Objetivos. - Universidad de Concepción

Universidad de Concepción
Facultad de Ingeniería
Depto. Ingeniería Eléctrica
PREINFORME LABORATORIO Nº4
COMUNICACIONES DIGITALES
“Interfaces”
PROFESOR
AYUDANTE
SEMESTRE
AÑO
:
:
:
:
Jorge Carranza Castro
Diego Rojas
Primer semestre
2002
Pr e in for m e N °4 - “ I nt erf ac es ”
Co m un ic ac io n es D ig i ta l es
Índice de contenidos
1.
2.
Objetivos. ................................................................................................................. 3
Conocimientos previos. ............................................................................................ 3
2.1 Interfaces .............................................................................................................. 3
2.2 Estándar RS-232-C y D (EIA/TIA-232 A). ............................................................. 4
2.3 Estándar RS-449 (EIA/TIA-449)............................................................................ 8
2.4 Estándar RS-485 (Enhanced RS-422)................................................................ 10
2.5 Loop de Corriente de 20 mA. .............................................................................. 11
2.6 Estandar V.35 ..................................................................................................... 11
2.7 Estándar EIA-530................................................................................................ 12
2.8 Estándar X.20 y X.21 bis (CCITT)....................................................................... 13
2.9 Estándar X.3, X.28 y X.29 (triple X) .................................................................... 14
2.10 Comparación de velocidades. ......................................................................... 14
2.11 Interfaz Paralela Centronics ............................................................................ 15
2.12 La interfaz IEEE-488 (GPIB). .......................................................................... 16
3. Procedimiento de laboratorio.................................................................................. 17
3.1 Interfaces serie/paralelo...................................................................................... 17
3.2 Utilitarios Software .............................................................................................. 17
Área de TelecomunicacionesI-2002/JACC
2
Pr e in for m e N °4 - “ I nt erf ac es ”
1.
Co m un ic ac io n es D ig i ta l es
Objetivos.
Conocer el modo de funcionamiento y aprender a utilizar los conversores
serial/paralelo.
Conocer y operar las interfaces más utilizadas, como lo son la serial RS232 y
la paralela Centronics.
Identificar los parámetros de importancia en una transmisión de datos.
Aprender a configurar los parámetros básicos del BERT HP 7925A.
!
!
!
!
2.
Conocimientos previos.
2.1
Interfaces
Interfaz :
Se emplea entre entidades disímiles (no parejas, non-peer) y supone la
transferencia física directa de los datos.
Protocolo:
Se emplea en comunicaciones entre entidades parejas (peer-to-peer) y
para la transferencia indirecta de los datos.
DCE: Data Communication Equipment (e. g. modem).
DTE: Data Terminal Equipment (e. g. terminal o computador).
Un dispositivo que comunica datos a través de una línea serial sincrónica o
asincrónica puede ser un DTE o DCE.
En el caso de líneas sincrónicas un DCE provee la señal de clock.
Dispositivo
DTE
Conector
Dispositivos Típicos
Macho
DCE
Hembra
Terminal
PC
Modem
CSU/DSU
Multiplexer
Usualmente se considera al DTE como la fuente de data original en banda base, como
lo es un computador, PLC, instrumentos de medida, etc. Para el caso del DCE, este se
asocia a los equipos que posibilitan la comunicación entre equipos DTE, ya que no es
posible hacerlo en banda base, por diversas condiciones del medio de transmisión.
Considerándose DCE a los equipos que permiten adecuar las señales de banda base
para ser transmitidas a otro DCE, como lo son los distintos tipos de MODEM.
Área de TelecomunicacionesI-2002/JACC
3
Pr e in for m e N °4 - “ I nt erf ac es ”
Co m un ic ac io n es D ig i ta l es
El interfaz físico (capa 1 ISO/OSI) define :
!
!
!
!
Interfaz eléctrico entre DTE - DCE o DTE- DTE.
Procedimientos para establecer, mantener y liberar la conexión física.
Los medios para transmitir en forma transparente una cadena de bits.
Medios para controlar los errores.
Un estándar para interfaces físicos consta de cuatro partes:
! Especificación mecánica de conectores y cables
! Especificación eléctrica (voltajes, impedancias, formas de onda)
! Especificación funcional de cada pin en el conector.
! Especificación de control y transferencia de datos.
2.2
Estándar RS-232-C y D (EIA/TIA-232 A).
!
!
Diseñada para comunicación entre computadores utilizando líneas telefónicas
comerciales y modems.
Utilizando conectores de 25 pines (DB-25), permite la comunicación entre :
DCE (Data Comunication Equipment) : pin 2 como Rx, female conector
DTE (Data Terminal Equipment) : pin 2 como Tx, male conector
Pin
Señal
Nombre
EIA/CCITT/DIN
Descripción
2
Tx Data
TXD
BA/103/D1
Enviar caracteres seriales. No data
state
3
Rx Data
RXD
BA/104/D2
Recibir caracteres seriales.
4
Request
Send
RTS
CA/105/S2
RTS=ON, coloca
transmisión
5
Clear To Send
CTS
CB/106/M2
CTS=ON, indica al DTE que módem está lista
para recibir.
6
Data Set Ready
DSR
CC/107/M1
DSR=ON, indica al DTE que el DCE está en
modo datos.
7
Signal Ground
SGND
AB/102/E2
Tierra común para todas las señales.
8
Carrier Detect
CD
CD/109/M5
CD=ON, indica señal recibida adecuada para
demodulación.
12
Speed Indicator
SPDI
CI/112
Si es ON, selecciona los parámetros de alta
velocidad del DCE
20
Data
Terminal
Ready
DTR
CD/108/S1
DTR=ON, indica al DCE que el DCE está listo
para enviar o recibir.
23
Speed Select
SPDS
CH/111/S4
ON, indica al DCE que la
selecionada es mayor que 600 bps
= Mark
CD=OFF, DTE ignora los caracteres.
To
Área de TelecomunicacionesI-2002/JACC
el
módem
en
modo
velocidad
4
Pr e in for m e N °4 - “ I nt erf ac es ”
Co m un ic ac io n es D ig i ta l es
! Full duplex desbalanceada (1 cable de tierra).
! Largo máximo cable : 60 m. Velocidad máxima 64 Kbps.
2400 bps
9600 bps
38400 bps
56000 bps
60 m
15 m
3.7 m
2.6 m
! Originalmente utilizaba chips MC-1488 (Tx) y MC1489 (Rx) alimentados con " 12 V
para tener niveles de transmisión de " 12 V:
> 3 V Space o “0” ON (go ahead)
< -3V Mark o “1” OFF (stop).
Conector DB-9 alternativo
Pin
I/O
Descripción
Pin DB25 equivalente
1
2
3
4
5
6
7
8
9
<
<
>
>>
DCD
RXD
TXD
DTR
GND
DSR
RTS
CTS
RI
8 DCD
3 RXD
2 TXD
20 DTR
7 GND
6 DSR
4 RTS
5 CTS
22 RI
<
>
<
<
Comunicación en un sentido (Simplex).
! Caso Más simple: Uno transmite, uno recibe.
! Se necesitan sólo dos cables.
2
7
DTE
Área de TelecomunicacionesI-2002/JACC
TxD
SG
2
7
DCE
5
Pr e in for m e N °4 - “ I nt erf ac es ”
Co m un ic ac io n es D ig i ta l es
Handshaking por Hardware para el Control de Flujo
! Sincronización de la transferencia de datos (speed mismatch)
! Se necesitan señales de control: DSR (Data Set Ready) y CTS (Clear to Send)
2
TxD
2
5
CTS
5
6
DSR
6
7
DTE
SG
->
7
DCE
# Si DSR > 0 y CTS > 0 entonces el DCE esta dispuesto a recibir datos.
# Para detener Tx una o ambas deben ser negativas.
3
RxD
3
4
RQS
4
7
SG
7
20
DTE
DTR
20
<-
DCE
# DTR (Data Terminal Ready) debería usarse.
# RQS (Request to Send) no se usa siempre.
Área de TelecomunicacionesI-2002/JACC
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Pr e in for m e N °4 - “ I nt erf ac es ”
Co m un ic ac io n es D ig i ta l es
Comunicación en ambos sentidos (Full Duplex)
2
3
6
7
20
DTE
TxD
RxD
2
3
DSR
6
SG
7
DTR
20
DCE
# Con handshaking primario se necesitan sólo 5 líneas.
# Con handshaking secundario se agregan RQS (4) y CTS (5)
# Se pueden agregar dos líneas adicionales para control de modem:
# CD (Carrier Detect)
# RI (Ring Indicator)
# Esto da un total de nueve líneas y la posibilidad de utilizar conector DB-9.
Null Modems.
# Extensión para utilizar RS-232 sin modems.
# Es necesario cruzar líneas de datos (2 y 3) y las líneas de control.
2
3
4
5
3
2
5
4
2
3
4
5
3
2
5
4
6
7
20
7
6
20
8
7
20
6
20
DTE1
Área de TelecomunicacionesI-2002/JACC
6
DTE2
DTE1
7
DTE2
7
Pr e in for m e N °4 - “ I nt erf ac es ”
2.3
!
!
!
!
Co m un ic ac io n es D ig i ta l es
Estándar RS-449 (EIA/TIA-449)
RS-449 velocidades hasta 10 MHz.
Es una expansión de la RS-232 con mejor inmunidad al ruido
Define dos subestándar: RS-423 y RS-422
Amplitudes de las señales menores que RS-232:
! “0” -> +200 mV a +6 V (circuito A respecto a circuito B)
! “1” -> -200 mV a -6 V (id)
RS-423 (EIA/TIA-423)
!
!
!
!
!
!
Es eléctricamente similar a RS-232. Un conductor por circuito y tierra común.
Define un conector propio y permite interconexión con RS-232C.
Utiliza interfaz desbalanceada.
Ampliamente utilizada en la conexión de terminales Digital.
15 m a 19.6 kHz y 300 m a 1200 Hz.
Crosstalk significativo
Pin
Conector RS-423 de 6 pines para terminales DEC
Señal
Mnemónico
Descripción
2
Transmitted data
TxD +
3
Transmit ground
TxD -
4
Receive ground
RxD -
5
6
Received data
Data set ready
RxD +
DSR
Área de TelecomunicacionesI-2002/JACC
Desde terminal.
Sin transmitir en estado mark (-).
Con control de modem, envía datos solo si DTR y
DSR están ON.
Provee potencial de referencia para las señales
TxD+ y DTR
Provee potencial de referencia para las señales
RxD+ y DSR
Desde terminal.
Hacia el terminal.
Desde un modem : ON dice al terminal que hay una
llamada.
Desde impresora : ON dice al terminal que la
impresora está lista para imprimir
8
Pr e in for m e N °4 - “ I nt erf ac es ”
Co m un ic ac io n es D ig i ta l es
RS-422-A (EIA/TIA-423; CCITT V.11/X.27)
! Permite velocidades mayores: 1 Mbps a 1200m y 10 Mbps a 12 m.
! Utiliza transmisor balanceado y receptor diferencial. Dos conductores por señal (24
AWG mínimum).
! Especifica conector de 37 pines
! Crosstalk reducido
! Uso reducido en implementación “full version”.
! Dispositivos conectados en sistema multidrop (o daisy-chain) deben estar
conectados a un potencial común. Diferencias de potencial en la tierra producirá
errores de transmisión y/o daños.
Implementación práctica : conexión PLC´s a PC´s
# Multidrop system (9 máximo) en un cable con 5 pares trenzados (1200 m
máximo) a 19.2 Kbps.
Belden
9595
Belden
9184
NEC 222P1SLCBT
# Para 300 m de cable : 1 driver (master) y 16 receivers (slaves).
# Salida del driver : " 2 V mínimo.
# Conector : 15 pin male, D-subminiature type, Cannon DA15S
Área de TelecomunicacionesI-2002/JACC
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Pr e in for m e N °4 - “ I nt erf ac es ”
Co m un ic ac io n es D ig i ta l es
Conector RS-422 de 15 pines
Pin N°
1
Nombre Señal
Nombre RS-422
Descripción
Shield
2
3
*
**
4
ATCH *
5
+5 V *
6
RTS -
RTS(A)
7
GND
GND
Signal Ground (0 V)
8
CTS +
CTS(B´)
Clear to Send (in)
9
RxD *
10
RxD -
RD(A´)
11
RxD +
RD(B´)
Receive data (in)
12
TxD -
SD(A)
Transmit common (out)
13
TxD +
SD(B)
Transmit data (out)
14
RTS +
RTS(B)
Request to Send (out)
15
CTS -
CTS(A´)
Clear to Send (in)
Request to Send (out)
Terminating resistor for RxD (120 $) **
Receive common(in)
Señales disponibles en la aplicación (PLC GE Fanuc) pero no incluidas en el estándar.
Resistencia terminadora para RxD necesita conectarse sólo en unidades en los extremos del cable.
2.4
Estándar RS-485 (Enhanced RS-422)
! Al igual que RS-422 utiliza transmisor balanceado y receptor diferencial. Dos
conductores por señal.
! En general RS-422 y RS-485 pueden interconectarse.
! Utiliza conectores más simples.
! Tiene la ventaja que provee operación "7 V en modo común (i.e., el potencial de
tierra puede variar desde -7 V a +7 V entre unidades).
Puerta serial de PLC para modos RS-232/RS-422/RS-485
Área de TelecomunicacionesI-2002/JACC
SHIELD
1
RS-232 TD
2
RS-232 RD
3
RS-232 RTS
4
RS-232 CTS
5
No conection
6
SIGNAL GROUND
7
RS-232 DCD
8
RS-485 SD(A)
9
RS-485 RTS(A)
10
RS-485 CTS(A’)
11
TERMINATION CTS
12
RS-485 RD(A’)
13
14
Reserved
15
Reserved
16
Reserved
17
Reserved
18
Reserved
19
Reserved
20
RS-232 DTR
21
RS-485 SD(B)
22
RS-485 RTS(B)
23
RS-485 CTS(B’)
24
TERMINATION RD
25
RS-485 RD(B’)
10
Pr e in for m e N °4 - “ I nt erf ac es ”
Co m un ic ac io n es D ig i ta l es
En su aplicación como nivel físico (nivel 1) del “fieldbus” FIP (Factory Information
Protocol) auspiciado por la Fieldbus Foundation permite las siguientes velocidades:
2.5
Largo
Máximo
Velocidad de
transferencia [kbps]
1.2 km
600 m
200 m
9.6 / 19.2 / 93.75
187.5
500
Loop de Corriente de 20 mA.
! Introducida en la década de los 60 para conectar instrumentación de terreno.
! Amplio uso en medios industriales hasta la introducción de RS-422/485.
! Utiliza corriente en vez de voltaje para definir niveles lógicos:
“0” = 4 mA
2.6
“1” = 20 mA
Estandar V.35
! La interfaz V.35 es recomendada para velocidades hasta 48 kbps.
! En la práctica, puede usarse hasta velocidades de 4 Mbps
! El conector estándar es del tipo Winchester de 34 pines
Área de TelecomunicacionesI-2002/JACC
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Pr e in for m e N °4 - “ I nt erf ac es ”
Co m un ic ac io n es D ig i ta l es
Pinout conector Winchester 34-pines interfaz DTE EIA-V35
Winchester-34 pin
A
B
C
D
E
F
H
K
P
S
R
T
U
W
V
X
Y
AA
2.7
Señal
Dirección
Frame GND
Circuit GND
RTS
CTS
DSR
RLSD
DTR
LT
SD+
SDRD+
RDSCTE+
SCTESCR+
SCRSCT+
SCT-
"
#
#
#
"
"
"
"
#
#
"
"
#
#
#
#
Estándar EIA-530
!
!
!
!
!
Utiliza transmisión balanceada
Provee mayores velocidades y distancia que EIA/TIA-449
Utiliza el conector DB-25 del EIA/TIA-232 en lugar del DB-37
Aplica las mismas especificaciones eléctricas del EIA/TIA-422 y 423
La especificación recomienda velocidades máximas de 2 Mbps. Sin embargo puede
utilizarse a 4 Mbps a distancias menores.
! El cable EIA-530 está disponible en modo DTE solamente. El extremo de la red del
cable es un conector DB-25 del estándar EIA-232.
Pinout conector DTE EIA-530
DB-25 Pin
Señal
Dirección DTE DCE
2
14
3
16
4
19
5
13
6
22
1
8
10
15
12
17
9
18
7
20
23
24
11
BA(A), TXD+
BA(B), TXDBB(A), RXD+
BB(B), RXDCA(A), RTS+
CA(B), RTSCB(A), CTSCB(B), CTSCC(A), DSR+
CC(B), DSRBlindaje
"
"
#
#
"
"
#
#
#
#
CF(A), DCD+
CF(B), DCDDB(A), TXC+
DB(B), TXCDD(A), RXC+
DD(B), RXCLL
Circuit_GND
CD(A), DTR+
CD(B), DTRDA(A), TXCE+
DA(B), TXCE-
#
#
#
#
"
"
"
"
"
"
Área de TelecomunicacionesI-2002/JACC
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Pr e in for m e N °4 - “ I nt erf ac es ”
2.8
Co m un ic ac io n es D ig i ta l es
Estándar X.20 y X.21 bis (CCITT)
! Estándar X.21 : Interfaz de propósito general para comunicación de datos entre
DTE-DCE operado en modo serial sincrónico en redes públicas de datos.
! Las características eléctricas están especificadas por los estándares X.26 (no
equilibrados) y X.27 (equilibrados).
! X.27 soporta velocidades de hasta 10 Mbps en cables de hasta 10 m. y 100
kbps en cables de hasta 1000 m. utilizando un conector DB-15.
! Por compatibilidad especifica adicionalmente los interfaces V.24/V.28 para
velocidades hasta 9.6 kbps. (equivalente a RS-232-C) y el interfaz V.35 para
velocidades mayores a 9.6 kbps. (modo balanceado).
! Utilizada por la recomendación X.25 para redes públicas de conmutación de
paquetes.
DB-15 Pin
Señal
Dirección
1
2
9
3
10
4
11
5
12
6
13
8
Shield
Shiel GND
Transmit +
Transmit Control +
Control Receive +
Receive Indication +
Indication Timming +
Timming Control GND
"
"
"
"
#
#
#
#
#
#
-
Pinout conector DTE X.21
! Estándar X.20 : Similar a X.21 pero para aplicaciones asíncronas.
! Compatible con V.24/V.28.
Área de TelecomunicacionesI-2002/JACC
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Pr e in for m e N °4 - “ I nt erf ac es ”
2.9
Co m un ic ac io n es D ig i ta l es
Estándar X.3, X.28 y X.29 (triple X)
! Permite a terminales asíncronos que no soportan X.25 acceder a las redes de
conmutación de paquetes X.25 a través de un ensamblador/desensamblador de
paquetes (PAD).
! X.3 define la función básica de un PAD
! X.28 define los procedimientos por los que un DTE intercambia información
con un PAD.
! X.29 define los procedimientos por los que un PAD intercambia información de
control y datos con un DTE X.25
2.10 Comparación de velocidades.
EIA/TIA-232
Distancia
Rate (bps)
2400
4800
9600
19200
38400
56000
1544000
(T1)
Pies
200
100
50
25
12
8.6
-
Área de TelecomunicacionesI-2002/JACC
Metros
60
30
15
7.6
3.7
2.6
-
EIA/TIA-449, X.21, V.35, EIA-530
Distancia
Pies
4100
2050
1025
513
256
102
50
Metros
1250
625
213
156
78
31
15
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Pr e in for m e N °4 - “ I nt erf ac es ”
Co m un ic ac io n es D ig i ta l es
2.11 Interfaz Paralela Centronics
! Utiliza los niveles lógicos 0 - 5 V
! Permite distancias en el orden de 1 - 2 m. Con drivers especiales puede utilizar
cables de 8 m.
Pin
Nombre señal
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
- STROBE
+ DATA1
+ DATA2
+ DATA3
+ DATA4
+ DATA5
+ DATA6
+ DATA7
+ DATA8
- ACK
+ BUSY
+ PE (Paper out)
- BUSY
NC
NC
0v
GROUND
NC
Direcc.
>
>
>
>
>
>
>
>
>
<
<
<
<
Pin
Nombre señal
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
0V (return 1)
0V (return 2)
0V (return 3)
0V (return 4)
0V (return 5)
0V (return 6)
0V (return 7)
0V (return 8)
0V (return 9)
0V (return 10)
0V (return 11)
0V
NC
- FAULT
- INIT
NC
NC
NC
Direcc.
<
>
Ejemplo de la operación Normal y contención de la transmisión de nuevos datos
Bus
STROBE
ACK
Bus
STROBE
BUSY
ACK
! El estándar original era unidireccional, pero actualmente la llamada Enhanced
Parallel Port (EPP) es bidireccional y permite transferencias de datos de hasta 750
Kbps.
Área de TelecomunicacionesI-2002/JACC
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Pr e in for m e N °4 - “ I nt erf ac es ”
Co m un ic ac io n es D ig i ta l es
2.12 La interfaz IEEE-488 (GPIB).
! Permite la interconexión de un computador con instrumentación programable y
opcionalmente impresoras y plotters.
! El número máximo de unidades interconectadas es 15.
! El largo total de cable de interconexión no puede exceder 20 m con un largo máximo
entre dos unidades consecutivas de 2 m.
! La velocidad máxima de transferencia es de 1 MBps
! Utiliza un sistema de interconexión tipo daisy-chain.
! Utiliza niveles TTL compatibles con lógica negativa.
Pin
Señal
Pin
Señal
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
DIO1
DIO2
DIO3
DIO4
EOI
DAV
NFRD
NDAC
IFC
SRQ
ATN
General Shield
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
DIO5
DIO6
DIO7
DIO8
REN
GND6
GND7
GND8
GND9
GND10
GND11
Logical Ground
! Data bus : líneas DIO1 - DIO8
! Handshaking bus : DAV (Data Valid), NRFD (Not Ready For Data), NDAC (Not Data
Accepted).
! Control Bus : ATN (ATentioN), IFC (InterFace Clear), EOI (End Or Identify), REN
(Remote Enable), SQR (Service ReQuest).
Área de TelecomunicacionesI-2002/JACC
16
Pr e in for m e N °4 - “ I nt erf ac es ”
Co m un ic ac io n es D ig i ta l es
3.
Procedimiento de laboratorio
3.1
Interfaces serie/paralelo
Para el desarrollo del laboratorio se utilizarán las interfaces serie/paralelo Intellicom
Quick-Link, IBM 79F4758 y una interfaz “Made in Home”.
1) Montar el siguiente Setup:
RS 232-C
HP 4925A
BER
Centronics
Conversor
Serial/paralelo
Impresora
2) Configurar los parámetros de velocidad, paridad, largo de palabra y handshaking de
la interface Quick-Link.
3) Configurar el BERT HP 4925A para generar el mensaje de prueba FOX. Los
parámetros de la configuración del BERT deberán ser los mismos utilizados en la
configuración de la interface (consultar manual).
4) Verificar el funcionamiento de Setup.
5) Utilizando el mismo setup, intercambie la interface Quick-Link por la IBM 79F4758,
en la cual tendrá que identificar (sin la ayuda del manual) las combinaciones de los
dip-switch que permiten configurar los parámetros de comunicación.
Nota: Tenga especial cuidado con la alimentación de la interfaz y no manipule el
switch “232/422”.
6) Verifique la comunicación y anote las combinaciones de los dip-switch.
7) Utilizando el mismo setup, intercambie la interface IBM 79F4758 por la “Made in
Home”, la cual tiene fijos los parámetros de comunicación.
8) Verifique la comunicación.
3.2
Utilitarios Software
1) Ejecutar en un computador el tutorial RS 232-C y familiarizarse completamente con
el handshaking (señales de datos y señales de control).
2) Ejecutar la aplicación Checkit. Verificar la configuración del sistema, las
interrupciones (IRQ), estatus de todos los puertos de comunicación (seriales y
paralelos).
Área de TelecomunicacionesI-2002/JACC
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