CN110733630B - 一种微型飞行器舵机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微型飞行器舵机，属于微型飞行器技术领域，解决了现有舵机尺寸较大、一个舵机上只能安装控制一个舵翼的问题。本发明的微型飞行器舵机，包括舵舱壳以及安装在舵舱壳内且依次连接的电机组件、传动组件和测量组件；传动组件与舵翼连接，电机组件带动传动组件转动，传动组件带动舵翼转动，测量组件用于测量舵翼的转动角度。本发明的微型飞行器舵机能够同时控制多个舵翼转动，并测量各舵翼的转动角度，整个舵机布局紧凑，有效地减少了舵机的整体尺寸，使其能够应用于微型飞行器。

Description

一种微型飞行器舵机

技术领域

本发明属于微型飞行器技术领域，尤其涉及一种微型飞行器舵机。

背景技术

随着现代化武器的快速发展，微型飞行器成为研究热点之一，微型飞行器与传统飞行器在飞行控制方面相似，依然是通过舵翼的俯仰来实现飞行器的升降，传统飞行器舵翼传动通过一个舵机来实现，机构尺寸较大，并且一个舵机上只能安装控制一个舵翼，无法在新型微型飞行器中应用。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种微型飞行器舵机，用以解决现有舵机尺寸较大、一个舵机上只能安装控制一个舵翼的问题。

本发明实施例提供了一种微型飞行器舵机，包括舵舱壳以及安装在舵舱壳内且依次连接的电机组件、传动组件和测量组件；传动组件与舵翼连接，电机组件带动传动组件转动，传动组件带动舵翼转动，测量组件用于测量舵翼的转动角度。

进一步，所述电机组件包括电机以及用于安装电机的安装板；

所述传动组件包括基体以及安装在基体内的蜗杆、传动轴和斜齿轮；

所述测量组件包括安装座以及安装在安装座上的电位器和齿轮；

电机通过输出轴带动蜗杆转动，蜗杆带动斜齿轮转动，斜齿轮带动齿轮、传动轴转动，传动轴带动舵翼转动，齿轮带动电位器的转轴转动。

进一步，所述蜗杆与所述电机的输出轴连接；所述传动轴的一端与斜齿轮连接，另一端与所述舵翼连接；所述斜齿轮与蜗杆垂直啮合、且与所述齿轮平行啮合。

进一步，所述电机、蜗杆、斜齿轮、传动轴、齿轮、电位器的数量均与所述舵翼的数量相等。

进一步，所述基体的前后两端分别与所述安装座、安装板连接。

进一步，所述安装板的中心开设有第一走线孔，在第一走线孔的周侧开设有第一安装孔；

所述电机的一端设有用于电机定位的定位凸台，定位凸台与第一安装孔相适配；电机的输出轴从定位凸台穿出，并与所述蜗杆连接。

进一步，所述齿轮安装在所述电位器的转轴上，转轴能够随齿轮转动；

所述安装座包括基座和安装凸台，基座上开设有第一通孔，安装凸台设在第一通孔周侧，并与基座垂直连接；

齿轮位于第一通孔上方、且位于安装凸台内侧，电位器位于在安装凸台外侧；

安装凸台上开设有供转轴穿过的槽口或者通孔。

进一步，所述基体中心开设有贯穿基体的前后端面的第二走线孔；

基体的前端面在第二走线孔周侧开设有相通的蜗杆凹槽和斜齿轮凹槽，所述蜗杆位于蜗杆凹槽内，所述斜齿轮位于斜齿轮凹槽内，斜齿轮与蜗杆垂直啮合、且与齿轮平行啮合；

基体的后端面在第二走线孔周侧开设有第二通孔，第二通孔与蜗杆凹槽相通，所述电机的输出轴穿过第二通孔与蜗杆连接；

基体的侧壁上开设有第二安装孔，第二安装孔垂直于基体的中心轴线，并垂直穿过斜齿轮凹槽，所述传动轴的一端穿过第二安装孔与斜齿轮连接，另一端与所述舵翼连接。

进一步，所述舵舱壳套设在电机组件、传动组件、测量组件上，传动组件与舵舱壳连接；

舵舱壳上开设有第三通孔，第三通孔的位置与传动组件的第二安装孔相对应。

进一步，所述舵舱壳、传动组件、电机组件均开设有凹槽，所述凹槽使所述舵翼能够折叠。

与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

(1)将多组电机、涡杆、斜齿轮、传动轴、齿轮和电位器组合集成在舵舱壳内，实现电机带动蜗杆转动，蜗杆带动斜齿轮转动，斜齿轮带动齿轮、传动轴转动，传动轴带动舵翼转动，电位器通过齿轮的转动测得舵翼的转动角度，使舵机能够同时控制多个舵翼转动，并测量各舵翼的转动角度；

(2)多个电机通过安装板集成于舵舱壳内，多个蜗杆、斜齿轮、传动轴通过基体集成于舵舱壳内，多个齿轮、电位器通过安装座集成于舵舱壳内，基体分别与安装板、安装座连接，使整个舵机布局紧凑，有效地减少了舵机的整体尺寸，使其能够应用于微型飞行器；使舵机便于组装、拆卸，便于维护、更换组件。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为具体实施例微型飞行器舵机安装有舵翼时的结构图；

图2为具体实施例微型飞行器舵机的爆炸图；

图3为具体实施例电机组件的爆炸图；

图4为具体实施例测量组件的爆炸图；

图5为具体实施例电机、蜗杆、斜齿轮、齿轮的传动结构图；

图6为具体实施例微型飞行器舵机的内部结构图；

图7为具体实施例安装座、蜗杆、基体的结构图；

图8为具体实施例蜗杆、基体俯视图；

图9为具体实施例基体、齿轮、传动轴的结构图。

附图标记：

1-舵舱壳；11-第三通孔；12-第四锥孔；13-第三凹槽；2-电机组件；21-电机；211-定位凸台；212-输出轴；213-第一螺纹孔；214-第三轴承；22-安装板；221-第一走线孔；222-第一安装孔；223-第一锥孔；224-第三锥孔；225-第二凹槽；23-第一螺钉；3-传动组件；31-基体；311-第四螺纹孔；312-第五螺纹孔；313-第二通孔；314-第二走线孔；315-蜗杆凹槽；316-斜齿轮凹槽；317-第二安装孔；317a-外安装孔；317b-内安装孔；318-第六螺纹孔；319-第一凹槽；32-蜗杆；321-第一轴承；322-第二轴承；33-传动轴；331-第四轴承；332-第五轴承；34-斜齿轮；4-测量组件；41-电位器；411-转轴；412-第三螺纹孔；413-第三螺钉；42-齿轮；421-轴套；422-第二螺纹孔；423-第二螺钉；43-安装座；431-基座；432-安装凸台；433-第一通孔；434-第二锥孔；435-第一轴承安装孔；5-舵翼。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本发明一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

本发明的一个具体实施例，如图1-图9所示，公开了一种微型飞行器舵机，能够同时控制多个舵翼5的转动。所述舵机包括舵舱壳1以及安装在舵舱壳1内且依次连接的电机组件2、传动组件3和测量组件4，传动组件3与多个舵翼5连接，电机组件2带动传动组件3传动，传动组件3带动多个舵翼5转动，测量组件4用于测量舵翼5的转动角度。

电机组件2包括电机21和用于安装电机21的安装板22，安装板22中心开设有第一走线孔221，以方便微型飞行器电缆敷设，在第一走线孔221的周侧开设有用于安装电机21的第一安装孔222。电机21是整个舵机的驱动源，电机21的一端设有电机定位凸台211，定位凸台211的形状大小与第一安装孔222相适配，以便电机21在安装板22上进行安装定位，电机21的输出轴212从定位凸台211穿出，与传动组件3连接。

为方便电机21的维修、更换，电机21可拆卸安装在安装板22上。在本实施例中，通过在安装板22的第一安装孔222两侧开设有第一锥孔223，在电机21的定位凸台211两侧也相对应地开设有第一螺纹孔213，第一螺钉23依次穿过第一锥孔223、第一螺纹孔213将电机21固定在安装板22上。需要说明的是，电机21可拆卸安装在安装板22的方式并不局限于本实施例，电机21还可以通过嵌扣、卡接、键接、销接等可拆卸方式安装在安装板22上。

在本实施例中，电机组件2内设有四个电机21，电机21为直流电机，形状为圆柱状，相应地在安装板22上开设有四个第一安装孔222，四个第一安装孔222均匀分布在第一走线孔221周侧，使四个电机21安装时互不干扰，安装板22为圆形板，如此设置可使电机组件2结构布局紧凑，以减小整个舵机的体积。需要说明的是，电机的数量取决于舵机同时带动舵翼的数量，例如在本实施例中，舵机同时控制四个舵翼5的转动，舵机内就设有四个电机。

测量组件4包括电位器41、齿轮42和安装座43，齿轮42安装在电位器41的转轴411上，使转轴411能够随齿轮42转动，电位器41通过转轴411测得齿轮42的转动角度。安装座43包括基座431和安装凸台432，基座431上开设有第一通孔433，安装凸台432设在第一通孔433周侧，并与基座431垂直连接，安装座43优选一体成型。齿轮42位于第一通孔433上方，并位于安装凸台432内侧(为靠近第一通孔433的一侧)，第一通孔433、安装凸台432内侧的形状大小能够保证齿轮42无阻碍地传动。电位器41安装在安装凸台432外侧(为远离第一通孔433的一侧)，因此安装凸台432上开设有供转轴411穿过的凹口或者通孔。为了使电位器41、安装座43之间更适配，电位器41更稳定牢靠，在基座431上设有凹槽，基座431上的凹槽与电位器41外壳相适配，安装凸台432上凹槽与转轴411相适配。

为了方便更换、维修齿轮42和电位器41，齿轮42可拆卸安装在转轴411上，电位计41可拆卸安装在安装凸台432上，例如，齿轮42通过轴套421套设在转轴411上，为使测量组件4布局紧凑，轴套421设于齿轮42外侧(齿轮42远离安装凸台432的一侧)，在轴套421与转轴411相对应的位置分别开设有第二螺纹孔422，第二螺钉423穿过第二螺纹孔422将齿轮42固定在转轴411上；通过在电位器41、安装凸台432相对应的位置分别开设光孔、第三螺纹孔412，第三螺钉413穿过光孔、第三螺纹孔412将电位器41固定在安装凸台432外侧。需要说明的是，齿轮42、电位计41可拆卸安装方式不局限于本实施例，还可以通过嵌扣、卡接、键接、销接等可拆卸方式进行安装。

在本实施例中，测量组件4包括四个电位器41，四个齿轮42，基座431外沿轮廓为圆形，安装凸台432围设出供四个齿轮42转动的区域，第一通孔433为“+”形状，形式所述区域的底部，四个齿轮42分设于“+”的四端，使四个齿轮42转动时互不影响。需要说明的是，电位器、齿轮的数量取决于电机组件中电机的数量，例如在本实施例中，电机组件内设有四个电机，测量组件内就设有四个电位器和齿轮，以便测量电机组件中每个电机的角度输出。

为使传动组件3布局紧凑，减小舵机的整体尺寸，本实施例中传动组件3采用斜齿轮蜗杆传动方式，具体地，传动组件3包括基体31以及安装在基体31内的蜗杆32、传动轴33和斜齿轮34，蜗杆32与电机21的输出轴212连接，传动轴33的一端与斜齿轮34连接，另一端与舵翼5连接，斜齿轮34与蜗杆32垂直啮合，即斜齿轮34的轴线与蜗杆32的轴线垂直，同时斜齿轮34与齿轮42平行啮合，即斜齿轮34的轴线与齿轮42的轴线平行。

整个舵机的传动过程：电机21通过输出轴212带动蜗杆32转动，蜗杆32带动斜齿轮34转动，斜齿轮34带动齿轮41、传动轴33转动，传动轴33带动舵翼5转动，齿轮41带动转轴411转动，电位器41根据转轴411的转动角度和蜗杆32、斜齿轮34、齿轮42之间的传动比，最终测得舵翼5的转动角度。

在本实施例中，舵机内集成了四组由电机21、蜗杆32、斜齿轮34、传动轴33、齿轮42、转轴411和电位器41形成的组合，每一组组合能够控制一个舵翼5的转动，本实施例的舵机能够同时控制四个舵翼5的转动，有效地解决了传统舵机只能安装控制一个舵翼的问题。需要说明的是，舵机内集成几组上述组合，取决于舵机需要安装控制的舵翼数量。

基体31的两端分别与电机组件2的安装板22、测量组件4的安装座43可拆卸连接，在本实施例中，在安装座43、基体31前端面(与安装座43连接的端面)上相应的位置处分别开设有第二锥孔434、第四螺纹孔311，紧固螺钉穿过第二锥孔434、第四螺纹孔311将安装座43固定在基体31的前端面；在安装板22、基体31后端面(与安装板22连接的端面)上相应的位置处分别开设有第三锥孔224、第五螺纹孔312，紧固螺钉穿过第三锥孔224、第五螺纹孔312将安装板22固定在基体31的后端面。此外，基体31的后端面还开设了供电机输出轴212穿过的第二通孔313。需要说明的是，安装板22、安装座43与基体31可拆卸连接方式不局限于本实施例，还可以通过嵌扣、卡接、键接、销接等可拆卸方式进行连接。

在基体31中心开设有贯穿前、后端面的第二走线孔314，以方便微型飞行器电缆敷设，第二走线孔314与第一走线孔221相通且同轴，基体31后端面开设的第二通孔313位于第二走线孔314周侧。在基体31的前端面第二走线孔314周侧开设有相通的蜗杆凹槽315和斜齿轮凹槽316，且蜗杆凹槽315与第二通孔313相通，斜齿轮凹槽315未延伸至基体31的后端面，即斜齿轮凹槽315的深度小于基体31的高度(高度指前后端面的距离)，蜗杆32安装于蜗杆凹槽315内，斜齿轮34安装在斜齿轮凹槽316内，蜗杆凹槽315、斜齿轮凹槽316形状大小分别与蜗杆32、斜齿轮34相适配，蜗杆凹槽315、斜齿轮凹槽316的开设位置与电机21、齿轮42装置位置相适配，保证不影响电机21、涡杆32、斜齿轮34、齿轮42之间的传动。

蜗杆32通过第一轴承321、第二轴承322安装在蜗杆凹槽315内，第一轴承321安装在安装座43背面(与电位器41安装面相对的另一面)的第一轴承安装孔435内，第一轴承安装孔435与第二通孔313同轴设置，第二轴承322安装在第二通孔313内，蜗杆32的两个轴端分别与第一轴承321、第二轴承322相配合，以将蜗杆32支撑，使蜗杆32在蜗杆凹槽315内稳定可靠转动。第二通孔313内还设有第三轴承214，电机21的输出轴212与第三轴承214相配合，使输出轴212能够稳定可靠的转动。在本实施例中，输出轴212与蜗杆32是通过在相接的两轴端设置相适配的缺口、凸起可拆卸连接的，实现输出轴212将力矩传递给蜗杆32。

在基体31的侧壁上开设有用于安装传动轴33的第二安装孔317，第二安装孔317垂直于基体31的中心轴线，并垂直穿过斜齿轮凹槽316，斜齿轮凹槽316将第二安装孔317分割为两部分，分别是位于斜齿轮凹槽316外侧的外安装孔317a(即位于基体31侧壁与斜齿轮凹槽316之间)和位于斜齿轮凹槽316内侧的内安装孔317b(即位于斜齿轮凹槽316与第二走线孔314之间)，且外安装孔317a和内安装孔317b均与斜齿轮凹槽316相通。

传动轴33一端依次设有第四轴承331、斜齿轮34、第五轴承332，另一端与舵翼5连接，传动轴33通过第四轴承331、第五轴承332安装在基体31内，具体地，第四轴承331安装在内安装孔317b内，第五轴承332安装在外安装孔317a内，而斜齿轮34可拆卸安装在传动轴33上，并位于斜齿轮凹槽316内，与涡杆32垂直啮合，与齿轮42平行啮合。传动轴33与第四轴承331、第五轴承332相配合，将传动轴33支撑，使传动轴32能够随斜齿轮34稳定可靠地转动，进而带动舵翼5进行转动。在本实施例中，通过在斜齿轮34、传动轴33相应的位置处打孔，紧固螺钉穿过孔将斜齿轮34固定在传动轴33上，当然，在实际应用中，斜齿轮34的可拆卸安装方式并不局限于本实施例，还可以通过嵌扣、卡接、键接、销接等可拆卸方式进行安装。

在本实施例中，基体31为圆柱体形状，其上设有四个斜齿轮凹槽316、四个蜗杆凹槽315、四个第二安装孔317和四个第二通孔313，四个斜齿轮凹槽316在基体31前端面上形成一个“回”字型凹槽，蜗杆凹槽315位于“回”型凹槽四个角，并与位于后端面的四个第二通孔313同轴线相通，第二走线孔314位于“回”型凹槽中间小“口”中心。四个第二安装孔317均匀分布在基体31侧面，相邻的两个第二安装孔317夹角为90°。需要说明的是，“回”字型凹槽的大小设定要保证每组蜗杆、斜齿轮、齿轮传动互不影响，在不影响传动的条件下，使基体31体积尽可能小，以使整个舵机布局紧凑，减少整个舵机的体积。

舵舱壳1套设在依次连接的电机组件2、传动组件3、测量组件4上，通过传动组件3与舵舱壳1可拆卸连接，在舵舱壳1上开设有第三通孔11，第三通孔11的位置与传动组件3的第二安装孔317相对应，且第三通孔11的孔径不小于第二安装孔317的孔径，以便舵翼5穿过舵舱壳1与传动组件3的传动轴33连接。在本实施例中，在传动组件3的基体31侧壁上设有第六螺纹孔318，在舵舱壳1相应的位置开设有第四锥孔12，紧固螺钉穿过第四锥孔12、第六螺纹孔318将舵舱壳1与基体31可拆卸连接。需要说明的是，舵舱壳1与基体31的可拆卸连接方式并不局限于本实施例，还可以通过嵌扣、卡接、键接、销接等可拆卸方式进行连接。本实施例中，舵舱壳1呈圆筒形状，其长度不小于依次连接起来的电机组件2、传动组件3、测量组件4整体长度，使整个舵机呈长圆柱形，内部布局紧凑，体积小巧便携。

需要说明的是，当舵翼5可以折叠时，需在舵舱壳1、传动组件3、电机组件2相应的位置处开设凹槽，以便舵翼5无阻碍地实现折叠。具体地，传动组件3的基体31侧面开设有与第二安装孔317相通的第一凹槽319，第一凹槽319一直垂直向下延伸至基体31的后端面，在后端面上形成“U”型凹槽；相应地在电机组件2的安装板22上开设有第二凹槽225，第二凹槽225与基体后端面上的“U”型凹槽相适配；相应地在舵舱壳1上开设第三凹槽13，第三凹槽13与第三通孔11相通，位置与第一凹槽319、第二凹槽225相对应。第一凹槽319、第二凹槽225、第三凹槽13形状大小与舵翼5相适配，以保证不影响舵翼5折叠、不影响斜齿轮转动。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种微型飞行器舵机，其特征在于，所述微型飞行器舵机由舵舱壳(1)、安装在舵舱壳(1)内且依次连接的电机组件(2)、传动组件(3)和测量组件(4)以及与传动组件(3)连接的舵翼(5)组成；

电机组件(2)带动传动组件(3)转动，传动组件(3)带动舵翼(5)转动，测量组件(4)用于测量舵翼(5)的转动角度；

所述电机组件(2)包括电机(21)以及用于安装电机(21)的安装板(22)；

所述传动组件(3)包括基体(31)以及安装在基体(31)内的蜗杆(32)、传动轴(33)和斜齿轮(34)；

所述测量组件(4)包括安装座(43)以及安装在安装座(43)上的电位器(41)和齿轮(42)；

电机(21)通过输出轴(212)带动蜗杆(32)转动，蜗杆(32)带动斜齿轮(34)转动，斜齿轮(34)带动齿轮(42)、传动轴(33)转动，传动轴(33)带动舵翼(5)转动，齿轮(42)带动电位器(41)的转轴(411)转动；

所述蜗杆(32)与所述电机(21)的输出轴(212)连接；所述传动轴(33)的一端与斜齿轮(34)连接，另一端与所述舵翼(5)连接；所述斜齿轮(34)与蜗杆(32)垂直啮合、且与所述齿轮(42)平行啮合；

安装座(43)包括基座(431)和安装凸台(432)，基座(431)上设有第一通孔(433)，安装凸台(432)设在第一通孔(433)周侧并与基座(431)垂直连接，齿轮(42)位于第一通孔(433)上方并位于安装凸台(432)内侧，安装凸台(432)上开设有供转轴(411)穿过的凹口或者通孔。

2.根据权利要求1所述的微型飞行器舵机，其特征在于，所述电机(21)、蜗杆(32)、斜齿轮(34)、传动轴(33)、齿轮(42)、电位器(41)的数量均与所述舵翼(5)的数量相等。

3.根据权利要求1所述的微型飞行器舵机，其特征在于，所述基体(31)的前后两端分别与所述安装座(43)、安装板(22)连接。

4.根据权利要求1-3任一所述的微型飞行器舵机，其特征在于，所述安装板(22)的中心开设有第一走线孔(221)，在第一走线孔(221)的周侧开设有第一安装孔(222)；

所述电机(21)的一端设有用于电机定位的定位凸台(211)，定位凸台(211)与第一安装孔(222)相适配；电机(21)的输出轴(212)从定位凸台(211)穿出，并与所述蜗杆(32)连接。

5.根据权利要求4所述的微型飞行器舵机，其特征在于，所述齿轮(42)安装在所述电位器(41)的转轴(411)上，转轴(411)能够随齿轮(42)转动；

所述安装座(43)包括基座(431)和安装凸台(432)，基座(431)上开设有第一通孔(433)，安装凸台(432)设在第一通孔(433)周侧，并与基座(431)垂直连接；

齿轮(42)位于第一通孔(433)上方、且位于安装凸台(432)内侧，电位器(41)位于在安装凸台(432)外侧；

安装凸台(432)上开设有供转轴(411)穿过的槽口或者通孔。

6.根据权利要求5所述的微型飞行器舵机，其特征在于，所述基体(31)中心开设有贯穿基体(31)的前后端面的第二走线孔(314)；

基体(31)的前端面在第二走线孔(314)周侧开设有相通的蜗杆凹槽(315)和斜齿轮凹槽(316)，所述蜗杆(32)位于蜗杆凹槽(315)内，所述斜齿轮(34)位于斜齿轮凹槽(316)内，斜齿轮(34)与蜗杆(32)垂直啮合、且与齿轮(42)平行啮合；

基体(31)的后端面在第二走线孔(314)周侧开设有第二通孔(313)，第二通孔(313)与蜗杆凹槽(315)相通，所述电机(21)的输出轴(212)穿过第二通孔(313)与蜗杆(32)连接；

基体(31)的侧壁上开设有第二安装孔(317)，第二安装孔(317)垂直于基体(31)的中心轴线，并垂直穿过斜齿轮凹槽(316)，所述传动轴(33)的一端穿过第二安装孔(317)与斜齿轮(34)连接，另一端与所述舵翼(5)连接。

7.根据权利要求6所述的微型飞行器舵机，其特征在于，所述舵舱壳(1)套设在电机组件(2)、传动组件(3)、测量组件(4)上，传动组件(3)与舵舱壳(1)连接；

舵舱壳(1)上开设有第三通孔(11)，第三通孔(11)的位置与传动组件(3)的第二安装孔(317)相对应。

8.根据权利要求7所述的微型飞行器舵机，其特征在于，所述舵舱壳(1)、传动组件(3)、电机组件(2)均开设有凹槽，所述凹槽使所述舵翼(5)能够折叠。

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