江协科技STM32学习- P35 硬件I2C读写MPU6050

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stm32学习条记-作者: Vera工程师养成记
stem32江科大自学条记-CSDN博客

术语：

英文缩写	形貌
GPIO：General Purpose Input Onuput	通用输入输出
AFIO：Alternate Function Input Output	复用输入输出
AO：Analog Output	模仿输出
DO：Digital Output	数字输出
内部时钟源 CK_INT：Clock Internal	内部时钟源
外部时钟源 ETR：External Trigger	时钟源 External 触发
外部时钟源 ETR：External Trigger mode 1	外部时钟源 External 触发 时钟模式1
外部时钟源 ETR：External Trigger mode 2	外部时钟源 External 触发 时钟模式2
外部时钟源 ITRx：Internal Trigger inputs	外部时钟源，ITRx （Internal trigger inputs）内部触发输入
外部时钟源 TIx：exTernal Input pin	外部时钟源 TIx （external input pin）外部输入引脚
CCR：Capture/Comapre Register	捕捉/比力寄存器
OC：Output Compare	输出比力
IC：Input Capture	输入捕捉
TI1FP1：TI1 Filter Polarity 1	Extern Input 1 Filter Polarity 1，外部输入1滤波极性1
TI1FP2：TI1 Filter Polarity 2	Extern Input 1 Filter Polarity 2，外部输入1滤波极性2
DMA：Direct Memory Access	直接存储器存取

正文：

0. 概述

从 2024/06/12 定下筹划开始学习下江协科技STM32课程，接下来将会按照哔站上江协科技STM32的教学视频来学习入门STM32 开发，本文是视频教程 P2 STM32简介一讲的条记。
1.🚚I2C硬件库函数

stm32中I2C库函数先容（stm32f10x_i2c.h） 
下面这些是关于I2C的库函数，这里我会挑选最常见的以及本期要用到的往复举行详细讲授。

1.初始化

在学过前面这么多布局体初始化的函数，对于布局体的初始化我们已经再属性不外了，下面是I2C外设的布局体初始化的函数。

1. void I2C_DeInit(I2C_TypeDef* I2Cx);
2. void I2C_Init(I2C_TypeDef* I2Cx, I2C_InitTypeDef* I2C_InitStruct);
3. void I2C_StructInit(I2C_InitTypeDef* I2C_InitStruct);

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一样平常环境我们都是自己去界说设置布局体再初始化的，下面我们看一个界说好布局体初始化的示例：

1. I2C_InitTypeDef I2C_initstruct;
2.     I2C_initstruct.I2C_Mode = I2C_Mode_I2C; //选择模式，这里选定使用I2C模式
3.     I2C_initstruct.I2C_ClockSpeed = 100000; //选择时钟的频率，不得大于400kHz
4.     I2C_initstruct.I2C_DutyCycle = I2C_DutyCycle_2;//占空比选择，低电平:高电平，如果当前是标准速度的话，这个是没用的的，如果在快速时钟的时候，这个才会起作用
5.     I2C_initstruct.I2C_Ack = I2C_Ack_Enable; //选择是否给应答
6.     I2C_initstruct.I2C_AcknowledgedAddress = I2C_AcknowledgedAddress_7bit;//stm32作为从机的时候的响应地址位数
7.     I2C_initstruct.I2C_OwnAddress1 = 0x01;   //stm32作为从机的时候地址,我们这里是主机，所以这里随便设一个就行了
8.     I2C_Init(I2C2, &I2C_initstruct);

复制代码

2.使能利用

我们本期不须要用DMA到使能，以是这里就不外多讲授。

1. void I2C_Cmd(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState);

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3.天生起始位和竣事位标记

1. void I2C_GenerateSTART(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState);
2. void I2C_GenerateSTOP(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState);

复制代码

手册表明如下：

4.发送I2C从机地点

下面这个函数实在就是前面学习软件I2C的“点名”利用，硬件也是一样的，同样都是须要举行点名指定的I2C从机来举行通讯。假如有多个从机，主机遇实行下面这个函数后会给每一个从机发送Address的数据，然后从机汲取到了后就对比自己的IP数据，假如一样的话那么就开始跟主机通讯，其他从机保持缄默沉静。

1. void I2C_Send7bitAddress(I2C_TypeDef* I2Cx, uint8_t Address, uint8_t I2C_Direction);

复制代码

5.发送数据和汲取数据

下面这个是发送数据：

1. void I2C_SendData(I2C_TypeDef* I2Cx, uint8_t Data);

复制代码

下面可以看到把数据放入到数据寄存器DR的利用后，然后剩下就是进入到发送数据的流程。 

下面这个是继承数据：

1. uint8_t I2C_ReceiveData(I2C_TypeDef* I2Cx);

复制代码

我们可以看到这个函数的返回值是DR寄存器内里的数据。 

6.发送应答位

下面这个函数是用来发送应答位的，当主机汲取到了数据之后会向从机发送应答环境，假如应答位是ENABLE表现汲取完成返回一个应答反之就是无应答返回 ，手册表明如下

1. void I2C_AcknowledgeConfig(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState);

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7.状态检测

下面这个函数是用来检测每次利用一个步调之后的状态的，比如发送了一个字节后的数据，然后就会进入一个EVx的状态，这里就须要去实行这个状态是否完成，然后再实行下一步，这是一种缓冲机制以包管数据收发的正确性。在上一期我们也是详细讲授过了这个过程了的。

1. ErrorStatus I2C_CheckEvent(I2C_TypeDef* I2Cx, uint32_t I2C_EVENT);

复制代码

下面是这个函数的干系参数： 

2.🚚硬件I2C读取MPU6050

实验征象如下，实在跟前面软件I2C读取MPU6050征象是一样的，只是方法差异。（软件I2C读取MPU6050链接：stm32入门-----软件I2C读写MPU6050-CSDN博客）

1.电路连线图

查STM32F102T8C6引脚界说表，看到I2C1 PB6, PB7引脚已经给 OLED液晶表现屏利用，本节我们利用I2C2的PB10,PB11引脚。

2.紧张工程文件 
紧张工程文件如下，这里我们就没有像软件那部门一样须要创建一个MyI2C的文件往复实行收发数据的底层，这里我们是利用硬件外设设置库函数往复实现I2C通讯的，底层是由硬件来主动实行的，以是就不须要MyI2C这个文件了。

此中MPU6050.c文件是用来设置I2C外设以及MPU6050干系模块的文件，MPU6050_reg.h文件是存放MPU6050干系寄存器数据的文件

 MPU6050_reg.h文件数据如下：

1. #ifndef __MP6050_REG_H__
2. #define __MP6050_REG_H__
4. #define MP6050_SMPLRT_DIV                0x19
5. #define MP6050_CONFIG                        0x1A
6. #define MP6050_GYRO_CONFIG                0x1B
7. #define MP6050_ACCEL_CONFIG                0x1C
9. #define MP6050_ACCEL_XOUT_H                0x3B
10. #define MP6050_ACCEL_XOUT_L                0x3C
11. #define MP6050_ACCEL_YOUT_H                0x3D       
12. #define MP6050_ACCEL_YOUT_L                0x3E
13. #define MP6050_ACCEL_ZOUT_H                0x3F
14. #define MP6050_ACCEL_ZOUT_L                0x40
15. #define MP6050_TEMP_OUT_H                0x41
16. #define MP6050_TEMP_OUT_L                0x42
17. #define MP6050_GYRO_XOUT_H                0x43
18. #define MP6050_GYRO_XOUT_L                0x44
19. #define MP6050_GYRO_YOUT_H                0x45
20. #define MP6050_GYRO_YOUT_L                0x46
21. #define MP6050_GYRO_ZOUT_H                0x47
22. #define MP6050_GYRO_ZOUT_L                0x48
24. #define MP6050_PWM_MGMT_1                0x6B
25. #define MP6050_PWM_MGMT_2                0x6C
26. #define MP6050_WHO_AM_I                        0x75
27. #endif

复制代码

这里我们紧张去讲授MPU6050.c这个文件内里的内容，这个是设置I2C外设的紧张文件。
3.MPU6050.c代码分析

（1）检测步调超时利用

在进入到检测状态的函数的时间，难免会出现不测超时的环境，这里我们就须要去对这个bug举行处理处罚，比如假如超时的环境就放弃这个字节读取或写入的利用。

1. //检测事件后的超时操作
2. void MPU6050_WaitEvent(I2C_TypeDef* I2Cx, uint32_t I2C_EVENT) {
3.     uint32_t time_out = 100000;
4.     while (I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT) != SUCCESS) {
5.         time_out--;
6.         if (!time_out) {
7.             break;
8.         }
9.     }
10. }

复制代码

（2）指定地点写

代码是对应下面这个序列图举行写的，序列图跟代码的步调是一样的，我们这里利用的是7位。

1. void MP6050_WriteReg(uint8_t RegAddr, uint8_t data)
2. {
3.         //起始条件
4.         I2C_GenerateSTART(I2C2, ENABLE);        //产生Start起始位
5.         while(I2C_CheckEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT) != SUCCESS);        //等待EV5事件
6.        
7.         //发送I2C从机地址
8.         I2C_Send7bitAddress(I2C2, MP6050_I2CADDR, I2C_Direction_Transmitter);
9.         while(I2C_CheckEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED) != SUCCESS); //等待EV6事件
11.        
12.         //发送寄存器地址
13.         I2C_SendData(I2C2, RegAddr);
14.         while(I2C_CheckEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTING) != SUCCESS); //等待EV8事件
15.        
16.         //发送数据
17.         I2C_SendData(I2C2, data);
18.         while(I2C_CheckEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTING) != SUCCESS); //等待EV8事件
19.        
20.         //发送停止位
21.         while(I2C_CheckEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED) != SUCCESS); //等待EV8_2事件
22.         I2C_GenerateSTOP(I2C2, ENABLE);
23. }

复制代码

（3）指定地点读

1. uint8_t MP6050_ReadReg(uint8_t RegAddr)
2. {
3.         uint8_t data = 0;
4.        
5.         //起始条件
6.         I2C_GenerateSTART(I2C2, ENABLE);        //产生Start起始位
7.         while(I2C_CheckEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT) != SUCCESS);        //等待EV5事件
8.        
9.         //发送I2C从机地址
10.         I2C_Send7bitAddress(I2C2, MP6050_I2CADDR, I2C_Direction_Transmitter);
11.         while(I2C_CheckEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED) != SUCCESS); //等待EV6事件
12.        
13.         //发送寄存器地址
14.     //这里需要等待EV8_2事件等待数据传输完成，TRANSMITTED 而不是 TRANSMITTING 正在传输
15.         I2C_SendData(I2C2, RegAddr);
16.         while(I2C_CheckEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED) != SUCCESS); //等待EV8_2事件
17.        
18.         //重复起始条件
19.         I2C_GenerateSTART(I2C2, ENABLE);        //产生Start起始位
20.         while(I2C_CheckEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT) != SUCCESS);        //等待EV5事件
21.        
22.         //发送I2C从机地址
23.         I2C_Send7bitAddress(I2C2, MP6050_I2CADDR, I2C_Direction_Receiver);
24.         while(I2C_CheckEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_RECEIVER_MODE_SELECTED) != SUCCESS); //等待EV6事件
25.        
26.         //只接收一个字节必须在EV6事件之后清除ACK位和应答位
27.         I2C_AcknowledgeConfig(I2C2, DISABLE);        //设置NACK非应答位
28.         I2C_GenerateSTOP(I2C2, ENABLE);                        //停止条件
29.        
30.         //接收数据
31.         while(I2C_CheckEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED) != SUCCESS); //等待EV7事件
32.         data = I2C_ReceiveData(I2C2);
34.         //回复默认的ACK=1,方便连续接收
35.         I2C_AcknowledgeConfig(I2C2, ENABLE);
36.        
37.         return data;
38. }

复制代码

（4）初始化设置

（5）获取MPU6050寄存器数据

4.主函数代码

这部门实在跟软件I2C读写MPU6050的是一样的。
MP6050.c

1. #include "stm32f10x.h"                  // Device header#include "MP6050.h"#include "MyI2C.h"#include "Delay.h"#include "MP6050_Reg.h"#include "OLED.h"#define MP6050_I2CADDR                 (0x68 << 1)#define MP6050_I2CRead_DIR        0x01#define MP6050_I2CWrit_DIR        0x00void MP6050_Init(void){        //使能RCC外设时钟        RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_I2C2, ENABLE);        RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);                //设置GPIO        GPIO_InitTypeDef gpioInitStructure;        gpioInitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_OD;                        //复用开漏输出模式        gpioInitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_11;        //利用GPIOB_Pin10, Pin11        gpioInitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;        GPIO_Init(GPIOB, &gpioInitStructure);                //设置I2C外设        I2C_InitTypeDef I2C_InitStruct;        I2C_StructInit(&I2C_InitStruct);                I2C_InitStruct.I2C_Mode = I2C_Mode_I2C;                                //I2C工作方式        I2C_InitStruct.I2C_ClockSpeed = 100*1000;                        //I2C时钟频率，不凌驾400KHz        I2C_InitStruct.I2C_DutyCycle = I2C_DutyCycle_16_9;        //I2C时钟占空比        I2C_InitStruct.I2C_Ack = I2C_Ack_Enable;                        //I2C应答        I2C_InitStruct.I2C_AcknowledgedAddress = I2C_AcknowledgedAddress_7bit;        //I2C从机7位模式        I2C_InitStruct.I2C_OwnAddress1 = 0x01;                                //I2C从机模式利用，自身地点寄存器        I2C_Init(I2C2, &I2C_InitStruct);                //使能I2C外设        I2C_Cmd(I2C2, ENABLE);                        MP6050_WriteReg(MP6050_PWM_MGMT_1, 0x01);        //关闭MP6050就寝模式,采样时钟选择内部GyroX轴时钟        MP6050_WriteReg(MP6050_PWM_MGMT_2, 0x00);        //MP6050 6轴都使能，不利用Wakeup模式        MP6050_WriteReg(MP6050_SMPLRT_DIV, 0x09);        //MP6050采样分频值10分频，实际采样频率=时钟频率/(分频值+1)        MP6050_WriteReg(MP6050_CONFIG, 0x06);                //MP6050不利用FSYNC，DLPF数字低通滤波器选择6最平滑滤波        MP6050_WriteReg(MP6050_GYRO_CONFIG, 0x18);        //陀螺仪量程选择最大量程        MP6050_WriteReg(MP6050_ACCEL_CONFIG, 0x18);        //加速率计量程选择最大量程，不利用高通滤波        MP6050_ReadReg(MP6050_WHO_AM_I);                }void MP6050_WriteReg(uint8_t RegAddr, uint8_t data)
2. {
3.         //起始条件
4.         I2C_GenerateSTART(I2C2, ENABLE);        //产生Start起始位
5.         while(I2C_CheckEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT) != SUCCESS);        //等待EV5事件
6.        
7.         //发送I2C从机地址
8.         I2C_Send7bitAddress(I2C2, MP6050_I2CADDR, I2C_Direction_Transmitter);
9.         while(I2C_CheckEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED) != SUCCESS); //等待EV6事件
11.        
12.         //发送寄存器地址
13.         I2C_SendData(I2C2, RegAddr);
14.         while(I2C_CheckEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTING) != SUCCESS); //等待EV8事件
15.        
16.         //发送数据
17.         I2C_SendData(I2C2, data);
18.         while(I2C_CheckEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTING) != SUCCESS); //等待EV8事件
19.        
20.         //发送停止位
21.         while(I2C_CheckEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED) != SUCCESS); //等待EV8_2事件
22.         I2C_GenerateSTOP(I2C2, ENABLE);
23. }uint8_t MP6050_ReadReg(uint8_t RegAddr)
24. {
25.         uint8_t data = 0;
26.        
27.         //起始条件
28.         I2C_GenerateSTART(I2C2, ENABLE);        //产生Start起始位
29.         while(I2C_CheckEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT) != SUCCESS);        //等待EV5事件
30.        
31.         //发送I2C从机地址
32.         I2C_Send7bitAddress(I2C2, MP6050_I2CADDR, I2C_Direction_Transmitter);
33.         while(I2C_CheckEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED) != SUCCESS); //等待EV6事件
34.        
35.         //发送寄存器地址
36.     //这里需要等待EV8_2事件等待数据传输完成，TRANSMITTED 而不是 TRANSMITTING 正在传输
37.         I2C_SendData(I2C2, RegAddr);
38.         while(I2C_CheckEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED) != SUCCESS); //等待EV8_2事件
39.        
40.         //重复起始条件
41.         I2C_GenerateSTART(I2C2, ENABLE);        //产生Start起始位
42.         while(I2C_CheckEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT) != SUCCESS);        //等待EV5事件
43.        
44.         //发送I2C从机地址
45.         I2C_Send7bitAddress(I2C2, MP6050_I2CADDR, I2C_Direction_Receiver);
46.         while(I2C_CheckEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_RECEIVER_MODE_SELECTED) != SUCCESS); //等待EV6事件
47.        
48.         //只接收一个字节必须在EV6事件之后清除ACK位和应答位
49.         I2C_AcknowledgeConfig(I2C2, DISABLE);        //设置NACK非应答位
50.         I2C_GenerateSTOP(I2C2, ENABLE);                        //停止条件
51.        
52.         //接收数据
53.         while(I2C_CheckEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED) != SUCCESS); //等待EV7事件
54.         data = I2C_ReceiveData(I2C2);
56.         //回复默认的ACK=1,方便连续接收
57.         I2C_AcknowledgeConfig(I2C2, ENABLE);
58.        
59.         return data;
60. }
63. void MP6050_GetData(struct MP6050_Data_ParaOut *MP6050ParaOut){        uint8_t Data_H = 0;        uint8_t Data_L = 0;                Data_H = MP6050_ReadReg(MP6050_ACCEL_XOUT_H);        Data_L = MP6050_ReadReg(MP6050_ACCEL_XOUT_L);        MP6050ParaOut->AccelX = (Data_H << 8) | Data_L;                //MP6050加速率计X轴                        Data_H = MP6050_ReadReg(MP6050_ACCEL_YOUT_H);        Data_L = MP6050_ReadReg(MP6050_ACCEL_YOUT_L);        MP6050ParaOut->AccelY = (Data_H << 8) | Data_L;                //MP6050加速率计Y轴                Data_H = MP6050_ReadReg(MP6050_ACCEL_ZOUT_H);        Data_L = MP6050_ReadReg(MP6050_ACCEL_ZOUT_L);        MP6050ParaOut->AccelZ = (Data_H << 8) | Data_L;                //MP6050加速率计Z轴                        Data_H = MP6050_ReadReg(MP6050_GYRO_XOUT_H);        Data_L = MP6050_ReadReg(MP6050_GYRO_XOUT_L);        MP6050ParaOut->GyroX = (Data_H << 8) | Data_L;                //MP6050角速率计X轴                Data_H = MP6050_ReadReg(MP6050_GYRO_YOUT_H);        Data_L = MP6050_ReadReg(MP6050_GYRO_YOUT_L);        MP6050ParaOut->GyroY = (Data_H << 8) | Data_L;                //MP6050角速率计X轴                Data_H = MP6050_ReadReg(MP6050_GYRO_ZOUT_H);        Data_L = MP6050_ReadReg(MP6050_GYRO_ZOUT_L);        MP6050ParaOut->GyroZ = (Data_H << 8) | Data_L;                //MP6050角速率计X轴}

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Main.c

1. #include "stm32f10x.h"                  // Device header
2. #include "oled.h"
3. #include "Countersensor.h"
4. #include "Encoder.h"
5. #include "Timer.h"
6. #include "AD.h"
7. #include "Delay.h"
8. #include "MyDMA.h"
9. #include "UART.h"
10. #include <stdio.h>
11. #include "Key.h"
12. #include "String.h"
13. #include "LED.h"
14. #include "MyI2C.h"
15. #include "MP6050.h"
16. #include "MP6050_Reg.h"
18. #define MP6050_REG_ID                0x75
19. #define MP6050_REG_PWRMNG2        0x6B
20. #define MP6050_REG_SIMPDIV        0x19
22. int main(int argc, char *argv[])
23. {
24.         uint8_t AckBit = 0;
25.         uint8_t MP6050Id;
26.         uint8_t RegVal = 0;
27.         struct MP6050_Data_ParaOut MP6050Data = {0};
28.        
29.         OLED_Init();
30.         MP6050_Init();
32.         while(1)                                                                                 
33.         {
34.                 MP6050_GetData(&MP6050Data);
35.                 OLED_ShowSignedNum(1, 1, MP6050Data.AccelX ,5);
36.                 OLED_ShowSignedNum(1, 8, MP6050Data.AccelY ,5);
37.                 OLED_ShowSignedNum(2, 1, MP6050Data.AccelZ ,5);
38.                 OLED_ShowSignedNum(3, 1, MP6050Data.GyroX ,5);
39.                 OLED_ShowSignedNum(3, 8, MP6050Data.GyroY ,5);
40.                 OLED_ShowSignedNum(4, 1, MP6050Data.GyroZ ,5);
41.                 Delay_ms(100);
42.         }
43.        
44.         return 1;
45. }

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实验效果：

利用淘宝购买的19块钱的24MHz 8通过逻辑分析仪抓取下硬件I2C读取时的通讯时序。
   可以看到硬件I2C的时序，SCLK时钟特别规整，SDA的变革也紧跟着SCK的降落沿。
  

3🚚实验标题记载和履历分享

   本节硬件I2C实验碰到了一个标题，就是I2C_ReceiveData()读取出来的数据总是固定的值 '0xD'，反复排查才发现是由于在读取I2C DR汲取寄存器之前没有期待EV7变乱。假如不期待EV7变乱就直接读取I2C DR寄存器，根据STM32的主汲取时序此时DR寄存器的值还是上一次的值，I2C数据还没有开始汲取，以是此时立即读I2C DR寄存器就总是读取到的上一次值。
  正确的做法是，汲取时先期待EV7变乱确认I2C 已经汲取到数据，再读取I2C DR寄存器，此时读取到的才是正确的汲取数据。
  

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