04计算机系统概论(第四章)
《计算机系统概论》PPT课件

成电路
万次,软件技术和外设发展迅速应用领
域不断扩大。
大/超大规模 速度提高至几千万亿次 集成电路 出现微型计算机
巨 大 规 模 集 速度提高至几亿次乃至上百亿次。
成电路
出现单片机
系统结构
系统结构
第一台电子计算机(ENIAC)
1. 1946年开始,第一代电子管计算机
2. 1958年开始,第二代晶体管计算机
3. 1965年开始,第三代中小规模集成电路计算机
4. 1971年开始,第四代大规模集成电路计算机
5. 1986年开始,第五代巨大规模集成电路计算机
系统结构
计算机的发展史
基本概念
类型
第1代
第2代
第3代
第4代 第5代
时期
通用计算机:通用计算机适应性很大,但是牺 牲了效率、速度和经济性。
系统结构
通用计算机类别
基本概念
系统结构
基本概念
巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机 和单片机,它们的结构规模和性能指标依次 递减。
随着超大规模集成电路的迅速发展,今天的小 型机可能是明天的微型机,而今天的微型机可 能是明天的单片机。
各自主要特点: 模拟计算机由模拟运算器件构成,其变量由连续量 (如:电压、电流等)来表示,运算过程也是连续的。 数字计算机则是由逻辑电子器件构成,其变量为开 关量(离散的数字量),采用数字式按位运算,运算 模式是离散式的。
系统结构
数字计算机与模拟计算计的主要区别
基本概念
比较内容 数据表示方式
计算方式 控制方式 精度、抗干扰性 数据存储量 逻辑判断能力
目录
基本概念
第一章 计算机系统概论
1.概念 计算机(Computer)是一种以电子器件为
计算机应用基础第四章

计算机应用基础第四章计算机应用基础课程的第四章主要介绍计算机的操作系统、文件管理和数据安全等相关内容。
本章将为读者详细阐述这些概念和技术,并提供相应的案例和实践操作,以帮助读者更好地理解和应用这些知识。
一、操作系统的作用与分类操作系统是计算机系统中的核心软件之一,它负责管理和控制计算机硬件资源,为用户和应用程序提供一个可靠、高效的工作环境。
操作系统的分类主要有批处理系统、分时系统、实时系统和网络操作系统等。
1. 批处理系统批处理系统是一种执行预先定义的一系列任务的操作系统。
它可以按照用户事先编写好的脚本或命令文件,自动完成一系列程序的执行。
这种系统适用于不需要用户交互的大规模计算任务,能够提高计算机的工作效率和资源利用率。
2. 分时系统分时系统是一种可以同时为多个用户提供服务的操作系统。
它通过交替地为每个用户分配任务的时间片,使得每个用户都感觉到自己在独占计算机。
这种系统适用于多用户同时访问的场景,如大型服务器、超级计算机等。
3. 实时系统实时系统是一种对时间敏感的操作系统。
它要求任务能够按照预定的时间要求完成,并能够保证任务的可靠性和准确性。
实时系统广泛应用于航空航天、军事控制、医疗设备等领域,对任务的响应速度和可靠性要求非常高。
4. 网络操作系统网络操作系统是一种在计算机网络环境下使用的操作系统。
它支持多台计算机之间的数据传输、资源共享和通信等功能。
网络操作系统能够有效地协调和管理网络中的各个节点,提供高效可靠的网络服务。
二、文件管理与存储结构文件管理是操作系统的重要功能之一,它负责对文件进行创建、读取、写入、删除等操作,并管理文件的组织结构和存储空间的分配。
文件存储结构主要包括顺序文件、索引文件和散列文件等。
1. 顺序文件顺序文件是将数据按照顺序存放在存储介质上的文件。
它的读写操作是按照存放顺序依次进行的,适用于顺序访问文件中的数据。
顺序文件的特点是存取速度较快,但插入和删除操作较为麻烦。
第四章 复习题 计算机操作系统概论复习资料习题答案

第四章复习题一、单项选择题1. 在可变分区存储管理中,若采用最先适应分配算法宜将空闲区按(B)次序登记在空闲区表中。
A. 地址递减B. 地址递增C. 长度递减D. 长度递增2. 采用固定分区存储管理的计算机系统中(D)的做法是错误的。
A. 为作业分配的分区不能小于作业长度B. 可同时在多个分区中各装一个作业C. 不允许多个作业同时存放在一个分区中D. 一个分区中可同时装入多个作业3. 不适宜采用虚拟存储管理技术的存储管理方式是(D)。
A. 页式B. 段式C. 段页式D. 可变分区4. 在多道程序设计系统中,采用了页式存储管理。
如果允许并行工作的道数为n(n>1),则系统中同时建立的页表数一定为(C)。
A. 1B. nC. <=nD. n+15. 在单用户连续存储管理中,可供用户使用的主存区域起始地址存放在(B)。
A. 基址寄存器B. 界限寄存器C. 限长寄存器D. 相联寄存器6. 重定位的含义是(C)。
A. 把主存中的一个程序从一个区域重新定位到另一个区域B. 把绝对地址转换成逻辑地址C. 把逻辑地址换砖成绝对地址D. 把辅助存储器中的程序定位到主存的某个区域7. 在分页式存储管理中,逻辑地址由页号和页内地址两部分组成。
因而,分页的工作是在(C)时进行的。
A. 用户编制程序B. 地址转换C. 操作系统装入作业D. 系统初始化8. 采用固定分区存储管理的计算机系统中(D)的做法是错误的。
A. 为作业分配的分区不能小于作业长度B. 可同时在多个分区中各装一个作业C. 不允许多个作业同时存放在一个分区中D. 一个分区中可同时装入多个作业9. 在分页式虚拟存储管理中,若发现所要访问的页面不在主存储器中,则硬件要产生一个(C)中断。
A. I/OB. 缺段C. 缺页D. 访管10. 主存储器的每个存储单元都有一个地址与其对应,假定这些地址用n个二进制位来区分,则主存储器的容量为(D)。
A. 2n个字B. 2n-1个字C. 2n-1个字节D. 2n个字节11. LRU页面调度算法总是选择(C)页面调出。
计算机系统概论-廖志芳 杨玺郁松 江林 编著-第4章

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《计算机系统概论(SSD2)》第4章 应用软件基础 计算机系统概论(SSD2)
4.1.1 DOS命令 命令
DOS操作系统为单用户环境,分为核心启动程序和命 操作系统为单用户环境, 操作系统为单用户环境 令程序两个部分 DOS的核心启动程序有 的核心启动程序有Boot系统引导程序、IO.SYS、 系统引导程序、 的核心启动程序有 系统引导程序 、 MSDOS.SYS和 和 DOS作为一个字符型的操作系统,一般操作都是通过 作为一个字符型的操作系统, 作为一个字符型的操作系统 命令行方式来完成 DOS命令分为内部命令和外部命令 命令分为内部命令和外部命令 常用的DOS命令大约有一百个(包括文本编辑、查杀 命令大约有一百个( 常用的 命令大约有一百个 包括文本编辑、 病毒、配置文件、批处理等) 病毒、配置文件、批处理等)
12
《计算机系统概论(SSD2)》第4章 应用软件基础 计算机系统概论(SSD2)
10.DIR——显示磁盘目录命令 . 显示磁盘目录命令
功能:显示磁盘目录的内容; 功能:显示磁盘目录的内容; 类型:内部命令; 类型:内部命令; 格式: 盘符][路径 格式:DIR [盘符 路径 盘符 路径][/P][/W]; ; 使用说明: 使用说明:
第4章 应用软件基础
本章内容
4.1 常用软件的应用 4.2 常用软件工具 4.3 数据库 数据库Access 2003 4.4 软件工程
2
《计算机系统概论(SSD2)》第4章 应用软件基础 计算机系统概论(SSD2)
4.1 常用软件的应用
4.1.1 DOS命令 命令 4.1.2 Batch File 4.1.3 宏命令
(1)该命令只能对同一盘上的文件更换文件名; )该命令只能对同一盘上的文件更换文件名; (2)允许使用通配符更改一组文件名或扩展名。 )允许使用通配符更改一组文件名或扩展名。
计算机组成原理期末重点章节知识点

计算机组成原理第一章计算机系统概论(清楚一个概念)计算机的性能指标:吞吐量:表征一台计算机在某个时间间隔内能够处理的信息量。
响应时间:表征从输入有效到系统产生响应之间的时间度量,用时间单位来度量。
利用率:在给定的时间间隔内系统被实际使用的时间所占的比率,用百分比表示。
处理机字长:指处理机运算器中一次能够完成二进制数运算的位数。
总线宽度:一般指CPU中运算器与存储器之间进行互连的内部总线二进制位数。
存储器容量:存储器中所有存储单元的总数目,通常KB,MB,GB,TB来表示。
存储器带宽:单位时间内存储器读出的二进制数信息量,一般用字节数/秒表示。
主频/时钟周期:CPU的工作节拍受主时钟控制,主时钟不断产生固定频率的时钟,主时钟的频率叫CPU的主频。
度量单位MHZ(兆赫兹)、GHZ(吉赫兹)主频的倒数称为CPU时钟周期(T),T=1/f,度量单位us,nsCPU执行时间:表示CPU执行一般程序所占的CPU时间,公式:CPU执行时间=CPU时钟周期数xCPU时钟周期CPI:表示每条指令周期数,即执行一条指令所需的平均时钟周期数。
公式:CPI=执行某段程序所需的CPU时钟周期数/程序包含的指令条数MIPS:表示平均每秒执行多少百万条定点指令数,公式:MIPS=指令数/(程序执行时间x10^6)第二章运算方法和运算器原码定义:(1)整数(范围(-(2^n-1)~ 2^n-1)(2)小数(范围-(2^-n-1 ~ 1-2^-n)反码定义:(3)整数(范围(-(2^n-1)~ 2^n-1)(4)小数(范围-(2^-n-1 ~ 1-2^-n)补码定义:(5)整数(范围(-(2^n )~ 2^n-1)(6)小数(范围(-1 ~ 1-2^-n)移码表示法(用于大小比较与对阶操作)IEEE754标准格式:符号位(1位)+ 阶码(移码)+ 尾数正溢:两个正数相加,结果大于机器字长所能表示的最大正数负溢:两个负数相加,结果小于机器字长所能表示的最小负数检测方法:1、双符号位法2、单符号位法不带符号阵列乘法器:同行间并行不同行间串行浮点加减运算操作过程大体分四步:1、0操作数检查2、比较阶码大小完成对阶3、尾数进行加减运算4、结果规格化所进行舍入处理流水线原理:时间并行性线性流水线的加速比:C k=T L/T K =nk/k+(n-1)第三章存储系统程序局部性原理:在某一段时间内频繁访问某一局部的存储器地址空间,而对此范围以外的地址空间则很少访问的现象。
计算机组成原理(白中英)

D0
D1
D2
D3
A校验码 B校验码 C校验码 D校验码
系统结构
RAID4
I/O系统
❖ 专用奇偶校验独立存取盘阵列
❖ 数据以块(块大小可变)交叉的方式存于各盘, 奇偶校验信息存在一台专用盘上
数据块
校验码 产生器
A0
A1
A2
A3
B0
B1
B2
B3
C0
C1
C2
C3
D0
D1
D2
D3
A校验码 B校验码 C校验码 D校验码
❖ 只写一次光盘
只写一次光盘(Write Once Only):可以由用户写入 信息,不过只能写一次,写入后不能修改,可以多次读 出,相当于PROM。在盘片上留有空白区,可以把要修 改和重写的的数据追记在空白区内。
❖ 可檫写式光盘
可檫写式光盘(Rewriteable):利用磁光效应存取信 息,采纳特殊的磁性薄膜作记录介质,用激光束来记录、 再现和删除信息,又称为磁光盘,类似于磁盘,可以重 复读写。
RAID6
I/O系统
❖ 双维奇偶校验独立存取盘阵列
❖ 数据以块(块大小可变)交叉方式存于各盘, 检、纠错信息均匀分布在全部磁盘上
系统结构
A0 A1 A2
3校验码 D校验码
B0 B1
2校验码 C校验码
B2
C0
1校验码 B校验码
C1 C2
0校验码 A校验码
D1 D2 D3
校验码 产生器
7.7 光盘存储设备
– 正脉冲电流表示“1”,负脉冲电流表示“0”; – 不论记录“0”或“1”,在记录下一信息前,记录电流
恢复到零电流 – 简洁易行,记录密度低,改写磁层上的记录比较困难,
计算机组成原理.各章例题

第一章计算机系统概论例1,冯·诺依曼机工作的基本方式的特点是什么?解:冯·诺依曼机工作的基本方式的特点是:按地址访问并顺序执行指令。
冯·诺依曼机工作原理为:例2,Cache是一种A. ______存储器,是为了解决CPU和主存之间B. ______不匹配而采用的一项重要硬件技术。
现发展为多级cache体系,C. ______分设体系。
解:A. 高速缓冲B. 速度C. 指令cache与数据cache例3,完整的计算机应包括那些部分?解:完整的计算机应包括配套的硬件设备和软件系统。
例4,计算机系统的层次结构是怎样的?解:计算机系统的层次结构如图:第二章 运算方法和运算器例 1.设机器字长32位,定点表示,尾数31位,数符1位,问:(1)定点原码整数表示时,最大正数是多少?最大负数是多少? (2)定点原码小数表示时,最大正数是多少?最大负数是多少? 解:(1最大正数:数值 = (231 – 1)10最大负数: 数值 = -(231 – 1)10 (2)定点原码小数表示: 最大正数值 = (1 – 231 )10最大负数值 = -(1–231 )10例2.已知 x = - 0.01111 ,y = +0.11001, 求 [ x ]补 ,[ -x ]补 ,[ y ]补 ,[ -y ]补,x + y = ? ,x – y = ?解:[ x ]原 = 1.01111 [ x ]补 = 1.10001 所以 :[ -x ]补 = 0.01111[ y ]原 = 0.11001 [ y ]补 = 0.11001 所以 :[ -y ]补 = 1.00111 [ x ]补 11.10001 [ x ]补 11.10001 + [ y ]补 00.11001 + [ -y ]补 11.00111 [ x + y ]补 00.01010 [ x - y ]补 10.11000所以: x + y = +0.01010 因为符号位相异,结果发生溢出例3.设有两个浮点数 N 1 = 2j1 × S 1 , N 2 = 2j2 × S 2 ,其中阶码2位,阶符1位,尾数四位,数符一位。
计算机系统概论第四章测验及答案

计算机系统概论第四章测验及答案本页仅作为文档封面,使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March第四章测验一、判断1. 网络中的计算机可能利用微波传输数据,它比利用光缆传输数据的效率高。
( )2. 异步转移模式ATM使多种媒体的信息数据可以同时在ATM信道中传输。
( )3. Internet提供了电子购物服务,因此网络能传递物品。
( )4. B-ISDN是一种通信网络,数据在其上是模拟信号传输。
( )5. ADSL是一种网络联结方式,数据在电话线上是模拟信号传输。
( )6. Internet网由主干网、地区网和校园网(或部门网)三级组成。
( )7. Inertnet网中计算机的IP地址就是它的主机名。
( )8. 计算机网络是在通信协议控制下实现的计算机互联。
( )9. 建立计算机网络的最主要目的是实现资源共享。
( )10. E-mail帐号能在任意的地点,任意的机器上使用(只要它接入Internet)。
( )11. 工作站本身所具有的硬盘、光盘、程序、数据、打印机等都是该用户的本地资源,网络上其他工作站和服务器的资源称为网络资源。
( )12. 蓝牙()是一种近距离无线通信的技术标准,通过增加发射功率可达到100m,适合于办公室或家庭环境的无线网络。
( )13. 网络中一台微机既可以作为服务器,也可以作为客户机,取决于它是否同时提供共享资源,又使用其它计算机的资源。
( )14. 网络信息安全主要是指信息在处理和传输中的泄密问题。
( )15. 在网络信息安全的措施中,身份认证是访问控制的基础。
( )16. 在密码学中,所有的公共密钥对所有用户都是公开的。
( )17. 因特网防火墙的作用主要是防止病毒侵害。
( )18. 包过滤通常安装在路由器上,而且大多数商用路由器都提供了包过滤的功能。
( )19. 在一台已感染病毒的计算机上读取一张CD-ROM光盘中的数据,该光盘没有可能被感染病毒。
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2.补码加法 补码加法
直接用补码相加,符号位也参与运算.但注意溢 直接用补码相加,符号位也参与运算.但注意溢 这会导致结果的错误. 出.这会导致结果的错误.尤其易发生在同号相 加的情况下.如例2 加的情况下.如例 解决方法: 解决方法:变形补码
补码解例2. 例3:用模 补码解例 :用模4补码解例 解:选H=2,则有 ,则有[0.5X]变补=00,01001 [0.5Y]变补 =00,01101 即 [0.5(X+Y)]变补= 00,01001 + 00,01101=00,10110 ( X+Y=+101100 即 0.5(X+Y) =+10110 ( )
2,逻辑运算 ,
基本规则:对相同位运算,不够补 基本规则:对相同位运算,不够补0 没有进位和借位 则结果为1, (1)逻辑或:相同位有 则结果为 ,无 )逻辑或:相同位有1则结果为 1则结果为 . 则结果为0. 则结果为 则结果为0, (2)逻辑与:相同位有 则结果为 ,无 )逻辑与:相同位有0则结果为 0则结果为 . 则结果为1. 则结果为 (3)逻辑非:逐位取反. )逻辑非:逐位取反. (4)逻辑异或:相同位基数不同为 ,相同为 )逻辑异或:相同位基数不同为1,相同为0
定点原码两位乘法要注意的问题
当YiYi-1为11时:11表示部分积要加上三倍的 时 表示部分积要加上三倍的 - 被乘数,这与给乘数加4( 被乘数,这与给乘数加 (100)2再减去被乘数 ) 效果一样. 效果一样. 部分积减去被乘数X用+[-x]补实现的 部分积减去被乘数 用+[- ] 部分积减去被乘数所得结果一般为负数. 部分积减去被乘数所得结果一般为负数. 注意符号位的扩展. +[-x] 要给出符号位, 注意符号位的扩展. +[- ]补要给出符号位, 右移时需要扩展符号位.若采用n+2位加法器则 右移时需要扩展符号位.若采用 位加法器则 符号位扩展2位,若采用n+1位加法器则符号位 符号位扩展 位 若采用 位加法器则符号位 扩展1位 依此类推. 扩展 位,依此类推.
3.变形补码加法 变形补码加法
运算方法: 运算方法: [x+y]变补=[ ]变补+[ ]变补 + ] =[x] +[y] 判断是否溢出: 判断是否溢出:当和的两个符号位不同 则说明发生了溢出. 则说明发生了溢出. 结果溢出的解决方法: 结果溢出的解决方法: 选取一个合理的比例因子H= 选取一个合理的比例因子 =2i,对每个加 数都除以H(右移I位),然后相加 然后相加, 数都除以 (右移 位),然后相加,其结果再 乘以H(左移I位 末位补0). 乘以 (左移 位,末位补 ).
第四章 机器数的运算方法
4.1定点加减运算 定点加减运算 4.2定点原码乘法 定点原码乘法 4.3定点原码除法 定点原码除法 4.4浮点运算和逻辑运算 浮点运算和逻辑运算
4.1定点加减运算 定点加减运算
原码加法符号相异时(符号位不参与运算) 原码加法符号相异时(符号位不参与运算)
『第一步』比较两个数的绝对值的大小 第一步』 第二步』 『第二步』大绝对值减去小绝对值 第三步』 『第三步』结果的符号与绝对值大的数的 符号相同 例1:设X=+10101,Y=-11010,计算 : , , X+Y. . 例2:设X=+10011,Y=+11001,字长 : , , 按6位,计算 位 计算X+Y. .
4.2定点原码Biblioteka 法 定点原码乘法说明:乘积的符号等于两数的符号位异或的结果. 说明:乘积的符号等于两数的符号位异或的结果. 1.一位乘 一位乘 ):乘积的符号等于两数的 (1)逐位相乘(手乘):乘积的符号等于两数的 )逐位相乘(手乘): 符号位异或的结果; 符号位异或的结果;乘积的绝对值等于两数的绝 对值的积. 对值的积. 例:X=1101 Y=1011,求XY. , . 缺点:要用的加法器过多,两个n位数要用 位数要用2n位全 缺点:要用的加法器过多,两个 位数要用 位全 加器. 加器.
2.定点数原码两位乘法 定点数原码两位乘法
运算规则: 位乘法的判断位是两位 运算规则:2位乘法的判断位是两位 开始) YiYi-1(I从1开始) 从 开始 - YiYi-1 - 00:只将上次部分积右移两位; :只将上次部分积右移两位; 01:上次部分积加被乘数,再右移两位; :上次部分积加被乘数,再右移两位; 10:上次部分积加被乘数的两倍(左移一位), :上次部分积加被乘数的两倍(左移一位), 再右移两位; 再右移两位; 11:上次部分积减被乘数,右移两位,再在下一 :上次部分积减被乘数,右移两位, 个判断位上加一. 个判断位上加一.
右移时要注意的两个问题
1.在右移时,末几位可能超出机器的最末位而丢 在右移时, 在右移时 造成误差.为了减少误差, 失,造成误差.为了减少误差,通常要进行舍 入处理,一般有两种办法. 入处理,一般有两种办法. 一是恒置一,即移位后机器数末尾总是1. 一是恒置一,即移位后机器数末尾总是 . 二是0舍 入 即移出的数是0则抹去 则抹去, 二是 舍1入,即移出的数是 则抹去,是1 则向上一位进一. 则向上一位进一. 2.符号位扩展:补码在右移时要注意符号位要一 符号位扩展: 符号位扩展 起移,且最左边要补上符号位的值. 起移,且最左边要补上符号位的值.
部分积右移法的特点
只需要n+ 位全加器 位全加器. 只需要 +1位全加器. 部分积右移出加法器的部分, 部分积右移出加法器的部分,可存放在 寄存器或存储单元中. 寄存器或存储单元中. 如果从加X到部分积右移 到部分积右移1位算作一步的 如果从加 到部分积右移 位算作一步的 要完成n位数的乘法运算一共就需要 话,要完成 位数的乘法运算一共就需要 n步. 步
4.4 浮点运算和逻辑运算
1,浮点加减运算 , (1)对阶:方法是小阶向大阶看齐,阶 )对阶:方法是小阶向大阶看齐, 码较小的数的尾数每向右移1位 码较小的数的尾数每向右移 位,该数阶 码便加1,直到两数阶码相同为止,右移 码便加 ,直到两数阶码相同为止, 也需注意符号位扩展 注意符号位扩展. 也需注意符号位扩展. (2)求和差:尾数连同符号相加减. )求和差:尾数连同符号相加减. (3)规格化. )规格化.
4.3 定点原码除法
1,恢复余数法 , 例:设X=1011,Y=1101,求X÷Y. , ÷ .
解:由题已知: X=1011,Y=1101,[-Y]补=110011 由题已知: ,
2,加减交替法(推荐) ,加减交替法(推荐) 关于商和余数的几点说明 (1)如果最末一位商为 ,则要在负余数上加 )如果最末一位商为0, 上除数才是真正的余数 (2)商的符号是两个数的符号位异或的结果; )商的符号是两个数的符号位异或的结果; 余数的符号与被除数的符号相同
减法运算
运算公式: 运算公式: [x-y]补=[x]补+[-y]补 - ] =[ ] +[- ] [[y] = [x]补+ [[ ]补]求补 ]
例:已知X=10110 Y=11001,求X-Y. 已知 , - . 由已知,字长按7位 则有: 解:由已知,字长按 位,则有: [X]补= ] 00,10110 [Y]补=00,11001 ] [[Y] [[ ]补]求补=11,00111 即 [X-Y]补=00,10110+11,00111=11,11101 - ] 即 X-Y=-00011 -
(2)部分积右移的方法(推荐) )部分积右移的方法(推荐)
基本步骤: 基本步骤: a.取一个乘数作为判断数. 取一个乘数作为判断数. 取一个乘数作为判断数 b.从低位开始考察判断数,当判断数被考 从低位开始考察判断数, 从低位开始考察判断数 察位为1时部分积加另一个乘数且右移一位 时部分积加另一个乘数且右移一位; 察位为 时部分积加另一个乘数且右移一位; 当判断数被考察位为0时部分积右移一位 时部分积右移一位. 当判断数被考察位为 时部分积右移一位. c.加另一个乘数时这个乘数的个位与最初 加另一个乘数时这个乘数的个位与最初 的部分积对齐. 的部分积对齐.
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