CN113138317A - 一种用于usb线缆的高效集成测试方法和测试仪 - Google Patents
一种用于usb线缆的高效集成测试方法和测试仪 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种用于USB线缆的高效集成测试方法和测试仪，通过将USB3.1测试设备、USB2.0测试设备和E‑Mark烧写器集成到一起同时完成USB3.1测试功能、USB2.0测试功能、E‑Mark芯片烧写及测试功能，将产品测试插拔次数减少到原来的1/3，有效的减少了产品连接器在测试插拔时造成损伤的概率，极大的提高测试设备的使用寿命。本发明通过测试设备的集成全面有效地覆盖USB线缆的功能、性能测试，提高了测试设备的测试效率，减少了量产测试时间和烧写时间，提升效率3倍以上；同时降低量产测试和烧写设备使用复杂性，降低了设备投入60％，缩减了工站数量，大幅度降低了生产和测试成本，提高了生产效率。
Description
技术领域
本发明属于USB线缆测试技术领域，具体涉及一种用于USB线缆的高效集成测试方法和测试仪。
背景技术
USB线缆是符合USB传输协议的线缆，包括Type-C等各种接口的有源线缆和无源线缆。E-Mark全称为：Electronically Marked Cable:封装有E-Marker芯片的USB Type-C有源数据线，利用PD协议可以读取该电缆的属性：电源传输能力，数据传输能力，ID等信息，所有全功能的Type-C电缆都应该封装有E-Marker。
USB作为一种通用串行总线标准，在消费电子市场和工业领域得到了广泛的应用。USB 3.1标准支持传输速度为10Gbit/s，三段式电压5V/12V/20V，最大供电100W，新型TypeC插型不再分正反。在Type C线缆中通常带有一颗E-Mark芯片，用来存储线缆供电能力等信息。
USB线缆量产测试和E-Mark烧写是量产的重要流程。面对种类繁多的USB线缆，传统量产测试方案使用读写移动硬盘的方式，此种方式通常可以测试USB3.0的性能，但对线缆USB2.0部分的性能无法进行测试。如果要实现多功能的测试，需要在不同的测试设备和主控上进行多次插拔，增大了产品线缆在测试时连接器损坏的概率。
对于Type-C线缆，对E-Mark芯片的烧写和测试在传统Type-C生产过程中，通常作为一个单独的工站。
设计一套低成本、适用于各种USB线缆的高效集成测试仪，完成USB3.1测试、USB2.0测试及E-Mark芯片烧写测试，具有较高的实用价值，对公司大规模产品量产起到积极的作用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种用于USB线缆的高效集成测试方法和测试仪，用于集成对USB电缆的测试和烧写功能，减少USB电缆的插拔次数。
本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种用于USB线缆的高效集成测试方法，其特征在于：包括以下步骤：
S010：搭建测试仪，包括控制模块CU、测试设备模块TD、E-Mark烧写模块EU、上位机平台，测试设备模块TD包括USB3.1测试设备和USB2.0测试设备；上位机平台包括上位机模块SU和USB3.1主控模块；控制模块CU的信号收发端分别与测试设备模块TD、E-Mark烧写模块EU、上位机模块SU的信号收发端连接；被测线缆的一端连接USB3.1主控模块，被测线缆的另一端连接控制模块CU；
S110：上电后，上位机模块SU获取线缆类型，控制模块CU根据线缆类型选择测试项目，将线缆里的USB信号按功能分组并发送到对应的测试设备模块TD或E-Mark烧写模块EU；
S120：控制模块CU断开线缆和E-Mark烧写器的CC信号，保证在USB测试时不会进行E-Mark烧写，避免E-Mark烧写失败；
S1X0：上位机模块SU、USB3.1主控模块、控制模块TD根据测试类型对被测线缆进行USB3.1测试或者USB2.0测试；
S180：控制模块关闭CC PIN信号的Switch，将线缆的CC信号和E-Mark烧写器的CC信号连通；
S190：E-Mark烧写器完成对被测电缆的E-Mark烧写，并将烧写结果通过控制模块CU传给上位机模块SU；
S200：上位机模块SU将测试和烧写结果存储到数据库或文件。
按上述方案，所述的步骤S110中，具体步骤为：将包括TX1+、TX1-、RX2-、RX2+的USB3.1信号和电源信号发送到测试设备模块TD的USB3.1测试设备；将包括D-、D+的USB2.0信号和电源信号发送到测试设备模块TD的USB2.0测试设备；将包括CC1、CC2的Type C E-Mark烧写信号和地信号发送到E-Mark烧写模块EU。
按上述方案，所述的步骤S1X0中，具体步骤为：
S140：上位机模块SU、USB3.1主控模块、控制模块TD的USB3.1测试设备对被测线缆进行USB3.1的功能测试；
或者
S160：上位机模块SU、USB3.1主控模块、控制模块TD的USB2.0测试设备对被测线缆进行USB2.0的功能测试。
进一步的，所述的步骤S160与S180之间，还包括以下步骤：
S170：上位机模块SU判断线缆是否要烧写E-Mark，如果要烧写则执行步骤S180；如果不烧写则执行步骤S200。
进一步的，若执行步骤S160，则所述的步骤120与S160之间，还包括以下步骤：
S150：上位机模块SU判断线缆是否要做USB2.0测试，如果要测试则执行步骤S160；如果不测试则执行步骤S170。
进一步的，若执行步骤S140，则所述的步骤120与S140之间，还包括以下步骤：
S130：上位机模块SU判断线缆是否要做USB3.1测试，如果要测试则执行步骤S140；如果不测试则执行步骤S150。
进一步的，所述的步骤S140中，具体步骤为：采用支持USB3.1 Gen2速率的移动硬盘的移动硬盘控制器VL716作为USB3.1测试设备；移动硬盘控制器VL716用于在自身内部做数据回送loopback；将被测线缆的一端连接USB3.1主控模块，被测线缆的另一端通过控制模块CU连接VL716和移动硬盘；上位机模块SU调用包括HD_Speed_v1.7.5.100.exe的测速软件对移动硬盘VL716以最高USB3.1 Gen2 10Gbps的速率做读写loopback测试从而测试线缆的USB3.1信号质量，并获取读写测试结果和速率。
进一步的，所述的步骤S140中，具体步骤为：采用烧写了FX3 Streamer固件的Cypress FX3作为USB3.1测试设备；将被测线缆的一端连接USB3.1主控模块，被测线缆的另一端通过控制模块CU连接Cypress FX3；上位机模块SU调用Cypress FX3_SDK_Windows_v1.3.3提供的API对Cypress FX3以最高USB3.1 Gen1 5Gbps的速率做读写loopback测试从而测试线缆的USB3.1信号质量，并获取读写测试结果和速率。
进一步的，所述的步骤S160中，具体步骤为：采用Cypress FX2作为USB2.0测试设备；将被测线缆的一端连接USB3.1主控模块，被测线缆的另一端通过控制模块CU连接Cypress FX2；上位机模块SU调用Cypress FX2 libusbK-3.0.6.0-setup提供的API对Cypress FX2做读写loopback测试从而测试线缆的USB2.0信号质量，并获取读写测试结果和速率。
一种用于USB线缆的高效集成测试仪，包括控制模块CU、测试设备模块TD、E-Mark烧写模块EU、上位机平台；测试设备模块TD包括USB3.1测试设备和USB2.0测试设备；上位机平台包括上位机模块SU和USB3.1主控模块，上位机模块SU的信号收发端与USB3.1主控模块的信号收发端连接；控制模块CU的信号收发端分别与测试设备模块TD、E-Mark烧写模块EU、上位机模块SU的信号收发端连接，用于控制测试和烧写的内容和流程，将被测线缆的信号按功能分组并分别发送到对应的测试设备模块TD或E-Mark烧写模块EU；控制模块CU还用于接收测试设备模块TD的测试数据和E-Mark烧写模块EU的反馈信息并上传给上位机模块SU；USB3.1测试设备用于测试USB3.1线缆的信号质量、获取读写测试结果和速率；USB2.0测试设备用于测试USB2.0线缆的信号质量、获取读写测试结果和速率；E-Mark烧写模块EU用于向待测的USB线缆烧写程序；上位机模块SU用于通过控制模块CU调用测试功能，接收并显示测试结果给用户，并将结果保存到数据库或文件。
进一步的，还包括USB Type-A、USB Type-B、USB Type-C、USB Micro B的转接板或转接线，用于连接在控制模块CU上转接不同接口类型的线缆。
进一步的，控制模块CU包括MCU和外围PCB电路；控制模块CU通过包括串口的方式与上位机模块SU通信；控制模块CU分别连接测试设备模块TD里的USB3.1测试设备、USB2.0测试设备、E-Mark烧写模块EU，形成USB3.1测试链路、USB2.0测试链路、E-Mark烧写链路。
进一步的，E-Mark烧写模块EU是一个预先设置好烧写内容的E-Mark烧写器；E-Mark烧写模块EU给被测线缆供电并通过CC PIN烧写被测线缆的E-Mark芯片；E-Mark烧写模块EU还用于读回检测烧写内容，并拉高GPIO电平通知控制模块CU，控制模块CU通过串口将结果提交给上位机模块SU。
进一步的，上位机模块SU通过采集线缆的缆标获取线缆类型、调用测试设备提供的API完成USB3.1信号、USB2.0信号的测试，并将结果保存到数据库或excel文件。
本发明的有益效果为：
1.本发明的一种用于USB线缆的高效集成测试方法和测试仪，通过将USB3.1测试设备、USB2.0测试设备和E-Mark烧写器集成到一起同时完成USB3.1测试功能、USB2.0测试功能、E-Mark芯片烧写及测试功能，将产品测试插拔次数减少到原来的1/3，有效的减少了产品连接器在测试插拔时造成损伤的概率，极大的提高测试设备的使用寿命。
2.本发明通过测试设备的集成全面有效地覆盖USB线缆的功能、性能测试，提高了测试设备的测试效率，减少了量产测试时间和烧写时间，提升效率3倍以上。
3.本发明以低成本高效率的方式对多种USB线缆进行测试和E-Mark烧写，降低量产测试和烧写设备使用复杂性，降低了设备投入60％，缩减了工站数量，大幅度降低了生产和测试成本，提高了生产效率。
4.本发明提高了量产测试的效率，降低了烧写成本，操作简单，极大提升了产品的产能，是实现大批量规模交付和降低成本的核心技术。
附图说明
图1是本发明实施例的功能框图。
图2是本发明实施例的流程图。
图3是本发明实施例一的测试USB3.1线缆的流程图。
图4是本发明实施例二的测试USB3.1线缆的流程图。
图5是本发明实施例的测试USB2.0线缆的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参见图1，本发明实施例的一种用于USB线缆的高效集成测试仪包括控制模块CU、测试设备模块TD、E-Mark烧写模块EU、测试及结果显示上位机APP SU。
控制模块CU用于控制测试和烧写的内容和流程，将USB线缆信号按功能在PCB上进行分组，并按照分组将信号连接到相应的测试设备模块TD和E-Mark烧写模块EU。
测试设备模块TD包括USB3.1的测试设备和USB2.0的测试设备。
E-Mark烧写模块EU包括E-Mark烧写器。
测试及结果显示上位机APP SU运行在主机上，完成测试功能上位机调用,并将测试结果显示给用户并通过数据库或者excel等方式将结果存储起来。
在测试时，将被测线缆的一端连接USB3.1的主控，另一端连接测试仪。控制模块CU根据线缆类型选择测试项目,将线缆里的USB信号按功能分组，USB3.1信号TX1+、TX1-、RX2-、RX2+及电源信号连接到测试设备模块TD USB3.1测试设备，USB2.0信号D-、D+及电源信号连接到测试设备模块TD USB2.0测试设备。Type C E-Mark烧写信号CC1，CC2及地信号连接到E-Mark烧写模块EU。USB线缆有USB Type-A、USB Type-B、USB Type-C,USB Micro B等不同接口类型的线缆，不同类型的线缆内部信号不一样。针对不同接口类型的线缆，可以固定控制模块的接口，利用转接板或转接线连接到控制模块，也可以针对不同类型线缆设计不同接口类型的控制模块的PCB板。控制模块CU可以由MCU及外围PCB电路等方式实现，通过串口等方式与上位机的测试及结果显示APP SU通信。
控制模块CU的另一端分别连接测试设备模块TD里的USB3.1测试设备和USB2.0测试设备，以及E-Mark烧写模块EU。通过控制模块CU的连接方式，主控、线缆和测试设备可以形成最多3个测试和烧写链路：USB3.1测试链路、USB2.0测试链路、E-Mark烧写链路。
E-Mark烧写模块可以是一个预先设置好烧写内容的E-Mark烧写器，在给线缆正常供电的情况下，烧写器通过正常连通的CC PIN就可以烧写线缆的E-Mark芯片。同时E-Mark烧写器具有烧写内容读回检测的功能，烧写结果通过GPIO电平拉高等方式通知控制模块CU。控制模块CU通过串口等方式将结果提交给上位机SU。
上位机APP SU可以采集线缆的缆标，调用测试设备对应驱动提供的API完成USB3.1信号、USB2.0信号的测试功能。并将结果上传到数据库或者excel。
参见图2，本发明实施例的一种用于USB线缆的高效集成测试方法包括如下步骤：
S110：上位机获取线缆类型。
S120：控制模块CU断开线缆和E-Mark烧写器的CC信号，保证在USB测试时不会进行E-Mark烧写，避免E-Mark烧写失败。
S130：上位机判断线缆是否要做USB3.1测试，如果要，跳到步骤S140，否则，跳到步骤S150。
S140：上位机结合USB3.1主控、控制模块和USB3.1测试设备进行USB3.1的功能测试。
S150：上位机判断线缆是否要做USB2.0测试，如果要，跳到步骤S160，否则，跳到步骤S170。
S160：上位机结合USB3.1主控、控制模块和USB2.0测试设备进行USB2.0的功能测试。
S170：上位机判断线缆是否要烧写E-Mark，如果要，跳到步骤S180，否则，跳到步骤S200。
S180：控制模块关闭CC PIN信号的Switch，将线缆的CC信号和E-Mark烧写器的CC信号连通。
S190：E-Mark烧写器完成E-Mark烧写，并将烧写结果通过控制模块CU传给上位机APP。
S200：上位机APP将测试和烧写结果存储到数据库或者excel。
本文还公开USB3.1测试的两种方法。
参见图3，实施例一使用VL716等支持USB3.1 Gen2速率的移动硬盘作为USB3.1的测试设备，线缆一头连接主机的USB3.1 Gen2主控，另外一头通过控制单元CU与VL716移动硬盘连接。上位机APP通过调用HD_Speed_v1.7.5.100.exe等测速软件对移动硬盘进行读写loopback测试，可以测试线缆USB3.1信号质量，并从HD_Speed_v1.7.5.100.exe测速软件获取读写测试结果和速率。这种方案可以实现USB3.1 Gen2 10Gbps速率的测试。VL716可以烧写成在controller内部做数据loopback的固件，这样在进行读盘测试时并没有真实的对移动硬盘进行读写，可以提高移动硬盘的使用寿命。
参见图4，实施例二使用Cypress FX3作为USB3.1的测试设备。线缆一头连接主机的USB3.1主控，另外一头通过控制单元CU与Cypress FX3连接。上位机APP通过调用CypressFX3_SDK_Windows_v1.3.3提供的API，对FX3做读写loopback测试，可以测试线缆USB3.1信号质量，同时可以获取读写测试结果和速率。Cypress FX3可以烧写FX3 Streamer固件，支持测试USB3.1 Gen1 5Gbps极限速率。Cypress FX3的读写操作是使用IC内部的固件实现，不需要Flash等存储设备，比普通的移动硬盘或者U盘做为测试设备，极大的提高了测试设备的使用寿命。
本文还公开USB2.0测试的方法。参见图5，USB2.0测试使用Cypress FX2作为USB2.0测试设备。线缆一头连接主机的USB3.1主控，另外一头通过控制单元CU与CypressFX2连接。上位机APP通过调用Cypress FX2 libusbK-3.0.6.0-setup提供的API，对FX2做读写loopback测试，可以测试线缆USB2.信号质量，同时可以获取读写测试结果和速率。Cypress FX2的读写操作是使用IC内部的固件实现，使得测试设备寿命得到极大提高。
因此，本发明公开了USB集成测试仪的设计方法，通过将USB3.1测试设备、USB2.0测试设备和E-Mark烧写器集成到一起，控制测试和E-Mark烧写，提高了测试设备的测试效率，减少总体测试时间，将产品测试插拔次数减少到原来的1/3，可大幅度降低生产成本和提高生产效率。本发明提供的USB3.1测试设备和USB2.0测试设备可以极大的提高测试设备的使用寿命，减少测试设备成本。
以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。
Claims (14)
1.一种用于USB线缆的高效集成测试方法，其特征在于：包括以下步骤：
S010：搭建测试仪，包括控制模块CU、测试设备模块TD、E-Mark烧写模块EU、上位机平台，测试设备模块TD包括USB3.1测试设备和USB2.0测试设备；上位机平台包括上位机模块SU和USB3.1主控模块；控制模块CU的信号收发端分别与测试设备模块TD、E-Mark烧写模块EU、上位机模块SU的信号收发端连接；被测线缆的一端连接USB3.1主控模块，被测线缆的另一端连接控制模块CU；
S110：上电后，上位机模块SU获取线缆类型，控制模块CU根据线缆类型选择测试项目，将线缆里的USB信号按功能分组并发送到对应的测试设备模块TD或E-Mark烧写模块EU；
S120：控制模块CU断开线缆和E-Mark烧写器的CC信号，保证在USB测试时不会进行E-Mark烧写，避免E-Mark烧写失败；
S1X0：上位机模块SU、USB3.1主控模块、控制模块TD根据测试类型对被测线缆进行USB3.1测试或者USB2.0测试；
S180：控制模块关闭CC PIN信号的Switch，将线缆的CC信号和E-Mark烧写器的CC信号连通；
S190：E-Mark烧写器完成对被测电缆的E-Mark烧写，并将烧写结果通过控制模块CU传给上位机模块SU；
S200：上位机模块SU将测试和烧写结果存储到数据库或文件。
2.根据权利要求1所述的一种用于USB线缆的高效集成测试方法，其特征在于：所述的步骤S110中，具体步骤为：
将包括TX1+、TX1-、RX2-、RX2+的USB3.1信号和电源信号发送到测试设备模块TD的USB3.1测试设备；
将包括D-、D+的USB2.0信号和电源信号发送到测试设备模块TD的USB2.0测试设备；
将包括CC1、CC2的Type C E-Mark烧写信号和地信号发送到E-Mark烧写模块EU。
3.根据权利要求1所述的一种用于USB线缆的高效集成测试方法，其特征在于：所述的步骤S1X0中，具体步骤为：
S140：上位机模块SU、USB3.1主控模块、控制模块TD的USB3.1测试设备对被测线缆进行USB3.1的功能测试；
或者
S160：上位机模块SU、USB3.1主控模块、控制模块TD的USB2.0测试设备对被测线缆进行USB2.0的功能测试。
4.根据权利要求3所述的一种用于USB线缆的高效集成测试方法，其特征在于：所述的步骤S160与S180之间，还包括以下步骤：
S170：上位机模块SU判断线缆是否要烧写E-Mark，如果要烧写则执行步骤S180；如果不烧写则执行步骤S200。
5.根据权利要求4所述的一种用于USB线缆的高效集成测试方法，其特征在于：若执行步骤S160，则所述的步骤120与S160之间，还包括以下步骤：
S150：上位机模块SU判断线缆是否要做USB2.0测试，如果要测试则执行步骤S160；如果不测试则执行步骤S170。
6.根据权利要求5所述的一种用于USB线缆的高效集成测试方法，其特征在于：若执行步骤S140，则所述的步骤120与S140之间，还包括以下步骤：
S130：上位机模块SU判断线缆是否要做USB3.1测试，如果要测试则执行步骤S140；如果不测试则执行步骤S150。
7.根据权利要求3所述的一种用于USB线缆的高效集成测试方法，其特征在于：所述的步骤S140中，具体步骤为：
采用支持USB3.1 Gen2速率的移动硬盘的移动硬盘控制器VL716作为USB3.1测试设备；移动硬盘控制器VL716用于在自身内部做数据回送loopback；
将被测线缆的一端连接USB3.1主控模块，被测线缆的另一端通过控制模块CU连接VL716和移动硬盘；
上位机模块SU调用包括HD_Speed_v1.7.5.100.exe的测速软件对移动硬盘VL716以最高USB3.1 Gen2 10Gbps的速率做读写loopback测试从而测试线缆的USB3.1信号质量，并获取读写测试结果和速率。
8.根据权利要求3所述的一种用于USB线缆的高效集成测试方法，其特征在于：所述的步骤S140中，具体步骤为：
采用烧写了FX3 Streamer固件的Cypress FX3作为USB3.1测试设备；
将被测线缆的一端连接USB3.1主控模块，被测线缆的另一端通过控制模块CU连接Cypress FX3；
上位机模块SU调用Cypress FX3_SDK_Windows_v1.3.3提供的API对Cypress FX3以最高USB3.1 Gen1 5Gbps的速率做读写loopback测试从而测试线缆的USB3.1信号质量，并获取读写测试结果和速率。
9.根据权利要求3所述的一种用于USB线缆的高效集成测试方法，其特征在于：所述的步骤S160中，具体步骤为：
采用Cypress FX2作为USB2.0测试设备；
将被测线缆的一端连接USB3.1主控模块，被测线缆的另一端通过控制模块CU连接Cypress FX2；
上位机模块SU调用Cypress FX2 libusbK-3.0.6.0-setup提供的API对Cypress FX2做读写loopback测试从而测试线缆的USB2.0信号质量，并获取读写测试结果和速率。
10.一种用于权利要求1至9中任意一项所述的用于USB线缆的高效集成测试方法的测试仪，其特征在于：包括控制模块CU、测试设备模块TD、E-Mark烧写模块EU、上位机平台；测试设备模块TD包括USB3.1测试设备和USB2.0测试设备；上位机平台包括上位机模块SU和USB3.1主控模块，上位机模块SU的信号收发端与USB3.1主控模块的信号收发端连接；
控制模块CU的信号收发端分别与测试设备模块TD、E-Mark烧写模块EU、上位机模块SU的信号收发端连接，用于控制测试和烧写的内容和流程，将被测线缆的信号按功能分组并分别发送到对应的测试设备模块TD或E-Mark烧写模块EU；控制模块CU还用于接收测试设备模块TD的测试数据和E-Mark烧写模块EU的反馈信息并上传给上位机模块SU；
USB3.1测试设备用于测试USB3.1线缆的信号质量、获取读写测试结果和速率；USB2.0测试设备用于测试USB2.0线缆的信号质量、获取读写测试结果和速率；E-Mark烧写模块EU用于向待测的USB线缆烧写程序；
上位机模块SU用于通过控制模块CU调用测试功能，接收并显示测试结果给用户，并将结果保存到数据库或文件。
11.根据权利要求10所述的测试仪，其特征在于：还包括USB Type-A、USB Type-B、USBType-C、USB Micro B的转接板或转接线，用于连接在控制模块CU上转接不同接口类型的线缆。
12.根据权利要求10所述的测试仪，其特征在于：控制模块CU包括MCU和外围PCB电路；
控制模块CU通过包括串口的方式与上位机模块SU通信；
控制模块CU分别连接测试设备模块TD里的USB3.1测试设备、USB2.0测试设备、E-Mark烧写模块EU，形成USB3.1测试链路、USB2.0测试链路、E-Mark烧写链路。
13.根据权利要求10所述的测试仪，其特征在于：E-Mark烧写模块EU是一个预先设置好烧写内容的E-Mark烧写器；
E-Mark烧写模块EU给被测线缆供电并通过CC PIN烧写被测线缆的E-Mark芯片；
E-Mark烧写模块EU还用于读回检测烧写内容，并拉高GPIO电平通知控制模块CU，控制模块CU通过串口将结果提交给上位机模块SU。
14.根据权利要求10所述的测试仪，其特征在于：上位机模块SU通过采集线缆的缆标获取线缆类型、调用测试设备提供的API完成USB3.1信号、USB2.0信号的测试，并将结果保存到数据库或excel文件。
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