CN111039222A - 一种用于动车车钩安装连接的六自由度设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于动车车钩安装连接的六自由度设备，包括由底部到顶部依次设置的底座、机体旋转机构、升降机构、左右移动机构、翻转机构、顶起机构、前后移动机构、载物台和安装夹具；机体旋转机构、升降机构、左右移动机构、翻转机构、顶起机构、前后移动机构能够完成六个自由度运动，各个机构采用分层布置，由下到上依次实现旋转、升降、左右移动、左右翻转、前后翻转、前后移动，且每个动作均独立完成，是便于广泛应用的动车车钩运送安装装置；本发明的用于动车车钩安装连接的六自由度设备，使用时能源消耗低，成本低，方便移动，占地面积小，当有动作不需要调节时，可以闲置，减少资源浪费。

Description

一种用于动车车钩安装连接的六自由度设备

技术领域

本发明涉及动车车钩安装设备技术领域，特别是涉及一种用于动车车钩安装连接的六自由度设备。

背景技术

车钩是动车组车辆之间重要的装置，它用来连接各车辆并使之保持一定距离，传递和缓和动车组在运行过程中以及调车过程中产生的纵向力和冲击力。由于其独特作用，使得它刚性较强，重量较大。按照牵引连接装置的连接方式，可分为自动车钩和非自动车钩，非自动车钩在安装时必须要由人来完成车辆的连接。其中，在连接过程中，车钩钩尾座与车辆的连接方式是要将车钩钩尾座的四个螺孔对接到处于另一车厢一空间内的四个螺栓上。这就为车钩的安装增加了难度，加之车钩笨重的机身，使得在人工完成对接时需要耗费大量的人力、时间。

由于人工完成车钩安装工作量大，效率极低，为此人们设计出各种拆装设备，提高效率。如申请号为CN201320167699.1中国专利公开了一种“机车车钩拆装升降车”，虽然为车钩的运送及安装提供了一定的方便，但其并不能完成对车钩的六自由度动作，完成车钩的安装还需要一定的工作量。

综上，提供一种用于动车车钩安装连接的六自由度设备是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于动车车钩安装连接的六自由度设备，以解决上述现有技术存在的问题，设备成本低，方便移动，可以完成车钩成功安装所需要的六个自由度动作，是便于广泛应用的动车车钩运送安装装置。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种用于动车车钩安装连接的六自由度设备，包括由底部到顶部依次设置的底座、机体旋转机构、升降机构、左右移动机构、翻转机构、顶起机构、前后移动机构、载物台和安装夹具；

所述升降机构通过所述机体旋转机构与所述底座转动连接，所述升降机构包括旋转台、支撑杆、升降台和第一双向螺旋丝杠，所述旋转台的顶部设置有两条直线导轨，两条直线导轨之间并列设置有两个连接板，所述连接板的两端设置有与所述直线导轨滚动连接的第一滚轮；所述支撑杆设置四根，四根所述支撑杆的顶端均与所述升降台铰接，四根所述支撑杆的底端分别铰接在两个所述连接板的端部；所述第一双向螺旋丝杠依次穿过两个所述连接板，且所述第一双向螺旋丝杠的两段螺纹段分别与两个所述连接板螺纹连接；

所述左右移动机构包括第一导向底座、第一导向柱、第一滑动轴承、第一丝杠、第一丝杠螺母和左右移动平台；所述第一导向底座设置于所述升降台的顶部，所述第一导向柱和所述第一丝杠横向设置于所述第一导向底座的顶部，所述左右移动平台通过所述第一滑动轴承与所述第一导向柱连接，所述左右移动平台通过所述第一丝杠螺母与所述第一丝杠连接，转动所述第一丝杠时所述第一丝杠螺母带动所述左右移动平台移动；

所述翻转机构包括蜗轮、蜗杆轴、翻转平台和第一支撑板，所述翻转平台与所述左右移动平台之间由所述第一支撑板支撑，所述蜗轮固定于所述翻转平台上，所述左右移动平台内设置有横向的蜗杆孔，所述蜗杆轴的一端伸入到所述蜗杆孔内，所述左右移动平台与所述蜗轮相对的位置还设置有配合孔，所述蜗杆轴的蜗杆齿凸出于所述配合孔并与所述蜗轮配合；转动所述蜗杆轴使所述蜗轮带动所述翻转平台翻转；

所述顶起机构包括顶起装置和翻转台，所述翻转台由第二支撑板支撑于所述翻转平台的顶端，所述第二支撑板的顶端与所述翻转台铰接，所述翻转平台的一端通过所述顶起装置与所述翻转台的一端连接；

所述前后移动机构包括第二导向底座、第二导向柱、第二滑动轴承、第二丝杠和第二丝杠螺母；所述第二导向底座设置于所述翻转台的顶部，所述第二导向柱和所述第二丝杠纵向设置于所述第二导向底座的顶部，所述载物台通过所述第二滑动轴承与所述第二导向柱连接，所述载物台通过所述第二丝杠螺母与所述第二丝杠连接，转动所述第二丝杠时所述第二丝杠螺母带动所述载物台移动；

所述安装夹具设置于所述载物台的顶部，用于固定车钩。

优选地，所述机体旋转机构包括保持架和滚珠，所述旋转台的底部设置有一圆台，所述滚珠嵌于设置有多个滚珠限位孔的环形保持架内，带有所述滚珠的保持架套设于所述圆台的外部，所述底座的顶部设置有一环形凹槽，带有所述保持架和所述滚珠的所述圆台安装于所述环形凹槽内；所述旋转台的一侧还设置有脚蹬。

优选地，所述升降台的底部相对设置有两个铰接板，两个所述铰接板分别与一条所述直线导轨相对，每个所述铰接板上铰接两个所述支撑杆，且与每个所述铰接板铰接的两个所述支撑杆以所述铰接板的横向中心线为中心对称设置。

优选地，所述第一双向螺旋丝杠通过第一轴承座支撑于所述旋转台的顶部，所述第一双向螺旋丝杠的尾端还连接有第一手动调节轮。

优选地，所述第一导向柱设置有两根，两根所述第一导向柱对称设置于所述第一丝杠的两侧，所述第一导向柱和所述第一丝杠通过轴承设置于所述升降台的顶部，所述第一丝杠的端部设置有第一手摇柄。

优选地，所述第一支撑板设置有两块，两个所述第一支撑板分别设置于所述左右移动平台的前后两端，两个所述第一支撑板的底端与所述左右移动平台连接，两个所述第一支撑板的顶端分别与所述翻转平台的前后两端铰接。

优选地，所述蜗杆轴的外端设置有第二手摇柄，所述蜗杆轴的杆体由设置于所述左右移动平台上的第二轴承座支撑。

优选地，所述顶起装置包括轨道壳、支撑架、连接杆、第二双向螺旋丝杠、铰接块和第二手动调节轮；所述支撑架相对设置有两个，两个支撑架的顶端铰接于所述铰接块的底部，所述铰接块与所述翻转台铰接，所述轨道壳的内部两侧分别设置有一直线轨道，两个所述支撑架的底端分别转动连接有一所述连接杆，所述连接杆的两端通过第二滚轮与两个所述直线轨道滚动连接，所述第二双向螺旋丝杠则依次穿过两个所述连接杆，所述第二双向螺旋丝杠的两段螺纹段分别与两个所述连接杆螺纹连接；所述第二手动调节轮设置于所述第二双向螺旋丝杠的端部。

优选地，所述翻转台的顶部还设置有一电机支架，所述电机支架上设置有电机，所述电机通过联轴器与所述第二丝杠连接。

优选地，所述第二导向柱设置有两根，两根所述第二导向柱对称设置于所述第二丝杠的两侧，所述第二导向柱和所述第二丝杠通过轴承设置于所述翻转台的顶部。

本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：

1、本发明提供的用于动车车钩安装连接的六自由度设备，可以完成车钩成功安装所需要的六个自由度动作，便于广泛应用的动车车钩运送安装装置；其中五个动作采用手动的驱动方式，仅有前后的移动采用步进电机控制，成本非常低，操作难度低，有着较小的能源消耗。

2、本发明提供的用于动车车钩安装连接的六自由度设备，实现各自由度的各个机构分层布置，占地面积很小。

3、本发明提供的用于动车车钩安装连接的六自由度设备，各个机构分别独立工作，互不干扰，当其中一个机构不需要使用时，可以闲置，并不占用资源。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中用于动车车钩安装连接的六自由度设备的立体结构图；

图2是本发明中机体旋转机构的爆炸视图；

图3是本发明中升降机构的立体结构图；

图4是本发明中左右移动机构的立体结构图；

图5是本发明中翻转机构的立体结构图；

图6是本发明中顶起机构的立体结构图；

图7是本发明中前后移动机构的立体结构图；

图中：1-底座；

2-机体旋转机构，21-保持架，22-滚珠，23-旋转台，24-环形凹槽，25-脚蹬；

3-升降机构，31-支撑杆，32-升降台，33-第一滚轮，34-直线导轨，35-连接板，36-第一双向螺旋丝杠，37-第一手动调节轮，38-铰接板，39-第一轴承座；

4-左右移动机构，41-第一导向底座，42-第一导向柱，43-第一滑动轴承，44-第一丝杠，45-第一丝杠螺母，46-左右移动平台，47-第一手摇柄；

5-翻转机构，51-蜗轮，52-蜗杆轴，53-翻转平台，54-第二轴承座，55-第二手摇柄，56-第一支撑板，57-蜗杆孔，58-配合孔；

6-顶起机构，61-轨道壳，62-直线轨道，63-第二滚轮，64-支撑架，65-连接杆，66-第二双向螺旋丝杠，67-第二手动调节轮，68-翻转台，69-第二支撑板，70-铰接块；

7-前后移动机构，71-第二导向底座，72-第二导向柱，73-第二滑动轴承，74-第二丝杠，75-第二丝杠螺母，76-电机，77-电机支架，78-联轴器，79-载物台；

8-安装夹具。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种用于动车车钩安装连接的六自由度设备，以解决现有技术存在的问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本实施例中的用于动车车钩安装连接的六自由度设备，如图1所示，包括包括由底部到顶部依次设置的底座1、机体旋转机构2、升降机构3、左右移动机构4、翻转机构5、顶起机构6、前后移动机构7、载物台79和安装夹具8；安装夹具8设置于载物台79的顶部，用于固定车钩；

如图2所示，机体旋转机构2包括保持架21和滚珠22，旋转台23的底部设置有一圆台，滚珠22嵌于设置有多个滚珠限位孔的环形保持架21内，带有滚珠22的保持架21套设于圆台的外部，底座1的顶部设置有一环形凹槽24，带有保持架21和滚珠22的圆台安装于环形凹槽24内；旋转台23的一侧还焊有脚蹬25；机体旋转机构2的旋转原理为摩擦滚珠原理，滚珠22安装在保持架21内，与环形凹槽24的内壁滚动连接，工人在进行调整时通过对脚蹬25施力完成旋转动作。

升降机构3通过机体旋转机构2与底座1转动连接，如图3所示，升降机构3包括旋转台23、支撑杆31、升降台32和第一双向螺旋丝杠36，旋转台23的顶部设置有两条直线导轨34，两条直线导轨34之间并列设置有两个连接板35，连接板35的两端设置有与直线导轨34滚动连接的第一滚轮33；支撑杆31设置四根，四根支撑杆31的顶端均与升降台32铰接，四根支撑杆31的底端分别铰接在两个连接板35的端部；第一双向螺旋丝杠36依次穿过两个连接板35，且第一双向螺旋丝杠36的两段螺纹段分别与两个连接板35螺纹连接；第一双向螺旋丝杠36的杠体则通过其两端的第一轴承座39支撑于旋转台23的顶部；第一双向螺旋丝杠36的尾端还连接有第一手动调节轮37。人工借助第一手动调节轮37来控制第一双向螺旋丝杠36的旋转运动，转化为第一滚轮33直线运动，且为第一滚轮33间沿导轨的相对运动，第一滚轮33相对运动带动相对的支撑杆31并拢或相离，进而实现了对升降台32的顶起与下落，从而完成了机体的升降。

于本具体实施例中，升降台32的底部相对焊接有两个铰接板38，两个铰接板38分别与一条直线导轨34相对，每个铰接板38上铰接两个支撑杆31，且与每个铰接板38铰接的两个支撑杆31以铰接板38的横向中心线为中心对称设置。

如图4所示，左右移动机构4包括第一导向底座41、第一导向柱42、第一滑动轴承43、第一丝杠44、第一丝杠螺母45和左右移动平台46；第一导向底座41设置于升降台32的顶部，第一导向柱42和第一丝杠44横向设置于第一导向底座41的顶部，且第一导向柱42设置有两根，两根第一导向柱42对称设置于第一丝杠44的两侧，第一导向柱42和第一丝杠44均通过轴承设置于升降台32的顶部；左右移动平台46通过第一滑动轴承43与第一导向柱42连接，左右移动平台46通过第一丝杠螺母45与第一丝杠44连接，第一丝杠44的端部设置有第一手摇柄47，通过第一手摇柄47转动第一丝杠44，第一丝杠螺母45产生位移，带动左右移动平台46移动。

如图5所示，翻转机构5包括蜗轮51、蜗杆轴52、翻转平台53和第一支撑板56，翻转平台53与左右移动平台46之间由第一支撑板56支撑，蜗轮51固定于翻转平台53上，左右移动平台46内设置有横向的蜗杆孔57，蜗杆轴52的一端伸入到蜗杆孔57内，左右移动平台46与蜗轮51相对的位置还设置有配合孔58，蜗杆轴52的蜗杆齿凸出于配合孔58并与蜗轮51配合；蜗杆轴52的外端设置有第二手摇柄55，蜗杆轴52的杆体由设置于左右移动平台46上的第二轴承座54支撑，转动蜗杆轴52使蜗轮51带动翻转平台53翻转。

于本具体实施例中，第一支撑板56设置有两个，两个第一支撑板56分别设置于左右移动平台46的前后两端，两个第一支撑板56的底端与左右移动平台46连接，两个第一支撑板56的顶端分别与翻转平台53的前后两端铰接，第一支撑板56与翻转平台53铰接处的铰接轴的轴心与翻转平台53的纵向中心线平行；两个第一支撑板56既能够支撑左右移动平台46顶部的翻转平台53又能保证翻转平台53以铰接轴的轴心为中心进行翻转。

如图6所示，顶起机构6包括顶起装置和翻转台68，翻转台68由第二支撑板69支撑于翻转平台53的顶端，第二支撑板69的顶端与翻转台68铰接，翻转平台53的一端通过顶起装置与翻转台68的一端连接；具体地，第二支撑板69设置有两个，两个第二支撑板69底端连接于翻转平台53的左右两侧，顶端铰接于翻转台68的左右两侧，第二支撑板69与翻转台68铰接处的铰接轴的轴心与翻转台68的横向中心线平行。如图6所示，顶起装置包括轨道壳61、支撑架64、连接杆65、第二双向螺旋丝杠66、铰接块70和第二手动调节轮67；支撑架64相对设置有两个，两个支撑架64的顶端铰接于铰接块70的底部，铰接块70与翻转台68铰接，轨道壳61的内部两侧分别设置有一直线轨道62，两个支撑架64的底端分别转动连接有一连接杆65，连接杆65的两端通过第二滚轮63与两个直线轨道62滚动连接，第二双向螺旋丝杠66则依次穿过两个连接杆65，第二双向螺旋丝杠66的两段螺纹段分别与两个连接杆65螺纹连接；第二手动调节轮67设置于第二双向螺旋丝杠66的端部，人工借助第二手动调节轮67来控制第二双向螺旋丝杠66的旋转运动，转化为第二滚轮63直线运动，且为第二滚轮63间沿导轨的相对运动。通过这样的相对运动，实现了对翻转台68一端的顶起与下落，从而完成了平台前后的翻转。

如图7所示，前后移动机构7包括第二导向底座71、第二导向柱72、第二滑动轴承73、第二丝杠74和第二丝杠螺母75；第二导向底座71设置于翻转台68的顶部，第二导向柱72和第二丝杠74纵向设置于第二导向底座71的顶部，且第二导向柱72设置有两根，两根第二导向柱72对称设置于第二丝杠74的两侧，第二导向柱72和第二丝杠74通过轴承设置于翻转台68的顶部；载物台79通过第二滑动轴承73与第二导向柱72连接，载物台79通过第二丝杠螺母75与第二丝杠74连接；翻转台68的顶部还设置有一电机支架77，电机支架77上设置有电机76，电机76通过联轴器78与第二丝杠74连接；电机76启动时，带动第二丝杠74转动，转动第二丝杠74，第二丝杠螺母75带动载物台79前后移动，利用夹具将车钩固定，从而将车钩送入对接地点。

本发明提供的用于动车车钩安装连接的六自由度设备，通过机体旋转机构、升降机构、左右移动机构、翻转机构、顶起机构、前后移动机构完成六个自由度运动，每个动作均独立完成；各个机构采用分层布置，由下到上依次实现旋转、升降、左右移动、左右翻转、前后翻转、前后移动。设备设有底座，与运送小车相连接，运送到对接地点。机身前后的移动动作行程较长，用电机控制，考虑到其他动作的运动幅度不大，甚至有时不需要调整，全部采用手动调节。本发明额六自由度设备使用时能源消耗低，成本低，方便移动，占地面积小，当有动作不需要调节时，可以闲置，并不占用资源。

本发明应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种用于动车车钩安装连接的六自由度设备，其特征在于：包括由底部到顶部依次设置的底座、机体旋转机构、升降机构、左右移动机构、翻转机构、顶起机构、前后移动机构、载物台和安装夹具；

所述升降机构通过所述机体旋转机构与所述底座转动连接，所述升降机构包括旋转台、支撑杆、升降台和第一双向螺旋丝杠，所述旋转台的顶部设置有两条直线导轨，两条直线导轨之间并列设置有两个连接板，所述连接板的两端设置有与所述直线导轨滚动连接的第一滚轮；所述支撑杆设置四根，四根所述支撑杆的顶端均与所述升降台铰接，四根所述支撑杆的底端分别铰接在两个所述连接板的端部；所述第一双向螺旋丝杠依次穿过两个所述连接板，且所述第一双向螺旋丝杠的两段螺纹段分别与两个所述连接板螺纹连接；

所述左右移动机构包括第一导向底座、第一导向柱、第一滑动轴承、第一丝杠、第一丝杠螺母和左右移动平台；所述第一导向底座设置于所述升降台的顶部，所述第一导向柱和所述第一丝杠横向设置于所述第一导向底座的顶部，所述左右移动平台通过所述第一滑动轴承与所述第一导向柱连接，所述左右移动平台通过所述第一丝杠螺母与所述第一丝杠连接，转动所述第一丝杠时所述第一丝杠螺母带动所述左右移动平台移动；

所述翻转机构包括蜗轮、蜗杆轴、翻转平台和第一支撑板，所述翻转平台与所述左右移动平台之间由所述第一支撑板支撑，所述蜗轮固定于所述翻转平台上，所述左右移动平台内设置有横向的蜗杆孔，所述蜗杆轴的一端伸入到所述蜗杆孔内，所述左右移动平台与所述蜗轮相对的位置还设置有配合孔，所述蜗杆轴的蜗杆齿凸出于所述配合孔并与所述蜗轮配合；转动所述蜗杆轴使所述蜗轮带动所述翻转平台翻转；

所述顶起机构包括顶起装置和翻转台，所述翻转台由第二支撑板支撑于所述翻转平台的顶端，所述第二支撑板的顶端与所述翻转台铰接，所述翻转平台的一端通过所述顶起装置与所述翻转台的一端连接；

所述前后移动机构包括第二导向底座、第二导向柱、第二滑动轴承、第二丝杠和第二丝杠螺母；所述第二导向底座设置于所述翻转台的顶部，所述第二导向柱和所述第二丝杠纵向设置于所述第二导向底座的顶部，所述载物台通过所述第二滑动轴承与所述第二导向柱连接，所述载物台通过所述第二丝杠螺母与所述第二丝杠连接，转动所述第二丝杠时所述第二丝杠螺母带动所述载物台移动；

所述安装夹具设置于所述载物台的顶部，用于固定车钩。

2.根据权利要求1所述的用于动车车钩安装连接的六自由度设备，其特征在于：所述机体旋转机构包括保持架和滚珠，所述旋转台的底部设置有一圆台，所述滚珠嵌于设置有多个滚珠限位孔的环形保持架内，带有所述滚珠的保持架套设于所述圆台的外部，所述底座的顶部设置有一环形凹槽，带有所述保持架和所述滚珠的所述圆台安装于所述环形凹槽内；所述旋转台的一侧还设置有脚蹬。

3.根据权利要求1所述的用于动车车钩安装连接的六自由度设备，其特征在于：所述升降台的底部相对设置有两个铰接板，两个所述铰接板分别与一条所述直线导轨相对，每个所述铰接板上铰接两个所述支撑杆，且与每个所述铰接板铰接的两个所述支撑杆以所述铰接板的横向中心线为中心对称设置。

4.根据权利要求1所述的用于动车车钩安装连接的六自由度设备，其特征在于：所述第一双向螺旋丝杠通过第一轴承座支撑于所述旋转台的顶部，所述第一双向螺旋丝杠的尾端还连接有第一手动调节轮。

5.根据权利要求1所述的用于动车车钩安装连接的六自由度设备，其特征在于：所述第一导向柱设置有两根，两根所述第一导向柱对称设置于所述第一丝杠的两侧，所述第一导向柱和所述第一丝杠通过轴承设置于所述升降台的顶部，所述第一丝杠的端部设置有第一手摇柄。

6.根据权利要求1所述的用于动车车钩安装连接的六自由度设备，其特征在于：所述第一支撑板设置有两块，两个所述第一支撑板分别设置于所述左右移动平台的前后两端，两个所述第一支撑板的底端与所述左右移动平台连接，两个所述第一支撑板的顶端分别与所述翻转平台的前后两端铰接。

7.根据权利要求1所述的用于动车车钩安装连接的六自由度设备，其特征在于：所述蜗杆轴的外端设置有第二手摇柄，所述蜗杆轴的杆体由设置于所述左右移动平台上的第二轴承座支撑。

8.根据权利要求1所述的用于动车车钩安装连接的六自由度设备，其特征在于：所述顶起装置包括轨道壳、支撑架、连接杆、第二双向螺旋丝杠、铰接块和第二手动调节轮；所述支撑架相对设置有两个，两个支撑架的顶端铰接于所述铰接块的底部，所述铰接块与所述翻转台铰接，所述轨道壳的内部两侧分别设置有一直线轨道，两个所述支撑架的底端分别转动连接有一所述连接杆，所述连接杆的两端通过第二滚轮与两个所述直线轨道滚动连接，所述第二双向螺旋丝杠则依次穿过两个所述连接杆，所述第二双向螺旋丝杠的两段螺纹段分别与两个所述连接杆螺纹连接；所述第二手动调节轮设置于所述第二双向螺旋丝杠的端部。

9.根据权利要求1所述的用于动车车钩安装连接的六自由度设备，其特征在于：所述翻转台的顶部还设置有一电机支架，所述电机支架上设置有电机，所述电机通过联轴器与所述第二丝杠连接。

10.根据权利要求1所述的用于动车车钩安装连接的六自由度设备，其特征在于：所述第二导向柱设置有两根，两根所述第二导向柱对称设置于所述第二丝杠的两侧，所述第二导向柱和所述第二丝杠通过轴承设置于所述翻转台的顶部。

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