隨著數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字信號(hào)處理廣泛應(yīng)用于聲納、雷達(dá)、通訊語(yǔ)音處理和圖像處理等領(lǐng)域。快速傅立葉變換(Fast Fourier Transform，F(xiàn)FT)在數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)中起著很重要的作用，F(xiàn)FT 有效地提高了離散傅立葉變換(Discret Fourier Transform，DFT)的運(yùn)算效率。 處理器一般要求具有高速度、高精度、大容量和實(shí)時(shí)處理的性能，而現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(Field Programmable Gate Array，F(xiàn)PGA)是近年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的新型可編程器件，在處理大規(guī)模數(shù)據(jù)方面，有極大的優(yōu)勢(shì)。論文采用了在FPGA中實(shí)現(xiàn)FFT算法的方案。 數(shù)字信號(hào)處理板的硬件電路設(shè)計(jì)是本論文的重要部分之一。在介紹了FFT以及波束形成的基本原理和基本方法的基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)時(shí)處理的要求，給出了數(shù)字信號(hào)處理板的硬件設(shè)計(jì)方案并對(duì)硬件電路的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了分析和說(shuō)明。 依據(jù)數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，分別采用基二按時(shí)間抽取FFT算法、基四按時(shí)間抽取FFT算法以及FFT兆核函數(shù)三種方法利用硬件描述語(yǔ)言(VHSICHardware Description Language，VHDL)實(shí)現(xiàn)了1024點(diǎn)的FFT，接著對(duì)三種方法進(jìn)行了評(píng)估，得出了FPGA完全能滿足處理器的實(shí)時(shí)處理的要求的結(jié)論。然后根據(jù)通用串行總線(Universial Serial Bus，USB)協(xié)議，利用VHDL語(yǔ)言編寫了USB接口芯片ISP1581的固件程序，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的枚舉過(guò)程。
上傳時(shí)間： 2013-06-27
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頻率是電子技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的一個(gè)基本參數(shù)，同時(shí)也是一個(gè)非常重要的參數(shù)。穩(wěn)定的時(shí)鐘在高性能電子系統(tǒng)中有著舉足輕重的作用，直接決定系統(tǒng)性能的優(yōu)劣。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，測(cè)頻系統(tǒng)使用時(shí)鐘的提高，測(cè)頻技術(shù)有了相當(dāng)大的發(fā)展，但不管是何種測(cè)頻方法，±1個(gè)計(jì)數(shù)誤差始終是限制測(cè)頻精度進(jìn)一步提高的一個(gè)重要因素。 本設(shè)計(jì)闡述了各種數(shù)字測(cè)頻方法的優(yōu)缺點(diǎn)。通過(guò)分析±1個(gè)計(jì)數(shù)誤差的來(lái)源得出了一種新的測(cè)頻方法：檢測(cè)被測(cè)信號(hào)，時(shí)基信號(hào)的相位，當(dāng)相位同步時(shí)開(kāi)始計(jì)數(shù)，相位再次同步時(shí)停止計(jì)數(shù)，通過(guò)相位同步來(lái)消除計(jì)數(shù)誤差，然后再通過(guò)運(yùn)算得到實(shí)際頻率的大小。根據(jù)M/T法的測(cè)頻原理，已經(jīng)出現(xiàn)了等精度的測(cè)頻方法，但是還存在±1的計(jì)數(shù)誤差。因此，本文根據(jù)等精度測(cè)頻原理中閘門時(shí)間只與被測(cè)信號(hào)同步，而不與標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)同步的缺點(diǎn)，通過(guò)分析已有等精度澳孽頻方法所存在±1個(gè)計(jì)數(shù)誤差的來(lái)源，采用了全同步的測(cè)頻原理在FPGA器件上實(shí)現(xiàn)了全同步數(shù)字頻率計(jì)。根據(jù)全同步數(shù)字頻率計(jì)的測(cè)頻原理方框圖，采用VHDL語(yǔ)言，成功的編寫出了設(shè)計(jì)程序，并在MAX+PLUS Ⅱ軟件環(huán)境中，對(duì)編寫的VHDL程序進(jìn)行了仿真，得到了很好的效果。最后，又討論了全同步頻率計(jì)的硬件設(shè)計(jì)并給出了電路原理圖和PCB圖。對(duì)構(gòu)成全同步數(shù)字頻率計(jì)的每一個(gè)模塊，給出了較詳細(xì)的設(shè)計(jì)方法和完整的程序設(shè)計(jì)以及仿真結(jié)果。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字頻率計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-06-05
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《信號(hào)完整性分析》經(jīng)典的書籍。值得收藏。外文翻譯版。
標(biāo)簽： 信號(hào)完整性 分
上傳時(shí)間： 2013-07-10
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手機(jī)射頻電路原理分析, 隨著電路集成技術(shù)日新月異的發(fā)展，射頻電路也趨向于集成化、模塊化，這對(duì)于小型化移動(dòng)終端的開(kāi)發(fā)、應(yīng)用是特別有利的。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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密集型的矩陣運(yùn)算在信號(hào)處理和圖像處理中被廣泛應(yīng)用，而且往往需要系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)運(yùn)算，這就需要系統(tǒng)具有很高的吞吐率。因此尋找矩陣運(yùn)算的高速實(shí)現(xiàn)方法是很有意義的。FPGA的運(yùn)算速度快并且可以并行運(yùn)算，和其它矩陣運(yùn)算的實(shí)現(xiàn)方式相比，F(xiàn)PGA有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。本文主要設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于FPGA的各種矩陣運(yùn)算模塊。 本文首先介紹了矩陣運(yùn)算的特點(diǎn)和原理，接著討論了FPGA浮點(diǎn)運(yùn)算單元的VHDL設(shè)計(jì)方法，在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了矩陣相乘累加、三角矩陣求逆和一般矩陣分解求逆的運(yùn)算模塊，給出矩陣階數(shù)擴(kuò)大時(shí)各種矩陣運(yùn)算的分塊實(shí)現(xiàn)方法。然后在ModelSim環(huán)境下仿真了一般矩陣的求逆模塊，與Maflab仿真結(jié)果比較，分析了運(yùn)算精度、時(shí)間復(fù)雜度和資源占用情況，在Virtex-4系列FPGA硬件平臺(tái)上進(jìn)行了調(diào)試和測(cè)試，并通過(guò)USB接口將矩陣運(yùn)算結(jié)果送入PC機(jī)，驗(yàn)證了基于FPGA矩陣運(yùn)算的正確性和可行性。最后對(duì)矩陣求逆模塊在雷達(dá)信號(hào)中的應(yīng)用作了簡(jiǎn)單介紹。
上傳時(shí)間： 2013-06-08
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本文以研究嵌入式微處理器為主，自主地設(shè)計(jì)了能夠運(yùn)行MCS-51系列單片機(jī)指令的MCU系統(tǒng)。系統(tǒng)采用了VHDL 語(yǔ)言與原理框圖的綜合設(shè)計(jì)方法，并且在Altera公司的FPGA上通過(guò)驗(yàn)證。論文深入地研究了微處理器的指令系統(tǒng)和數(shù)據(jù)地址通路，采用VHDL 語(yǔ)言完成了取指單元，指令譯碼器單元，存儲(chǔ)器單元和邏輯運(yùn)算單元的電路模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)；研究了控制單元的實(shí)現(xiàn)方法和基于全局狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)理論，采用硬件描述語(yǔ)言完成了對(duì)各個(gè)控制線的相關(guān)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。論文通過(guò)原理示意圖和示例代碼的演示，著重介紹了指令譯碼器的實(shí)現(xiàn)方式，基于此種方式形成的譯碼電路還能夠?qū)崿F(xiàn)更為復(fù)雜的CISC指令。 本系統(tǒng)采用分模塊的設(shè)計(jì)方式，把具有相同功能的邏輯電路集中到一個(gè)框圖里，使得系統(tǒng)的可移植性大大地提高。系統(tǒng)還采用層次框圖的設(shè)計(jì)方式，把明顯地具有主從關(guān)系的電路放在不同的層次里，這也使得系統(tǒng)模塊功能的可擴(kuò)展性大大地增強(qiáng)。內(nèi)部邏輯共分為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器模塊；程序存儲(chǔ)器模塊；時(shí)序控制模塊；特殊功能寄存器模塊和Core核心模塊這五個(gè)部分，文中對(duì)各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)作了詳細(xì)的介紹。本文在最后對(duì)已實(shí)現(xiàn)的部分典型指令進(jìn)行了邏輯仿真測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明，本文所設(shè)計(jì)的MCU系統(tǒng)能夠如預(yù)期地執(zhí)行相應(yīng)的指令。在指令執(zhí)行的過(guò)程中，相應(yīng)寄存器和總線上的值也均符合設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)目標(biāo)。
上傳時(shí)間： 2013-05-20
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軟件無(wú)線電(SDR，Software Defined Radio)由于具備傳統(tǒng)無(wú)線電技術(shù)無(wú)可比擬的優(yōu)越性，已成為業(yè)界公認(rèn)的現(xiàn)代無(wú)線電通信技術(shù)的發(fā)展方向。理想的軟件無(wú)線電系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)體系結(jié)構(gòu)的開(kāi)放性和可編程性，減少靈活性著的硬件電路，把數(shù)字化處理(ADC和DAC)盡可能靠近天線，通過(guò)軟件的更新改變硬件的配置、結(jié)構(gòu)和功能。目前，直接對(duì)射頻(RF)進(jìn)行采樣的技術(shù)尚未實(shí)現(xiàn)普及的產(chǎn)品化，而用數(shù)字變頻器在中頻進(jìn)行數(shù)字化是普遍采用的方法，其主要思想是，數(shù)字混頻器用離散化的單頻本振信號(hào)與輸入采樣信號(hào)在乘法器中相乘，再經(jīng)插值或抽取濾波，其結(jié)果是，輸入信號(hào)頻譜搬移到所需頻帶，數(shù)據(jù)速率也相應(yīng)改變，以供后續(xù)模塊做進(jìn)一步處理。數(shù)字變頻器在發(fā)射設(shè)備和接收設(shè)備中分別稱為數(shù)字上變頻器(DUC，Digital Upper Converter)和數(shù)字下變頻器(DDC，Digital Down Converter)，它們是軟件無(wú)線電通信設(shè)備的關(guān)鍵部什。大規(guī)模可編程邏輯器件的應(yīng)用為現(xiàn)代通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來(lái)極大的靈活性。基于FPGA的數(shù)字變頻器設(shè)計(jì)是深受廣大設(shè)計(jì)人員歡迎的設(shè)計(jì)手段。本文的重點(diǎn)研究是數(shù)字下變頻器(DDC)，然而將它與數(shù)字上變頻器(DUC)完全割裂后進(jìn)行研究顯然是不妥的，因此，本文對(duì)數(shù)字上變頻器也作適當(dāng)介紹。 第一章簡(jiǎn)要闡述了軟件無(wú)線電及數(shù)字下變頻的基本概念，介紹了研究背景及所完成的主要研究工作。 第二章介紹了數(shù)控振蕩器(NCO)，介紹了兩種實(shí)現(xiàn)方法，即基于查找表和基于CORDIC算法的實(shí)現(xiàn)。對(duì)CORDIc算法作了重點(diǎn)介紹，給出了傳統(tǒng)算法和改進(jìn)算法，并對(duì)基于傳統(tǒng)CORDIC算法的NCO的FPGA實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了EDA仿真。 第三章介紹了變速率采樣技術(shù)，重點(diǎn)介紹了軟件無(wú)線電中廣泛采用的級(jí)聯(lián)積分梳狀濾波器 (cascaded integratot comb， CIC)和ISOP(Interpolated Second Order Polynomial)補(bǔ)償法，對(duì)前者進(jìn)行了基于Matlab的理論仿真和FPGA實(shí)現(xiàn)的EDA仿真，后者只進(jìn)行了基于Matlab的理論仿真。 第四章介紹了分布式算法和軟件無(wú)線電中廣泛采用的半帶(half-band，HB)濾波器，對(duì)基于分布式算法的半帶濾波器的FPGA實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了EDA仿真，最后簡(jiǎn)要介紹了FIR的多相結(jié)構(gòu)。 第五章對(duì)數(shù)字下變頻器系統(tǒng)進(jìn)行了噪聲綜合分析，給出了一個(gè)噪聲模型。 第六章介紹了數(shù)字下變頻器在短波電臺(tái)中頻數(shù)字化應(yīng)用中的一個(gè)實(shí)例，給出了測(cè)試結(jié)果，重點(diǎn)介紹了下變頻器的：FPGA實(shí)現(xiàn)，其對(duì)應(yīng)的VHDL程序收錄在本文最后的附錄中，希望對(duì)從事該領(lǐng)域設(shè)計(jì)的技術(shù)人員具有一定參考價(jià)值。
標(biāo)簽： FPGA 軟件無(wú)線電 數(shù)字下變頻
上傳時(shí)間： 2013-06-30
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單片微型計(jì)算機(jī)(單片機(jī))是將微處理器CPU、程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、輸入/輸出并行接口等集成在一起。由于單片機(jī)具有專門為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的體系結(jié)構(gòu)與指令系統(tǒng)，所以它最能滿足嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用要求。Intel公司生產(chǎn)的MCS-51系列單片機(jī)是我國(guó)目前應(yīng)用最廣的單片機(jī)之一。 隨著可編程邏輯器件設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，每個(gè)邏輯器件中門電路的數(shù)量越來(lái)越多，一個(gè)邏輯器件就可以完成本來(lái)要由很多分立邏輯器件和存儲(chǔ)芯片完成的功能。這樣做減少了系統(tǒng)的功耗和成本，提高了性能和可靠性。FPGA就是目前最受歡迎的可編程邏輯器件之一。IP核是將一些在數(shù)字電路中常用但比較復(fù)雜的功能塊，設(shè)計(jì)成可修改參數(shù)的模塊，讓其他用戶可以直接調(diào)用這些模塊，這樣就大大減輕了工程師的負(fù)擔(dān)，避免重復(fù)勞動(dòng)。隨著FPGA的規(guī)模越來(lái)越大，設(shè)計(jì)越來(lái)越復(fù)雜，使用IP核是一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。 本課題結(jié)合FPGA與8051單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，主要針對(duì)以下三個(gè)方面研究： (1)FPGA開(kāi)發(fā)平臺(tái)的硬件實(shí)現(xiàn)選用Xilinx公司的XC3S500E-PQ208-4-C作為核心器件，采用Intel公司的EEPROM芯片2816A和SRAM芯片6116作為片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，搭建FPGA的硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)。 (2)用VHDL語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)8051IP核分析研究8051系列單片機(jī)內(nèi)部各模塊結(jié)構(gòu)以及各部分的連接關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了基于FPGA的8051IP核。主要包括如下幾個(gè)模塊：CPU模塊、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器模塊、定時(shí)/計(jì)數(shù)器模塊、并行端口模塊、串行端口模塊、中斷處理模塊、同步復(fù)位模塊等。 (3)基于FPGA的8051IP核應(yīng)用用所設(shè)計(jì)的8051IP核，實(shí)現(xiàn)了對(duì)一個(gè)4×4鍵盤的監(jiān)測(cè)掃描、鍵盤確認(rèn)、按鍵識(shí)別等應(yīng)用。
上傳時(shí)間： 2013-06-21
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當(dāng)今電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是以大規(guī)模FPGA為物理載體的系統(tǒng)芯片的設(shè)計(jì)，基于FPGA的片上系統(tǒng)可稱為可編程片上系統(tǒng)(SOPC)。SOPC的設(shè)計(jì)是以知識(shí)產(chǎn)權(quán)核(IPCore)為基礎(chǔ)，以硬件描述語(yǔ)言為主要設(shè)計(jì)手段，借助以計(jì)算機(jī)為平臺(tái)的EDA工具進(jìn)行的。 本文在介紹了FPGA與SOPC相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)上，給出了SOPC技術(shù)開(kāi)發(fā)調(diào)制解調(diào)器的方案。在分析設(shè)計(jì)軟件Matlab/DSP(Digital Signal Processing)。builder以及Quartus Ⅱ開(kāi)發(fā)軟件進(jìn)行SOPC(System On a Programmable Chip)設(shè)計(jì)流程后，依據(jù)調(diào)制解調(diào)算法提出了一種基于DSP Builder調(diào)制解調(diào)器的SOPC實(shí)現(xiàn)方案，模塊化的設(shè)計(jì)方法大大縮短了調(diào)制解調(diào)器的開(kāi)發(fā)周期。 在SOPC技術(shù)開(kāi)發(fā)調(diào)制解調(diào)器的過(guò)程中，用MATLAB/Simulink的圖形方式調(diào)用Altera DSP Builder和其他Simulink庫(kù)中的圖形模塊(Block)進(jìn)行系統(tǒng)建模，在Simulink中仿真通過(guò)后，利用DSP Builder將Simulink的模型文件(．mdl)轉(zhuǎn)化成通用的硬件描述語(yǔ)言VHDL文件，從而避免了VHDL語(yǔ)言手動(dòng)編寫系統(tǒng)的煩瑣過(guò)程，將精力集中于算法的優(yōu)化上。 基于DSP Builder的開(kāi)發(fā)功能，調(diào)制解調(diào)器電路中的低通濾波器可直接調(diào)用FIRIP Core，進(jìn)一步提高了開(kāi)發(fā)效率。 在進(jìn)行編譯、仿真調(diào)試成功后，經(jīng)過(guò)QuartusⅡ?qū)⒕幾g生成的編程文件下載到ALTERA公司Cyclone Ⅱ系列的FPGA芯片EP2C5F256C6，完成器件編程，從而給出了一種調(diào)制解調(diào)器的SOPC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案。
標(biāo)簽： FPGA 調(diào)制解調(diào)器
上傳時(shí)間： 2013-06-24
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目前，數(shù)字信號(hào)處理廣泛應(yīng)用于通信、雷達(dá)、聲納、語(yǔ)音與圖像處理等領(lǐng)域，信號(hào)處理算法理論己趨于成熟，但其具體硬件實(shí)現(xiàn)方法卻值得探討。FPGA是近年來(lái)廣泛應(yīng)用的超大規(guī)模、超高速的可編程邏輯器件，由于其具有高集成度、高速、可編程等優(yōu)點(diǎn)，大大推動(dòng)了數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的單片化、自動(dòng)化，縮短了單片數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)周期、提高了設(shè)計(jì)的靈活性和可靠性，在超高速信號(hào)處理和實(shí)時(shí)測(cè)控方面有非常廣泛的應(yīng)用。本文對(duì)FPGA的數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)進(jìn)行研究，基于FPGA在數(shù)據(jù)采樣控制和信號(hào)處理方面的高性能和單片系統(tǒng)發(fā)展的新熱點(diǎn)，把FPGA作為整個(gè)數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的控制核心。主要研究?jī)?nèi)容如下： FPGA的單片系統(tǒng)研究。針對(duì)數(shù)據(jù)采集與處理，對(duì)FPGA進(jìn)行選型，設(shè)計(jì)了基于FPGA的單片系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。把整個(gè)控制系統(tǒng)分為三個(gè)部分：多通道采樣控制模塊，數(shù)據(jù)處理模塊，存儲(chǔ)控制模塊。 多通道采樣控制模塊的設(shè)計(jì)。利用4片AD7506和一片AD7862對(duì)64路模擬量進(jìn)行周期采樣，分別設(shè)計(jì)了通道選擇控制模塊和A/D轉(zhuǎn)換控制模塊，并進(jìn)行了仿真，完成了基于FPGA的多通道采樣控制。 數(shù)據(jù)處理模塊的設(shè)計(jì)。FFT算法在數(shù)字信號(hào)處理中占有重要的地位，因此本文研究了FFT的硬件實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，提出了用FPGA實(shí)現(xiàn)FFT的一種設(shè)計(jì)思想，給出了總體實(shí)現(xiàn)框圖。分別設(shè)計(jì)了旋轉(zhuǎn)因子復(fù)數(shù)乘法器，碟形運(yùn)算單元，存儲(chǔ)器，控制器，并分別進(jìn)行了仿真。重點(diǎn)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了FFT算法中的蝶形處理單元，采用了一種高效乘法器算法設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了蝶形處理單元中的旋轉(zhuǎn)因子乘法器，從而提高了蝶形處理器的運(yùn)算速度，降低了運(yùn)算復(fù)雜度。理論分析和仿真結(jié)果表明，狀態(tài)機(jī)控制器成功地對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行了有序、協(xié)調(diào)的控制。 存儲(chǔ)控制模塊的設(shè)計(jì)。利用閃存芯片K9K1G08UOA對(duì)采集處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，設(shè)計(jì)了FPGA與閃存的硬件連接，設(shè)計(jì)了存儲(chǔ)控制模塊。 本文對(duì)FFT算法的硬件實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究，結(jié)合單片系統(tǒng)的特點(diǎn)，把整個(gè)系統(tǒng)分為多通道采樣控制模塊，數(shù)據(jù)處理模塊，存儲(chǔ)控制模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真。設(shè)計(jì)采用VHDL編寫程序的源代碼。仿真測(cè)試結(jié)果表明，此FPGA單片系統(tǒng)可完成對(duì)實(shí)時(shí)信號(hào)的高速采集與處理。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)據(jù)采集 處理技術(shù)
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