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文檔簡介

1、1,目 錄,一、1553B背景介紹 1、1553B的由來 2、1553B的應用 3、1553B的優(yōu)點 4、EBR-1553 二、1553B總線基礎知識介紹 1、網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu) 2、終端(總線控制器、遠程終端、總線監(jiān)控器) 3、傳輸方式 4、數(shù)據(jù)格式 (1)、概述 (2)、命令字、數(shù)據(jù)字、狀態(tài)字 (3)、1553B消息格式 5、總線連接 (1)、線纜 (2)、耦合方式 (3)、網(wǎng)絡構(gòu)成,2,一、1553B背景介紹,1、1553B的由來 2、1553B的應用 3、1553B的優(yōu)點 (1)、線性局域網(wǎng)絡結(jié)構(gòu) (2)、冗余容錯能力 (3)、支持“啞”節(jié)點和“智能”節(jié)點 (4)、高水平的電器保障性能 (5

2、)、良好的器件可用性 (6)、實時可確定性 4、EBR-1553,3,一、1553B背景介紹,1、1553B的由來 在20世紀60年代以前,飛機機載電子系統(tǒng)沒有標準的通用數(shù)據(jù)通道,各個電子設備單元之間連接往往需要大量的電纜。隨著機載電子系統(tǒng)的不斷復雜化,這種通信方式所用的電纜將會占用很大的空間和重量,而且對傳輸線的定義和測試也較為復雜,費用較高。 為了解決這一問題,美國SAE A2K委員會在軍方和工業(yè)界的支持下于1968年決定開發(fā)標準的信號多路傳輸系統(tǒng),并于1973年公布了MIL-STD-1553標準。1973年的1553B多路傳輸數(shù)據(jù)總線成為了未來軍機將采用的技術,它取代了在傳感器、計算機、

3、指示器和其他飛機設備間傳遞數(shù)據(jù)的龐大設備,大大減少了飛機重量,并且使用簡單、靈活。,4,一、1553B背景介紹,此標準的修訂本于1978年公布,即MIL-STD-1553標準。1980年,美國空軍對該標準作了修改和補充。 MIL-STD-1553標準,作為美國國防部武器系統(tǒng)集成和標準化管理的基礎之一,且已成為一種國際標準。 我國于1987年頒布了相應的軍標。,5,一、1553B背景介紹,2、1553B的應用 該總線標準已廣泛用于飛機綜合航電系統(tǒng)、外掛物管理與集成系統(tǒng),并擴展至坦克、艦船、航天等領域.,1553B總線,6,一、1553B背景介紹,國外航電系統(tǒng)起步較早,1553B得到美空軍、海軍、

4、陸軍的認可,得到非常成熟和大面積的應用,F(xiàn)16是采用1553A標準的第一種作戰(zhàn)飛機。另有F-8、B-1、AV-8B等多款飛機也有采用。 我國早在90年代就已立項做1553B協(xié)議的研究與產(chǎn)品研制工作,并被納入軍標GJB 289A數(shù)字式時分制指令/響應型多路傳輸數(shù)據(jù)總線,且投入了大量的人力及物力。目前機載,彈載,艦載,車載系統(tǒng)都已經(jīng)將1553B總線列入系統(tǒng)的核心,這方面的需求量在逐年加大。,7,一、1553B背景介紹,3、1553B的優(yōu)點 (1)、線性局域網(wǎng)絡結(jié)構(gòu) 合理的拓撲結(jié)構(gòu)使得1553B總線成為航空系統(tǒng)或地面車輛系統(tǒng)中分布式設備的理想連接方式。與點對點連接相比,它減少了所需電纜、所需空間和系

5、統(tǒng)的重量。便于維護,易于增加或刪除節(jié)點,提高設計靈活性。 (2)、冗余容錯能力 由于其固有的雙通道設計,1553B總線通過在兩個通道間自動切換來獲得冗余容錯能力,提高可靠性。,8,一、1553B背景介紹,(3)、支持“啞”節(jié)點和“智能”節(jié)點 1553B總線支持非智能的遠程終端。這種遠程終端提供與傳感器和激勵器的連接接口。十分適合智能中央處理模塊和分布式從屬設備的連接。 (4)、高水平的電器保障性能由于采用了電氣屏蔽和總線耦合方式,每個節(jié)點都能夠安全地與網(wǎng)絡隔離;減少了潛在的損壞計算機等設備的可能性。,9,一、1553B背景介紹,(5)、良好的器件可用性 1553B總線器件的制造工藝滿足了大范圍

6、溫度變化以及軍標的要求。器件的商品化使得1553B總線得以廣泛地應用在苛刻環(huán)境的項目當中。 (6)、實時可確定性 1553B總線的命令/響應的協(xié)議方式保證了實時的可確定性。,10,一、1553B背景介紹,4、EBR-1553 對于低空飛行控制系統(tǒng)中的傳感器、制動器、控制器和動力管理系統(tǒng),要求其具有1KHz的典型刷新頻率。而速率僅為1Mbps的MIL-STD-1553協(xié)議規(guī)范遠不能滿足要求。 為適應這一需要,SAE(Society of Automotive Engineers)定義了EBR-1553(Enhanced Bit Rate 1553)。EBR-1553遵循MIL-STB-1553協(xié)

7、議,采用了星型總線結(jié)構(gòu),從而使得總線速率達到了10Mbps。,11,一、1553B背景介紹,EBR-1553與MIL-STB-1553協(xié)議規(guī)范的幾個不同點: 不支持RT-RT模式; 每個RT需要一個HUB才可與BC連接; EBR-1553定義了三種HUB模式:“SPEC”、“SWITCH”、“LINK”; EBR-1553是根據(jù)MIL-STB-1553定義的增強速率總線。,12,二、1553B總線基礎知識介紹,1、網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu) 2、終端(總線控制器、遠程終端、線監(jiān)控器) 3、傳輸方式 4、數(shù)據(jù)格式 (1)、概述 (2)、命令字、數(shù)據(jù)字、狀態(tài)字 (3)、1553B消息格式 5、總線連接 (1)、

8、線纜 (2)、耦合方式 (3)、網(wǎng)絡構(gòu)成,13,二、1553B總線基礎知識介紹,1、網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu) 1553B總線(數(shù)字式時分制指令/響應型多路傳輸數(shù)據(jù)總線)由數(shù)據(jù)總線、終端或子系統(tǒng)終端接口組成。通過分時傳輸(TDM)方式,實現(xiàn)系統(tǒng)中任意兩個終端間相互交換信息。 多路傳輸數(shù)據(jù)總線結(jié)構(gòu)示例,14,二、1553B總線基礎知識介紹,2、終端(總線控制器、遠程終端、總線監(jiān)控器) 終端是數(shù)據(jù)總線和子系統(tǒng)的接口電子組件,從功能上說它可以是總線控制器(BC:Bus Controller)、遠程終端(RT:Remote Terminal)或總線監(jiān)控器(BM:Bus Monitor);從物理結(jié)構(gòu)上說 ,終端可以是

9、獨立組件,也可以包含在子系統(tǒng)中。 1553B總線系統(tǒng)采用命令/響應式傳輸?shù)牟僮鞣绞?。只有當總線控制器發(fā)出命令后,遠程終端才能作出響應。,15,二、1553B總線基礎知識介紹,2、終端(總線控制器、遠程終端、線監(jiān)控器) 終端具有以下公共操作能力 字的核實:終端應保證每個字符合下列最低要求: a.字以有效同步頭開始; b.各個位是有效曼徹斯特形碼; c.信息字段16位,外加奇偶校驗位; d.字的奇偶校驗為奇校驗。 不符合上述任一項規(guī)定的字,即是無效字。,16,二、1553B總線基礎知識介紹,超時暫停 為了確保系統(tǒng)的傳輸安全,終端應設置超時暫停的硬件,以阻止超過800.0s的信號傳輸。 注意,該硬件

10、不應妨礙在響應指令時的正確傳輸。通過終端在已發(fā)生超時的總線上接收一個有效指令字來恢復該超時暫停功能。 總線活動監(jiān)測 根據(jù)需要,終端應通過“總線活動監(jiān)測”硬件,判定總線上的信息流動狀況,以便不向處于活動狀態(tài)下的總線再發(fā)出任何信息,防止多個傳輸在同一路總線上發(fā)生。,17,二、1553B總線基礎知識介紹,2、終端(總線控制器、遠程終端、線監(jiān)控器) (1)、總線控制器(Bus Controller): BC是總線的控制、管理者,也是所有通信動作的發(fā)起者。任何時刻總線上只有一個終端對總線系統(tǒng)實施控制。 終端執(zhí)行總線控制器操作時,負責發(fā)送命令、參與數(shù)據(jù)傳輸、接收狀態(tài)響應和檢測總線系統(tǒng)。,18,二、1553

11、B總線基礎知識介紹,2、終端(總線控制器、遠程終端、線監(jiān)控器) (2)、遠程終端(Remote Terminal): 遠程終端應對來自總線控制器的有效指令字作出響應,并按有效指令字所規(guī)定的方式進行操作。 當指令字符合規(guī)定,且指令字中的終端地址與本遠程終端的專有地址或公用地址(系統(tǒng)若采用廣播操作)相符時,則遠程終端應承認該指令字有效。 指令字中的遠程終端地址字段、發(fā)送接收位、子地址方式字段、數(shù)據(jù)字計數(shù)方式代碼字段的不適當組合,將導致遠程終端的無效傳輸,遠程終端響應接著發(fā)生的有效指令。,19,二、1553B總線基礎知識介紹,2、終端(總線控制器、遠程終端、線監(jiān)控器) (3)、總線監(jiān)視器(Bus M

12、onitor): 用于總線上數(shù)據(jù)的監(jiān)視、記錄。 當終端作為總線監(jiān)控器時,它應記錄總線上傳輸?shù)男畔ⅲ怨┟摍C分析之用(如飛行測試記錄、維修記錄或任務分析);或者也應對系統(tǒng)起“監(jiān)測”作用,用來給備用總線控制器提供信息源,使它接替現(xiàn)行的總線控制器。 如果系統(tǒng)給它指派過專有地址,總線監(jiān)控器應響應含有其專有地址的消息,但不響應其他消息。,20,二、1553B總線基礎知識介紹,3、傳輸方式 1553B信號以串行數(shù)字脈沖編碼調(diào)制(PCM)形式在數(shù)據(jù)總線上傳輸。采用曼徹斯特II型雙相電平碼。邏輯1為雙極編碼信號1/0,即一個正脈沖繼之一個負脈沖。邏輯0為雙極編碼信號0/1,即一個負脈沖繼之一個正脈沖。1553

13、B的數(shù)據(jù)傳輸為半雙工方式。總線上波特率為1Mbps。,21,二、1553B總線基礎知識介紹,4、數(shù)據(jù)格式 (1)、概述 1553B信息流由一串1553B消息構(gòu)成。1553B消息由命令字、數(shù)據(jù)字、狀態(tài)字組成。命令字、數(shù)據(jù)字、狀態(tài)字都應是: 3位同步頭 + 16位有效位 + 1位奇偶校驗 總共20位構(gòu)成。1553B數(shù)據(jù)采用奇校驗。,22,二、1553B總線基礎知識介紹,1553B字格式,23,二、1553B總線基礎知識介紹,4、數(shù)據(jù)格式 (2)、命令字、數(shù)據(jù)字、狀態(tài)字 、命令字 指令字應由同步頭、遠程終端地址字段、發(fā)送/接收位(T/R)、子地址/方式字段、數(shù)據(jù)字計數(shù)/方式代碼字段及奇偶校驗位(P)

14、組成。,24,二、1553B總線基礎知識介紹,同步頭 指令字同步頭應是一個無效的曼徹斯特波形。其寬度為3位時,前1.5位時的波形為正,后1.5位時的波形為負,如果緊跟同步頭后的一位是邏輯0,那么同步頭的后半部分有兩個位時的表觀寬度。,25,二、1553B總線基礎知識介紹,遠程終端地址段 緊跟同步頭后的5位為遠程終端地址段。每個遠程終端被指定為一個專有地址,從十進制地址0到十進制地址30均可采用。 但是,盡量不采用十進制地址0作為遠程終端的專有地址,因為如果采用十進制的0作為遠程終端的專用地址,當消息正常響應時,RT回的狀態(tài)字將是0000,這不利于通信狀態(tài)的確認。 另外,十進制地址31(1111

15、1)為所有遠程終端的公用地址,供系統(tǒng)采用廣播操作時使用。,26,二、1553B總線基礎知識介紹,發(fā)送/接收位 發(fā)送/接收位表示要求遠程終端作的操作,邏輯0指定遠程終端作接收操作,邏輯1指定遠程終端作發(fā)送操作。 子地址/方式字段 子地址/方式字段用來指定遠程終端的子地址,或者用作總線系統(tǒng)進行方式控制時的標記。 十進制1(00001)到30(11110)用于指定子系統(tǒng)地址。 十進制0(00000)和31(11111)不能用于指定子系統(tǒng)地址,而是用于方式代碼控制,表示此時數(shù)據(jù)字/方式代碼段的內(nèi)容為方式代碼。,27,二、1553B總線基礎知識介紹,數(shù)據(jù)字計數(shù)/方式代碼字段 該字段用來指定遠程終端應發(fā)送

16、、應接收的數(shù)據(jù)字的個數(shù)或方式代碼。在任何一條消息內(nèi)最多可以發(fā)送或接收32個數(shù)據(jù)字。全1表示十進制記數(shù)31,而全0表示十進制記數(shù)32。 當命令字中的“子地址/方式字段”為(00000)b或(11111)b時,“數(shù)據(jù)字個數(shù)/方式代碼字段”的內(nèi)容為方式代碼。 奇偶校驗位 命令字最后一位用作前16位的奇偶校驗。采用奇校驗方式。,28,二、1553B總線基礎知識介紹,29,方式代碼表,二、1553B總線基礎知識介紹,4、數(shù)據(jù)格式 (2)、命令字、數(shù)據(jù)字、狀態(tài)字 、數(shù)據(jù)字 數(shù)據(jù)字應由同步頭、數(shù)據(jù)字段和奇偶校驗位組成。,30,二、1553B總線基礎知識介紹,同步頭 數(shù)據(jù)字同步頭是一個無效曼徹斯特波形。如下圖

17、。 其寬度為3個位時。前1.5位時的波形為負,后1.5位時的波形為正。 如果該同步頭的前位和后位為邏輯1,則同步頭的表現(xiàn)寬度為四個位時。,31,二、1553B總線基礎知識介紹,數(shù)據(jù)段 16位數(shù)據(jù)。 奇偶校驗位 數(shù)據(jù)字的最后一位用作前16位數(shù)據(jù)的奇偶校驗。,32,二、1553B總線基礎知識介紹,4、數(shù)據(jù)格式 (2)、命令字、數(shù)據(jù)字、狀態(tài)字 、狀態(tài)字 狀態(tài)字同步頭、遠程終端地址字段、消息差錯位、測試手段位、服務請求位、備用位、廣播指令接收位、忙位、子系統(tǒng)標志位、動態(tài)總線控制接受位、終端標志位及奇偶校驗位組成。如下圖所示。,33,二、1553B總線基礎知識介紹,狀態(tài)字格式,34,二、1553B總線基

18、礎知識介紹,同步頭(SYNC):13位時 同步頭與命令字同步頭相同。 遠程終端地址字段(TERMINAL ADDRESS):48位時 該字段有5位,為發(fā)送狀態(tài)字的遠程終端的地址。 消息差錯位(MESSAGE ERROR):9位時 表示遠程終端剛接收到的消息中有一個或多個字沒有通過有效性測試。邏輯1表示消息有差錯,邏輯0表示消息無差錯。 測試手段位(INSTRUMENTATION):10位時 測試手段位在所有條件下總置為邏輯0。該位為可選位,用來區(qū)分是指令字還是狀態(tài)字。如果使用,指令字中的相應位置為邏輯1。,35,二、1553B總線基礎知識介紹,服務請求位(SERVICE REQUEST) :1

19、1位時 該位為邏輯1時表示本遠程終端有服務請求,要求總線控制器啟動與本遠程終端或子系統(tǒng)有關的預操作。 當與同一遠程終端相連的多個子系統(tǒng)同時要求服務時,設計者必須設計單獨的數(shù)據(jù)字來識別不同的請求服務子系統(tǒng)。直到所有的請求都處理完后,狀態(tài)字中的“服務請求位”復位為邏輯0,表示無服務請求。 該位只用于在發(fā)生異常情況時的觸發(fā)數(shù)據(jù)發(fā)送操作,而不用于周期性的數(shù)據(jù)傳輸服務。,36,二、1553B總線基礎知識介紹,備用狀態(tài)位(RESERVED) :1214位時 狀態(tài)字的第12、13、14位是備用的狀態(tài)位。應將它們置為邏輯0,這些位留作今后使用。 廣播命令接受位(BROADCAST CMD RECEIVED)

20、:15位時 狀態(tài)字的第15位時置為邏輯1,表示本遠程終端接收到的上一有效指令字是廣播指令字。未采用廣播方式時,置該位為邏輯0。,37,二、1553B總線基礎知識介紹,忙位(BUSY) :16位時 狀態(tài)字的第16位時置為邏輯1表示遠程終端處在忙狀態(tài),不能按照總線控制器的指令要求將數(shù)據(jù)移入子系統(tǒng)或從子系統(tǒng)取出數(shù)據(jù)。此時在響應發(fā)送指令時只發(fā)出它的狀態(tài)字。邏輯0表示不存在忙狀態(tài)。 子系統(tǒng)標志位(SUBSYSTEM FLAG) :17位時 用來向總線控制器指出存在子系統(tǒng)故障狀態(tài),且警告總線控制器本遠程終端提供的數(shù)據(jù)可能無效。 如果與一個遠程終端相連的幾個子系統(tǒng)都呈現(xiàn)故障狀態(tài),應將它們各自的信號邏輯“或”

21、,形成狀態(tài)字中的子系統(tǒng)標志位,并將事先準備好的一個數(shù)據(jù)字中的相應位置1,記錄故障報告,供進一步檢測與分析。 該位為可選位。邏輯1:子系統(tǒng)有故障,邏輯0:子系統(tǒng)無故障。,38,二、1553B總線基礎知識介紹,動態(tài)總線接受位(DYNAMIC BUS ACCEPTANCE) :18位時 若置為邏輯1,用來表示本遠程終端接受動態(tài)總線控制的授命。邏輯0表示不接受。該位為可選位。 終端標志位(TERMINAL FALG) :19位時 狀態(tài)字的第19位時用作終端標志功能。邏輯1表示本遠程終端內(nèi)部存在故障,請求總線控制器干預。邏輯0表示不存在故障。該位為可選位。 奇偶校驗位(PAR) :20位時 對16bit

22、狀態(tài)字進行奇校驗。,39,二、1553B總線基礎知識介紹,4、數(shù)據(jù)格式 (3)、1553B消息格式 1553B數(shù)據(jù)傳輸格式分兩類: 消息傳輸格式(共有6種) 廣播消息傳輸格式兩類(共有4種),40,二、1553B總線基礎知識介紹,4、數(shù)據(jù)格式 (3)、1553B消息格式 消息傳輸格式(共有6種) 總線控制器向遠程終端的傳輸 總線控制器應發(fā)出一個接收指令字及規(guī)定數(shù)目的數(shù)據(jù)字到遠程終端,后者在核實消息之后,應發(fā)回一個狀態(tài)字給控制器,指令字和數(shù)據(jù)字應以沒有字間間隔的連續(xù)形式發(fā)出。 注釋: 1)“#”表示消息間隔 2)“*”表示響應時間,41,二、1553B總線基礎知識介紹,遠程終端向總線控制器的傳輸

23、 總線控制器應向遠程終端發(fā)出一個發(fā)送指令字,該遠程終端在核實指令字之后,應發(fā)回一個狀態(tài)字給總線控制器,繼之以規(guī)定數(shù)目的數(shù)據(jù)字。 狀態(tài)字和數(shù)據(jù)字應以沒有字間間隔的連續(xù)形式發(fā)出。 注釋: 1)“#”表示消息間隔 2)“*”表示響應時間,42,二、1553B總線基礎知識介紹,遠程終端向遠程終端的傳輸 總線控制器應向遠程終端A發(fā)出一個接收指令字,緊接著向遠程終端B發(fā)出一個發(fā)送指令字,遠程終端B在核實指令字之后,應發(fā)送一個狀態(tài)字,繼之以規(guī)定數(shù)目的數(shù)據(jù)字。 狀態(tài)字和數(shù)據(jù)字應以沒有字間間隔的連續(xù)形式發(fā)送。遠程終端B發(fā)出的數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束時及遠程終端A在接收到規(guī)定數(shù)目的數(shù)據(jù)字之后,分別按規(guī)定響應狀態(tài)字。 注釋:

24、1)“#”表示消息間隔 2)“*”表示響應時間,43,二、1553B總線基礎知識介紹,不帶數(shù)據(jù)字的方式指令 總線控制器應使用方式代碼表中規(guī)定的方式代碼向遠程終端發(fā)出一個發(fā)送指令字,該遠程終端在核實指令字之后,回送一個狀態(tài)字。 注釋: 1)“#”表示消息間隔 2)“*”表示響應時間,44,二、1553B總線基礎知識介紹,帶數(shù)據(jù)字的方式指令(發(fā)送) 總線控制器應使用表1中規(guī)定的方式代碼向遠程終端發(fā)出一個發(fā)送指令字,該遠程終端在核實指令字之后,回送一個狀態(tài)字,繼之以一個數(shù)據(jù)字。狀態(tài)字和數(shù)據(jù)字應以沒有字間間隔的連續(xù)形式發(fā)送。 注釋: 1)“#”表示消息間隔 2)“*”表示響應時間,45,二、1553B

25、總線基礎知識介紹,帶數(shù)據(jù)字的方式指令(接收) 總線控制器應使用方式代碼表中規(guī)定的方式代碼向遠程終端發(fā)出一個發(fā)送指令字,繼之以一個數(shù)據(jù)字。指令字和數(shù)據(jù)字應以沒有字間間隔的連續(xù)形式發(fā)送。該遠程終端在核實指令字和數(shù)據(jù)字之后,應回送一個狀態(tài)字。 注釋: 1)“#”表示消息間隔 2)“*”表示響應時間,46,二、1553B總線基礎知識介紹,4、數(shù)據(jù)格式 (3)、1553B消息格式 廣播消息傳輸格式(共有4種) 總線控制器向各遠程終端的廣播傳輸(廣播) 總線控制器發(fā)出一個遠程終端地址字段為11111的接收指令字,繼之以規(guī)定數(shù)目的數(shù)據(jù)字,指令字和數(shù)據(jù)字應以沒有字間間隔的連續(xù)形式發(fā)送。 具有接收廣播指令能力的

26、各遠程終端在核實消息之后,應按照規(guī)定在狀態(tài)字中將廣播指令接收位置位,但不回送狀態(tài)字。,47,二、1553B總線基礎知識介紹,輸遠程終端向各遠程終端傳輸(廣播) 總線控制器應發(fā)出一個遠程終端地址字段為11111的接收指令字,繼之以使用遠程終端A的專有地址向遠程終端A發(fā)出一個發(fā)送指令字。遠程終端A在核實指令字之后,應回送一個狀態(tài)字,繼之以規(guī)定數(shù)目的數(shù)據(jù)字。 狀態(tài)字和數(shù)據(jù)字應以沒有字間間隔的連續(xù)形式發(fā)送。具有接收廣播指令能力的各遠程終端(除遠程終端A之外)均應在核實消息之后,按照規(guī)定在狀態(tài)字中將廣播指令接收位置位,但不回送狀態(tài)字。 注釋: 1)“#”表示消息間隔 2)“*”表示響應時間,48,二、1553B總線基礎知識介紹,不帶數(shù)據(jù)字的方式指令(廣播) 總線控制器應發(fā)出一個含有方式代碼(按方式代碼表規(guī)定)的且遠程終端地址字段為11111的發(fā)送指令字。 具有接收廣播指令能力的各遠程終端應在核實指令字之后,按照規(guī)定在狀態(tài)字中將廣播指令接收位置位,但不回送狀態(tài)字。 注釋: 1)“#”表示消息間隔 2)“*”表示響應時間,49,二、1553B總線基礎知識介紹,帶數(shù)據(jù)字的方式指令(廣播) 總線控制器應發(fā)出一個含有方式代碼(按方式代碼表規(guī)定)的且遠程終端地址字段為11111的接收指令字,繼之以發(fā)送一個數(shù)據(jù)字。 指令字和數(shù)據(jù)字應以沒有字間

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