CN110716633B - 协调管理ssd功耗的装置、方法、计算机设备及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种协调管理SSD功耗的装置、方法、计算机设备及存储介质，方法包括：通过中控单元获取来自主机的电源管理命令；电源管理单元根据电源管理命令，获取对应的低功耗操作数据；电源管理单元根据低功耗操作数据，执行对应的低功耗操作。本方案通过中控单元获取来自主机的电源管理命令，电源管理单元根据电源管理命令，获取对应的低功耗操作数据，电源管理单元根据低功耗操作数据，执行对应的低功耗操作，基于硬件实现SSD的PS4状态切换，采用软硬件协同的方法，兼顾灵活性和速度。

Description

协调管理SSD功耗的装置、方法、计算机设备及存储介质
技术领域
本发明涉及SSD领域，更具体地说是指一种协调管理SSD功耗的装置、方法、计算机设备及存储介质。
背景技术
固态驱动器(Solid State Disk或Solid State Drive，简称SSD)，俗称固态硬盘，固态硬盘是用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘。SSD由控制单元和存储单元(FLASH芯片、DRAM芯片)组成。SSD在接口的规范和定义、功能及使用方法上与普通硬盘的完全相同，在产品外形和尺寸上也完全与普通硬盘一致。被广泛应用于军事、车载、工控、视频监控、网络监控、网络终端、电力、医疗、航空、导航设备等诸多领域。
SSD的SOC芯片，为了更好的实现功耗管理，主机通过NVME(非易失性内存主机控制器接口)Power State(简称PS，电源状态)命令对SSD进行电源管理。
现有的SSD的SOC低功耗的应用中，尤其是消费级的SSD，对功耗提出了严格的要求；主机通过NVME Power State命令对于device SSD进行功耗管理，传统的软件方式，具备灵活性，但是速度慢。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种协调管理SSD功耗的装置、方法、计算机设备及存储介质。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种协调管理SSD功耗的装置，包括中控单元，连接于所述中控单元的电源管理单元和去抖采样单元，以及连接于所述电源管理单元的静态随机存取存储器，电源管理单元连接所述去抖采样单元；
去抖采样单元用于对接收到的复位信号和时钟请求信号去抖处理，并生成中断信号发送给中控单元，生成触发信号发送给电源管理单元；
中控单元用于根据电源管理命令，使能电源管理单元控制SSD进入或退出PS4状态；
电源管理单元用于从所述静态随机存取存储器中读取低功耗操作数据，并根据低功耗操作数据执行对应的低功耗操作，以使SSD进入或退出PS4状态。
进一步地，所述电源管理单元还连接有时钟单元，电源管理单元控制时钟单元的开启和关闭。
进一步地，所述电源管理单元还连接有电源，电源管理单元控制所述电源的开启和关闭。
本发明还采用以下技术方案：一种协调管理SSD功耗的方法，基于如上任一项所述的协调管理SSD功耗的装置，包括以下步骤：
通过中控单元获取来自主机的电源管理命令；
电源管理单元根据电源管理命令，获取对应的低功耗操作数据；
电源管理单元根据低功耗操作数据，执行对应的低功耗操作。
进一步地，所述电源管理单元根据电源管理命令，获取对应的低功耗操作数据的步骤，包括：
通过中控单元解析电源管理命令，得到PS4状态切换命令；
电源管理单元根据PS4状态切换命令，获取进入低功耗操作数据或退出低功耗操作数据。
进一步地，所述电源管理单元根据低功耗操作数据，执行对应的低功耗操作的步骤，包括：
电源管理单元根据进入低功耗操作数据，执行进入低功耗操作，以使SSD进入PS4状态；或者，
电源管理单元根据退出低功耗操作数据，执行退出低功耗操作，以使SSD退出PS4状态。
进一步地，所述电源管理单元根据电源管理命令，获取对应的低功耗操作数据的步骤之前，包括，
通过中控单元将低功耗数据写入到静态随机存取存储器。
进一步地，所述通过中控单元获取来自主机的电源管理命令的步骤，包括：
通过去抖采样单元对时钟请求信号和复位信号的进行去抖采样处理，以得到中断信号和触发信号；
通过去抖采样单元将中断信号发送给中控单元；
通过去抖采样单元将触发信号发送给电源管理单元。
本发明还采用以下技术方案：一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器及处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上任一项所述的协调管理SSD功耗的方法。
本发明还采用以下技术方案：一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时可实现如上任一项所述的协调管理SSD功耗的方法。
本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明通过中控单元获取来自主机的电源管理命令，电源管理单元根据电源管理命令，获取对应的低功耗操作数据，电源管理单元根据低功耗操作数据，执行对应的低功耗操作，基于硬件实现SSD的PS4状态切换，采用软硬件协同的方法，兼顾灵活性和速度。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为SSD电源状态切换场景示意图；
图2为本发明实施例提供的一种协调管理SSD功耗的装置的示意性框图；
图3为本发明实施例提供的一种协调管理SSD功耗的方法的流程示意图；
图4为本发明实施例提供的一种协调管理SSD功耗的方法的子流程示意图；
图5为本发明实施例提供的一种协调管理SSD功耗的方法的子流程示意图；
图6为本发明实施例提供的计算机设备的示意性框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
图2是本发明实施例提供的一种协调管理SSD功耗的装置的示意性框图。如图2所示，本发明提供一种协调管理SSD功耗的装置。该协调管理SSD功耗的装置包括用于执行下述的一种协调管理SSD功耗的方法的单元，该装置可以被配置于台式电脑、平板电脑、手提电脑、等终端中。具体地，请参阅图2，该协调管理SSD功耗的装置包括中控单元，连接于中控单元30的电源管理单元40和去抖采样单元10，以及连接于电源管理单元40的静态随机存取存储器20，电源管理单元40连接去抖采样单元10。
去抖采样单元10，用于对接收到的复位信号和时钟请求信号去抖处理，并生成中断信号发送给中控单元，生成触发信号发送给电源管理单元。
在本实施例中，去抖采样单元10对复位信号和时钟请求信号进行去抖处理，识别出对应的时钟信号和复位信号的变化，并根据时钟信号和复位信号的变化产生中断信号给中控单元，由中控单元使能电源管理单元控制SSD进入PS4状态；或者产生触发信号给电源管理单元，以使电源管理单元控制SSD退出PS4状态。
时钟请求信号变化对应如下
CLKREQ#0->1，即是时钟请求信号由0变为1，代表主机将时钟请求信号从低到高，若此时SSD电源状态是PS3，则代表要进入PS4状态。
CLKREQ#1->0，即是时钟请求信号由1变为0，代表主机将时钟请求信号从高到低，若此时SSD电源状态是PS4，则代表要进入PS状态3。
PERST#0->1，即是，PCIE的全局复位信号，代表复位信号由0变为1，若此时电源状态是PS4，则代表要进入PS3状态。
静态随机存取存储器20，用于存储低功耗操作数据。
在本实施例中，静态随机存取存储器20，也称为SRAM，用于存储低功耗数据，以备电源管理单元40调用并执行。上述的低功耗操作数据包括进入低功耗操作数据或退出低功耗操作数据，由中控单元30分别写入静态随机存取存储器20中，其中低功耗操作数据包含有执行对应低功耗操作的步骤，可以根据低功耗操作数据执行相应的功耗操作，例如关闭时钟单元，关闭电源等。
中控单元30，用于根据电源管理命令，使能电源管理单元控制SSD进入或退出PS4状态。
在本实施例中，中控单元30，简称CPU，用于根据接收到的中断信号，配置使能电源管理单元40进入PS4状态，实现SSD的最低功耗运行。
具体的，通过中控单元30解析NVME PS命令，若此时SSD不是PS4状态，接收到进入PS4的命令时，则使能电源管理单元40，电源管理单元40硬件自动完成进入低功耗操作；若当前SSD是PS4状态，接收到非PS4命令(PS0/1/2/3)，则电源管理单元40硬件自动完成退出低功耗操作。
参考图1，PS0/1/2/3/4为Power State电源状态命令，其中，Device IDLE为SSD处于空闲的状态，主机无命令下发给SSD；Host Mode Set为主机用下发NVME命令的方式让SSD切换电源状态。
PS0：全速运行状态。
PS1：降速运行状态，是指降低CPU(中央处理器)及NFC(nand flash controller闪存控制器)的速度。
PS2：降速运行状态，是指进一步降低CPU(中央处理器)及NFC(nand flashcontroller闪存控制器)的速度。
PS3：次低功耗模式，是指CPU进入等待中断状态，且关闭NFC电源。
PS4：最低功耗模式，是指处理电源的硬件和PCIE(高速串行计算机扩展总线)的PMA(物理层电气子层)处于上电状态，其他关电。
如图1所示，PS0/PS1/PS2之间相互切换，直接采用软件的方式配置进行切换。PS3，接收此命令之后，因为涉及的配置并不是太多，也可采用软件的方式进行低功耗的操作。
电源管理单元40，用于从静态随机存取存储器20中读取低功耗操作数据，并根据低功耗操作数据执行对应的低功耗操作，以使SSD电源进入或退出PS4状态。
在本实施例中，电源管理单元40(PMU)，负责硬件处理低功耗，接收到进入PS4状态命令之后的执行低功耗操作；以及接收到退出PS4状态命令之后，执行低功耗操作。
在一实施例中，电源管理单元40还连接有时钟单元50和电源60，电源管理单元40控制时钟单元50的开启和关闭，电源管理单元40控制电源60的开启和关闭。
本发明通过中控单元获取来自主机的电源管理命令，电源管理单元根据电源管理命令，获取对应的低功耗操作数据，电源管理单元根据低功耗操作数据，执行对应的低功耗操作，基于硬件实现SSD的PS4状态切换，采用软硬件协同的方法，兼顾灵活性和速度。
图3是本发明实施例提供的协调管理SSD功耗的方法的流程示意图。如图3所示，该方法包括以下步骤S110至S130，该协调管理SSD功耗的方法基于上述实施例中的一种协调管理SSD功耗的装置实现。
S110、通过中控单元获取来自主机的电源管理命令。
在本实施例中，中控单元30也称为CPU(中央处理器)，用于根据接收到的电源管理命令，配置使能电源管理单元40进入或退出PS4状态，实现SSD的最低功耗运行。具体的，通过中控单元30解析NVME PS命令，若此时SSD不是PS4状态，接收到进入PS4状态的命令时，则使能电源管理单元40，电源管理单元40硬件自动完成进入低功耗操作；若当前SSD是PS4状态，接收到非PS4命令(PS0/1/2/3)，则电源管理单元40硬件自动完成退出低功耗操作。
参考图1，PS0/1/2/3/4为Power State电源状态命令：
PS0：全速运行状态。
PS1：降速运行状态，是指降低CPU(中央处理器)及NFC(nand flash controller闪存控制器)的速度。
PS2：降速运行状态，是指进一步降低CPU(中央处理器)及NFC(nand flashcontroller闪存控制器)的速度。
PS3：次低功耗模式，是指CPU进入等待中断状态，且关闭NFC电源。
PS4：最低功耗模式，是指处理电源的硬件和PCIE(高速串行计算机扩展总线)的PMA(物理层电气子层)处于上电状态，其他关电。
如图1所示，PS0/PS1/PS2之间相互切换，直接采用软件的方式配置进行切换。PS3，接收此命令之后，因为需要配置并不是太多，也可采用软件的方式进行低功耗的操作。
参阅图4，在一实施例中，步骤S110包括步骤S111-S113。
S111、通过去抖采样单元对时钟请求信号和复位信号的进行去抖采样处理，以得到中断信号和触发信号。
S112、通过去抖采样单元将中断信号发送给中控单元。
在一实施例中，通过中断信号通知中控单元，以使中控单元(CPU)接收来自主体的电源管理命令，并根据电源管理命令配置使能电源管理单元。
S113、通过去抖采样单元将触发信号发送给电源管理单元。
在一实施例中，通过触发信号去触发电源管理单元，让电源管理单元里面状态机运转，以执行电源相关的操作，例如下述的低功耗操作。
S120、电源管理单元根据电源管理命令，获取对应的低功耗操作数据。
在本实施例中，电源管理单元根据电源管理命令从静态随机存取存储器20中读取低功耗操作数据，并根据低功耗操作数据执行对应的低功耗操作，以使SSD电源进入或退出PS4状态。
电源管理单元(PMU)负责硬件处理低功耗，接收到进入PS4状态命令之后的执行低功耗操作；以及接收到退出PS4状态命令之后，执行低功耗操作。
电源管理单元还连接有时钟单元和电源，电源管理单元控制时钟单元的开启和关闭，电源管理单元控制电源的开启和关闭。
在步骤S120之前，通过中控单元将低功耗数据写入到静态随机存取存储器。
将低功耗数据写入到静态随机存取存储器，以便于电源管理单元调用，并执行对应的低功耗操作。
参阅图5，在一实施例中，步骤S120包括步骤S121和S122。
S121、通过中控单元解析电源管理命令，得到PS4状态切换命令。
S122、电源管理单元根据PS4状态切换命令，获取进入低功耗操作数据或退出低功耗操作数据。
在一实施例中，PS4状态切换命令包括进入PS4状态和退出PS4状态。当PS4状态切换命令为进入PS4状态时，获取对应的进入低功耗操作数据，并执行对应的进入低功耗操作，关闭时钟单元和电源，控制SSD电源进入PS4状态。
当PS4状态切换命令为退出PS4状态时，获取退出低功耗操作数据，并执行对应的退出低功耗操作，退出关闭时钟单元和电源，控制SSD电源进入PS0-3状态。
S130、电源管理单元根据低功耗操作数据，执行对应的低功耗操作。
在本实施例中，在SRAM中预先写入携带有低功耗操作数据的电源管理命令，通过中控单元使能电源管理单元(PUM)从SRAM里面获取电源管理命令并解析，然后产生低功耗处理的低功耗操作数据，低功耗操作数据包含进入低功耗操作数据以及退出低功耗操作数据。
执行对应的低功耗处理，电源管理单元解析对应的电源管理命令后，产生相应的功耗操作：如关闭时钟单元，关闭电源等，进而实现对应的电源状态切换，具体的是切换SSD电源进入或退出PS4状态。
在一实施例中，步骤S130包括步骤S131和S132。
S131、电源管理单元根据进入低功耗操作数据，执行进入低功耗操作，以使SSD进入PS4状态。或者，
S132、电源管理单元根据退出低功耗操作数据，执行退出低功耗操作，以使SSD退出PS4状态。
在一实施例中，PS4状态切换命令包括进入PS4状态和退出PS4状态。当PS4状态切换命令为进入PS4状态时，获取对应的进入低功耗操作数据，并执行对应的进入低功耗操作，关闭时钟单元和电源，控制SSD电源进入PS4状态。
当PS4状态切换命令为退出PS4状态时，获取退出低功耗操作数据，并执行对应的退出低功耗操作，退出关闭时钟单元和电源，控制SSD电源进入PS0-3状态。
本发明通过中控单元获取来自主机的电源管理命令，电源管理单元根据电源管理命令，获取对应的低功耗操作数据，电源管理单元根据低功耗操作数据，执行对应的低功耗操作，基于硬件实现SSD的PS4状态切换，采用软硬件协同的方法，兼顾灵活性和速度。
请参阅图6，图6是本申请实施例提供的一种计算机设备的示意性框图。该计算机设备500可以是终端，也可以是服务器，其中，终端可以是智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式电脑、个人数字助理和穿戴式设备等具有通信功能的电子设备。服务器可以是独立的服务器，也可以是多个服务器组成的服务器集群。
参阅图6，该计算机设备500包括通过系统总线501连接的处理器502、存储器和网络接口505，其中，存储器可以包括非易失性存储介质503和内存储器504。
该非易失性存储介质503可存储操作系统5031和计算机程序5032。该计算机程序5032包括程序指令，该程序指令被执行时，可使得处理器502执行一种协调管理SSD功耗的方法。
该处理器502用于提供计算和控制能力，以支撑整个计算机设备500的运行。
该内存储器504为非易失性存储介质503中的计算机程序5032的运行提供环境，该计算机程序5032被处理器502执行时，可使得处理器502执行一种协调管理SSD功耗的方法。
该网络接口505用于与其它设备进行网络通信。本领域技术人员可以理解，图6中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备500的限定，具体的计算机设备500可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
其中，所述处理器502用于运行存储在存储器中的计算机程序5032。
应当理解，在本申请实施例中，处理器502可以是中央处理单元(CentralProcessing Unit，CPU)，该处理器502还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。其中，通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
本领域普通技术人员可以理解的是实现上述实施例的方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成。该计算机程序包括程序指令，计算机程序可存储于一存储介质中，该存储介质为计算机可读存储介质。该程序指令被该计算机系统中的至少一个处理器执行，以实现上述方法的实施例的流程步骤。
因此，本发明还提供一种存储介质。该存储介质可以为计算机可读存储介质。
所述存储介质可以是U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的计算机可读存储介质。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的。例如，各个单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。
本发明实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。本发明实施例装置中的单元可以根据实际需要进行合并、划分和删减。另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。
该集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，终端，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种协调管理SSD功耗的装置，其特征在于，包括中控单元，连接于所述中控单元的电源管理单元和去抖采样单元，以及连接于所述电源管理单元的静态随机存取存储器，电源管理单元连接所述去抖采样单元；
去抖采样单元用于对接收到的复位信号和时钟请求信号去抖处理，并生成中断信号发送给中控单元，生成触发信号发送给电源管理单元；
中控单元用于根据电源管理命令，使能电源管理单元控制SSD进入或退出PS4状态；
电源管理单元用于从所述静态随机存取存储器中读取低功耗操作数据，并根据低功耗操作数据执行对应的低功耗操作，以使SSD进入或退出PS4状态。
2.根据权利要求1所述的协调管理SSD功耗的装置，其特征在于，所述电源管理单元还连接有时钟单元，电源管理单元控制时钟单元的开启和关闭。
3.根据权利要求2所述的协调管理SSD功耗的装置，其特征在于，所述电源管理单元还连接有电源，电源管理单元控制所述电源的开启和关闭。
4.一种协调管理SSD功耗的方法，基于权利要求1-3任一项所述的协调管理SSD功耗的装置，其特征在于，包括以下步骤：
通过中控单元获取来自主机的电源管理命令；
电源管理单元根据电源管理命令，获取对应的低功耗操作数据；
电源管理单元根据低功耗操作数据，执行对应的低功耗操作。
5.根据权利要求4所述的协调管理SSD功耗的方法，其特征在于，所述电源管理单元根据电源管理命令，获取对应的低功耗操作数据的步骤，包括：
通过中控单元解析电源管理命令，得到PS4状态切换命令；
电源管理单元根据PS4状态切换命令，获取进入低功耗操作数据或退出低功耗操作数据。
6.根据权利要求5所述的协调管理SSD功耗的方法，其特征在于，所述电源管理单元根据低功耗操作数据，执行对应的低功耗操作的步骤，包括：
电源管理单元根据进入低功耗操作数据，执行进入低功耗操作，以使SSD进入PS4状态；或者，
电源管理单元根据退出低功耗操作数据，执行退出低功耗操作，以使SSD退出PS4状态。
7.根据权利要求5所述的协调管理SSD功耗的方法，其特征在于，所述电源管理单元根据电源管理命令，获取对应的低功耗操作数据的步骤之前，包括，
通过中控单元将低功耗数据写入到静态随机存取存储器。
8.根据权利要求4所述的协调管理SSD功耗的方法，其特征在于，所述通过中控单元获取来自主机的电源管理命令的步骤，包括：
通过去抖采样单元对时钟请求信号和复位信号的进行去抖采样处理，以得到中断信号和触发信号；
通过去抖采样单元将中断信号发送给中控单元；
通过去抖采样单元将触发信号发送给电源管理单元。
9.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括存储器及处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求4至8中任一项所述的协调管理SSD功耗的方法。
10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时可实现如权利要求4至8中任一项所述的协调管理SSD功耗的方法。
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