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micropython/py/emitthumb.c

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C
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#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdint.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <assert.h>
#include "misc.h"
#include "lexer.h"
#include "machine.h"
#include "parse.h"
#include "scope.h"
#include "runtime.h"
#include "emit.h"
#include "asmthumb.h"
#ifdef EMIT_DO_THUMB
#define REG_LOCAL_1 (REG_R4)
#define REG_LOCAL_2 (REG_R5)
#define REG_LOCAL_3 (REG_R6)
#define REG_TEMP (REG_R7)
#define REG_LOCAL_NUM (3)
typedef enum {
NEED_TO_PUSH_NOTHING,
NEED_TO_PUSH_REG,
NEED_TO_PUSH_I32,
} need_to_push_t;
struct _emitter_t {
int pass;
int stack_start;
int stack_size;
bool last_emit_was_return_value;
need_to_push_t need_to_push;
int last_reg;
int32_t last_i32;
scope_t *scope;
asm_thumb_t *as;
bool do_native_types;
};
emitter_t *emit_new() {
emitter_t *emit = m_new(emitter_t, 1);
emit->as = asm_thumb_new();
emit->do_native_types = true;
return emit;
}
void emit_start_pass(emitter_t *emit, pass_kind_t pass, scope_t *scope) {
emit->pass = pass;
emit->stack_start = 0;
emit->stack_size = 0;
emit->last_emit_was_return_value = false;
emit->need_to_push = NEED_TO_PUSH_NOTHING;
emit->scope = scope;
if (pass == PASS_1) {
scope->unique_code_id = rt_get_new_unique_code_id();
}
asm_thumb_start_pass(emit->as, pass);
// entry to function
int num_locals = 0;
if (pass > PASS_1) {
num_locals = scope->num_locals - REG_LOCAL_NUM;
if (num_locals < 0) {
num_locals = 0;
}
emit->stack_start = num_locals;
num_locals += scope->stack_size;
}
asm_thumb_entry(emit->as, num_locals);
// initialise locals from parameters
for (int i = 0; i < scope->num_params; i++) {
if (i == 0) {
asm_thumb_mov_reg_reg(emit->as, REG_LOCAL_1, REG_ARG_1);
} else if (i == 1) {
asm_thumb_mov_reg_reg(emit->as, REG_LOCAL_2, REG_ARG_2);
} else if (i == 2) {
asm_thumb_mov_reg_reg(emit->as, REG_LOCAL_3, REG_ARG_3);
} else if (i == 3) {
asm_thumb_mov_local_reg(emit->as, i - REG_LOCAL_NUM, REG_ARG_4);
} else {
// TODO not implemented
assert(0);
}
}
asm_thumb_mov_reg_i32(emit->as, REG_R7, (machine_uint_t)rt_fun_table);
}
void emit_end_pass(emitter_t *emit) {
if (!emit->last_emit_was_return_value) {
asm_thumb_exit(emit->as);
}
asm_thumb_end_pass(emit->as);
// check stack is back to zero size
if (emit->stack_size != 0) {
printf("ERROR: stack size not back to zero; got %d\n", emit->stack_size);
}
if (emit->pass == PASS_3) {
py_fun_t f = asm_thumb_get_code(emit->as);
rt_assign_native_code(emit->scope->unique_code_id, f, asm_thumb_get_code_size(emit->as), emit->scope->num_params);
}
}
bool emit_last_emit_was_return_value(emitter_t *emit) {
return emit->last_emit_was_return_value;
}
int emit_get_stack_size(emitter_t *emit) {
return emit->stack_size;
}
void emit_set_stack_size(emitter_t *emit, int size) {
emit->stack_size = size;
}
static void adjust_stack(emitter_t *emit, int stack_size_delta) {
emit->stack_size += stack_size_delta;
assert(emit->stack_size >= 0);
if (emit->pass > PASS_1 && emit->stack_size > emit->scope->stack_size) {
emit->scope->stack_size = emit->stack_size;
}
}
static void stack_settle(emitter_t *emit) {
switch (emit->need_to_push) {
case NEED_TO_PUSH_NOTHING:
break;
case NEED_TO_PUSH_REG:
asm_thumb_mov_local_reg(emit->as, emit->stack_start + emit->stack_size, emit->last_reg);
adjust_stack(emit, 1);
break;
case NEED_TO_PUSH_I32:
asm_thumb_mov_reg_i32_optimised(emit->as, REG_R0, emit->last_i32);
asm_thumb_mov_local_reg(emit->as, emit->stack_start + emit->stack_size, REG_R0);
adjust_stack(emit, 1);
break;
}
emit->need_to_push = NEED_TO_PUSH_NOTHING;
}
static void emit_pre_raw(emitter_t *emit, int stack_size_delta) {
adjust_stack(emit, stack_size_delta);
emit->last_emit_was_return_value = false;
}
static void emit_pre(emitter_t *emit) {
stack_settle(emit);
emit_pre_raw(emit, 0);
}
static void emit_pre_pop_reg(emitter_t *emit, int reg_dest) {
switch (emit->need_to_push) {
case NEED_TO_PUSH_NOTHING:
asm_thumb_mov_reg_local(emit->as, reg_dest, emit->stack_start + emit->stack_size - 1);
emit_pre_raw(emit, -1);
break;
case NEED_TO_PUSH_REG:
emit_pre_raw(emit, 0);
if (emit->last_reg != reg_dest) {
asm_thumb_mov_reg_reg(emit->as, reg_dest, emit->last_reg);
}
break;
case NEED_TO_PUSH_I32:
emit_pre_raw(emit, 0);
asm_thumb_mov_reg_i32_optimised(emit->as, reg_dest, emit->last_i32);
break;
}
emit->need_to_push = NEED_TO_PUSH_NOTHING;
}
static void emit_pre_pop_reg_reg(emitter_t *emit, int rega, int regb) {
emit_pre_pop_reg(emit, rega);
asm_thumb_mov_reg_local(emit->as, regb, emit->stack_start + emit->stack_size - 1);
adjust_stack(emit, -1);
}
static void emit_pre_pop_reg_reg_reg(emitter_t *emit, int rega, int regb, int regc) {
emit_pre_pop_reg(emit, rega);
asm_thumb_mov_reg_local(emit->as, regb, emit->stack_start + emit->stack_size - 1);
asm_thumb_mov_reg_local(emit->as, regc, emit->stack_start + emit->stack_size - 2);
adjust_stack(emit, -2);
}
static void emit_post(emitter_t *emit) {
}
static void emit_post_push_reg(emitter_t *emit, int reg) {
emit->need_to_push = NEED_TO_PUSH_REG;
emit->last_reg = reg;
}
static void emit_post_push_i32(emitter_t *emit, int32_t i32) {
emit->need_to_push = NEED_TO_PUSH_I32;
emit->last_i32 = i32;
}
static void emit_post_push_reg_reg(emitter_t *emit, int rega, int regb) {
asm_thumb_mov_local_reg(emit->as, emit->stack_start + emit->stack_size, rega);
emit->need_to_push = NEED_TO_PUSH_REG;
emit->last_reg = regb;
adjust_stack(emit, 1);
}
static void emit_post_push_reg_reg_reg(emitter_t *emit, int rega, int regb, int regc) {
asm_thumb_mov_local_reg(emit->as, emit->stack_start + emit->stack_size, rega);
asm_thumb_mov_local_reg(emit->as, emit->stack_start + emit->stack_size + 1, regb);
asm_thumb_mov_local_reg(emit->as, emit->stack_start + emit->stack_size + 2, regc);
adjust_stack(emit, 3);
}
static void emit_post_push_reg_reg_reg_reg(emitter_t *emit, int rega, int regb, int regc, int regd) {
asm_thumb_mov_local_reg(emit->as, emit->stack_start + emit->stack_size, rega);
asm_thumb_mov_local_reg(emit->as, emit->stack_start + emit->stack_size + 1, regb);
asm_thumb_mov_local_reg(emit->as, emit->stack_start + emit->stack_size + 2, regc);
asm_thumb_mov_local_reg(emit->as, emit->stack_start + emit->stack_size + 3, regd);
adjust_stack(emit, 4);
}
static void emit_get_stack_pointer_to_reg_for_pop(emitter_t *emit, int reg_dest, int n_pop) {
asm_thumb_mov_reg_local_addr(emit->as, reg_dest, emit->stack_start + emit->stack_size - 1);
adjust_stack(emit, -n_pop);
}
static void emit_get_stack_pointer_to_reg_for_push(emitter_t *emit, int reg_dest, int n_push) {
asm_thumb_mov_reg_local_addr(emit->as, reg_dest, emit->stack_start + emit->stack_size + n_push - 1);
adjust_stack(emit, n_push);
}
static void emit_call(emitter_t *emit, rt_fun_kind_t fun_kind) {
asm_thumb_bl_ind(emit->as, rt_fun_table[fun_kind], fun_kind, REG_R3);
}
static void emit_call_with_i32_arg(emitter_t *emit, rt_fun_kind_t fun_kind, int32_t arg_val, int arg_reg) {
asm_thumb_mov_reg_i32_optimised(emit->as, arg_reg, arg_val);
asm_thumb_bl_ind(emit->as, rt_fun_table[fun_kind], fun_kind, REG_R3);
}
int emit_label_new(emitter_t *emit) {
return asm_thumb_label_new(emit->as);
}
void emit_label_assign(emitter_t *emit, int l) {
asm_thumb_label_assign(emit->as, l);
}
void emit_import_name(emitter_t *emit, qstr qstr) {
assert(0);
}
void emit_import_from(emitter_t *emit, qstr qstr) {
assert(0);
}
void emit_import_star(emitter_t *emit) {
assert(0);
}
void emit_load_const_tok(emitter_t *emit, py_token_kind_t tok) {
emit_pre(emit);
py_obj_t o;
switch (tok) {
case PY_TOKEN_KW_NONE: o = py_const_none; break;
case PY_TOKEN_KW_FALSE: o = py_const_false; break;
case PY_TOKEN_KW_TRUE: o = py_const_true; break;
default: assert(0); o = 0; // shouldn't happen
}
emit_post_push_i32(emit, (machine_uint_t)o);
}
void emit_load_const_small_int(emitter_t *emit, int arg) {
emit_pre(emit);
if (emit->do_native_types) {
emit_post_push_i32(emit, arg);
} else {
emit_post_push_i32(emit, (arg << 1) | 1);
}
}
void emit_load_const_int(emitter_t *emit, qstr qstr) {
assert(0);
}
void emit_load_const_dec(emitter_t *emit, qstr qstr) {
assert(0);
}
void emit_load_const_id(emitter_t *emit, qstr qstr) {
assert(0);
}
void emit_load_const_str(emitter_t *emit, qstr qstr, bool bytes) {
emit_pre(emit);
emit_call_with_i32_arg(emit, RT_F_LOAD_CONST_STR, qstr, REG_ARG_1);
emit_post_push_reg(emit, REG_RET);
}
void emit_load_const_verbatim_start(emitter_t *emit) {
assert(0);
}
void emit_load_const_verbatim_int(emitter_t *emit, int val) {
assert(0);
}
void emit_load_const_verbatim_str(emitter_t *emit, const char *str) {
assert(0);
}
void emit_load_const_verbatim_strn(emitter_t *emit, const char *str, int len) {
assert(0);
}
void emit_load_const_verbatim_quoted_str(emitter_t *emit, qstr qstr, bool bytes) {
assert(0);
}
void emit_load_const_verbatim_end(emitter_t *emit) {
assert(0);
}
void emit_load_fast(emitter_t *emit, qstr qstr, int local_num) {
emit_pre(emit);
if (local_num == 0) {
emit_post_push_reg(emit, REG_LOCAL_1);
} else if (local_num == 1) {
emit_post_push_reg(emit, REG_LOCAL_2);
} else if (local_num == 2) {
emit_post_push_reg(emit, REG_LOCAL_3);
} else {
asm_thumb_mov_reg_local(emit->as, REG_R0, local_num - 1);
emit_post_push_reg(emit, REG_R0);
}
}
void emit_load_name(emitter_t *emit, qstr qstr) {
emit_pre(emit);
emit_call_with_i32_arg(emit, RT_F_LOAD_NAME, qstr, REG_ARG_1);
emit_post_push_reg(emit, REG_RET);
}
void emit_load_global(emitter_t *emit, qstr qstr) {
emit_pre(emit);
emit_call_with_i32_arg(emit, RT_F_LOAD_GLOBAL, qstr, REG_ARG_1);
emit_post_push_reg(emit, REG_RET);
}
void emit_load_deref(emitter_t *emit, qstr qstr) {
assert(0);
}
void emit_load_closure(emitter_t *emit, qstr qstr) {
assert(0);
}
void emit_load_attr(emitter_t *emit, qstr qstr) {
emit_pre_pop_reg(emit, REG_ARG_1); // arg1 = base
emit_call_with_i32_arg(emit, RT_F_LOAD_ATTR, qstr, REG_ARG_2); // arg2 = attribute name
emit_post_push_reg(emit, REG_RET);
}
void emit_load_method(emitter_t *emit, qstr qstr) {
emit_pre_pop_reg(emit, REG_ARG_1); // arg1 = base
emit_get_stack_pointer_to_reg_for_push(emit, REG_ARG_3, 2); // arg3 = dest ptr
emit_call_with_i32_arg(emit, RT_F_LOAD_METHOD, qstr, REG_ARG_2); // arg2 = method name
}
void emit_load_build_class(emitter_t *emit) {
assert(0);
} // basically load __build_class__ from builtins
void emit_store_fast(emitter_t *emit, qstr qstr, int local_num) {
if (local_num == 0) {
emit_pre_pop_reg(emit, REG_LOCAL_1);
} else if (local_num == 1) {
emit_pre_pop_reg(emit, REG_LOCAL_2);
} else if (local_num == 2) {
emit_pre_pop_reg(emit, REG_LOCAL_3);
} else {
emit_pre_pop_reg(emit, REG_R0);
asm_thumb_mov_local_reg(emit->as, local_num - 1, REG_R0);
}
emit_post(emit);
}
void emit_store_name(emitter_t *emit, qstr qstr) {
emit_pre_pop_reg(emit, REG_ARG_2);
emit_call_with_i32_arg(emit, RT_F_STORE_NAME, qstr, REG_ARG_1); // arg1 = name
emit_post(emit);
}
void emit_store_global(emitter_t *emit, qstr qstr) {
assert(0);
}
void emit_store_deref(emitter_t *emit, qstr qstr) {
assert(0);
}
void emit_store_attr(emitter_t *emit, qstr qstr) {
assert(0);
}
void emit_store_locals(emitter_t *emit) {
assert(0);
}
void emit_store_subscr(emitter_t *emit) {
emit_pre_pop_reg_reg_reg(emit, REG_ARG_2, REG_ARG_1, REG_ARG_3); // index, base, value to store
emit_call(emit, RT_F_STORE_SUBSCR);
}
void emit_delete_fast(emitter_t *emit, qstr qstr, int local_num) {
assert(0);
}
void emit_delete_name(emitter_t *emit, qstr qstr) {
assert(0);
}
void emit_delete_global(emitter_t *emit, qstr qstr) {
assert(0);
}
void emit_delete_deref(emitter_t *emit, qstr qstr) {
assert(0);
}
void emit_delete_attr(emitter_t *emit, qstr qstr) {
assert(0);
}
void emit_delete_subscr(emitter_t *emit) {
assert(0);
}
void emit_dup_top(emitter_t *emit) {
emit_pre_pop_reg(emit, REG_R0);
emit_post_push_reg_reg(emit, REG_R0, REG_R0);
}
void emit_dup_top_two(emitter_t *emit) {
emit_pre_pop_reg_reg(emit, REG_R0, REG_R1);
emit_post_push_reg_reg_reg_reg(emit, REG_R1, REG_R0, REG_R1, REG_R0);
}
void emit_pop_top(emitter_t *emit) {
emit_pre_pop_reg(emit, REG_R0);
emit_post(emit);
}
void emit_rot_two(emitter_t *emit) {
assert(0);
}
void emit_rot_three(emitter_t *emit) {
emit_pre_pop_reg_reg_reg(emit, REG_R0, REG_R1, REG_R2);
emit_post_push_reg_reg_reg(emit, REG_R0, REG_R2, REG_R1);
}
void emit_jump(emitter_t *emit, int label) {
emit_pre(emit);
asm_thumb_b_label(emit->as, label);
emit_post(emit);
}
void emit_pop_jump_if_false(emitter_t *emit, int label) {
if (emit->do_native_types) {
emit_pre_pop_reg(emit, REG_RET);
asm_thumb_cmp_reg_bz_label(emit->as, REG_RET, label);
emit_post(emit);
} else {
emit_pre_pop_reg(emit, REG_ARG_1);
emit_call(emit, RT_F_IS_TRUE);
asm_thumb_cmp_reg_bz_label(emit->as, REG_RET, label);
emit_post(emit);
}
}
void emit_pop_jump_if_true(emitter_t *emit, int label) {
assert(0);
}
void emit_jump_if_true_or_pop(emitter_t *emit, int label) {
assert(0);
}
void emit_jump_if_false_or_pop(emitter_t *emit, int label) {
assert(0);
}
void emit_setup_loop(emitter_t *emit, int label) {
emit_pre(emit);
emit_post(emit);
}
void emit_break_loop(emitter_t *emit, int label) {
assert(0);
}
void emit_continue_loop(emitter_t *emit, int label) {
assert(0);
}
void emit_setup_with(emitter_t *emit, int label) {
assert(0);
}
void emit_with_cleanup(emitter_t *emit) {
assert(0);
}
void emit_setup_except(emitter_t *emit, int label) {
assert(0);
}
void emit_setup_finally(emitter_t *emit, int label) {
assert(0);
}
void emit_end_finally(emitter_t *emit) {
assert(0);
}
void emit_get_iter(emitter_t *emit) {
assert(0);
} // tos = getiter(tos)
void emit_for_iter(emitter_t *emit, int label) {
assert(0);
}
void emit_for_iter_end(emitter_t *emit) {
assert(0);
}
void emit_pop_except(emitter_t *emit) {
assert(0);
}
void emit_unary_op(emitter_t *emit, rt_unary_op_t op) {
emit_pre_pop_reg(emit, REG_ARG_2);
emit_call_with_i32_arg(emit, RT_F_UNARY_OP, op, REG_ARG_1);
emit_post_push_reg(emit, REG_RET);
}
void emit_build_tuple(emitter_t *emit, int n_args) {
assert(0);
}
void emit_build_list(emitter_t *emit, int n_args) {
emit_pre(emit);
emit_get_stack_pointer_to_reg_for_pop(emit, REG_ARG_2, n_args); // pointer to items in reverse order
emit_call_with_i32_arg(emit, RT_F_BUILD_LIST, n_args, REG_ARG_1);
emit_post_push_reg(emit, REG_RET); // new list
}
void emit_list_append(emitter_t *emit, int list_index) {
assert(0);
}
void emit_build_map(emitter_t *emit, int n_args) {
emit_pre(emit);
emit_call_with_i32_arg(emit, RT_F_BUILD_MAP, n_args, REG_ARG_1);
emit_post_push_reg(emit, REG_RET); // new map
}
void emit_store_map(emitter_t *emit) {
emit_pre_pop_reg_reg_reg(emit, REG_ARG_2, REG_ARG_3, REG_ARG_1); // key, value, map
emit_call(emit, RT_F_STORE_MAP);
emit_post_push_reg(emit, REG_RET); // map
}
void emit_map_add(emitter_t *emit, int map_index) {
assert(0);
}
void emit_build_set(emitter_t *emit, int n_args) {
emit_pre(emit);
emit_get_stack_pointer_to_reg_for_pop(emit, REG_ARG_2, n_args); // pointer to items in reverse order
emit_call_with_i32_arg(emit, RT_F_BUILD_SET, n_args, REG_ARG_1);
emit_post_push_reg(emit, REG_RET); // new set
}
void emit_set_add(emitter_t *emit, int set_index) {
assert(0);
}
void emit_build_slice(emitter_t *emit, int n_args) {
assert(0);
}
void emit_unpack_sequence(emitter_t *emit, int n_args) {
assert(0);
}
void emit_unpack_ex(emitter_t *emit, int n_left, int n_right) {
assert(0);
}
void emit_make_function(emitter_t *emit, scope_t *scope, int n_dict_params, int n_default_params) {
assert(n_default_params == 0 && n_dict_params == 0);
emit_pre(emit);
emit_call_with_i32_arg(emit, RT_F_MAKE_FUNCTION_FROM_ID, scope->unique_code_id, REG_ARG_1);
emit_post_push_reg(emit, REG_RET);
}
void emit_make_closure(emitter_t *emit, scope_t *scope, int n_dict_params, int n_default_params) {
assert(0);
}
void emit_call_function(emitter_t *emit, int n_positional, int n_keyword, bool have_star_arg, bool have_dbl_star_arg) {
assert(n_keyword == 0 && !have_star_arg && !have_dbl_star_arg);
if (n_positional == 0) {
emit_pre_pop_reg(emit, REG_ARG_1); // the function
emit_call(emit, RT_F_CALL_FUNCTION_0);
} else if (n_positional == 1) {
emit_pre_pop_reg_reg(emit, REG_ARG_2, REG_ARG_1); // the single argument, the function
emit_call(emit, RT_F_CALL_FUNCTION_1);
} else if (n_positional == 2) {
emit_pre_pop_reg_reg_reg(emit, REG_ARG_3, REG_ARG_2, REG_ARG_1); // the second argument, the first argument, the function
emit_call(emit, RT_F_CALL_FUNCTION_2);
} else {
assert(0);
}
emit_post_push_reg(emit, REG_RET);
}
void emit_call_method(emitter_t *emit, int n_positional, int n_keyword, bool have_star_arg, bool have_dbl_star_arg) {
assert(n_keyword == 0 && !have_star_arg && !have_dbl_star_arg);
if (n_positional == 0) {
emit_pre_pop_reg_reg(emit, REG_ARG_2, REG_ARG_1); // the self object (or NULL), the method
emit_call(emit, RT_F_CALL_METHOD_1);
} else if (n_positional == 1) {
emit_pre_pop_reg_reg_reg(emit, REG_ARG_3, REG_ARG_2, REG_ARG_1); // the first argument, the self object (or NULL), the method
emit_call(emit, RT_F_CALL_METHOD_2);
} else {
assert(0);
}
emit_post_push_reg(emit, REG_RET);
}
void emit_pop_block(emitter_t *emit) {
emit_pre(emit);
emit_post(emit);
}
void emit_binary_op(emitter_t *emit, rt_binary_op_t op) {
if (emit->do_native_types) {
emit_pre_pop_reg_reg(emit, REG_ARG_2, REG_ARG_1);
asm_thumb_add_reg_reg_reg(emit->as, REG_RET, REG_ARG_1, REG_ARG_2);
emit_post_push_reg(emit, REG_RET);
} else {
emit_pre_pop_reg_reg(emit, REG_ARG_3, REG_ARG_2);
emit_call_with_i32_arg(emit, RT_F_BINARY_OP, op, REG_ARG_1);
emit_post_push_reg(emit, REG_RET);
}
}
void emit_compare_op(emitter_t *emit, rt_compare_op_t op) {
if (emit->do_native_types) {
emit_pre_pop_reg_reg(emit, REG_ARG_2, REG_ARG_1);
asm_thumb_cmp_reg_reg(emit->as, REG_ARG_1, REG_ARG_2);
asm_thumb_ite_ge(emit->as);
asm_thumb_mov_reg_i8(emit->as, REG_RET, 0); // if r0 >= r1
asm_thumb_mov_reg_i8(emit->as, REG_RET, 1); // if r0 < r1
emit_post_push_reg(emit, REG_RET);
} else {
emit_pre_pop_reg_reg(emit, REG_ARG_3, REG_ARG_2);
emit_call_with_i32_arg(emit, RT_F_COMPARE_OP, op, REG_ARG_1);
emit_post_push_reg(emit, REG_RET);
}
}
void emit_return_value(emitter_t *emit) {
emit_pre_pop_reg(emit, REG_RET);
emit->last_emit_was_return_value = true;
//asm_thumb_call_ind(emit->as, 0, REG_R0); to seg fault for debugging with gdb
asm_thumb_exit(emit->as);
}
void emit_raise_varargs(emitter_t *emit, int n_args) {
assert(0);
}
void emit_yield_value(emitter_t *emit) {
assert(0);
}
void emit_yield_from(emitter_t *emit) {
assert(0);
}
#endif // EMIT_DO_THUMB
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