CN100582763C - 热管性能检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种热管性能检测装置，其主要包括一固定部、一活动部及一承载部；其中，该承载部设有供检测装置形成整体结构及定位的平台，该固定部设有移除热管自热源传输之热量的冷却构造，该活动部可与固定部进行离合，该固定部与活动部的相对表面之间设置至少一可容置热管的量测容置部，检测时使待测热管与量测容置部壁面密合热接触，该固定部与活动部之间还设有至少一凹凸定位机制，以确保活动部与固定部的相对位置不致偏离，并通过在量测容置部壁面上设置至少一支温度传感器，使其密贴于热管壁面上作为检测热管性能的指标。本发明通过防呆设计及模组化设计的技术手段达到建构一种适用于量产制程中的热管性能检测装置。

Description

热管性能检测装置

【技术领域】

本发明涉及一种检测装置，特别是指一种检测热管性能的检测装置。

【背景技术】

热管的基本构造是在密闭管材内壁衬以易吸收工作流体的多孔质毛细结构层，而其中央的空间则为空胴状态，并在抽真空的密闭管材内注入相当于毛细结构层细孔总容积的工作流体，依吸收与散出热量的相关位置可分为蒸发段、冷凝段以及其间的绝热段。

热管的工作原理是当蒸发段吸收热量使蕴含于毛细结构层中的液相工作流体蒸发，并使蒸汽压升高，而迅速将产生的高热焓蒸汽流沿中央的通道移往压力低的冷凝段散出热量，凝结液则经毛细结构层的毛细力再度返回蒸发段吸收热量，如此周而复始地通过工作流体相变化过程中吸收与散出大量潜热的循环，进行连续性的热传输，且由于工作流体在上述过程中的液相与汽相共存，以致热管可在温度几乎保持不变的状况下扮演快速传输大量热能的超导体角色而广为各种领域所应用。

由于热管的性能测试主要着重在最大热传量(Qmax)以及由蒸发段至冷凝段的温度差(ΔT)两项参数，因此在一给定的热量传输状况下可以通过该温度差而获知其热阻值，进而评估热管的性能；当给定的热量超过热管的最大热传量时，由于原正常热量传输机制遭到破坏而使热阻值骤增，以致蒸发段的温度也随之骤升。

现有技术中的一种热管性能检测方法是将热管蒸发段插入被加热的衡温液体中，待热管温度稳定后，通过温度传感器例如热电偶、电阻温度传感器(RTD)等量测衡温液体与热管冷凝端之间的温度差以评估热管的性能；然而，上述现有技术无法有效量测出热管的最大热传量及热阻，因此不能准确反映出热管的热传性能。

现有技术中的另一种如图1所示的现有热管性能检测装置，是以电热丝1为热源缠绕在热管2的蒸发段2a表面，同时以冷却水套3为热沉套设于冷凝段2b表面，通过量测电热丝1的电压与电流可以给定热管2一定的加热功率，并同时通过调制冷却水套3的流量及入口水温来移除该加热功率，并藉以控制热管2在绝热段2c的稳定操作温度，而热管2的最大热传量以及由蒸发段2a至冷凝段2b的温度差则可由设在热管2表面的各温度传感器4得知。

但是，上述现有热管性能检测装置仍有以下缺点：由于蒸发段2a与冷凝段2b的长度不易准确控制，是造成评估热管性能变异的重要因素；且由于热量的散失及温度的量测均易受到测试环境的影响而产生变异；以及热管和热源及热沉的密合热接触不易有效控制等缺点，均不利于精确评估热管的性能，又由于安装与拆卸十分繁琐费工，上述现有热管性能检测装置仅适用于实验室规模的小量热管测试，完全无法因应量产制程所需的检测要求。

为配合热管量产制程的检测要求，必需对数量庞大且形式多样化的热管进行严格的品质把关；由于检测同一形式的量产热管即需要同时使用大量的检测机台，且该等检测机台需长期而频繁的重复使用；因此，除了机台本身的量测准确性外，更必须对大量检测机台的组装变异及操作变异予以严格控管；基于检测装置的良窳将直接影响生产的良率与成本，业者势必面临检测时的准确性、便利性、快速性、一致性、重现性、与可靠性的多重挑战；有鉴于此，有必要对目前的热管检测装置作大幅改进，从而将组装与操作的防呆设计与组件制造的模组化设计一并纳入，以符合热管量产制程的检测需求。

【发明内容】

本发明针对上述现有技术的缺点，提出一种热管性能检测装置，特别是适用于量产制程的热管性能检测装置，主要包括一固定部、一活动部及一承载部；其中，该承载部设有供检测装置形成整体结构及定位的平台，该固定部设有移除热管自热源传输之热量的冷却构造，该活动部可与固定部进行离合，该固定部与活动部的相对表面之间设置至少一可容置热管的量测容置部，检测时使待测热管与量测容置部壁面密合热接触，该固定部与活动部之间还设有至少一凹凸定位机制，以确保活动部与固定部的相对位置不致偏离，并通过在量测容置部壁面上设置至少一支温度传感器，使其密贴于热管壁面上作为检测热管性能的指标。当活动部移向固定部时使量测容置部的壁面与设置于其中的热管管壁密合热接触以降低热阻，反之，当活动部移离固定部时可将完成检测的热管快速取出，并将另一待测热管快速插入至定位；再通过设置于固定部与活动部之间的凹凸定位机制，使活动部移向或移离固定部时均涵盖在定位机制的深度范围内，且活动部与固定部维持滑动密合状态，以确保活动部与固定部的相对位置不致偏离，从而确保量测容置部壁面与热管管壁密合热接触；又通过在量测容置部壁面上设置的温度传感器，当插入待测热管时使其密贴于热管管壁上作为检测热管性能的指标；具有上述特征的本发明热管性能检测装置是由防呆设计及模组化设计的技术手段达到符合量产检测需求，使所组装与操作的热管检测装置具有良好的准确性、便利性、快速性、一致性、重现性、与可靠性等多重优点。

本发明有如下优点：

本发明通过防呆设计的技术手段，使热管性能检测装置透过模组化设计以符合量产检测需求，达到在产线大量复制及使用该装置时不论由何操作员组装及测试，这些装置所量测的结果具有良好的一致性、重现性、及可靠性。

本发明另通过设于活动部上的驱动部，使其与固定部进行线性运动，促使活动部与固定部之间所形成的量测容置部可和插入热管的管壁密合热接触以降低热阻，并将完成检测的热管快速取出或更换，达到检测的便利性及快速性的功效。

本发明又通过设置涵盖活动部与固定部的隔离腔室，使唯一需与外界连通的量测容置部从隔离腔室壁面所设对应的开孔引入，达到检测机台的测试结果不受量测环境影响的绝热功效。

本发明再通过设置涵盖活动部与固定部的隔离腔室，使活动部的线性运动受到隔离腔室内壁与固定部的准确导引，避免长期频繁的使用而移位，进一步确保检测机台量测的结果具有良好的一致性与重现性。

本发明另又通过设于固定部与活动部互相凹凸配合的防呆设计，使活动部的线性运动受到准确导引，避免长期频繁的使用而移位，进一步确保检测机台量测的结果具有良好的一致性与重现性。

下面参照附图，结合具体实施例对本发明作进一步的描述。

【附图说明】

图1是现有热管性能检测装置的结构示意图。

图2是本发明热管性能检测装置第一实施例的立体图。

图3是图2的立体分解图。

图4A是图2中活动部的一立体图。

图4B是图2中固定部的一立体图。

图5是本发明热管性能检测装置第二实施例的一立体分解图。

图6A是图5中活动部的一立体图。

图6B是图5中固定部的一立体图。

【具体实施方式】

以下参照图2至图6，对本发明热管性能检测装置予以进一步说明。

图2为本发明热管性能检测装置第一实施例的一外观立体图，图3为图2的一立体分解图。该检测装置主要包括一固定部20及一活动部30。其中：

固定部20为锁固于一稳固平台例如测试桌或其它支撑机构的不动件，是由导热性良好的材质制成，该固定部20内部设有供冷却液通过的流道(图未示)，并由冷却液入出口22和外部的恒温冷却液循环系统(图未示)连接，该固定部20表面设有与热管冷凝段管壁密合热接触的至少一散热凹槽24，以便热管顺利将来自热源传输的热量移除；为达上述目的，本发明分别在活动部30及固定部20设置互相凹凸匹配的防呆定位机制，图4A为本实施例活动部30的一立体示意图，图4B为本实施例固定部20的一立体示意图；其中，在活动部30上朝固定部20方向设置若干定位柱35，该定位柱35是由活动部30朝固定部20上具有散热凹槽24的平面方向延伸的柱状凸出物，并在固定部20上具有散热凹槽24的平面上设置对应的若干定位孔25，当活动部30朝固定部20进行线性运动时，确保活动部30的定位柱35移向或移离固定部20时均涵盖在定位孔25的深度范围内，且与固定部20的定位孔25维持滑动密合状态，以确保活动部30与固定部20的相对位置不致偏离，从而确保固定部20的散热凹槽24壁面与热管管壁密合热接触；并通过在散热凹槽24中的壁面上设置可独立运作且能自动密贴于热管管壁的至少一支温度传感器26，作为检测热管性能的指标；为防止固定部20的热量分流至稳固平台，在固定部20背面与稳固平台之间需设置一绝热底板。

活动部30对应于固定部20的散热凹槽24位置设置相对应的定位凹槽32，以便当活动部30移向固定部20时形成至少一量测槽孔50，使设置于量测槽孔50中的热管管壁与槽孔壁面密合热接触以降低热阻；为达上述目的，如图4A所示，活动部30具有定位凹槽32的平面朝固定部20上具有散热凹槽24的平面方向延伸的定位柱35，其外形、尺寸及数量是配合固定部20所设置的若干定位孔25，使活动部30朝固定部20移动时，活动部30的定位柱35得以滑动嵌入定位孔25内，确保活动部30的定位柱35移向或移离固定部20时均涵盖在定位孔25的深度范围内，且与固定部20的定位孔25维持滑动密合状态，从而确保活动部30的定位凹槽32与固定部20的散热凹槽24所构成的量测槽孔50壁面与热管管壁密合热接触；为进一步确保热管管壁与量测槽孔50壁面密合热接触，可以采用至少一扣件或螺丝使活动部与固定部可拆卸及扣合，但为达到热管量产制程的检测需求以及在大量组装时的准确定位，本发明的实施例中采用一种承载部10来负责热管性能检测装置的整体结构及精准定位，以取代上述稳固平台及扣件或螺丝等传统的固定与扣合方式，使固定部20成为锁固于承载部10的不动件，并采用能准确进行线性运动的驱动部40，使活动部30藉由固定于承载部10上的驱动部40来导引，达到活动部30朝固定部20进行精准线性运动的目的，使设置于量测槽孔50中的热管管壁与槽孔壁面密合热接触以降低热阻。该活动部30由在定位凹槽32的壁面上设置可独立运作且自动密贴于热管管壁的至少一支温度传感器36，作为检测热管性能的指标；为方便检测，本发明将热管插入量测槽孔50的方向朝向接近操作者，而将冷却液入出口22以及温度传感器26、36的导线伸出方向朝向远离操作者。

另外，在实际应用中热管冷凝段的散热面可能会经折弯与压扁制程，该量测槽孔50的尺寸与形状是依据热管冷凝段的散热面尺寸与形状作匹配，例如待测热管的冷凝段为平板状或扁平状时，该固定部20与活动部30的相对表面不必形成容置热管的凹槽等结构，而直接由固定部20与活动部30的相对平面组成容置热管的量测容置部，通过该量测容置部的平面抵紧该平板状或扁平状热管的冷凝段即可，温度传感器26、36则设置于该量测容置部的平面上。在本发明中仅以最常使用的圆形管为例作说明。

再则，上述设置于活动部30的定位柱35也可设置于固定部20上，而此时活动部30对应于固定部20上的定位柱的外形与尺寸也需设置的定位孔，使活动部30朝固定部20移动时，固定部20的定位柱得以滑动嵌入活动部30的定位孔的内面，也可达到相同的准确定位效果。

承载部10包括一基体12(例如电磁吸盘、升降调整座、固定支撑座等)、一与基体12锁固的箱体60。该基体12与箱体60组合形成一组立支架结构。其中，该基体12除具有将热管性能检测装置稳固于测试桌面外，并可搭配具有高度、角度的调整机构以配合实际热管性能检测的需要，本发明中仅以电磁吸盘为例作为以下实施例的说明。

箱体60涵盖活动部30与固定部20的外部面积，其呈隔离腔室的独立结构，具有良好的绝热功效，使测试结果稳定而不受量测环境变异的影响；该箱体60包含供锁固于基体12上的一底板66，固定部20锁固于该底板66上，该底板66内壁面及箱体60内侧壁面朝向固定部20凸伸形成防呆定位凸筋660，以该定位凸筋660和固定部20周边的接触定位并降低箱体60内壁和固定部20的直接接触面积，达到检测机台的测试结果不受量测环境影响的绝热功效，并维持滑动配合的导引功能，有效降低组装与操作的变异。该箱体60的底板66的定位凸筋660之间形成供温度传感器26的感温线导引伸出的导通槽662。该箱体60对应量测槽孔50一侧壁面设有与外界连通的开口62，也对应冷却液入出口22以及温度传感器26、36的导线伸出方向的另一相对侧壁面设有与外界连通的开口63，其顶壁面也设有供螺杆42穿过的通孔64。由锁固于箱体60顶部外侧的驱动部40，并以驱动部40由螺杆42伸入箱体60内锁固于活动部30，以便对活动部30进行线性导引，从而使活动部30的移动空间完全规范在固定不动的箱体60内部，也即当活动部30移向固定部20时，箱体60顶部内侧与活动部30之间有一较大的空间，反之，当活动部30移离固定部20时，该空间随之缩小；因此具有上述特征的本实施例可在更简单的架构下发挥更优异的功效。

操作时，将活动部30移离固定部20一短距离，以便将待测热管的冷凝段顺利插入量测槽孔50中，或将已完成检测的热管顺利移离量测槽孔50；以及将活动部30移向固定部一短距离，以便对已插入量测槽孔50中的待测热管的冷凝段和固定部20对应凹槽的壁面密合热接触，从而降低冷凝段移热的接触热阻；达到检测的准确性、便利性与快速性的功效。

在上述操作过程中由导引活动部30的驱动部40，使其活动部30的定位柱35与固定部20的定位孔25始终维持密合滑动的状态下进行线性运动，且由于箱体60侧板的内壁与固定部20周边的面积通过定位凸筋660使其密合接触，除可达到准确导引活动部30的线性运动外，并由上述防呆设计的技术手段，透过模块化的组件设计与制造，确保由活动部30的定位凹槽32与固定部20的散热凹槽24所形成的量测槽孔50不致因为长期频繁使用而移位，使本发明的热管性能检测装置符合量产检测需求，达到在产线大量复制及使用该装置时不论由何操作员组装及测试，这些装置的组装具有良好的一致性及可靠性，其所量测的结果具有良好的一致性及重现性。

且由于上述配备箱体60的本实施例涵盖活动部30与固定部20的外部面积，使唯一需与外界连通的量测槽孔50则以对应于箱体60前后侧壁面所设的开口62、63引入，因此本发明的热管性能检测装置具有良好的绝热功效，使测试结果稳定而不受量测环境变异的影响。

另外，前述基体12与箱体60连接的方式适用于本实施例的垂直组立应用，在实际使用中可能使固定部20与活动部30更动成水平或需作调整角度的应用，因此该基体12可安装于其它位置以配合实务需求。

驱动部40(例如气缸、油压缸、步进马达等)是固定于箱体60上，通过一螺杆42穿过箱体60与活动部30(活动部30上可贴设一与活动部30本体配合供温度传感器36固定的盖板34，该盖板34上设有与螺杆42结合的通孔及供感温线伸出的出口)固接，以便将活动部30与固定部进行线性运动；本发明由设于活动部30上的驱动部40导引装置，使活动部30朝固定部20进行线性运动，其功能包括：(1)使活动部30移离固定部20一短距离(如约5mm)，以便将待测热管的冷凝段顺利插入量测槽孔50中、或将已完成检测的热管顺利移离量测槽孔50；(2)使活动部30移向固定部20一短距离，以便对已插入量测槽孔50中的待测热管冷凝段和固定部20散热凹槽24的壁面密合热接触，从而降低冷凝段移热的接触热阻。上述由设于活动部30上的驱动部40，使其与固定部20进行线性运动，达到检测的准确性、便利性及快速性的功效。

另，在实际应用中也可使活动部30与固定部20的位置互换，并且也可使驱动部40导引装置安装于靠近固定部20的位置；也即可以改为藉由设于原固定部20上的驱动部40导引装置，使原固定部20朝原活动部30进行线性运动，也可达到相同的效果；也可以同时在原活动部30与原固定部20上分别装设该驱动部40导引装置。

上述固定部20、活动部30与驱动部40的功能发挥是通过该承载部10的组装整合及精准定位，构成一种适用于量产制程中的热管性能检测装置。

图5为本发明热管性能检测装置第二实施例的一外观立体示意图，图6A为图5中活动部的一外观立体示意图，图6B为图5中固定部的一外观立体示意图；本实施例与前述实施例的区别在于：在固定部20上朝活动部30方向设置若干定位翼25’，该定位翼25’是由活固定部20上具有散热凹槽24的平面朝活动部30上具有定位凹槽32的平面方向延伸的板状凸出物，并在活动部30上具有定位凹槽32的平面位置上设置对应的定位槽35’，当活动部30朝固定部20进行移向或移离的线性运动时，确保固定部20的定位翼25’均涵盖在定位槽35’的深度范围内，且与活动部30的定位槽35’维持滑动密合状态，以确保活动部30与固定部20的相对位置不致偏离，从而确保活动部30的定位凹槽32与固定部20的散热凹槽24所构成的量测槽孔50壁面与热管管壁密合热接触。

另外，上述设置于固定部20的定位翼25’也可设置于活动部30上，而此时固定部20对应于活动部30上的定位翼也需设置定位槽，使活动部30朝固定部20移动时，活动部30的定位翼得以滑动嵌入固定部20的定位槽的内面，也可达到相同的准确定位效果。

为达简化加工及降低成本的需求，该活动部30、活动部盖板34、箱体60可以采用一种易于成形且热导性差的材料，例如塑料、PE、ABS等通过射出、冲压、铸造或以电木、铁弗龙等通过机械加工等成形方式制作，并与采用一导热性良好的金属，如铜、铝等所制成的固定部20匹配，且可通过在散热凹槽24壁面镀银、镍等来防制因长期使用而使接触面氧化，进而导致热传效率降低的缺失。

综上所述，本发明通过防呆设计的技术手段，使热管性能检测装置符合量产检测需求，为达上述需求本发明采取的技术手段包括：

由设于活动部上的驱动部，使其与固定部进行线性运动，促使活动部与固定部之间所形成的量测槽孔可和插入的热管进行紧密热接触而进行高效率热传。

由设置涵盖活动部与固定部的箱体，使唯一需与外界连通的量测槽孔从箱体壁面所设对应的开口引入，并由箱体壁面所设防呆凸筋，防呆凸筋与活动部及固定部的直接接触面积，达到检测机台的测试结果不受量测环境影响的绝热功效，并兼具固定部的准确定位功能。

由装设于活动部与固定部上互相凹凸匹配的防呆定位机制，使活动部的线性运动受到该防呆机制之间的密合滑动而准确导引，避免长期频繁使用而移位，进而使本发明装置及其所量测的结果具有良好的准确性、便利性、快速性、一致性、重现性、及可靠性等多重优点。

较现有技术的不利于准确评估热管性能，安装与拆卸十分繁琐费工，以及仅适合实验室的小量测试等缺点，实难以因应量产制程所需的检测要求；本发明已大幅改善现有技术的缺点，故不论就成本效益言、就产品可靠度言、就量产应用言、就检测效能言，本发明通过防呆设计的技术手段并经模组化设计的热管性能检测装置明显优于现有热管性能检测装置，并同时适用于实验室及量产制程的各项热管性能参数的量测。

Claims (18)

1.一种热管性能检测装置，其特征在于：该检测装置包括一固定部、一活动部及一承载部，该承载部设有供检测装置形成整体结构及定位的平台，该固定部设有移除热管自热源传输之热量的冷却构造，该活动部可与固定部进行离合，该固定部与活动部的相对表面之间设有至少一可容置热管的量测容置部及至少一使活动部与固定部离合时防止其相对位置偏离的凹凸配合机制，该量测容置部中设有至少一温度传感器。

2.如权利要求1所述的热管性能检测装置，其特征在于：所述量测容置部由固定部与活动部的相对平面组成，该量测容置部可容置平板状或扁平状热管。

3.如权利要求1所述的热管性能检测装置，其特征在于：所述量测容置部为一量测槽孔。

4.如权利要求3所述的热管性能检测装置，其特征在于：所述量测槽孔包含设于固定部朝向活动部表面的散热凹槽。

5.如权利要求4所述的热管性能检测装置，其特征在于：所述温度传感器设定于该固定部的散热凹槽内。

6.如权利要求4所述的热管性能检测装置，其特征在于：所述量测槽孔还包含活动部在其对应于固定部的散热凹槽位置设置相对应的定位凹槽。

7.如权利要求6所述的热管性能检测装置，其特征在于：所述温度传感器设定于该活动部定位凹槽内。

8.如权利要求1所述的热管性能检测装置，其特征在于：所述凹凸配合机制是在活动部上朝固定部方向设置至少一定位柱，该定位柱是由活动部的平面朝固定部延伸的柱状凸出物，并在固定部对应定位柱设有至少一定位孔，使活动部朝固定部移动时，活动部的定位柱得以滑动嵌入定位孔内，确保活动部的定位柱移向或移离固定部时均涵盖在定位孔的深度范围内，且与固定部的定位孔维持滑动密合状态，以确保活动部与固定部的相对位置不致偏离。

9.如权利要求1所述的热管性能检测装置，其特征在于：所述凹凸配合机制是在固定部上朝活动部方向设置至少一定位柱，该定位柱是由固定部的平面朝活动部延伸的柱状凸出物，并在活动部对应定位柱设有至少一定位孔，当活动部朝固定部进行线性运动时，确保固定部的定位柱均涵盖在定位孔的深度范围内，且与活动部的定位孔维持滑动密合状态，以确保活动部与固定部的相对位置不致偏离。

10.如权利要求1所述的热管性能检测装置，其特征在于：所述凹凸配合机制是在活动部上朝固定部方向设置至少一定位翼，该定位翼是由活动部的平面朝固定部延伸的板状凸出物，并在固定部上对应定位翼设有定位槽，当活动部朝固定部进行线性运动时，确保活动部的定位翼移向或移离固定部时均涵盖在定位槽的深度范围内，且与固定部的定位槽维持滑动密合状态，以确保活动部与固定部的相对位置不致偏离。

11.如权利要求1所述的热管性能检测装置，其特征在于：所述凹凸配合机制是在固定部上朝活动部方向设置至少一定位翼，该定位翼是由固定部的平面朝活动部延伸的板状凸出物，并在活动部上对应定位翼设有定位槽，当活动部朝固定部进行线性运动时，确保固定部的定位翼均涵盖在定位槽的深度范围内，且与活动部的定位槽维持滑动密合状态，以确保活动部与固定部的相对位置不致偏离。

12.如权利要求1所述的热管性能检测装置，其特征在于：所述承载部包括一呈隔离腔室的箱体，该箱体具有一供固定部锁固的内壁面，与该内壁面相对的另一内壁面与活动部具有一定间距，以供活动部相对固定部离合时的空间，该箱体对应量测容置部的壁面上设有开口。

13.如权利要求12所述的热管性能检测装置，其特征在于：所述承载部还包括供该箱体锁固的一基体，该基体为电磁吸盘、升降调整座或固定支撑座。

14.如权利要求12所述的热管性能检测装置，其特征在于：所述箱体的内壁面朝向固定部凸伸设有数个凸筋与固定部接触定位。

15.如权利要求12所述的热管性能检测装置，其特征在于：该检测装置还包括一驱动部，固定于箱体上并与活动部连接，使活动部相对固定部进行线性移动。

16.如权利要求15所述的热管性能检测装置，其特征在于：所述驱动部为气缸、油压缸或步进马达。

17.如权利要求12所述的热管性能检测装置，其特征在于：所述活动部或箱体为由热导性差的塑料通过射出、冲压或铸造方式制成，或者以热导性差的电木或铁弗龙材料通过机械加工方式制成。

18.如权利要求1所述的热管性能检测装置，其特征在于：所述固定部为由导热性能好的金属制成，该量测容置部壁面镀有防氧化的银、镍材料，其冷却构造为其内部穿设的供冷却液通过的流道及该流道与外部恒温冷却液循环系统连接的冷却液入、出口接头。

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