★ FEATURED ARTICLE 简介面向CAN总线入门与工程调试场景的周立功USBCAN2实操教程文档主要服务于车载诊断、工业控制及自动化设备开发领域的初学者与现场工程师用于解决驱动安装、上位机软件部署和二次开发资料查找等上手阶段的常见问题。压缩包内共1个PDF文件约174KB篇幅精炼便于随取随查适合打印或放在本地快速翻阅。目前已有7232人学习下载说明该教程在CAN接口设备使用者中积累了较高的参考认可度。内容围绕驱动与应用软件下载、二次开发资料、常见问题三大部分展开给出了官方下载入口与操作顺序并针对设备无法识别、连接失败、数据传输不稳定等典型故障列出排查方向涉及COM口选择、波特率匹配与传输协议设置等要点可帮助读者缩短环境搭建时间也为后续基于API文档与示例代码进行二次开发提供线索。1. 一只 USBCAN-II 在手先搞清楚它能替你回答什么问题现场最常见的一句话是“报文发不出去”。是板子没起来、波特率配错、线序反了还是对方根本没在上电这时候周立功 USBCAN-II现场一般直接叫 USBCAN2就是最省事的裁判它把 USB 口翻译成两路 CAN 通道配上位机就能看见总线上到底在跑什么。它不是调试器不是编程器更不会替你把节点救活它的价值在于把“我猜”变成“我看到了”。这份使用教程适合三类人第一次拿到盒子、要在 Windows 上把驱动和上位机跑通的现场工程师需要做二次开发、把收发逻辑嵌进自己程序里的软件同事以及手上有一堆陈年 CAN 节点、只想快速判断谁在捣乱的维护人员。下面按“装起来 → 通一帧 → 参数为什么这么设 → 自己写代码 → 少踩坑 → 长时间跑”的顺序走一遍能照着复现。2. 驱动、上位机与第一帧把设备从“插上去”推进到“能收发”这一章的目标很具体插上盒子系统认它打开上位机能看到设备接好线能收到一帧正确报文。顺序错了就会反复怀疑硬件所以每一步都要有明确的验收动作不能靠“看起来装好了”糊过去。2.1 驱动安装的三个验收点驱动从原厂 CAN 下载区取教程里给的是官网下载入口按操作系统挑对应安装包。安装过程本身没什么技巧真正的分化点在装完之后。我一般要求三个验收点全部通过才算驱动这一步结束。第一设备管理器里出现独立的 CAN 设备条目而不是一个带黄色感叹号的其他设备。第二插拔一次盒子这个条目会跟着出现和消失——如果它一直挂着说明认的是残留节点不是真设备。第三打开上位机的设备选择框能看到设备类型、设备索引并且索引号不是灰色的。三条都过了再往下走。提示Windows 上如果设备管理器里出现“驱动签名无法验证”的提示先确认安装包是不是当前系统位数对应的版本多数情况是拿了 32 位包往 64 位系统上装或者是同一台机器上装过更早版本的驱动残留。驱动装完要重启一次这一步省不掉因为滤波和通道初始化在部分系统上要等设备枚举完成。重启之后先别急着装应用软件回到设备管理器再确认一遍设备条目还在插拔测试再做一次把这个动作当成固定流程。2.2 上位机里的设备索引、通道号与波特率上位机原厂那套 CANTest / CANPro 一类的工具打开后通常要填三样东西设备类型、设备索引、通道号。设备类型选 USBCAN-II设备索引从 0 开始一台电脑插一只盒子就是 0通道号对应盒子的两路 CAN0 是 CAN11 是 CAN2。很多新手栽在这里把通道号当成 1 和 2 填结果一直提示启动失败。波特率是第二个关键项。两端必须一致没有例外也没有“自动协商”这种好事。上位机里一般给的是下拉框加自定义定时参数两种模式下拉框选常用档位就行自定义模式对应的是后面要讲的 BTR0/BTR1。配置项典型取值说明设备类型USBCAN-II与盒子型号一致多型号混插时必选设备索引0单设备固定 0从 0 开始编号通道号0 / 1分别对应 CAN1、CAN2不是 1/2波特率500 kbps汽车与工控最常见两端必须相同工作模式正常模式只听不发时用只听模式避免干扰总线滤波设置全通初次调试不要开过滤先看全量报文工作模式这一项容易被忽略。只想监听、不想往总线上发任何东西时切到只听模式盒子不会产生应答位也不会因为自己发错帧把总线拖进错误状态。这个习惯在排查一个陌生网络时非常重要。2.3 用一帧自发自收验证整条链路设备认到了、通道启动了还不能说明收发通路是好的。最省时间的做法是拿两根短线把通道 0 和通道 1 对接CAN_H 接 CAN_HCAN_L 接 CAN_L地可以不接但长线必须接。然后通道 0 发、通道 1 收帧 ID 设成 0x123数据帧长度 8数据填 0x11 0x22 0x33 0x44 0x55 0x66 0x77 0x88。如果通道 1 的接收窗口出现了 ID 为 0x123、数据完全一致的帧说明驱动、上位机、通道、接线、波特率这一整条链路是通的。如果发出去显示成功但收不到问题基本落在三个地方两通道波特率不一致、CAN_H 与 CAN_L 接反、或者其中一路没真正启动界面显示已启动但状态是停止。自发自收通了之后再把盒子接到真实总线上只开一路、只听模式先看有没有报文在跑。这一步的顺序不要反先怀疑自己再怀疑总线能省掉很多冤枉时间。桌面调试阶段终端电阻可以先只在一端加但只要线长超过一两米两端都必须补齐。3. 波特率背后的定时寄存器BTR0/BTR1 不是玄学上位机下拉框选个 500k 就完事但一旦要写二次开发、或者两端设备一方只认定时参数就必须知道这两个字节在算什么。这一章把 BTR0/BTR1 拆开给出常用档位的对照表再讲接线与终端电阻怎么用万用表判断。3.1 一个位时间是怎么被切成段的这一代 USBCAN-II 内部用的是 SJA1000 体系的 CAN 控制器CAN 时钟常见配置是 16 MHz。一个位时间被切成若干个小时间片 tq再分成同步段、传播段加相位段一合称 TSEG1、相位段二TSEG2。BTR0 管的是分频和同步跳转宽度BTR1 管的是 TSEG1、TSEG2 和采样次数。具体拆法BTR0 的低 6 位是 BRPtq 2 × (BRP 1) / f_can注意前面那个 2 是固定的二分频不是笔误BTR0 的高 2 位是 SJW 减一。BTR1 的 bit7 是 SAM采样次数0 表示单次采样bit6~4 是 TSEG2 减一bit3~0 是 TSEG1 减一。位时间 (1 TSEG1 TSEG2) × tq波特率就是它的倒数。采样点位置 (1 TSEG1) / (1 TSEG1 TSEG2)。这个值比波特率更容易出问题同样 500k采样点 87.5% 和 75% 在长线、多节点、线束质量差的场合表现能差出一截。行业里常见的取值是 75%~87.5%CANopen 一类协议推荐 87.5%。拿 500k 举例BTR0 0x00BRP 0tq 2 / 16M 125 nsBTR1 0x1C 0001 1100TSEG2 001 1 2TSEG1 1100 1 13总段数 1 13 2 1616 × 125 ns 2 μs正好 500 kbps采样点 14/16 87.5%。3.2 常用档位对照表与自查脚本下面这张表是这一代设备最常用的一组定时参数配 16 MHz CAN 时钟。换型号或者换固件版本时以头文件和上位机给出的值为准但表里的换算关系不会变。波特率BTR0BTR1tq采样点典型用途1000 kbps0x000x14125 ns75.0%短距离高速采集800 kbps0x000x16125 ns81.3%少见的中间档位500 kbps0x000x1C125 ns87.5%汽车、工控主力档位250 kbps0x010x1C250 ns87.5%长线、多节点网络125 kbps0x030x1C500 ns87.5%老旧设备、长距离100 kbps0x040x1C625 ns87.5%设备手册常见默认值50 kbps0x090x1C1.25 μs87.5%超长线、低速传感网络20 kbps0x180x1C3.125 μs87.5%特殊行业老设备10 kbps0x310x1C6.25 μs87.5%极低速、超长距离表看着直观但真要确认手里这套参数对不对写几行代码反算一遍最快也能顺手验证别人给你的参数表有没有抄错。# 反算 SJA1000 体系定时参数给定 BTR0/BTR1算出实际波特率与采样点 def decode_timing(btr0, btr1, f_can16_000_000): brp btr0 0x3F # 分频系数低 6 位 sjw ((btr0 6) 0x03) 1 # 同步跳转宽度实际值 寄存器值 1 sam (btr1 7) 0x01 # 0 单次采样1 三次采样 tseg2 ((btr1 4) 0x07) 1 # 相位段二实际值 寄存器值 1 tseg1 (btr1 0x0F) 1 # 相位段一实际值 寄存器值 1 tq 2 * (brp 1) / f_can # 注意固定的二分频 total 1 tseg1 tseg2 # 同步段 两段相位 baud 1 / (tq * total) return brp, sjw, sam, tseg1, tseg2, tq, baud, (1 tseg1) / total for name, b0, b1 in [(1M, 0x00, 0x14), (500k, 0x00, 0x1C), (250k, 0x01, 0x1C), (125k, 0x03, 0x1C), (100k, 0x04, 0x1C), (50k, 0x09, 0x1C)]: brp, sjw, sam, t1, t2, tq, baud, sp decode_timing(b0, b1) print(f{name:5} BTR00x{b0:02X} BTR10x{b1:02X} fBRP{brp} TSEG1{t1} TSEG2{t2} SJW{sjw} ftq{tq*1e9:.0f}ns 实际{baud/1000:.1f}kbps 采样点{sp*100:.1f}%)逻辑很直白把两个寄存器按位拆开、还原成实际段长再乘回 tq 得到位时间。函数里f_can默认 16 MHz如果你的板子换了晶振改这一个入参就行其它都不用动。sam只影响采样次数不改变波特率计算结果但三次采样在噪声环境下更保守代价是高波特率下余量变小。跑一遍会看到 1M 档的采样点是 75%、其余档位 87.5%这就解释了为什么同样的线250k 下好使、切到 1M 就开始丢帧——位时间被压缩到 1 μs采样点前移线束和收发器的容差全被吃掉了。3.3 接线、终端电阻和一眼看出来的错误线序是最容易被忽视的一项。CAN_H 对 CAN_H、CAN_L 对 CAN_L、GND 对 GND三根线里 GND 不是可选项隔离型设备在长线上不共地会引入共模漂移表现是偶发错误帧。CAN_H 和 CAN_L 接反不会烧设备但会一帧都收不到且总线上错误计数会异常增长这时候用示波器看波形是最快的确认方式。终端电阻用万用表测最直接断电状态下量 CAN_H 与 CAN_L 之间的电阻两端各接一个 120 Ω 时读数约为 60 Ω只有一个 120 Ω 时接近 120 Ω一个都没接时读数很大或者开路。读数 40 Ω 上下说明有人多接了一个总线负载会变重短线上可能还能跑长线上就开始出错误帧。注意带电拔插 CAN 线在实验室里经常干但隔离型盒子的共模抑制不是无限的反复带电插拔容易打坏收发器。养成先断设备电源再动线的习惯成本很低。还有一个常被误判的现象波特率设成 500k对方实际是 250k上位机可能偶尔显示收到几帧但帧内容全乱。这不是收到噪声而是错位采样后的残帧。看到“有报文但全是不认识的 ID”先怀疑波特率别急着怀疑协议解析。判断方法很简单把波特率降到一半再试如果报文立刻变得规整答案就出来了。4. 二次开发VCI 这套接口的调用骨架与三种语言落地上位机能跑通只说明硬件和链路没问题。真要把 CAN 收发嵌进自己的测试工装、产线程序或者数据采集服务里就得直接调那套 VCI 接口。这一章讲清楚函数生命周期、结构体对齐这两个最容易翻车的点然后给一份能直接跑的 Python 实现再对比 C# 和 C 的差异。4.1 六个函数组成的生命周期顺序不能乱这套接口的生命周期非常规整打开设备 → 初始化通道 → 启动通道 → 收发 → 关闭通道/设备。对应的函数是VCI_OpenDevice、VCI_InitCAN、VCI_StartCAN、VCI_Transmit/VCI_Receive、VCI_CloseDevice中间还会用到VCI_GetReceiveNum和VCI_ClearBuffer做缓冲区管理。参数里的设备类型是个常量USBCAN-II 对应头文件里的VCI_USBCAN2不同版本头文件里这个数值可能不一致所以代码里最好从controlcan.h取而不是硬编码一个数字。设备索引、通道索引都是从 0 开始。VCI_InitCAN的第四个参数是一个初始化结构体里面装的就是上一章的 BTR0/BTR1 加上验收码、屏蔽码、滤波方式和工作模式。工作模式这一项要分清楚正常模式会参与总线应答只听模式不会发任何东西自测模式用于内部环回。做数据采集又不想影响原网络的时候只听模式是唯一正确选择用正常模式去挂一个已经在跑的总线等于凭空多了一个节点遇上本来余量就不够的网络可能直接把总线拖垮。4.2 用 Python ctypes 把收发跑起来Python 调 DLL 的关键在于结构体定义必须和 C 头文件逐字节对齐差一个字节收到的 ID 和数据就会整体错位。import ctypes from ctypes import c_uint, c_ubyte, byref DEV_TYPE 4 # 对应 controlcan.h 里的 VCI_USBCAN2换型号按头文件改 DEV_INDEX 0 # 设备索引从 0 开始 CAN_INDEX 0 # 通道索引0CAN11CAN2 DLL_PATH r安装目录\ControlCAN.dll # 位数必须与 Python 解释器一致 class VCI_INIT_CONFIG(ctypes.Structure): _fields_ [(AccCode, c_uint), (AccMask, c_uint), (Reserved, c_uint), (Filter, c_ubyte), (Timing0, c_ubyte), (Timing1, c_ubyte), (Mode, c_ubyte)] class VCI_CAN_OBJ(ctypes.Structure): _fields_ [(ID, c_uint), (TimeStamp, c_uint), (TimeFlag, c_ubyte), (SendType, c_ubyte), (RemoteFlag, c_ubyte), (ExternFlag, c_ubyte), (DataLen, c_ubyte), (Data, c_ubyte * 8), (Reserved, c_ubyte * 3)] # 缺这 3 字节整个结构体会错位 dll ctypes.WinDLL(DLL_PATH) # 1. 打开设备返回 1 表示成功0 表示失败多半被别的程序占用 assert dll.VCI_OpenDevice(DEV_TYPE, DEV_INDEX, 0) 1, 打开设备失败 # 2. 初始化通道500kbps - BTR00x00, BTR10x1C cfg VCI_INIT_CONFIG() cfg.AccCode 0x00000000 # 验收码全 0 cfg.AccMask 0xFFFFFFFF # 屏蔽码全 1等价于全通 cfg.Filter 1 # 单滤波 cfg.Timing0 0x00 cfg.Timing1 0x1C cfg.Mode 0 # 0 正常模式1 只听模式2 自测模式 assert dll.VCI_InitCAN(DEV_TYPE, DEV_INDEX, CAN_INDEX, byref(cfg)) 1, 初始化失败 assert dll.VCI_StartCAN(DEV_TYPE, DEV_INDEX, CAN_INDEX) 1, 启动失败 # 3. 发一帧标准数据帧ID0x123DLC8 tx VCI_CAN_OBJ() tx.ID, tx.SendType, tx.RemoteFlag, tx.ExternFlag 0x123, 0, 0, 0 tx.DataLen 8 for i, b in enumerate([0x11, 0x22, 0x33, 0x44, 0x55, 0x66, 0x77, 0x88]): tx.Data[i] b print(发送结果:, dll.VCI_Transmit(DEV_TYPE, DEV_INDEX, CAN_INDEX, byref(tx), 1)) # 4. 收帧先查缓冲区里有多少再按数量取避免空转 rx VCI_CAN_OBJ() count dll.VCI_GetReceiveNum(DEV_TYPE, DEV_INDEX, CAN_INDEX) if count 0: n dll.VCI_Receive(DEV_TYPE, DEV_INDEX, CAN_INDEX, byref(rx), 1, 50) if n 0: print(f收到 ID0x{rx.ID:03X} DLC{rx.DataLen} fData{[rx.Data[i] for i in range(rx.DataLen)]}) dll.VCI_CloseDevice(DEV_TYPE, DEV_INDEX) # 不关会一直占着设备这段代码有三处值得单独说。第一是DLL_PATH的位数64 位 Python 必须配 64 位 DLL混用会直接抛OSError: [WinError 193]报错信息本身不会告诉你原因。第二是VCI_CAN_OBJ末尾的Reserved[3]它不是可选的占位去掉之后结构体从 24 字节变成 21 字节后续所有字段读取都会错位表现是收到一堆莫名奇妙的 ID。第三是VCI_Receive的最后一个参数是等待时间毫秒为单位填 0 表示不等待在高频总线里会造成大量空轮询把 CPU 吃满还没收到几帧。VCI_Transmit的返回值是实际成功写入发送缓冲的帧数不是“对方已收到”。返回 1 只代表本地发出去了总线有没有应答要看 TX 错误计数和后续能不能收到对方的响应帧。这是新手最常误读的一个返回值。4.3 C# 与 C 的差异点在哪C# 用DllImport引入同样的函数坑集中在对齐和字符集上。需要在结构体上加[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]BYTE对应byteUINT对应uintData用[MarshalAs(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst 8)] public byte[] Data;。调用约定默认是StdCall跟这套 DLL 的导出方式一致改成Cdecl就会在弹栈时崩。C# 还有个额外坑结构体里如果出现bool默认封送成 4 字节而 C 端是 1 字节的UCHAR必须改成byte。C 反而最省事直接#include controlcan.h然后链接对应的.lib注意 Debug/Release 和 x86/x64 四个组合要跟 DLL 对齐。真正需要留神的是VCI_Receive的数组长度参数它表示一次最多取多少帧不是缓冲区总容量一次传 100 和一次传 1在 1 Mbps 满载下的丢帧率能差一个量级。三者的共同点是设备只能被一个进程打开。上位机开着的时候二次开发程序调VCI_OpenDevice必然返回 0这个报错信息不会提示“被占用”只会告诉你失败。5. 避坑与排查五类翻车现场的现象、原因和解决上面几章的内容照做能跑通但现场总会出现“步骤都对就是不行”的情况。这一章按现象归类把最常遇到的五类问题摆出来每条都给出可执行的确认动作而不是“检查一下配置”。5.1 设备层认不到、打不开、一插就掉现象一设备管理器里看不到 CAN 设备或者是一个带感叹号的未知设备。原因多数是驱动版本与系统位数不匹配或者安装前插着盒子导致枚举到了旧节点。解决动作拔掉盒子、卸载设备管理器里的残留条目并勾选删除驱动、重启、再装对应位数的驱动包、装完再重启、最后插盒子。现象二VCI_OpenDevice返回 0但设备管理器里设备好好的。原因是设备被别的进程独占最常见的是上位机没关或者上一次调试的程序异常退出没执行VCI_CloseDevice。解决动作先关掉所有可能占用它的程序任务管理器里搜一下有没有残留进程还是不行就拔插一次重新枚举比反复重启省时间。现象三插上盒子几秒后设备消失再插又出现。原因是 USB 供电不足或者线材质量差尤其是用前面板 USB 口、或者经过无源 HUB 的时候。解决动作换到主板后置 USB 口、换一根短一点的数据线别用只充电的线。5.2 链路层发得出去、收不回来现象四发送返回成功接收端一帧都没有。按概率排三个原因两端波特率不一致、CAN_H/CAN_L 接反、终端电阻全缺。解决动作有明确顺序——先用万用表断电测 CAN_H 与 CAN_L 之间电阻读数在 60 Ω 附近说明终端没问题再用自发自收确认盒子本身收发正常最后才去核对对方波特率。这个顺序能避免一上来就改代码。现象五能收到帧但 ID 和数据全是乱的、或者是固定几个错误帧。原因是波特率偏差或者采样点差异过大错位采样导致帧解析失败。解决动作把波特率降到一半试一次如果报文立刻规整就是速率不匹配如果降速后依然乱检查是不是总线上有节点在发扩展帧而你按标准帧解析。5.3 应用层跑一阵就停、CPU 飙高现象六程序刚启动收得到跑几分钟后不再更新。原因是接收缓冲区满了没人取VCI_Receive每次只取一帧而总线上一秒几百帧缓冲区很快堆满。解决动作改成先VCI_GetReceiveNum查数量再按数量循环取每次至少取 10 帧以上同时在初始化之后先调一次VCI_ClearBuffer把上电瞬间的残留清掉。现象七CPU 占用接近 100%但收到的帧不多。原因是用VCI_Receive的等待时间填 0 做死循环轮询。解决动作把等待时间设成 10~50 ms或者按VCI_GetReceiveNum的结果决定要不要取没数据就 sleep 一小会儿。提示这五类问题里真正需要换硬件的比例很低。我自己的记录里八成以上最后落在驱动位数、端口占用、波特率、接线和缓冲区管理这五件事上按顺序排查比凭感觉换件快得多。还有一个隐蔽的坑同一台机器上装过两个不同版本的上位机ControlCAN.dll会在多个目录各留一份程序加载到哪个取决于 PATH 和当前工作目录。表现是同一份代码在别人电脑上好好的到自己这边怎么都开不了设备。解决动作是在代码里用绝对路径加载并在启动时把实际加载的路径打印出来。6. 从“能收一帧”到“敢挂一整晚”一个环回压测习惯单帧通了以后很多人就直接上现场然后在产线跑到半夜发现丢了 3% 的帧回头查已经找不到现场条件。我的做法是先在自己桌上做一轮环回压测把能复现的问题留在桌面上。具体做法通道 0 按固定周期发数据段带一个自增序号通道 1 收统计发送数、接收数、序号断点位置和最大间隔。跑 30 分钟到 2 小时看三个指标丢帧率、序号断点是否集中在某个时间段、以及接收到的TimeStamp间隔有没有异常抖动。丢帧率在实验室短线下应该是 0出现千分之几的丢帧先不要怀疑总线回头查接收端是不是取帧不够快。压测脚本可以在上一章的基础上改核心是两条发送侧按序号填数据接收侧用序号比对而不是用计数比对。sent, recv, last_seq, gaps 0, 0, None, [] def make_frame(seq): obj VCI_CAN_OBJ() obj.ID, obj.SendType, obj.RemoteFlag, obj.ExternFlag 0x100, 0, 0, 0 obj.DataLen 8 for i in range(4): # 前 4 字节放序号小端 obj.Data[i] (seq (8 * i)) 0xFF for i in range(4, 8): # 后 4 字节放固定图案便于肉眼核对 obj.Data[i] 0xA0 i return obj while time.time() - t0 RUN_SECONDS: tx make_frame(sent) if dll.VCI_Transmit(DEV_TYPE, DEV_INDEX, 0, byref(tx), 1) 1: sent 1 time.sleep(0.002) # 约 500 帧/秒别把总线打满 n dll.VCI_GetReceiveNum(DEV_TYPE, DEV_INDEX, 1) if n 0: continue buf (VCI_CAN_OBJ * min(n, 64))() # 批量取别一次一帧 got dll.VCI_Receive(DEV_TYPE, DEV_INDEX, 1, buf, len(buf), 10) for k in range(max(got, 0)): seq buf[k].Data[0] | buf[k].Data[1] 8 | buf[k].Data[2] 16 | buf[k].Data[3] 24 if last_seq is not None and seq ! last_seq 1: gaps.append((last_seq, seq)) # 记录断点区间不是简单加一 last_seq seq recv 1time.sleep(0.002)是给总线留余量的500 帧/秒在 500k 下大约占 20% 负载既能压出问题又不至于把接收端打死。批量取帧那段用min(n, 64)限了一次取的上限防止缓冲区特别大时一次性申请过多内存。gaps里存的是区间而不是计数因为断点位置比断点数量有用得多——集中在开头往往是初始化没清缓冲散落在全程则是取帧速度跟不上。压测里最值得盯的一个数是TimeStamp单位是 0.1 ms它记录的是帧进入设备的时间而不是你读到的时间。如果两帧之间这个差值远大于你的发送周期说明是设备侧没收到或者总线仲裁被抢占不是你的程序读慢了如果差值正常但你的读取时间戳跳变很大那就是接收循环的问题。这条区分能省掉大量“到底谁慢”的争论。从那以后我每次拿到一只新盒子不管多急都强制跑一遍环回压测自发自收 10 分钟、序号连续、丢帧为 0再上现场。这个习惯帮我拦下过两次 DLL 位数装错和一次接收循环写成一帧一取的问题也顺手攒下了一份可对比的基线数据。希望帮到你。本文还有配套的精品资源点击获取
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