8/18/2019 Aula 7 - Flip-Flop, Registradores e Contadores.ppt
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Eletrônica DigitalFlip-Flop, Registradores e Contadores
Professor:
Diego Kasuo Nakata da Silva
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Introdução
Eletrônica Digital divide-se em lógica combinacional elógica seqüencial
ircuitos combinacionais a!resentam sa"dasde!endentes das vari#veis de entrada
ircuitos seqüenciais a!resentam sa"das de!endentesdas vari#veis de entrada e de estados anteriores
$s estados anteriores devem ser arma%enados emalgum local !ara uso !osterior
$s elementos de arma%enamento s&o os c'amados()*P-()$Ps
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FLIP-FLOPs
Entrada +
Entrada ,
lock
.Sa"da !rinci!al/
Q
(li!-(lo!
=⇒=
=⇒=
01
10
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FLIP-FLOPs
Entrada +
Entrada ,
lock
.Sa"da !rinci!al/
Q
(li!-(lo!
lock 0 + 0 + 0 + 0 +
Para o fli!-flo! assumir um estado1 2 necess#rio 'aver uma
combina3&o das vari#veis e do !ulso de controle .clock/4 5!ós este!ulso1 o fli!-flo! !ermanecer# neste estado at2 a c'egada de umnovo !ulso de clock e1 ent&o1 de acordo com as vari#veis de entrada1mudar# ou n&o de estado4
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Flip-Flop R !"sico
onstruindo o fli!-flo! 6S a !artir de !ortas N5ND
+
0
0
0 $ elos de realimenta3&o
fa%em com que as sa"dasse7am in7etadas 7untamentecom as vari#veis de entrada1ficando claro1 que os estadosque as sa"das ir&o assumir
de!ender&o de ambas4
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Flip-Flop R !"sico
onstruindo o fli!-flo! 6S a !artir de !ortas N5ND
Tabela Verdade
+
0
0
0S 6 a f
0 0 0 00 0 +
0 + 0
0 + +
+ 0 0
+ 0 +
+ + 0
+ + +
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Flip-Flop R !"sico
onstruindo o fli!-flo! 6S a !artir de !ortas N5ND
Tabela Verdade
0
0
0
+S 6 a f
0 0 0 00 0 + +
0 + 0
0 + +
+ 0 0
+ 0 +
+ + 0
+ + +
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Flip-Flop R !"sico
onstruindo o fli!-flo! 6S a !artir de !ortas N5ND
Tabela Verdade
+
0
+
0S 6 a f
0 0 0 00 0 + +
0 + 0 0
0 + +
+ 0 0
+ 0 +
+ + 0
+ + +
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Flip-Flop R !"sico
onstruindo o fli!-flo! 6S a !artir de !ortas N5ND
Tabela Verdade
0-8+
0
+
+-80S 6 a f
0 0 0 00 0 + +
0 + 0 0
0 + + 0
+ 0 0
+ 0 +
+ + 0
+ + +
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Flip-Flop R !"sico
onstruindo o fli!-flo! 6S a !artir de !ortas N5ND
Tabela Verdade
+-80
+
0
0-8+S 6 a f
0 0 0 00 0 + +
0 + 0 0
0 + + 0
+ 0 0 +
+ 0 +
+ + 0
+ + +
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Flip-Flop R !"sico
onstruindo o fli!-flo! 6S a !artir de !ortas N5ND
Tabela Verdade
0
+
0
+S 6 a f
0 0 0 00 0 + +
0 + 0 0
0 + + 0
+ 0 0 +
+ 0 + +
+ + 0
+ + +
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Flip-Flop R !"sico
onstruindo o fli!-flo! 6S a !artir de !ortas N5ND
Tabela Verdade
+
+
+
0-8+S 6 a f
0 0 0 00 0 + +
0 + 0 0
0 + + 0
+ 0 0 +
+ 0 + +
+ + 0 inv#lido
+ + +
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Flip-Flop R !"sico
onstruindo o fli!-flo! 6S a !artir de !ortas N5ND
Tabela Verdade
0-8+
+
+
+S 6 a f
0 0 0 00 0 + +
0 + 0 0
0 + + 0
+ 0 0 +
+ 0 + +
+ + 0 inv#lido
+ + + inv#lido
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Flip-Flop R !"sico
Tabela Verdade
S 6 a f
0 0 0 0
0 0 + +
0 + 0 0
0 + + 0
+ 0 0 +
+ 0 + ++ + 0 inv#lido
+ + + inv#lido
S R Saída0 0 N&o muda
0 + 90
+ 0 9+
+ + inv#lido
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Flip-Flop R !"sico
onstruindo o fli!-flo! 6S a !artir de !ortas N5ND
SE
6ESE
Q
6S
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Flip-Flop R !"sico
5 entrada S 2 denominada Set1 !ois
quando acionada .n"vel +/1 !assa asa"da !ara + .estabelece ou fi;a +/4 5 entrada 6 2 denominada Reset1
!ois quando acionada .n"vel +/1 !assaa sa"da !ara 0 .recom!
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Flip-Flop R !"sico
onstruindo o fli!-flo! 6S a !artir de !ortas N5ND
FLIP-FLOP RSCLOCK Qf
0 a+ =(( 6S
)$K
Set
6eset
Q
(li!-(lo!
6S
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Flip-Flop R !"sico
PROBLEMA: O FF RS NÃO ACEITA TOAS ASCOMBINA!"ES E ENTRAA POSS#VEIS$
S R Saída
0 0 N&o muda
0 + 90
+ 0 9++ + inv#lido
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Flip-Flop #$
)$K>
K
Q
(li!-(lo!
>K
% K Q a S R Qf
0 0 0 0 0 a
0 0 + 0 0 a
0 + 0 0 0 a90
0 + + 0 + 0
+ 0 0 + 0 +
+ 0 + 0 0 a9+
+ + 0 + 0 +
+ + + 0 + 0
0
+
aQ
aQ
5?E)5 @E6D5DE
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Flip-Flop #$
% K Qa S R Qf
0 0 0 0 0 a
0 0 + 0 0 a
0 + 0 0 0 a90
0 + + 0 + 0
+ 0 0 + 0 +
+ 0 + 0 0 a9+
+ + 0 + 0 +
+ + + 0 + 0
0
+
aQ
aQ
5?E)5 @E6D5DE
% K Qf
0 0 a
0 + 0
+ 0 +
+ +aQ
$D5S 5S EN65D5S SA$@B)*D5SC
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Flip-Flop #$ co% PREE& e CLE'R
- 5nalisando o circuito1 com clock igual a 01 !odemos im!or ao
circuito sa"da igual a + atrav2s de Preset de n"vel 04- De forma an#loga1 !odemos fa%er 90 com lear de n"vel 04- om Preset e lear iguais a +1 o circuito funciona normalmentecomo sendo um fli!-flo! >K4
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Flip-Flop #$ co% PREE& e CLE'R
- 5s entradas Preset e lear n&o !odem assumir o valor 01simultaneamente4
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Flip-Flop #$ co% PREE& e CLE'R
CLEAR PRESET Qf
0 0 N&o !ermitido
0 + 0+ 0 +
+ + (( >K
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Flip-Flop #$ co% PREE& e CLE'R
- Na re!resenta3&o em bloco1 temos:
Na simbologia do bloco1 as entradas Preset e lear s&o ativas em 01ou se7a1 funcionam res!ectivamente com n"vel 0 a!licado4
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Flip-Flop #$ (estre-Escra)o
$ (( >K a!resenta uma caracter"stica indese7#vel4 uando o clockfor +1 o circuito funciona como um circuito combinacional1 de modoque qualquer mudan3a em > eou K far# com que a sa"da se altere4
ES6E ES65@$
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Flip-Flop #$ (estre-Escra)o
5 tabela a seguir resume a o!era3&o do (li!-(lo! >K estre-Escravo:
Notamos que a tabela 2 idFntica G de um fli!-flo! >K b#sico1 !or2ma sa"da ir# assumir valores1 conforme a situa3&o das entradas>K1 somente a!ós a !assagem do clock !ara 04
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Flip-Flop #$ (estre-Escra)o
5 figura a seguir mostra o bloco >K estre-Escravo e a simbologia!ara identificar o circuito sens"vel G descida de clock .a/ e G subidade clock .b/:
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Flip-Flop #$ (estre-Escra)o co% EntradasPreset e Clear
ES6E ES65@$
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Flip-Flop #$ (estre-Escra)o co% EntradasPreset e Clear
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Flip-Flop &
Pode ser obtido a !artir de um (( >K estre-Escravo1 com asentradas >K curto-circuitadas4
% K T Qf
0 0 00 + H H
+ 0 H H
+ + +
aQ
aQ
T Qf
0
+
aQ
aQ
T de Toggle .omutado/
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Flip-Flop D
Pode ser obtido a !artir de um (( >K estre-Escravo1 com aentrada K invertida em rela3&o a >4
% K Qf
0 0 H H
0 + 0 0
+ 0 + +
+ + H H
Qf 0 0
+ +
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O Registrador de Desloca%ento
Im fli!-flo! 2 ca!a% de arma%enar um Jnico bit4 Se necessitamos arma%enar uma informa3&o contendo mais
de um bit1 o fli!-flo! ser# insuficiente4 Para resolver esse !roblema1 utili%amos o c'amado
Re&'strad(r de esl()a*e+t( ,S'ft Re&'ster.4
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Con)ersor *rie-Paralelo
'amamos de informação paralela a uma informa3&o naqual todos os bits se a!resentam simultaneamente4
Notamos que esta informa3&o necessita de fios !ara sertransmitida ou inserida no bloco
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Con)ersor *rie-Paralelo
Informação em série 2 aquela que utili%a a!enas + fio1 sendo queos bits de informa3&o vFm seqüencialmente1 um a!ós o outro4
Notamos que esta informa3&o necessita de + fios !ara sertransmitida ou inserida no bloco
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O Registrador de Desloca%ento
$ 6egistrador de Deslocamento !ode ser usado !ara converteruma informa3&o s2rie em !aralela1 ou se7a1 como onversorS2rie-Paralelo4
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O Registrador de Desloca%ento
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Con)ersor Paralelo-*rie
Para entrarmos com uma informa3&o !aralela1 necessitamos de umregistrador que a!resente entradas Preset e lear1 !ois 2 atrav2sdestas que fa%emos com que o 6egistrador arma%ene a informa3&o!aralela4
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Con)ersor Paralelo-*rie
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Con)ersor Paralelo-*rie
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Contadores
S&o circuitos digitais que variam seus estados sob o comando deum relógio .clock/1 obedecendo uma sequFncia !r2-determinada4
5!lica3
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Contadores 'ss+ncronos Contage% dePulsos
5 !rinci!al a!lica3&o do contador de !ulsos 2 a!resentar nassa"das o sistema bin#rio em sequFncia
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Contadores 'ss+ncronos Contage% dePulsos
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Contadores 'ss+ncronos Contage% dePulsos
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Contadores 'ss+ncronos Contage% deD*cada
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Contadores 'ss+ncronos Contage% deD*cada
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Contadores 'ss+ncronos Contage% de 0 a n
Mera-se utili%ando o mesmo !rocesso do contador de d2cadas4
E;em!lo: contagem de 0 a +0
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Contadores 'ss+ncronos Contage% de 0 a n
$ estado seguinte a n ser# o O1 ocasionando nas sa"das: ,9+1+9+ e 090 .++0/4 Devemos ter na entrada da !orta NE1 a liga3&o, e +4
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Contadores 'ss+ncronos Contage%Decrescente
Ima forma de fa%er uma contagem decrescente 2 tomando asa"da com!lementada de cada fli!-flo!
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Contadores 'ss+ncronos Contage%Decrescente
/0 / / / /+ + + + 0
+ + + 0 +
+, + + 0 0
++ + 0 + +
+0 + 0 + 0
Ima forma de fa%er uma contagem decrescente 2 tomando asa"da com!lementada de cada fli!-flo!
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Contadores 'ss+ncronos Contage%Decrescente
$utra forma de fa%er uma contagem decrescente 2 usando asa"da com!lementada do fli!-flo! anterior como entrada de clockdo fli!-flo! seguinte
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Contadores 'ss+ncronos Contage%CrescenteDecrescente
(a%-se necess#rio utili%ar uma vari#vel de controle que assuma +quando se requer uma contagem crescente e 0 quando se requeruma contagem decrescente4
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Contadores +ncronos
$s fli!-flo!s !ossuem entradas de clock curto-circuitadas .clocksimultQneo/4
5s entradas > e K de cada fli!-flo! devem ser cuidadosamente
!ro7etadas !ara que 'a7a mudan3as adequadas nos estados4 )ogo1 devemos ter em mente a tabela verdade do (( >K
% K Qf
0 0 a
0 + 0
+ 0 +
+ +aQ
Qa Qf % K
0 0 0 H
0 + + H+ 0 H +
+ + H 0
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Contadores +ncronos
Qa Qf % K
0 0 0 H
0 + + H
+ 0 H ++ + H 0
/.
1.
2.
3.
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Contadores +ncronos
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Contadores +ncronos .erador de C/digo!in"rio de !its
C4 Q2 Q1 Q/ Q5
0 0 0 0 0
+ 0 0 0 +
, 0 0 + 0
0 0 + +
0 + 0 0 0 + 0 +
O 0 + + 0
R 0 + + +
+ 0 0 0
T + 0 0 +
+0 + 0 + 0++ + 0 + +
+, + + 0 0
+ + + 0 +
+ + + + 0
+ + + + +
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Contadores +ncronos .erador de C/digo!in"rio de !its
5ssumimos um estado inicial !ara os fli!-flo!s4 Por e;em!lo1 00004
Q2 Q1 Q/ Q5 %2 K2 %1 K1 %/ K/ %5 K5
0 0 0 0 5 6 5 6 5 6 / 6
0 0 0 + 5 6 5 6 / 6 6 /
0 0 + 0 5 6 5 6 6 5 / 6
0 0 + + 5 6 / 6 6 / 6 /
0 + 0 0 5 6 6 5 5 6 / 6
0 + 0 + 5 6 6 5 / 6 6 /
0 + + 0 5 6 6 5 6 5 / 6
0 + + + / 6 6 / 6 / 6 /
+ 0 0 0 6 5 5 6 5 6 / 6
+ 0 0 + 6 5 5 6 / 6 6 /
+ 0 + 0 6 5 5 6 6 5 / 6
+ 0 + + 6 5 / 6 6 / 6 /
+ + 0 0 6 5 6 5 5 6 / 6
+ + 0 + 6 5 6 5 / 6 6 /
+ + + 0 6 5 6 5 6 5 / 6+ + + + 6 / 6 / 6 / 6 /
Qa Qf % K
0 0 0 H
0 + + H
+ 0 H +
+ + H 0
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Contadores +ncronos .erador de C/digo!in"rio de !its
%2 K2 %1 K1 %/ K/ %5 K5
5 6 5 6 5 6 / 6
5 6 5 6 / 6 6 /
5 6 5 6 6 5 / 6
5 6 / 6 6 / 6 /
5 6 6 5 5 6 / 65 6 6 5 / 6 6 /
5 6 6 5 6 5 / 6
/ 6 6 / 6 / 6 /
6 5 5 6 5 6 / 6
6 5 5 6 / 6 6 /
6 5 5 6 6 5 / 66 5 / 6 6 / 6 /
6 5 6 5 5 6 / 6
6 5 6 5 / 6 6 /
6 5 6 5 6 5 / 6
6 / 6 / 6 / 6 /
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Contadores +ncronos .erador de C/digo!in"rio de !its
$ circuito om!leto deste contador 2:
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Contadores +ncronos Contador de D*cada
Q2 Q1 Q/ Q5 %2 K2 %1 K1 %/ K/ %5 K5
0 0 0 0 0 H 0 H 0 H + H
0 0 0 + 0 H 0 H + H H +
0 0 + 0 0 H 0 H H 0 + H0 0 + + 0 H + H H + H +
0 + 0 0 0 H H 0 0 H + H
0 + 0 + 0 H H 0 + H H +
0 + + 0 0 H H 0 H 0 + H
0 + + + + H H + H + H +
+ 0 0 0 H 0 0 H 0 H + H+ 0 0 + H + 0 H 0 H H +
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61/72
Contadores +ncronos Contador de D*cada
%2 K2
0 H
0 H
0 H
0 H
0 H
0 H
0 H
+ H
H 0
H +
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62/72
Contadores +ncronos .erador de C/digo!in"rio de !its
$ circuito om!leto deste contador 2:
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Contadores +ncronos Contador de u%aeu2ncia 3ualuer
Se7a1 !or e;em!lo1 a sequFncia de contagem a seguir:
O R T ++ +, + +
0
+
,
+
+0
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Contadores +ncronos Contador de u%aeu2ncia 3ualuer
O R T ++ +, + +
0
+
,
+
+0
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Contadores +ncronos Contador #o4nson
$ circuito do contador >o'nson 2 visto a seguir:
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66/72
Contadores +ncronos Contador #o4nson
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67/72
Contadores +ncronos Contador #o4nson
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68/72
Contadores +ncronos Contador #o4nson
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Contadores 5tili6ados e% Circuitos&e%pori6adores Contador de 0 a 78
uito usado em relógios digitais !ara marcar segundos eminutos4
(ormas de constru3&o:
usando um contador ass"ncrono de 0 a n1 onde n9Tneste caso .usa-se O fli!-flo!s/L
usando um contador s"ncrono que e;ecute a sequFnciade 0 a T .usa-se O fli!-flo!s/L
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Contadores 5tili6ados e% Circuitos&e%pori6adores Contador de 0 a 78
usando dois contadores ass"ncronos1 sendo um de 0 a T eoutro de 0 a 1 conectados conforme mostrado a seguir .R fli!-flo!s/L
usando dois contadores s"ncronos1 sendo um de d2cada e
outro de 0 a 1 conectados conforme mostrado a seguir .R fli!-flo!s/L
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Contadores 5tili6ados e% Circuitos&e%pori6adores Contador de 1 a 19
uito usado !ara contagem de 'oras4
$ contador s"ncrono 2 o mais utili%ado !ara este caso1 !ois
!ermite facilmente estabelecer o in"cio da contagem
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Rel/gio Digital
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