CN112097992A - 双隔离膜片式卫生型自检定压力传感器 - Google Patents

Abstract

双隔离膜片式卫生型自检定压力传感器，包括压力传感器本体、蓄电池、电源开关、充电插座、短信模块；还具有时间电路、压力校准电路、报警电路和气压装置；蓄电池、电源开关、充电插座、短信模块、时间电路、报警电路、压力校准电路安装在元件盒内，并和电磁阀、压力传感器本体之间电性连接；气压装置包括罐体、加气嘴、电磁阀，加气嘴安装在罐体上，第一只电磁阀进气管和罐体安装在一起；压力传感器本体的进气管侧端有三通管，三通管的另外两端和两只电磁阀的排气管分别安装在一起，罐体安装在传感器本体侧；本发明当传感器本体自身出现问题检测的基准压力不准确时，短信模块能发送短信，保证了压力检测正确性及经压力控制的生产设备正常工作。

Description

双隔离膜片式卫生型自检定压力传感器

技术领域

本发明涉及压力传感器技术领域，特别是一种双隔离膜片式卫生型自检定压力传感器。

背景技术

双隔离膜片式卫生型压力传感器是一种零点和满量程输出可以准确调校的压力变送器，广泛应用于食品、制药、酿酒、发酵等行业工业过程现场压力测量和控制中。双隔离膜片式卫生型压力传感器主要结构包括壳体和内部的双膜片及力敏电阻等，应用中，生产设备压力监测点位输出的气压或液体压力经压力传感器的壳体进气管输入，压力经双膜片作用于力敏电阻的应变片，进而力敏电阻在不同气体或液体压力下，输出不同的电压电流信号到和传感器相连的显示部件、或控制部件，压力越大、电流电压信号越高，压力越低、电流电压信号越低。

双隔离膜片式卫生型压力传感器在实际应用中，其内部的膜片如果质量不好(或者长时间检测超高压力气体或液体等)，在压力长期作用下会产生不可逆形变，造成其和压力传感器内的导压介质之间密封不好，或者和压力传感器内部的气体通道密封不好，导致气压或液压的作用力不能有效传递给力敏电阻，这样会对压力检测的结果带来不可避免的影响，进而对压力显示以及经压力控制的生产设备工作带来影响。基于上述，提供一种能自动进行工作性能检测的双隔离膜片式卫生型压力传感器显得尤为必要。

发明内容

为了克服现有的双隔离膜片式卫生型压力传感器在实际应用中，因不具有自检测功能，当内部的膜片产生不可逆形变，其和压力传感器导压介质之间密封不好，或者和压力传感器内部气体通道密封不好，导致气压或液压的作用力不能有效传递给力敏电阻，会对压力检测的结果带来不可避免的影响，进而对压力显示以及经压力控制的生产设备工作带来影响的弊端，本发明提供了根据需要可每间隔一定时间能对自身基于压力的检测数据进行校订检测，当自身内部机件出现问题导致检测的基准压力不准确时，能通过短信方式提示使用者进行维护或更换，保证了压力检测数据正确性及经压力控制的设备正常工作的双隔离膜片式卫生型自检定压力传感器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

双隔离膜片式卫生型自检定压力传感器，包括双隔离膜片式卫生型压力传感器本体、蓄电池、电源开关、充电插座、短信模块；其特征在于还具有时间电路、压力校准电路、报警电路和气压装置；所述蓄电池、电源开关、充电插座、短信模块、时间电路、报警电路、压力校准电路安装在元件盒内；所述气压装置包括罐体、加气嘴、电磁阀，加气嘴安装在罐体上，电磁阀有两只，第一只电磁阀进气管和罐体安装在一起；所述压力传感器本体的进气管侧端有三通管，三通管的另外两端和两只电磁阀的排气管分别安装在一起，罐体安装在传感器本体侧；所述蓄电池两极和时间电路、报警电路电源输入两端分别电性连接；所述时间电路的电源输出两端和压力校准电路电源输入两端分别电性连接；所述压力校准电路的电源输出两端和短信模块电源输入两端分别电性连接，时间电路的控制电源端和两只电磁阀的电源输入两端分别电性连接；所述传感器本体的信号输入线、传感器本体的力敏电阻、传感器本体的信号输出线和时间电路的控制信号端分别电性连接；所述传感器本体的信号输出线一端和压力校准电路的信号输入端电性连接。

进一步地，所述短信模块是短信报警模块。

进一步地，所述时间电路包括时控开关和继电器，其间经电路板布线连接，时控开关是微电脑时控开关；时控开关的电源输出两端分别和三只继电器的电源输入两端连接，时控开关的正极电源输入端和第二只继电器控制电源输入端连接。

进一步地，所述压力校准电路包括微功耗三端电压监测器、可调电阻、继电器、NPN三极管、电阻，其间经电路板布线连接，两只可调电阻一端连接，两只可调电阻另一端和两只微功耗三端电压监测器的正极电源输入端分别连接，两只微功耗三端电压监测器的正极电源输出端和两只电阻一端连接，两只电阻另一端和两只NPN三极管基极分别连接，两只NPN三极管集电极和两只继电器负极电源输入端分别连接，两只继电器常开触点端连接，两只微功耗三端电压监测器的负极电源输入端和两只NPN三极管发射极连接，两只继电器控制电源输入端连接。

进一步地，所述报警电路包括压力开关、电阻和发光二极管，其间经导线连接，压力开关安装在罐体的上端一侧，压力开关一端和电阻一端连接，电阻另一端和发光二极管正极连接。

进一步地，所述第一只电磁阀内部阀芯是常闭式结构，第二只电磁阀内部阀芯是常开式结构。

本发明有益效果是：本发明使用中，时控开关会在使用者设定的时间段，输出电源进入压力校准电路的电源输入端，并同时关闭传感器本体的进气通道，经罐体为传感器本体内输入恒压、压缩空气，对传感器本体的检测性能进行测定。检测中，在压力校准电路，以及罐体输出的气体压力作用下，如果传感器本体的性能良好、其内部的力敏电阻输出的电压在正确的范围不过高或过低时，短信模块不发送信号。当传感器本体自身内部机件出现问题导致检测的基准压力不准确时，短信模块能发送短信，提示使用者进行维护或更换，保证了压力检测数据正确性及经压力控制的生产设备正常工作。基于上述，本发明具有好的应用前景。

附图说明

以下结合附图和实施例将本发明做进一步说明。

图1是本发明结构示意图。

图2是本发明电路图。

具体实施方式

图1中所示，双隔离膜片式卫生型自检定压力传感器，包括双隔离膜片式卫生型压力传感器本体1、蓄电池2、电源开关3、充电插座4、短信模块5；还具有时间电路6、压力校准电路7和报警电路8、气压装置9；所述蓄电池2、电源开关3、充电插座4、短信模块5、时间电路6、压力校准电路7和报警电路8安装在元件盒10内；所述气压装置9包括柱形密封罐体91、加气嘴92、电磁阀93，罐体91的上端和下端各有一个内螺纹开孔，加气嘴92通过其进气管外螺纹旋入罐体91上端开孔的内螺纹内、并经螺母固定安装在罐体91上，电磁阀93有两只，第一只电磁阀93一端内的进气管通过外螺纹旋入罐体91下端开孔的内螺纹内、并经螺母固定安装在罐体91左下端，罐体的上端右后侧安装有一只气压表94；所述压力传感器本体1的进气管侧端横向焊接有一只和其内部相通的横管101，横管101的右侧端经螺纹安装有一只三通管102，三通管102的另外两端和两只电磁阀93的排气管经螺纹连接，罐体91安装在传感器本体1的右下外侧端支撑板102上，元件盒10安装在罐体91前下部。

图1、2所示，双隔离膜片式卫生型压力传感器本体T具有一根电压信号输入线X、和传感器本体内的力敏电阻T一端连接，还具有一根信号输出线C、和力敏电阻T的另一端连接。蓄电池G是型号12V/5Ah的锂蓄电池，电源开关K是拨动电源开关，充电插座CZ是同轴电源插座，电源开关K的拨动手柄，充电插座CZ的插孔位于元件盒前端两个开孔外。短信模块A3是型号GSM DTU SIM800C的短信报警模块成品，短信报警模块成品A3具有两个电源输入端1及2脚，八路信号输入端口3-10脚，每路信号输入端口输入低电平信号后，短信报警模块成品A3会经无线移动网络发送一条短信，短信报警模块成品A3内可储存不同内容短信(本实施例管理人员通过短信报警模块成品自身功能预先编辑一条短信，内容是“传感器有异常”等，其中一路信号输入端口被触发后，短信报警模块成品A3可自动发送短信，最多可同时为三个电话号码发送短信，短信模块A3的负极电源输入端2脚和其中一个触发信号输入端口3脚连接。时间电路包括时控开关A和继电器K1及K2、K4，其间经电路板布线连接，时控开关A是型号KG316T的微电脑时控开关成品，微电脑时控开关成品A具有液晶显示屏，以及七个取消/恢复、校时、校分、校星期、自动/手动、定时、时钟按键，还具有两个电源输入端1及2脚，两个电源输出端3及4脚，实际应用中，使用者分别操作七只按键，结合显示屏显示的数字，可设定两个电源输出端3及4脚输出电源的时间，微电脑时控开关成品A内部电路具有记忆功能，只要不进行二次手动设置调节，外部电源停电也不会导致上次内部设定的时间程序改变；时控开关A的电源输出两端3及4脚分别和三只继电器K1及K2、K4的电源输入两端连接，时控开关A的正极电源输入端1脚和第二只继电器K2控制电源输入端连接。压力校准电路包括型号AN051A的微功耗三端电压监测器A1及A2、可调电阻RP1及RP2、继电器K3及K5、NPN三极管Q及Q1、电阻R及R1，其间经电路板布线连接，两只可调电阻RP1及RP2一端连接，两只可调电阻RP1及RP2另一端和两只微功耗三端电压监测器A1及A2的正极电源输入端2脚分别连接，两只微功耗三端电压监测器A1及A2的正极电源输出端1脚和两只电阻R及R1一端连接，两只电阻R及R1另一端和两只NPN三极管Q及Q1基极分别连接，两只NPN三极管Q及Q1集电极和两只继电器K3及K5负极电源输入端分别连接，两只继电器K3及K5常开触点端连接，两只微功耗三端电压监测器A1及A2的负极电源输入端3脚和两只NPN三极管Q及Q1发射极连接，两只继电器K3及K5控制电源输入端连接。报警电路包括压力开关ST、电阻R和发光二极管VL(发光面位于元件盒前端第三个开孔外)，其间经导线连接，罐体91的上端右部有个内螺纹开孔，压力开关ST通过其进气管外螺纹旋入开孔的内螺纹内安装在罐体91的上端外部、且进气管和罐体91内相通；压力开关ST一端和电阻R一端连接，电阻R另一端和发光二极管VL正极连接。第一只电磁阀DC内部阀芯是常闭式结构，第二只电磁阀DC1内部阀芯是常开式结构。

图2所示，蓄电池G两极和充电插座CZ两个接线端分别经导线连接(平时蓄电池G无电时，可将外部12V电源充电器的充电插头插入充电插座CZ内，为蓄电池G充电)，蓄电池G正极和电源开关K一端经导线连接，电源开关K另一端、蓄电池G负极和时间电路电源输入两端时控开关A的1及2脚、报警电路电源输入两端压力开关ST另一端及发光二极管VL负极分别经导线连接；所述时间电路的电源输出两端时控开关A的3及4脚和压力校准电路电源输入两端继电器K3控制电源输入端及负极电源输入端分别经导线连接。所述压力校准电路的电源输出两端继电器K3常闭触点端、继电器K5常开触点端及负极电源输入端和短信模块A3的电源输入两端1及2脚分别经导线连接，时间电路的控制电源端时控开关A的3及4脚和两只电磁阀DC、DC1的电源输入两端分别经导线连接；所述传感器本体的信号输入线X分为两段，第一段和时间电路的继电器K1控制触点端及传感器本体的信号电源正极分别连接，第二段和继电器K1常闭触点端、继电器K2常开触点端、传感器本体的力敏电阻T一端分别连接；所述传感器本体的信号输出线C分为两段，第一段分别连接在传感器本体的力敏电阻T另一端和继电器K4常闭触点端之间，第二段连接在继电器K4控制电源输入端和传感器本体外部的显示或生产设备的控制系统信号输入端之间。所述传感器本体的信号输出线C第一段和压力校准电路的信号输入端可调电阻RP1、RP2一端经导线连接。

图1、2所示，打开电源开关K后，蓄电池G输出的电源会进入报警电路、时间电路的电源输入两端，于是，上述电路处于得电工作状态。报警电路中，当罐体91内(罐体91内经加气嘴92加入有0.1Mpa左右的空气，加入气体时结合气压表94进行加气，当罐体91内压缩空气达到0.1Mpa时停止加气)气体压力在0.1Mpa左右时，气压开关ST内部触点处于开路状态，那么发光二极管VL也就不会得电发光，提示使用者此刻罐体91内压力足够不需要加气。当罐体内91内气体压力在0.1Mpa以下时，气压开关ST内部触点处于闭合状态，那么12V电源正极会经电阻R降压限流进入发光二极管VL正极电源输入端，于是，发光二极管VL得电发光直观提示使用者罐体91内压力不足需要加气了。

图1、2所示，时间电路得电工作后，时控开关A的3及4脚没有输出电源时，传感器本体外部输入的信号电源经信号输入线X第一段、继电器K1控制触点端及常闭触点端进入信号输入线X第二段，再经继电器K2常开触点端进入传感器本体内部的力敏电阻T一端，然后再经力敏电阻T另一端的第一段信号输出线C、继电器K4控制触点端及常闭触点端、第二段信号输出线C输出到外部的显示器或者生产设备的控制系统信号输入端，不对平时传感器本体的正常使用带来影响。时控开关A得电后，时控开关A在其内部电路及技术人员设定的3及4脚输出电源时间作用下，会每间隔6天输出10秒钟(时间可调)时间电源进入两只电磁阀DC、DC1电源输入两端，以及继电器K1、K2、K4电源输入两端(同时进入压力校准电路的电源输入两端)，于是第一只电磁阀DC得电工作阀芯打开、第二只电磁阀DC1得电工作其内部阀芯关闭，继电器K1得电吸合其控制触点端和常闭触点端开路，继电器K2得电吸合其控制触点端和常开触点端闭合、继电器K4得电吸合其控制触点端和常闭触点端开路。继电器K1得电后断开传感器本体的信号输入线X第一段和传感器本体的力敏电阻T一端，继电器K4得电后断开传感器本体的信号输出线C第二段和力敏电阻T的另一端之间，这样，力敏电阻外部第一段信号输入线输入的信号电源不再进入力敏电阻T一端，力敏电阻T另一端输出的信号电压也不再进入和力敏电阻T另一端相连的显示器及或者生产设备的控制系统信号输入端，保证了后续压力校准电路正常工作，且后续检测输出的电压信号不对和力敏电阻T另一端相连的显示器或者生产设备的控制系统信号输入端工作造成干扰(时控开关A的3及4脚输出电源检测的10秒钟时间为非工作时间段，经传感器本体控制的生产设备处于停机状态)。继电器K2得电吸合其控制触点端和常开触点端闭合后，12V电源正极会经继电器K2控制电源输入端、常开触点端进入力敏电阻T一端(继电器K2控制电源输入端和蓄电池G正极连通)，力敏电阻T另一端(第一段信号输出线C和压力校准电路的可调电阻RP、RP1一端常通)输出的信号电压进入压力校准电路的可调电阻RP、PR1另一端，于是，压力校准电路处于得电工作状态后，可调电阻RP、RP1一端被输入信号电源(时控开关A的3及4脚输出10秒钟的电源时间内，压力校准电路处于得电工作状态)。电磁阀DC1得电阀芯关闭后，汇关闭传感器本体的进气通道，同时电磁阀DC得电内部阀芯打开后，罐体91内的压缩空气会进入传感器本体内的气体通道，其压力作用于传感器本体内的力敏电阻T应变片(本发明在经压力传感器本体控制的生产设备非工作时间段进行检测，由于经压力传感器本体控制的生产设备之前没有工作，那么生产设备和压力传感器本体气体通道进气管相连的压力管、内部没有压力气体或液体进入气体通道内，因此此刻进入气体通道管内的空气压力和罐体91内压缩空气压力相等)。

图1、2所示，时控开关输出10秒钟电源时间内，以及罐体内压缩空气进入传感器本体的气体通道时间内，由于罐体内压缩空气压力恒定(每测试五次后加入一次气体保持罐体91内合适气压)，当传感器本体内部膜片等性能量良好，压缩空气作用于力敏电阻T应变片后输出的信号电压(12V电源正经从力敏电阻T一端输入、另一端输出，压力经双膜片作用于力敏电阻的应变片，在压力作用下，力敏电阻输出端输出的电压信号会发生改变)在设定的范围时(比如5V)，此刻输入至三端电压检测器A1的2脚信号电压经可调电阻RP1降压限流后低于三端电压监测器A1的4.75V阈值电压，这样，三端电压监测器A1的1脚无输出，短信模块A3不会得电工作。当传感器本体内部膜片等性能量良好，压缩空气作用于力敏电阻T应变片后输出的信号电压在设定的范围时(比如5V)，此刻输入至三端电压检测器A2的2脚信号电压经可调电阻RP2降压限流后略高于三端电压监测器A2的4.75V阈值电压，这样，三端电压监测器A2的1脚会输出高电平经电阻R1降压限流进入NPN三极管Q1的基极，NPN三极管Q1导通集电极输出低电平进入继电器K3负极电源输入端，继电器K3得电吸和其控制触点端和常闭触点端开路，短信模块A3不会得电工作。当传感器本体内部膜片等部件因各种原因性能不好，在罐体内输入恒定气压，作用于力敏电阻T应变片后输出的电压不再处于设定的范围时(比如高于5V)，此刻输入至三端电压检测器A1的2脚信号电压经可调电阻RP1降压限流后高于三端电压监测器A1的4.75V阈值电压，这样，三端电压监测器A1的1脚会输出高电平经电阻R降压限流进入NPN三极管Q的基极，NPN三极管Q导通集电极输出低电平进入继电器K5负极电源输入端，继电器K5得电吸合其控制触点端和常开触点端闭合，于是，短信模块A3得电工作(1脚得电)。当传感器本体内部膜片等部件因各种原因性能不好，在罐体内输入的恒定气压，作用于力敏电阻T应变片后输出的电压不再处于设定的范围时(比如低于5V)，此刻输入至三端电压检测器A2的2脚信号电压经可调电阻RP2降压限流后低于三端电压监测器A2的4.75V阈值电压，这样，三端电压监测器A2的1脚不再输出高电平，继电器K3失电控制触点端和常闭触点端闭合，于是，短信模块A3得电工作(1脚得电)。短信模块A3得电工作后在其内部电路作用下，会将预先储存的一条短信发送出去，和短信模块A3建立连接的使用者接收到短信后，就能直观第一时间知晓传感器本体出现了故障，就可第一时间就可进行更换或维护，防止对显示设备及生产设备的工作带来影响。当时控开关A的3及4脚输出10秒电源后，继电器K1、K2、K4均失电不再吸合，那么压力校准电路、短信电路都会失电不再工作，恢复传感器本体外部输入的电源信号经力敏电阻T一端输入及另一端输出后，进入和传感器本体力敏电阻另一端相连的显示设备或生产设备的控制系统，显示设备或生产设备恢复正常工作(后续生产或显示设备得电工作后的前提下)。

图1、2所示，本发明生产时，技术人员需要对可调电阻RP1、RP2的电阻值进行设定，具体操作时，暂时设定时控开关A的3及4脚一直输出电源，然后在罐体91内气体0.1MPa基础上，分别调节可调电阻RP1、RP2的电阻值，当刚好分别调节可调电阻RP1、RP2的电阻值、继电器K3及K5分别得电吸合后，技术人员分别将可调电阻RP1、RP2的电阻值略微回调，继电器K3及K5分别失电后，可调电阻RP1、RP2的电阻值就调节到需要的阻值。后续实际应用中，传感器本体出现问题、力敏电阻输出电压或高或低时，短信模块就会发送短信。可调电阻RP1、RP2阻值测定后，恢复设置时控开关A的3及4脚输出电源的时间(具体时间，使用者可进行选择调节，保证非工作时间进行传感器本体的性能检测)。可调电阻RP1、RP2阻值确定后用万用表分别测试电阻值，后续生产可将可调电阻RP1、RP2的电阻值预先调节到位，或用相同阻值固定电阻代替，不需要再进行电阻值确定。图2所示，发光二极管VL是红色发光二极管；电磁阀DC、DC1工作电压直流12V、功率1W；继电器K1、K2、K3、K4、K5是DC4100小型12V继电器；可调电阻RP1、RP2规格是470K；电阻R、R1、R2阻值分别是1.8K、4.3K、4.3K；NPN三极管Q、Q1型号是9013；气压开关ST是型号QPM11-NC常闭触点可调型气压开关成品，其壳体右外侧具有调节旋钮，可调节两个常开触点端在不同气压上闭合。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.双隔离膜片式卫生型自检定压力传感器，包括双隔离膜片式卫生型压力传感器本体、蓄电池、电源开关、充电插座、短信模块；其特征在于还具有时间电路、压力校准电路、报警电路和气压装置；所述蓄电池、电源开关、充电插座、短信模块、时间电路、报警电路、压力校准电路安装在元件盒内；所述气压装置包括罐体、加气嘴、电磁阀，加气嘴安装在罐体上，电磁阀有两只，第一只电磁阀进气管和罐体安装在一起；所述压力传感器本体的进气管侧端有三通管，三通管的另外两端和两只电磁阀的排气管分别安装在一起，罐体安装在传感器本体侧；所述蓄电池两极和时间电路、报警电路电源输入两端分别电性连接；所述时间电路的电源输出两端和压力校准电路电源输入两端分别电性连接；所述压力校准电路的电源输出两端和短信模块电源输入两端分别电性连接，时间电路的控制电源端和两只电磁阀的电源输入两端分别电性连接；所述传感器本体的信号输入线、传感器本体的力敏电阻、传感器本体的信号输出线和时间电路的控制信号端分别电性连接；所述传感器本体的信号输出线一端和压力校准电路的信号输入端电性连接。

2.根据权利要求1所述的双隔离膜片式卫生型自检定压力传感器，其特征在于，短信模块是短信报警模块。

3.根据权利要求1所述的双隔离膜片式卫生型自检定压力传感器，其特征在于，时间电路包括时控开关和继电器，其间经电路板布线连接，时控开关是微电脑时控开关；时控开关的电源输出两端分别和三只继电器的电源输入两端连接，时控开关的正极电源输入端和第二只继电器控制电源输入端连接。

4.根据权利要求1所述的双隔离膜片式卫生型自检定压力传感器，其特征在于，压力校准电路包括微功耗三端电压监测器、可调电阻、继电器、NPN三极管、电阻，其间经电路板布线连接，两只可调电阻一端连接，两只可调电阻另一端和两只微功耗三端电压监测器的正极电源输入端分别连接，两只微功耗三端电压监测器的正极电源输出端和两只电阻一端连接，两只电阻另一端和两只NPN三极管基极分别连接，两只NPN三极管集电极和两只继电器负极电源输入端分别连接，两只继电器常开触点端连接，两只微功耗三端电压监测器的负极电源输入端和两只NPN三极管发射极连接，两只继电器控制电源输入端连接。

5.根据权利要求1所述的双隔离膜片式卫生型自检定压力传感器，其特征在于，报警电路包括压力开关、电阻和发光二极管，其间经导线连接，压力开关安装在罐体的上端一侧，压力开关一端和电阻一端连接，电阻另一端和发光二极管正极连接。

6.根据权利要求1所述的双隔离膜片式卫生型自检定压力传感器，其特征在于，第一只电磁阀内部阀芯是常闭式结构，第二只电磁阀内部阀芯是常开式结构。

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