曼彻斯特编码模拟
曼彻斯特编码 和 奈氏准则
曼彻斯特编码和奈氏准则一、曼彻斯特编码曼彻斯特编码是一种双相线码，主要用于数字信号的传输。
在曼彻斯特编码中，每一位数据都由两个不同极性的电压表示。
在每一位的中心点，信号的电平都会发生跳变，使得接收端可以准确地判断信号的相位。
这种编码方式具有自同步的特性，能够自动确定数据位的起始和结束位置。
曼彻斯特编码的优点在于它具有较好的抗干扰能力，能够有效地抵抗数据传输过程中的噪声和干扰。
此外，由于每一位数据都包含一个电压跳变，因此接收端可以准确地检测到数据信号的相位，保证了数据传输的可靠性和稳定性。
然而，曼彻斯特编码也存在一些缺点。
由于每一位数据都需要一个电压跳变，因此它需要较高的发送功率和带宽。
此外，由于曼彻斯特编码中含有较多的过渡频率成分，因此它可能会对通信系统造成较大的干扰。
二、奈氏准则奈氏准则是由德国物理学家海因里希·鲁特·奈奎斯特提出的，是通信系统中的基本理论之一。
奈氏准则指出，在一个理想的无噪声通信系统中，为了准确地传输信号而不发生失真，信号的带宽必须小于或等于信道带宽的一半。
换句话说，如果信道带宽为B，则信号的带宽不能超过B/2。
奈氏准则的原理是基于信息量的统计性质。
在一个信道中，信息量与信号的频谱密度有关，而频谱密度又与信号的带宽有关。
因此，如果信号的带宽超过了信道带宽的一半，那么信道将无法容纳更多的信息量，从而导致信号失真。
奈氏准则对于通信系统的设计和优化具有重要的指导意义。
在实际应用中，我们需要根据奈氏准则来确定信号的带宽和采样频率等参数，以保证信号传输的质量和稳定性。
三、曼彻斯特编码和奈氏准则的结合应用在数字通信系统中，曼彻斯特编码和奈氏准则常常被结合起来使用。
曼彻斯特编码提供了可靠的数据传输和自同步机制，而奈氏准则则为系统设计提供了理论依据。
首先，根据奈氏准则，我们需要确定一个合适的信道带宽。
然后，根据这个带宽和数据传输速率，我们可以选择适合的曼彻斯特编码方案。
例如，如果信道带宽较窄，我们可以选择位周期较长的曼彻斯特编码，以减少信号的带宽占用。
基于FPGA的曼彻斯特编码器设计原理[文献综述]
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文献综述电子信息工程基于FPGA的曼彻斯特编码器设计原理摘要：本文首先介绍了编码的定义，概述了曼彻斯特码的设计思想与原理，阐述了基于CPLD/FPGA的曼彻斯特编解码设计和AVR单片机中曼彻斯特编解码的设计,并指出各自的优缺点。
关键词：曼彻斯特码;同步信号;VHDL;仿真1、编码技术概述编码就是用预先规定的方法将文字、数字或其他对象编成数码，或将信息、数据转换成规定的电脉冲信号，将数据转换为代码或编码字符，并能译为原数据形式[1]。
编码在电子计算机、电视、遥控和通讯等方面广泛使用。
编码是信息从一种形式或格式转换为另一种形式的过程。
解码，是编码的逆过程。
通信系统可以分为模拟通信系统和数字通信系统两大类。
数字通信具有许多模拟通信无法比拟的优点，特别是与计算机技术相结合，显示出了强大的生命力，已经成为现代通信发展的主流。
信源编码是数字通信系统的重要组成部分，它的作用一方面是把信源发出的模拟信号转化成以二进制为代表的数字式信息序列完成模拟信号数字化。
另一方面为了使传输更有效，把与传输内容无关的冗余信息去掉，完成信源的数据压缩。
人类感觉器官可以接受的信息，如话音、图像等大多数是以模拟形式出现的。
在利用数字通信系统传输这些模拟信号时，首先要将模拟信号数字化，然后再用数字通信方式传输。
在正弦波调制中，调幅（AM）、调频（FM）和调相（PM），已调信号在时间上是连续的，他们均属于模拟调制[2]。
而在脉冲调制中，脉冲幅度调制（PAM）、脉冲相位调制（PPM）和脉冲宽度调制（PWM）等，虽已调波在时间上被抽样离散化，但各自调制参数却是按照信源的规律连续地变化，所以仍属于模拟调制范畴。
如果在调制过程中采用抽样、量化、编码等手段，使已调波不但在时间上是离散的，且在幅度变化上用数字来体现，这便是模拟信号数字化。
最常用的模拟信号数字化方法是脉冲编码调制（PCM），实际上是连续模拟信号的数字采样表示，脉冲编码调制(PCM)编码器和解码器位于一个图像编码系统的起点和终点。
低频信号 曼彻斯特编码
低频信号和曼彻斯特编码是通信领域中的两个重要概念。
低频信号指的是频率较低的信号，常用于音频传输和低速数据传输等场景。
曼彻斯特编码是一种常用的数字信号编码方式，通过改变信号的电平来表示二进制数据。
本文将详细介绍低频信号和曼彻斯特编码的原理、应用以及优缺点。
一、低频信号低频信号是指频率较低的信号，一般在几十Hz到几千Hz之间。
低频信号在通信领域有着广泛的应用，常见的包括音频信号和低速数据传输。
音频信号是人耳可以听到的声音信号，其频率范围一般在20Hz到20kHz之间。
低速数据传输一般指的是数据传输速率较低的场景，例如串口通信和低速网络通信。
二、曼彻斯特编码曼彻斯特编码是一种常用的数字信号编码方式，使用正负电平的变化来表示二进制数据。
具体来说，曼彻斯特编码将每个比特分为两个时钟周期，每个时钟周期内信号的电平发生一次变化。
如果数据位为0，则在该时钟周期内信号从高电平变为低电平；如果数据位为1，则在该时钟周期内信号从低电平变为高电平。
这种编码方式可以提高信号的稳定性和可靠性。
三、曼彻斯特编码的原理曼彻斯特编码的原理是通过改变信号的电平来表示二进制数据。
在每个时钟周期内，信号的电平会发生一次变化，从而实现数据的传输。
具体的编码方式如下：1. 如果数据位为0，则信号在该时钟周期开始时从高电平变为低电平。
2. 如果数据位为1，则信号在该时钟周期开始时从低电平变为高电平。
通过这种方式，每个比特都被分为两个时钟周期，确保了信号的稳定性和可靠性。
曼彻斯特编码的优点是具有自同步性，即接收端可以根据信号的电平变化来识别数据位。
同时，曼彻斯特编码还可以检测传输错误，因为每个比特都有电平变化。
四、曼彻斯特编码的应用曼彻斯特编码在通信领域有着广泛的应用，特别是在低频信号传输和以太网通信中常被使用。
其主要应用包括：1. 音频传输：曼彻斯特编码可以用于音频信号的传输，通过电平变化来表示声音数据，提高传输的稳定性和可靠性。
2. 串口通信：在串口通信中，曼彻斯特编码可以用于将二进制数据转换为电平信号，实现数据的可靠传输。
曼彻斯特码
编码规则
在曼彻斯特编码中，每一位的中间有一跳变，位中间的跳变既作时钟信号，又作数据信号；从低到高跳变表 示“1”，从高到低跳变表示“0”。还有一种是差分曼彻斯特编码，每位中间的跳变仅提供时钟定时，而用每位 开始时有无跳变表示“0”或“1”，有跳变为“0”，无跳变为“1”。
其中非常值得注意的是，在每一位的"中间"必有一跳变，根据此规则，可以得出曼彻斯特编码波形图的画法。 例如：传输二进制信息0，若将0看作一位，我们以0为中心，在两边用虚线界定这一位的范围，然后在这一位的 中间画出一个电平由高到低的跳变。后面的每一位以此类推即可画出整个波形图。
两种曼彻斯特编码是将时钟和数据包含在数据流中，在传输代码信息的同时，也将时钟同步信号一起传输到 对方，每位编码中有一跳变，不存在直流分量，因此具有自同步能力和良好的抗干扰性能。但每一个码元都被调 成两个电平，所以数据传输速率只有调制速率的1/2。特点 Nhomakorabea优点
缺点
与不归零编码(NRZ)相比，曼彻斯特编码提供一种同步机制，保证发送端与接收端信号同步。
曼彻斯特码，也常用于局域传输。在曼彻斯特编码中，每一位的中间有一跳变，位中间的跳变既作时钟信号， 又作数据信号；从低到高跳变表示"1"，从高到低跳变表示"0"。还有一种是差分曼彻斯特编码，每位中间的跳变 仅提供时钟定时，而用每位开始时有无跳变表示"0"或"1"，有跳变为"0"，无跳变为"1"。
分类
曼彻斯特编码的频率要比NRZ高一倍，传输等量数据所需的带宽大一倍。
与差分曼彻斯特编码的比较
曼彻斯特和差分曼彻斯特编码是原理基本相同的两种编码，后者是前者的改进。他们的特征是在传输的每一 位信息中都带有位同步时钟，因此一次传输可以允许有很长的数据位。
曼彻斯特码原理与应用
曼彻斯特码1 曼彻斯特原理介及其编码规则12 曼彻斯特码的各方面应用43 曼彻斯特码与差分曼彻斯特码61 曼彻斯特原理介及其编码规则Manchester编码是一种常用的基带信号编码。
它具有内在的时钟信息，因而能使网络上的每一个系统保持同步。
在Manchester编码中，时间被划分为等间隔的小段，其中每小段代表一位数据。
每一小段时间本身又分为两半，前半个时间段所传信号是该时间段传送比特值的反码，后半个时间段传送的是比特值本身。
可见在一个时间段内，其中间点总有一次信号电平的变化，因此携带有信号传送的同步信息而不需另外传送同步信号。
Manchester编码采用电平由高到低变化的下降沿代表0，电平由低到高变化的上升沿代表1；发送和接收的同步工作方式保证了信息传递的方便和可靠。
为了减少控制器与位置反馈单元之间的连线数目，信息的传递可采用两根线的串行方式。
发送端和接收端的同步靠信息脉冲串之前的同步脉冲串来实现。
在电信领域，曼彻斯特码,(也称作相位码或者PE）是一种数据通讯线性码，它的每一个数据比特都是由至少一次电压转换的形式所表示的曼彻斯特编码被图1 二进制码和曼彻斯特码对比图因此被认为是一种自定时码。
自定时意味着数据流的精确同步是可行的。
每一个比特都准确的在一预先定义时间时期的时间中被传送。
但是,今天有许许多多的复杂的编码方法(例如8B/10B编码）,在达到同等目的情况下只需要更少带宽负荷并且只有更少的同步信号相位模糊。
二进制码与曼彻斯特码波形的对比关系如图1所示。
在曼彻斯特编码中，用电压跳变的相位不同来区分1和0，即用正的电压跳变表示0，用负的电压跳变表示1。
因此，这种编码也称为相应编码。
由于跳变都发生在每一个码元的中间，接收端可以方便地利用它作为位同步时钟，因此，这种编码也称为自同步编码。
用于数字基带传输的码型种类较多，Manchester码是其中常用的一种。
Manchester码是一种用跳变沿（而非电平）来表示要传输的二进制信息（0或1），一般规定在位元中间用下跳变表示“1”，用上跳变表示“0”. 曼彻斯特编码被被认为是一种自定时码自定时意味着数据流的精确同步是可行的。
计算机网络课程设计实验报告------曼彻斯特的编码模拟-----来自东华理工大学学子
计算机网络课程设计实验报告------曼彻斯特的编码模拟-----来自东华理工大学学子课程设计报告课程设计题目：曼彻斯特的编码模拟学生姓名：*****专业：计算机科学与技术班级：*******学号：***********指导教师：*****2013年12月19日目录第1章需求分析 (2)1. 1 引言 (2)1. 2 任务概述 (2)1. 3 功能划分 (2)1. 4 运行需求及其他 (3)第2章总体设计 (3)2. 1 系统方案 (3)2. 2 软件结构 (4)第3章详细设计 (5)第4章实验源码 (6)第5章实验测试 (9)5. 1 测试步骤及内容 (9)5. 2 测试总结 (10)第6章实验总结 (11)第第一一章章 需需求求分分析析1. 1 引 言为方便日后软件的维护及升级，编写此需求说明书。
按照此次课程设计的相关要求，在老师的指导下设计完成了程序。
程序推荐在VC++ 6.0的环境下运行。
以下是程序中用到的相关变量及函数名称释义：int d[20][4]，用来存储转换后的二进制数的数组char c[20]， 用来存储十六进制数据的数组int i ， 用来进行运算及统计数组长度的变量int g ， 用来存储数组长度的变量int u ， 用来计算输出二维数组第一维的维数的变量int j 用来计算输出二维数组第二维的维数的变量int e, 用来判断是否进行图像输出void Man() 将字符串数据转换为十进制数，然后进行二进制转换的函数void Tu() 显示曼彻斯特的模拟编码设计过程中使用到的参考资料有如下：1、C 程序设计（第四版）----谭浩强 著，清华大学出版社2、计算机网络（第三版）----吴功宜 著，清华大学出版社3、软件工程（2010年6月第一版）----景秀丽、吕洪林著，中国水利水电出版社1. 2 任务概述任务的目的是输入十六进制数据,输出曼彻斯特编码模拟的波形图。
最终使程序能够在VC++6.0中运行。
曼彻斯特码
曼彻斯特码1、将10111001换成曼彻斯特编码.解:根据基本曼彻斯特编码原理和差分曼彻斯特编码原理将10111001换成曼彻斯特编码如下表:原码基本曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码10111001 1001101010010110 10100110010101102、曼彻斯特码的编码原理是：由每位的中间为采样时间，如果电平由高电平跳变为低电平，则为“1”；反之则为“0”；3、差分曼彻斯特码的编码原理是：由每位的开始是否存在电压跳变，如果有，则为“0”，反之为“1”。
今天看了一下从fpga上下的曼彻斯特编解码的程序，感觉不是很清楚，仿真了一下，更迷茫了，大家看看为啥这程序要这么编呢？程序比较长，不过写的应该还是不错的，看了后应该有收获。
总的思路是这样：1 通过一个高频的时钟检测wrn信号，如果检测到上升沿，则表明开始编码，将输入的8位数据转为串行，并编码，然后输出。
2 定时信号是从高频时钟16分频后得到的，在wrn上升沿后16分频使能，在编码结束后禁止分频输出。
3 no_bits_sent记录串行输出的位数，应该是从0010到1001输出串行信号，到1010时编码结束，输出tbre表明编码完成。
问题是no_bits_sent在到了1010后还是会继续增加，直到1111，然后clk1x_enable 就为0，无法分频，clk1x就为一直流信号。
这样当clk1x_enable再次为1的时候，no_bits_sent也不会增加，在1111上不变，clk1x_enable又会回到0了。
//***************************************************************************** *** File Name: me.v* Version: 1.0* Date: January 22, 2000* Model: Manchester Encoder Chip** Company: Xilinx*** Disclaimer: THESE DESIGNS ARE PROVIDED "AS IS" WITH NO WARRANTY* WHATSOEVER AND XILINX SPECIFICALL Y DISCLAIMS ANY* IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY, FITNESS FOR* A PARTICULAR PURPOSE, OR AGAINST INFRINGEMENT.** Copyright (c) 2000 Xilinx, Inc.* All rights reserved*******************************************************************************/module me (rst,clk16x,wrn,din,tbre,mdo) ;input rst ;input clk16x ;input wrn ;input [7:0] din ;output tbre ;output mdo ;wire clk1x ;reg clk1x_enable ;wire clk1x_disable ;reg [3:0] clkdiv ;reg [3:0] no_bits_sent ;wire mdo ;reg tbre ;reg [7:0] tsr ;reg [7:0] tbr ;reg parity ;reg wrn1 ;reg wrn2 ;// form 2 FF register for write pulse detectionalways @(posedge rst or posedge clk16x)if (rst)beginwrn2 <= 1'b1 ;wrn1 <= 1'b1 ;endelsebeginwrn2 <= wrn1 ;wrn1 <= wrn ;end// Enable clock when detect edge on write pulsealways @(posedge rst or posedge clk16x)beginif (rst)clk1x_enable <= 1'b0 ;else if (wrn1 == 1'b1 && wrn2 == 1'b0)clk1x_enable <= 1'b1 ;else if (no_bits_sent == 4'b1111)clk1x_enable <= 1'b0 ;end// Generate Transmit Buffer Register Empty signalalways @(posedge rst or posedge clk16x)beginif (rst)tbre <= 1'b1 ;else if (wrn1 == 1'b1 && wrn2 == 1'b0)tbre <= 1'b0 ;else if (no_bits_sent == 4'b1010)tbre <= 1'b1 ;elsetbre <= 1'b0 ;end// Detect edge on write pulse to load transmit bufferalways @(posedge rst or posedge clk16x)beginif (rst)tbr <= 8'h0 ;else if (wrn1 == 1'b1 && wrn2 == 1'b0)tbr <= din ;end// Increment clockalways @(posedge rst or posedge clk16x)beginif (rst)clkdiv <= 4'b0000 ;else if (clk1x_enable == 1'b1)clkdiv <= clkdiv + 1 ;endassign clk1x = clkdiv[3] ;// Load TSR from TBR, shift TSRalways @(posedge rst or posedge clk1x)beginif (rst)tsr <= 8'h0 ;else if (no_bits_sent == 4'b0001)tsr <= tbr ;else if (no_bits_sent >= 4'b0010 && no_bits_sent < 4'b1010) begintsr[7:1] <= tsr[6:0] ;tsr[0] <= 1'b0 ;endend// Generate Manchester data from NRZassign mdo = tsr[7] ^ clk1x ;// Generate parityalways @(posedge rst or posedge clk1x) beginif (rst)parity <= 1'b0 ;elseparity <= parity ^ tsr[7] ;end// Calculate number of bits sentalways @(posedge rst or posedge clk1x) beginif (rst)no_bits_sent <= 4'b0000 ;else if (clk1x_enable)no_bits_sent <= no_bits_sent + 1 ;// else if (no_bits_sent == 4'b1111) else if (clk1x_disable)no_bits_sent <= 4'b0000 ;endassign clk1x_disable = !clk1x_enable ; endmodule测试程序：(其中的系统函数编译有问题，可以删去）`timescale 1 ns / 1 nsmodule me_tf ;reg [7:0] din ;reg rst ;reg clk ;reg wr ;wire mdo ;wire ready ;me u1 (rst,clk,wr,din,ready,mdo) ; initial beginrst = 1'b0 ;clk = 1'b0 ;din = 8'h0 ;wr = 1'b0 ;me.clk1 = 1'b0 ;me.count = 3'b0 ;endinteger me_chann ;initial beginme_chann = $fopen("me.rpt") ;$timeformat(-9,,,5) ;endparameter clock_period = 10 ;setup_time = clock_period/4 ;always #(clock_period/2) clk = ~clk ;initial begin$fdisplay(me_chann, "Verilog simulation of Manchester encoder\n\n:); $shm_open("me.shm") ;$shm_probe("AS") ;$fmonitor(me_chann,"%ime=%t,rst=%b,wr=%b,me.clk=%b,din=%h,me.count=%b ,mdo=%b,ready=%b",$time,rst,wr,clk,me.clk1,din,me.count,mdo,ready) ; #5 rst = 1'b1;#15 rst = 1'b0 ;#(3 * clock_period - setup_time) din = 8'hff ;#(1 * clock_period) wr = 1'b1 ;#(1 * clock_period) wr = 1'b0 ;#(20 * clock_period) din = 8'haa ;#(1 * clock_period) wr = 1'b1 ;#(1 * clock_period) wr = 1'b0 ;#(20 * clock_period) din = 8'h00 ;#(1 * clock_period) wr = 1'b1 ;#(1 * clock_period) wr = 1'b0 ;#(20 * clock_period) din = 8'hf0 ;#(1 * clock_period) wr = 1'b1 ;#(1 * clock_period) wr = 1'b0 ;#(20 * clock_period) din = 8'h0f ;#(1 * clock_period) wr = 1'b1 ;#(1 * clock_period) wr = 1'b0 ;#(100 * clock_period) ;$fdisplay (me_chann,"\nSimulation of Manchester encoder complete."); $finish ;endendmodule。
曼彻斯特编译码实验报告
实验十二曼彻斯特编译码实验一、实验目的掌握曼彻斯特编码/译码原理二、实验内容1、学习曼彻斯特编译码原理2、用示波器观察曼彻斯特编码结果和译码结果三、基本原理曼彻斯特码又称双相码（Manchester），实际上是1BIC码。
它是对每个二进制代码分别利用两个具有不同相位的二进制码去取代的码。
编码规则之一是：0→01（零相位的一个周期的方波）1→10（π相位的一个周期的方波）例如：代码：1100101双相码；101001 01 10 01 10双相码的特点是只使用两个电平，而不像三电平码。
这种码既能提供足够的定时分量，又无直流漂移，编码过程简单。
但这种码的带宽要宽些。
上述码又称为绝对双相码。
与它对应的另一种双相码称为差分双相码。
先把输入的NRZ波形换成差分波形，用差分波形衽绝对双相码编码，此时的输出码，相对于输入NRZ波形，称为差分双相码。
该码在本地局域网中常被使用。
组成模块如下图所示：cclk端口说明：CCLK：编码时钟输入端DIN：编码数据输入端M－OUT：曼彻斯特编码结果输出端DCLK：译码时钟输入端M－IN：曼彻斯特译码数据输入端DOUT：译码结果输出端四、实验步骤1、实验所用模块：数字编解码模块、数字时钟信号源模块。
实验连线：CCLK：从数字时钟信号源模块引入一高频时钟，如512K。
DIN：从数字时钟信号源模块引入一低频时钟，如16K。
M－OUT与M－IN短接。
DCLK与CCLK短接。
2、用示波器两探头同时观测DIN与M－OUT端，分析曼彻斯特编码规则。
3、用示波器两探头同时观测DIN与DOUT端，分析曼彻斯特译码结果。
五、实验报告要求设信息代码为1001101，码速率为128K，曼彻斯特的编码时钟为码速率的四倍，根据实验观察得到的规律，画出曼彻斯特波形。
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信息技术学院计算机网络基础课程设计报告
学号：
姓名：
班级：滨江<1>班
题号：03
题目：曼彻斯特编码模拟
分值：10分
目录
一、理论基础与原理分析 (1)
课程设计报告浙江中医药大学信息技术学院计算机网络课程组
二、数据结构与算法分析 (2)
三、测试数据与结果分析 (3)
四、课程设计心得与体会 (4)
五、课程设计程序源代码 (5)
2
课程设计报告理论基础与原理分析
一、理论基础与原理分析
（归纳整理相关知识，用文字、图表等表述算法原理，可以举例说明。
切忌照抄课本）以太网发送的数据使用曼彻斯特编码的信号。
曼彻斯特编码的编码方法是把每—个码元再分成两个相等的间隔。
码元1是在前—个间隔为低电压而后一个间隔为高电压。
码元0则正好相反，从高电压变到低电压。
这样就保证了在每一个码元的正中间出现—次电压的转换，而接收端就利用这种电压的转换很方便地把位同步信号提取出来。
曼彻斯特编码（Manchester Encoding），也叫做相位编码(PE)，是一个同步时钟编码技术，被物理层使用来编码一个同步位流的时钟和数据。
曼彻斯特编码被用在以太网媒介系统中。
曼彻斯特编码提供一个简单的方式给编码简单的二进制序列而没有长的周期没有转换级别，因而防止时钟同步的丢失，或来自低频率位移在贫乏补偿的模拟链接位错误。
在这个技术下，实际上的二进制数据被传输通过这个电缆，不是作为一个序列的逻辑1或0来发送的。
相反地，这些位被转换为一个稍微不同的格式，它通过使用直接的二进制编码有很多的优点。
举例：
比如遇到二进制编码为111000101100010时，
通过曼彻斯特编码算法，
最后转变为LHLHLHHLHLHLLHHLLHLHHLHLHLLHHL.
课程设计报告数据结构与算法分析
二、数据结构与算法分析
（结合程序流程图、模块结构图等图表分析程序结构、关键数据结构、关键算法。
切忌粘贴源代码）
课程设计报告测试数据与结果分析
三、测试数据与结果分析
（结合输入的测试用例和算法原理，分析运行结果。
切忌仅仅粘贴数据）
C盘：
运行结果：
课程设计报告课程设计心得与体会
四、课程设计心得与体会
（课程设计中的收获、经验、教训等等）
五、课程设计程序源代码
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