CN114531314B - 航天领域大数据可靠传输的方法、电子设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及航天领域大数据可靠传输的方法，解决航空航天领域，保证信息传输可靠，高效地进行批量传输数据的问题，采用双总线组网机制，包括块数据传输写消息过程和块数据传输读消息过程，本发明采用数据组校验和文件校验两级校验方法，保证数据传输的效率及可靠性，采用双路实时冗余CAN总线实现多智能单机内部通信，两条总线指令及数据实时对等传输，任何一路故障均不影响***通信，且判断和恢复可交替互补，无判断周期和恢复时间，实时性高，可靠性大大提高；采用了双冗余CAN总线实现多智能单机内部通信，通信速率加倍，不同指令和数据可交错传输，对指令响应延迟明显降低，大大提高了***对指令的响应快速性。
Description
【技术领域】
本发明涉及到数据传输的技术领域，尤其涉及到航天领域大数据可靠传输的方法、电子设备及存储介质。
【背景技术】
CAN(Controller Area Network,控制器局域网)总线是一种多线路网络通信***，自1986年德国BOSCH(博世)公司研究开发推出以来，现已成为ISO国际标准化的串行通信协议，CAN总线的高性能和可靠性已被认同，较低的成本与极高的总线利用率，使其被广泛地应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面。CAN属于现场总线的范畴，它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。与一般的通信总线相比,CAN总线的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性。由于其良好的性能及独特的设计，CAN总线越来越受到人们的重视。它在汽车领域上的应用是最广泛的，世界上一些著名的汽车制造厂商都采用了CAN总线来实现汽车内部控制***与各检测和执行机构间的数据通信。同时，由于CAN总线本身的特点，其应用范围已不再局限于汽车行业，而向自动控制、航空航天、航海、过程工业、机械工业、纺织机械、农用机械、机器人、数控机床、医疗器械及传感器等领域发展。
在航天航空领域，目前涉及到CAN组网大量数据的传输，主要是通过CAN协议本身的消息id来进行握手的。这种方式，在少量消息传输的过程中比较可靠有效。但是涉及到大数据块需要传输处理的时候，缺乏一种有效的机制，来保证大数据块传输的可靠性。在航天***应用中，经常需要批量传输CAN数据，如批数据装订、文件上传、在线升级等使用场合。那么如何保证数据传输的可靠性，是很有必要的。因此，提供一种航天领域大数据可靠传输的方法、电子设备及存储介质有重要意义。
【发明内容】
本发明的目的在于提供航天领域大数据可靠传输的方法、电子设备及存储介质，解决在航空航天领域，在保证信息传输可靠的前提下，高效地进行批量传输数据的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种航天领域大数据可靠传输的方法，采用双总线组网机制，包括地面控制总线和测试总线，所述方法包括块数据传输写消息过程和块数据传输读消息过程，所述块数据传输写消息过程包括以下步骤：
步骤A，地面控制***发送装订指令，箭上单机接收并回复相应的装订指令回应，所述地面控制***在设定时间内是否接收所述装订指令回应；
步骤B，所述地面控制***接收所述回应，则发送装订数据；
步骤C，所述箭上单机接收所述装订数据并判断是否接收到数据校验指令，若所述箭上单机接收到所述数据校验指令，则进行数据校验，并发送相应的回应；
步骤D，所述地面控制***判断所述回应确定所述装订数据是否正确，若正确则查询余下装订数据；
步骤E，当所述地面控制***数据装订完毕，则发送文件校验指令至所述箭上单机，所述箭上单机进行文件校验，并发送相应的回应；
步骤F，所述地面控制***判断所述回应确定所述文件校验是否正确，若正确则所述地面控制***发送擦除flash指令，所述箭上单机擦除flash，并发送相应的回应；
步骤G，所述地面控制***判断所述回应确定所述flash擦除是否正确，若正确则发送写入flash指令，所述箭上单机写入flash，并发送相应的回应；
步骤H，所述地面控制***判断所述回应确定所述flash写入是否正确，若正确则结束写消息过程；
所述块数据传输读消息过程包括以下步骤：
步骤a，地面控制***发送读取指令，箭上单机接收并回复相应的读取指令回应，所述地面控制***在设定时间内是否接收所述读取指令回应；；
步骤b，若所述地面控制***在设定时间内接收所述读取回应，则箭上单机发送数据，地面控制***接收数据；
步骤c，所述地面控制***发送校验指令，若所述箭上单机接收到所述数据校验指令，则进行数据校验，并发送相应的回应；
步骤d，所述地面控制***判断所述回应确定所述读取数据是否正确，若正确则查询余下读取数据；
步骤e，当所述地面控制***数据读取完毕，则发送文件校验指令至所述箭上单机，所述箭上单机进行文件校验，并发送相应的回应；
步骤f，所述地面控制***判断所述回应确定所述文件校验是否正确，若正确则结束读消息过程。
进一步的，
所述步骤A包括步骤A1，若所述地面控制***未在设定时间内接收到所述装订指令回应，则所述地面控制***重新发送装订指令。
进一步的，
所述步骤D包括步骤D1，若不正确则所述地面控制***重新发送装订数据。
进一步的，
所述步骤E包括步骤E1，若所述地面控制***数据装订未完毕，则所述地面控制***继续发送装订数据；
进一步的，
所述步骤F包括步骤F1，若不正确则所述地面控制***重新发送擦除flash指令。
进一步的，
所述步骤G包括步骤G1，若不正确则所述地面控制***重新发送写入flash指令。
进一步的，
所述步骤H包括步骤H1，若不正确则所述地面控制***重新发送写入flash指令。
进一步的，
所述步骤a包括步骤a1，若所述地面控制***在设定时间内未接收到所述读取指令，则所述地面控制***重新发送读取指令。
进一步的，
所述步骤d包括步骤d1，若不正确则所述地面控制***重新发送读取指令。
进一步的，
所述步骤e包括骤e1，若所述地面控制***数据读取未完毕，则所述地面控制***继续发送读取指令。
进一步的，
所述步骤f包括步骤f1，若不正确则所述地面控制***重新发送读取指令。
本申请还包括一种电子设备，包括：存储器以及一个或多个处理器；
其中，所述存储器与所述一个或多个处理器通信连接，所述存储器中存储有可被所述一个或多个处理器执行的指令，所述指令被所述一个或多个处理器执行时，所述电子设备用于实现航天领域大数据可靠传输的方法。
还包括一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机可执行指令，当所述计算机可执行指令被计算装置执行时，可用来实现航天领域大数据可靠传输的方法。
本发明实现的有益效果在于：
(1)本发明提供的在航天领域大数据可靠传输的方法采用数据组校验和文件校验两级校验方法，数据组校验可以将数据拆分成数据组进行分组校验，可及时发现传输错误，且发现错误无需重新传输整个文件，仅重传该错误数据组，不会影响整个传输过程，数据组校验完成后再通过文件校验，整体校验，保证数据传输的效率及可靠性；该验证方法无需对整个数据文件进行回读比较就可以实现数据的有效传输与验证，极大节约了通讯成本；
(2)在伺服***内部设计高可靠冗余通信网络，解决分布式控制需求难题，实现多路伺服机构的控制驱动及协调工作；
(3)采用双路实时冗余CAN总线实现多智能单机内部通信，两条总线指令及数据实时对等传输，任何一路故障均不影响***通信，且判断和恢复可交替互补，无判断周期和恢复时间，实时性高，可靠性大大提高；
(4)采用了双冗余CAN总线实现多智能单机内部通信，通信速率加倍，不同指令和数据可交错传输，对指令响应延迟明显降低，大大提高了***对指令的响应快速性。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本说明书各实施例中涉及的技术方案对应附图加以简单说明，显而易见的，本说明书中所描述的附图仅仅是本发明的一些可能的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出任何创造性劳动的基础上，可以依据以下附图获得与本发明技术方案相同或相似的其他附图。
附图1是本发明的航天领域大数据可靠传输的方法在一实施例中的块数据传输写消息流程示意图；
附图2是本发明的航天领域大数据可靠传输的方法在另一个实施例中的块数据传输读消息流程示意图；
【具体实施方式】
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
参阅附图1所示的航天领域大数据可靠传输的方法在一实施例中的块数据传输写消息流程示意图，所述块数据传输写消息过程包括以下步骤：
步骤A，地面控制***发送装订指令，箭上单机接收并回复相应的装订指令回应，所述地面控制***在设定时间内是否接收所述装订指令回应；
步骤B，所述地面控制***接收所述回应，则发送装订数据；
步骤C，所述箭上单机接收所述装订数据并判断是否接收到数据校验指令，若所述箭上单机接收到所述数据校验指令，则进行数据校验，并发送相应的回应；
步骤D，所述地面控制***判断所述回应确定所述装订数据是否正确，若正确则查询余下装订数据；
步骤E，当所述地面控制***数据装订完毕，则发送文件校验指令至所述箭上单机，所述箭上单机进行文件校验，并发送相应的回应；
步骤F，所述地面控制***判断所述回应确定所述文件校验是否正确，若正确则所述控制***发送擦除flash指令，所述箭上单机擦除flash，并发送相应的回应；
步骤G，所述地面控制***判断所述回应确定所述flash擦除是否正确，若正确则发送写入flash指令，所述箭上单机写入flash，并发送相应的回应；
步骤H，所述地面控制***判断所述回应确定所述flash写入是否正确，若正确则结束写消息过程。
进一步地，本发明一种基于CAN总线大数据传输的方法的较佳的实施例中，所述步骤A包括步骤A1，若所述地面控制***未在设定时间内接收到所述装订指令回应，则所述地面控制***重新发送装订指令。
进一步地，本发明一种航天领域大数据可靠传输的方法的较佳的实施例中，所述步骤D包括步骤D1，若不正确则所述地面控制***重新发送装订数据。
进一步地，本发明一种航天领域大数据可靠传输的方法的较佳的实施例中，所述步骤E包括骤E1，若所述地面控制***数据装订未完毕，则所述地面控制***继续发送装订数据。
进一步地，本发明一种航天领域大数据可靠传输的方法的较佳的实施例中，所述步骤E包括骤E2，若不正确则所述地面控制***重新发送装订数据。
进一步地，本发明一种航天领域大数据可靠传输的方法的较佳的实施例中，所述步骤F包括步骤F1，若不正确则所述地面控制***重新发送擦除flash指令。
进一步地，本发明一种航天领域大数据可靠传输的方法的较佳的实施例中，所述步骤G包括步骤G1，若不正确则所述地面控制***重新发送写入flash指令。
进一步地，本发明一种航天领域大数据可靠传输的方法的较佳的实施例中，所述步骤H包括步骤H1，若不正确则所述地面控制***重新发送写入flash指令。
参阅附图2所示的航天领域大数据可靠传输的方法在另一实施例中的块数据传输读消息流程示意图，所述块数据传输读消息过程包括以下步骤：
步骤a，地面控制***发送读取指令，箭上单机接收并回复相应的读取指令回应，所述地面控制***在设定时间内是否接收所述读取指令回应；；
步骤b，若所述地面控制***在设定时间内接收所述读取回应，则箭上单机发送数据，地面控制***接收数据；
步骤c，所述地面控制***发送校验指令，若所述箭上单机接收到所述数据校验指令，则进行数据校验，并发送相应的回应；
步骤d，所述地面控制***判断所述回应确定所述读取数据是否正确，若正确则查询余下读取数据；
步骤e，当所述地面控制***数据读取完毕，则发送文件校验指令至所述箭上单机，所述箭上单机进行文件校验，并发送相应的回应；
步骤f，所述地面控制***判断所述回应确定所述文件校验是否正确，若正确则结束读消息过程。
进一步地，本发明一种航天领域大数据可靠传输的方法的较佳的实施例中，所述步骤a包括步骤a1，若所述箭上单机未接收到所述读取指令，则所述地面控制***发送读取指令。
进一步地，本发明一种航天领域大数据可靠传输的方法的较佳的实施例中，所述步骤d包括步骤d1，若不正确则所述地面控制***重新发送读取指令。
进一步地，本发明一种航天领域大数据可靠传输的方法的较佳的实施例中，所述步骤e包括骤e1，若所述地面控制***数据读取未完毕，则所述地面控制***继续发送读取指令。
进一步地，本发明一种航天领域大数据可靠传输的方法的较佳的实施例中，所述步骤f包括步骤f1，若不正确则所述地面控制***重新发送读取指令。
地面控制***与多个箭上单机等若干设备通过CAN总线网络组网，采用双总线组网机制。本发明以程序在线升级为应用场景，地面控制***与各箭上单机通过批量传输升级文件，以实现对各单机的在线升级过程。
控制总线负责核心单机节点控制信息的传输，保证重要信息传输的实时性与可靠性。测试总线作为控制总线的冗余总线，除传输核心单机的控制信息外，还传输各单机节点的测量数据，同时完成各电池节点的控制命令传输与反馈。单机节点在收到控制信息后，无论信息来自哪条总线，首先确认是否为重复信息，如果不是重复信息则执行动作。
为保证总线为负载较低，总线速率设定为500Kbps，要求各单机节点的时钟晶振为8MHz的整数倍，时间片分配方案如下表所示。
表1总线速率时间片分配表
注：位时间tBit＝1s/500kbps＝2000ns/bit；晶振时钟周期T＝1s/8MHz＝125ns。
控制***CAN总线通讯采用CAN2.0B标准的扩展帧格式。不遵循此规范的ID为非法指令，终端节点应予以丢弃或上报异常。
箭上消息根据待传输的有效数据长度，由一个或多个CAN总线数据帧完成传输。组成一条消息的不同数据帧拥有相同的消息代号，数据帧编号从0开始依次增长。
针对每个数据帧的8字节数据域，CAN总线的字节发送顺序为先发送低字节，再发送高字节，每个字节的8位则先发送高位，再发送低位。
总线协议针对数据域的编码与存储方式遵循小端模式，低字节保存在低地址中，高字节保存在高地址中。对8位的单字节数据编码遵循数据高位放在字节高位，数据低位放在字节低位的模式。
CAN总线是一个广播通用通道，各类信息均在总线上传输，为了避免无关信息对各执行节点产生干扰，各节点单机必须对CAN总线节点信息进行过滤处理，只响应与本节点相关信息。
在整个CAN总线网络中，通过CAN总线控制器的标识符过滤功能，利用数据帧ID的D10～D15是否与本设备节点编号一致来过滤无关消息。
一种电子设备，包括：
存储器以及一个或多个处理器；
其中，所述存储器与所述一个或多个处理器通信连接，所述存储器中存储有可被所述一个或多个处理器执行的指令，所述指令被所述一个或多个处理器执行时，所述电子设备用于实现如以上任一项所述的方法。
具体地，处理器和存储器可以通过总线或者其他方式连接，以通过总线连接为例。处理器可以为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)。处理器还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable GateArray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。
存储器作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例中的级联渐进网络等。处理器通过运行存储在存储器中的非暂态软件程序/指令以及功能模块，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理。
存储器可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作***、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络(比如通过通信接口)连接至处理器。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机可执行指令，当所述计算机可执行指令被计算装置执行时，可用来实现如以上任一项所述的方法。
前述的计算机可读取存储介质包括以存储如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据等信息的任何方式或技术来实现的物理易失性和非易失性、可移动和不可移动介质。计算机可读取存储介质具体包括，但不限于，U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、闪存或其他固态存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)、HD-DVD、蓝光(Blue-Ray)或其他光存储设备、磁带、磁盘存储或其他磁性存储设备、或能用于存储所需信息且可以由计算机访问的任何其他介质。
尽管此处所述的主题是在结合操作***和应用程序在计算机***上的执行而执行的一般上下文中提供的，但本领域技术人员可以认识到，还可结合其他类型的程序模块来执行其他实现。一般而言，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、组件、数据结构和其他类型的结构。本领域技术人员可以理解，此处所述的本主题可以使用其他计算机***配置来实践，包括手持式设备、多处理器***、基于微处理器或可编程消费电子产品、小型计算机、大型计算机等，也可使用在其中任务由通过通信网络连接的远程处理设备执行的分布式计算环境中。在分布式计算环境中，程序模块可位于本地和远程存储器存储设备的两者中。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所本申请的实施例描述的各示例的单元及方法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对原有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。
综上所述，本发明这种基于CAN总线大数据传输的方法在伺服***内部设计高可靠冗余通信网络，解决分布式控制需求难题，实现多路伺服机构的控制驱动及协调工作；采用双路实时冗余CAN总线实现多智能单机内部通信，两条总线指令及数据实时对等传输，任何一路故障均不影响***通信，且判断和恢复可交替互补，无判断周期和恢复时间，实时性高，可靠性大大提高；采用了双冗余CAN总线实现多智能单机内部通信，通信速率加倍，不同指令和数据可交错传输，对指令响应延迟明显降低，大大提高了***对指令的响应快速性。
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
Claims (13)
1.一种航天领域大数据可靠传输的方法，其特征在于，采用双总线组网机制，包括控制总线和测试总线，所述方法包括块数据传输写消息过程和块数据传输读消息过程，所述块数据传输写消息过程包括以下步骤：
步骤A，地面控制***发送装订指令，箭上单机接收并回复相应的装订指令回应，所述地面控制***在设定时间内是否接收所述装订指令回应；
步骤B，所述地面控制***接收所述回应，则发送装订数据；
步骤C，所述箭上单机接收所述装订数据并判断是否接收到数据校验指令，若所述箭上单机接收到所述数据校验指令，则进行数据校验，并发送相应的回应；
步骤D，所述地面控制***判断所述回应确定所述装订数据是否正确，若正确则查询余下装订数据；
步骤E，当所述地面控制***数据装订完毕，则发送文件校验指令至所述箭上单机，所述箭上单机进行文件校验，并发送相应的回应；
步骤F，所述地面控制***判断所述回应确定所述文件校验是否正确，若正确则所述地面控制***发送擦除flash指令，所述箭上单机擦除flash，并发送相应的回应；
步骤G，所述地面控制***判断所述回应确定所述flash擦除是否正确，若正确则发送写入flash指令，所述箭上单机写入flash，并发送相应的回应；
步骤H，所述地面控制***判断所述回应确定所述flash写入是否正确，若正确则结束写消息过程；
所述块数据传输读消息过程包括以下步骤：
步骤a，地面控制***发送读取指令，箭上单机接收并回复相应的读取指令回应，所述地面控制***在设定时间内是否接收所述读取指令回应；
步骤b，若所述地面控制***在设定时间内接收所述读取指令回应，则箭上单机发送数据，地面控制***接收数据；
步骤c，所述地面控制***发送校验指令，若所述箭上单机接收到所述数据校验指令，则进行数据校验，并发送相应的回应；
步骤d，所述地面控制***判断所述回应确定所述数据的读取是否正确，若正确则查询余下读取数据；
步骤e，当所述地面控制***数据读取完毕，则发送文件校验指令至所述箭上单机，所述箭上单机进行文件校验，并发送相应的回应；
步骤f，所述地面控制***判断所述回应确定所述文件校验是否正确，若正确则结束读消息过程。
2.根据权利要求1所述的航天领域大数据可靠传输的方法，其特征在于，所述步骤A包括步骤A1，若所述地面控制***未在设定时间内接收到所述装订指令回应，则所述地面控制***重新发送装订指令。
3.根据权利要求1所述的航天领域大数据可靠传输的方法，其特征在于，所述步骤D包括步骤D1，若不正确则所述地面控制***重新发送装订数据。
4.根据权利要求1所述的航天领域大数据可靠传输的方法，其特征在于，所述步骤E包括步骤E1，若所述地面控制***数据装订未完毕，则所述地面控制***继续发送装订数据。
5.根据权利要求1所述的航天领域大数据可靠传输的方法，其特征在于，所述步骤F包括步骤F1，若不正确则所述地面控制***重新发送擦除flash指令。
6.根据权利要求1所述的航天领域大数据可靠传输的方法，其特征在于，所述步骤G包括步骤G1，若不正确则所述地面控制***重新发送写入flash指令。
7.根据权利要求1所述的航天领域大数据可靠传输的方法，其特征在于，所述步骤H包括步骤H1，若不正确则所述地面控制***重新发送写入flash指令。
8.根据权利要求1所述的航天领域大数据可靠传输的方法，其特征在于，所述步骤a包括步骤a1，若所述地面控制***在设定时间内未接收到所述读取指令，则所述地面控制***重新发送读取指令。
9.根据权利要求1所述的航天领域大数据可靠传输的方法，其特征在于，所述步骤d包括步骤d1，若不正确则所述地面控制***重新发送读取指令。
10.根据权利要求1所述的航天领域大数据可靠传输的方法，其特征在于，所述步骤e包括骤e1，若所述地面控制***数据读取未完毕，则所述地面控制***继续发送读取指令。
11.根据权利要求1所述的航天领域大数据可靠传输的方法，其特征在于，所述步骤f包括步骤f1，若不正确则所述地面控制***重新发送读取指令。
12.一种电子设备，其特征在于，包括：
存储器以及一个或多个处理器；
其中，所述存储器与所述一个或多个处理器通信连接，所述存储器中存储有可被所述一个或多个处理器执行的指令，所述指令被所述一个或多个处理器执行时，所述电子设备用于实现如权利要求1~11任一项所述的方法。
13.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机可执行指令，当所述计算机可执行指令被计算装置执行时，可用来实现如权利要求1~11任一项所述的方法。
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