《电子设计创新实践》课程设计题目选.docx
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《电子设计创新实践》课程设计题目选
题目01：
双轨移动平台
题目背景及目的：
在加工制造业，工业机器人被广泛应用于生产流水线作业，实现各种零部件加工、装配过程。
本题以一个简单的机器人作业过程综合考察参赛选手对制造工艺流程管理及自动配给、装配技术的理解，并着重考察运动控制方面的能力。
一、任务
设计一小车，使小车能将车上的乒乓球精准的放到导轨的孔洞里。
轨道的结构：
中间有六个孔洞（右侧第一个洞口为出发校准口，比赛开始前参赛队员需将小车上的放置孔与之对齐），洞之间的中心距为20cm，洞的直径最大为6cm；小车模型横跨在导轨上，并且小车上部是一个放小球的漏斗，如下图。
（导轨自己制作）
二、要求
每个洞口接相对应的指示灯，保证在led灯亮的时候乒乓球掉入洞内，其它视为无效。
（按照功能板上LED输出的标志，把六个指示灯接好，每个洞口放置一个LED等，如上图所示）
1、小车在洞孔上方，开始信号后，孔洞上的灯点亮；小车在2秒内将乒乓球放入孔洞；
2、小车运行到下一位置并将球放入第二个洞里；不能连续向同一孔洞放入2个球；
3、小车能从右侧第2个孔洞运行到最左侧，并能将其余4个球全部放到相应孔洞；
运行过程：
洞孔上方红色指示灯依次亮起熄灭，同一时间只有一盏灯亮，并且从左第一个至右，且灯保持开的状态是1S，1S之后灯熄灭，等待2S之后下一盏灯亮起，且保持1S。
小车初始位置放置在移动平台最右端。
4、小车从右侧启动3秒后，最左侧的指示灯亮；小车能在4秒内从最右侧运行到最左侧，并将球准确放到最左侧的孔洞里；
5、小车运行到左侧第二个洞上方并将球放入；不能连续向同一孔洞放入2个球；
6、然后小车能依次从左侧运行到右侧，将其余4个球放到相应孔洞；
题目02：
实用型脉搏心率、体温计设计
一、任务
设计并制作一台具有实时检测脉搏心率和体温的实用型脉搏心率、体温计。
图实用型脉搏心率计示意图
二、要求
1、能够测量人体1分钟的脉搏心率数，并以数字显示；
2、测量脉搏心率范围：
50-180次/分，数据刷新时间〈3秒；
3、具有体温检测功能，测量体温范围为350C－450C，并以数字显示，示数分辨率0.10C。
4、设置脉搏心率上下限，具有超限报警功能。
5、具有语音报数功能。
6、其他。
题目03：
有线数据传输系统
一、任务
设计制作一套有线数据传输装置。
该装置由发送端与接收端组成，其方框图参见图1。
接收端可以收到发送端传来的数据，并具有显示功能。
图1有线数据传输系统方框图
装置中可使用专用数据芯片，但不得使用现成的成品模块。
二、要求
1、点对点有线串行数据传输方式。
2、自制所需电源）。
3、传输距离达10米以上。
4、采集并传送30—60℃水温测量数据，误差±1℃，接收端能显示当前水温。
5、在测量范围内发送端可设置温度预警值，当温度超过时，接收端能显示预警值并产生报警信号。
6、独立2路温度采集功能，并能区分与显示2路的温度数据。
7、其他功能。
题目04：
无线传输系统
一、任务
设计制作一套混合信号无线传输装置。
该装置由发射机与接收机组成，其方框图参见图1。
接收机可以收到发射机送来的信号，并具有显示功能。
图1无线信号传输系统方框图
装置中调制方式自由选定。
可使用专用数据收发芯片，但不得使用现成的收发模块。
二、要求
1、点对点（发射机与接收机）无线传输方式。
2、载波频率范围在40—50MHz之间。
3、传输距离达5米。
4、发射功率小于20mW。
5、传输模拟信号：
单一正弦电压信号1—4kHz送达接收端，并能监听到相应声调。
6、传输数字信号：
采集30—60℃水温数据，误差±2℃，送达接收端，并显示水温数据。
题目05：
单片机温度检测记录系统
一、任务
设计制作一台可检测和记录温度的系统。
二、要求
1、LCD显示实时时钟：
年、月、日、时、分、秒；
2、每30秒采样温度，LCD更新显示温度值；
3、按键触发存储当前温度和时钟信息（年、月、日、时、分）；
4、按键触发串口传输存储的温度和时钟信息；
5、温度测量精度：
±1度。
题目06：
遥控智能小车设计
一、任务
设计一遥控智能小车。
二、要求
1、自制遥控器控制选择小车的运动方式（模式）；
2、遥控器可以方便灵活的控制小车的前进、转弯、加速等；
3、小车应具有自动寻迹功能；
4、壁障功能；
5、用LCD显示相关信息；
6、其他功能。
题目07：
电视机防近视预警系统
一、任务
设计一个利用红外热释传感器探测距离的电视机防近视预警系统。
二、要求
1、实现人在看电视时，可以实时看到自己离电视机屏幕的距离，以便调整观看位置。
2、人离电视机的报警距离可以设置。
3、当发现人离电视机屏幕小于设定值时，发出报警声，报警声使用语音。
4、断电后自动保存设置数据。
5、其他。
题目08：
智能家居无线报警系统设计
一、任务
设计一套智能家居无线报警系统，它由微处理器（如AT89S51）、无线通信模块、环境监测传感器（门磁开关、红外线传感器、火灾烟感传感器、煤气泄露传感器、玻璃破碎报警器等）和一些外围器件构成，负责家居环境的监测和报警信息的传递。
二、设计要求
1、具有报警功能（声、光）。
2、能够将环境的异常信息发短信给手机。
3、其他功能。
题目09：
温度监控报警系统
一、设计任务：
制作一个温度监控报警系统
二、设计要求：
1、温度测量范围：
0～90摄氏度，误差≤0.1摄氏度；
2、可通过键盘设定温度值并在数码管上显示设定值，数码管显示精确度≤0.1摄氏度；
3、数码管实时显示测量温度值并可以用语音播报测量温度值，其中数码管显示精确度≤0.1摄氏度；
4、当温度超出测量范围时，能实现报警；
5、能实现通过射频模块无线发送（发射距离﹥100米）；
6、可以有其它功能改进和实现特色创新
题目10：
脚步声控制照明灯
要求：
①白天光线较强，照明灯不会点亮；
②晚上有脚步声照明灯被点亮，脚步声小时后灯亮延时10s再自动熄灭。
题目11：
水位控制器
要求：
①当水箱中水位低于“欠水”设定点时，水泵自动抽水；
②当水位到达“水满”设定点时水泵自动停止；
③说明：
水泵工作可用LED亮灭进行模拟；
题目12：
金属探测器；
要求：
①能探测木材中≥5mm深处的残留铁钉；
②当探测到金属物时能用声或光报警。
题目13：
数字水位探测器
要求：
①能测出水位的高度，精度为1/16；
②能输出数字形式（即二进制）；
③能以模拟电压输出；
题目14：
校内小巴控制器
要求：
①能识别上、下车；
②当上车人数每达6人时，电路输出一个开车提示脉冲；
题目15：
教室用电节能控制电路
要求：
①有光控功能，白天灯不亮；
②天黑时有声音一楼灯亮，有人上楼梯时2楼灯亮，当人数少于一定时只有2楼灯亮，否则3楼开始亮，以此类推。
题目16：
商店迎宾机器人电路
要求：
①能判断顾客进门与出门，分别发声“欢迎光临”与“谢谢光临”；
②实时统计来访人数及当前店内人数并显示。
题目17：
有线双工对讲机
要求：
①通信距离30m~500m；
②双工对讲。
题目18：
遥控开关
要求：
①包含发射电路和接收电路；
②遥控距离要求大于20米。
题目19：
液体点滴速度监控装置
设计任务：
设计并制作一个液体点滴速度监测与控制装置。
设计要求：
（1）在滴斗处检测点滴速度，并制作一个数显装置，能动态显示点滴速度（滴/分）。
（2）通过改变h2控制点滴速度，如右图所示；也可以通过控制输液软管夹头的松紧等其它方式来控制点滴速度。
点滴速度可用键盘设定并显示，设定范围为20~150（滴/分），控制误差范围为设定值10%1滴。
（3）调整时间≤3分钟（从改变设定值起到点滴速度基本稳定，能人工读出数据为止）。
（4）当h1降到警戒值（2~3cm）时，能发出报警信号。
题目20：
光控计数器
一、任务与要求
设计一个利用光线的通断来统计进入实验室人数的电路。
具体要求如下：
1、基本要求
1）设计两路光控电路，一路放置在门外，另一路设置在门里，当有人通过门口时（无论是进入或走出房间）。
都会先触发一个光控电路，再触发另一个光控电路。
要求根据光控电路产生触发脉冲的先后顺序，判断人员是进入还是离开实验室，当有人进入实验室时令计数器进行加计数，当有人离开实验室时进行减计数。
2）要求计数器的最大计数容量为99，并用数码管显示数字。
2、发挥部分
1）有手动复位清零功能。
2）要求计数器每计一个数，发光二极管指示灯闪烁一次（或蜂鸣器响一次）。
二、设计方案
光控计数器框图
题目21：
数显微位移测量仪的设计
一、任务
设计制作数显微位移测量仪系统，其中包括检测、微处理器处理、数字显示等的功能。
示意图如下：
图1系统设计模块图
二、要求
1、基本要求
（1）能够测量0-5㎜以内的动态微位移，由数码管显示，可以使用LED、LCD显示提示信息。
显示分辨率为小数点后4位。
（2）可以通过按键来使数显微位移测量仪清零，再由键盘输入相关的测量单位制，并可相互转换。
（3）传感器可采用接触式和无接触式。
（4）测量精度要求≤0.5%，线性回程误差≤±0.05㎜，显示时间相对稳定。
2、发挥部分
（1）测量精度要求≤0.1%，线性回程误差≤±0.01㎜，稳定时间≥1s。
（2）具有USB输出的扩展功能。
（3）可存储10组以上数据。
（4）其它创新。
题目22：
水箱水位自动控制装置
一、任务
设计并制作一个水箱水位自动控制装置，原理示意图如下：
二、要求
1、基本要求：
设计并制作一个水箱水位自动控制装置。
（1）水箱1的长×宽×高为50×40×40cm；水箱2的长×宽×高为40×30×40cm（相同容积亦可）；水箱1的放在地面，水箱2放置高度距地0.8-1.2m。
（2）在出水龙头各种开度状态下装置能够自动控制水箱2中水位的高度不变，误差≤1cm。
（3）水箱2中要求的水位高度及上下限可以通过键盘任意设置；
（4）实时显示水箱2中水位的实际高度和水泵、阀门的工作状态。
2、发挥部分：
（1）在出水龙头各种开度状态下装置能够自动控制水箱2中水位的高度不变，误差≤0.3cm。
（2）由无线远程控制器实现基本要求，无线通讯距离不小于10米。
远程控制器上能够同步实现超限报警显示。
（3）其他创新。
题目23：
国旗升降自动控制系统
一、任务
设计一个自动控制升降旗系统，该系统能够自动控制升旗和降旗，升旗时，在旗杆的最高端自动停止；降旗时，在最低端自动停止。
二、要求
1、基本部分
（1）按下上升按键后，国旗匀速上升，同时流畅地演奏国歌，显示国歌演奏时间等参数；上升到最高端时自动停止上升，国歌停奏；按下下降按键后，国旗匀速下降，降旗的时间不放国歌，下降到最低端时自动停止。
（2）为避免误动作，国旗在最高端时，按上升键不起作用；国旗在最低端时，按下降键不起作用。
（3）数字实时显示旗帜所在的高度，误差不大于2厘米。
2、发挥部分
（1）半旗状态。
升旗时，按上升键，奏国歌，国旗从最低端上升到最高端之后，国歌停奏，然后自动下降到总高度的2/3高度处停止（要有标志指示）；降旗时，按下降键，国歌停奏，国旗先从2/3高度处上升到最高端，再自动从最高端下降到底之后自动停止。
（2）不论旗帜是在顶端还是在底端，关断电源之后重新合上电源，旗帜所在的高度数据显示不变。
（3）要求升降旗的速度可调整，旗杆高度不变的情况下，升降旗时间的调整范围是20—60秒钟，步进1秒。
此时国歌停奏。
国歌从PC机以通讯方式下载，（国歌从PC机上任意选择，模拟给出各国国歌演奏时间）。
（4）具有无线遥控升、降旗及停止功能。
说明：
旗帜重量约100克。
滑轮
最高点
1．8米
电动机
起始点
题目24：
体温及心率动态监护系统的设计
一、任务
设计制作一个体温、心率动态监护系统，可记录心率和体温。
心电测试示意图如下：
导联电极说明：
RA：
右臂；LA：
左臂；RL：
右腿。
测量心率使用标准I导联的电极接法：
RA接放大器反相输入端（－），LA接放大器同相输入端（＋），RL作为参考电极，接心电放大器参考点。
RA、LA和RL的皮肤接触电极分别通过1.5m长的屏蔽导联线与心电信号放大器连接。
二、要求
1、基本要求
（1）制作一路心电信号放大器，技术指标如下：
a．电压放大倍数：
1000，误差：
±5％；
b．－3dB低频截止频率：
0.05Hz（可不测试，由电路设计予以保证）；
c．－3dB高频截止频率：
30Hz，误差：
±5Hz；
d．频带内响应波动：
在±3dB之内；
e．共模抑制比：
≥60dB（含1.5m长的屏蔽导联线，共模输入电压范围：
±7.5V）；
f．差模输入电阻：
≥5MΩ（可不测试，由电路设计予以保证）；
（2）系统能显示心率和体温
（3）能在示波器屏幕上较清晰地显示心电波形。
心电波形大致如下图所示：
（4）24小时的心率及体温监测：
每分钟记录一次心率和体温（温度测量分辨率0.2℃）并保存
（5）异常情况的声光报警：
当心率低于50次/秒、体温高于37.5℃或低于36℃进行报警。
2．发挥部分
（1）将心电信号放大器－3dB高频截止频率扩展到100Hz，并且能达到基本要求（3）的效果。
（2）体温测量分辨率0.1℃。
（3）当心率或体温异常时，记录该时段的心电波形，并且记录的信号能在PC机上回放。
（4）其它特色与创新
题目25：
直流电机转速控制
一、任务
设计一个数字式直流电机转速控制系统，包括控制器、直流电机和转速检测装置。
要求采用PWM方式驱动直流电机。
控制系统原理可按图1所示框图设计。
二、基本要求
1．能以数字形式显示转速和给定转速，能通过按键设置转速给定值。
2．给定转速从1000转/分变化到1500转/分时，控制超调≤100转，由给定阶跃变化开始到转速控制在1500±50转的时间≤10秒，稳态误差≤15转。
三、发挥部分
1．进一步改善控制质量，给定转速从1000转/分变化到1500转/分时，控制超调≤20转，由给定阶跃变化开始到转速控制在1500±50转的时间≤5秒，稳态误差≤5转。
2．能通过按键设置直流电机按正反两个方向旋转。
题目26：
可预置的定时显示报警系统
可预置的定时显示报警系统可用于任意定时系统，例如，篮球比赛规则中，队员持球时间不能超过30妙，到时报警，这给运动员和裁判员以准确信号。
一、任务
设计、组装、调试可预置的定时显示报警系统。
二、要求
1、基本要求
（1）设计一个可预置30妙的显示报警系统。
要求预置30妙减到0妙报警（也可预置0妙，计数到30妙时报警）；每隔2妙显示一次时间（即30妙、28妙……2妙、0妙时显示）；系统能准确地预置和清零。
（2）组装、调试可预置的定时显示报警系统。
（3）画出逻辑电路图,写出完整的总结报告。
2、发挥部分
设计一个可任意预置的定时显示报警系统
（1）可任意设定报警时间；
（2）可任意预置报警持续时间。
题目27：
自动门控制系统
任务：
设计并制作一个自动门控制系统，可以广泛应用于酒店、银行、机场、写字楼等场合，参见附图。
要求：
1．基本要求
（1）1m以内有物接近时应开启；
（2）物体1m以外应关闭
（3）确保无夹人事故发生；
（4）关闭缝隙<1mm，关闭过程中无碰撞；
2．发挥部分
（1）开启和关闭过程中无抖动；
（2）根据人流量的多少，自动调节门开幅度；
（3）感应无盲区；
（4）其它（例如扩展功能，提高性能）。
题目28：
交通灯控制器的设计
一、任务与要求
设计一个十字路口的红、绿、黄三色的信号交通灯控制电路，具体要求如下：
1）用红、绿、黄三色发光二极管作信号灯主干道为东西向，有红、绿、黄三个灯；支干道为南北向，也有红、绿、黄三个灯。
红灯亮禁止通行；绿灯亮允许通行；黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停靠到禁行线之外。
2）由于主干道车辆比较多而支干道车辆比较少，所以主干道的绿灯时间较长。
当主干道允许通行亮绿灯时，支干道的红灯亮。
而支干道允许通行亮绿灯时，主干道亮红灯，两者交替重复。
主干道每次放行50s，支干道每次放行30s。
在每次由亮绿灯变成亮红灯的转换过程中间，需要亮5s的黄灯作为过渡，以使行驶中的车辆有时间停靠到禁行线以外。
3）能实现正常的、即时显示功能用实验箱上的四个七段数码管作为倒计时显示器。
分别显示东西、南北方向的红灯、绿灯、黄灯的时间
4）能实现特殊状态的功能显示设S为特殊功能状态的传感器信号，当S＝1时，进入特殊状态。
当S＝0时，退出特殊状态。
按S后，能实现特殊状态功能：
1.显示器闪烁
2.计数器停止计数并保持原来的数据
3.东西、南北路口均显示红灯状态
4.特殊状态结束后，能继续对时间进行计数
5）能实现控制器总计清零功能按下R后，系统实现总清零，计数器由初始状态开始计数，对应状态的指示灯亮。
二、方案设计
题目29：
步进电机控制器的设计
一、任务与要求
设计一个步进电机控制器。
具体要求如下：
1、基本要求
1）自制稳压电源。
2）控制器能够驱动步进电机以三相三拍方式（步距3°）正向运转。
3）步进电机运行步数能够预置，每转一步自动减1，直到减到零，此时步进电机应能停止运转。
4）绕组驱动电流不低于0.1安培。
5）要求性能可靠、操作简便。
2、发挥部分
1）步进电机还可以按三相六拍方式（步距1.5°）工作。
2）步进电机还可以反向运转。
绕组驱动电流能够达到0.2安培。
3）由于步进电机价格比较昂贵，控制器的负载可以用低阻值的电阻代替，通过电阻的电流应符合要求，示波器观察脉冲序列应符号要求。
二、设计说明：
步进电机主要由转子和定子组成，定子上绕制了A、B、C三相线圈。
当三相定子绕组轮流接通驱动脉冲时，产生磁场吸引转子转动，每次转动的角度称为步距。
根据三相绕组所加脉冲方式不同而产生不同的步距，其中三相三拍方式步距为3°，三相六拍方式为1.5°。
根据不同的信号频率形成不同的转速。
由三相脉冲加入的不同相序形成正转或反转。
三相步进电结构示意图（A、B、C开关接通由脉冲控制）
步进电机几个工作方式和对应的脉冲序列：
三、设计方案
题目30：
电子密码锁的设计
一、任务与要求
设计一个电子密码锁电路，要求电子器件设计制作密码锁的控制电路，使之在输入正确的代码时，输出信号以启动执行机构动作，并且用红、绿LED指示关锁、开锁状态。
具体要求如下：
1）自制稳压电源。
2）密码锁控制器中存储一个4位代码，当开锁按扭开关（可设置6至8位，其中只有4位有效，其余2至4位为虚设）的输入代码等于存储代码时启动开锁控制电路，并且用绿灯亮、红灯灭表示开锁状态。
3）从第一个按扭触动后的5秒内若未能将锁打开，则电路自动复位并由扬声器发出持续10至20秒的报警信号，同时用绿灯灭、红灯亮表示关锁状态。
4）要求性能可靠、操作简便。
5）扩展部分：
密码锁控制器中存储的4位密码可以修改。
开锁信号可以推动机械执行构件（例如：
利用继电器使电磁铁吸合拉动物件）产生动作。
二、设计方案
题目31：
路灯控制器的设计
一、任务与要求
设计一个路灯控制器。
具体要求如下：
1）自制稳压电源。
2）该控制器具有环境亮度检测和控制功能，当处于暗（亮）环境下能够自动开（关）灯，为了演示方便，在现场演示时，当调光台灯（模拟自然光）较暗（较亮）时相当于暗环境（亮环境），此时另一个受控台灯（模拟路灯）将被点亮（熄灭），以此实现光控功能。
3）能自动记录“路灯”的开灯次数（用1位数码管显示）。
4）能累计“路灯”开灯时间（用2位数码管显示）。
5）扩展部分：
设计一个环境亮度指示器用以检测环境亮度，在现场演示时，当调光或者改变光电传感器和光源之间的距离时，环境亮度指示器的输出电压应有不同的反应。
“路灯”点亮（熄灭）能受环境亮度指示器的控制（如：
开关有“较暗”和“很暗”两挡，当位于“很暗”挡时（完全遮住光电传感器），“路灯”将被点亮；当位于“较暗”挡时（局部遮住光电传感器），“路灯”将被点亮。
其它，如：
声音控制“路灯”点亮，延时熄灭等。
二、设计方案
安装在公共场所或道路两旁的路灯，通常是随环境的亮和暗而自动的关断和开启。
并对开启次数和开启时间进行统计。
实验时要用两个台灯，其中无调光功能的模拟路灯，另一个有调光功能的模拟环境。
题目32：
数字频率计的设计
一、任务与要求
设计一个数字频率计电路。
具体要求如下：
1、基本部分
1）被测信号的频率范围为1Hz~100KHz，分成两个频段，即1Hz~999Hz，1~100KHz。
2）具有自检功能，即用仪器内部的标准脉冲校准测量精度。
3）用3为数码管显示测量数据，测量误差小于10%。
2、发挥部分
1）用发光二极管表示单位，当绿灯亮时表示Hz，红灯亮时表示KHz。
2）具有超量程报警功能，在超出当前量程挡的测量范围时，发出灯光和音响信号。
3）测量误差小于5%。
二、设计方案
数字频率计用于测量正弦信号、矩形信号等波形的频率，其概念是单位时间里的脉冲个数，如果用一个定时时间T控制一个闸门电路，时间T内闸门打开，让被测信号通过而进入计数译码，可得到被测信号的频率fx=
，若T=1秒，则fx=N。
题目33：
数字电压表的设计
一、任务与要求
设计一个数字电压表电路。
具体要求如下：
1、基本部分
1）三位数码管显示，具有手动调零、手动换挡功能。
2）兼有测量电流和电阻的功能。
2、发挥部分
1）具有自动调零、自动换挡功能。
2）其精度接近商品化数字表。
二、方案设计
要求设计一个
位的数字电压表，
位是指个位、十位、百位的范围为0~9，而千位只有0和1两个状态，称为半位。
所以
数字电压表测量范围为0001~1999。
数字电压表主要部分是A/D转换器，若选用集成芯片MC14433作为A/D转换，其显示方法通常采用动态扫描（工作时四个数码管轮流点亮，利用人眼的视觉残留特性能够得到整体效果，当扫描频率过低时显示的数码会有闪烁感）方式，采用这种方式较为省电，但需要字形译码驱动电路和字位驱动电路。
若选用集成芯片ICL7107，则外围电路更为简单。
它包含
位数字A/D转换器，可直接驱动LED数码管，而不需要字形译码驱动电路和字位驱动电路。
其内部设有参考电压、独立模拟开关、逻辑控制、显示驱动、自动调零功能等。
制作时，数字显示用的数码管为共阳型。
无论采用哪种A/D转换芯片，其可调电阻最好选用多圈电阻，分压电阻选用误差较小的金属膜电阻，其它器件选用正品。
题目34：
出租车计费器的设计
一、任务与要求
设计一个出租车计费器电路。
具体要求如下：
1、基本部分
1）设计制作自动计费器，包括行车里程计费、等车时间和起步价三部分，用三位数码管显示，最大金额为99.9元。
2）行车单价、等车单价、起步价可分别由拨码开关或拨码盘预置。
2、发挥部分
1）在车辆启动和停止时有音响提示。
2）行车里程可由玩具电机和光电（或磁铁和干簧管）转换器进行模拟。
二、方案设计
汽车在行驶时，里程传感器将里程数转换成与之成正比的脉冲个数，然后由计数译码电路变成收费金额。
里程传感器由磁铁和干簧管组成，磁铁
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