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1、籃球比賽記分器設(shè)計設(shè)計說明信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書(論文)設(shè)計(論文)題目:基于單片機(jī)的籃球比賽記分器的設(shè)計教 專班學(xué)姓指二oo八年十二月三十日信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)任務(wù)書學(xué)生 姓名學(xué)號班級通技 06-2專業(yè)通信 技術(shù)設(shè)計(或論 文)題目基于單片機(jī)的籃球比賽記分器的設(shè)計指導(dǎo)教師 姓名職稱工作單位及所從 事專業(yè)聯(lián)系方 式備注助教技術(shù)學(xué)院071高級 工程 師四有限公司1878設(shè)計(論文)內(nèi)容:完成電路設(shè)計方案的選擇;硬件電路的設(shè)計;軟件程序的編寫;仿真與調(diào)試。該設(shè)計的整體電路大體來說由復(fù)位電路、時 鐘電路、按鍵電路和顯示電路四部分組成, 在此分別對這四部分做了介紹。此外還對單 片機(jī)
2、AT89c51,仿真軟件ISIS分別做了介紹。進(jìn)度安排:2008. 10. 1310. 29 查找資料,選擇參 考方案第6、7周2008. 10. 3011.23查找資料,進(jìn)行硬件電路的設(shè)計第8、9、10周2008. 11. 1711. 30程序的編寫與調(diào)試第10、 11周2008. 11. 2412. 28 整理報告,確定初稿,檢查定稿第11至16周2008. 12. 21 09. 1. 3畢業(yè)設(shè)計答辯第16、 17周主要參考文獻(xiàn)、資料(寫清楚參考文獻(xiàn)名稱、作者、 出版單位):1李全利.單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù).北京:高等教育出版社,20012何立民.單片機(jī)高等教程.北京:航空航天大學(xué)出版社,2
3、0003張毅剛.MCS-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計.哈爾 濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,19974潘新民.微型計算機(jī)控制技術(shù),北京:人民郵電出版社,19995曹天漢.單片機(jī)原理與接口技術(shù).北京: 電子工業(yè)出版社,2003. 86李廣弟,朱月秀,王秀山.單片機(jī)基礎(chǔ). 北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2001研室負(fù)責(zé)人:四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書目錄摘要1第1章緒論2第2章方案設(shè)計32.1 系統(tǒng)功能要求32.2 整體方案32.3 硬件設(shè)計53.1 單片機(jī)系統(tǒng)電路設(shè)計53.1.1 時鐘電路53.1.2 復(fù)位電路63.2 數(shù)據(jù)顯示單元設(shè)計73. 2.1顯示器原理簡介73. 2.2 顯示器電路圖73.3按鍵電
4、路7第4章軟件設(shè)計9第5章系統(tǒng)仿真測試11結(jié)論12致謝13參考文獻(xiàn)14附錄1總電路原理圖15附錄2程序清單16I四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書摘要籃球比賽記分器是為了解決籃球比賽記分的問題。本設(shè)計是采用單片機(jī)AT89c51 作為核心元件,利用7段共陰LED作為顯示器件,在此設(shè)計中共接入了 2個4聯(lián)7 段共陰LED顯示器,其中1個用于顯示紅隊的分?jǐn)?shù),1個用于顯示藍(lán)隊分?jǐn)?shù),顯示 范圍相當(dāng)高,足夠滿足賽程需要。本文詳細(xì)地介紹了系統(tǒng)硬件與軟件的設(shè)計過程,由 于單片機(jī)的集成度高,功能強(qiáng),通用性好,特別是它具有體積小,重量輕,能耗低, 價格便宜,可靠性高,抗干擾能力強(qiáng)和使用方便等獨特的優(yōu)點,采用該裝置
5、可根據(jù)實 際情況進(jìn)行比分修改,具有低功耗,可靠性,安全性以及低成本等特點。關(guān)鍵詞 AT89C51; LED;復(fù)位電路;時鐘電路第1頁共21頁四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書第1章緒論籃球比賽記分器是為了解決籃球比賽記分的問題。此裝置利用單片機(jī)AT89C51 完成了記分的功能。本文詳細(xì)地介紹了系統(tǒng)硬件與軟件的設(shè)計過程,采用該裝置可根 據(jù)實際情況進(jìn)行比分修改和顯示,具有低功耗,可靠性,安全性以及低成本等特點。體育比賽記分系統(tǒng)是對體育比賽過程中所產(chǎn)生的比分進(jìn)行快速采集記錄,加工處 理,傳遞利用的信息系統(tǒng)。根據(jù)不同運動項目的不同比賽規(guī)則要求,體育比賽的記分 系統(tǒng)包括測量類,評分類,命中類,制勝類,得
6、分類等多種類型?;@球比賽是根據(jù)運動隊在規(guī)定的比賽時間里得分多少來決定勝負(fù)的,因此,籃球 比賽的記分系統(tǒng)是一種得分類型的系統(tǒng)?;@球比賽記分系統(tǒng)由記分器等多種電子設(shè)備 組成,同時,根據(jù)目前高水平籃球比賽要求,完善的籃球比賽記分系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)能夠與 現(xiàn)場成績處理,現(xiàn)場大屏幕,電視轉(zhuǎn)播車等多種設(shè)備相聯(lián),以便實現(xiàn)高比賽現(xiàn)場感, 表演娛樂觀眾等功能目標(biāo)。由于單片機(jī)的集成度高,功能強(qiáng),通用性好,特別是它具有體積小,重量輕,能 耗低,價格便宜,可靠性高,抗干擾能力強(qiáng)和使用方便等獨特的優(yōu)點,使單片機(jī)迅速 得到了推廣應(yīng)用,目前己經(jīng)成為測量控制應(yīng)用系統(tǒng)中的優(yōu)選機(jī)種和新電子產(chǎn)品的關(guān)鍵 部位。世界各大電氣廠家,測控技術(shù)企業(yè)
7、,機(jī)電行業(yè),競相把單片機(jī)應(yīng)用于產(chǎn)品更新, 作為實現(xiàn)數(shù)字化,智能化的核心部件?;@球記分器就是以單片機(jī)為核心的計分系統(tǒng)。本系統(tǒng)是采用單片機(jī)AT89c51作為核心元件。利用7段共陰LED作為顯示器件。 在此設(shè)計中共接入了 2個4聯(lián)7段共陰LED顯示器,其中1個用于記錄紅隊的分?jǐn)?shù), 1個用于記錄藍(lán)隊的分?jǐn)?shù)。第2章方案設(shè)計2.1 系統(tǒng)功能要求兩隊的比分由五個鍵來控制,其中KEYO用以切換當(dāng)前比分球隊,KEY1, KEY2, KEY3, KEY4分別用來加1分,加2分,加3分和減1分。當(dāng)比賽開 始時先按下復(fù)位鍵使系統(tǒng)恢復(fù)初始狀態(tài),然后根據(jù)比賽情況開始對球隊加分。2.2 整體方案為了完成上述功能要求,籃球比
8、賽記分器系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖2-1所示包括:AT89C5K時鐘及復(fù)位電路、按鍵電路、及LED顯示器。該電路的原理框圖,如圖 2-1所示:圖2-1電路原理框圖(1)顯示方案方案一:靜態(tài)顯示就是當(dāng)CPU將要顯示的字或字段碼送到輸出口,顯示器就可 以顯示出所要顯示的字符,如果CPU不去改寫它,它將一直保持下去;靜態(tài)顯示硬 件開銷大,電路復(fù)雜,信息刷新速度慢,只適合顯示位數(shù)較少的場合。方案二:動態(tài)顯示就是在顯示時,單片機(jī)控制電路連續(xù)不斷刷新輸出顯示數(shù)據(jù)使 各數(shù)碼管一位一位地輪流點亮顯示器地各個位。對于顯示器的每一位而言,每隔一段 時間點亮一次;動態(tài)顯示耗能較小,但編寫程序較復(fù)雜。動態(tài)顯示硬件連接簡單,信
9、息刷新速度快,節(jié)省I/O接口。由于本次設(shè)計要求對比分進(jìn)行時實檢測與控制,所以選擇的是方案二。(2)鍵盤方案方案一:獨立式鍵盤的各個按鍵之間是相互獨立的每一個按鍵連接一根I/O 口線。 獨立式鍵盤電路簡單,軟件設(shè)計也比較方便,但由于每一個按鍵均需一根I/O 口線, 當(dāng)鍵盤按鍵數(shù)量較多時需的I/O 口線較多,應(yīng)此獨立式鍵盤只適合于按鍵較少的應(yīng)用 場合。方案二:采用4x4行列式鍵盤,它表示有4根行線和4根列線,在每根行線和列線 的交叉點上有一個按鍵,組成了一個有16個按鍵的矩陣鍵盤。在籃球比賽記分器設(shè)計中KEYO為選擇開關(guān)鍵,KEY1, KEY2, KEY3為加法 鍵,KEY4為減法鍵。由于此次設(shè)計
10、只需要用5個按鍵,所以選擇的是方案一。第21頁共21頁a件設(shè)計1.1 單片機(jī)系統(tǒng)電路設(shè)計單片機(jī)就是在一塊硅片上集成了中央處理器(CPU)存儲器和輸入/輸出接口(并 行I/O串行通信口)振蕩電路,計數(shù)器等電路的一塊集成電路,這樣的一塊集成電路 具有一臺計算機(jī)的基本功能,因而被稱為單片微型計算機(jī),簡稱單片機(jī)(MCU)。單片機(jī)的種類很多。Intel公司首先于1976年6月推出了 MCS-48系列單片機(jī)。 世界上一些著名的電子器件公司都開發(fā)有自己的單片機(jī)產(chǎn)品。由于單片機(jī)具有體積 小、功能強(qiáng)、成本低、功耗小等優(yōu)點,所以在工業(yè)控制、智能儀表、通信技術(shù)、信號 處理及家用電器產(chǎn)品中廣泛應(yīng)用?,F(xiàn)在的單片機(jī)從功能
11、上已突破微型計算機(jī)的傳統(tǒng)功 能,向著以單片機(jī)為核心,外接各種控制單元的專用單片機(jī)方向發(fā)展。在單片機(jī)內(nèi)部有一振蕩電路,只要在單片機(jī)的XTAL1和XTAL2引腳外接石英 晶體(簡稱晶振),就構(gòu)成了自激振蕩器并在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生時鐘脈沖信號。圖3-1 中電容器C1和C2的作用是穩(wěn)定頻率和快速起振,電容值在530pF,典型值為30pFo 晶振CYS的振蕩頻率范圍在1.2 MHz-12 MHz間選擇,典型值為12 MHz和6MHz« 3.1.1 時鐘電路單片機(jī)時鐘電路圖如圖3-1所示:XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用
12、。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件,XTAL2 應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器,因此對外部時鐘信號的 脈寬無任何要求,但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。3.1.2復(fù)位電路單片機(jī)的復(fù)位操作使單片機(jī)經(jīng)入初始化狀態(tài)。初始化后,程序計數(shù)器PC=OOOOH, 所以程序從0000H地址單元開始執(zhí)行。單片機(jī)啟動后,片內(nèi)RAM為隨機(jī)值,運行中 的復(fù)位操作不改變片內(nèi)RAM的內(nèi)容。復(fù)位電路就是在RST端(9腳)外接的電路,目的是使單片機(jī)上電開始工作時, 內(nèi)部電路從初始狀態(tài)開始工作,或者在工作中人為讓單片機(jī)重新從初始狀態(tài)開始工 作。在時鐘工作的情況下,單片機(jī)的RST引腳引入高電平并保持2個機(jī)器周期以
13、上 的時間,AT89C51便能完成系統(tǒng)重置的各項動作,使得內(nèi)部特殊功能寄存器的內(nèi)容 均被設(shè)置成已知狀態(tài)。實際應(yīng)用中,復(fù)位操作有兩種基本的形式:一種是上電復(fù)位,另一種是按鍵復(fù)位。 上電復(fù)位要求接通電源后,單片機(jī)自動實現(xiàn)復(fù)位操作。上電復(fù)位電路如圖3-2所示:C1BSTAT89C51+5Y 0R1P圖3-2 上電復(fù)位電路圖3-3按鍵復(fù)位電路按鍵復(fù)位要求在電源接通的條件下,在單片機(jī)運行期間,用按鈕開關(guān)操作使單片 機(jī)復(fù)位。根據(jù)本設(shè)計的需要在比賽開始時按下按鍵P使系統(tǒng)恢復(fù)初使?fàn)顟B(tài),實現(xiàn)對上 場比分清0操作開始對新一場的比賽進(jìn)行記分。所以在此設(shè)計中選擇的是按鍵復(fù)位電 路。1.2 數(shù)據(jù)顯示單元設(shè)計3. 2.1
14、顯示器原理簡介根據(jù)設(shè)計的特點,此顯示選擇的是動態(tài)LED顯示。所謂動態(tài)顯示就是一位一位 地輪流點亮顯示器地各個位(掃描)。對于顯示器的每一位而言,每隔一段時間點亮 一次。雖然在同一時刻只有一位顯示器在工作(點亮),但由于人眼的視覺暫留效應(yīng) 和發(fā)光二極管熄滅時的余暉,我們看到的卻是多個字符“同時”顯示。顯示器亮度既 與點亮?xí)r的通道電流有關(guān),也與點亮?xí)r間長短和間隔時間有關(guān)。調(diào)整電流和時間參數(shù), 即可實現(xiàn)亮度較高穩(wěn)定的顯示。4. 2. 2顯小器電路圖由于單片機(jī)端口驅(qū)動能力不足,所以在po 口上加上上拉電阻提高P0 口驅(qū)動能 力增加數(shù)碼管亮度。8位共陰顯示器與AT89C51的接口邏輯圖如圖3-4所示:B
15、8881C348888cpurq cr 1234XT*R4TRTFPIFIFIS RPIFISM Js-Jw-wiie 網(wǎng)如W-JW 心M- 5H3»J5i »,) 巧*UJ W"lFJ.llDllpjjFTT川OBWilTlP,依TF pj.uftr圖3-4 動態(tài)LED顯示接口3.3按鍵電路鍵盤控制電路如圖3-5所示。U1XTAL1XTAL2RSTPO.O;ADO P0.1/AD1 P0.2/AD2 PO.3.'AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7P2cA8P2J.A9P2.2/A10PSERP23A11ALEP
16、24Al2EA"P25 Al3P26 Al4P1.0P1.1P12P2.7/A15P3.QRXD P3.VTXD P3.2 陽PPI.3P331NT1Pl.4P34ToP1.5P35T1PI.6P3.&WRPI.7P3.7.OT80C5I23囂E1 2 3±6 7 8L>KEY1OLSKEY2 O 1KEY30l>KEY4圖35按鍵電路KEYO是選擇給哪隊加分,在我此次設(shè)計中P3.7 口接選擇開關(guān)KEY0o當(dāng)KEY0 右邊為開路左邊接通時處于給紅隊加分的狀態(tài),左邊開路右邊接通時處于給藍(lán)隊加分 的狀態(tài);KEY1為加1分:每按下一次給當(dāng)前球隊加1分;KEY2
17、為加2分:每按下 一次給當(dāng)前球隊加2分;KEY3為加3分:每按下一次給當(dāng)前球隊加3分;KEY4為 減一分:當(dāng)人為的不小心按錯鍵加錯分可以按此鍵減去加多的分?jǐn)?shù),使記分準(zhǔn)確無誤。KEY0用于選擇,應(yīng)是藍(lán)隊加減分狀態(tài),還是紅隊加減分狀態(tài),KEY1用于加1 操作;KEY2用于加2操作;KEY3用于加3分操作;KEY4用于減1分操作。第4章軟件設(shè)計系統(tǒng)的操作過程和工作過程在程序的設(shè)計過程中起著很重要的指導(dǎo)作用,因此在 軟件設(shè)計之前應(yīng)首先分析籃球比賽記分器的工作流程。當(dāng)比賽開始時,先判斷是哪個隊投球進(jìn)分,該對哪個隊加分,然后判斷該加多少 分,如果在記分過程中不小心加錯分了,則按減1鍵減去多加的分。當(dāng)比賽開
18、始時應(yīng) 首先按RES鍵清除上場比分,使本場比分從0開始記分。如果藍(lán)隊有人進(jìn)了 3分球 該加3分時首先按KEYO使其左邊開路右邊接通開始給藍(lán)隊加分,然后按下KEY3 給藍(lán)隊加3分,當(dāng)該加2分時按下KEY2,當(dāng)加1分時按下KEYL如果不小心按錯 鍵加錯分者按下KEY4減去多加的分,如果多加了 1分者按1下減1分多加了 2分者 按兩下減2分。同理,當(dāng)給紅隊加分時首先按KEYO使其左邊接通右邊斷開,使其處 于給紅隊加分的狀態(tài),然后根據(jù)比賽情況對其進(jìn)行加分。根據(jù)上面對工作流程的分析,系統(tǒng)軟件可以分為以下幾個工能模塊:(1)鍵盤管理:檢測鍵盤輸入,啟動系統(tǒng)工作。(2)顯示:顯示當(dāng)前比分。主程序流程如圖4-
19、1所示:圖41主程序流程圖第5章系統(tǒng)仿真測試此設(shè)計的電路在ISIS軟件中進(jìn)行仿真,仿真總電路如圖5-1所示:舊舊I«JCC-EF« C-r1C3-4moyuofrc or iaa4R.P1此心,gyS3 P).吻F福必。*皿gi;*2.T2l£“2% PJ.iOMl w-wnr Pijonr 呀的 PJilTiMilWE- PJTCTT圖51仿真電路圖把編寫好的程序放入仿真軟件中,結(jié)合硬件電路進(jìn)行調(diào)試與運行。在調(diào)試的過 程中由于按鍵都具有機(jī)械抖動,所以對按鍵的消抖具有很重要的作用,一般消除抖動 的方法有硬件消抖和軟件消抖。在本設(shè)計中采用的是軟件消抖,通過設(shè)定延時時
20、間消 除抖動,所以延時時間的選擇不正確可能導(dǎo)致系統(tǒng)的不穩(wěn)定,也就是在加分的過程中 很可能因此而出錯,所以在軟件編程中對延時時間的選擇非常重要。舉例說明,描述下使用過程:例如顯示當(dāng)前狀態(tài)為紅隊:藍(lán)隊=61:40。當(dāng)藍(lán)隊選手 投了三分球的時候按下KEY3給藍(lán)隊加3分,此時比分為61:43,當(dāng)紅隊選手又投了 兩分球該加2分時,先按下開關(guān)KEY0使處于給紅隊加分的狀態(tài),再按下鍵KEY2 給紅隊加2分。結(jié)論畢業(yè)設(shè)計是我們從大學(xué)畢業(yè)生走向以后工作崗位重要的一步。從最初的選題,開 題到繪圖直到完成設(shè)計。期間,查找資料,老師指導(dǎo),與同學(xué)交流,反復(fù)思考,每一 個過程都是對自己能力的一次檢驗和充實。通過這次實踐,
21、我了解了單片機(jī)AT89C51的用途及工作原理,熟悉了籃球比賽 記分器的設(shè)計步驟,鍛煉了我的動手能力,培養(yǎng)了自己獨立設(shè)計能力。此次畢業(yè)設(shè)計 是對我專業(yè)知識和專業(yè)基礎(chǔ)知識一次實際檢驗和鞏固,同時也是走向工作崗位前的一 次熱身。在我的畢業(yè)設(shè)計中,主要是以AT89C51單片機(jī)為核心對比賽分?jǐn)?shù)的檢測與顯示 進(jìn)行了簡單的設(shè)計與闡述。在設(shè)計開始時對硬件電路的選擇非常重要,首先查找了大 量資料確定了此設(shè)計應(yīng)該用動態(tài)顯示方案。對軟件編程也是個很重要的過程,在設(shè)計 過程中對延時時間的選擇非常重要,如果延時時間選擇不當(dāng)系統(tǒng)可能不穩(wěn)定。本次畢業(yè)設(shè)計收獲很多,比如學(xué)會了查找相關(guān)資料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),分析問題,但是畢 業(yè)設(shè)計也暴
22、露出自己專業(yè)基礎(chǔ)的很多不足之處。比如缺乏綜合應(yīng)用專業(yè)知識的能力, 對材料的不了解,等等。這次實踐是對自己大學(xué)三年所學(xué)的一次大檢閱,使我明白自 己知識還很淺薄,雖然馬上要畢業(yè)了,但是自己的求學(xué)之路還很長,以后更應(yīng)該在工 作中學(xué)習(xí),努力使自己成為一個對社會有所貢獻(xiàn)的人。致謝在大學(xué)的學(xué)習(xí)過程中,畢業(yè)設(shè)計是一個重要的環(huán)節(jié),是我們步入社會的一次極好 的演示,我十分有幸能提早把畢業(yè)設(shè)計和以后的實際工作結(jié)合起來。此次能夠順利的完成我的畢業(yè)設(shè)計離不開老師和同學(xué)的幫助。經(jīng)過兩個多月的的 忙碌,本次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲,作為一個??粕漠厴I(yè)設(shè)計,由于經(jīng)驗的匱乏, 難免有許多考慮不周全的地方,如果沒有指導(dǎo)導(dǎo)師的督促
23、指導(dǎo),以及同學(xué)的幫助,想 要完成這個設(shè)計是難以想象的。尤其是我的指導(dǎo)老師她給予了我很多幫助,由于這是我初次開始此方面的設(shè)計有 很多方面都不懂,她總是不厭其煩的耐心的給我講解,指導(dǎo),還利用放假時間給我講 解。從課題的選擇到設(shè)計的最終完成,曾老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。還有就是我的各位任課老師的幫助,你們平時的教導(dǎo)為我這次設(shè)計墊定了基礎(chǔ)。 還要感謝圖書館及圖書館熱情的管理員為我提供豐富的參考資料。感謝我的同學(xué)他們 給了我很多寶貴的意見和參考,使我獲益很多,最后感謝所有關(guān)心、幫助過我的朋友 和同學(xué)。參考文獻(xiàn)1李全利.單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù).北京:北京高等教育出版社,20012何立民.單片機(jī)
24、高等教程.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,20003張毅剛.MCS51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,19974潘新民.微型計算機(jī)控制技術(shù).北京:北京人民郵電出版社,19995曹天漢.單片機(jī)原理與接口技術(shù).北京:北京電子工業(yè)出版社,20036李廣弟,朱月秀,王秀山.單片機(jī)基礎(chǔ).北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2001附錄1總電路原理Aox Qm附錄2程序清單#include,reg51.h,#deflne uchar unsigned charuchar display_code= 0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0
25、x40;/uchar all=0,l23,4,5,6,7,8,9,10;uchar rbw,rsw,rgw,bbw,bsw,bgw;uchar summand red,summand blue;uchar flag;sfr p0=0x80;sfr p2=0xa0;sfr p3=0xb0;sbit keyO=p3A7;sbit keyl=p3A0;sbit key2=p3Al;sbit key3=p3A2;sbit key4=p3A3;void delaylOms(void)(unsigned char i,k;for (i=20;i>0;i-)for(k=76;k>0;k-);vo
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