简介:面向创龙Kintex-7与TMS320C6678异构开发板的完整资料包,覆盖FPGA与DSP协同开发场景,适合嵌入式工程师、硬件工程师及高校研究人员用于开发环境搭建、高速接口调试和项目原型验证。包内共971个文件,大小约458MB,主要类型包括186个PDF规范文档、96个C源码和57个头文件、66个BIT位流与72个BIN镜像、54个原理图、53个XDC约束以及51个TCL脚本,另有可综合的Verilog代码和ELF/OUT可执行程序,能够支撑从硬件原理、FPGA逻辑到DSP端驱动与启动配置的完整设计链路。内容涵盖DDR存储读写、Aurora高速串行通信等典型例程,并提供可直接导入的开发工程模板和自动化构建脚本,配套数据手册、PCB封装、使用说明等资料,便于二次开发和排错,目录按功能模块分置、检索方便。已有2054人学习下载,特别适合需要快速上手7系列FPGA与C66x DSP平台的开发者作为基础素材库。
1. 创龙Kintex7+TM320C6678资料.zip:拿到手后先搞清这套板卡到底能做什么
做相控阵雷达信号处理或者宽带软件无线电的工程师,应该都有过这种经历:算法仿真跑得飞起,一到硬件联调就卡壳。要么是高速ADC采回来的数据没地方去,要么是DSP算力够但IO进不来。创龙Kintex7+TM320C6678资料.zip这套东西,解决的就是这个命门——用Xilinx Kintex-7 FPGA做前端数据采集和接口扩展,用TI的TM320C6678八核DSP做中后端密集计算,两片芯片通过SRIO或PCIe高速互连组成一条完整的数据流水线。这套资料包的受众很明确:正在选型或者刚拿到评估板的硬件工程师、做信号处理算法的嵌入式软件工程师,以及需要快速搭建原型验证平台的科研人员。资料包里既有原理图和PCB源文件,也有Linux内核源码、CCS下的DSP例程和Vivado下的FPGA工程,不是那种只有一个pdf的敷衍文档包。能拿到这套资料,意味着你不用从零去啃两本上千页的芯片手册,可以直接站在参考设计上改自己的板子。
但资料包内容是丰富的,坑也是真实存在的。版本匹配问题、启动时序问题、SRIO协商失败问题,每一个都能卡住你两三天。下文按我实际做这类FPGA+DSP异构板卡的经验,把从解压资料到跑通最小系统的完整路径拆开讲清楚。
2. 为什么是这个组合:Kintex7与TM320C6678的分工逻辑
2.1 FPGA在前端,DSP在后端:异构数据流的天然分工
Kintex7和C6678这对组合能频繁出现在工业级信号处理板卡上,核心原因是它们各自干了最擅长的事。Kintex7属于Xilinx的中高端7系列FPGA,内部有大量可编程逻辑资源、DSP48E1乘法器切片和高速收发器(GTP),适合做多通道ADC数据采集、数字下变频(DDC)、滤波抽取、FFT预处理这类大吞吐、流水线型的前端处理。它处理的是“数据喷涌”问题,ADC一旦开始采样,数据是以几百Mbyte/s的速度往外面倒的,这种速率下任何通用处理器都扛不住,只有硬件流水线能接住。
TM320C6678则是TI定位于多核DSP的旗舰型号,每颗芯片集成8个C66x核心,主频最高1.25GHz,固定运算能力能到160GMACs。它适合做的是参数灵活、算法复杂、需要频繁分支跳转的中后端任务,比如脉冲压缩、CFAR检测、波束形成权值计算、通信解调中的均衡与译码。这类算法有大量循环和条件判断,FPGA写起来极其痛苦,但DSP用C语言配合TI的优化库做起来顺畅得多。
实际板卡上的常见拓扑是:ADC的JESD204B接口或LVDS接到FPGA,FPGA完成预处理后把数据打包通过SRIO或PCIe送到C6678,C6678处理完结果再回传FPGA做DA输出或通过千兆网口上报。这套资料包里的例程基本覆盖了这条链路上的每个环节,从FPGA侧的SRIO IP核配置,到DSP侧的SRIO LLD驱动,再到双方共享的DDR3空间,都有可直接编译的参考工程。
2.2 两种主流互连:SRIO和PCIe的选型边界
资料包里最常见的两个互通例程就是SRIO和PCIe,这俩不是随便选的,各有适用边界。SRIO(Serial RapidIO)是嵌入式DSP互连的老牌协议,C6678原生支持4x SRIO,每通道最高5Gbps,4x模式下总带宽可达20Gbps。它的优势在于协议开销小、延迟低,面向的是处理器间数据搬运场景,支持DirectIO和Message两种传输模式,非常适合FPGA与DSP之间批量的、有固定格式的数据帧交换。如果你的应用是雷达回波数据、频谱数据这类流式数据,SRIO是最稳的选择。
PCIe则更适合需要把DSP当成一个可枚举设备的场景,C6678支持PCIe Gen1和Gen2,x1或x2模式。比如你希望主机CPU能直接通过PCIe访问DSP的内存映射空间,或者用DMA方式批量下发配置参数。PCIe在Windows和Linux下都有成熟驱动,调试手段更丰富(lspci、perf等工具直接可用)。但PCIe的协议栈比SRIO复杂,链路训练和地址映射的处理需要更多经验。我见过不少团队优先用SRIO做数据面、用SPI或EMIF16做控制面的组合,把PCIe留给系统集成阶段再接主机。
这里给出一个简单的选型参考表:
| 场景 | 推荐互连 | 理由 |
|---|---|---|
| FPGA→DSP流式数据(雷达/通信) | SRIO 4x | 延迟低、协议开销小、DSP侧LLD成熟 |
| DSP作为PCIe从设备接入主机 | PCIe | 主机侧驱动和调试工具完善 |
| 大数据块DMA搬运(>4KB) | SRIO DirectIO或PCIe DMA | 两者都能跑满带宽,看哪边驱动更熟 |
| 少量控制字交换 | SPI / EMIF16 | 资源占用小,代码简单 |
2.3 内存与功耗的算计:DDR3配置和多核共享内存
C6678每个核心有自己的L1和L2缓存,但8个核共享外部DDR3作为主存,Kintex7同样外挂DDR3做数据缓存。资料包里的内存相关例程主要解决两个问题:一是DSP侧DDR3控制器的初始化时序参数,二是FPGA与DSP如何共享同一片DDR3物理空间。
还有个容易忽略的是功耗分配。C6678全速运行时的功耗在10W级别,加上Kintex7的功耗,整板12V供电预算至少要留出30%余量。资料包的原理图里能看到电源树设计:一般用TPS54620或类似DCDC做5V/3.3V,再用LDO或小体积DCDC做DSP内核的0.9V和DDR3的1.5V。上电时序上,C6678要求内核电压先于IO电压稳定,否则芯片可能进入异常状态。这个时序如果资料包里没有明确写,可以查C6678的电源时序手册,一般要求DVDD先于CVDD达到工作电压的90%,且间隔不小于25ms。实际上创龙核心板已经把电源管理芯片的时序配置写死在PMIC里,但如果你自己做底板扩展,这里就是第一个翻车高危区。
3. 打开资料包的正确姿势:从解压到点灯和HelloWorld
3.1 资料包目录结构:哪些文件是你最先要看的
拿到这套资料(记住这个关键词:创龙Kintex7+TM320C6678)后,我建议你先别急着用“解压密码”或“改后缀再解压”之类的也许能防止压缩包损坏的小技巧,因为这套资料是多个分卷压缩的,磁盘空间至少准备30GB再解压或处理。打开压缩包后最优先看这几类文件:
一是“底板原理图PDF”,看电源接口、时钟芯片、电平转换逻辑;二是“核心板引脚分配表”,通常是一个Excel,里面把FPGA和DSP的所有引脚定义列出来了——这在你后续写约束文件时是保命符;三是“Demo例程列表”,一般是一个markdown或txt文件,列出每个例程的用途、工程路径和所依赖的硬件版本;四是“开发环境搭建文档”,里面会有Vivado、CCS、SDK的安装顺序和版本对应关系。
我实际处理这类资料的经验,目录里如果提供的是Altium格式的原理图源文件,建议用资料包里的Altium版本打开,不要用新版本强行转换,否则封装和网络标号都可能错位。创龙的资料包一般分为“硬件资料”(原理图/PCB/封装库)、“软件资料”(U-Boot/内核/根文件系统/BSP)和“开发例程”(FPGA/Vivado工程和DSP/CCS工程)三大部分。你最先要建立的是一个例程到硬件资源的映射表,比如哪个LED是连在FPGA哪个bank的哪个引脚,哪个按键接在DSP的GPIO几上。这个映射关系不核对清楚,后面点灯例程烧进去灯不亮,你根本分不清是硬件问题还是逻辑问题。
3.2 搭建双机环境:Vivado、CCS、仿真器和串口工具的版本匹配
异构板卡开发的第一个门槛就是同时维护FPGA和DSP两套工具链。创龙这套资料里的FPGA工程一般是Vivado创建的,DSP工程是用CCS创建的。我强烈建议你按照资料包pdf里写的固定版本安装,不要追求最新版。Vivado 2018.x打开2015/2016版本的工程通常没问题,但反过来老版本打不开新工程;CCS则一定要安装资料包里附带的版本配套的XDCTools和SYS/BIOS组件——CCS版本和BIOS版本不匹配时,编译会报出一堆千奇百怪的符号找不到错误。
开发环境硬件方面,需要准备Xilinx Platform Cable USB II或兼容的JTAG调试器连FPGA,TI XDS100v2或XDS200仿真器连DSP。很多底板设计是把FPGA和DSP的JTAG链串联的,这种情况下要确认资料包里给的初始化脚本CS(ChipSelect)序号是否正确。常见做法是先断开DSP侧的JTAG,用独立仿真器分别调试,等两侧都跑通了再合并链路。
软件环境清单搜集到的典型组合,我一般会列成这样:
| 工具 | 常见版本 | 用途 |
|---|---|---|
| Vivado | 2018.x / 2020.x | 编译FPGA工程,烧写bit流 |
| CCS | v7.x / v8.x | 编译DSP工程,连接仿真器调试 |
| SYS/BIOS | 6.3x以上 | DSP实时操作系统,跑多核IPC必备 |
| XDCTools | 随CCS版本配套 | 编译BIOS工程时的依赖工具 |
| 串口工具 | SecureCRT / minicom | 查看DSP和Linux串口日志 |
注意:这里的版本号只是常见组合的描述,不同批次资料包里的配套版本可能不同,以你拿到的“环境搭建说明pdf”为准。
3.3 跑通第一个最小例程:FPGA点灯+DSP串口打印的完整命令流
拿到资料包后我的建议是花一天时间,先把FPGA点灯和DSP的串口打印(HelloWorld)这两个各自的最小例程跑通,同时只此一次地建立你对该板子的“信任”。下面是基于这套资料包常用例程的操作流。
第一步是FPGA点灯。在Vivado里打开资料包中的FPGA例程工程目录,一般会有一个.xpr工程文件。先在顶层打开综合后的管脚约束文件.xdc,确认LED引脚约束无误,然后按顺序执行综合、实现、生成比特流。如果全部流程跑通,会得到一个.bit文件。把JTAG调试器接到FPGA的JTAG口,打开hardware manager,加载.bit文件:
open_hw_manager connect_hw_server open_hw_target current_hw_device [get_hw_devices xc7k325t_0] set_property PROGRAM.FILE {./led_test/led_test.bit} [current_hw_device] program_hw_devices [current_hw_device]这段tcl命令的作用是启动硬件管理器、连接JTAG服务器、选中目标FPGA器件、指定比特流路径并烧写。其中xc7k325t_0是Kintex7-325T在JTAG链上的默认设备名;如果你的板卡是325T或420T,名称可能有差异,可以在hardware manager界面里直接看到。
烧写成功后,板载LED按例程逻辑开始闪烁。此时如果灯不亮又确认引脚约束没问题,先量一下FPGA IO bank的VCCO电压是否为2.5V或3.3V——FPGA配置完成后IO不输出高电平,90%是bank供电没起来,这个排查方向比反复改代码有效得多。
第二步是DSP的HelloWorld。打开CCS,导入资料包DSP例程里的hello_world或uart_printf工程,选择与板卡匹配的编译目标(一般是evmC6678)。连接XDS仿真器,配置目标配置.ccxml文件:
#include <stdio.h> #include "types.h" #include "evmc6678_lib.h" #include "uart.h" void main(void) { // 初始化开发板外设,主要是PLL和DDR3 EVMC6678_init(); // 初始化UART,波特率115200,8N1 UART_init(115200); // 输出字符串,验证串口通路 UART_putString("\r\nHello from TMS320C6678!\r\n"); // 将缓冲区剩余数据推送到串口 while (!UART_isDataTransmitDone()); }这段代码是典型的C6678 HelloWorld结构。EVMC6678_init()内部完成了PLL配置和DDR3初始化,这是DSP启动的前提;UART_init(115200)把串口控制器的波特率设置为115200;UART_putString发送字符串。注意实际工程中这些函数名可能是uart_init或UARTConfig,以资料包里提供的库文件为准。
编译通过后,点击CCS的connect target按钮连接DSP,然后load program加载编译出的.out文件。断开仿真器,用串口线连接板卡的UART接口到PC,打开串口终端,你能看到那句打印内容。
这一步跑通后,你对开发环境才建立了最基本的信任。同时注意一个常见坑:很多评估板UART引脚默认被某个拨码开关或跳线连接到FPGA而不是DSP,资料包里的“硬件拨码说明”或“跳线设置表”里有配置项,需要先检查确认。
4. 打通异构链路:SRIO回环与多核IPC的最小验证方案
4.1 SRIO回环测试:验证链路之前先自测通道
SRIO链路是Kintex7和C6678之间的主动脉,但凡数据传不通,整条流水线就得停工。所以在把FPGA和DSP联动起来之前,先在各自侧做回环测试是常规操作。
FPGA侧的回环比较简单:在Vivado里打开SRIO IP核的example design,把IP配置为Loopback模式(一般是PHY层的近端回环),综合烧写后,用IBERT(Integrated Bit Error Ratio Tester)或者自带的pattern generator发一串0xBCADBCAD的pattern,观测接收端误码率。资料包例程里一般会有SRIO example工程,直接打开就能测。如果误码率不为0,先查参考时钟是否干净(用示波器看125MHz参考时钟的抖动),再查GTX收发器的电源滤波网络是否按参考设计布局。IBERT测过就证明PHY链路没问题。
DSP侧的回环用TI提供SRIO LLD(Low-Level Driver)的loopback例程。在CCS里加载SRIO_loopback工程后,它会在DSP内部把发送的数据从逻辑层回环到接收端,不走物理引脚。代码主要逻辑如下:
#include "ti/drv/srio/srio_drv.h" Srio_InitConfig initCfg; Srio_Device srioDevice; // 初始化SRIO驱动,设置base address和中断号 Srio_init(&initCfg); Srio_deviceOpen(&srioDevice, &initCfg); // 使能逻辑层的回环测试模式 Srio_loopbackEnable(&srioDevice, SRIO_LBK_LOGIC); // 配置门铃(Doorbell)作为传输完成中断 Srio_doorbellConfig(&srioDevice, SRIO_DB_ISR, NULL); // 创建Outbound DirectIO通道,目标地址指向DSP自己的DDR Srio_outboundDirectIOConfig(&srioDevice, SRIO_DIRECTIO_MAINT, 0x80000000, // 本地映射地址 0x80000000, // 远端地址 0x10000); // 窗口大小这段代码的执行顺序是:先初始化驱动,再打开设备;接着使能逻辑层回环,意味着发出去的包在SRIO逻辑层直接转回收发端;然后配置门铃中断;最后建立好出站DirectIO通道,向0x80000000写数据就会触发回环接收。跑这个例程时,CCS的console会打印出每笔传输的完成状态。若报错,优先检查中断配置和SRIO时钟频率设置。
两边自测通过后,把FPGA侧的SRIO从Loopback改为Normal模式,DSP侧的SRIO也关闭回环,通过FPGA往DSP持续写数据。FPGA的SRIO发送逻辑里一般会有一个“发送完成计数器”,DSP侧接收中断里会有一个“接收计数”,两边对不上时,先看FPGA的logical层是否收到了DSP维护的响应包,这决定链路是否成功建立。
4.2 IPC多核通信:从单核到8核的步进方法
当SRIO把数据送进C6678后,还有一个绕不开的环节:8个核心之间怎么分工。资料包里通常包含基于SYS/BIOS的IPC例程,最常见的是使用MessageQ做核间消息传递。
先看一个基于SYS/BIOS IPC 3.x的MessageQ示例核心代码:
#include <ti/ipc/MultiProc.h> #include <ti/ipc/MessageQ.h> // 每个核要做的:设置自己的proc id MultiProc_setLocalId(0); MessageQ_Params msgParams; MessageQ_Params_init(&msgParams); MessageQ_Handle msgqHandle = MessageQ_create("msgq0", &msgParams); // 主核(core0)创建一个消息,并发送给远端核 MessageQ_Handle remoteQueue = NULL; int status = MessageQ_open("msgq1", &remoteQueue); char *msg = (char *)MessageQ_alloc(0, sizeof(char) * 128); sprintf(msg, "task from core0"); MessageQ_put(remoteQueue, (MessageQ_Msg)msg);这段代码先创建了本地队列,然后打开远端核的队列,分配消息内存并发送。C6678的IPC基于共享内存:每个核在DDR3里划分一个Region,消息实际就是写入这个Region并触发一个核间中断。多核工程调试有一个经验:永远先把core0单独调通,再逐步使能core1、core2,不要一上来就8核全开。每开一个核,建议在不同位置打印出“core N alive”,并使用procId排查各个核的启动顺序。IPC例程跑不通时90%的原因是共享内存地址没有定义在.cmd文件里——每个核的链接脚本必须把ipc段分配在同一个物理地址上且cache属性设置为强缓存(或禁用缓存)。
4.3 DDR3和EMIF16边界:地址映射表是保命符
异构联调最容易出玄学问题的,除了SRIO就是DDR3。它的排错难度在于:DDR3出错很少会立刻崩溃,而是表现为数据偶发性跳变、图像出现条纹、或者跑几小时才报一次ECC错误。
解决这个问题的唯一可靠路线,就是对照资料包里的地址映射表。C6678的DDR3地址一般映射在0x80000000~0x87FFFFFF(2GB空间),Kintex7侧的DDR3如果是独立内存,FPGA通过AXI接口访问,两者物理上是隔离的。资料包里会给出“DSP访问FPGA寄存器区域”的映射,通过EMIF16或SRIO维护窗口实现。这些地址在任何工程中都禁止随意调整,必须一字不差地配到两端代码里。
排查DSP侧DDR3问题,先确认PLL配置和DDR3时钟频率。C6678的DDR3控制器一般跑在DDR3-1600或DDR3-1333,如果板卡贴的是1600颗粒而例程配置是1333,性能下降但能跑;反过来的话,就会随机性不稳定。我习惯在挂仿真器情况下,连续向DDR3地址写入地址递增的数据,再读回来比对。哪一段地址出错,就说明数据线或bank地址线在PCB上有问题。这是最枯燥但最有效的DDR3稳定性测试。
5. 避坑与常见问题:Kintex7+C6678资料包跑起来之后的5个翻车点
以下5个问题是在这套资料包实际使用过程中最常遇到的,按照“现象→原因→解决”记录。
5.1 DSP例程编译报一堆未定义符号
现象:在CCS导入资料包中的SRIO或IPC例程后,首次编译提示几十个unresolved symbol,比如Srio_init、MessageQ_create这些函数找不到定义。原因:没有把对应的库文件(SRIO的ti.drv.srio、IPC的ti.ipc)加载到工程中,或库版本与编译器版本不匹配——CCS8.x配旧版BIOS库就经常出现这类问题。解决:打开工程属性,在Build → Dependencies里检查所有.lib文件路径是否正确;如果用的是CCS7以上版本,重点检查XDCTools版本是否为资料包要求版本,进入Window → Preferences → XDCTools重新指定路径后,右键工程执行Clean and Rebuild。
5.2 FPGA加载结束但DSP的U-Boot启动卡死
现象:给板卡上电后,FPGA配置箭头(DONE信号)正常亮起,但串口只有一句U-Boot头部的问候语就再无输出。原因:这种问题多出在DSP启动方式配置错误,C6678的启动方式由BOOTM[4:0]引脚电平决定。资料包里一般要求从SPI NOR Flash启动,但如果你把板卡设置成PCIe boot或EMIF16 boot,而Flash里又没有对应镜像,启动自然会卡死。解决:看一下底板原理图中BOOTM引脚的拨码开关位置,对照C6678数据手册第四章的Boot Mode表格确认当前状态。常见的正常状态是BOOTM[4:0]=00101(SPI boot)。调整拨码开关后重新上电即可。
5.3 SRIO链路建立后总是断链
现象:FPGA和DSP之间SRIO传输几秒钟后,DSP侧上报链路错误(PORT_OK寄存器变0),重新初始化又能恢复。原因:这类问题的90%跟硬件信号完整性和参考时钟相关——SRIO的参考时钟(REFCLK)抖动超标、或者PCB上SRIO走线间距不够导致串扰。还有一个非常容易被忽略的点:SRIO链路速率协商,FPGA侧配置为5Gbps,DSP侧Lane速率也是5Gbps,但两侧共享的参考时钟频偏不一致,导致误码率飙升从而断链。解决:用示波器测两侧参考时钟的频偏和抖动;在FPGA侧把SRIO IP核的速率降到3.125Gbps试跑,若断链频率明显下降,基本确认是硬件链路余量问题,先查连接器和过孔。
5.4 仿真器连接DSP时报“Target runtime error”
现象:CCS连接XDS仿真器时提示Error connecting to target: (Error -1061 @ 0x0)或类似的地址错误。原因:JTAG链上同时挂了FPGA和DSP,仿真器检测DSP时,必须先让DSP退出活动状态或者绕过FPGA的JTAG占位。原因是DSP侧没有上电或电源域未满足要求,尤其是如果你是用外部电源给底板单独供电,DSP核电压没有建立,JTAG自然连不上。解决:先用万用表量核心板供电电压是否与原理图标注一致;再把FPGA的JTAG口用跳线短接到旁路模式(或断开FPGA的TDO与DSP的TDI串联点),让JTAG链上只剩DSP。CCS下连接一次成功先跑GEL初始化文件,确认DDR3和PLL时序稳定后再调试。
5.5 DSP内存测试时某个bank的数据总是跳变
现象:对DSP侧DDR3做回读测试时,0x80000000到0x81000000区域数据能正确通过,但0x81800000附近的数据每隔一段就会读出几个错误字节。原因:这不是数据线焊接问题,而是DDR3地址线映射或bank划分配置与PCB布线不一致。C6678的DDR3内存映射中,地址线的连接顺序跟FPGA/ASIC有所不同,Altium封装的DDR3引脚排列导致的地址错位很常见。解决:打开资料包里DDR3配置的寄存器部分,对照KC705参考设计或创龙提供的DDR3初始化GEL文件,检查SDRAM_CFG寄存器中的ROWSIZE、COLSIZE、IBANK字段是否精确匹配你板子上实际贴的DDR3颗粒规格。然后把DDR3控制器频率从最高档降低一档再测,确认是否是时序余量问题。
6. 收尾:把这套资料吃透的三层复盘技巧
第一层复盘,是重新梳理资料包里的启动脚本。C6678的启动流程被很多人当成黑匣子,其实资料包里的GEL文件就是我们最好的学习材料。每行setup_EMIF16()、setup_DDR3()函数名背后,对应的是数据手册里的一整章时序要求。我建议你把GEL文件里每个寄存器地址和手册中的寄存器名做个对照表——真正遇到启动问题,这是最快定位手段。
第二层复盘,是把你自己的数据链路移植到例程工程上。资料包里每个例程都是点状的功能验证,工程价值的最大化方式是把它们串起来:FPGA采集的ADC数据通过SRIO推给DSP,core0通过MessageQ分发给core1和core2做并行滤波,结果再通过PCIe上报主机。任何一个点断掉,你都能借助前面第4章的链路测试方法快速定位。
第三层复盘,是验证方案。用信号发生器给ADC输入一个单频正弦波,在DSP里把数据抓回来做FFT,看频谱泄漏和杂散。不要用软件仿真代替这个验证,接上真实信号跑一次,你会发现板卡设计上的很多细节问题(比如ADC参考源噪声、FPGA时钟抖动)都会原形毕露。这套资料包本身不会帮你的算法做任何优化,但它能保证你优化的方向是建立在可靠硬件基础之上的。
我自己的习惯是每做完一版板卡移植,都会把改动过的代码整理成一份补丁包,附在资料包的旧工程旁边。下次项目启动直接拿这套补丁包做基线,比翻聊天记录找回之前调好的配置可靠得多。希望帮到你。
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