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文档简介
1、山东科技大学电气与自动化工程学院微机原理及接口技术 实验指导书2016.4微机原理及接口技术实验指导书(Ver 2016.4 )编写 Xxxxx XXXX8女寸力/<电气与自动化工程学院电工电子实验中心微机原理与接口技术实验室2016年4月目 录实验一数据传送指令 1实验二二进制数运算及程序结构编程设计 2实验三程序结构编程实验 3实验四外部中断及定时/计数器应用实验 5实验五串行通信实验 7实验六键盘扫描显示实验 8实验七A-D/D-A 转换实验 9实验八IIC 串行总线实验 12实验九 利用MCS-51单片机控制交通灯(综合实验) 13实验十电脑时钟(综合实验) 14附录1SDUST
2、-CEE-UC单片机实验箱介绍 15附录2Keil C51 编译错误信息 30#山东科技大学电气与自动化工程学院 微机原理及接口技术 > 实验指导书2016.4实验一数据传送指令(2学时)1.1 实验目的通过实验熟悉DAIS软件仿真环境和MCS-51系列单片机指令系统。掌握简单的程序编制、调试方法。加深对MCS-51系列单片机硬件结构的认识。1.2 实验内容1、把R1中内容传送至 R0中。2、把内部数据存储器 20H单元中的内容传送至内部数据存储器30H单元中。3、把外部数据存储器 20H单元中的内容传送至内部数据存储器20H单元中。4、把外部数据存储器 2000H单元中的内容传送至内部
3、数据存储器20H单元中。5、把外部程序存储器 2000H单元中的内容传送至内部数据存储器20H单元中。6、把外部数据存储器 2050H单元、2060H单元中的内容相互交换。* 7、执行以下程序后,问 SP=? , (71H) =? , (72H) =?MOV SP, #70HMOV A, #7CHMOV B , #0F0HPUSH ACCPUSH BPOP BPOP ACC* 8、应用MOVC A, A+PC指令求累加器 A的平方值Y(设Y=255),并把 结果送至R7中保存。* 9、应用MOVC A, A+DPTR指令求累加器 A的立方值(设立方表的每个 元素用两个字节表示,并把结果送至R2
4、、R3保存。说明:以上*表示选作内容,其余为必作内容,以下实验同。3实验二二进制数运算及程序结构编程设计(2学时)2.1 实验目的掌握并熟悉MCS-51指令系统,熟练掌握单字节及多字节二进制无符号数的运 算方法。2.2 实验内容1、下列程序执行后累加器 A和PSW中的内容是什么?(1) MOV A, #7EHADD A, #82H(2) MOV A, #82HADD A, #84H2、将(R2R3)和(R4R5)中的双字节无符号数相加,结果存放在40H和41H单元中。3、将(R2R3)和(R4R5)中的双字节无符号数相减,结果存放在42H和43H单元中。4、试编出能完成以下操作的程序(1)使2
5、0H单元中的数的高两位变为 0,其余位不变。(2)使20H单元中的数的高两位变为 1,其余位不变。(3)使20H单元中的数的高两位取反,其余位不变。(4)使20H单元中的数据的所有位变反。实验三程序结构编程实验(4学时)2.1 实验目的1、熟悉并掌握分支结构程序的编程方法和技巧。2、熟悉并掌握循环结构程序的编程方法和技巧。3、熟悉并掌握子程序的编程方法和技巧。2.2 实验预习1、汇编语言的程序结构构成;2、汇编语言顺序结构、分支结构、循环结构、子程序结构设计方法;3、提前根据实验内容将程序编写完。2.3 实验内容分支结构程序的设计1、在内部数据存储器 BLOCK为首地址的缓冲区中存放有一组带符
6、号数,数的个数已在LEN单元中,请编程实现:统计其中的正数和负数的个数并存入NUM和NUM+1单元中。2、设自变量X为一无符号数,存放在内部数据存储器的VAX单元,函数Y存放在FUNC单元,请编写满足如下关系的程序:当 x>=50 时y=x;当 50>x>=20时y=5x;当 x<20 时y=2x。3循环结构程序设计3、在外部数据存储器从 2000H到2020H地址单元中存放有一数据块,请将它们分别传送至2100H单元到2120H单元中(注意循环次数)。4、在内部数据存储器以 BLOCK为始址的130个单元中,找出其最小值并把 它送入MIN单元。5*、在内部数据存储器以
7、 BLOCK开始的存储区中有10个单字节十进制数(每 个字节有两个 BCD数),请编程求BCD数的和(和为三位的 BCD数),并把和存 放在SUM和SUM+1单元(SUM为低字节)。子程序程序设计6、将8051片内的数据存储器 20H单元、21H单元中存放的单字节二进制数, 转化为ASCII码,存放在30H33H单元中,(要求将ASCII码转换部分设计为子2016.4山东科技大学电气与自动化工程学院 微机原理及接口技术 实验指导书 程序)。7*、设8051单片机外部数据存储器从1000H单元开始存放有10个无符号8位二进制数,要求编一子程序将他们从大到小依次存入片内数据存储器从10H开始的存储
8、区。5山东科技大学电气与自动化工程学院 微机原理及接口技术 > 实验指导书2016.4实验四 外部中断及定时/计数器应用实验(2学时)4.1 实验目的1 .熟悉SDUST-CEE-UC单片机实验系统。2 .熟悉并掌握外部中断的编程方法和技巧,并加深对 MCS-51系列单片机中 断系统硬件结构的认识。3 .熟悉定时器/计数器的工作原理并掌握其编程方法和技巧,加深对定时/计数中断的理解及运用。4.2 实验预习1、熟悉51单片机中断系统硬件结构以及中断系统的工作原理。2、熟悉中断源的选择、中断标志的设置、中断请求的控制、中断优先级的控 制等。3、掌握中断系统的初始化。4、掌握51单片机定时/计
9、数器硬件结构与工作原理。5、掌握定时/计数工作在方式1、2时工作模式设置、计数初值的计算等。6、掌握51单片机白定时/计时器各工作模式的编程应用。7、掌握用查询和中断两种方法处理定时 /计数的问题。4.3 实验内容4.3.1 外部中断实验采用下降沿触发的中断方式设计一个事故检测装置。要求在设备正常工作时,绿色指示灯亮,红色指示灯灭;设备出现故障时,绿 色指示灯灭,红色指示灯亮。实验说明:中断信号由单脉冲按钮 AN产生。硬件联线:根据选择的输出引脚,用排线连接到选择的指示灯插针(J27或J28);4.3.2 定时器/计数器实验1、利用定时器T0的方式1编制一段程序。在某一 I/O输出引脚(如P1
10、.0)输 出一个方波控制一个红色指示灯。输出周期为40ms的方波,观察指示灯的变化,并采用示波器观察输出波形。输出周期为 200ms的方波,观察指示灯的变化,并采用示波器观察输出波形。2、设单片机的时钟为 6MHz,请利用定时器 T0编出使P1.0弓I脚输出2ms的 矩形波程序,要求占空比系数为1: 2。3、利用计数器T1(P3.5)记录脉冲的个数。每计满 10个脉冲,使灯亮1秒,然 后重新计数,循环以上操作。硬件联线:(1)使用排线将编程使用的引脚(如P1.0)与LED指示灯控制插针(J6或J22)连接;(2)脉冲输出插座J21 (选择高电平脉冲)与 CPU板白P3.4(T0)或P3.5 (
11、T1 ) 连接;4.4 注意事项1、注意中断的嵌套的使用方法。2、注意中断资源初始化的两种方法: 可采用位操作指令,也可采用字节访问。13实验五串行通信实验(2学时)5.1 实验目的熟悉并掌握串行通信的工作原理以及编程方法和技巧。加深对MCS-51系列单片机UART硬件结构的认识。5.2 实验内容采用两台单片机应用系统。甲机发送内存中以TR_BUF为首地址的10个数据串,乙机把接收到的数据存入以RC_BUF为首地址的内存单元中。设甲、乙两机的振荡频率为11.0592MHz,串行口均工作在方式 1下。要求甲机用查询方式发送 数据,乙机用中断方式接收数据。通信波特率采用9600、8位数据位、无校验
12、。5.3 实验预习1、熟悉串行异步通信和同步通信两种方式,半双工和全双工两种制式。2、熟悉串行口控制寄存器 SCON和电源控制寄存器 PCON在串行通信时的设 置。3、熟悉串行通信的四种工作方式。5.4 实验步骤1、编制程序,编译,下载;2、将甲机的 P3.0(RxD)和乙机的P3.1(TxD)相连。3、运行程序,观察传输结果。5.5 注意事项1、重点掌握串口方式1的波特率的计算方法。2、下载程序时要断开两实验箱之间的通讯联线,编程按钮 PROG按下。注意串行口在异步通信时中断的使用方法和查询的使用方法。3、注意中断标志的软件清除处理方法。4、注意通信双方的计算机的通信速率是否一致。5、注意必
13、须接收机先工作,处于接收状态后,发送机才能发数。实验六键盘扫描显示实验(2学时)6.1 实验要求利用实验系统提供的键盘扫描电路和显示电路,实现扫描键盘和数码显示, 把按键输入的键码在六位数码管上显示出来。实验程序可分成三个模块。键输入模块:扫描键盘、读取一次键盘并将键值存入键值缓冲单元。显示模块:将显示单元的内容在显示器上动态显示。主程序:调用键输入模块和显示模块。6.2 实验目的1、掌握键盘和显示器的接口方法和编程方法。2、掌握键盘扫描和动态显示的工作原理。6.3 实验说明本实验系统自带一个 8X2的键盘,如图1所示,在判断有键按下后,要有 定的延时,防止键盘抖动。6.4 实验步骤(1)设计
14、选择需要的字形口、字位口和键盘输入引脚;(2)根据硬件设计,连接联线;(3)编制键盘扫描程序和动态扫描显示程序,并编译;(4)下载程序;(5)观察测试按键及显示。+5 V7 4LS2 4 01 A 1Y1-I 21 A 21Y1 A 31Yg62A 22Y1 GJ4 4bDS?D PYf共阴e6+5 VP1 07m8J4 5,E RU ?AU ?BU ?FU IN 2 0 0 3U LN 20 0 3U LN 20 0 3矩阵键盘显示C7457823451 A 42 A 12A 32A 41Y2Y2Y2Y414R? 8* 200VCC 工IT1!| 3PO W图1行列式键盘、动态扫描显示电路图
15、i.e_1D S?D PYDS?D PYU LN 2 00 31R 2 JUU LN 20 0 3U ?ELN 20 0 3K1实验七 A - D /D-A转换实验(2学时)7.1 实验目的1、掌握A-D/D-A转换与单片机的接口方法。2、熟悉A-D转换芯片ADC0809转换性能及编程方法。3、熟悉D-A转换芯片DAC0832转换性能及编程方法。4、通过实验了解单片机如何进行数据采集。5、了解单片机系统中扩展D/A转换芯片的基本方法。7.2 实验内容1、A/D转换利用实验箱上的ADC0809做A/D转换实验,实验仪上的电位器 RP1/RP2提供 模拟量输入。编制程序,将模拟量转换成数字量,通过
16、八位LED发光二极管显示。2、D/A转换利用D/A转换器DAC0832输出一个方波。7.3 实验预习A-D转换:1、熟悉A/D的转换原理及转换方法。2、掌握ADC0809的用法以及与单片机的接口电路。3、掌握单片机系统中数据采集的方法。D-A转换:1、熟悉D/A的转换原理及转换方法。2、掌握DAC0832的用法以及与单片机的接口电路。3、掌握单片机系统中数据采集的方法。4、熟悉DAC0832数摸转换输出不同波形的实现方法。7.4实验接线图U 2 A DC 0 8 0 9D77 4 LS0 2C9A D-EO C 10一 一、74 LS3 2 Als b 2-8D-C LK3D DV CCC L
17、KD CEO CA DD -AA DD -BA DD -CA LEEN A BLST AR TC LO CKJ2 5N0N12N2IN-134IN-256IN-378IN-4IN-5IN-6IN-71 6ref(-)ref(+)C LK8 TV夕3802u Dls b DI0 VIo ut1D I1D I2Io ut2D I3D I4R fbD I5D I6V refms bD I7C SX ferILEW R 1W R2R 3 10KD /A -VOR 2 5 1K1 2R 4 1 0 K1 1R 1 1 0 K12图2 A/D、D/A转换原理图+5 V图3模拟电压输出调节电路7.5 实验步
18、骤7.5.1 A-D转换实验1、用排线将J18与J25连接(模拟量输入);2、用排线将CPU的P00或P01插针与J23连接(数据总线)3、J24的 WR/RD线分另I与 CPU板上的 WR/RD连接;4、J24的AD_CS片选信号可以连接 P2.7 (或P2的其它引脚);5、J24的AD_CLK 时钟输入接 ALE弓|脚;6、J24的AD_EOC ADC转换结束输出信号,可以接 P1或中断输入信号7、编程,编译、下载;8、缓慢调节电位器,观察分析LED发光二极管的亮灭规律。7.5.2 D-A转换实验1、用排线将CPU的P00或P01插针与J23连接(数据总线)2、J24的/WR线分另I与 C
19、PU板上的/WR连接;3、J24的DA_CS片选信号可以连接 P2.7 (或P2的其它引脚);4、编程,编译、下载;5、使用示波器观察 DA输出波形(J26)。7.6 注意事项1、注意A/D转换结果的读取方法。2、注意ADC0809模拟输入通道选择方法;思考题:1、根据DAC实验硬件电路图,如何控制输出电压幅值?2、根据DAC实验硬件电路图,三角波、梯形波与方波的实现方法有何不同? 正弦波呢?实验八IIC串行总线实验(4学时)8.1 实验目的1、理解IIC通信总线的典型时序;2 , 了解PCF8563的通信协议;3 .掌握MCS-51单片机连接IIC接口芯片的方法及模拟IIC总线的编程方法;4
20、、掌握PCF8563时钟芯片的基本使用及编程方法;8.2 实验内容采用模拟IIC总线时序方式,编程实现读取 PCF8563时钟,并送6位LED数 码管显示。8.3 实验预习1、熟悉IIC总线时序含义。2、查阅51单片机模拟IIC总线读写PCF8583时间寄存器的汇编程序,熟悉参考程序并自己编写处理程序,实现将独处的时间数据送显示的功能。8.4实验接线及步骤ER 2D41、用4线排线将CPU的P01与J8连接,即:P1.0-INTP1.1-CLKP1.2-SCLP1.3-SDA2、编程实现PCF8563初始化,并读时间寄存器的实时时间数据,并显示在数 码管上。实验九利用MCS-51单片机控制交通
21、灯(综合实验)(4学时)9.1 实验目的熟悉并掌握MCS-51系列单片机的工作原理以及编程方法和技巧。全面掌握 MCS-51系列单片机硬件结构。9.2 实验内容1、当A、B道均有车时轮流放行。 A道放行10秒,B道放行10秒,转换时 黄灯亮0.5秒。时间显示采用数码管显示。2、一道有车时,另一道无车时,立即让有车的道放行。3、当有紧急车辆时(如警车,救护车)通行时,禁止普通的车辆通行(A、B道皆亮红灯)。实验十电脑时钟(综合实验)(4学时)10.1 实验目的熟悉MCS-51定时器,串行口和中断初始化编程方法,了解定时器的应用实时程序的设计与调试技巧。10.2 实验内容编写程序,从本实验系统键盘
22、上输入时间初值,用定时器产生0.1S定时中断,对时钟计数器计数,并将数值实时地送数码管显示。10.3 实验步骤连续运行程序,在键盘上输入时间初值, 按执行键EXEC执行,数码管上实时 显示时间值。10.4 思考1、电子钟走时精度和程序中那些常数有关?2、修改程序使定时器工作方式改变,调节有关参数,进一步提高精度。3、采用PCF8563实现时钟功能。17附录1 SDUST-CEE-U曲片机实验箱介绍该实验箱针对在国内 8 位单片机领域应用范围较多的 MCS-51 单片机的学习与仿真而研制。利用此平台,采用STC89C5x ( DIP 40 封装)单片机时可以通过计算机的 RS232 串行通信口完
23、成程序的下载任务,或借用第三方的仿真工具实现对 51系列单片机实时仿真。也可以对AT89S5x 系列单片机下载。本机配备了 mini51 仿真器,可以实现对常见 51 单片机的仿真功能。1. 实验箱特点1) CPU 单元模块化设计,便于更换实现对不同单片机的仿真学习。实验箱将主控芯片独立设计为一个模块, 模块 CPU 插座采用 DIP40 自锁插座, 方便更换或程序的下载,通过更换该CPU 模块上的 CPU 芯片,实现对不同厂家和不同型号51 单片机的仿真学习。2) 加大实验教学中的动手实践、有效提高教学效果。 在进行实验学习或仿真过程中, 各模块间的连线均要求学习者自己根据实验要求设计选择,
24、并自己动手连接,实验学习灵活性强。3) 实验项目多,内容丰富,新知识、新技术应用本实验箱除可以完成基本的 I/O 实验、 可编程 I/O 接口芯片 8255A 、 并行 A/D 、 D/A 、外部中断、计数功能等实验项目外,还包括了 1-Wire 总线、 SPI 总线、 I2C 总线、点阵液晶、红外线通讯等新技术、新型功能芯片的电路应用,很好地跟踪了 新技术的发展。4) 综合性、创新型实验项目加强通过本实验箱可以完成交通灯、 日历时钟、 多点温度测量系统、 温度控制系统、电机控制、频率/计数计等多个综合性实验系统。5) 可维护性好由于原实验箱购买, 基于知识产权的保护和设备的更新换代等因素,
25、目前设备实验过程中设备损坏后维修困难, 部分器件非得以依赖厂家, 本实验箱电路完全开 放,有关人员完全可以自己维护。三二二;:*二:!:1 二二一二二二二二附图1实验箱图片2.实验箱电路模块及功能本实验箱由多个模块单元组成.1) 51系列CPU模块可以使用STC89C5X系歹U或AT89S5X系歹U PDIP40引脚的CPU,或其他经一定转换后的CPU,也可使用第三方的 DIP40仿真器。该CPU模块的P0-P3均设置有10k上拉电阻,每个口设计有 2个SIP-8针插座,便于组成一套应用系统时使用。电路如图1.1所示。该模块设置上电复位和手动复位电路,并且设有电源开关,以便控制电源上电或进入下
26、载编程状态,开关为POWER/PROG。注:程序下载具体方法见附录。2) LED发光二极管显示模块山东科技大学电气与自动化工程学院 微机原理及接口技术 > 实验指导书2016.4实验系统设计有 L0-L15共16只发光二极管及相应驱动电路,输入低电平亮。可用于完成各种状态指示,红、黄、绿三种颜色二极管交错排列,可以实现 交通灯等应用系统中的指示信号使用。3)基本I/O扩展模块J322 一+5 V12345678123D7D 0D 1D 2D 3D4二D 5D 674LS377J33D 0D 1D 2D 3D 4J3474LS244J3527附图3基本输入、输出扩展模块原理图本模块电路选择
27、在应用系统中应用较为广泛的输出扩展芯片和输入扩展芯片组成,由八 D输出锁存器74LS377和双-四驱动器74LS244构成。4)并行输入-串行输出转换并入串出模块电路可以完成使用串行输入方式读取8个开关状态的输入功能,实现用较少的输入口读入较多开关量的目的,从而节省了输入口。本模块电 路选择74LS165完成并入串出转换电路。74 LS1 65J16123PLC LKQ11597- PLO C LK ,* C LK ,Q 7SE RP0P1P2P3P4P5P6P7+5 V10J1711 B 0.112 B173B214B3'343 B4154 B5.65 B6r 76B 7 8附图3并
28、入串出扩展模块电路原理图5)逻辑电平开关模块+5 VK*S0S1S2 a,S3S4S5.S6S7.K 7K 0K 1K 2K 3K 4K 5K 6J361234567 8附图4逻辑电平开关模块原理图实验系统设计有 8只波动开关,J24插座实现电平状态的输出,可以为实验 过程提供高低两种电平的切换。6)温度测量模块(1-wire总线)附图5温度测量模块原理图实验系统设计有两个温度传感器18B20,该温度传感器采用1-wire总线技术,通过开关J25可以进行单温度传感器和多温度传感器的应用学习。附图6日历时钟及串行 EEPROM应用模块原理图7)实验系统设计有日历时钟及 IIC EEPROM电路。
29、分别配置了 PCF8563和24C04,可以完成日历时钟和 EEPROM存储器的读写功能。8) 8255A模块单元I/O功能实验。实验系统的8255模块单元可以进行 8255A基本扩展9)脉冲发生电路实验系统采用555设计了脉冲发生电路,通过调节电位器实现对输出信号频率的调节,产生的脉冲信号可供计数或测量频率实验使用O+5 V附图8脉冲发生电路U ?55 5-3R P?10 k123CCVRDJ2010)模拟电压给定调节模块+5 V附图9模拟电压输出调节电路11)数码管静态显示模块附图10数码管静态显示模块12)数码管和键盘动态扫描模块附图11数码管和键盘动态扫描模块13) RS232串行接口
30、模块+5V0.1161514 1211109MAX232C1 +VCCV+GND,C1 -T1o utC2 +R1 inC2-R1 outV-T1inT2outT2inR2 inR2 out12 3 T5 67 8TK二0J12TXD/P3.RXD/P3附图12 RS232串行接口模块14)单脉冲模块附图12 RS232串行接口模块实验箱配置单脉冲电路,采用RS触发器产生正负单脉冲。每按一次AN按钮开关,即可从J43输出正负脉冲,供中断、计数等实验使用。15)红外收发单元模块+5 V红外收发R5360红外收发单元模块原理图图 1.22U 7A4 00116) LCD12864液晶显示图1.25
31、点阵液晶126*64模块原理图3 .实验箱可完成的硬件实验项目1) PI 口驱动LED发光二极管实验2)数码管驱动显示实验(164串行静态8位,动态扫描显示 8位)3) P0-P3 口输入输出实验4) 工业顺序控制5)定时、计数应用(脉冲计数、测脉宽):可以调整555输出波形脉宽5) 外部中断系统的应用6) 简单I/O扩展8)可编程I/O接口芯片8255A实验7) 并行A/D、串行AD转换实验10) D/A转换实验11) 8279键盘显示实验12) 模才IIC 接口(日历时钟 PCF8583, 2402)13) 温度测量 DS18B20应用14) 继电器隔离控制15) 步进电机控制16) MC
32、S51串行口应用实验1. TTL(RS232)双机通讯2. RS232 PC机通讯实验3. RS485接口通讯实验(双机之间)4. 红外串行通讯实验17) 液晶2*lcd显示实验18)外部存储器扩展实验 626419) 12832点阵图形显示4 .程序下载方法4.1 STC单片机下载方法(1)将PC机与实验箱后面的 DB9用直连串口线连接;(2)将实验箱CPU模块右上角按键开关打开(按下锁定位置);(3)将实验箱左下侧的串口开关PROG按下;(4)将欲编程的STC单片机的CPU安放到PDIP锁紧座中,并锁住;(5)点击运行PC机桌面上的STC_ISP_V479.exe软件,出现如图 xx所 示
33、下载画面,按图示步骤操作,根据窗口下部的信息提示小窗口提示,打开左上角红色船型开关上电,完成下载。第1步:选择芯片型号第2步:打开文件: 5412t BCU Tkp« 逵霖片机由母BCU旧tElk7OMKJOff?M OE QF第3步:设置串口属性京大W.委的 乐11 Fil. J打开文怦保:胖而际主用区isnKn 起时随址此门上性匏一E I点!朋E咻潘咽£_QpWilM打狗ij:肉|li I尸打开£洋手记口好冲打干静环:w I第5步:点击下载第4步:设 置芯片特性耨gn涉警a Mt.w g-nj-.asn, ftaKM*抬高诿乾率11gMM请更泣宽宏餐信成忖享市
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38、阅有关资料)山东科技大学电气与自动化工程学院微机原理及接口技术 > 实验指导书2016.4附录2 Keil C51 编译错误信息01: Bad operation操作码错02: Bad operand操作数错03: Bad constant常数错04: Bad string字符串错05: Repeat define or constant重复定义或常数。汇编程序期望一个标识符,但却出现一个常数,或虽是一个标识符,但它已被定义过。06: Divide by zero除数为0,表达式中0作为除数。07 : Invalid character无效字符,该字符在汇编语言中无定义。08: Null string字符串长度为009: UnExpected"END" in include file在包含文件中出现了不期望的“END , 一个程序不能在包含文件中结束。10: " (" Expected期望“(”11: ") " Expected期望“)”12: "CR' Expected期望“ CR'汇编程序已成功的汇编了一行,但这行中还有内容未用到。13:" Expected期望一14: Procedure
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