JP4198016B2 - 情報処理装置およびその割り込み制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、情報処理装置およびその割り込み制御方法に関する。

マイクロコンピュータなどの情報処理装置では、あらかじめ定めておいた複数の割り込み要因ごとに割り込み要求が発生したか否かを示す割り込み発生フラグ値を、それぞれ格納する複数の制御レジスタを備えている。そして、これらの制御レジスタ内の割り込み発生フラグ値を読み出して、ある割り込み要因により割り込み要求が発生したことを検出したとき、割り込み要求に応じた割り込み処理の実行に切り替える仕組みが備わっている。

情報処理装置では、通常の処理を実行するプログラムならびに割り込み処理プログラムなどを格納するメモリを備える。なお、割り込み処理プログラムの格納先を示すアドレスを格納する当該メモリ上の記憶領域は、「ベクタテーブル」と呼ばれる。このベクタテーブルは、割り込み要因ごとに付与された「割り込みベクタ」と呼ばれるアドレスによって区画される。

ところで、情報処理装置では、複雑な処理を実現すべく、割り込み要因の数が増加する傾向にある。そこで、割り込み要因を特定した後、割り込みベクタにより指定されたメモリの区画領域に対して高速にアクセスするためには、割り込み要因と割り込みベクタが一対一で対応づけられることが好ましい。しかしながら、割り込み要因数の増加に応じて割り込みベクタ数を増加していくことは、メモリの記憶容量の変更や配線数の増加など、情報処理装置内部のハードウェアに対して多大な仕様変更が伴うことになるので好ましくない。そこで、情報処理装置では、同一の割り込みベクタに対して複数の割り込み要因が対応づけられる場合があった。

この場合、情報処理装置は、同一の割り込みベクタに対応づけられた複数の割り込み要因のうち少なくとも１つの割り込み要因による割り込み要求が発生したとき、この割り込み要求を発生させた割り込み要因を特定するために、複数の割り込み要因ごとに設けられた制御レジスタ内の割り込み発生フラグ値を順次読み出していた。なお、この割り込み発生フラグ値を順次読み出していく過程で、割り込み発生フラグ値が割り込み要求が発生したことを示すときには、この割り込み発生フラグ値に対応する割り込み要因についての割り込み処理を実行し、引き続いて、つぎの割り込み発生フラグ値の読み出していた（例えば、以下に示す特許文献１参照）。
特開２００１−５６７６号公報

従来の情報処理装置は、前述したとおり、同一の割り込みベクタに複数の割り込み要因が対応づけられる場合、割り込み要求を発生させた割り込み要因を特定するために、複数の割り込み要因ごとに設けられた制御レジスタ内の割り込み発生フラグ値を順次読み出していた。このため、割り込み発生フラグ値を順次読み出していく過程で、割り込み要求を発生させていない割り込み要因についての割り込み発生フラグ値をも読み出しにいく可能性があった。よって、割り込み要求を発生させた割り込み要因を速やかに特定できず、割り込み要求が発生してから所定の割り込み処理の実行が開始されるまでにかなりの時間を要するという課題を生じていた。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、割り込み要求が発生してから所定の割り込み処理の実行が開始されるまでに要する時間を短縮可能な情報処理装置およびその制御方法を提供することを目的とする。

前述した課題を解決するための主たる本発明は、複数の割り込み要因ごとに割り込み要求が発生したか否かを示すフラグ値をそれぞれ格納する複数のレジスタ（『制御レジスタ』）を備え、メモリ上の同一の割り込みベクタに対応づけられた複数の割り込み要因の中から、割り込み要求を発生させた前記割り込み要因を、前記レジスタに格納する前記フラグ値に基づいて特定し、前記割り込み要求に応じた割り込み処理を実行する情報処理装置であって、割り込み要求を発生させた前記割り込み要因に対応づけられる前記割り込みベクタを検出する割り込みベクタ検出手段（『割り込みベクタ検出回路』）と、前記レジスタに格納された前記フラグ値のうち、前記検出した割り込みベクタに対応づけられる前記割り込み要因の前記フラグ値を選択する選択手段（『セレクタ』）と、前記選択したフラグ値を格納する記憶手段（『割り込み要因一覧レジスタ』）と、前記記憶手段に格納された前記フラグ値を読み出し、前記読み出したフラグ値に基づいて前記割り込み要求を発生させた前記割り込み要因を特定する制御手段（『ＣＰＵ』）と、を有することとする。

本発明では、ある割り込み要因により割り込み要求が発生した場合に、その割り込み要因と同一の割り込みベクタに対応づけられた全ての割り込み要因の前記フラグ値について、まとめて格納する前記記憶手段を備えている。

すなわち、前記制御手段は、同一の割り込みベクタに対応づけられた複数の割り込み要因のうち少なくとも一の割り込み要因により割り込み要求が発生した場合、複数の前記レジスタに格納された前記フラグ値をそれぞれ読み出しにいかなくても、前記記憶手段に格納された前記フラグ値を読み出すことで、同一の割り込みベクタに対応づけられた複数の割り込み要因についての割り込み要求の発生状況を一度に確認することができる。

このため、前述したとおり、複数の前記レジスタに格納された前記フラグ値をそれぞれ読み出しにいく必要がない分、ある割り込み要求の発生から所定の割り込み処理の実行が開始されるまでに要する時間を短縮することができる。

本発明によれば、割り込み要求が発生してから所定の割り込み処理の実行が開始されるまでに要する時間を短縮可能な情報処理装置およびその割り込み制御方法を提供することができる。

＝＝＝ 情報処理装置の構成 ＝＝＝
図１は、本発明に係る情報処理装置１００の構成を示すブロック図である。なお、以下の図１に基づいた説明において、図２乃至図４を適宜引用して説明する。

情報処理装置１００は、マイクロコンピュータ、マイクロプロセッサなどの各種情報処理を行うシステムであり、装置外部若しくは内部における複数の割り込み要因（ＩＮＴ）１１０を設定している。

割り込み要因１１０は、例えば、外部装置との間の通信を制御するインターフェース部（不図示）でのデータ入出力要求や、ウォッチドック・タイマ（不図示）による内部リセット要求などのＣＰＵ１８への割り込み要求を発生させる要因となった主体のことである。なお、割り込み要因１１０は、割り込みベクタと一対一に対応づけられおらず、同一の割り込みベクタに対して複数の割り込み要因１１０が対応づけられている。なお、複数の割り込み要因１１０の一部においては、割り込みベクタと一対一に対応づけてもよい。

ここで、本発明の一実施形態に係る割り込みベクタと割り込み要因１１０との関係の一例を図２に示す。図２では、各割り込みベクタ（Ｘ、Ｙ、・・・、Ｚ）に対して、それぞれ３つの割り込み要因１１０が対応づけられた場合を示してある。なお、各割り込みベクタ（Ｘ、Ｙ、・・・、Ｚ）は、同じ数（３つ）の割り込み要因１１０が対応づけられているが、勿論、対応づける割り込み要因１１０の数をそれぞれ異ならせてもよい。

制御レジスタ（『レジスタ』）１０は、少なくとも１つの割り込み要因１１０ごとに対応づけて設けられており、自身に対応する割り込み要因１１０により割り込み要求が発生したか否かを示す割り込み発生情報（割り込み発生フラグ３０の値）を格納する。図１には、割り込みベクタＸに対応づけられた割り込み要因（Ｘ−１、Ｘ−２、Ｘ−３）１１０用の制御レジスタ群１０ａと、割り込みベクタＹに対応づけられた割り込み要因（Ｙ−１、Ｙ−２、Ｙ−３）１１０用の制御レジスタ群１０ｂの場合を示す。

また、本発明の一実施形態に係る制御レジスタ１０の構成の一例を図３に示す。図３では、情報処理装置１００が８ビットマイクロコンピュータの場合において、８ビットの情報を格納する制御レジスタ１０の例を示している。図３に示す制御レジスタ１０は、自身に対応する割り込み要因１１０の識別子などの情報や、前述した割り込み発生情報に対応する割り込み発生フラグ３０の値（『フラグ値』）を格納する。割り込み発生フラグ３０の値は、例えば、自身に対応する割り込み要因１１０により割り込み要求が発生した場合は"１"に設定され、割り込み要求が発生しない場合は"０"に設定される。

割り込みベクタ検出回路（『割り込みベクタ検出手段』）１１は、後述のベクタテーブル１６において割り込み要因ごとに区画された領域の先頭アドレス（割り込みベクタ）を格納するレジスタ１２を備える。割り込みベクタ検出回路１１は、割り込み要因１１０から少なくとも１つの割り込み要求を受け付けて、その割り込み要求を発生させた割り込み要因１１０に対応づけられる割り込みベクタをレジスタ１２から検出する。なお、互いに異なる割り込みベクタに対応づけられた割り込み要因１１０からの複数の割り込み要求については、まず一方の割り込みベクタに対応する割り込み要求を受け付けた後に、他方の割り込みベクタに対応する割り込み要求を受け付けることとする。

セレクタ（『選択手段』）１３は、各制御レジスタ１０内の割り込み発生フラグ３０の値が入力されるとともに、割り込みベクタ検出回路１１において検出された割り込みベクタが選択制御信号として入力される。セレクタ１３は、割り込みベクタ検出回路１１から入力された割り込みベクタに基づいて、この割り込みベクタに対応づけられる制御レジスタ群（１０ａ、１０ｂなど）の割り込み発生フラグ３０の値を選択する。

割り込み要因一覧レジスタ１４は、セレクタ１３において選択された割り込み発生フラグ３０の値を格納する。すなわち、割り込み要因一覧レジスタ１４には、割り込み要求を発生させた割り込み要因１１０について、その割り込み要因１１０と同一の割り込みベクタに対応づけられる全ての割り込み要因１１０における割り込み発生状況の一覧情報が格納されることになる。なお、割り込み要因一覧レジスタ１４に格納された割り込み発生フラグ３０の値は、その割り込み発生フラグ３０の値に対応づけられた割り込みベクタに対する相対アドレスとして設定されており、後述の相対ジャンプにおいて使用される。

メモリ１５は、ベクタテーブル１６と、命令テーブル１７と、を有する。
ベクタテーブル１６は、割り込みベクタごとに区画される。さらに、割り込みベクタによる区画領域内では、割り込み要因一覧レジスタ１４に格納された割り込み発生フラグ３０の値のパターンの数分、すなわち前述の相対アドレスの数分区画される。この相対アドレスに対応づけられた区画領域（以下、"相対ジャンプ先"と称する。）において、相対アドレスとしての割り込み発生フラグ３０の値に応じた割り込み処理プログラムの格納先（命令テーブル１７内）を示すアドレスが格納される。なお、この相対ジャンプ先において、割り込み処理プログラム自体を格納してもよい。

なお、相対ジャンプ先に対応づけられた割り込み発生フラグ３０の値が、複数の割り込み要求が発生することを示す場合、すなわち"１"を示す割り込み発生フラグ３０の値が複数ある場合、これらの割り込み要求に応じた複数の割り込み処理プログラムについての実行順序を設定した制御情報を、相対ジャンプ先に格納しておく。ＣＰＵ１８は、相対ジャンプ先をアクセスするとき、割り込み処理プログラムとあわせてこの制御情報を取得することができ、複数の割り込み処理プログラムを効率よく実行できる。

命令テーブル１７は、通常のプログラムを格納する他に、各種割り込み要求に応じた割り込み処理プログラムを格納する。なお、ＣＰＵ１８は、割り込み処理プログラムを、相対ジャンプ先に格納されたアドレスによって取得する。

ＣＰＵ（『制御手段』）１８は、情報処理装置１００全体の制御を司る。ＣＰＵ１８は、各種レジスタ・セットの１つとしてプログラムカウンタ１９を備える。プログラムカウンタ１９は、順次実行する割り込み処理プログラム（『プログラム』）の格納先を示すアドレス（以下、ＰＣ値と称する。）について格納する。ＣＰＵ１８は、プログラムカウンタ１９に格納されたＰＣ値に基づいて、メモリ１５から割り込み処理プログラムを取得して実行する。なお、割り込み要因１１０により割り込み要求が発生したとき、プログラムカウンタ１９に格納された現在のＰＣ値は、所定のスタック手段（不図示）に退避される。そして、割り込みベクタ検出回路１１において検出された割り込みベクタが、プログラムカウンタ１９に設定される。

ＣＰＵ１８は、割り込み要因１１０により割り込み要求が発生したとき、割り込み要因一覧レジスタ１４に格納された割り込み発生フラグ３０の値を読み出しにいく。ＣＰＵ１８は、この読み出した割り込み発生フラグ３０の値の内容に基づいて、割り込み要求を発生させた割り込み要因１１０と同一の割り込みベクタに対応づけられた全ての割り込み要因１１０の割り込み発生状況を一度に確認できるとともに、それらの割り込み要因１１０のうち割り込み要求を発生させた割り込み要因１１０を特定できる。

ＣＰＵ１８は、割り込み要因１１０を特定した後、相対ジャンプによってベクタテーブル１６をアクセスし、ベクタテーブル１６から特定した割り込み要因１１０に対する割り込み処理プログラムを取得する。

以下、図４に基づいて相対ジャンプについて説明する。なお、図４において、割り込み要因（Ｘ−１）に対応する割り込み処理のプログラムが"命令Ａ"、割り込み要因（Ｘ−２）に対応する割り込み処理のプログラムが"命令Ｂ"、割り込み要因（Ｘ−３）に対応する割り込み処理のプログラムが"命令Ｃ"とする。

割り込み要因一覧レジスタ１４の内容は、例えば、割り込みベクタＸの場合、割り込みベクタＸに対応づけられた３つの割り込み要因（Ｘ−３、Ｘ−２、Ｘ−１）についての割り込み発生フラグ３０の値をまとめたデータセットとなる。よって、割り込み要因一覧レジスタ１４の内容は、割り込み要求が発生しない場合（"０００"）を除いて、"００１"から"１１１"までの計７パターン存在する。

ＣＰＵ１８では、割り込み要因一覧レジスタ１４の各パターンが、割り込みベクタＸに対する相対アドレスとして設定される。よって、ＣＰＵ１８は、割り込みベクタＸに対応づけられた割り込み要因１１０の少なくともいずれかにより割り込み要求が発生した場合、割り込みベクタＸと割り込み要因一覧レジスタ１４の内容とを加算した結果に基づいて、ベクタテーブル１６内の相対ジャンプ先をアクセスする。この相対ジャンプ先には、割り込み要因一覧レジスタ１４の内容に応じた割り込み処理プログラムが格納されており、ＣＰＵ１８は、相対ジャンプ先をアクセスしたとき、割り込み処理プログラムを取得する。

ここで、前述した相対ジャンプの例として、例えば、割り込み要因一覧レジスタ１４の内容が"００１"であった場合、すなわち、割り込み要因（Ｘ−１）により割り込み要求が発生した場合、ＣＰＵ１８は、「割り込みベクタＸ＋"００１"」の相対ジャンプ先をアクセスする。そして、ＣＰＵ１８は、割り込み要因（Ｘ−１）に対応する割り込み処理プログラムとして命令Ａ"を取得してその実行を開始する。

また、例えば、割り込み要因一覧レジスタ１４の内容が"０１１"であった場合、すなわち、割り込み要因（Ｘ−１）及び割り込み要因（Ｘ−２）により割り込み要求が発生した場合、ＣＰＵ１８は、「割り込みベクタＸ＋"０１１"」の相対ジャンプ先をアクセスする。そして、ＣＰＵ１８は、割り込み要因（Ｘ−１）及び割り込み要因（Ｘ−２）に対応する割り込み処理プログラムとして"命令Ａ"及び"命令Ｂ"を取得する。

なお、前述したとおり、「割り込みベクタＸ＋"０１１"」の相対ジャンプ先には、"命令Ａ"と"命令Ｂ"のうちどちらを優先して処理するかの実行順序を設定した制御情報が格納されている。そこで、ＣＰＵ１８は、「割り込みベクタＸ＋"０１１"」の相対ジャンプ先をアクセスしたとき、この制御情報を取得する。そして、ＣＰＵ１８は、この制御情報に基づいた実行順序に従って、"命令Ａ"及び"命令Ｂ"を実行する。

＝＝＝ 情報処理装置の動作 ＝＝＝
図５に基づいて、情報処理装置１００の割り込み制御の動作について説明する。
まず、情報処理装置１００においてあらかじめ設定しておいた複数の割り込み要因１１０のうち、割り込みベクタＸに対応づけられた割り込み要因（Ｘ−１）１１０により割り込み要求が発生した場合とする（Ｓ５００）。

この場合、割り込み要因（Ｘ−１）に対応した制御レジスタ（Ｘ−１）１０内の割り込み発生フラグ３０の値が、"１"に設定される。割り込みベクタ検出回路１１は、割り込み要因（Ｘ−１）１１０から受け付けた割り込み要求に基づいて、割り込みベクタＸを検出する。このとき、ＣＰＵ１８は、現在実行中にある処理を中断するとともに、プログラムカウンタ１９内の現在のＰＣ値を退避させて、あらたに割り込みベクタＸを格納する。

セレクタ１３は、割り込みベクタ検出回路１１において検出された割り込みベクタＸに基づいて、複数の制御レジスタ１０内の割り込み発生フラグ３０の値の中から、制御レジスタ群１０ａ内の各割り込み発生フラグ３０の値を選択して（Ｓ５０１）、割り込み要因一覧レジスタ１４に格納する（Ｓ５０２）。

ＣＰＵ１８は、割り込み要因一覧レジスタ１４に格納された割り込み発生フラグ３０の値を読み出す（Ｓ５０３）。この結果、ＣＰＵ１８は、割り込み要求を発生させた割り込み要因（Ｘ−１）１１０と同一の割り込みベクタＸに対応づけられた全ての割り込み要因１１０の割り込み発生状況を一度に確認するとともに、それらの割り込み要因１１０のうち割り込み要求を発生させた割り込み要因（Ｘ−１）１１０を特定する。

ＣＰＵ１８は、プログラムカウンタ１９に格納された割り込みベクタＸに対して、割り込み要因一覧レジスタ１４から読み出した割り込み発生フラグ３０の値を加算することで、プログラムカウンタ１９のＰＣ値を更新し、ベクタテーブル１６における相対ジャンプ先を特定する。ＣＰＵ１８は、特定した相対ジャンプ先から、割り込み要因（Ｘ−１）についての割り込み処理ルーチンの格納先を示すアドレスを取得する（Ｓ５０４〜Ｓ５０５）。

ＣＰＵ１８は、プログラムカウンタ１９のＰＣ値を、ベクタテーブル１６から取得したアドレスに更新する。そして、ＣＰＵ１８は、更新されたプログラムカウンタ１９のＰＣ値に基づいて、命令テーブル１７から割り込み要因（Ｘ−１）についての割り込み処理ルーチンを取得してその実行を開始する（Ｓ５０６）。

このように、本発明に係る情報処理装置１００では、ある割り込み要因１１０により割り込み要求が発生した場合に、その割り込み要因１１０と同一の割り込みベクタに対応づけられた全ての割り込み要因１１０の割り込み発生フラグ３０の値について、まとめて格納する割り込み要因一覧レジスタ１４を備える。

すなわち、ＣＰＵ１８は、同一の割り込みベクタに対応づけられた複数の割り込み要因１１０のうち少なくとも一の割り込み要因１１０により割り込み要求が発生した場合、複数の制御レジスタ１０に格納した割り込み発生フラグ３０の値をそれぞれ読み出しにいかなくても、割り込み要因一覧レジスタ１４に格納した割り込み発生フラグ３０の値を読み出すことで、同一の割り込みベクタに対応づけられた割り込み要因１１０における割り込み要求の発生状況を一度に確認することができる。よって、前述したとおり、複数の制御レジスタ１０に格納した割り込み発生フラグ３０の値をそれぞれ読み出しにいく必要がない分、ある割り込み要求の発生から所定の割り込み処理の実行が開始されるまでに要する時間を短縮することができる。

また、本発明に係る情報処理装置１００では、ＣＰＵ１８は、割り込み要因一覧レジスタ１４から読み出した割り込み発生フラグ３０の値に基づいて、同一の割り込みベクタに対応づけられた割り込み要因１１０についての割り込み要求の発生状況を一度に確認した後、さらに、その割り込み要因一覧レジスタ１４から読み出した割り込み発生フラグ３０の値に基づく相対ジャンプによって、速やかに所望の割り込み処理プログラムを取得することができる。

以上、本実施の形態について説明したが、前述した実施例は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更／改良され得るととともに、本発明にはその等価物も含まれる。

本発明の実施形態に係る情報処理装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る割り込み要因と割り込みベクタの関係を説明する図である。 本発明の実施形態に係る制御レジスタの構成を説明する図である。 本発明の実施形態に係る割り込み要因一覧レジスタの内容と、ベクタテーブルへのアクセス先ならびに割り込み処理プログラムの内容との関係を説明する図である。 本発明の実施形態に係る情報処理装置の動作を説明するフローチャートである。

符号の説明

１００ 情報処理装置
１１０ 割り込み要因
１０ 制御レジスタ
１１ 割り込みベクタ検出回路
１２ レジスタ
１３ セレクタ
１４ 割り込み要因一覧レジスタ
１５ メモリ
１６ ベクタテーブル
１７ 命令テーブル
１８ ＣＰＵ
１９ プログラムカウンタ
３０ 割り込み発生フラグ

Claims (5)

1. 複数の割り込み要因ごとに割り込み要求が発生したか否かを示すフラグ値をそれぞれ格納する複数のレジスタを備え、メモリ上の同一の割り込みベクタに対応づけられた複数の割り込み要因の中から、割り込み要求を発生させた前記割り込み要因を、前記レジスタに格納する前記フラグ値に基づいて特定し、前記割り込み要求に応じた割り込み処理を実行する情報処理装置であって、
   割り込み要求を発生させた前記割り込み要因に対応づけられる前記割り込みベクタを検出する割り込みベクタ検出手段と、
   前記レジスタに格納された前記フラグ値のうち、前記検出した割り込みベクタに対応づけられる前記割り込み要因の前記フラグ値を選択する選択手段と、
   前記選択したフラグ値を格納する記憶手段と、
   前記記憶手段に格納された前記フラグ値を読み出し、前記読み出したフラグ値に基づいて前記割り込み要求を発生させた前記割り込み要因を特定する制御手段と、
   を有することを特徴とする情報処理装置。
2. 前記メモリ上の前記割り込みベクタに対応する記憶領域が、前記記憶手段に格納された前記フラグ値の内容に応じて区画されるとともに、
   前記区画された前記メモリ上の区画領域に、前記フラグ値に応じた前記割り込み処理を実行するプログラムの格納先を示すアドレスを格納しており、
   前記制御手段は、
   前記検出した割り込みベクタと、前記記憶手段に格納された前記フラグ値と、に基づいて前記区画領域をアクセスして、
   前記特定した割り込み要因に応じた前記プログラムを取得すること、
   を特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
3. 前記区画領域に対応づけられた前記フラグ値が、複数の前記割り込み要求の発生を示す場合、
   前記区画領域には、前記発生した複数の割り込み要求に応じた複数の前記割り込み処理についての実行順序を設定した制御情報を格納しておき、
   前記制御手段は、
   前記読み出したフラグ値が、複数の前記割り込み要求が発生したことを示す場合、
   前記区画領域をアクセスするとき前記制御情報を取得して、
   前記取得した制御情報に基づいた前記実行順序に従って前記読み出したフラグ値に応じた複数の前記割り込み処理を実行すること、
   を特徴とする請求項２に記載の情報処理装置。
4. 前記情報処理装置は、マイクロコンピュータとすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の情報処理装置。
5. 同一の割り込みベクタに対応づけられた複数の割り込み要因の中から、割り込み要求を発生させた前記割り込み要因を特定し、前記割り込み要求に応じた割り込み処理を実行する情報処理装置の割り込み制御方法であって、
   複数の割り込み要因ごとに割り込み要求が発生したか否かを示すフラグ値をそれぞれ複数のレジスタに格納し、
   割り込み要求を発生させた前記割り込み要因に対応づけられる前記割り込みベクタを検出し、
   前記レジスタに格納された前記フラグ値のうち、前記検出した割り込みベクタに対応づけられる前記割り込み要因の前記フラグ値を選択して記憶手段に格納し、
   前記記憶手段に格納された前記フラグ値を読み出し、
   前記読み出したフラグ値に基づいて前記割り込み要求を発生させた前記割り込み要因を特定すること、
   を特徴とする情報処理装置の割り込み制御方法。
   

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