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1.前言
为了给前一段时间学习PIC16F616型单片机的一个总结和方便大家的交流，我写了这篇关于PIC单片机的学习心得，都是在看了手册和编程调试后用自己的语言组织的，其中有不足或者有疑问的地方希望大家能及时的给予纠正和批评，提出宝贵的意见。
2.PIC单片机的概述
PIC16F616是一款14引脚、8位的CMOS单片机。采用精简指令集，仅有35条指令，由于采用了数据总线和指令总线分离的哈佛总线结构，使得除少量指令不是单周期之外，大部分的指令都是单周期指令。这样有利于提高单片机的运行速度和执行效率。
PIC16F616这款单片机供电电压可以在2V到5.5V之间，内部集成了一个RC振荡器，频率可以配置成8MHZ或者4MHZ，也可以用外部晶振提供时钟。内部集成有AD转换、比较器等硬件模块，还具有上电复位、欠压复位、看门狗、代码保护等功能。三个定时器、PWM发生器等可以由用户编程。下面我来一一介绍关于PIC单片机的这些模块和功能。
3.存储器
PIC16F616分为程序存储其和数据存储器，程序存储器的大小是2048words，数据存储器的大小是128bytes.
程序存储器中0000H的地址为复位地址，当上电或者看门狗计时器等复位的时候，均会导致PC指针指向复位地址。地址0004H为中断地址，当无论发生什么中断的时候，PC指针就会指向此地址。在地址0005H~07FFH可以移植程序。
数据存储器分为两个部分，分别叫做bank0和bank1，其中bank0的地址范围为：00H-7FH，Bank1的地址范围为80H-FFH.一般的寄存器都放在里面。可以通过寄存器STATUSL里面的RP0位来选择bank0和bank1.
在编程序的时候要注意的是，当你要操作的寄存器在bank0的时候，先要选择bank0（将寄存器STATUS的RP0位置0），然后再对你所要操作的寄存器进行操作，当你要操作的寄存器在bank1的时候，同理先要选择bank1.
如果想要定义一些变量，可以在数据存储器20H开始的地址定义，定义的地址范围为20H-7FH.一般这么多就够用了。
4.PIC的输入输出端口
在学习这个部分的时候，曾经遇到过一些问题.PIC单片机的引脚不多，大多都是复用引脚，例如AD、IO、比较器、外接晶振等等，所以在配置端口的时候，一定要知道每个功能怎样设置才能实现的，在这一小节中，我要讲的是通用IO口的设置问题。
PIC16F616有12个IO口，但是有一个引脚（RA3）只能作为输入引脚用，不能用作输出，另外，A口具有电平变化中断的功能，而C口没有，在设计的时候要注意。
在设置的时候，一般要进行以下几项设置：
（1）设置端口是vwin 端口还是数字端口，可以通过寄存器ANSEL来设置。例如你想用AD，就要将相应的引脚设置为模拟输入端口。
（2）如果你选择的是数字端口，接下来就要设置端口的方向，是输入还是输出（RA3除外），可通过寄存器TRISA（A口）或TRISC（C口）来设置。
（3）设置端口的输出电平，可以通过寄存器PORTA（A口）或PORTC（C口）来设置。
这是对IO口的通用设置，但是这不是全部的设置，接下来的设置要看时A口还是C口了。对于A口，它有几个特殊的功能：内部弱上拉、电平变化中断、RA2/INT引脚的沿中断。如果想要这些功能，就要对相应的寄存器进行设置。
弱上拉的设置：只有当引脚为输出的时候弱上拉才有效，可以通过寄存器WPUA来设置相应引脚的弱上拉，值得一提的如果开启了弱上拉，会有多余的电流浪费，这样对于低功耗的设计是不可取的，但是如果在进行一些例如键盘电路设计的候，可以开启弱上拉功能，这样就不需要在键盘电路中加上拉电阻了。
电平变化中断的设置：可以通过寄存器IOCA来设置，但是首先要将相应引脚设置为数字端口且为输入状态。同时要将寄存器INTCON的REIE位设置为1，总中断要允许（置寄存器INTCON的GIE位），如果设置相应引脚有这个功能，当此引脚电平发生的时候，就会产生一个中断，同时一些中断标志位被置上（INTCON的RAIF位被置1），且总中断GIE被置为0.在中断服务程序中，要软件清除RAIF位和重新置GIE位才能继续开启此中断。
RA2/INT脚的沿中断设置：同样首先要将相应引脚设置为数字端口且为输入状态，设置INTCON的INTF位为1，表示允许int引脚外部中断，寄存器OPTION_REG的INTEGD位可以设置是上升沿中断还是下降沿中断。当发生中断时，INTCON的INTF位被置为1，GIE被清零，在中断服务程序中，要软件清除INTF位和重新置GIE位才能继续开启此中断。
对于C口，不能产生电平变化中断和沿中断。
5.定时器
定时器是单片机的一个很重要的部分，用它可以产生很多不同的定时时间，来满足程序设计的不同需求.PIC16F616有三个定时器，分别是Timer0、Timer1、Timer2.它们的用法不是很相同，下面来分别谈谈这三个定时器的用法和设置问题。
（1）Timer0
Timer0是一个八位的计数器，它有一个八位的计数寄存器TMR0，八位的预分频器（与看门狗共用），可以选择内部或者是外部时钟源，有计数器溢出中断的功能。
Timer0可以作为一个定时器或者计数器来使用，与Timer0有关的寄存器有：TMR0，INTCON，OPTION_REG，TRISA.
当Timer0作为定时器来使用的时候，要设置OPTION_REG的T0CS位为0，表示用的是内部时钟，每一个指令周期TMR0的值会增加（当没有预分频的时候），当TMR0被赋值的时候，会有两个指令周期的延时。预分频器可以和看门狗共用，可以由OPTION_REG的PSA位来设置，当PSA 为0的时候分频器选择Timer0，当PSA为1的时候分频器选择看门狗。同时，与分频器的分频值可以通过寄存器OPTION_REG来设置，设置的值可以由1:2到1:256.当Timer0的计数器TMR0计数从FFH到00H的时候会产生溢出，同时溢出标志位（INTCON寄存器的T0IF位）会置位（无论Timer0的中断是否开启），如果中断已经开启了（INTCON寄存器的T0IE被置位），那么就会产生溢出中断.T0IF位需要软件对其进行清零。
当Timer0作为计数器来使用的时候，就要用外部时钟源（OPTION_REG的T0CS置1），每次当引脚T0CK1的沿到来时Timer0的 TMR0会增加1，上升沿和下降沿可以由OPTION_REG的T0SE来设置。中断和Timer0作为定时器使用时一样。在我们编程序的时候，可以用 Timer0进行定时或产生定时信息，下面我来解释定时器的定时时间的计算。假设Timer0用的时钟源是内部的4MHZ，那么每条指令的执行时间就是 1us，设Timer0的预分频系数是1:256，TMR0的初值是6，那么定时时间为：
256×（256-6）×1us=64ms
在编程的时候需要注意的是Timer0的中断是不能把单片机从SLEEP的状态唤醒的。
（2）Timer1
Timer1是一个十六位的计数器。它有一个计数寄存器对（TMR1H:TMR1L），时钟源也是内外可选的，具有一个2bit的预分频器，可以同步或者异步操作，具有中断功能，但是溢出中断只能在外部时钟、异步的模式才能将单片机从SLEEP中唤醒，Timer1具有捕获/比较功能，还有被一些特殊事件触发功能（ECCP），比较器的输出可以与Timer1的时钟同步。下面来一一介绍这些功能。
在编程的时候也可以按照这样的步骤来进行。设置寄存器T1CON，时钟源可以选择外部或者内部的时钟源，外部时钟源可以选择LP晶体.Timer1在选择内部时钟时，可以运行在定时器的状态，选择外部时钟的时候，可以运行在定时器或者是计数器状态，工作于计数器状态时可以选择门限是高电平还是低电平计数。这些都可以通过寄存器T1CON来设置。
以下是T1CON每个位的具体功能：bit1:Timer1是否开启位，当此位设为1时，Timer1开启，设为0时，Timer1关闭;bit2：时钟源选择位，置1时，选择外部时钟（T1CK1引脚的上升沿），此位置0时，选择的是内部时钟，并且和T1ACS（寄存器CM2CON1中）配合，当 T1ACS位为0时，时钟为FOSC/4，当T1ACS位为1时，时钟为FOSC.bit2:T1SYNC：定时器1的外部时钟输入同步位，当 TMR1CS位为1、T1SYNC位为1，定时器1被设置成与外部时钟不同步，T1SYNC位为0时，定时器1被设置成与外部时钟同步模式.Bit3： T1OSCEN：此位为1时Timer1的时钟选择LP，为0时LP晶体被关闭.Bit5-4:T1CKPS:Timer1时钟的预分频系数设置，通过这两位的是指，可以讲Timer1设置成1:1、1:2、1:4、1:8几种分频值.Bit6:TMR1GE：只有当TMR1ON位为1时才有效，当此位为 1时，Timer1计数被Timer1的门限控制，此位为0时，Timer1正常计数.Bit7:T1GINV：此位为1时，Timer1在门限为高时计数，此位为0时，Timer1在门限为低时计数。
Timer1的中断编程：当Timer1的计数产生溢出的时候，如果Timer1中断允许的话，就会产生中断。中断可以这样设置，Timer1的中断允许位TMR1IE（在PIE1寄存器中）置1，寄存器INTCON的PEIE位置1，同时总中断位GIE（位于寄存器INTCON中）要置为1.当定时器产生中断的时候，会把中断标志T1IF置为1（位于寄存器PIR1中），然后PC指针指向0004H地址.T1IF位必须软件清除。
（3）Timer2
Timer2的功能于Timer1有些不同，Timer2时一个八位的计数器，有一个八位的计数寄存器TMR2，Timer2具有以下功能：有两个分频器，一个是前分频器，一个是后分频器。分频可以软件进行设置，另外，Timer2的时钟源是指令时间（FOSC/4），Timer2有一个寄存器 PR2，此寄存器的功能是当TMR2增加到PR2的值时，将产生中断，当然，中断必须允许，然后PR2的值会重新变为00H.下面来介绍Timer2的编程：
Timer2的控制寄存器T2CON作用是设置Timer2的开启关闭和前后分频的分频系数，寄存器T2CON的TOUTPS《3:0》 位设置后分频系数，可以被设置成1:1~1:16;位TMR2ON为1时，Timer2开启，为0时，Timer2关闭;位T2CKPS《1： 0》可以设置前分频系数，可以被设置成1、4、16.
Timer2的中断可以这样控制，允许Timer2中断位TMR2IE（位于PIE1寄存器内）被置1时，Timer2中断被允许，被置0时， Timer2中断禁止。寄存器INTCON的PEIE位置1，同时总中断位GIE（位于寄存器INTCON中）置为1.通过上面的设置，Timer2就可以产生中断了。当定时器产生中断的时候，会把中断标志T2IF置为1（位于寄存器PIR1中），然后PC指针指向0004H地址。中断标志位T2IF必须软件清除。
6.AD模块
PIC16F616有一个十位、八路的AD转换器。其参考电压可以为电源电压VDD，也可以是外部参考电压（VREF引脚），当AD转换完成后可以产生一个中断，此中断可以把单片机从睡眠状态中唤醒。下面来介绍一下关于AD转换的编程方法。
要使用一个ADC，要做的有一下几件事情：
（1）设置端口，需要采样模拟信号的端口必须设置为模拟输入状态，如果设置为数字端口，将使转换结果不正确，端口的模拟输入可以由寄存器ANSEL来配置，在讲RA口的时候已经说到了如何配置了。
（2）通道的选择，有八路外部通道和三路内部通道，可以通过ADCON0寄存器的CHS《3:0》位来设置通道的选择。
（3）参考电压的选择，参考电压可以是VDD，也可以是外部参考电压，可以通过ADCON0寄存器的VCFG位来设置，当VCFG=0时，参考电压为VDD，当VCFG=1时，参考电压为外部参考电压（来自VREF引脚）
（4）ADC的转换格式，AD转换后的结果保存在一个寄存器对里面：ADRESH和ADRESL，但是AD转换结果只有十位，设置AD转换格式可以通过设置 ADCON0的ADFM位来选择，当ADFM=1时10位的AD结果的低八位保存在ADRESL内，高两位保存在ADRESH内;当ADFM=0时10位的AD结果的高八位保存在ADRESH内，低两位保存在ADRESL内。
（5）AD时钟源的选择，寄存器ADCON1专门来设置AD的时钟源，ADCS《2:0》不同组合，可以将AD的时钟源设置为不同的频率，可以为FOSC/2、FOSC/4、FOSC/8、FOSC/16、FOSC/32、FOSC/64和FRC（内部RC）。
（6）AD中断的配置，要使用AD的中断功能，可以先把AD中断使能，ADIE位设置为1（在寄存器PIE1中），PEIE位置1（在INTCON寄存器中），总中断GIE位置1（INTCON寄存器中）。
要开始一个AD转换，首先要使能ADC模块，即把寄存器ADCON0的ADON位置1即可，然后将GO/DONE位（ADCON0中）置1就可以启动AD转换了。
AD转换需要时间，转换1bit需要Tad的时间，Tad与AD转换的时钟源和VDD有关，转换十位就需要11个Tad时间，如果第一个AD转换完成了，要进行第二个AD转换，必须还要等待2*Tad的时间才能开始。一个AD完成了，GO/DONE位会被置为0，如果中断允许的话，就会产生中断，且中断标志位ADIF（寄存器PIR1内）会被置1，在AD中断程序中就可以把AD转换结果读取出来（读ADRESH和ADRESL），需要时把AD中断标志位清零。
AD中断可以把单片机从睡眠中唤醒，但是要注意，使用这个功能的时候，时钟源必须设置为FRC，否则的话在睡眠的时候就不会产生AD中断了。
7.看门狗
PIC16F616的看门狗WDT其定时计数的脉冲序列由片内独立的RC振荡器产生，所以它不需要外接任何器件就可以工作。而且这个片内RC振荡器与引脚OSC1/CLKIN上的振荡电路无关，即使OSC1和OSC2上的时钟不工作，WDT照样可以监视定时。例如：当PIC16F616在执行 SLEEP指令后，芯片进入休眠状态，CPU不工作，主振荡器也停止工作，但是，WDT照样可监视定时。当WDT超时溢出后，可唤醒芯片继续正常的操作。而在正常操作期间，WDT超时溢出将产生一个复位信号。如果不需要这种监视定时功能，在编程时，可关闭这个功能。
WDT的定时周期在不加分频器的情况下，其基本定时时间是18ms，这个定时时间还受温度、VDD和不同元器件的工艺参数等的影响。如果需要更长的定时周期，还可以通过软件控制OPTION寄存器（PSA位置1）把预分频器配置给WDT，这个预分频器的最大分频比可达到1∶128.这样就可把定时周期扩大128倍，即达到2.3秒。
WDT的预分频器是和Timer0所共用的，如果把预分频器配置给WDT，用CLRWDT和SLEEP指令可以同时对WDT和预分频器清零，从而防止计时溢出引起芯片复位。所以在正常情况下，必须在每次计时溢出之前执行一条CLRWDT指令喂一次狗，以避免引起芯片复位。当系统受到严重干扰处于失控状态时，就不可能在每次计时溢出之前执行一条CLRWDT指令，WDT就产生计时溢出，从而引起芯片复位，从失控状态又重新进入正常运行状态。
当WDT计时溢出时，还会同时清除状态寄存器中的D4位T0，检测T0位即可知道复位是否由于WDT计时溢出引起的。
8.比较器
PIC16F616有两个比较器：C1和C2，C1的结构比C2的结构要简单，下面我分别对这两个比较器的用法和特性作简要说明。
（4）比较器C1：它有一个独立的控制寄存器CM1CON0，通过这个寄存器可以对比较器C1进行一些设置。位C1ON可以控制C1的开启关闭，位C1OE 可以决定比较器的输出是从引脚输出还是内部输出，位C1POL可以选择比较器输出的极性，位C1R选择参考电压是链接到引脚C1IN+还是连接到 C1VREF，C1CH可以选择比较器负端从哪一个引脚输入的，位C1OUT存放了比较器的输出结果。
（5）比较器C2：它的控制寄存器CM2CON0的操作跟C1一样，但是比较器C2比比较其C1功能要强，因为它与Timer1挂上钩了，C2可以连接到 Timer1，而C1不能。当C2与Timer1相连接的时候，C2的输出可以设置成与Timer1的下降沿锁定，如果Timer1有分频，则比较器的输出与分频后的Timer1下降沿锁定，可以通过相关寄存器来进行设置。
（6）两个比较还有其它的功能，都能组成滞回比较器，这样就可以对输入电压有一定的滤波功能。两个比较器还可以形成一个SR锁存器。
由于在本项目中没有选择用比较器这个功能，所以在这里就不详细叙述其细节设置，但要注意的是在不用此模块的时候，要能够保证此模块不能影响其他模块的正常工作，可以把比较器功能关闭（通过寄存器CM1CON0、CM2CON0的CxON位置0来关闭）。
9.捕获/比较/PWM功能
PIC16F616具有捕获/比较/PWM的模块，下面来简单的介绍一下它们的功能。
这三个功能需要定时器的支持，捕获和比较功能需要定时器Timer1的支持，PWM功能需要定时器Timer2的支持。都有中断的功能，选择这三种功能的某一种功能可以通过寄存器CCP1CON来设置.CCP1CON的低四位CCP1M《3:0》可以通过不同的组合来开启某项功能和关闭所有功能，当CCP1M《3:0》=0000的时候，捕获/比较/PWM模块的所有功能被禁止。具体其他的不同组合实现的功能，请参考 PIC16F616的用户手册。
当选择捕获功能时，它可以捕获引脚CCP1发生的事件，同时把16位Timer1的计数值拷贝到CCPR1H:CCPR1L中来，引脚CCP1的发生事件可以指的是下列事件：CCP1引脚的每个上升沿或者下降沿、第四个上升沿、第十六个上升沿。可以通过寄存器CCP1CON的低四位CCP1M《 3:0》来设置是哪一种事件。当事件发生的时候，单片机会置中断标志位CCP1IF（寄存器PIR1上），如果中断被允许（寄存器PEIE的位 CCP1IE=1）的话，就会产生中断，中断标志位CCP1IF需要软件清零。
选择比较功能时，如果定时器Timer1的计数器值与寄存器CCPR1H:CCPR1L相等的话，将产生下面的事件：把引脚CCP1置1/0、产生一个中断、触发一个事件（把定时器Timer1的技术器TMR1清零，并且如果此时AD是允许的话，它将触发一次AD转换），这些事件可以通过寄存器 CCP1CON的低四位CCP1M《3:0》来设置是哪一种事件。
当选择PWM功能时，通过设置PR2、T2CON、CCPR1L、CCP1CON这四个寄存器，模块可以产生不同占空比的PWM波形。具体的设置和占空比的计算请参考手册。
如果我们不需要这些功能，可以把这个模块关闭掉（设置CCP1M《3:0》=0000即可）。
10. 复位、中断和睡眠
（1）复位
PIC16F616包括这样的几个复位功能，上电复位（Power-on）、硬件复位、欠压复位（Brown-out）、看门狗复位。
关于上电复位POR，大家都不陌生，单片机在上电的时候保持复位直到电压能够满足其正常的工作电压，同时你可以通过对CONNFIG（编译器上即可设置）的设置，来开启Power-up Time，这个时间一般为64ms.
硬件复位可以通过MCLR引脚外界复位电路，即可实现硬件复位（将此引脚接低电平）。
欠压复位这个功能是可选的，也可以直接在编译环境中配置CONFIG寄存器来开启此功能。当此功能开启时，如果单片机在运行的时候，供电电压不足就会引起欠压复位，复位后单片机如果发现供电电压已经达到正常值的时候，会有一个64ms的延时，然后再运行程序。
关于看门狗的复位在看门狗部分已经说了。这里的一些复位还涉及到一些标志位。这些标志位分布在STATUS和PCON上面.STATUS上有两个位 TO、PD，当标志位TO=1时，表示表示已经操作了上电复位或者是执行了CLRWDT或者SLEEP指令，当TO=0时，表示发生了看门狗复位。当标志位PD=1时表示操作了上电复位或者是执行了CLRWDT指令，当PD=0时，表示执行了SLEEP指令.PCON上有两个标志位是POR和BOR，分别表示的是上电复位和欠压复位标志。具体的可以参看手册。
（2）中断
PIC16F616包括这样的几个中断源：RA2/INT引脚外部中断、RA端口电平变化中断、定时器Timer0、Timer1、Timer2溢出中断、比较器中断、AD转换中断、捕获/比较/PWM中断。
这些中断的允许位和中断标志位分别位于INTCON、PIE1、PIR1、IOCA这些寄存器里面，如果要开启相应的中断，就要置相应的中断允许位，开启总中断位（INTCON寄存器的GIE位），还要开启INTCON上的PEIE位（定时器0溢出中断、INT引脚沿中断和RA端口的电平变化中断除外）。
当中断发生的时候，相应的中断标志位就会置起来，同时总中断标志位GIE会被清零，保证在此时间内不会相应其他的中断，然后将当前的PC指针值压栈保存，以用来保证中断能正确的返回到原来执行的地方。然后PC指针指向中断向量地址0004H的地方，所以在编程序的时候，你可以在0004H的地址存一条跳转指令跳到你定义的中断服务程序里面去就可以了。如果在中断的时候想保存一些重要的寄存器的话，可以在中断程序的起始将其保存，然后在中断服务程序的末尾将其恢复即可。
要注意的是中断标志位不会自己清零，这就需要在编程的时候在软件上对其清零，否则的话，单片机不停的执行中断服务程序。如果你想要在以后的程序中还能产生中断的话，就要把总中断允许位GIE重新置位。
（3）睡眠
要想让单片机睡眠的方法很简单，执行一条SLEEP指令就可以了，如果看门狗允许的话，WDT就会被清零，但是还保持运行，寄存器STATUS的PD位将会置0，TO位将会置1，IO口还保持原来的状态，在睡眠状态下，不能驱动振荡器了。
有些事件可以将单片机从睡眠状态中唤醒：看门狗、RA口电平变化中断、外部复位引脚MCLK被拉低、RA2/int引脚沿中断、Timer1中断（必须工作在异步计数模式）、ECCP捕获模式中断、AD转换中断（时钟源必须为内部RC的时候）、比较器输出有变化，这些事件能够将单片机唤醒，其他的事件不能。
如果某项能唤醒单片机的中断已经开了，当总中断允许位GIE为1的时候，单片机被唤醒后可以进入中断程序中去，而当GIE位为0的时候，单片机也可以被唤醒，但是是执行下面的语句，而不能进入中断程序中去。
为了保证在执行SLEEP语句后看门狗能够清零，最好在SLEEP语句之前加一句清看门狗的语句CLRWDT.
相关型号资料：AT25020N-10SC2.7 MUX08FP IRFI9520G TS83C51RB2-MC
11. PIC单片机的一些电特性
VSS引脚的最大输出电流和VDD最大的输入电流为：90mA;
每个IO口的输出电流可达25mA，IO口总共输出电流可达90mA;
每个IO口是由两个保护二极管上下钳位的。当电压超过VDD和VSS的时候，二极管最大能承受20mA的电流;
IO口输入漏电流最大为±1uA，引脚MCLR和OSC漏电流最大为±5uA;
PORTA内部弱上拉（若设置了此功能）电流最大为 400uA;
IO口输出低电平为0.6V，输出高电压为VDD-0.7V;
12. 编程注意事项及技巧
在编程调试后和根据网上的一些资料和经验，我注意到了一些在编程的事项和技巧，通过这些设置，可以使系统更加稳定的工作，现在总结如下：
（1）在设置端口的时候，先将端口输出你想要预置的值，以免发生出示状态的不稳定，影响系统正常工作。虽然在当前还没有定义端口是输出还是输入状态，这样做总是好的。
（2）在开启某个中断功能的时候，最好将其中断标志位清一次零。
（3）在设计低功耗的时候，其中有些功能是比较耗电的，如果不用的话，一定要将其关掉。例如将IO口设置成输入并将其悬空，就会很耗电流;RA口设置弱上拉的时候如果引脚接地，电流会很大;欠压复位也是一个耗电大户。而看门狗开启时用的时钟源为内部的RC，不怎么耗电;AD转换耗电也不多。
（4）单片机里面的功能很多，在有些功能不需要的时候，一定要将其关闭（可以放在初始化程序之中），这样一来有利于程序的稳定性;二来可以省电，因为开启某个功能总是要电来驱动的。
（5）如果一个寄存器被多种功能所共用，建议只对相应位进行操作，例如用BCF、BSF、或、异或、与、非等指令，而不要整个的将其赋值，以免弄错了使其他模块受到干扰。
工商网监
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