CN108483052B - 一种物料包连续自动装车码垛系统及装车码垛方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种物料包连续自动装车码垛系统，其包括轨道1、水平皮带机31、调速皮带机4、射包皮带机6、转包机构6、斜皮带机7、码垛机8、摆动平移吊架9、升降吊架10、液压缸11、横向推包装置12、活动挡包装置13、相关的测量控制系统和驱动装置。待装物料包的货车进入指定区域后，该系统自动测量货车车厢尺寸和位置，并根据测量结果，自动调整码垛机宽度和位置，满足自动装车要求。该系统可以代替现有的人工装车系统，直接设置在包装机生产线的下游，并能完全适应现有包装机台产，实现物料包连续自动装车码垛。由于该系统中码垛机的宽度和位置可以自动调节，所以该系统对货车车型适应性强，对车辆的定位要求不高，在装车过程中，不需要对车辆进行移动，即可完成物料包装车码垛工作。

Description

一种物料包连续自动装车码垛系统及装车码垛方法

技术领域

本发明涉及输送设备领域，具体的说，是一种物料包连续自动装车码垛系统及装车码垛方法。

背景技术

建材、冶金、化工行业中通常将粉体或粒状物料进行袋装包装后再进行装车发运，目前，由于货车车型车厢的多样性，现有的自动装车系统使用较少，装车工序主要还是依靠人工方式完成，工人劳动强度大，且有部分物料包在装车过程中，扬尘大，对工人身体健康带来威胁。

目前多数机械化装车方式是由码垛机码垛后，通过叉车逐码装车，或通过码垛机械手进行码垛装车，这些装车方式的装车效率难以满足包装机台产的需要，同时对车型的适应能力不够，导致使用范围受限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种物料包连续自动装车码垛系统及装车码垛方法，使装车过程中没有人员在有粉尘的环境下作业，使装车效率能与现有的包装机台产相适应，同时使自动装车系统能广泛适应现有的货车车型。

本发明技术方案如下：

一种物料包连续自动装车码垛系统，与沿车辆前后方向布置的轨道配套安装，包括车厢位置测量系统、位置调节系统、输送系统、物料包导包及包位调整系统、码垛机及控制系统。当物料包运输货车到位指定的装车位置时，所述车厢位置测量系统测量车厢尺寸及车厢位置，所述控制系统根据测量结果，计算确定最佳码垛方案，并将码垛机宽度调整到与车厢宽度相适应，同时通过位置调节系统将所述的物料包连续自动装车码垛系统在纵向、横向及高度方向的位置调整到与车厢相适应，满足装车需要。输送装置承接上游设备输送来的物料包，并通过物料包导包及位置调整系统，将物料包送入码垛机，码垛机根据码垛方案完成码垛装车工作。由于本发明主要特征在于执行机构，而不在于测量、驱动和控制系统，无特别需要时，测量和控制系统不再赘述，所述驱动装置的结构形式仅为表述方便，实际驱动装置包括但不限定于所述形式，同时本发明中各个部件动作需要外接动力源，也不进行赘述。

本发明的有益效果是：一方面该物料包连续自动装车码垛系统可以代替现有的人工装车机，直接设置在包装机生产线的下游，并能适应现有包装机台产，实现物料包连续自动装车；另一方面该装车系统对货车车型的适应性强，对车辆的定位要求不高，在装车过程中，不需要对车辆进行移动，即可完成物料包装车工作。

进一步：所述车厢位置测量系统包括相关传感器及相应的测量控制软件，能测量车厢的宽度、长度、车厢相对于该系统的前、后及高度方向的位置、车厢前后纵轴中线相对于该系统前后纵轴中线的偏移量和偏角。

上述进一步方案的有益效果是：根据车厢位置测量系统测量计算结果，所述控制系统将所述物料包连续自动装车码垛系统精确定位到所需的位置，并在装车过程中及时调整，便于在车辆不进行移动的情况下，自动完成装车码垛工作。

进一步：所述位置调节系统包括水平皮带小车、升降吊架、摆动平移吊架和相应的驱动机构。所述水平皮带小车安放在轨道上，由电机及减速机驱动，并配有定位制动机构，从而确保码垛机在前后方向能精确定位。所述升降吊架安装在水平皮带小车的下方，通过液压缸与水平皮带小车相连，在液压缸的作用下可上下运动。摆动平移吊架安装在升降吊架上，通过传动丝杆的驱动，可相对于升降吊架横向移动，即在货车车厢的宽度方向运动。所述码垛机通过回转支承装置及半环形导轨安装在摆动平移吊架下方，可相对于摆动平移吊架以回转立柱为中心作回转运动，从而使其轴线与车厢纵轴线平行。

上述进一步方案的有益效果是：当运输物料包的货车停到指定的装车位置后，不可避免会有一定的位置偏差，通过所述位置调节系统的调整，所述物料包连续自动装车码垛系统能较好适应这种位置偏差，从而缩短车辆定位时间，提高装车效率。

进一步：所述输送系统包括水平接包皮带机、调速皮带机、射包皮带机、转包机构和斜皮带机。水平接包皮带机、调速皮带机、射包皮带机均安装在水平皮带小车上，转包机构安装在水平皮带小车的头部，斜皮带机上部与水平皮带小车通过辊轮支承机构相连，斜皮带机可相对于水平皮带小车支承辊轮做前后滑动和上下摆动，斜皮带机下部与升降吊架通过铰链机构相连。

上述进一步方案的有益效果是：上游设备输送来的物料包首先通过水平接包皮带机，然后通过调速皮带机，通过速度调整确保物料包间距均匀，射包皮带机确保物料包有一定的速度通过转包机构到达斜皮带机上。由于在自动装车过程中，所述物料包连续自动装车码垛系统的位置会随码垛位置的变化而变化，所述输送系统能较好适应这种位置变化，从而确保物料包装车的连续性。

进一步：所述物料包导包及包位调整系统包括导包皮带机、导包组件、导包组件驱动气缸。所述导包皮带机用于承接斜皮带机输送来的物料包，所述导包组件在驱动气缸的作用下将物料包导向码垛机的左侧或右侧，导包组件上集成了包位调整机构，可根据预设程序可将包位由直位变为横位。

上述进一步方案的有益效果是：物料包通过所述物料包导包及包位调整系统时，按预设程序完成物料包码垛方式的调整，当物料包进入码垛机后，只需要完成横向推包和卸包装车码垛工作。

进一步：所述码垛机包括主机架、左侧卸包组件、右侧卸包组件、横向推包装置、可调挡包板及相应的控制系统。所述左侧及右侧卸包组件左右对称，均包括卸包架、固定卸包板、活动卸包板、卸包气缸、导轨及相应的电动丝杆驱动装置。根据所测车厢尺寸，控制系统通过电动丝杆驱动活动卸包板，使卸包板宽度与车厢宽度相适应，同时可调挡包板通过齿条机构也被调节到与车厢宽度相适应。卸包气缸活塞部分与卸包组件相联，缸体尾部与主机架相联，卸包气缸驱动卸包组件相对于主机架沿车厢前后方向运动。当单侧卸包板上的物料包装满时，卸包气缸驱动卸包组件回缩，物料包因重力作用，落入车厢内，完成该侧一层物料包的码垛。

上述进一步方案的有益效果是：所述码垛机宽度可以调节，从而提高了所述物料包连续自动装车码垛系统对各型号货车的适应能力，扩大了使用范围。物料包进入所述码垛机后，分左右两侧进行装包和卸包，一侧卸包码垛时，物料包进入另一侧装包，装车码垛过程连续进行，从而确保了码垛机的台产能足以满足上游包装生产线的需要。

附图说明：

图1为物料包连续自动装车码垛系统结构示意图；

图2为码垛机位置调节系统结构示意图；

图3为码垛机结构示意图；

图4为导包组件结构示意图；

图5为横向推包装置示意图；

图6为右侧卸包组件结构示意图；

图7为左侧卸包组件结构示意图；

图8为码垛时物料包层的一种排列方式示意图；

其中：1为轨道，2为物料包，3为水平皮带小车，31为水平接包皮带，32为驱动装置，33为辊轮支撑装置，4为调速皮带机，5为射包皮带机，6为转包机构，7为斜皮带机，8为码垛机，8001为主机架，8002为安装孔，81为右侧卸包组件，8101为驱动气缸，8102为直线导轨，8103为滑块，8104为直线导轨，8105为电动丝杆，8106为右侧固定卸包板，8107为右侧活动卸包板，82为左侧卸包组件，8201为驱动气缸，8206为左侧固定卸包板，8207为左侧活动卸包板，83为导包皮带机，84为轨道，85为安装孔，86为驱动气缸，87为导包组件，8701为推板，8702为挡板，8703推板回转中心，8704为挡板回转中心，8705为安装孔，8706为回转气缸，8707为推板气缸，8708为辊轮，88为圆弧轨道，89为回转轴，9为摆动平移吊架，901为中心柱，902为摆动平移吊架平移电动丝杆，903为导轨，904为摆动支撑辊轮，905为摆动机构齿轮电机，10为升降吊架，1001为支座，1002为安装底座，1003为滑块，11为液压缸，12为横向推包机构，1210为左侧横向推包板，1211为右侧横向推包板，1212为右侧横向推包气缸，1213为光轴，1214为左侧横向推包气缸，1215为直线轴承箱，13为活动挡包板，14为物料包垛。

具体实施方式：

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非限定本发明的范围。需要理解的是，术语“横向”、“纵向”、“上”、“中”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系是便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方向和位置特性。其中“横向”是指与本发明所述物料包连续自动装车码垛系统中与轨道垂直的方向，即货车停在装车位时车厢宽度方向；“纵向”中指与本发明所述物料包连续自动装车码垛系统中与轨道平行的方向，即货车停在装车位时车厢长度方向；“前”是指与本发明所述物料包连续自动装车码垛系统中物料包在导包皮带机上运动的方向；“左”是指面向“前”左手边的方向；“外”是指“横向”的最外侧方向；“内”是指“横向”的中间方向。其它方位依此类推，不再赘述。

如图1所示，一种物料包连续自动装车码垛系统包括轨道1、水平皮带机31、调速皮带机4、射包皮带机5、转包机构6、斜皮带机7、码垛机8、摆动平移吊架9、升降吊架10、液压缸11、横向推包装置12、活动挡包装置13、相关的测量控制系统和驱动装置。所述水平皮带机31、调速皮带机4、射包皮带机5、转包机构6均安装在水平皮带小车3上，该小车放置在轨道1上，由驱动装置32驱动。所述斜皮带机7上部安放在水平皮带小车上的辊轮支撑装置33上，下部安装在升降吊架10上的支座1001中，形成铰链机构，从而使斜皮带机可相对于水平皮带小车3做前后运动和上下摆动，可相对于升降吊架10做上下摆动。所述码垛机8安装在摆动平移吊架9的下方，前者可相对于后者做水平摆动。所述摆动平移吊架9安装在升降吊架10上，前者可相对于后者做左右平移运动。所述升降吊架10与液压缸11的活塞相联，液压缸11的缸体固定在水平皮带小车3上，液压缸11可驱动升降吊架10做上下运动。活动挡包板13安装码垛机8的最前方，在驱动装置的作用下，可做横向平移运动。在所述相关的测量控制系统和驱动装置安装在便于测量车辆位置尺寸或便于驱动相关执行机构的合适位置，由于本发明的特征在于执行机构，不再赘述。图中物料包2及物料包垛14是为了让图表达更为直观，不包含在本系统中。

图2所示，码垛机位置调节系统主要包括摆动平移吊架9、升降吊架10和液压缸11。所述摆动平移吊架9上滑块903和升降吊架10上的导轨1003相配形成直线滑轨，电动丝杆902的丝杆轴向固定在摆动平移吊架9上，驱动装置通过安装底座1002安装在升降吊架10上。电动丝杆902驱动摆动平移吊架9相对于升降吊降10上做左右平移运动。摆动中心柱901和摆动支撑辊轮904用于安装码垛机8。驱动装置905固定在码垛机8上，通过齿轮齿条装置驱动码垛机8相对于摆动平移吊架9做绕中心柱901的摆动。

如图3所示，所述码垛机8包括码垛机主机架8001，安装孔8002，右侧卸包组件81，左侧卸包组件82，导包皮带机83，轨道84，安装孔85，驱动气缸86，导包组件87，圆弧轨道88和回转轴89。卸包组件81和82通过直线滑轨安装在主机架8001的底板上，可相对于主机架8做前后运动。导包皮带机固定在主机架8001的上部。导包组件87一端安装在回转轴89上，另一轴安放在轨道84上，导包组件87在驱动气缸86的作用下，可绕回转轴89摆动。所述码垛机8通过安装孔85与图2中的摆动中心柱901相固定，圆弧导轨88放置于图2中的摆动支撑辊轮904的上面，摆动中心柱901内有轴承，从而使码垛机8能相对于摆动平移吊架9在水平方向以中心柱901为中心进行摆动。

如图4所示，所述导包组件87包括包位直横转换推板8701，包位直横转换挡板8702，挡板回转气缸8706，推板气缸8707和辊轮8708。导包组件87通过安装孔8705在图3中的回转轴89上。包位直横转换推板在气缸8707的作用下，可绕回转中心8703摆动。包位直横转换挡板8702在回转气缸8706的作用下，可绕回转中心8704转动。

如图5所示，所述横向推包机构12包括左侧横向推包板1210，右侧横向推包板1211，右侧横向推包气缸1212，光轴1213，左侧横向推包气缸1214，直线轴承箱1215。横向推包机构12通过光轴1213安装在图3中主机架8001前部的支架上，左右两侧的推包气缸1214和1212的气缸体也分别固定在主机架前部两侧。所述推包气缸1214和1212的活塞头部分别与横向推包板1211和1210固定。所述横向推包板1210和1211通过直线轴承箱1215中的轴承与光轴1213配合，能在推包气缸1214和1212的作用下做横向运动。

如图6所示，所述右侧卸包组件81包括驱动气缸8101，直线导轨8102，滑块8103，直线滑轨8104，电动丝杆8105，右侧固定卸包板8106，右侧活动卸包板8107。所述直线导轨8102与滑块8103组成直线滑轨。所述右侧卸包组件81中的滑块8103固定在图3中主机架8001的右侧底板上，驱动气缸8101的缸体通过图3中的安装孔8002固定在主机架8001上，驱动气缸8101的伸缩带动卸包组件81相对于主机架8001做前后运动。所述固定卸包板8106固定在卸包组件81的机架上，所述活动卸包板8107通过直线滑轨安装在卸包组件81的机架上，在电动丝杆8105的作用下，可相对于固定卸包板8106做横向平移。

如图7所示，所述左侧卸包组件82主要包括驱动气缸8201，左侧固定卸包板8106，左侧活动卸包板8107等。所述左侧卸包组件82除卸包板安装位置与右侧卸包板呈轴对称结构外，其余结构及运动机理与图6中的右侧卸包组件完全相同，在此不再赘述。

本发明提供的实施例工作步骤如下：

步骤100，本发明所述物料包连续自动装车码垛系统将以下各部件调整到初始状态：液压缸11的活塞完全回缩，带动码垛机8停留在货车装车道的最上方；双侧挡包板13及两侧活动卸包板8107和8207位于最内侧，即码垛机处于最窄状态；驱动气缸86的活塞完全回缩，即导包组件87处于最右侧，当物料包通过导包皮带时，导包组件87将物料包引导至左侧卸包板上。导包组件87中的直横转换推板8701回缩至最内侧，直横转换挡板8702与物料包前进方向平行，即让物料包以直包状态通过导包皮带进入卸包板。横向推包装置12中的两块横向推包板均处于最内侧，即码垛中的横向中间。驱动气缸8101和8201活塞完全伸出，推动双侧卸包组件81和82均处于码垛机8的最前端。

步骤101，当待装物料包的货车停在本发明所述物料包连续自动装车码垛系统下方时，系统通过安装在码垛机8上的位置探测器确定货车车厢的尺寸和位置，通过驱动装置32将水平皮带小车3停在车厢上方，同时码垛机8的挡包板13处于车厢内侧的最前方；通过驱动装置905将码垛机8的纵轴线调整到与车厢的纵轴线保持一致；通过相应驱动装置将活动卸包板和挡包板调整到略小于车厢内侧宽度；通过液压缸11将码垛机8的高度调整到卸包板最底部离车厢底部距离约两倍物料包的厚度。

步骤102，控制系统根据车厢长度和宽度计算确定物料包每一层的码垛方式。本示例中按如图8所示的物料包层排列方式进行描述。

步骤103，上游设备输送来的物料包2依次进入水平皮带机31、调速皮带机4和射包皮带机5，经转包机构6后，再依次进入斜皮带机7和导包皮带机83，在导包组件87的引导下，物料包进入左侧卸包板上，物料包在惯性和重力的作用下滑，直到主机架的头部挡包板13将物料包挡住，后来的物料包依次被前一包物料包挡住，直到排满三包形成一列，完成此列的装包。

步骤104，当包数探测器检测到第3个物料包通过后，横向推包板1210在气缸1212的作用下推动此列物料包向左侧移动，直到被活动卸包板8207的边沿挡住。同时对于后续物料包，控制系统将包位直横转换挡板8702左旋转到与物料包前进方向成90度的位置，阻止物料包直位通过此处，当传感器感知到物料包被挡板8702所阻挡时，直横转换推板8701的左侧板快速摆动并随即复位，推动物料包相对于前进方向产生歪斜，而后物料包在导包皮带机83产生的摩擦力和挡板8702产生的阻力的共同作用下，转为横位并进入卸包板。同前3个物料包一样，当横位的5个物料包装满时，完成此列物料包的装包工作。

步骤105，计数装置检测到前8个物料包装包完毕时，控制系统驱动液压缸86活塞快速伸出，导包组件87摆动到最左侧，导包组件87上的挡板8702恢复到与物料包前进方向一致的初始位置，后续物料包将直位通过导包皮带机，并且被引导到右侧卸包板上。同时，气缸8201活塞快速回缩，带动卸包组件82相对于主机架快速向后运动，在重力和惯性的作用下，物料包沿倾斜的卸包板8206和8207滑落入车厢内，完成前两列共8个物料包的卸包装车工作，卸包完成后气缸8201活塞快速前伸，带动卸包组件恢复到初始位置。

步骤106，后续8个物料包被导入右侧卸包组件81所进行的装卸包工作，基本上是重复步骤103、104和105，依次完成第一层16包物料包的卸包装车工作。所不同时是：第9、10、11个物料包装包完成后，是由气缸1214驱动横向推包板1211向右侧运动；当第12、13、14、15、16个物料包通过导包皮带时，挡板8702是向右侧旋转90度，从而达到挡包效果，同时，推动这些物料包产生歪斜的是由推板8701的右侧板完成，其余动作也只有相应的左右之分，在此不再赘述。

步骤107，当系统检测到上述16个物料包卸包装车工作完成时，控制系统驱动液压缸11的活塞回缩一个物料包厚度的距离，即将码垛机上抬一个物料包厚度的高度，以便于第二层物料包的卸包装车工作。同时，控制系统持续指挥相关执行机构重复步骤103、104、105、106。

步骤108，当计数器计算到第80个物料包卸包装车工作完成时，控制系统判断第一个物料包垛装车工作完成，驱动装置32带动码垛机8向车厢后方移动，同时电动丝杆902根据计算结果驱动码垛机平移，当位置检测装置检测到码垛机8后移一个物料包垛的长度时，液压缸11驱动码垛机8快速下沉到离车厢底部两倍于一个物料包厚度的位置。在此过程中，物料包进入卸包组件的工作持续进行，物料包停留在卸包板上。

步骤109，码垛机8到达第二个物料包垛位置后，物料包连续自动装车码垛系统重复第一个物料包垛的装车步骤，并以同样的方式完成后续物料包垛的装车，直到货车车厢装满，码垛机恢复到装车前的原始状态，货车开离装车区域。

以上所述仅为本发明的实施例之一，并非对本发明做任何形式上的限制，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种物料包连续自动装车码垛系统，其特征在于：包括轨道、码垛机、摆动平移吊架、升降吊架、液压缸、驱动装置，水平皮带小车放置在轨道上，由驱动装置驱动；升降吊架安装在水平皮带小车上并可相对于水平皮带小车上下运动；摆动平移吊架安装在升降吊架上，前者可相对于后者做左右平移运动；码垛机安装在摆动平移吊架的下方，前者可相对于后者做水平摆动；

所述码垛机包括码垛机主机架、右侧卸包组件、左侧卸包组件，右侧卸包组件、左侧卸包组件安装在主机架的底板上，且可分别相对于主机架做独立运动；

所述右侧卸包组件、左侧卸包组件均包括有固定卸包板、活动卸包板，固定卸包板固定在主机架的底板上，活动卸包板可相对于固定卸包板做横向平移；

所述码垛机包括横向推包装置，横向推包机构包括左侧横向推包板、右侧横向推包板、右侧横向推包气缸、左侧横向推包气缸；横向推包机构安装主机架上，左右两侧的推包气缸的第一端分别固定在主机架两侧；左侧横向推包气缸、右侧横向推包气缸的第二端分别与横向推包板和左侧横向推包板、右侧横向推包板固定；左侧横向推包板、右侧横向推包板能在左侧横向推包气缸和右侧横向推包气缸的作用下做横向运动；

所述码垛机还包括导包组件，该导包组件包括包位直横转换推板、包位直横转换挡板；包位直横转换推板可绕回转中心摆动，包位直横转换挡板可绕回转中心转动；导包组件一端安装在主机架上的回转轴上，另一轴安放在轨道上，可绕回转轴摆动。

2.根据权利要求1所述物料包连续自动装车码垛系统，其特征在于：还包括有水平皮带机、调速皮带机、射包皮带机、转包机构、斜皮带机、活动挡包装置、相关的测量控制系统，水平皮带机、调速皮带机、射包皮带机、转包机构均安装在所述水平皮带小车上；升降吊架通过液压缸与水平皮带小车连接，且液压缸可驱动升降吊架做上下运动；斜皮带机上部安放在水平皮带小车上的辊轮支撑装置上，下部安装在升降吊架上的支座中，形成铰链机构，从而使斜皮带机可相对于水平皮带小车做前后运动和上下摆动，可相对于升降吊架做上下摆动；活动挡包板安装在码垛机的最前方，在驱动装置的作用下，做横向平移运动。

3.根据权利要求2所述物料包连续自动装车码垛系统，其特征在于：所述码垛机还包括导包皮带机、轨道、圆弧轨道和回转轴；卸包组件通过直线滑轨安装在主机架的底板上且可相对于主机架做前后运动；导包皮带机固定在主机架的上部。

4.根据权利要求2所述物料包连续自动装车码垛系统，其特征在于：所述卸包组件共有左右各一套，呈左右对称式结构，包括驱动气缸、直线滑轨、电动丝杆、所述固定卸包板、所述活动卸包板；卸包组件在驱动气缸作用下可相对于主机架做前后运动；所述活动卸包板通过直线滑轨安装在卸包组件的机架上，在电动丝杆的作用下，可相对于所述固定卸包板做横向平移。

5.根据权利要求4所述物料包连续自动装车码垛系统，其特征在于：卸包组件的卸包板相对于与水平方向倾斜布置，倾斜角度根据所装物料包在卸包板上自动下滑时的最小角度确定，当卸包板向后移动时，物料包在重力和惯性的作用下可沿倾斜的卸包板滑落入车厢内。

6.一种物料包连续自动装车码垛方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

通过驱动装置将水平皮带小车停在车厢上方；并对水平皮带小车上的码垛机的高度进行调整；

对物料包进行装包；

物料包进入码垛机水平皮带后，导包组件根据程序预设的直位或横位，将包位保持直位或转换为横位，然后首先进入其中一侧卸包板；

该侧的卸包板包括有固定卸包板、活动卸包板，固定卸包板固定在主机架的底板上，活动卸包板可相对于固定卸包板做横向平移，使卸包板宽度与车厢宽度相适应；

装好一列物料包后，通过侧横向推包板将该列包推到合适位置，再装入另一列物料包；

完成该侧物料包的装包工作后，在进行卸包工作的同时，物料包进入另一侧的卸包板进行装包工作；

待该侧装包完成进行卸包的同时，物料包又被导入先前侧进行装包；

双侧卸包完成后，码垛机上升一定高度后，重复以上装卸包工作。

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