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excel中的概率統(tǒng)計非常好的資料[共41頁]

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1、數(shù)理統(tǒng)計實驗 1 Excel基本操作 1.1 單元格操作 1.1.1 單元格的選取 Excel啟動后首先將自動選取第A列第1行的單元格即A1(或a1)作為活動格,我們可以用鍵盤或鼠標(biāo)來選取其它單元格.用鼠標(biāo)選取時,只需將鼠標(biāo)移至希望選取的單元格上并單擊即可.被選取的單元格將以反色顯示. 1.1.2 選取單元格范圍(矩形區(qū)域) 可以按如下兩種方式選取單元格范圍. (1) 先選取范圍的起始點(左上角),即用鼠標(biāo)單擊所需位置使其反色顯示.然后按住鼠標(biāo)左鍵不放,拖動鼠標(biāo)指針至終點(右下角)位置,然后放開鼠標(biāo)即可. (2) 先選取范圍的起始點(左上角),即用鼠標(biāo)單擊所需位置

2、使其反色顯示.然后將鼠標(biāo)指針移到終點(右下角)位置,先按下Shift鍵不放,而后點擊鼠標(biāo)左鍵. 1.1.3 選取特殊單元格 在實際中,有時要選取的單元格由若干不相連的單元格范圍組成的.此類有兩種情況. 第一種情況是間斷的單元格選?。x取方法是先選取第一個單元格,然后按住[Ctrl]鍵,再依次選取其它單元格即可. 第二種情況是間斷的單元格范圍選?。x取方法是先選取第一個單元格范圍,然后按住[Ctrl]鍵,用鼠標(biāo)拖拉的方式選取第二個單元格范圍即可. 1.1.4 公式中的數(shù)值計算 要輸入計算公式,可先單擊待輸入公式的單元格,而后 鍵入=(等號),并接著鍵入公式,公式輸入完畢后按Enter

3、鍵即可確認(rèn)..如果單擊了“編輯公式”按鈕 或“粘貼函數(shù)”按鈕,Excel將自動插入一個等號. 提示:(1) 通過先選定一個區(qū)域,再鍵入公式,然后按 CTRL+ENTER 組合鍵,可以在區(qū)域內(nèi)的所有單元格中輸入同一公式. (2) 可以通過另一單元格復(fù)制公式,然后在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)輸入同一公式. 公式是在工作表中對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的等式.它可以對工作表數(shù)值進(jìn)行加法、減法和乘法等運算.公式可以引用同一工作表中的其它單元格、同一工作簿不同工作表中的單元格,或者其它工作簿的工作表中的單元格.下面的示例中將單元格 B4 中的數(shù)值加上 25,再除以單元格 D5、E5 和 F5 中數(shù)值的和.

4、 =(B4+25)/SUM(D5:F5) 1.1.5 公式中的語法 公式語法也就是公式中元素的結(jié)構(gòu)或順序.Excel 中的公式遵守一個特定的語法:最前面是等號(=),后面是參與計算的元素(運算數(shù))和運算符.每個運算數(shù)可以是不改變的數(shù)值(常量數(shù)值)、單元格或區(qū)域引用、標(biāo)志、名稱,或工作表函數(shù). 在默認(rèn)狀態(tài)下,Excel 從等號(=)開始,從左到右計算公式.可以通過修改公式語法來控制計算的順序.例如,公式=5+2*3的結(jié)果為 11,將 2 乘以 3(結(jié)果是 6),然后再加上 5.因為Excel 先計算乘法再計算加法;可以使用圓括號來改變語法,圓括號內(nèi)的內(nèi)容將首先被計算.公式=(

5、5+2)*3的結(jié)果 為21,即先用 5 加上 2,再用其結(jié)果乘以 3. 1.1.6 單元格引用 一個單元格中的數(shù)值或公式可以被另一個單元格引用.含有單元格引用公式的單元格稱為從屬單元格,它的值依賴于被引用單元格的值.只要被引用單元格做了修改,包含引用公式的單元格也就隨之修改.例如,公式“=B15*5”將單元格 B15 中的數(shù)值乘以 5.每當(dāng)單元格 B15 中的值修改時,公式都將重新計算. 公式可以引用單元格組或單元格區(qū)域,還可以引用代表單元格或單元格區(qū)域的名稱或標(biāo)志. 在默認(rèn)狀態(tài)下,Excel 使用 A1 引用類型.這種類型用字母標(biāo)志列(從 A 到 IV ,共 256

6、 列),用數(shù)字標(biāo)志行(從 1 到 65536).如果要引用單元格,請順序輸入列字母和行數(shù)字.例如,D50 引用了列 D 和行 50 交叉處的單元格.如果要引用單元格區(qū)域,請輸入?yún)^(qū)域左上角單元格的引用、冒號(:)和區(qū)域右下角單元格的引用.下面是引用的示例. 單元格引用范圍 引用符號 在列 A 和行 10 中的單元格 A10 屬于列 A 和行 10 到行 20 中的單元格區(qū)域 A10:A20 屬于行 15 和列 B 到列 E 中的單元格區(qū)域 B15:E15 從列 A 行 10 到列E行 20 的矩形區(qū)域中的單元格 A10:E20 行 5 中的所有單元格 5:5 從行 5

7、到行 10 中的所有單元格 5:10 列 H 中的所有單元格 H:H 從列 H 到列 J 中的所有單元格 H:J 1.1.7 工作表函數(shù) Excel 包含許多預(yù)定義的,或稱內(nèi)置的公式,它們被叫做函數(shù).函數(shù)可以進(jìn)行簡單的或復(fù)雜的計算.工作表中常用的函數(shù)是“SUM”函數(shù),它被用來對單元格區(qū)域進(jìn)行加法運算.雖然也可以通過創(chuàng)建公式來計算單元格中數(shù)值的總和,但是“SUM”工作表函數(shù)還可以方便地計算多個單元格區(qū)域. 函數(shù)的語法以函數(shù)名稱開始,后面是左圓括號、以逗號隔開的參數(shù)和右圓括號.如果函數(shù)以公式的形式出現(xiàn),請在函數(shù)名稱前面鍵入等號(=).當(dāng)生成包含函數(shù)的公式時,公式選項板將

8、會提供相關(guān)的幫助. 使用公式的步驟: A. 單擊需要輸入公式的單元格. B. 如果公式以函數(shù)的形式出現(xiàn),請在編輯欄中單擊“編輯公式”按鈕 . C. 單擊“函數(shù)”下拉列表框 右端的下拉箭頭. D. 單擊選定需要添加到公式中的函數(shù).如果函數(shù)沒有出現(xiàn)在列表中,請單擊“其它函數(shù)”查看其它函數(shù)列表. E. 輸入?yún)?shù). F. 完成輸入公式后,請按 ENTER 鍵. 1.2 幾種常見的統(tǒng)計函數(shù) 1.2.1 均值 Excel計算平均數(shù)使用AVERAGE函數(shù),其格式如下: AVERAGE(參數(shù)1,參數(shù)2,…,參數(shù)30)

9、 范例:AVERAGE(12.6,13.4,11.9,12.8,13.0)=12.74 如果要計算單元格中A1到B20元素的平均數(shù),可用 AVERAGE(A1:B20). 1.2.2 標(biāo)準(zhǔn)差 計算標(biāo)準(zhǔn)差可依據(jù)樣本當(dāng)作變量或總體當(dāng)作變量來分別計算,根據(jù)樣本計算的結(jié)果稱作樣本標(biāo)準(zhǔn)差,而依據(jù)總體計算的結(jié)果稱作總體標(biāo)準(zhǔn)差. (1)樣本標(biāo)準(zhǔn)差 Excel計算樣本標(biāo)準(zhǔn)差采用無偏估計式,STDEV函數(shù)格式如下: STDEV(參數(shù)1,參數(shù)2,…,參數(shù)30) 范例:STDEV(3,5,6,4,6,7,5)=1.35 如果要計算單元格中A1到B20

10、元素的樣本標(biāo)準(zhǔn)差,可用 STDEV(A1:B20). (2)總體標(biāo)準(zhǔn)差 Excel計算總體標(biāo)準(zhǔn)差采用有偏估計式STDEVP函數(shù),其格式如下: STDEVP(參數(shù)1,參數(shù)2,…,參數(shù)30) 范例:STDEVP(3,5,6,4,6,7,5)=1.25 1.2.3 方差 方差為標(biāo)準(zhǔn)差的平方,在統(tǒng)計上亦分樣本方差與總體方差. (1)樣本方差 S2= Excel計算樣本方差使用VAR函數(shù),格式如下: VAR(參數(shù)1,參數(shù)2,…,參數(shù)30) 如果要計算單元格中A1到B20元素的樣本方差,可用 VAR(A1:B20). 范

11、例:VAR(3,5,6,4,6,7,5)=1.81 (2)總體方差 S2= Excel計算總體方差使用VARP函數(shù),格式如下: VARP(參數(shù)1,參數(shù)2,…,參數(shù)30) 范例:VAR(3,5,6,4,6,7,5)=1.55 1.2.4 正態(tài)分布函數(shù) Excel計算正態(tài)分布時,使用NORMDIST函數(shù),其格式如下: NORMDIST(變量,均值,標(biāo)準(zhǔn)差,累積) 其中: 變量(x):為分布要計算的x值; 均值(μ):分布的均值; 標(biāo)準(zhǔn)差(σ):分布的標(biāo)準(zhǔn)差; 累積:若為TRUE,則為分布函數(shù);若為FALSE,則為概率密度函數(shù). 范例:已

12、知X服從正態(tài)分布,μ=600,σ=100,求P{X≤500}.輸入公式 =NORMDIST(500,600,100,TRUE) 得到的結(jié)果為0.158655,即P{X≤500}=0.158655. 1.2.5 正態(tài)分布函數(shù)的反函數(shù) Excel計算正態(tài)分布函數(shù)的反函數(shù)使用NORMINV函數(shù),格式如下: NORMINV(下側(cè)概率,均值,標(biāo)準(zhǔn)差) 范例:已知概率P=0.841345,均值μ=360,標(biāo)準(zhǔn)差σ=40,求NORMINV函數(shù)的值.輸入公式 =NORMINV(0.841345,360,40) 得到結(jié)果為400,即P{X≤400}=0.841345.

13、 注意:(1) NORMDIST函數(shù)的反函數(shù)NORMINV用于分布函數(shù),而非概率密度函數(shù),請務(wù)必注意; (2) Excel 提供了計算標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布函數(shù) NORMSDIST(x),及標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布的反函數(shù) NORMSINV(概率). 范例:已知X~N(0,1), 計算=P{X<2}.輸入公式 =NORMSDIST(2) 得到0.97725,即=0.97725. 范例:輸入公式=NORMSINV(0.97725) ,得到數(shù)值2. 若求臨界值uα(n),則使用公式=NORMSINV(1-α). 1.2.6 t分布 Excel計算t分布的值(查表值)采用TDI

14、ST函數(shù),格式如下: TDIST(變量,自由度,側(cè)數(shù)) 其中: 變量(t):為判斷分布的數(shù)值; 自由度(v):以整數(shù)表明的自由度; 側(cè)數(shù):指明分布為單側(cè)或雙側(cè):若為1,為單側(cè);若為2,為雙側(cè). 范例:設(shè)T服從t(n-1)分布,樣本數(shù)為25,求P(T>1.711). 已知t=1.711,n=25,采用單側(cè),則T分布的值: =TDIST(1.711,24,1) 得到0.05,即P(T>1.711)=0.05. 若采用雙側(cè),則T分布的值: =TDIST(1.711,24,2) 得到0.1,即. 1.2.7 t分布的反函數(shù) Exc

15、el使用TINV函數(shù)得到t分布的反函數(shù),格式如下: TINV(雙側(cè)概率,自由度) 范例:已知隨機(jī)變量服從t(10)分布,置信度為0.05,求t(10).輸入公式 =TINV(0.05,10) 得到2.2281,即. 若求臨界值tα(n),則使用公式=TINV(2*α, n). 范例:已知隨機(jī)變量服從t(10)分布,置信度為0.05,求t0.05 (10).輸入公式 =TINV(0.1,10) 得到1.812462,即t0.05 (10)= 1.812462. 1.2.8 F分布 Excel采用FDIST函數(shù)計算F分布的上側(cè)概率,格式如下: FDIST(變量

16、,自由度1,自由度2) 其中: 變量(x):判斷函數(shù)的變量值; 自由度1():代表第1個樣本的自由度; 自由度2():代表第2個樣本的自由度. 范例:設(shè)X服從自由度=5,=15的F分布,求P(X>2.9)的值.輸入公式 =FDIST(2.9,5,15) 得到值為0.05,相當(dāng)于臨界值α. 1.2.9 F分布的反函數(shù) Excel使用FINV函數(shù)得到F分布的反函數(shù),即臨界值,格式為: FINV(上側(cè)概率,自由度1,自由度2) 范例:已知隨機(jī)變量X服從F(9,9)分布,臨界值α=0.05,求其上側(cè)0.05分位點F0.05(9,9).輸入公式

17、=FINV(0.05,9,9) 得到值為3.178897,即F0.05(9,9)= 3.178897. 若求單側(cè)百分位點F0.025(9,9),F(xiàn)0.975(9,9).可使用公式 =FINV(0.025,9,9) =FINV(0.975,9,9) 得到兩個臨界值4.025992和0.248386. 若求臨界值Fα(n1,n2),則使用公式=FINV(α, n1,n2). 1.2.10 卡方分布 Excel使用CHIDIST函數(shù)得到卡方分布的上側(cè)概率,其格式為: CHIDIST(數(shù)值,自由度) 其中: 數(shù)值(x):要判斷分布的數(shù)值; 自由度(v):指明自

18、由度的數(shù)字. 范例:若X服從自由度v=12的卡方分布,求P(X>5.226)的值.輸入公式 =CHIDIST(5.226,12) 得到0.95,即=0.95或=0.05. 1.2.11 卡方分布的反函數(shù) Excel使用CHIINV函數(shù)得到卡方分布的反函數(shù),即臨界值.格式為: CHIINV(上側(cè)概率值α,自由度n) 范例:下面的公式計算卡方分布的反函數(shù): =CHIINV(0.95,12) 得到值為5.226,即=5.226. 若求臨界值(n),則使用公式=CHIINV(α, n). 1.2.12 泊松分布 計算泊松分布使用POISSON函數(shù),格式如下:

19、 POISSON(變量,參數(shù),累計) 其中:變量:表示事件發(fā)生的次數(shù); 參數(shù):泊松分布的參數(shù)值; 累計:若TRUE,為泊松分布函數(shù)值;若FALSE,則為泊松分布概率分布值. 范例:設(shè)X服從參數(shù)為4的泊松分布,計算P{X=6}及P{X≤6}.輸入公式 =POISSON(6,4,FALSE) =POISSON(6,4,TRUE) 得到概率0.104196和0.889326. 在下面的實驗中,還將碰到一些其它函數(shù),例如:計算樣本容量的函數(shù)COUNT,開平方函數(shù)SQRT,和函數(shù)SUM,等等.關(guān)于這些函數(shù)的具體用法,可以查看Excel的關(guān)于函數(shù)的說明

20、,不再贅述. 2 區(qū)間估計實驗 計算置信區(qū)間的本質(zhì)是輸入兩個公式,分別計算置信下限與置信上限.當(dāng)熟悉了數(shù)據(jù)輸入方法及常見統(tǒng)計函數(shù)后,變得十分簡單. 2.1 單個正態(tài)總體均值與方差的區(qū)間估計: 2.1.1 s2已知時m的置信區(qū)間 置信區(qū)間為. 例1 隨機(jī)從一批苗木中抽取16株,測得其高度(單位:m)為:1.14 1.10 1.13 1.15 1.20 1.12 1.17 1.19 1.15 1.12 1.14 1.20 1.23 1.11 1.14 1.16.設(shè)苗高服從正態(tài)分布,求總體均值μ的0.95的置信區(qū)間.已知σ =0.0

21、1(米). 步驟: (1)在一個矩形區(qū)域內(nèi)輸入觀測數(shù)據(jù),例如在矩形區(qū)域B3:G5內(nèi)輸入樣本數(shù)據(jù). (2)計算置信下限和置信上限.可以在數(shù)據(jù)區(qū)域B3:G5以外的任意兩個單元格內(nèi)分別輸入如下兩個表達(dá)式: =average(b3:g5)-normsinv(1-0.5*)*/sqrt(count(b3:g5)) =average(b3:g5)+normsinv(1-0.5*)*/sqrt(count(b3:g5)) 上述第一個表達(dá)式計算置信下限,第二個表達(dá)式計算置信上限.其中,顯著性水平和標(biāo)準(zhǔn)差是具體的數(shù)值而不是符號.本例中,a =0.05, ,上述兩個公式應(yīng)實際

22、輸入為 =average(b3:g5)-normsinv(0.975)*0.01/sqrt(count(b3:g5)) =average(b3:g5)+normsinv(0.975)*0.01/sqrt(count(b3:g5)) 計算結(jié)果為(1.148225, 1.158025). 2.1.2 s2未知時m的置信區(qū)間 置信區(qū)間為 . 例2 同例1,但未知. 輸入公式為: =average(b3:g5)-tinv(0.05,count(b:3:g5)-1)*stdev(b3:g5)/sqrt(count(b3:g5)) =average(b3:g5

23、)-tinv(0.05,count(b:3:g5)-1)*stdev(b3:g5)/sqrt(count(b3:g5)) 計算結(jié)果為(1.133695, 1.172555). 2.1.3 m未知時s2的置信區(qū)間: 置信區(qū)間為 . 例3 從一批火箭推力裝置中隨機(jī)抽取10個進(jìn)行試驗,它們的燃燒時間 (單位:s)如下: 50.7 54.9 54.3 44.8 42.2 69.8 53.4 66.1 48.1 34.5 試求總體方差的0.9的置信區(qū)間(設(shè)總體為正態(tài)). 操作步驟: (1)在單元格B3:C7分別輸入樣本數(shù)據(jù);

24、(2)在單元格C9中輸入樣本數(shù)或輸入公式=COUNT(B3:C7); (3)在單元格C10中輸入置信水平0.1. (4)計算樣本方差:在單元格C11中輸入公式=VAR(B3:C7) (5)計算兩個查表值:在單元格C12中輸入公式=CHIINV(C10/2,C9-1),在單元格C13中輸入公式=CHIINV(1-C10/2,C9-1) (6)計算置信區(qū)間下限:在單元格C14中輸入公式=(C9-1)*C11/C12 (7)計算置信區(qū)間上限:在單元格C15中輸入公式=(C9-1)*C11/C13. 當(dāng)然,讀者可以在輸入數(shù)據(jù)后,直接輸入如下兩

25、個表達(dá)式計算兩個置信限: =(count(b3:c7)-1)*var(b3:c7)/chiinv(0.1/2, count(b3:c7)-1) =(count(b3:c7)-1)*var(b3:c7)/chiinv(1-0.1/2, count(b3:c7)-1) 2.2 兩正態(tài)總體均值差與方差比的區(qū)間估計 2.2.1 當(dāng)s12 = s22 = s2但未知時m1-m2的置信區(qū)間 置信區(qū)間為 . 例4 在甲,乙兩地隨機(jī)抽取同一品種小麥籽粒的樣本,其容量分別為5和7,分析其蛋白質(zhì)含量為 甲:12.6 13.4 11.9 12.8 13.0 乙:13.1

26、 13.4 12.8 13.5 13.3 12.7 12.4 蛋白質(zhì)含量符合正態(tài)等方差條件,試估計甲,乙兩地小麥蛋白質(zhì)含量差μ-μ所在的范圍.(取α=0.05) 實驗步驟: (1)在A2:A6輸入甲組數(shù)據(jù),在B2:B8輸入乙組數(shù)據(jù); (2)在單元格B11輸入公式=AVERAGE(A2:A6),在單元格B12中輸入公式=AVERAGE(B2:B8),分別計算出甲組和乙組樣本均值. (3)分別在單元格C11和C12分別輸入公式=VAR(A2:A6),=VAR(B2:B8),計算出兩組樣本的方差. (4)在單元格D11和D12分別輸入公式=COU

27、NT(A2:A6),=COUNT(B2:B8),計算各樣本的容量大?。? (5)將顯著性水平0.05輸入到單元格E11中. (6)分別在單元格B13和B14輸入 =B11-B12-TINV(0.025,10)*SQRT((4*C11+6*C12)/10)*SQRT(1/ 5+1/7) 和 =B11-B12+TINV(0.025,10)*SQRT((4*C11+6*C12)/10)*SQRT(1/ 5+1/7) 計算出置信區(qū)間的下限和上限. 2.2.2 m1和m2未知時方差比σ/σ的置信區(qū)間 置信區(qū)間為 . 例5 有兩個化驗員A、B,他們獨立地

28、對某種聚合物的含氯量用相同的方法各作了10次測定.其測定值的方差分別是S=0.5419,S=0.6065.設(shè)σ和σ分別是A、B所測量的數(shù)據(jù)總體(設(shè)為正態(tài)分布)的方差.求方差比σ/σ的 0.95置信區(qū)間. 操作步驟: (1)在單元格B2,B3輸入樣本數(shù),C2,C3輸入樣本方差,D2輸入置信度. (2)在B4和B5利用公式輸入 =C2/(C3*FINV(1-D2/2,B2-1,B3-1)) 和 =C2/(C3*FINV(D2/2,B2-1,B3-1)) 計算出A組和B組的方差比的置信區(qū)間上限和下限. 2.3 練習(xí)題 1. 已知某樹種的樹高服從正態(tài)分布,

29、隨機(jī)抽取了該樹種的60株林木組成樣本.樣本中各林木的樹高資料如下(單位:m) 22.3, 21.2, 19.2, 16.6, 23.1, 23.9, 24.8, 26.4, 26.6, 24.8, 23.9, 23.2, 23.3, 21.4, 19.8, 18.3, 20.0, 21.5, 18.7, 22.4, 26.6, 23.9, 24.8, 18.8, 27.1, 20.6, 25.0, 22.5, 23.5, 23.9, 25.3, 23.5, 22.6, 21.5, 20.6, 25.8, 24.0, 23.5, 22.6, 21.8, 20.8, 19.5, 20.9, 22

30、.1, 22.7, 23.6, 24.5, 23.6, 21.0, 21.3, 22.4,18.7, 21.3, 15.4, 22.9, 17.8, 21.7, 19.1, 20.3, 19.8 試以0.95的可靠性,對于該林地上全部林木的平均高進(jìn)行估計. 2. 從一批燈泡中隨機(jī)抽取10個進(jìn)行測試,測得它們的壽命(單位:100h)為: 50.7,54.9,54.3,44.8,42.2,69.8,53.4,66.1,48.1,34.5. 試求總體方差的0.9的置信區(qū)間(設(shè)總體為正態(tài)). 3. 已知某種玉米的產(chǎn)量服從正態(tài)分布,現(xiàn)有種植該玉米的兩個實驗區(qū),各分為10個小區(qū),

31、各小區(qū)的面積相同,在這兩個實驗區(qū)中,除第一實驗區(qū)施以磷肥外,其它條件相同,兩實驗區(qū)的玉米產(chǎn)量(kg)如下: 第一實驗區(qū): 62 57 65 60 63 58 57 60 60 58 第二實驗區(qū): 56 59 56 57 60 58 57 55 57 55 試求出施以磷肥的玉米產(chǎn)量均值和未施以磷肥的玉米產(chǎn)量均值之差的范圍(α=0.05) 3 假設(shè)檢驗實驗 實驗內(nèi)容:單個總體均值的假設(shè)檢驗;兩個總體均值差的假設(shè)檢驗;兩個正態(tài)總體方差齊性的假設(shè)檢驗;擬合優(yōu)度檢驗. 實驗?zāi)康呐c要求:(1)理解假設(shè)檢驗的統(tǒng)計思想,掌握假設(shè)檢驗的計算步驟;(

32、2)掌握運用Excel進(jìn)行假設(shè)檢驗的方法和操作步驟;(3)能夠利用試驗結(jié)果的信息,對所關(guān)心的事物作出合理的推斷. 3.1 單個正態(tài)總體均值μ的檢驗 3.1.1 s2已知時μ的U檢驗 例1 外地一良種作物,其1000m2產(chǎn)量(單位:kg)服從N(800, 502),引入本地試種,收獲時任?。祲K地,其1000m2產(chǎn)量分別是800,850,780,900,820(kg),假定引種后1000m2產(chǎn)量X也服從正態(tài)分布,試問: (1)若方差未變,本地平均產(chǎn)量μ與原產(chǎn)地的平均產(chǎn)量μ=800kg 有無顯著變化. (2)本地平均產(chǎn)量μ是否比原產(chǎn)地的平均產(chǎn)量μ=800kg高.

33、 (3)本地平均產(chǎn)量μ是否比原產(chǎn)地的平均產(chǎn)量μ=800kg低. 操作步驟: (1)先建一個如下圖所示的工作表: (2)計算樣本均值(平均產(chǎn)量),在單元格D5輸入公式=AVERAGE(A3:E3); (3)在單元格D6輸入樣本數(shù)5; (4)在單元格D8輸入U檢驗值計算公式=(D5-800)/(50/SQRT(D6); (5)在單元格D9輸入U檢驗的臨界值=NORMSINV(0.975); (6)根據(jù)算出的數(shù)值作出推論.本例中,U的檢驗值1.341641小于臨界值1.959961,故接受原假設(shè),即平均產(chǎn)量與原產(chǎn)地?zé)o顯著差異.

34、 (7)注:在例1中,問題(2)要計算U檢驗的右側(cè)臨界值:在單元格D10輸入U檢驗的上側(cè)臨界值=NORMSINV(0.95).問題(3)要計算U檢驗的下側(cè)臨界值,在單元格D11輸入U檢驗下側(cè)的臨界值=NORMSINV(0.05). 3.1.2 s2未知時的t檢驗 例2 某一引擎制造商新生產(chǎn)某一種引擎,將生產(chǎn)的引擎裝入汽車內(nèi)進(jìn)行速度測試,得到行駛速度如下: 250 238 265 242 248 258 255 236 245 261 254 256 246 242 247 256 258 259 262 263 該引擎制造商宣稱引擎的平均速度

35、高于250 km/h,請問樣本數(shù)據(jù)在顯著性水平為0.025時,是否和他的聲明抵觸? 操作步驟: (1)先建如圖所示的工作表: (2)計算樣本均值:在單元格D8輸入公式=AVERAGE(A3:E6); (3)計算標(biāo)準(zhǔn)差 :在單元格D9輸入公式=STDEV(A3:E6); (4)在單元格D10輸入樣本數(shù)20. (5)在單元格D11輸入t檢驗值計算公式=(D8-250)/(D9/(SQRT(D10)),得到結(jié)果1.06087; (6)在單元格D12輸入t檢驗上側(cè)臨界值計算公式=TINV(0.05, D10-1). 欲檢驗假設(shè) H0

36、:μ=250;H:μ>250. 已知 t統(tǒng)計量的自由度為(n-1)=20-1=19,拒絕域為t>t =2.093.由上面計算得到t檢驗統(tǒng)計量的值1.06087落在接收域內(nèi),故接收原假設(shè)H0. 3.2 兩個正態(tài)總體參數(shù)的假設(shè)檢驗 3.2.1 當(dāng)s12 = s22 = s2但未知時的檢驗 在此情況下,采用t檢驗. 例 試驗及觀測數(shù)據(jù)同11.2中的練習(xí)題3,試判別磷肥對玉米產(chǎn)量有無顯著影響? 欲檢驗假設(shè) H:μ1=μ2;H:μ1>μ2. 操作步驟: (1) 建立如圖所示工作表: (2)選取“工具”—“數(shù)據(jù)分析”; (

37、3)選定“ t-檢驗:雙樣本等方差假設(shè)”. (4)選擇“確定”.顯示一個“t-檢驗:雙樣本等方差假設(shè)”對話框; (5)在“變量1的區(qū)域”輸入A2:A11. (6)在“變量2的區(qū)域”輸入B2:B11. (7)在“輸出區(qū)域”輸入D1,表示輸出結(jié)果放置于D1向右方的單元格中. (8)在顯著水平“α”框,輸入0.05. (9)在“假設(shè)平均差”窗口輸入0. (10)選擇“確定”,計算結(jié)果如D1:F14顯示. 得到t值為3.03,“t單尾臨界”值為1.734063.由于3.03>1.73,所以拒絕原假設(shè),接收備擇假設(shè),即認(rèn)為使用

38、磷肥對提高玉米產(chǎn)量有顯著影響. 3.2.2 σ與σ已知時的U檢驗 例3 某班20人進(jìn)行了數(shù)學(xué)測驗,第1組和第2組測驗結(jié)果如下: 第1組: 91 88 76 98 94 92 90 87 100 69 第2組: 90 91 80 92 92 94 98 78 86 91 已知兩組的總體方差分別是57與53,取α =0.05,可否認(rèn)為兩組學(xué)生的成績有差異? 操作步驟: (1)建立如圖所示工作表: (2)選取“工具”—“數(shù)據(jù)分析”; (3)選定“z-檢驗:雙樣本平均差檢驗”;

39、(4)選擇“確定”,顯示一個“z-檢驗:雙樣本平均差檢驗”對話框; (5)在“變量1的區(qū)域”輸入A2:A11; (6)在“變量2的區(qū)域”輸入B2:B11; (7)在“輸出區(qū)域”輸入D1; (8)在顯著水平“α”框,輸入0.05; (9)在“假設(shè)平均差”窗口輸入0; (10)在“變量1的方差”窗口輸入57; (11)在“變量2的方差”窗口輸入53; (12)選擇“確定”,得到結(jié)果如圖所示. 計算結(jié)果得到z=-0.21106(即u統(tǒng)計量的值),其絕對值小于“z雙尾臨界”值1.959961,故接收原假設(shè),表示無充分證據(jù)

40、表明兩組學(xué)生數(shù)學(xué)測驗成績有差異. 3.2.3 兩個正態(tài)總體的方差齊性的F檢驗 例5 羊毛在處理前與后分別抽樣分析其含脂率如下: 處理前:0.19 0.18 0.21 0.30 0.41 0.12 0.27 處理后:0.15 0.13 0.07 0.24 0.19 0.06 0.08 0.12 問處理前后含脂率的標(biāo)準(zhǔn)差是否有顯著差異? 欲檢驗假設(shè) H:σ=σ; H:σ≠σ. 操作步驟如下: (1)建立如圖所示工作表: (2)選取“工具”—“數(shù)據(jù)分析”; (3)選定“F-檢驗 雙樣本方差”.

41、 (4)選擇“確定”,顯示一個“F-檢驗:雙樣本方差”對話框; (5)在“變量1的區(qū)域”輸入A2:A8. (6)在“變量2的區(qū)域”輸入B2:B9. (7)在顯著水平“α”框,輸入0.025. (8)在“輸出區(qū)域”框輸入D1. (9)選擇“確定”,得到結(jié)果如圖所示. 計算出F值2.35049小于“F單尾臨界”值5.118579,且P(F<=f)=0.144119>0.025,故接收原假設(shè),表示無理由懷疑兩總體方差相等. 4 擬合優(yōu)度檢驗 擬合優(yōu)度檢驗使用統(tǒng)計量 , (1

42、1.1) Excel 在計算擬合優(yōu)度的卡方檢驗方面,提供了CHITEST函數(shù),其格式如下: CHITEST(實測頻數(shù)區(qū)域,理論頻數(shù)區(qū)域) 得到臨界概率 , 其中為上述統(tǒng)計量(1.11)的值.在應(yīng)用中,可根據(jù)臨界概率,利用函數(shù)CHIINV確定統(tǒng)計量的值.即 CHIINV 例6 設(shè)總體X中抽取120個樣本觀察值,經(jīng)計算整理得樣本均值209,樣本方差s=42.77及下表.試檢驗X是否服從正態(tài)分布(α=0.05). 組號 小區(qū)間 頻數(shù) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 (-∞,198] (198,201] (210,204] (204,207]

43、 207,210] (210,213] (213,216] (216,219] (219,+∞) 6 7 14 20 23 22 14 8 6 ∑ 120 操作步驟: (1)輸入基本數(shù)據(jù) 建立如下圖所示工作表,輸入?yún)^(qū)間(A2:A10),端點值(B2:B10),實測頻數(shù)的值(C2:C10).區(qū)間可以不輸入,輸入是為了更清晰;端點值為區(qū)間右端點的值,當(dāng)右端點是+∞時,為了便于處理,可輸入一個很大的數(shù)(本例取10000)代替+∞. (2)計算理論頻數(shù) 由極大似然估計得參數(shù),假設(shè)X~N(),則 P{a<X≤b}=F(b

44、)-F(a), 因此,事件{a<X≤b}發(fā)生的理論頻數(shù)為n(F(b)-F(a)). 將計算的理論頻數(shù)值放入D列. 在D2輸入=120*(NORMDIST(198,209,6.539877675,TRUE)) 在D3輸入=120*(NORMDIST(B3,209,6.539877675,TRUE) -NORMDIST(B2,209,6.539877675,TRUE)) 類似地,可算出D4至D10的值. 應(yīng)用小技巧:計算D4到D10值的簡便方法:選定D3單元格,單擊鼠標(biāo)右鍵彈出快捷菜單從中選擇“復(fù)制”,然后

45、選定單元格D4到D10,單擊鼠標(biāo)右鍵彈出快捷菜單從中選擇"粘貼",即可得到D4到D10的值. (3)計算卡方統(tǒng)計量的值 本例中,估計參數(shù)2個,分組數(shù)k=9. ①使用CHITEST函數(shù)計算臨界概率. 在單元格E12輸入:=CHITEST(C2:C10,D2:D10),得到= 0.997499. ②根據(jù)臨界概率,利用函數(shù)CHIINV確定統(tǒng)計量的值. 在單元格E13輸入=CHIINV(E12, 8), 得到統(tǒng)計量的值=1.104413. (4)結(jié)果分析 先查出臨界值:在單元格E14輸入=CHIINV(0.05,6),得到12.59158.由于統(tǒng)計量的值1.1044

46、13小于臨界值12.5918,故接受原假設(shè),認(rèn)為X服從正態(tài)分布. 練習(xí)與習(xí)題 1. 某春小麥良種千粒重μ=34克,方差σ2=1.96,現(xiàn)自外地引入新品種,在8個小區(qū)上種植,得其千粒重為:35.6,37.6,33.4,35.1,32.7,36.8,35.9,34.6,問新引入品種的千粒重與當(dāng)?shù)亓挤N有無顯著差異. 2. 為防止某種害蟲而將一種農(nóng)藥施入土中,規(guī)定經(jīng)三年后土壤中如有5ppm以上濃度時認(rèn)為有殘效,現(xiàn)在施藥區(qū)分別抽取了10個土樣(施藥三年后)進(jìn)行分析,它們濃度分別為: 1. 8, 3.2, 2.6, 6.0, 5.4, 7.6, 2.1, 2.

47、5, .1, 3.5 設(shè)測定值服從正態(tài)分布,問這種農(nóng)藥三年后是否有殘效. 3. 設(shè)甲乙兩種甜菜的含糖率分別服從N(μ1,7.5)和N(μ2,6),現(xiàn)從兩種甜菜中分別抽取若干樣品,測其含糖率分別為: 甲種: 24.3,17.4,23.7,20.8,21.3 (%) 乙種: 20.2,16.9,16.7,18.2 (%) 問甲,乙兩種甜菜含糖率的平均值有無顯著變化. 4. 某化工原料在處理前后取樣分析,測得其含脂率的數(shù)據(jù)如下: 處理前:0.19,0.18,0.21,0.30,0.66,0.42,0.08,0.12,0.3

48、0,0.27. 處理后:0.19,0.24,1.04,0.08,0.20,0.12,0.31,0.29,0.13,0.07. 假定處理前后的含脂率都服從正態(tài)分布,且方差不變,給定顯著水平α=0.05,問處理前后含脂率的均值有無顯著變化. 5. 某農(nóng)場為試驗磷肥能否提高水稻收獲量,在同類農(nóng)場中選定面積為0.30m2的試驗地若干塊,試驗結(jié)果,未施肥的九塊地收獲量為: 8.6,7.9,9.3,10.7,11.4,9.8,9.5,10.1,8.5 另外八塊地施了磷肥,其收獲量為: 12.6,10.2,11.7,12.3,11.1,10.5,10.6

49、,12.2 試檢驗施肥后水稻的收獲量有無顯著提高.(假定水稻收獲量服從正態(tài)分 部). 提示:先檢驗方差齊性. 6. 在一個小時內(nèi)電話總機(jī)每分鐘收到的呼喚次數(shù)統(tǒng)計如下: 呼喚次數(shù): 0 1 2 3 4 5 6 ≥7 頻數(shù): 8 16 17 10 6 2 1 0 試用卡方分布檢驗每小時電話總機(jī)收到呼喚次數(shù)是否服從泊松分布. 7. 下面是某系高等數(shù)學(xué)的成績: 87,75,85,78,62,90,72,66,75,74,73,77,75,8

50、4,64 78,90,65,90,78,57,71,48,74,72,53,69,68,74,62 90,80,70,84,86,65,60,68,89,72,53,69,68,74,73 65,71,68,70,85,79,43,79,80,77,88,93,68,74,51 試在顯著水平α=0.05小,檢驗這次成績的分布是否服從正態(tài)分布. 5 方差分析實驗 試驗內(nèi)容:單因素方差分析;雙因素?zé)o重復(fù)試驗的方差分析;雙因素等重復(fù)試驗的方差分析. 試驗?zāi)康呐c教學(xué)要求:充分理解方差分析的統(tǒng)計思想;充分理解平方和分解的統(tǒng)計思想;學(xué)會

51、如何充分地利用試驗結(jié)果的信息,對所關(guān)心的事物(因素的影響作出合理的推斷. 5.1 單因素方差分析 例1 檢驗?zāi)撤N激素對羊羔增重的效應(yīng).選用3個劑量進(jìn)行試驗,加上對照(不用激素)在內(nèi),每次試驗要用4只羊羔,若進(jìn)行4次重復(fù)試驗,則共需16只羊羔.一種常用的試驗方法,是將16只羊羔隨機(jī)分配到16個試驗單元.在試驗單元間的試驗條件一致的情況下,經(jīng)過200天的飼養(yǎng)后,羊羔的增重(kg)數(shù)據(jù)如下表. 處理 重復(fù) 1(對照) 2 3 4 1 2 3 4 47 52 62 51 50 54 67 57 57 53 69 57 54

52、 65 75 59 試問各種處理之間有無顯著差異? 操作步驟: (1)輸入數(shù)據(jù),如下圖所示: (2)選取“工具”—“數(shù)據(jù)分析”; (3)選定“單因素方差分析”; (4)選定“確定”,顯示“單因子方差分析”對話框; (5)在“輸入?yún)^(qū)域”框輸入數(shù)據(jù)矩陣(首坐標(biāo)):(尾坐標(biāo)),如上例為“A2:D6”,其中第二行“第一組,…,第四組”作為標(biāo)記行; (6)在“分組方式”框選定“列”; (7)打開“分類軸標(biāo)記行在第一行上”復(fù)選框.若關(guān)閉,則數(shù)據(jù)輸入域應(yīng)為A3:D6. (8)指定顯著水平α=0.05; (9)選

53、擇輸出選項,本例選擇“輸出區(qū)域”緊接在數(shù)據(jù)區(qū)域下為:“A7”; (10)選擇“確定”,則得輸出結(jié)果. 結(jié)果分析:F crit=3.4903是α=0.05的F統(tǒng)計量臨界值,F(xiàn)=1.305047是F統(tǒng)計量的計算值, P-value=0.318=P{F>1.30505}. 由于1.30505<3.4903,因此接受原假設(shè),即無顯著差異. 5.2 雙因素?zé)o重復(fù)試驗的方差分析: 例2 將土質(zhì)基本相同的一塊耕地分成均等的五個地塊,每塊又分成均等的四個小區(qū).有四個品種的小麥,在每一地塊內(nèi)隨機(jī)分種在四個小區(qū)上,每小區(qū)的播種量相同,測得收獲量如下表(單位:kg)

54、.試以顯著性水平α1 =0.05, α2=0.01,考察品種和地塊對收獲量的影響是否顯著. 地塊 品種 B1 B2 B3 B4 B5 A1 A2 A3 A4 32.3 33.2 30.8 29.5 34.0 33.6 34.4 26.2 34.7 36.8 32.3 28.1 36.0 34.3 35.8 28.5 35.5 36.1 32.8 29.4 操作步驟: (1)輸入數(shù)據(jù),如下圖所示: (2)選取“工具”—“數(shù)據(jù)分析”, (3)選定“雙因子方差分析:無重復(fù)試驗”

55、選項, (4)選定“確定”,顯示“雙因子方差分析:無重復(fù)試驗”對話框, (5)在“輸入?yún)^(qū)域”框輸入A1:F5. (6)在“輸出區(qū)域”輸入A7 (7)打開“標(biāo)記”復(fù)選框. (8)指定顯著水平“α”為“0.05”或“0.01”. (9)選擇“確定”,則得輸出結(jié)果從第7行起顯示出來. 5.2.1 雙因素等重復(fù)試驗方差分析: 例3 一火箭使用了四種燃料、三種推進(jìn)器作射程試驗,對于燃料與推進(jìn)器的每一種搭配,各發(fā)射火箭兩次,測得結(jié)果如下表: 燃料 推 進(jìn) 器 B1 B2 B3 A1 58.2 52.6 56.

56、2 41.2 65.3 60.8 A2 49.1 42.8 54.1 50.5 51.6 48.4 A3 60.1 58.3 70.9 73.2 39.2 40.7 A4 75.8 71.5 58.2 51.0 48.7 41.4 試檢驗燃料和推進(jìn)器對火箭射程是否是顯著影響,兩因素的交互作用對火箭射程是否有顯著影響. 操作步驟: (1)輸入數(shù)據(jù),如下圖所示: (2)選取“工具”、“數(shù)據(jù)分析……”, (3)選定“雙因子方差分析:重復(fù)試驗”選項, (4)選定“確定”,顯示“雙因子方差分析:重復(fù)試驗”對話框,

57、 (5)在“輸入?yún)^(qū)域”框輸入A1:D9. (6)在“輸出區(qū)域”輸入A11. (7)在“每一樣本行數(shù)”框輸入“2”,代表兩行. (8)指定顯著水平“α”為“0.05”. (9)選擇“確定”,則得輸出結(jié)果從第11行起顯示出來. 本例假設(shè):HA :因素A對試驗結(jié)果無顯著影響. HB:因素B對試驗結(jié)果無顯著影響.   HAB:交互因素AB對試驗結(jié)果無顯著影響. 已算出: SA=261.675,MSA=87.225;SB=370.9808,MSB=185.4904;SAB=1768.693, MSAB=2

58、94.7821,誤差=236.95,MSe=19.74583,總計St=2638.293 F值與F-crit比較可以看出,F(xiàn)>F-crit,對α=0.05,各因素均顯著,應(yīng)拒絕原假設(shè)HA, HB,HAB. 可以繼續(xù)計算對顯著水平α= 0.01的推斷結(jié)果. 5.3 練習(xí)與習(xí)題 1. 假設(shè)某醫(yī)院應(yīng)用克矽平治療矽肺,治療前、中、后期患者血液中粘蛋白含量(mg%)觀察結(jié)果如下: 患者編號 治療前 治療中 治療后 1 6.5 4.5 3.5 2 7.3 4.4 3.6 3 7.3 5.9 3.7

59、 4 3 3.6 2.6 5 7.3 5.5 4.3 6 5.6 4.5 3.7 7 7.3 5.2 5 試問用克矽平治療矽肺對降低血液中粘蛋白含量是否有作用(α=0.05)? 2. 下面給出了小白鼠接種不同菌型傷寒桿菌的存活日數(shù),試問三種菌型的平均存活日數(shù)有否顯著差異(α=0.05)? 菌型 接種后存活日數(shù) A1 2,4,3,2,4,7,7,2,5,4 A2 5,6,8,5,10,7,12,6,6 A3 7,11,6,6,7,9,5,10,6,3,10

60、 3. 抽查某地區(qū)三所小學(xué)五年級男生的身高,得以下數(shù)據(jù): 小學(xué) 身高(cm) 第一小學(xué) 128.1 , 134.1 , 133.1 ,138.9,140.8,127.4 第二小學(xué) 150.3 , 147.9 , 136.8 ,126.0,150.7,155.8 第三小學(xué) 140.6 , 143.1 , 144.5 ,143.7,148.5,146.4 試問該地區(qū)這三所小學(xué)五年級男生的平均身高有否顯著差異(α=0.05)? 4. 下面記錄了某地區(qū)四個生產(chǎn)隊在1956—1959年的667m2小麥平均產(chǎn)量: 年份 生產(chǎn)隊產(chǎn)量 1 2 3 4 1956

61、 146 200 148 151 1957 258 303 282 290 1958 415 461 431 413 1959 454 452 453 415 試檢驗:(1)各生產(chǎn)隊間的差異是否顯著? (2)逐年產(chǎn)量的增長是否顯著(α=0.05)? 5. 下面記錄了三位操作工在四臺不同機(jī)器上操作三天的日產(chǎn)量: 機(jī)器 操 作 工 甲 乙 丙 M1 15,15,17 19,19,16 16,18,21 M2 17,17,17 15,15,15 19,22,22 M3 15,

62、17,16 18,17,16 18,18,18 M4 18,20,22 15,16,17 17,17,17 試檢驗:(1)操作工之間的差異是否顯著? (2)機(jī)器之間的差別是否顯著? (3)交互影響是否顯著(α=0.05)? 6 回歸分析實驗 實驗內(nèi)容:一元線性回歸;多元線性回歸;回歸分析中其它函數(shù)的應(yīng)用. 實驗?zāi)康呐c要求:掌握回歸分析的基本原理、實驗操作步驟,能夠應(yīng)用回歸分析解決實際問題;根據(jù)實驗數(shù)據(jù),能夠熟練地建立回歸方程;熟練地掌握回歸方程的顯著性檢驗;熟練地掌握回歸系數(shù)的顯著性檢驗. 6.1 利用Excel進(jìn)行

63、一元線性回歸分析 例1 今收集到某地區(qū)1950~1975年的工農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值(X)與貨運周轉(zhuǎn)量(Y)的歷史數(shù)據(jù)如下: X:0.50 0.87 1.20 1.60 1.90 2.20 2.50 2.80 3.60 4.00 4.10 3.20 3.40 4.4 4.70 5.40 5.65 5.60 5.70 5.90 6.30 6.65 6.70 7.05 7.06 7.30 Y:0.90 1.20 1.40 1.50 1.70 2.00 2.05 2.35 3.00 3.50 3

64、.20 2.40 2.80 3.2 3.40 3.70 4.00 4.40 4.35 4.34 4.35 4.40 4.55 4.70 4.60 5.20 試分析X與Y間的關(guān)系. 操作步驟: (1)首先在Excel中建立工作表,樣本X數(shù)據(jù)存放在A1:A27,其中A1存標(biāo)記X;樣本Y數(shù)據(jù)存放在B1:B27,其中B1存標(biāo)記Y. (2)選取“工具”、“數(shù)據(jù)分析”…. (3)選定“回歸”. (4)選擇“確定”. (5)在“輸入Y區(qū)域”框輸入B1:B27. (6)在“輸入X區(qū)域”框輸入A1:A27.

65、 (7)關(guān)閉“常數(shù)為零”復(fù)選框,表示保留截距項,使其不為0. (8)打開“標(biāo)記”復(fù)選框,表示有標(biāo)記行. (9)打開“置信水平”復(fù)選框,并使其值為95%. (10)在“輸出區(qū)域”框,確定單元格E2. 結(jié)果如圖所示.其中SS為平方和、MS表示均方、df為自由度.由此我們可義看出: (1)回歸方程:Y=0.6754+0.5951X; (2)F統(tǒng)計量的值:F=1107.942.由于P{F>1107.942}=1.34353E-21,故所建回歸方程極顯著. 6.2 利用EXCEL進(jìn)行多元線性回歸分析 例2 今收

66、集到歷史數(shù)據(jù)如下: X1:7 1 11 11 7 11 3 1 2 21 1 11 10 14 12 X2:26 29 56 31 52 55 71 31 54 47 40 66 68 43 58 X3:6 15 8 8 6 9 17 22 18 4 23 9 8 12 18 X4:60 52 20 47 33 22 6 44 22 26 34 12 12 28 37 Y:79 75 103 88 96 108 100 75 94 116 84 115 110 99 107 使試分析X1, X2, X3, X4與Y之間的關(guān)系. 解 首先在Excel中建立工作表,其中樣本X數(shù)據(jù)輸入在A2:D16;樣本Y數(shù)據(jù)輸入在E2:E16. (1)選取“工具”—“數(shù)據(jù)分析”; (2)選定“回歸”; (3)選擇“確定”; (4)在“輸入Y區(qū)域”框輸E2:E16; (5)在“輸入X區(qū)域”框輸入A2:D16; (6)關(guān)閉“常數(shù)為零”復(fù)選框,表示保留截距項,使其不為0;

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