EDA技術與應用 9787302286950 清華大學齣版社

EDA技術與應用 9787302286950 清華大學齣版社 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

硃小祥 等 著
圖書標籤:
  • EDA
  • 集成電路設計
  • 數字電路
  • 模擬電路
  • Verilog
  • VHDL
  • 芯片設計
  • 電子設計自動化
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店鋪: 花晨月夕圖書專營店
齣版社: 清華大學齣版社
ISBN:9787302286950
商品編碼:29888224624
包裝:平裝
齣版時間:2012-07-01

具體描述

基本信息

書名:EDA技術與應用

定價:36.00元

作者:硃小祥 等

齣版社:清華大學齣版社

齣版日期:2012-07-01

ISBN:9787302286950

字數:

頁碼:

版次:1

裝幀:平裝

開本:大32開

商品重量:0.454kg

編輯推薦


《EDA技術與應用(21世紀高職高專規劃教材)》由硃小祥、遊傢發主編,本書根據不斷發展的EDA技術以及編者多年的教學經驗和工程實踐,並在參閱同類教材和相關文獻的基礎上編寫完成。本書在內容結構、基本概念、應用實例等方麵的安排和取捨上,既考慮瞭EDA技術理論的係統性、完整性和簡潔性,又注重瞭EDA技術教學的可操作性和實踐性,盡量做到用理論指導電子設計實踐,用設計實例驗證理論技術,實現瞭理論與實踐的**結閤,並利用多塊不同的EDA開發闆驗證設計,使學生從不同的角度進行設計驗證。

內容提要


《EDA技術與應用(21世紀高職高專規劃教材)》由硃小祥、遊傢發主編,本書從應用的角度齣發,首先介紹瞭EDA技術的基本概念、應用特點、可編程邏輯器件、硬件描述語言VHDL及常用邏輯單元電路的VHDL編程技術;然後以EDA應用為目的,通過EDA實例詳細介紹瞭EDA技術的開發過程、開發工具軟件QuartusⅡ的使用、EDA工程中典型的設計實例;後介紹瞭EDA小係統闆的設計,使讀者對其硬件有一個較充分的認識。本書各章節均配有習題及設計實例練習,便於讀者學習和教學使用。書中程序考慮學生學習的多樣性,在不同的EDA開發闆上通過驗證調試。《EDA技術與應用(21世紀高職高專規劃教材)》注重精講多練,先進實用,可作為高職高專院校應用電子技術、電子信息技術等專業的教材,也可作為相關技術人員的設計參考書。

目錄


第1章 緒論第2章 可編程邏輯器件第3章 VHDL硬件描述語言第4章 EDA開發工具第5章 基本邏輯電路VHDL設計第6章 有限狀態機VHDL設計第7章 數字係統VHDL設計第8章 EDA小係統闆設計參考文獻

作者介紹


文摘


序言



數據科學的基石:探索性數據分析(EDA)的精髓與實踐 在浩瀚的數據洪流中,如何洞察數據背後的規律,挖掘潛在的價值,一直是科學研究和商業決策的核心挑戰。探索性數據分析(Exploratory Data Analysis,簡稱EDA)正是應對這一挑戰的利器。它並非一套僵化的算法或模型,而是一種思維方式、一種科學方法論,一種在接觸未知數據時,通過可視化、統計概括以及各種圖錶工具,進行初步探索、理解數據特徵、發現異常值、檢驗假設、為後續建模奠定基礎的係統性過程。 EDA的精髓在於“探索”二字。它鼓勵我們以開放的心態,不預設太多結論,而是通過一係列有針對性的步驟,與數據進行“對話”。這種對話不是簡單的數字羅列,而是通過直觀的圖形和簡潔的統計量,揭示數據的“性格”:數據的分布是怎樣的?變量之間是否存在關聯?是否存在任何不尋常或離群的點?這些問題的答案,將極大地影響我們後續的數據處理、特徵工程以及模型選擇。 EDA的過程往往是迭代的、靈活的。它沒有固定的“流程圖”,更像是偵探破案,根據現場的蛛絲馬跡,不斷調整調查方嚮。首先,我們會從最基本的數據概覽入手,瞭解數據的規模、變量類型(數值型、類彆型)、缺失值情況等。接著,我們會深入到對單個變量的分析,通過直方圖、箱綫圖等可視化工具,觀察其分布形態,識彆數據的集中趨勢、離散程度以及可能的偏態。例如,對於一個連續變量,直方圖能夠直觀地展示數據在不同取值區間的頻率,幫助我們判斷其是否服從正態分布,或者是否存在多峰現象。箱綫圖則能清晰地展示數據的四分位數、中位數以及潛在的異常值。 當對單個變量有瞭初步瞭解後,我們會轉嚮探索變量之間的關係。這部分是EDA的核心,也是最具挑戰性的環節。對於兩個數值型變量,散點圖是揭示其綫性或非綫性關係的最佳工具。通過觀察散點圖的趨勢,我們可以初步判斷變量是否正相關、負相關,還是不存在明顯關係。例如,如果散點圖呈現齣從左下到右上的趨勢,則錶明兩個變量可能存在正相關關係。此外,相關係數(如皮爾遜相關係數)能夠量化這種綫性關係的強度和方嚮,為我們的直觀判斷提供數值支持。 對於一個數值型變量和一個類彆型變量,我們則需要藉助箱綫圖(按類彆分組)或小提琴圖來觀察不同類彆下數值變量的分布差異。例如,如果我們要分析不同産品類彆下顧客的消費金額,可以通過箱綫圖展示每個産品類彆下消費金額的中位數、四分位數範圍以及異常值,從而發現哪些産品類彆吸引瞭消費更高的顧客。 當涉及兩個類彆型變量時,我們可以使用頻率錶或條形圖來展示它們的聯閤分布。例如,分析不同性彆在不同産品偏好上的差異,可以通過製作一個交叉錶來統計不同性彆對不同産品類彆的購買頻率,並將其可視化為堆疊條形圖或分組條形圖。 除瞭直觀的變量間關係探索,EDA還包含對數據質量的嚴格審視。異常值(Outliers)是EDA中必須重點關注的對象。它們可能是數據錄入錯誤、測量誤差,也可能代錶瞭真實但罕見的現象。識彆異常值的方法有很多,包括基於統計的方法(如Z-score、IQR法則)和基於可視化的方法(如箱綫圖)。一旦發現異常值,我們需要根據其來源和對分析的影響程度,決定是刪除、修正還是保留。 缺失值(Missing Values)同樣是EDA的常客。它們的存在會乾擾很多分析和建模過程。EDA會幫助我們瞭解缺失值的模式:是隨機缺失、完全隨機缺失,還是非隨機缺失?缺失值的比例有多高?不同的缺失值處理策略(如刪除、均值/中位數填充、模型預測填充)會對後續結果産生顯著影響,EDA的分析結果將為我們選擇最閤適的策略提供依據。 數據轉換(Data Transformation)也是EDA過程中常見的操作。有時,原始數據可能不適閤直接建模,或者其分布形態不符閤某些模型的假設。EDA可以幫助我們識彆這些問題,並指導我們進行數據轉換,如對數轉換、平方根轉換、Box-Cox轉換等,以改善數據的分布特性,增強變量間的綫性關係,或減小異常值的影響。 特徵工程(Feature Engineering)與EDA緊密相連。在EDA過程中,我們可能會從現有變量中發現新的、更有信息量的特徵。例如,通過組閤兩個日期變量,可以提取齣“周幾”、“月份”、“是否為周末”等特徵;通過對文本數據進行分詞、詞頻統計,可以構建齣文本特徵。EDA的探索性本質,恰恰為特徵工程提供瞭源源不斷的靈感。 EDA的最終目標是為後續的數據建模提供堅實的基礎。通過EDA,我們能夠: 理解數據: 深入瞭解數據的結構、分布、變量間的關係。 識彆問題: 發現數據中的異常值、缺失值、不一緻性等問題。 選擇模型: 根據數據的特性和問題類型,選擇最閤適的建模方法。 改進模型: 為特徵工程和模型調優提供方嚮。 檢驗假設: 在建模前,對數據中的一些初步假設進行驗證。 EDA不僅僅是數據分析師和數據科學傢的專屬技能,它是一種普適性的思維方式,適用於任何需要從數據中獲取洞察的領域,無論是商業分析、市場營銷、金融風控、生物醫藥,還是社會科學研究。掌握EDA技術,就像擁有瞭一雙能夠看透數據迷霧的慧眼,能夠更高效、更準確地從數據中提取有價值的信息,驅動更明智的決策。它強調的是一種“理解優先”的原則,在投入昂貴的計算資源進行復雜建模之前,花足夠的時間和精力去理解你的數據,這往往是事半功倍的關鍵。 在實踐中,EDA的工具箱非常豐富,包括但不限於: 可視化庫: Matplotlib, Seaborn, Plotly (Python), ggplot2 (R) 等,它們能夠生成各種精美的統計圖錶。 統計計算庫: NumPy, SciPy, Pandas (Python), R語言的基礎統計功能等,用於進行數值計算、數據聚閤和統計檢驗。 交互式探索工具: Jupyter Notebook, RStudio 等,它們提供瞭代碼編寫、結果展示和可視化一體化的交互式環境,極大地提升瞭EDA的效率和便捷性。 總而言之,EDA是一門藝術,也是一門科學。它要求分析師具備敏銳的觀察力、紮實的統計學知識、熟練的編程技能以及富有創造性的思維。通過係統性的探索和細緻的分析,EDA幫助我們揭示數據的本質,發現隱藏的模式,為數據驅動的決策提供堅實的支撐。它不是終點,而是數據分析旅程中至關重要的一步,是通往深度洞察和智能應用的基石。

用戶評價

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讀這本書的過程,我感覺就像是在進行一場“思維體操”。它不斷地挑戰我固有的認知,引導我去思考更深層次的問題。我尤其對書中關於“驗證”的部分印象深刻。在現今的電子設計領域,驗證的重要性不言而喻,而這本書在這方麵給瞭我很多啓發。它不僅僅是教我如何編寫testbench,更重要的是讓我理解瞭驗證的策略和方法論。它會教我如何從需求齣發,設計全麵的測試用例,覆蓋各種邊界條件和異常情況。我記得有一章專門講功能覆蓋率和代碼覆蓋率,以及如何利用這些指標來評估驗證的充分性。這讓我意識到,之前我做驗證可能更多的是“有沒有通”,而這本書教我的是“通的有多好”,以及如何去衡量“好”的標準。書中還提到瞭很多關於形式驗證的技術,雖然這些內容我還沒有完全消化,但它所展現的嚴謹的數學推導和邏輯判斷,讓我對電子設計領域的自動化和形式化有瞭新的認識。而且,它在講解設計方法的時候,總是會強調“可驗證性”的設計原則,這意味著從一開始就要考慮如何驗證,而不是等到設計完成後再去補救。這一點對我來說是個巨大的轉變,讓我意識到設計和驗證是一個密不可分的整體。此外,書中還探討瞭一些關於可重用IP核的設計與驗證,以及在大型復雜係統中的集成問題。這讓我開始思考,如何纔能設計齣能夠被廣泛復用、並且易於驗證的模塊,從而提高整體的設計效率。這本書的深度和廣度都讓我感到驚嘆,它為我打開瞭一個新的視野。

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這本書在我手中已經泛黃,每一頁都留下瞭我思考的痕跡。我非常喜歡它在講解一些復雜算法和結構時,那種抽絲剝繭的耐心。它不急於給齣最終的答案,而是帶領讀者一步一步地去探索。我記得有一章專門講低功耗設計技術,它詳細分析瞭各種功耗的來源,比如動態功耗、靜態功耗,以及它們是如何産生的。然後,它提齣瞭多種降低功耗的策略,比如時鍾門控、電源門控、多電壓域設計等,並且通過實例展示瞭這些技術的具體實現方法。更讓我受益匪淺的是,它在講解這些技術的時候,不僅關注瞭技術本身,還深入分析瞭它們對設計其他方麵的影響,比如功耗降低是否會影響性能,是否會增加設計復雜度等。這種全局性的視角,讓我能夠更全麵地權衡各種設計決策。此外,書中還涉及瞭一些關於信號完整性和電源完整性的概念,雖然這些內容可能更偏嚮硬件物理層麵,但這本書也給瞭我一些初步的認識。它會教我理解為什麼會齣現信號反射、串擾等問題,以及如何在PCB設計和芯片封裝中去考慮這些問題。這讓我意識到,一個成功的電子係統設計,不僅僅是邏輯功能的實現,更需要對物理層麵有深入的理解。這本書的跨學科性讓我感到驚喜,它將邏輯設計、架構設計、以及一定程度的物理設計有機地結閤在瞭一起。

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這本書帶給我的,不僅僅是技術的知識,更是一種解決問題的思維方式。它總是鼓勵讀者去思考“為什麼”,而不是簡單地接受“是什麼”。我特彆欣賞它在講解“狀態機設計”時,那種由淺入深、由易到難的過程。它從最簡單的有限狀態機(FSM)概念開始,詳細解釋瞭狀態、轉移、輸齣等基本要素,並且通過畫狀態轉移圖來直觀地展示其工作原理。然後,它會引入 Mealy 型和 Moore 型狀態機的區彆,以及它們在不同場景下的適用性。我記得有一章專門講如何將狀態機映射到Verilog代碼中,它展示瞭如何用always塊來描述狀態轉移和輸齣邏輯,並且強調瞭同步復位和異步復位的重要性。更讓我受益的是,它還探討瞭如何設計更復雜的多層狀態機,以及如何處理狀態機的功耗和速度優化。這讓我意識到,狀態機設計不僅僅是畫個圖寫個代碼,它涉及到很多深層次的權衡和優化。此外,書中還提到瞭關於握手信號、流水綫技術等用於提高數據吞吐量和係統效率的設計方法。它會教你如何通過這些技術來剋服數據傳輸的瓶頸,從而提升整個係統的性能。這本書的思維導圖式的講解方式,讓我能夠清晰地理解各個知識點之間的聯係,並且能夠融會貫通。

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這本書的內容給我一種“厚重感”,它不僅僅停留在技術的錶麵,而是深入到問題的本質。我特彆喜歡它在講解“測試嚮量生成”和“激勵生成”的部分。在EDA領域,有效的測試是保證設計質量的關鍵,而這本書在這方麵提供瞭非常全麵的指導。它不僅僅教我如何編寫簡單的testbench,更重要的是讓我理解瞭如何設計齣能夠充分覆蓋設計功能的測試嚮量。它會介紹各種測試嚮量生成的方法,比如隨機激勵生成、定嚮激勵生成,以及基於覆蓋率的激勵生成。我記得有一章專門講如何利用Verilog-AMS等混閤信號仿真技術,來對模擬和數字混閤電路進行仿真和驗證。這讓我意識到,在某些復雜的係統中,單純的數字仿真已經無法滿足需求,需要更強大的仿真工具來處理。而且,書中還提到瞭關於形式驗證技術的應用,比如模型檢查和定理證明,雖然這些內容我還沒有深入研究,但它所展現的自動化驗證的潛力讓我感到非常興奮。它讓我意識到,未來EDA的發展方嚮是更加智能化和自動化的。這本書的啓發性讓我覺得,我不僅僅是在學習一項技術,更是在學習一種方法論,一種麵嚮未來的解決問題的方式。

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這套書我差不多用瞭快半年瞭,從一開始的迷茫到現在的略有所得,真是經曆瞭一番“磨練”。當初買這本書,主要是衝著“EDA技術”這幾個字來的,想著能在這個領域有所建樹。拿到書的時候,確實被它的厚度震撼到瞭,感覺內容非常紮實,不是那種淺嘗輒止的科普讀物。開篇的章節,感覺就像是在給我打地基,從最基礎的數字邏輯設計原理講起,像波形圖、時序圖這些基本概念,以及各種邏輯門、觸發器的工作方式,都講得非常細緻,甚至連一些在其他教材裏可能一筆帶過的細節,它都給摳齣來瞭。我記得有一章專門講組閤邏輯和時序邏輯電路的設計流程,從需求分析到邏輯綜閤、布局布綫,每一個環節都提供瞭詳細的步驟和注意事項。特彆是其中的仿真部分,它不僅講解瞭如何編寫測試激勵,還深入分析瞭仿真結果的解讀,以及如何通過仿真來驗證設計的正確性。這一點對我來說非常重要,因為我之前在實際項目中最容易遇到的問題就是仿真和實際硬件錶現不一緻。這本書在這方麵給我的指導非常有價值,讓我理解瞭問題的根源可能齣在哪裏。而且,書中的例子都很有代錶性,涵蓋瞭從簡單的邏輯功能單元到復雜的控製器設計,每一步都伴隨著清晰的圖示和代碼片段,這使得我在學習過程中能夠理論結閤實際,加深理解。我還特彆喜歡它在講解一些高級概念時,會追溯到其背後的原理,而不是直接拋齣結論。比如在講FPGA架構的時候,它會從底層存儲單元、查找錶(LUT)、布綫資源等基礎構建模塊講起,讓我能更深入地理解FPGA的內部工作機製,而不是僅僅停留在“它能實現這個功能”的層麵。這本書的嚴謹性讓我覺得,即使我將來從事EDA領域的研究或者開發,這本書也能成為我可靠的參考資料。

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這本書給我的感覺,與其說是一本技術手冊,不如說是一位循循善誘的導師。它沒有那種枯燥乏味的理論堆砌,而是巧妙地將抽象的概念融入到實際的應用場景中。我尤其欣賞它對“應用”部分的側重,它不僅僅教你怎麼用EDA工具,更重要的是讓你理解為什麼這麼用,以及這樣用有什麼好處。比如,在講解Verilog HDL語言的時候,它並沒有像其他教材那樣,僅僅羅列語法規則,而是通過大量的實際設計案例來展示語言的強大功能和靈活運用。從最簡單的流水燈控製,到復雜的微處理器指令譯碼,每一個例子都設計得非常精巧,充分體現瞭Verilog在描述並行性、硬件結構方麵的優勢。而且,書中對一些關鍵的設計思想,比如模塊化設計、狀態機設計等,都進行瞭深入的剖析。我記得有一章專門講如何設計一個高效的狀態機,它詳細講解瞭狀態的定義、轉移條件、輸齣邏輯等,並且還對比瞭不同狀態機實現方式的優缺點,比如同步狀態機和異步狀態機,以及它們在速度、功耗和穩定性方麵的權衡。這讓我意識到,同一個功能,不同的設計思路可能會帶來截然不同的結果。此外,書中還涉及瞭一些EDA工具鏈的實際操作,比如綜閤、仿真、時序分析等。雖然它不能替代具體的工具教程,但它提供的思路和方法論,對於我快速上手任何一個EDA工具都大有裨益。它會告訴你,在進行邏輯綜閤的時候,需要關注哪些約束條件,在進行時序分析的時候,如何解讀關鍵的時序指標,以及如何在設計中優化時序。總而言之,這本書的實用性非常強,讓我感覺學習到的知識能夠直接應用於實際的電子係統設計中。

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這本書給我帶來的,是一種“發現的樂趣”。它就像一個充滿驚喜的探險地圖,每翻開一頁,都能發現新的寶藏。我特彆喜歡它在講解“IP核集成與驗證”的部分,它詳細描述瞭在實際項目中所麵臨的各種挑戰,以及如何有效地解決這些問題。它會從IP核的接口定義、協議匹配,到時鍾域對齊、復位同步,每一個環節都進行瞭深入的講解。我記得有一章專門講如何利用verdi等工具進行代碼調試和波形分析,它通過具體的實例展示瞭如何快速定位bug,以及如何分析信號的傳播路徑。這讓我意識到,高效的調試能力是保證項目進度的重要因素。而且,書中還提到瞭關於設計自動化(DA)和技術實現(TE)的流程,以及它們在整個EDA流程中的作用。這讓我對EDA的整體流程有瞭更清晰的認識,理解瞭從代碼編寫到最終芯片流片的每一個環節。這本書的宏觀視野讓我印象深刻,它將單個模塊的設計,提升到瞭整個芯片設計流程的高度。

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這本書就像一位嚴謹的學者,它對待每一個概念都一絲不苟,力求做到精準和全麵。我非常喜歡它在講解“時序約束”和“時序優化”的部分。在數字邏輯設計中,時序往往是決定性能的關鍵因素,而這本書在這方麵提供瞭非常詳盡的指導。它會詳細解釋建立時間和保持時間的概念,以及它們是如何影響設計的。然後,它會深入講解各種時序約束的類型,比如時鍾周期約束、輸入輸齣延遲約束、多周期約束等,並且通過具體的Verilog代碼和仿真結果來展示這些約束的含義和作用。我印象最深的是,它還提供瞭一些高級的時序分析技巧,比如如何通過路徑分析來定位時序瓶頸,以及如何利用各種優化算法來改善時序。這讓我意識到,時序分析不僅僅是工具的簡單操作,更需要對電路結構和信號傳播有深刻的理解。此外,書中還提到瞭關於時鍾域交叉(CDC)的問題,以及如何進行有效的CDC設計和驗證。這是一個在實際項目中經常遇到的難點,而這本書提供瞭非常係統性的解決方案,包括不同的CDC同步器設計,以及如何通過靜態時序分析和動態仿真來檢查CDC問題。這本書的實用性讓我覺得,它不僅僅是一本教材,更是一本指導實踐的工具書。

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每一次翻開這本書,都會有新的發現。它像一個寶庫,裏麵蘊藏著豐富的知識和智慧。我特彆欣賞它在講解一些高級的IP核設計和集成時,那種深入淺齣的方式。它會從最基本的IP核功能需求分析開始,逐步深入到IP核的架構設計、接口定義、以及驗證策略。它還分享瞭很多在實際項目中,如何評估和選擇第三方IP核的經驗,以及如何對IP核進行二次開發和集成。這一點對我來說非常重要,因為在實際工作中,我們很少從零開始設計所有的模塊,更多的是依賴於各種IP核。這本書讓我明白,選擇一個閤適的IP核,以及如何將其有效地集成到整個係統中,是一項非常關鍵的任務。我記得有一章專門講總綫協議,比如AXI、AHB等,它詳細講解瞭這些協議的仲裁機製、數據傳輸方式,以及它們在不同應用場景下的優勢和劣勢。這讓我對不同總綫協議有瞭更清晰的認識,並且能夠根據實際需求選擇最適閤的協議。此外,書中還提到瞭關於SoC(System on Chip)的整體架構設計,包括如何劃分功能模塊、如何進行接口匹配、以及如何進行整體的時鍾和復位管理。這讓我開始從一個更高的維度去審視電子係統的設計,理解各個模塊之間是如何協同工作的。這本書的係統性讓我印象深刻,它將單個模塊的設計,延伸到瞭整個係統的設計。

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這本書的知識密度讓我感到“充實”。它沒有一句廢話,每一句話都蘊含著深刻的含義。我特彆喜歡它在講解“FPGA設計流程”時,那種循序漸進、詳盡入微的描述。它會從項目需求的分析開始,逐步引導讀者進行RTL設計、邏輯綜閤、布局布綫,以及最終的下載和調試。它詳細解釋瞭每一個步驟所涉及的關鍵參數和注意事項,比如在邏輯綜閤時如何選擇閤適的優化目標,在布局布綫時如何關注時序和功耗。我記得有一章專門講如何利用ChipScope等在綫調試工具,來實時監測FPGA內部的信號狀態。這讓我意識到,離綫仿真和在綫調試是相輔相成的,能夠極大地提高調試效率。而且,書中還提到瞭關於低功耗FPGA設計的一些技巧,比如如何利用時鍾使能、電源管理等技術來降低功耗。這讓我開始思考,如何在追求高性能的同時,也要兼顧功耗的優化。這本書的實踐導嚮讓我覺得,它不僅僅是一本理論書籍,更是一本能夠指導我實際操作的“操作手冊”。

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