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音乐厅中运用了什么声学原理

音乐厅中运用了什么声学原理

音乐厅中运用了什么声学原理

主要是混响和回声

音乐厅是乐队演出的主要场所,除了专门为乐队服务的音乐厅外,歌剧院、大会堂、大教堂、演播大厅、电影院等都可以作为音乐厅使用。

反映音乐厅质量的主要因素是混响。乐器停止发音后,声音并不马上消失,而是伴有余音的,即分贝数渐渐下降,这种现象称为混响,声学上把声音衰减60dB的时间称为混响时间。混响是由于声音在室内反射造成的,室外是没有混响的。混响时间和以下因素有关:

(1) 房间的体积:通常体积越大,混响时间越长;

(2) 房间内壁的材质:如果内壁是粗糙柔软的吸声材质,那么混响时间会短些,如果内壁是坚硬光滑的反射材质,那么混响时间会长些,房间的内壁指的是墙壁、天花板、地板,以及音乐厅内一切影响声音传播的障碍物,特别是坐椅,增加有软垫的坐椅数量会缩短混响时间;

(3) 声音的频率:由于高频声音的反射和衍射能力比低频声音差,所以高频声音的混响时间比低频声音短。

混响时间太短会使声音变得干涩,太长则会使音乐失去清晰的线条,两者都不利于音乐的欣赏。实践表明,适合乐队演奏的音乐厅,混响时间应在1.5到2秒之间,当然,最佳的混响时间并不是唯一的,它取决于听众的爱好、音乐的类型、乐队的规模等诸多因素。例如,重视音响效果的听众希望混响时间长些,重视音乐细节(旋律、节奏等)的欣赏者希望混响时间短些;演奏交响乐时可以采用混响时间较长的音乐厅,而歌剧院的混响时间必须控制在2秒以内,否则歌手就无法听清自己的声音;小规模的乐队希望在混响时间长的音乐厅中演出,以增加音响,而过长的混响时间对于大规模的乐队(四管制,由两个交响乐团组合而成的乐队)有时反而不利。

和混响类似的一种现象称为回声,语言和音乐都会在回声的作用下变得模糊不清,因此回声是音乐厅中必须避免的。产生回声的主要原因在于声音的反射体,如果很平滑,那么声音会作镜面反射,同一束声线(几何光学中“光线”的概念沿用在声学中)很有可能同时到达某个地方,由此产生回声,如果凹凸不平,那么声音会作漫反射,同一束声线被反射到不同的方向,然后以不同的时间到达某个地方,形成混响。音乐厅的天花板通常有避免回声的装饰,例如很多形状不规则的吊顶。

此外,管弦乐和合唱表演必须使用乐队罩,也就是乐队背后的音板,这样,向上和向后传播的声音就会尽可能多地被音板反射回来,使得乐队罩起到聚光灯后凹面镜的作用,反之,把音板换成绒布,那么音量将减轻很多。

声学基础及其原理

2 声学基础及其原理[13] 在我们的生活环境中会遇到声强从弱到强范围很宽的各种声音[5]。如此广阔范围的能量变化直接使用声功率和声压的数值很不方便,而用对数标度以突出其数量级的变化则相对明了些;另一方面人耳对声音的接收,并不是正比与强度的变化值,而更近于正比与其对数值,由于这两个原因,在声学中普遍使用对数标度来度量声压、声强、声功率,分别称为声压级、声强级和声功率级,单位用分贝(dB )来表示[1]。 2.1声压级 将待测声压的有效值P e 与参考声压P o 的比值取以10为底数的常用对数,再乘以20。即: L p =20lg o e P P (dB ) (2.1) 在空气中,参考声压P 0规定为2?10-5帕,这个数值是正常人耳对1000Hz 声音刚能够觉察到的最低声压值。式(2.1)也可以写为: L p =20lgp+94 (dB ) (2.2) 式中p 是指声压的有效值P e ,由于声学中所指的声压一般都是指其有效值,所以都用p 来表示声压有效值P e 。 人耳的感觉特性,从可听域的2?10-5帕的声压到痛域的20帕,两者相差100万倍,而用声压级表示则变化为0-120分贝的范围,使声音的量度大为简明。 2.2 声强级: 为待测声强I 与参考声强I 0的比值取以常用对数再乘以10,即: L I =10lg 0 I I (dB ) (2.3) 在空气中,参考声强I 0取以10-12W/m 2这样公式可以写为:

L I =10lg I+120 (dB ) (2.4) 2.3声功率 可以用“级”来表示,即声功率L W ,为: L W =10lg 0 W W (dB ) (2.5) 这里W 是指声功率的平均值W ,对于空气媒质参考声功率W 0=10-12W ,这样式子可以写为: L W =10lg W +120 (dB ) (2.6) 由声强与声功率的关系I=W/S ,S 为垂直声传播方向的面积,以及空气中 声强级近似的等于声压级,可得: L p =L I =10lg ????? ??01I S W =10lg ????????S I W W W 1000 (2.7) 将W 0=10-12W ,I 0=10-12W/m 2代入,可得: S L L L W I p lg 10-== (dB ) (2.8) 这就是空气中声强级、声压级与声功率级之间的关系,但应用条件必须是自由声场,即除了有源发声外,其它声源的声音和反射声的影响均可以忽略。在自由场和半自由场测量机器噪声声功率的方法的原理就是如此。 声压级、声强级、声功率级的定义中,在后两者对数前面都好似乘以常数10,而声压级对数前面乘以常数为20,这是因为声能量正比于声强和声功率的一次方,而对声压是平方的关系。如声压增加一倍,声压级和声强级增加6分贝,而声强增加一倍,声压级和声强级增加3分贝[5]。 对于一定的声源,其声功率级是不变的,而声压级和声强级都是随着测点的不同而变化的。 专门的研究表明,人耳对于不同频率的声音的主观感觉是不一样的,人耳对于声的响应不单纯是物理上的问题了。为了使人耳对频率的响应与客观声压级联系起来,采用响度级来定量的描述这种关系,它是以1000Hz 纯音作为基准,对听觉正常的人进行大量比较试听的方法来定出声音的响度级的,

歌剧院、音乐厅的声学设计要点

歌剧院、音乐厅的声学设计要点 专业来讲,歌剧院、音乐厅、戏剧院等观演空间实际上是音质第一的听音场所,而这些文化建筑往往投资巨大,若音质效果不佳,实乃资源、经费的巨大浪费。广州赛宾认为,注重表演厅堂的形体、容量、地面起坡、边界面的布置和表面处理等要点的设计,是保证剧院室内声学效果的重要支持。例如:要保持声音响度,需要合理的厅堂体型、观众席起坡设计及充足早期反射声;要保持声音的均匀分布,除了合理的体型还需恰当的声扩散处理配合;控制适当的每座容积及吸声、反声的正确选择、布置则是最佳混响的保证。 观众区平面设计 歌剧院、音乐厅的声学设计要点?作为表演厅堂最基本的组成部分--观众区,其体型设计是厅堂内部优良音质的先决条件。欧洲古典的歌剧院,多采用古典风格的马蹄形或接近马蹄形的“U”形平面。其特点是容量大、视距短,而设置于周边的层层包厢、繁琐浮雕装饰起到良好的声扩散作用。维也纳国家歌剧院、巴黎伽涅尔歌剧院、伦敦考文特花园皇家歌剧院等均为马蹄形平面。但其缺陷是声学处理较麻烦,容易造成沿边反射,甚至出现声聚焦,且台口两侧的观众视觉效果较差。现在使用的马蹄形是改进版,台口两侧不再设观众席,会处理成斜面,增强中前区观众席的侧墙早期反射声。美国的肯尼迪演艺中心便是采用此种方式。 现代风格剧院的观众区平面形式则有更多的选择--矩形、钟形、扇形、多边形及复合形等。如:法国巴士底歌剧院采用的是钟形;东京新国立歌剧院是矩形和扇形的结合。矩形平面的优点是规整、结构简单,声能分布均匀;但两平行侧墙之间容易产生颤动回声,不过,可通过墙面处理解决。如杭州大剧院便将矩形观众区的两侧墙面做成锯齿形状,避免可能产生的颤动回声。扇形平面的观众容量较大,但偏远座较多,后排座视距较远,难以接收直达声,且池座大部分座席几乎得不到侧墙的早期反射声。钟形平面与矩形平面基本相似,也可以说是矩形的一种改进形式。其偏座区比扇形平面少而结构可按矩形的处理(相同容量情况下)。台口两侧逐渐收拢的斜墙面为观众区提供了早期反射声。法国巴士底歌剧院、上海大剧院即是这方面的典型例子。 随着音乐、剧目的多样化发展,对剧院表演厅的要求日趋多功能化,要求有灵活变化观众厅容量空间及符合多种需要的声学效果等。由此产生的复合式平面利用高科技实现厅堂进行灵活多变的组合或拆分。但复合形平面多变的空间模式除了建声之外还需要电声系统的配合,且设备和结构等比较复杂,造价昂贵。国外很多现代多功能剧院为适应多种剧目、音乐会的表演需求,多采用此形式。 观众区容积、起坡、挑台设计 歌剧院、音乐厅的声学设计要点?自然声演出的厅堂,由于自然声源声功率有限,为确保达到一定的音节清晰度,要控制适当的厅堂容积量。当然,不同类别的声源声功率及厅堂用途,其最大容积量也不同。厅堂的总容积量也决定着观众的吸声量,进而对混响时间产生影响。适当的每座容积既可减少吸声材料的使用,也保证了最佳的混响效果。 而针对观众区容易出现的掠射吸收现象,就必须重视观众席的起坡度尺寸设置。一般情况下,池座前后排高差不小于8cm,楼座前后排高差不小于10cm。如果出于功能需求,观众席必须是水平的,可考虑抬高声源位置减少掠射吸收,并利用反射面给后排提供前次反射声,弥补后排声压级的不足;或做成可升降地面。 观众区的挑台容易对顶棚的反射声构成遮挡,虽然在声波衍射作用下,挑台下部空间在开口附近可接收到低频反射声,但缺乏高频反射声。挑台下空间深处的反射声则更少,这导致声音丰满度欠佳,这种音质缺陷称声影区。控制挑台下部空间开口高度和深度的比值,在挑台下顶棚及将后墙倾斜做反射面,补充早期反射声可以改善此缺陷,但效果有限。 反射面及扩散体的运用 当混响时间较长,声音的丰满度上升,其清晰度便会下降,这是音质设计常会遇到的矛盾。选择最佳混响时间是解决的方法之一,而设置反射面制造反射声加强直达声是另一种两全方法,这同时满足了观众对声音的丰满度与清晰度的要求。但要注意尽可能制造有益于音质表现的早期反射声,减少延时反射声,还有保证观众区的前中座接收到充足的早期反射声。 顶棚算是观众区较大的反射面。从声线分布看,锯齿式、扩散体式、浮云式三类顶棚能给全区尤其是前中座提供充足的早期反射声,其平面形状的选择自由度也较大。而平面式、折线式、弧面式三类顶棚则会将大部分声音反射至后中座,令前排缺少反射声。因此,此三类顶棚需要加入侧墙的反射声作用。除了顶棚,反射面也可设置于侧墙下部、后墙上部等位置。有需要时,跌落式挑台的栏板、观众区分割隔断也可作为专设侧向反射板。善用各方位反射面可以满足对音质要求同样严格却体型各异的厅堂。 然而,各反射面提供的定向反射声容易造成音质生硬感。这便需要扩散体进行多方位的散射,既减轻音质生硬感,又保证观众区每个座位之间不存在明显声压级差,保持了室内声场均匀。扩散体可以设置在侧墙上或悬挂在天花上,一般为大小不一的体块或是凹凸不平的墙面。例如:锯齿形墙面或墙面装饰、凸出的包厢,甚至外露的结构部件等等。像前文提到的欧洲古典剧院,其优美的音质,除了得益于厅堂的体型设计,也得益于其室内的装修处理(包厢、繁复装饰)所产生的声扩散。 细节处的噪声控制 歌剧院、音乐厅的声学设计要点?音乐厅、剧院的表演厅堂对室内背景噪声的要求很严格,因为不同程度的噪声会影响低频声的传播。观演建筑的噪声控制分为建筑噪声控制及室内噪声控制。建筑噪声控制首先涉及到建筑位置的选择,一是尽可能远离噪声与振动源;二是要进行选地环境噪声、振动测量及仿真预测。赛宾,观演建筑建设领导品牌。如此,能为建筑围护结构的隔声需要提供设计依据,达到控制室内噪声的需要及标准。而室内噪声控制是针对表演厅堂内部噪声振动源的处理。主要包括空调设备、给排水设备、变压器、机电房,

长沙音乐厅的声学设计

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/f4442309.html, 长沙音乐厅的声学设计 作者:文立森杨志刚李佳菊 来源:《演艺科技》2016年第04期 [摘要]介绍长沙音乐厅交响乐大厅的建筑声学设计及音质效果,分析其主要的声学音质参量指标,并通过音质计算、音质模拟以及缩尺模型实验的结果与实际验收测试结果的对比,分析不同设计验证方式的特性及准确性。 [关键词]建筑声学;混响时间;音质参量;缩尺模型 文章编号:10.3969/j.issn.1674—8239.2016.04.006 长沙音乐厅位于湘江与浏阳河交汇的新河三角洲滨江文化园内,是滨江文化园的灵魂建筑,按照正规音乐厅标准建设,于2006年8月21日奠基施工,并于2015年12月28日首 演。音乐厅以“经典艺术的斤欠赏殿堂、群众艺术的展示舞台、高雅艺术的教育基地、文化艺术的交流平台”为目标定位,力争打造成为湖南省内顶尖、国内一流、国际知名的音乐厅。因此,其优良的音质效果是至关重要的环节。 1.建筑概述 长沙音乐厅总建筑面积约28 000 m2,建筑高度约28m,主要包括1 400余座交响乐大厅(湘江大厅)、490座多功能厅及198座室内乐厅。 主厅即交响乐大厅,1446座、总面积约1790 m2,厅内形制为不等边多边形(见图1);长约47m,最宽处约41m,最高处约17m;最远座位距离舞台指挥位置30m(见图2)。楼座呈梯田形散布在舞台四周(见图3),能满足大型多编制交响乐团的演出。下文以该厅为例介绍建筑声学的设计。 2.建筑声学设计 2.1混响时间 混响时间是建筑声学设计中最主要的声学参量。根据音乐厅主要演出大型交响乐的功能定位以及观众厅的规模和容积,中频(500H7~1000H7)混响时间(满场)RT应达到 1.9s±O.1s,且要求混响时间频率特性为中高频基本平直,但高频允许下降10%~20%,低频混响要求有10%~20%的提升,低音比BR值为1.1~1.25。各频带混响时间设计值见表1。 2.2其他主要音质参数

声学原理

声学原理 声波是由物体振动产生的,当振动在一定的频率和强度范围内时,人耳就可听到。振动发声的物体称为声源。 声源发声后要经过一定的介质才能向外传播,而声波是依靠介质的质点振动而向外传播声能,介质的质点只是振动而不移动,所以声音是一种波动。波是振动的传播是振动状态的传播,即振动方向、振动位相或振动能量的传播。波的传播并不是介质或物理量本身的向前运动。即声源的质点并不随声波前进,他只在原地运动,传递出的只是质点的运动状态。 由上所述,声音为一串串稀疏稠密交替变化的波,而疏和密就是空气压强的变化,再通过人的耳膜对空气压力的反映传入大脑,从而听到声音。声波是描述声音的物理现象,常用波形表示。声波具有一 切“波”的性质。所以产生声音的必要条件有两个:1、必须要有振动体或振动源。2、声波的传递必须依靠传播媒介。声波传播的空间称为声场。气体中的声波属于纵波,即波的前进方向与媒质质点的振动方向在一条直线上。同一时刻,同位相的振动传播到达点的集合叫做波阵面。波阵面是平面的波叫平面波,波阵面是球面的波叫球面波。 一般情况下,平面振动发出的波是平面波,点源振动发出的波是球面波。 人耳的听音范围是20Hz~20KHz。低于20Hz叫次声波,高于20KHz的叫超声波。 声波在振动一个周期内传播的距离叫做波长。用λ表示 声波一秒钟传播的距离叫“波速”用c表示 声波一秒钟振动的次数叫“频率”用 f表示 它们之间的关系:λ=c/f 相位:说明其声波在周期运动中所达到的精确位置,通常用圆周的度数来表示。 振动频率、振幅和传播速度相同而传播方向相反的两列波叠加合时,就产生驻波。驻波形成时,空间各处的介质或物理量只在原位置附近作振动,波停驻不前,而没有行波的感觉,所以称为驻波。 声波在传输过程中具有相互干涉作用。两个频率相同、振动方向相同且步调一致的声源发出的声波相互叠加时就会出现干涉现象。如果它们的相位相同,两波叠加后幅度增加声压加强;反之,它们的相位相反,两波叠加后幅度减小声压减弱,如果两波幅度一样,将完全抵消。由于声波的干涉作用,常使空间的声场出现固定的分布,形成波峰和波谷(从频响曲线上看似梳状滤波器的效果)。对于一般的节目素材,只要几个

音乐厅吸音声学设计分析

音乐厅吸音声学设计分析 音乐厅吸音声学设计的室内吸音程度,是以吸音力或平均吸音率来表示,吸音力是以将材料的吸音率除以材料的使用面积所求得之值来表示,平均吸音率在因墙壁、天花板等材料之不同。而使吸音率因场所不同而产生差异时,则以各自吸音力加总后的总吸音除以总面积之值来表示。赛宾:音乐厅声学建设专家。 音乐厅吸音声学设计分析。在隔音计划中吸音之任务为,吸收噪音以免其影响到其他方面,例如,在噪音产生源之周围配置吸音材时,能谋求噪音水平之降低;音乐厅吸音。或者在房间的壁面上使用吸音材时,能降低从外部侵入的噪音。但是,须注意的是仅仅使用吸音材时无法完全达到隔音的效果。 例如,在打开窗户的那一面,由于完全不反射它所碰到的声音能源,因而吸音率为100%,亦即该面为完全吸音面,但同时也可能有完全无法隔音的面存在。室内之吸音程度大时,即能压制室内的扩散音幷降低噪音水平。此方法是远离噪声源和影响点时会有效果,但若室内各处都有噪声源且和影响点之距离相近时,例如窗边的座位对由窗户入侵的声音,因为噪音的直接影响太大,故而其借由吸音所产生的隔音效果不会太显着。 音乐厅吸音声学设计分析。同时音乐厅设计要考虑: 1.混响时间:混响时间设计合理,观众听起来声音厚重雄浑。音质丰富饱满。 2.结构吸音:材料和结构、构造吸音,避免回声。吸收噪声。 3.设计力求圆形,使声音达到个个席位距离基本接近。 4.音乐厅设计,要追求光线明亮,照度合理。使观众能看得亲切。 5.要设计观众席噪声尽可能被就地吸收。或被结构反射,避免向舞台和其他观众方向传播。 6.座位垫加橡胶垫,避免噪声。 7.设置休息室,会朋友或场间休息,有旁厅、耳厅。 8.要设置自然通风,避免集中空调噪声干扰。 9.舞台设计要有现代理念,要能运用现代电子技术,达到多层次、多功能全方位的舞台自动化系统。

音乐厅吸音声学设计

音乐厅吸音声学设计 的室內的吸音程度,是以吸音力或平均吸音率來表示,吸音力是以将材料的吸音率除以材料的使用面积所求得之值来表示,平均吸音率在因墙壁、天花板等材料之不同,音乐厅吸音。而使吸音率因场所不同而产生差异时,则以各自吸音力加总后的总吸音除以总面积之值来表示。音乐厅吸音。在隔音计划中吸音之任务为,吸收噪音以免其影响到其他方面,例如,在噪音产生源之周围配置吸音材时,能谋求噪音水平之降低;音乐厅吸音。或者在房間的壁面上使用吸音材时,能降低从外部侵入的噪音。音乐厅吸音。但是,须注意的是仅仅使用吸音材时无法完全达到隔音的效果。音乐厅吸音。例如,在打开窗戶的那一面,于完全不反射它所碰到的声音能源,因而吸音率為100%,亦即该面为完全吸音面,但同时也可能有完全无法隔音的面存在。室內之吸音程度大时,即能压制室內的扩散音並降低噪音水平。音乐厅吸音。此方法是远离噪音源和影响点时会有效果,但若室內各处都有噪音源且和影响点之距离相近时,例如窗边的座位对窗戶入侵的声音,因为噪音的直接影响太大,故而其借吸音所产生的隔音效果不会太显著。天津润生。 1 、的台口 音乐厅的舞台口对厅内池座前中座席获得早期反射声

起到重要作用。音乐厅吸音。台口前侧墙和顶板所构成的反射面应针对池座前中区获得反射声进行设计,这是厅内其他界面所无法替代的。 2、楼座和包厢栏板 音乐厅通常要兼顾自然声和扩声演出的两种形式,声源处于舞台上和台口上部声桥两个不同的位置,音乐厅吸音。楼座栏板通常又是凹弧形。音乐厅吸音。因此,栏板上应做扩散设计,形式可采用凸弧形的圆挂面、三角形体、锥状体等。 3、楼座下的天花 . 楼座下的座席,通常离舞台较远,为了获得均匀的声场分布,在自然声演出的条件下,开花应起到加强后座声强的作用;音乐厅吸音。当采用扩声时,天花应使扬声器组的声音顺利进入楼座下的空间。 4、音乐场馆的后墙 音乐厅后墙的装修要根据厅堂的使用功能和演出方式而定。音乐厅吸音。对于自然声演出的音乐厅和歌剧院,后墙应作声反射和扩散处理,而采用扩声系统的厅堂,可以选用吸声构造,同时要防止产生回声。 5、扬声器组的装修饰面 音乐场馆扬声器组的饰面构造要满足透声和美观两方面的要求。音乐厅吸音。 饰面构造必须有尽可能大的透声率,不得小于50%;内衬喇叭布应尽可能薄,以免影响高频声的输出;构造必须有足够的刚度,不致引起共振。

音乐厅声学设计的思考

音乐厅声学设计的思考 专业来讲,音乐厅的声学设计毫无疑问是各类厅堂中对音质要求最高、难度最大也是最难把握的设计工程,从19世界后期至今一百多年以来,国外设计建设了数十个专业音乐厅,其中音质优秀和优良的仅占约20%,满意和基本满意的约占50%,而较差或褒贬不一的约占30%。而我国在近158年左右先后也设计建设了约20个各类音乐厅,其音质效果有满意的,也有不甚满意、褒贬不一的,尚待组织开展必要的客观音质测量与主观音质评价工作。 赛宾(中国)认为国内在音乐厅设计建设中存在最大的问题还是业主对声学的重视不够,和建筑师、室内装修设计师对声学设计的配合不佳,甚至一切要服从建筑和装修。下面,根据赛宾(中国)十多年来在专业声学及文体会馆建设的经历上简单谈几点思考: 1、音乐厅的单座容积控制问题 音乐厅声学设计。这是一个与音乐厅音质设计直接相关的问题,有的领导、业主和建筑师要追求高大空间和建筑气魄,往往提出不合理的净高和单座容积要求,近年来在音乐厅建筑设计中也存在追求大空间大容积的倾向,其实单位容积大,音质不一定就好,对节能也不利。世界公认音质优良为A+级、A级的多个音乐厅其单座容积大多为7-9平米/人,专家建议对于中小型音乐厅可取7-9平米/人为宜,而千座以上的大型音乐厅则可取9-11平米/人为宜。 2、音乐厅体型设计问题 西方传统古典音乐厅的平面体型多以矩形为主,多年来国内外很多建筑师也将所谓“鞋盒形”作为音乐厅设计的主要平面体型,随着时代的变化和技术的进步,我们认为只要满足在厅内声场扩散分布、无声缺陷,有足够早期反射声和侧向反射声条件下,很多平面体型都可公供音乐厅设计选择,如多边形、椭圆形、马蹄形、梯田式等都可由业主方与建筑设计师和声学工程师共同研究确定,也不必像录音室、播音室和琴房等设计中追求厅内空间的长宽高的比例要求,给建筑体型设计以更多的自由度。 3、音乐厅内混响时间参量的选择问题 音乐厅声学设计。混响时间是音乐厅的重要音质参量但也不是唯一音质指标,混响时间的选择与音乐厅的容座和容积,厅内建筑装修、观众席吸声量及乐队规模和音乐内容等直接相关,通常国内外将1.8-2.0s的混响时间成为音乐厅的黄金时间,而据白瑞纳克调研评价为优秀和优良音乐厅的平均混响时间为1.7-1.9s,国内早年设计的音乐厅常有混响时间实测偏短现象,而近几年又常见有混响时间偏长的实测结果,分析原因主要是厅内容积偏大、内装修设计施工偏厚重光硬和观众席座椅吸声控制不当导致,应该予以注意。笔者建议对中小型音乐厅、中频满场混响宜为1.7-1.8s,大型交响音乐厅的中频混响满场混响宜1.9-2.0s为妥。 4、音乐厅内声场扩散处理问题 传统及古典风格的音乐厅内,顶部采用藻井形式,墙面有古典窗框形凹凸和各种大小雕塑装饰,对厅内声音扩散起到很好的作用,如今有的音乐厅墙顶设计均采用所谓为微扩散形式,其凹凸尺度均偏小,对低频声扩散作用甚少;也有设计成全曲线状墙面,大片连续光硬圆弧形式,使听众产生高音发毛有刺耳之感而影响音质效果。所以在音乐厅墙面和天花设计中建筑和室内装修设计师应与声学设计充分协调研究,必要时通过声学试验再确认设计以确保得到满意的音质效果。 5、音乐厅室内装修的材料选择 音乐厅声学设计。一百多年前设计建设如今仍誉为音质甚佳的维也纳、波士顿、阿姆斯特丹及卡内基音乐厅的墙面、顶面很多采用粉刷材料,而如今随着建材的发展,又大量采用大理石、石材、石膏板、实木板,甚至采用不锈钢板、玻璃板以及GRG板、GRC板等面层装饰材料,有的因板后空腔偏大产生低频吸收、影响低音比值;有的因厚重硬实反射过多,导致混响偏长。如体型设计不当加上选材不合适,还会产生回声、震动声及“眩声”等声缺陷而导致音质问题。因此室内设计和建筑设计必须尊重声学设计的意见和建议,即使音乐厅内美观新颖,也符合音质设计要求,使之音质优良。

声学基础知识

噪声产生原因空气动力噪声 由气体振动而产生。气体的压力产生突变,会产生涡流扰动,从而引起噪声。如空气压缩机、电风扇的噪声。机械噪声 由固体振动产生。金属板、齿轮、轴承等,在设备运行时受到撞击、摩擦及各种突变机械力的作用,会产生振动,再通过空气传播,形成噪声。 液体流动噪声 液体流动过程中,由于液体内部的摩擦、液体与管壁的摩擦、或者流体的冲击,会引起流体和管壁的振动,并引起噪声。 电磁噪声 各种电器设备,由于交变电磁力的作用,引起铁芯和绕组线圈的振动,引起的噪声通常叫做交流声。 燃烧噪声 燃料燃烧时,向周围的空气介质传递了热量,使它的温度和压力产生变化,形成湍流和振动,产生噪声。

声波和声速 声波 质点或物体在弹性媒质中振动,产生机械波向四周传播,就形成声波(声波是纵波)。可听声波的频率为20~20000Hz,高于20KHz 的属超声波,低于20Hz 的属次声波。 点声源附近的声波为球面波,离声源足够远处的声波视为平面波,特殊情况(线声源)可形成柱面波。 声频( f )声速( c )和波长( λ ) λ= c / f 声速与媒质材料和环境有关: 空气中, c =331.6+0.6t 或t c +=27305.20 (m /s) 在水中声速约为1500 m /s t —摄氏温度 传播方向上单位长度的波长数,等于波长的倒数,即1/λ。有时也规定2π/λ为波数,用符号K 表示。 质点速度 质点因声音通过而引起的相对于整个媒质的振动速度。声波传播不是把质点传走而是把它的振动能量传走。

声场 有声波存在的区域称为声场。声场大致可以分为自由场、扩散场(混响场)、半扩散场(半自由场)。 自由场 在均匀各向同性的媒质中,边界影响可忽略不计的声场称为自由场。在自由场中任何一点,只有直达声,没有反射声。 消声室是人为的自由场,是由吸声材料和吸声结构做成的密闭空间,静谧无风的高空或旷野可近似为自由场。扩散场 声能量均匀分布,并在各个传播方向作无规则传播的声场,称为扩散场,或混响场。声波在扩散场内呈全反射。人为设计的混响室是典型的扩散场。无论声源处于混响室内任何位置,室内各处声压接近相等,声能密度处处均匀。 自由场扩散场(混响场)

手机声学原理介绍

Learning report on principles of acoustics of the cellphone ZHOU Yang-fang Once in the Sunlite Electronic (Shen Zhen ) co.,ltd, Shen Zhen 518000, China Abstract: These days , through the chect of kinds of material ,I have a general idea of the mobile phone acoustics and make a relavant arrangement ,making mainly a summary report in here . The sound system of the phone have the three basic function devices that include the speaker ,the receiver ,and the microphone .The speaker is to realize the hand-free cellphone conversation and the speech broadcasting ,the receiver’s purpose is that the voice messenger is received by the phone ,and the microphone’s function is that the acoustic information is passed from people to phone .They realize the fundamental function of the phone and perfectly deduce the phone’s roles in the daily life so that we cannot do without it . Keywords: Acoustics of the cellphone ,acoustics devices ,sound wave , the working principle ,short circuiting effect Content: 1.The basic knowledge of the electroacoustics 1.1Sound propagation mode 1.2Speed of sound 1.3Frequency domain 1.4Sound pressure level 1.5V oice three elements 2.Acoustics devices of the phone’s structure 3.Working principle of SPK.&RCV. 3.1The basic principle of application 3.2Workong principle 3.3Difference of SPK.&RCV. 3.4The basic parameters of SPK.&RCV. 4.The acoustic short circuiting effect

音乐厅中运用了什么声学原理

音乐厅中运用了什么声学原理主要是混响和回声音乐厅是乐队演出的主要场所,除了专门为乐队服务的音乐厅外,歌剧院、大会堂、大教堂、演播大厅、电影院等都可以作为音乐厅使用。反映音乐厅质量的主要因素是混响。乐器停止发音后,声音并不马上消失,而是伴有余音的,即分贝数渐渐下降,这种现象称为混响,声学上把声音衰减 60dB 的时间称为混响时间。混响是由于声音在室内反射造成的,室外是没有混响的。混响时间和以下因素有关: (1) 房间的体积:通常体积越大,混响时间越长; (2) 房间内壁的材质:如果内壁是粗糙柔软的吸声材质,那么混响时间会短些,如果内壁是坚硬光滑的反射材质,那么混响时间会长些,房间的内壁指的是墙壁、天花板、地板,以及音乐厅内一切影响声音传播的障碍物,特别是坐椅,增加有软垫的坐椅数量会缩短混响时间; (3) 声音的频率:由于高频声音的反射和衍射能力比低频声音差,所以高频声音的混响时间比低频声音短。 混响时间太短会使声音变得干涩,太长则会使音乐失去清晰的线条,两者都不利于音乐的欣赏。实践表明,适合乐队演奏的音乐厅,混响时间应在 1.5 到 2 秒之间,当然,最佳的混响时间并不是唯一的,它取决于听众的爱好、音乐的类型、乐队的规模等诸多因素。例如,重视音响效果的听众希望混 响时间长些,重视音乐细节(旋律、节奏等)的欣赏者希望混响

时间短些;演奏交响乐时可以采用混响时间较长的音乐厅,而歌剧院的混响时间必须控制在 2 秒以内,否则歌手就无法听清自己的声音;小规模的乐队希望在混响时间长的音乐厅中演出,以增加音响,而过长的混响时间对于大规模的乐队(四管制,由两个交响乐团组合而成的乐队)有时反而不利。和混响类似的一种现象称为回声,语言和音乐都会在回声的作用下变得模糊不清,因此回声是音乐厅中必须避免的。产生回声的主要原因在于声音的反射体,如果很平滑,那么声音会作镜面反射,同一束声线(几何光学中“光线”的概念沿用在声学中)很有可能同时到达某个地方,由此产生回声,如果凹凸不平,那么声音会作漫反射,同一束声线被反射到不同的方向,然后以不同的时间到达某个地方,形成混响。音乐厅的天花板通常有避免回声的装饰,例如很多形状不规则的吊顶。此外,管弦乐和合唱表演必须使用乐队罩,也就是乐队背后的音板,这样,向上和向后传播的声音就会尽可能多地被音板反射回来,使得乐队罩起到聚光灯后凹面镜的作用,反之,把音板换成绒布,那么音量将减轻很多。

广东星海音乐厅的声学设计

广东星海音乐厅的声学设计 星海音乐厅是以人民音乐家冼星海的名字命名的。音乐厅建于珠江之畔风光旖旎的二沙岛上。它与已建成的美术馆和正在建设中的博物馆等建筑构成广东省相当规模的文化中心。 星海音乐厅包括1437座的交响乐大厅,462座的室内乐厅,96座的视听音乐欣赏室,排练室,琴房和音乐资料馆,以及水上演奏台和音乐喷泉、各种配套用房。建筑面积1800m2,是我国目前规模最大、设备先进和音质优异的现代化音乐厅。也是我国第一座采用“葡萄园” 形(或称山谷梯田形)配置方式的音乐厅。 星海音乐厅交响乐厅、室内乐厅的各项声学设计指标* 星海音乐厅于1998年6月13日――冼星海诞生日正式使用。广州交响乐团和中国交响乐团合唱团进行首场演出。演奏了钢琴协奏曲《黄河》和贝多芬第九交响曲《欢乐颂》,获得成功,著名音乐家、指挥家和教育家李德伦、吴祖强出席了首演式。相继一周内,中国交响乐团,以色列交响乐团,澳大利亚交响乐团和德国管风琴演奏家,在该厅献艺。音乐家们对大厅良好的音质均给予高度的评价。 一、星海音乐厅的设计宗旨和各项声学指标 星海音乐厅这座华丽的艺术殿堂是为满足广大观众欣赏高雅音乐的殷切的需求、并作为国内外文化交流的基地和窗口而建造的。音乐厅设计始终把音质效果放在首位,以继承传统音乐厅的良好品质、而又能适应现代生活提出的各种需求为设计的宗旨。 声学设计指标是根据国际上获得“顶级”音质效果的音乐厅为参照对象,广泛听取我国音乐家和声学家的意见确定的。交响乐厅、室内乐厅的各项“最佳”。 为实现上述指标、确保获得良好的音质,分别在设计、施工、竣工后调试的不同阶段,采取了一系列的保证措施: ·初步设计阶段:通过计算机模型和1/40缩尺实体声学模型试验与声学估算相结合,分析体形、了解声场状况和可能出现音质缺陷的部位; ·技术设计和施工图阶段:用1/10缩尺实体声学模型试验和围护结构的隔声量试验,以及各种声学构件声学性能的实验室测定,确定声学构造的部位、尺度和装修用材。并进行较为详细的声学计算; ·施工阶段:在没有专业施工队的条件下,主要是施工交底和监理,检查隐蔽工程,并在交响乐大厅主体结构完成后,进行首次混响和声场分布的现场测定; ·竣工调试阶段:用以解决声学计算、缩尺模型试验与实际效果存在的差距。要修正客观存在的偏差,就必须采用声学测定与乐团试用的主观感受相结合的方法。作多次调试、修改装修、直至达到预期的效果。星海音乐厅通过三个月的调试工作,才实现所要求的演奏和听闻效果。

形容音色的声学原理

形容音色的声学原理 声音是物体振动在介质中传播形成的物理现象,研究这种物理现象的学科叫做声学。声音所产生的振动属于机械振动,这种振动在空气中传播的过程在声学的眼中属于绝热运动(adiabatic)。况且不能产生热,又怎么能产生光呢?所以,所谓明亮与暗淡等这种形容“视觉感受”的词所指代的特性,和声音没有任何关系,与声学也扯不上亲戚。同样地,所谓干和湿,这些属于触觉感受,与声学也没有关系。 这个再明显不过了——声音不产生光,所以我们不可能从声音中直接接收到光学信号;声音虽然是一种振动,但我们浑身上下除了耳膜之外就没有任何一个其他地方可以有效地接受声音信号。所以声音并不能产生触觉感受,更别说干湿了。 那么,声音为什么能给人类似视觉和触觉的感受? 上面说了,声音是空气的振动。这种振动在经过耳道整理后,成为一个一维的振动,因为我们的耳膜只有一个自由度。耳膜的往复振动被三根小听骨的杠杆作用放大之后传递到耳蜗,耳蜗将这种脉冲转化为电信号,电信号被传递到听觉系统后,神经元网络将其解读为有用的信息,而忽略无用的信息。 而关于神经元网络如何解读这些时间域上海量的一维脉冲信号,人和人之间是有横向差异的。我们把这个过程称为听觉认知,听觉认知大体上可以分为三个层面: 底层low-level:这是基础的层面。从耳朵到听觉中枢,声音信号的基本的物理特性——振幅和频率被首先感知。这里的振幅不仅仅是声音的

大小,同时还有对“波形”的感知;而这里的频率也不仅仅是音高,更有音色的感知。关于较底层的认知,人和人之间的差异相对比较小。 中层mid-level:有了底层认知收集的基本的材料,我们可以对声音进行进一步的解读和理解。在中层认知的范围里,我们可以将不同的振幅和频率解读为语音、乐器、节奏等符号化的内容。我们常说的“视唱练耳”,练的其实就是中层认知能力。所以,在中层的认知,人和人之间的差异就大起来了,因为这通常和训练以及经验有关。 高层high-level:中层认知提供了声音内容的解读。那么接下来这些内容就要触发一些应激反应了。典型的应激反应就是情绪。比如听到了舒缓的音乐,你也会感觉到血压降低;听到了领导的夸奖,你会开心得热泪盈眶。关于高层的认知,人和人之间的差异进一步拉大。 声音让一个人听起来感觉到明亮,或者感觉到干或湿,可以这样解释:明亮还是暗淡:显然,这种感受发生在中高层认知范围内。一方面,虽然某些不同和弦之间在声学上确实存在能量大小的区别(比如通常所说的大三和弦比小三和弦要响一些);但是用力弹的小三和弦和轻轻弹的大三和弦听起来依然是后者明亮一些。所以这并不是一个底层感知能解释的现象。对于和弦的听感,很大程度上由经验所决定。你的音乐老师每次给你弹这两个和弦的时候就用明亮暗淡这种词;每次你看电影或者电视的时候,明亮的画面往往搭配“明亮”的和弦,等等……这些生活经验教会了你如何判别明亮的和暗淡的和弦(或者音色),在你头脑中形成了刻板印象stereotype。

影剧院、音乐厅的声学吸音处理

剧院建筑是指可以进行舞台表演的观演建筑,主要特征是由两个相对独立的基本空间组成,一个是舞台空间,一个是观众厅空间,舞台空间为表演区域,观众厅空间为观看区域,由于搬运道具、演员上下场以及设置多重布景和舞台机械等需要,通常设有单独的舞台空间,以镜框式台口与观众厅藕连。也有的剧场具有开敞式舞台,如伸出式舞台、中心式舞台等。这种剧场以演出话剧、戏曲以及其他小型表演者居多。除了有些地方戏剧场乐队是在镜框式台口之内的侧台上伴奏,故不设乐池外,其他镜框式舞台前部都设有乐池。 一般在计算剧院体积时,只计算观众厅的体积。剧院建筑以歌剧院为代表,还有话剧院、多用途剧院等。现代剧院多为多用途剧院。本文所介绍的剧院主要是指可以演出歌剧的大型多功能剧院。 剧院建筑的建筑声学设计指标有许多,公认比较重要的有如下几项。 1、混响时间 歌剧院观众厅设计,要考虑音乐与人生的丰满度,同时要兼顾唱词、语言等的清晰度,因而混响时间通常比相同规模的音乐厅要短些。对于歌剧院来说,如何在音乐丰满和唱词清晰的的最佳值之间取值,至今有两种不同观点。 一种观点认为:歌剧演唱,唱词贯穿全剧,要了解剧情,应充分满足清晰度的要求,主张采用较短的混响时间,并适当兼顾音乐伴奏的丰满度。而传统歌剧院由于大量使用丝绒帘幕、软包座椅和地毯,以及每座容积小等因素,混响时间很短,但知名度却很高,这成为持有这一观点的依据,见下表 另一种观点则认为歌剧院纯属音乐范畴,自然应以丰满为主,且歌剧听众对传统歌剧的剧情都很熟悉,故适当兼顾唱词的清晰度即可。对此应取较长的混响时间,一般建议取略低于同体积音乐厅的混响时间,即1.5~1.6s(500Hz)。同样也列举国际上一些长混响的著名歌剧院作为论证,见下表

浅谈音乐厅声学设计发展史

浅谈音乐厅声学设计发展史 舞台在音乐厅当中扮演着不可替代的角色,重要之性无需多言,早期的舞台声学设计侧重考虑改善观众席的声学环境,合理的舞台声学设计不仅可以改善观众厅的听闻环境,更可改善舞台本身的声学环境,创造出有利于演奏者的声学条件,演的高质量才可达到听闻的高质量。赛宾:专业做音乐厅声学设计。本文通过回顾厅堂舞台声学的实践与理论研究成果,解读有利于演奏者声学条件的舞台声学设计方法。 1 引言 浅谈音乐厅声学设计发展史。自1895年赛宾发现混响时间,人们开始科学地对待室内声学。而在很长一段时间内,其焦点都是围绕观众厅的声学特性,以及听众的听闻效果,而对表演者的听闻条件,舞台声学设计则有所忽视。毫无疑问,表演者与听众,舞台与观众厅共同构成观演主体与观演空间,二者的配合才能达到完美的观演、视听效果。 音乐厅是供交响乐(包括民族音乐)、室内乐及声乐演出的专用厅堂,它是音质要求最高的观演场所,由于音乐厅建筑投资维护费用较高,也有多功能剧场设可移动乐罩兼音乐演奏功能。本文通过回顾音乐厅堂舞台声学的实践与理论研究成果,解读有利于演奏者的舞台声学设计的方法。 2 舞台演奏直达声的分布与衰减 据统计,古典音乐厅舞台(乐台)面积平均约为158m2,近现代音乐厅乐台面积平均为203m2,交响乐演奏时乐队乐器人数较多。我们按宽18m,深10m考虑,舞台对角线约为20m,乐师间最近与最远距离的比值可以达1:20,我们知道乐师间听闻的直达声随距离增大而衰减,乐师间相互的遮挡引起进一步的衰减,特别是在高频段,同时乐队中不同乐器的声功率级有差异,因此,相邻、相隔乐师间的听闻效果相差较大,若舞台上无任何反射界面,乐师间的相互听闻条件与整体感很难保证。 3 早期古典“鞋盒”式音乐厅尽端式舞台“乐罩” 浅谈音乐厅声学设计发展史。在长期经验与技术限制的基础上,古典音乐厅多为“鞋盒”式,矩形平面形体且相对窄而高,具有混响时间长,早期反射声丰富,音质效果良好,由于理论研究的滞后,在较长一段时间很多人认为只有“鞋盒式”音乐厅才能获得完美音质。古典音乐厅均采用尽端式舞台设计,即演奏台设在观众厅的尽端部位,舞台除面向观众席开口一侧,均有建筑界面包围。其中包括世界公认的三座音质最好的音乐厅:维也纳音乐厅,阿姆斯特丹音乐厅以及波士顿音乐厅,它们的舞台均为尽端式,舞台侧墙为八字形,向观众席倾斜,开口宽度比观众席稍窄,舞台面积在150~160m2,乐队布置紧凑,顶板面向观众席方向微倾斜,舞台侧墙和顶板均可给舞台反射声,有利于乐师相互听闻,并把部分声能反射给观众席,使前排听众获得较好的融合声。其中波士顿音乐厅舞台深约10m,舞台平均宽度约15~16m、顶部平均高度约12~13m。尽端式舞台至今仍然是现代音乐厅常用的舞台形式,特别是对于容量不大的厅堂。 4 环绕式厅中心式舞台与“浮云式”反射板 1963年,由德国建筑师Hans Scharoun和声学家L.Cremer设计的柏林爱乐音乐厅,采用山地葡萄园式座位布置,即中心式环绕舞台形式,并获得了优良的音质效果,从此动摇了只有“鞋盒”式厅才能产生完美音质的神话。中心式舞台的布置方式为观众席环绕舞台四周,这种形式能够使大容量厅堂内的后排听众尽可能接近演奏者,从而获得足够强度的直达声,但相对于舞台空间,中心式舞台四周均为观众席,缺乏反射接口,通常只能通过顶部悬吊反射板未改善乐师间的相互听闻。 1965年,美国声学家L.L.Beranek和T.J.Schultz对早期声能与混响声能的比值对音质的重要影响做了新的论述,研究了声能比对音乐丰满度、温暖度及清晰度的影响,他们还通过人工合成声场试验发现早期声中以高频成份对清晰度、丰满度起主要作用,而只要后期混响能中有丰富的低频成份就能得到温暖感。这一发现对于舞台反射板设计,尤其是“浮云式”舞台反射板设计具有很重要的意义。舞台上空采用非连续声反射板(“浮云式”反射板),在中高频具有良好反射性能,同时可使低频声在反射板后面的舞台空间里充分地混响,从而给音乐增加了温暖感。1989年丹麦声学家J.H.Rinde研究表明,对于浮云式反射板,低频反射特性主要取决于反射板的相对密度,而与单个反射板的大小关系不大;高频反射特性则主要取决于反射板的尺寸以及板间的距离,为舞台反射板设计提供进一步的理论基础。 5 有利于演奏者的声学条件实验与舞台音质评价研究 浅谈音乐厅声学设计发展史。从19世纪70年代末开始声学家们开始对有利于演奏者的舞台声学进行系统的研究。典型的研究有,新西兰声学家MarshalI.A.H于1978通过对已建成的若干大厅进行分析,并且做了一系列的仿真实验,在消声室对演奏声用录音,再经过适当的处理用扬声器重放,模拟不同时间序列、频率特性的反射声回馈给演奏者(三重奏组),并记录演奏者的主观感受,较为系统地提出有利于舞台音乐演奏的声学条件,具体内容为:1)舞台早期反射声对演奏的支持是很重要的,且反射声延时不能过长,有利于相互听闻的延时范围是17~35ms;2)反射声中的高频成分对音乐演出至为重要。500HZ以下的反射声对演奏支持是有害的,建议对500Hz以下的声音相对降低3dB;3)当演奏者之间的反射声声压级超过4dB,演奏的不平衡将被察觉,建议以3dB为标准设计不同乐器之间的反射声声压级差。 1989年,声学家GADE.A.C以演奏者为研究对象,对丹麦和英国各8个厅堂做了舞台音质评价的实验,其中主观评价参数有:混响感、演唱演奏支持感、音色质量、活跃感、相互听闻以及整体感觉,研究指出,演奏者在自己熟悉的厅堂,关注的是早期声能的支持,而在不熟悉的厅堂演出,首先关注的是厅堂混响感的支持。客观评价主要包括有混响时间RT、早期衰变时间EDT、舞台支持因子ST(E)、以及低音比EDTF。GADE,A.C在对16个厅堂的测量分析后,指出:演奏者的主观感受,包括自身演奏的轻松感、支持感以及整体演奏的协调轻松感与

声学实验

3.2混响时间的测量 3.2.1 实验目的 混响时间是反映室内音质状况的重要指标之一,也是目前建筑专业人员进行厅堂音质设计可以量化的主要依据。通过对厅堂混响时间的测量,学会用定量的方法了解分析室内的音质情况。 3.2.2 实验内容 测量厅堂的混响时间。 3.2.3 实验仪器 噪声信号发生器,功率放大器,扬声器,传声器,声频频谱仪(倍频带滤波器或1/3倍频带滤波器)和声级记录仪,也可以用建筑声学分析仪以及建筑声学测试软件。仪器组合的举例如声图-1所示。 3.2.4 实验原理 混响时间,是指声音已达到稳态后声源停止发声,室内平均声能密度自原始值降至其百万分之一(衰减60dB )所需的时间。通过测量记录这一衰减过程,可以得到厅堂的混响时间(s)。 混响时间的测量方法主要有稳态噪声切断法、脉冲响应积分法,最近不少仪器还可以使用MLS 最大长度序列数法测量脉冲响应。 稳态噪声切断法是最常见的,使用起来也最方便。先在房间内用声源建立一个稳定的声场,然后使声源突然停止发声,用传声器监视室内声压级的衰变,同时记录衰变曲线,最后从衰变曲线计算声压级下降60dB 的时间而测得混响时间。 脉冲积分法是对常规测量方法的巨大改进。采用脉冲声源(如发令枪、电火花发生器等见声图-2所示),测量混响时间得到的曲线比较平滑,波动小,不但能很精确得出混响时间,还能算出EDT 等声学参数。 MLS 最大长度序列数法测量混响时间也是脉冲响应积分法的一种,可以很简便地求出系统的脉冲响应,并可抑制背景噪声的影响,在低信噪比的情况下测量混响时间。如果环境很嘈杂或者房间太大,用常规的方法无法获得足够的信噪比,使用MLS 模式测量可以得到较好的效果。 3.2.5 实验步骤 声图-1 用白噪声源测量混响时间的设备装置 声图-2 用脉冲声源测量混响时间的设备装置

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