TWI796357B - 測試室中的不同形狀因子待測設備的自動化搬運 - Google Patents

Abstract

揭露了一種用於使用自動化測試配備（ATE）來執行測試的系統。該系統包括機器人，該機器人包括末端執行器，該末端執行器可操作來撿取DUT及將該DUT傳進及傳出基元中的測試槽。該系統更包括系統控制器，該系統控制器包括記憶體及處理器以供控制該機器人。並且，該系統包括測試架，該測試架包括複數個基元，其中該基元是模組化設備，該模組化設備包括用於測試複數個DUT的複數個狹槽，且其中該機器人被配置為使用該末端執行器來接取該測試架內的該複數個基元中的狹槽。

Description

測試室中的不同形狀因子待測設備的自動化搬運

本案與於2017年3月9日所提出的標題為「DEVICE TESTING USING DUAL-FAN COOLING WITH AMBIENT AIR」且指定Roland Wolff為發明人的第15/455,103號的美國專利申請案相關，且該美國專利申請案的代理人案號為ATSY-0046-01.01US。該申請案的整體實質內容以引用方式併入本文中。

本揭示案大致與自動化測試配備的領域相關，且更具體而言是與針對此類配備的自動化搬運的技術相關。

自動化測試配備（ATE）可為在半導體晶圓或晶粒、積體電路（IC）、電路板或封裝設備（例如固態硬碟）上執行測試的任何測試組件。ATE組件可用來執行快速執行測量及產生可接著被分析的測試結果的自動化測試。ATE組件可為從耦接到計量器的電腦系統到複雜的自動化測試組件的任何物品，該自動化測試組件可包括客製、專用的電腦控制系統及許多不同的測試儀器，該等測試儀器能夠自動化測試電子設備零件及/或進行半導體晶圓測試（例如晶片上系統（SOC）測試或積體電路測試）。ATE系統皆減少了在測試設備上花費來確保設備如所設計地作用的時間量且充當用來在給定設備到達消費者之前決定該設備內的故障元件的存在的診斷工具。

在典型的ATE系統測試設備（常稱為待測設備或DUT）時，ATE系統向設備施加刺激（例如電訊號）且檢查設備的響應（例如電流及電壓）。一般而言，若設備成功提供了在預先建立的容差內的某些預期響應，則測試的最終結果是「合格（pass）」，或若設備並未提供在預先建立的容差內的預期響應，則測試的最終結果是「不合格（fail）」。更複雜的ATE系統能夠評估故障的設備以潛在地決定故障的一或更多個原因。

ATE系統常包括引導ATE系統的操作的電腦。一般而言，該電腦運行一或更多個專門的軟體程式以提供(i)測試發展環境及(ii)設備測試環境。在測試發展環境中，使用者一般產生測試程式（亦即一或更多個檔案的基於軟體的結構，該結構控制ATE系統的各種部分）。在設備測試環境中，使用者一般將用於測試的一或更多個設備提供給ATE系統，且引導ATE系統依據測試程式來測試各個設備。使用者可藉由僅向ATE系統提供額外的設備及引導ATE系統依據測試程式測試額外的設備，來測試額外的設備。因此，ATE系統允許使用者基於測試程式用一致且自動化的方式來測試許多設備。

在典型的先前技術測試環境中，DUT被安置在受控環境腔室或「爐（oven）」中。DUT被連接到測試頭的測試器片段。可將若干DUT連接到單個片段，且單個測試腔室可包含若干片段。片段包含測試電路系統，該測試電路系統依據測試計劃在DUT上執行測試。在爐中時，DUT是使用者不可觸及的，以便不干擾腔室的受控環境。在腔室中時，若某些DUT測試提早結束，則你不能移除該等DUT直到所有測試完成為止。然後才可進出腔室。

與此測試環境相關聯的問題中的一者是，環境腔室內部在測試期間是不可進出的，這造成若測試是使用爐中的有源測試器片段來運行的話則某些測試器片段是閑置的。另一問題是，常規的測試環境一般需要人工地安插DUT及從測試器片段移除DUT，這是不利的，因為這是耗時的、容易出錯的且DUT可能在人工搬運期間被損傷。進一步地，在批量生產環境中人工安插及移除DUT是明顯低效且容易出錯的。

因此，存在著在測試室中搬運不同形狀因子的DUT的自動化方法的需要。此外，所需要的是一種使用機器人將DUT安插到測試頭中的基元中及從該等基元移除該等DUT的自動化方法，該自動化方法消除了人類勞動的需要且在較少的時間內達成了較高的產率。進一步地，所需要的是一種測試環境，該測試環境允許在測試正在環境內運行的同時接取系統，使得可完全利用該系統。在使用所述系統的有益態樣而沒有該等態樣的各別限制的情況下，本發明的實施例提供了一種解決這些問題的新穎解決方案。

本文中所揭露的發明利用複數個基元及相關聯的DUT介面板（DIB）來測試DUT。各個基元是模組化的，意味著其能夠相對於其他基元獨立操作。各個基元連接到DIB，其中DIB包含用於複數個DUT的複數個狹槽。

本發明的實施例利用機器人來藉由自動化將DUT安插到DIB中及從DIB移除DUT的行為部分地自動化測試進程。在一個實施例中，機器人利用可交換的抓持器來搬運具有各種形狀因子的DUT。自動化進程可被程式化為使得機器人自動辨識哪種類型的設備正被測試及針對受測的該形狀因子的設備選擇適當的抓持器。進一步地，在其他實施例中，測試器亦可被程式化為使得機器人具有亦決定箱子中的設備的定向（水平或垂直）及設備的佈置的智能。在額外的實施例中，機器人更被程式化為具有藉由使用攝影機及外部參考點來在不損傷設備的情況下抓持設備的智能。

依據本發明的實施例，設備加熱一般是由操作DUT本身的DUT所產生的。因此，在允許設備操作之後，它們將達到設定點溫度。冷卻方法及系統（例如本發明的實施例內所採用的DIB內部的風扇）接著有效地冷卻設備，使得它們維持它們的設定點溫度以供測試。因此，溫度受控的環境腔室並不需要加熱設備。其他優點是，可成功地使用環境空氣來冷卻DUT而不需要除了風扇以外的額外冷卻構件。因此，消除了昂貴的環境腔室的需要，因為可在實驗室環境或測試樓層中執行測試。解決方案是低成本的，且DIB（DUT介面板）及測試執行模組（或基元）組合對於機器人DUT操控是有用的且因此非常適於大量測試各種電子設備（包括但不限於網路卡、圖形卡、晶片、微處理器、硬碟機（HDD）及固態硬碟（SSD）等等）。

此外，因為DUT不定位在環境測試腔室內，在使用機器人的測試循環期間更容易搬運、實體操控、檢驗等等該等DUT。亦模組化了（使用如本文中所述的基元來模組化）用來測試DUT的電子電路系統的態樣。因此，不同模組可在不同的形狀因子及DUT類型上執行不同的測試，或在相同的DUT類型上執行不同的測試（因為不再存在著用鎖步（lock step）運行測試的需要）。這增加了整體測試效率及測試彈性。

在一個實施例中，揭露了一種用於使用自動化測試配備（ATE）來執行測試的方法。該方法包括以下步驟：定位要測試的待測設備（DUT）。進一步地，該方法包括以下步驟：將該DUT的一存在記錄在一資料庫中及查詢該資料庫以決定空狹槽是否存在於基元中，其中該基元是模組化設備，該模組化設備包括用於接收及測試複數個DUT的複數個狹槽。該方法亦包括以下步驟：使用機器人來將DUT安插在該空狹槽中及向該資料庫報告該空狹槽已被填充。最後，該方法包括以下步驟：在該DUT上起動測試。

在一個不同的實施例中，呈現了一種用於使用自動化測試配備（ATE）來執行測試的系統。該系統包括機器人，該機器人包括末端執行器，該末端執行器可操作來撿取DUT及將該DUT傳進及傳出基元中的測試槽。該系統更包括系統控制器，該系統控制器包括記憶體及處理器以供控制該機器人。此外，該系統包括測試架，該測試架包括複數個基元，其中該基元是模組化設備，該模組化設備包括用於測試複數個DUT的複數個狹槽，且其中該機器人被配置為使用該末端執行器來接取該測試架內的該複數個基元中的狹槽。

在又另一實施例中，揭露了一種用於使用自動化測試配備（ATE）來執行測試的系統。該系統包括機器人，該機器人包括末端執行器，該末端執行器可操作來撿取DUT及將該DUT傳進及傳出基元中的測試槽。該系統更包括輸入及輸出模組，該輸入及輸出模組包括複數個托盤且可操作來在測試期間向該機器人呈現來自該複數個托盤的DUT。此外，該系統包括系統控制器，該系統控制器包括記憶體及處理器以供控制該機器人。並且，該系統包括測試架，該測試架包括複數個基元，其中該基元是模組化設備，該模組化設備包括用於測試複數個DUT的複數個狹槽，且其中該機器人被配置為接取該測試架內的該複數個基元中的狹槽。

以下的詳細說明連同附圖將提供本發明的本質及優點的更佳瞭解。

現將詳細參照本揭示案的各種實施例，該等實施例的示例被繪示於附圖中。雖然是連同這些實施例來描述，將瞭解到該等實施例不是要將本揭示案限制於這些實施例。相反地，本揭示案要涵蓋可包括在如由隨附請求項所界定的本揭示案的精神及範圍內的替代方案、變體及等效物。並且，在本揭示案的以下詳細說明中，闡述了許多具體細節以提供本揭示案的徹底瞭解。然而，將瞭解到，可在沒有這些具體細節的情況下實行本揭示案。在其他實例中，未詳細描述眾所周知的方法、程序、元件及電路以便不會不必要地模糊了本揭示案的態樣。

詳細說明的以下的某些部分是從程序、邏輯模塊、處理及電腦記憶體內的資料位元上的操作的其他符號表示的角度來呈現的。這些說明及表示是資料處理領域中的技術人員用來向該領域中的其他技術人員最有效地傳達他們的工作的本質的手段。在本案中，程序、邏輯模塊、進程等等被設想成是導致所需結構的自相一致的步驟序列或指令序列。該等步驟是利用實體量的實體操控行為的彼等步驟。通常，雖然未必，這些量採取能夠被儲存、傳輸、結合、比較及在電腦系統中以其他方式操控的電或磁訊號的形式。將這些訊號指稱為交易（transaciton）、位元、值、構件、符號、特性、樣本、像素等等有時是合宜的（主要基於一般用途的理由）。

然而，應牢記的是，要將所有的這些用語及類似的用語與適當的實體量相關聯且該等用語僅是施用於這些量的合宜標籤。除非以下論述另有清楚的具體陳述，理解到的是，在本揭示案的任何部分，利用例如為「配置」、「更新」、「測試」、「輪詢（polling）」等等的用語的論述指的是電腦系統或類似的電子計算設備或處理器的行動及進程（例如圖13的流程圖1300）。電腦系統或類似的電子計算設備操控及轉換被表示為電腦系統記憶體、暫存器或其他此類資訊儲存器、傳輸或顯示設備內的實體（電子）量的資料。

可在位在由一或更多個電腦或其他設備所執行的某種形式的電腦可讀取儲存媒體（例如程式模組）上的電腦可執行指令的一般背景脈絡下論述本文中所述的實施例。藉由示例而非限制的方式，電腦可讀取儲存媒體可包括非暫時性電腦可讀取儲存媒體及通訊媒體；非暫時性電腦可讀取媒體包括所有電腦可讀取媒體，除了暫時性的傳播訊號以外。一般而言，程式模組包括執行特定任務或實施特定抽象資料類型的常式、程式、物件、元件、資料結構等等。可在各種實施例中依需要結合或分佈程式模組的功能性。

電腦儲存媒體包括用任何用於儲存資訊（例如電腦可讀取指令、資料結構、程式模組或其他資料）的方法或技術來實施的依電性及非依電性、可移除式及非可移除式媒體。電腦儲存媒體包括（但不限於）隨機存取記憶體（RAM）、唯讀記憶體（ROM）、可電抹除可程式化ROM（EEPROM）、快閃記憶體或其他記憶體技術、光碟ROM（CD-ROM）、數位多用途光碟（DVD）或其他光學儲存器、磁式卡匣、磁帶、磁碟儲存器或其他磁式儲存設備、或可用來儲存所需資訊且可被存取以擷取該資訊的任何其他媒體。

通訊媒體可實施電腦可執行指令、資料結構及程式模組，且包括任何資訊遞送媒體。藉由示例（且非限制）的方式，通訊媒體包括有線媒體（例如有線網路或直接有線連接）及無線媒體（包括音訊、射頻（RF）、紅外線及其他無線媒體）。上述項目中的任一者的組合亦可被包括在電腦可讀取媒體的範圍內。

測試室中的不同形狀因子待測設備的自動化搬運

圖1繪示常規的測試環境，其中DUT被安置到受控環境腔室10或「爐」中。DUT被連接到測試頭20的測試器片段。可將許多DUT連接到單個測試器片段40。測試器片段包含測試電路系統，該測試電路系統依據測試計劃在DUT上執行測試。每個測試頭20可具有許多測試器片段。DUT在被安插到爐10中時被安置到托盤30中。在爐10中時，DUT一般是使用者不可觸及的，以便不干擾腔室10的受控環境。在典型的環境腔室中，該複數個測試器片段用鎖步（lock step）操作，該鎖步在該複數個DUT上執行相同的測試計劃。進一步地，測試頭一般而言是由單個控制器電腦系統（未示出）所控制的，該控制器電腦系統直接連接到測試頭且用此方式控制測試頭20的所有片段。

與此測試環境相關聯的問題中的一者是，環境腔室內部在測試期間是不可進出的，這造成若測試是使用測試頭中的其他測試器片段來運行的話則整體測試器片段或測試器片段中的未佔用的狹槽是閑置的。另一問題是，常規的測試環境一般需要人工地安插DUT及從測試器片段移除DUT，這是不利的，因為這是耗時的、容易出錯的且DUT可能在人工搬運期間被損傷。進一步地，在批量生產環境中人工安插及移除DUT是明顯低效的。

本發明的實施例提供了一種在測試室中搬運不同形狀因子的DUT的自動化方法。本發明的實施例更提供了一種使用機器人來將DUT安插到測試頭中的基元中及從該等基元移除DUT的自動化方法，藉此消除了人類勞力的需要且用較少的時間達成了較高的產率（yield）。進一步地，本發明的實施例容許在測試還在腔室內運行的同時進出腔室內部，使得可在同一時間完全地利用腔室。

依據本發明的實施例，設備加熱一般是由操作DUT自身的DUT所產生的。因此，在允許設備操作之後，它們將達到設定點溫度。冷卻方法及系統（例如本發明的實施例內所採用的DIB內部的風扇）接著有效地冷卻設備，使得它們維持它們的設定點溫度以供測試。因此，溫度受控的環境腔室並不需要加熱設備。

其他優點是，可成功地使用環境空氣來冷卻DUT而不需要除了風扇以外的額外冷卻構件。因此，消除了昂貴的環境腔室的需要。解決方案是低成本的，且DIB（DUT介面板）及測試執行模組（或基元）組合對於機器人DUT操控是有用的且因此非常適於大量測試各種電子設備（包括但不限於網路卡、圖形卡、晶片、微處理器、硬碟機（HDD）及固態硬碟（SSD）等等）。

此外，因為DUT不定位在環境測試腔室內，在使用機器人的測試循環期間更容易搬運、實體操控、檢驗等等該等DUT。亦模組化了（使用如本文中所述的基元來模組化）用來測試DUT的電子電路系統的態樣。因此，不同的模組可在不同的或甚至相同的形狀因子及DUT類型上執行不同的測試。這增加了整體測試效率及測試彈性。

如上文所指示的，本發明的實施例有利地利用機器人，來藉由自動化將DUT安插到DIB中及從DIB移除DUT的行為部分地自動化測試進程。在一個實施例中，機器人利用可交換的抓持器來搬運具有各種形狀因子的DUT。自動化進程可被程式化為使得機器人具有自動辨識哪種類型的設備正被測試及針對受測的該形狀因子的設備選擇適當的抓持器的智能、彈性及力量。進一步地，在其他實施例中，測試器亦可被程式化為使得機器人具有亦決定箱子中的設備的定向（水平或垂直）及設備的佈置的智能。在額外的實施例中，機器人更被程式化為具有藉由使用攝影機及外部參考點來在不損傷設備的情況下抓持設備的智能。

圖2繪示依據本發明的一個實施例的與DUT介面板（DIB）400接合的基元（primitive）410。與圖2中所示的測試器片段40類似，圖4的基元是一種離散的測試模組，該測試模組契合到測試頭20中且包括測試電路系統，該測試電路系統依據測試計劃在DUT上執行測試。基元部分地是圖1的測試器片段40的改良物，因為該基元包括包殼450，所有各種電子設備（例如站點模組（site module）、電源等等）被收容在該包殼內。DIB 400可使用被調整尺寸為用於DUT 420的客製連接器來容納複數個DUT 420。DIB 400亦可包括包殼470。DIB 400通過裝載板（未示出）接合到基元410的通用背板（未示出）以獲得高速訊號及電力。基元410包含用於在DUT 420上執行測試計劃的測試電路系統。基元410可獨立於任何其他基元而操作且連接到控制伺服器。

本發明的實施例利用複數個基元（與圖2中所示的基元類似）及相關聯的DIB來測試DUT。各個基元是模組化的，意味著其能夠相對於其他基元獨立操作。因此，設定在架子中的複數個基元可各在不同的測試計劃下操作。

如於2017年3月9日所提出的標題為「DEVICE TESTING USING DUAL-FAN COOLING WITH AMBIENT AIR」的第15/455,103號的美國專利申請案（在本文中稱為「雙風扇冷卻申請案」，該申請案以引用方式併入本文中）中所解釋的，在一個實施例中，若測試系統使用圖4中所示的基元，則在測試與基元架相關聯的DUT時不再需要環境腔室，因為基元被設計成用高效的方式劃分。

如雙風扇冷卻申請案中所述，使用環境空氣系統進行的雙風扇冷卻的優點是，環境空氣被高效地且成功地實施為冷卻DUT（待測設備）而不需要除了風扇以外的額外冷卻構件。環境腔室的需要是使用圖4中的基元來消除的，因為從DUT本身產生的熱被用來達到測試溫度設定點。風扇接著維持該設定點。進一步地，使用環境空氣進行的雙風扇冷卻是低成本的、與機器人DUT（待測設備）操控相容且如上文所指示地非常適於大量測試不同類型的設備（或DUT）。

在此實施例中，本案用於基元的圖2的包殼450允許將來自DUT的熱保留在包殼內部，且因此不需要單獨的加熱腔室。其結果是，針對DUT及基元在任何時候皆允許了直接的使用者操控。換言之，DUT供應了在較高溫度下測試DUT所需的熱（在包殼內通電了較長的持續時間時）。進一步地，風扇及/或排氣口允許空氣在基元內部循環以冷卻DUT，且從而降低了基元的內部溫度。

典型的測試頭包括複數個基元及相關聯的DUT介面板（DIB）以測試DUT。各個基元是模組化的，意味著其能夠相對於其他基元獨立操作。各個基元連接到DIB 400，其中DIB包含了用於複數個DUT 420的複數個狹槽。測試模組410被模組化且能夠被安插到支撐複數個模組的架子中，其中通訊及電力訊號從模組的背部被承載到一或更多個中央控制電腦或測試站（未示出）。可將個別的DUT測試基元410及DIB 400安插到各別的架槽中，以在環境空氣（例如測試樓層或實驗室）中產生具有可客製的行及列的架子，而消除了環境測試腔室的需要。

如雙風扇冷卻申請案中所詳述的，基元410可操作來藉由與DUT 420傳遞電力、指令、訊號、資料、測試結果及/或資訊來在DUT 420上執行測試。測試執行模組410包括處理、通訊及儲存電路系統來在DUT 420上進行測試。進一步地，基元或測試執行模組410藉由從DUT 420附近的溫度感測器接收輸入訊號及藉由調整適當的底部風扇及頂部風扇的轉速，來控制DUT 420的冷卻。並且，測試執行模組410包括空氣導管490以將來自DIB 400的氣流釋放到周圍環境中。

圖3A繪示依據本發明的一個實施例的使用六軸工業機器人的自動化工作室，該工業機器人用來將DUT設備（例如固態硬碟）傳進及傳出測試頭中的測試基元。

工業機器人可具有各種的軸配置。一般而言，大部分有關節的機器人的特徵是六個軸（亦稱為六自由度）。六個軸的機器人允許更大的彈性，且相較於具有有較少軸的機器人可執行較多樣的應用。

圖3A繪示六軸機器人310，該六軸機器人用來在硬碟的執行及功能測試期間將DUT設備（例如固態硬碟）傳進及出測試基元。圖3亦示出包括五個架子320及每個架子六個基元330的整體自動化工作室。機器人310在小室的中心處工作。注意，雖然圖3A中的圖解包括了每個架子具有六個基元的五個架子，工作室可被縮放為包括任何數量的架子及基元及將許多工作室包括到生產樓層上。因此，本發明的實施例藉由自動化將設備安插到基元中或移除設備的行為而有利地在較少的時間內達成了較高的產率。進一步地，機器手臂相較於一般人可觸及較高之處，且因此本發明的實施例相較於在使用人工勞動的配置下允許將工作室中的基元堆疊得較高。

自動化工作室亦可包括大型鋁板311，該大型鋁板安置在生產樓層的樓層上且對於所有硬體元件提供了單一地基。在一個實施例中，鋁板可包括一吋厚的鋁板塊（slab），該鋁板塊被機械加工及鑽孔以適應用螺栓旋緊鋼焊接物及測試架的行為。

圖3B繪示依據本發明的一個實施例的結構焊接物，該等結構焊接物用來將測試架在工作室中固持成是靜態位置對準的。為了讓架子免於與DUT在安置或從測試器狹槽抽取的期間的推動及拉動相關聯的振動或移動，結構焊接物312被用來將架子固持成是靜態位置對準的，如圖3B中所示。結構焊接物可包括被緊固地錨定到板塊基部板311的直立鋼結構焊接物。各個工作室亦包括針對小室中的架子中的各者提供支撐的橫桿（crossbar）。

圖3C繪示依據本發明的一個實施例的輸入及輸出模組，該輸入及輸出模組用來在測試期間向機器手臂呈現DUT。輸入及輸出模組是提供滑盤/滑動裝運箱391的獨立式系統，該滑盤/滑動裝運箱從操作員的側滑進、通過模組及滑出另一側以向機器人呈現DUT以供撿取。可在任何給定時間針對各種輸入或分類範疇程式化若干滑件。在一個實施例中，存在一個顯示器，該顯示器被微控制器控制以向操作員顯示要裝載或卸載什麼裝運箱。操作時，操作員將裝運箱或托盤安置到已被推出且向該操作員呈現的滑件上。該操作員接著按壓閃燈電鍵鈕以允許滑件向內移動到模組包殼中。在相反側上，在機器人的工作包封（work envelope）的內部，具有在該撿取及安置操作期間需要被機器人接取的托盤或裝運箱的滑件滑出到機器人的工作包封中以供接取。一旦機器人已撿取或安置了DUT，滑件再次快速向後移動到模組箱中。如此，只有在給定時刻需要被機器人接取的滑件被允許進入到機器人的工作包封中。如圖3C中所示，輸入輸出模組可與測試架相鄰，其中該等測試架的基元330填有DUT（例如SATA SSD）。此輸入輸出模組使用了雙端式抽屜滑件，該等滑件被連結到齒條與齒輪的各站處的步進馬達驅動，以將桌面朝向操作員滑出或向內滑進機器人工作包封。

圖4繪示依據本發明的一個實施例的使用笛卡兒三軸工業機器人的自動化工作室，該工業機器人用來將DUT設備（例如固態硬碟）傳進及傳出測試頭中的測試基元。圖4的工作室包括具有五個基元496的單個架子497。

圖4中所示的笛卡兒座標機器人（亦稱為線性機器人）495是一種工業機器人，該工業機器人的三個控制主軸是線性的（例如它們直線移動而非旋轉）且彼此用直角對準。三個滑動關節與將腕部上下、進出及前後移動的行為對應。在需要低成本工作室的某些生產環境中，其可用作六軸機器人的替代方案。笛卡兒機器人495可被程式化為從托盤498提取DUT且沿著3個線性軸（x、y及z）移動以將DUT傳輸到與基元496相關聯的DIB的狹槽中。

圖5繪示依據本發明的一個實施例的末端執行器，該末端執行器連接到機器手臂的末端且用來將DUT設備（例如固態硬碟）傳進及傳出測試頭中的測試基元。末端執行器510是連接到機器手臂的末端的設備或工具，手部會定位在該末端處。末端執行器是機器人與DUT 505交互作用的一部分。換言之，末端執行器是用來使用抓持器手指520來抓持DUT且向及自基元內部的狹槽移動該等DUT的抓持器。

在本發明的一個實施例中，機器手臂（對於六軸及笛卡兒機器人兩者而言）具有可交換的抓持器。所使用的抓持器取決於設備（例如SATA 2.5、M.2驅動器等等）的形狀因子。機器手臂被程式化為接近托盤且使用抓持器將一或更多個DUT拉出托盤，且之後將該一或更多個DUT滑到所需基元的測試槽中。不同類型的DUT具有不同的規格及形狀因子，且抓持器可被選擇為適應尺寸、形式及形狀上的差異。並且，機器手臂可被程式化為使得抓持器可抓持所需位置處的DUT。例如，機器手臂可被程式化為使得抓持器可抓持一定位置處的DUT及用較不可能會損傷DUT的方式抓持DUT。

在一個實施例中，抓持器需要具有偵測設備格式的適當力量及彈性。取決於受測的DUT的類型，機器人或測試器可被程式化為具有辨識需要選擇哪個抓持器、選定適當設備抓持器、及撿取DUT及將該DUT安插於適當狹槽中的智能。

在另一實施例中，機器人或測試器更被程式化為使用抓持器來決定托盤內的DUT定向或設備佈置。例如，DUT可在托盤內處於垂直或水平定向。在此實施例中，機器人或測試器會被程式化為辨識DUT在托盤內是被安置成什麼定向及基於所決定的定向來在適當的接觸點處撿取設備。例如，機器人可被程式化為使得抓持器在用於人類手指接取的凹痕存在的位置處接取DUT盤以撿取DUT，且更被程式化為使得抓持器在安插進基元測試槽及抽取出基元測試槽的期間在設備的邊緣處抓持DUT。

圖6繪示依據本發明的一個實施例的另一末端執行器，該末端執行器連接到機器手臂的末端且用來將DUT設備（例如固態硬碟）傳進及傳出測試頭中的測試基元。

圖6中所示的末端執行器包括客製的機械組件，該機械組件包括抓持器610且亦包括在工作室中操作所需的儀器。抓持器可包括用來偵測運動的位置感測器以及用來偵測DUT的存在的光感測器。

圖6的末端執行器例如包括用於測量移動深度的雷射傳感器630。亦可在自動化位置基準校準期間使用傳感器。機器人的定向及機械記錄（mechanical registration）特徵的一部分是準確測量機器人及執行器與基元的距離的能力，使得機器人可將此能力用於位置基準的自校正。

末端執行器更包括攝影機640，該攝影機用來允許正確地將抓持器安置在DUT上方。在撿取DUT及將DUT安置進及出裝運箱及托盤的期間使用攝影機以獲得準確的位置基準。亦可使用該攝影機來讀取及解密來自DUT的所有序號及條碼。

抓持器610移動抓持器手指660，該等抓持器手指固持要移動的DUT 620。可由測試器使用攝影機640以在準確的接觸點處抓持DUT以便不損傷DUT。測試器具有使用預定參考點及來自攝影機的訊號以在不損傷設備的情況下撿取DUT的智能。進一步地，亦可使用攝影機640來決定DUT在托盤中的定向及佈置。亦可將雷射傳感器630與攝影機一起用於決定需要將DUT撿出托盤的方式及用於安插DUT及從基元中的狹槽移除DUT。

在一個實施例中，末端執行器是電子的，這允許調整抓持器手指的抓持力量。抓持器手指660可具有允許機器人撿取若干不同類型及形狀因子的DUT的客製抓持行為。在一個典型的實施例中，末端執行器的並行抓持器被設計為一次固持一種DUT形狀因子。在一個不同的實施例中，末端執行器是氣動的。在一個實施例中，末端執行器可包括能夠撿取平躺在托盤中的DUT的氣動真空吸取杯。

在一個實施例中，抓持器可被設計為接受卡入（snap in）及螺栓旋緊的抓持器手指以適應不同類型的形狀因子。這需要使用自動化抓持器交換機構，該機構允許機器人將並行機器人抓持器安插到交換站中，且可在數秒內將不同產品類型的抓持器與用於特定產品類型的機器抓持器交換。如上所述，測試器可被程式化為具有決定所需的抓持器的類型及在沒有使用者干涉的情況下進行此交換行為的智能。

在一個實施例中，末端執行器是雙末端執行器，該雙末端執行器能夠將目前在抓持器中的DUT放回去，且接著立即及快速地將另一DUT捕捉在類似的抓持器中。機器人僅需要扭轉其手腕180°以將抓持器對準另一DUT。這允許幾乎使單個抓持器的產量（throughput）變成兩倍。在一個實施例中，存在著一系列的1到2個吸取杯作為末端執行器的一部分，機器人可將該部分安置到扁平塑膠輸入盤中的平躺的DUT上。一旦該機器人獲得該DUT，該機器人就將該DUT安置到臨時靜止交換站上、扭轉該機器人的最後的機器關節及使用所需的抓持器再次撿取DUT以供安置到基元中或安置到基元外。

在一個實施例中，固定及穩定的抓持器交換站定位在機器人前面的鋼柱上。交換站包括自動化快速交換機構、及搬運特定產品所需的各種抓持器。操作時，機器人僅將現有的抓持器推到站中，且抓持器交換機構捕捉抓持器且從氣動 （或電動）並行設備移除該抓持器。機器人接著抽取空的並行抓持器元件且將其推到不同的交換站中以撿取下次傳輸所需的不同產品類型的抓持器。在一個實施例中，交換站亦可包括在DUT是固定在抓持器內部的時候讀取DUT條碼標籤的固定座架條碼掃描器。機器人更能夠在DUT經過條碼讀取器上方時掃描DUT。換言之，在設備被固持在此站的同時，條碼掃描器可靜態地讀取設備的序號，或藉由使機器人不停地掃描經過條碼掃描器的設備來讀取設備的序號。在一個實施例中，DUT的序號已經儲存在RAM記憶體內部中，所以可電子地讀取序號（與使用條碼讀取器相反）。

在一個實施例中，固定的交換站具有一定數量的設備以與末端執行器接合，該末端執行器主要用於從真空杯向並行抓持器傳輸DUT，反之亦然。靜止的交換站亦處理移除一種類型的產品抓持器及附接不同類型的產品抓持器的行為，該等行為全是在幾秒的機器人運動之內處理的。

圖7繪示用在客戶生產設施中的典型扁平塑膠盤上的固態設備（SSD）DUT。圖7中所示的托盤可以是精密的且可輕易彎曲及扭曲。該托盤將DUT固持在直平的定向下。本發明的機器人可有利地被程式化為辨識DUT的直平定向，且末端執行器可使用真空杯來在最小化損傷DUT的風險的位置處從托盤撿取DUT。

圖8繪示安置在生產樓層（floor）裝運箱中的固態設備（SSD）DUT。這些是由抗靜電的紙板紙盒或硬塑膠組成的。它們將被劃分以佈置DUT使得連接器面朝下，使得機器人抓持器能夠接取驅動器的末端，在該末端處，允許在角落上進行接觸。

圖6中所示的末端執行器因此能夠執行各種功能。例如，末端執行器可使用真空杯來將平躺的DUT撿出托盤或將相同的DUT平直地安置到輸出盤中（如圖7中所示）。進一步地，末端執行器可使用並行抓持器來捕捉垂直站立在裝運箱狹槽中的設備（如圖8中所示）。此外，末端執行器可使用並行抓持器來將DUT推到基元狹槽位置中或從基元抓持及抽取DUT。在使用真空杯撿取DUT之後，例如，末端執行器可將DUT安置到交換站處的並行抓持器中。在交換站處的抓持器中的同時，可由交換站處的固定的條碼掃描器讀取條碼序號。

圖9A繪示依據本發明的一個實施例的六軸擬人工業機器人，該工業機器人被安裝到可調整高度的Z軸矩形托架。為了相對於工作室中的項目將機器人放置成正確的定向，機器人901將被安裝到矩形托架，該矩形托架實際上是可調整高度的Z軸運動設備902。運動設備902包括準確剪刀式升降機，該升降機具有它自己的高轉矩步進馬達及相關聯的電子設備。剪刀式升降機能夠向上運輸整個機器人以供觸及較高的可選架子高度。六軸機器人901具有長的伸展限度，且因為其可可被安裝在可調整高度的Z軸矩形托架902上，機器人可有利地觸及一般人類操作員可能不能觸及的高度。

圖9B繪示依據本發明的一個實施例的完全伸展的向上配置下的可調整高度的Z軸矩形托架的剪刀式升降模組。剪刀式升降機可以是沉重的，且因此包括它自己的鋼焊接物結構。剪刀式升降模組可具有它自己的內建電子設備，該等電子設備主要需要電力及乙太網路連接。剪刀式升降機充當它自己的獨立模組。其僅上下地將機器人承載到由系統控制器在本端乙太網路上所命令的指定位置。剪刀的主動行動是由高轉矩步進馬達引起的，該高轉矩步進馬達驅動厚的緊密間距的線性螺釘且能夠處理在運動的底部所需的重量傳輸的極端情況。頂部及底部兩者使用線性滑件以適應剪刀行動的所需運動。存在著內建到步進馬達組件中的離合器及制動器，以不論是在停電期間（具體而言是在需要緊急電力切斷情況時），都停止任何向下的潛移或任何運動。存在著測量剪刀平台相對於基部的高度以驗證已達成所需運動的光學雷射傳感器。用於升降機的電子設備是由無風扇的基於Windows的嵌入式PC以及步進馬達分度器組成的。

圖10A到10E繪示依據本發明的一個實施例的笛卡兒機器人在電腦控制下從托盤提取DUT及將DUT安插到基元的狹槽中的方式。圖10A繪示在x、y及z平面上移動的笛卡兒機器人接取用垂直定向佈置在生產樓層裝運箱中的DUT。機器人一般將被程式化為具有決定裝運箱的位置及安置在裝運箱中的DUT的定向的智能。在一個實施例中，可將裝運箱的位置（例如x、y及z座標）程式化到測試器中。如上所述的將用連接器定位的DUT是面朝下的，使得機器人抓持器能夠接取驅動器的末端，在該末端處，允許在角落上進行接觸。

圖10B繪示使用兩個並行抓持器並行地接取兩個DUT的末端執行器。機器人可上下移動（在z方向上）以接取托盤及一次撿取兩個DUT。在一個實施例中，各個抓持器在單獨的時間點裝貨。在一個不同的實施例中，兩個抓持器可同時裝貨。圖10C繪示笛卡兒機器人圍繞樞轉點1002而旋轉以允許機器手臂在x-y平面上移動以將DUT安插到基元狹槽中。最後，圖10D及10E繪示將兩個DUT安插於基元內的開口槽中的末端執行器的不同視圖。

圖11繪示依據本發明的一個實施例從PC控制器控制工作室的方式。在一個實施例中，系統控制器1102（其可以是標準PC）可被配置為管理及執行整個工作室內的所有操作。在一個實施例中，可使用各個小室處的專用監視器1104以與系統控制器1102交互作用。在一個實施例中，使用觸控螢幕監視器1104以供觀察及控制自動化的直接操作，且對於除錯或進一步程式化以供持續增強而言是有用的。

系統控制器決定所有DUT目前所在之處、優先化及最佳化撿取及安置條件、接著向機器人控制器1106發送彼等方向命令，該機器人控制器控制機器人及抓持器1108。在機器人控制器執行運動及感測器驗證運動成功完成之後，該機器人控制器在網路上向SQL資料庫發送該機器人控制器新更新的位置及狀態資訊。

在一個實施例中，SQL資料庫被配置為從機器人控制器或基元接收SQL命令及查詢。該SQL資料庫被格式化成一系列的表格，該表格表示基元、架子、及所有測試器插槽位置中的各者。該資訊填有其目前狀態或DUT的存在、適當的序號及測試結果資訊、及工廠樓層可用來決定目前條件的任何其他資訊。SQL資料庫提供了用於允許基元瞭解在該時刻機器人完成了什麼以及工廠樓層上的每個DUT的狀態的主要介面。機器人測試室自動化行為將關於機器人測試室中的目前條件的資料放置到此資料庫中，且讀出已被基元在基元的操作期間安置在那兒的資訊。這允許了工廠樓層上的所有項目之間的完全不同步及獨立的通訊。

如圖11中所示，在一個實施例中，系統控制器包括配方檔1120，該配方檔包含了用所需效能運行工作室必要的所有參數及配置值。進一步地，系統控制器亦包括歸檔日誌檔1122，該歸檔日誌檔包含工作室中的每個行動的記錄。各個行動被記錄且被加上時間戳記。進一步地，日誌檔包括與DUT進行的所有序號交互作用及與SQL資料庫進行的所有交互作用。

圖12繪示依據本發明的一個實施例的操作工作室所需的整體硬體及軟體。系統控制器1102及監視器1104可用來與架子中的基元建立介面。監視器及系統控制器可直接連結到架子電子設備以供局部控制及除錯。監視器可包括介面1124，該介面允許使用者與架子中的基元直接互動。

進一步地，監視器1104可包括介面1226，該介面用來用機器人控制器1106進行自動化封裝。進一步地，監視器亦可提供控制及除錯效能。監視器亦可包括用於系統控制及配置、監視、維護、及除錯的HTML網頁介面1228。此介面一般會被用在生產樓層上及工廠內部，且操作可在區域內部網路1236上進行。

監視器可更包括用於系統控制及配置、監視、維護及除錯的HTML介面1230，可在設施外部使用該HTML介面，使用者在設施外部可從遠端位置登入以在網際網路1236上進行工作室上的操作。監視器亦可包括用於系統監視的HTML網頁介面1232，該HTML網頁介面運行在行動設備上。

上文所論述的SQL資料庫1234是由客戶安裝的，且可用來維護客戶的測試站點處的內部安全性協定。

圖13繪示依據本發明的一個實施例的用於在工作室內的DUT上運行測試的示例性的電腦實施進程的流程圖。然而，本發明不限於由流程圖1300所提供的說明。反而，相關領域中的技術人員將藉由本文中所提供的教示理解到，其他的功能流程亦是在本發明的範圍及精神內的。將連續指涉上述的示例性實施例來描述流程圖1300，然而方法不限於彼等實施例。

在步驟1302處，自動化測試系統定位輸入的DUT且將新的DUT的存在記錄在SQL資料庫中。在一個實施例中，可在交換站處掃描DUT的序號。

在步驟1304處，機器人準備將DUT裝載到測試架中。自動化測試系統查詢SQL資料庫以決定在基元內部是否有可用的空狹槽。進一步地，自動化系統確保測試器的配置對於受測的特定產品而言是正確的，及確保所選擇的狹槽是在線上且可用的。

在步驟1306處，機器人將DUT裝載到所選擇的狹槽中。進一步地，測試系統在SQL資料庫中將DUT表格位置資訊及其狀態改變為可用的以讓測試器開始測試進程。

在步驟1308處，架子中的基元連續輪詢SQL DUT表格以決定插槽是否已被填充。若插槽被填充，則測試器在SQL資料庫處將狀態設定為「測試中」且開始正常的測試循環。

在步驟1310處，測試器在完成測試循環之後就在SQL資料庫中用合格/不合格及其他資訊（例如分類範疇）更新DUT的狀態。

在步驟1312處，自動化測試系統輪詢SQL資料庫以接收DUT的測試結果。一旦測試器接收到回應，則該測試器可從基元移除DUT且基於接收到的資訊（例如關於分類過的範疇的資訊）來將該DUT放置到指定的輸出箱中。

為了解釋的目的，已參照具體的實施例來描述上述說明。然而，以上的說明性論述並不要是窮舉的或將本發明限制於所揭露的準確形式。鍳於以上教示，許多更改及變化是可能的。為了最佳地解釋本發明的原理及其實際應用而選擇及描述了實施例，以藉此允許本領域的其他技術人員使用依據可能適用於所設想的特定用途的各種更改，來最佳地利用本發明及各種實施例。

10:受控環境腔室/爐20:測試頭30:托盤40:測試器片段310:六軸機器人311:板塊基部板312:結構焊接物320:架子330:基元391:滑盤/滑動裝運箱400:DUT介面板（DIB）410:基元420:DUT450:包殼470:包殼490:空氣導管495:笛卡兒機器人496:基元497:架子498:托盤505:DUT510:末端執行器520:抓持器手指610:抓持器620:DUT630:雷射傳感器640:攝影機660:抓持器手指901:機器人902:可調整高度的Z軸矩形托架1002:樞轉點1102:系統控制器1104:監視器1106:監視器1108:抓持器1120:配方檔1122:歸檔日誌檔1124:介面1226:介面1228:HTML網頁介面1230:HTML介面1232:HTML網頁介面1234:SQL資料庫1236:區域內部網路1300:流程圖1302:步驟1304:步驟1306:步驟1308:步驟1310:步驟1312:步驟

在附圖的圖式中藉由示例的方式（且非限制的方式）繪示了本發明，且在該等圖式中，類似的參考標號指涉類似的構件（element）。

圖1繪示常規的測試環境，其中DUT被安置到受控環境腔室中。

圖2繪示依據本發明的一個實施例的與DUT介面板（DIB）400接合的基元（primitive）。

圖3A繪示依據本發明的一個實施例的使用六軸工業機器人的自動化工作室，該工業機器人用來將DUT設備（例如固態硬碟）傳進及傳出測試頭中的測試基元。

圖3B繪示依據本發明的一個實施例的結構焊接物，該等結構焊接物用來將測試架在工作室中固持成是靜態位置對準的。

圖3C繪示依據本發明的一個實施例的輸入及輸出模組，該輸入及輸出模組用來在測試期間向機器手臂呈現DUT。

圖4繪示依據本發明的一個實施例的使用笛卡兒三軸工業機器人的自動化工作室，該工業機器人用來將DUT設備（例如固態硬碟）傳進及傳出測試頭中的測試基元。

圖5繪示依據本發明的一個實施例的末端執行器，該末端執行器連接到機器手臂的末端且用來抓持DUT設備（例如固態硬碟）及將DUT設備傳進及傳出測試頭中的測試基元。

圖6繪示依據本發明的一個實施例的另一末端執行器，該末端執行器連接到機器手臂的末端且用來抓握DUT設備（例如固態硬碟）及將DUT設備傳進及傳出測試頭中的測試基元。

圖7繪示用在客戶生產設施中的典型扁平塑膠盤上的固態設備（SSD）DUT。

圖8繪示安置在生產樓層（floor）裝運箱中的固態設備（SSD）DUT。

圖9A繪示依據本發明的一個實施例的六軸擬人工業機器人，該工業機器人被安裝到可調整高度的Z軸矩形托架。

圖9B繪示依據本發明的一個實施例的完全伸展的向上配置下的可調整高度的Z軸矩形托架的剪刀式升降模組。

圖10A、10B、10C、10D及10E繪示依據本發明的一個實施例的笛卡兒機器人從托盤提取DUT及將DUT安插到基元的狹槽中的方式。

圖11繪示依據本發明的一個實施例從PC控制器控制工作室的方式。

圖12繪示依據本發明的一個實施例的操作工作室所需的整體硬體及軟體。

圖13繪示依據本發明的一個實施例的用於在工作室內的DUT上運行測試的示例性的電腦實施進程的流程圖。

在圖式中，具有相同標誌的構件具有相同或類似的功能。

國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無

國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

310:六軸機器人

311:板塊基部板

320:架子

330:基元

Claims (27)

1. 一種用於使用自動化測試配備(ATE)來執行測試的方法，該方法包括以下步驟：定位及抓持要測試的一待測設備(DUT)；將該DUT的一存在記錄在一資料庫中；查詢該資料庫以決定一空狹槽是否存在於一基元中，其中該基元是一模組化設備，該模組化設備包括用於測試複數個DUT的複數個狹槽；使用一機器人來將該DUT自動定位及安插到該空狹槽中；向該資料庫報告該空狹槽已被填充；及在該DUT上起動測試；在測試中，將多個滑件中的必要的滑件向操作員側滑動從而使該操作員能夠放置托盤，或者向該機器人側滑動從而使該機器人能夠撿取或放置該DUT。
2. 如請求項1所述的方法，其中該DUT是一固態硬碟(SSD)。
3. 如請求項1所述的方法，其中該基元是一測試架中的複數個基元中的一者，其中該機器人可操作來接取該測試架內的該複數個基元中的狹槽。
4. 如請求項1所述的方法，更包括以下步驟：基於該測試的一結果來在該資料庫中更新該DUT的一狀態。
5. 如請求項4所述的方法，更包括以下步驟： 使用該機器人來從該基元自動提取該DUT及將該DUT傳回一托盤。
6. 如請求項1所述的方法，其中該機器人是一六軸機器人。
7. 如請求項1所述的方法，其中該機器人是一笛卡兒機器人。
8. 如請求項1所述的方法，其中該機器人包括一末端執行器，該末端執行器可操作來固持該DUT及將該DUT傳進及傳出該基元中的一測試槽。
9. 如請求項8所述的方法，其中該機器人更包括一攝影機，該攝影機可操作來促進該DUT的精確撿取及安置。
10. 如請求項9所述的方法，其中該機器人更包括一雷射傳感器，該雷射傳感器可操作來測量該末端執行器的一移動深度。
11. 一種用於使用自動化測試配備(ATE)來執行測試的系統，該系統包括：一機器人，包括一末端執行器，該末端執行器可操作來自動撿取一DUT及將該DUT傳進及傳出一基元中的一測試槽；一系統控制器，包括一記憶體及一處理器以供控制該機器人；及 一測試架，包括複數個基元，其中各個基元是一模組化設備，該模組化設備包括用於測試複數個DUT的複數個狹槽，及其中該機器人被配置為使用該末端執行器來自動接取該測試架內的該複數個基元中的狹槽；在測試中，將多個滑件中的必要的滑件向操作員側滑動從而使該操作員能夠放置托盤，或者向該機器人側滑動從而使該機器人能夠撿取或放置該DUT。
12. 如請求項11所述的系統，其中該機器人更包括一攝影機，該攝影機可操作來促進該DUT的精確撿取及安置。
13. 如請求項12所述的系統，其中該機器人更包括一雷射傳感器，該雷射傳感器可操作來測量該末端執行器的一移動深度。
14. 如請求項11所述的系統，其中該機器人是一六軸機器人。
15. 如請求項11所述的系統，其中該機器人是一笛卡兒機器人。
16. 如請求項11所述的系統，更包括：一監視器，耦接到該系統控制器，其中該監視器用來觀察及控制該機器人的操作及用於除錯該機器人的問題。
17. 如請求項11所述的系統，更包括： 一交換站，包括複數個末端執行器，其中該機器人可操作來被程式化為自動辨識該DUT的一形狀因子及取決於該DUT的該形狀因子來在該交換站處交換末端執行器。
18. 一種用於使用自動化測試配備(ATE)來執行測試的系統，該系統包括：一機器人，包括一末端執行器，該末端執行器可操作來自動抓持及撿取一DUT及將該DUT傳進及傳出一基元中的一測試槽；一輸入及輸出模組，包括複數個托盤，且可操作來在測試期間向該機器人呈現來自該複數個托盤的DUT；一系統控制器，包括一記憶體及一處理器以供控制該機器人；及一測試架，包括複數個基元，其中各個基元是一模組化設備，該模組化設備包括用於測試複數個DUT的複數個狹槽，及其中該機器人被配置為接取該測試架內的該複數個基元中的狹槽；在測試中，將多個滑件中的必要的滑件向操作員側滑動從而使該操作員能夠放置托盤，或者向該機器人側滑動從而使該機器人能夠撿取或放置該DUT。
19. 如請求項18所述的系統，其中該機器人可操作來被程式化為在將該DUT安插於一指定基元內的 一狹槽中之前直接從該輸入及輸出模組中的一托盤自動接取該DUT。
20. 如請求項19所述的系統，其中該機器人更可操作來被程式化為在已運行一測試之後從該狹槽提取該DUT及將該DUT傳回到該輸入及輸出模組中的一托盤。
21. 如請求項18所述的系統，其中該機器人更包括一攝影機，該攝影機可操作來促進該DUT的精確撿取及安置。
22. 如請求項21所述的系統，其中該機器人更包括一雷射傳感器，該雷射傳感器可操作來測量該末端執行器的一移動深度。
23. 如請求項22所述的系統，其中該機器人更包括一真空杯，該真空杯可操作來將平躺的DUT撿出一托盤或將DUT平直地安置到一輸出盤中。
24. 如請求項18所述的系統，其中該機器人是一六軸機器人。
25. 如請求項18所述的系統，其中該機器人是一笛卡兒機器人。
26. 如請求項18所述的系統，其中複數個結構焊接物可操作來將測試架固持成在一工作室中是靜態位置對準的。
27. 如請求項26所述的系統，其中該複數個結構焊接物將該機器人及該輸入及輸出模組固定到該測試架。

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