現(xiàn)實生活中的語音不可避免的要受到周圍環(huán)境的影響，背景噪聲例如機械噪聲、街頭音樂噪音，其他說話者的話音等均會嚴重地影響語音信號的質(zhì)量：此外傳輸系統(tǒng)本身也會產(chǎn)生各種噪聲，因此接收端的信號為帶噪語音信號。混疊在語音信號中的噪聲按類別可分為環(huán)境噪聲等的加法性噪聲及電器線路干擾等的乘法性噪聲；按性質(zhì)可分為平穩(wěn)噪聲和非平穩(wěn)噪聲。 語音增強的根本目的就是凈化語音質(zhì)量。把不需要的噪音減低到最小程度。但是由于噪音的復雜性，很難歸納出一個統(tǒng)一的特征，因此不可能尋求一種算法完全適應于所有的噪音消除，因此語音增強是一個復雜的工程。 有關抗噪聲技術的研究以及實際環(huán)境下的語音信號處理系統(tǒng)的開發(fā)，在國內(nèi)外已經(jīng)成為語音信號處理非常重要的研究課題，已經(jīng)作了大量的研究工作，取得了豐富的研究成果。本文僅對加性噪聲下的語音增強技術做了較為仔細的討論，我們先給出語音信號處理的基本理論，它是語音增強算法研究和實現(xiàn)的理論基礎，在此基礎總結(jié)了自適應信號處理技術的特點以及在語音增強方面的應用。選取工程領域最常用的自適應LMS濾波算法和RLS濾波算法作為研究對象，提出了利用最小均方誤差意義下自適應濾波器的輸出信號與主通道噪聲信號的等效關系，得到濾波器最佳自適應參數(shù)的方法，并分析了在平穩(wěn)和非平穩(wěn)噪聲環(huán)境下，L M S濾波器族和R L S濾波器在不同噪音輸入下的權(quán)系數(shù)收斂速度、權(quán)系數(shù)穩(wěn)定性、跟蹤輸入信號的能力和信噪比的改善等特性。 研究了MATLAB語言程序設計和使用MALTLAB對語音算法進行仿真、并輸入了多種實際環(huán)境下的噪音進行濾波仿真并對仿真的結(jié)果進行比較和分析。總結(jié)出了LMS、NLMS、SIGN-ERROR-LMS、RLS自適應濾波器在語音濾波方面的特點 和應用情況。 最后在MATLAB仿真的基礎上，利用Altera公司的Cyclone2系列FPGA芯片和多種EDA工具，完成了L M S自適應濾波器的FPGA設計。 關鍵詞：語音增強，背景噪音，自適應濾波器，LMS，RLS，F(xiàn)PGA
上傳時間： 2013-04-24
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電壓空間矢量脈沖寬度調(diào)制技術是一種性能優(yōu)越、易于數(shù)字化實現(xiàn)的脈沖寬度調(diào)制方案。在常規(guī)SVPWM算法中，判定等效電壓空間矢量所處扇區(qū)位置時需要進行坐標旋轉(zhuǎn)和反正切三角函數(shù)的運算，計算特定電壓空間矢量作用時間時需要進行正弦、余弦三角函數(shù)的運算以及過飽和情況下的歸一化處理過程，同時，在整個SVPWM算法中還包含了無理數(shù)的運算，這些復雜計算不可避免地會產(chǎn)生大量計算誤差，對高精度實時控制產(chǎn)生不可忽視的影響，而且這些復雜運算的計算量大，對系統(tǒng)的處理速度要求高，程序設計復雜，系統(tǒng)運行時間長，占用系統(tǒng)資源多。因此，從工程實際應用的角度出發(fā)，需要對常規(guī)SVPWM算法進行優(yōu)化設計。 本文提出的優(yōu)化SVPWM算法，只需進行普通的四則運算，計算非常簡單，克服了上述常規(guī)SVPWM算法中的缺點，同時，采用交叉分配零電壓空間矢量，并將零電壓空間矢量的切換點置于各扇區(qū)中點的方法，達到降低三相橋式逆變電路中開關器件開關損耗的目的。SVPWM算法要求高速的數(shù)據(jù)處理能力，傳統(tǒng)的MCU、DSP都難以滿足其要求，而具有高速數(shù)據(jù)處理能力的FPGA/CPLD則可以很好的實現(xiàn)SVPWM的控制功能，在實時性、靈活性等方面有著MCU、DSP無法比擬的優(yōu)越性。本文利用MATLAB/Simulink軟件對優(yōu)化的SVPWM系統(tǒng)原型進行建模和仿真，當仿真效果達到SVPWM系統(tǒng)控制要求后，在XilinxISE環(huán)境下采用硬件描述語言設計輸入方法與原理圖設計輸入方法相結(jié)合的混合設計輸入方法進行FPGA/CPLD的電路設計與輸入，建立相同功能的SVPWM系統(tǒng)模型，然后利用ISESimulator（VHDL/Verilog）仿真器進行功能仿真和性能分析，驗證了本文提出的SVPWM優(yōu)化設計方案的可行性和有效性。
上傳時間： 2013-06-27
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永磁同步電機是同步電機的一個重要類型，其轉(zhuǎn)子一般采用稀土永磁材料做激磁磁極，與傳統(tǒng)同步電機相比，體積和重量大為減小，而且結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，維護更方便。現(xiàn)代電氣傳動控制的發(fā)展趨勢之一是開發(fā)新的交流調(diào)速與伺服系統(tǒng)。無論在矢量控制還是標量控制中，轉(zhuǎn)速與位置的閉環(huán)控制都需要在電機軸上安裝一個速度傳感器，但是由于速度傳感器的引進不僅增加了成本，降低了系統(tǒng)可靠性，還存在安裝問題，效果并不十分理想。因此高性能無速度傳感器控制成為近年來電機研究的熱點。 本文在系統(tǒng)介紹卡爾曼濾波器的基礎上，將其引入到永磁同步電機無速度傳感器狀態(tài)觀測中。由于永磁同步電機是一個強耦合的多階非線性系統(tǒng)，本文采用了工程實際中普遍采用的泰勒展開式截斷的方法，對電機方程線性化處理，將卡爾曼濾波算法推廣至非線性系統(tǒng)，并加入了反映電機系統(tǒng)模型誤差和環(huán)境干擾的系統(tǒng)噪聲和測量噪聲模型，形成擴展卡爾曼濾波算法。擴展卡爾曼濾波器將電機轉(zhuǎn)子位置與轉(zhuǎn)速作為系統(tǒng)狀態(tài)變量進行實時估算，并將所得信息反饋到永磁同步電機控制系統(tǒng)中。通過仿真，與電機實際運行狀態(tài)進行比較，證明了擴展卡爾曼濾波具有良好的動態(tài)跟蹤能力和抗噪聲能力。 針對擴展卡爾曼濾波算法在無速度傳感器控制中存在的不足，本文給出了降階線性卡爾曼濾波算法。降階線性卡爾曼濾波算法重新選擇了系統(tǒng)狀態(tài)變量，建立新的完全線性化的系統(tǒng)方程，并且卡爾曼濾波算法中的系統(tǒng)協(xié)方差矩陣成為時不變序列，因此可以直接應用線性卡爾曼濾波算法。仿真結(jié)果證明，與擴展卡爾曼濾波算法相比，新的算法更加簡單，減輕了繁重的參數(shù)調(diào)節(jié)任務，易于數(shù)字化實現(xiàn)，不僅具備擴展卡爾曼濾波算法的優(yōu)勢，而且在某些性能方面超越了擴展卡爾曼濾波算法。 通過分析得知，由于將系統(tǒng)模型不確定性與測量噪聲體現(xiàn)在系統(tǒng)方程中，因此卡爾曼濾波算法在狀態(tài)估算方面具有良好的性能。本文以降階線性卡爾曼濾波 算法為理論基礎，以永磁同步電機為對象，以數(shù)字信號處理器（DSP）為核心，設計了電機狀態(tài)觀測系統(tǒng)的設計方案。整個方案在不增加成本的基礎上，充分利用數(shù)字信號處理器（DSP）豐富的資源和強大的運算能力，通過檢測電機相電流，實時估算出電機轉(zhuǎn)子位置與轉(zhuǎn)速。本系統(tǒng)可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)速度傳感器，為電機控制系統(tǒng)提供轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速反饋信息。本文的下一步主要工作便是將此系統(tǒng)付諸實踐，應用于實際工程中，對卡爾曼濾波算法在永磁同步電機無速度傳感器控制方面的性能進行進一步研究。關鍵詞：永磁同步電機；無速度傳感器；卡爾曼濾波
上傳時間： 2013-04-24
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變頻器在各行各業(yè)中的各種設備上迅速普及應用，已成為當今節(jié)電、改造傳統(tǒng)工業(yè)、改善工藝流程、提高生產(chǎn)過程自動化水平、提高產(chǎn)品質(zhì)量以及推動技術進步的主要手段之一，是國民經(jīng)濟和生活中普遍需要的新技術。但是現(xiàn)有變頻器的調(diào)制算法尚存在一些缺點，如開關損耗大和共模電流大等，因此有必要研究和設計高性能調(diào)制算法的變頻控制器。鑒于此，開展了以下工業(yè)變頻器高性能調(diào)制算法為對象的研究內(nèi)容： 在闡述了工業(yè)變頻器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、調(diào)制算法、調(diào)速算法的基礎上，結(jié)合數(shù)學模型，分析了共模電壓產(chǎn)生的原理、共模電流其影響和危害，給出了共模電壓和共模電流的關系。總結(jié)其他的抑制共模電壓的方案基礎上，提出一種新的共模電壓抑制SVPWM；還闡述了死區(qū)產(chǎn)生的原因及其影響，以及死區(qū)補償?shù)脑聿⑸鲜鰞蓚€調(diào)制算法利用MATLAB/SIMULINK軟件對該系統(tǒng)給予了全面的仿真分析。 變頻器硬件部分設計包括整流濾波電路、逆變器功率電路、上電保護電路、DSP控制系統(tǒng)及其外圍電路、IGBT驅(qū)動及保護電路以及反激式開關電源，對于傳感器檢測濾波電路的具體電路參數(shù)設計，是在PSPICE上仿真基礎上得出。并在考慮成本、EMC、效率等因素后考慮完成了所有硬件相關的原理圖繪制和PCB繪制； 變頻器軟件部分設計包括主程序、鍵盤掃描程序、系統(tǒng)狀態(tài)處理程序、PWM發(fā)送中斷程序、電機啟動函數(shù)、電壓調(diào)整程序、AD采樣中斷程序以及故障保護中斷程序。在實現(xiàn)一般SVPWM的基礎上，根據(jù)之前理論和仿真得到的共模電壓抑制SVPWM、以及死區(qū)補償算法，將這兩個對SVPWM進行改進的調(diào)制算法在硬件平臺上實現(xiàn)。 在硬件電路完成設計的各個階段，逐漸編制相應的控制程序，并進行調(diào)試，并完成整個程序的編制和調(diào)試。此外，還調(diào)試了系統(tǒng)所需的反激式開關電源。整個系統(tǒng)調(diào)試中遇到了很多問題，如鍵盤消除抖動問題、共模電壓抑制SVPWM出現(xiàn)的直通現(xiàn)象等。最終完成了工業(yè)變頻器樣機，并且采用的是文章中研究的調(diào)制算法，效果良好，達到設計的目的； 提出了一種將有源功率因數(shù)校正(PFC)技術引用到串級調(diào)速中來提高定子側(cè)功率因數(shù)的新方法。通過建立電動機折算到轉(zhuǎn)子側(cè)的等值電路，重點分析了有源PFC技術代替?zhèn)鹘y(tǒng)串級調(diào)速系統(tǒng)中的不控整流橋后，系統(tǒng)可以等效為轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速。得到了等效串電阻的計算公式和變化趨勢，對電動機功率因數(shù)、電磁轉(zhuǎn)矩脈動也進行了分析，發(fā)現(xiàn)能夠比傳統(tǒng)串級調(diào)速時有所提升。鑒于電動機轉(zhuǎn)子側(cè)電勢頻率非常低，分析了有源PFC的具體實現(xiàn)的特殊考慮和參數(shù)選取方法，并基于對稱平衡的Scott變壓器和兩個單相有源PFC電路實現(xiàn)了繞線電動機轉(zhuǎn)子側(cè)的三相有源低頻PFC，得到超低紋波的直流輸出電壓。利用MATLAB建立了完整的仿真平臺，所得結(jié)果驗證了理論分析的正確性。
上傳時間： 2013-07-09
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人臉檢測和定位是在圖像中進行人臉檢測,以及確定圖像中人臉的位置、大小、個數(shù)等信息,最初作為自動人臉識別系統(tǒng)的定位環(huán)節(jié)被提出,近年來由于其在安全訪問、智能監(jiān)測、虛擬現(xiàn)實、基于內(nèi)容的檢索和新一代人機界面等領域的應用需求,作為一個獨立的課題也備受研究者的重視。 論文針對人臉檢測定位和識別技術在智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的特殊應用,進行人臉檢測和定位算法研究,并將這些算法通過DSP進行實現(xiàn)。論文工作如下： 1.本文針對人臉檢測和定位問題,提出了基于YUV色彩空間的膚色檢測的改進算法,通過在YUV空間對人臉膚色的聚類分析,建立了YUV膚色模型。仿真結(jié)果表明,該模型可以有效地檢測到圖像中的膚色區(qū)域,為人臉的粗定位奠定了基礎。 2.針對圖像中膚色不一定是人臉的問題,在人臉檢測時,利用膚色確定候選區(qū)域,再利用一些規(guī)則對人臉候選區(qū)域進行判別或合并。針對圖像只中存在一個人臉的情況,采用改進的坐標軸投影方法進行單個人臉的檢測定位；針對圖像中存在多個人臉的情況,利用改進的區(qū)域標定算法進行多個人臉的檢測定位,使得算法能夠完成單人臉檢測和多人臉的檢測定位,仿真結(jié)果表明了算法的有效性。 3.論文提出了通過DSP圖像處理系統(tǒng)實現(xiàn)以上算法的過程,首先在MATLAB環(huán)境研究算法,然后進行算法的DSP移植,采用了有利于DSP處理的圖像存儲格式和算法結(jié)構(gòu),改善了算法的實時性。實際測試結(jié)果表明了算法在DSP上實現(xiàn)的正確性和可行性。 基于DSP的人臉檢測和定位算法的實現(xiàn),對監(jiān)控系統(tǒng)的智能化發(fā)展具有重要的實際意義。
上傳時間： 2013-05-22
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現(xiàn)如今，逆變器的脈沖寬度調(diào)制(PWM)技術作為一種最常見的調(diào)制方式在交流傳動系統(tǒng)中廣泛應用。采用PWM調(diào)制技術的最終目的在于追求逆變器輸出電壓、電流波形更接近正弦從而進一步控制負載電機的磁通正弦化。為了達到這些目的，很多種基于PWM原理的調(diào)制方法被相繼提出并應用。 在鐵道牽引調(diào)速系統(tǒng)中，逆變裝置具有調(diào)速范圍寬，輸出頻率變化快等特點，而逆變器本身器件的開關頻率又不是很高。這種情況下，分段同步調(diào)制模式的使用有效地改善了變頻器的輸出，達到了減少諧波的目的。本文圍繞分段同步調(diào)制在交流牽引傳動系統(tǒng)中的應用進行研究，主要目的在于解決該調(diào)制模式應用中存在的切換點選擇、切換震蕩沖擊等問題。文章詳細討論了分段調(diào)制模式下載波比和載波比切換點選取的原則，重點分析了分段同步調(diào)制模式下載波比切換點沖擊電壓的產(chǎn)生原因和危害，提出了改善電壓電流沖擊的方法，并在搭建的實驗平臺上驗證了理論分析的正確性。此外，本文還對列車高速時載波比極低的極限情況下分段同步調(diào)制對變頻器輸出交流電壓和直流回流電流諧波的改善情況進行了理論推導和仿真分析。 論文搭建了用于調(diào)制實驗的3.7kW小功率電機實驗平臺，在開環(huán)的VVVF調(diào)速系統(tǒng)中進行了分段同步調(diào)制載波比切換實驗；在Matlab/Simulink環(huán)境下搭建了分段同步調(diào)制模式下的電機牽引模型，進行了分段同步調(diào)制載波比切換仿真；實驗和仿真結(jié)果表明，文章所提出的方法很好地完成了分段同步算法且有效抑制了可能發(fā)生的沖擊，所得結(jié)果驗證了理論分析的正確性。
上傳時間： 2013-08-04
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H．264/AVC規(guī)范是由國際電聯(lián)(ITU-T)和國際標準化組織(ISO)聯(lián)合制定的新一代視頻編解碼標準。它具有如下四個特點：低碼流，和MPEG2等壓縮技術相比，在同等圖像質(zhì)量下，采用H.264技術壓縮后的數(shù)據(jù)量只有MPEG2的1/8；高圖象質(zhì)量，復雜的算法保證了低碼流條件下圖像仍能保留豐富的細節(jié)；容錯能力強，提供了解決在不穩(wěn)定網(wǎng)絡環(huán)境下容易發(fā)生的丟包等錯誤的必要工具；網(wǎng)絡適應性強，提供了網(wǎng)絡適應層，數(shù)據(jù)能在不同網(wǎng)絡上傳輸。但由此帶來的代價是復雜度極高的編碼過程，尤其是在嵌入式系統(tǒng)中實現(xiàn)具有很大的挑戰(zhàn)性。 本文主要介紹了基于H.264標準的開源代碼T264向DM642平臺的移植和優(yōu)化。優(yōu)化綜合運用了上層和底層的實現(xiàn)方法實現(xiàn)。上層的方法例如使用CCS提供的條件優(yōu)化代碼優(yōu)化功能，使用IMGLIB中高度優(yōu)化的函數(shù)等，其特點是簡便易行，效果良好；底層的實現(xiàn)方法例如使用DM642特有的內(nèi)聯(lián)函數(shù)，用線性匯編的方式實現(xiàn)算法等，特點是提高了代碼運行的并行性，但需要對DM642和H.264有很深刻的理解。 目前本設計已成功完成H.264.算法在DM642開發(fā)板上的運行，壓縮QCIF格式視頻的速度隨圖像復雜度的不同達到了35-50幀每秒。此后本設計還繼續(xù)使用優(yōu)化后的編碼器實現(xiàn)了監(jiān)控用視頻服務器的原型，使得攝像頭采集的視頻數(shù)據(jù)在DM642開發(fā)板上壓縮后傳輸至PC機，且能夠在PC端用配套的程序成功解碼并播放。
上傳時間： 2013-06-23
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斷路器是電力系統(tǒng)中重要的控制和保護設備，對維護電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定和可靠運行起著重要的作用。如何使斷路器高度智能化，并且更安全和可靠，是電力系統(tǒng)保護的發(fā)展要求，也是本論文研究的目的。 本文在深入研究了智能斷路器國內(nèi)外發(fā)展狀況的基礎上，精心設計了以數(shù)字信號處理器DSP和復雜可編程邏輯器件CPLD為核心的系統(tǒng)硬件。DSP是智能斷路器測控單元的核心器件，它實現(xiàn)斷路器的各種保護、報警、顯示與控制功能。CPLD完成狀態(tài)量的監(jiān)測，以及各種邏輯信號的輸出。兩種器件相互配合使得斷路器系統(tǒng)更加智能化。研究了斷路器測控單元的測量原理及保護算法，并進行了具體的硬件和軟件模塊的設計，旨在實現(xiàn)斷路器的智能保護、遠程控制和集中管理。本設計以TI公司的DSP芯片TMS320LF2407為核心。硬件設計主要包括信號調(diào)理模塊設計、信號采樣模塊設計、保護執(zhí)行模塊設計、CPLD模塊設計和輸入輸出模塊設計。并且利用TMS320LF2407本身具有的CAN2.0模塊，通過CAN總線實現(xiàn)斷路器和上位機的通信，實現(xiàn)遙測、遙調(diào)、遙控、遙信等“四遙”功能。軟件采用模塊化設計，每一個模塊相對獨立，完成某個特定功能，便于維護和添加新功能，并且調(diào)試靈活方便。文中給出了主程序及各個子程序的流程圖，其中子程序有數(shù)據(jù)采集子程序、FFT計算子程序、液晶顯示子程序、短路瞬時保護子程序、過載長延時保護子程序、接地故障保護子程序和短路短延時保護子程序等。并且設計中充分考慮了斷路器工作環(huán)境的惡劣性，分析了各種干擾的來源，并針對各種干擾采取了對應的軟件和硬件的抗干擾措施。最后，為了驗證全波傅氏算法能否滿足電網(wǎng)數(shù)據(jù)處理精度的要求，利用MATLAB搭建仿真平臺，對其進行了仿真。結(jié)果表明全波傅氏算法能達到系統(tǒng)的要求。
上傳時間： 2013-04-24
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移動機器人是機器人研究領域中重要的一個分支，智能移動機器人集人工智能、智能控制、信息處理、圖象處理、檢測與轉(zhuǎn)換等專業(yè)技術為一體，跨計算’機、自動控制、機械、電子等多學科，成為當前智能機器人研究的重點之一。路徑規(guī)劃是移動機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)劃算法能夠幫助機器人適應各種復雜的環(huán)境，大大提高機器人的應用領域，尤其是使移動機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。 本文的主要任務是以LEGO Technic組件為本體，重新設計一個控制器，并據(jù)此研究移動機器人的避障和路徑規(guī)劃策略。為滿足移動機器人避障的實時性、準確性要求，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。本文設計了一套移動機器人控制器，該控制器以DSP TMS320F2407A為核心，輔之以相應的外圍電路、傳感器、人機交互、串行通信和電源等模塊。車體動力學實驗及避障實驗結(jié)果驗證了本文所設計的控制器的性能。 在對移動機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)學運算過程，提高了機器人對障礙物的反應速度。最后，設計了一套實驗系統(tǒng)，進行相應的避障方法實驗。結(jié)果表明，所設計的控制器能夠完成基本的實時避障功能。
標簽： DSP 移動機器人 控制系統(tǒng)設計
上傳時間： 2013-06-30
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高速發(fā)展的DSP技術為語音信號處理領域提供了良好的發(fā)展平臺，使得實時實現(xiàn)各種復雜的算法稱為可能。G．729語音編碼是國際電信聯(lián)盟(ITU-T)于1996年獲準通過的采用共軛結(jié)構(gòu)代數(shù)碼激勵線性預測技術的具有8 kbit/s碼速率的語音算法建議，廣泛應用于數(shù)字移動通信、IP電話和數(shù)字衛(wèi)星通信中。本文研究了G．729語音編碼原理和在TMS320C5416定點DSP芯片上實時實現(xiàn)該編碼器過程中的軟、硬件設計。主要涉及有以下幾方面內(nèi)容： 1．介紹語音編碼技術和DSP技術的發(fā)展概況。 2．研究了基于CELP結(jié)構(gòu)的G．729編碼的算法原理。 3．根據(jù)G．729聲碼器實時實現(xiàn)的需要，介紹硬件平臺的組成，研究了系統(tǒng)軟件的設計和基于算法和實時需要的軟件優(yōu)化。 4．利用DSP代碼調(diào)試工具對系統(tǒng)性能進行分析，得出測試結(jié)果。
上傳時間： 2013-07-11
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