浅谈对嵌入式系统的理解
基于Google Android平台平板电脑应用程序开发
目前 流行 的嵌人式 操作 系统可 以分为两类 ：一类是从运行 在个 人 电脑上的操作 系统向下移植 到嵌入式 系统 中形成 的嵌入式操作系统， 如 微软公 司的 Ｗｉｄｗ Ｅ及其新 版本、ＵＮ公司的 Ｊｖ ｎｏ ｓ Ｃ Ｓ ａａ操作系统 、朗讯
科 技 公 司 的 ｜ｆ 、 入 式 Ｌｎ ｘ 。这 类 系 统 经 过 个 人 电 脑 或 高性 能 ｎｅ 嵌 ｍｏ ｉｕ 等 计算机 等产 品的长期运行考验 ， 技术 Ｈ趋成熟， 其相关的标准和软件开发 方 式 已被 用 户普 遍 接 受 ， 积 累 了 丰富 的 开发 工 具 和应 用 软 件 资源 。 同时 另 一 类 是 实 时 操 作 系 统 ，如 Ｗｉｄ ｖｒ公 司 的 Ｖ Ｗｏｋ 、 Ｉ的 ｎ Ｒｉ ｅ ｘ ｒｓＩ Ｓ ｐ ＯＳ Ｑ Ｘ 系 统 软 件 公 司 的 Ｑ Ｘ、Ｔ 的 Ｎ ｃｅｓ 中 国科 学 院 凯 思 集 Ｓ 、Ｎ Ｎ ＡＩ ｕｌｕ 、 团的 Ｈｏｅ 嵌 入式操 作系统等。这类产品在操作 系统 的结构 和实现 上 ｐｎ 都 针对 所 面 向 的应 用 领 域 ， 实 时 性 高 可 靠 性 等 进 行 了精 巧 的设 计 ， 对 而 且 提 供 了独 立 而 完 备 的 系 统 开 发 和 测 试 工 具 ， 多 地应 用 在军 用 产 品和 较 工业控制等领域 中。Ｌｎ ｘ ９ ｉｕ 是 Ｏ年 代以来逐渐成熟的一个开放源代码 的操作系统 。Ｐ Ｃ机上 的 Ｌｎｘ版本在全球数以百万计爱好者 的合力开 ｉｕ 发 下 ， 到 了非 常迅 速 的 发 展 。 ９ 得 ０年 代 末 ｕ ｌ ｕ ，Ｔ ｉｕ 等 相 继 推 出， Ｃｉ ｘＲ Ｌｎ ｘ ｎ 在 嵌 入 式 领 域 得 到 了广 泛 的 关 注 ， 拥 有 大 批 的 程 序 员 和 现成 的 应用 程 它 序， 我们研究开发工作的宝贵资源 。 是 五 、 习嵌 入 式 系统 的 意 义 学 从 控 制 意 义 上说 ， 入 式 系 统 涉 及 系 统 最 底 层 的 、 片 级 的 信 息 处 嵌 芯 理 与 控 制 。在 某 种 意 义 上 ， 这 些 “ 观 ” 界 的 了解 与 驾 驭正 是 控 制 的 对 微 世 真正 目的。嵌入式系统与通常 意义上的控 制系统在设计思路和总体架 构方面有许多不 同之处， 而这些不同之处恰恰是传 统控 制学科教学 中较 少教给学生 的。在 当今信息化社会 中， 嵌入式系统在人们 的 日常工作和 生活 中所 占的份额， 可能 已超过传统意义的控制系统。在嵌入式 系统及 开发环境 方面， 目前仍有许多问题 尚在研究发展 之中， 嵌 入式 系统的 如， 硬 件 软 件 协 同 设 计 方 法 ； 向多 目标 ， 任务 的微 内核 嵌 入 式 操 作 系 统 ； 面 多 分布嵌 入式系统 的实 时性问题， 布式计算， 布式信息交互 与综合处 分 分 理； 以及嵌入式系统的多 目标交叉编译和交叉 调试工具 的研究 等。” 嵌 入式系统 ” 为理论与实际密切结合 的 、知识与技术含量较高 的综合 作 性专业， 有着广阔的发展前景。其必将随着信息产业 的发展而逐渐趋于 成熟 。
第1章嵌入式系统概述
2、SiM3U1xx（80MHZ USB）系列（M3）
1.4 STM32系列微控制器简介 STM32为意法半导体(ST)公司生产的ARM处理器。
Flash Size (bytes)
512K
256 K
STM32 prod Q2/08 Samples Dec 07 Prod Q2/08
未来 发展方向
64 K 32 K
STM32 Samples NOW Prod Oct 07
72 MHz CORTEX- M3 CPU Wide offer
• 32KB-512KB Flash • 6Kb-64KB RAM
0K 48 pins 64 pins 100 pins
144 pins
LQFP
LQFP
LQFP
LQFP
(7x7) (10x10) (14x14)/BGA (20x20)/BG
machinery or plants”.
1.嵌入式系统简介
目前，对嵌入式系统的定义多种多样，但没有一种定义是全面的。下面给出两种 比较合理定义：
●从技术的角度定义：以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、 适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。 ●从系统的角度定义：嵌入式系统是设计完成复杂功能的硬件和软件，并使其紧 密耦合在一起的计算机系统。术语嵌入式反映了这些系统通常是更大系统中的一 个完整的部分，称为嵌入的系统。嵌入的系统中可以共存多个嵌入式系统。
ADC
16 channels /
Tem1pMSsepns sor
Power Supply Reg 1.8V
POR/PDR/PV XTDAL
oscillators 3I2nKt.HRzC+ o4s~c1il6lMatoHrzs 32KHz +
嵌入式系统设计的基础知识
嵌入式系统设计的基础知识嵌入式系统是指嵌入到其他设备中，完成特定功能的计算机系统。
常见的嵌入式系统包括智能手机、数字电视机顶盒、汽车电子、工业自动化等领域。
因为嵌入式系统通常空间、能耗、成本要求都非常严苛，所以它们和通用计算机相比有很多不同之处。
本文将从嵌入式系统设计的角度，介绍嵌入式系统设计的基础知识。
一、嵌入式系统的硬件设计基础知识嵌入式系统的硬件设计是指对嵌入式系统的各个硬件组成部分进行设计、选型、集成、排布的过程。
嵌入式系统的硬件设计必须考虑以下几个方面。
1.芯片选型单片机（MCU）是嵌入式系统常用的芯片，由于嵌入式系统对芯片的集成度要求很高，常用的MCU都集成了很多模拟和数字外设如模数转换器（ADC）、通用异步收发器（UART）、同步串行收发器（SPI）、I2C接口等，可以很方便地与外部设备进行通讯。
当然，其他器件如FPGA、DSP等也可以作为嵌入式系统的芯片。
2.电源选择嵌入式系统的电源选择不仅要考虑芯片的输入电压特性，还要考虑嵌入式系统的整体功耗和稳定性，特别是对于多电压需求的系统更要注意电源的设计。
3.尺寸和布局嵌入式系统的尺寸和布局既要考虑外部尺寸限制，又要考虑内部线路的布局和信号的传输特性。
因为一旦系统原型被制作出来，改动就会变得十分困难，这就要求硬件设计人员对布局的精确把握和对参数的准确计算。
4.时钟电路嵌入式系统内的各个部件需要同步，通常需要一个精确的时钟电路驱动。
在时钟电路的设计中，要考虑功耗、抗干扰性等因素。
二、嵌入式系统的软件设计基础知识嵌入式系统的软件设计是指嵌入式系统的固件设计、操作系统选择和软件架构的设计等多个方面。
在开发嵌入式系统时，软件设计是非常重要的一个环节。
1.固件设计在开发嵌入式系统时，需要编写固件程序，这是嵌入式系统的基础软件。
固件程序通常被编写在C语言或某些汇编语言中。
编写固件程序时，需要考虑程序的规模、执行速度、可维护性、代码安全性等多重因素。
嵌入式工作原理
嵌入式工作原理
嵌入式系统是一种专门设计用于执行特定任务的计算机系统。
它通常被嵌入到其他设备或系统中，以控制和监测其操作。
嵌入式系统的工作原理主要包括以下几个方面：
1. 硬件设计：嵌入式系统的硬件设计是基于特定需求和功能进行的。
它通常包括中央处理器（CPU）、存储器、输入输出接口、传感器等组件。
硬件设计的目标是满足系统的性能、功耗和成本等要求。
2. 软件开发：嵌入式系统的软件开发包括编写应用程序和驱动程序。
应用程序是实现特定功能的代码，驱动程序用于控制硬件设备和与外部设备的通信。
软件开发的过程中需要考虑系统的实时性、稳定性和资源利用效率。
3. 实时操作系统（RTOS）：嵌入式系统通常需要实时响应外
部事件，并及时采取相应的措施。
为了满足这一要求，常使用实时操作系统来管理系统资源和任务调度。
实时操作系统在多任务环境下，通过任务优先级、中断处理和时间片轮转等方式，确保任务能够按时完成。
4. 通信与接口：嵌入式系统通常需要与外部设备或其他系统进行通信。
这可以通过串口、以太网、无线通信等方式实现。
接口的设计需要考虑通信协议、数据传输速率、数据完整性等因素。
5. 电源管理：嵌入式系统通常需要工作在低功耗状态下，以延长电池寿命或降低能耗。
因此，电源管理是嵌入式系统设计中的重要考虑因素。
电源管理技术包括动态电压调整、功耗优化和睡眠模式等方法。
总体而言，嵌入式系统的工作原理是硬件和软件之间密切配合，根据特定需求和功能设计，通过实时操作系统控制和调度任务，与外部设备或系统进行通信，并采用电源管理技术降低能耗。
浅谈嵌入式Linux操作系统
４ 试 验结果及结束语 ．
我ｆ对设计 的系统进行 了长时 间的现场 模拟试 验 ， 『 】 系统运行 稳定 可靠 ， 符合水质 远程监测的要 求 ， 达到 了预 期的设计 目标 。 ４ １ 尼线通信 和测控技 术结合起 来，极火地提高 了水质监 ．将 下面举例说 明如何将现场 采集的数据打包传送到监控 中心 ， 假设各参数 值为 ：水 温 ２ ０℃、溶 氧值 ３ ／Ｌ、ＰＩ 值 ７． 控 的 实 时性 、 连 续 性 。 ｍｇ Ｉ ５、 ４２ ． 系统兼容性好 ， ｉ ｇ择不同的传感 器， 可以用 Ｊ淡水和近海 ： 电导率 ２ ＨＳ、氨氮值 ｌ ０ ｍｇ Ｌ、浊度值 ０． ｍｇ Ｉ。 ０ ／ １ ／ 不间水 产 品的养殖 ， ： 还可 用于环境 保护 中的 水质监测。 通信 过 程 如 下 ：
维普资讯
ＳＣＩ Ｃ亡 ＆ ｆ ＣＨＮＯｔＯＯＹ Ｎ ＥＮ Ｅ ｌ Ｆ０ＲＭＡ¨０Ｎ
Ｔ 技 术
浅谈嵌入式 Ｌｎ ｘ ｉｕ 操作系统
谢真 （ 电子科 技大学计算机学 院 ６ ７ ） １０ ３ ０ 摘 要 ：本文介绍首先介绍嵌 入式操作 系统 的发 展及 Ｌ ｎ ｘ作为嵌 入式操 作系统的优势 ，然后描述 了几种常见的嵌入式 Ｌｎ ｘ及其 ｉｕ ｉｕ 技术特 点，最后提 出了嵌入式 Ｌｎ ｘ面临的 问题 。 ｉｕ 关键 词 ：嵌 入式 Ｌｕ ｘ 操作系统 ｉｎ 中图分类号 ： Ｐ １ 文献标识码 ：Ａ Ｔ ３６ 一 随着微处理器的产生 ，价格低廉 、结构小巧 的 Ｃ ＰＵ 和 外 而且 ，源 代码封 闭性 也大大 限制 了开发者 的积极性 。 另外 ， 结 设连接提供 了稳 定可靠的 硬件架构 ，那么 限制 嵌入式 系统发展 合 同内实情 ，当前国家对 自主操作 系统的大 力支持 ，也为源码 的瓶颈就突 出表 现在 了软 件方面。 尽管从八十 年代末开 始 ，陆 开放 的 Ｌ ｎ ｘ的推广提供 的广阔的 发展前 景。 ｉｕ 续 出现 了一 些嵌 入 式操 作 系统 ，比较 著 名 的有 Ｖ Ｘｗ 、 Ｏｒ ｋ ｐ ＯＳ Ｓ 、Ｎｅ ｕｅ ｓ Ｗｉ ｄ ｗｓ Ｅ。但这 些专用操 作系统都是 ｃ ｌｕ 和 ｎ ｏ Ｃ 商业化产品 ，其高昂的价 格使许 多低端产 品的小公司望而 却步 ； １ Ｌ ｕ 的优势 ．ｉ ｘ ｎ 对上 层应 用开发 者而 言 ， 入式 系统需 要的是 一套 高度简 嵌
嵌入式系统概述
• SOC可以分为通用和专用两类。通用系 列包括Siemens的TriCore，Motorola的MCore ， 某 些 ARM 系 列 器 件 ， Echelon 和 Motorola联合研制的Neuron芯片等。专用 SOC一般专用于某个或某类系统中，不 为一般用户所知。一个有代表性的产品 是Philips的Smart XA。
• 系统软件(OS)的高实时性是基本要求 在多任务嵌入式系统中，对重要性各不 相同的任务进行统筹兼顾的合理调度是 保证每个任务及时执行的关键，单纯通 过提高处理器速度是无法完成和没有效 率的这种任务调度只能由优化编写的系 统软件来完成，因此系统软件的高实时 性是基本要求。
嵌入式系统软件需要RTOS开 发平台
嵌入式片上系统(SOC)
• 随着EDI的推广和VLSI设计的普及化，及半导体 工艺的迅速发展，在一个硅片上实现一个更为复 杂的系统的时代已来临，这就是 SOC。各种通用 处理器内核将作为SOC设计公司的标准库，成为 VLSI设计中一种标准的器件，用标准的VHDL等 语言描述，存储在器件库中。用户只需定义出其 整个应用系统，仿真通过后就可以将设计图交给 半导体工厂制作样品。这样除个别无法集成的器 件以外，整个嵌入式系统大部分均可集成到一块 或几块芯片中去，应用系统电路板将变得很简洁， 对于减小体积和功耗、提高可靠性非常有利。
• 新型的微控制器指令及SOC速度不断提高， 存储器空间也相应加大，已经达到甚至 超过了目前的通用计算机中的微处理器， 为嵌入式系统工程师采用过去一直不敢 问津的C++语言创造了条件。C++语言强 大的类、继承等功能更便于实现复杂的 程序功能。
• 但是C++语言为了支持复杂的语法，在代 码生成效率方面不免有所下降。为此， 1995年初在日本成立的Embedded C++技 术委员会经过几年的研究，针对嵌入式 应用制订了减小代码尺寸的EC++标准。
嵌入式简介
来，嵌入式系统的发展在国内可谓如火如荼，很多公司都急需嵌入式系统方面的开发人员。
然而，在高校中，嵌入式系统的教学却较为滞后，很多高年级的本科生和刚入学的研究生都苦于不知从何学起。
在本文中，笔者将根据自己的嵌入式系统开发和教学经验，简要介绍嵌入式系统的学习方法，力求能帮助初学者找到一条入门之路。
什么是嵌入式系统?学习嵌入式系统，首先应该明确什么是嵌入式系统，否则费力去学，却不知所学为何物，岂不惘然？嵌入式系统的定义很多，这也是困扰嵌入式系统学习的一个因素。
笔者根据自己开发和教学过程中的理解，以及对各种嵌入式系统的应用进行总结，提出了嵌入式系统的简单定义：嵌入式系统是嵌入式计算机系统的简称，这个定义突出嵌入式计算机系统和普通计算机系统的共性。
下表列出了嵌入式系统的一些典型的应用：智能机器人（S D R 4，火星登陆车）娱乐和消费电子（Gameboy Advance，Sony PSP）网络通信产品（Smartphone）军用设备（军用PDA ）汽车（车载导航，自动驾驶，娱乐系统）智能仪器（虚拟仪器）安全防护（防火，防盗）环境保护（探空气球）银行和商业消费（ATM）以火星登陆车为例来分析一下嵌入式系统的定义。
火星登陆车虽然听起来感觉在技术上有些高不可测，但是本质就是嵌入式计算机系统的应用，其核心就是一个计算机系统，而这个计算机系统的组成同传统的计算机系统在本质上没有什么差别。
两者的显著不同之处就在于，用于火星登陆车的计算机系统被安装到了火星登陆车上。
当然，一个计算机系统能够被安装在火星登陆车上，是需要进行很多特殊设计的。
但是从本质上讲，嵌入式系统的核心概念还在计算机系统。
嵌入式系统学习的重点也在计算机系统上。
一方面，学习者需要牢固掌握计算机系统本身的概念，更重要的是学习嵌入系统的开发过程同传统计算机系统开发过程的差别。
这里需要指出的是，很多学习者本来就没有从事过完整计算机系统的开发，高校的教学是以程序设计为中心的，计算机系统的构成，操作系统的原理，编程语言等课程都是为了能够让学生更好的使用计算机系统进行程序设计，在现有的计算平台上来设计实现各种应用，学生一般没有机会学习一个完整的计算机系统是如何构建，并亲身参与到构建的每一个过程。
嵌入式系统应用技术的研究与开发
嵌入式系统应用技术的研究与开发嵌入式系统是一种电子计算机系统，它是特别设计用于执行特定功能的计算机系统。
这种系统常用于控制和监视系统，如智能手机、数字相机、车载音频系统等。
为了实现嵌入式系统的工作，需要使用一系列技术和工具来进行开发和应用。
本文将探讨嵌入式系统应用技术的研究与开发，包括嵌入式系统基本原理和常用技术，以及嵌入式系统应用开发的方法和工具。
一、嵌入式系统基本原理嵌入式系统本质上是一个计算机系统，它具有计算、存储、控制和通信等功能。
由于嵌入式系统的特殊应用环境，它的体积、功耗、成本和性能等方面都有较高的要求。
嵌入式系统通常由下列组成部分组成：1. 主处理器/控制器主处理器/控制器是嵌入式系统的核心，负责计算、控制和管理系统的硬件和软件资源。
主处理器/控制器的类型和性能直接决定了系统的功能和性能。
常见的主处理器/控制器有ARM Cortex系列、Intel x86系列、MIPS系列等。
2. 存储器存储器用于存储系统程序和数据。
由于嵌入式系统的体积和功耗都有限制，因此存储器通常采用闪存、EEPROM、SRAM等低功耗、小体积的型号。
3. 输入/输出设备输入/输出设备用于与外界进行数据交换，如键盘、鼠标、显示屏、声卡、网卡等。
嵌入式系统通常使用专用的输入/输出设备，以满足应用需求和耗能要求。
4. 网络设备网络设备负责系统与外部网络通信，如以太网卡、无线网卡、蓝牙模块等。
网络设备的选择和配置决定了系统的通信速度和稳定性。
二、嵌入式系统常用技术1. 硬件设计嵌入式系统的硬件设计主要涉及主处理器/控制器的选择、连通性设计、电源管理等方面。
硬件设计的质量和性能直接决定了嵌入式系统的稳定性和能耗水平。
2. 软件开发嵌入式系统的软件开发主要涉及核心程序设计、驱动程序编写、通信协议实现等方面。
软件开发的质量和可靠性直接决定了嵌入式系统功能的实现和应用效果的稳定性。
3. 中间件中间件是嵌入式系统开发中常用的技术。
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浅谈对嵌入式系统的理解
信息学院16级计算机应用技术研究生 陶金洪 学号：1623100005
摘要：嵌入式系统在日常生活中已得到广泛的应用，本文从嵌入式系统的概念、嵌入式微处
理器以及嵌入式系统的操作系统等方面浅谈对嵌入式系的理解。
关键词：嵌入式系统 操作系统 嵌入式微处理器
引言：随着社会的迅速进步，电子技术、计算机技术和网络技术的飞速发展，极大地改变了
人们的生活模式。人们到处可以见到电子设备的存在，而几乎所有的电子设备中都包含着嵌
入式系统。嵌入式应用给人们的生活带来了极大的便利。经过本学期对嵌入式系统的学习加
深了我对它的了解。
一、 嵌入式系统的概念：
国际电气与电子工程师协会将嵌入式系统定义为：嵌入式是用于控制、监视或者辅助操
作机器和设备的装置。而国内通常将它定义为：嵌入式系统是以应用为中心，以电子技术和
计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功
耗有严格要求的专用计算机系统。
从两种定义中我们不难看出国内的定义直接的体现了嵌入式系统的嵌入性、专用性、计
算机特性的基本要素和特征。从定义中可以知道嵌入式系统它一般是由嵌入式微处理器、外
围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户应用程序等部分组成，用于实现对其他设备的控制、
监视或管理等功能。嵌入式系统不同于PC系统，它包括硬件和软件两部分。硬件包括处理
器/微处理器、存储器及外设器件和I/O端口、图形控制器等。软件部分包括操作系统软件
和应用程序编程。有时设计人员把这两种软件组合在一起。应用程序控制着系统的运作和行
为;而操作系统控制着应用程序编程与硬件的交互作用。由于嵌入式系统是针对特定用途、
应用于特定环境下，所以它不同于通用计算机系统。同样是计算机系统，嵌入式系统是针对
特定应用而设计的“专用系统“它的硬件和软件都必须高效率的设计，量体裁衣，去除冗余，
力争在较少的资源上实现更高的性能。
二、 嵌入式微处理器
嵌入式系统的核心是嵌入式微处理器。嵌入式微处理器是由通用计算机中的CPU演变
而来的。它具有32位以上的处理器，具有较高的性能。但与计算机处理器不同的是，在实
际嵌入式应用中，只保留和嵌入式应用紧密相关的功能硬件，去除其他的冗余功能部分，这
样就以最低的功耗和资源实现嵌入式应用的特殊要求。主要的嵌入式处理器类型有
Am186/88、Power PC、MIPS、ARM系列等。其中X86系列由于和PC体系软硬件兼容，基
于传统，很多工业控制场合都广泛使用；而ARM系列，由于其成熟可靠的体系结构、日益
低廉的成本和广泛配套的软件体系，在近年来被广泛的用于移动设备上。
嵌入式微处理器对实时多任务有很强的支持能力，能完成多任务并且有较短的中断响应
时间，从而减少内部的代码和实时内核心的执行时间，具有功能很强的存储区保护功能。这
是由于嵌入式系统的软件结构已模块化，而为了避免在模块之间出现错误，需要设计强大的
存储区保护功能。嵌入式微处理器的功耗很低，尤其是用于便携式的无线及移动的计算和通
信设备中靠电池供电的嵌入式系统更是如此，如需要功耗只有mW甚至μW级。
三、 嵌入式操作系统
嵌入式操作系统EOS(Embeddcd Operating System)是一种与我们平时使用的Windows
很类似的多用途软件。嵌入式操作系统实现分配其软、硬件资源，完成调度工作并协调控制
并行处理，处理中断、调度工作任务，同步机制、文件处理等功能。嵌入式操作系统最突出
的特点在于多任务处理、实时高效性、专用性、强实时性、稳定性、环境适应性、软件固态
化等特点。
常用的嵌入式操作系统有：源码开放的Linux、微软的WinCE、Palm公司的PalmOS和
uCJinux。其中嵌入式Linux操作系统是Linux工作小组组织开发的一种开放源码、内核可裁
剪、功能强大的最具有潜力的嵌入式操作系统。Linux操作系统是目前功能强大、设计完善
的操作系统之一，对标准Linux经过小型化裁剪处理之后形成的嵌入式Linux操作系统，只
有几KB或者几MB大，非常容易固化在单片机或处理器的存储芯片中，适合于特定嵌入式
应用场合，同时它还具备模块化程度高、源码公开、支持广泛的硬件并且安全性可靠性好等
特点。
四、 总结
目前嵌入式系统的应用已经渗入到生活中的各个方面，对人们的生活起着越来越重要的
作用。 相信随着科技的进步，生产工艺以及人们科技素养的进一步提高，嵌入式产品必将
在人们生产生活中扮演越来越重要的角色。
通过一学期的学习，我了解了嵌入式系统的概念以及基本的设计过程。但在实践性上非
常的欠缺，如果能够做个比较有意义的嵌入式小系统，我想这会对想学好这门课的人有个更
深刻的理解。
参考文献
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