CN108357105A - 用于添加式制造三维物体的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于通过依次逐层地选择性地照射和随之依次逐层地选择性地固化由能借助于能量束(4)固化的建造材料(3)组成的建造材料层来添加式制造三维物体(2)的设备(1)，其具有授权装置(11)，该授权装置设置用于对设备(1)的至少一个使用者(12)进行授权以使用设备(1)的至少一个运行状态，其中，授权装置(11)具有至少一个检测装置(14)，该检测装置设置用于检测设备(1)的潜在使用者(12)的至少一个声学特征、光学特征或身体特征。

Description

用于添加式制造三维物体的设备
技术领域
本发明涉及一种用于通过依次逐层地选择性照射和随之而来依次逐层选择性固化由能借助于能量束固化的建造材料组成的建造材料层来添加式制造三维物体的设备，该设备具有授权装置，该授权装置被设置用于对设备的至少一个使用者授权以使用设备的至少一个运行状态。
背景技术
这种用于添加式制造三维物体的设备是已知的。借助于相应的设备通过依次逐层地选择性照射和随之而来依次逐层选择性固化在与待制造的物体的与层相关的横截面相对应的区域中的由能借助于能量束固化的建造材料组成的建造材料层来添加式建造待制造的三维物体。
还已知的是，相应的设备具有授权装置，该授权装置被设置用于对设备的至少一个使用者授权以使用设备的至少一个运行状态。对设备使用者的授权至今典型地通过在设备侧的使用者接口上在使用者侧输入确定的口令实现。
这方面是值得改进的状态，特别是因为在使用者接口上可能堆积建造材料颗粒，从而使用者在为授权需要而输入口令时可能与建造材料接触。出于安全的角度，原则上要尽可能避免使用者与建造材料的任何接触。
发明内容
因此本发明的目的是，提供一种特别是在对使用者的授权方面改善的用于添加式制造三维物体的设备，其中使用者不与或尽可能少地与建造材料接触。
上述目的通过根据权利要求1所述的用于添加式制造三维物体的设备实现。从属权利要求涉及该设备的可能的实施形式。
在此描述的设备(简称“设备”)设置用于通过依次逐层地选择性照射和因此依次逐层选择性固化在与待制造的物体的与层相关的横截面相对应的区域中的由能固化的建造材料组成的建造材料层来添加式制造三维物体、即例如技术构件或技术构件组。建造材料可以是颗粒或粉末状的金属材料、塑料材料和/或陶瓷材料。基于与物体相关的建造数据实现待选择性固化的建造材料层的选择性固化。相应的建造数据描述待添加式制造的物体的几何结构方面的设计并可以包含待添加式制造的物体的例如“被切片的”CAD数据。该设备可以设计为SLM-设备、即用于执行选择性激光熔化方法(SLM方法)的设备，或设计为SLS-设备、即用于执行选择性激光烧结方法(SLS方法)的设备。还可以设想的是，该设备设计为SEBS-设备、即用于执行电子束选区熔化方法(SEBS方法)的设备。
该设备包括用于执行添加式建造过程典型所需的功能部件。对此特别是包括覆层装置和照射装置。覆层装置被设置用于在设备的建造平面或建造区中形成待选择性照射的或待选择性固化的建造材料层，在该建造平面或建造区中实现依次逐层地选择性照射和随之而来依次逐层地选择性固化由能借助于能量束固化的建造材料组成的建造材料层。照射装置被设置用于在设备的建造平面中选择性照射待选择性固化的建造材料层。
该设备包括授权装置。以硬件方式和/或软件方式实施的授权装置被设置用于授权给设备的至少一个使用者以使用设备的至少一个运行状态。因此授权装置通常设置用于执行授权过程。相应的授权过程能给使用者授权，从而该使用者在被成功授权后可以使用设备的至少一个运行状态。相应的授权过程提高了设备的运行安全性，因为以这种方式仅给了设备的被授权的使用者使用设备运行状态的可能性。
设备运行状态可以是设备起动运行、即接通设备或设备的功能部件，或设备停止运行、即关断设备或设备的功能部件，或者是在运行中的设备的确定的运行模式。设备的运行模式可以是例如示范模式或者说仿真模式、建造模式或编程模式，在示范模式或者说仿真模式中仅对添加式建造过程的执行进行示范或模拟，而不真正执行添加式建造过程，在建造模式中真正执行添加式建造过程，在编程模式中可以与添加式建造过程的执行相关联地对至少一个运行参数、即例如照射参数(如能量束强度)进行编程。
授权装置包括至少一个检测装置。以硬件方式和/或软件方式实施的检测装置被设置用于检测所述设备的潜在使用者的至少一个声学特征、光学特征或身体特征。与开头描述的现有技术相比，授权因此通过——如在下面还要描述的——对设备的潜在使用者的声学特征和/或光学特征和/或其它身体特征的可自动化的或自动的检测来实现。因此基于设备的潜在使用者的声学特征和/或光学特征和/或其它身体特征极其有效地实现授权过程。典型地不需要使用者侧的(主动的)操纵、即特别是在设备侧的使用者接口上输入确定的口令。设备的潜在使用者在授权过程的范围内典型地不与设备(物理)接触，或者如果有的话与身体特征的检测相关联地仅相较而言最少地与设备(物理)接触；因此设备的潜在使用者在授权过程的范围内不与或几乎不与建造材料接触。就此而言提供了一种与开头所述的现有技术相比改善的设备。
检测装置可以设计为或包括光学检测装置、即特别是图像采集装置、优选摄像机装置。光学检测装置被设置用于检测设备的潜在使用者的至少一个光学特征。设备的潜在使用者的光学特征特别是设备的潜在使用者的能以光学方式检测的特征或设备的潜在使用者的能以光学方式检测的特定特征的能以光学方式检测的布置结构。相应的特征具体可以是例如使用者的脸部特征。检测装置或授权装置典型地配备有用于以数据方式检测和评估相应的光学特征的合适的算法。
所述检测装置或一另选或补充的检测装置也可以设计为或包括声学检测装置、特别是声音采集装置、优选麦克风装置。声学检测装置被设置用于检测设备的潜在使用者的至少一个声学特征。设备的潜在使用者的声学特征特别是设备的潜在使用者的能以声学方式检测的特征。相应的特征具体可以是例如使用者的(说出的)语音的特征、即特别是振幅、频率。检测装置或授权装置典型地配备有用于以数据方式检测和评估相应的声学特征的合适的算法。
最后，所述检测装置或一另选或补充的检测装置还可以设计为或包括生物检测装置、特别是指纹扫描装置。该生物检测装置被设置用于检测设备的潜在使用者的至少一个身体特征。设备的使用者的身体特征特别是设备使用者的能以生物测量方式检测的特征。相应的特征具体可以是例如使用者的手指的特征、特别是指纹。检测装置或授权装置典型地配备有用于以数据方式检测和评估相应的身体特征的合适的算法。
适用于检测装置的所有实施形式的是，检测装置宜设置为，在检测到正在向设备靠近的或在设备附近的设备使用者时，自动地进行对设备的潜在使用者的至少一个声学特征、光学特征或身体特征的检测。这实现了对使用者侧的特征的可自动化的或自动的检测并进而实现了对相应的使用者的可自动化的或自动的授权过程。为了检测正在向设备靠近的或在设备附近的设备潜在使用者，检测装置具有适合的检测元件、即例如接近传感器。当然，为了检测正在向设备靠近的或在设备附近的设备潜在使用者，设备还可以具有独立的、配备有相应的检测元件的检测装置。
此外，对于检测装置的所有的实施形式都适用的是，检测装置可以布置或形成在设备侧的壳体上或中，特别是在可实现看入设备的过程室中的观察窗的区域中，特别是在观察窗的上方的区域中。检测装置因此可以内置地布置或形成在设备侧的壳体、特别是壳体的框架元件上或中。另选或补充地，所述检测装置或另一检测装置可以布置或形成在设备侧的使用者接口、特别是触摸显示装置上或中，该使用者接口布置或形成在设备侧的壳体上。因此，所述或另一检测装置可以另选或补充地布置或形成在使用者接口、即例如触摸显示装置、特别是触摸显示装置的框架元件上或中。
该设备宜具有可配设或被配设给授权装置的、也被称为或视为数据存储器的存储器装置。在以硬件方式和/或以软件方式实施的存储器装置中可以在使用者数据库的意义上存储有被授权的使用者的使用者数据。使用者数据可以包含或描述被授权使用设备的至少一个运行状态的使用者的确定的声学特征、光学特征或身体特征。当然，相应的使用者数据也可以包含或描述相应使用者的其它的、特别是与对于设备的运行状态的授权或成功授权后的可能的应用相关的数据，即例如姓名、企业中的职位、所属企业。在存储器装置中存储的使用者数据因此在授权过程的范围内实现了将设备的潜在使用者的被检测到的特征与设备的被授权的使用者的以数据方式存储的特征进行比较。
在所述或另一可配设或被配设给授权装置的存储器装置中，可以存储有设备的被授权的使用者的使用者配置数据。使用者配置数据可以包含或描述为相应的被授权使用设备的至少一个运行状态的使用者开放的设备运行状态。换句话说，使用者配置数据包含或描述为相应被授权的使用者分配的、设备运行状态的使用权限。因此，在存储器装置中存储的使用者配置数据使得在对使用者成功授权后能够可自动化地或自动地选择和使用与被授权的使用者对应的使用者配置数据。
设备适宜地具有可配设或被配设给授权装置以及所述存储器装置的控制装置。以硬件方式和/或软件方式实施的控制装置被设置为，将由检测装置产生的、对设备的潜在使用者的至少一个被检测到的声学特征、光学特或身体特征进行描述的检测信息与在存储器装置中存储的使用者数据进行比较，并产生描述相应比较结果的比较结果信息。
在比较结果信息描述了正面的比较结果的情况下、即在对设备的使用者成功授权的情况下，控制装置可设置为将与相应被授权的使用者对应的使用者配置数据作为设备运行控制的基础。
在比较结果信息描述了负面的比较结果的情况下、即对设备的潜在使用者——在可能情况下多次——未成功授权的情况下，控制装置可以设置为，将比较结果信息传输到监控装置上，该监控装置监控所述设备的运行以及在必要时监控作为用于添加式制造三维物体的系统的相应组成部分的其它设备的运行。设备为此具有可配设或被配设给控制装置的数据传输装置，该数据传输装置设置用于向传输伙伴、即尤其是相应的监控装置有线或无线地、在必要时加密地传输数据、即尤其是还有相应的比较结果信息。当然，也可以以类似的方式将描述正面的比较结果的比较结果信息传输到传输伙伴、即特别是相应的监控装置上。
除了所述设备，本发明还涉及一种用于运行用于通过依次逐层地选择性照射和因此依次逐层地选择性固化由能借助于能量束固化的建造材料组成的建造材料层来添加式制造三维物体的设备的方法。该方法的突出之处是，基于借助于授权装置对设备的潜在使用者的成功授权来控制设备的运行，该授权装置被设置用于对设备的至少一个使用者授权以使用设备的至少一个运行状态，其中，授权装置具有至少一个检测装置，该检测装置被设置用于检测设备的潜在使用者的至少一个声学特征、光学特征或身体特征。该方法可以特别是利用如所述的设备来执行；因此与设备相关联的所有实施方案也同样地转用于所述方法。
附图说明
根据在附图中示出的实施例详细说明本发明。在此唯一的附图示出根据一实施例的设备的原理图。
图1示出根据一实施例的设备1的原理图。
具体实施方式
设备1用于通过依次逐层地选择性地照射和随之依次逐层地选择性地固化建造材料层而添加式制造三维物体2、即特别是技术构件或者说技术构件组，建造材料层由能借助于能量束4、即特别是激光束固化的建造材料3、即例如金属粉末组成。相应待固化的建造材料层的选择性固化基于物体相关的建造数据实现。相应的建造数据描述相应待添加式制造的物体2的几何形状或几何结构方面的构造，并可以包含待制造的物体2的例如“被切片的”CAD数据。设备1可以例如设计为设备，就是说用于执行选择性激光熔化方法(SLM方法)的设备。
设备1包括用于执行添加式建造过程所需的功能部件；在图1中例如示出覆层装置5和照射装置6。覆层装置5设置用于在设备1的建造平面或建造区中形成待选择性照射以及待选择性固化的建造材料层，并为此包括——如通过双向箭头P1表示的——相对于设备1的建造平面或建造区以可运动的方式被支承的、特别是刀片状或刀片形的覆层元件(未示出)。照射装置6设置用于在设备1的建造平面或建造区中选择性照射待选择性固化的建造材料层，并为此包括射束产生装置(未示出)，该射束产生装置设置用于产生能量束4，照射装置可能情况下还包括射束偏转装置(未示出)，该射束偏转装置设置用于将由射束产生装置产生的能量束4偏转到待选择性固化的建造材料层的待照射的区域上，照射装置还包括多个各式各样的光学元件，例如滤光元件、物镜元件、透镜元件等。
在图1中还示出计量模块7、建造模块8和溢流模块9，这些模块对接在设备1的可惰性化的过程室10的下部区域上。所述模块也可以形成设备1的过程室10的下部区域。
设备1包括以硬件方式和/或软件方式实施的授权装置11，该授权装置设置用于对设备1的至少一个使用者12进行授权以使用设备1的至少一个运行状态。授权装置11因此设置为用于执行授权过程，该授权过程实现对使用者12的授权，从而该使用者在被成功授权后可以使用设备1的至少一个运行状态。
设备1的运行状态可以是：设备1起动运行，就是说接通设备1或设备1的功能部件、即例如照射装置6；设备1停止运行，就是说关断设备1或设备1的功能部件、即例如照射装置6；或处在运行中的设备1的确定的运行模式。设备1的运行模式可以是例如示范模式或者仿真模式，在其中仅示范或模拟添加式建造过程的执行，而并不真正执行添加式建造过程；建造模式，在其中真正执行添加式的建造过程；或编程模式，在其中可以结合添加式建造过程的执行对至少一个运行参数、即例如照射参数、如能量束强度进行编程。
授权装置11包括以硬件方式和/或以软件方式实施的检测装置14，该检测装置设置用于检测所述设备1的潜在使用者12的至少一个声学特征、光学特征或身体特征。因此，对使用者12的授权通过可自动化地或自动地检测所述设备1的潜在使用者12的声学特征和/或光学特征和/或其它身体特征实现。不需要(主动的)使用者侧的操纵、即特别是在设备侧的使用者接口13上输入确定的口令。设备1的潜在的使用者12在授权过程的范围内典型地不与设备1(物理)接触，或者如果有的话与身体特征的检测相关联地仅相较而言最少地与设备1(物理)接触；因此设备1的潜在的使用者12在授权过程的范围内不与或几乎不与建造材料3接触。
检测装置14在附图中示出的实施例中设计为光学的检测装置、即图像采集装置、特别是摄像机装置，并且设置用于检测所述设备1的潜在使用者12的至少一个光学特征。设备1的潜在使用者12的光学特征特别是设备1的潜在使用者12的能以光学方式检测的特征或者特定的能以光学方式检测的特征的能以光学方式检测的布置结构。相应的特征具体地可以是例如使用者12的脸部特征。检测装置14或授权装置11配备有适合的算法用于以数据方式检测和评估对应的光学特征。
检测装置14在附图中示出的实施例中布置或形成在使用者接口13上或中、即特别是使用者接口13的框架元件15上或中，该使用者接口例如是触摸显示装置。对此另选地也可以例如布置或形成在设备侧的(外部)壳体16上或中、特别是在观察窗(未示出)上方的区域中，该观察窗可以实现看入设备1的过程室10中。检测装置14因此也可以内置地布置或形成在设备侧的壳体16上或中、特别是壳体16的框架元件(未详细画出)上或中。
检测装置14设置为，在检测到设备1的潜在使用者12正在向设备1靠近或者已接近设备1时，自动地进行对设备1的潜在使用者12的至少一个声学特征、光学特征或身体特征的检测。为了检测正在向设备1靠近的或者已接近设备1的设备1潜在使用者12，检测装置14可以包括适合的检测元件(未示出)、即例如接近传感器。当然，设备1还可以包括独立的、配备有相应的检测元件的检测装置(未示出)用以检测正在向设备1靠近的或者已接近设备1的设备1潜在使用者12。
在附图中还示出为授权装置11配设的、也被称为或视为数据存储器的存储器装置17。在以硬件方式和/或软件方式实施的存储器装置17中存储了被授权的使用者12的使用者数据。该使用者数据可以包含或描述被授权使用设备1的至少一个运行状态的使用者12的特定的声学特征、光学特征或身体特征。当然，相应的使用者数据也可以包含或描述相应使用者12的其它的、特别是与设备1运行状态的授权或成功授权后可能的应用相关的数据，即例如姓名、企业中的职位、所属企业。在存储器装置17中存储的使用者数据在授权过程的范围内实现了设备1的潜在使用者12的被检测到的特征与设备1的被授权的使用者12的以数据方式存储的特征的比较。
在存储器装置17中还可以存储所述设备1的被授权的使用者12的使用者配置数据。该使用者配置数据包含或描述分别为被授权使用设备1的至少一个运行状态的使用者12开放的设备1的运行状态。在存储器装置17中存储的使用者配置数据实现了在对使用者12成功授权之后可自动化地或自动地选择和使用为相应被授权的使用者12配属的使用者配置数据。
在附图中还示出为授权装置11以及存储器装置17配设的控制装置18。以硬件方式和/或软件方式实施的控制装置18设置为，将检测信息与在存储器装置17中存储的使用者数据进行比较，并产生描述相应的比较结果的比较结果信息，所述检测信息根据由检测装置14产生的特征来描述设备1的潜在使用者12的至少一个被检测到的声学特征、光学特征或者身体特征。
在比较结果信息描述了正面的比较结果时、就是说在对设备1的使用者12成功授权时，控制装置18可以设置为，将为相应被授权的使用者12配属的使用者配置数据作为对设备1的运行进行控制的基础。在比较结果信息描述了负面的比较结果时，就是说在设备1的潜在使用者12——在可能情况下多次——未被成功授权时，控制装置18可以设置为，将比较结果信息传输到监控装置(未示出)上，该监控装置用于监控所述设备1的运行以及在可能情况下也监控其它设备(未示出)的运行，所述其它设备作为用于添加式制造三维物体2的系统(未示出)的组成部件。设备1为此(可选地)包括为控制装置18配设的数据传输装置19，该数据传输装置可以向传输伙伴、即尤其向相应的监控装置有线或无线地、在可能情况下加密地传输数据、即特别是相应的比较结果信息。当然，也可以以类似的方式将描述正面的比较结果的比较结果信息传输到传输伙伴、即特别是相应的监控装置。
虽然在附图中示出的实施例中示出了光学的检测装置，但是所述或一另选或补充的检测装置14也可以设计为声学的检测装置、特别是声音采集装置、优选麦克风装置。声学的检测装置设置用于检测所述设备1的潜在使用者12的至少一个声学特征。设备1的潜在使用者12的声学特征特别是设备1的潜在使用者12的能以声学方式检测的特征。相应的特征具体地可以是例如使用者12的(说出的)语音的特征、即特别是振幅、频率。该检测装置或授权装置典型地配备有适合的算法用于以数据方式检测和评估相应的声学特征。
所述或一另选或补充的检测装置14同样可以设计为生物检测装置，特别是指纹扫描装置。生物检测装置设置用于检测所述设备1的潜在使用者12的至少一个身体特征。设备1的使用者12的身体特征特别是设备1的使用者12的能以生物测量方式检测的特征。相应的特征具体地可以是例如使用者12的手指的特征、特别是指纹。该检测装置或授权装置典型地配备有适合的算法用于以数据方式检测和评估相应的身体特征。
通过在附图中示出的实施例中示出的设备1可以执行用于运行设备1的方法，该设备通过依次逐层地选择性照射和随之而来依次逐层选择性固化由能借助于能量束4固化的建造材料3组成的建造材料层来添加式地制造三维物体2。该方法的突出之处是，基于借助于授权装置11对设备1的潜在使用者12的成功授权来控制设备1的运行，该授权装置设置用于对设备1的潜在使用者12授权以使用设备1的至少一个运行状态，其中授权装置11包括检测装置14，该检测装置设置用于检测所述设备1的潜在使用者12的至少一个声学特征、光学特征或身体特征。

Claims (11)

1.一种用于通过依次逐层地选择性地照射和随之依次逐层地选择性地固化建造材料层来添加式制造三维物体(2)的设备(1)，所述建造材料层由能借助于能量束(4)固化的建造材料(3)组成，所述设备具有授权装置(11)，该授权装置被设置用于对设备(1)的至少一个使用者(12)进行授权以使用所述设备(1)的至少一个运行状态，其特征在于，授权装置(11)具有至少一个检测装置(14)，该检测装置被设置用于对设备(1)的潜在使用者(12)的至少一个声学特征、光学特征或身体特征进行检测。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备具有存储器装置(17)，在所述存储器装置中存储有使用者数据，所述使用者数据描述了被授权使用所述设备(1)的至少一个运行状态的使用者(12)的确定的声学特征、光学特征或身体特征。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，在所述存储器装置(17)中存储有使用者配置数据，或者所述设备具有存储有使用者配置数据的存储器装置，所述使用者配置数据描述了对于被授权使用所述设备(1)的至少一个运行状态的使用者(12)相应开放的设备(1)运行状态。
4.根据权利要求2或3所述的设备，其特征在于，所述设备具有控制装置(18)，该控制装置被设置为，将检测信息与存储在存储器装置(17)中的使用者数据相比较并产生描述相应的比较结果的比较结果信息，其中，所述检测信息由检测装置(14)产生并描述了设备(1)的潜在使用者(12)的至少一个相应的被检测到的声学特征、光学特征或者身体特征。
5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，控制装置(18)在比较结果信息描述了正面的比较结果时被设置为，将分配给相应被授权的使用者(12)的使用者配置数据用作对设备(1)的运行进行控制的基础。
6.根据权利要求4或5所述的设备，其特征在于，控制装置(18)在比较结果信息描述了负面的比较结果时被设置为，将比较结果信息传输到监控装置上，该监控装置监控所述设备(1)的运行以及在必要时也监控其它设备的运行。
7.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，检测装置(14)被构造成或包括光学检测装置、特别是图像采集装置，该光学检测装置被设置用于检测所述设备(1)的潜在使用者(12)的至少一个光学特征，或者
检测装置(14)被构造成或包括声学检测装置、特别是声音采集装置，该声学检测装置被设置用于检测所述设备(1)的潜在使用者(12)的至少一个声学特征，或者
检测装置(14)被构造成或包括生物检测装置、特别是指纹扫描装置，该生物检测装置被设置用于检测所述设备(1)的使用者(12)的至少一个身体特征。
8.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，检测装置(14)被设置为，在检测到设备(1)的潜在使用者(12)正在向设备(1)靠近或设备(1)的潜在使用者(12)已接近设备(1)时，自动地执行对设备(1)的潜在使用者(12)的至少一个声学特征、光学特征或身体特征的检测。
9.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述检测装置(14)或一检测装置被布置或形成在设备侧的壳体(16)上或该壳体中、特别是在观察窗的特别是上方的区域中，该观察窗使得能看入设备(1)的过程室(10)中，或者
所述检测装置(14)被布置或形成在设备侧的使用者接口(13)上或该使用者接口中，所述使用者接口被布置或形成在设备侧的壳体(16)上，所述使用者接口特别是触摸显示装置。
10.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，设备(1)的运行状态是设备(1)的起动运行、设备(1)的停止运行或者处在运行中的设备(1)的确定的运行模式，特别是示范模式或者说仿真模式、建造模式或编程模式。
11.一种用于运行用于通过依次逐层地选择性照射和随之依次逐层地选择性固化由能借助于能量束(4)固化的建造材料(3)组成的建造材料层来添加式制造三维物体的设备(1)、特别是根据前述权利要求中任一项所述的设备(1)的方法，其特征在于，基于借助于授权装置(11)实现的对设备(1)的潜在使用者(12)的授权来控制所述设备(1)的运行，该授权装置被设置用于对设备(1)的至少一个使用者进行授权以使用所述设备(1)的至少一个运行状态，其中，授权装置(11)具有至少一个检测装置(14)，该检测装置被设置用于对设备(1)的潜在使用者(12)的至少一个声学特征、光学特征或身体特征进行检测。
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