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[参考译文] ADS1256可降低噪声

Guru**** 1826070 points
Other Parts Discussed in Thread: ADS1256, REF5025, OPA350, ADS1260, REF6025, ADS1255
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/data-converters-group/data-converters/f/data-converters-forum/914733/ads1256-reducing-noise

器件型号:ADS1256
主题中讨论的其他器件: REF5025OPA350REF6025ADS1255

你好!

我查看所有与 ADS1256 oise 相关的答案、但仍然找不到解决我的问题的解决方案。 因此、我在路上问:这种噪声级别是否可用于我的配置。

我觉得它仍然太大了…

1) 首先、我购买了这款 ADS 1256板:www.aliexpress.com/item/2046677415.html

我将此模块与 Arduino Mega2560结合使用。

将近一周后、我成功地使用了这种模式、并且获得了大致正确的结果。

2) 之后、我使用 ADS1256制作了自己的开发板、以确保我知道如何使用该芯片进行管理。 经过几次维修后、我的模块也可以正常工作。

但是现在、我正在测试我的电路板和我从互联网购买的模块的性能、我发现、根据我的意见、噪声级别太大、

我自己买的模块… 结果非常相似:

两个模块上的寄存器设置相同:

PGA=1、缓冲器=OFF、采样速度 I 已更改:500SPS、1000SPS 和30000SPS。 我仅使用0至5V 的单端测量信号。 我使用精确的5V 校准器生成的5V 信号、并提供电池电源。 AINCOM 我已连接到 AGND。 模拟和数字接地是分离的、仅在 ADS1256芯片下的一个小点上连接在一起...

以下是结果@5V 直流输入信号。 我记忆了最小值和最大值:

5V @500spsp:

我的模块:最小值= 7827738、最大值= 7831099、差值= 3361

购买的模块:MIN=7819528、MAX=7822641、差额=3113

5V @1000spsp:

我的模块:最小值= 7826321、最大值= 7830670、差值= 4349

购买的模块:最小值= 7816679、最大值= 7820689、差值= 4010

5V@30000sps

我的模块:MIN=8343959、MAX=8352881、差额=8922

购买的模块:MIN=8334841、MAX=8344354、差额=9513

因此结果是逻辑的,即采样率越低,同一电压下最小值和最大值之间的差值就越小。 但我认为这种差异仍然太大了…

例如 、差值@500sps 是 APP 3000、而全23位值=8388607则表示0.035%。

这是否符合预期? 我预计 OE 值小于0.01%是不对? 我错过了什么吗?

感谢您的帮助和致以最诚挚的问候!

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    您好、Frank、

    您是否曾尝试将 ADC 输入短接在一起并读取以测量系统噪声? 您可以尝试在两个电路板上设置基线噪声系数。

    您使用的是什么基准电压? 精密 VREF、例如 REF5025? 如果您的基准电压不干净且不稳定、您很可能会看到这样的问题。 您的代码范围因不同采样率而异、这一事实表明 VREF 可能会出现问题。 如果您对同一信号进行采样、则每次都应接近相同的结果。 如果您有一个可供分享的原理图、这样我就可以看到您的信号调节电路是什么样的。

    我们通常还建议针对分离的接地平面、而不是建议一个实心接地平面。 我不确定这是您看到的问题、只是需要考虑的其他问题。

    布莱恩

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    大家好、感谢您的回答。

    我想使用 Ref5025A、但不幸的是、我购买了5个、所有这些都产生了2.2V 电压。需要2天的额外时间才能确定这不是我的错误、而是基准芯片中的问题。 幸运的是、我有一 个 ADR431、现在我使用的是 ADR431 2.5Volts 基准。

    这是我第一次参加这个论坛、我找不到 一种方法来粘贴我的原理图的高分辨率图像。 现在、我在这里只显示屏幕的副本

    下面是我在互联网上购买的电路板的结果(该电路板使用相同的参考:ADR431)

    AIN0直接连接到 GND:

    @500sps 最小值=24063最大值=24250 DIFF=187

    @1000sps 最小值= 24020最大值= 24114差分= 94

    @30000sps 最小值= 25313最大值= 25732差动= 419

    我的 ADS1256板:

    AIN0直接连接到 GND:

    @500sps 最小值=7396最大值=8135差分=739

    @1000sps 最小值= 7086最大值= 8120差分= 1034

    @30000sps 最小值=7467最大值=9458 DIFF=1991

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    这里是结果、所有输入连接在一起:

    我的板

    @500sps min=1837510 max=1864279 diff=26769

    @1000sps 最小值= 1859570最大值= 1865665差分= 6095

    @30000sps min=1985856 MAX=1991406 DIFF=5550

    从互联网获取电路板:

    @500sps min=1837208 max=1839028 diff =1820

    @1000sps 最小值= 1837201最大值= 1838736差分= 1535

    @30000sps 最小值= 1959737最大值= 1962334差分= 2597

    嗯、这里我看到了一个差异。 我的电路板产生的噪声要比来自网状网络的电路板产生的噪声多得多。 但是、为什么呢?

    即使是互联网上的电路板也会产生比我想象的更多的噪音 不是"

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    原理图:

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    您好、Frank、

    原理图中 ADC 输入端的电阻器值是多少? 这是301欧姆吗?

    您要在 JP1将输入短接在一起、对吧?

    您能否为每个数据速率和不同电路板发布从器件获取的输出代码? 最大代码和最小代码之间的差异实际上并不相关、因为这些值中的一个值可能是异常值。 例如、如果您采集了100个样本、其中99个为1、837、208个、另一个为8、388、608个、这并不意味着您的噪声为6、551、400个代码。 ADC 噪声通常具有高斯分布、因此理论上您的噪声应遵循此模型。 由此您可以确定系统的噪声。

    布莱恩

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    你好!

    JP1不适用于模拟输入。 由于这是我的开发板、我使用跳线将2.5REF 直接切换到 ADS1256或通过 OPA350。 我想知道未来是否需要 OPA350。 JP6也用于测试目的。 可直接将复位切换至 GND 或选择软件选项 bthrough CindinoMega2560。 仅用于测试...

    关于我获得的结果、我同意。 我将尝试制作一个噪声图。 请让我一些时间。

    是的、电阻器为301欧姆。

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

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    我3次从互联网上查看了1000sps 的奇怪噪声图。 三倍的山姆奇怪的噪音图……

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

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    我想提一下、我每隔100ms 从 ADS1256获取并打印一张奖纸。

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    您好、Frank、

    如果您计算代码的标准偏差、这将为您提供 RMS 噪声值、您可以将其与噪声表进行比较。 请注意、ADS1260数据表噪声表中的值是在输入短路(即0V)而不是施加信号的情况下得出的。 如果您还想向我发送一个代码列表(最好是十六进制)、我也可以进行计算。

    您似乎正在根据您所获得的代码应用1.1V 输入-是否准确? 我记得您之前提到的是5V 输入和短路输入、因此我不确定该值来自哪里。 我只是想确保您的意图是什么。

    我不确定您在 REF5025中遇到的问题、但您希望有一个缓冲基准。 REF5025可能已经足够、但您也可以查看 REF6025。

    布莱恩

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    你好!
    我需要一些 tame 来创建应用程序以获取数字...

    我发送的图都是通过仅将所有输入连接在一起的方式生成的。 不接地、不接至任何其他更高的信号。

    我理解您以这种方式检测侧杆噪声的建议。

    我现在使用的 ADR431电压基准、而不是 REF5025A 呢?

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    你好!

    希望我能正确理解您...

    我创建了三个日志文件。 每次我仅将 ANIN0连接到 GND 并测量噪声时。

    我以三种不同的采样速度进行测试:500sps、1000sps 和30000sps。 我从十进制转换为十六进制的所有数字。 测试测量将持续应用。 60秒。

    秘书长的报告

    每秒500次采样:

    22 AE
    22位9.
    22光盘
    2151.
    22 1B
    218D
    220亿
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    22 EB
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    21光盘
    22B3
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    2118
    22第5条
    2210.
    210D
    21C6
    20C3
    21 AB
    22 BC
    21B7.
    20B8.
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    2239.
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    2173.
    210D
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    2119
    2136.
    2206.
    21 E6.
    22C3
    20E5
    2250
    2203.
    2143
    2211.

    (二

    每秒1000次采样

    23E0
    239C
    226E
    21B8.
    2408
    2184
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    23抄送
    224D
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    2664
    24第5条
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    2759.
    25DF
    240 F
    237E
    2450.
    2719.
    2384
    24BC
    2614.
    26BE
    25DE
    2483
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    26C3.
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    22 E6.
    2522.
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    2656.
    28C1
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    26A1
    265A
    2716.
    23 E1.
    2499
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    27E8.
    2621.
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    2742.
    283F
    26C9
    2546.
    265B
    251A
    2273
    2479
    24 FD
    22 E3
    2541
    2495
    2421.
    25C0
    24BC
    24A0
    2416.
    26D9
    2371.
    24光盘
    2388
    247 F
    256 B
    2456.
    2368
    2659.
    2505.
    2494.
    254C
    23D7.
    25B1
    254F
    2722.
    2443.
    245 D
    259D
    26 CB
    2658.
    24F5
    25D7.
    2648.
    2386.
    2990
    26 CE
    22 E6.
    26C3.
    2699
    22 E2
    2422.
    22F7
    26A3.
    2641.
    2537.
    23C1
    23 EB
    2414.
    250A
    23B1
    2459.
    2365
    2616.
    23 ED
    22D6.
    240A
    26C3.
    24 AE
    2296
    248 c
    2457.
    22 BB
    2618.
    23DA
    2682
    24 F9
    2500
    266 F
    23直流
    245 F
    246C
    2487
    239A
    27D9
    2477
    22 AE
    2472
    243E
    26D4
    2389
    25C4
    23C9
    27A8
    2471.
    2477
    260A
    24F5
    247 F
    253D
    2560.
    249 F
    24A7
    2312.
    2622.
    24三
    274A
    254C
    24D4
    2590
    232F
    24 F2
    2276.
    2400
    272C.
    25C2
    2629.
    23A3
    24D4
    26E8.
    2241.
    21C6
    23 CB
    24C7
    2355
    27D4.
    2474.
    2429.
    262F
    242E
    2425.
    249E
    26AA
    2295.
    25A0
    245c
    2641.
    2575
    26 CB
    22FE
    24D5.
    2404
    2444.
    245 F
    2529.
    230E
    2387
    244E
    271F
    2441.
    22码
    2259
    256 F
    23C7
    2740.
    2233.
    237A
    238B
    2514.
    2399
    22 D8
    24A3.
    2508.
    23A7
    2890
    2324
    23 E8.
    2494.
    283F
    2494.
    261C.

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    您好、Frank、

    根据您提供的代码、我计算出500SPS 数据速率下的噪声为121uVRMS。 这似乎很高。

    然而、当采样速度如此快且持续时间如此长(60秒)时、您只有几百个样本、这似乎是奇怪的。 即使在500SPS 下、您也应该在60秒内获得~30000个样本、但您的数据集仅显示662个样本。 您还提到您每100ms 打印一次输出。 如果您尝试打印到控制台、可能会收到损坏的数据、因为执行此函数需要大量的时间和资源。 您是否能够将所有输出数据实时转储到存储器、然后发送到记事本/Excel?

    我还建议如下:在 ADS1256内部、您可以通过 MUX 寄存器为两个通道选择相同的输入。 因此、如果您选择 AIN0、这会在内部将这些输入短接在一起、以便您可以确定 ADC 的内部噪声。 如果您可以尝试这样做、您应该能够将此噪声与 ADC 数据表中指定的噪声进行比较。 这为您提供了一个基准来确定噪声源的位置:如果此噪声与数据表噪声相同、则噪声从前端电路进入系统;如果噪声高得多、则可能存在电源、接地或布局问题。

    我还要重申,我们建议不要像你目前在系统中那样有一个分离的接地层。 以下是一些有关接地和布局的提示和技巧、您可以尝试: https://e2e.ti.com/support/data-converters/f/73/t/755516?tisearch=e2e-sitesearch&keymatch=faq%3Atrue

    希望这些建议中的一些能帮助您缩小问题的根源。

    布莱恩

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    大家好、Bryan!

    感谢您的回答!

    我今天到处旅行、因此无法再次进行实际测试。

    当我回到我的车间时、我会这样做。 首先、我要做的是加入分离的地面。

    此致!

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    您好、Frank、

    我首先尝试在内部短接 ADC 输入、正如我在上一篇文章中提到的那样、只是为了查看您自己是否能够从 ADC 获得良好的性能。 这将是最简单的故障排除步骤、无需对器件进行任何设计更改。

    使用单个接地层可能是第二步、但肯定适用于最终产品。

    布莱恩

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    Bryan、谢谢。

    如果我对我的测量类型做了一切都好的话,我就开始想做什么了。。。?

    我需要8个模拟输入、0至5V。 我的原理图是否适合此用途?

    这是什么寄存器设置? 也许我的 ADS1256初始化中没有包含所有寄存器、或者我做了一些错误。

    很遗憾、我这里没有工作中的计算机、因此我无法写入我已经使用的寄存器以及我放入它们中的值。 我将尽快执行此操作 。

    P.S.

    为了您建议的目的、我应该将哪些值输入多路复用器寄存器?

    此致!

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    你好,Bryan!

    我很抱歉迟到了。 我出差的时候住在这里

    我没有按照您的建议对多路复用器寄存器进行测试。 同时、我想展示如何初始化 ADS1256以及如何进行测量。

    也许我在这里犯了个错误...

    我发现了一些奇怪的东西、如果我想低于500sps、我会发现奇怪的 ADS1256行为...

    请参阅标签:字节会将几行写得更低...

    ADS1256初始化:

     SPI.transfer (0x50);//第一个命令字节0101 0000 = 0x00h 状态寄存器
     SPI.transfer (0x00);  //第二个命令字节、只写入一个寄存器
     spi.transfer (0x00);  //将数据字节000000000写入寄存器、禁用缓冲区
     延迟(1);


     SPI.transfer (0x52);//第一个命令字节0101 0010 = 0x02h ADCON
     SPI.transfer (0x00);  //第二个命令字节、只写入一个寄存器
     SPI.transfer (0x20);  // 0 01 00 000 =>时钟输出频率= fCLKIN、传感器检测关闭、增益1
     字节 drate_data = 0x92;// 1001 0010 => 500SPS


     延迟(1);
     SPI.transfer (0x53);//第一个命令字节0101 0011 = 0x03h DRATE 寄存器
     SPI.transfer (0x00);//第二个命令字节、0000 0000写入一个字节
     spi.transfer (drate_data);  //将数据字节010100001写入寄存器
     延迟(1);

    读取 ADS 值:

    字节通道、数据;
    unsigned long adc_val;
    kanal1=0、kanal2=0、kanal3=0、kanal4=0、kanal5=0、kanal6=0、kanal7=0、kanal8=0;

     对于(字节 I = 0;I <= 7;I++){
     ADC_val = 0;//存储读数
     通道= I;
     // digitalWrite (cs、low);
     SPI.beginTransaction(SPISettings(SPISPEED、MSBFIRST、SPI_MODE1);//启动 SPI
     delayMicroseconds (10);
     //循环输入的最有效方法是
     //更改多路复用器设置(使用 WREG 命令)
     //至多路复用器寄存器 MUX)
     //变为低电平。 然后、在更改多路复用器后、重新启动
     //转换过程、方法是发出 SYNC 和 WAKEUP
     //命令、并使用 RDATA 检索数据
     //命令。
     对于(byte k = 0;k <= 1;k++){//moramo dvakrat narediti na istem kanalu、drugace prihajo vreddnosti z zamikom
     while (digitalRead (rdy)){};

     //字节通道= 0;//kanali od 0执行4
     数据=(通道<< 4)|(1 << 3);//AIN-通道和 AINCOM

     SPI.transfer (0x50 | 1);// MUX 寄存器
     SPI.transfer (0x00);  //第二个命令字节、只写入一个寄存器
     spi.transfer (data);  //将数据字节写入寄存器
     delayMicroseconds (10);

     //sync 命令1111 1100
     SPI.transfer (0xFC);
     delayMicroseconds (10);
     
     //wakeup 0000 0000
     SPI.transfer (0x00);
     delayMicroseconds (10);
      
     SPI.transfer (0x01);//读取数据0000 0001 (01h)
     delayMicroseconds (10);
     
     
     ADC_val = SPI.transfer (0);
     ADC_val <= 8;//向左移位
     adc_val |= spi.transfer (0);
     ADC_val <<= 8;
     adc_val |= spi.transfer (0);
     
     delayMicroseconds (10);
     
     spi.endTransaction();
     }

     //ADS1255/6在二进制二进制文件中输出24位数据
     //补码格式。 LSB 的权重为
     //2VREF/(PGA (223−1))。 正满量程输入会产生
     输出代码7FFFFFh 和负满量程
     //输入生成800000h 的输出代码。
     if (adc_val > 0x7ffff){//if MSB = 1
       ADC_val =(16777215ul - ADC_val)+ 1;//执行二进制补码
     }
     如果(通道=0){
       kanal1=adc_val;
       IF (ADC_FITA..<min_value) {
         min_value=adc_val;
       }
       if (adc_val > max_value){
         max_value=adc_val;
       }   
     }
     如果(通道= 1) kanal2=adc_val;
     如果(通道==2) kanal3=adc_val;
     如果(通道==3) kanal4=adc_val;
     如果(通道==4) kanal5=adc_val;
     如果(通道==5) kanal6=adc_val;
     如果(通道==6) kanal7=adc_val;
     如果(通道==7) kanal8=adc_val;

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    您好、Frank、

    "delay (1)"是多少延迟时间? 您是否正在使用7.686MHz 时钟?

    您可以使用如下所示的方法将 ADC 输入短接在一起:

    SPI.transfer (0x51);  //写入 MUX 寄存器
    SPI.transfer (0x00);  //只写一个寄存器
    SPI.transfer (0x00);  //为 AINP 和 AINN 选择 AIN0

    您向我发送了代码、但我们似乎对与噪声相关的原始问题失去了关注。 从原始帖子中、您可以从器件中获取数据、因此我想您的代码现在可以正常工作。 请验证输入短路时的输出噪声并报告。

    您还没有提供反馈、说明为何在高速采样60秒时数据点如此之少?

    布莱恩

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    大家好、Brayan!

    1) 延迟(1)表示延迟1毫秒。

    2) 感谢您提供 MUX 寄存器说明。 我将对此进行测试。

    3) 我向您发送了我的代码、以检查我是否可能在初始化或其他方面出现问题、并且噪声来自该源。

    4) 我没有得到500sps 的原因是我在代码中确定只显示100sps。 我只需"忽略"前4个结果、每5个结果仅显示一次(如果我设置500sps)。

    我意识到的另一点是、我无法使用低于500sps 的寄存器设置。 如果我尝试这个、那么我不再获取数据。 因此、我也向您发送了我的代码。

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    大家好、Bryan、今天我有一点进步。

    我在预输出代码中犯了一个错误、这就是为什么我没有得到低于100sps 的 SPS。

    现在我可以了。

    但是、仍然是5SPS、现在我有3SPS 的极性。 一分钟、我得到了150个样本。 该150个样本的 I caluclate 标准偏差、结果为12.64。

    在一分钟内达到100sps 时、我得到的是2998个样本、而不是6000个样本。

    目前标准偏差为:35,48。

    标准偏差是使用 Excelell 公式计算得出的。

    我会尽可能地清除我的代码

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    大家好、Bryan。

    我认为我的 Ads1256noise 问题的根源...

    在我的代码中、我发送了打印数据以循环读取 ADS。

    现在、我首先读取全部8个通道、然后针对循环、我打印来自 AD 的值。 它看起来非常好。

    现在、标准偏差为 APP 35。

    我发现这是因为你把我的注意力集中在样本数量很少的事实上。

    我找到另一个项目。

    如果我将 ADS1256设置为100sps 并读取全部8个通道、那么通道1在10秒内仅获得62个样本。

    如果我将 LOOP 设置为只读一个通道、那么我在10秒内获得了 APP 500。 这是应用程序50SPS。

    仍比预期低50%。 我将再次搜索我的代码。 也许我会找到一些打破速度的东西...

    噪声相关的问题。 我认为问题是代码中的打印位置错误。

    编辑:

    我在一个使我喜欢采样速度的软件中发现了这个错误。 两个步骤的循环又是一个好地方…

    也许我在过去插入了一个尝试减少噪音的地方…

    我认为这个话题已经解决了!

    感谢您的所有帮助和致以最诚挚的问候!