CN107239720A - 一种龙门架式条码扫描装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种龙门架式条码扫描装置。包括：龙门架架设于传送带两侧用于运送待扫码物体；龙门架上拍照设备包括摄像头及拍照光源且用于采集待扫码物体的图像；光电传感器设于传动带运行起始端且用于检测扫码区内是否有物体进入；控制器与拍照设备电连接，控制器与光电传感器电连接，控制器用于处理及识别图像中的条形码；龙门架上设有第一类拍照设备，用于采集物体第一图像；龙门架上设有第二类拍照设备，用于采集物体第二和第三面图像；龙门架上设有第三类拍照设备，用于采集物体第四面图像；龙门架上设有第四类拍照设备，用于采集物体第五面图像。本装置可自动全面扫描物体图像并获取识别条形码，节省工序与时间且成本较低。

Description

一种龙门架式条码扫描装置
技术领域
本发明涉及物流设备技术领域，尤其涉及一种龙门架式条码扫描装置。
背景技术
随着物联网信息化的发展，快递条码扫描在现代物流发展中已得到广泛应用，其技术同 自动识别技术、无线通信技术和数据库技术的集成一体化，是现代物流信息自动获取和实时 传输的重要发展方向。条形码是由一组按一定编码规则排列的条、空符号，用以表示一定的 字符、数字及符号组成的信息。条码系统是由条码符号设计、制作及扫描阅读组成的自动识 别系统。在物流配送过程中，条码扫描可提供最准确和最具成本效益的识别、跟踪和排序功 能，大大提高了物流业的质量和效率。快递派送员借助于快递扫描设备的自动数据捕获，能 够更快速、更准确地送达包裹。物流机构通常在使用唯一的条形码标识符标识收到的包裹后， 可以快速而精确地对邮件分类，然后发往正确的卡车或飞机，在承诺的时间送达目的地。
物流中常用的条码扫描器又称为条码阅读器、条码扫描枪或条形码扫描器、条形码扫描 枪或条形码扫描器等。条码扫描器的结构通常包括：光源、接收装置、光电转换部件、译码 电路、计算机借口。它是用于读取条码所包含信息的阅读设备，利用光学原理，把条形码的 内容解码后通过数据线或无线的方式传输至电脑或其他处理设备上。其中，扫描器的基本工 作原理是由光源发出的光线经过光学系统照射到条码符号上面，被反射回来的光经过光学系 统成像在光电转换器上，经译码器解释为计算机可以直接接收的数字信号。
在物流行业利用扫描枪扫描包裹面单上的条形码时，采用人工手持扫描枪对物件一对一 扫描，该方法由人工找出面单条形码，用扫描枪对准条形码扫描即可获取物件的条形码信息； 或者在大型物流仓库中，利用传送带传送包裹时，由人工调整包裹的放置位置，扫描设备固 定，人工将包裹的条形码对准扫描设备放置，由传送带边传送包裹入库边扫描包裹上的条形 码；上述两种方式均需要人工去调整包裹的放置方向、角度，以使面单上的条形码能显露在 固定的扫描设备上，一般扫描设备仅为单个，扫描区域有限，因此，必须人工预先调整好包 裹放置方向，并且现在使用的扫描枪或工业相机等扫描设备价格昂贵。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种龙门架式条码扫描装置，主要目的是提供可全方位 对物件上条形码进行扫描，省去人工调整物件放置方向的工序，且降低成本。
一方面，本发明实施例提供了一种龙门架式条码扫描装置，所述装置包括：
龙门架，所述龙门架架设于传送带两侧，所述传送带用于传送待扫码物体；
拍照设备，所述拍照设备设置于所述龙门架上，所述拍照设备包括摄像头及摄像头周围 的拍照光源，所述摄像头用于采集所述待扫码物体的图像；
光电传感器，所述光电传感器设置于所述传动带运行起始端，所述光电传感器用于检测 扫码区域内是否有物体进入；
控制器，所述控制器与所述拍照设备电连接，所述光电传感器与所述控制器电连接，所 述控制器用于处理及识别所述图像中的条形码；
其中，所述龙门架设有第一类拍照设备，用于采集待扫码物体第一面的图像；
所述龙门架设有第二类拍照设备，用于采集待扫码物体第二面和第三面的图像；
所述龙门架设有第三类拍照设备，用于采集待扫码物体第四面的图像；
所述龙门架设有第四类拍照设备，用于采集与待扫码物体第五面的图像。
作为优选，所述龙门架包括支撑架、设置于支撑架顶部的顶板、设置于支撑架两侧的第 一安装板和第二安装板；
所述顶板上设有至少2个第一类拍照设备，所述第一类拍照设备的拍照方向与所述传送 带所在平面垂直；
所述第一安装板的中间部位设有至少2个第二类拍照设备，所述第二类拍照设备的拍照 方向与所述第一类拍照设备的拍照方向垂直；
所述第一安装板的一个端部设有至少2个第三类拍照设备，所述第三类拍照设备的拍照 方向与所述第二类拍照设备的拍照方向形成30°-60°夹角；
所述第一安装板的另一个端部设有至少2个第四类拍照设备，所述第四类拍照设备的拍 照方向与所述第二类拍照设备的拍照方向形成30°-60°夹角；
所述第二安装板的形状及其在支撑架上的安装位置、所述第二安装板上设置的拍照设备 的数量及拍照设备的排列均与所述第一安装板的设置相同。
作为优选，所述顶板上设有5-15个第一类拍照设备；所述第一安装板的中间部位设有 3-7个第二类拍照设备；所述第一安装板的一个端部设有2-6个第三类拍照设备；所述第一 安装板的另一个端部设有2-6个第四类拍照设备。
作为优选，所述顶板上设有8-12个第一类拍照设备；所述第一安装板的中间部位设有 4-6个第二类拍照设备；所述第一安装板的一个端部设有3-5个第三类拍照设备；所述第一 安装板的另一个端部设有3-5个第四类拍照设备。
作为优选，所述第三类拍照设备的拍照方向与所述第二类拍照设备的拍照方向形成45° 夹角；所述第四类拍照设备的拍照方向与所述第二类拍照设备的拍照方向形成45°夹角。
作为优选，所述控制器设于所述龙门架的顶部或所述传送带的底部；所述光电传感器通 过支架固定于所述传送带上，所述光电传感器与所述龙门架的起始端边缘的垂直距离为 10-20cm。
作为优选，所述顶板上依次设置有2-4排拍摄设备，每一排的拍摄设备均处于同一直线 上，排与排互相平行；
所述第一安装板的中间部位设置1-3排拍摄设备；
所述第一安装板的一个端部设置1-3排拍摄设备；
所述第一安装板的另一端设置1-3排拍摄设备；
每排的拍摄设备均处于同一直线上，排与排互相平行。
作为优选，所述拍摄设备通过螺钉与所述龙门架连接，所述顶板、所述第一安装板及所 述第二安装板均通过螺钉与所述支撑架连接。
作为优选，所述传送带的速度大于0m/s小于等于2.5m/s；所述顶板与所述传送带所在 平面的垂直距离为0.8m-1.6m；所述第一安装板与所述第二安装板相对设置；所述待扫码物 体的长度为15cm-100cm，宽度为15cm-70cm，高度为2cm-70cm。
作为优选，所述控制器为可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器包括由酷睿i7处 理器和英伟达GTX1060显卡组成的工控一体机，所述工控一体机用于处理图像解析及控制信 号；
所述处理器内包括信号控制单元，至少用于接收所述光电传感器发出的信号并控制每个 拍照设备的触发时间；
所述处理器内包括图像处理单元，至少用于将多个所述拍摄设备采集的多个图像进行处 理以获取完整的条形码图像；
所述处理器内包括条形码识别单元，至少用于识别并显示所述条形码包含的所述待扫码 物体的信息。
本发明的扫码装置的原理为：当所述光电传感器检测到所述待扫码物体进入所述扫描区 域后，所述光电传感器向所述控制器发送信号，所述控制器接收到信号后启动所有拍照设备 开始采集所述待扫码物体的图像，所述拍照设备将采集的所有图像发送至所述控制器，所述 图像经过所述控制器处理后获得完整条形码，所述条形码经所述控制器识别显示出所述待扫 码物体的信息。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过设计多组摄像头以及多角度设置摄像头以获取物件条形码图像信息的技术 手段，可全方位对物件条码进行扫描，除过物件上条形码在物件底部的情况外，其他情况下 例如条形码在物件正面、侧面、夹角均可避免人工预先调整物件位置即可被本发明的扫描装 置扫描到条形码并形成数据信息，并且本发明的条码扫描装置的成本比激光条码扫描器或工 业相机的成本低。
附图说明
图1是本发明实施例提供的龙门架式条码扫描装置的带扫描区域的立体结构示意图；
图2是本发明实施例提供的龙门架式条码扫描装置的立体示意图；
图3是本发明实施例提供的龙门架式条码扫描装置的第一安装板、第二安装板及顶板扫描区 域的立体示意图；
图4A是本发明实施例提供的龙门架式条码扫描装置的顶板上摄像头排列的仰视图；
图4B是本发明实施例提供的龙门架式条码扫描装置的顶板上摄像头排列的主视图；
图5A是本发明实施例提供的龙门架式条码扫描装置的第一安装板(第二安装板)上摄像头 排列的俯视图；
图5B是本发明实施例提供的龙门架式条码扫描装置的第一安装板(第二安装板)上摄像头 排列的侧视图；
图6是本发明实施例提供的龙门架式条码扫描装置的第一安装板(第二安装板)的立体结构 示意图；
图7是本发明实施例提供的龙门架式条码扫描装置的各类摄像头扫描方向与待扫码物体所成 夹角的示意图；
图8是本发明实施例提供的龙门架式条码扫描装置的拍照设备结构示意图。
附图说明：
1.支撑架，101.顶板，102.第一安装板，1021.第一安装板的中间部位，1022.第一安装板的 一个端部，1023.第一安装板的另一个端部，103.第二安装板，2.拍照设备，201.摄像头， 202拍照光源，203.第一类拍照设备，204.第二类拍照设备，205.第三类拍照设备，206.第 四类拍照设备3.控制器，4.光电传感器，5.传送带，6.待扫码物体，601.第一面，602.第二 面，603.第三面，604.第四面，605.第五面。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下以较佳实施 例，对依据本发明申请的具体实施方式、技术方案、特征及其功效，详细说明如后。下述说 明中的多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
实施例1
如图1-图8所示，一种龙门架式条码扫描装置，上述装置包括：龙门架1，上述龙门架 1架设于传送带5两侧，上述传送带5用于传送待扫码物体6；拍照设备2，上述拍照设备2设置于上述龙门架1上，上述拍照设备2包括摄像头201及摄像头周围的拍照光源202，上 述摄像头201用于采集上述待扫码物体6的图像；光电传感器4，上述光电传感器4设置于 上述传动带5运行起始端，上述光电传感器4用于检测扫码区域内是否有上述待扫码物体6 进入；控制器3，上述控制器3与上述拍照设备2电连接，上述控制器3与光电传感器4电 连接，上述控制器3用于处理及识别上述图像中的条形码；其中，上述龙门架1上设有第一 类拍照设备，用于采集待扫码物体第一面的图像；上述龙门架上设有第二类拍照设备204， 用于采集待扫码物体第二面和第三面的图像；上述龙门架上设有第三类拍照设备205，用于 采集待扫码物体第四面的图像；上述龙门架上设有第四类拍照设备206，用于采集待扫码物 体第五面的图像。
本发明的扫码装置的原理为：当上述光电传感器检测到上述待扫码物体进入上述扫描区 域后，上述光电传感器向上述控制器发送信号，上述控制器接收到信号后启动所有拍照设备 开始采集上述待扫码物体的图像，上述拍照设备将采集的所有图像发送至上述控制器，上述 图像经过上述控制器处理后获得完整条形码，上述条形码经上述控制器识别显示出上述待扫 码物体的信息。
本发明的扫码装置通过设计多组摄像头以及多组摄像头的分布位置和拍照角度可全方 位对传送带上待扫码物体上的条形码进行拍照而采集到扫码物体各个角度的图片；其中，第 一类拍照设备主要从待扫码物体的上方(物件顶部，即第一面)进行拍照而获取待扫码物体 上面的全部图像，上述第二类拍照设备主要从待扫码物体的侧方(物件的左右侧面，即第二 面和第三面)进行拍照而获取待扫码物体左右相对的两个面的全部图像，上述第三类拍照设 备主要从待扫码物体的前方(传送带运行方向为正视方向，即第四面)进行拍照而获取待扫 码物体前面的全部图像，上述第四类拍照设备主要从待扫码物体的后方(与物件前面相对的 后面，即第五面)进行拍照而获取待扫码物体后面的全部图像；以摄像头为圆心，在其圆周 方向设置多个拍照光源以提高拍照亮度；摄像头再将获取的多个图像发送给控制器，控制器 内设置有多种逻辑算法，包括处理图像的算法，即从多个图像中截取(扣图)条形码图像， 再将各条形码图像进行对比、筛选、融合最后形成一个完整的条形码，然后根据算法对该条 形码进行识别获得物体信息；具有上述逻辑算法的控制器可从现有技术选用，例如从专业公 司购买。
传统设备一般是采用激光扫描器或工业相机扫描获取物体的条形码，若要全面扫描物体 二维码达到与本发明相同的技术效果，其设备价格大致在50万-80万左右，而本发明采用普 通的摄像头，龙门架、光电传感器及控制器(工业电脑)等，价格大约在10万-20万左右； 本发明是通过多组摄像头全方位采集物体图像并经后期处理以获取条形码的设计思路才能 以较低的价格达到本发明的目的。
作为上述实施例的优选，上述龙门架包括支撑架、设置于支撑架顶部的顶板、分别设置 于支撑架两侧的第一安装板和第二安装板；上述支撑架包括四个立柱，立柱的上方水平设置 一个方形架，四个立柱设置于方形架的四个角处并互相焊接，上述顶板设置在上述方形架上， 位于同侧的两个立柱之间设置有第一安装板，位于同侧的另外两个立柱之间设置有第二安装 板，第一安装板和第二安装板互相镜像设置，如图1-图3所示。
上述顶板上设有至少2个第一类拍照设备，上述第一类拍照设备的拍照方向与上述传送 带所在平面基本垂直，如图1-图7所示；
上述第一安装板的中间部位设有至少2个第二类拍照设备，上述第二类拍照设备的拍照 方向与上述第一类拍照设备的拍照方向垂直，如图1-图7所示；
上述第一安装板的一个端部设有至少2个第三类拍照设备，上述第三类拍照设备的拍照 方向与上述第二类拍照设备的拍照方向形成30°-60°夹角，进一步优选45°，采用上述角 度设计可较好的将多组摄像头的拍照角度衔接起来以全方位的获得物体图像，如图5A中的a 为上述夹角；
上述第一安装板的另一个端部设有至少2个第四类拍照设备，上述第四类拍照设备的拍 照方向与上述第二类拍照设备的拍照方向形成30°-60°夹角，进一步优选45°，采用上述 角度设计可较好的将多组摄像头的拍照角度衔接起来以全方位的获得物体图像，如图5A中 的a为上述夹角，如图7所示；
上述第二安装板的形状及其在支撑架上的安装位置、上述第二安装板上设置的拍照设备 的数量及拍照设备的排列均与上述第一安装板的设置相同，如图1-图6所示。
作为上述实施例的优选，上述顶板上设有5-15个第一类拍照设备；上述第一安装板的 中间部位设有3-7个第二类拍照设备；上述第一安装板的一个端部设有2-6个第三类拍照设 备；上述第一安装板的另一个端部设有2-6个第四类拍照设备。
作为上述实施例的优选，上述顶板上设有8-12个第一类拍照设备，进一步优选为10个； 上述第一安装板的中间部位设有4-6个第二类拍照设备，进一步优选为5个；上述第一安装 板的一个端部设有3-5个第三类拍照设备，进一步优选为4个；上述第一安装板的另一个端 部设有3-5个第四类拍照设备，进一步优选为4个。
作为上述实施例的优选，上述第三类拍照设备的拍照方向与上述第二类拍照设备的拍照 方向形成40°-50°夹角，进一步优选45°；上述第四类拍照设备的拍照方向与上述第二类 拍照设备的拍照方向形成40°-50°夹角，进一步优选45°采用上述角度设计可较好的将多 组摄像头的拍照角度衔接起来以全方位的获得物体图像，如图5A中的a为上述夹角，如图7 所示。
作为上述实施例的优选，上述控制器设于上述龙门架的顶部或上述传送带的底部；上述 光电传感器在传送带上采用支架固定安装，上述光电传感器与上述龙门架的起始端边缘的垂 直距离为10-20cm，优选15cm。
作为上述实施例的优选，上述顶板上依次设置有2-4排拍摄设备，每一排的拍摄设备均 处于同一直线上，排与排互相平行，进一步优选3排，中间一排设置4个，其他两排各设置 3个拍照设备，如图4A和图4B所示；
上述第一安装板的中间部位依次设置1-3排拍摄设备，每一排的拍摄设备均处于同一直 线上，排与排互相平行，进一步优选竖向设置5个拍摄设备组成一竖排；
上述第一安装板的一个端部设置1-3排拍摄设备，进一步优选竖向设置2排，共4个拍 摄设备插空布置，上述第一安装板的另一个端部设置1-3排拍摄设备，进一步优选竖向设置 2排，共4个拍摄设备插空布置，如图5A、5B和图6所示。
作为上述实施例的优选，上述拍摄设备通过螺钉与上述龙门架连接，上述顶板、上述第 一安装板及上述第二安装板均通过螺钉与上述支撑架连接；或者采用其他可行的连接方式， 如铰接等。
作为上述实施例的优选，上述传送带的速度大于0m/s小于等于2.5m/s；上述顶板与上 述传送带所在平面的垂直距离为1m-1.5m，采用这个距离安装是为了获取更清晰的物体图像； 上述第一安装板与上述第二安装板相对设置，分别位于传送带两侧；上述待扫码物体的长度 为15cm-100cm，宽度为15cm-70cm，高度为10cm-70cm。
作为上述实施例的优选，上述控制器为可编程逻辑控制器，上述可编程逻辑控制器包括 由酷睿i7处理器和英伟达GTX1060显卡组成的工控一体机，上述工控一体机用于处理图像 解析与控制信号等；
上述处理器内包括信号控制单元，至少用于接收上述光电传感器发出的信号并控制每个 设备的触发时间；上述处理器内包括图像处理单元，用于将多个上述拍摄设备采集的多个图 像进行处理以获取完整的条形码图像；上述处理器内包括条形码识别单元，用于识别并显示 上述条形码包含的上述待扫码物体的信息。
本发明的摄像头分别分布于待测物体除底面以为的所有面，各摄像头垂直于被测物体或 与被测物体成一定夹角，被测物体由传送待运送过程中，经过摄像头的视野范围时，可识别 被测物体的条形码；本发明的摄像头以阵列形式分布安装于安装板上，通过相互相的视角衔 接，可无死角的检测到被测物体上面的条形码。
采用本发明的扫码装置可省去人工调整物件放置方向的工序且可降低其成本。
本实施例未尽之处，本领域技术人员均可根据需要从现有技术中选用。
以上公开的仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟 悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖 在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以上述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种龙门架式条码扫描装置，其特征在于，所述装置包括：
龙门架，所述龙门架架设于传送带两侧，所述传送带用于传送待扫码物体；
拍照设备，所述拍照设备设置于所述龙门架上，所述拍照设备包括摄像头及摄像头周围的拍照光源，所述摄像头用于采集所述待扫码物体的图像；
光电传感器，所述光电传感器设置于所述传动带运行起始端，所述光电传感器用于检测扫码区域内是否有物体进入；
控制器，所述控制器与所述拍照设备电连接，所述光电传感器与所述控制器电连接，所述控制器用于处理及识别所述图像中的条形码；
其中，所述龙门架设有第一类拍照设备，用于采集待扫码物体第一面的图像；
所述龙门架设有第二类拍照设备，用于采集待扫码物体第二面和第三面的图像；
所述龙门架设有第三类拍照设备，用于采集待扫码物体第四面的图像；
所述龙门架设有第四类拍照设备，用于采集与待扫码物体第五面的图像。
2.根据权利要求1所述的一种龙门架式条码扫描装置，其特征在于，所述龙门架包括支撑架、设置于支撑架顶部的顶板、设置于支撑架两侧的第一安装板和第二安装板；
所述顶板上设有至少2个第一类拍照设备，所述第一类拍照设备的拍照方向与所述传送带所在平面垂直；
所述第一安装板的中间部位设有至少2个第二类拍照设备，所述第二类拍照设备的拍照方向与所述第一类拍照设备的拍照方向垂直；
所述第一安装板的一个端部设有至少2个第三类拍照设备，所述第三类拍照设备的拍照方向与所述第二类拍照设备的拍照方向形成30°-60°夹角；
所述第一安装板的另一个端部设有至少2个第四类拍照设备，所述第四类拍照设备的拍照方向与所述第二类拍照设备的拍照方向形成30°-60°夹角；
所述第二安装板的形状及其在支撑架上的安装位置、所述第二安装板上设置的拍照设备的数量及拍照设备的排列均与所述第一安装板的设置相同。
3.根据权利要求1所述的一种龙门架式条码扫描装置，其特征在于，所述顶板上设有5-15个第一类拍照设备；所述第一安装板的中间部位设有3-7个第二类拍照设备；所述第一安装板的一个端部设有2-6个第三类拍照设备；所述第一安装板的另一个端部设有2-6个第四类拍照设备。
4.根据权利要求1所述的一种龙门架式条码扫描装置，其特征在于，所述顶板上设有8-12个第一类拍照设备；所述第一安装板的中间部位设有4-6个第二类拍照设备；所述第一安装板的一个端部设有3-5个第三类拍照设备；所述第一安装板的另一个端部设有3-5个第四类拍照设备。
5.根据权利要求1所述的一种龙门架式条码扫描装置，其特征在于，所述第三类拍照设备的拍照方向与所述第二类拍照设备的拍照方向形成45°夹角；所述第四类拍照设备的拍照方向与所述第二类拍照设备的拍照方向形成45°夹角。
6.根据权利要求1所述的一种龙门架式条码扫描装置，其特征在于，所述控制器设于所述龙门架的顶部或所述传送带的底部；所述光电传感器通过支架固定于所述传送带上，所述光电传感器与所述龙门架的起始端边缘的垂直距离为10-20cm。
7.根据权利要求2所述的一种龙门架式条码扫描装置，其特征在于，所述顶板上依次设置有2-4排拍摄设备，每一排的拍摄设备均处于同一直线上，排与排互相平行；
所述第一安装板的中间部位设置1-3排拍摄设备；
所述第一安装板的一个端部设置1-3排拍摄设备；
所述第一安装板的另一端设置1-3排拍摄设备；
每排的拍摄设备均处于同一直线上，排与排互相平行。
8.根据权利要求1所述的一种龙门架式条码扫描装置，其特征在于，所述拍摄设备通过螺钉与所述龙门架连接，所述顶板、所述第一安装板及所述第二安装板均通过螺钉与所述支撑架连接。
9.根据权利要求1所述的一种龙门架式条码扫描装置，其特征在于，所述传送带的速度大于0m/s小于等于2.5m/s；所述顶板与所述传送带所在平面的垂直距离为0.8m-1.6m；所述第一安装板与所述第二安装板相对设置；所述待扫码物体的长度为15cm-100cm，宽度为15cm-70cm，高度为2cm-70cm。
10.根据权利要求1所述的一种龙门架式条码扫描装置，其特征在于，所述控制器为可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器包括由酷睿i7处理器和英伟达GTX1060显卡组成的工控一体机，所述工控一体机用于处理图像解析及控制信号；
所述处理器内包括信号控制单元，至少用于接收所述光电传感器发出的信号并控制每个拍照设备的触发时间；
所述处理器内包括图像处理单元，至少用于将多个所述拍摄设备采集的多个图像进行处理以获取完整的条形码图像；
所述处理器内包括条形码识别单元，至少用于识别并显示所述条形码包含的所述待扫码物体的信息。
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