CN112147136A - 一种水质分析光电比色测量装置及其测量方法 - Google Patents

一种水质分析光电比色测量装置及其测量方法 Download PDF

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Abstract

一种水质分析光电比色测量装置，包括底座、储液箱和混合罐；储液箱的底部设有第一连接管、第二连接管和第三连接管，储液箱内设有参比溶液储存腔、待测溶液储存腔和显色溶液储存腔；水泵上设有抽液管，抽液管连通第一连接管、第二连接管和第三连接管；水泵上设有输送管，输送管的另一端与混合罐连通，且输送管上设有流量计；底座上设有第一凹槽、第二凹槽和第三凹槽；比色池设置在第一凹槽内，比色池的底部设有出液管，且出液管上设有第五阀门；第二凹槽内设有发光件和第一聚光镜；第三凹槽内设有第二聚光镜、滤光片和光电池；本发明还提出一种水质分析光电比色测量方法。本发明操作简单，使用方便，检测效果好，较为智能化，适合推广使用。

Description

一种水质分析光电比色测量装置及其测量方法
技术领域
本发明涉及水质分析技术领域，尤其涉及一种水质分析光电比色测量装置及其测量方法。
背景技术
水质分析又称水化学分析，即用化学和物理方法测定水中各种化学成分的含量；人类在生活和生产活动中都离不开水，生活饮用水水质的优劣与人类健康密切相关，随着社会经济发展、科学进步和人民生活水平的提高，人们对生活饮用水的水质要求不断提高，饮用水水质标准也相应地不断发展和完善；在对水质进行分析时，往往需要使用到比色测量装置，比色法是通过比较或测量有色物质溶液颜色深度来确定待测组分含量的方法；但现有比色测量装置的结构简单，往往通过目视比色法来进行检测分析，检测效果不佳，且不够智能化，不方便进行控制，有待进行改善。
发明内容
(一)发明目的
为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种水质分析光电比色测量装置及其测量方法，操作简单，使用方便，检测效果好，较为智能化，适合推广使用。
(二)技术方案
本发明提出了一种水质分析光电比色测量装置，包括底座、储液箱、固定箱、水泵、混合罐和转动轴；
底座上设有支撑架，固定箱设置在支撑架上；储液箱设置在固定箱上，储液箱的底部设有第一连接管、第二连接管和第三连接管，储液箱内设有参比溶液储存腔、待测溶液储存腔和显色溶液储存腔；第一连接管与参比溶液储存腔连通，且第一连接管上设有第一阀门；第二连接管与待测溶液储存腔连通，且第二连接管上设有第二阀门；第三连接管与显色溶液储存腔连通，且第三连接管上设有第三阀门；水泵设置在固定箱上，水泵上设有抽液管，且抽液管连通第一连接管、第二连接管和第三连接管；混合罐竖直设置在支撑架上，水泵上设有输送管，输送管的另一端与混合罐连通，且输送管上设有流量计；混合罐上设有电机，转动轴竖直设置于混合罐内，电机的输出端与转动轴连接，且转动轴上设有搅拌杆；混合罐的底部设有输出管，且输出管上设有第四阀门；
底座上设有第一凹槽、第二凹槽和第三凹槽，且第二凹槽和第三凹槽位于第一凹槽的两侧；比色池设置在第一凹槽内，比色池的底部设有出液管，且出液管上设有第五阀门；第二凹槽内设有发光件和第一聚光镜，且第一聚光镜位于比色池和发光件之间；第三凹槽内设有第二聚光镜、滤光片和光电池，且滤光片位于第二聚光镜和光电池之间；
流量计通讯连接中央处理器，中央处理器控制连接水泵、第一阀门、第二阀门、第三阀门、电机、第四阀门和第五阀门；光电池通讯连接数据采集模块，数据采集模块通讯连接数据分析模块；中央处理器通讯连接数据分析模块、显示模块、存储模块和无线通讯模块，中央处理器控制连接和发光件。
优选的，储液箱上设有加液管，加液管的输入口设有漏斗，漏斗上设有密封盖。
优选的，密封盖上设有内螺纹，漏斗上设有外螺纹，密封盖与漏斗螺纹连接。
优选的，底座内设有集液室，出液管的输出口伸入集液室内。
优选的，还包括排液管；排液管设置在底座上并与集液室连通，排液管上设有第六阀门，且中央处理器控制连接第六阀门。
优选的，光电池还包括放大模块、整流模块和模数转换模块；放大模块的输出端与整流模块的输入端连接，整流模块的输出端与模数转换模块连接；
放大模块用于对电流信号进行放大，整流模块用于进行整流操作，模数转换模块用于进行模数转换。
优选的，还包括移动智能终端；无线通讯模块无线连接移动智能终端，且移动智能终端为智能手机或平板。
优选的，还包括打印装置；无线通讯模块通讯连接打印装置。
优选的，还包括刮板；刮板竖直设置于混合罐内并与搅拌杆连接，且刮板紧贴住混合罐的内壁。
本发明还提出了一种水质分析光电比色测量方法，包括以下步骤：
S1、水泵依次将参比溶液储存腔和显色溶液储存腔内的参比溶液和显色溶液输送到混合罐内，流量计对参比溶液输出量和显色溶液输出量进行检测，中央处理器对水泵、第一阀门和第三阀门进行控制，以便控制参比溶液输出量和显色溶液输出量；
S2、电机使转动轴进行转动，搅拌杆随之进行转动并对混合罐内的溶液进行混合；混合完成后，中央处理器控制第四阀门打开，混合后的溶液输出到比色池内；
S3、发光件发出检测光线，第一聚光镜进行聚光，检测光线穿过比色池，第二聚光镜再次进行聚光，滤光片进行滤光操作，光电池接收检测光线；检测完成后，比色池内的溶液通过出液管排出；
S4、水泵依次将待测溶液储存腔和显色溶液储存腔内的待测溶液和显色溶液输送到混合罐内，流量计对待测溶液输出量和显色溶液输出量进行检测，中央处理器对水泵、第二阀门和第三阀门进行控制，以便控制待测溶液输出量和显色溶液输出量；
S5、电机使转动轴进行转动，搅拌杆随之进行转动并对混合罐内的溶液进行混合；混合完成后，中央处理器控制第四阀门打开，混合后的溶液输出到比色池内；
S6、发光件发出检测光线，第一聚光镜进行聚光，检测光线穿过比色池，第二聚光镜再次进行聚光，滤光片进行滤光操作，光电池接收检测光线；检测完成后，比色池内的溶液通过出液管排出；
S7、光电池将两次的检测信息发送至数据采集模块，数据采集模块将检测信息发送至数据分析模块，数据分析模块对两次检测信息进行分析比对并将分析报告发送至中央处理器；
显示模块对分析报告进行显示，存储模块对分析报告进行存储。
本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
首先对参比溶液进行检测，按照预先设定的配比，水泵依次将参比溶液和显色溶液输送到混合罐内，搅拌杆对混合罐内的溶液进行混合，有助于使参比溶液与显色溶液充分混合以提高检测效果；混合后的溶液输出到比色池内，发光件发出检测光线，第一聚光镜进行聚光，检测光线穿过比色池，第二聚光镜再次进行聚光，滤光片进行滤光操作，光电池接收检测光线，检测完成后，比色池内的溶液通过出液管排出；
然后再对待测溶液进行检测，按照预先设定的配比，水泵依次将待测溶液和显色溶液输送到混合罐内，搅拌杆对混合罐内的溶液进行混合，有助于使待测溶液与显色溶液充分混合以提高检测效果；混合后的溶液输出到比色池内，发光件再次发出检测光线，第一聚光镜进行聚光，检测光线穿过比色池，第二聚光镜再次进行聚光，滤光片进行滤光操作，光电池接收检测光线；检测完成后，比色池内的溶液通过出液管排出；
数据采集模块采集光电池两次的检测信息，并将两次检测信息发送至数据分析模块，数据分析模块对两次检测信息进行分析比对并将分析报告发送至中央处理器；显示模块对分析报告进行显示，存储模块对分析报告进行存储，操作简单，使用方便，检测效果好，较为智能化。
附图说明
图1为本发明提出的一种水质分析光电比色测量装置的结构示意图。
图2为本发明提出的一种水质分析光电比色测量装置中固定箱和连接箱的连接示意图。
图3为本发明提出的一种水质分析光电比色测量装置中混合罐的结构示意图。
图4为本发明提出的一种水质分析光电比色测量装置中A部分的放大图。
图5为本发明提出的一种水质分析光电比色测量装置的第一系统框图。
图6为本发明提出的一种水质分析光电比色测量装置的第二系统框图。
附图标记：1、底座；2、储液箱；3、固定箱；4、参比溶液储存腔；5、待测溶液储存腔；6、显色溶液储存腔；7、水泵；8、抽液管；9、输送管；10、第一连接管；11、第二连接管；12、第三连接管；13、第一阀门；14、第二阀门；15、第三阀门；16、漏斗；17、加液管；18、密封盖；19、流量计；20、混合罐；21、电机；22、转动轴；23、搅拌杆；24、刮板；25、输出管；26、第四阀门；27、第一凹槽；28、第二凹槽；29、第三凹槽；30、比色池；31、发光件；32、第一聚光镜；33、第二聚光镜；34、滤光片；35、光电池；36、集液室；37、出液管；38、第五阀门；39、排液管；40、中央处理器；41、放大模块；42、整流模块；43、模数转换模块；44、数据采集模块；45、数据分析模块；46、显示模块；47、存储模块；48、无线通讯模块；49、移动智能终端；50、打印装置；51、第六阀门；52、支撑架。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
如图1-6所示，本发明提出的一种水质分析光电比色测量装置，包括底座1、储液箱2、固定箱3、水泵7、混合罐20和转动轴22；
底座1上设有支撑架52，固定箱3设置在支撑架52上；储液箱2设置在固定箱3上，储液箱2的底部设有第一连接管10、第二连接管11和第三连接管12，储液箱2内设有参比溶液储存腔4、待测溶液储存腔5和显色溶液储存腔6；第一连接管10与参比溶液储存腔4连通，且第一连接管10上设有第一阀门13；第二连接管11与待测溶液储存腔5连通，且第二连接管11上设有第二阀门14；第三连接管12与显色溶液储存腔6连通，且第三连接管12上设有第三阀门15；水泵7设置在固定箱3上，水泵7上设有抽液管8，且抽液管8连通第一连接管10、第二连接管11和第三连接管12；混合罐20竖直设置在支撑架52上，水泵7上设有输送管9，输送管9的另一端与混合罐20连通，且输送管9上设有流量计19；混合罐20上设有电机21，转动轴22竖直设置于混合罐20内，电机21的输出端与转动轴22连接，且转动轴22上设有搅拌杆23；混合罐20的底部设有输出管25，且输出管25上设有第四阀门26；
底座1上设有第一凹槽27、第二凹槽28和第三凹槽29，且第二凹槽28和第三凹槽29位于第一凹槽27的两侧；比色池30设置在第一凹槽27内，比色池30位于输出管25的正下方；比色池30的底部设有出液管37，且出液管37上设有第五阀门38；第二凹槽28内设有发光件31和第一聚光镜32，且第一聚光镜32位于比色池30和发光件31之间；第三凹槽29内设有第二聚光镜33、滤光片34和光电池35，且滤光片34位于第二聚光镜33和光电池35之间；
流量计19通讯连接中央处理器40，中央处理器40控制连接水泵7、第一阀门13、第二阀门14、第三阀门15、电机21、第四阀门26和第五阀门38；光电池35通讯连接数据采集模块44，数据采集模块44通讯连接数据分析模块45；中央处理器40通讯连接数据分析模块45、显示模块46、存储模块47和无线通讯模块48，中央处理器40控制连接和发光件31。
在一个可选的实施例中，储液箱2上设有加液管17，加液管17的输入口设有漏斗16，漏斗16上设有密封盖18；密封盖18上设有内螺纹，漏斗16上设有外螺纹，密封盖18与漏斗16螺纹连接，方便使用。工作中，通过漏斗16和加液管17向各储存腔内添加溶液，通过密封盖18对漏斗16进行密封。
在一个可选的实施例中，还包括排液管39；底座1内设有集液室36，出液管37的输出口伸入集液室36内；排液管39设置在底座1上并与集液室36连通，排液管39上设有第六阀门51，且中央处理器40控制连接第六阀门51；底座1上还设有液位窗。工作中，出液管37排出的溶液聚集于集液室36内，当集液室36内的溶液量达到一定值时，排液管39将集液室36内的溶液排出。
在一个可选的实施例中，光电池35还包括放大模块41、整流模块42和模数转换模块43；放大模块41的输出端与整流模块42的输入端连接，整流模块42的输出端与模数转换模块43连接；放大模块41用于对电流信号进行放大，整流模块42用于进行整流操作，模数转换模块43用于进行模数转换。
在一个可选的实施例中，还包括移动智能终端49；无线通讯模块48无线连接移动智能终端49，且移动智能终端49为智能手机或平板。
在一个可选的实施例中，还包括打印装置50；无线通讯模块48通讯连接打印装置50，无线通讯模块48将分析包括发送到打印装置50，打印装置50将分析报告打印出来，使用效果好。
在一个可选的实施例中，还包括刮板24；刮板24竖直设置于混合罐20内并与搅拌杆23连接，且刮板24紧贴住混合罐20的内壁，有助于将内部的溶液完全输出。
本发明还提出了一种水质分析光电比色测量方法，包括以下步骤：
S1、水泵7依次将参比溶液储存腔4和显色溶液储存腔6内的参比溶液和显色溶液输送到混合罐20内，流量计19对参比溶液输出量和显色溶液输出量进行检测，中央处理器40对水泵7、第一阀门13和第三阀门15进行控制，以便控制参比溶液输出量和显色溶液输出量；
S2、电机21使转动轴22进行转动，搅拌杆23随之进行转动并对混合罐20内的溶液进行混合；混合完成后，中央处理器40控制第四阀门26打开，混合后的溶液输出到比色池30内；
S3、发光件31发出检测光线，第一聚光镜32进行聚光，检测光线穿过比色池30，第二聚光镜33再次进行聚光，滤光片34进行滤光操作，光电池35接收检测光线；检测完成后，比色池30内的溶液通过出液管37排出；
S4、水泵7依次将待测溶液储存腔5和显色溶液储存腔6内的待测溶液和显色溶液输送到混合罐20内，流量计19对待测溶液输出量和显色溶液输出量进行检测，中央处理器40对水泵7、第二阀门14和第三阀门15进行控制，以便控制待测溶液输出量和显色溶液输出量；
S5、电机21使转动轴22进行转动，搅拌杆23随之进行转动并对混合罐20内的溶液进行混合；混合完成后，中央处理器40控制第四阀门26打开，混合后的溶液输出到比色池30内；
S6、发光件31发出检测光线，第一聚光镜32进行聚光，检测光线穿过比色池30，第二聚光镜33再次进行聚光，滤光片34进行滤光操作，光电池35接收检测光线；检测完成后，比色池30内的溶液通过出液管37排出；
S7、光电池35将两次的检测信息发送至数据采集模块44，数据采集模块44将检测信息发送至数据分析模块45，数据分析模块45对两次检测信息进行分析比对并将分析报告发送至中央处理器40；
显示模块46对分析报告进行显示，存储模块47对分析报告进行存储。
本发明中，使用时，首先对参比溶液进行检测，具体如下：按照预先设定的配比，水泵7依次将参比溶液储存腔4和显色溶液储存腔6内的参比溶液和显色溶液输送到混合罐20内，流量计19对参比溶液输出量和显色溶液输出量进行检测，以便控制参比溶液输出量和显色溶液输出量；电机21使转动轴22进行转动，搅拌杆23随之进行转动并对混合罐20内的溶液进行混合，有助于使参比溶液与显色溶液充分混合以提高检测效果；混合后的溶液输出到比色池30内，发光件31发出检测光线，第一聚光镜32进行聚光，检测光线穿过比色池30，第二聚光镜33再次进行聚光，滤光片34进行滤光操作，光电池35接收检测光线，检测完成后，比色池30内的溶液通过出液管37排出；
然后再对待测溶液进行检测，具体如下：按照预先设定的配比，水泵7依次将待测溶液储存腔5和显色溶液储存腔6内的待测溶液和显色溶液输送到混合罐20内，流量计19对待测溶液输出量和显色溶液输出量进行检测，以便控制待测溶液输出量和显色溶液输出量；电机21使转动轴22进行转动，搅拌杆23随之进行转动并对混合罐20内的溶液进行混合，有助于使待测溶液与显色溶液充分混合以提高检测效果；混合后的溶液输出到比色池30内，发光件31再次发出检测光线，第一聚光镜32进行聚光，检测光线穿过比色池30，第二聚光镜33再次进行聚光，滤光片34进行滤光操作，光电池35接收检测光线；检测完成后，比色池30内的溶液通过出液管37排出；
最后，数据采集模块44采集光电池35两次的检测信息，并将两次检测信息发送至数据分析模块45，数据分析模块45对两次检测信息进行分析比对并将分析报告发送至中央处理器40；显示模块46对分析报告进行显示，存储模块47对分析报告进行存储，操作简单，使用方便，检测效果好，较为智能化。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种水质分析光电比色测量装置，其特征在于，包括底座(1)、储液箱(2)、固定箱(3)、水泵(7)、混合罐(20)和转动轴(22)；
底座(1)上设有支撑架(52)，固定箱(3)设置在支撑架(52)上；储液箱(2)设置在固定箱(3)上，储液箱(2)的底部设有第一连接管(10)、第二连接管(11)和第三连接管(12)，储液箱(2)内设有参比溶液储存腔(4)、待测溶液储存腔(5)和显色溶液储存腔(6)；第一连接管(10)与参比溶液储存腔(4)连通，且第一连接管(10)上设有第一阀门(13)；第二连接管(11)与待测溶液储存腔(5)连通，且第二连接管(11)上设有第二阀门(14)；第三连接管(12)与显色溶液储存腔(6)连通，且第三连接管(12)上设有第三阀门(15)；水泵(7)设置在固定箱(3)上，水泵(7)上设有抽液管(8)，且抽液管(8)连通第一连接管(10)、第二连接管(11)和第三连接管(12)；混合罐(20)竖直设置在支撑架(52)上，水泵(7)上设有输送管(9)，输送管(9)的另一端与混合罐(20)连通，且输送管(9)上设有流量计(19)；混合罐(20)上设有电机(21)，转动轴(22)竖直设置于混合罐(20)内，电机(21)的输出端与转动轴(22)连接，且转动轴(22)上设有搅拌杆(23)；混合罐(20)的底部设有输出管(25)，且输出管(25)上设有第四阀门(26)；
底座(1)上设有第一凹槽(27)、第二凹槽(28)和第三凹槽(29)，且第二凹槽(28)和第三凹槽(29)位于第一凹槽(27)的两侧；比色池(30)设置在第一凹槽(27)内，比色池(30)的底部设有出液管(37)，且出液管(37)上设有第五阀门(38)；第二凹槽(28)内设有发光件(31)和第一聚光镜(32)，且第一聚光镜(32)位于比色池(30)和发光件(31)之间；第三凹槽(29)内设有第二聚光镜(33)、滤光片(34)和光电池(35)，且滤光片(34)位于第二聚光镜(33)和光电池(35)之间；
流量计(19)通讯连接中央处理器(40)，中央处理器(40)控制连接水泵(7)、第一阀门(13)、第二阀门(14)、第三阀门(15)、电机(21)、第四阀门(26)和第五阀门(38)；光电池(35)通讯连接数据采集模块(44)，数据采集模块(44)通讯连接数据分析模块(45)；中央处理器(40)通讯连接数据分析模块(45)、显示模块(46)、存储模块(47)和无线通讯模块(48)，中央处理器(40)控制连接和发光件(31)。
2.根据权利要求1所述的一种水质分析光电比色测量装置，其特征在于，储液箱(2)上设有加液管(17)，加液管(17)的输入口设有漏斗(16)，漏斗(16)上设有密封盖(18)。
3.根据权利要求2所述的一种水质分析光电比色测量装置，其特征在于，密封盖(18)上设有内螺纹，漏斗(16)上设有外螺纹，密封盖(18)与漏斗(16)螺纹连接。
4.根据权利要求1所述的一种水质分析光电比色测量装置，其特征在于，底座(1)内设有集液室(36)，出液管(37)的输出口伸入集液室(36)内。
5.根据权利要求4所述的一种水质分析光电比色测量装置，其特征在于，还包括排液管(39)；排液管(39)设置在底座(1)上并与集液室(36)连通，排液管(39)上设有第六阀门(51)，且中央处理器(40)控制连接第六阀门(51)。
6.根据权利要求1所述的一种水质分析光电比色测量装置，其特征在于，光电池(35)还包括放大模块(41)、整流模块(42)和模数转换模块(43)；放大模块(41)的输出端与整流模块(42)的输入端连接，整流模块(42)的输出端与模数转换模块(43)连接；
放大模块(41)用于对电流信号进行放大，整流模块(42)用于进行整流操作，模数转换模块(43)用于进行模数转换。
7.根据权利要求1所述的一种水质分析光电比色测量装置，其特征在于，还包括移动智能终端(49)；无线通讯模块(48)无线连接移动智能终端(49)，且移动智能终端(49)为智能手机或平板。
8.根据权利要求1所述的一种水质分析光电比色测量装置，其特征在于，还包括打印装置(50)；无线通讯模块(48)通讯连接打印装置(50)。
9.根据权利要求1所述的一种水质分析光电比色测量装置，其特征在于，还包括刮板(24)；刮板(24)竖直设置于混合罐(20)内并与搅拌杆(23)连接，且刮板(24)紧贴住混合罐(20)的内壁。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种水质分析光电比色测量装置，还提出了其使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、水泵(7)依次将参比溶液储存腔(4)和显色溶液储存腔(6)内的参比溶液和显色溶液输送到混合罐(20)内，流量计(19)对参比溶液输出量和显色溶液输出量进行检测，中央处理器(40)对水泵(7)、第一阀门(13)和第三阀门(15)进行控制，以便控制参比溶液输出量和显色溶液输出量；
S2、电机(21)使转动轴(22)进行转动，搅拌杆(23)随之进行转动并对混合罐(20)内的溶液进行混合；混合完成后，中央处理器(40)控制第四阀门(26)打开，混合后的溶液输出到比色池(30)内；
S3、发光件(31)发出检测光线，第一聚光镜(32)进行聚光，检测光线穿过比色池(30)，第二聚光镜(33)再次进行聚光，滤光片(34)进行滤光操作，光电池(35)接收检测光线；检测完成后，比色池(30)内的溶液通过出液管(37)排出；
S4、水泵(7)依次将待测溶液储存腔(5)和显色溶液储存腔(6)内的待测溶液和显色溶液输送到混合罐(20)内，流量计(19)对待测溶液输出量和显色溶液输出量进行检测，中央处理器(40)对水泵(7)、第二阀门(14)和第三阀门(15)进行控制，以便控制待测溶液输出量和显色溶液输出量；
S5、电机(21)使转动轴(22)进行转动，搅拌杆(23)随之进行转动并对混合罐(20)内的溶液进行混合；混合完成后，中央处理器(40)控制第四阀门(26)打开，混合后的溶液输出到比色池(30)内；
S6、发光件(31)发出检测光线，第一聚光镜(32)进行聚光，检测光线穿过比色池(30)，第二聚光镜(33)再次进行聚光，滤光片(34)进行滤光操作，光电池(35)接收检测光线；检测完成后，比色池(30)内的溶液通过出液管(37)排出；
S7、光电池(35)将两次的检测信息发送至数据采集模块(44)，数据采集模块(44)将检测信息发送至数据分析模块(45)，数据分析模块(45)对两次检测信息进行分析比对并将分析报告发送至中央处理器(40)；
显示模块(46)对分析报告进行显示，存储模块(47)对分析报告进行存储。
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