STM32开发过程中遇到的问题总结（持续更新）

目录

1. 时钟配置问题

1.1 时钟树配置错误

1.2 Systick 不稳定

2. 外设初始化与配置问题

2.1 GPIO 配置错误

2.2 外设复用功能冲突

2.3 串口通信异常

3. 调试与下载问题

3.1 无法连接芯片 / 下载失败

3.2 中断调试中无法断点 / 跟踪异常

4. 存储器与内存管理问题

4.1 堆栈溢出

4.2 Flash 擦写与 EEPROM 仿真问题

5. 中断、优先级及实时性问题

5.1 中断优先级设置混乱

5.2 中断嵌套或中断回调中大量业务处理

6. 低功耗模式问题

6.1 进入或唤醒异常

6.2 RTC 唤醒或时间基准不准确

7. STM32上电后程序不运行

7.1 BOOT 引脚设置不当

7.1.1 BOOT0、BOOT1 状态错误

7.1.2 Bootloader 配置导致异常

7.2 电源和复位电路问题

7.2.1 上电时钟或复位时序不合理

7.2.2 VDDA / VREF+ 等模拟电源脚供电

7.3. 时钟配置与启动方式差异

7.3.1 内部 / 外部晶振启动失败

7.3.2 调试模式 vs. 独立运行模式差异

7.4 选项字节（Option Bytes）和读保护设置

7.4.1 读保护（RDP Level）导致异常

7.4.2 未正确设置启动地址或用户 Flash

7.5程序本身错误：初始化顺序或看门狗 / 死循环

7.5.1 软件初始化顺序混乱

7.5.2 看门狗（IWDG / WWDG）复位

7.6 STM32执行代码初始化卡住现象

7.6. 综合排查思路

8. 其他常见注意事项

8.1 Watchdog（看门狗）配置

8.2 Bootloader 与应用程序跳转

8.3 HAL 库或 LL 库使用细节

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以下内容归纳了STM32开发实践中常见的问题及应对策略，并提供了相应的解决方案。

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1. 时钟配置问题

1.1 时钟树配置错误

• 表现：程序无法正常运行或运行速度未达预期目标；在调试过程中发现程序存在频繁跳越现象或执行效率未能达标。
  • 原因：STM32的时钟树配置相对复杂，在外设配置方面不仅包含外部晶振（HSE）、内部振荡器（HSI）及其倍频、分频设置，并且还涉及总线APB、AHB等分频模块的选择与配置。如果相关参数设置不当，则可能导致多种难以预料的问题。
  • 解决思路：
    1. 深入学习STM32芯片手册中关于RCC（Reset and Clock Control）的相关知识；
    2. 在采用外设晶振的情况下，请务必保证硬件电路设计合理完整，并选择相应的外设作为基准频率源；
    3. 充分利用官方工具CubeMX/CubeIDE提供的功能模块来完成复杂的时钟树配置工作；
       4; 在实际编程过程中建议配合使用HAL_RCC_GetHCLKFreq()和HAL_RCC_GetPCLK1Freq()等函数对系统时钟进行验证。

1.2 Systick 不稳定

• 表现：系统运行中可能出现以下几种情况:Sycin中断、延时不准确或OS运行混乱等问题。
  • 原因:Sycin的主要时间基准通常依赖于核心HCLK或其他配置设置。如果主频或分频设置不当，则会导致Sycin出现时间误差或无法正常计数。
  • 解决思路:
    1: 在启动阶段对Sycin进行单独验证,并检查其频率参数设置是否正确.
    2: 使用HAL库后，默认会将Sycin映射到HAL的时间基准上;必须确保所有时间基准参数的一致性.
    3: 在RTOS环境中需确保OS的滴答源与相应的配置参数匹配.

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2. 外设初始化与配置问题

2.1 GPIO 配置错误

• 表现：外设无法建立正常的通信连接，数据引脚始终保持高电平或低电平状态；按键或中断引脚未检测到正确的电平变化。
• 原因：GPIO配置方向（输入/输出/复用功能）、上拉下拉设置、工作速度等级以及复用选择均配置不当。
• 解决思路：
  1. 根据芯片的管脚图与硬件原理图确认各引脚的功能用途，在软件中正确设置GPIO_Mode、GPIO_PuPd等选项。
  2. 在使用HAL库或LL库时，请注意初始化结构体中各个参数的具体配置。
  3. 对于需要对外部输入端进行上拉还是不加上拉的情况，请根据实际应用需求进行相应的电路设计与参数选择。

2.2 外设复用功能冲突

• 现象：单片机某些功能无法正常运行，并且与另一外设产生混乱冲突（例如USART和SPI的管脚有冲突）。
• 原因：STM32的部分管脚具有多种复用功能特性，在缺乏详细检查的情况下容易导致引脚资源冲突。
• 解决思路：
  1. 明确每个外设接口所需使用的特定引脚，在硬件设计阶段就需要进行详细规划。
  2. 在软件配置阶段特别注意对多个外设间的复用配置可能出现的问题并及时排查。
  3. 借助CubeMX提供的管脚配置图工具（Pinout & Configuration功能）能够有效避免引脚冲突问题。

2.3 串口通信异常

• 表现：串口通信出现数据丢失或传输错误、编码混乱、波特率配置错误导致通信异常等现象。
  • 原因：
    1. 波特率配置错误或时钟信号失准可能导致通信异常。
    2. GPIO 复用模式设置不当与传输速率不匹配会引起问题。
    3. 接线问题可能包括 RX/TX 引脚交叉连接或引脚驱动能力不足。
    4. 中断优先级设置不当或缓存管理不够及时会导致中断未被正确处理。
    5. 必须确保打开相应的中断触发程序如串口接收中断才能解决问题。
• 解决思路：
  1. 首先确认硬件接线正确无误 TX/RX/GND 连接是否通达良好。
  2. 检查串口引脚的 GPIO_AF 接口设置并核查其与主频的匹配情况以避免差错发生。
  3. 在使用中断DMA等方式进行通信时应特别注意函数参数是否及时读取和清除标志位以防止冲突发生。
  4. 如果发现通信不稳定可尝试降低波特率进行测试逐步提升波特率定位问题所在并最终解决问题。

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3. 调试与下载问题

3.1 无法连接芯片 / 下载失败

• 表现：使用 SWD 或 JTAG 接口进行程序调试或下载时经常出现连接问题；或者虽然有时能建立连接但存在频繁断开的情况。
• 原因：
  1. 连接配置存在错误导致 SWD/JTAG 接口无法正常工作。
  2. 外部电源及复位电路异常影响了芯片的正常初始化过程。
  3. 芯片处于低功耗模式且未正确禁用 SWD 接口管脚。
  4. 系统保护配置未被正确设置或处于非正常状态。
• 解决思路：
  1. 硬件层面：建议逐一核对总线引脚是否正确连接，并测试各总线信号的有效性。
  2. 软件层面：尝试在编程器中选择"Connect under reset"等高级功能选项以改善连接稳定性；必要时可调整编程器的工作模式以适应不同环境需求。
  3. 如果已启用读保护功能（RDP），建议先执行完整擦除操作以恢复正常的调试接口状态。

3.2 中断调试中无法断点 / 跟踪异常

• 表现 ：在某些情况下（如未正确配置内存空间或出现意外内存访问），可能导致下断点无法正常运行。
  • 原因 ：
    1. 某些编译器及相关的调试工具要求重映射后必须重新加载中断向量表，在这种情况下可能导致新定义的中断无法被正确识别。
    2. 设置较高的优化级别可能会影响调试效果，并使得设置有效的断点变得更加困难。
  • 解决思路 ：
    1. 只有当重映射后的内存空间已被正确加载时（即系统已确认新的内存布局），才可以通过动态加载新的中断向量表来解决该问题。
    2. 可以尝试将编译器优化等级设置为较低（如 -O0 或 -Og）以缓解相关问题。
    3. 在分析复杂的中断函数时，请特别注意其入口处和出口处是否存在死循环或不可达代码，并相应地设置断点以确保程序流程能够顺利运行。

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4. 存储器与内存管理问题

4.1 堆栈溢出

• 异常表现：程序运行一段时间后可能出现异常行为或崩溃；函数调用返回时可能指向错误的内存地址；在使用实时操作系统（RTOS）时不同任务之间可能发生相互影响。
• 原因分析：STM32系列微控制器的存储容量相对有限，在进行大范围全局变量或静态数组分配以及在栈上进行较大规模的动态数组分配时容易导致内存溢出问题。
• 解决方案：
  1. 可以参考系统提供的映射文件或通过编译器生成的信息来观察堆栈使用情况以及全局变量占用率；
  2. 尽量采用动态内存管理（如malloc和free）或其他静态分配方法以替代大数组的动态分配，并注意合理规划内存碎片；
  3. 定期检查RTOS系统的堆栈配置细节，在为每个任务单独配置足够的可用内存空间以避免资源竞争问题。

4.2 Flash 擦写与 EEPROM 仿真问题

• 表现 ：在应用运行过程中需要写入配置数据或记录时，出现写入失败、数据丢失、程序死机等现象。
• 原因 ：STM32 部分系列没有真正的 EEPROM，需要使用内部 Flash 来模拟 EEPROM 的功能。对 Flash 的擦写需要在特定对齐、扇区管理、掉电保护等方面做好考虑。
• 解决思路 ：
  1. 使用官方提供的 EEPROM 仿真库或参考示例，避免手动编写 Flash 擦写逻辑时出现偏移、扇区管理错误。
  2. 写入操作必须先擦除再写入，并确保在执行擦写操作期间关闭中断或 DMA 访问避免冲突。
  3. 对功耗敏感或需要频繁写入的场景，尽量减少对 Flash 的擦写次数，例如通过缓存、批量写入等方式减少磨损。

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5. 中断、优先级及实时性问题

5.1 中断优先级设置混乱

• 现象：某些关键中断的响应不够及时，并且可能出现低级别的意外打断高级别的任务操作而导致系统的时序发生混乱。
  • 原因分析：在STM32平台上存在抢占式优先权以及子级别等概念。如果这些设置未被正确配置，则可能引发上述问题的发生。
  • 解决方案：
    1. 正确配置相应的NVIC_PriorityGroupConfig实例，并根据具体应用场景合理分配这些级别的数量。
    2. 对于关键性的中断操作，请务必将其设置为最高级别以确保操作的时间延迟最小化；而对一般的中断操作则适当降低其级别以防止高优先任务被误打乱。
    3. 在采用实时操作系统的情况下，请务必关注并正确设置SysTick、PendSV以及SVCall等核心中断的级别以避免潜在的问题冲突。

5.2 中断嵌套或中断回调中大量业务处理

• 表现：中断回调耗时较长导致系统运行迟缓；主循环及其它中断被长时间阻塞。
  • 原因：中断回调中涉及较多业务操作如数据处理打印输出内存分配等使系统的实时响应能力有所降低。
  • 解决思路：
    1. 尽可能在中断服务程序中完成必要标志设置数据收集或简短处理逻辑之后移至主循环或 RTOS 任务处理。
    2. 如需在中断中执行大量数据搬运可采用 DMA 方案以减少 CPU 负载。

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6. 低功耗模式问题

6.1 进入或唤醒异常

• 表现：当系统进入低功耗模式时会出现无法正常唤醒的情况；即使成功唤醒，在某些外设上也可能出现异常状态。
• 原因：不同系列的STM32设备在低功耗模式的操作方式存在差异。
• 解决思路：
  1. 深入研究芯片手册中Stop和Standby等低功耗状态的具体实现细节。
  2. 合理配置相应的唤醒源，并确保退出低功耗模式后相关外设能够正确复位。
  3. 遇到困难时可尝试通过最小化示例测试来验证low-power进入与唤醒逻辑的正确性。

6.2 RTC 唤醒或时间基准不准确

• 表现：RTC计时可能出现偏差、造成唤醒延迟问题；或者系统无法正常进入闹钟模式/间隔式唤醒状态。
• 原因：RTC设备可选配LSE（外部32.768 kHz晶振）或LSI（内部低速时钟）两种配置方式。采用LSE时会因硬件安装不当或配置错误而导致系统稳定性较差。
• 解决思路：
  1. 在硬件层面上确保使用的外部32.768 kHz晶振及其匹配电容均处于正常状态。
  2. 在软件层面详细配置RCC_RTCCLKSource并校准预分频系数设置。
  3. 当对系统精度要求较高时，请优先选用LSE方案；若成本控制及稳定性考量更为重要，则可考虑采用LSI方案，并建议定期进行校准以维持性能水平。

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7. STM32上电后程序不运行

在实际开发过程中,有时会遇到STM32设备开机后程序无法启动或者出现hangs现象;不过,在借助ST-LINK等调试工具进行热插拔或者复位操作后,则能够恢复正常运行

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7.1 BOOT 引脚设置不当

7.1.1 BOOT0、BOOT1 状态错误

• 现象描述：上电后程序无法正常运行，在使用调试器进行复位操作时则能够正常执行。
  • 技术原因分析：STM32在开机过程中会根据_BOOT0/ BOOT1 引脚的电平状态来决定启动内存区域。若 BOOT0 引脚接收到高电平，则系统将启动至 Bootloader 或 SRAM 区域而非 Flash 区域。
  • 排查步骤建议：
    1. 检查硬件电路配置以确认 BOOT0 和 BOOT1 引脚是否通过正确的上拉或下拉电阻实现状态固定（一般情况下,BOOT0 接地为低电平,仅有少数系列会启用 BOOT1 引脚,通常其默认状态为低电平)。
    2. 若需自行配置 Bootloader流程,需确保跳转逻辑无误,并验证后续是否会正确引导至应用程序入口。

7.1.2 Bootloader 配置导致异常

• 现象：基于自定义的 Bootloader 的项目在首次上电时无法顺利实现程序从目标应用进行跳转。
  • 原因：跳转操作前未完成对时钟、外设及中断的复位操作；或者向量表地址未能正确配置。
  • 排查思路：
    1. 确认 Bootloader 在退出后是否已完全关闭所有相关中断，并将系统状态调整至允许应用重新初始化的状态。
    2. 检查被启动的应用起始地址（即 Vector Table 地址）与实际存储在 Flash 内部的位置是否一致，并确认链接脚本（Scatter 文件）的位置也与 Flash 地址匹配。
    3. 如果采用了 VTOR 的重映射技术，则需要确保在应用启动之前已经设置了正确的偏移量参数。

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7.2 电源和复位电路问题

7.2.1 上电时钟或复位时序不合理

• 现象：仅当插上调试器或处于特定工作时段时才能启动；上电过程存在不稳定性从而无法使系统正常复位到初始状态。
  • 原因：电源供电的速度较慢；相应的复位电路未能在开机瞬间提供可靠的重启信号。
  • 排查思路：
    1. 检查电源电压是否按STM32要求呈现稳定的上升趋势，并且斜率符合规范。
    2. 当采用外部复位芯片时，请确保该外设的阈值设置及延时参数与当前项目需求相匹配。
    3. 可以通过软件配置启用Brown-out重启（BOR）功能来保护系统。

7.2.2 VDDA / VREF+ 等模拟电源脚供电

• 现象：某些 STM32 系列芯片要求模拟电源（VDDA、VREF+）正确供电或接地以确保 MCU 能够正常运行或维持稳定状态。
• 排查思路：
  1. 参考数据手册书确认相关芯片是否存在"需将 VDDA 连接到 VDD 的具体说明"这一规定。
  2. 若采用有此功能的模块，请核实所使用的 ADC 和 DAC 模块是否配置了正确的滤波电容、去耦电容以及参考电压连接设置。

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7.3. 时钟配置与启动方式差异

7.3.1 内部 / 外部晶振启动失败

• 现象：上电后设备停滞于时钟初始化阶段或运行于系统内部HSI时钟模式下出现故障；当调试器连接并手动复位设备后即可正常运行。
  • 原因：
    1. 当采用外部晶振配置（HSE）时，请确保已正确焊接硬件并选择了合适的负载电容；同时确认所使用的晶振频率支持范围。
    2. 在上电过程中内部振荡器（HSI）可能存在不稳定状态，在软件配置切换至外部晶振之前，请先确保HSI能够正常起振。
  • 排查思路：
    1. 检查硬件晶振与所选负载电容是否符合官方建议参数；若不确定配置方案，请暂时将系统模式切换至默认自启动模式进行测试。
    2. 在SystemClock_Config()或手动RCC配置流程中，在完成HSE稳定性检测后才允许切换至PLL或系统主时钟模式。

7.3.2 调试模式 vs. 独立运行模式差异

• 现象 ：当程序连着插入了开发板上的工具箱（工具箱包含仿真器）运行正常；但一旦取出工具箱独立供电后就无法运行。
  • 原因 ：
    1. 开发板上的工具箱连接到系统后，默认会对一些时钟源、中断向量进行初始化或保持复位状态。
    2. 可能在开发板上使用了某种调试功能（例如 DBGMCU 外设）来维持某些外设的时钟，在非调试状态下这些外设的时钟被关闭。
  • 排查思路 ：
    1. 去除代码中对过度依赖HAL开发板相关功能的一些设置指令（例如 __HAL_DBGMCU_FREEZE_xxx()）。
    2. 通过最简单的工程验证思路：仅初始化LED并在主循环使其闪动，并观察在有无工具箱的情况下是否正常工作。

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7.4 选项字节（Option Bytes）和读保护设置

7.4.1 读保护（RDP Level）导致异常

• 现象：开机后程序无法按照常规方法进行更新。
• 原因：若已启用读保护功能（即当前配置下的RDP级别为1或2），可能导致Flash存储器读取受限；同时可能影响系统的正常启动。
• 排查思路：
  • 使用STM32CubeProgrammer或ST-LINK Utility验证当前配置下的RDP状态是否为0xAA（即未加密配置）。
  • 若需启用代码保护，请确保RDP级别的设置符合需求，并确认所有操作均按照安全方式进行。

7.4.2 未正确设置启动地址或用户 Flash

• 现象 ：主程序编译下载都正常，但上电后实际执行的是 ST 系统 Bootloader 或卡在某个区域。
• 原因 ：部分 STM32 系列可以通过选项字节或 BOOT1 位选择从 Flash、System Memory 或 SRAM 启动。如果选项字节被改动导致启动地址错误，会出现无法从用户 Flash 起跑的情况。
• 排查思路 ：
  1. 在编程工具中查看 Option Bytes 的 Boot Configuration，确认 nBOOT0、nBOOT1 或相关选项与期望一致。
  2. 如果使用 Dual Bank 或大容量 Flash，确认编译链接时没有错误地把程序烧写到别的 Bank 或地址。

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7.5程序本身错误：初始化顺序或看门狗 / 死循环

7.5.1 软件初始化顺序混乱

• 现象：仅在单步调试模式下正常运行，在全速运行或开机后立即出现停滞。
  • 原因：外设初始化过程若未严格按照GPIO、时钟或中断优先级的正确顺序进行配置。其中某些外设可能依赖其他外设完成时钟或复位信号才能启动。
  • 排查思路：
    1. 参考官方HAL库提供的初始化顺序（通常先调用HAL_Init()函数, 然后是SystemClock_Config()函数, 最后再配置具体外设）进行对照检查。
    2. 在SystemClock_Config();函数调用后立即插入一小段时间延时代码, 确保所有外设已完全配置完毕再进行后续操作。
    3. 在主程序开始处添加一个LED闪烁指示符或串口打印命令, 用于测试系统是否卡在早期的外设初始化阶段。

7.5.2 看门狗（IWDG / WWDG）复位

现象 ：上电后闪一下就重启或卡死在复位循环。

• 原因 ：若启用了独立型看门狗（IWDG）或滑动型看门狗（WWDG），但未能及时"喂养"它们，则会导致反复复位的情况发生。
  • 排查思路 ：
    1. 在进行调试之前，请先暂时关闭看门狗功能，在程序正常运行的情况下重新启动系统。如果此时程序能够正常运行，则表明问题出在了看门狗配置上。
    2. 若必须启用看门狗功能，则需要确保定时喂养逻辑的正确性；尤其是系统刚启动的那一段时间内的初始化流程中不能出现超时现象。

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7.6 STM32执行代码初始化卡住现象

• 现象 ：STM32执行代码初始化卡住，或者上电卡住，或者复位卡住，导致代码不执行。
• 原因 ：中断初始化之后，产生了中断，而其他一些硬件初始化都还没有完成。
• 排查思路 ：
  1.

审查自己的代码是否存在中断现象；如果发现存在中断，则应当将该代码块的初始化安排在其他硬件初始化之前。

即：中断的初始化放在进入while（）循环之前，放在其他硬件初始化之后

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7.6. 综合排查思路

最简化测试 搭建一个仅包含点亮/闪动 LED 的最小规模电路板设计，在无调试设备的情况下开机通电，并观察其是否能够正常工作。若LED能够正常亮起或闪动，则表明基本的电源供应、初始化（BOOT）、时钟信号以及启动流程均运行良好（OK）。

硬件检测流程如下：

1. 请确认BOOT0引脚是否与地线相连？
2. 检查Power电源总线（VCC）、VDDA时钟总线以及NRST复位总线等关键总线的状态是否正常？
3. 验证外部时钟源的安装位置及焊接质量是否符合设计规范？

软件配置检查 *时钟树设置（SystemClock_Config）与PLL输入源是否一致？
*选项字节 (Option Bytes) 中BOOT配置与RDP配置是否正确设置？
*初始化顺序是否存在冲突？

调试器辅助 借助 STM32CubeProgrammer 查看芯片状态：读保护、选项字节、Flash 内容分布等特性，并在程序运行过程中使用此工具检查程序是否陷入 HardFault_Handler 或任何异常中断情况。

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8. 其他常见注意事项

8.1 Watchdog（看门狗）配置

• 状态 ：系统可能在无意中恢复到初始状态。
  • 原因 ：系统的看门狗机制可能因未及时喂狗导致故障（即未完成必要的重置操作），或者因配置不当引发问题（即未正确设置相关参数）。
  • 解决思路 ：
    1. 在启用或调整看门狗机制之前，请确保系统流程逻辑能够及时完成"喂狗"操作，在低功耗模式运行时以及中断频繁发生的情况下，请特别注意该环节的时间管理。
    2. 根据系统的负载情况和任务需求来平衡溢出时间和喂狗周期之间的关系。

8.2 Bootloader 与应用程序跳转

问题：在使用自定义 Bootloader 时无法实现应用程序的跳转或导致程序运行异常

主要原因在于必须正确配置向量表地址、堆栈指针以及中断处理机制

如果在跳转前未对系统时钟和其他中断进行安全配置，则可能导致应用程序运行出现异常

8.3 HAL 库或 LL 库使用细节

• 现象：不熟悉库函数可能导致初始化顺序出现偏差，并且在处理函数返回值时若未能采取适当措施可能导致错误信息未能被及时捕获。
  • 原因：HAL 库设计具备一定程度的封装机制，在忽视必要的配置步骤或执行不当的操作可能会导致外设功能无法正常运转。
  • 解决思路：
    1. 深入研究驱动代码结构及实现原理，在理解库函数调用顺序及关键参数设置方式的基础上进行操作；
    2. 在每次调用库函数后检查返回状态信息（如 HAL_StatusTypeDef 是否为 HAL_OK），以确保系统运行状态良好；
    3. 若追求更高层次的功能控制与底层硬件资源的操作自由度，则需考虑使用低层库（Low Layer）进行操作，并确保对寄存器级别的操作具有较高的熟悉程度。

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