Germany/hunting
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hunting/doc/design.md
Fancy code 2fe56a23ae Backup:MissionManger module.
2024-04-26 16:45:47 +08:00

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# 1. 设计文档
## 1.1. 产品概述
  一款低功耗的IPC产品设计方案。
### 1.1.1. 名词说明：
MCU：外接的单片机；
小核：rk1106内置的单片机
大核：rk1106 linux部分业务
## 1.2. 结构设计
1. 迷彩外观；
2. 抽屉式电池箱组；
3. 捆绑/相机支架安装方式；
4. 可拓展4G模块；
5. 户外防水等级？
### 1.2.1. 结构
| 物料 | 备注 |
|----|----|
| 喇叭 | - |
| 麦克风 | - |
| 按键 | 恢复出厂<br>SD卡格式化<br>TEST拨键<br>硬件电源开关 |
| 指示灯 | RGB三色灯 |
| 红外灯 | 940nm |
| usb | TYPEC,充电 |
| 太阳能板 | - |
| 电池仓 | - |
| TF卡卡槽 | - |
| PIR | - |
### 1.2.2. 配件
| 物料 | 备注 |
|----|----|
| 捆绑轧带 | - |
| 快充电池 | - |
| 快充适配器 | - |
## 1.3. 硬件设计
### 1.3.1. 关键外设
1. 双摄像头；
2. PIR sensor；
3. IR leds；
4. 电池（箱体）；
5. 电源开关；
6. 复位按键：同步/复位/格式化；
7. 功能按键：拍摄/cpu通电启动/
8. tf card；
9. usb接口；
10. 光感传感器：白天/黑夜；
11. 单色指示灯：设备状态（工作/WiFi连接/异常）；
## 1.4. 软件设计
### 1.4.1. 多态单例设计模式
&emsp;&emsp;多态单例模式包含两部分：抽象接口 + 抽象接口实例，代码基于抽象接口存在，业务基于抽象接口实例存在。
#### 1.4.1.1. 多态单例图示
&emsp;&emsp;下述图示分别为：类图 / 依赖关系图 / 编译链接关系图
```mermaid
classDiagram
APP --> AbstractInterface:使用
AbstractInterface <|.. Instance:实现
应用 --> 抽象接口库:依赖
抽象接口库 ..> 实例库:依赖
main线程 --> 抽象接口代码库:链接
main线程 --> 实例代码库:链接
```
#### 1.4.1.2. 多态单例模块使用时序图
&emsp;&emsp;在使用多态单例设计模式开发功能模块时，使用统一的命名规则：
* 抽象接口命名：xxx + Abstract，例如：libLogAbstract.a;
* 实例库命名：xxx + 具体实例名称，例如：libLogEasylogging.a；
**调用关系如下图**
```mermaid
sequenceDiagram
User ->> +libLogAbstract.a:调用抽象接口
libLogAbstract.a --> +libLogEasylogging.a:实际调用实例接口
libLogEasylogging.a --> -libLogAbstract.a:return
libLogAbstract.a -->> -User:return
```
**只有main函数实际调用实例库的实例化接口时，log功能才会生效。**
#### 1.4.1.3. 多态单例目录结构规范
&emsp;&emsp;根据多态单例设计模式，指定使用多态单例模式开发的模块的源码目录结构，耦合思路清晰。
```
└── Log // 多态单例模式模块的目录
├── include // 多态单例模块对外暴露的头文件目录，抽象接口定义
│   └── ILogAbstract.h
├── abstract // 多态单例模式抽象接口声明
│   └── ILogAbstract.cpp
└── src // 多态单例接口实例代码，目录名称可根据实际功能定义
├── LogAstract.cpp
└── LogAstract.h
```
&emsp;&emsp;构建时把abstract目录和src目录的源码分别编译成库，main线程根据实际需要链接并实例化即可。
#### 1.4.1.4. 混合多态单例
&emsp;&emsp;多态单例的分类有C++版本多态单例，C语言版本多态单例，混合（C/C++）多态单例。混合多态单例的提出是由于纯C语言多态单例开发难度较高，纯C++语言的多态单例不适合底层（特指本文的分层结构中的适配层）接口为C++时，很多C语言代码调用困难。
&emsp;&emsp;混合多态单例，内部多态实现使用C++，保留C++开发便捷性和易维护性（智能指针），对外同时提供C语言多态抽象接口和C++多态抽象接口，满足C/C++混编时易用性。最大特点是include文件夹里面会包含两个头文件。
##### 1.4.1.4.1. 多态单例目录结构
```
hal
├── abstract // 抽象接口库的基础代码
│   ├── IHal.cpp
│   └── IHalCpp.cpp
├── include
│   ├── IHalCpp.h // C++抽象接口头文件
│   └── IHal.h // C语言抽象接口头文件
└── src // 抽象接口实例库代码
├── Hal.c // C语言接口实例
├── HalCpp.cpp // C++接口实例
├── HalCpp.h
├── Hal.h
├── HalMakePtr.cpp // 负责创建内部实例
└── HalMakePtr.h
```
#### 1.4.1.5. 多态单例总结：
1. 应用代码只使用抽象接口，禁止直接依赖实例代码;
2. 应用代码只有在main线程初始化时实例化实例模块即可；
3. 多态单例模块由两个库组成，一个是抽象接口库，一个是实例代码库，支持静态多态和动态多态；
### 1.4.2. 产品业务功能设计
&emsp;&emsp;基于芯片大小核架构的启动设计。
#### 1.4.2.1. 白/黑切换状态启动
&emsp;&emsp;由外置单片机检测光敏adc，判断由白天切换到黑夜或者黑夜切换到白天时，主动给主控上电，主控上电后会校验并保存新的环境参数，以下次正常PIR启动时，可以避免ircut耗时快速收敛第一帧，最大程度实现快启功能。
**启动时序图**
```mermaid
sequenceDiagram
participant MCU
participant 小核
participant 大核
loop 光敏检测
MCU ->> MCU:定时唤醒（定时时间待定）
opt 光敏>>>黑夜状态
note over MCU:由外置单片机点亮红外补光灯
MCU ->> MCU:点亮红外灯
end
opt 光敏>>>黑/白切换
MCU ->> 小核:上电
activate 小核
note over 小核:根据上次启动的ircut切换条件初始化ircut IO<br>本次启动上次的切换条件是异常的
小核 ->> 小核:ircut切换-消耗0ms
小核 ->> 小核:Sensor初始化
小核 --> 大核:Sensor初始化完成-100ms
deactivate 小核
activate 大核
大核 ->> 大核:内核快启抓拍（1P/3P）-200ms
大核 ->> 大核:内核启动（文件系统/挂载sd卡）-?ms
大核 ->> 大核:启动脚本启动APP-?ms
大核 ->> +MCU:获取启动模式
note over 大核:大核启动后，需要通过串口获取启动模式，<br>来执行后续的任务
MCU -->> -大核:回复启动模式
opt 黑/白切换状态
大核 ->> +MCU:获取黑/白状态
note over 大核:大核启动后，需要通过串口获取启动模式，<br>来执行后续的任务
MCU -->> -大核:回复黑或者白
opt 黑/白状态不符合抓拍的初始化参数
大核 ->> 大核:ircut重新切换
大核 ->> 大核:重新初始化sensor参数
end
大核 ->> MCU:关机
MCU ->> 大核:断电
end
deactivate 大核
end
end
```
#### 1.4.2.2. 红外触发状态启动（正常工作快启）
&emsp;&emsp;红外触发启动作为产品正常工作时最经常最重要的启动状态。启动后快速抓拍/录像，快速关机。
1. 为保证快启速度，IRCUT需要业务设计进行提前切换；
2. 每次启动抓拍/录像完，需要校验IRCUT状态，保证sensor初始化参数和环境相匹配；
3. 如果发生sensor初始化参数和光照环境不匹配，需要重新初始化sesor并补拍；
**启动时序图**
```mermaid
sequenceDiagram
participant MCU
participant 小核
participant 大核
MCU ->> MCU:PIR中断唤醒
opt 光敏>>>黑夜状态
note over MCU:由外置单片机点亮红外补光灯
MCU ->> MCU:点亮红外灯
end
opt PIR信号触发
alt 主控未开机
MCU ->> 小核:上电
activate 小核
note over 小核:根据上次启动的ircut切换条件初始化ircut IO<br>消耗0ms是由于ircut IO会提前切换好
小核 ->> 小核:ircut切换-消耗0ms
小核 ->> 小核:Sensor初始化
小核 --> 大核:Sensor初始化完成-100ms
deactivate 小核
activate 大核
大核 ->> 大核:内核快启抓拍（1P/3P）-200ms
大核 ->> 大核:内核启动（文件系统/挂载sd卡）-?ms
大核 ->> 大核:启动脚本启动APP-?ms
大核 ->> +MCU:获取启动模式
note over 大核:大核启动后，需要通过串口获取启动模式，<br>来执行后续的任务
MCU -->> -大核:回复启动模式
opt PIR触发状态
大核 ->> +MCU:获取黑/白状态
note over 大核:大核启动后，需要通过串口获取启动模式，<br>来执行后续的任务
MCU -->> -大核:回复黑或者白
alt sensor初始化参数和环境参数匹配
note over 大核:环境参数未发生变化时，可直接保存快启的抓拍
大核 ->> 大核:保存到sd卡-?ms
else sensor初始化参数和环境参数不匹配
note over 大核:环境参数发生变化时，需要重新初始化sensor并补拍
大核 ->> 大核:ircut重新切换
大核 ->> 大核:重新初始化sensor参数
大核 ->> 大核:重新抓拍/录像
大核 ->> 大核:保存到sd卡-?ms
end
end
alt TEST拨键-OFF
大核 ->> MCU:关机
MCU ->> 小核:断电
MCU ->> 大核:断电
else TEST拨键-ON
opt 超时关机
大核 ->> MCU:关机
MCU ->> 小核:断电
MCU ->> 大核:断电
end
end
deactivate 大核
else 主控已经开机
MCU ->> +大核:发送抓拍指令
大核 ->> 大核:抓拍
大核 ->> MCU:回复抓拍
大核 ->> 大核:保存抓拍
大核 ->> -MCU:关机指令
MCU ->> 大核:断电
end
end
```
#### 1.4.2.3. 定时触发状态启动
**定时触发状态启动时序图**
```mermaid
sequenceDiagram
participant MCU
participant 小核
participant 大核
MCU ->> MCU:定时中断唤醒
opt 光敏>>>黑夜状态
note over MCU:由外置单片机点亮红外补光灯
MCU ->> MCU:点亮红外灯
end
opt 根据定时参数上电
MCU ->> 小核:上电
activate 小核
note over 小核:根据上次启动的ircut切换条件初始化ircut IO<br>消耗0ms是由于ircut IO会提前切换好
小核 ->> 小核:ircut切换-消耗0ms
小核 ->> 小核:Sensor初始化
小核 --> 大核:Sensor初始化完成-100ms
deactivate 小核
activate 大核
大核 ->> 大核:内核快启抓拍（1P/3P）-200ms
大核 ->> 大核:内核启动（文件系统/挂载sd卡）-?ms
大核 ->> 大核:启动脚本启动APP-?ms
大核 ->> +MCU:获取启动模式
note over 大核:大核启动后，需要通过串口获取启动模式，<br>来执行后续的任务
MCU -->> -大核:回复启动模式
opt 定时启动状态
大核 ->> +MCU:获取黑/白状态
note over 大核:大核启动后，需要通过串口获取启动模式，<br>来执行后续的任务
MCU -->> -大核:回复黑或者白
alt sensor初始化参数和环境参数匹配
note over 大核:环境参数未发生变化时，可直接保存快启的抓拍
大核 ->> 大核:保存到sd卡-?ms
else sensor初始化参数和环境参数不匹配
note over 大核:环境参数发生变化时，需要重新初始化sensor并补拍
大核 ->> 大核:ircut重新切换
大核 ->> 大核:重新初始化sensor参数
大核 ->> 大核:重新抓拍/录像
大核 ->> 大核:保存到sd卡-?ms
end
end
note over 大核:定时状态启动抓拍完直接关机
大核 ->> MCU:关机
MCU ->> 小核:断电
MCU ->> 大核:断电
deactivate 大核
end
```
#### 1.4.2.4. 设置/调试状态启动
&emsp;&emsp;特殊的启动状态，可以较长时间通电完成其它功能，期间可供用户完成相关调试和参数设置，此时功耗较高。超时进入工作模式。
1. 设置状态按键触发CPU上电，首先进入设置状态启动，5分钟后自动切换到工作状态。
**设置状态启动时序图**
```mermaid
sequenceDiagram
participant MCU
participant 小核
participant 大核
MCU ->> MCU:待机
opt 光敏>>>黑夜状态
note over MCU:由外置单片机点亮红外补光灯
MCU ->> MCU:点亮红外灯
end
opt TEST拨键-ON
MCU ->> 小核:上电
activate 小核
MCU ->> 大核:上电
activate 大核
note over 小核:根据上次启动的ircut切换条件初始化ircut IO<br>消耗0ms是由于ircut IO会提前切换好
小核 ->> 小核:ircut切换-消耗0ms
小核 ->> 小核:Sensor初始化
小核 --> 大核:Sensor初始化完成-100ms
deactivate 小核
大核 ->> 大核:内核启动（文件系统/挂载sd卡）-?ms
大核 ->> 大核:启动脚本启动APP-?ms
大核 ->> +MCU:获取启动模式
note over 大核:大核启动后，需要通过串口获取启动模式，<br>来执行后续的任务
MCU -->> -大核:回复启动模式
opt TEST状态
大核 ->> +MCU:获取黑/白状态
note over 大核:大核启动后，需要通过串口获取启动模式，<br>来执行后续的任务
MCU -->> -大核:回复黑或者白
opt sensor初始化参数和环境参数不匹配
note over 大核:环境参数发生变化时，需要重新初始化sensor并补拍
大核 ->> 大核:ircut重新切换
大核 ->> 大核:重新初始化sensor参数
end
alt WiFi链接
大核 ->> 大核:常通电待机
else 无WiFi连接/无操作
opt 超时
大核 ->> MCU:关机
MCU ->> 小核:断电
MCU ->> 大核:断电
end
end
end
deactivate 大核
end
```
#### 1.4.2.5. 厂测状态启动
&emsp;&emsp;生产测试状态触发：使用tf card配置文件触发生产测试状态；
**厂测状态启动时序图**
```mermaid
sequenceDiagram
participant MCU
participant 小核
participant 大核
MCU ->> MCU:物理上电
MCU ->> 小核:上电
activate 小核
MCU ->> 大核:上电
activate 大核
小核 ->> 小核:Sensor初始化
小核 --> 大核:Sensor初始化完成-100ms
deactivate 小核
大核 ->> 大核:内核启动（文件系统/挂载sd卡）-?ms
大核 ->> 大核:启动脚本启动APP-?ms
alt TEST拨键-ON
alt tf card厂测配置文件存在
大核 ->> 大核:常通电待机
else tf card厂测配置文件不存在
opt 超时
大核 ->> MCU:关机
MCU ->> 小核:断电
MCU ->> 大核:断电
end
end
else TEST拨键-OFF
alt tf card厂测配置文件存在
大核 ->> 大核:常通电待机
else tf card厂测配置文件不存在
大核 ->> MCU:关机
MCU ->> 小核:断电
MCU ->> 大核:断电
end
end
deactivate 大核
```
#### 1.4.2.6. 快启时序时间消耗
```mermaid
sequenceDiagram
participant MCU
participant 小核
participant 大核
MCU ->> MCU:PIR中断唤醒
note right of MCU:设此时为时间轴0ms
MCU ->> 小核:上电
MCU ->> 大核:上电
activate MCU
activate 小核
activate 大核
note right of 大核:竞品时间12ms
opt 光敏>>>黑夜状态
note over MCU:由外置单片机点亮红外补光灯
MCU ->> MCU:点亮红外灯
end
deactivate MCU
opt PIR信号触发
alt 主控未开机
note over 小核:根据上次启动的ircut切换条件初始化ircut IO<br>消耗0ms是由于ircut IO会提前切换好
note right of 大核:竞品在CPU启动后，获取MCU的光敏值<br>再切ircut和打开红外灯-时间168ms
小核 ->> 小核:ircut切换-消耗0ms
小核 ->> 小核:Sensor初始化
小核 --> 大核:Sensor初始化完成-100ms
deactivate 小核
activate 大核
大核 ->> 大核:内核快启抓拍（1P/3P）-200ms
note right of 大核:竞品第一帧时间350ms
大核 ->> 大核:内核启动（文件系统/挂载sd卡）-?ms
大核 ->> 大核:启动脚本启动APP-?ms
deactivate 大核
end
end
deactivate 大核
```
### 1.4.3. 根据软件模块作用域分层
#### 1.4.3.1. 应用层（application）
##### 1.4.3.1.1. 应用层概述
&emsp;&emsp;应用层负责处理产品级的复杂业务关系，是产品功能的直接体现，应用层模块全部使用C++接口的多态单例模式设计，各模块之间可以互相调用接口，应用层各库可以随意任意调用中间件或者工具类接口。
##### 1.4.3.1.2. 网络服务模块
###### 1.4.3.1.2.1. 网络服务概述
&emsp;&emsp;根据产品联网属性，网络服务模块分为不联网 / 联网（B端）/ 联网（自研）三个多态属性。联网时，IPC的图片 / 视频资源通过网络服务器进行管理。
1. 不联网版本：网络服务模块不实例化即可；
2. 联网（B端）：媒体资源由三方服务器管理；
3. 联网（自研）：媒体资源由自研服务器管理；
###### 1.4.3.1.2.2. 网络服务多态设计模式
&emsp;&emsp;通过构建配置文件选择需要实例化的网络服务模块代码。
##### 1.4.3.1.3. 相机任务管理
&emsp;&emsp;相机主业务逻辑使用状态机机制进行管理。
###### 1.4.3.1.3.1. 任务状态
&emsp;&emsp;任务状态是指相机启动需要执行的任务，可能是拍照 / 视频，可能是其它任务。
**例如：**
1. 移动物体侦测启动；
2. 定时启动拍照 / 录像；
3. 测试启动；
###### 1.4.3.1.3.2. 状态机设计
```mermaid
stateDiagram-v2
[*] --> TopState
TopState --> PowerOff
TopState --> MSDCState
TopState --> DeviceAbnormal
TopState --> MissionState
MissionState --> 存储管理
存储管理 --> EMMC
存储管理 --> SD卡
SD卡 --> 插卡
SD卡 --> 拔卡
SD卡 --> 卡异常
MissionState --> 网络管理
网络管理 --> 联网
联网 --> 上传文件
网络管理 --> 未联网
MissionState --> 直播
MissionState --> 4G管理
4G管理 --> Sim卡初始化
4G管理 --> 注网状态
MissionState --> Upgrade
```
###### 1.4.3.1.3.3. 任务状态获取启动
&emsp;&emsp;应用程序运行后，首先需要知道主控是由于何种任务被唤醒，然后根据任务来执行相应的功能代码；
**时序图**
```mermaid
sequenceDiagram
participant MCU
participant 大核
MCU ->> MCU:待机
opt MCU上电
MCU ->> 大核:上电
activate 大核
大核 ->> 大核:系统初始化
大核 ->> 大核:启动脚本拉起APP
大核 ->> +MCU:读取启动任务
MCU -->> -大核:return
alt PIR触发
大核 ->> 大核:APP初始化
大核 ->> 大核:抓拍并保存
else 定时
大核 ->> 大核:APP初始化
大核 ->> 大核:抓拍并保存
else TEST
大核 ->> 大核:APP初始化
大核 ->> 大核:待机
end
deactivate 大核
end
```
#### 1.4.3.2. 中间件（middleware）
##### 1.4.3.2.1. 中间件概述
&emsp;&emsp;一些相对中性的业务功能库，这些库可以提供给不同的产品需求使用，在应用层不同的调用方式可实现不同的产品功能。中间件只能被应用层调用或者向下调用适配层或者调用工具库，中间件各模块之间不能互相调用。中间件库接口可以使用C或者C++接口。
##### 1.4.3.2.2. 设备管理模块
&emsp;&emsp;设备，统指Linux的设备节点，应用层唯一的硬件设备接口库。包含灯 / 按键 / GPIO / SD卡 / 串口 / USB等。
##### 1.4.3.2.3. 相机管理模块
&emsp;&emsp;应用层唯一的摄像头接口库。
##### 1.4.3.2.4. MCU管理模块
&emsp;&emsp;MCU通信接口库，一般使用串口进行通信，需要考虑多态其它接口（例如I2C），考虑多态协议数据结构。MCU负责管理外设的电源控制 / 充当硬狗等。
###### 1.4.3.2.4.1. MCU管理模块设计模式
&emsp;&emsp;使用C++接口的多态单例模式。
基本功能：
1. 使用utils当中的串口功能模块，支持多态切换到其它串口功能模块；
2. 设置MCU管理的监视器monitor，用于回调处理MCU接受到的业务事件；
3. 通信协议不暴露，内部处理基于协议的数据解析 / 组包；
4. 通信协议支持多态拓展，通信协议独立成库；
##### 1.4.3.2.5. MCU协议模块
&emsp;&emsp;负责对MCU协议进行封包/解包，负责协议的多态替换。协议数据统一使用网络字节序（大端字节序）。
###### 1.4.3.2.5.1. 协议格式
| 协议头 | 流水号 | 命令字 | 长度 | 数据段 | 校验码 |
|----|----|----|----|----|----|
| 2字节<br>0xFAC1 | 4字节 | 2字节 | 2字节 | - | 2字节 |
**流水号**
&emsp;&emsp;流水号用于强绑定问答型协议的发送数据和回复数据,回复者原数据回传即可。例如：
```
unsigned char ASK_IPC_MISSION[] = {0xFA, 0xC1, 0x00, 0x00, 0x00, 0x01, 0x81, 0x01, 0x00, 0x0C, 0x71, 0x88};
unsigned char REPLY_IPC_MISSION[] = {0xFA, 0xC1, 0x00, 0x00, 0x00, 0x01, 0x01, 0x01, 0x00, 0x0D, 0x01, 0xAA, 0x89};
```
&emsp;&emsp;流水号管理发送方和接收方互相独立，各自往外发的协议中流水号存在重复的可能，接收方直接复制回传即可。
&emsp;&emsp;流水号必须大于等于1，0用于代码初始化值，代码意义上表示无效的流水号。
**协议收发匹配逻辑**
&emsp;&emsp;协议发送时，附带自管理的流水号，对端回复时，根据流水号绑定发送的协议，为了避免对端回复时，流水号错误导致的业务逻辑错乱，本端除了匹配流水号，还需要根据协议匹配回复的命令字，保证回复内容的有效匹配。如果流水号和命令字无法同时匹配，该回复的数据包被丢弃。
**校验码算法**
&emsp;&emsp;校验码算法使用ModBus CRC16方法计算。
**参考代码(查表法)**
```
/* Table of CRC values for high–order byte */
unsigned char chCRCHi[] ={
0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0,
0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0,
0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1,
0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1,
0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0,
0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1,
0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0,
0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0,
0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0,
0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0,
0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0,
0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1,
0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0,
0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40
};
/* Table of CRC values for low–order byte */
unsigned char chCRCLo[] ={
0x00, 0xC0, 0xC1, 0x01, 0xC3, 0x03, 0x02, 0xC2, 0xC6, 0x06,
0x07, 0xC7, 0x05, 0xC5, 0xC4, 0x04, 0xCC, 0x0C, 0x0D, 0xCD,
0x0F, 0xCF, 0xCE, 0x0E, 0x0A, 0xCA, 0xCB, 0x0B, 0xC9, 0x09,
0x08, 0xC8, 0xD8, 0x18, 0x19, 0xD9, 0x1B, 0xDB, 0xDA, 0x1A,
0x1E, 0xDE, 0xDF, 0x1F, 0xDD, 0x1D, 0x1C, 0xDC, 0x14, 0xD4,
0xD5, 0x15, 0xD7, 0x17, 0x16, 0xD6, 0xD2, 0x12, 0x13, 0xD3,
0x11, 0xD1, 0xD0, 0x10, 0xF0, 0x30, 0x31, 0xF1, 0x33, 0xF3,
0xF2, 0x32, 0x36, 0xF6, 0xF7, 0x37, 0xF5, 0x35, 0x34, 0xF4,
0x3C, 0xFC, 0xFD, 0x3D, 0xFF, 0x3F, 0x3E, 0xFE, 0xFA, 0x3A,
0x3B, 0xFB, 0x39, 0xF9, 0xF8, 0x38, 0x28, 0xE8, 0xE9, 0x29,
0xEB, 0x2B, 0x2A, 0xEA, 0xEE, 0x2E, 0x2F, 0xEF, 0x2D, 0xED,
0xEC, 0x2C, 0xE4, 0x24, 0x25, 0xE5, 0x27, 0xE7, 0xE6, 0x26,
0x22, 0xE2, 0xE3, 0x23, 0xE1, 0x21, 0x20, 0xE0, 0xA0, 0x60,
0x61, 0xA1, 0x63, 0xA3, 0xA2, 0x62, 0x66, 0xA6, 0xA7, 0x67,
0xA5, 0x65, 0x64, 0xA4, 0x6C, 0xAC, 0xAD, 0x6D, 0xAF, 0x6F,
0x6E, 0xAE, 0xAA, 0x6A, 0x6B, 0xAB, 0x69, 0xA9, 0xA8, 0x68,
0x78, 0xB8, 0xB9, 0x79, 0xBB, 0x7B, 0x7A, 0xBA, 0xBE, 0x7E,
0x7F, 0xBF, 0x7D, 0xBD, 0xBC, 0x7C, 0xB4, 0x74, 0x75, 0xB5,
0x77, 0xB7, 0xB6, 0x76, 0x72, 0xB2, 0xB3, 0x73, 0xB1, 0x71,
0x70, 0xB0, 0x50, 0x90, 0x91, 0x51, 0x93, 0x53, 0x52, 0x92,
0x96, 0x56, 0x57, 0x97, 0x55, 0x95, 0x94, 0x54, 0x9C, 0x5C,
0x5D, 0x9D, 0x5F, 0x9F, 0x9E, 0x5E, 0x5A, 0x9A, 0x9B, 0x5B,
0x99, 0x59, 0x58, 0x98, 0x88, 0x48, 0x49, 0x89, 0x4B, 0x8B,
0x8A, 0x4A, 0x4E, 0x8E, 0x8F, 0x4F, 0x8D, 0x4D, 0x4C, 0x8C,
0x44, 0x84, 0x85, 0x45, 0x87, 0x47, 0x46, 0x86, 0x82, 0x42,
0x43, 0x83, 0x41, 0x81, 0x80, 0x40
};
/**
* @brief 计算校验和
*
* @param pData 数据指针
* @param length 数据长度
* @return unsigned short
*/
unsigned short calculate_check_sum(const unsigned char* pData, unsigned short length)
{
unsigned char CRCHi = 0xFF;
unsigned char CRCLo = 0xFF;
int uIndex;
while (length--)
{
uIndex = CRCHi ^ *pData++;
CRCHi = CRCLo ^ chCRCHi[uIndex];
CRCLo = chCRCLo[uIndex];
}
return (CRCHi << 8 | CRCLo);
}
```
###### 1.4.3.2.5.2. 协议内容
**基本描述**
1. 大于等于0x8000的命令字由CPU发给MCU;
2. 小于0x8000的命令字由MCU发给CPU;
3. 大于0x0801而小于0xC101的命令由CPU主动发送给MCU，大于等于0xC101的命令由CPU回复发送给MCU；
4. 问答型协议只有按位最高位相反，其它位相等，例如：0x8101与0x0101是一问一答的协议；
| 命令字 | CPU | MCU | 数据段 | 协议解析 | 备注 |
|----|----|----|----|----|----|
| 0x8101 | ask | - | - | 获取启动模式 | - |
| 0x0101 | - | reply | Data[0]:启动模式<br>0x01:PIR启动<br>0x02:TEST启动<br>0x03:连拍启动<br>0x04:PIR延时启动<br>0x05:定时（间隔一定时间）启动<br>0x06:关机<br>0x07:低电关机 | 回复启动模式 | - |
| 0x8102 | ask | - | - | 断电关机 | - |
| 0x8103 | ask | - | - | 喂狗 | - |
| 0x8104 | ask | - | Data[0]:Hour<br>0-23<br>Data[1]:Min<br>0-59<br>Data[2]:Sec<br>0-59 | 开启狗/设置喂狗周期 | - |
| 0x0104 | - | reply | Data[0]:结果<br>0x01:成功<br>0x02:失败 | 开启狗/设置喂狗周期回复 | - |
| 0x8105 | ask | - | - | 关闭狗 | - |
| 0x0105 | - | reply | Data[0]:结果<br>0x01:成功<br>0x02:失败 | 关闭狗回复 | - |
| 0x8106 | ask | - | Data[0]:Hour<br>0-23<br>Data[1]:Min<br>0-59<br>Data[2]:Sec<br>0-59 | 设置间隔启动时间 | - |
| 0x0106 | - | reply | Data[0]:结果<br>0x01:成功<br>0x02:失败 | 设置间隔启动时间回复 | - |
| 0x8107 | ask | - | Data[0]:Year<br>Data[1]:Mon<br>1-12<br>Data[2]:Day<br>0-31<br>Data[3]:Hour<br>0-23<br>Data[4]:Min<br>0-59<br>Data[5]:Sec<br>0-59 | 设置日期和时间 | - |
| 0x0107 | - | reply | Data[0]:结果<br>0x01:成功<br>0x02:失败 | 设置日期和时间回复 | - |
| 0x8108 | ask | - | Data[0]:灵敏度<br>0-9 | 设置PIR灵敏度 | - |
| 0x0108 | - | reply | Data[0]:结果<br>0x01:成功<br>0x02:失败 | 设置PIR灵敏度回复 | - |
| 0x8109 | ask | - | Data[0]:Hour<br>0-23<br>Data[1]:Min<br>0-59<br>Data[2]:Sec<br>0-59 | 设置连拍间隔 | - |
| 0x0109 | - | reply | Data[0]:结果<br>0x01:成功<br>0x02:失败 | 设置连拍间隔回复 | - |
| 0x810A | ask | - | Data[0]:控制模式<br>0-关闭红外灯<br>1-开启红外灯 | 红外灯控制 | - |
| 0x010A | - | reply | Data[0]:结果<br>0x01:成功<br>0x02:失败 | 红外灯控制回复 | - |
| 0x810B | ask | - | - | 获取光敏值 | - |
| 0x010B | - | reply | Data[0]:结果<br>0-100 | 获取光敏值回复 | - |
| ====== | === | ====== | ============================ | ==================== | ======= |
| 0xC101 | reply | - | Data[0]:结果<br>0x01:成功<br>0x02:失败 | 发送启动模式回复 | - |
| 0x4101 | - | ask | Data[0]:启动模式<br>0x01:PIR启动<br>0x02:TEST启动<br>0x03:连拍启动<br>0x04:PIR延时启动<br>0x05:定时（间隔一定时间）启动<br>0x06:关机<br>0x07:低电关机 | 发送启动模式 | - |
##### 1.4.3.2.6. IPC配置库
&emsp;&emsp;负责管理IPC产品相关的配置数据。
###### 1.4.3.2.6.1. IPC配置库设计模式
&emsp;&emsp;使用多态单例设计模式，对外提供C语言接口，内部不局限使用C或者C++。
**基本功能**
1. 敏感数据（例如：账号 / 密码）需要加密处理；
2. 读到内存使用二进制数据，缓存到数据结构体；
3. 调用utils工具里面的配置库，对配置文件进行读 / 写；
4. 使用二进制结构体 + 明文配置文件结合的模式，既可减少内存消耗，又可以规避二进制数据升级迭代数据匹配困难问题；
5. 使用枚举方式管理IPC配置数据定义，当使用纯16进制保存数据时，可不链接utils工具里面的配置库，直接保存16进制数据到文件系统即可；
6. 应用程序全局唯一可以操作IPC配置文件的库，保证配置文件正确读写；
###### 1.4.3.2.6.2. IPC配置库类图
```mermaid
classDiagram
i_ipc_config <.. ipc_config:实现
ipc_config --> i_config_manager:依赖
ipc_config --> IHal:依赖
i_config_manager <.. config_manager:实现
config_manager --> libconfig开源库:依赖
```
###### 1.4.3.2.6.3. 关键业务时序图
&emsp;&emsp;**时序图会忽略抽象接口直接使用实例接口表示。**
* IPC配置库初始化 / 解初始化
```mermaid
sequenceDiagram
participant User
participant ipc_config
participant i_config
participant IHal
User ->> +ipc_config:初始化
ipc_config ->> +IHal:获取文件系统路径
IHal -->> -ipc_config:return
ipc_config ->> +i_config:打开配置文件
i_config -->> -ipc_config:return
alt 打开成功
rect rgba(255,220,200,1)
loop 读取所有数据到IPC数据结构体
ipc_config ->> +i_config:读取一个数据到IPC数据结构体
i_config -->> -ipc_config:return
rect rgba(255,255,200,1)
opt 读取失败
ipc_config ->> ipc_config:生成默认数据
ipc_config ->> +i_config:设置默认数据
i_config ->> -ipc_config:return
end
end
end
ipc_config ->> +i_config:关闭配置文件
i_config -->> -ipc_config:return
end
else 打开失败
rect rgba(255,200,200,1)
ipc_config ->> ipc_config:生产默认数据
ipc_config ->> +i_config:创建配置文件
i_config -->> -ipc_config:return
ipc_config ->> +i_config:设置默认数据
i_config -->> -ipc_config:return
ipc_config ->> +i_config:关闭配置文件
i_config -->> -ipc_config:return
end
end
ipc_config -->> -User:return
User ->> +ipc_config:解初始化
ipc_config ->> ipc_config:释放内存中的数据
ipc_config -->> -User:return
```
* 读 / 写（修改）数据
```mermaid
sequenceDiagram
participant User
participant ipc_config
User ->> +ipc_config:读取数据
ipc_config ->> ipc_config:返回内存保存的数据
ipc_config -->> -User:return
User ->> +ipc_config:修改数据
ipc_config ->> ipc_config:修改内存保存的数据
ipc_config -->> -User:return
```
* 保存数据
```mermaid
sequenceDiagram
participant User
participant ipc_config
participant i_config
User ->> +ipc_config:保存
ipc_config ->> +i_config:打开配置文件
i_config -->> -ipc_config:return
ipc_config ->> +i_config:同步数据
i_config -->> -ipc_config:return
ipc_config ->> +i_config:保存配置文件
i_config -->> -ipc_config:return
ipc_config ->> +i_config:关闭配置文件
i_config -->> -ipc_config:return
ipc_config -->> -User:return
```
##### 1.4.3.2.7. 高级配置库
&emsp;&emsp;对配置库的二级封装，提供更便捷的功能服务，例如：可以监控文件的修改事件 / 可以直接捕获某个配置文件或者数据的操作对象。
###### 1.4.3.2.7.1. 高级配置库设计
&emsp;&emsp;对外暴露C++接口，使用多态单例设计模式。
##### 1.4.3.2.8. 状态机管理
&emsp;&emsp;提供实现状态机管理机制C++接口，使用鸿蒙状态机开源源码进行改造封装。
###### 1.4.3.2.8.1. 状态机管理设计模式
&emsp;&emsp;使用多态单例设计模式，暂定使用鸿蒙状态机开源代码改造实现，后续可替换其它源码或者自研代码。
##### 1.4.3.2.9. 文件数据库
&emsp;&emsp;文件数据库负责管理设备的媒体资源（图片 / 视频等）。
###### 1.4.3.2.9.1. 文件数据设计模式
&emsp;&emsp;使用混合多态单例模式开发。
###### 1.4.3.2.9.2. 开源库选型
&emsp;&emsp;sqlite3开源库，编译成工具类库提供给文件数据库使用。
###### 1.4.3.2.9.3. 基本功能和业务需求
1. 对媒体资源文件的增删改查处理；
2. 记录媒体资源文件的生成时间，任务（是否发送）；
3. 业务根据需要，通过数据库判断哪些文件已经发送完成，哪些文件发送失败，哪些文件待发送；
#### 1.4.3.3. 硬件适配层（hal）
&emsp;&emsp;负责适配不同的硬件平台。
##### 1.4.3.3.1. 硬件适配层设计模式
&emsp;&emsp;基于C语言接口的多态单例模式，编译时静态多态链接对应的芯片平台适配代码，实现芯片接口的标准功能定义。
##### 1.4.3.3.2. 媒体适配方案：
&emsp;&emsp;IPC应用在适配芯片平台的多媒体接口时，使用多进程的方式实现。满足IPC应用可以快起（无需等待媒体相关的初始化）的需求。
**媒体基本需求**
1. 图片抓拍；
2. 视频抓拍；
**多进程通信方案**
&emsp;&emsp;使用本地socket的方式进行多进程通信，媒体进程为客户端，IPC应用为服务端（IPC先启动）。
1. 客户端可自动重连；
2. 服务端可多次关闭和开启，满足gtest资源回收需求；
##### 1.4.3.3.3. 适配层多进程类图
```mermaid
classDiagram
i_hal <.. hal:实现
hal --> v_media_handle:依赖
v_media_handle --> local_socket:依赖
local_socket .. media进程:跨进程
media进程 --> 芯片媒体API:依赖
```
##### 1.4.3.3.4. 跨进程业务时序图
* 本地socket链接
```mermaid
sequenceDiagram
participant hal
participant v_media_handle
participant local_socket_s
participant local_socket_c
participant media进程
participant 芯片媒体API
hal ->> +v_media_handle:初始化
v_media_handle ->> +local_socket_s:本地socket服务端启动
par 本地socket初始化
local_socket_s -->> -v_media_handle:return
v_media_handle -->> -hal:return
and
media进程 ->> media进程:启动
media进程 ->> +local_socket_c:初始化服务端
local_socket_c -->> local_socket_s:链接
local_socket_c -->> -media进程:return
local_socket_s -->> local_socket_c:初始化媒体
local_socket_c ->> media进程:回调回传协议事件
media进程 ->> +芯片媒体API:初始化媒体
芯片媒体API -->> -media进程:return
end
```
* 存在问题：
使用C语言开发时如何解决智能指针问题？
#### 1.4.3.4. 工具库（utils）
##### 1.4.3.4.1. 工具库概述
&emsp;&emsp;工具库是功能单一的不依赖任何三方库的独立库（日志库和返回码管理库除外），必须提供C语言接口，内部实现不限于C或者C++。工具类库可以被任意的其它模块调用，特别指hal/component/application三大层级。
##### 1.4.3.4.2. 日志库
###### 1.4.3.4.2.1. 日志库概述
&emsp;&emsp;提供程序的日志管理功能，含日志的实时打印/保存/跟踪（实时上传云端）。
###### 1.4.3.4.2.2. 日志库设计模式
&emsp;&emsp;C语言接口的多态单例模式，可动态/静态加载多态实例。
###### 1.4.3.4.2.3. 日志库启动
&emsp;&emsp;日志库是否启用一般来讲是dubug版本启用日志功能，release版本禁用日志功能，考虑到release版本的维护问题，标准启动时，main线程在启动时使用dlopen系列函数去加载日志库（多态），特殊版本仍可在main线程加载日志库后，二次实例化日志库（多态）来实现不同的日志功能。
1. 标准流程：main线程加载sd卡动态库，如有即可动态实现日志功能，正常出货sd卡不带日志库，此时没有日志功能；
2. 可以通过配置参数决定是否启用日志；
3. sd卡的日志动态，根据实际售后维护，可以是实时打印log/保存本地log/云log的多态实例库；
4. 多态日志功能，可以忽略debug和release版本的区别，只发布一个版本即可；
##### 1.4.3.4.3. 状态码管理库
&emsp;&emsp;提供整个应用程序的返回码管理功能，例如：打印返回码的字符串含义。提供C语言接口，纯C语言开发的模块，形成项目内部唯一返回码标准。
###### 1.4.3.4.3.1. 状态码功能
1. 创建返回码操作“句柄”；
2. 打印返回码/获取返回码（字符串）；
3. 不同模块可继承实现各自的返回码处理接口；
4. 不同模块之间可透传状态码，避免错误码的转换麻烦；
5. 状态码的定义是跟着模块走的，独立模块的状态码定义在模块内部，不链接时不占用程序空间；
###### 1.4.3.4.3.2. 基础状态码定义
&emsp;&emsp;基础状态码是全局的基础状态码，枚举值全局唯一，其它独立模块必须继承基础状态码累加枚举值，但是，独立模块之间的枚举值可重复，状态码在使用时，日志只关注状态码的字符串，不关心状态码枚举值，代码逻辑使用枚举值。
```
enum STATUS_CODE
{
STATUS_CODE_OK = 0,
STATUS_CODE_NOT_OK,
STATUS_CODE_VIRTUAL_FUNCTION,
STATUS_CODE_INVALID_PARAMENTER,
STATUS_CODE_END
};
```
| 枚举名 | 字符串 | 描述 |
| ------ | :------------------------------- | --------- |
| STATUS_CODE_OK | STATUS_CODE_OK | 成功 |
| STATUS_CODE_NOT_OK | STATUS_CODE_NOT_OK | 失败 |
| STATUS_CODE_VIRTUAL_FUNCTION | STATUS_CODE_VIRTUAL_FUNCTION | 抽象接口，提示抽象接口未实例化 |
| STATUS_CODE_INVALID_PARAMENTER | STATUS_CODE_INVALID_PARAMENTER | 无效的参数 |
| STATUS_CODE_END | STATUS_CODE_END | 结束，无意义 |
| 其它 | ？ | 其它状态码在各自模块定义 |
###### 1.4.3.4.3.3. 已知漏洞
&emsp;&emsp;状态码在代码层面是存在重复的可能性的，代码逻辑在使用状态码枚举值时，可能会出现逻辑错误。
* 解决方案
在使用状态码进行逻辑判断时，使用状态码枚举值的字符串。
Example:
```
static inline bool StatusCodeEqual(const StatusCode code, const char *value)
```
##### 1.4.3.4.4. 系统标准接口库
&emsp;&emsp;对系统标准接口的套壳封装，主要是为了对系统标准打桩满足测试需求。
&emsp;&emsp;使用普通的C语言接口封装即可，通过使用gcc编译参数在Linux x86系统中满足打桩需求，在交叉编译（担心工具链兼容问题）测试程序中无法对系统标准接口进行打桩。
##### 1.4.3.4.5. 通用配置库
###### 1.4.3.4.5.1. 通用配置库概述
&emsp;&emsp;配置库负责管理软件配置参数，对配置数据进行设置 / 获取 / 存储 / 备份 / 升级等功能；通用配置库不限制使用场景，是一个通用的配置文件管理库。
###### 1.4.3.4.5.2. 配置库设计模式
&emsp;&emsp;对外提供C语言接口，内部不局限使用C或者C++。整个软件唯一可以直接操作文件系统配置文件的库。配置库可以理解为简单的三方库的接口直接封装，使用多态单例设计模式实现静态或者动态切换三方库的使用。
**基本功能**
1. 使用**三方库**保存明文格式的配置文件到文件系统；
2. 可注册回调函数，监听文件的操作事件；
3. 使用字符串名字key + 值的方式管理配置文件，作为通用的配置文件管理库；
###### 1.4.3.4.5.3. 开源库
两种方案：
1. 使用libconfig作为文件操作的开源库，实现文件和数据的读 / 写。
2. 使用sqlite3作为文件操作的开源库，作为数据库文件处理。
###### 1.4.3.4.5.4. 通用配置库类图
&emsp;&emsp;多态单例设计模式，main线程静态链接多态库。
```mermaid
classDiagram
i_config_manager <.. config_manager:实现
config_manager --> libconfig开源库:依赖
i_config_manager <.. sqlite_manager:实现
sqlite_manager --> sqlite3数据库:依赖
```
###### 1.4.3.4.5.5. 备份机制
&emsp;&emsp;备份数据用于数据异常时可还原旧数据。
方案选择：
1. 出厂默认配置文件为只读文件，在数据破坏时还原；
###### 1.4.3.4.5.6. 升级机制
&emsp;&emsp;程序升级后配置数据发生增 / 删时如何兼容和还原。
##### 1.4.3.4.6. 串口功能模块
&emsp;&emsp;串口的打开 / 关闭 / 数据读 / 数据写 功能。
###### 1.4.3.4.6.1. 串口开源库
使用下述开源库对串口数据进行收发。
```
https://gitee.com/RT-Thread-Mirror/TinyFrame
```
##### 1.4.3.4.7. MCU协议库
&emsp;&emsp;负责MCU通信协议的组包 / 拆包 / 事件转换。
###### 1.4.3.4.7.1. MCU协议库设计模式
&emsp;&emsp;基于C语言的多态单例设计模式。
###### 1.4.3.4.7.2. 协议数据结构
##### 1.4.3.4.8. 多进程通讯库
&emsp;&emsp;负责多进程之间的数据交换。使用local socket方式实现。
##### 1.4.3.4.9. 多进程协议库
&emsp;&emsp;负责IPC应用和媒体进程之间的协议组包 / 拆包，在协议和业务之间进行转换接口的封装。
## 1.5. 生产测试/研发调试
&emsp;&emsp;基于公版代码派生出来的特定的定制版本，用于辅助生产和测试。
## 1.6. 自动化测试
### 1.6.1. 自动化测试概述
&emsp;&emsp;自动化测试是该产品设计的一大特点，需要严格执行。自动化测试指使用纯代码对业务设计进行测试用例设计，实现业务集成测试的能力。
### 1.6.2. 自动化测试规范
1. 每个源码文件在开发时，均要写调试的example，用于验证该文件的接口功能；测试文件的命名规则为：文件名 + “_Test.c(pp)”;
例如:
* C语言：log_impl.c对应的测试文件为log_impl_Test.cpp;
* C++:LogImpl.cpp对应的测试文件为LogImpl_Test.cpp;
## 1.7. 编码规范
1. 文件命名统一使用大驼峰命名规则；
2. 混合多态单例的C++抽象接口头文件需要有Cpp关键字标识；
3. 多单单例的头文件 / 类名 统一使用“I”前缀，interface的单词首字母；
4. 抽象对象接口类统一使用“V”前缀， virtual的单词首字母；
5. 所有函数统一使用大驼峰命名规则；
6. 其它遵循华为的编码规范要求；
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