CN109313425B - 可编程逻辑控制器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的可编程逻辑控制器具有连接判定部(124)，连接判定部(124)判别是否连接有非易失性存储装置，在连接有非易失性存储装置的情况下，将储存于非易失性存储装置的数据作为设备值或参数值使用而开始控制对象设备的控制。

Description

可编程逻辑控制器

技术领域

本发明涉及可编程逻辑控制器(PLC：Programmable Logic Controller)。

背景技术

作为工业用机械等的控制装置使用的可编程逻辑控制器(以下，记载为PLC)由基本单元和在基本单元上配置的各种单元构成。具体而言，将下述各种单元安装于基本单元而构成PLC，即，向其他单元供给电源的电源单元、对与PLC连接的控制对象设备进行控制的CPU(Central Processing Unit)单元、将来自安装于生产装置及设备装置的传感器等的信号输入的输入单元、向致动器等输出控制输出的输出单元、用于与通信网络连接的网络单元等。

构成PLC的上述各种单元中的CPU单元一边对存储器所保存的在设备的控制中使用的设备值及参数值(以下，将它们汇总记载为数据)进行适当更新一边进行设备的控制。设备值是表示控制对象设备的状态的物理量。迄今为止的PLC通常为如下结构，即，由于向存储器的访问速度、即向存储器写入数据的速度及从存储器读取数据的速度的关系，由能够进行高速的存储器访问的易失性存储器来保存在控制动作中更新的数据，PLC具有防止由突然的断电等导致的数据的消失的备份用电池。另外，存储器访问速度比易失性存储器慢的非易失性存储器通常用于易失性存储器所保存的数据的备份(例如，专利文献1)。

专利文献1：日本特开平8-185208号公报

发明内容

在具有备份用电池的结构的情况下，需要定期地确认电池的消耗及老化，根据需要更换为新的电池，需要电池的费用及维护作业。另外，在电池发生了故障的情况下数据会消失。因此，期望实现下述CPU单元，即，在实现无电池化、即不需要备份用电池的结构的同时，还能够防止数据消失。CPU单元的存储器需要考虑写入速度、容量、可靠性等。通过使用非易失性存储器，从而能够实现CPU单元的无电池化，但能够用于CPU单元的非易失性存储器、即满足CPU单元的存储器所要求的规格的非易失性存储器在现阶段是昂贵的。因此，无电池单元本身昂贵，从成本的方面出发使用并非无电池的单元的用户多。另外，就部件的价格而言，越是在市场中流通越变得廉价，因此预想在现阶段昂贵的非易失性存储器将来会变得廉价，能够低价格化地实现无电池结构的CPU单元。即，预想将来能够用于CPU单元的非易失性存储器的成本会比将易失性存储器和数据备份用电池组合而使用的情况下的成本低。

本发明是鉴于上述情况而提出的，其目的在于得到将来能够变更为无电池结构的可编程逻辑控制器。

为了解决上述课题而实现目的，本发明涉及的可编程逻辑控制器具有电池连接部，该电池连接部用于连接易失性存储装置所保存的数据的备份用的电池。另外，可编程逻辑控制器判别是连接有所述易失性存储装置或非易失性存储装置中的任一者还是连接有所述易失性存储装置以及所述非易失性存储装置这两者，根据非易失性存储装置和所述易失性存储装置中的所连接的存储装置，变更将用于对控制对象设备进行控制的设备值或参数值读出的存储装置。另外，可编程逻辑控制器使用变更后的存储装置所存储的所述设备值或所述参数值而对控制对象设备进行控制。

发明的效果

本发明涉及的可编程逻辑控制器实现下述效果：能够从具有数据备份用电池的结构变更为无电池的结构。

附图说明

图1是表示PLC的结构例的图，该PLC具有本发明的实施方式1涉及的单元。

图2是表示实施方式1涉及的CPU单元的结构例的图。

图3是表示实施方式1涉及的CPU单元的动作例的流程图。

图4是表示在实施方式1涉及的CPU单元搭载有易失性存储器及非易失性存储器的情况下的动作例的流程图。

图5是表示实施方式2涉及的CPU单元的结构例的图。

具体实施方式

下面，基于附图对本发明的实施方式涉及的可编程逻辑控制器进行详细说明。此外，本发明并不限定于本实施方式。

实施方式1.

图1是表示PLC的结构例的图，该PLC具有本发明的实施方式1涉及的单元。PLC 1具有：基本单元10，其将用于实现生产设备所要求的功能的各种单元电连接；以及与基本单元10连接的各种单元即电源单元11、CPU单元12、输入单元13、输出单元14及网络单元15。有时也将多个相同种类的单元与1个基本单元连接。此外，图1所示的各种单元为一个例子。

图2是表示实施方式1涉及的CPU单元12的结构例的图。CPU单元12也称为控制单元，具有：存储器连接部120；控制部121，其对与输出单元14连接的致动器等控制对象设备进行控制；存储器122，其对在控制对象设备的控制动作中由控制部121更新的数据进行保存；以及电池连接部123。CPU单元12为本发明涉及的单元。

此外，存储器122所保存的数据为设备值及参数值。

存储器连接部120是为了将与存储器122不同的存储器搭载于CPU单元12而设置的。作为存储器连接部120，可以例示在基板上设置的焊盘。控制部121通过具有小容量的运算用内部存储器的处理器即信息处理装置执行PLC的定序程序而实现。存储器122为易失性存储器，控制部121对在控制对象设备的控制动作中使用的数据进行保存。然而，设想的是如下结构，即，将来由与存储器连接部120连接的非易失性存储器对在存储器122中保存的设备值及参数值这样的数据进行保存。即，设想的是，设为不需要存储器122的备份用电池的无电池结构，以使由经由存储器连接部120与控制部121连接的非易失性存储器对设备值及参数这样的数据进行保存。还可以设为在将非易失性存储器连接至存储器连接部120的情况下，除了存储器122的备份用电池以外，将存储器122也拆除的结构的CPU单元12。易失性存储器为易失性存储装置，非易失性存储器为非易失性存储装置。

电池连接部123是用于对存储器122所保存的数据的备份用的电池进行连接的机构，由连接器等构成。此外，与数据备份用电池同样地，针对存储器122，也可以设为相对于CPU单元12能够拆装的结构。即，也可以设为下述结构：控制部121及存储器122安装于彼此不同的基板，经由连接器等连接机构将控制部121和存储器122连接。

控制部121包含连接判定部124，该连接判定部124对所连接的存储器的类型、即安装于CPU单元12的存储器的类型进行判别。连接判定部124对下述情况进行判别，即，是否连接有作为易失性存储器的存储器122、以及是否经由存储器连接部120连接有非易失性存储器。

图3是表示实施方式1涉及的CPU单元12的动作例的流程图，具体而言，示出控制部121开始进行控制对象设备的定序控制时执行的动作的动作例。在以下的说明中，控制动作是指通过定序控制对控制对象设备进行控制的动作。

如果作业者进行图2中省略了记载的操作开关等的操作而指示控制动作的开始，则CPU单元12的控制部121执行图3所示的处理。

控制部121如果检测出控制动作的开始指示，则确认向存储器连接部120的存储器的连接(步骤S11)，在连接有非易失性存储器且未连接易失性存储器的情况下(步骤S12：Yes，步骤S15：No)，开始进行使用了在非易失性存储器中保存的数据的定序控制(步骤S17)。连接有非易失性存储器的情况是指，非易失性存储器与存储器连接部120连接的情况。连接有易失性存储器的状态是指，搭载有存储器122的状态。另外，在连接有非易失性存储器且还连接有易失性存储器的情况下(步骤S12：Yes，步骤S15：Yes)，控制部121执行将在易失性存储器中保存的数据废弃的清除处理(步骤S16)。具体而言，控制部121通过将作为易失性存储器的存储器122清零，从而将所保存的数据废弃。如果在易失性存储器中保存的数据的废弃结束，则控制部121开始进行使用了在非易失性存储器中保存的数据的定序控制(步骤S17)。

此外，控制部121在连接有易失性存储器及非易失性存储器这两者的情况下，定序控制开始时使用在非易失性存储器中保存的数据，但对于之后进行更新后的数据，则储存至易失性存储器及非易失性存储器这两者。即，控制部121在开始定序控制时，首先，从非易失性存储器读取在设备的控制中使用的设备值及参数值这样的数据，将所读取的数据写入至易失性存储器。接下来，控制部121使用易失性存储器所保存的数据而进行定序控制，对易失性存储器所保存的数据进行适当更新。对于连接有易失性存储器及非易失性存储器这两者的情况下的控制部121的动作，另行说明。

控制部121在未连接非易失性存储器且连接有易失性存储器的情况下(步骤S12：No，步骤S13：Yes)，开始进行使用了在易失性存储器中保存的数据或初始值的定序控制(步骤S14)。作为使用初始值的情况，想到在易失性存储器内未保存数据的情况。设备值及参数值的初始值例如预先记述于控制部121的动作程序。

另外，控制部121在未连接非易失性存储器且也未连接易失性存储器的情况下(步骤S12：No，步骤S13：No)，不开始定序控制，而是结束动作。

图3所示的处理中的从步骤S11至S13及S15的处理由连接判定部124执行。作为连接判定部124对所连接的存储器的种类进行判断的方法，想到根据向存储器施加的电压进行判断的方法。在非易失性存储器与易失性存储器的动作电压不同的情况下，能够基于电压对存储器的类型进行判别。在动作电压相同的情况下，通过设为将上拉电阻或下拉电阻追加至以往的电路，根据电阻分割而对电压值进行变更的结构，从而能够对存储器的类型进行判别。另外，还想到下述方法，即，将表示类型的信息写入至存储器的特定区域，通过读取该信息来进行判断。

图3所示的动作既可以在CPU单元12启动之后，即，接通PLC 1的电源、开始向CPU单元12的电源供给之后的最初的定序控制开始时进行，也可以不限定于CPU单元12启动之后的最初的定序控制开始时，而是在开始定序控制时必须进行。另外，在设为将图3所示的动作限定于CPU单元12启动之后的最初的定序控制开始时进行的结构的情况下，控制部121也可以在从CPU单元12启动起直至开始最初的定序控制为止的期间预先执行从步骤S11至S13、S15、S16来确认存储器的连接状态。即，也可以是，如果CPU单元12启动，则控制部121自动地执行从步骤S11至S13、S15、S16。

近年来，随着非易失性存储器的性能提高，访问速度也不断高速化，针对迄今为止使用了易失性存储器而进行的生产设备等的定序控制，也研究了使用非易失性存储器对数据进行保存。也称为磁阻存储器的MRAM(Magnetoresistive Random Access Memory)为具有与DRAM(Dynamic Random Access Memory)及SRAM(Static Random Access Memory)这样的易失性存储器等同的存储器访问性能的非易失性存储器。在将MRAM或具有与其等同的性能的非易失性存储器连接于存储器连接部120的情况下，不需要作为易失性存储器的存储器122及数据备份用电池。另外，即使在将MRAM或具有与其等同的性能的非易失性存储器连接于存储器连接部120、且依然保留了存储器122的情况下，即，成为搭载了MRAM及存储器122这两者的状态，也不需要存储器122的数据备份用的电池。即，在MRAM或具有与其等同的性能的非易失性存储器连接于存储器连接部120的情况下，控制部121将在控制对象设备的控制中使用的数据写入至非易失性存储器，因此能够将数据备份用电池从CPU单元12拆除而设为无电池结构。另外，作为具有与MRAM等同的存储器访问性能的非易失性存储器，存在可变电阻型存储器(ReRAM：Resistive Random Access Memory)及铁电体存储器(FeRAM：Ferroelectric Random Access Memory)。也可以将它们作为与存储器连接部120连接的非易失性存储器使用。

此外，在将非易失性存储器安装于存储器连接部120之前，除了作为易失性存储器的存储器122以外，也可以搭载“容量小的非易失性存储器”。即，在图3的步骤S17中，也可以将“容量小的非易失性存储器”所保存的数据及已安装的非易失性存储器所保存的数据这两者作为参数值或设备值使用而开始控制。

图4是表示实施方式1涉及的CPU单元12的动作例的流程图，具体而言，示出了在将易失性存储器及非易失性存储器这两者搭载于CPU单元12的情况下，即在图3的步骤S15中成Yes的情况下的控制部121的动作例。在这里，控制部121在连接有易失性存储器及非易失性存储器这两者的情况下，在开始定序控制时使用在非易失性存储器中保存的数据，在开始定序控制之后将数据储存于易失性存储器。每当控制部121对控制对象设备进行控制时更新在易失性存储器储存的数据。图4所示的动作是以下述目的执行的动作，即，将开始定序控制时使用的非易失性存储器内的数据更新为最新的状态，以使得在定序控制开始时能够使用最新的数据。

CPU单元12的控制部121在执行图3所示的动作而判断为连接有易失性存储器及非易失性存储器这两者，开始控制动作即定序控制之后，对是否是非易失性存储器所保存的数据的更新定时(timing)进行确认(步骤S21)。控制部121通过对定序程序进行解析而判断是否为数据的更新定时。即，控制部121确认在执行的定序程序中是否记述有指示非易失性存储器内的数据的更新的指令，在检测到数据的更新指令的情况下判断为是数据的更新定时。控制部121在判断为是非易失性存储器内的数据的更新定时的情况下(步骤S21：Yes)，对非易失性存储器内的数据进行更新(步骤S24)。具体而言，控制部121读取易失性存储器所保存的数据，将所读取的数据写入至非易失性存储器。在此后的非易失性存储器内的数据的更新中，也同样地，控制部121读取易失性存储器所保存的数据，将所读取的数据写入至非易失性存储器。在执行步骤S24的处理之后返回步骤S21继续进行处理。另外，当指示了在定序控制开始前或结束后进行非易失性存储器内的数据的更新的情况下，也按照指示对数据进行更新。

控制部121在判断为不是非易失性存储器内的数据的更新定时的情况下(步骤S21：No)，确认是否进行了控制动作的停止操作、即是否由作业者使用开关等而进行了使定序控制停止的操作(步骤S22)。控制部121通过解析从输入单元13接收到的输入信号而对是否进行了相应的操作进行确认。在进行了控制动作的停止操作的情况下(步骤S22：Yes)，控制部121对非易失性存储器内的数据进行更新(步骤S25)，将控制动作停止(步骤S26)。此外，在安装于生产设备的传感器等检测到危险而紧急停止的情况下，控制部121也执行步骤S25及S26的处理。即，控制部121实施非易失性存储器内的数据的更新及控制动作的紧急停止。

控制部121在执行步骤S26而停止了控制动作之后，确认是否进行了控制动作的开始操作、即是否由作业者使用开关等而进行了使定序控制开始的操作(步骤S27)。在进行了控制动作的开始操作的情况下(步骤S27：Yes)，控制部121开始定序控制，并且返回步骤S21继续进行处理。此时，控制部121也可以在执行图3所示的动作而确认存储器的连接状态之后开始定序控制。在未进行控制动作的开始操作的情况下(步骤S27：No)，控制部121确认是否进行了电源切断操作、即是否由作业者使用开关等而进行了使从电源单元11向其他单元的电源供给停止的操作(步骤S28)。在未进行电源切断操作的情况下(步骤S28：No)，控制部121返回步骤S27继续进行处理。在进行了电源切断操作的情况下(步骤S28：Yes)，控制部121切断电源而结束处理(步骤S30)。

另外，在未进行控制动作的停止操作的情况下(步骤S22：No)，控制部121确认是否进行了电源切断操作(步骤S23)。在未进行电源切断操作的情况下(步骤S23：No)，控制部121返回步骤S21继续进行处理。在进行了电源切断操作的情况下(步骤S23：Yes)，控制部121对非易失性存储器内的数据进行更新(步骤S29)，切断电源而结束处理(步骤S30)。

如图4所示，控制部121在正进行定序控制的状态下，在成为非易失性存储器内的数据的更新定时的情况下、进行了指示控制动作的停止的操作的情况下、及进行了将电源切断的操作的情况下，对非易失性存储器内的数据进行更新。由此，易失性存储器及非易失性存储器这两者能够设为保存有最新的数据的状态，控制部121能够使用在非易失性存储器中保存的最新的数据而开始控制动作。因此，不需要用于对易失性存储器所保存的数据进行备份的电池。

如上所述，本实施方式涉及的CPU单元12的控制部121具有连接判定部124，该连接判定部124判断是否连接有非易失性存储器，在连接有非易失性存储器的情况下，使用非易失性存储器所保存的数据而进行控制动作。另外，控制部121在连接有非易失性存储器及易失性存储器这两者的情况下，在控制动作开始时使用非易失性存储器所保存的数据，在开始控制动作之后，对非易失性存储器内的数据进行更新，以使易失性存储器所保存的数据和非易失性存储器所保存的数据相同。并且，控制部121在控制动作停止时及电源切断时也对非易失性存储器内的数据进行更新。由此，控制部121能够进行使用了储存于非易失性存储器的最新数据的定序控制，即使具有易失性存储器也不需要搭载数据备份用电池。因此，能够实现取消了数据备份用电池的结构的PLC。

另外，根据本实施方式涉及的CPU单元12，能够与存储器的成本变动相应地对使用的存储器的类型进行变更。例如，想到即使在某个时刻，设为使用实现了高速的存储器访问的非易失性存储器的结构的情况下的成本高于设为使用易失性存储器且使用数据备份用电池的结构的情况下的成本，随着时间的流逝，两者的成本也会逆转。在上述情况下，首先，将易失性存储器和电池组合而实现CPU单元12，然后，在非易失性存储器的低价格化得到了推进的时刻，能够将易失性存储器和电池置换为非易失性存储器。仅将非易失性存储器连接于存储器连接部120即可，不需要对用于作为控制部121而动作的程序进行修正。因此，即使对于在初始状态下未引进无电池结构的CPU单元的用户，也能够在实现CPU单元所需的规格的非易失性存储器低价格化得到了推进的时刻切换到使用非易失性存储器，以低成本实现无电池结构的CPU单元。换言之，在引进PLC的时刻，由于昂贵而放弃引进无电池结构的CPU单元的用户在将来成本降低时，能够以低成本变更为无电池结构的CPU单元。

此外，在本实施方式中，对CPU单元12具有存储器连接部120及连接判定部124的结构的PLC 1进行了说明，但也可以将存储器连接部120及连接判定部124中的一者或两者设置于CPU单元12的外部。作为“CPU单元的外部”，是构成PLC 1的除了CPU单元12以外的单元及基本单元10。

实施方式2.

在实施方式1中，对CPU单元12的控制部121预先具有连接判定部124的结构进行了说明，但CPU单元12并不限于上述结构。在将非易失性存储器连接于存储器连接部120之前的状态下，控制部121也可以不具有连接判定部124。

如实施方式1所说明的那样，控制部121由处理器执行PLC的定序程序而实现。因此，也可以是在初始状态下，使处理器执行不包含用于作为连接判定部124而动作的程序的结构的定序程序，在产生将非易失性存储器连接于存储器连接部120的必要性的情况下对定序程序进行更新。即，也可以是在将非易失性存储器连接于存储器连接部120而实现CPU单元12的无电池化时，将由CPU单元12的省略了图示的处理器所执行的定序程序改写成包含用于作为连接判定部124而动作的程序的结构的定序程序。

这样，也可以在必要的定时、即在将非易失性存储器连接于存储器连接部120而实现无电池化的定时，改写用于实现控制部121的定序程序，实现具有连接判定部124的控制部121。

实施方式3.

图5是表示实施方式3涉及的CPU单元的结构例的图。在实施方式1、2中说明的CPU单元12设为如下结构，即，具有存储器连接部120，通过将非易失性存储器搭载于CPU单元12，从而实现无电池化。与此相对，本实施方式涉及的CPU单元12a设为能够与搭载有非易失性存储器的存储器模块连接的结构。如图5所示，CPU单元12a具有控制部121、存储器122、电池连接部123及存储器模块连接部125。控制部121、存储器122及电池连接部123与上述的实施方式1涉及的CPU单元12的控制部121、存储器122及电池连接部123相同。即，CPU单元12a是将实施方式1涉及的CPU单元12的存储器连接部120置换为存储器模块连接部125得到的。向存储器模块连接部125连接存储器模块20。

存储器模块20具有：CPU单元连接部126，其用于连接CPU单元12a；以及作为非易失性存储器的存储器127。CPU单元12a的存储器模块连接部125及存储器模块20的CPU单元连接部126是用于将搭载于CPU单元12a的控制部121和搭载于存储器模块20的存储器127电连接的连接器。

本实施方式涉及的CPU单元12a能够通过连接存储器模块20而实现无电池化。另外，用于实现CPU单元12a的无电池化的非易失性存储器即存储器127的安装变得容易，作业性提高。

实施方式4.

在实施方式3中，对CPU单元12a的控制部121预先具有连接判定部124的结构进行了说明，但CPU单元12a并不限定于上述结构。在将存储器模块20连接于存储器模块连接部125之前的状态下，控制部121也可以不具有连接判定部124。

即，与上述实施方式2同样地，也可以是在初始状态下，使处理器执行不包含用于作为连接判定部124而动作的程序的结构的定序程序，在产生将存储器模块20连接于存储器模块连接部125的必要性的情况下对定序程序进行更新。在该情况下，在将存储器模块20连接于存储器模块连接部125而实现CPU单元12a的无电池化时，将由CPU单元12a的省略了图示的处理器执行的定序程序改写成包含用于作为连接判定部124而动作的程序的结构的定序程序。

这样，也可以在必要的定时、即在将存储器模块20连接于存储器模块连接部125而实现无电池化的定时，改写用于实现控制部121的定序程序，实现具有连接判定部124的控制部121。

在从实施方式1至4中，CPU单元12、12a的控制部121对所连接的存储器的种类进行判别，但也可以另行设置对与控制部121连接的存储器的种类进行判别的结构要素。对与控制部121连接的存储器的种类进行判别的结构要素也可以设置于除了CPU单元12、12a以外的单元。

以上的实施方式所示的结构表示的是本发明的内容的一个例子，也可以与其他公知技术进行组合，还可以在不脱离本发明的主旨的范围对结构的一部分进行省略、变更。

标号的说明

1可编程逻辑控制器(PLC)，10基本单元，11电源单元，12、12a CPU单元，13输入单元，14输出单元，15网络单元，20存储器模块，120存储器连接部，121控制部，122、127存储器，123电池连接部，124连接判定部，125存储器模块连接部，126 CPU单元连接部。

Claims (7)

1.一种可编程逻辑控制器，其特征在于，具有：

电池连接部，其用于连接易失性存储装置所保存的数据的备份用的电池；

连接判定部，其判别是连接有所述易失性存储装置或非易失性存储装置中的任一者还是连接有所述易失性存储装置以及所述非易失性存储装置这两者；以及

控制部，其根据所述非易失性存储装置和所述易失性存储装置中的所连接的存储装置，变更将用于对控制对象设备进行控制的设备值或参数值读出的存储装置，使用变更后的存储装置所存储的所述设备值或所述参数值而对所述控制对象设备进行控制，

在所述连接判定部判断为连接有所述非易失性存储装置和所述易失性存储装置这两者的情况下，所述控制部在对所述控制对象设备进行控制的动作的开始时，使用在所述非易失性存储装置中存储的所述设备值或所述参数值。

2.根据权利要求1所述的可编程逻辑控制器，其特征在于，

在连接有所述易失性存储装置和所述非易失性存储装置这两者的情况下，所述控制部在开始所述控制对象设备的控制之前对所述易失性存储装置所保存的数据进行清除处理。

3.根据权利要求2所述的可编程逻辑控制器，其特征在于，

在执行所述清除处理之后，还将所述非易失性存储装置所保存的数据写入至所述易失性存储装置，一边对所述易失性存储装置所保存的所述数据进行更新一边进行所述控制对象设备的控制。

4.根据权利要求3所述的可编程逻辑控制器，其特征在于，

在正执行所述控制的情况下，进行下述处理中的至少任一者，即，如果成为预先确定的定时，则将所述易失性存储装置所保存的所述数据写入至所述非易失性存储装置，或者，如果进行指示所述控制的停止的操作，则将所述易失性存储装置所保存的所述数据写入至所述非易失性存储装置，或者，如果进行将电源切断的操作，则将所述易失性存储装置所保存的所述数据写入至所述非易失性存储装置。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的可编程逻辑控制器，其特征在于，

具有能够拆装包含所述非易失性存储装置而构成的存储器模块的存储器模块连接部。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的可编程逻辑控制器，其特征在于，

使所述非易失性存储装置为磁阻存储器、可变电阻型存储器或铁电体存储器。

7.根据权利要求5所述的可编程逻辑控制器，其特征在于，

使所述非易失性存储装置为磁阻存储器、可变电阻型存储器或铁电体存储器。

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