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PCIE非透明桥应用

PCIE非透明桥应用
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PCI-Express非透明桥在智能系统中的应用设计时间:2009-12-04 14:49:32 来源:电子元器件应用作者:李才华上海微波设备研究所

0 引言

在系统设计中,设计师们面临的重要挑战是既要支持高可靠性(HA,High Availability),又要使系统尽可能简单、有效。而PCI Express、基于PCI Express的高级交换架构(Advanced SwitchingArchitecture)、基于PCI Express的QOS(Quality-Of-Service)特性以及PCI-Express非透明桥的出现,共同为这样的系统设计提供了一个非常有发展潜力的解决方案。

1 PCI Express技术简介

PCI Express技术是一个比较新的互连标准。该技术适用于高性能的芯片到芯片、板子到板子、背板和机箱之间的互连。它是PCI标准的一个演进版本,因此,在软件结构上仍保持着对PCI的兼容性。

PCI Express是基于层次化的、高速的串行通信技术。其协议栈可分为物理层、数据链路层和传输层。

其中,物理层包括低电压差分信号的高速串行接口、8B/10B编码以及AC耦合差分信号。通常把一组LVDS双绞线称为一个通道(lane),而且PCI Express允许将多个通道合并成一个更大更宽的端口,如x1,x2…直到x32。物理层接口可支持热插拔(hot-plugging)。

数据链路层可支持与临近PCI Express实体交换数据包,同时支持数据完整性(data integrity)和顺序性检查,以及数据包的确认和流量控制的能力。

PCI Express技术系统中的传输层可在主机和终端设备间传送读/写请求,并可选择性的提供传输层的端到端(end-to-end)数据包的完整性检查(CRC-32)。

一直以来,PCI Express传输系统中的物理层的速度一直在不断的提高,但是,分层结构使物理层的变化不会影响到它的上层。如PCI Express1.x标准的时钟频率是1.25 GHz,2.0标准的则为2.5 GHz,3.0标准的是4 GHz。图l所示是PCI Ex-press协议栈结构。

PCI Express的QOS可通过定义8个运输等级(TC-Traffic Classes)、八个虚拟通道

(VC-VirtualChannel)、TC到VC的映射以及VC的仲裁机制来实现。

PCI-SIG组织则定义了从PCI Express串行接口到PCI/PCI-X的桥接规范。该规范可以使得当前使用PCI/PCI-X的应用系统能够平滑的转移到PCI Express。图2所示是一个典型的PCI Express 系统,其中包含有根复合体(root complex)、PCIExpress交换开关(switch)、桥(bridge,PCI Expressto PCI-X,PCI Express to PCI)以及端点(end-point)等设备。

2 PCI Express非透明桥

与PCI/PCI-X一样,PCI Express本身也是开发维护一个以单一主机为中心的系统架构,但是人们一直使用非透明桥把他们用在多主机的环境中。

非透明桥的功能和透明桥很相似,其主要差别只有一点,即在非透明桥的两边都有智能设备或处理器,并且他们拥有独立的地址空间。而且,非透明桥一边的主机不能看到桥另一边的完整地址或I /O空间。每个处理器把非透明桥的另一边看做一个端点(endpoint),并把它映射到自己的地址空间。

2.1 地址翻译

在非透明桥环境中,PCI Express系统需要在从一个内存地址空间穿越到另一个地址空间时进行地址翻译。每一个非透明桥(NTB:Non- Transparent Bridge)端口都有两套基地址寄存器(BAR),一套是给主设备端用的,另一套是给从设备端用的。基地址寄存器可用来定义在非透明桥另一端的内存地址空间的地址翻译窗口,并允许这个翻译被映射到本地的内存或I/O空间。每个BAR定义了一个设置寄存器(setup register),可用来定义窗口的大小、类型以及一个地址翻译寄存器。与透明桥基于总线号转发所有CSRs不同,非透明桥设备只接受针对本设备的CSR事务。其地址翻译技术有直接地址翻译和查表地址翻译两种。

在直接地址翻译模式下,地址翻译的过程是基于事务终结的BAR基址加上一个偏移量。BARs中的基址翻译寄存器可被用来设置这样的翻译。图3所示给出了从主设备端地址映射到从设备端地址的偏移过程。

BARs则用一种特别的查找表来为落在它窗口中的事务进行地址翻译。因为地址中的索引域可通过编程来调节窗口大小,因此,这种方法在本地地址到主机地址的映射中具有更高的灵活性。通

常索引被用来提供新内存地址的高位比特(bits)。

2.2 处理器间的通信

非透明桥允许桥两边的主机通过便笺寄存器、门铃寄存器和心跳消息来交换一些状态信息。

便笺寄存器在非透明桥的两端都是可读写的,但是,便笺寄存器的数量在具体的实现中是可以不同的。他们可以被桥两边的设备用来传送一些状态信息,也可作为通用的可读可写寄存器使用。

门铃寄存器被用来从非透明桥的一边向另一边发送中断。非透明桥的两边一般都有软件可以控制的中断请求寄存器和相应的中断屏蔽寄存器。这些寄存器在非透明桥的两边都是可以被访问的。

心跳消息一般来自主设备端往从设备端的主机,可用来指示它还活着。从设备主机可监控主设备主机的状态,如果发现出错,它就可以采取一些必要的措施。通过门铃寄存器可以传送心跳消息。当从设备主机没有收到一定数量预先规定好的心跳消息时,就可以认为主设备的主机出错了。

3 基于PCI Express非透明桥的多主机系统

3.1 智能插卡

在智能卡模式下,智能插卡上的PCI Express非透明桥可以将IOP和Host CPU隔离开来,但仍允许这两个CPU通过一些特殊的寄存器进行通信。图4所示是智能插卡模式下的非透明桥的通信结构。

3.2 双主机模式

非透明桥也可用在双主机(Dual Host)、主机故障转移(Host Failover)和负载分担(Load-shar-ing)等应用中。图5所示是将两个Host CPU被非透明桥隔离开的结构示意图。

3.3 多主机模式

在多主机系统中,每一个主机都可以通过非透明桥接入到系统之中,并且可以访问所有的端点。在PCI的枚举过程中,每个端点都要和某个特定的CPU关联,但在正常的操作过程中,依赖于非透

明桥的地址翻译能力。所有的CPU都可以访问所有的端点。图6所示是主机系统的非透明桥结构。

4 结束语

非透明桥技术在PCI时代就已被应用。现在,在PCI Express系统中也有类似的实现。相信在不远的将来,从简单的智能插卡到复杂的、带虚拟输入输出技术的多主机系统,人们都将看到PCIExpress非透明桥的广泛应用。

Intel非透明桥接在PCI-Express中的应用

作为高速传送的总线技术,PCI已经经历了很长的发展时期,从最初的PCI到后来的PCI-X,再到现在的PCI-E,PCI总线技术不断的演绎和提高。新的高速总线技术PCI-E在保持与PCI的兼容性的基

础上,作了很多的改进。Intel 在PCI总线技术的发展中,对于PCI-E也有自己的独特的定义。

如果拿PCI与PCI-E作比较,以Intel PCI总线技术为例,两者最大的差异就是PCI采用的是平行、多点下传(multi-drop)的连结架构,PCI Express则是采用序列、点对点的连结架构。而用平行信号来传送信号,很容易产生串音(crosstalk)的现象。而且,所有的信号线必须完全等长,不然无法进行同步传输,将数据位同步传到另一端,不等长的信号将会会产生所谓信号扭曲(signal skew)的问题。这些问题让PCI的时脉难以得到提升,电压也很难下降,从而造成速度提升上的发展限制。

相较之下,PCI Express则跨越了PCI和PCI-X的限制。在PCI Express中采用序列方法,可以避免掉前述的信号不同步问题;此外,PCI Express还可以通过LVDS技术来降低串音问题,这样,PCI Express就可以达到双向各2.5Gbps的速率,即使减去额外数据(overhead),实际可传数据的频宽也可以达到500MBps。

另外采用PCI Express也能大幅节省电路板的空间设计。据估计,比起PCI总线,使用PCI Express 的PC主机板能省下大约一半的空间,这是因为不论是32位或64位带宽的PCI总线,都需要安排许多的线径;此外,由于主机板上的并行总线线径不能直接从一个点到另一个点,同时为了降低讯号不同步的问题,在电路的安排上就需要占用额外的空间,而这些情况在PCI Express都不会发生。

一般来说PCI Express架构可分为组态/操作系统层、软件层、交易层、链接层、实体层和机械层。其中组态/操作系统层主要是透过外设间的数据传送或接收来与软件层进行沟通;软件层则是在于对外围设备产生读写询问;交易层则是通过TLP封包来传送负载数据;链接层主要是对数据传输过程的管理;实体层主要是提供传输的物理通道;机械层则在于定义外围设备的不同造型规格。以上是PCI Express架构的一般架构规格,

在Intel PCI Express的架构中,还存在着非透明桥接(Non-transparent Bridging)延伸规格。

非透明桥接通常用于嵌入式智能 I/O 板卡。它连接两个独立的处理器域,次侧的资源和地址对主侧的主系统是不可见的。允许次侧的本地处理器独立地配置和控制其子系统。主侧和次侧的时钟完全独立。主侧和次侧的地址完全独立,在主侧和次侧之间可以进行地址翻译。增加了隔离主、从总线段之间地址域的功能。

谈到非透明桥接就要提到透明桥接,透明桥接通常用在总线扩展中。桥的次侧的所有设备对主侧的主系统是透明的。次侧的所有设备只能由主侧的主系统对其进行配置和控制。两侧的时钟必须同步,允许有固定的相位差。主侧和次侧的地址完全透明,在主侧和次侧之间的地址传递是直接传递的模式,没有地址翻译。通过透明桥隔离 PCI 总线段,可以提供扩展负载数量和匹配不同工作频率、总线宽度或电压的能力。

随着Intel多处理器技术的发展,非透明桥接技术也随之不断改进。

基于 PCI 的单处理器系统依靠主处理器来枚举和配置系统,并处理中断和错误情况。主处理器有效地拥有整个系统。而如果系统中有两个或多个处理器而且没有特别地隔离它们,那么每个处理器都将尝试提供主处理器功能,并相互争夺系统的控制权。因此在多处理器系统中,除了一个处理器外,非透明桥将把所有处理器置于其自己的地址域中。而位于透明桥背后的那个处理器将被保留为结构管理器,用于枚举和配置系统,并处理严重的错误情况。位于非透明桥背后的智能子系统将枚举到桥,而且不会直接感觉到其背后有一个更大的系统。

在透明桥接中,使用一个类型1的证书签名请求(CSR)题头,而在非透明桥接中,证书签名请求(CSR)的题头是类型0的,而且在桥的两侧分别独立存在。

另外非透明桥接中还包括Scratchpad寄存器和门铃寄存器,其中,Scratchpad 寄存器是可供桥的两侧都可读写的,并提供处理器之间的通信。一般非透明桥接中存在8个这样的寄存器,它们都能被桥的两侧操作。门铃寄存器则是用来送从非透明的桥一侧到另一侧的中断请求,来弥补读写Scratchpad寄存器不能提出中断的不足。门铃机制由下列各项寄存器组合所组成:

* 主要的IRQ状态寄存器

* 主要的IRQ请求寄存器

* 主要的IRQ设置屏蔽寄存器

* 主要的IRQ清除屏蔽寄存器

* 次级的IRQ状态寄存器

* 次级的IRQ请求寄存器

* 次级的IRQ设置屏蔽寄存器

* 次级的IRQ清除屏蔽寄存器

Intel非透明桥接的PCI-E交换为需要实现高速PCI管理层的多处理器系统设计师提供了非常诱人的选择。这些设计师仍然希望最大限度地降低成本,并且保留其现有PCI软件的基础架构。该技术与透明PCI到PCI桥接不同,它增加了总线区段之间的地址域隔离。反过来,它可使多处理器配置中的一个处理器依次作为主机或结构管理器,从而消除系统控制的冲突。这一方法为减少分布式处理器的数量和操作系统的限制要求,并使拥塞管理需求最小化的应用提供了一个低成本的解决方案。目前,这种非透明桥接技术已经在宝通所代理的Intel产品中得到应用。(n101)

桥梁博士+系+列+教+程(盖梁)

桥梁博士系列教程—小箱梁或T梁盖梁计算 上海同豪土木工程咨询有限公司 2008-4-22 教程概述

本例主要介绍利用桥梁博士对桥墩盖梁进行计算的过程和方法,重点在于虚拟桥面入盖梁活载的加载处理。 进行盖梁计算主要由以下几个步骤: 桥墩盖梁的结构离散(划分单元) 输入总体信息 输入单元信息 输入施工信息 输入使用信息 执行项目计算 查阅计算结果 本例教程桥墩构造参数

一、结构离散 首先对盖梁进行结构离散,即划分单元建立盖梁模型,原则是在支座处、柱顶、特征断面(跨中、1/4)处均需设置节点。如果需要考虑墩柱和盖梁的框架作用,还需要把墩柱建立进来;柱底的边界条件视情况而定,如果是整体承台或系梁连接,可视为柱底固结;如果是无系梁的桩柱,可以将桩使用弹性支撑或等代模型的方式来模拟。 二、输入总体信息 计算类型为:全桥结构全安计算 计算内容:勾选计算活载 桥梁环境:相对湿度为0.6 规范选择中交04规范。

输入单元信息,建立墩柱、盖梁及垫石单元模型,对于T 梁或小箱梁,因为支座间距比较大不能将车轮直接作用在盖梁上,我们还需要在盖梁上设置虚拟桥面单元来模拟车道面,与盖梁采用主从约束来连接,虚拟桥面连续梁的刚度至少大于盖梁的100倍。建立模型如下: 虚拟桥面为连续梁时,刚度可在特征系数里修改。

第一施工阶段:安装所有杆件 添加边界条件 添加虚拟桥面与盖梁的主从约束:虚拟桥面与盖梁的主从约束需要使用两种情况分别模拟:虚拟桥面简支梁和虚拟桥面连续梁;这两种方法分别是模拟墩台手册中的杠杆法和偏心受压法;其目的是杠杆法控制正弯矩截面;偏心受压法控制负弯矩截面。

光纤传感技术的应用现状

2009.No364 摘要:介绍了提高光纤传输效率的两个途径,指出目前利用光纤通信来进行继电保护的三种方式:光纤纵联差动保护,分相允许式光纤纵联保护,过电压或失灵启动远跳。并简要介绍光纤测温技术的工作原理及其在变压器上的应用。 关键词:光纤维 继电保护 测温技术 由于光纤传感技术的传感与传输信号都是光学信号,而不是传统的电信号,因而具有许多独特的优点,对电绝缘,抗电磁干扰,适合高电压场所;精度高,能远距离传输信号;尺寸小、重量轻,有利于微型化;寿命长、长期可靠性好,适合大型工程长期安全监测等。因此,光纤传感技术得到了高度重视和快速发展,成为国家重大工程、重大装备、武器系统等国民经济诸多领域急需的关键技术之一。 一、提高光纤传输效率的两个途径 (一)40Gbit/s 传输系统的发展、挑战与应用。准同步传输体系(PDH)利用光纤的单一波长传输速率从8Mbit/s、4Mbit/s140bit/s,同步传输体系(SDH)利用光纤的单一波长传输速率从155Mbit/s、622Mbit/s、2.5Gbit/s 到10Gbit/s。从实际应用来看,40Gbit/s 传输系统必须采用外调制器,目前具备足够输出电压能够驱动外调制器的驱动集成电路还不成熟;沿用多年的NRZ调制方式能否有效、可靠地工作于40Gbit/s 系统还不确定,可能需要转向性能更好的普通归零(RZ)码乃至调制效率更高的其他调制方式。除了技术因素外,经济上是否可行也是必须考虑的关键因素。尽管目前我国干线网络的波道利用率已经超过70%,但是光纤利用率不到30%,SDH 电路利用率不到50%,因此只需在波分复用层面上扩容即可,光缆网的总体容量依然有余,并不需要立即全面升级到40Gbit/s速率。另需认真考虑的因素是光缆的极化模色散特性。对于短距离传输,无须色散补偿、光放大器和外调制器,40Gbit/s传输系统具有很低的单位比特成本,上述问题不是障碍。因此,40Gbit/s传输系统完全可以由短距离互连应用开始,包括端局内路由器、交换机和传输设备间的互连,乃至扩展至城域网范围和短距离长途应用。 (二)粗波分复用系统(CWDM)技术的发展与应用。随着技术和业务的发展,利用光纤的多个波长进行复用就是WDM 技术。目前,160波系统已经成熟商用。它正从长途传输领域向城域网领域扩展,作为进一步提高光纤传输效率的另一个主要途径。尽管城域WDM 系统的建设成本明显低于长途网WDM 系统,但是目前的绝对成本仍然较高,特别是需要使用光纤放大器的长距离应用成本较高。此外,当前在网络边缘需要整个波长带宽的用户和应用毕竟很少,WDM 多业务平台主要适用于核心层,特别是扩容需求较大、距离较长的应用场合。为了进一步降低城域WDM 多业务平台的成本,出现了CWDM 粗波分复用系统(Coarse Wave Di-vision Multiplexer)。这种系统的典型波长组合有4、8和16三种,波长通路间隔达20nm,允许波长漂移±6.5nm,大大降低了对激光器的要求,成本也大为降低。此外,由于CWDM 系统对激光器的波长精度要求较低,无需制冷器和波长锁定器,不仅功耗低、尺寸小,而且封装可以采用简单的同轴结构,比传统碟型封装成本低,激光器模块的总成本可以减少2/3。从滤波器角度看,典型的100GHz 间隔的介质薄膜滤波器需要150层镀膜,而20nm 间隔的CWDM 滤波器只需要50层镀膜,其成品率和成本都可以获得有效改善。 二、光纤通信在继电保护中的应用 继电保护装置信号的物理传输通道有光纤、微波、电力线载 波等,微波和电力线载波易受气候变化影响,传输质量较差,而光纤通道不怕超高压与电磁干扰,传输容量大,绝缘性能好,衰耗低,可靠性高,在继电保护领域中得到了日益广泛的应用。 (一)光纤通信来进行继电保护。当被保护的线路长度较长时,为了补偿光功率损耗,把RCS-931系列光纤纵差保护装置的光信号传入MUX-2M继电保护信号数字复接接口装置,再转化为电信号通过75Ω的同轴电缆连接通讯SDH设备的2048k bit/ s口传到对侧,如图1中的( b)。SDH环网采用的是155M以上速率的传输设备,传输容量大,具有强大的保护恢复能力。当被保护线路发生故障时,装置根据对两侧电流的幅值和相位比较启动光纤纵联差动保护动作使两侧跳闸,所有装置都处理后动作时间一般在30ms以内,能够快速切除故障,有效保护线路全长。 假设线路发生A相区内故障时,本侧RCS-902C系列分相允许式纵联保护装置发出“A相允许跳闸”电信号开入到FOX-41A型继电保护光纤通信接口装置, FOX-41A内部把此电信号转为光信号传输到对侧的FOX-41A,本侧与对侧之间光纤传输根据线路长度不同有两种传输方式。 对侧的FOX-41A光电转换后再把“A相允许跳闸”电信号开入到对侧的RCS-902C,对侧的RCS-902C保护装置已判断是A相区内故障并收到对侧“A相允许跳闸”信号则保护动作跳对侧A相断路器。同理,对侧发允许跳闸信号到本侧过程也是一样,B或C相故障也与A相故障分析过程一样。所有装置都处理后保护动作时间一般在30ms左右,快速有效,如图2所示。 当被保护线路本侧过电压保护跳闸并启动对侧断路器跳闸时,可以把远跳信号通过FOX-41A传输到对侧;当被保护线路本侧保护跳闸但是断路器失灵没有跳开时,为了避免故障发展扩大,也可以把失灵信号通过FOX- 41A传输到对侧启动对侧断路器跳闸,如图3所示。 (二)工程中实际应用问题。1、通道故障检测。光纤纵差保护安全可靠,在使用和运行当中主要是光纤通道的维护。如果光纤通道告警,可以进行逐段自检来确认装置和通道是否正常,另外需仔细观察与光电通道相关的告警指示灯和装置控制字,还可以用光功率计测试光收发功率与光衰耗。部分厂家提供的SDH设备也可以实现实时的光功率在线检测,为网络的维护提供了极大的便利性。2、光纤纵差保护旁路切换。目前通信速率一般是2048kbit/s,也有少部分是64kbit/s,这给光纤纵差保护的旁路代线路切换运行来了一定问题,根据现在通信的发展情况,通信速率可以都统一到2048kbit/s。与电力线载波高频保护的旁路代线路切换运行需要切换高频载波电缆通道一样,光纤纵差保护的旁路代线路切换运行需要切换光纤通道。 三、光纤测温技术在变压器上的应用 使用光纤探头测量绕组温度时, 将其嵌入垫块或直接附在需要温度监测的导线上,这种使用方式, 首先必须拆开局部导线绝缘, 并在安装光纤测温探头后再恢复导线绝缘。更普遍的方法是 光纤传感技术的应 用现状 ◇ 刘云圣

桥梁博士V4工程案例教程分离式钢混组合梁建模教程文档

桥梁博士V4案例教程 分离式钢混组合梁建模解决方案

目录 1.工程概况........................................................................................................................ - 1 - 1.1.主要材料 ............................................................................................................. - 2 - 1.2.施工步骤 ............................................................................................................. - 2 - 2.总体信息........................................................................................................................ - 3 - 2.1.基本信息 ............................................................................................................. - 3 - 3.结构建模........................................................................................................................ - 4 - 3.1.创建截面 ............................................................................................................. - 4 - 3.2.创建梁 ................................................................................................................ - 11 - 4.钢筋设计...................................................................................................................... - 13 - 5.加劲设计...................................................................................................................... - 15 - 6.施工分析...................................................................................................................... - 17 - 6.1.安装槽型钢梁 ................................................................................................... - 17 - 6.2.浇筑正弯矩区桥面板 ....................................................................................... - 18 - 6.3.正弯矩区结合 ................................................................................................... - 18 - 6.4.浇筑负弯矩区桥面板 ....................................................................................... - 19 - 6.5.负弯矩区结合 ................................................................................................... - 19 - 6.6.桥面铺装 ........................................................................................................... - 20 - 6.7.收缩徐变 ........................................................................................................... - 21 - 6.8.施工汇总 ........................................................................................................... - 21 - 7.运营分析...................................................................................................................... - 21 - 7.1.整体升降温 ....................................................................................................... - 21 - 7.2.线性荷载 ........................................................................................................... - 22 - 7.3.强迫位移 ........................................................................................................... - 22 - 7.4.梯度温度 ........................................................................................................... - 22 - 7.5.纵向加载 ........................................................................................................... - 23 - 8.结果查询...................................................................................................................... - 23 - 9.生成计算书.................................................................................................................. - 24 - - 1 -

光纤传感技术在物联网中的应用_叶宇光

信息安全与技术·2013年1月1引言 物联网是通过射频识别技术(RFID )、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备按照约定的协议把一些有联系的实体通过互联网相互连接到一起进行信息的传输和传递,可以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络实现概念。这种概念是在互 联网的概念基础上发展起来的,是将用户端延伸并扩展到任何物品与物品之间进行通信和信息交换的网络概念。近年来,随着光纤通信技术的不断发展,进而出现了光纤传感技术。 自光纤传感技术开始发展以来,光纤传感器因具有多种优点而得到了快速发展,例如体积偏小、灵敏度非常高、抗干扰能力强等,现如今,已经被广泛应用到很多 叶宇光 (福建省泉州师范学院数学与计算机科学学院 福建泉州362000) 【摘 要】现如今,物联网已经发展成为了一个研究热点,而光纤传感技术在物联网的发展中也得到了广泛的应用, 并引起了广泛的关注。物联网的核心部件为传感器,特别是光纤传感器,它和其它的类型的传感器所不具有的优势,而物联网主要有四个技术构层,它们是应用接口、数据处理技术、数据传输网络和传输网络,在物联网中我们将会看到有大量的各种各样的传感器的存在,这些传感器可以用来感知不同的环境参数,比如温度、重力、光电、声音、震动和位移,这些传感器为物联网提供最原始的数据信息。当前,光纤传感技术在物联网中的应用引起社会各界的高度关注。本文主要对物联网的界定、构成以及光纤传感器的原理和发展现状进行了深入的探讨和分析,并且重点是对光纤传感技术在物联网中的应用加以详细阐述。希望可以通过本文的论述,能够对今后光纤传感技术在物联网中的应用产生一些积极影响。 【关键词】光纤传感技术; 物联网;原理与现状;应用;传感网络O ptical Fiber S ensing Technology in the A pplication of the Internet of Things Ye Yu-guang (Fujian Province,Quanzhou Normal University Mathematics and Computer Science FujianQuanzhou 362000) 【A bstract 】N ow adays,Internet has becom e a research hotspot,and optical fiber sensing technology in the developm ent of Internet of things have been w idely used,and has aroused w ide concern.N etw orking core com ponents as sensor,particularly for optical fiber sensor,it and other types of sensors have m any advantages,but the Internet has four m ain technical structure layer,w hich is the application of interface,data processing,data transm ission netw ork and transm ission netw ork,the joint netw ork w e w ill see a large num ber of a variety of sensors,the sensor can be used to perceive different environm ental param eters,such as tem perature,gravity,photoelectric,sound,vibration and displacem ent,these sensors for netw orking w ith the original data inform ation.C urrent,optical fiber sensing technology in netw orking application causes the height of social all circles pay close attention to.This paper focuses on the Internet of things,w hich define and fiber-optic sensor principle and developm ent present situation has carried on the thorough discussion and analysis,and thefocusis ontheoptical fiber sensing technology in netw orking applications to elaborate.H ope that through this paper,to the future of optical fiber sensing technology innetw orkingapplications havesom epositiveeffects. 【K e ywords 】optical fiber sensingtechnology;netw orking;principleandstatus;application;sensor netw ork 光纤传感技术在物联网中的应用 物联网·技术应用·TechnologyApplication 65··

桥梁博士常见问题整理

0、桥博内裂缝输出单位为mm,内力输出单位为KN,弯矩输出单位KN*m,应力输出单位Mpa 1、从CAD中往桥博里面导入截面或者模型时,CAD里面的坐标系必须是大地坐标系。 2、桥博里面整体坐标系是向上为正,所以我们在输荷载的时候如果于整体坐标系相反就要输入负值。 3、从CAD往桥博里导截面时,将截面放入同一图层里面,不同区域用不同颜色区分之。 4、桥博使用阶段单项活载反力未计入冲击系数。 5、桥博使用阶段活载反力已计入1.2的剪力系数。 6、计算横向力分布系数时桥面中线距首梁距离:对于杠杆法和刚性横梁法为桥面的中线到首梁的梁位线处的距离;对于刚接板梁法则为桥面中线到首梁左侧悬臂板外端的距离,用于确定各种活载在影响线上移动的位置。 7、当构件为混凝土构件时,自重系数输入1.04. 8、桥博里通过截面修改来修改截面钢筋时,需将“添加普通钢筋”勾选去掉,在截面里输入需要替换的钢筋就可以把钢筋替换掉。 9、在施工阶段输入施工荷载后,可以通过查看菜单中的“显示内容设定”将显示永久荷载勾选上,这样就可以看看输入的荷载位置、方向是否正确。 10、桥博提供自定义截面,但是当使用自定义截面后,显示和计算都很慢,需要耐心。 11、桥博提供材料库定义,建议大家定义前先做一下统一,否则模型拷贝到其他电脑上时材料不认到那时就头疼了。 12、有效宽度输入是比较繁琐的事情,大家可以用脚本数据文件,事先在excel中把有效宽度计算好,用Ultraedit列选模式往里面粘贴,很方便!! 14、当采用直线编辑器中的抛物线建立模型时,需要3个控制截面,第一个控制截面无所谓,第二个控制截面向后抛,第三个控制截面向前抛,桥博里面默认的是二次抛物线!! 15、当采用直线编辑器建立模型时,控制截面要求点数必须一致,否则告诉你截面不一致。 16、修改斜拉索面积时用斜拉索单元编辑器,在拉锁面积里需要输入拉索个数*单根拉索的面积。 17、挂篮操作的基本原理: 挂篮的基本操作为:安装挂篮(挂篮参与结构受力同时计入自重效应)、挂篮加载(浇筑混凝土)、转移锚固(挂篮退出结构受力、释放挂篮内力及转移拉索索力)和拆除挂篮(消除其自重效应)。具体计算过程如下: ) 前支点挂篮:(一般用于斜拉桥悬臂施工) )如果挂篮被拆除,则挂篮单元退出工作,消除其自重效应。 )如果挂篮转移锚固,则挂篮单元退出工作,释放挂篮内力,并将拉索索力转到主梁上。)如果安装挂篮,则将挂篮单元置为工作单元并与主梁联结,计算挂篮自重产生的结构效应。 )如果挂篮上有加载,则计算加载量值,并计算其结构效应。(挂篮加载时,挂篮必须为工作状态); 一般施工过程:安装空挂篮、调索、浇筑部分砼、调索、浇筑全部混凝土、调索、拉索锚固转移、移动挂篮,其中移动挂篮过程采用在同一阶段拆除和安装挂篮来模拟。 ) 后支点挂篮:(一般用于无索结构的悬臂施工,如连续梁、T构等) )如果挂篮被拆除,则挂篮单元退出工作,消除其自重效应。 )如果挂篮转移锚固,则挂篮单元退出工作,释放挂篮内力。 )如果安装挂篮,则将挂篮单元置为工作单元并与主梁联结,计算挂篮自重产生的结构效应。

桥梁博士操作-横向分布系数的计算

2015年大学生创新训练计划项目申请书 桥梁博士第二次上机作业 横向分布系数的计算 组长: 学院: 年级专业: 指导教师: 组员: 完成日期:

桥梁博士第二次上机作业 一、作业组成 二、作业合作完成情况 本次作业由3组组员共同完成,任务分配情况如下: 张元松完成实例一(“杠杆法”求横向分布系数),并对计算过程进行截图。 郑 宇完成实例二(“刚性横梁法”求横向分布系数),并对计算过程进行截图。 计时雨完成实例三(“刚接板梁法”求横向分布系数),并对计算过程进行截图。 孙 皓完成实例四(实例四、“铰接板梁法”求横向分布系数),对计算过程进行截图,并进行本次实验报告的撰写任务。 三、上机作业内容 1、任务分析与截面特性计算 本次作业结合老师所给的双向四车道的高速公路分离式路基桥的设计图进行,首先对图纸进行分 第二次作业组成 实例一、“杠杆法”求横向分布系数 实例三、“刚接板梁法”求横向分布系数 实例二、“刚性横梁法”求横向分布系数 实例四、“铰接板梁法”求横向分布系数

析,确定荷载横向分布系数计算所对应的各个截面;然后求出所用到截面的界面特性(抗弯惯性矩和抗扭惯性矩);最后用“桥梁博士”的横向分布计算功能求出各主梁的横向分布系数,为接下来的简支T 梁的配筋计算和结构安全性验算做好准备。 (1)通过CAD绘图的方式求出截面特性 用CAD绘制出桥梁设计图中的跨中截面与支点截面如图1所示。对两个截面分布使用“reg”命令→“massprop”命令,求出两个截面的截面特性如图2所示。 图1 CAD绘制的桥梁单元截面 (a) CAD算出的跨中截面特性 (b) CAD算出的支点截面特性 图2 CAD计算出的桥梁截面特性 (2)通过“桥梁博士”计算出截面图形进行验算 步骤一:打开桥博,点击“新建”出现对话框,如图3所示。点击“桥梁博士截面设计文件”,出现图4界面。

桥梁博士操作实例

桥梁博士操作实例 上机时间: 组长: 学院: 年级专业: 指导教师: 组员: 完成日期:

桥梁博士第一次上机作业 一、作业组成 二、作业合作完成情况 本次作业由3组组员共同完成,任务分配情况如下: 张元松完成实例一(用快速编辑器编辑5跨连续梁),并对建模过程进行截图。 郑宇完成实例二(双塔单索面斜拉桥建模),并对建模过程进行截图。 计时雨完成实例三(拱肋的建立过程),并对建模过程进行截图。 孙皓完成实例四(预应力T梁建模及钢束的输入)及实例五(从CAD导入截面及模型),对建模过程进行截图,并进行本次实验报告的撰写任务。 三、上机作业内容 1、用快速编辑器编辑5跨连续梁 (1) 模型参数:5跨连续梁,5跨跨径从左到右依次为20m、30m、40m、30m、20m,都呈抛物线变化,

(2) 具体操作: 步骤一:点击“文件”,“新建项目组”并“创建项目”,在输入单元特性信息对话框中,点击“快速编译器”的“直线”编译按钮,出现“直线单元组编辑”对话框。 步骤二:在“直线单元组编辑”对话框中,将“编辑内容”的复选框的4个复选按钮都勾上,编辑单元号:1-140,左节点号:1-140,右节点号:2-101,分段长度:100*1,起点x=0 y=0,终点x=1,y=0,如图1所示。 图1 输入单元节点信息 步骤三:添加控制截面。 A、在控制点距起点距离这一栏,依次添加0、10、20、35、50、70、90、105、120、130、140。 B、选定控制截面0米处,点击“截面特征”→“图形输入”,选择“铅直腹板单箱双室”,输入截面尺寸,如图2所示。然后点击“确定”,选择“中交新混凝土:C40混凝土”,点击“存入文件”,将文件保存为“0m截面.sec”。(注意:在输完截面类型和尺寸后回到主菜单后一定要点击一下“修改”这个按钮) 图2 输入“0截面”截面尺寸

桥梁博士斜拉桥建模实例

桥梁博士斜拉桥建模实例 我们拟定建立以下模型,见下图: 参数说明:桥面长度L1=100M,分100个桥面单元,每单元长度1M,桥塔长度L2=50M,分50个竖直单元,每单元长度1M,拉索单元共48个单元,左右对称,拉索桥面锚固端间隔为2 M,桥塔锚固端间隔为1M。 下面介绍具体建立模型的步骤:

步骤一,建立桥面单元。用快速编译器编辑1-100个桥面单元(具体过程略),参见下图: (注:在实际操作中桥面的截面形状可以自己拟定) 步骤二:建立桥塔单元。用快速编译器编辑101-150个桥塔单元(具体过程略),参见下图:

(注:在实际操作中桥面的截面形状可以自己拟定,在分段方向的单选框内,一定要选择“竖直”,起点x=49,y=-20,终点x=49,y=30是定义桥塔的位置,这里我把它设在桥面中部,桥面下20米处,因为我做的桥塔截面为2m×2m的空心矩形,所以此处起点和终点x填49,请读者自己理解) 步骤三:拉索的建立。 A、先编辑桥塔左边部分24跟拉索单元。 点击快速编译器的“拉索”按钮,在拉索对话框内的编辑内容复选框选择编辑节点号勾上,编辑单元号:151-174,左节点号:1-48/2;右节点号:152-129;(注意:左节点1-48/2代表拉索在桥面的锚固点间距为2M),如下图:

在快速编译器中选择“单元”按钮,在“单元”对话框内的复选框内把“截取坐标”勾上,编辑单元号:151-174,然后确定。如下图:

B、建立桥面右半部分的24跟拉索。 在快速编译器中选择“对称”按钮,在“对称”对话框中的编辑内容4个复选框都勾上。 模板单元组:151-174;生成单元组:198-175;左节点号:55-101/2;右节点号:129-152;对称轴x=50,然后确定。见下图: 这样,我们就建好了拉索单元的模型。现在让我们来看一看整个模型的三维效果图:

最新光纤传感器的应用研究

光纤传感器的应用研 究

光纤传感器的应用研究 孙义才 2011301510103 电科三班 摘要:光纤传感技术是一门新的科学技术,也是信息社会的一个重要技术基础,在当代高科技中占有十分重要的位置。该技术是测量技术、半导体技术、计算机技术、信息处理技术、微电子学、光学、声学、精密机械、仿生学、材料科学等众多学科相互交叉的综合性高新技术和密集型前沿技术。本课题主要了解光纤导光的基本原理及其在传感技术上应用的物理基础,重点研究光纤传感器敏感的物理量、光纤传感器的基本类型及其相关应用。 关键词:传感器;光纤通信;禁带宽度;光纤传感温度计;光纤传感压强计。 1.序言 光纤传感技术是二十世纪七十年代左右随着光纤通信技术的萌芽而迅速建立起来的,通过以光波这一载体并光纤这一媒质,起到具有感知与信号传输的新型传感技术。作为被测量信号载体的光波和作为光波传播媒质的光纤,具有一系列独特的、其他载体和媒质难以相比的优点。传感技术是近几年热门的应用技术,传感器在朝着灵敏、精确、适应性强、小巧和智慧化的方向发展。在这一过程中,光纤传感器这个传感器家族的新成员倍受青睐。光纤具有很多优异的性能,例如:抗电磁干扰和原子辐射的性能,径细、质软、重量轻的机械性能,绝缘、无感应的电气性能,耐水、耐高温、耐腐蚀的化学性能等,它能够在人达不到的地方(如高温区),或者对人有害的地区(如核辐射区),起到人的耳目的作用,而且还能超越人的生理界限,接收人的感官所感受不到的外界信息。 现阶段,光纤传感领域在世界中的发展大致分为两大方面:应用开发与相关原理性研究。 2.1光纤传感器的结构原理 以电为基础的传统传感器是一种把测量的状态转变为可测的电信号的装置。它的电源、敏感元件、信号接收和处理系统以及信息传输均用金属导线连接,见图(a)。光纤传感器则是一种把被测量的状态转变为可测的光信号的装置。由光发送器、敏感元件(光纤或非光纤的)、光接收器、信号处理系统以及光纤构成由光发送器发出的光经源光纤引导至敏感元件。这时,光的某一性质受到被测量的调制,已调光经接收光纤耦合到光接收器,使光信号变为电信号,最后经信号处理得到所期待的被测量。 可见,光纤传感器与以电为基础的传统传感器相比较,在测量原理上有本质的差别。传统传感器是以机—电测量为基础,而光纤传感器则以光学测量为基础。

利用桥梁博士进行横梁计算的教程_建模

利用桥梁博士进行横梁计算的教程 本文介绍桥梁博士进行箱梁横梁计算。红色字体内容为本文的操作步骤,黑体字为相应的一些说明和解释。 横梁为一个30+30m两跨预应力箱梁边墩(8号墩)上的边横梁。8号墩上预应力箱梁高2m,箱顶宽约46.1m,箱底宽36.5m。计算时横梁外形近似取为墩顶箱梁外形。横梁厚为150cm,为预应力横梁。预应力钢绞线规格为12Фs15.2,4束一股,钢绞线张拉控制应力取为1357.8MPa,其它参数可参见PDF版的CAD图。 一、新建项目组——创建项目——将项目名称命名为8号墩边横梁 二、输入总体信息: 计算类别:全桥结构安全验算,其它取为默认项 三、从CAD导入计算模型 1)在桥博的白色界面区域右键——输入单元信息 2)在桥博的白色界面区域右键——从AUTOCAD导入模型 事先应准备好模型图,本例中为“8号墩边横梁.dxf”,注意最好使单元1的起点位于CAD中的原点,这样导入模型后,桥博中模型的的单元1的左节点(节点1也将位于桥博系统中的坐标原点)。 从CAD导入计算模型的相关注意事项参见桥博帮助文件(V3使用手册,以下简称V3)的14.2节。这里稍微再做些解释: 1)长度单位:桥博中的单位采用的米,桥博认为dxf中的单位采用mm,1m=1000mm,也就是说如果要在桥博中建立一个1m长的单元,那么再CAD中的线长度应为1000mm。 2)图层:V3中有一个例子,其中存储单元的图层命名为0,但是并不意味着单元只能放在0图层里。理论上讲,导入模型时,“dim”和“sub”图层是有特定用途的,除了这两个图层,你可以任意建立其它的图层用来放置单元。而且单元也并不要求只能放于一个图层中,你可以放于两个或者多个图层中,但是一次只能导入一个图层中的单元。 3)单元节点文字:如果需要指定划分节点的单元节点号,可以在“dim”图层中输入文字进行说明,注意文字与节点文字的最小距离(在桥博中“从CAD导入模型”工作界面上指定)。因为本例中横梁模型较简单,故是在模型图中并未指定节点号,而是采用桥博导入后默认的节点单元号。

拱桥加固实例

拱桥加固实例 1概述 仁义桥位于山西省太原市清徐县榆次一古交公路清徐段上,于1971年修建。桥梁原设计荷载为:汽车-13级、拖车-60。上部结构为:空腹式悬链线无铰钢筋混凝土双曲拱桥,净跨径25m,矢跨比为1/6,设计拱轴系数m=2.20,共三跨。桥面宽度为:净-7m+2×1.0m(人行道),桥面纵坡为0,横坡为3%(双向),主拱圈宽度为7.5m。主拱圈厚度为0.80m。拱上建筑采用排架式副拱墩。下部结构为:150#片石混凝土实体墩和桥台,桥墩顶宽2.0m基础为明挖扩大基础。 随着清徐县经济的不断发展,仁义桥现状已不能满足清徐一古交公路交通量日益增长、车辆荷载等级增大的要求。为满足榆次一古交二级公路清徐路段公路建设的要求,在2004年对该桥进行了加固改造。 2加固采用桥梁技术标准 (1)设计汽车荷载等级:公路—Ⅱ级,人群3.0kN/m2,桥面组成:净—9m+2×1.0m(人行道)。 3加固依据及资料 交通部部标准《公路工程技术标准》(JTJB01—2003)。交通部部标准《公路桥涵设计规范》(1989年合订本),交通部部标准《公路桥涵施工设计规范》(JTJ041—2000),交通部部标准《公路质量检验评定标准》(JTJ071—98),交通部部标准《公路养护技术规范)JTJ0173—96),公路桥涵设计手册:《拱桥》(上、下册)(1991年版)。仁义桥原设计文件(太原公路分局1971年)。 4加固设计要点 (1)上部结构计算采用《桥梁博士》(平面杆系有限元程序)进行加固后成桥状态下活载、恒载、温度变化等作用力计算,以最不利荷载组合进行控制设计。 (2)下部结构按重力式墩台计算,计算荷载按《公路桥涵设计通用规范》的规定,对所有可能承受的荷载进行最不利组合。以最不利荷载组合控制设计。基础计算按照《公路桥涵地基与基础设计规范》,结合本桥实际情况按旧桥基础承载力提高系数予以考虑进行验算。 (3)桥面板计算按单向板和悬臂板计算,悬臂跳梁进行截面强度验算、抗剪计算和抗倾覆计算。 (4)相关参数:相对湿度70%,墩台不均匀沉降考虑10mm。桥面板与其他结构温差5℃。 5加固方法

桥梁博士建模实例

桥梁博士建模实例 一、拱肋的建立过程事例 我们现在拟定建立如下图所示的模型: 说明:桥面全长50M,分为50个单元,每个单元x向分段长度为1M,系杆截面为2000×1000MM的矩形截面,材料为40号混凝土拱肋单元; 拱肋单元分50个单元,每个单元x向分段长度为1M,拱肋截面为钢管内填40号混凝土,钢管半径R=1000MM,厚度T=120MM,为A3号钢 吊杆每隔5M设1根,拉索材料为270低级松弛钢绞线 下面我们讲述具体的建立过程: 步骤一:选择菜单栏的项目>创建工程项目,建立新工程,如下图所示:

步骤二:按F4键进入原始数据输入窗口,在数据菜单中选择“输入单元特征信息”,见下图 步骤三:先建立系杆单元,点击快速编译器的“直线”按钮,在编译框内,在编辑内容的四个复选框都钩上,编辑单元号:1-50,左节点号:1-50,右节点号:2-51;分段长度:50*1,如下图所示:

步骤四:输入截面特征,点击截面特征按钮,选择图形输入,找到矩形截面,然后输入B=2000,H=1000,确定,如下图: 步骤五:控制断面定义。在控制点距起点距离输入框内填0,按添加按钮,然后在控制点距起点距离输入框内填50,再按添加按钮,见下图:

步骤六:做完以上步骤后,按确定按钮,这样,我们第一步的系杆就建好了,如下图: 下面我们建立拱肋单元: 步骤一:点击快速编译器的“拱肋”按钮,进入拱肋单元编译框,在编辑单元号一栏需要输入:51-100,左节点号:1 52-100,右节点号:52-100 51,x 向分段长度:50*1;控制点x1=0,y1=0,控制点x2=25,y2=12,控制点x3=50,y3=0,同样,编辑内容的4个复选框都勾上。如下图所示:

光纤传感器的基本原理及在医学上的应用

2008年9月中国医学物理学杂志Sep .,2008 第25卷第5期 ChineseJournalofMedicalPhysics Vol.25.No.5 光纤传感器的基本原理及在医学上的应用 孙素梅1,陈洪耀2,3,尹国盛2(1.漯河医学高等专科学校,河南漯河462000;2.河南大学物理与电子学院,河南开封 475004;3.中国科学院安徽光学精密机械研究所,安徽合肥230031) 摘要:目的:本文的目的简要介绍光纤传感器的基本原理和简单分类,重点阐述传光型光纤传感器在医学的压力、流速、pH值等五方面的应用。方法:光纤传感器基本原理是将光源发出的光经光纤送入调制区,在调制区内,外界被测参数与进入调制区的光相互作用,使光的强度、频率、相位、偏振等发生变化成为被调制的信号光,再经光纤送入光探测器、解调器而获得被测物理量。光纤传感器按其传感原理可分为两大类:一类是传光型传感器,另一类是传感型传感器。结果:目前在医学上应用的主要是传光型光纤传感器。光纤传感器主要优点:小巧、绝缘、不受射频和微波干扰、测量精度高。医疗上的图象传输是传输型光纤传感器应用中很有特色的一部分。只需将许多光纤组成光纤束,就可以做成能有效地使图象空间量子化的传感器。自从光导纤维引入到内窥镜以后,扩大了内窥镜的应用范围。光导纤维柔软、自由度大、传输图象失真小、直径细等优点使得各种内窥镜检查人体的各个部位几乎都是可行的,且操作中不会引起病人的痛苦与不适。其中光纤血管镜已应用于人类的心导管检查中。在进行激光血管成形术时,血管镜可提供很多重要的信息,用以引导激光辐射的方向,选择激光的能量和持续时间,并可了解在成形术后的治疗效果。光纤内窥镜不仅用于诊断,也正进入治疗领域中,例如用于做息肉切除手术等。微波加温治疗技术是当前治疗癌症的有效途径,但微波加温治疗癌症技术的温度难以控制,而光纤温度传感器恰可以对微波加温治疗癌症的有效温度进行监测,从而使温度不致于过高杀死人体的正常细胞,也不会过低达不到治疗目的,使癌细胞进一步扩散。光纤温度传感器在癌症治疗方面的研究和开发正日益兴起。结论:光纤传感器作为一种优势明显的新型传感器在医学领域得到应用,为治疗疾病提供了一种崭新的方法。可以预见随着制作技术的日益成熟和器件性能的不断提高,不久的将来光纤传感器必将会进一步推动医学的飞速发展。 关键词:光纤传感器;测量;医学;应用中图分类号:R312 文献标识码:A 文章编号:1005-202X (2008)05-0846-05 The Basic Principle and Applications on Medical of Fiber Optic Sensors SUNSu-mei1,CHENHong-yao2,3,YINGuo-sheng2 (1.LuoheMedicalCollege,LuoheHe'nan462000,China;2.ChinaPhysicsandElectronicsCollege,He'nanUniversity,KaifengHe'nan475004,China;3.TheAn'huiInstituteofOpticsandPrecisionMechanics,TheChineseAcademyofSciences,HefeiAnhui230031,China) Abstract:Objective:Thisarticlesimplyintroducedthebasicprincipleoffiberopticsensoranditsapplicationespeciallyonmedicalinbloodpressure,thespeedofflow,thepHvalueetc.Method:Thefiberopticsensorbasicprincipleisthelightwhichsendsoutthephotosourcesendsinafterthefiberopticthemodulationarea,inthemodulationarea,theoutsidewasmeasuredtheparameterwithentersthemodulationareathelighttoaffectmutually,causesthelighttheintensity,thefrequency,thephase,thepolarizationtooccurchangesintothesignallightwhichmodulates,againpassesthroughthefiberoptictosendinthelightdetector,thedemodulatorobtainsismeasuredthephysicalquantity.Thefiberopticsensormaydivideintotwokindsaccordingtoitssensingprinciple:onekindisthelight-passingsensor;theotheristhesensingsensor.Result:Atpresent,themainapplicationinthemedicineisthelight-passingfiberopticsensor.Themainadvantagesoffiberoptic sensorare:exquisite,insulation,notinfluencedbytheradiofrequencyandthemicrowave.Themeasuringaccuracyish igh.Theimagetransmissioninmedicalisthespecialpartof theapplicationonthetransmissionmodesfiberopticsensor.Onlytieaplentyoffiberoptictocompositionfiberoptics,wecouldmakethesensorwhichcancausetheimagespace 收稿日期:2008-03-10 作者简介:孙素梅(1954-),女,漯河医学高等专科学校物理教研室 副教授。Tel :0395-296452713939575106;E -mail : sunsumei2007@https://www.wendangku.net/doc/3c14639760.html, 。 846--

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