CONSTRUIRE UN AMPLIFICATEUR AVEC TRANSISTORS JFET POUR GUITARE ELECTRIQUE
1. Historique de l'amplificateur pour guitare.
2. Caractéristiques techniques d'un amplificateur guitare.
3. Avantages et inconvénients de construire son amplificateur.
4. Pourquoi utiliser les transistors JFET ?
5. Construction du projet.
6. Conclusion.
7. Mise à jour.
8. Sources.
1. Historique de l'amplificateur pour guitare.
Dans les années 1930
Invention de la Rickenbacker « Frying Pan », par le guitariste George Beauchamp et Adolph Rickenbacker. C'est la première guitare équipé de micros, ce qui oblige les fabricants à s'associer avec Van Nest, un fabricant de radios basé à Los Angeles, et de commercialiser la Frying Pan accompagnée de son propre amplificateur.
Rickenbacker Frying Pan & ampli Van Nest
Dans les années 1940
Electro String Instrument Corporation, fondé par Adolph Rickenbacker et
George Beauchamp, commercialise une gamme de 4 amplificateurs. Ces
amplificateurs utilisent la même technologie que ceux des radios de
l'époque: tubes électroniques et petits haut-parleurs. Leur puissance est
d'approximativement 10 watts.
Le travail effectué par Electro String Instrument Corporation influence Leo
Fender, travaillant dans un magasin de maintenance d'amplificateurs, à
produire son premier amplificateur en 1946, le Woody Deluxe, ou encore le
Champ 800 en 1948.
Fender Woody Deluxe
Fender Champ 800
Dans les années 1950
La guitare électrique est un instrument de plus en plus prisé, ce qui entraîne les musiciens et surtout les fabricants a
vouloir produire des amplis plus puissants. Fender commercialise le Super
Amp d'une puissance de 50 watts au début des années 50, le Fender
Bassman en 1952 affichant une puissance de 50 watts ( ce modèle n'est
équipé que d'un seul haut-parleur jusqu'en 1954, il sera ensuite doté de 4
haut-parleurs 10 pouces), tout comme le Twin Amp, qui sera modifié en
1958 pour afficher une puissance de 80 watts.
Fender Precision Bass & amplificateur Fender Bassman
La société Univox, fondé par Tom Jennings, ouvre ses portes en 1951 et
produit le VOX AC30 en 1957. Cet amplificateur affiche une puissance de
30 watts et est équipé de 2 haut-parleurs.
Vox AC30
Dans les années 1960

Marshall JTM45
Jim Marshall démarre la production de son modèle JTM45, inspiré du
Fender Bassman. Ce modèle a ses haut-parleurs séparés du reste de l'ampli dissociant ainsi la « tête » du baffle. Le JTM45 affiche une puissance de 50
watts, et le JTM 100 commercialisé en 1965 affiche de son coté 100 watts.
Le JTM 100 est le premier amplificateur guitare à avoir un étage redresseur transistorisé. En 1967, Marshall commercialise la série JMP, dont la tête
JMP Super Lead 100 watts à lampes.
En 1967 toujours, Robert Gallien travail sur les premiers amplis guitare à transistors. Il parvient à mettre au point le GMT 226A, affichant 220 watts
qui sera utilisé par Carlos Santana.
Pendant ce temps, Randal Smith, fondateur de Mesa-Boogie, réalise des
modifications sur des amplis Fender pour y rajouter du gain et de la
puissance. Carlos Santana fait partie des utilisateurs de ces amplis
customisés.
Dans les années 60, la société Ampeg se spécialise dans les amplificateurs
au son « clair » à fort volume. En 1969, Ampeg construit la tête
d'amplificateur basse SVT, d'une puissance de 300 watts.
Ampeg SVT 300 watts
Dans les années 1970
En 1971, Mesa Boogie commercialise son premier modèle sous le nom de
« Mark I », disponible en 60 watt ou 100 watt. Il est équipé de 2 canaux et
d'un haut-parleur 12 pouces. Quelques années plus tard, le « Mark II »
introduit le système de footswitch (pédalier) pour passer d'un canal à
l'autre.
La société Laney produit au début des années 70 le premier amplificateur
destiné au heavy metal, le stack LA100BL 100 watt. Cet amplificateur
« high-gain » est adopté par Tony Iommi de Black Sabbath.
Laney LA100BL
En 1974, Musicman, société apparentée à Fender, commercialise le « Sixty Five », un amplificateur conçu autour d'un étage de
pré-amplification transistorisé et d'un ampli de puissance à lampes.
En 1975, Marshall ajoute un « Master Volume » à ses amplis permettant de
pousser la saturation de l'étage de pré-amplification indépendamment du
volume sonore.
La même année, la société japonaise Roland commercialise le « JC-120 Jazz
Chorus Guitar Amplifier », un amplificateur stéréo transistor de 2 x 60
Watts 2 canaux doté de 2 haut-parleurs 12 pouces. Cet ampli est le premier
amplificateur équipé d'un effet chorus obtenu par mélange acoustique de
deux sons déphasés produits par 2 amplificateurs indépendants.

JC-120 Jazz Chorus Guitar Amplifier
Dans les années 1980
En 1980 la société Scholz Research & Development Inc commercialise le
« Power-Soak », un atténuateur de puissance permettant de pousser le
master tout en conservant un faible volume sonore.
Power-Soak
Deux ans plus tard, elle commercialise le « Rockman »,
un mini-ampli pour casque stéréo qui sera souvent utilisé en studio a cette
époque grâce aux sons orignaux et réalistes qu'il peut produire.
Rockman
En 1989, Andrew Barta fonde la société Tech 21 et conçoit le « Sansamp »,
un boîtier simulateur d'amplificateur/haut-parleur grâce à la technologie
MOSFET.
Sansamp
Dans les années 1990
En 1994, Fender commercialise son modèle Blues Deluxe qui deviendra l'un des amplificateurs les plus utilisés dans le monde. Le Blues Deluxe est un amplificateur combo de 40 watt lampes. L'étage de pré-amplification type mono-canal doté de 2 niveaux de gain commutables via un pédalier.
Fender Blues Deluxe
À partir de 1996, le Blues Deluxe sera modernisé et sera commercialisé sous le nom de Hot Rod Deluxe. Il sera dotée de 3 niveaux de gain
commutables.
Fender Hot Rod Deluxe
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2. Caractéristiques techniques d'un amplificateur guitare.
Fonctionnement
Le fonctionnement d'un amplificateur de guitare est basé sur l'interaction
des différentes parties dont il est conçu. Selon le modèle, les parties
seront différentes mais trois d'entre elles sont primordiales pour pouvoir
générer le son de la guitare: le préamplificateur, l'amplificateur de
puissance et le haut-parleur (même si celui ci n'est pas obligatoirement
présent, en prenant en considération les têtes d'amplis, mais il reste
indispensable pour pouvoir sonoriser l'instrument).
Préamplificateur
Quand le signal issu de la guitare arrive à l'étage de pré-amplification, son
amplitude n'est que de quelques dizaines de mini-volts. Le préamplificateur
adapte ce signal avant d'entrer dans l'étage dit de «puissance».
En général, le préamplificateur dispose de plusieurs type de réglages:
-Gain
-Basses
-Médiums
-Aigus
Le gain est le réglage principal du préamplificateur. Il permet d'ajuster le
coefficient d'amplification appliqué au signal provenant de la guitare. Si le
préamplificateur est destiné a produire une distorsion, un gain élevé
appliqué sur le signal permettra d'obtenir se son dit « overdrive ». Les trois
autres réglages servent pour la section d'égalisation.
Un amplificateur de guitare peut avoir plusieurs étage de pré-amplification
indépendants, appelés canaux.
La configuration la plus commune sur le marché comporte 2 canaux:
-canal « low gain » pour les sonorités dites « clean »
-canal « high gain » pour la distorsion
Les différents canaux peuvent être sélectionnés en général via un switch
sur la façade de l'amplificateur, ou en cours de jeu via un pédalier si
l'amplificateur en est doté.
Amplificateur de puissance
L'étage dit de « puissance » transforme le signal issu du préamplificateur en
un signal d'amplitude suffisante pour alimenter les haut-parleurs. Cet étage
ne dispose pas systématiquement d'un contrôle de gain, cependant, quand
il est présent, il est dénommé « Master » pour ne pas le confondre avec le
gain présent dans le préamplificateur. Il permet de gérer indépendamment
le volume général de la distorsion du préamplificateur.
Les différentes classes de fonctionnement:
-Amplificateurs Classe A: ce circuit au fonctionnement asymétrique procure une meilleure linéarité en son « clean » que le classe B. L'inconvénient du circuit classe A est son faible rendement, le réservant aux -amplificateurs de faible puissance.
-Amplificateurs Classe B ou Classe AB: ce circuit au fonctionnement symétrique permet d'atteindre de plus fortes puissances que la classe A. C'est la classe la plus rependu des amplificateurs pour guitare électrique.
-Amplificateurs Classe D: les étages de puissance à commutation, grâce à leur rendement élevé, permettent de réaliser des amplificateurs plus légers et capables, grâce à leur faible consommation, d'absorber sans conséquences de fortes crêtes de modulation.
Haut-Parleur

Le haut-parleur transforme le signal électrique issu de l'étage de puissance
en un son. Les haut-parleurs d'un amplificateur pour guitare électrique
peuvent être montés soit en configuration « baffle ouvert », privilégiant la
dynamique au détriment du rendement acoustique et des fréquencesbasses, ou en « baffle clos » plus apte à la restitution des basses
fréquences.
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3. Avantages et inconvénients de construire son amplificateur.
Grâce à internet, construire son amplificateur est beaucoup plus facile
qu'avant, mais ce n'est pas pour autant à la portée de tous. Il faut avoir un
minimum de connaissance en électronique, savoir lire et comprendre un
schéma par exemple. Le fait de travailler avec des composants
électroniques comporte un minimum de risques, et mettre en place ce
projet en respectant les normes de sécurités est impératif. Il ne faut pas
oublier que construire son amplificateur peut signifier rater la construction,
et la moindre erreur peut compromettre le projet.

Contrairement à un amplificateur que l'on achète en magasin, un ampli
« fait maison » ne peut être testé qu'a la fin de la construction, ce qui
implique que si le son ne vous convient pas, vous ne pouvez pas revenir en
arrière et en choisir un autre.Il ne faut pas oublier qu'un tel projet prend du
temps, et qu'on ne peut pas l'entreprendre sur un coup de tête. Il faut
d'abord réfléchir au choix de chaque étage de l'amplificateur, de la place
que ceux ci prennent, mesurer chaque élément pour pouvoir les incruster
et faire en sorte que la façade de l'amplificateur suive une logique et sois
compréhensible a l'utilisation.
Cependant, construire sois-même son amplificateur apporte une
satisfaction qu'on ne peut pas avoir en l'achetant en magasin. Pouvoir le
personnaliser, que ce soit au niveau de ses composants ou de son
apparence, permet d'avoir un amplificateur unique en son genre. Le coût
total d'un tel projet peut être avantageux selon le type d'amplificateur
souhaité, tout dépendant évidemment des composant utiles a sa
fabrication. Pour un néophyte , l'élaboration d'un tel projet peut être
facilité par la mise sur le marché de kits comprenant tout les composant
nécessaire, ainsi que le mode d'emploi expliquant les différentes étapes de
la construction. Pour une personne plus expérimentée, plusieurs sites
mettent a disposition des plans et des schémas pour pouvoir réaliser
chaque partie de l'ampli indépendamment, et ainsi avoir le son que l'on
désir. De plus, la possibilité de recycler des appareils défectueux et y
récupérer des composants électroniques ou d'autres éléments en bonne
état permet de diminuer le coût global de la construction.
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4. Pourquoi utiliser les transistors JFET ?
Choix de l'amplificateur: Lampes ou transistors ?
Avant de pouvoir expliquer pourquoi utiliser des transistors Jfet, penchons
nous sur la question la plus récurante d'un guitariste quand il choisit son
amplificateur: ampli à lampes ou à transistors?
Les amplificateurs pour guitare électrique, à leurs création dans
les années 1930 et pendant plusieurs dizaines d'années, étaient conçus à
base de lampes. Dans les années 1960, la technologie transistor apparaît
dans l'univers de l'amplification de guitare. Cette technologie n'a jamais
réussi à détrôner celle de la lampe dans le monde de la musique, en
particulier dans le rock, à cause de l'image qui va avec, la lampe étant
réputée indispensable pour un son de qualité. Les transistors ont alors
l'image d'amplificateur destiné au son clair, souvent utilisé dans le jazz. Du
fait que la technologie transistor est moins onéreuse que celle des lampes,
on l'associe souvent a des amplificateurs de moins bonne qualité. Cette
idée étant soutenue par la stratégie marketing des constructeurs qui
produisent d'excellents amplis à lampe d'un coté, et des modèles
économiques à base de transistors de l'autre. C'est un fait: un transistor ne
sature pas de la même façon qu'une lampe. Le transistor écrêtera
brutalement le signal, alors qu'une lampe le fait plus en douceur (soft
clipping). Et pourtant, les transistor à effet de champ, comme les Jfet, ont
un comportement similaire aux lampes. Pour cette raison, ils sont souvent
utilisés dans la construction de pédales à effet et d'amplis hybrides dans le
but d'imiter le son « lampe ».
Finalement, le choix entre transistors et lampes dépend tout simplement
du guitariste. Les deux technologies ont leurs avantages et leurs
inconvénients, tout dépend du son souhaité par l'instrumentiste.
Le transistor Jfet

En se basant sur le fait qu'un Jfet à un comportement similaire à une lampe,
nous allons essayer de comprendre son fonctionnement.
Un transistor de type JFET (Junction Field Effect Transistor) est un
transistor à effet de champ. Son fonctionnement est basé sur l'action d'un
champ électrique sur un canal composé d'un seul type de porteurs de
charges mobiles, ce qu'on appelle plus communément un transistor
unipolaire. Ce canal est un semi-conducteur avec un excédent d'électrons
(dopage de type N), ou de trous (dopage de type P). La présence d'un
champ électrique peut autoriser la conduction électrique dans ce canal ou la
réduire.
Par rapport à un transistor bipolaire, il présente l'intérêt d'avoir une
impédance d'entrée supérieure au mégohm, ce qui le rend intéressant dans
certains montages, plus particulièrement comme étage d'entrée d'un
circuit d'amplification. La capacité d'entrée du transistor est faible
(quelques picofarads). Cette résistance d'entrée élevée et cette faible
capacité d'entrée donnent aux transistors à effet de champ des
caractéristiques proches de celles des tubes à vide.
Dans les transistor de type Jfet, la grille est directement en contact avec le
canal.
Il existe deux type de Jfet:
-les transistors Jfet canal N:
-les transistors Jfet canal P:

La principale différence entre un transistor bipolaire et un Jfet est que le
transistor bipolaire est commandés en courant alors que le Jfet est
commandé en tension, comme une lampe.
Le transistor est formé par une couche de semi conducteur peu dopée (canal) placée entre deux couches de semiconducteur de dopage opposé et reliées entre elles pour former
l'électrode que l'on nomme la grille. Les extrémités du canal forment deux
autres électrodes nommées le drain et la source. La tension entre le drain
et la source est positive, et celle entre la grille et la source, appelé jonction
PN, est négative. Quand cette tension augmente, cela fait croître les zones
non conductrices autour du canal jusqu'au pincement de celui-ci. La
conduction du canal est donc modulée par la tension.
Principe d'un JFET à canal N
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5. Construction du projet.
Choix des différents éléments de l'amplificateur
Pour ce projet, j'ai décidé de créer un amplificateur à 2 canaux, un canal
pour le son « clean » et l'autre pour la distorsion. Bien évidemment, les
deux préamplificateurs seront de technologie transistor Jfet.
En allant sur le site http://techniguitare.com/, J'ai pu faire mon choix sur un
large nombre de projet de construction basée en JFET.
Pour le canal Clean, j'ai choisi de construire le DuoClean Fet
Twin/JTM45/JC120, qui comme son nom l'indique permet, selon les
réglages, d'obtenir un son proche de plusieurs amplificateurs déjà existant.
On peut le retrouver sur cette page:
http://techniguitare.com/forum/realisation-montage/multiclean-fet-twin
jtm45-jc120-duoclean-page4-t7189.html
Pour le canal de distorsion, j'ai choisi de construire le Diefet, qui est un
simulateur de l'amplificateur Diezel VH4, faisant partie des amplis dit « high
gain ». On peut le retrouver sur cette page:
http://techniguitare.com/forum/realisation-montage/diefet-simulation
ampli-diezel-vh4-t7386.html
En ce qui concerne la partie puissance, j'ai trouvé un kit de puissance (classe
D) nommé le AUDIOPHONICS TRIPATH TA2022 Mini-Kit DIY pouvant atteindre
2 x 90 Watts sous 4Ω. On peut le retrouver sur cette page:
http://www.audiophonics.fr/audiophonics-tripath-ta2022-minikit-diy
transformateur-150va-p-4760.html
En ce qui concerne les haut parleurs, pour une question de budget je ne
vais pas pouvoir y intégrer la baffle. J'opte donc pour l'option de créer
simplement la tête de l'amplificateur. Une sortie haut parleur sera donc
prévu dans la construction. Lors des tests, j'utiliserais par conséquent un
baffle 2x12 pré-construit.
Canal Clean
Voici quelques information concernant le DuoClean.
Schéma
Layout
PCB

Partlist
Potentiomètres :
BASS 470k log
GAIN 1meg
MID 10k lin
TREBLE 220k lin
Résistances:
R1 1M
R2 68k
R3 100k
R6 1k
R7 33k
R8 100k
R9 100k
R10 1k
Condensateurs:
C1 180p
C2 180p
C3 47n
C4 150p
C5 220p
C6 100u en
rapport avec la tension d'alim
C7 27n
C8 47n
C9 22u 6.3V
C10 22n
C11 39n
C12 470n
SI :
D4 1N4148
D5 1N4148
Q2 J201
Q4 J201
Canal High Gain
Voici quelques information concernant le Diefet.

Schéma
Layout
PCB
Partlist
Condensateurs :
C1 470p
C2 10n
C3 470p
C4 100p
C5 220p
C6 47n
C7 1n
C8
15n V1.1 / 3.3n V1.21
C9 100u 16V
C10 220p
C11 680p
C12 22n
C13 22n
C14
100u 16VC15 3.3n (je recommande 10n + mod R25 + mod pot presence)
C16 1u 16V
C17 1u 16V
C18 1u 16V
C19 6.8n
C20 47p
C21 220p
C22 470p
C23 100p
C24 47p
C25 1n
C26 100n
C27 1n
C28 470p V1.1 / 220p V1.21
C29
22n
C30 22n
C31 100n
C32 absent V1.1 / 1n sur potar de Gain V1.21
C34
10u 16V
C35 6.8n
Résistances :
R1 68k
R2 1M
R4 4.7k
R5 220k
R7 470k
R9 220k
R11 2.2k
R1210k
R13 470k
R14 1M
R16 47k V1.1 / 20K V1.21
R17 10k
R18 220k
R20 2.2k
R21 56k (470k pour plus de volume)
R22 220
R23 39k
R24 10k
R25 22k (je
recomande strap à la place si mod C15 PRES)
R26 470
R27 120k
R28 39k
R29 220k
R30 47k
R31 33k
Trimmers :
R3 100k TRIM - CA9 Horizontal
R8 470k TRIM - CA9 Horizontal
R10 100k TRIM - CA9 Horizontal
R15 470k TRIM - CA9 Horizontal
R19 100k
TRIM - CA9 Horizontal
Potentiomètres :
DEEP 10K lin V1.1 / 5K lin V1.21
GAIN 100k log
PRES 22k lin (100K
log si modif couplée à C15 R25)
BASS 1M log
MID 22k lin
TREBLE 220k lin
VOLUME 100l Log
Actifs :
D1 1N4148
D2 1N4148
D3 1N4004
IC1 TL072
Q1
J201
Q2 J201
Q3 J201
Q4 J201
Q5 J201
Commandes
Les PCB seront directement commandé sur le site
http://techniguitare.com.
La partie puissance sera commandé sur http://www.audiophonics.fr/.
Pour le reste, les commandes se feront sur http://www.futurlec.com/ et
http://www.tube-town.net/ttstore/. Pour certains éléments, je vais pouvoir
récupérer certaines pièces sur des amplificateurs hors service que j'ai à
disposition.
Problèmes rencontré lors de la construction
Plusieurs problèmes me sont arrivés lors de l'élaboration de ce projet. Tout
d'abord, la commande que j'ai passé sur le site http://www.futurlec.com/
n'est pas arrivé dans les délais que j'avais espéré. En effet, le problème
était qu'une des pièces que j'avais commandé n'était pas en stock, ce qui
bloqua l'ensemble de ma commande. Et quand elle fut envoyé, plusieurs
erreurs ont été faites sur le nombre de composants que j'avais commandé
(certaines pièces sont arrivés par lot de 20 alors que j'en avais besoin que
de 5, et d'autres ne sont pas arrivés du tout).
Le châssis commandé sur http://www.tube-town.net/ttstore/ n'étant pas à
la bonne taille, la configuration de l'amplificateur a dû être modifié (cetteerreur étant la mienne, ayant mal calculé les longueurs nécessaires).
En ce qui concerne l'amplificateur de puissance, le kit que j'avais espéré
avoir sur http://www.audiophonics.fr/ n'étant plus en stock au moment de
la commande, il sera remplacé par le VMA 2016 de 2x10 watts. Ce
changement ne sera pas permanent, car il n'aura pour but que de vérifier
que l'amplificateur fonctionne correctement. À cause des délais qui me
sont accordé, le changement du VMA 2016 vers le TA 2022 ne se fera
qu'après rendu du mémoire, mais sera tout de même expliqué sur le site
internet.
Pendant les tests du canal « clean », le signal sonore ne ressortait pas au
niveau de l'amplificateur, nous faisant perdre une journée à essayer de
comprendre le problème. En fouillant le forum du site
http://techniguitare.com/, j'ai découvert que les 2 diodes 1N4148 situés
sur le circuit étaient des erreurs de conception. En les retirants, le
préamplificateur peut enfin fonctionner.
Étapes de la construction
À l'arrivé des composants, il a fallu les trier pour pouvoir déterminer ceux
qui servaient au DuoClean, et ceux qui servaient au Diefet.
Triage des composants pour le Diefet

Triage des composants pour le Duoclean
En suivant les layouts et les schémas, on soude les composants sur les PCB.
Premières soudures sur le Duoclean
Soudure du potard de gain du Duoclean
Duoclean terminé
Premières soudures pour le Diefet
Diefet Terminé

Lors du test des deux pré-amplis, voici ce que j'ai remarqué:
-Pour le DuoClean, les switchs permettent effectivement de
modifier le son. On peut ainsi choisir entre un son très sec, typé
Fender, ou un son beaucoup plus chaud, typé Marshall.
-En augmentant le gain du DuoClean, on peut observer un son de
type crunch se former, au point ou, quand le gain est à fond, le son
ressemble plus fortement à une distorsion.
-Aucun soucis au niveau du Diefet, une distorsion très agressive, les
potards Deep et Présence modifiant le son de manière
significative.
Après avoir testé les deux pré-amplis, je
commence la construction de l'amplificateur. Pour cela, je prépare un
schéma, et je prépare la façade de l'ampli.
Façade terminée
Transformateur

Mise en place des composants dans le châssis
Après avoir tout soudé, percé et branché, voici le résultat:
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6. Conclusion.
Construire son amplificateur est une expérience très enrichissante. Le fait
de pouvoir comprendre comment il marche, d'avoir soudé les composants
font que le moment fatidique du test est très excitant. Le projet, à mon
avis et ce malgré les problèmes rencontrés, a été un succès. Le changement
d'amplificateur de puissance ne fera qu'améliorer le rendu.
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7. Mise à jour.
Après réception du kit d'amplification, le TA2022 a pu être installé. Le transformateur a du être changé car l'ancien était défaillant, ce qui a retardé la finalisation du projet. L'amplificateur de guitare fonctionne enfin. Cependant, des modifications seront sûrement nécessaires dans le futur car le résultat n'est pas à la hauteur de mes espérances. Les prises test sont écoutables à cette adresse: http://soundcloud.com/m-moireamplitest.
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8. Sources.
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