STM32标准库ADC和DMA知识点总结

目录

前言

一、ADC模数转换器

(1)AD单通道

(2)AD多通道

二、DMA原理和应用

(1)DMA数据转运(内存到内存)

(2)DMA+AD多同道(外设到内存)


前言

最近想重温一下32标准库的内容,所以打算写几篇博客梳理一遍之前学过的知识点,图片和代码都是参考江科大的,江科大32教程非常不错,不管是小白还是大佬想学习32标准库都可以看他b站的课程。

一、ADC模数转换器

ADC简介:

逐次逼近型ADC:

ADC框图:

ADC基本结构:

输入通道:

通道

ADC1

ADC2

ADC3

通道0

PA0

PA0

PA0

通道1

PA1

PA1

PA1

通道2

PA2

PA2

PA2

通道3

PA3

PA3

PA3

通道4

PA4

PA4

PF6

通道5

PA5

PA5

PF7

通道6

PA6

PA6

PF8

通道7

PA7

PA7

PF9

通道8

PB0

PB0

PF10

通道9

PB1

PB1

通道10

PC0

PC0

PC0

通道11

PC1

PC1

PC1

通道12

PC2

PC2

PC2

通道13

PC3

PC3

PC3

通道14

PC4

PC4

通道15

PC5

PC5

通道16

温度传感器

通道17

内部参考电压

单次转换,非扫描模式:

连续转换,非扫描模式:

单次转换,扫描模式:

连续转换,扫描模式:

触发控制:

数据对齐:

转换时间:

校准:

硬件电路:

(1)AD单通道

面包板接线图:

代码示例:

AD.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header/*** 函    数:AD初始化* 参    数:无* 返 回 值:无*/
void AD_Init(void)
{/*开启时钟*/RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);	//开启ADC1的时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);	//开启GPIOA的时钟/*设置ADC时钟*/RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);						//选择时钟6分频,ADCCLK = 72MHz / 6 = 12MHz/*GPIO初始化*/GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);					//将PA0引脚初始化为模拟输入/*规则组通道配置*/ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_0, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5);		//规则组序列1的位置,配置为通道0/*ADC初始化*/ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;						//定义结构体变量ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;		//模式,选择独立模式,即单独使用ADC1ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;	//数据对齐,选择右对齐ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;	//外部触发,使用软件触发,不需要外部触发ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;		//连续转换,失能,每转换一次规则组序列后停止ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;			//扫描模式,失能,只转换规则组的序列1这一个位置ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;					//通道数,为1,仅在扫描模式下,才需要指定大于1的数,在非扫描模式下,只能是1ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);						//将结构体变量交给ADC_Init,配置ADC1/*ADC使能*/ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);									//使能ADC1,ADC开始运行/*ADC校准*/ADC_ResetCalibration(ADC1);								//固定流程,内部有电路会自动执行校准while (ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1) == SET);ADC_StartCalibration(ADC1);while (ADC_GetCalibrationStatus(ADC1) == SET);
}/*** 函    数:获取AD转换的值* 参    数:无* 返 回 值:AD转换的值,范围:0~4095*/
uint16_t AD_GetValue(void)
{ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);					//软件触发AD转换一次while (ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC) == RESET);	//等待EOC标志位,即等待AD转换结束return ADC_GetConversionValue(ADC1);					//读数据寄存器,得到AD转换的结果
}

AD.h

#ifndef __AD_H
#define __AD_Hvoid AD_Init(void);
uint16_t AD_GetValue(void);#endif

main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "AD.h"uint16_t ADValue;			//定义AD值变量
float Voltage;				//定义电压变量int main(void)
{/*模块初始化*/OLED_Init();			//OLED初始化AD_Init();				//AD初始化/*显示静态字符串*/OLED_ShowString(1, 1, "ADValue:");OLED_ShowString(2, 1, "Voltage:0.00V");while (1){ADValue = AD_GetValue();					//获取AD转换的值Voltage = (float)ADValue / 4095 * 3.3;		//将AD值线性变换到0~3.3的范围,表示电压OLED_ShowNum(1, 9, ADValue, 4);				//显示AD值OLED_ShowNum(2, 9, Voltage, 1);				//显示电压值的整数部分OLED_ShowNum(2, 11, (uint16_t)(Voltage * 100) % 100, 2);	//显示电压值的小数部分Delay_ms(100);			//延时100ms,手动增加一些转换的间隔时间}
}

(2)AD多通道

面包板接线:

代码示例:

AD.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header/*** 函    数:AD初始化* 参    数:无* 返 回 值:无*/
void AD_Init(void)
{/*开启时钟*/RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);	//开启ADC1的时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);	//开启GPIOA的时钟/*设置ADC时钟*/RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);						//选择时钟6分频,ADCCLK = 72MHz / 6 = 12MHz/*GPIO初始化*/GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);					//将PA0、PA1、PA2和PA3引脚初始化为模拟输入/*不在此处配置规则组序列,而是在每次AD转换前配置,这样可以灵活更改AD转换的通道*//*ADC初始化*/ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;						//定义结构体变量ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;		//模式,选择独立模式,即单独使用ADC1ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;	//数据对齐,选择右对齐ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;	//外部触发,使用软件触发,不需要外部触发ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;		//连续转换,失能,每转换一次规则组序列后停止ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;			//扫描模式,失能,只转换规则组的序列1这一个位置ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;					//通道数,为1,仅在扫描模式下,才需要指定大于1的数,在非扫描模式下,只能是1ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);						//将结构体变量交给ADC_Init,配置ADC1/*ADC使能*/ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);									//使能ADC1,ADC开始运行/*ADC校准*/ADC_ResetCalibration(ADC1);								//固定流程,内部有电路会自动执行校准while (ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1) == SET);ADC_StartCalibration(ADC1);while (ADC_GetCalibrationStatus(ADC1) == SET);
}/*** 函    数:获取AD转换的值* 参    数:ADC_Channel 指定AD转换的通道,范围:ADC_Channel_x,其中x可以是0/1/2/3* 返 回 值:AD转换的值,范围:0~4095*/
uint16_t AD_GetValue(uint8_t ADC_Channel)
{ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5);	//在每次转换前,根据函数形参灵活更改规则组的通道1ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);					//软件触发AD转换一次while (ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC) == RESET);	//等待EOC标志位,即等待AD转换结束return ADC_GetConversionValue(ADC1);					//读数据寄存器,得到AD转换的结果
}

AD.h

#ifndef __AD_H
#define __AD_Hvoid AD_Init(void);
uint16_t AD_GetValue(uint8_t ADC_Channel);#endif

main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "AD.h"uint16_t AD0, AD1, AD2, AD3;	//定义AD值变量int main(void)
{/*模块初始化*/OLED_Init();				//OLED初始化AD_Init();					//AD初始化/*显示静态字符串*/OLED_ShowString(1, 1, "AD0:");OLED_ShowString(2, 1, "AD1:");OLED_ShowString(3, 1, "AD2:");OLED_ShowString(4, 1, "AD3:");while (1){AD0 = AD_GetValue(ADC_Channel_0);		//单次启动ADC,转换通道0AD1 = AD_GetValue(ADC_Channel_1);		//单次启动ADC,转换通道1AD2 = AD_GetValue(ADC_Channel_2);		//单次启动ADC,转换通道2AD3 = AD_GetValue(ADC_Channel_3);		//单次启动ADC,转换通道3OLED_ShowNum(1, 5, AD0, 4);				//显示通道0的转换结果AD0OLED_ShowNum(2, 5, AD1, 4);				//显示通道1的转换结果AD1OLED_ShowNum(3, 5, AD2, 4);				//显示通道2的转换结果AD2OLED_ShowNum(4, 5, AD3, 4);				//显示通道3的转换结果AD3Delay_ms(100);			//延时100ms,手动增加一些转换的间隔时间}
}

 HAL库实验可看:STM32 ADC介绍和应用_mq-4 adc-CSDN博客

二、DMA原理和应用

DMA简介:

存储器映像:

RAM:随机存取存储器(英语:Random Access Memory,缩写:RAM),也叫主存,是与CPU直接交换数据的内部存储器。

ROM:(只读内存(Read-Only Memory)简称)英文简称ROM。ROM所存数据,一般是装入整机前事先写好的,整机工作过程中只能读出,而不像随机存储器那样能快速地、方便地加以改写。

DMA框图:

DMA基本结构:

DMA请求:

数据宽度与对齐:简单来说就是高位补零或者取高位舍低位

数据转运+DMA:

ADC扫描模式+DMA:

(1)DMA数据转运(内存到内存)

DMA.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device headeruint16_t MyDMA_Size;					//定义全局变量,用于记住Init函数的Size,供Transfer函数使用/*** 函    数:DMA初始化* 参    数:AddrA 原数组的首地址* 参    数:AddrB 目的数组的首地址* 参    数:Size 转运的数据大小(转运次数)* 返 回 值:无*/
void MyDMA_Init(uint32_t AddrA, uint32_t AddrB, uint16_t Size)
{MyDMA_Size = Size;					//将Size写入到全局变量,记住参数Size/*开启时钟*/RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);						//开启DMA的时钟/*DMA初始化*/DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;										//定义结构体变量DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = AddrA;						//外设基地址,给定形参AddrADMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;	//外设数据宽度,选择字节DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Enable;			//外设地址自增,选择使能DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = AddrB;							//存储器基地址,给定形参AddrBDMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;			//存储器数据宽度,选择字节DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;					//存储器地址自增,选择使能DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;						//数据传输方向,选择由外设到存储器DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = Size;								//转运的数据大小(转运次数)DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;							//模式,选择正常模式DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Enable;								//存储器到存储器,选择使能DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium;					//优先级,选择中等DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStructure);							//将结构体变量交给DMA_Init,配置DMA1的通道1/*DMA使能*/DMA_Cmd(DMA1_Channel1, DISABLE);	//这里先不给使能,初始化后不会立刻工作,等后续调用Transfer后,再开始
}/*** 函    数:启动DMA数据转运* 参    数:无* 返 回 值:无*/
void MyDMA_Transfer(void)
{DMA_Cmd(DMA1_Channel1, DISABLE);					//DMA失能,在写入传输计数器之前,需要DMA暂停工作DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Channel1, MyDMA_Size);	//写入传输计数器,指定将要转运的次数DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE);						//DMA使能,开始工作while (DMA_GetFlagStatus(DMA1_FLAG_TC1) == RESET);	//等待DMA工作完成DMA_ClearFlag(DMA1_FLAG_TC1);						//清除工作完成标志位
}

DMA.h

#ifndef __MYDMA_H
#define __MYDMA_Hvoid MyDMA_Init(uint32_t AddrA, uint32_t AddrB, uint16_t Size);
void MyDMA_Transfer(void);#endif

main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "MyDMA.h"uint8_t DataA[] = {0x01, 0x02, 0x03, 0x04};				//定义测试数组DataA,为数据源
uint8_t DataB[] = {0, 0, 0, 0};							//定义测试数组DataB,为数据目的地int main(void)
{/*模块初始化*/OLED_Init();				//OLED初始化MyDMA_Init((uint32_t)DataA, (uint32_t)DataB, 4);	//DMA初始化,把源数组和目的数组的地址传入/*显示静态字符串*/OLED_ShowString(1, 1, "DataA");OLED_ShowString(3, 1, "DataB");/*显示数组的首地址*/OLED_ShowHexNum(1, 8, (uint32_t)DataA, 8);OLED_ShowHexNum(3, 8, (uint32_t)DataB, 8);while (1){DataA[0] ++;		//变换测试数据DataA[1] ++;DataA[2] ++;DataA[3] ++;OLED_ShowHexNum(2, 1, DataA[0], 2);		//显示数组DataAOLED_ShowHexNum(2, 4, DataA[1], 2);OLED_ShowHexNum(2, 7, DataA[2], 2);OLED_ShowHexNum(2, 10, DataA[3], 2);OLED_ShowHexNum(4, 1, DataB[0], 2);		//显示数组DataBOLED_ShowHexNum(4, 4, DataB[1], 2);OLED_ShowHexNum(4, 7, DataB[2], 2);OLED_ShowHexNum(4, 10, DataB[3], 2);Delay_ms(1000);		//延时1s,观察转运前的现象MyDMA_Transfer();	//使用DMA转运数组,从DataA转运到DataBOLED_ShowHexNum(2, 1, DataA[0], 2);		//显示数组DataAOLED_ShowHexNum(2, 4, DataA[1], 2);OLED_ShowHexNum(2, 7, DataA[2], 2);OLED_ShowHexNum(2, 10, DataA[3], 2);OLED_ShowHexNum(4, 1, DataB[0], 2);		//显示数组DataBOLED_ShowHexNum(4, 4, DataB[1], 2);OLED_ShowHexNum(4, 7, DataB[2], 2);OLED_ShowHexNum(4, 10, DataB[3], 2);Delay_ms(1000);		//延时1s,观察转运后的现象}
}

(2)DMA+AD多同道(外设到内存)

面包板接线:

代码示例:

AD_DMA.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device headeruint16_t AD_Value[4];					//定义用于存放AD转换结果的全局数组/*** 函    数:AD初始化* 参    数:无* 返 回 值:无*/
void AD_Init(void)
{/*开启时钟*/RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);	//开启ADC1的时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);	//开启GPIOA的时钟RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);		//开启DMA1的时钟/*设置ADC时钟*/RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);						//选择时钟6分频,ADCCLK = 72MHz / 6 = 12MHz/*GPIO初始化*/GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);					//将PA0、PA1、PA2和PA3引脚初始化为模拟输入/*规则组通道配置*/ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_0, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5);	//规则组序列1的位置,配置为通道0ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_1, 2, ADC_SampleTime_55Cycles5);	//规则组序列2的位置,配置为通道1ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_2, 3, ADC_SampleTime_55Cycles5);	//规则组序列3的位置,配置为通道2ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_3, 4, ADC_SampleTime_55Cycles5);	//规则组序列4的位置,配置为通道3/*ADC初始化*/ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;											//定义结构体变量ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;							//模式,选择独立模式,即单独使用ADC1ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;						//数据对齐,选择右对齐ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;			//外部触发,使用软件触发,不需要外部触发ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;							//连续转换,使能,每转换一次规则组序列后立刻开始下一次转换ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = ENABLE;								//扫描模式,使能,扫描规则组的序列,扫描数量由ADC_NbrOfChannel确定ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 4;										//通道数,为4,扫描规则组的前4个通道ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);											//将结构体变量交给ADC_Init,配置ADC1/*DMA初始化*/DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;											//定义结构体变量DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)&ADC1->DR;				//外设基地址,给定形参AddrADMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord;	//外设数据宽度,选择半字,对应16为的ADC数据寄存器DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;			//外设地址自增,选择失能,始终以ADC数据寄存器为源DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)AD_Value;					//存储器基地址,给定存放AD转换结果的全局数组AD_ValueDMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord;			//存储器数据宽度,选择半字,与源数据宽度对应DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;						//存储器地址自增,选择使能,每次转运后,数组移到下一个位置DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;							//数据传输方向,选择由外设到存储器,ADC数据寄存器转到数组DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 4;										//转运的数据大小(转运次数),与ADC通道数一致DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;								//模式,选择循环模式,与ADC的连续转换一致DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;								//存储器到存储器,选择失能,数据由ADC外设触发转运到存储器DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium;						//优先级,选择中等DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStructure);								//将结构体变量交给DMA_Init,配置DMA1的通道1/*DMA和ADC使能*/DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE);							//DMA1的通道1使能ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE);								//ADC1触发DMA1的信号使能ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);									//ADC1使能/*ADC校准*/ADC_ResetCalibration(ADC1);								//固定流程,内部有电路会自动执行校准while (ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1) == SET);ADC_StartCalibration(ADC1);while (ADC_GetCalibrationStatus(ADC1) == SET);/*ADC触发*/ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);	//软件触发ADC开始工作,由于ADC处于连续转换模式,故触发一次后ADC就可以一直连续不断地工作
}

AD_DMA.h

#ifndef __AD_H
#define __AD_Hextern uint16_t AD_Value[4];void AD_Init(void);#endif

main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "AD.h"int main(void)
{/*模块初始化*/OLED_Init();				//OLED初始化AD_Init();					//AD初始化/*显示静态字符串*/OLED_ShowString(1, 1, "AD0:");OLED_ShowString(2, 1, "AD1:");OLED_ShowString(3, 1, "AD2:");OLED_ShowString(4, 1, "AD3:");while (1){OLED_ShowNum(1, 5, AD_Value[0], 4);		//显示转换结果第0个数据OLED_ShowNum(2, 5, AD_Value[1], 4);		//显示转换结果第1个数据OLED_ShowNum(3, 5, AD_Value[2], 4);		//显示转换结果第2个数据OLED_ShowNum(4, 5, AD_Value[3], 4);		//显示转换结果第3个数据Delay_ms(100);							//延时100ms,手动增加一些转换的间隔时间}
}

 HAL库实验可看:STM32DMA原理和应用_stm32dma应用-CSDN博客

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请你设计并实现一个满足 LRU (最近最少使用) 缓存约束的数据结构。 这是一道大厂面试高频出现的算法题&#xff0c;难度为⭐️⭐️⭐️&#xff0c;属于中等&#xff0c;老铁们来一起看看这个题该怎么解&#xff1f; 1. 原题再现 没有废话&#xff0c;翠花&#xff0c;上酸菜&…

JS 添加数组元素( 4种方法 )

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Spring Boot 集成 EasyExcel 3.x

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HZNUCTF -- web

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