KR20160141965A - 프로피버스 통신 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일실시예의 프로피버스 통신 시스템은 프로피버스 통신 시스템의 통신을 설정하는 통신설정 툴; 상기 통신설정 툴의 제어신호에 따라 상기 슬레이브 장치와 통신을 수행하고, 상기 슬레이브 장치에 진단 데이터를 요청하는 마스터 장치; 및 상기 마스터 장치의 진단 데이터 요청에 응답하여 상기 프로피버스 통신 시스템의 시스템 구성 정보를 상기 마스터 장치로 전송하는 슬레이브 장치를 포함하고, 상기 마스터 장치는 상기 슬레이브 장치로부터 상기 시스템 구성 정보를 수신하여 상기 통신설정 툴로 전송하고, 상기 통신설정 툴은 상기 시스템 구성 정보를 수신하여 디스플레이할 수 있다.

Description

프로피버스 통신 시스템{Profibus Communication System}
본 발명은 프로피버스 통신 시스템에 관한 것으로, 상세하게는 프로피버스 프로토콜의 확장 진단 데이터(Extended Diagnostic Data)를 이용하여 시스템을 진단하는 프로피버스 통신 시스템에 관한 것이다.
프로피버스는 Process Field Bus의 약자로 독일의 Bosch, Klockener-Moeller, Siemens에서 공동으로 개발한 필드버스로, 독일 표준 DIN 19 245와 유럽 표준 EN 50 170 및 국제 표준 IEC 61158로 표준화가 지정되어 국제적으로 표준으로 지정된 산업용 통신 프로토콜이다.
프로피버스는 생산 자동화, 공정 제어, 빌딩 자동화 등의 분야에서 필드 장비들 간의 실시간 통신에 사용되는데, 적용 분야에 따라 범용 자동화용인 프로피버스-FMS(Fieldbus message Specification), 공장 자동화용의 프로피버스-DP(Decentralized Periphery), 및 공정 제어 자동화에 사용되는 프로피버스-PA(Process Automation)으로 이루어져 있으며, 일반적으로 공장 자동화에 주로 쓰이는 프로피버스-DP가 가장 널리 이용되고 있다.
프로피버스-DP는 개방형 산업용 네트워크이며, 물리 계층과 데이터 링크 계층 및 사용자 계층에 해당하는 계층을 사용하며 성능의 최적화를 위해 많은 기능을 사용자 계층을 통해 사용자가 구성할 수 있도록 설계되어 있다. 물리 계층은 RS-485를 주로 사용하나 광섬유도 지원하며, 산업현장을 보호하기 위해 노이즈 등에 강한 특정 전송선을 사용하게 된다.
프로피버스-DP의 네트워크는 마스터 장치와 데이터의 입력 및 출력을 담당하는 복수 개의 슬레이브 장치로 구성되고, 상기 마스터 장치와 상기 복수 개의 슬레이브 장치들 간의 통신은 프로피버스-DP의 마스터 장치에 저장된 네트워크 설정(network configuration) 정보를 통해 이루어진다. 상기 네트워크 설정 정보는 프로피버스-DP의 마스터 장치와 통신할 복수 개의 슬레이브 장치들의 통신 속도 정보 및 입출력 데이터의 정보 등을 포함하고 있다.
네트워크 설정을 위해서 통신설정 툴이 사용되는데, 통실설정 툴은 마스터 장치와 슬레이브 장치를 미리 등록하여 사용한다. 이때 사용되는 모듈은 일체형 모듈과 통신 전용모듈이 있는데, 일체의 모듈이 사용되는 경우 통신설정 툴에서 슬레이브의 종류와 사용 목적 등을 한 눈에 파악할 수 있다. 그러나 통신 전용 모듈이 사용되는 경우 해당 모듈이 어떤 시스템에 구성되어 있는지 표시되지 않기 때문에 사용자는 미리 작성된 시스템 구성도를 찾아보거나 시스템이 설치된 곳을 찾아가 직접 확인해야 하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 프로피버스 통신 시스템의 모든 시스템 구성을 통신설정 툴에서 확인할 수 있는 프로피버스 통신 시스템을 제공하는 것이다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일실시예의 프로피버스 통신 시스템은 프로피버스 통신 시스템의 통신을 설정하는 통신설정 툴; 상기 통신설정 툴의 제어신호에 따라 상기 슬레이브 장치와 통신을 수행하고, 상기 슬레이브 장치에 진단 데이터를 요청하는 마스터 장치; 및 상기 마스터 장치의 진단 데이터 요청에 응답하여 상기 프로피버스 통신 시스템의 시스템 구성 정보를 상기 마스터 장치로 전송하는 슬레이브 장치를 포함하고, 상기 마스터 장치는 상기 슬레이브 장치로부터 상기 시스템 구성 정보를 수신하여 상기 통신설정 툴로 전송하고, 상기 통신설정 툴은 상기 시스템 구성 정보를 수신하여 디스플레이할 수 있다.
상기 슬레이브 장치는 미리 저장된 프로그램에 따라 연산 동작을 수행하여 프로피버스 통신 시스템의 전반적인 동작을 제어하는 CPU 모듈; 필수 진단 데이터 저장부 및 확장 진단 데이터 저장부를 포함하는 슬레이브 모듈; 및 상기 CPU 모듈에 일렬로 부착된 다수의 증설 모듈을 포함할 수 있다.
상기 시스템 구성 정보는 상기 CPU 모듈, 상기 슬레이브 모듈 및 상기 증설 모듈의 위치와 종류를 포함하는 모듈 관련 정보 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 CPU 모듈은 상기 시스템 구성 정보를 입력받아 저장하는 모듈 구성 저장부를 포함할 수 있다.
상기 확장진단 데이터 저장부는 상기 CPU 모듈로부터 상기 시스템 구성 정보를 입력받아 저장할 수 있다.
상기 통신설정 툴은 상기 마스터 장치로부터 수신한 확장 진단 데이터를 분석하여 시스템을 구성하는 모듈의 종류와 순서를 분석하는 진단 데이터 분석부; 상기 진단 데이터 분석부에서 분석된 데이터를 이용하여 화면에 표시될 시스템의 전체 이미지를 구성하는 이미지 생성부; 및 상기 이미지 생성부에서 생성된 이미지가 표시되는 표시부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 프로피버스 통신 시스템의 진단 방법은
마스터 장치 및 상기 마스터 장치와 통신을 수행하는 복수의 슬레이브 장치로 구성된 프로피버스 통신 시스템의 진단 방법에 있어서,
상기 마스터 장치가 상기 슬레이브 장치로 진단요청 신호를 전송하는 단계; 상기 슬레이브 장치가 상기 진단요청 신호에 응답하여 시스템 구성 정보를 상기 마스터 장치로 전송하는 단계; 상기 마스터 장치가 상기 시스템 구성 정보를 수신하여 통신설정 툴로 전송하는 단계; 및 상기 통신 설정 툴은 상기 시스템 구성 정보를 분석하여 화면에 표시하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 시스템 구성 정보는 상기 CPU 모듈, 상기 슬레이브 모듈 및 상기 증설 모듈의 위치와 종류를 포함하는 모듈 관련 정보 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 시스템 구성 정보를 상기 마스터 장치로 전송하는 단계는 상기 슬레이브 장치의 확장진단 데이터 저장부에 저장된 시스템 구성 정보를 전송할 수 있다.
상기 화면에 표시하는 단계는 상기 마스터 장치로부터 확장 진단 데이터를 분석하여 시스템을 구성하는 모듈의 종류와 순서를 분석하는 단계; 상기 분석된 데이터를 이용하여 화면에 표시된 시스템의 전체 이미지를 구성하는 단계; 및 상기 생성된 이미지를 표시하는 단계를 포함할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 실시예에 따르면, 프로피버스-DP 통신설정 툴 상에서 네트워크에 연결된 모든 슬레이브 시스템을 확인 할 수 있다.
따라서 사용자는 시스템 구성도를 작성하거나 모듈을 직접 확인할 필요가 없이 프로그램의 작성이 가능하며 통신시스템 구성 시간을 단축할 수 있다.
도 1은 종래의 네트워크 설정 컨셉을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 종래의 네트워크 설정 동작의 시퀀스를 보인 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 프로피버스 통신 시스템의 블럭도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 확장 진단 데이터의 예시를 도시한 것이다.
도 5는 도 3의 통신설정 툴(100)의 상세 블럭도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 프로피버스 통신 시스템의 진단 방법을 나타낸 흐름도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 이하의 상세한 설명은 예시에 지나지 않으며, 본 발명의 실시예를 도시한 것에 불과하다. 또한 본 발명의 원리와 개념은 가장 유용하고, 쉽게 설명할 목적으로 제공된다.
따라서, 본 발명의 기본 이해를 위한 필요 이상의 자세한 구조를 제공하고자 하지 않았음은 물론 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 실체에서 실시될 수 있는 여러 가지의 형태들을 도면을 통해 예시한다.
도 1은 종래의 프로피버스 DP의 네트워크 설정 컨셉을 설명하기 위한 도면이다. 여기서, 부호 30은 마스터 장치이고, 부호 42은 복수 개의 슬레이브 장치들이다. 상기 마스터 장치(30)와 상기 복수 개의 슬레이브 장치(42)들은 프로피버스(40)로 연결되어 상호간에 소정의 데이터를 전송할 수 있게 구성된다.
부호 20은 통신설정 툴이다. 상기 통신설정 툴(20)은 마스터 장치(30)의 네트워크 설정 동작을 수행한다.
도 2는 종래의 네트워크 설정 동작의 시퀀스를 보인 도면이다. 도 2를 참조하면, 프로피버스 DP(이하 "프로피버스")의 네트워크를 설정하기 위하여 사용자(10)는 먼저 복수 개의 슬레이브 장치(42)들의 네트워크 설정 정보를 확인한다(S200). 예를 들면, 복수 개의 슬레이브 장치(42)들의 주소, 통신 속도 정보 및 입출력 데이터의 정보 등을 비롯한 네트워크 설정 정보를 확인한다.
이때, 경우에 따라서는 사용자(10)가 직접 복수 개의 슬레이브 장치(42)들의 설치 장소로 이동하여 네트워크 설정 정보를 확인할 수도 있다.
그리고 사용자(10)는 통신설정 툴(20)에 상기 네트워크 설정 정보를 입력하고(S202), 상기 네트워크 설정 정보의 입력이 완료될 경우에 입력한 네트워크 설정 정보의 적용을 요청한다(S204).
그러면, 상기 통신설정 툴(20)은 마스터 장치(30)에 네트워크 설정 정보를 전송하여 적용한다(S206). 이와 같은 상태에서 사용자(10)는 상기 설정 툴(20)에 네트워크 통신의 시작을 요청한다(S208). 그러면, 상기 설정 툴(20)은 상기 마스터 장치(30)에 통신 시작의 적용을 요청하고(S210), 상기 통신 시작의 적용 요청에 따라 상기 마스터 장치(30)는 상기 복수 개의 슬레이브 장치(42)들과 상기 네트워크 설정 정보를 기초로 하여 프로피버스(40)를 통해 통신을 수행한다(S212). 상기 마스터 장치(30)에는 슬레이브의 국번과 통신 데이터의 크기 등의 통신 설정 데이터가 저장되어 있다. 따라서 통신설정 툴(20)에서 통신 시작 요청이 있으면 마스터 장치(30)와 슬레이브 장치(42)는 마스터 장치(30)의 제어에 의해 미리 정해진 크기의 통신 데이터와 진단 데이터를 주고 받는다.
이때 상기 진단 데이터는 마스터 장치(30)을 통해 통신 설정 툴(20)로 전송된다(S214).
통신설정 툴(20)은 이 진단 데이터를 이용해 슬레이브 모듈(42)의 현재 상태를 화면에 표시한다.
상기 통신설정 툴(20)은 마스터 장치(30)와 슬레이브 장치(42)를 미리 등록하여 사용한다. 이때 슬레이브 장치(42)는 통신 기능과 입/출력 기능이 모두 포함되어 독립적으로 동작하는 일체형 모듈과 통신 기능만을 가지고 CPU와 각종 증설 모듈을 시스템에 맞게 구성하여 사용하는 통신 전용 모듈이 사용될 수 있다. 슬레이브 모듈이 일체형일 경우 통신 설정 툴에서 종류와 사용 목적 등을 한눈에서 알 수 있지만, 통신 전용 모듈의 경우에는 해당 모듈이 어떤 시스템에 구성되어 있는지 표시되지 않고 모듈의 정보만 표시된다. 따라서 네트워크 상에 같은 기종이 여러 대 연결되는 경우 전부 동일한 이미지로 표시되어 사용자는 시스템의 구성 정보를 알 수 없고, 이를 확인하기 위해서는 미리 작성된 시스템 구성도를 찾아보거나 시스템이 설치된 곳을 찾아가 직접 확인해야 하는 문제점이 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 프로피버스 통신 시스템의 구성을 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 프로피버스 통신 시스템은 통신설정 툴(100), 마스터 장치(200), 및 슬레이브 장치(300)를 포함한다.
상기 통신설정 툴(100)은 사용자의 조작에 의해 네트워크 설정을 하고 설정정보에 의해 마스터 장치(200)를 제어할 뿐만 아니라 마스터 장치(200)에 진단 요청 신호를 전송하고, 이에 응답하여 전송되는 진단신호를 수신하여 화면에 표시한다. 따라서 사용자는 통신설정 툴(100)의 화면을 확인함으로써 통신 시스템의 구성을 확인할 수 있다. 상기 통신설정 툴(100)은 컴퓨터에 설치될 수 있다. 통신설정 툴(100)은 진단 데이터 분석부(110), 이미지 생성부(120), 및 표시부(130)를 포함하는데, 상세 구성은 후술하기로 한다.
상기 마스터 장치(200)는 CPU 모듈(210) 및 마스터 모듈(220)을 포함하여 구성된다. 상기 CPU 모듈(210)은 미리 저장된 프로그램에 따라 연산 동작을 수행하고, 상기 CPU 모듈(210)의 제어에 따라 마스터 모듈(220)은 통신을 수행한다.
상기 슬레이브 장치(300)는 CPU 모듈 (310), 슬레이브 모듈(320), 입출력 모듈(330), A/D 전환 모듈(340), 및 모터 속도 검출 모듈(350)을 포함하여 구성된다. 즉, 상기 슬레이브 장치(300)는 슬레이브 모듈(320) 이외에 다른 모듈들을 포함하는 구성이다. 상기 CPU 모듈(310)은 미리 저장된 프로그램에 따라 연산 동작을 수행하고 PLC 시스템 및 프로피버스 통신 시스템의 전반적인 동작을 제어한다. 상기 슬레이브 모듈(320) 및 다른 증설 모듈들(330, 340, 350)의 동작을 제어한다. 증설 모듈은 이 외에도 목적에 따라 다양한 모듈들이 설치될 수 있다. 상기 입출력 모듈(330)은 데이터의 입출력을 담당하며, 상기 AD 전환 모듈(340)은 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하며, 상기 모터 속도 감지 모듈(350)은 모터의 속도 및 위치를 검출하는 모듈로 HSC(hight speed counter)라고 불린다.
상기 CPU 모듈(310)은 슬레이브 모듈(320)을 포함한 모든 증설 모듈의 위치와 종류 등의 정보를 입력받아 저장하는 모듈 구성 데이터 저장부(312)를 포함한다.
상기 슬레이브 모듈(320)은 필수 진단 데이터를 저장하는 필수 진단 데이터 저장부(322) 및 확장 진단 데이터를 저장하는 확장 진단 데이터 저장부(324)를 포함한다.
상기 필수진단 데이터는 프로피버스 표준에서 규정된 것으로, 말 그대로 필수적으로 전달해야 하는 데이터로서 슬레이브 모듈의 동작 설정, 마스터의 국번, 슬레이브의 고유번호 등이 이에 해당한다. 슬레이브 고유번호는 프로피버스 협회에서 부여하는 슬레이브 모델에 대한 고유번호를 말한다.
상기 확장진단 데이터는 옵션으로 분류된 영역으로 사용방법은 각 제조사에 따라 다양하게 활용될 수 있는데, 본 실시예에서는 PLC(programmable logic controller)의 구성 정보, CPU 모듈과 각 증설 모듈들의 위치와 종류 등에 대한 정보를 말한다. 즉, 필수진단 데이터 저장부(322)에서는 마스터의 국번과 슬레이브의 고유번호가 저장되고 확장진단 데이터 저장부(324)에는 CPU 모듈의 종류, 슬레이브 모듈의 종류, 및 각 증설 모듈의 위치와 종류 등에 대한 정보가 저장된다.
도 4는 확장 진단 데이터에 저장되는 확장 진단 데이터의 구성을 나타낸 것이다. 도시된 것과 같이 확장 진단 데이터는 CPU 모듈, 슬레이브, 입출력 모듈, AD전환 모듈, 및 모터 속도 및 위치 검출 모듈에 대한 정보로 구성되어 있다.
도 5는 상기 통신설정 툴(100)의 상세 구성도이다.
상기 통신설정 툴(100)은 진단데이터 분석부(110), 이미지 생성부(120), 및 표시부(130)를 포함한다.
상기 진단 데이터 분석부(110)는 상기 마스터 장치(200)로부터 확장 진단 데이터를 수신하고, 이를 분석하여 슬레이브 장치(300)의 CPU 모듈(310), 슬레이브 모듈(320), 및 다른 증설 모듈의 종류 및 순서를 확인하여 시스템을 구성하는 모듈들을 확인한다. 상기 이미지 생성부(120)는 통신설정 툴에 미리 저장된 모듈의 이미지와 상기 분석된 데이터를 이용하여 화면에 표시될 시스템의 전체 이미지를 구성하고, 상기 표시부(130)는 상기 이미지를 화면에 표시한다. 이미지 구성은 도시된 것과 같이 마스터 장치와 슬레이브 장치의 연결 및 슬레이브 장치를 구성하는 모듈들의 종류와 순서가 나타나도록 구성된다.
이하에서는 상기 프로피버스 통신 시스템의 동작을 설명한다.
먼저 사용자가 프로피버스 통신설정 툴의 입력부(미도시)를 통해 진단 명령을 입력하면 통신설정 툴(100)은 진단 요청 신호를 마스터 장치(200)로 전송하고, 마스터 장치(200)는 슬레이브 장치(300)에 진단 데이터를 요청한다. 슬레이브 장치(300)는 저장부(322, 324)에 저장되어 있는 필수진단 데이터와 확장 진단 데이터를 마스터 장치(200)로 전송하고, 마스터 장치(200)는 확장진단 데이터를 통신설정 툴(100)로 전송하고, 통신설정 툴(100)에서는 이를 분석하여 시스템 구성하는 모듈의 종류와 위치를 확인하여 이미지를 구성한 후 화면에 표시한다. 따라서 사용자는 시스템 구성도를 작성하거나 모듈을 직접 확인할 필요 없이 화면에 표시되는 확장진단 데이터를 확인함으로서 모듈의 종류와 위치를 쉽게 파악할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 프로피버스 통신 시스템의 진단 방법을 도시한 흐름도이다.
먼저 사용자의 요청에 따라 통신설정 툴에서는 진단요청 신호를 생성한다(S60). 상기 진단요청 신호는 마스터 장치로 전송되고(S61), 마스터 장치는 다시 슬레이브 장치로 진단 데이터를 요청한다.
슬레이브 장치에서는 진단 데이터 요청에 응답하여 슬레이브 모듈에 저장되어 있는 필수진단 데이터와 확장진단 데이터를 마스터 장치로 전송하다(S62).
통신설정 툴에서는 수신된 상기 확장진단 데이터를 분석하여 슬레이브 장치를 구성하는 모듈들의 위치와 종류를 확인한다(S63). 분석이 완료된 분석된 데이터를 이용하여 통신 시스템의 전제 이미지를 구성한 후(S64) 이를 화면에 표시한다(S65).
한편, 본 발명에 따른 프로피버스 통신 시스템 및 그 진단 방법을 실시예에 따라 설명하였지만, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명과 관련하여 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 범위 내에서 여러 가지의 대안, 수정 및 변경하여 실시할 수 있다.
따라서, 본 발명에 기재된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 통신설정 툴 110 : 진단 데이터분석부
120 : 이미지 생성부 130 : 표시부
200 : 마스터 장치 300 : 슬레이브 장치
310 : CPU 모듈 320 : 슬레이브 모듈
330 : 입출력 모듈 340 : AD 전환 모듈
350 : HSC 모듈

Claims (6)

  1. 프로피버스 통신 시스템의 통신을 설정하는 통신설정 툴;
    상기 통신설정 툴의 제어신호에 따라 상기 슬레이브 장치와 통신을 수행하고, 상기 슬레이브 장치에 진단 데이터를 요청하는 마스터 장치; 및
    상기 마스터 장치의 진단 데이터 요청에 응답하여 상기 프로피버스 통신 시스템의 시스템 구성 정보를 상기 마스터 장치로 전송하는 슬레이브 장치를 포함하고,
    상기 마스터 장치는 상기 슬레이브 장치로부터 상기 시스템 구성 정보를 수신하여 상기 통신설정 툴로 전송하고,
    상기 통신설정 툴은 상기 시스템 구성 정보를 수신하여 디스플레이하는 프로피버스 통신 시스템.
  2. 제2항에 있어서, 상기 슬레이브 장치는
    미리 저장된 프로그램에 따라 연산 동작을 수행하여 프로피버스 통신 시스템의 전반적인 동작을 제어하는 CPU 모듈;
    필수 진단 데이터 저장부 및 확장 진단 데이터 저장부를 포함하는 슬레이브 모듈; 및
    상기 CPU 모듈에 일렬로 부착된 다수의 증설 모듈을 포함하는 프로피버스 통신 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 시스템 구성 정보는
    상기 CPU 모듈, 상기 슬레이브 모듈 및 상기 증설 모듈의 위치와 종류를 포함하는 모듈 관련 정보 중 하나 이상을 포함하는 프로피버스 통신 시스템.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 CPU 모듈은
    상기 시스템 구성 정보를 입력받아 저장하는 모듈 구성 저장부를 포함하는 프로피버스 통신 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 확장 진단 데이터 저장부는 상기 CPU 모듈로부터 상기 시스템 구성 정보를 입력받아 저장하는 프로피버스 통신 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 통신설정 툴은
    상기 마스터 장치로부터 수신한 확장 진단 데이터를 분석하여 시스템을 구성하는 모듈의 종류와 순서를 분석하는 진단 데이터 분석부;
    상기 진단 데이터 분석부에서 분석된 데이터를 이용하여 화면에 표시될 시스템의 전체 이미지를 구성하는 이미지 생성부; 및
    상기 이미지 생성부에서 생성된 이미지가 표시되는 표시부를 포함하는 프로피버스 통신 시스템.


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