CPU: Added support for CALL, RET and setting the stack pointer
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1e04a7ab0d
commit
2579d6974c
91
assembly.c
91
assembly.c
@ -47,17 +47,36 @@
|
|||||||
// +-------+----------------------------------+--------------+
|
// +-------+----------------------------------+--------------+
|
||||||
// | NUM | DESCRIPTION | AFFECT FLAGS |
|
// | NUM | DESCRIPTION | AFFECT FLAGS |
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||||||
// +-------+----------------------------------+--------------+
|
// +-------+----------------------------------+--------------+
|
||||||
// | 5'd0 | NOP | NO |
|
// | 5'h0 | NOP | NO |
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||||||
// +-------+----------------------------------+--------------+
|
// +-------+----------------------------------+--------------+
|
||||||
// | 5'd1 | Unconditional Jump | NO |
|
// | 5'h1 | Unconditional Jump | NO |
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||||||
// +-------+----------------------------------+--------------+
|
// +-------+----------------------------------+--------------+
|
||||||
// | 5'd2 | Jump if zero flag is set | NO |
|
// | 5'h2 | Jump if zero flag is set | NO |
|
||||||
// +-------+----------------------------------+--------------+
|
// +-------+----------------------------------+--------------+
|
||||||
// | 5'd3 | Jump if zero flag is not set | NO |
|
// | 5'h3 | Jump if zero flag is not set | NO |
|
||||||
// +-------+----------------------------------+--------------+
|
// +-------+----------------------------------+--------------+
|
||||||
// | 5'd4 | Jump if carry flag is set | NO |
|
// | 5'h4 | Jump if carry flag is set | NO |
|
||||||
// +-------+----------------------------------+--------------+
|
// +-------+----------------------------------+--------------+
|
||||||
// | 5'd5 | Jump if carry flag is not set | NO |
|
// | 5'h5 | Jump if carry flag is not set | NO |
|
||||||
|
// +-------+----------------------------------+--------------+
|
||||||
|
// | 5'h10 | Unconditional ret | NO |
|
||||||
|
// +-------+----------------------------------+--------------+
|
||||||
|
// | 5'h11 | Unconditional call | NO |
|
||||||
|
// +-------+----------------------------------+--------------+
|
||||||
|
// | 5'h12 | Call if zero flag is set | NO |
|
||||||
|
// +-------+----------------------------------+--------------+
|
||||||
|
// | 5'h13 | Call if zero flag is not set | NO |
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||||||
|
// +-------+----------------------------------+--------------+
|
||||||
|
// | 5'h14 | Call if carry flag is set | NO |
|
||||||
|
// +-------+----------------------------------+--------------+
|
||||||
|
// | 5'h15 | Call if carry flag is not set | NO |
|
||||||
|
//
|
||||||
|
// | | | |
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||||||
|
// +-------+----------------------------------+--------------+
|
||||||
|
// | 5'h0F | MOV immediate to SP | |
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||||||
|
// +-------+----------------------------------+--------------+
|
||||||
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// | | | |
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||||||
|
//
|
||||||
//
|
//
|
||||||
//
|
//
|
||||||
// INSTRUCTION FORMAT 1 OPCODE NUM:
|
// INSTRUCTION FORMAT 1 OPCODE NUM:
|
||||||
@ -111,16 +130,27 @@ char *disassemble(uint32_t opcode_be){
|
|||||||
case 0x00:
|
case 0x00:
|
||||||
snprintf(ret,MAX_INSTRUCTION_LENGTH,"NOP");
|
snprintf(ret,MAX_INSTRUCTION_LENGTH,"NOP");
|
||||||
break;
|
break;
|
||||||
|
case 0x10:
|
||||||
|
snprintf(ret,MAX_INSTRUCTION_LENGTH,"RET");
|
||||||
|
break;
|
||||||
case 0x01:
|
case 0x01:
|
||||||
snprintf(ret,MAX_INSTRUCTION_LENGTH,"JMP $%06X",val);
|
case 0x11:
|
||||||
|
snprintf(ret,MAX_INSTRUCTION_LENGTH,"%s $%06X",(opcode_num&0x10)?"CALL":"JMP",val);
|
||||||
break;
|
break;
|
||||||
case 0x02:
|
case 0x02:
|
||||||
case 0x03:
|
case 0x03:
|
||||||
snprintf(ret,MAX_INSTRUCTION_LENGTH,"JMP,%s $%06X",opcode_num&1?"NZ":"Z",val);
|
case 0x12:
|
||||||
|
case 0x13:
|
||||||
|
snprintf(ret,MAX_INSTRUCTION_LENGTH,"%s,%s $%06X",(opcode_num&0x10)?"CALL":"JMP",opcode_num&1?"NZ":"Z",val);
|
||||||
break;
|
break;
|
||||||
case 0x04:
|
case 0x04:
|
||||||
case 0x05:
|
case 0x05:
|
||||||
snprintf(ret,MAX_INSTRUCTION_LENGTH,"JMP,%s $%06X",opcode_num&1?"NC":"C",val);
|
case 0x14:
|
||||||
|
case 0x15:
|
||||||
|
snprintf(ret,MAX_INSTRUCTION_LENGTH,"%s,%s $%06X",(opcode_num&0x10)?"CALL":"JMP",opcode_num&1?"NC":"C",val);
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case 0x0F:
|
||||||
|
snprintf(ret,MAX_INSTRUCTION_LENGTH,"MOV $%06X,%%SP",val);
|
||||||
break;
|
break;
|
||||||
default:
|
default:
|
||||||
snprintf(ret,MAX_INSTRUCTION_LENGTH,"UNRECOGNISED INSTR");
|
snprintf(ret,MAX_INSTRUCTION_LENGTH,"UNRECOGNISED INSTR");
|
||||||
@ -182,25 +212,32 @@ char *disassemble(uint32_t opcode_be){
|
|||||||
uint32_t assemble_line(char *line, __attribute__((unused)) struct assembler_context_t *assembler_context){
|
uint32_t assemble_line(char *line, __attribute__((unused)) struct assembler_context_t *assembler_context){
|
||||||
uint16_t opcode;
|
uint16_t opcode;
|
||||||
int x;
|
int x;
|
||||||
if(strncmp(line,"JMP",3)==0){
|
int call;
|
||||||
x=3;
|
if( ((call=strncmp(line,"JMP",3))==0) || (strncmp(line,"CALL",4)==0) ){
|
||||||
|
if(call){
|
||||||
|
x=4;
|
||||||
|
opcode=0x10;
|
||||||
|
}else{
|
||||||
|
x=3;
|
||||||
|
opcode=0x00;
|
||||||
|
}
|
||||||
if(line[x]==' '){
|
if(line[x]==' '){
|
||||||
opcode=0x01;
|
opcode|=0x01;
|
||||||
}else if(line[x]==','){
|
}else if(line[x]==','){
|
||||||
x++;
|
x++;
|
||||||
if(line[x]=='Z'){
|
if(line[x]=='Z'){
|
||||||
opcode=0x02;
|
opcode|=0x02;
|
||||||
x++;
|
x++;
|
||||||
}else if(line[x]=='C'){
|
}else if(line[x]=='C'){
|
||||||
opcode=0x04;
|
opcode|=0x04;
|
||||||
x++;
|
x++;
|
||||||
}else if(line[x]=='N'){
|
}else if(line[x]=='N'){
|
||||||
x++;
|
x++;
|
||||||
if(line[x]=='Z'){
|
if(line[x]=='Z'){
|
||||||
opcode=0x03;
|
opcode|=0x03;
|
||||||
x++;
|
x++;
|
||||||
}else if(line[x]=='C'){
|
}else if(line[x]=='C'){
|
||||||
opcode=0x05;
|
opcode|=0x09;
|
||||||
x++;
|
x++;
|
||||||
}else
|
}else
|
||||||
return 0xFFFFFFFF;
|
return 0xFFFFFFFF;
|
||||||
@ -285,9 +322,13 @@ uint32_t assemble_line(char *line, __attribute__((unused)) struct assembler_cont
|
|||||||
while(line[x]==' ')x++;
|
while(line[x]==' ')x++;
|
||||||
if(line[x]=='$'){
|
if(line[x]=='$'){
|
||||||
x++;
|
x++;
|
||||||
if(sscanf(line+x,"%04X",&data)==1){
|
if(sscanf(line+x,"%06X",&data)==1){
|
||||||
x+=4;
|
x+=4;
|
||||||
while(line[x]==' ')x++;
|
while(line[x]==' ')x++;
|
||||||
|
if(line[x]!=','){ //24 bit TODO: not the best way to parse this
|
||||||
|
x+=2;
|
||||||
|
while(line[x]==' ')x++;
|
||||||
|
}
|
||||||
if(line[x]==','){
|
if(line[x]==','){
|
||||||
x++;
|
x++;
|
||||||
while(line[x]==' ')x++;
|
while(line[x]==' ')x++;
|
||||||
@ -299,13 +340,19 @@ uint32_t assemble_line(char *line, __attribute__((unused)) struct assembler_cont
|
|||||||
r1=line[x]-'0';
|
r1=line[x]-'0';
|
||||||
x++;
|
x++;
|
||||||
if(line[x]=='l')
|
if(line[x]=='l')
|
||||||
return 0x40000000|r1<<16|data;
|
return 0x40000000|r1<<16|(data&0xFFFF);
|
||||||
else if(line[x]=='h')
|
else if(line[x]=='h')
|
||||||
return 0x41000000|r1<<16|data;
|
return 0x41000000|r1<<16|(data&0xFFFF);
|
||||||
else
|
else
|
||||||
return 0xFFFFFFFF;
|
return 0xFFFFFFFF;
|
||||||
}else
|
}else
|
||||||
return 0xFFFFFFFF;
|
return 0xFFFFFFFF;
|
||||||
|
}else if(line[x]=='S'){
|
||||||
|
x++;
|
||||||
|
if(line[x]=='P'){
|
||||||
|
return 0x0F000000|(data&0x00FFFFFF);
|
||||||
|
}else
|
||||||
|
return 0xFFFFFFFF;
|
||||||
}else
|
}else
|
||||||
return 0xFFFFFFFF;
|
return 0xFFFFFFFF;
|
||||||
}else
|
}else
|
||||||
@ -323,8 +370,10 @@ uint32_t assemble_line(char *line, __attribute__((unused)) struct assembler_cont
|
|||||||
return 0x20050000;
|
return 0x20050000;
|
||||||
else
|
else
|
||||||
return 0xFFFFFFFF;
|
return 0xFFFFFFFF;
|
||||||
}else
|
}else if(strncmp(line,"RET",3)==0){
|
||||||
return 0xFFFFFFFF;
|
return 0x10000000;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return 0xFFFFFFFF;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
93
cpu.c
93
cpu.c
@ -34,24 +34,40 @@ int decode(struct simdata_t *simdata){
|
|||||||
case 0:
|
case 0:
|
||||||
opcode=(simdata->decode_data->in_bytecode&0x1F000000)>>24;
|
opcode=(simdata->decode_data->in_bytecode&0x1F000000)>>24;
|
||||||
switch(opcode){
|
switch(opcode){
|
||||||
case 0:
|
case 0x00:
|
||||||
simdata->exec_data->EXEC_ACTION=NOP;
|
simdata->exec_data->EXEC_ACTION=NOP;
|
||||||
break;
|
break;
|
||||||
case 1:
|
case 0x01:
|
||||||
case 2:
|
case 0x02:
|
||||||
case 3:
|
case 0x03:
|
||||||
case 4:
|
case 0x04:
|
||||||
case 5:
|
case 0x05:
|
||||||
|
case 0x11:
|
||||||
|
case 0x12:
|
||||||
|
case 0x13:
|
||||||
|
case 0x14:
|
||||||
|
case 0x15:
|
||||||
switch(opcode){
|
switch(opcode){
|
||||||
case 1: simdata->exec_data->COND=NONE; break;
|
case 0x01: case 0x11: simdata->exec_data->COND=NONE; break;
|
||||||
case 2: simdata->exec_data->COND=ZERO; break;
|
case 0x02: case 0x12: simdata->exec_data->COND=ZERO; break;
|
||||||
case 3: simdata->exec_data->COND=NZERO; break;
|
case 0x03: case 0x13: simdata->exec_data->COND=NZERO; break;
|
||||||
case 4: simdata->exec_data->COND=CARRY; break;
|
case 0x04: case 0x14: simdata->exec_data->COND=CARRY; break;
|
||||||
case 5: simdata->exec_data->COND=NCARRY; break;
|
case 0x05: case 0x15: simdata->exec_data->COND=NCARRY; break;
|
||||||
|
default: return 1;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
simdata->exec_data->out_op->OP_ADDR=IMMEDIATE;
|
simdata->exec_data->out_op->OP_ADDR=IMMEDIATE;
|
||||||
simdata->exec_data->out_op->data=simdata->decode_data->in_bytecode&0x00FFFFFF;
|
simdata->exec_data->out_op->data=simdata->decode_data->in_bytecode&0x00FFFFFF;
|
||||||
simdata->exec_data->EXEC_ACTION=JUMP;
|
simdata->exec_data->EXEC_ACTION=(opcode&0x10)?CALL:JUMP;
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case 0x0F:
|
||||||
|
simdata->exec_data->EXEC_ACTION=MOVE;
|
||||||
|
simdata->exec_data->in_op1->OP_ADDR=IMMEDIATE;
|
||||||
|
simdata->exec_data->in_op1->data=simdata->decode_data->in_bytecode&0x00FFFFFF;
|
||||||
|
simdata->exec_data->out_op->OP_ADDR=REGISTER;
|
||||||
|
simdata->exec_data->out_op->data=0;
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case 0x10:
|
||||||
|
simdata->exec_data->EXEC_ACTION=RET;
|
||||||
break;
|
break;
|
||||||
default:
|
default:
|
||||||
return 1;
|
return 1;
|
||||||
@ -172,6 +188,7 @@ void free_exec_data(struct exec_data_t *tofree){
|
|||||||
int exec(struct simdata_t *simdata){
|
int exec(struct simdata_t *simdata){
|
||||||
free_instr_list(&simdata->cpu_gui_hints->executing_list);
|
free_instr_list(&simdata->cpu_gui_hints->executing_list);
|
||||||
switch(simdata->exec_data->EXEC_ACTION){
|
switch(simdata->exec_data->EXEC_ACTION){
|
||||||
|
case CALL:
|
||||||
case JUMP:
|
case JUMP:
|
||||||
int condition=0;
|
int condition=0;
|
||||||
switch(simdata->exec_data->COND){
|
switch(simdata->exec_data->COND){
|
||||||
@ -182,12 +199,20 @@ int exec(struct simdata_t *simdata){
|
|||||||
case NCARRY: condition=!(simdata->registers->FLAGS&2); break;
|
case NCARRY: condition=!(simdata->registers->FLAGS&2); break;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
if(condition){
|
if(condition){
|
||||||
|
if(simdata->exec_data->EXEC_ACTION==CALL){
|
||||||
|
simdata->RAM[simdata->SP]=simdata->PC;
|
||||||
|
simdata->SP+=6;
|
||||||
|
}
|
||||||
if(simdata->exec_data->out_op->OP_ADDR==IMMEDIATE)
|
if(simdata->exec_data->out_op->OP_ADDR==IMMEDIATE)
|
||||||
simdata->PC=simdata->exec_data->out_op->data;
|
simdata->PC=simdata->exec_data->out_op->data;
|
||||||
else
|
else
|
||||||
return 1;
|
return 1;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
break;
|
break;
|
||||||
|
case RET:
|
||||||
|
simdata->SP-=6;
|
||||||
|
simdata->PC=simdata->RAM[simdata->SP];
|
||||||
|
break;
|
||||||
case EXEC_ALU:
|
case EXEC_ALU:
|
||||||
if( simdata->exec_data->in_op1->OP_ADDR==REGISTER &&
|
if( simdata->exec_data->in_op1->OP_ADDR==REGISTER &&
|
||||||
simdata->exec_data->in_op2->OP_ADDR==REGISTER &&
|
simdata->exec_data->in_op2->OP_ADDR==REGISTER &&
|
||||||
@ -245,6 +270,19 @@ int exec(struct simdata_t *simdata){
|
|||||||
simdata->registers->GPR[simdata->exec_data->out_op->data]=(simdata->registers->GPR[simdata->exec_data->out_op->data]&0x0000FFFF)|((0x0000FFFF&
|
simdata->registers->GPR[simdata->exec_data->out_op->data]=(simdata->registers->GPR[simdata->exec_data->out_op->data]&0x0000FFFF)|((0x0000FFFF&
|
||||||
simdata->registers->GPR[simdata->exec_data->in_op1->data])<<16);
|
simdata->registers->GPR[simdata->exec_data->in_op1->data])<<16);
|
||||||
break;
|
break;
|
||||||
|
case REGISTER: /* This is for special registers like the SP which is 24bits long */
|
||||||
|
if(simdata->exec_data->in_op1->OP_ADDR==IMMEDIATE){
|
||||||
|
if( (simdata->exec_data->in_op1->data&0xFF000000) == 0 )
|
||||||
|
simdata->SP=simdata->exec_data->in_op1->data;
|
||||||
|
else
|
||||||
|
return 2;
|
||||||
|
}else{
|
||||||
|
if( (simdata->registers->GPR[simdata->exec_data->in_op1->data]&0xFF000000) == 0 )
|
||||||
|
simdata->SP=simdata->registers->GPR[simdata->exec_data->in_op1->data];
|
||||||
|
else
|
||||||
|
return 2;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
break;
|
||||||
default:
|
default:
|
||||||
return 1;
|
return 1;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
@ -264,14 +302,39 @@ int exec(struct simdata_t *simdata){
|
|||||||
|
|
||||||
int state=0;
|
int state=0;
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
/*
|
||||||
|
* RETURN CODES:
|
||||||
|
* 0 : success
|
||||||
|
* 1 : error in execution stage
|
||||||
|
* 2 : error in decode stage
|
||||||
|
* 3 : error in fetch stage
|
||||||
|
* 4 : internal error
|
||||||
|
*/
|
||||||
int cpu_cycle_clock(struct simdata_t *simdata){
|
int cpu_cycle_clock(struct simdata_t *simdata){
|
||||||
free_instr_list(&simdata->cpu_gui_hints->fetching_list);
|
free_instr_list(&simdata->cpu_gui_hints->fetching_list);
|
||||||
free_instr_list(&simdata->cpu_gui_hints->decoding_list);
|
free_instr_list(&simdata->cpu_gui_hints->decoding_list);
|
||||||
free_instr_list(&simdata->cpu_gui_hints->executing_list);
|
free_instr_list(&simdata->cpu_gui_hints->executing_list);
|
||||||
switch(state){
|
switch(state){
|
||||||
case 0: if( fetch(simdata) ) return 3; break;
|
case 0:
|
||||||
case 1: if( decode(simdata) ) return 2; break;
|
switch(fetch(simdata)){
|
||||||
case 2: if( exec(simdata) ) return 1; break;
|
case 0: break;
|
||||||
|
default: return 3;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case 1:
|
||||||
|
switch(decode(simdata)){
|
||||||
|
case 0: break;
|
||||||
|
default: return 2;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case 2:
|
||||||
|
switch(exec(simdata)){
|
||||||
|
case 0: break;
|
||||||
|
case 2: return 4;
|
||||||
|
default: return 1;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
break;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
if(state==2)
|
if(state==2)
|
||||||
state=0;
|
state=0;
|
||||||
|
4
cpu.h
4
cpu.h
@ -17,8 +17,10 @@ enum EXEC_ACTION_t {
|
|||||||
EXEC_ALU,
|
EXEC_ALU,
|
||||||
MOVE,
|
MOVE,
|
||||||
JUMP,
|
JUMP,
|
||||||
|
CALL,
|
||||||
NOP,
|
NOP,
|
||||||
HALT
|
HALT,
|
||||||
|
RET
|
||||||
};
|
};
|
||||||
|
|
||||||
enum ALU_OP_t {
|
enum ALU_OP_t {
|
||||||
|
3
main.c
3
main.c
@ -198,6 +198,9 @@ int main(int argc, char* argd[] ){
|
|||||||
case 3:
|
case 3:
|
||||||
printf("Failed to fetch instruction\n");
|
printf("Failed to fetch instruction\n");
|
||||||
break;
|
break;
|
||||||
|
case 4:
|
||||||
|
printf("Internal simulator error\n");
|
||||||
|
break;
|
||||||
default:
|
default:
|
||||||
printf("Unkown CPU failure\n");
|
printf("Unkown CPU failure\n");
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||||||
}
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}
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||||||
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19
test.asm
19
test.asm
@ -1,10 +1,11 @@
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MOV $0001,%R0l
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MOV $123456,%SP
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||||||
MOV $0000,%R0h
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MOV $0x0001,%R0l
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||||||
MOV $0001,%R1l
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MOV $0x0000,%R0h
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||||||
MOV $0000,%R1h
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MOV $0x0000,%R1l
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||||||
MOV $0010,%R2l
|
MOV $0x0000,%R1h
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||||||
MOV $0000,%R2h
|
CALL $0x0024
|
||||||
ADD %R0,%R1
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CALL $0x0024
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CMP %R1,%R2
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CALL $0x0024
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JMP,NZ $000018
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HALT
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HALT
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ADD %R0,%R1
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||||||
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RET
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