Microcontroladores de 32 Bits

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• Microcontroladores de 32 Bits

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Agenda

• Porqué 32 bits?
• Microcontrolador vs Microprocesador.
• Distintos Core en el mercado.
• Aplicaciones.
• ATMEL
• Freescale
• RTOSs

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Porqué 32 bits?

• Aumento de las prestaciones.
• Permite realizar tareas mas rápido y mejor.
• Aumento de la complejidad de las aplicaciones.
• Interfaces gráficas.
• Interfaces inalambricas.
• Distintos tipos de conectividad.
• Reducción de los costos.
• El uso masivo de este tipo de soluciones a
  llevado a que los costos estén cada día mas
  competitivos.

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Microcontrolador vs Microprosesador

• El microprocesador es un circuito integrado
  digital que puede programarse con una serie de
  instrucciones, para realizar funciones
  específicas con los datos.
• Cuando un microprocesador se conecta a un
  dispositivo de memoria y se provee de
  dispositivos de entrada salida, pasa a ser un
  sistema microprocesador.
• Un Microcontrolador esta formado por un
  Microprocesador y el conjunto de dispositivos que
  normalmente requiere un microprocesador memoria
  volátil (calculo temporal), memoria no volátil
  (donde almacena el programa), entrada y salida.

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Bonus

• Un procesador digital de señales o DSP (sigla en
  inglés de digital signal processor) es un sistema
  basado en un microprocesador que posee un juego
  de instrucciones, un hardware (MAC)y un software
  optimizados para aplicaciones que requieran
  operaciones numéricas a muy alta velocidad.
  Debido a esto es especialmente útil para el
  procesado y representación de señales analógicas
  en tiempo real.

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Distintos CORE
7
Aplicaciones

• Aplicaciones de consumo portatiles
• Smartbook
• E-book
• Smartphone
• Reproductores portatiles
• Navegadores

• Infotainment Automotriz
• Audio
• Conectividad y telematica
• Video y navegación.

32 Bits

• Home Consumer
• Telefonos y terminales multimedia.
• Accesorios para iPod.
• Portaretratos digitales.
• Electrodomesticos.

• Industrial
• POS/Scanners
• Seguridad y vigilancia.
• Interfaces HMI industriales.
• Healthcare (Electromedicina)
• Metering (Medidores)

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Cores ARM
Core Arquitectura Características Cache (I/D)/MMU MIPS _at_ MHz
ARM7TDMI ARMv4T (Von Neumann) 3-stage pipeline, Thumb none 0.94 (ARM) / 0.74 (Thumb)
ARM926EJ-S ARMv5TEJ 5-stage pipeline Thumb, Jazelle DBX, Enhanced DSP instructions variable, TCMs, MMU 1.1 DMIPS / MHz
ARM1136JF-S ARMv6 8-stage pipeline, SIMD, Thumb, Jazelle DBX, (VFP), Enhanced DSP instructions variable, MMU 1.25 DMIPS/MHz
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Cores ARM
Core Arq. Características Cache (I/D)/MMU MIPS _at_ MHz
Cortex-M0 ARMv6-M (Von Neumann) 3-stage Thumb, Thumb-2. No cache. 0.9 DMIPS/MHz
Cortex-M3 ARMv7-M (Harvard) 3-stage branch speculation Thumb, Thumb-2. no cache, MPU optional. 1.25 DMIPS/MHz
Cortex-A8 ARMv7-A 13-stage superscalar pipeline, ARM,VFP, NEON,Thumb, Thumb-2. variable (L1L2), MMUTrustZone up to 2000 (2.0 DMIPS/MHz in speed from 600 MHz to greater than 1 GHz)
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(No Transcript)
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ATMEL - ARM
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Familias ARM7
AT91SAM7
AT91SAM7L
Familia de ultra bajo consumo. Posee alimentación
segmentada por periférico y reguladores
programables para reducir el consumo. Esta
familia opera con una fuente simple de hasta 1,8V
y consume solo 0,5mA / Mhz. Clock Speed 37Mhz.
AT91SAM7S
Dispositivos de propósito general de baja
cantidad de pines (hasta 64) De 16 a 512Kb de
Flash. Con y sin interfaz USB full speed
(device). Clock Speed 55Mhz.
AT91SAM7SE
Dispositivos de propósito general con un bus de
memoria externa. Ademas posee interfaz para SDRAM
y NAND Flash. De 32 a 512Kb de flash. Con
interfaz USB full speed (device). Clock Speed
55Mhz.
AT91SAM7X
Dispositivos de propósito general con
conectividad USB, Ethernet y CAN. De 128 a 512Kb
de flash. Los modelos XC poseen unidad de
encriptación. Clock Speed 55 Mhz.
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Familias ARM9
AT91SAM9
AT91SAM9
Esta es una familia de microprocesadores con core
ARM9. Entre ellos hay dispositivos con
frecuencias de clock de 210Mhz hasta 400Mhz. Con
MMU, interfaz de memoria externa, interfaz de
SDRAM, NAND Flash y los últimos modelos con
interfaz de DDR2. Los encapsulados de estos
productos son BGA. Estos dispositivos estan
pensados para trabajar con sistemas operativos de
tiempo real embebidos, como Linux o Windows CE.
AT91SAM9XE
Esta familia de microcontroladores combina un
core ARM9 que trabaja a 200MIPS con hasta 512K de
memoria Flash, controlador de Ethernet, USB 2.0
(FS) Host y Device, Interfaces para tarjetas
multimedia (SDCard/SDIO y MultiMediaCard
Compliant), MMU, interfaz de bus externo,
interfaz para SDRAM y NAND FLASH y todo esto en
un encapsulado QFP208.
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Familias AT91SAM9
Device Video Decoder LCD Controller 2D Accelerator Ethernet MAC 10/100 Image Sensor Interface SRAM USB Host External Bus Interface CAN
AT91SAM9260 -- -- -- 1 1 2x4K 2xFS 1 --
AT91SAM9261 -- 1 -- -- -- 160K 2xFS 1 --
AT91SAM9261S -- 1 -- -- -- 16K 2xFS 1 --
AT91SAM9263 -- 1 -- 1 1 96K 2xFS 2 1
AT91SAM9G10 -- 1 -- -- -- 16K 2xFS 1 --
AT91SAM9G20 -- -- -- 1 1 2x16K 2xFS 1 --
AT91SAM9G45 -- 1 -- 1 1 64K 2xHS 2 --
AT91SAM9M10 1 1 1 1 1 64K 2xHS 2 --
AT91SAM9R64 -- -- -- -- -- 64K -- 1 --
AT91SAM9RL64 -- 1 -- -- -- 64K -- 1 --
Device 10-bit ADC Channels Peripheral DMA Channels Max. Clock Speed (MHz) I/O Pins SDRAM Interface NAND Flash ECC USB Device MMU/MPU
AT91SAM9260 4 24 210 96 1 1/1 FS MMU
AT91SAM9261 -- 19 240 96 1 1/- FS MMU
AT91SAM9261S -- 19 240 96 1 1/- FS MMU
AT91SAM9263 -- 22 240 160 2 2/2 FS MMU
AT91SAM9G10 -- 19 266 96 1 -- FS --
AT91SAM9G20 4 24 400 96 1 1/1 FS MMU
AT91SAM9G45 8 24 400 160 2 1/1 HS MMU
AT91SAM9M10 8 24 400 160 2 1/1 HS MMU
AT91SAM9R64 3 18 240 49 1 1/1 HS 1/-
AT91SAM9RL64 6 22 240 118 1 1/1 HS 1/-
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Familias Cortex-M3
AT91SAM3
AT91SAM3S
Familia basada en el nuevo core Cortex-M3 de ARM.
Opera a una frecuencia maxima de 64Mhz, con hasta
256K de Flash y 64 K de RAM. Posee un USB Device
Full Speed, Interfaz bus externo y controlador de
NAND Flash y varias interfaces seriales. Estos
dispositivos son de proposito general de rango
medio, ideales para aplicaciones de consumo, de
control indudtrial y para perifericos de PC. Esta
familia es ideal para migrar de la familia
AT91SAM7S para aplicaciones que requieran mayor
desempeño ya que posee encapsulados pin a pin
compatibles de 48/64/100 pines.
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Familias Cortex-M3
AT91SAM3U
Familia basada en el nuevo core Cortex-M3 de ARM
con USB Device High Speed. Opera a una frecuencia
maxima de 96Mhz con hasta 256K de Flash y 52K de
RAM, la cual esta en varios bancos. Este micro
posee multiples interfaces seriales, Interfaz bus
externo y controlador de NAND Flash y interfaz
SD/SDIO/MMC. Esta familia esta pensada para
aplicaciones donde USB HS es necesaria, como USB
Tokken, Data loggers, perifericos de PC y Bridges
de alta velocidad (USB a SDIO, USB a la interfaz
de bus externo, etc. Disponible en encapsulados
de 100 y 144 pines.
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Herramientas - Software
http//www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/
atmel_tutorial_source.zip http//www.yagarto.de/
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Herramientas - Hardware
AT91SAM-ICE JTAG Emulator Permite programar y
debuggear toda la linea de core ARM de Atmel, es
decir SAM7 (ARM7)/ SAM9 (ARM9)/SAM3 (Cortex-M3)
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Herramientas Kits de desarrollo
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ATMEL-AVR32
AT32UC3
AT32UC3B
Esta linea de dispositivos esta pensada para
aplicaciones que requieran una tasa de
transmisión de datos alta, bajo consumo y un gran
desempeño de computo, el cual esta en el orden
de 83DMIPS_at_60Mhz con un consumo de 23mA_at_3,3V.
Ademas incluye USB 2.0 (FS) con On-The-Go y esta
disponible en 48 y 64 pines.
Esta linea de dispositivos esta pensado para
aplicaciones portátiles donde el bajo consumo es
fundamental. Gracias a la tecnología Picopower
logra 0,48mW/Mhz y hasta un consumo de 100nA.
Incluye un periferico con capacidad touch sense,
FlashVault, corre a una frecuencia de clock de
hasta 50Mhz y en tan solo 48 pines.
AT32UC3L
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ATMEL-AVR32
AT32UC3
AT32UC3A0/1
Esta linea de dispositivos esta pensada para
aplicaciones que requieran conectividad, bajo
consumo y un gran desempeño de computo, el cual
es del orden de 91DMIPS_at_66Mhz con un consumo de
40mA_at_3,3V. Ademas incluye USB 2.0 (FS) con
On-The-Go , controlador de Ethernet, interfaz
para SDRAM, DAC para audio y esta disponible en
100 y 144 pines.
Esta linea de dispositivos esta pensada para
aplicaciones que requieran una conectividad USB
de muy alta velocidad (HS), un gran desempeño de
computo y interfaces de memoria rápidas. Posee un
desempeño de 91DMIPS_at_66Mhz, Hi Speed USB con OTG,
SD/SDIO interfaz, NAND Flash y SDRAM interfaz,
DAC para audio y esta disponible en 100 y 144
pines. Existe versiones con encriptacion AES de
128 y 256 bits.
AT32UC3A3/4
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Herramientas - Software
AVR32 Studio, es un entorno de desarrollo (IDE)
para desarrollar apliciaciones sobre los
productos de 32 bits de core AVR. Esta construido
sobre Eclipse permitiendo una rapida integracion
con terceras partes.
AVR32 GNU Toolchain, este provee un conjunto de
programas de linea de comando para crear
aplicaciones para microcontroladores AVR32.
Incluye compliador, ensamblador, linker,
debugger, herramientas de programación y
librerias en C.
UC3 Software Framework, este provee drivers y
librerias para realizar una aplicación para los
productos de la familia AVR32 UC3. Este incluye
Drivers para los perifericos, librerias
optimzadas para AVR32, aplicaciones Demo, codigo
fuente de un RTOS listo para usar. Todo esto en
codigo C y compatible con GNU GCC y IAR.
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Herramientas - Hardware
AVRDragon
AVR ONE!
JTAG mkII
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Herramientas Kits de desarrollo
ATSTK600-UC3-144
EVK1105
STK600
EVK1100
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(No Transcript)
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Freescale - ARM
i.MX537

• Cortex A8, 800MHz
• 1080p Video Decode
• 720p Video Encode
• OpenGL ES 2.0
• Ethernet, USB Phy

Cortex A8
i.MX357

• i.MX353
• Open VG 1.1

ARM11

• ARM1136, 532 MHz
• Ethernet, DDR2
• USB Phy x 2, CAN x 2

i.MX27

• i.MX27L
• D1 Video D/E

ARM9

• ARM926, 450MHz
• Touchscreen
• Integrated PM
• 1588 Ethernet x 2, L2 Switch
• DDR2, USB Phy x 2, CAN x 2

i.MX27L

• ARM926, 400MHz
• Ethernet

• ARM926, 400MHz
• Ethernet, DDR2
• USB Phy x 2

• ARM926, 450MHz
• Touchscreen
• Integrated PM, Audio

2010
2009
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Freescale- ARM

• Specifications
• CPU ARM926, 400 MHz
• Process TSMC 90LP
• Core Voltage 1.05V 1.45V
• Package 169fpBGA 11x11mm .8mm
• 128LQFP 14x14mm .4mm
• Temp Range -10 to 70C, -40 to 85C
• Key Features and Advantages
• Based on STMP IP platform
• ARM926 Core 400 MHz
• PMU with high efficiency on-chip DC/DC with 4.2V
  output, supports Li-Ion batteries
• Very low video and audio power consumption
• 1.5W Mono speaker amplifier
• Stereo headphone DAC w/ 99dB SNR Stereo ADC w/
  85 dB SNR with integrated amplifiers
• Hardware BCH (up to 20-bit correction) and RS
  ECC8 for current and future MLC NAND support
• Power-Efficient Direct-Drive LCD Backlight
  Controller with Voltage or Current Feedback
• DDR1 Support with integrated 2.5V regulator
• High speed USB with embedded PHY

i.MX233
System Control
Connectivity
Serial JTAG
IrDA-VFIR
ARM926
PLL
CPU Platform
HS MMC/SD/CF
CLK Reset
Rotary Decoder
UART x3
Timers
16K I Cache
16K D Cache
SSP x 2
Timer x4
I2C Master/Slave
PWM x5
Multimedia
6 Channel LRADC
Watch Dog
Mixed Signal Audio
Memory
Serial Audio IF x2
1.5W Mono Speaker Amplifier
ROM 64KB
Digital Radio IF
RAM 32KB
Stereo ADC DAC w/ Amp
ATA
PMU
Low Power 10-bit Video DAC
USB OTGHS w/PHY
DC/DC - 4.2V
PAL/NTSC Analog TV Encoder
LDO x4
Pixel Processing Pipeline
USB Device Host HS
Battery Charger
S/PDIF TX
GPIO
Security
Keypad
DRM Unique ID
Display Controller
Ext Mem I/F 3.3V SDRAM 1.8V mSDRAM 1.8V mDDR
DDR1 w/2.5V regulator BCH20/ECC8 NAND Flash x 4
128-bit AES
SHA-1 Hashing
OTP AES Key
DMA engines
eFUSES
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Herramientas - Software

• IDEs/Tool Chains
• ARM LTD
• Code Sourcery
• Green Hills
• IAR Systems
• Mentor Graphics
• Microcross
• Wind River
• RTOS
• Express Logic
• Green Hills
• Mentor Graphics
• Micrium
• Segger Systems
• Quadros
• QNX
• Wind River

• Linux OS
• Monta Vista
• Wind River
• Timesys
• Development Boards
• Logic PD
• Phytec
• Eurotech
• iWave
• Atmark
• Kyoto
• Cogent
• karo
• VoIP/V2IP
• Trinity Convergence
• ITRI
• Hellosoft

• Codecs
• DivX
• Visual On
• Actimagine
• Browsers
• Opera
• Access
• Java
• Aplix
• Aonix
• Navigation
• Elektrobit
• NavinGo
• Graphics
• Mazatech

En sistemas embebidos, un paquete de soporte de
placa (board support package (BSP) ) es una
implementacion de código para una placa
especifica que conforma el sistema operativo.
Comúnmente tiene un bootloader que contiene el
soporte mínimo para los dispositivos para cargar
el sistema operativo y los controladores para
todos los dispositivos de la placa.
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Herramientas - Hardware

• JTAG Tools
• ARM LTD
• American Arium
• Green Hills
• IAR Systems
• Kyoto Microsystem
• Lauterbach
• Macragigor Systems
• Mentor Graphics
• Sophia Systems
• Signum
• Wind River

PEEDI - JTAG/BDM/SWD Emulator and Flash
Programmer PEEDI is an EmbeddedICE solution
that enables you to debug software running on
ARM, CORTEX-M3, CORTEX-A8, Power Architecture,
ColdFire, Blackfin, MIPS32, AVR32 processor cores
via the JTAG/BDM/SWD port. PEEDI provides the
services needed to perform all debugging
operations
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Herramientas- Kits de desarrollo

• 7 WVGA Touchscreen LCD Display (add-on module)
• Expansion board (add-on module)
• 2 LVDS connectors
• DVI-I connector
• 2 SD/MMC Card Slots
• USB Host x2 / USB OTG x1
• Ethernet Port
• Mini PCIe
• SATA HDD connector
• SIM Card connector
• Keyboard connector
• Mic input, stereo headphone output (jack), V2IP
  Headphone
• USB Camera connector
• RGB output through DVI-I connector
• Ambient light sensor footprint
• FM receiver footprint

• i.MX51EVKJ
• i.MX51
• MC13892
• SGTL5000

• i.MX35PDK
• i.MX35
• MC13892
• SGTL5000

i.MX31PDK

• Auxiliary Video Input for display from external
  video source
• 5.1 Sound (Audio CODEC)
• FM receiver/tuner to support short range FM
  adapters
• CAN Connector
• CMOS Image Sensor
• USB OTG and USB Host
• 10/100 Ethernet
• Optional GPS daughtercard

• TBD

• VGA Touch-screen Display
• USB, Ethernet
• BT, Wifi, GPS
• FM Receiver
• FM Transmitter
• TV Encoder
• Headset Connector
• Speaker
• Microphone
• Camera
• Storage (HDD)
• External connectors

i.MX387

• i.MX23EVK
• i.MX233

• i.MX25PDK
• i.MX25
• MC34704B
• SGTL500

• 4.3 WQVGA Touchscreen LCD Display (add-on
  module)
• SD/MMC Card Slot
• USB Host/Device
• Ethernet supported via SPI header
• Navigation keys
• Mic input, headphone output (jack)
• Composite TV Out connector footprint
• 3-Axis Accelerometer footprint
• Expansion Port for optional Peripheral Card

• 5.7 VGA LCD w/ Touchscreen
• USB 2.0 OTG, Ethernet
• SD/MMC, Smartcard
• CMOS Image Sensor

i.MX27PDK
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Freescale Coldfire - Flexis

• Pin a Pin compatible
• Maximiza la reutilización del hardware cuando se
  migra de 8 a 32 bits.
• Set de perifericos compartidos
• Permite re usar el software al cambiar de 8 a 32
  bits.
• Unica herramienta de desarrollo
• CodeWarrior para microcontroladores soporta
  ambos S08 de 8 bits y ColdFire V1 de 32 bits

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Freescale - ColdFire
33
Freescale - ColdFire
34
Herramientas- Software
CodeWarrior V6,3 para ColdFire V1. (Hasta 64Kb de
codigo en C gratis) Code Warrior V7,2 para
ColdFire V2/3/4. (Version para linux disponible)
35
Herramientas- Hardware
USB BDM Multilink. (Para micros de 9S08/HC12/V1)
USB Coldfire Multilink (Para micros V2/V3/V4)
36
Herramientas Kits de desarrollo
TWR-MCF5225X
TWR-MCF51CNKIT
DEMOAC
M52277EVB
M52259DEMOMCU
37
Bonus - Freescale
32-bit dual core, high performance, low-power MCU
family built on Power Architecture for central
body module and gateway applications. Enables
centralized architectures, which reduce the
number of distributed Electronic Control Units
(ECU) and complexity of vehicle
architectures Efficient Power Architecture
core Parallel processing (dual-core eDMA
multiple execution units in the e200core,
generating more powerl than a regular RISC CPU)
Code density (best in class performance, due to
Variable Length Encoding) Exceeds 100 Dhrystone
MIPS (DMIPS) performance Minimizes ECU leakages
below 200 µA Provides extensive communication
capabilities including FlexRay communications
protocol, multiple CAN and LIN Offers room to
grow with scalable family ranging from 512 KB up
to 1.5 MB of embedded flash
38
Concluciones Generales

• Si esta por empezar un nuevo desarrollo no piense
  en micros con core ARM7. Es un core viejo que la
  gente misma de ARM recomienda migrar a Cortex-M3.
• La linea Flexis de Freescale es un buen comienzo
  para aplicaciones de gama medio-baja y para
  aquellos que quieren dar sus primeros pasos, ya
  que posee encapsulados pin a pin compatible con
  micros de 8 bits y debido a la fácil migración de
  entre 8 y 32 bits.
• Para aplicaciones que necesiten mayor desempeño
  (gama media) la linea AVR32UC3A es una excelente
  opción, como también las lineas con Cortex-M3 de
  mayor gama.
• Para aplicaciones de alta gama, debemos pensar ya
  en un microprocesador, donde las mejores
  alternativas las podemos encontrar en la linea
  I.MX de freescale.

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RTOS
40
RTOS - MQX

• Freescale MQX
• RTOS (Con prioridades y preemtive)
• Stack TCP/IP de tiempo real
• Stack USB Host HID, Mass Storage y Hub
• Stack USB Device HID, Mass Storage y CDC
• Sistema de Archivos
• Drivers para los periféricos
• Web Server
• MCF51CN
• MCF51EM New in MQX 3.5 Release
• MCF5225X
• MCF5223X
• MCF5222X
• MCF5227X
• MCF5445X

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• MUCHAS GRACIAS!!!!