STM32F103基于标准库+I2C SSD1306仿数码管RTC时钟显示

news2024/11/15 8:45:02

STM32F103基于标准库+I2C SSD1306仿数码管RTC时钟显示

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  • 📺显示效果：
    在这里插入图片描述

  • 🌿工程基于正点原子标准库3.5版本RTC例程作为模板。

  • 🌿使用IIC SSD1306 OLED 双色屏幕软件IIC驱动显示。

⛳时钟说明

  • ✨采用软件I2C驱动，需要确保单片机外部低速时钟源晶振是正常能工作的，如需保持RTC走时，RTC供电部分需要有外部电池供电才行。

📑接口定义

	STM32F103   -------  I2C SSD1306 OLED
	PA5	---------- SCL
	PA7	---------- SDA

📓OLED驱动代码

  • 🌿OLED.c 驱动代码
#include "oled.h"
#include "stdlib.h"
#include "oledfont.h"  	 
#include "delay.h"

u8 OLED_GRAM[144][8];

//反显函数
void OLED_ColorTurn(u8 i)
{
	if(i==0)
		{
			OLED_WR_Byte(0xA6,OLED_CMD);//正常显示
		}
	if(i==1)
		{
			OLED_WR_Byte(0xA7,OLED_CMD);//反色显示
		}
}

//屏幕旋转180度
void OLED_DisplayTurn(u8 i)
{
	if(i==0)
		{
			OLED_WR_Byte(0xC8,OLED_CMD);//正常显示
			OLED_WR_Byte(0xA1,OLED_CMD);
		}
	if(i==1)
		{
			OLED_WR_Byte(0xC0,OLED_CMD);//反转显示
			OLED_WR_Byte(0xA0,OLED_CMD);
		}
}

//延时
void IIC_delay(void)
{
	u8 t=3;
	while(t--);
}

//起始信号
void I2C_Start(void)
{
	OLED_SDA_Set();
	OLED_SCL_Set();
	IIC_delay();
	OLED_SDA_Clr();
	IIC_delay();
	OLED_SCL_Clr();
	IIC_delay();
}

//结束信号
void I2C_Stop(void)
{
	OLED_SDA_Clr();
	OLED_SCL_Set();
	IIC_delay();
	OLED_SDA_Set();
}

//等待信号响应
void I2C_WaitAck(void) //测数据信号的电平
{
	OLED_SDA_Set();
	IIC_delay();
	OLED_SCL_Set();
	IIC_delay();
	OLED_SCL_Clr();
	IIC_delay();
}

//写入一个字节
void Send_Byte(u8 dat)
{
	u8 i;
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		if(dat&0x80)//将dat的8位从最高位依次写入
		{
			OLED_SDA_Set();
    }
		else
		{
			OLED_SDA_Clr();
    }
		IIC_delay();
		OLED_SCL_Set();
		IIC_delay();
		OLED_SCL_Clr();//将时钟信号设置为低电平
		dat<<=1;
  }
}

//发送一个字节
//mode:数据/命令标志 0,表示命令;1,表示数据;
void OLED_WR_Byte(u8 dat,u8 mode)
{
	I2C_Start();
	Send_Byte(0x78);
	I2C_WaitAck();
	if(mode){Send_Byte(0x40);}
  else{Send_Byte(0x00);}
	I2C_WaitAck();
	Send_Byte(dat);
	I2C_WaitAck();
	I2C_Stop();
}

//开启OLED显示 
void OLED_DisPlay_On(void)
{
	OLED_WR_Byte(0x8D,OLED_CMD);//电荷泵使能
	OLED_WR_Byte(0x14,OLED_CMD);//开启电荷泵
	OLED_WR_Byte(0xAF,OLED_CMD);//点亮屏幕
}

//关闭OLED显示 
void OLED_DisPlay_Off(void)
{
	OLED_WR_Byte(0x8D,OLED_CMD);//电荷泵使能
	OLED_WR_Byte(0x10,OLED_CMD);//关闭电荷泵
	OLED_WR_Byte(0xAE,OLED_CMD);//关闭屏幕
}

//更新显存到OLED	
void OLED_Refresh(void)
{
	u8 i,n;
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		OLED_WR_Byte(0xb0+i,OLED_CMD); //设置行起始地址
		OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);   //设置低列起始地址
		OLED_WR_Byte(0x10,OLED_CMD);   //设置高列起始地址
		I2C_Start();
		Send_Byte(0x78);
		I2C_WaitAck();
		Send_Byte(0x40);
		I2C_WaitAck();
		for(n=0;n<128;n++)
		{
			Send_Byte(OLED_GRAM[n][i]);
			I2C_WaitAck();
		}
		I2C_Stop();
  }
}
//清屏函数
void OLED_Clear(void)
{
	u8 i,n;
	for(i=0;i<8;i++)
	{
	   for(n=0;n<128;n++)
			{
			 OLED_GRAM[n][i]=0;//清除所有数据
			}
  }
	OLED_Refresh();//更新显示
}

//画点 
//x:0~127
//y:0~63
//t:1 填充 0,清空	
void OLED_DrawPoint(u8 x,u8 y,u8 t)
{
	u8 i,m,n;
	i=y/8;
	m=y%8;
	n=1<<m;
	if(t){OLED_GRAM[x][i]|=n;}
	else
	{
		OLED_GRAM[x][i]=~OLED_GRAM[x][i];
		OLED_GRAM[x][i]|=n;
		OLED_GRAM[x][i]=~OLED_GRAM[x][i];
	}
}

//画线
//x1,y1:起点坐标
//x2,y2:结束坐标
void OLED_DrawLine(u8 x1,u8 y1,u8 x2,u8 y2,u8 mode)
{
	u16 t; 
	int xerr=0,yerr=0,delta_x,delta_y,distance;
	int incx,incy,uRow,uCol;
	delta_x=x2-x1; //计算坐标增量 
	delta_y=y2-y1;
	uRow=x1;//画线起点坐标
	uCol=y1;
	if(delta_x>0)incx=1; //设置单步方向 
	else if (delta_x==0)incx=0;//垂直线 
	else {incx=-1;delta_x=-delta_x;}
	if(delta_y>0)incy=1;
	else if (delta_y==0)incy=0;//水平线 
	else {incy=-1;delta_y=-delta_x;}
	if(delta_x>delta_y)distance=delta_x; //选取基本增量坐标轴 
	else distance=delta_y;
	for(t=0;t<distance+1;t++)
	{
		OLED_DrawPoint(uRow,uCol,mode);//画点
		xerr+=delta_x;
		yerr+=delta_y;
		if(xerr>distance)
		{
			xerr-=distance;
			uRow+=incx;
		}
		if(yerr>distance)
		{
			yerr-=distance;
			uCol+=incy;
		}
	}
}
//x,y:圆心坐标
//r:圆的半径
void OLED_DrawCircle(u8 x,u8 y,u8 r)
{
	int a, b,num;
    a = 0;
    b = r;
    while(2 * b * b >= r * r)      
    {
        OLED_DrawPoint(x + a, y - b,1);
        OLED_DrawPoint(x - a, y - b,1);
        OLED_DrawPoint(x - a, y + b,1);
        OLED_DrawPoint(x + a, y + b,1);
 
        OLED_DrawPoint(x + b, y + a,1);
        OLED_DrawPoint(x + b, y - a,1);
        OLED_DrawPoint(x - b, y - a,1);
        OLED_DrawPoint(x - b, y + a,1);
        
        a++;
        num = (a * a + b * b) - r*r;//计算画的点离圆心的距离
        if(num > 0)
        {
            b--;
            a--;
        }
    }
}



//在指定位置显示一个字符,包括部分字符
//x:0~127
//y:0~63
//size1:选择字体 6x8/6x12/8x16/12x24
//mode:0,反色显示;1,正常显示
void OLED_ShowChar(u8 x,u8 y,u8 chr,u8 size1,u8 mode)
{
	u8 i,m,temp,size2,chr1;
	u8 x0=x,y0=y;
	if(size1==8)size2=6;
	else size2=(size1/8+((size1%8)?1:0))*(size1/2);  //得到字体一个字符对应点阵集所占的字节数
	chr1=chr-' ';  //计算偏移后的值
	for(i=0;i<size2;i++)
	{
		if(size1==8)
			  {temp=asc2_0806[chr1][i];} //调用0806字体
		else if(size1==12)
        {temp=asc2_1206[chr1][i];} //调用1206字体
		else if(size1==16)
        {temp=asc2_1608[chr1][i];} //调用1608字体
		else if(size1==24)
        {temp=asc2_2412[chr1][i];} //调用2412字体
		else return;
		for(m=0;m<8;m++)
		{
			if(temp&0x01)OLED_DrawPoint(x,y,mode);
			else OLED_DrawPoint(x,y,!mode);
			temp>>=1;
			y++;
		}
		x++;
		if((size1!=8)&&((x-x0)==size1/2))
		{x=x0;y0=y0+8;}
		y=y0;
  }
}


//显示字符串
//x,y:起点坐标  
//size1:字体大小 
//*chr:字符串起始地址 
//mode:0,反色显示;1,正常显示
void OLED_ShowString(u8 x,u8 y,u8 *chr,u8 size1,u8 mode)
{
	while((*chr>=' ')&&(*chr<='~'))//判断是不是非法字符!
	{
		OLED_ShowChar(x,y,*chr,size1,mode);
		if(size1==8)x+=6;
		else x+=size1/2;
		chr++;
  }
}

//m^n
u32 OLED_Pow(u8 m,u8 n)
{
	u32 result=1;
	while(n--)
	{
	  result*=m;
	}
	return result;
}

//显示数字
//x,y :起点坐标
//num :要显示的数字
//len :数字的位数
//size:字体大小
//mode:0,反色显示;1,正常显示
void OLED_ShowNum(u8 x,u8 y,u32 num,u8 len,u8 size1,u8 mode)
{
	u8 t,temp,m=0;
	if(size1==8)m=2;
	for(t=0;t<len;t++)
	{
		temp=(num/OLED_Pow(10,len-t-1))%10;
			if(temp==0)
			{
				OLED_ShowChar(x+(size1/2+m)*t,y,'0',size1,mode);
      }
			else 
			{
			  OLED_ShowChar(x+(size1/2+m)*t,y,temp+'0',size1,mode);
			}
  }
}

//显示汉字
//x,y:起点坐标
//num:汉字对应的序号
//mode:0,反色显示;1,正常显示
void OLED_ShowChinese(u8 x,u8 y,u8 num,u8 size1,u8 mode)
{
	u8 m,temp;
	u8 x0=x,y0=y;
	u16 i,size3=(size1/8+((size1%8)?1:0))*size1;  //得到字体一个字符对应点阵集所占的字节数
	for(i=0;i<size3;i++)
	{
		if(size1==16)
				{temp=Hzk1[num][i];}//调用16*16字体
		else if(size1==24)
				{temp=Hzk2[num][i];}//调用24*24字体
		else if(size1==32)       
				{temp=Hzk3[num][i];}//调用32*32字体
		else if(size1==64)
				{temp=Hzk4[num][i];}//调用64*64字体
		else return;
		for(m=0;m<8;m++)
		{
			if(temp&0x01)OLED_DrawPoint(x,y,mode);
			else OLED_DrawPoint(x,y,!mode);
			temp>>=1;
			y++;
		}
		x++;
		if((x-x0)==size1)
		{x=x0;y0=y0+8;}
		y=y0;
	}
}

//num 显示汉字的个数
//space 每一遍显示的间隔
//mode:0,反色显示;1,正常显示
void OLED_ScrollDisplay(u8 num,u8 space,u8 mode)
{
	u8 i,n,t=0,m=0,r;
	while(1)
	{
		if(m==0)
		{
	    OLED_ShowChinese(128,24,t,16,mode); //写入一个汉字保存在OLED_GRAM[][]数组中
			t++;
		}
		if(t==num)
			{
				for(r=0;r<16*space;r++)      //显示间隔
				 {
					for(i=1;i<144;i++)
						{
							for(n=0;n<8;n++)
							{
								OLED_GRAM[i-1][n]=OLED_GRAM[i][n];
							}
						}
           OLED_Refresh();
				 }
        t=0;
      }
		m++;
		if(m==16){m=0;}
		for(i=1;i<144;i++)   //实现左移
		{
			for(n=0;n<8;n++)
			{
				OLED_GRAM[i-1][n]=OLED_GRAM[i][n];
			}
		}
		OLED_Refresh();
	}
}

//x,y：起点坐标
//sizex,sizey,图片长宽
//BMP[]：要写入的图片数组
//mode:0,反色显示;1,正常显示
void OLED_ShowPicture(u8 x,u8 y,u8 sizex,u8 sizey,u8 BMP[],u8 mode)
{
	u16 j=0;
	u8 i,n,temp,m;
	u8 x0=x,y0=y;
	sizey=sizey/8+((sizey%8)?1:0);
	for(n=0;n<sizey;n++)
	{
		 for(i=0;i<sizex;i++)
		 {
				temp=BMP[j];
				j++;
				for(m=0;m<8;m++)
				{
					if(temp&0x01)OLED_DrawPoint(x,y,mode);
					else OLED_DrawPoint(x,y,!mode);
					temp>>=1;
					y++;
				}
				x++;
				if((x-x0)==sizex)
				{
					x=x0;
					y0=y0+8;
				}
				y=y0;
     }
	 }
}
/*********************OLED 设置坐标************************************/
void OLED_Set_Pos(unsigned char x, unsigned char y) 
{ 
	OLED_WR_Byte(0xb0+y,0);
	OLED_WR_Byte(((x&0xf0)>>4)|0x10,0);
	OLED_WR_Byte(x&0x0f,0);//0.96"ssd1306  0.96"sh1106:|0x01
} 
/*****************功能描述：显示32*32点阵  显示的坐标（x,y），y为页范围0～7****************************/
void OLED_P16x32Ch(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char N)
{
	unsigned char wm=0;
	unsigned char z;
	unsigned int adder=64*N;
	OLED_Set_Pos(x , y);
	for(wm = 0;wm < 16;wm++)
	{
		OLED_WR_Byte(F16x32[adder],1);
		adder += 1;
	}
	for(z=0;z<3;z++)
	{
	OLED_Set_Pos(x,z+y+1);
	for(wm = 0;wm < 16;wm++)
	{
		OLED_WR_Byte(F16x32[adder],1);
		adder += 1;
	} 	  	
    }  	

}
//OLED的初始化
void OLED_Init(void)
{
	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;

	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_GPIOB|RCC_APB2Periph_GPIOC|RCC_APB2Periph_GPIOD, ENABLE);	 //使能A端口时钟
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5|GPIO_Pin_7;	 
 	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD; 		 
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//速度50MHz
 	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);	  
 	GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5|GPIO_Pin_7);
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
 	GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);	 
 	GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_12);
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
 	GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);	 
 	GPIO_SetBits(GPIOD,GPIO_Pin_2);
	
	OLED_RES_Clr();
	delay_ms(200);
	OLED_RES_Set();
	
	OLED_WR_Byte(0xAE,OLED_CMD);//--turn off oled panel
	OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);//---set low column address
	OLED_WR_Byte(0x10,OLED_CMD);//---set high column address
	OLED_WR_Byte(0x40,OLED_CMD);//--set start line address  Set Mapping RAM Display Start Line (0x00~0x3F)
	OLED_WR_Byte(0x81,OLED_CMD);//--set contrast control register
	OLED_WR_Byte(0xCF,OLED_CMD);// Set SEG Output Current Brightness
	OLED_WR_Byte(0xA1,OLED_CMD);//--Set SEG/Column Mapping     0xa0左右反置 0xa1正常
	OLED_WR_Byte(0xC8,OLED_CMD);//Set COM/Row Scan Direction   0xc0上下反置 0xc8正常
	OLED_WR_Byte(0xA6,OLED_CMD);//--set normal display
	OLED_WR_Byte(0xA8,OLED_CMD);//--set multiplex ratio(1 to 64)
	OLED_WR_Byte(0x3f,OLED_CMD);//--1/64 duty
	OLED_WR_Byte(0xD3,OLED_CMD);//-set display offset	Shift Mapping RAM Counter (0x00~0x3F)
	OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);//-not offset
	OLED_WR_Byte(0xd5,OLED_CMD);//--set display clock divide ratio/oscillator frequency
	OLED_WR_Byte(0x80,OLED_CMD);//--set divide ratio, Set Clock as 100 Frames/Sec
	OLED_WR_Byte(0xD9,OLED_CMD);//--set pre-charge period
	OLED_WR_Byte(0xF1,OLED_CMD);//Set Pre-Charge as 15 Clocks & Discharge as 1 Clock
	OLED_WR_Byte(0xDA,OLED_CMD);//--set com pins hardware configuration
	OLED_WR_Byte(0x12,OLED_CMD);
	OLED_WR_Byte(0xDB,OLED_CMD);//--set vcomh
	OLED_WR_Byte(0x40,OLED_CMD);//Set VCOM Deselect Level
	OLED_WR_Byte(0x20,OLED_CMD);//-Set Page Addressing Mode (0x00/0x01/0x02)
	OLED_WR_Byte(0x02,OLED_CMD);//
	OLED_WR_Byte(0x8D,OLED_CMD);//--set Charge Pump enable/disable
	OLED_WR_Byte(0x14,OLED_CMD);//--set(0x10) disable
	OLED_WR_Byte(0xA4,OLED_CMD);// Disable Entire Display On (0xa4/0xa5)
	OLED_WR_Byte(0xA6,OLED_CMD);// Disable Inverse Display On (0xa6/a7) 
	OLED_Clear();
	OLED_WR_Byte(0xAF,OLED_CMD);
}
  • 🌿oled.h文件
#ifndef __OLED_H
#define __OLED_H 

#include "sys.h"
#include "stdlib.h"	

//-----------------测试LED端口定义---------------- 

#define LED_ON GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_12)
#define LED_OFF GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_12)

//-----------------OLED端口定义---------------- 

#define OLED_SCL_Clr() GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5)//SCL
#define OLED_SCL_Set() GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5)

#define OLED_SDA_Clr() GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_7)//DIN
#define OLED_SDA_Set() GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_7)

#define OLED_RES_Clr() GPIO_ResetBits(GPIOD,GPIO_Pin_2)//RES
#define OLED_RES_Set() GPIO_SetBits(GPIOD,GPIO_Pin_2)


#define OLED_CMD  0	//写命令
#define OLED_DATA 1	//写数据

void OLED_ClearPoint(u8 x,u8 y);
void OLED_ColorTurn(u8 i);
void OLED_DisplayTurn(u8 i);
void I2C_Start(void);
void I2C_Stop(void);
void I2C_WaitAck(void);
void Send_Byte(u8 dat);
void OLED_WR_Byte(u8 dat,u8 mode);
void OLED_DisPlay_On(void);
void OLED_DisPlay_Off(void);
void OLED_Refresh(void);
void OLED_Clear(void);
void OLED_DrawPoint(u8 x,u8 y,u8 t);
void OLED_DrawLine(u8 x1,u8 y1,u8 x2,u8 y2,u8 mode);
void OLED_DrawCircle(u8 x,u8 y,u8 r);
void OLED_ShowChar(u8 x,u8 y,u8 chr,u8 size1,u8 mode);
void OLED_ShowChar6x8(u8 x,u8 y,u8 chr,u8 mode);
void OLED_ShowString(u8 x,u8 y,u8 *chr,u8 size1,u8 mode);
void OLED_ShowNum(u8 x,u8 y,u32 num,u8 len,u8 size1,u8 mode);
void OLED_P16x32Ch(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char N);//数码管风格字体
void OLED_ShowChinese(u8 x,u8 y,u8 num,u8 size1,u8 mode);
void OLED_ScrollDisplay(u8 num,u8 space,u8 mode);
void OLED_ShowPicture(u8 x,u8 y,u8 sizex,u8 sizey,u8 BMP[],u8 mode);
void OLED_Init(void);

#endif

📝main主程序代码

//
//本程序只供学习使用
//  功能描述   : OLED I2C接口(STM32F103系列)
//              说明:
//              ----------------------------------------------------------------
//              GND  电源地
//              VCC  3.3v电源
//              D0   PA5（SCL）
//              D1   PA7（SDA）
//              RES  PD2（SPI模块改成IIC模块需要接此引脚，IIC模块用户请忽略）
//              ----------------------------------------------------------------
//******************************************************************************/
#include "delay.h"
#include "sys.h"
#include "oled.h"
#include "bmp.h"
#include "rtc.h"
#include "led.h"

int main(void)
{
    u8 t = ' ';
    delay_init();
    LED_Init();
    OLED_Init();
    OLED_ColorTurn(0);//0正常显示，1 反色显示
    OLED_DisplayTurn(0);//0正常显示 1 屏幕翻转显示
    OLED_ShowString(8, 32, (u8*)"Hello World!", 16, 1);

    OLED_Refresh();
    delay_ms(500);
    OLED_Clear();
    LED_ON;
    while(RTC_Init())		//RTC初始化	，一定要初始化成功
    {
        OLED_ShowString(8, 16, (u8*)"RTC ERROR!", 16, 1);
        delay_ms(800);
        OLED_ShowString(8, 32, (u8*)"RTC Trying...", 16, 1);
        OLED_Refresh();
    }
    OLED_ShowString(20, 0, (u8*)"    -  -     ", 16, 1);
//			OLED_ShowString(5, 24,(u8*)"    :  :  ",16, 1);
    while(1)
    {

        if(t != calendar.sec)
        {
            t = calendar.sec;
            OLED_ShowNum(20, 0, calendar.w_year, 4, 16, 1);
            OLED_ShowNum(60, 0, calendar.w_month, 2, 16, 1);
            OLED_ShowNum(85, 0, calendar.w_date, 2, 16, 1);
            switch(calendar.week)
            {
            case 0:
                OLED_ShowString(25, 16, (u8*)"Sunday", 16, 1);
                break;
            case 1:
                OLED_ShowString(25, 48, (u8*)"Monday", 16, 1);
                break;
            case 2:
                OLED_ShowString(25, 48, (u8*)"Tuesday", 16, 1);
                break;
            case 3:
                OLED_ShowString(25, 48, (u8*)"Wednesday", 16, 1);
                break;
            case 4:
                OLED_ShowString(25, 48, (u8*)"Thursday", 16, 1);
                break;
            case 5:
                OLED_ShowString(25, 48, (u8*)"Friday", 16, 1);
                break;
            case 6:
                OLED_ShowString(25, 48, (u8*)"Saturday", 16, 1);
                break;
            }
            OLED_Refresh();
            //-----------时分秒显示-----------------
            OLED_P16x32Ch(0, 2, calendar.hour / 10); //时
            OLED_P16x32Ch(16, 2, calendar.hour % 10);

            OLED_P16x32Ch(32, 2, 10);
            OLED_P16x32Ch(48, 2, calendar.min / 10); //分
            OLED_P16x32Ch(64, 2, calendar.min % 10);

            OLED_P16x32Ch(80, 2, 10);
            OLED_P16x32Ch(96, 2, calendar.sec / 10); //秒
            OLED_P16x32Ch(112, 2, calendar.sec % 10);
            LED0 = !LED0;
        }

    }
}

📚驱动代码

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