时钟配置的仿真-电子工程世界

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在ARM-MDK开发环境中，提供了很好用的时钟配置仿真模式，为学习LPC1114的时钟配置提供了方便，下面就来详细讨论一下它的用法。

要进行仿真，必须先把程序进行编译，正确无误后才能进入到仿真模式。为此，先给出主函数的内容，如下。

void SystemInit(void)

{

SysCLK_config(); //调用时钟配置函数

}

int main(void)

{

SystemInit (); //调用系统初始化函数

while(1)

{

; //空循环

}

在上述程序中可以看出，主函数的写法和普通单片机开发的没有什么两样，都有一个死循环，因为这里只做时钟配置的仿真，所以在调用时钟配置函数后就进行一个空循环。只有三点要特别注意一下：一是这里的main函数必须是整型（int型）的；二是在程序结束的最后一行要有一个换行（即要回一下车），否则会有警告出现；三是在项目自动加载的启动文件中规定，程序中必须要有一个系统初始化的函数（SystemInit），否则程序不能编译链接。所以在上述程序中虽然只调用一个时钟配置函数，但还是要把它放入到系统初始化函数中去供主函数调用。

但是，把上述函数及前面的时钟配置函数写到主程序后，还是编译不过的，会报两条错误，说“uint8_t”和“LPC_SYSCON”没有定义。这是因为程序没有包含一些特定的头文件，在这些头文件内才有相关变量的申明。要程序顺利编译通过，必须要把这些头文件包含进来。但是，由于开发LPC1114所需要的头文件很多，且有些头文件还有彼此的依赖关系，对于不同的开发环境，定义的名称也不一致，因此，为了减小学习的挫折感，先快速的把我们的第一个程序运行起来，下面用不包含头文件的方式，把程序所用到的内容全部都列出来，这样只要把下面的程序复制到开发环境中，就可以顺利通过编译了。

程序代码如下：

#define __IO volatile

#define __O volatile

#define __I volatile const

typedef unsigned char uint8_t;

typedef unsigned short int uint16_t;

typedef unsigned int uint32_t;

typedef struct
{
__IO uint32_t SYSMEMREMAP;            /*!< Offset: 0x000 (R/W) System memory remap Register */
__IO uint32_t PRESETCTRL;             /*!< Offset: 0x004 (R/W) Peripheral reset control Register */
__IO uint32_t SYSPLLCTRL;             /*!< Offset: 0x008 (R/W) System PLL control Register */
__I uint32_t SYSPLLSTAT;             /*!< Offset: 0x00C (R/ ) System PLL status Register */
       uint32_t RESERVED0[4];

__IO uint32_t SYSOSCCTRL;             /*!< Offset: 0x020 (R/W) System oscillator control Register */
__IO uint32_t WDTOSCCTRL;             /*!< Offset: 0x024 (R/W) Watchdog oscillator control Register */
__IO uint32_t IRCCTRL;                /*!< Offset: 0x028 (R/W) IRC control Register */
       uint32_t RESERVED1[1];
__I uint32_t SYSRSTSTAT;             /*!< Offset: 0x030 (R/ ) System reset status Register */
       uint32_t RESERVED2[3];
__IO uint32_t SYSPLLCLKSEL;           /*!< Offset: 0x040 (R/W) System PLL clock source select Register */
__IO uint32_t SYSPLLCLKUEN;           /*!< Offset: 0x044 (R/W) System PLL clock source update enable Register */
       uint32_t RESERVED3[10];

__IO uint32_t MAINCLKSEL;             /*!< Offset: 0x070 (R/W) Main clock source select Register */
__IO uint32_t MAINCLKUEN;             /*!< Offset: 0x074 (R/W) Main clock source update enable Register */
__IO uint32_t SYSAHBCLKDIV;           /*!< Offset: 0x078 (R/W) System AHB clock divider Register */
       uint32_t RESERVED4[1];

__IO uint32_t SYSAHBCLKCTRL;          /*!< Offset: 0x080 (R/W) System AHB clock control Register */
       uint32_t RESERVED5[4];
__IO uint32_t SSP0CLKDIV;             /*!< Offset: 0x094 (R/W) SSP0 clock divider Register */
__IO uint32_t UARTCLKDIV;             /*!< Offset: 0x098 (R/W) UART clock divider Register */
__IO uint32_t SSP1CLKDIV;             /*!< Offset: 0x09C (R/W) SSP1 clock divider Register */
       uint32_t RESERVED6[1];
       uint32_t RESERVED7[11];

__IO uint32_t WDTCLKSEL;              /*!< Offset: 0x0D0 (R/W) WDT clock source select Register */
__IO uint32_t WDTCLKUEN;              /*!< Offset: 0x0D4 (R/W) WDT clock source update enable Register */
__IO uint32_t WDTCLKDIV;              /*!< Offset: 0x0D8 (R/W) WDT clock divider Register */
       uint32_t RESERVED9[1];

__IO uint32_t CLKOUTCLKSEL;           /*!< Offset: 0x0E0 (R/W) CLKOUT clock source select Register */
__IO uint32_t CLKOUTUEN;              /*!< Offset: 0x0E4 (R/W) CLKOUT clock source update enable Register */
__IO uint32_t CLKOUTDIV;              /*!< Offset: 0x0E8 (R/W) CLKOUT clock divider Register */
       uint32_t RESERVED10[5];

__I uint32_t PIOPORCAP0;             /*!< Offset: 0x100 (R/ ) POR captured PIO status 0 Register */
__I uint32_t PIOPORCAP1;             /*!< Offset: 0x104 (R/ ) POR captured PIO status 1 Register */
       uint32_t RESERVED11[11];
       uint32_t RESERVED12[7];
__IO uint32_t BODCTRL;                /*!< Offset: 0x150 (R/W) BOD control Register */
__IO uint32_t SYSTCKCAL;              /*!< Offset: 0x154 (R/W) System tick counter calibration Register */
       uint32_t RESERVED13[1];
       uint32_t RESERVED14[5];
       uint32_t RESERVED15[2];
       uint32_t RESERVED16[34];

__IO uint32_t STARTAPRP0;             /*!< Offset: 0x200 (R/W) Start logic edge control Register 0 */
__IO uint32_t STARTERP0;              /*!< Offset: 0x204 (R/W) Start logic signal enable Register 0 */
__O uint32_t STARTRSRP0CLR;          /*!< Offset: 0x208 ( /W) Start logic reset Register 0 */
__I uint32_t STARTSRP0;              /*!< Offset: 0x20C (R/ ) Start logic status Register 0 */
__IO uint32_t STARTAPRP1;             /*!< Offset: 0x210 (R/W) Start logic edge control Register 1   (LPC11UXX only) */
__IO uint32_t STARTERP1;              /*!< Offset: 0x214 (R/W) Start logic signal enable Register 1 (LPC11UXX only) */
__O uint32_t STARTRSRP1CLR;          /*!< Offset: 0x218 ( /W) Start logic reset Register 1          (LPC11UXX only) */
__I uint32_t STARTSRP1;              /*!< Offset: 0x21C (R/ ) Start logic status Register 1         (LPC11UXX only) */
       uint32_t RESERVED17[4];

__IO uint32_t PDSLEEPCFG;             /*!< Offset: 0x230 (R/W) Power-down states in Deep-sleep mode Register */
__IO uint32_t PDAWAKECFG;             /*!< Offset: 0x234 (R/W) Power-down states after wake-up from Deep-sleep mode Register*/
__IO uint32_t PDRUNCFG;               /*!< Offset: 0x238 (R/W) Power-down configuration Register*/
       uint32_t RESERVED18[110];
__I uint32_t DEVICE_ID;              /*!< Offset: 0x3F4 (R/ ) Device ID Register */
} LPC_SYSCON_TypeDef;

#define LPC_APB0_BASE (0x40000000UL)

#define LPC_AHB_BASE (0x50000000UL)

#define LPC_SYSCON_BASE (LPC_APB0_BASE + 0x48000)

#define LPC_SYSCON ((LPC_SYSCON_TypeDef *) LPC_SYSCON_BASE)

//************************************************************************************************

void SysCLK_config(void)

{

uint8_t i;

LPC_SYSCON->PDRUNCFG &= ~(1 << 5); //给系统振荡器上电

LPC_SYSCON->SYSOSCCTRL = 0x00000000; //系统振荡器未旁路，1~12MHz输入

for (i = 0; i < 200; i++) __nop(); //延时等待振荡器稳定

LPC_SYSCON->SYSPLLCLKSEL = 0x00000001; //PLL输入选择外部晶体振荡

LPC_SYSCON->SYSPLLCLKUEN = 0x00;

LPC_SYSCON->SYSPLLCLKUEN = 0x01; //先写0后写1更新时钟源

while (!(LPC_SYSCON->SYSPLLCLKUEN & 0x01)); //等待更新完成

LPC_SYSCON->SYSPLLCTRL = 0x00000023; //M=4、P=2，倍频后的时钟为48MHz

LPC_SYSCON->PDRUNCFG &= ~(1 << 7); //给PLL上电

while (!(LPC_SYSCON->SYSPLLSTAT & 0x01)); //等待PLL锁定

LPC_SYSCON->MAINCLKSEL = 0x00000003; //主时钟选择PLL倍频后的时钟

LPC_SYSCON->MAINCLKUEN = 0x00;

LPC_SYSCON->MAINCLKUEN = 0x01; //先写0后写1更新时钟源

while (!(LPC_SYSCON->MAINCLKUEN & 0x01)); //等待更新完成

LPC_SYSCON->SYSAHBCLKDIV = 0x00000001; //AHB为1分频，AHB时钟为48MHz

LPC_SYSCON->SYSAHBCLKCTRL |= (1<<6); //使能GPIO时钟

}

void SystemInit(void)

{

SysCLK_config();

}

int main(void)

{

SystemInit (); //调用时钟配置函数

while(1)

{

; //空循环

}

（不要忘记最后一行有一个强制换行）

从上面可以看到，变量的申明都是以结构体的形式出现的，较为复杂，现在先不去讨论它。先把上述程序编译链接（点击工具条上的“Rebuild”按钮）无误后，点击工具条上的“Start/Stop Debug Session”按钮（或按Ctrl+F5）进入到调试模式。点击菜单Peripherals->Clocking & Power Control->Clock Generation Schematic，将会出现一个显示时钟结构的对话框，如下图所示。

从图中可以清楚地看出配置后各时钟的分配情况（如果时钟不对，可能是没有运行程序，只要点击工具条上的“Run”按钮（或直接按F5）就可以了），非常直观。大家还可对照前面的程序，自行更改相关内容，再仿真看看变化，以加深对时钟配置的了解。要更改仿真中的外部晶振的值可点击菜单Peripherals->Clocking & Power Control->System Oscillator Control进行更改，要更改内部RC振荡的值可点击菜单Peripherals->Clocking & Power Control->Internal Oscillator Control进行更改，要更改看门狗振荡的值可点击菜单Peripherals->Clocking & Power Control->Watchdog Oscillator Control进行更改。甚至你还可以看到在设置错误（如把PLL倍频后的时钟设置了超过50MHz）的情况下，主时钟会自动转到默认的12MHz内部RC振荡中去执行，真是非常了不起。

除了仿真以外，LPC1114还提供了一个时钟输出端口CLKOUT，它被复用在P0.1引脚，可以通过程序控制它来输出内部RC振荡时钟、系统振荡器时钟（外部晶振）、看门狗振荡时钟和主时钟。

下面就给出一个CLKOUT引脚输出时钟的函数，如下：

void CLKOUT_EN(uint8_t CLKOUT_DIV)

{

LPC_SYSCON->SYSAHBCLKCTRL |= (1<<16); //使能IOCON时钟

LPC_IOCON->PIO0_1=0XD1; //把P0.1设置为CLKOUT引脚

LPC_SYSCON->SYSAHBCLKCTRL &= ~(1<<16); //禁止IOCON时钟

LPC_SYSCON->CLKOUTDIV = CLKOUT_DIV; //输出分频为48/ CLKOUT_DIV

LPC_SYSCON->CLKOUTCLKSEL= 0X00000003; //CLKOUT时钟选择主时钟

LPC_SYSCON->CLKOUTUEN =0X00;

LPC_SYSCON->CLKOUTUEN =0X01; //先写0后写1更新时钟源

while (!(LPC_SYSCON->CLKOUTUEN & 0x01)); //等待更新完成

}

如果使用的是48MHz的主时钟，分频系数CLKOUT_DIV也取48，则该函数执行完后，LPC1114的P0.1脚就会有1MHz的脉冲输出，可通过示波器来进行观察。

在上述程序中可以看出，要改变一个具有复用的引脚功能时，必须先打开IOCON的时钟，否则配置不生效！而在配置完成后，要及时关闭IOCON时钟，以降低功耗。关于IOCON的配置将会在后面讨论GPIO时进行详细讨论，这里先不赘述。下面给出的是“CLKOUT时钟源选择寄存器（CLKOUTCLKSEL）”的位结构。

位	符号	值	描述	复位值
1∶0	SEL （CLKOUT时钟源）	00	IRC振荡器	0
		01	系统振荡器
		10	看门狗振荡器
		11	主时钟
31∶2	-	-	保留	0

实验时可根据上表来改变CLKOUTCLKSEL的值，从而观察不同的时钟频率输出。

由于在CLKOUT函数中加入了一些新的寄存器（比如IOCON、GPIO等），所以程序必须在头文件中把相关的申明包含进来，才能正确编译通过。这里同前面一样，为了方便，使用不包含头文件的形式来书写程序，下面给出其全部内容。

#define __IO volatile

#define __O volatile

#define __I volatile const

typedef unsigned char uint8_t;

typedef unsigned short int uint16_t;

typedef unsigned int uint32_t;

typedef struct
{
__IO uint32_t PIO2_6;                 /*!< Offset: 0x000 (R/W) I/O configuration for pin PIO2_6 */
       uint32_t RESERVED0[1];
__IO uint32_t PIO2_0;                 /*!< Offset: 0x008 (R/W) I/O configuration for pin PIO2_0/DTR/SSEL1 */
__IO uint32_t RESET_PIO0_0;           /*!< Offset: 0x00C (R/W) I/O configuration for pin RESET/PIO0_0 */
__IO uint32_t PIO0_1;                 /*!< Offset: 0x010 (R/W) I/O configuration for pin PIO0_1/CLKOUT/CT32B0_MAT2 */
__IO uint32_t PIO1_8;                 /*!< Offset: 0x014 (R/W) I/O configuration for pin PIO1_8/CT16B1_CAP0 */
       uint32_t RESERVED1[1];
__IO uint32_t PIO0_2;                 /*!< Offset: 0x01C (R/W) I/O configuration for pin PIO0_2/SSEL0/CT16B0_CAP0 */

__IO uint32_t PIO2_7;                 /*!< Offset: 0x020 (R/W) I/O configuration for pin PIO2_7 */
__IO uint32_t PIO2_8;                 /*!< Offset: 0x024 (R/W) I/O configuration for pin PIO2_8 */
__IO uint32_t PIO2_1;                 /*!< Offset: 0x028 (R/W) I/O configuration for pin PIO2_1/nDSR/SCK1 */
__IO uint32_t PIO0_3;                 /*!< Offset: 0x02C (R/W) I/O configuration for pin PIO0_3 */
__IO uint32_t PIO0_4;                 /*!< Offset: 0x030 (R/W) I/O configuration for pin PIO0_4/SCL */
__IO uint32_t PIO0_5;                 /*!< Offset: 0x034 (R/W) I/O configuration for pin PIO0_5/SDA */
__IO uint32_t PIO1_9;                 /*!< Offset: 0x038 (R/W) I/O configuration for pin PIO1_9/CT16B1_MAT0 */
__IO uint32_t PIO3_4;                 /*!< Offset: 0x03C (R/W) I/O configuration for pin PIO3_4 */

__IO uint32_t PIO2_4;                 /*!< Offset: 0x040 (R/W) I/O configuration for pin PIO2_4 */
__IO uint32_t PIO2_5;                 /*!< Offset: 0x044 (R/W) I/O configuration for pin PIO2_5 */
__IO uint32_t PIO3_5;                 /*!< Offset: 0x048 (R/W) I/O configuration for pin PIO3_5 */
__IO uint32_t PIO0_6;                 /*!< Offset: 0x04C (R/W) I/O configuration for pin PIO0_6/SCK0 */
__IO uint32_t PIO0_7;                 /*!< Offset: 0x050 (R/W) I/O configuration for pin PIO0_7/nCTS */
__IO uint32_t PIO2_9;                 /*!< Offset: 0x054 (R/W) I/O configuration for pin PIO2_9 */
__IO uint32_t PIO2_10;                /*!< Offset: 0x058 (R/W) I/O configuration for pin PIO2_10 */
__IO uint32_t PIO2_2;                 /*!< Offset: 0x05C (R/W) I/O configuration for pin PIO2_2/DCD/MISO1 */

__IO uint32_t PIO0_8;                 /*!< Offset: 0x060 (R/W) I/O configuration for pin PIO0_8/MISO0/CT16B0_MAT0 */
__IO uint32_t PIO0_9;                 /*!< Offset: 0x064 (R/W) I/O configuration for pin PIO0_9/MOSI0/CT16B0_MAT1 */
__IO uint32_t SWCLK_PIO0_10;          /*!< Offset: 0x068 (R/W) I/O configuration for pin SWCLK/PIO0_10/SCK0/CT16B0_MAT2 */
__IO uint32_t PIO1_10;                /*!< Offset: 0x06C (R/W) I/O configuration for pin PIO1_10/AD6/CT16B1_MAT1 */
__IO uint32_t PIO2_11;                /*!< Offset: 0x070 (R/W) I/O configuration for pin PIO2_11/SCK0 */
__IO uint32_t R_PIO0_11;              /*!< Offset: 0x074 (R/W) I/O configuration for pin TDI/PIO0_11/AD0/CT32B0_MAT3 */
__IO uint32_t R_PIO1_0;               /*!< Offset: 0x078 (R/W) I/O configuration for pin TMS/PIO1_0/AD1/CT32B1_CAP0 */
__IO uint32_t R_PIO1_1;               /*!< Offset: 0x07C (R/W) I/O configuration for pin TDO/PIO1_1/AD2/CT32B1_MAT0 */

__IO uint32_t R_PIO1_2;               /*!< Offset: 0x080 (R/W) I/O configuration for pin nTRST/PIO1_2/AD3/CT32B1_MAT1 */
__IO uint32_t PIO3_0;                 /*!< Offset: 0x084 (R/W) I/O configuration for pin PIO3_0/nDTR */
__IO uint32_t PIO3_1;                 /*!< Offset: 0x088 (R/W) I/O configuration for pin PIO3_1/nDSR */
__IO uint32_t PIO2_3;                 /*!< Offset: 0x08C (R/W) I/O configuration for pin PIO2_3/RI/MOSI1 */
__IO uint32_t SWDIO_PIO1_3;           /*!< Offset: 0x090 (R/W) I/O configuration for pin SWDIO/PIO1_3/AD4/CT32B1_MAT2 */
__IO uint32_t PIO1_4;                 /*!< Offset: 0x094 (R/W) I/O configuration for pin PIO1_4/AD5/CT32B1_MAT3 */
__IO uint32_t PIO1_11;                /*!< Offset: 0x098 (R/W) I/O configuration for pin PIO1_11/AD7 */
__IO uint32_t PIO3_2;                 /*!< Offset: 0x09C (R/W) I/O configuration for pin PIO3_2/nDCD */

__IO uint32_t PIO1_5;                 /*!< Offset: 0x0A0 (R/W) I/O configuration for pin PIO1_5/nRTS/CT32B0_CAP0 */
__IO uint32_t PIO1_6;                 /*!< Offset: 0x0A4 (R/W) I/O configuration for pin PIO1_6/RXD/CT32B0_MAT0 */
__IO uint32_t PIO1_7;                 /*!< Offset: 0x0A8 (R/W) I/O configuration for pin PIO1_7/TXD/CT32B0_MAT1 */
__IO uint32_t PIO3_3;                 /*!< Offset: 0x0AC (R/W) I/O configuration for pin PIO3_3/nRI */
__IO uint32_t SCK_LOC;                /*!< Offset: 0x0B0 (R/W) SCK pin location select Register */
__IO uint32_t DSR_LOC;                /*!< Offset: 0x0B4 (R/W) DSR pin location select Register */
__IO uint32_t DCD_LOC;                /*!< Offset: 0x0B8 (R/W) DCD pin location select Register */
__IO uint32_t RI_LOC;                 /*!< Offset: 0x0BC (R/W) RI pin location Register */
} LPC_IOCON_TypeDef;

#define LPC_APB0_BASE (0x40000000UL)

#define LPC_AHB_BASE (0x50000000UL)

#define LPC_IOCON_BASE (LPC_APB0_BASE + 0x44000)

#define LPC_SYSCON_BASE (LPC_APB0_BASE + 0x48000)

#define LPC_SYSCON ((LPC_SYSCON_TypeDef *) LPC_SYSCON_BASE)

#define LPC_IOCON ((LPC_IOCON_TypeDef *) LPC_IOCON_BASE )

#define LPC_GPIO0_BASE (LPC_AHB_BASE + 0x00000)

#define LPC_GPIO1_BASE (LPC_AHB_BASE + 0x10000)

#define LPC_GPIO2_BASE (LPC_AHB_BASE + 0x20000)

#define LPC_GPIO3_BASE (LPC_AHB_BASE + 0x30000)

#define LPC_GPIO0 ((LPC_GPIO_TypeDef *) LPC_GPIO0_BASE )

#define LPC_GPIO1 ((LPC_GPIO_TypeDef *) LPC_GPIO1_BASE )

#define LPC_GPIO2 ((LPC_GPIO_TypeDef *) LPC_GPIO2_BASE )

#define LPC_GPIO3 ((LPC_GPIO_TypeDef *) LPC_GPIO3_BASE )

//************************************************************************************

void SysCLK_config(void)

{

uint8_t i;

LPC_SYSCON->PDRUNCFG &= ~(1 << 5); //给系统振荡器上电

LPC_SYSCON->SYSOSCCTRL = 0x00000000; //系统振荡器未旁路，1~12MHz输入

for (i = 0; i < 200; i++) __nop(); //延时等待振荡器稳定

LPC_SYSCON->SYSPLLCLKSEL = 0x00000001; //PLL输入选择外部晶体振荡

LPC_SYSCON->SYSPLLCLKUEN = 0x00;

LPC_SYSCON->SYSPLLCLKUEN = 0x01; //先写0后写1更新时钟源

while (!(LPC_SYSCON->SYSPLLCLKUEN & 0x01)); //等待更新完成

LPC_SYSCON->SYSPLLCTRL = 0x00000023; //M=4、P=2，倍频后的时钟为48MHz

LPC_SYSCON->PDRUNCFG &= ~(1 << 7); //给PLL上电

while (!(LPC_SYSCON->SYSPLLSTAT & 0x01)); //等待PLL锁定

LPC_SYSCON->MAINCLKSEL = 0x00000003; //主时钟选择PLL倍频后的时钟

LPC_SYSCON->MAINCLKUEN = 0x00;

LPC_SYSCON->MAINCLKUEN = 0x01; //先写0后写1更新时钟源

while (!(LPC_SYSCON->MAINCLKUEN & 0x01)); //等待更新完成

LPC_SYSCON->SYSAHBCLKDIV = 0x00000001; //AHB为1分频，AHB时钟为48MHz

LPC_SYSCON->SYSAHBCLKCTRL |= (1<<6); //使能GPIO时钟

}

void SystemInit(void)

{

SysCLK_config();

}

void CLKOUT_EN(uint8_t CLKOUT_DIV)

{

LPC_SYSCON->SYSAHBCLKCTRL |= (1<<16);

LPC_IOCON->PIO0_1=0XD1;

LPC_SYSCON->SYSAHBCLKCTRL &= ~(1<<16);

LPC_SYSCON->CLKOUTDIV = CLKOUT_DIV;

LPC_SYSCON->CLKOUTCLKSEL= 0X00000003;

LPC_SYSCON->CLKOUTUEN =0X00;

LPC_SYSCON->CLKOUTUEN =0X01;

while (!(LPC_SYSCON->CLKOUTUEN & 0x01));

}

int main(void)

{

SystemInit (); //调用时钟配置函数

CLKOUT_EN(48); //CLKOUT输出1MHz的脉冲

while(1)

{

; //空循环

}

从程序中可以看出，它加入了对“IOCON寄存器”和“GPIO寄存器”的定义，仍然使用结构体的形式。把上述程序拷贝到开发环境中编译，然后下载到LPC1114中，就可以通过示波器观察到P0.1脚上的波形了。至于如何通过开发环境生成下载文件，如何把它下载到LPC1114中，会在后面进行讨论。

关键字：时钟配置仿真引用地址：时钟配置的仿真

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