diff --git a/.vscode/settings.json b/.vscode/settings.json new file mode 100644 index 0000000..29adecb --- /dev/null +++ b/.vscode/settings.json @@ -0,0 +1,7 @@ +{ + "files.associations": { + "iomanip": "cpp", + "iosfwd": "cpp", + "vector": "cpp" + } +} \ No newline at end of file diff --git a/cache/Project1/Proj1-1/Proj1-1/output/test.txt b/cache/Project1/Proj1-1/Proj1-1/output/test.txt new file mode 100644 index 0000000..ff276f6 --- /dev/null +++ b/cache/Project1/Proj1-1/Proj1-1/output/test.txt @@ -0,0 +1,1046 @@ + ===== Simulator configuration ===== + L1_BLOCKSIZE: 16 + L1_SIZE: 16384 + L1_ASSOC: 1 + L1_REPLACEMENT_POLICY: 0 + L1_WRITE_POLICY: 0 + trace_file: gcc_trace.txt + =================================== + +===== L1 contents ===== +set 0: 10015 D +set 1: 10015 D +set 2: 10015 D +set 3: 10015 D +set 4: 10015 D +set 5: 10015 D +set 6: 10015 D +set 7: 10015 D +set 8: 10015 D +set 9: 10015 D +set 10: 10015 D +set 11: 10015 D +set 12: 10015 D +set 13: 10015 D +set 14: 10015 D +set 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L1 miss rate: 0.2706 + f. number of writebacks from L1: 0 + g. total memory traffic: 40371 + + ==== Simulation results (performance) ==== + 1. average access time: 7.1539 ns \ No newline at end of file diff --git a/cache/Project1/Proj1-1/Proj1-1/output/test3.txt b/cache/Project1/Proj1-1/Proj1-1/output/test3.txt new file mode 100644 index 0000000..b77427f --- /dev/null +++ b/cache/Project1/Proj1-1/Proj1-1/output/test3.txt @@ -0,0 +1,54 @@ + ===== Simulator configuration ===== + L1_BLOCKSIZE: 32 + L1_SIZE: 4096 + L1_ASSOC: 4 + L1_REPLACEMENT_POLICY: 0 + L1_WRITE_POLICY: 1 + trace_file: perl_trace.txt + =================================== + +===== L1 contents ===== +set 0: 10007a 10006d 10007b 100075 +set 1: 1000b4 10007b 100073 100035 +set 2: 100035 10007b 1000b3 1000b4 +set 3: 1000b0 1000a1 100035 10007b +set 4: 100035 10006f 1000b4 10007b +set 5: 10007b 100058 10007a 10006f +set 6: 100079 1000a1 10006f 10007a +set 7: 100035 1000a1 10007a 1000b3 +set 8: 10007b 10007a 1000b4 1000a1 +set 9: 10007a 10006f 100079 10007b +set 10: 1000b2 1000ad 1000ae 10007a +set 11: 10002e 1000b2 1000a9 10007a +set 12: 1ec0cf 1000a9 100035 10007a +set 13: 10007a 1000ad 1ec0cf 10006f +set 14: 1000b2 1000b3 1000ad 10007a +set 15: 10007a 1000ad 1000b2 1000b3 +set 16: 10006f 1000b3 1000b0 1000ad +set 17: 1000b2 1000b1 1000ad 1000af +set 18: 1000b1 1000b3 1000b2 1000ad +set 19: 1000ab 1000b3 1000ad 1ec0cf +set 20: 1000b3 1000ad 1000aa 10007a +set 21: 1000ad 1000b2 100008 10007a +set 22: 1ec0cf 10007a 100008 1000b3 +set 23: 1000b2 1000b3 100064 1ec0cf +set 24: 1000b0 1000a0 1000af 100077 +set 25: 1000ab 1000b1 1000b2 1000b0 +set 26: 10004e 1000b3 100031 10004c +set 27: 1000b3 1ec0cf 10004e 100031 +set 28: 10007a 1000b0 1000af 1000a0 +set 29: 1ec0ce 1000b0 10007a 1000b3 +set 30: 1000b3 1ec0ce 1000b1 1000b2 +set 31: 100074 1000b3 100077 1000b1 + + ====== Simulation results (raw) ====== + a. number of L1 reads: 70107 + b. number of L1 read misses: 4739 + c. number of L1 writes: 29893 + d. number of L1 write misses: 6850 + e. L1 miss rate: 0.1159 + f. number of writebacks from L1: 0 + g. total memory traffic: 34632 + + ==== Simulation results (performance) ==== + 1. average access time: 2.8532 ns \ No newline at end of file diff --git a/cache/Project1/Proj1-1/Proj1-1/output/test4.txt b/cache/Project1/Proj1-1/Proj1-1/output/test4.txt new file mode 100644 index 0000000..98b631c --- /dev/null +++ b/cache/Project1/Proj1-1/Proj1-1/output/test4.txt @@ -0,0 +1,86 @@ + ===== Simulator configuration ===== + L1_BLOCKSIZE: 64 + L1_SIZE: 8192 + L1_ASSOC: 2 + L1_REPLACEMENT_POLICY: 1 + L1_WRITE_POLICY: 0 + trace_file: gcc_trace.txt + =================================== + +===== L1 contents ===== +set 0: 40033 D 7b035 D +set 1: 40056 D 40033 D +set 2: 7b035 D 4001f +set 3: 40056 D 40055 D +set 4: 40055 D 40056 D +set 5: 40056 D 7b035 D +set 6: 42355 4001f +set 7: 4003f D 40056 D +set 8: 40038 D 40056 D +set 9: 40048 40038 D +set 10: 40029 40001 +set 11: 4001f 40001 +set 12: 40001 4001f +set 13: 40001 40051 D +set 14: 40031 D 40051 D +set 15: 40035 D 40051 D +set 16: 40051 D 40031 +set 17: 40051 D 40031 +set 18: 4002f 40031 +set 19: df8 4001f +set 20: 4001f 40036 D +set 21: 4001f 40027 +set 22: 40027 4003e +set 23: 40027 40051 D +set 24: 4002a D 4001f +set 25: df8 40044 D +set 26: 40051 D 4003e D +set 27: 40037 D 40051 D +set 28: 40051 D 4002f D +set 29: 40035 D 40051 D +set 30: 40051 D 40035 +set 31: 40055 D 40051 D +set 32: 40136 D 4003e D +set 33: 40035 D 40051 D +set 34: 40051 D 40055 D +set 35: 40035 D 40051 D +set 36: 40138 D 7b033 D +set 37: 7b033 D 40042 D +set 38: 40051 D 40055 D +set 39: 40051 D 40055 D +set 40: 7b033 D 40051 D +set 41: 40051 D 40055 D +set 42: 40051 D 40055 D +set 43: 40051 D 40055 D +set 44: 40051 D 40055 D +set 45: 40055 D 40051 D +set 46: 40051 D 40031 D +set 47: 40051 D 40031 D +set 48: 40051 D 40055 D +set 49: 40055 D 40051 D +set 50: 7b034 D 40051 D +set 51: 7b034 D 4003e D +set 52: 40054 D 40055 D +set 53: 7b034 D 40035 +set 54: 4003f D 40055 D +set 55: 40036 D 40055 D +set 56: 40055 D 40039 +set 57: 40022 D 4003e D +set 58: 40031 D 40047 +set 59: 40047 40055 D +set 60: 40047 7b034 D +set 61: 7b034 D 40047 +set 62: 4001e 40031 D +set 63: 4001c 40032 D + + ====== Simulation results (raw) ====== + a. number of L1 reads: 63640 + b. number of L1 read misses: 3492 + c. number of L1 writes: 36360 + d. number of L1 write misses: 2096 + e. L1 miss rate: 0.0559 + f. number of writebacks from L1: 2415 + g. total memory traffic: 8003 + + ==== Simulation results (performance) ==== + 1. average access time: 1.6684 ns \ No newline at end of file diff --git a/cache/Project1/Proj1-1/Proj1-1/output/test5.txt b/cache/Project1/Proj1-1/Proj1-1/output/test5.txt new file mode 100644 index 0000000..9d3124d --- /dev/null +++ b/cache/Project1/Proj1-1/Proj1-1/output/test5.txt @@ -0,0 +1,30 @@ + ===== Simulator configuration ===== + L1_BLOCKSIZE: 32 + L1_SIZE: 1024 + L1_ASSOC: 4 + L1_REPLACEMENT_POLICY: 1 + L1_WRITE_POLICY: 1 + trace_file: go_trace.txt + =================================== + +===== L1 contents ===== +set 0: 4004e0 400321 40040d 4004e1 +set 1: 4004e0 4004e1 40040d 4004df +set 2: 4004df 4004e1 40040d 4004e0 +set 3: 4004e1 4004e0 4004df 40040d +set 4: 4004e1 4008b3 40040d 400652 +set 5: 4004e0 4004df 400320 40040c +set 6: 4004df 40040c 4004e0 4004de +set 7: 40040c 4004df 4004e0 400320 + + ====== Simulation results (raw) ====== + a. number of L1 reads: 60613 + b. number of L1 read misses: 4893 + c. number of L1 writes: 39387 + d. number of L1 write misses: 33648 + e. L1 miss rate: 0.3854 + f. number of writebacks from L1: 0 + g. total memory traffic: 44280 + + ==== Simulation results (performance) ==== + 1. average access time: 8.4985 ns \ No newline at end of file diff --git a/cache/Project1/Proj1-1/Proj1-1/src/Makefile b/cache/Project1/Proj1-1/Proj1-1/src/Makefile index 2f5e676..19e2e25 100644 --- a/cache/Project1/Proj1-1/Proj1-1/src/Makefile +++ b/cache/Project1/Proj1-1/Proj1-1/src/Makefile @@ -1,6 +1,6 @@ CC = g++ -OPT = -O3 -m32 -#OPT = -g -m32 +#OPT = -O3 -m32 +OPT = -g WARN = -Wall CFLAGS = $(OPT) $(WARN) $(INC) $(LIB) diff --git a/cache/Project1/Proj1-1/Proj1-1/src/cache.cc b/cache/Project1/Proj1-1/Proj1-1/src/cache.cc index 5c1c877..6d7916f 100644 --- a/cache/Project1/Proj1-1/Proj1-1/src/cache.cc +++ b/cache/Project1/Proj1-1/Proj1-1/src/cache.cc @@ -40,7 +40,7 @@ Cache::Cache(char *argv[]) this->indexMask = ((1 << this->index) - 1) << this->offset; this->L1.resize(this->getMaxIndex()); - for (auto &s : L1 ) + for (auto &s : L1) s.block.resize(this->getAssoc()); } @@ -48,14 +48,23 @@ Cache::~Cache() { } -uint32_t Cache::getMaxIndex(){ - return (1<index); +void Cache::StWrite() { this->writeCount++; } +void Cache::StWriteMiss() { this->writeMiss++; } +void Cache::StRead() { this->readCount++; } +void Cache::StReadMiss() { this->readMiss++; } +void Cache::StWriteBack() { this->writeBack++; } + +uint32_t Cache::getMaxIndex() +{ + return (1 << this->index); } -uint32_t Cache::getAssoc() { - return this->assoc; - } -int Cache::log2_floor(uint32_t x) { - return x == 0 ? -1 : 31 - __builtin_clz(x); +uint32_t Cache::getAssoc() +{ + return this->assoc; +} +int Cache::log2_floor(uint32_t x) +{ + return x == 0 ? -1 : 31 - __builtin_clz(x); } CacheTIO Cache::Address2TIO(uint32_t addr) { @@ -65,8 +74,81 @@ CacheTIO Cache::Address2TIO(uint32_t addr) return {tag, index, offset}; } -void Cache::writeCache(uint32_t address){ +void Cache::useCache(uint32_t address, int method) +{ + (method == WRITE)?this->StWrite():this->StRead(); + + auto addr = this->Address2TIO(address); + auto set = &L1[addr.index]; + auto tag = addr.tag; + + auto hit = find_if( + set->block.begin(), + set->block.end(), + [tag](const Block &b) + { + return b.valid && b.tag == tag; + }); + + if (hit != set->block.end()) + { + // Cache Hit! + hit->countBlock++; + hit->lastUsed = this->lru++; + if (method == WRITE && this->writePolicy == WBWA) + { + hit->dirty = true; + } + return; + } + + if (method == WRITE) + { + this->StWriteMiss(); + } + else + { + this->StReadMiss(); + } + + if (method == WRITE && this->writePolicy == WTNA) + return; + + auto toReplace = find_if( + set->block.begin(), + set->block.end(), + [](const Block& b){ + return !b.valid; + } + ); + + if (toReplace == set->block.end()){ + // Replace + toReplace = min_element( + set->block.begin(), + set->block.end(), + this->replicementPolicy == LRU + ? + [](const Block &a, const Block &b){ return a.lastUsed < b.lastUsed; } + : + [](const Block&a, const Block&b){ return a.countBlock < b.countBlock; } + ); + } + + if (toReplace->dirty) { + // Write to the L2 or Disk + this->StWriteBack(); + } + + set->countSet = toReplace->countBlock; + + *toReplace = {addr.tag, set->countSet + 1, lru ++, (bool)method, true}; + + + return; } -void Cache::readCache(uint32_t address); -void Cache::useCache(uint32_t address, int method); \ No newline at end of file + +void Cache::printResult(){ + return ; +} \ No newline at end of file diff --git a/cache/Project1/Proj1-1/Proj1-1/src/cache.h b/cache/Project1/Proj1-1/Proj1-1/src/cache.h index 6b8a129..487924d 100644 --- a/cache/Project1/Proj1-1/Proj1-1/src/cache.h +++ b/cache/Project1/Proj1-1/Proj1-1/src/cache.h @@ -3,35 +3,40 @@ #include #include #include +#include + using namespace std; -struct CacheTIO { +struct CacheTIO +{ uint32_t tag, index, offset; }; -struct Block{ - uint32_t tag = 0; // tag - uint32_t cb = 0; // count block - uint32_t lu = 0; // Last Used - bool d = false; // dirty - bool v = false; // valid - bool operator<(const Block &t) {return cb < t.cb;} - friend ostream& operator<<(ostream& os, Block&b) { - os << "{tag:" << b.tag << ", Count-Block:" << b.cb << ", Last-Used:" << b.lu << ", Dirty:" << b.d << ", Valid:" << b.v << "}"; - return os; - } - +struct Block +{ + uint32_t tag = 0; // tag + uint32_t countBlock = 0; // count block + uint32_t lastUsed = 0; // Last Used + bool dirty = false; // dirty + bool valid = false; // valid + bool operator<(const Block &t) { return this->countBlock < t.countBlock; } + friend ostream &operator<<(ostream &os, Block &b) + { + os << "{tag:" << b.tag << ", Count-Block:" << b.countBlock << ", Last-Used:" << b.lastUsed << ", Dirty:" << b.dirty << ", Valid:" << b.valid << "}"; + return os; + } }; -struct Set { - uint32_t countSet = 0; // count set - vector block; // Blocks +struct Set +{ + uint32_t countSet = 0; // count set + vector block; // Blocks }; class Cache { private: - //Param + // Param int blockSize; // Block Size int size; // Size int assoc; // Assoc @@ -45,29 +50,85 @@ private: uint32_t offsetMask; // offset mask uint32_t indexMask; // index mask - //Count - int readCount = 0; // Read Count - int readMiss = 0; // Read Miss - int writeCount = 0; // Write Count - int writeMiss = 0; // Write Miss - int writeBack = 0; // Write Back - uint32_t lru = 0; // LRU Global Counter + // Statistic + int readCount = 0; // Read Count + int readMiss = 0; // Read Miss + int writeCount = 0; // Write Count + int writeMiss = 0; // Write Miss + int writeBack = 0; // Write Back + uint32_t lru = 0; // LRU Global Counter // main cache - vector L1; - + vector L1; + // L2 cache - Cache * L2; + Cache *L2; + public: Cache(char *argv[]); ~Cache(); - + uint32_t getMaxIndex(); uint32_t getAssoc(); - int log2_floor(uint32_t x) + int log2_floor(uint32_t x); + + void StWrite(); + void StWriteMiss(); + void StRead(); + void StReadMiss(); + void StWriteBack(); + + void writeCache(uint32_t address); void readCache(uint32_t address); void useCache(uint32_t address, int method); + void printResult(); + + double GetHT() { + return 0.25 + 2.5 * (size/ (512.0 * 1024)) + 0.025 * (blockSize/ 16.0) + 0.025 * assoc; + } + + double GetMP() { + return 20 + 0.5 * (blockSize / 16.0); + } + + + void printCache(ostream& os, Cache c,string filename){ + + os << " ===== Simulator configuration =====\n"; + os << " L1_BLOCKSIZE:" << setw(22) << c.blockSize << endl; + os << " L1_SIZE:" << setw(27) << c.size << endl; + os << " L1_ASSOC:" << setw(26) << c.assoc << endl; + os << " L1_REPLACEMENT_POLICY:" << setw(13) << c.replicementPolicy << endl; + os << " L1_WRITE_POLICY:" << setw(19) << c.writePolicy << endl; + os << " trace_file:" << setw(24) << filename << endl; + os << " ===================================\n\n"; + + os << "===== L1 contents =====" << endl; + for (uint32_t i=0;i!=c.L1.size();i++){ + os << "set" << setw(4) << i << ":"; + for(auto &b:c.L1[i].block) + os << hex << setw(8) << b.tag << ' ' << ((c.writePolicy == WBWA && b.dirty) ? 'D' : ' '); + os << endl << dec; + } + + os << "\n ====== Simulation results (raw) ======\n"; + os << " a. number of L1 reads:" << setw(16) << c.readCount << endl; + os << " b. number of L1 read misses:" << setw(10) << c.readMiss << endl; + os << " c. number of L1 writes:" << setw(15) << c.writeCount << endl; + os << " d. number of L1 write misses:" << setw(9) << c.writeMiss << endl; + double mr = (c.readMiss + c.writeMiss) / (double)(c.readCount + c.writeCount); + os << " e. L1 miss rate:" << setw(22) << fixed << setprecision(4) << mr << endl; + os << " f. number of writebacks from L1:" << setw(6) << c.writeBack << endl; + os << " g. total memory traffic:" << setw(14) << ((c.writePolicy) ? (c.readMiss + c.writeCount) : (c.readMiss + c.writeMiss + c.writeBack)); + os << "\n\n ==== Simulation results (performance) ====\n"; + double ht = c.GetHT(); + double mp = c.GetMP(); + os << " 1. average access time:" << setw(15) << ht + mr * mp << " ns"; + + //return os; + } + CacheTIO Address2TIO(uint32_t addr); }; diff --git a/cache/Project1/Proj1-1/Proj1-1/src/cache.o b/cache/Project1/Proj1-1/Proj1-1/src/cache.o new file mode 100644 index 0000000..694c149 Binary files /dev/null and b/cache/Project1/Proj1-1/Proj1-1/src/cache.o differ diff --git a/cache/Project1/Proj1-1/Proj1-1/src/main.cc b/cache/Project1/Proj1-1/Proj1-1/src/main.cc index d8accb2..ba3eab8 100644 --- a/cache/Project1/Proj1-1/Proj1-1/src/main.cc +++ b/cache/Project1/Proj1-1/Proj1-1/src/main.cc @@ -24,12 +24,14 @@ int main(int argc, char *argv[]) string line; char op; unsigned addr; - while(getline(trace, line) && (istringstream(line) >> op >> hex >> addr)) { - cache->useCache(addr, op == 'w'); - } + while (getline(trace, line) && (istringstream(line) >> op >> hex >> addr)) + { + cache->useCache(addr, op == 'w'); + } trace.close(); + cache->printCache(cout, *cache, fileName); } - catch (const char* e) + catch (const char *e) { std::cerr << "Caught exception: " << e << std::endl; } diff --git a/cache/Project1/Proj1-1/Proj1-1/src/main.o b/cache/Project1/Proj1-1/Proj1-1/src/main.o new file mode 100644 index 0000000..f84ba2b Binary files /dev/null and b/cache/Project1/Proj1-1/Proj1-1/src/main.o differ diff --git a/cache/Project1/Proj1-1/Proj1-1/src/public.h b/cache/Project1/Proj1-1/Proj1-1/src/public.h index 968d5c8..67c2475 100644 --- a/cache/Project1/Proj1-1/Proj1-1/src/public.h +++ b/cache/Project1/Proj1-1/Proj1-1/src/public.h @@ -6,6 +6,9 @@ #define WBWA 0 #define WTNA 1 +#define WRITE 1 +#define READ 0 + #include #include #include diff --git a/cache/Project1/Proj1-1/Proj1-1/src/sim_cache b/cache/Project1/Proj1-1/Proj1-1/src/sim_cache new file mode 100644 index 0000000..6218f22 Binary files /dev/null and b/cache/Project1/Proj1-1/Proj1-1/src/sim_cache differ diff --git a/cache/Project1/Proj1-1/Proj1-1/src/test.sh b/cache/Project1/Proj1-1/Proj1-1/src/test.sh new file mode 100644 index 0000000..f42db2f --- /dev/null +++ b/cache/Project1/Proj1-1/Proj1-1/src/test.sh @@ -0,0 +1,22 @@ +make clean +make +./sim_cache 16 16384 1 0 0 gcc_trace.txt > ../output/test1.txt +./sim_cache 128 2048 8 0 1 go_trace.txt > ../output/test2.txt +./sim_cache 32 4096 4 0 1 perl_trace.txt > ../output/test3.txt +./sim_cache 64 8192 2 1 0 gcc_trace.txt > ../output/test4.txt +./sim_cache 32 1024 4 1 1 go_trace.txt > ../output/test5.txt + +echo "Comparing 1 :" +diff -iw ../output/test1.txt ../validation/ValidationRun1.txt + +echo "Comparing 2 :" +diff -iw ../output/test2.txt ../validation/ValidationRun2.txt + +echo "Comparing 3 :" +diff -iw ../output/test3.txt ../validation/ValidationRun3.txt + +echo "Comparing 4 :" +diff -iw ../output/test4.txt ../validation/ValidationRun4.txt + +echo "Comparing 5 :" +diff -iw ../output/test5.txt ../validation/ValidationRun5.txt \ No newline at end of file diff --git a/cache/TJU-2023-Computer-Organization/Proj1-1/Proj1-1/src/Makefile b/cache/TJU-2023-Computer-Organization/Proj1-1/Proj1-1/src/Makefile index 4029ecc..d87a0bf 100644 --- a/cache/TJU-2023-Computer-Organization/Proj1-1/Proj1-1/src/Makefile +++ b/cache/TJU-2023-Computer-Organization/Proj1-1/Proj1-1/src/Makefile @@ -1,6 +1,6 @@ CC = g++ -OPT = -O3 -m32 -#OPT = -g -m32 +# OPT = -O3 -m32 +OPT = -g WARN = -Wall CFLAGS = $(OPT) $(WARN) $(INC) $(LIB) diff --git a/cache/TJU-2023-Computer-Organization/Proj1-1/Proj1-1/src/cache.o b/cache/TJU-2023-Computer-Organization/Proj1-1/Proj1-1/src/cache.o new file mode 100644 index 0000000..a652fc2 Binary files /dev/null and b/cache/TJU-2023-Computer-Organization/Proj1-1/Proj1-1/src/cache.o differ diff --git a/cache/TJU-2023-Computer-Organization/Proj1-1/Proj1-1/src/main.o b/cache/TJU-2023-Computer-Organization/Proj1-1/Proj1-1/src/main.o new file mode 100644 index 0000000..28803dd Binary files /dev/null and b/cache/TJU-2023-Computer-Organization/Proj1-1/Proj1-1/src/main.o differ diff --git a/cache/TJU-2023-Computer-Organization/Proj1-1/Proj1-1/src/para.o b/cache/TJU-2023-Computer-Organization/Proj1-1/Proj1-1/src/para.o new file mode 100644 index 0000000..405db64 Binary files /dev/null and b/cache/TJU-2023-Computer-Organization/Proj1-1/Proj1-1/src/para.o differ diff --git a/cache/TJU-2023-Computer-Organization/Proj1-1/Proj1-1/src/sim_cache b/cache/TJU-2023-Computer-Organization/Proj1-1/Proj1-1/src/sim_cache new file mode 100644 index 0000000..a63d051 Binary files /dev/null and b/cache/TJU-2023-Computer-Organization/Proj1-1/Proj1-1/src/sim_cache differ diff --git a/cache/TJU-2023-Computer-Organization/Proj1-1/Proj1-1/src/test.txt b/cache/TJU-2023-Computer-Organization/Proj1-1/Proj1-1/src/test.txt new file mode 100644 index 0000000..ff276f6 --- /dev/null +++ b/cache/TJU-2023-Computer-Organization/Proj1-1/Proj1-1/src/test.txt @@ -0,0 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