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基于FT245R芯片的存储测试系统USB接口的设计
来源：网络整理 作者：佚名日 08:38
[导读] 接口电路是测试系统与外部计算机进行数据传输的通道，是存储测试系统的重要组成部分。众所周知，串口使用受波特率的限制，制约了存储测试系统与计算机数据传输的效率。并行传输是一种效率较高的传输方式，利用计算机并口的EPP模式可以实现大于300 KB／s的稳定传输率，然而现在大多数计算机已不再配置并口，USB接口成为计算机对外数据传输的主要通道。
存储测试是指在对被测对象无影响或在允许范围的条件下，在被测体内置入微型数据采集与存储测试仪，现场实时完成信息的快速采集与记忆，然后回收记录仪，由计算机处理和再现测试信息的一种动态测试技术。经过近三十年的发展，存储测试技术不断成熟，已成功应用于火炮膛压测试、弹载全弹道参数测试、车辆机械运动部件工况参数测试、石油井下压力测试、爆炸冲击波场测试、人体运动及生理参数测试、载人航天测试等诸多领域，在军工测试领域和国民经济建设中发挥着重要作用。
接口电路是测试系统与外部计算机进行数据传输的通道，是存储测试系统的重要组成部分。文献表明南京理工大学和北京理工大学研究的存储测试系统主要采用串行接口，而文献表明中北大学研究的存储测试系统串口和并口兼而有之，视实际使用情况而定。众所周知，串口使用受波特率的限制，制约了存储测试系统与计算机数据传输的效率。并行传输是一种效率较高的传输方式，利用计算机并口的EPP模式可以实现大于300 KB／s的稳定传输率，然而现在大多数计算机已不再配置并口，USB接口成为计算机对外数据传输的主要通道。因此，开发适于存储测试系统集成的USB接口成为存储测试技术发展的一项重要内容。
1 USB协议及集成芯片
USB全称是通用串行总线(Universal Serial Bus)，目前以USB 2．0规范应用最为普遍。USB 2．0规范的理想传输速率为480 Mb／s(60 MB／s)，足以满足大多数外设的速率要求。USB 2．0是一种复杂的传输协议，这给USB接口的设计和开发带来很大难度。文献的研究表明，在应用层对数据采集系统进行USB接口设计时，可以选择集成USB协议的专用芯片进行二次开发，从而降低了系统开发难度。通过查阅大量文献，本文选用FTDI公司的FT245R芯片进行USB接口设计。
FT245R符合USB 2．0规范，具有功能强、体积小、传输速度快、易于与微处理器接口等特点，非常适合在嵌入存储测试系统中进行接口设计。FT245R可以方便地实现USB主机与外设MCU，CPLD的接口，其数据传输速率可达1 MB／s。FT245R内部集成了256 B的接收FIFO和128 B的发送FIFO，大大提高了USB主机与外设的通信质量。另外，FT245R还具备3．3 V的LDO调整器、USB数据时钟恢复PLL及USB数据收发器，且E2PR OM接口逻辑单元可外接串行存储器，以实现VID，PID，序列号和设备描述符的存储。FT245R大大简化了外围电路，使接口设计更趋于小型化，符合存储测试系统微小体积的要求。
2 接口硬件设计
USB接口设计以单片机和FT245R为核心器件，原理如图1所示。由于FT245R将涉及USB协议的高速信号全部集成在芯片内部，从而降低了系统对单片机性能的要求。本设计选用了Microchip公司的中档单片机PIC16F877，该单片机最高工作时钟为20 MHz，有5个并行I／O端口，13个中断源，完全满足同时对FT245R和存储测试系统进行控制的要求。
图1中，SRAM是集成于存储测试系统中的静态存储器，测试过程结束后，SRAM存满了测试数据。单片机在USB接口中起到桥梁的作用，其I／O端口中的PORTD以及PORTC的低四位与SRAM中的12 b数据位相连，作为数据总线。同样，单片机的PORTB端口与F245R中的8b数据位相连，成为另外一条数据总线。SRAM中3个与存取操作有关的控制信号分别与单片机的RA0，RA1和RA2相连，而FT245R的4个与数据传输有关的控制信号则与单片机PORTC端口的高四位相连。在硬件设计中，两条数据总线是有区别的。SRAM到单片机的数据总线是单向的，数据只能从存储器传向单片机。单片机与FT245R间的数据总线是双向的，既能完成测试数据的上行传输，又能完成计算机指令的下行传输。
另外，存储测试系统都是使用电池供电，为了节省有限的电源，USB接口电路可以采取由计算机供电的方法。计算机的USB口能够提供5 V电源，最大负载电流可达500 mA，完全可以满足本文设计的USB接口的用电需求。
图2是USB总线供电原理图。5 V电源自USB口的1脚输出，经电容C1和铁氧体滤波后进入DC-DC变换器LP2987，经电压变换后输出3．3 V直流电压(负载电流200 mA)，供应单片机、FT245R及其外围元件。
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&详细说明：USB开发芯片FT245R资料,动态连接库和说明及此芯片的驱动。-FT245r information
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&[] - 上位机与下位机的USB通讯，下位机采用新华龙的F340。实现了上位机与下位机的握手，可批量传送数据。
&[] - CH375 USB接口协议芯片ARM平台下的实例程序
&[] - FTDI的USB驱动,FT245,FT232的VCP和D2XX驱动包及安装说明
&[] - FIDICHIP FT245芯片设计参考，包括PDF格式和SCH protel的原理图
&[] - 游戏超级玛丽的源码，里面有相当多值得新手学习的地方
&[] - FT245BM USB FIFO芯片文档。芯片使用时的很全的文档
&[] - FTDI设备测试和校准源程序。FT232R为例，VB编写的控制程序
&[] - CLLD USB_Blaster制作全套资料
1、电路图-----AD6.7
2、CPLD-------QUARTUS7.0
3、运行CDM_Setup.exe安装FT245的驱动程序
4、插上USB线，电路上电后，会提示自动安装驱动程序，如果安装成功，可以在设备管理器中看到Altera U
&[] - 用vc操作FT245 usb源代码，用vc操作ft245 usb源代码
&[] - 基于FT245的usb口读写程序，evc实现。
小巧简单，欢迎指正。USB接口的RS485信号模拟器设计-通信/网络-与非网
2．2 单片机子系统
单片机子系统包括单片机和上电复位芯片。本设计中采用的单片机是AT89S52。 AT89S52作为系统的中央处理器担负着系统和PC主机的通信、系统内各部件正常工作等重要任务。AT89S52这款单片机内部有看门狗电路，可防止程序陷入&陷阱&或跑飞。为了使单片机上电复位可靠，这里采用专门的复位芯片MAX708。
2．3 RS485接口电路设计
信号经过单片机的UART接口，再经过MAX485转换即构成了RS485通信接口。
2．4 硬件电路图
USB接口可以向外提供电源。USB接口规范规定：可提供电源电压为4．75～5．25 V，低输出功率USB端口最大的输出电流为100mA。信号模拟器所需的供电电压和电流满足USB接口电源指标，因此采用USB接口为信号模拟器提供电源。
编者注：信号模拟器的电路原理图见本刊网站www．mesnet．com．cn。
3 软件设计
软件的设计主要包括单片机程序的设计和PC机终端应用程序的设计。
3．1 单片机程序设计
单片机程序采用C语言编程，程序结构清晰，可读性和可维护性高。
3．1．1 单片机读写FT245R FIFO缓冲区程序
单片机通过P0口来读写FT245R FIFO缓冲区中的数据。P0口作为数据总线，读数据前，须向P0口全写1，这样才能正确读取数据。FT245R FIFO缓冲区读写时序要求如前文所述。MCU读写FT245R缓冲区程序如下：
3．1．2 单片机流程控制
MCU负责USB接口芯片FT245R的数据发送接收控制，单片机串口配置及串口接收发送任务。
整个程序的流程分为以下几个步骤：
①单片机和FT245R的初始化，启动看门狗程序。
②对FT245R接收缓冲区有无数据进行判断，若无数据，喂狗；若有数据，转向步骤③。
③对帧信息类型进行判断，若为命令配置帧，则读取FT245R接收缓冲区数据，然后对串口进行配置；若为数据帧，转向步骤④。
④串口数据发送接收采用查询方式，MCU读取FT245R接收缓冲区的1字节，然后通过串口进行发送。
⑤判断串口发送和接收是否完毕，若完成，将接收到的数据写入到FT245R发送缓冲区中；若未完成，喂狗，断续执行⑤。
⑥重复执行②～⑤，直到读出接收缓冲区里的所有数据。
3．2 PC机终端应用程序软件设计
PC机终端应用软件程序的主要目的是实现对USB接口芯片FT245R的接口控制和读写操作，提供友好的人机界面来设置串行通信参数、数据帧格式、帧发送方式等。计算机端有关USB通信的开发不需要了解USB底层驱动，FTDI公司已经以动态链接库的形式封装好了面向功能应用的API函数，开发者可以在多种高级语言中调用，功能强大且灵活方便。
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原创：altera usb blaster 制作，绝对详细资料！
usb blaster 制作详细步骤（原创）
发完帖子自己一看，竟然这么多的下载链接，还不把网友们累坏了，重新把所有的文件，除了图片，压缩成一个了，已经上传的就不删除了
只要下载着一个 就 ok 了！
版本：max3378 缓冲，epm240 作为cpld器件，ft245r usb 芯片
序：其实altera的usb blaster的原理图早就公开了，只是芯片内部的程序一直没有公开，不知道什么时候网上开始有人仿制出来了，据说最开始是一个老外公开的代码，接着国人开发发辉我们的优势-仿！
遍地开花，我也是其中的一个，当然就是为了开发方便，工欲善其事，必先利其器！usb blaster比起病口的blaster还是有很大的优势的，当然成本也高很多！目前来看，下载的速度不是瓶颈，quartus的编译速度才让人忍受，不如正题。
首先，usb blaster 的原理图基本没什么，重要的是 有2个芯片，一个是cpld内部的程序，一个是usb芯片的固件程序。所以一共有3个需要准备的资料，当然你还需要一个并口的下载线！（为什么，自己想吧）
1& & & & 原理图：
PS：这个板是我07年6月份画的，后来改第二版的时候，直接在原理图上修改，忘了备份了，所以最初的原理图没有了，
现在的图是我根据pcb 还原的，应该没有什么错误，但是不敢保证，所以仅供参考！
2& & & & cpld程序：& & & &
vhdl程序：
tcl 文件：
3& & & & usb 固件：
驱动程序：CDM_Setup.exe
ept文件：——altera.ept
1&&cpld 下载软件——quartus或者maxplusII
2&&usb 固件下载软件——MProg3.0_Setup.exe
测试流程：
前期准备，焊接好板子，保证没有焊接错误或者虚焊；安装了quartus或者maxplusII；安装了CDM_Setup.exe；手上有一个可以给cpld下载程序的下载线（usb的或者并口的）
1& & & & 建立cpld工程文件，导入 vhdl 程序和tcl文件
2& & & & 管脚锁定
3& & & & 编译、下载（下载程序到cpld emp240内部）
4& & & & 下载usb固件程序
5& & & & 打开quartus 加载 usb blaster 驱动
其他资料：
1& & & & 别人的原理图（仅供参考）：
altera 原厂的
另外一个网友的
PS：我的版本是将 sm fish 和 另外一个网友综合的
2& & & &&&tcl文件的使用，管脚锁定。
待续......
1& & & & 网上现在公开的usb blaster 有很多版本，都是改乱套了的。好像altera公开的版本上没有加入缓存器，有的加入了也是244的版本（我只见过一款，其他的还不知道）有人用max3378做缓冲，优点是可以支持全系列的altera芯片，支持低电压的fpga和cpld；缺点就是max3378的价格高!(自己diy的话，可以向maxim公司申请样片）淘宝上公开的价格是20元一片， 一个板子上需要2片作为缓冲。还有244的版本，我曾经做了一块244的，但是把244的输入输出画反了，现在也懒得重新开板制作了，毕竟我也不想公开出售，就是自己用。
2& & & & usb 芯片的选型同样有2种或者多种，我选用的是 ft245rl，还有用ft245bm的。
ft245rl 把时钟和eeprom都集成到内部了，双列的封装；
ft245bm 四面的封装，需要时钟以及一个存储芯片，一般用93c46
我为了方便，直接画的ft245rl。
3& & & & cpld的选用，这个没什么好说的了，只要cpld的资源够用，选用那款都可以，管脚锁定就ok了 ！
4& & & & 版本，有了上面的3条相互组合就可以有很多的版本来了，可以说我的是“版本原创”起码我没有直接用别人的电路图，呵呵，
当然程序还是别人的，估计是老外的！
最后，我手上还有20个左右的pcb的板子，又需要的朋友联系我购买！
PS：我不提供其他的技术方面的支持，只要照着做，均可以成功，电路板没有不用改动，有一点小bug，晶振的封装画错了，需要调整一下角度，仍然可以焊接上 ！千万注意 ！
制作不成功，怎样检查：
1& & & & 焊接检查，从新焊接一遍 cpld 晶振 usb芯片和max3378芯片，再次测量电压 ！
2& & & & 从 Mprog 中 读取已经 写入的文件，查看是否已经写入
3& & & & 观看 晶振是否起振，用示波器，或者自己写一个测试程序，使下载指示灯输出
& & & & 检测 cpld 是否工作正常
4& & & & 如果还不要用，我也没有办法了......
pcb 3D图：
焊接成品：
待续.....板子明天到
占个地方 发tcl 文件用法
打开 quartus （maxplus II不会用了，也没有安装）
建立工程 编译通过之后，下载程序之前，需要把芯片的管脚进行对应，可以如3楼 pulan说的，自己一个一个的从 pin 上对应，
专业一点的都是制作 tcl 文件，类似xilinx中的 ucf 文件 ，这样的好处是，修改方便，操作好
操作步骤：确保编译通过之后，
按下 快捷键 Alt + 2 打开 tcl 操作台
之后在 “#”后输入：source ub.tcl&&回车就ok了，
可以打开 pin planner 看一下 对应的情况
之后，Ctrl + l 编译连接，之后就可以用并口的 下载线 download 程序到 emp240中了
关于tcl 更多的用法，可以参考 google 或者 quartus help
不COOL 才怪.
不用tcl，管脚自己分配吧。tcl的都是别人写好的，如果自己做就不用了，我用的epm3128做的，板子昨天回来了
说一下这个东东的成本
出去我的板子之外，
上面 最贵的东西要数 usb 芯片ft245rl 价格大概30元左右，cpld芯片epm240 20元，有源晶振5元吧，max3378淘宝卖20元（可以申请，刚好2片，够用了），其他的全部加起来不超过10元了，配个外壳的话也就5元，
这样：30 + 20 + 5 + 20*2 + 10 + 5 ，最多 110元！（如果可以申请 max3378的话，也就不到100元了）
PS：我的板子 10元，~_~
为了方便，也为了保持这里的技术性，购买的朋友还是直接联系我好了！
联系方式：
淘宝店铺：
http://store.taobao.com/shop/view_shop.htm?user_id=08ed2acd67f3ff4d1b721b1
PS：我的qq 不讨论技术问题，浪费时间，email 还可以
回： pulan 普兰工作室
前提是 你自己做啊，我提供pcb的，大家回去自己怎么分配阿，还要看原理图，从制作的角度讲，给了tcl方便一点的
PS: 你的调试好了没阿
还没焊呢。先忙别的
谢谢楼主了
忽然想起来，我自己现在手上就有，只不过没有pcb了，发一个实物上来
我现在用的就是这个
请大家注意看这张图的 晶振位置，由于有源晶振的封装画错了，导致需要 逆时针旋转90度焊接，
不过 刚好也能焊接上 ~_~
安装上外壳
好东东，打个记号先。
lz你的PCB是用什么画的？Protel的3D效果似乎和这个不像啊。
用的是 protel&&dxp AD6
东西不错,值得收藏!
好东西，值得顶。
头像被屏蔽
占个位置!谢谢!
今天好不容易在atera公司的ftp上把quartus ii 7.2给下了下来，找到了crack，把楼主的程序编译好了。
下到板子上可以工作了。在此感谢楼主提供的板子和芯片。
我的板子max3378没焊，直接用100欧的电阻串的，相信我们用到的大部分情况是3。3v和5v系统。
最后装在了盒子里了，挺不错的。
max3378可以申请的
你直接串入 100欧姆电阻， 真的好用了吗？
我还一直没有试过呢 .........
不过我看过 原厂的图，上面确实什么也没有，就直接连接到系统上的
to 【21楼】 zl0801 赵亮
& & 至少目前看来是可以的，只要电平匹配就可以了。加100欧是保险起见。
quartus的编译速度简直慢的吓人。。。当初用PIII的SDRAM18的机子配置个SOPC，编译一下，可以出去吃顿饭了。更怕编译了半天还是一堆错误，改了几个还得重新编译。。。
PIII 的机器你也敢跑 quartus
..........
我也做了一个板子&&缓冲的芯片用的是 74lvx3245&&板子还没有回来 请大家参考这个思路
LZ的板子做得漂亮
在武汉还没看到做这种颜色的板子的,大多都是绿板,不中看,不知道到深圳了怎么样
问一下 问什么装上ub以后 quartus的programer打不开 一直是假死状态？
ls: epm240是烧“程序”的
菠菜：所有程序都烧完了 cpld ft245 插上之后一切正常 但是就是进入quartus的时候 只要调用ub 机器就是假死状态&&困惑中
ls: 或者程序烧错了，比如管脚影射错了也不行。
我当时就因为官脚影射错了，很久不碰，刚用qutasII 不知道如何用搂主提供的文件，最后只好一个一个输
我用的是烟鱼的资料作的&&现在我分析 能识别并加载驱动程序 说明硬件应该没有问题 可能是QUTAS没有设置好吧&&如果是CPLD的问题 我觉得不会死机 因为我还没有进行任何对JATG的操作 我只是想让QUTAS识别出UB&&但是......qutas死机不停&&并不是JATG有问题 还没到这步呢
&能识别并加载驱动程序&
这个只是ft245所做的事情，epm240芯片不装也能识别阿。
quartusII死了，正证明了epm240那颗芯片有问题，光有ft245的底层连接，数据不通当然会死掉。
-_- 谢谢菠菜&&EPM240是有问题的......换了一片好了&&死的心都有了&&为啥下载顺利验证过关但却不能用捏.......
今天好不容易在atera公司的ftp上把quartus ii 7.2给下了下来，找到了crack，把楼主的程序编译好了。
下到板子上可以工作了。在此感谢楼主提供的板子和芯片。
我的板子max3378没焊，直接用100欧的电阻串的，相信我们用到的大部分情况是3。3v和5v系统。
最后装在了盒子里了，挺不错的。
好像 就是 ft245 ＋ epm3128＋ 245/244 ＋ 93c46， 没其它贵重芯片啊。 ft245 30￥ ， epm3128 15元， 其它也便宜！ 不记得有 max3378！
usb-blaster_全部资料.rar&&（from mcu123）
带电路、烧写、 ft245 烧写！ 器件 成本 更便宜!
max3378 是网上是网上的另外一个版本，
根据3378的芯片手册，应该可以做到 1.5的 fpga 配置工作，
不过没有实际用过，另外，我现在也比较倾向于用 244，毕竟便宜，而且大部分场合也够用了
谢谢菠菜 ???
电路太复查了,我用FT245RL+EPM3064就OK了
好精简的电路
留个记号，太酷了
觉得高速的地方都有用到ＣＰＬＤ或者ＦＰＧＡ，要向这方面学学！
大家好！!我照着楼主的方案做了，现在就是从 Mprog 中下载usb固件程序时，出现问题，下载不了哦！请大家帮忙啊！！多谢多谢了！小弟急啊！！
第一是，program的状态：
第二是，read的状态：
第三是，scan的状态：
这个是program的状态。 (原文件名:MProg.GIF)
这个是read的状态。 (原文件名:read状态.GIF)
这个是scan的状态。 (原文件名:scan状态.GIF)
请好心人帮我指点吧!是硬件问题，还是我设置MProg的问题！
顺便请问一下：原理图完全正确吗？？呵呵小怀疑一下！呵呵
usb-ft245rl的连接图！ (原文件名:usb-ft245r.GIF)
呵呵请问好心人！从 Mprog 中下载usb固件程序到FT245RL中，是不是就不能擦除啦？是不是就不能再重新下载固件程序啦？
不是啊， 可以擦除，从新烧写的
看看FT245的复位引脚的信号是否正常。
楼主，请问还有空板吗？
用EPM240做UsbBlaster会不会太浪费呢，更廉价引脚更少的EPM3064或者有64个宏单元的CPLD都可以啊
MAX3378可以用TI的TXB0104代替
你说的没错， 所以我现在做的这个 usb blaster 采用的是 epm3064，
好焊接，资源刚刚好充分利用，
max3378也省略掉了，用244代替，
毕竟我们常用的 都是3.3v的同，2.5v的也可以下载， 1.8的没有板子，没试过呢
PS：这个版本的 资料目前没有公开 ，如果需要的朋友可以联系我直接购买成品，如果单纯当作工具的话
没有必要自己制作， 成本已经很低了！
联系方式：
qq： （朱明 avr ub ）
回xj_1232005
这个版本的 带3378的 空pcb已经没有了
自己做个试试
需要是再来看
EPM240只要15元，在深圳。MAX II,比MAX3000系列便宜。
做个记号！！
不错，留个脚印！！！
请教楼主问题：
& & 1.FT245的程序用什么下载呢，就是怎么样才能把EPT文件通过软件下载到器件里面？
我在资料里面提供了 下载软件的啊
软件我知道啊，我的意思是怎么硬件连接呢，直接USB？
你说对了，直接接上usb就行
哦，好的，谢谢了
好贴一定要顶
我想问一下，这个支持AS吗？
这个将来一定买
我早做了这个板子，现在多出很多。多要可以便宜点，要的话联系我！
淘宝店 http://shop.taobao.com/
想问下有源晶振是多少的２４Ｍ？
【74楼】 schminj
找了很久的东西！楼主牛.
感谢楼主无私奉献！
有个问题，用这种板子连接JTAG口烧写程序跟ALTERA公司学习板上集成的编程器相比速度慢了很多。不知道是什么原因。
感谢楼主，请问这个板子支持cyclone iii吗？
顶顶~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
回 【81楼】 quray
我没有 cyclone III的板子
但是 个人认为 没有问题
gerbee,能不能教我一下，我遇到跟你一样的问题，还没解决……我的QQ
请问那位大虾有没有遇到过
Error: Can't access JTAG chain
Error: Operation failed
这样的问题？
我按照楼主提供的图纸制作了一个，检查了N次电路没有搞错，焊接良好。可是在QuartusII烧写时就找不到JTAG。
非常郁闷。
今天把MAX3378换了还是一样。另外，EPM240经过测试是良好的(自己写程序测试那个LED指示灯显示)。
回：【88楼】 Blues
看你的情况 usb 的驱动应该装上了，
你再检查一下 epm240的 管脚配置是否正确 ，另外有一个 download的 指示灯
能起到一定的提示作用
十有八九是编程线没插好
对了，有几个地方跟楼主不一样，
1.我的指示灯跟楼主的不同，楼主的download分配在管脚2，而我是为了走线方便，分配在管脚38
这样分配应该不会有影响吧？我的情况是 ：一接上USB线，电源灯和指示灯同时亮起来的。
2.由于暂时找不到3.3uH的电感，我直接用0欧电阻代替；
to owein 兄：
我把编程线接上后，用万用表量过，确实一一导通的啊。
补充一点，我的目标板是EPM570,采用手头上的另外一个USB Blaster是可以烧写的。
因此我想目标板存在问题的可能性不大。
回：【92楼】 Blues
你的 ub 在 quartus下 点击添加 ub 之后 指示灯 是否会 闪一下
再就是检查 是否都焊接好了
其余的我也不好说了
Yes， 在指示灯会闪。每次点击 hardware setup 时，也会闪。
问题已解决，我加焊接了一个电阻(对应楼主图纸R11，我用的是51欧)就好了。
感谢楼主和owein。
找了很久的东西！楼主牛.
楼主，我买了一个你的JTAG，请问能不能支持EPM1270啊，，另外，我现在在画板子，顺便问一下，你的JTAG口排列顺序还有需要在目标板上除开TMS,TDI,TDO,TCK以外的哪些信号？
回：【97楼】 hansur 忘山道人
已经处理发货 另外接口如下
(原文件名:ub 接口.JPG)
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