隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，人們?cè)絹?lái)越需要便捷的交通工具，從而促進(jìn)了汽車工業(yè)的發(fā)展，同時(shí)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)檢測(cè)維修等相關(guān)行業(yè)也發(fā)展起來(lái)。在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)檢測(cè)維修中，發(fā)動(dòng)機(jī)電腦(Electronic Control．Unit-ECU)檢測(cè)維修是其中最關(guān)鍵的部分。發(fā)動(dòng)機(jī)電腦根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸或凸輪軸傳感器信號(hào)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油、點(diǎn)火和排氣。所以，維修發(fā)動(dòng)機(jī)電腦時(shí)，必須對(duì)其施加正確的信號(hào)。目前，許多發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸和凸輪軸傳感器信號(hào)已不再是正弦波和方波等傳統(tǒng)信號(hào)，而是多種復(fù)雜波形信號(hào)。為了能夠提供這種信號(hào)，本文研究并設(shè)計(jì)了一種能夠產(chǎn)生復(fù)雜波形的低成本任意波形發(fā)生器(Arbitrary Waveform Generator-AWG)。 本文提出的任意波形發(fā)生器依據(jù)直接數(shù)字頻率合成(Direct Digial FrequencySynthesis-DDFS)原理，采用自行設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)的方案實(shí)現(xiàn)頻率合成，擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)波形的量化幅值(波形數(shù)據(jù))，在微控制單元(MCU)的控制與協(xié)調(diào)下輸出頻率和相位均可調(diào)的信號(hào)。 任意波形發(fā)生器主要由用戶控制界面、DDFS模塊、放大及濾波、微控制器系統(tǒng)和電源模塊五部分組成。在設(shè)計(jì)中采用FPGA芯片EPF10K10QC208-4實(shí)現(xiàn)DDFS的硬件算法。波形調(diào)整及濾波由兩級(jí)放大電路來(lái)完成：第一級(jí)對(duì)D/A輸出信號(hào)進(jìn)行調(diào)整；第二級(jí)完成信號(hào)濾波及信號(hào)幅值和偏移量的調(diào)節(jié)。電源模塊利用三端集成穩(wěn)壓器進(jìn)行電壓值變換，利用極性轉(zhuǎn)換芯片ICL7660實(shí)現(xiàn)正負(fù)極性轉(zhuǎn)換。 該任意波形發(fā)生器與通用模擬信號(hào)源相比具有：輸出頻率誤差小，分辨率高，可產(chǎn)生任意波形，成本低，體積小，使用方便，工作穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，十分適合汽車維修行業(yè)使用，具有較好的市場(chǎng)前景。
標(biāo)簽： FPGA 任意波形發(fā)生器
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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在船舶交管系統(tǒng)中，雷達(dá)信息處理是最重要的組成部分。視頻回波處理中的雜波處理要求實(shí)時(shí)性很高，大約要在一個(gè)距離單元的時(shí)間(0.05-0.1us)內(nèi)完成。雜波處理如恒虛警處理本身比較復(fù)雜，這類處理過(guò)程又要求快速，圖像顯示系統(tǒng)要求及時(shí)的把接收到的雷達(dá)方位數(shù)據(jù)從極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成直角坐標(biāo)。在軟件上實(shí)現(xiàn)這些算法雖然精度可以達(dá)到，但是實(shí)時(shí)性問(wèn)題不能滿足。因此這類問(wèn)題多采用高速專用數(shù)字設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。FPGA在數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域有非常廣闊的應(yīng)用前景，以其優(yōu)良的性能在數(shù)字信號(hào)處理中發(fā)揮了重大的作用。CORDIC算法可以在硬件上以很高的精度實(shí)現(xiàn)一些函數(shù)和運(yùn)算。針對(duì)以上幾點(diǎn)，本文提出了利用CORDIC算法，基于FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)雷達(dá)信號(hào)處理和圖像顯示的算法研究，用硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)正弦、余弦、正切、乘法、除法、指數(shù)和對(duì)數(shù)等基本函數(shù)和運(yùn)算，把他們?cè)O(shè)計(jì)成為可重用的IP core，這樣可以滿足實(shí)時(shí)性和精度的問(wèn)題。從而在將來(lái)的算法研究中方便的調(diào)用，這樣在算法研究中可以節(jié)約大量的時(shí)間，在一定程度上降低研究的難度。 圍繞雷達(dá)信號(hào)處理和圖像顯示，本次課題設(shè)計(jì)主要做了如下工作： 1．對(duì)CORDIC算法進(jìn)行分析和研究，以及它在雷達(dá)信號(hào)處理和圖像顯示中的影響。 2．成功用硬件描述語(yǔ)言在Xilinx公司軟件ISE的環(huán)境下編寫代碼，在Synplify和Modelsim上做了綜合和仿真。 3．對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行精度和速度分析。 4．對(duì)雷達(dá)信號(hào)處理和圖像顯示的相關(guān)算法進(jìn)行分析和研究。 5．從實(shí)例分析IP core的特點(diǎn)，對(duì)算法研究的影響和IP core在雷達(dá)信號(hào)處理和圖像顯示中的應(yīng)用。 最終在實(shí)踐環(huán)節(jié)，成功利用CORDIC算法，在FPGA上實(shí)現(xiàn)可重用的IP core，這些IP core能夠以很高的精度實(shí)現(xiàn)一些基本函數(shù)和運(yùn)算，在雷達(dá)信號(hào)處理與圖像顯示中起到很大的作用。
標(biāo)簽： FPGA 雷達(dá)信號(hào)處理 圖像顯示
上傳時(shí)間： 2013-07-16
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心血管疾病是當(dāng)今危害人類健康的主要疾病之一，心電圖檢查是臨床上診斷心血管疾病的重要方法。心電圖準(zhǔn)確的自動(dòng)分析與診斷對(duì)于心血管疾病的診斷起著關(guān)鍵的作用，也是國(guó)內(nèi)外學(xué)者所熱衷的研究課題。QRS復(fù)合波的檢測(cè)是心電自動(dòng)分析的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，檢出的位置精度關(guān)系到后續(xù)處理和分析的正確性和準(zhǔn)確性。 本文在總結(jié)前人工作的基礎(chǔ)上，對(duì)基于小波變換的QRS復(fù)合波檢測(cè)算法做了深入研究;并針對(duì)小波變換算法與心電檢測(cè)算法的結(jié)構(gòu)提出了一種硬件實(shí)現(xiàn)方法。本文的主要內(nèi)容包括基于小波變換的心電信號(hào)檢測(cè)算法設(shè)計(jì)和該算法在FPGA系統(tǒng)上的實(shí)現(xiàn)兩個(gè)部分。 對(duì)國(guó)內(nèi)外近年內(nèi)發(fā)展起來(lái)的各種心電檢測(cè)方法進(jìn)行了總結(jié)，并綜合考慮檢出率和硬件實(shí)現(xiàn)的實(shí)時(shí)性等問(wèn)題，采用小波變換方法對(duì)QRS復(fù)合波進(jìn)行檢測(cè)。根據(jù)QRs復(fù)合波經(jīng)小波變換后，心電特征波在某些尺度上對(duì)應(yīng)有相對(duì)明顯的模極值對(duì)，通過(guò)在對(duì)應(yīng)尺度上判斷模極值對(duì)，進(jìn)而檢測(cè)出對(duì)應(yīng)的特征波。 設(shè)計(jì)了基于小波變換的心電信號(hào)檢測(cè)算法的FPGA實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)。系統(tǒng)主要包含三個(gè)模塊：心電信號(hào)預(yù)處理模塊、小波分解模塊和檢測(cè)模塊。心電信號(hào)預(yù)處理模塊對(duì)輸入的心電信號(hào)進(jìn)行濾波預(yù)處理，以消除工頻干擾和基線漂移。小波分解模塊采用流水線設(shè)計(jì)，即把各層小波分解分成各個(gè)模塊獨(dú)立實(shí)現(xiàn)，以提高運(yùn)算效率。檢測(cè)模塊的功能是利用小波分解模塊的輸出結(jié)果在各尺度上尋找模極值對(duì)，并根據(jù)檢測(cè)策略檢測(cè)QRS復(fù)合波。 本文采用Veillog語(yǔ)言對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，并通過(guò)MIT-BIH心律失常標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)本文的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行性能評(píng)估，獲得了較好的檢出率。同時(shí)，綜合結(jié)果也表明系統(tǒng)時(shí)鐘能夠工作在較高的頻率，足以滿足高速實(shí)時(shí)對(duì)心電信號(hào)的處理與檢測(cè)。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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多相濾波器主要應(yīng)用于脈沖多普勒雷達(dá)、通信寬帶數(shù)字接收機(jī)、雷達(dá)自適應(yīng)波束形成等信號(hào)處理領(lǐng)域。在多普勒雷達(dá)信號(hào)處理中國(guó)內(nèi)外關(guān)于FIR濾波器設(shè)計(jì)研究的報(bào)道較多，而對(duì)于IIR濾波器的設(shè)計(jì)研究相對(duì)較少，原因是IIR多相濾波器的設(shè)計(jì)復(fù)雜性，使得IIR濾波器在多普勒雷達(dá)數(shù)字信號(hào)處理中難以發(fā)揮重要作用。本文以脈沖多普勒雷達(dá)信號(hào)處理為背景，主要研究數(shù)字多相濾波器的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)方法；進(jìn)而研究數(shù)字多相濾波器的數(shù)字仿真方法與FPGA實(shí)現(xiàn)技術(shù)。對(duì)于自主研究、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)雷達(dá)信號(hào)處理的各種結(jié)構(gòu)的濾波器具有重要的意義。 本文討論了FIR數(shù)字濾波器和IIR數(shù)字濾波器的特點(diǎn)和區(qū)別。對(duì)IIR濾波器的多相結(jié)構(gòu)進(jìn)行了理論分析，重點(diǎn)研究了IIR多相濾波器的設(shè)計(jì)原理。根據(jù)此原理進(jìn)行IIR濾波器的多相設(shè)計(jì)并擴(kuò)展到多通道和多級(jí)結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)本文研究的多普勒雷達(dá)回波信號(hào)需要四通道處理的要求搭建軟件仿真模型，對(duì)所設(shè)計(jì)的2級(jí)4通道IIR多相濾波器組進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，給出仿真結(jié)果，并進(jìn)行了討論。 在完成2級(jí)4通道IIR多相濾波器組的軟件仿真后，利用FPGA設(shè)計(jì)平臺(tái)，對(duì)該IIR多相濾波器組進(jìn)行了設(shè)計(jì)仿真和綜合實(shí)現(xiàn)。在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中進(jìn)行了功能仿真和時(shí)序仿真兩級(jí)仿真驗(yàn)證，結(jié)果表明在模擬硬件環(huán)境中所設(shè)計(jì)的2級(jí)4通道IIR多相濾波器組能夠較好地實(shí)現(xiàn)多普勒雷達(dá)回波信號(hào)多通道的劃分和濾波功能要求，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)思路和方法的正確性和可行性。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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基于布里淵散射的分布式光纖傳感器是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。本文介紹了基于布里淵散射的分布式光纖傳感器的的原理、應(yīng)用；布里淵時(shí)域反射技術(shù)(BOTDR)和布里淵時(shí)域分析技術(shù)(BOTDA)的原理。 受激布里淵散射(SBS)的過(guò)程中，入射光和散射光滿足耦合振幅方程組。我們對(duì)該方程組采用有限差分法進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，并用Matlab模擬計(jì)算過(guò)程，對(duì)布里淵散射信號(hào)進(jìn)行分析。 根據(jù)布里淵散射信號(hào)的特點(diǎn)，我們采用基于Morlet小波變換的DSP信號(hào)算法來(lái)處理 BOTDR傳感信號(hào)。通過(guò)對(duì)該算法的核心單元——快速傅立葉變換(FFT)的硬件實(shí)現(xiàn)，我們?cè)赟tratix FPGA上實(shí)現(xiàn)了基于Morlet小波變換的DSP算法的硬件電路設(shè)計(jì)。 最后，在此基礎(chǔ)上，我們對(duì)電路功能進(jìn)行實(shí)際的仿真和驗(yàn)證，并和Matlab得到結(jié)果進(jìn)行比較和分析。
標(biāo)簽： Morlet BOTDR 小波分析 信號(hào)處理
上傳時(shí)間： 2013-07-22
上傳用戶：牛布牛
數(shù)字濾波器是現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的重要組成部分之一。ⅡR數(shù)字濾波器又是其中非常重要的一類慮波器，因其可以較低的階次獲得較高的頻率選擇特性而得到廣泛應(yīng)用。 本文研究了ⅡR數(shù)字濾波器的常用設(shè)計(jì)方法，在分析各種ⅡR實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，利用MATLAB針對(duì)并聯(lián)型結(jié)構(gòu)的ⅡR數(shù)字濾波器做了多方面的仿真，從理論分析和仿真情況確定了所要設(shè)計(jì)的ⅡR數(shù)字濾波器的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)以及中間數(shù)據(jù)精度。然后基于FPGA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，研究了ⅡR數(shù)字濾波器的FPGA設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，提出應(yīng)用流水線技術(shù)和并行處理技術(shù)相結(jié)合的方式來(lái)提高ⅡR數(shù)字濾波器處理速度的方法，同時(shí)又從ⅡR數(shù)字濾波器的結(jié)構(gòu)特性出發(fā)，提出利用ⅡR數(shù)字濾波器的分解技術(shù)來(lái)改善ⅡR濾波器的設(shè)計(jì)。在ⅡR實(shí)現(xiàn)方面，本文采用Verilog HDL語(yǔ)言編寫了相應(yīng)的硬件實(shí)現(xiàn)程序，將內(nèi)置SignalTap Ⅱ邏輯分析器的ⅡR設(shè)計(jì)下載到FPGA芯片，并利用Altera公司的SignalTap Ⅱ邏輯分析儀進(jìn)行了定性測(cè)試，同時(shí)利用HP頻譜儀進(jìn)行定性與定量的觀測(cè)，仿真與實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果表明設(shè)計(jì)方法正確有效。
標(biāo)簽： FPGA IIR 數(shù)字濾波器
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：lmq0059
直接數(shù)字頻率合成(DDS)技術(shù)采用全數(shù)字的合成方法，所產(chǎn)生的信號(hào)具有頻率分辨率高、頻率切換速度快、頻率切換時(shí)相位連續(xù)、輸出相位噪聲低和可以產(chǎn)生任意波形等諸多優(yōu)點(diǎn)。 在理論上對(duì)DDS的原理及其輸出信號(hào)的性能進(jìn)行了分析，采用FPGA實(shí)現(xiàn)了任意波形發(fā)生器，能夠產(chǎn)生三角波、鋸齒波、調(diào)頻波、調(diào)相波、調(diào)幅波和碎發(fā)等十幾種波形，并能通過(guò)串行口下載任意波形。在設(shè)計(jì)頻率調(diào)制電路時(shí)采用了頻率字運(yùn)算單元和相位累加器相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，該方法既可實(shí)現(xiàn)寬帶線性調(diào)頻，又可實(shí)現(xiàn)非線性調(diào)頻。完成了軟件和硬件的設(shè)計(jì)和調(diào)試。對(duì)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果表明性能指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字 合成 信號(hào)發(fā)生器
上傳時(shí)間： 2013-05-26
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本文對(duì)基于FPGA的遠(yuǎn)程視頻傳輸系統(tǒng)進(jìn)行了研究。主要內(nèi)容如下： (1)在系統(tǒng)發(fā)送端將數(shù)據(jù)采集等邏輯控制和圖像壓縮集成在一片F(xiàn)PGA上，此方案減小了系統(tǒng)體積，提高了系統(tǒng)的集成度。 (2)系統(tǒng)圖像壓縮部分基于FPGA的二維小波變換的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，選用5/3整數(shù)提升小波，提升過(guò)程采用折疊結(jié)構(gòu)可以節(jié)省系統(tǒng)的資源。采用FPGA實(shí)現(xiàn)小波變換與使用DSP處理器的“DSP+ASIC”方案相比，具有速度快，數(shù)據(jù)寬度可任意設(shè)置的特點(diǎn)，并且VHDL語(yǔ)言具有可移植性的特點(diǎn)，具有更強(qiáng)的通用性。 (3)數(shù)據(jù)采集時(shí)采用乒乓操作存儲(chǔ)輪流向兩片外部存儲(chǔ)器存、取采集的圖像數(shù)據(jù)，能夠保證圖像整幀采集和穩(wěn)定連續(xù)的數(shù)據(jù)壓縮和數(shù)據(jù)傳輸，節(jié)約緩存空間，提高了速度，優(yōu)于單存儲(chǔ)器的方法。
標(biāo)簽： FPGA 遠(yuǎn)程視頻 傳輸系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-06-01
上傳用戶：superhand
擴(kuò)頻通信系統(tǒng)與常規(guī)的通信系統(tǒng)相比，具有很強(qiáng)的抗窄帶干擾，抗多徑干擾，抗人為干擾的能力，并具有信息隱蔽、多址保密通信等優(yōu)點(diǎn)。在近年來(lái)得到了迅速的發(fā)展。本論文主要討論和實(shí)現(xiàn)了基于FPGA的直接序列擴(kuò)頻信號(hào)的解擴(kuò)解調(diào)處理。論文對(duì)該直擴(kuò)通信系統(tǒng)和FPGA設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了相關(guān)研究，最后用Altera公司的最新的FPGA開(kāi)發(fā)平臺(tái)Quarus Ⅱ5.0實(shí)現(xiàn)了相關(guān)設(shè)計(jì)。 整個(gè)系統(tǒng)分為兩個(gè)部分，發(fā)送部分和接收部分。發(fā)送部分主要有串并轉(zhuǎn)換、差分卷積編碼、PN碼擴(kuò)頻、QPSK調(diào)制、成型濾波等模塊。接收部分主要有前端抗干擾、數(shù)字下變頻、解擴(kuò)解調(diào)等模塊。 論文首先介紹了擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的特點(diǎn)以及相關(guān)技術(shù)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，并介紹了本論文的研究思路和內(nèi)容。 然后，論文分析了幾種常用的窄帶干擾抑制、載波同步及PN碼同步算法，結(jié)合實(shí)際需要，設(shè)計(jì)了一種零中頻DSSS解調(diào)解擴(kuò)方案。給出了抗窄帶干擾、PN碼捕獲及跟蹤以及載波同步的算法分析，采用了基于數(shù)字外差調(diào)制的自適應(yīng)陷波器來(lái)進(jìn)行前端窄帶干擾抑制處理，用基于自適應(yīng)門限技術(shù)的滑動(dòng)相關(guān)捕獲和分時(shí)復(fù)用單相關(guān)器跟蹤來(lái)改善PN碼同步的性能，用基于硬判決的COSTAS(科斯塔斯)環(huán)來(lái)減少載波提取的算法復(fù)雜度，用改進(jìn)型CORDIC算法實(shí)現(xiàn)NCO來(lái)方便的進(jìn)行擴(kuò)展。 接著，論文給出了系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)和發(fā)送及接受子系統(tǒng)的各個(gè)功能模塊的實(shí)現(xiàn)分析以及在Quartus Ⅱ5.0上的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，給出了仿真結(jié)果。 然后論文介紹了整個(gè)系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)和它在真實(shí)系統(tǒng)中連機(jī)調(diào)試所得到的測(cè)試結(jié)果，結(jié)果表明該系統(tǒng)具有性能穩(wěn)定，靈活性好，生產(chǎn)調(diào)試容易，體積小，便于升級(jí)等特點(diǎn)并且達(dá)到課題各項(xiàng)指標(biāo)的要求。 最后是對(duì)論文工作的一些總結(jié)和對(duì)今后工作的展望。
標(biāo)簽： FPGA 調(diào)制解調(diào)器
上傳時(shí)間： 2013-07-04
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本文的研究?jī)?nèi)容是在激光測(cè)距項(xiàng)目基礎(chǔ)上進(jìn)行的，分析了各種激光測(cè)距方法的利弊，最終選用脈沖激光測(cè)距的實(shí)現(xiàn)方式，并且對(duì)脈沖激光測(cè)距系統(tǒng)做了深入研究。 本文設(shè)計(jì)了以FPGA為核心的信號(hào)處理模塊，實(shí)現(xiàn)了對(duì)激光信號(hào)的編碼和譯碼、對(duì)激光發(fā)射控制時(shí)鐘的分頻、和內(nèi)部PLL倍頻實(shí)現(xiàn)內(nèi)部高頻計(jì)時(shí)時(shí)鐘等，提高了系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性。使用并行脈沖計(jì)數(shù)法，提高了計(jì)時(shí)精度，分析了可能產(chǎn)生誤差的原因，并且對(duì)結(jié)果做了相應(yīng)的修正，減小了激光測(cè)距系統(tǒng)的誤差。并且制定了四種工作模式，可以根據(jù)不同的實(shí)際環(huán)境選擇相應(yīng)的測(cè)距模式，以達(dá)到最好的測(cè)量效果。 在接收方面突破以往普通的被動(dòng)接收方式，提出了利用窗函數(shù)接收回波的主動(dòng)接收方式，結(jié)合窄帶濾光片的濾光效果，提高了系統(tǒng)的抗干擾性能。從課題要求出發(fā)，本激光測(cè)距系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了體積小、功耗低的特點(diǎn)，測(cè)量距離相對(duì)較近(0.5-50米)，屬于近距測(cè)量系統(tǒng)。
標(biāo)簽： FPGA 激光測(cè)距 系統(tǒng)研究
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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