各類交流電源在產(chǎn)品開發(fā)過程中都需要進(jìn)行長時間的帶載測試，以檢驗其電氣性能。傳統(tǒng)使用電阻、電感和電容這類無源元件作為負(fù)載的測試方法存在參數(shù)調(diào)節(jié)不方便、發(fā)熱量大、耗能等諸多缺點。為克服傳統(tǒng)測試方法的不足，本文研究了一種帶能量回饋功能的交流電子負(fù)載裝置，采用交直交變換結(jié)構(gòu)，由具有公共直流母線的兩級電壓型PWM整流器組成。通過控制前級PWM整流器的輸入功率因數(shù)，在其輸入端模擬不同阻抗特性的負(fù)載；后級PWM整流器工作在并網(wǎng)逆變狀態(tài)，將被測試電源發(fā)出的電能回饋至電網(wǎng)進(jìn)行循環(huán)利用。 交流電子負(fù)載屬于一種測試設(shè)備，需要實現(xiàn)用戶交互、通訊、監(jiān)控等功能，因此采用了以DSP芯片為核心的數(shù)字控制方案。本文首先探討了數(shù)字控制技術(shù)對變換器性能的影響，重點討論了當(dāng)數(shù)字脈寬調(diào)制器精度不足時會引起輸出產(chǎn)生極限環(huán)振蕩的問題。分析了極限環(huán)振蕩產(chǎn)生的原因，并以BUCK、BOOST和BUCK-BOOST三種基本變換器的數(shù)字控制器設(shè)計為例，推導(dǎo)出了為避免極限環(huán)振蕩，數(shù)字脈寬調(diào)制器應(yīng)滿足的最小精度要求。在MATLAB中建立了數(shù)字控制器的仿真模型，設(shè)計了一臺數(shù)字控制BUCK變換器實驗樣機(jī)，仿真和實驗結(jié)果驗證了理論分析的正確性。 根據(jù)處理電能方式的不同，交流電子負(fù)載可分為能量消耗型和能量回饋型兩大類。本文首先針對交流電源產(chǎn)品的功能性測試應(yīng)用場合，提出了一種新的能量消耗型交流電子負(fù)載結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的控制方法。然后重點介紹了能量回饋型交流電子負(fù)載的工作原理及其控制策略。分析了功率電路中主要元件參數(shù)的選取方法。其中，對工作在任意功率因數(shù)情況下的單相PWM整流器中交流濾波電感的取值作了重點討論。在Saber軟件中建立了系統(tǒng)的仿真模型，設(shè)計了一臺以TMS320F2812 DSP芯片為控制核心的能量回饋型交流電子負(fù)載原理樣機(jī)，仿真和實驗結(jié)果驗證了系統(tǒng)方案的可行性和正確性。最后針對交流電子負(fù)載的并網(wǎng)能量回饋功能，初步分析了一種基于正反饋思想的并網(wǎng)系統(tǒng)孤島檢測方法，并進(jìn)行了仿真驗證。
上傳時間： 2013-07-29
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移動機(jī)器人是機(jī)器人研究領(lǐng)域中重要的一個分支，智能移動機(jī)器人集人工智能、智能控制、信息處理、圖象處理、檢測與轉(zhuǎn)換等專業(yè)技術(shù)為一體，跨計算’機(jī)、自動控制、機(jī)械、電子等多學(xué)科，成為當(dāng)前智能機(jī)器人研究的重點之一。路徑規(guī)劃是移動機(jī)器人研究的一個基本而又極其重要的課題。靈活有效的路徑規(guī)劃算法能夠幫助機(jī)器人適應(yīng)各種復(fù)雜的環(huán)境，大大提高機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域，尤其是使移動機(jī)器人具備自動識別環(huán)境的能力，能在未知環(huán)境下完成一定的工作。 本文的主要任務(wù)是以LEGO Technic組件為本體，重新設(shè)計一個控制器，并據(jù)此研究移動機(jī)器人的避障和路徑規(guī)劃策略。為滿足移動機(jī)器人避障的實時性、準(zhǔn)確性要求，需要有一個功能完善的硬件平臺，實現(xiàn)信息采集、處理以及避障的策略。本文設(shè)計了一套移動機(jī)器人控制器，該控制器以DSP TMS320F2407A為核心，輔之以相應(yīng)的外圍電路、傳感器、人機(jī)交互、串行通信和電源等模塊。車體動力學(xué)實驗及避障實驗結(jié)果驗證了本文所設(shè)計的控制器的性能。 在對移動機(jī)器人的避障策略的研究過程中，采用了基于虛擬力場法的位置閉環(huán)控制方法，這種方法簡化了傳統(tǒng)避障方法的數(shù)學(xué)運(yùn)算過程，提高了機(jī)器人對障礙物的反應(yīng)速度。最后，設(shè)計了一套實驗系統(tǒng)，進(jìn)行相應(yīng)的避障方法實驗。結(jié)果表明，所設(shè)計的控制器能夠完成基本的實時避障功能。
標(biāo)簽： DSP 移動機(jī)器人 控制系統(tǒng)設(shè)計
上傳時間： 2013-06-30
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隨著計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)的飛速發(fā)展和3C(計算機(jī)、通信、消費(fèi)電子)的融合，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)滲透到各個領(lǐng)域。在32位嵌入式微處理器市場上，基于ARM(Advanced RISC Machine)內(nèi)核的微處理器在市場上處于絕對的領(lǐng)導(dǎo)地位，因此追蹤ARM技術(shù)的發(fā)展趨勢顯得尤為重要。在嵌入式操作系統(tǒng)的選擇上，Linux一直因其內(nèi)核精簡、代碼開放、易于移植等特點受到廣大嵌入式系統(tǒng)工程師的青睞。另外，嵌入式系統(tǒng)一旦具備網(wǎng)絡(luò)接入功能，其信息處理能力更加強(qiáng)大，因此有必要為嵌入式系統(tǒng)構(gòu)建Web服務(wù)器。 本文主要目的是研究基于ARM的嵌入式Linux開發(fā)平臺構(gòu)建，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的開發(fā)。 文章深入剖析了ARM9的體系結(jié)構(gòu)，介紹了基于ARM9的S3C2410開發(fā)板的特性及資源；闡述了嵌入式操作系統(tǒng)的相關(guān)知識及嵌入式Linux移植的基本方法；搭建了移植所需要的開發(fā)環(huán)境，主要包括在宿主機(jī)Linux操作系統(tǒng)下編譯arm-linux交叉編譯工具等；然后詳細(xì)闡述了嵌入式Linux開發(fā)平臺的構(gòu)建過程，包括對BootLoader的分析和移植，Linux2.6內(nèi)核的結(jié)構(gòu)分析、代碼修改以及內(nèi)核裁減、配置和移植，網(wǎng)卡驅(qū)動程序的移植，以及根文件系統(tǒng)的創(chuàng)建。按文中提供的方法和技巧可以很方便的建立一個ARM-Linux開發(fā)平臺。 文章最后給出了基于所建平臺的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，即在上述所建的軟硬件平臺上創(chuàng)建Web服務(wù)器Boa，并基于Boa進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)。最終實現(xiàn)了基于Boa嵌入式Web服務(wù)器的服務(wù)器端表單處理程序，實現(xiàn)了PC機(jī)與目標(biāo)板的動態(tài)網(wǎng)頁交互功能，并且，通過PC機(jī)IE瀏覽器可以直接控制目標(biāo)板上的硬件和可執(zhí)行程序，以實現(xiàn)對目標(biāo)板的遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。
上傳時間： 2013-04-24
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對一些信號的監(jiān)測尤其是對電壓、電流、溫度等模擬量的監(jiān)測有著很廣泛的應(yīng)用，通過監(jiān)測到的數(shù)據(jù)，可以對系統(tǒng)相關(guān)設(shè)置進(jìn)行及時調(diào)整，為人們的生產(chǎn)生活帶來便利與保證。 系統(tǒng)采用Actel公司先進(jìn)的模數(shù)混合FPGA以及Actel公司的SOPC設(shè)計解決方案，單芯片實現(xiàn)以CortexMI處理器為核心的片上監(jiān)測系統(tǒng)。它可以完成對電壓、電流、溫度等模擬量的監(jiān)測，系統(tǒng)模擬模塊將采集到的數(shù)據(jù)ADC后送給處理器Cortex-MI進(jìn)行處理，通過串行口，以太網(wǎng)口和OLED，實現(xiàn)與PC主機(jī)交互，板上實時顯示以及遠(yuǎn)程主機(jī)檢測功能。借助于Actel的先進(jìn)的新型fusion模數(shù)混合FPGA器件，單芯片實現(xiàn)可直接對外部模擬信號進(jìn)行處理的數(shù)模混合系統(tǒng)，簡化了設(shè)計；對電壓，電流，溫度等模擬量的測控在日常生活中有很重要的意義，該系統(tǒng)在智能家電，電源監(jiān)控以及微控制器等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。 本文研究的主要內(nèi)容包括： 1.對現(xiàn)有嵌入式設(shè)計方法進(jìn)行比較，確定系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)并選擇SOPC方案設(shè)計系統(tǒng)； 2.系統(tǒng)硬件平臺設(shè)計； 3.系統(tǒng)軟件設(shè)計。
標(biāo)簽： FPGA 電壓電流 溫度監(jiān)測
上傳時間： 2013-06-14
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單片機(jī)、液晶屏、觸摸屏控制、人機(jī)交互界面。
標(biāo)簽： 程序
上傳時間： 2013-04-24
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便攜式B型超聲診斷儀具有無創(chuàng)傷、簡便易行、相對價廉等優(yōu)勢，在臨床中越來越得到廣泛的應(yīng)用。它將超聲波技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、機(jī)械設(shè)計與制造及生物醫(yī)學(xué)工程等技術(shù)融合在一起。開展該課題的研究對提高臨床診斷能力和促進(jìn)我國醫(yī)療事業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。 便攜式B型超聲診斷儀由人機(jī)交互系統(tǒng)、探頭、成像系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)構(gòu)成。其基本工作過程是：首先人機(jī)交互系統(tǒng)接收到用戶通過鍵盤或鼠標(biāo)發(fā)出的命令，然后成像系統(tǒng)根據(jù)命令控制探頭發(fā)射超聲波，并對回波信號處理、合成圖像，最后通過顯示系統(tǒng)完成圖像的顯示。 成像系統(tǒng)作為便攜式B型超聲診斷儀的核心對圖像質(zhì)量有決定性影響，但以前研制的便攜式B型超聲診斷儀的成像系統(tǒng)在三個方面存在不足：第一、采用的是單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)，控制精度不高，導(dǎo)致成像系統(tǒng)采樣不精確；第二、采用的數(shù)字掃描變換算法太粗糙，影響超聲圖像的分辨率；第三、它的CPU多采用的是51系列單片機(jī)，測量速度太慢，同時也不便于系統(tǒng)升級和擴(kuò)展。 針對以上不足，提出了基于FPGA的B型超聲成像系統(tǒng)解決方案，采用Altera公司的EP2C5Q208C8芯片實現(xiàn)了步進(jìn)電機(jī)步距角的細(xì)分，使電機(jī)旋轉(zhuǎn)更勻速，提高了采樣精度；提出并采用DSTI-ULA算法（Uniform Ladder Algorithm based on Double Sample and Trilinear Interotation）在FPGA內(nèi)實現(xiàn)數(shù)字掃描變換，提高了圖像分辨率；人機(jī)交互系統(tǒng)采用S3C2410-AL作為CPU，改善了測量速度和系統(tǒng)的擴(kuò)展性。 通過對系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計、制作，軟件的編寫、調(diào)試，結(jié)果表明，本文所設(shè)計的便攜式B型超聲成像系統(tǒng)圖像分辨率高、測量速度快、體積小、操作方便。本文所設(shè)計的便攜式B型超聲診斷儀可在野外作業(yè)和搶險（諸如地震、抗洪）中發(fā)揮作用，同時也可在鄉(xiāng)村診所中完成對相關(guān)疾病的診斷工作。
上傳時間： 2013-05-18
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高速大容量數(shù)據(jù)采集存儲技術(shù)在通信、航天、氣象、雷達(dá)等多個領(lǐng)域中擁有著廣泛應(yīng)用。各領(lǐng)域科技與信息技術(shù)不斷發(fā)展，對數(shù)據(jù)的采集和傳輸速率要求越來越高，對數(shù)據(jù)存儲的速度和容量要求也越來越高。高速數(shù)據(jù)存儲主要包括存儲介質(zhì)選取、存儲器控制、數(shù)據(jù)存儲和總線應(yīng)用等，如何實時、高速、連續(xù)大量地采集存儲數(shù)據(jù)是一個關(guān)鍵性問題。 本文設(shè)計了一種基于FPGA控制的高速數(shù)據(jù)采集存儲系統(tǒng)。該系統(tǒng)選用符合ATA-6規(guī)范的IDE硬盤作為數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)，采用RAID0配置的磁盤陣列形式，并配合板載的128MB內(nèi)存實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的高速大容量穩(wěn)定存儲。 該磁盤陣列同時管理五個IDE硬盤，平均數(shù)據(jù)流達(dá)到250MB/s，峰值傳輸速率達(dá)到500MB/s，也可以擴(kuò)展更多硬盤構(gòu)成大容量的磁盤陣列。系統(tǒng)采用PCI-9054橋芯片與計算機(jī)連接，可同時存儲四路AD數(shù)據(jù)，可以通過人機(jī)交互界面實時監(jiān)控數(shù)據(jù)采集情況，在計算機(jī)上實現(xiàn)整個磁盤陣列的實時控制。
標(biāo)簽： FPGA 高速數(shù)據(jù) 采集
上傳時間： 2013-06-14
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隨著計算機(jī)科學(xué)在人機(jī)交互領(lǐng)域的極大發(fā)展，作為人臉信息處理中的一項關(guān)鍵技術(shù)，人臉檢測現(xiàn)在已經(jīng)成為模式識別，計算機(jī)視覺和人機(jī)交互領(lǐng)域不可缺少的一部分。但是，人臉檢測算法存在計算量大、速度慢等缺點。軟件實現(xiàn)方式無法達(dá)到實時處理要求，而現(xiàn)有的硬件實現(xiàn)需要占用大量硬件資源。 本文針對現(xiàn)有人臉檢測硬件實現(xiàn)的缺點，通過對Adaboost算法和現(xiàn)有硬件結(jié)構(gòu)的分析，提出了雙流水線硬件檢測架構(gòu)：掃描窗口流水線、特征向量流水線。并在Vertex-II Pro FPGA平臺驗證成功，達(dá)到實時檢測的標(biāo)準(zhǔn)。具體工作和創(chuàng)新點包括如下幾點： 介紹了人臉檢測的原理以及人臉檢測經(jīng)典算法。其中，詳細(xì)介紹了Adaboost算法。 對現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)分析。指出現(xiàn)有各架構(gòu)的缺點，即資源占用多，檢測速度慢。針對這兩個問題，本文提出了一個適合嵌入式應(yīng)用的掃描窗口、特征向量雙流水線檢測硬件架構(gòu)，詳細(xì)說明了該架構(gòu)的工作原理，并在該架構(gòu)基礎(chǔ)上，通過加入預(yù)測加載技術(shù)，進(jìn)一步提高檢測速度。隨后，采用存儲器訪問效率，架構(gòu)內(nèi)部存儲單元大小，檢測時間長短，運(yùn)算單元數(shù)量四個標(biāo)準(zhǔn)，詳細(xì)比較了新架構(gòu)和現(xiàn)有架構(gòu)的差別，顯示出新架構(gòu)的優(yōu)勢。 基于提出的架構(gòu)，給出了Adaboost人臉檢測系統(tǒng)的VLSI實現(xiàn)方案。本文中，采用自頂向下的設(shè)計方法將人臉檢測系統(tǒng)分成若干個子模塊，然后對每個子模塊進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計和說明，給出了每個子模塊的硬件架構(gòu)、狀態(tài)轉(zhuǎn)換以及verilog實現(xiàn)后的仿真波形。 采用Xilinx公司的VII Pro FPGA開發(fā)板完成人臉檢測系統(tǒng)的硬件驗證。FPGA驗證結(jié)果表明對于QCIF分辨率的視頻圖像，人臉檢測系統(tǒng)能夠達(dá)到50fps的檢測速度，滿足實時檢測的要求。
上傳時間： 2013-06-15
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人臉識別技術(shù)繼指紋識別、虹膜識別以及聲音識別等生物識別技術(shù)之后，以其獨(dú)特的方便、經(jīng)濟(jì)及準(zhǔn)確性而越來越受到世人的矚目。作為人臉識別系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)—人臉檢測，隨著研究的深入和應(yīng)用的擴(kuò)大，在視頻會議、圖像檢索、出入口控制以及智能人機(jī)交互等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用前景，發(fā)展速度異常迅猛。 FPGA的制造技術(shù)不斷發(fā)展，它的功能、應(yīng)用和可靠性逐漸增加，在各個行業(yè)也顯現(xiàn)出自身的優(yōu)勢。FPGA允許用戶根據(jù)自己的需要來建立自己的模塊，為用戶的升級和改進(jìn)留下廣闊的空間。并且速度更高，密度也更大，其設(shè)計方法的靈活性降低了整個系統(tǒng)的開發(fā)成本，F(xiàn)PGA 設(shè)計成為電子自動化設(shè)計行業(yè)不可缺少的方法。 本文從人臉檢測算法入手，總結(jié)基于FPGA上的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計方法，使用IBM的Coreconnect掛接自定義模塊技術(shù)。經(jīng)過訓(xùn)練分類器、定點化、以及硬件加速等方法后，能夠使人臉檢測系統(tǒng)在基于Xilinx的Virtex II Pro開發(fā)板上平臺上，達(dá)到實時的檢測效果。本文工作和成果可以具體描述如下： 1. 算法分析：對于人臉檢測算法，首先確保的是檢測率的準(zhǔn)確性程度。本文所采用的是基于Paul Viola和Michael J.Jones提出的一種基于Adaboost算法的人臉檢測方法。算法中較多的是積分圖的特征值計算，這便于進(jìn)一步的硬件設(shè)計。同時對檢測算法進(jìn)行耗時分析確定運(yùn)行速度的瓶頸。 2. 軟硬件功能劃分：這一步考慮市場可以提供的資源狀況，又要考慮系統(tǒng)成本、開發(fā)時間等諸多因素。Xilinx公司提供的Virtex II Pro開發(fā)板，在上面有可以供利用的Power PC處理器、可擴(kuò)展的存儲器、I/O接口、總線及數(shù)據(jù)通道等，通過分析可以對算法進(jìn)行細(xì)致的劃分，實現(xiàn)需要加速的模塊。 3. 定點化：在Adaboost算法中，需要進(jìn)行大量的浮點計算。這里采用的方法是直接對數(shù)據(jù)位進(jìn)行操作它提取指數(shù)和尾數(shù)，然后對尾數(shù)執(zhí)行移位操作。 4. 改進(jìn)檢測用的級聯(lián)分類器的訓(xùn)練，提出可以迅速提高分類能力、特征數(shù)量大大減小的一種訓(xùn)練方法。 5. 最后對系統(tǒng)的整體進(jìn)行了驗證。實驗表明，在視頻輸入輸出接入的同時，人臉檢測能夠達(dá)到17fps的檢測速度，并且獲得了很好的檢測率以及較低的誤檢率。
標(biāo)簽： FPGA 人臉檢測 系統(tǒng)設(shè)計
上傳時間： 2013-07-01
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數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是信號與信息處理系統(tǒng)中不可缺少的重要組成部分，同時也是軟件無線電系統(tǒng)中的核心模塊，在現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)以及無線基站系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越廣泛。為了能夠滿足目前對軟件無線電接收機(jī)自適應(yīng)性及靈活性的要求，并充分體現(xiàn)在高性能FPGA平臺上設(shè)計SOC系統(tǒng)的思路，本文提出了由高速高精度A/D轉(zhuǎn)換芯片、高性能FPGA、PCI總線接口、DB25并行接口組成的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計方案及實現(xiàn)方法。其中FPGA作為本系統(tǒng)的控制核心和傳輸橋梁，發(fā)揮了極其重要的作用。通過FPGA不僅完成了系統(tǒng)中全部數(shù)字電路部分的設(shè)計，并且使系統(tǒng)具有了較高的可適應(yīng)性、可擴(kuò)展性和可調(diào)試性。 在時序數(shù)字邏輯設(shè)計上，充分利用FPGA中豐富的時序資源，如鎖相環(huán)PLL、觸發(fā)器，緩沖器FIFO、計數(shù)器等，能夠方便的完成對系統(tǒng)輸入輸出時鐘的精確控制以及根據(jù)系統(tǒng)需要對各處時序延時進(jìn)行修正。 在存儲器設(shè)計上，采用FPGA片內(nèi)存儲器。可根據(jù)系統(tǒng)需要隨時進(jìn)行設(shè)置，并且能夠方便的完成數(shù)據(jù)格式的合并、拆分以及數(shù)據(jù)傳輸率的調(diào)整。 在傳輸接口設(shè)計上，采用并行接口和PCI總線接口的兩種數(shù)據(jù)傳輸模式。通過FPGA中的宏功能模塊和IP資源實現(xiàn)了對這兩種接口的邏輯控制，可使系統(tǒng)方便的在兩種傳輸模式下進(jìn)行切換。 在系統(tǒng)工作過程控制上，通過VB程序編寫了應(yīng)用于PC端的上層控制軟件。并通過并行接口實現(xiàn)了PC和FPGA之間的交互，從而能夠方便的在PC機(jī)上完成對系統(tǒng)工作過程的控制和工作模式的選擇。 在系統(tǒng)調(diào)試方面，充分利用QuartuslI軟件中自帶的嵌入式邏輯分析儀SignalTaplI，實時準(zhǔn)確的驗證了在系統(tǒng)整個傳輸過程中數(shù)據(jù)的正確性和時序性，并極大的降低了用常規(guī)儀器觀測FPGA中眾多待測引腳的難度。 本文第四章針對FPGA中各功能模塊的邏輯設(shè)計進(jìn)行了詳細(xì)分析，并對每個模塊都給出了精確的仿真結(jié)果。同時，文中還在其它章節(jié)詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計、并行接口設(shè)計、PCI接口設(shè)計、PC端控制軟件設(shè)計以及用于調(diào)試過程中的SignalTapⅡ嵌入式邏輯分析儀的使用方法，并且也對系統(tǒng)的仿真結(jié)果和測試結(jié)果給出了分析及討論。最后還附上了系統(tǒng)的PCB版圖、FPGA邏輯設(shè)計圖、實物圖及注釋詳細(xì)的相關(guān)源程序清單。
標(biāo)簽： FPGA 控制 高速數(shù)據(jù)
上傳時間： 2013-07-09
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