来提高其响应时间和低频性能，并能够有效抑制回音和失真。
（2）数字功率放大器
数字功率放大器的设计利用数字信号处理（DSP）技术，以获得更高的响度和更低的热损耗。
它采用噪声抑制技术，可以减少噪声干扰，从而提高声音质量。
模拟电子技术课程设计-OCL音频功率放大器的设计
模拟电子技术课程设计-OCL音频功率放大器的设计OCL（开环放大器）音频功率放大器（Power Amplifiers，简称PA）在众多影音系统中具有重要作用，它可以将信号从入口功率放大到输出功率，提供音频设备更大的输出能力。
本文针对OCL音频功率放大器的设计，构成了一套有效的设计方案，以满足多种应用需求。
首先，将放大器分成三个部分，即核心部分、驱动部分和外部部分。
其中，核心部分是使模拟电路正常工作的关键部件，它包括电源模块、放大电路模块和调节模块。
核心部分有效地实现了放大器发挥功能的基本规则，如输入输出参数的设计，过电流、热保护以及通信信号的设计要求。
接着，是放大器的驱动部分，它的电路设计和实现是实现放大器功率放大功能的关键。
其中包括低频网络电路、高频网络电路、振荡网络电路以及功率放大器电路。
驱动部分使用了先进的电子元件，实现了信号功率放大、音质优化和阻抗调整的功能，以便根据不同的工作环境实现平滑的音频效果。
最后，放大器的外部部分，其设计主要包括声音控制、连接端口以及控制按钮等与用户接口相关的内容。
这些设计可以实时调整和监控放大器的工作参数，使用者可以更轻松地使用和控制设备。
通过以上三个部分，完成了OCL音频功率放大器的基本设计方案，并通过实验确认了其输入电平、输出电平、负载阻抗、线性度、信噪比等主要性能指标，以及高。
质量的音频失真和优良的视听效果，达到了实用的应用效果。
本文的研究主要针对OCL音频功率放大器，分析了全面覆盖其主要工作特性的设计要素，并给出了实用的设计思路，以及实验精度调节等具体实现技术，有效解决了放大器在实际应用中的质量问题。
音频功率放大器设计报告
音频功率放大器设计报告1. 简介音频功率放大器是一种用于放大音频信号的电子设备，通常用于音响系统、电视和无线电等设备中。
本报告介绍了一个音频功率放大器的设计过程和实现。
2. 设计目标本次设计的目标是实现一个功率放大器，能够放大音频信号并输出高质量的声音。
以下是设计要求：- 输入电压范围：0.2 V - 2 V- 输出功率范围：10 W - 50 W- 频率响应范围：20 Hz - 20 kHz- 输出失真率低于1%3. 设计步骤3.1 选择放大器类型根据设计目标，我们选择了类AB功率放大器作为设计方案。
该放大器能够提供高质量的放大效果，并且具有较低的失真率。
3.2 电路设计经过电路设计和计算，我们决定使用以下主要元件：- BJT（双极型晶体管）：NPN型三极管- 电容和电感：用于构建频率响应滤波器- 可调电阻：用于调节放大器的增益和偏置- 电源电路：用于提供适当的电压3.3 PCB设计为了实现电路的稳定性和可靠性，我们进行了PCB（Printed Circuit Board）设计。
通过将元件布局在PCB上并进行连接，可以减少干扰和噪声。
3.4 元器件选择根据设计需求和可靠性要求，我们选择了适当的元器件进行组装。
在选择元器件时，我们重点考虑了其性能指标、价格和供应情况。
3.5 调试和测试完成电路装配后，我们进行了调试和测试。
通过连接音频信号源、功率负载和测试仪器，可以确保放大器能够正常工作，并且满足设计要求。
4. 结果和讨论经过测试，该音频功率放大器满足了设计要求，并且具有很好的音质和稳定性。
其输出功率范围为10 W至50 W，输入电压范围为0.2 V至2 V，频率响应范围为20 Hz至20 kHz。
失真率低于1%，音质清晰、饱满。
5. 总结在本次设计过程中，我们成功实现了一个高性能的音频功率放大器。
通过选择合适的放大器类型、进行电路设计和PCB设计、选择优质的元器件以及进行严格的调试和测试，我们达到了设计要求。
2高保真音频功率放大器的设计仿真与实现
课程设计任务书
学生姓名：专业班级：
指导教师：工作单位：信息工程学院
题目: 音频功率放大器的设计仿真与实现
初始条件：
可选元件：集成功放，电容、电阻、电位器若干；或自选元器件。
直流电源±12V，或自选电源。
可用仪器：示波器，万用表，毫伏表等。
要求完成的主要任务:
（1）设计任务
根据技术指标和已知条件，选择合适的功放电路，如：OCL、OTL或BTL电路。
完成对音频功率放大器的设计、装配与调试。
（2）设计要求
错误!未找到引用源。
输出功率10W/8Ω；频率响应20~20KHz；效率>60﹪；失真小。
②选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。
③利用Proteus或Multisim仿真设计电路原理图，确定电路元件参数、掌握电路工作原理
并仿真实现系统功能。
④安装调试并按规范要求格式完成课程设计报告书。
⑤选做：利用仿真软件的PCB设计功能进行PCB设计。
时间安排：
1、第18周前半周，完成仿真设计调试；并制作实物。
2、第18周后半周，硬件调试，撰写、提交课程设计报告，进行验收和答辩。
指导教师签名：年月日
系主任（或责任教师）签名：年月日。
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模拟电子电路实验课程设计——音频功率放大器的设计与实现一、设计任务设计并制作一个音频功率放大电路（电路形式不限），负载为扬声器，阻抗8 。
要求直流稳压电源供电，多级电压、功率放大，所设计的电路满足以下基本指标：（1）频带宽度50Hz～20kHz，输出波形基本不失真；（2）电路输出功率大于8W；（3）输入阻抗：≥10kΩ；（4）放大倍数：≥40dB；（5）具有音调控制功能：低音100Hz处有±12dB的调节范围，高音10kHz 处有±12dB的调节范围；（6）所设计的电路具有一定的抗干扰能力；（7）具有合适频响宽度、保真度要好、动态特性好。
发挥部分：（1）增加电路输出短路保护功能；（2）尽量提高放大器效率；（3）尽量降低放大器电源电压；（4）采用交流220V，50Hz电源供电。
二、设计要求正确理解有关要求，完成系统设计，具体要求如下：（1）画出电路原理图；（2）确定元器件及元件参数；（3）进行电路模拟仿真；（4）SCH文件生成与打印输出；（5）PCB文件生成与打印输出；（6）PCB版图制作与焊接；（7）电路调试及参数测量。
根据以上设计要求编写设计报告，写出设计的全过程，附上有关资料和图纸。
设计报告格式请参见附录一。
三、实验原理音频功率放大器是一种应用广泛、实用性强的电子音响设备，它主要应用于对弱音频信号的放大以及音频信号的传输增强和处理。
按其构成可分为前置放大级、音调控制级和功率放大级三部分，如图1所示。
v图1 音频功率放大器的组成框图1．前置放大级音频功率放大器的作用是将声音源输入的信号进行放大，然后输出驱动扬声器。
声音源的种类有多种，如传声器（话筒）、电唱机、录音机（放音磁头）、CD 唱机及线路传输等，这些声音源的输出信号的电压差别很大，从零点几毫伏到几百毫伏。
一般功率放大器的输入灵敏度是一定的，这些不同的声音源信号如果直接输入到功率放大器中的话，对于输入过低的信号，功率放大器输出功率不足，不能充分发挥功放的作用；假如输入信号的幅值过大，功率放大器的输出信号将严重过载失真，这样将失去了音频放大的意义。
所以一个实用的音频功率放大系统必须设置前置放大器，以便使放大器适应不同的输入信号，或放大，或衰减，或进行阻抗变换，使其与功率放大器的输入灵敏度相匹配。
另外在各种声音源中，除了信号的幅度差别外，它们的频率特性有的也不同，如电唱机输出信号和磁带放音的输出信号频率特性曲线呈上翘形，即低音被衰减，高音被提升。
对于这样的输入信号，在进行功率放大器之前，需要进行频率补偿，使其频率特性曲线恢复到接近平坦的状态，即加入频率均衡网络放大器。
对于话筒和线路输入信号，一般只需将输入信号进行放大和衰减，不需要进行频率均衡。
前置放大器的主要功能一是使话筒的输出阻抗与前置放大器的输入阻抗相匹配；二是使前置放大器的输出电压幅度与功率放大器的输入灵敏度相匹配。
由于话筒输出信号非常微弱，一般只有100μV~几毫伏，所以前置放大器输入级的噪声对整个放大器的信噪比影响很大。
前置放大器的输入级首先采用低噪声电路，对于由晶体管组成的分立元件组成的前置放大器，首先要选择低噪声的晶体管，另外还要设置合适的静态工作点。
由于场效应管的噪声系数一般比晶体管小，而且它几乎与静态工作点无关，在要求高输入阻抗的前置放大器的情况下，采用低噪声场效应管组成放大器是合理的选择。
如果采用集成运算放大器构成前置放大器，一定要选择低噪声、低漂移的集成运算放大器。
对于前置放大器的另外一要求是要有足够宽的频带，以保证音频信号进行不失真的放大。
常用的前置放大器按结构划分有五种类型：（1）单管前置放大器（2）双管阻容耦合前置放大器（3）双管直接耦合前置放大器（4）集成前置放大器（5）场效应管前置放大器2．音调控制电路音调控制电路的主要功能是通过对放音频带内放大器的频率响应曲线的形状进行控制，从而达到控制放音音色的目的，以适应不同听众对音色的不同爱好。
此外还能补偿信号中所欠缺的频率分量，使音质得到改善，从而提高放音系统的放音效果。
在高保真放音电路中，一般采用的是高、低音分别可调的音调控制电路。
一个良好的音调控制电路，要求有足够的高、低音调节范围，同时有要求在高、低音从最强调到最弱的整个过程中，中音信号（一般指1kHz）不发生明显的幅值变化，以保证音量在音调控制过程中不至于有太大的变化。
音调控制电路大多由RC元件组成，利用RC电路的传输特性，提升或衰减某一频段的音频信音调控制电路一般可分为衰减式和负反馈式两大类，衰减式音调控制电路的调节范围可以做得较宽，但由于中音电平也要作很大的衰减，并且在调节过程中整个电路的阻抗也在变化，所以噪声和失真较大。
负反馈式音调控制电路的噪音和失真较小，并且在调节音调时，其转折频率保持固定不变，而特性曲线的斜率却随之改变。
下面分析负反馈型音调控制电路的工作原理。
（1）负反馈式音调控制器的工作原理由于集成运算放大器具有电压增益高、输入阻抗高等优点，用它制作的音调控制电路具有电路结构简单、工作稳定等优点，典型的电路结构如图2所示。
其中电位器Rp1是高音调节电位器，Rp2是低音调节电位器，电容C是音频信号输入耦合电容，电容C1、C2是低音提升和衰减电容，一般选择C1=C2，电容C3起到高音提升和衰减作用，要求C3的值远远小于C1。
电路中各元件一般要满足的关系为：Rp1=Rp2，R1=R2=R3，C1=C2，Rp1=9R1。
低音R1R2图2 负反馈式音调控制电路图dB10202L1LRp2(a) 低音提升等效电(b) 低音提升等效电路幅频响应波特图图3 低音提升等效电路图及幅频响应曲线在电路图2中，对于低音信号来说，由于C3的容抗很大，相当于开路，此时高音调节电位器Rp1在任何位置对低音都不会影响。
当低音调节电位器Rp2滑动端调到最左端时，C1被短路，此时电路图2可简化为图3(a)。
由于电容C2对于低音信号容抗大，所以相对地提高了低音信号的放大倍数，起到了对低音提升的作用。
图3(a)电路的频率响应分析如下：图3所示的电压放大倍数表达式为：12222212./)1(RRCjRCjRZZAPPVf++-=-=ωω化简后得：2222222122.11PPPPVf RCjRRRRCjRRRA⋅++⋅+⨯+-=ωω所以该电路的转折频率为：22121CRfPL⋅=π，22222221)//(21CRCRRfPLππ≈=可见当频率0→f时，122.→RRRA PVf+；当频率∞→f时，1→12.=RRAVf。
从定性的角度来说，就是在中、高音域，增益仅取决于R2与R1的比值，即等于1；在低音域，增益可以得到提升，最大增益为122)(RRRP+。
低音提升等效电路的幅频响应特性的波特图如图3(b)所示。
-10-20''(a) 低音衰减等效电路图(b) 低音衰减等效电路幅频响应波特图图4低音衰减等效电路图及幅频响应曲线同样当Rp2的滑动端调到最右端时，电容C2被短路，其等效电路如图4(a)所示。
由于电容C1对输入音频信号的低音信号具有较小的电压放大倍数，所以该电路可实现低音衰减。
图4(a)电路的频率响应分析如下：该电路的电压放大倍数表达式为：112122122112.)//(11//)1(C R R j C R j R R R R C j R R A P P P P Vf ωωω++⨯+-=+-=其转折频率为：12'121C R f P L π= ，112'221)//(21R R R f P L ππ≈=可见当频率0→f 时，212.→P Vf R R R A +；当频率∞→f 时，1→12.=R R A Vf 。
从定性的角度来说，就是在中、高音域，增益仅取决于R2与R1的比值，即等于1；在低音域，增益可以得到衰减，最小增益为)(212P R R R +。
低音衰减等效电路的幅频响应特性的波特图如图4(b)所示。
在电路给定的参数下，'11L L f f =，'22L L f f = 。
高音R1R2高音(a) (b)图5 高音等效简化电路同理，图2电路对于高音信号来说，电容C1、C2的容抗很小，可以认为短路。
调节高音调节电位器Rp1，即可实现对高音信号的提升或衰减。
图5（a ）就是工作在高音信号下的简化电路图。
为了便于分析，将图 中的R1、R2、R3组成的Y 型网络转换成△连接方式，如图5（b ）。
其中23131R R R R R R a ++=，13232R R R R R R b ++=，32121R R R R R R c ++= 在假设条件R1=R2=R3的条件下，Ra=Rb=Rc=3R1。
如果音调放大器的输入信号是采用的内阻极小的电压源，那么通过Rc 支路的反馈电流将被低内阻的信号源所旁路，Rc 的反馈作用将忽略不计（Rc 可看成开路）。
当高音调节电位器滑动到最左端时，高音提升的等效电路如图6(a)所示。
此时，该电路的电压放大倍数表达式为：[]434343.1()(1//)1(R C j R R R C j R R R C j R A a a ba b Vf ωωω+++=+=其转折频率为：)(21431a H R R C f +=π，43221R C f H π= 当频率0→f 时，1→.=a b Vf R R A ；当频率∞→f 时，44.→R R R A a Vf +。
从定性的角度上看，对于中、低音区域信号，放大器的增益等于1；对于高音区域的信号，放大器的增益可以提升，最大增益为44R R R a +。
高音提升电路的幅频响应曲线的波特图如图6(b)所示。
10202H 1H(a) 高音提升等效电路 (b) 高音提升等效电路的幅频响应波特图图6 高音提升等效电路及幅频响应曲线当Rp1电位器滑动到最右端时，高音频信号可以得到衰减，高音衰减的等效电路如图7（a ）所示。
-10Rb Ra ''(a) 高音衰减等效电路 (b) 高音衰减等效电路的幅频响应波特图图7 高音衰减等效电路及幅频响应曲线该电路的电压放大倍数表达式为：)(11//)1(434334.b a c a b Vf R R C j R C j R R R R C j R A +++⨯=+=ωωω其转折频率为：)(2143'1b H R R C f +=π，43'221R C f H π= 当频率0→f 时，1→.=a b Vf R R A ；当频率∞→f 时，bVf R R R A +44.→。
可见该电路对于高音频信号起到衰减作用。
该电路的幅频响应曲线的波特图如图7(b)所示。
在电路给定的参数下，'11H H f f =，'22H H f f = 。