CN105853186B - 一种用于治疗骨科颈椎病的按摩机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于治疗骨科颈椎病的按摩机器人,包括固定台，固定台的上端面对称安装有四个并联支链，四个并联支链的顶端安装有操作台；操作台上端面中部通过电机座安装有旋转电机，旋转电机的输出端上固定安装有旋转平台，旋转平台的下端面沿轴线方向均匀设置有四根限位杆，四根限位杆均与环形限位滑槽之间通过滑动配合方式相连接；环形限位滑槽焊接在操作台的上端面；旋转平台的中部焊接有按摩机械手。本发明可以实现超声波自动按摩的功能，既具有人工按摩的舒适程度，也具有操作简便、按摩效果好、按摩力均匀、按摩力大小可调、按摩高度可调、按摩范围大、适用范围广和工作效率高等优点，提供了一种自动化颈椎按摩的新途径。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，具体的说是一种用于治疗骨科颈椎病的按摩机器人。
背景技术
颈椎，一般指颈椎骨，位于头以下、胸椎以上的部位；颈椎是人体的两大枢纽之一，是连接头和身体的枢纽，是神经和血管的唯一通道；而且颈椎又是脊柱椎骨中体积最小，但灵活性最大、活动频率最高、负重较大的节段；大约在30岁以后,人们的颈椎肩盘就会开始逐渐退化，含水量减少，并随着年龄增长而更为明显，且诱发或促使颈椎其它部位组织退变。然而随着社会的发展，从事长期低头伏案工作以及从事IT行业以及互联网行业的人士日益增多，由于工作时颈部肌肉处于长期僵化状态，极易导致劳损并引发颈椎盘突出，颈椎骨质增生或炎症，促使了颈椎病的多发和高发，并由此引发了一系列严重的并发症，例如精神不振，记忆力衰退，头痛以及神经疼痛等，给患者带来了极大的痛苦，因此对颈椎的保健至关重要。
对颈椎最好的保健方式就是定时对颈椎进行按摩，刺激人体的特定部位，以疏通经络、运行气血，从而达到预防颈椎病或促使患者颈椎康复目的的。传统的颈椎按摩方法大多采用人工手动按摩或者按摩枕按摩的方式，人工手动按摩的方式按摩效果差，按摩过程中按摩力不均匀，劳动强度大，操作复杂，工作效率低下，而按摩枕按摩的方式按摩范围小，需要人为配合按摩，效果不明显；虽然现有技术中也有少量的颈椎按摩设备，但是存在以下缺陷：1、对治疗颈椎病效果不明显，只起到放松、预防颈椎病的功能；2、存在按摩范围小、按摩力难以控制等缺点；3、按摩高度不能调节，不能满足不同身高病人的按摩需求，适用范围小；4、按摩方式固定，没有工人按摩方式舒适，按摩效果差；5、按摩过程中设备抖动性高，稳定性能差。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种用于治疗骨科颈椎病的按摩机器人，既可以解决人工按摩或者按摩枕按摩方式存在的按摩效果差、按摩力不均匀、劳动强度大、操作复杂、工作效率低和按摩范围小等难题，也可以解决现有自动按摩设备存在的按摩效果差、按摩力大小难以控制、按摩高度不能调节、按摩方式单一、设备抖动性高、稳定性差、适用范围小等难题，可以实现超声波自动按摩的功能，既具有人工按摩的舒适程度，也具有操作简便、按摩效果好、按摩力均匀、按摩力大小可调、按摩高度可调、按摩范围大、适用范围广和工作效率高等优点，提供了一种自动化颈椎按摩的新途径。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案来实现：一种用于治疗骨科颈椎病的按摩机器人,包括固定台，所述固定台的下端面安装有底板，底板的下端面对称安装有四个万向轮，通过底板下方的四个万向轮可将本发明随意移动到指定位置，操作简便；所述固定台的上端面对称安装有四个并联支链，四个并联支链的顶端安装有操作台；所述并联支链包括焊接在固定台上端面的一号耳座，一号耳座之间通过销轴安装有液压缸，液压缸的顶端通过销轴安装在二号耳座上，二号耳座安装在操作台的下端面，一号耳座转动时的转动副R、液压缸伸缩时的移动副P与二号耳座转动时的转动副R形成了RPR结构的并联支链，固定台、四个RPR结构的并联支链和操作台形成4-RPR并联机构，4-RPR并联机构具有动态响应好、刚度高、承载能力大、稳定性好和运动精度高等优点，通过四个并联支链上四个液压缸运动带动操作台作升降运动，从而实现了本发明颈椎按摩高度可调的功能，适用于不同身高的颈椎病人，适用范围广，同时借助4-RPR并联机构的优点使得本发明在升降调节按摩高度过程中和颈椎按摩过程中可以始终保持平稳状态，消除了抖动现象，稳定性能高；所述操作台上端面中部通过电机座安装有旋转电机，旋转电机的输出端上固定安装有旋转平台，旋转平台的下端面沿轴线方向均匀设置有四根限位杆，四根限位杆均与环形限位滑槽之间通过滑动配合方式相连接，通过四根限位杆与环形限位滑槽的限位运动使得旋转电机可以稳定带动旋转平台上方的按摩机械手转动，从而调节了按摩角度，按摩范围大，工作效率高；所述环形限位滑槽焊接在操作台的上端面；所述旋转平台的中部焊接有按摩机械手，通过按摩机械手来实现本发明对颈椎病人的超声波自动按摩功能。
超声波按摩治疗颈椎病主要原理为：通过超声波发出的高频超声振动来促进血液、淋巴液能更好的供应组织，并吸引白细胞主动向炎区中心移动，消除微循环障碍，刺激穿膜过程，由此加强了新陈代谢过程，起到消炎、止痛、消肿、促进愈合的作用，提高了组织的再生机能和调节机能，本发明就是利用超声波的上述生物理化效应来达到理疗颈椎病的效果。
作为本发明的一种优选技术方案，所述按摩机械手包括焊接在旋转平台中部的L型支撑柱，L型支撑柱的末端焊接有安装壁，安装壁的内侧中部对称安装有两个直线滑轨，两个直线滑轨上安装有升降块，升降块的右端面上焊接有齿条，齿条位于两个直线滑轨之间；所述齿条与旋转齿轮相啮合，旋转齿轮的中部通过键安装在旋转轴上，旋转轴的前端通过轴承安装在固定块上，固定块焊接在L型支撑柱的上端面，旋转轴的后端通过联轴器与转动电机相连；所述转动电机通过电机座安装在L型固定板上，L型固定板起到支撑和固定转动电机的功能，L型固定板焊接在L型支撑柱的后端面上；所述升降块的左端面上焊接有升降壁，升降壁的内壁上均匀安装有超声波按摩支链，超声波按摩支链起到对颈椎病人超声波自动按摩的功能；所述升降块的上端面安装有控制器，通过控制器使超声波按摩支链发出不同频率的按摩超声波，通过不同频率的按摩声波来实现本发明按摩力可调的功能，通过不同的按摩超声波频率就会得到不同的按摩效果，且整个按摩过程中按摩力均匀，从而使得本发明具备了人工按摩的舒适程度，按摩方式可随颈椎病人病情确定，适用范围大；所述安装壁的两端分别连接有固定连接板，两个固定连接板之间安装有按摩壁，按摩壁内壁上均匀设置有与超声波按摩支链相对应数量的升降限位口，且每个升降限位口均滑动配合有对应超声波按摩支链；所述超声波按摩支链包括安装在升降壁内壁上的超声波马达，超声波马达输出端安装有超声波探测头，超声波探测头与对应升降限位口内壁之间通过滑动配合方式相连，通过超声波马达可以带动超声波探测头均匀转动，而与此同时控制器向超声波探测头合适频率的按摩超声波，超声波探测头在超声波马达的旋转带动下对颈椎病人开始均匀的超声波按摩。
作为本发明的一种优选技术方案，所述固定台与操作台均为圆形结构，且固定台的中心轴线与操作台的中心轴线相重合，借助4-RPR并联机构的刚度高和稳定性能好等优点可以始终使固定台与操作台保持平行，同时4-RPR并联机构也起到刚性支撑按摩机械手的作用，从而使得按摩机械手在高度调节过程中或者进行超声波按摩过程中可以始终保持平稳状态，降低了运动过程中的抖动力，稳定性能高。
作为本发明的一种优选技术方案，所述超声波按摩支链的数量至少为五个，超声波按摩支链越多，对颈椎病人的颈部按摩效果越好，按摩力越均匀，按摩效果也越好。
作为本发明的一种优选技术方案，所述按摩壁的材质为软橡胶，软橡胶材质较软，在超声波按摩过程中起到保护病人颈部的功能。
工作时，首先底板下方的四个万向轮可将本发明随意移动到指定按摩位置，然后根据不同颈椎病人的颈椎病情确定超声波按摩频率，通过控制器向超声波探测头发出合适频率的按摩超声波，调节好超声波按摩力，从而保证了颈椎病人进行合适频率的超声波按摩，提高了按摩的舒适程度，增加了按摩效果，增加了工作效率，提高了颈椎病的康复速度；然后再根据颈椎病人的高度确定按摩高度，通过四个并联支链上四个液压缸运动带动操作台上的按摩机械手作升降运动，当按摩机械手达到指定合适按摩高度时液压缸停止工作；调节好之后开始进行超声波自动按摩，先将颈椎病人颈部靠在按摩壁上，并使得所以超声波按摩支链上的超声波探测头紧贴在颈椎病人颈部，超声波马达开始工作，超声波马达可以带动超声波探测头均匀转动，超声波探测头在超声波马达的旋转带动下对颈椎病人开始均匀的旋转超声波按摩，与此同时转动电机开始工作，转动电机带动旋转轴在固定块上转动，旋转轴同步带动旋转齿轮转动，旋转齿轮带动齿条上下移动，齿条带动升降块在两个直线滑轨上移动，升降块从而带动安装在升降壁上的超声波按摩支链运动，从而使得超声波按摩支链上的超声波探测头在按摩壁上的对应升降限位口上对颈椎病人进行上下均匀的升降超声波按摩；当颈椎病人的某个部位超声波按摩完毕后开始按摩颈部其他部位，此时旋转电机开始工作，旋转电机在四根限位杆与环形限位滑槽的限位运动下带动旋转平台上方的按摩机械手转动，从而调整了按摩部位，按照上述方式本发明实现了超声波自动按摩的功能；且由于固定台、四个RPR结构的并联支链和操作台形成4-RPR并联机构，借助4-RPR并联机构具有动态响应好、刚度高、承载能力大、稳定性好和运动精度高等优点使得按旋转平台上方的按摩机械手在高度调节过程中或者进行超声波按摩过程中可以始终保持平稳状态，降低了运动过程中的抖动力，稳定性能高，增加了按摩的舒适程度，进一步增强了按摩效果。
本发明的有益效果是：
1、本发明通过四个并联支链上四个液压缸运动带动操作台上的按摩机械手作升降运动，从而实现了本发明颈椎按摩高度可调的功能，适用于不同身高的颈椎病人，适用范围广；
2、本发明借助4-RPR并联机构的动态响应好、刚度高、承载能力大、稳定性好和运动精度高等优点从而使得按摩机械手在高度调节过程中或者进行超声波按摩过程中可以始终保持平稳状态，降低了运动过程中的抖动力，稳定性能高，增加了按摩舒适程度，提高了按摩效果；
3、本发明通过控制器使超声波探测头发出不同频率的按摩超声波，通过不同频率的按摩声波来实现本发明按摩力可调的功能，通过不同的按摩超声波频率就会得到不同的按摩效果，且整个按摩过程中按摩力均匀，从而使得本发明具备了人工按摩的舒适程度，按摩方式可随颈椎病人病情确定，适用范围大；
4、本发明通过超声波马达带动超声波探测头对颈椎病人进行均匀的超声波按摩，通过超声波探测头在按摩壁上的对应升降限位口上对颈椎病人进行上下均匀的升降超声波按摩，而通过旋转电机可以不断调整颈椎病人的按摩部位，从而实现了对颈椎病人颈部的全方位超声波按摩功能，按摩范围大，按摩力均匀，按摩效果好；
5、本发明既解决了人工按摩或者按摩枕按摩方式存在的按摩效果差、按摩力不均匀、劳动强度大、操作复杂、工作效率低和按摩范围小等难题，也解决了现有自动按摩设备存在的按摩效果差、按摩力大小难以控制、按摩高度不能调节、按摩方式单一、设备抖动性高、稳定性差、适用范围小等难题，从而实现了超声波自动按摩的功能，既具有了人工按摩的舒适程度，也具有操作简便、按摩效果好、按摩力均匀、按摩力大小可调、按摩高度可调、按摩范围大、适用范围广和工作效率高等优点，提供了一种自动化颈椎按摩的新途径。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明去除按摩机械手之后的全剖视图；
图3是本发明按摩机械手的结构示意图；
图4是本发明按摩机械手的俯视图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
如图1至图4所示，一种用于治疗骨科颈椎病的按摩机器人,包括固定台1，所述固定台1的下端面安装有底板1a，底板1a的下端面对称安装有四个万向轮1b，通过底板1a下方的四个万向轮1b可将本发明随意移动到指定位置，操作简便；所述固定台1的上端面对称安装有四个并联支链2，四个并联支链2的顶端安装有操作台3；所述并联支链2包括焊接在固定台1上端面的一号耳座21，一号耳座21之间通过销轴安装有液压缸22，液压缸22的顶端通过销轴安装在二号耳座23上，二号耳座23安装在操作台3的下端面，一号耳座21转动时的转动副R、液压缸22伸缩时的移动副P与二号耳座23转动时的转动副R形成了RPR结构的并联支链2，固定台1、四个RPR结构的并联支链2和操作台3形成4-RPR并联机构，4-RPR并联机构具有动态响应好、刚度高、承载能力大、稳定性好和运动精度高等优点，通过四个并联支链2上四个液压缸22运动带动操作台3作升降运动，从而实现了本发明颈椎按摩高度可调的功能，适用于不同身高的颈椎病人，适用范围广，同时借助4-RPR并联机构的优点使得本发明在升降调节按摩高度过程中和颈椎按摩过程中可以始终保持平稳状态，消除了抖动现象，稳定性能高；所述操作台3上端面中部通过电机座安装有旋转电机4，旋转电机4的输出端上固定安装有旋转平台5，旋转平台5的下端面沿轴线方向均匀设置有四根限位杆6，四根限位杆6均与环形限位滑槽7之间通过滑动配合方式相连接，通过四根限位杆6与环形限位滑槽7的限位运动使得旋转电机4可以稳定带动旋转平台5上方的按摩机械手8转动，从而调节了按摩角度，按摩范围大，工作效率高；所述环形限位滑槽7焊接在操作台3的上端面；所述旋转平台5的中部焊接有按摩机械手8，通过按摩机械手8来实现本发明对颈椎病人的超声波自动按摩功能。
超声波按摩治疗颈椎病主要原理为：通过超声波发出的高频超声振动来促进血液、淋巴液能更好的供应组织，并吸引白细胞主动向炎区中心移动，消除微循环障碍，刺激穿膜过程，由此加强了新陈代谢过程，起到消炎、止痛、消肿、促进愈合的作用，提高了组织的再生机能和调节机能，本发明就是利用超声波的上述生物理化效应来达到理疗颈椎病的效果。
所述按摩机械手8包括焊接在旋转平台5中部的L型支撑柱81，L型支撑柱81的末端焊接有安装壁82，安装壁82的内侧中部对称安装有两个直线滑轨83，两个直线滑轨83上安装有升降块84，升降块84的右端面上焊接有齿条85，齿条85位于两个直线滑轨83之间；所述齿条85与旋转齿轮86相啮合，旋转齿轮86的中部通过键安装在旋转轴87上，旋转轴87的前端通过轴承安装在固定块88上，固定块88焊接在L型支撑柱81的上端面，旋转轴87的后端通过联轴器与转动电机89相连；所述转动电机89通过电机座安装在L型固定板810上，L型固定板810起到支撑和固定转动电机89的功能，L型固定板810焊接在L型支撑柱81的后端面上；所述升降块84的左端面上焊接有升降壁811，升降壁811的内壁上均匀安装有超声波按摩支链812，超声波按摩支链812起到对颈椎病人超声波自动按摩的功能；所述升降块84的上端面安装有控制器813，通过控制器813使超声波按摩支链812发出不同频率的按摩超声波，通过不同频率的按摩声波来实现本发明按摩力可调的功能，通过不同的按摩超声波频率就会得到不同的按摩效果，且整个按摩过程中按摩力均匀，从而使得本发明具备了人工按摩的舒适程度，按摩方式可随颈椎病人病情确定，适用范围大；所述安装壁82的两端分别连接有固定连接板814，两个固定连接板814之间安装有按摩壁815，按摩壁815内壁上均匀设置有与超声波按摩支链812相对应数量的升降限位口，且每个升降限位口均滑动配合有对应超声波按摩支链812；所述超声波按摩支链812包括安装在升降壁811内壁上的超声波马达8121，超声波马达8121输出端安装有超声波探测头8122，超声波探测头8122与对应升降限位口内壁之间通过滑动配合方式相连，通过超声波马达8121可以带动超声波探测头8122均匀转动，而与此同时控制器813向超声波探测头8122合适频率的按摩超声波，超声波探测头8122在超声波马达8121的旋转带动下对颈椎病人开始均匀的超声波按摩。
所述固定台1与操作台3均为圆形结构，且固定台1的中心轴线与操作台3的中心轴线相重合，借助4-RPR并联机构的刚度高和稳定性能好等优点可以始终使固定台1与操作台3保持平行，同时4-RPR并联机构也起到刚性支撑按摩机械手8的作用，从而使得按摩机械手8在高度调节过程中或者进行超声波按摩过程中可以始终保持平稳状态，降低了运动过程中的抖动力，稳定性能高。
所述超声波按摩支链812的数量至少为五个，超声波按摩支链812越多，对颈椎病人的颈部按摩效果越好，按摩力越均匀，按摩效果也越好。
所述按摩壁815的材质为软橡胶，软橡胶材质较软，在超声波按摩过程中起到保护病人颈部的功能。
工作时，首先底板1a下方的四个万向轮1b可将本发明随意移动到指定按摩位置，然后根据不同颈椎病人的颈椎病情确定超声波按摩频率，通过控制器813向超声波探测头8122发出合适频率的按摩超声波，调节好超声波按摩力，从而保证了颈椎病人进行合适频率的超声波按摩，提高了按摩的舒适程度，增加了按摩效果，增加了工作效率，提高了颈椎病的康复速度；然后再根据颈椎病人的高度确定按摩高度，通过四个并联支链2上四个液压缸22运动带动操作台3上的按摩机械手8作升降运动，当按摩机械手8达到指定合适按摩高度时液压缸22停止工作；调节好之后开始进行超声波自动按摩，先将颈椎病人颈部靠在按摩壁815上，并使得所以超声波按摩支链812上的超声波探测头8122紧贴在颈椎病人颈部，超声波马达8121开始工作，超声波马达8121可以带动超声波探测头8122均匀转动，超声波探测头8122在超声波马达8121的旋转带动下对颈椎病人开始均匀的旋转超声波按摩，与此同时转动电机89开始工作，转动电机89带动旋转轴87在固定块88上转动，旋转轴87同步带动旋转齿轮86转动，旋转齿轮86带动齿条85上下移动，齿条85带动升降块84在两个直线滑轨83上移动，升降块84从而带动安装在升降壁811上的超声波按摩支链812运动，从而使得超声波按摩支链812上的超声波探测头8122在按摩壁815上的对应升降限位口上对颈椎病人进行上下均匀的升降超声波按摩；当颈椎病人的某个部位超声波按摩完毕后开始按摩颈部其他部位，此时旋转电机4开始工作，旋转电机4在四根限位杆6与环形限位滑槽7的限位运动下带动旋转平台5上方的按摩机械手8转动，从而调整了按摩部位，按照上述方式本发明实现了超声波自动按摩的功能；且由于固定台1、四个RPR结构的并联支链2和操作台3形成4-RPR并联机构，借助4-RPR并联机构具有动态响应好、刚度高、承载能力大、稳定性好和运动精度高等优点使得按旋转平台5上方的按摩机械手8在高度调节过程中或者进行超声波按摩过程中可以始终保持平稳状态，降低了运动过程中的抖动力，稳定性能高，增加了按摩的舒适程度，进一步增强了按摩效果，既解决了人工按摩或者按摩枕按摩方式存在的按摩效果差、按摩力不均匀、劳动强度大、操作复杂、工作效率低和按摩范围小等难题，也解决了现有自动按摩设备存在的按摩效果差、按摩力大小难以控制、按摩高度不能调节、按摩方式单一、设备抖动性高、稳定性差、适用范围小等难题，达到了目的。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (4)
1.一种用于治疗骨科颈椎病的按摩机器人,其特征在于：包括固定台(1)，所述固定台(1)的下端面安装有底板(1a)，底板(1a)的下端面对称安装有四个万向轮(1b)；所述固定台(1)的上端面对称安装有四个并联支链(2)，四个并联支链(2)的顶端安装有操作台(3)；所述并联支链(2)包括焊接在固定台(1)上端面的一号耳座(21)，一号耳座(21)之间通过销轴安装有液压缸(22)，液压缸(22)的顶端通过销轴安装在二号耳座(23)上，二号耳座(23)安装在操作台(3)的下端面；所述操作台(3)上端面中部通过电机座安装有旋转电机(4)，旋转电机(4)的输出端上固定安装有旋转平台(5)，旋转平台(5)的下端面沿轴线方向均匀设置有四根限位杆(6)，四根限位杆(6)均与环形限位滑槽(7)之间通过滑动配合方式相连接；所述环形限位滑槽(7)焊接在操作台(3)的上端面；所述旋转平台(5)的中部焊接有按摩机械手(8)；
所述按摩机械手(8)包括焊接在旋转平台(5)中部的L型支撑柱(81)，L型支撑柱(81)的末端焊接有安装壁(82)，安装壁(82)的内侧中部对称安装有两个直线滑轨(83)，两个直线滑轨(83)上安装有升降块(84)，升降块(84)的右端面上焊接有齿条(85)，齿条(85)位于两个直线滑轨(83)之间；所述齿条(85)与旋转齿轮(86)相啮合，旋转齿轮(86)的中部通过键安装在旋转轴(87)上，旋转轴(87)的前端通过轴承安装在固定块(88)上，固定块(88)焊接在L型支撑柱(81)的上端面，旋转轴(87)的后端通过联轴器与转动电机(89)相连；所述转动电机(89)通过电机座安装在L型固定板(810)上，L型固定板(810)焊接在L型支撑柱(81)的后端面上；所述升降块(84)的左端面上焊接有升降壁(811)，升降壁(811)的内壁上均匀安装有超声波按摩支链(812)；所述升降块(84)的上端面安装有控制器(813)；所述安装壁(82)的两端分别连接有固定连接板(814)，两个固定连接板(814)之间安装有按摩壁(815)，按摩壁(815)内壁上均匀设置有与超声波按摩支链(812)相对应数量的升降限位口，且每个升降限位口均滑动配合有对应超声波按摩支链(812)；
所述超声波按摩支链(812)包括安装在升降壁(811)内壁上的超声波马达(8121)，超声波马达(8121)输出端安装有超声波探测头(8122)，超声波探测头(8122)与对应升降限位口内壁之间通过滑动配合方式相连。
2.根据权利要求1所述的一种用于治疗骨科颈椎病的按摩机器人，其特征在于：所述固定台(1)与操作台(3)均为圆形结构，且固定台(1)的中心轴线与操作台(3)的中心轴线相重合。
3.根据权利要求1所述的一种用于治疗骨科颈椎病的按摩机器人，其特征在于：所述超声波按摩支链(812)的数量至少为五个。
4.根据权利要求1所述的一种用于治疗骨科颈椎病的按摩机器人，其特征在于：所述按摩壁(815)的材质为软橡胶。
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