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摘要數(shù)字邏輯課程設(shè)計(jì)報(bào)告PAGEIVPAGE1可調(diào)節(jié)電子表摘要我們正處在一個(gè)信息的時(shí)代,事物的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步,讓我們享受到了諸多的便利。尤其是電子表,它在我們的生活中無處不在。電子表是內(nèi)部裝配有電子元件的表,一般分液晶顯示數(shù)字式和石英指針式兩種。本次程程設(shè)計(jì)在Quartus=2\*ROMANII仿真軟件上實(shí)現(xiàn)對(duì)電子表的設(shè)計(jì)。學(xué)習(xí)電子表的設(shè)計(jì)不僅讓我們撥開了電子表的奧妙,讓我們更加牢固的掌握了74160、74193這一類的計(jì)數(shù)器的使用。運(yùn)用多個(gè)74160器件,使之產(chǎn)生模為24、60周期的計(jì)數(shù)器,按照一定的關(guān)系量來連接,從而產(chǎn)生進(jìn)位,產(chǎn)生一個(gè)能循環(huán)計(jì)數(shù)的正常電子表的功能。再設(shè)計(jì)一個(gè)電子表的調(diào)節(jié)電路圖,以方便調(diào)節(jié)電子表。完成兩部分的封裝,對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證,通過輸入數(shù)據(jù)的變化,從而得到所需要的輸出。根據(jù)需要,或正常計(jì)時(shí),或設(shè)定分鐘和小時(shí),都能得到正確的結(jié)果。關(guān)鍵詞:Quartus=2\*ROMANII,電子表,計(jì)數(shù)器,74160,調(diào)節(jié)AdjustableElectronicClockABSTRACTWeareintheageofinformation,thedevelopmentofthingsandtechnicalprogress,letusenjoythemanyconvenience.Especiallyelectronicwatch,it'sinourlifeiseverywhere.Anelectronicwatchisinternalassemblyhaveelectroniccomponentswatch,generalpointsLCDdigitalandquartzpointertypetwokinds.ThisChengChengdesigninQuartusIIsimulationsoftwaretoachievethedesignofelectronicwatch.Thedesignoftheelectroniclearningnotonlyletusthroughthesecretsofthedigitalwatches,letusmoresolidknowledgeof74160,74193thiskindofuseofthecounter.UseDuoGe74160devices,causesittohavethemoldof23,59cycleofcounter,accordingtocertainamounttotherelationshipbetweentheconnection,whichcarryandproduceacyclecountofthenormalcanthefunctionofdigitalwatches.Todesignadigitalwatchtheadjustmentofthecircuitdiagram,withconvenientadjustmentelectronic.Completetwopartofthepackage,thedesignresultswereverifiedthroughthechangeofinputdata,andtheoutputoftheneed.Accordingtotheneeds,ornormaltime,orsetupminutesandhours,cangettherightresult.Keywords:QuartusII,electronicwatch,counter,74160,adjust前言目錄前言 1第1章組成電路的芯片介紹 31.174160芯片 31.1.174160芯片符號(hào) 31.1.274160工作原理 3第2章可調(diào)節(jié)電子表的頂層電路 52.1可調(diào)節(jié)電子表的頂層電路與說明 52.1.1可調(diào)節(jié)電子表的頂層電路圖 52.1.2電路說明 5第3章可調(diào)節(jié)電子表詳析 63.1可調(diào)節(jié)電子表 63.2設(shè)計(jì)原理詳析 83.2.1計(jì)數(shù)原理 83.2.2校時(shí)電路原理 83.3仿真波形與分析 10第4章LCD液晶顯示器實(shí)現(xiàn) 134.1LCD液晶顯示器 134.1.1LCD液晶顯示器源程序 134.1.2LCD顯示器封裝 16第5章下載驗(yàn)證 17結(jié)論 19謝辭 20參考文獻(xiàn) 21附錄 22前言在這個(gè)越來越時(shí)間化的社會(huì)中,各式各樣的電子表在我們身邊頻出不煩,儼然成為我們里生活里不可或缺的一部分。而液晶電子表更是以其精確、廉價(jià)、節(jié)電和款式多樣化的優(yōu)點(diǎn),廣受青睞,是的精工表的利潤(rùn)迅速提升,帶動(dòng)了手表行業(yè)的一場(chǎng)革命。計(jì)數(shù)是一種最簡(jiǎn)單基本的運(yùn)算,計(jì)數(shù)器就是實(shí)現(xiàn)這種運(yùn)算的邏輯電路,計(jì)數(shù)器在數(shù)字系統(tǒng)中主要是對(duì)脈沖的個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù),以實(shí)現(xiàn)測(cè)量、計(jì)數(shù)和控制的功能,同時(shí)兼有分頻功能,計(jì)數(shù)器是由基本的計(jì)數(shù)單元和一些控制門所組成,計(jì)數(shù)單元?jiǎng)t由一系列具有存儲(chǔ)信息功能的各類觸發(fā)器構(gòu)成,這些觸發(fā)器有RS觸發(fā)器、T觸發(fā)器、D觸發(fā)器及JK觸發(fā)器等。計(jì)數(shù)器在數(shù)字系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛,如在電子計(jì)算機(jī)的控制器中對(duì)指令地址進(jìn)行計(jì)數(shù),以便順序取出下一條指令,在運(yùn)算器中作乘法、除法運(yùn)算時(shí)記下加法、減法次數(shù),又如在數(shù)字儀器中對(duì)脈沖的計(jì)數(shù)等等。計(jì)數(shù)器可以用來顯示產(chǎn)品的工作狀態(tài),一般來說主要是用來表示產(chǎn)品已經(jīng)完成了多少份的折頁(yè)配頁(yè)工作。它主要的指標(biāo)在于計(jì)數(shù)器的位數(shù),常見的有3位和4位的。很顯然,3位數(shù)的計(jì)數(shù)器最大可以顯示到999,4位數(shù)的最大可以顯示到9999。本次試驗(yàn)主要用74160等芯片設(shè)計(jì)電路圖,設(shè)計(jì)秒脈沖MCLK和一個(gè)手動(dòng)校正脈沖TMCLK,信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生穩(wěn)定的脈沖信號(hào),作為電子表的計(jì)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)。具有“時(shí)分秒”的十進(jìn)制數(shù)字顯示,小時(shí)為24進(jìn)制,分秒為60進(jìn)制。當(dāng)正常計(jì)數(shù)時(shí),秒脈沖連接到計(jì)數(shù)器上,手動(dòng)脈沖無效,校對(duì)時(shí)間時(shí),手動(dòng)脈沖連接到計(jì)數(shù)器上,秒脈沖無效。該電子表只對(duì)分鐘和小時(shí)進(jìn)行校正,可以在任意時(shí)間調(diào)節(jié)時(shí)間,在任意時(shí)間按下復(fù)位鍵,可將電子表復(fù)位清零。本文主要通過讓學(xué)生根據(jù)資料利用74160及一些邏輯部件實(shí)際的制作液晶電子表,實(shí)際的繪制可調(diào)電子表的電路圖,并牢牢掌握電子表的電路校對(duì)原理,也簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)了技術(shù)及硬件語言VHDL,并對(duì)電路圖和VHDL進(jìn)行簡(jiǎn)單的封裝,并通過驅(qū)動(dòng)程序驗(yàn)證其可行性。通過本設(shè)計(jì)使學(xué)生加深對(duì)課程內(nèi)容的理解,并達(dá)到下列幾個(gè)目的:掌握數(shù)字系統(tǒng)工作原理和數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。掌握74160(或74193)這一類計(jì)數(shù)器的廣泛使用。3.熟練掌握仿真軟件和實(shí)驗(yàn)開發(fā)板的使用方法。4.提高學(xué)生獨(dú)立分析問題和解決問題的能力、綜合設(shè)計(jì)及創(chuàng)新能力,培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是、嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)作風(fēng)和良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。5.培養(yǎng)動(dòng)手能力,發(fā)現(xiàn)和選拔人才。第1章標(biāo)題第1章組成電路的芯片介紹1.174160芯片1.1.174160芯片符號(hào)圖1-11.1.274160工作原理74160是十進(jìn)制計(jì)數(shù)器當(dāng)計(jì)數(shù)到1001時(shí),輸出進(jìn)位RCO=1。ENT和ENP為使能端,正常工作時(shí)為1。CLRN為清零端,低電平有效。LDN低電平有效,CLK為輸入工作信號(hào)。ENPENTLDNCLRNCLK功能1111上升沿正常計(jì)數(shù)××01上升沿同步設(shè)初態(tài)0111×保持RCO=1進(jìn)位×011×保持RCO=0×××0×異步清0表1-174160功能電子表的設(shè)計(jì)過程中分別有實(shí)現(xiàn)秒、分、小時(shí)的功能:秒功能是由兩個(gè)74160構(gòu)成模六十來實(shí)現(xiàn)的,當(dāng)每滿六十秒時(shí)向分鐘進(jìn)位。同樣分功能也是由兩個(gè)74160構(gòu)成模六十來實(shí)現(xiàn)的。小時(shí)功能是由兩個(gè)74160構(gòu)成模二十四來實(shí)現(xiàn)的,當(dāng)每滿二十四小時(shí)時(shí)清零。其中應(yīng)注意的是小時(shí)進(jìn)位的產(chǎn)生由分和秒共同控制的。REF_Ref168484390\r\h錯(cuò)誤!未找到引用源。REF_Ref168484424\h錯(cuò)誤!未找到引用源。PAGE6PAGE5第2章可調(diào)節(jié)電子表的頂層電路2.1可調(diào)節(jié)電子表的頂層電路與說明2.1.1可調(diào)節(jié)電子表的頂層電路圖圖2-1可調(diào)節(jié)電子表的頂層電路圖2.1.2電路說明如上圖2-1所示,RESET為復(fù)位按鈕,正常工作時(shí)為1,摁下去之后RESET為0,電子表全部清零;K0、K1,是用來實(shí)現(xiàn)對(duì)電子表的調(diào)節(jié),能調(diào)節(jié)分鐘和小時(shí)。第3章REF_Ref168484495\h錯(cuò)誤!未找到引用源。洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)PAGE12第3章可調(diào)節(jié)電子表詳析3.1可調(diào)節(jié)電子表圖3-1可調(diào)節(jié)74160的時(shí)鐘圖3-2可調(diào)節(jié)時(shí)鐘的調(diào)節(jié)電路圖上圖3-1與3-2封裝后即為頂層電路里的shizhong3.2設(shè)計(jì)原理詳析3.2.1計(jì)數(shù)原理正常工作時(shí)K1K0為00或者11,工作脈沖為MCLK連接到計(jì)數(shù)器上,手動(dòng)脈沖TCLK無效。RESET為1。CLRN=1清零端無效。秒低位片,當(dāng)M3M2M1M0=1001時(shí),RCO=1產(chǎn)生進(jìn)位,使秒高位ENT、ENP都為1,正常工作。當(dāng)M6M4M3M0=1111時(shí)(表示時(shí)間為59秒),MLDN=0輸出端清零;TFEN為分鐘低電位片的使能端,正常工作下K1K0=11或00,(由此可看出只有時(shí)間為59秒下一個(gè)上升沿到來時(shí)分鐘才變化一次),分鐘的脈沖信號(hào)FENCLK=MCLK,TFLDN=FLDN=(由此可看出只有當(dāng)時(shí)間為59分59秒下一個(gè)上升沿到來時(shí)分鐘才清零,同時(shí)結(jié)合以下文字可看出小時(shí)也加一),;當(dāng)M6M4M3M0=1111時(shí),MLDN=0,秒產(chǎn)生進(jìn)位,使分鐘加1;TSEN為小時(shí)的使能端,正常工作下TSEN==,小時(shí)的脈沖信號(hào)為SHICLK=MCLK,TSLDN=SLDN=,SEN=1時(shí),小時(shí)開始加1。且當(dāng)S5S1S0=111,F(xiàn)6F3.2.2校時(shí)電路原理(1)只對(duì)分鐘和小時(shí)校正。(2)設(shè)置秒脈沖MCLK和一個(gè)手動(dòng)校時(shí)脈沖TCLK。(3)當(dāng)正常計(jì)數(shù)時(shí),秒脈沖連接到計(jì)數(shù)器上,手動(dòng)脈沖無效。(4)當(dāng)校時(shí)時(shí),把手動(dòng)脈沖連接到計(jì)數(shù)器的相應(yīng)位上,使秒脈沖無效。(5)當(dāng)手動(dòng)脈沖有上升沿時(shí),相應(yīng)的位加1,其它位照常計(jì)數(shù),不受校時(shí)手動(dòng)脈沖影響。(6)設(shè)置2個(gè)功能選擇按鈕,實(shí)現(xiàn)下表的功能。表3-1校正原理功能表k0k1功能FENCLKTFENSHICLKTSEN00①正常計(jì)數(shù)MCLKFENMCLKSEN01②調(diào)節(jié)分鐘TCLK1MCLKSEN10③調(diào)節(jié)小時(shí)MCLKFENTCLK111④正常計(jì)數(shù)MCLKFENMCLKSEN以上4個(gè)功能的說明如下:①④正常計(jì)數(shù):時(shí)鐘全部是秒脈沖,使能端分別是FEN、SEN②調(diào)節(jié)分鐘:分鐘時(shí)鐘是手動(dòng)脈沖,分鐘使能端分別是1。小時(shí)正常計(jì)數(shù)。③調(diào)節(jié)小時(shí):小時(shí)時(shí)鐘是手動(dòng)脈沖,小時(shí)使能端分別是1。分鐘正常計(jì)數(shù)。調(diào)節(jié)按鈕電路公式:(7)某位調(diào)節(jié)到最大值時(shí)候,不向高位進(jìn)位,執(zhí)行清零:調(diào)節(jié)分鐘到59后,TFLDN=0使分鐘清零。調(diào)節(jié)小時(shí)到23后,TSLDN=0使小時(shí)清零。清零公式:正常計(jì)數(shù)時(shí),,TFLDN=FLDN,TSLDN=SLDN3.3仿真波形與分析(1)秒鐘計(jì)數(shù)圖3-3秒鐘計(jì)數(shù)仿真波形59秒后,下一上升沿進(jìn)行清零,同時(shí)分加1。(2)分鐘計(jì)數(shù)圖3-4分鐘計(jì)數(shù)仿真波形59分59秒后,下一上升沿進(jìn)行清零,同時(shí)時(shí)加1.(3)小時(shí)計(jì)數(shù)圖3-5小時(shí)計(jì)數(shù)仿真波形23時(shí)59分59秒后,下一上升沿進(jìn)行清零。(4)分鐘可調(diào)圖3-6分鐘可調(diào)仿真波形當(dāng)K0為1,K1為0時(shí)對(duì)分鐘進(jìn)行調(diào)節(jié)。(5)小時(shí)可調(diào)圖3-7小時(shí)可調(diào)仿真波形當(dāng)K0為0,K1為1時(shí)對(duì)小時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)。(6)復(fù)位復(fù)位圖3-8復(fù)位功能仿真波形當(dāng)RESET為0時(shí),時(shí)分秒全部清零。第3章REF_Ref168484495\h錯(cuò)誤!未找到引用源。洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)PAGE16第4章LCD液晶顯示器實(shí)現(xiàn)4.1LCD液晶顯示器4.1.1LCD液晶顯示器源程序libraryIEEE;useIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;useIEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;useIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;entityXIANSHIDZBisPort(Clk:instd_logic;--狀態(tài)機(jī)時(shí)鐘信號(hào),同時(shí)也是液晶時(shí)鐘信號(hào)R0,R1,R2:instd_logic_vector(7downto0);rs:bufferstd_logic;rw:outstd_logic;--液晶讀寫信號(hào)en:outstd_logic;--液晶使能信號(hào)Clk_Out:bufferstd_logic;--除輸出的秒脈沖d:bufferstd_logic_vector(7downto0));--LCD的數(shù)據(jù)線endXIANSHIDZB;architectureBehavioralofXIANSHIDZBistypexianshiisarray(0to31)ofstd_logic_vector(7downto0);--顯示緩沖signalqx:xianshi:=((others=>"00100000"));typestateis(clear,ids,dlnf,dcb,ddram1,outdata1,ddram2,outdata2);--ddram2,signalCount:std_logic_vector(15downto0);signalLCLK_OUT:std_logic;signalCounts:integerrange0to3000000:=0;--;std_logic_vector(22downto0);signalCurrent_State:state;signaltempa:std_logic_vector(4downto0):="00000";beginprocess(Clk_Out,clk)秒脈沖beginif(rising_edge(clk))thenCounts<=Counts+1;if(Counts=3000000)then--10000000是1秒Clk_Out<=notClk_Out;endif;endif;endprocess;qx(2)<="0011"&R0(7DOWNTO4);qx(3)<="0011"&R0(3DOWNTO0);qx(5)<="00111010";--:qx(7)<="0011"&R1(7DOWNTO4);qx(8)<="0011"&R1(3DOWNTO0);qx(10)<="00111010";--:qx(12)<="0011"&R2(7DOWNTO4);qx(13)<="0011"&R2(3DOWNTO0);process(Clk,LClk_Out)--LCD用脈沖--LClk_Out,6msbeginif(rising_edge(clk))thenCount<=Count+1;if(Count=0)thenLClk_Out<=notLClk_Out;endif;endif;endprocess;en<=LClk_Out;process(LClk_Out,Current_State)--液晶驅(qū)動(dòng)控制器beginifrising_edge(LClk_Out)thenrs<='0';--寫指令 rw<='0'; caseCurrent_Stateis whenclear=> d<="00000001";--01H,清屏 Current_State<=dlnf; whendlnf=> d<="00111000";--38H--5*7 Current_State<=ids; whenids=> d<="00000110";--06H:ltor Current_State<=dcb; whendcb=> d<="00001100";--0cH Current_State<=ddram1;--準(zhǔn)備寫入地址 whenddram1=> --顯示第一行 d<="10000000"+tempa(3downto0); Current_State<=outdata1;--ddram2; whenoutdata1=> rs<='1'; d<=qx(conv_integer(tempa)); tempa<=tempa+1; iftempa="10000"then Current_State<=ddram2; else Current_State<=ddram1; endif; whenddram2=>--顯示第2行 d<="11000000"+tempa(3downto0); Current_State<=outdata2; whenoutdata2=>RS<='1'; d<=qx(conv_integer(tempa)); tempa<=tempa+1; iftempa="00000"then Current_State<=ddram1; else Current_State<=ddram2; endif; whenothers=>null; endcase; endif;endprocess;endBehavioral;4.1.2LCD顯示器封裝LCD顯示器源程序封裝后即為頂層電路中的XIANSHIDZB,如圖4-1所示。圖4-1VHDL封裝圖第3章標(biāo)題PAGE8PAGE18第5章下載驗(yàn)證(1)安裝驅(qū)動(dòng)程序先把實(shí)驗(yàn)板接好,然后:我的電腦→屬性→硬件→設(shè)備管理器。自動(dòng)搜索出一個(gè)設(shè)備。到安裝路徑下找到“USB-Blaster”。(2)下載設(shè)置器件:選菜單Assignments→Device,打開。共有10個(gè)步驟:選Cycloneii,選EP2C5T144C8①②②①②③打開選項(xiàng)卡Dual-PurposePins④Useasregulari/o③③④⑤⑥如圖所示。⑥⑤⑥⑤⑦設(shè)置引腳⑦⑦再⑤⑧下載:選Tools→Programmer,進(jìn)入下一步。⑧⑧⑧⑨連接下載器:按HardwareSetup,在彈出窗口中選USB-Blaster⑨⑩⑩⑨⑩⑩REF_Ref168484640\r\h錯(cuò)誤!未找到引用源。REF_Ref168484646\h錯(cuò)誤!未找到引用源。PAGE20結(jié)論設(shè)計(jì)中讓我們甚了解到,計(jì)數(shù)器這一類器材的使用。計(jì)數(shù)器是數(shù)字系統(tǒng)中用的較多的基本邏輯器件,它的基本功能是統(tǒng)計(jì)時(shí)鐘脈沖的個(gè)數(shù),即實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)操作,它也可用與分頻、定時(shí)、產(chǎn)生節(jié)拍脈沖和脈沖序列等。例如,計(jì)算機(jī)中的時(shí)序發(fā)生器、分頻器、指令計(jì)數(shù)器等都要使用計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器的種類很多。按構(gòu)成計(jì)數(shù)器中的各觸發(fā)器是否使用一個(gè)時(shí)鐘脈沖源來分,可分為同步計(jì)數(shù)器和異步計(jì)數(shù)器;按進(jìn)位體制的不同,可分為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器、十進(jìn)制計(jì)數(shù)器和任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器;按計(jì)數(shù)過程中數(shù)字增減趨勢(shì)的不同,可分為加法計(jì)數(shù)器、減法計(jì)數(shù)器和可逆計(jì)數(shù)器;還有可預(yù)制數(shù)和可編計(jì)數(shù)器等等。通過實(shí)際的動(dòng)手設(shè)計(jì)電子表,讓我們更加牢固的掌握知識(shí)與技巧,了解器材和工具更深層的運(yùn)用。設(shè)計(jì)原理圖,并用Quartusii完成原理圖繪制,通過封裝原理圖,將一個(gè)龐大的電路圖,壓縮成一個(gè)簡(jiǎn)單的器件,更方便了運(yùn)用。編寫VHDL程序,讓我們知道了硬件的奧妙,封裝VHDL形成一個(gè)簡(jiǎn)單的器件,便于使用。通過本次課設(shè)深刻體會(huì)到面對(duì)頻發(fā)的錯(cuò)誤,一定不能急躁,我們要保持一顆平靜的心,對(duì)錯(cuò)誤進(jìn)行耐心的查找與調(diào)節(jié)。對(duì)不懂的問題虛心請(qǐng)教老師和同學(xué)。此次試驗(yàn)更讓我認(rèn)識(shí)到自己動(dòng)手能力的不足,相信通過多次的試驗(yàn),動(dòng)手能力一定會(huì)有所加強(qiáng)。總而言之本次設(shè)計(jì)受益匪淺。結(jié)論謝辭通過本次設(shè)計(jì),我深刻領(lǐng)會(huì)到學(xué)術(shù)研究的嚴(yán)謹(jǐn)性、規(guī)范性和科學(xué)性,我們要始終堅(jiān)持嚴(yán)肅嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度。此次電子表設(shè)計(jì)不僅培養(yǎng)了我們不驕不躁,始終堅(jiān)持的信念,也提高了我們的綜合能力。本次設(shè)計(jì)的順利完成,離不開各位老師、同學(xué)、朋友的支持、幫助。鄒紅文老師和楊倩薇、張靜等同學(xué)的幫助,在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中都給予了我鼓勵(lì)和支持,大家能夠在一起討論與分析,不但能夠加深理解,也更能夠了解更多的知識(shí),領(lǐng)悟更深的層面。在同學(xué)的幫助,也有老師的細(xì)心指導(dǎo)下,我才能掌握了知識(shí),增加了我們的動(dòng)手經(jīng)驗(yàn)。掌握了基本的研究方法、開拓了思路,逐漸形成了的自主學(xué)習(xí)能力。同時(shí)也是老師和學(xué)校給了我們良好的學(xué)習(xí)氛圍和人文環(huán)境,讓我們有這個(gè)機(jī)會(huì)可以增強(qiáng)動(dòng)手能力,可以提高我們的學(xué)習(xí)水平。參考文獻(xiàn)PAGE22參考文獻(xiàn)[1]歐陽星明,數(shù)字邏輯[M].武漢:華中科技大學(xué)出版社,2009[2]周潤(rùn)景,圖雅,張麗敏.基于Quar

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