CN103674195A - 基于电子皮带秤的称重装置以及实现皮带高精度计量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于电子皮带秤的称重装置以及实现皮带高精度计量方法，包括A电子皮带秤、B电子皮带秤、皮带机和微增量定量给料机，所述A电子皮带秤、所述B电子皮带秤安装在所述的皮带机上，所述A电子皮带秤安装在所述皮带机的来料方向，所述B电子皮带秤安装在所述A电子皮带秤之后；所述微增量定量给料机安装在所述A电子皮带秤与所述B电子皮带秤之间。从而，本发明所述基于电子皮带秤的称重装置以及实现皮带高精度计量方法能够明显提高电子皮带秤的称重精度。

Description

基于电子皮带秤的称重装置以及实现皮带高精度计量方法

技术领域

本发明涉及称量领域，特别是指一种基于电子皮带秤的称重装置以及实现皮带高精度计量方法。

背景技术

目前，电子皮带秤是用于带式输送机物料连续称重的仪器。电子皮带秤在实际应用中一直被皮带张力给计量精度带来的影响所困扰，特别在小流量的计量场合、皮带下料经常断料的计量场合、皮带初始上料和尾料拖料比较长的计量场合，由于受到皮带张力的影响，以上这些场合的计量精度根本无法保证，甚至无法进行计量。而产生这种情况的原因是过小的实物载荷量，根本无法让皮带张力达到整条皮带常载时的皮带张力状态，所加载荷产生的载荷力不能完全传递到称重承载器上造成的。而且皮带秤架在皮带张力影响下的微量载荷变化的载荷力传递是非线性的，所以用常规的标定手段和单一计量间隔补偿定值系数一直无法解决以上这些场合的计量精度问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种基于电子皮带秤的称重装置以及实现皮带高精度计量方法，能够明显提高电子皮带秤的称重精度。

基于上述目的本发明提供的一种基于电子皮带秤的称重装置，包括A电子皮带秤、B电子皮带秤、皮带机和微增量定量给料机，所述A电子皮带秤、所述B电子皮带秤安装在所述的皮带机上，所述A电子皮带秤安装在所述皮带机的来料方向，所述B电子皮带秤安装在所述A电子皮带秤之后；所述微增量定量给料机安装在所述A电子皮带秤与所述B电子皮带秤之间。

可选地，所述微增量定量给料机的结构是在一个钢结构四方形支撑框架上吊装一个锥形料斗，其钢结构四方形支撑框架的四角连接结构上至少装有一只称重传感器；其中，所述微增量定量给料机的钢结构四方形支撑框架安装固定在地面上，或直接固定在所述皮带机的支架上；所述锥形料斗下部出料口上连接一台螺旋给料机，通过控制螺旋给料机的转速控制给料量；所述微增量定量给料机上设置有称重积算器。

进一步地，所述A电子皮带秤、所述B电子皮带秤各自分别设置有积算器仪表。

基于上述目的，本发明还提供了一种基于微增量标定拟合实现皮带高精度计量方法，根据上面所述的称重装置进行高精度计量，包括以下步骤：

第一步：将所述A电子皮带秤和所述B电子皮带秤分别调置到空皮带零点，并分别预置两电子皮带秤的计量间隔补偿系数；

第二步：在所述A电子皮带秤和所述B电子皮带秤中任选一台电子皮带秤作为基准秤，保持该基准秤的计量间隔补偿系数不变；然后所述皮带机上料，另一台电子皮带秤以该基准秤的单位时间内的累计量为基准数调整该秤的计量间隔补偿系数，直至两电子皮带秤的在单位时间内的计量数据精度一致；

第三步：当所述A电子皮带秤和所述B电子皮带秤的相对计量数据精度一致后，将所述皮带机上的物料拉空，然后所述皮带机重新开始上料；

第四步：检测出皮带载荷与电子皮带秤载荷信号的关系曲线，并检测所述皮带产生的负荷压力完全抵消掉所述皮带张力时候的临界载荷G点；

第五步：对临界载荷G点之前，所述A电子皮带秤与所述B电子皮带秤分别对应的实时计量间隔补偿系数进行逐一修正；

第六步：当确定了张力影响皮带秤计量精度的临界载荷G点后，所述微增量定值给料机停止给料，待监测到皮带流量达到最大流量时，所述微增量定值给料机就可以加大给料量，按国家计量检定标准的要求，通过已知的定值增量完成对所述A、B两台电子皮带秤皮带转动一整圈的计量间隔补偿系数的修正。

可选地，所述基于微增量标定拟合实现皮带高精度计量方法的第二步是以所述A电子皮带秤为基准秤，设定5分钟的载荷累积时间；所述A电子皮带秤的5分钟内累计了W1吨，所述B电子皮带秤的5分钟内累计了W2吨，依据计量间隔补偿系数修正公式：实际间隔系数/预置间隔系数=标校基准量/显示量，则新的B秤间隔补偿系数=(W1/W2)*B秤当前预置间隔补偿系数。

进一步地，在执行第四步时，当物料流过所述A电子皮带秤将到达所述B电子皮带秤时，所述微增量定量给料机开始以设定的下料量给料，该下料量将叠加在所述皮带机上的物料一起通过所述B电子皮带秤；此时，所述A电子皮带秤与所述B电子皮带秤的每米载荷会出现一个差值，该差值应该在所述B电子皮带秤显示为一个恒定的料量值；但由于受所述皮带机的皮带张力影响，该下料量初始阶段的增量差值在所述B电子皮带秤上的显示会呈现逐渐增长的变化趋势；随着所述皮带机运输物料的增加，所述皮带机的皮带张力对物料计量影响将逐渐消失，所述B电子皮带秤上叠加的增量差值的显示值变化的数据间隔越来越小；当所述B电子皮带秤的增量值的显示值出现稳定定值时，所述增量值的显示值出现稳定定值的点就是皮带张力的G点。

进一步地，所述微增量定值给料机的给料值的设定在所述皮带机最大载荷20%的10%--20%。

进一步地，所述基于微增量标定拟合实现皮带高精度计量方法的第五步是依据计量间隔补偿系数修正公式，通过已知的加载于所述B电子皮带秤上的增量来修正所述B电子皮带秤的计量间隔补偿系数，则为：B秤修正后的间隔补偿系数/B秤预置间隔补偿系数=B秤增量加载值/B秤载荷显示增量值；

因为A、B两台电子皮带秤的计量精度是一致的，因此B电子皮带秤不加微增量的显示值应该等于所述A电子皮带秤的显示值，因此：B秤负荷显示增量=B秤负荷显示值－A秤负荷显示值；所以B秤修正后的计量间隔补偿系数=（B秤实际增量/（B秤负荷显示值－A秤负荷显示值））×B秤预置计量间隔补偿系数。

进一步地，在第六步中所述微增量定值给料机的给料量不小于所述皮带机最大载荷的10%。

从上面所述可以看出，本发明提供的一种基于电子皮带秤的称重装置以及实现皮带高精度计量方法，通过A电子皮带秤安装在来料方向，B电子皮带秤安装在所述A电子皮带秤之后；微增量定量给料机安装在所述A电子皮带秤与所述B电子皮带秤之间。因此，本发明所述基于电子皮带秤的称重装置以及实现皮带高精度计量方法能够解决由于皮带张力影响计量精度的问题。

附图说明

图1为本发明实施例一种基于电子皮带秤的称重装置的结构示意图；

图2为本发明实施例一种基于微增量标定拟合实现皮带高精度计量方法的流程示意图；

图3为本发明实施例皮带载荷与电子皮带秤载荷信号的关系曲线示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

参阅图1所示，为本发明实施例一种基于电子皮带秤的称重装置的结构示意图，所述的电子皮带秤的称重装置包括A电子皮带秤101、B电子皮带秤102、皮带机103和微增量定量给料机104。其中，A电子皮带秤101、B电子皮带秤102安装在皮带机103上，A电子皮带秤101安装在来料方向，B电子皮带秤102安装在A电子皮带秤101之后。微增量定量给料机104安装在A电子皮带秤101与B电子皮带秤102之间。

在本发明的一个实施例中，微增量定量给料机104的结构是在一个钢结构四方形支撑框架上吊装一个锥形料斗，其钢结构四方形支撑框架的四角连接结构上至少装有一只称重传感器。其中，微增量定量给料机104的钢结构四方形支撑框架可以安装固定在地面上，或直接固定在皮带机103的支架上。另外，锥形料斗下部出料口上连接一台螺旋给料机，通过控制螺旋给料机的转速控制给料量。微增量定量给料机104上设置有称重积算器，微增量定量给料机104的给料量的数值控制是通过称重积算器处理称重传感器的信号数据得出的减量值来实现。

需要说明的是，在实施例中A电子皮带秤101、B电子皮带秤102各自分别设置有积算器仪表，微增量定量给料机104也带有一台积算器。当然，作为本发明的另一个实施例，所述基于电子皮带秤的称重装置也可以采用一台积算器仪表带有三台积算变送器的形式。

参阅图2所示，为本发明实施例一种基于微增量标定拟合实现皮带高精度计量方法的流程示意图，所述的实现皮带高精度计量方法包括：

步骤201，将A电子皮带秤101和B电子皮带秤102分别调置到空皮带零点，并分别预置两电子皮带秤的计量间隔补偿系数。

步骤202，在A电子皮带秤101和B电子皮带秤102中任选一台电子皮带秤作为基准秤，保持该基准秤的计量间隔补偿系数不变；然后皮带机103上料，另一台电子皮带秤以该基准秤的单位时间内的累计量为基准数调整该秤的计量间隔补偿系数，直至两电子皮带秤的在单位时间内的计量数据精度一致。其中，是单位时间内的计量数值精度，精度用百分比来表示，是实际重量与显示重量值之差的比。

作为本发明的一个实施例，以A电子皮带秤101为基准秤，设定5分钟的载荷累积时间。A电子皮带秤101的5分钟内累计了W1吨，B电子皮带秤102的5分钟内累计了W2吨，依据计量间隔补偿系数修正公式：实际间隔系数/预置间隔系数=标校基准量/显示量，则新的B秤间隔补偿系数=(W1/W2)*B秤当前预置间隔补偿系数。

步骤203，当A电子皮带秤101和B电子皮带秤102的相对计量数据精度一致后，将皮带机103上的物料拉空，然后皮带机103重新开始上料。

步骤204，检测出皮带载荷与电子皮带秤载荷信号的关系曲线，并检测所述皮带产生的负荷压力完全抵消掉所述皮带张力时候的临界载荷G点。其具体实施过程：

作为本发明的一个实施例，当物料流过A电子皮带秤101将到达B电子皮带秤102时，微增量定量给料机104开始以设定的下料量给料，所下料量将叠加在皮带机103上的物料一起通过B电子皮带秤102。此时，A电子皮带秤101与B电子皮带秤102的每米载荷会出现一个差值，该差值应该在B电子皮带秤102显示为一个恒定的料量值。但由于受皮带机103的皮带张力影响，下料量初始阶段的增量差值在B电子皮带秤102上的显示会呈现逐渐增长的变化趋势，所述的数据处理装置记录下A电子皮带秤101与B电子皮带秤102上的这种数据变化。随着皮带机103运输物料的增加，皮带机103的皮带张力对物料计量影响将逐渐消失，B电子皮带秤102上叠加的增量差值的显示值变化的数据间隔越来越小。当B电子皮带秤102的增量值的显示值出现稳定定值时，皮带张力补偿的数据采集完成。增量值的显示值出现稳定定值的点就是皮带张力的G点。

所述皮带张力产生于皮带机103的皮带托辊间的皮带受物料载荷压迫引起的形变而产生的向上的抵抗力。在空带时，皮带张力对垂直方向的压力反抗力最大，当皮带上开始有载荷时，皮带托辊处的载荷力是可以通过皮带完全将向下施加的压力正确传递给电子皮带秤，但托辊间的皮带受物料载荷压迫，皮带由此引起的形变，会产生向上的抵抗力，影响物料载荷力的正确传递。此时，只有一部分载荷力传递到了电子皮带秤上。而随着皮带上载荷不断增加，皮带的形变在不断加剧，直到某一个临界载荷，记为G点，其产生的负荷压力完全抵消掉皮带张力，使皮带形变相对电子皮带秤的压力传递达到充分传递状态之后，张力不再影响计量，负载的增加与载荷信号（即电子皮带秤的计量数据）满足线性关系。如图3所示，当皮带上的载荷小于G点时，载荷量与电子皮带秤上的计量数据就进入非线性区域。当皮带上的载荷大于G点时，载荷量与电子皮带秤上的计量数据就进入线性区域。图3是皮带载荷F与电子皮带秤载荷信号U的关系曲线的示意图，U0是皮带载荷F为0时电子皮带秤载荷信号值。皮带载荷F为0是皮带机上载荷为空，但由于电子皮带秤上的传感器承载了自身秤架和皮带机皮带的重量，故传感器的信号不为零。需要说明的是，根据A、B两台电子皮带秤各自记录的载荷信号U和皮带机103皮带的载荷F可以分别得到A电子皮带秤载荷信号U与皮带载荷F的关系曲线、B电子皮带秤载荷信号U与皮带载荷F的关系曲线。

作为本发明的另一个实施例，微增量定值给料机104的给料值的设定：由于国际或国内的电子皮带秤计量标准中通常对小于正常最大载荷20%以下时的流量不在计量精度标准范围之内，故我们有理由认为计量精度非线性段应该在0—20%之间。由此，微增量定值给料机104的给料值的设定较佳的给料值在皮带机103正常最大载荷20%的10%--20%。其中，皮带机103在最大运输量下的每米单位物料重量就是最大载荷。但由于在实际的现场情况中，电子皮带秤的介质及厚薄不同，有钢丝带、普通橡胶带，尼龙带等等，其张力表现也不同，因此，优选地微增量定值给料机104的给料值的设定还需通过现场实物标校实验结果来最终确定。另外，微增量定值给料机104料斗的最小储料量也需要根据皮带的下料模式、载荷量大小等现场实际情况来定，但原则上可以根据现场情况，将给料机的料斗做的尽可能大。

步骤205，对临界载荷G点之前，A电子皮带秤101与B电子皮带秤102分别对应的实时计量间隔补偿系数进行逐一修正。其具体实施过程如下：

在本发明的一个实施例中，依据计量间隔补偿系数修正公式，通过已知的加载于B电子皮带秤102上的增量来修正B秤的计量间隔补偿系数，则为：

B秤修正后的间隔补偿系数/B秤预置间隔补偿系数=B秤增量加载值/B秤载荷显示增量值

因为A、B两台电子皮带秤的计量精度是一致的，因此，B电子皮带秤102不加微增量的显示值应该等于A电子皮带秤101的显示值，因此：

B秤负荷显示增量=B秤负荷显示值－A秤负荷显示值

所以：

B秤修正后的计量间隔补偿系数=（B秤实际增量/（B秤负荷显示值－A秤负荷显示值））×B秤预置计量间隔补偿系数

其中，B秤实际增量值是通过微增量定量给料机104已知的。从上面的公式可以看出如果计量间隔补偿系数设置正确，得到的负荷显示增量应该和实际增量值一致。如果存在偏差，就要通过这个公式得到计量间隔补偿系数修正值。

所述修正后的计量间隔补偿系数就是B电子皮带秤102在某一个载荷流量下的对该点的张力的计量间隔补偿系数。通过该间隔补偿系数，可以回过来计算出B电子皮带秤102该点的不加微增量的实际载荷，公式为：B秤修正后负荷值=B秤修正后计量间隔补偿系数/B秤修正前计量间隔补偿系数×A秤负荷显示值。因为A、B两台电子皮带秤的计量精度是一致的，所以在上面计算中直接代入了A秤负荷显示值。

如此，将B秤临界载荷G点之前的所有采集到的每个段点的数据进行逐一修正，并将这些修正后的计量间隔补偿系数和对应的负荷值保存于计量间隔系数列表中，这张表就是B秤的张力补偿系数表。

然后通过修正后的B电子皮带秤102计量间隔补偿系数可以对A电子皮带秤101的计量间隔补偿系数进行修正，其公式为：A秤修正后计量间隔补偿系数=（B秤修正后负荷值/A秤负荷显示值）×A秤修正前计量间隔补偿系数。如此，将A秤临界载荷G点之前的所有采集到的数据进行逐一修正，并将这些修正后的计量间隔补偿系数保存于计量间隔系数列表中，这张表就是A秤的张力补偿系数表。

由此，当皮带上载荷的物料为小于临界载荷G点的载荷区域时，A、B两台电子皮带秤就可以从所述各自的张力补偿系数表中提取对应的计量间隔补偿系数对计量结果进行实时修正。从而可以实现对微载荷下的非线性计量精度的曲线弥合，即完成了微载荷下的非线性精度曲线弥合列表，就可以根据皮带上载荷的变化，实时从列表中提取相对应的计量间隔补偿系数，从而消除皮带张力对计量精度影响，实现全载荷段高精度计量。

需要说明的是，本发明也可以在尾料段用同样的操作方法做出张力补偿系数表，所述的尾料段是相对于前面方法从上料段实施修正而言的。即在皮带载荷将进入小于正常最大载荷的20%时的尾料段时，微增量定值给料机开始给料，采用上述同样的数据采集和处理方法实现计量系统对微载荷下的非线性计量精度的曲线弥合。

步骤206，当确定了张力影响皮带秤计量精度的临界载荷G点后，微增量定值给料机104停止给料，待监测到皮带流量达到最大流量时，微增量定值给料机104就可以加大给料量，按国家计量检定标准的要求，通过已知的定值增量完成对A、B两台电子皮带秤皮带转动一整圈的计量间隔补偿系数的修正。其中，皮带的流量值不再有增加趋势，一般情况下就达到了最大值。微增量定值给料机104的给料量较佳为不小于皮带机103最大载荷的10%。

作为本发明的一个实施例，微增量定值给料机104加大给料量至皮带机103最大载荷的10%，根据同上面所述的方法和修正公式，能够得到B电子皮带秤102皮带临界载荷G点后实际的计量间隔系数。之后，通过B电子皮带秤102修正后的计量间隔补偿系数修正A电子皮带秤101的皮带临界载荷G点后实际的计量间隔补偿系数，其方法和修正公式同前所述方法一致。

至此，所述称重装置完成了A、B两台电子皮带秤的全部流量段计量间隔补偿系数的修正，并通过非线性段计量精度的曲线弥合方法，保证和提高了全部流量段计量结果的精度。

根据上面所描述地，本发明提出的一种基于电子皮带秤的称重装置以及实现皮带高精度计量方法，创造性地提出了修正计量间隔补偿系数来弥合非线性段的计量精度；本发明使用非线性段计量精度的曲线弥合方法，保证了全程流量载荷计量结果的计量精度；与此同时，能进一步提高电子皮带秤的计量精度，更主要的是使电子皮带秤在一些特殊的皮带输送场合的计量工作得以实现，例如在小流量的计量场合、皮带下料经常断料的计量场合、皮带初始上料和尾料拖料比较长的计量场合；最后，整个所述基于电子皮带秤的称重装置以及实现皮带高精度计量方法简便、紧凑，易于实现。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于电子皮带秤的称重装置，其特征在于，包括A电子皮带秤、B电子皮带秤、皮带机和微增量定量给料机，所述A电子皮带秤、所述B电子皮带秤安装在所述的皮带机上，所述A电子皮带秤安装在所述皮带机的来料方向，所述B电子皮带秤安装在所述A电子皮带秤之后；所述微增量定量给料机安装在所述A电子皮带秤与所述B电子皮带秤之间。

2.根据权利要求1所述的称重装置，其特征在于，所述微增量定量给料机的结构是在一个钢结构四方形支撑框架上吊装一个锥形料斗，其钢结构四方形支撑框架的四角连接结构上至少装有一只称重传感器；其中，所述微增量定量给料机的钢结构四方形支撑框架安装固定在地面上，或直接固定在所述皮带机的支架上；所述锥形料斗下部出料口上连接一台螺旋给料机，通过控制螺旋给料机的转速控制给料量；所述微增量定量给料机上设置有称重积算器。

3.根据权利要求1或2所述的称重装置，其特征在于，所述A电子皮带秤、所述B电子皮带秤各自分别设置有积算器仪表。

4.一种基于微增量标定拟合实现皮带高精度计量方法，其特征在于，根据权利要求1至3中任意一项所述的称重装置进行高精度计量，包括以下步骤：

第一步：将所述A电子皮带秤和所述B电子皮带秤分别调置到空皮带零点，并分别预置两电子皮带秤的计量间隔补偿系数；

第二步：在所述A电子皮带秤和所述B电子皮带秤中任选一台电子皮带秤作为基准秤，保持该基准秤的计量间隔补偿系数不变；然后所述皮带机上料，另一台电子皮带秤以该基准秤的单位时间内的累计量为基准数调整该秤的计量间隔补偿系数，直至两电子皮带秤的在单位时间内的计量数据精度一致；

第三步：当所述A电子皮带秤和所述B电子皮带秤的相对计量数据精度一致后，将所述皮带机上的物料拉空，然后所述皮带机重新开始上料；

第四步：检测出皮带载荷与电子皮带秤载荷信号的关系曲线，并检测所述皮带产生的负荷压力完全抵消掉所述皮带张力时候的临界载荷G点；

第五步：对临界载荷G点之前，所述A电子皮带秤与所述B电子皮带秤分别对应的实时计量间隔补偿系数进行逐一修正；

第六步：当确定了张力影响皮带秤计量精度的临界载荷G点后，所述微增量定值给料机停止给料，待监测到皮带流量达到最大流量时，所述微增量定值给料机就可以加大给料量，按国家计量检定标准的要求，通过已知的定值增量完成对所述A、B两台电子皮带秤皮带转动一整圈的计量间隔补偿系数的修正。

5.根据权利要求4所述的高精度计量方法，其特征在于，所述基于微增量标定拟合实现皮带高精度计量方法的第二步是以所述A电子皮带秤为基准秤，设定5分钟的载荷累积时间；所述A电子皮带秤的5分钟内累计了W1吨，所述B电子皮带秤的5分钟内累计了W2吨，依据计量间隔补偿系数修正公式：实际间隔系数/预置间隔系数=标校基准量/显示量，则新的B秤间隔补偿系数=(W1/W2)*B秤当前预置间隔补偿系数。

6.根据权利要求5所述的高精度计量方法，其特征在于，在执行第四步时，当物料流过所述A电子皮带秤将到达所述B电子皮带秤时，所述微增量定量给料机开始以设定的下料量给料，该下料量将叠加在所述皮带机上的物料一起通过所述B电子皮带秤；此时，所述A电子皮带秤与所述B电子皮带秤的每米载荷会出现一个差值，该差值应该在所述B电子皮带秤显示为一个恒定的料量值；但由于受所述皮带机的皮带张力影响，该下料量初始阶段的增量差值在所述B电子皮带秤上的显示会呈现逐渐增长的变化趋势；随着所述皮带机运输物料的增加，所述皮带机的皮带张力对物料计量影响将逐渐消失，所述B电子皮带秤上叠加的增量差值的显示值变化的数据间隔越来越小；当所述B电子皮带秤的增量值的显示值出现稳定定值时，所述增量值的显示值出现稳定定值的点就是皮带张力的G点。

7.根据权利要求6所述的高精度计量方法，其特征在于，所述微增量定值给料机的给料值的设定在所述皮带机最大载荷20%的10%--20%。

8.根据权利要求6所述的高精度计量方法，其特征在于，所述基于微增量标定拟合实现皮带高精度计量方法的第五步是依据计量间隔补偿系数修正公式，通过已知的加载于所述B电子皮带秤上的增量来修正所述B电子皮带秤的计量间隔补偿系数，则为：B秤修正后的间隔补偿系数/B秤预置间隔补偿系数=B秤增量加载值/B秤载荷显示增量值；

因为A、B两台电子皮带秤的计量精度是一致的，因此B电子皮带秤不加微增量的显示值应该等于所述A电子皮带秤的显示值，因此：B秤负荷显示增量=B秤负荷显示值－A秤负荷显示值；所以B秤修正后的计量间隔补偿系数=（B秤实际增量/（B秤负荷显示值－A秤负荷显示值））×B秤预置计量间隔补偿系数。

9.根据权利要求4至8任意一项所述的高精度计量方法，其特征在于，在第六步中所述微增量定值给料机的给料量不小于所述皮带机最大载荷的10%。

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