CN112977495A - 一种轨道母材及焊缝扫查一体化小车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道母材及焊缝扫查一体化小车，包括小车本体；还包括设置在小车本体上的母材扫查机构、焊缝扫查机构以及超声主机。本发明结构紧凑，充分利用空间，使整体结构小巧，单人即可方便的进行上下道操作。仅需要焊缝扫查器正反2次扫查便可完成焊缝的扫查，操作简单，效率高。焊缝扫查装置采用自动控制启动扫查，操作工人仅需点开始，便可自动完成扫查，排除了因人工操作而造成的漏检和误报。将母材扫查和焊缝扫查集成，并且将轨头串列扫查和轨底扫查两种焊缝扫查方式集成，有效的减少探头数量，优化空间和简化操作。

Description

一种轨道母材及焊缝扫查一体化小车

技术领域

本发明涉及一种可对轨道母材和焊缝进行超声波扫查探伤的装置。

背景技术

我国轨道探伤作业分为轨道母材探伤和轨道焊缝探伤，所述的母材探伤是指对轨道本体进行超声波扫查探伤，而焊缝探伤是指对轨道焊缝进行扫查探伤。两者各自为政，有的部位重复检测，占用的人力、物力较大。

焊缝分为现场焊和厂焊，焊缝探伤主要是对现场焊进行检测，每年检测两次，检测周期较长，存在安全隐患。

其次，焊缝探伤作业程序复杂，需要对焊缝轨头、轨腰、轨底分别检测，耗时较多，检测工艺及方法比较简单。然而新增的无缝线路和服役轨道的维修作业，每年还会产生大量的新焊缝，而探伤人员储备和补充一直未跟上，焊缝探伤作业的质量得不到有效的保障。

另外，在现有探伤设备中，对于焊缝的检测均采用手动扫查方式，但是这种探查方式探伤速度慢，并且人为因素影响较大，检出率底、误报率高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种轨道母材及焊缝扫查一体化小车，将母材扫查探伤与焊缝扫查探伤装置合二为一，方便使用减少设备重复。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案为采用一种轨道母材及焊缝扫查一体化小车，包括小车本体；还包括设置在小车本体上的母材扫查机构、焊缝扫查机构以及超声主机。

作为一种改进，所述母材扫查机构固定设置在小车本体底部，包括母材探头支架，所述母材探头支架上由前至后依次安装有水刷、前PA探头、集成探头、向后PA探头；所述集成探头包括向前UT37度探头、向后UT37度探头和TR0°探头。水刷为轨道涂覆耦合液，三组探头从多角度对轨道面进行扫查探伤，避免遗漏。

作为一种进一步的改进，所述前PA探头、集成探头、向后PA探头均利用母材探头夹具与母材探头支架连接；所述母材探头夹具可翻转，并设置有用于将探头压向轨道的扭簧。扭簧可施加预紧力，使得探头于轨道面耦合得更加紧密。

作为另一种更进一步的改进，所述母材探头夹具上设置有用于调节探头横向水平位置的调节螺栓。保证探头位于轨道面的正中。

作为一种改进，所述母材探头夹具包括用于与母材探头支架连接的安装座以及用于连接探头的夹具本体；所述安装座与夹具本体之间利用前后两节支臂活动连接；还包括用于使得前PA探头、集成探头、向后PA探头动作同步的横梁，所述横梁分别与三个母材探头夹具的支臂连接；还包括用于驱动母材探头夹具收放的拉绳，所述拉绳一端与至少一个探头的支臂连接，另一端用于操作者对拉绳进行收放。通过拉绳的收放来控制探母材探头夹具的收放，在使用时才让探头于轨道耦合，减少探头的磨损。并且利用拉伸控制更加的方便快捷。

作为一种改进，还包括设置在小车本体上的耦合水箱，所述耦合水箱利用管道分别与水刷、前PA探头、集成探头、向后PA探头连接。为探头和水刷提供耦合液。

作为一种改进，所述焊缝扫查机构包括焊缝探头支架以及设置在焊缝探头支架上的轨头探头组件和轨底探头组件；所述轨头探头组件包括轨头发射探头和轨头接收探头；所述轨底探头组件包括左右对称设置的两组，每组轨底探头组件包括内侧探头和外侧探头。利用轨头探头组件和轨底探头组件对轨腰以及轨底上的焊缝进行全面扫查。

作为一种改进，所述焊缝探头支架上沿其延伸方向设置有环形的皮带；所述皮带成运动方向相反的左右两侧，所述轨头发射探头和轨头接收探头分别固定在皮带左右两侧上，使得轨头发射探头和轨头接收探头的运动轨迹相反。轨头发射探头和轨头接收探头彼此同时靠近或者同时远离，实现串列式探头扫查功能。

作为一种改进，所述焊缝探头支架前后端分别设置有主动带轮和从动带轮，所述皮带套于主动带轮和从动带轮上；所述主动带轮和从动带轮依靠带轮安装座与焊缝探头支架连接；所述前后两个带轮安装座底部设置有断电带磁的电磁铁。皮带利用主动带轮和从动带轮带动。电磁铁用于将整个焊缝扫查机构吸附在轨道上，避免其晃动。采用断电带磁的电磁铁只有在将焊缝扫查机构从轨道上取下的一瞬间才需要通电，避免装置电磁铁在工作时带电发热。

作为一种改进，所述焊缝探头支架两侧沿其延伸方向设置有丝杠，所述丝杠上设置有可沿丝杠前后运动的滑块；所述轨底探头组件利用焊缝探头夹具与滑块连接。通过丝杠旋转带动滑块前后运动，从而带动轨底探头组件来回扫查。

作为一种改进，所述焊缝探头夹具包括固定在滑块上的安装板，所述安装板上设置有销轴；还包括连接板，所述连接板上开有与销轴配合连接的销孔；用于夹持轨底探头组件的夹具本体设置在连接板上；所述安装板上设置有两个定位孔，所述连接板上设置有定位销，使得连接板能够定位在工作位置和收纳位置。使得轨底探头组件在不工作的时候可以收纳。

作为一种改进，所述夹具本体与连接板活动连接；所述连接板上还固定有推拉式肘夹，所述推拉式肘夹前端利用支臂与夹具本体活动连接，使得当推拉式肘夹伸缩时可带动夹具本体翻转。推拉式肘夹只有在伸缩到位后的两个位置才能够定位，这样就使得其可以带动夹具本体上的探头仅在工作和收纳两个位置停留。

作为一种改进，所述夹具本体内设置有用于将探头压紧在轨道上的预紧弹簧，提高耦合效果。

作为一种改进，所述定位销为分度销，所述两个定位孔成90°夹角，使得连接板可在水平和竖直向下方向上定位。

作为一种改进，所述销轴上设置有定位块，所述销孔为扇形孔。使得连接板仅能在工作位置和收纳位置之间摆动。

作为一种改进，所述焊缝探头支架包括前后挡板和左右侧板，所述左右侧板上设置有便于把持的把手。便于操作者将整个焊缝扫查机构拿起。

作为一种改进，所述小车本体上设置有用于放置焊缝扫查机构的收纳装置；所述收纳装置包括上下方向安装的固定板和固定盒；所述固定板由可被磁力吸附的材质制作。固定板与焊缝扫查机构上的电磁铁配合用于将其吸附避免掉落。

作为一种改进，所述小车本体包括左右侧板以及设置在小车本体底部的用于在陆地上行驶的陆行轮和用于在轨道上行驶的轨行轮。

作为一种改进，所述陆行轮为设置在四角的四个，而轨行轮为前后布置的两个；所述轨行轮设置在左右陆行轮之间，并且轨行轮的下踏面高于陆行轮的下踏面。作为一种改进，所述轨行轮中至少一个在其端面上开有环形槽，所述环形槽内固定有与轨行轮同轴的主动齿轮；还包括编码器，所述编码器上设置有与主动齿轮啮合的从动齿轮。啮合部位位于轨行轮内部，可以防止异物进入其内破坏齿轮，此结构传动精度高，不会出现编码器打滑情况。

作为一种改进，所述轨行轮为设置有轮缘的尼龙轮。避免小车在轨道上行驶的时候跑偏。

作为一种改进，所述小车本体上还设置有操作电脑和电气控制箱；所述小车本体前方设置有照明系统，所述小车本体侧方悬挂有油壶。

本发明的有益之处在于：

1、结构紧凑，充分利用空间，使整体结构小巧，单人即可方便的进行上下道操作。

2、仅需要焊缝扫查器正反2次扫查便可完成焊缝的扫查，操作简单，效率高。

3、焊缝扫查装置采用自动控制启动扫查，操作工人仅需点开始，便可自动完成扫查，排除了因人工操作而造成的漏检和误报。

4、将母材扫查和焊缝扫查集成，并且将轨头串列扫查和轨底扫查两种焊缝扫查方式集成，有效的减少探头数量，优化空间和简化操作。

附图说明

图1为轨道结构示意图。

图2为本发明的整体结构示意图。

图3为小车结构示意图。

图4为带编码器的轨行轮结构示意图。

图5为母材扫查机构的正视图。

图6为母材扫查机构的侧视图。

图7为焊缝扫查机构的立体图。

图8为焊缝扫查机构的侧视图。

图9为主动带轮处的结构示意图。

图10为从动带轮处的剖视图。

图11为焊缝探头夹具的夹具本体结构示意图。

图12为安装板的结构示意图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，轨道可以分为轨头901、轨腰902、轨底903三部分。

如图2所示，本发明包括小车本体1；还包括设置在小车本体1上的母材扫查机构6、焊缝扫查机构8、超声主机3、操作电脑2、电气控制箱7，小车本体1前方设置有照明系统5，所述小车本体1侧方悬挂有油壶10。

如图3、图4所示，小车本体1包括左右两块侧板101以及设置在小车本体1底部的用于在陆地上行驶的陆行轮104和用于在轨道上行驶的轨行轮105。陆行轮104上课设置刹车。左右两块侧板101由连接杆102进行固定。陆行轮104为设置在四角的四个，而轨行轮105为前后布置的两个；所述轨行轮105设置在左右陆行轮104之间，并且轨行轮105的下踏面高于陆行轮104的下踏面。避免在地面推行时，轨行轮与地面干涉。在轨面推行时陆行轮可收起，收起后陆行轮高于钢轨上表面，避免在钢轨上推行时与钢轨扣件或其他临近钢轨干涉。陆行轮的收起与放下方式与焊缝扫查器轨底探头组件收纳方式相同。轨底探头组件的具体收纳方式请参见下文。

轨行轮105为设置有轮缘的尼龙轮。轨行轮105中至少一个是编码轮103，本实施例中，位于前方的为编码轮103。尼龙轮1032可绕转轴1031转动，其端面上开有环形槽，所述环形槽内固定有与尼龙轮1032同轴的主动齿轮1035；还包括编码器1034，所述编码器1034上设置有与主动齿轮1035啮合的从动齿轮1034。

如图5，图6所示，母材扫查机构6固定设置在小车本体1底部用于对母材进行扫查探伤，其扫查方式是利用若干探头对轨头顶面进行扫查探伤。

本实施例中母材扫查机构6包括母材探头支架601，所述母材探头支架601上由前至后依次安装有水刷602、前PA探头603、集成探头604、向后PA探头605；所述集成探头604包括向前UT37度探头、向后UT37度探头和TR0°探头。

所述前PA探头603、集成探头604、向后PA605探头均利用母材探头夹具与母材探头支架601连接；所述母材探头夹具可翻转，并设置有用于将探头压向轨道的扭簧607以及用于调节探头横向水平位置的调节螺栓606。具体地，母材探头夹具包括用于与母材探头支架601连接的安装座609以及用于连接探头的夹具本体611；所述安装座609与夹具本体611之间利用前后两节支臂610活动连接；还包括用于使得前PA70°探头603、集成探头604、向后PA70°探头605动作同步的横梁612，所述横梁612分别与三个母材探头夹具的支臂610连接；还包括用于驱动母材探头夹具收放的拉绳608，所述拉绳608一端与至少一个探头的支臂610连接，另一端用于操作者对拉绳进行收放，因此拉伸的另一端应该设置在小车本体1方便操作者收放的位置，并且应该设置一个收放装置。

为了让探头于轨道面更好的耦合，还包括设置在小车本体1上的耦合水箱4，所述耦合水箱4利用管道分别与水刷602、前PA探头603、集成探头604、向后PA探头605连接。

如图7-图11所示，焊缝扫查机构8包括焊缝探头支架以及设置在焊缝探头支架上的轨头探头组件和轨底探头组件；所述轨头探头组件包括轨头发射探头805a和轨头接收探头805b；所述轨底探头组件包括左右对称设置的两组，因此本实施例中仅以一侧为例。每组轨底探头组件包括内侧探头8031b和外侧探头8032b。轨头探头组件用于检测轨腰面状缺陷，采用的是UT37°探头组。轨底探头组件用于检测焊缝轨底缺陷，采用的是4个PA探头。

焊缝探头支架包括前挡板801a、后挡板801b以及左侧板802a和右侧板802b，所述左侧板802a和右侧板802b上设置有便于把持的把手804。

轨头探头组件为串列扫查方式，为了实现这一扫查方式，焊缝探头支架上沿其延伸方向设置有环形的皮带807；具体位置在左侧板802a和右侧板802b之间。所述皮带807成运动方向相反的左右两侧，所述轨头发射探头805a和轨头接收探头805b分别固定在皮带807左右两侧上，使得轨头发射探头805a和轨头接收探头805b的运动轨迹相反。

焊缝探头支架前后端分别设置有主动带轮8012a和从动带轮8012b，所述皮带807套于主动带轮8012a和从动带轮8012b上；所述主动带轮8012a和从动带轮8012b分别依靠主动带轮安装座8013a和从动带轮安装座8013b与焊缝探头支架连接；另外主动带轮8012a处还设置有一个电机安装板8014a，驱动主动带轮8012a的电机8011a固定在电机安装板8014a上。

从动带轮8012b处的结构与主动带轮8012a处的结构类似，从动带轮8012b固定在转轴8013b上，转轴8013b利用轴承8015b与从动带轮安装座8011b连接。为了防止进灰，转轴8013b两端设置有轴承盖8015b。

为了使得整个焊缝扫查机构牢固的固定在轨道上，所述主动带轮安装座8013a和从动带轮安装座8013b底部分别设置有断电带磁的电磁铁8015a和8016b。

由于轨底探头组件是左右对称布置，因此左右结构相同，以下以图7、图8为例，展示了其中一侧的结构，另一侧本发明中不再赘述。

焊缝探头支架两侧即左侧板802a和右侧板802b上沿其延伸方向设置有丝杠，图中可见所述丝杠810b上设置有可沿丝杠810b前后运动的滑块811b；丝杠810b由驱动装置806b驱动，电机808b为驱动装置806b提供动力。图7中也可见一部分另一侧的焊缝探头夹具803a以及驱动装置806a和电机808a。所述轨底探头组件利用焊缝探头夹具803b与滑块811b连接。焊缝探头夹具803b包括固定在滑块811b上的安装板8038b，所述安装板8038b上设置有销轴80381b；还包括连接板8036b，所述连接板8036b上开有与销轴80381b配合连接的销孔；用于夹持轨底探头组件的夹具本体8033b设置在连接板8036b上；所述安装板8038b上设置有两个定位孔80383b，所述连接板8036b上设置有定位销8037b，使得连接板8036b能够定位在工作位置和收纳位置。本实施例中，定位销8037b为分度销，所述两个定位孔80383b成90°夹角，使得连接板8036b可在水平和竖直向下方向上定位。销轴80381b上设置有定位块80382b，所述销孔为扇形孔。

夹具本体8033b与连接板8036b活动连接；所述连接板8036b上还固定有推拉式肘夹8035b，所述推拉式肘夹8035b前端利用支臂8034b与夹具本体8033b活动连接，使得当推拉式肘夹8035b伸缩时可带动夹具本体8033b翻转。夹具本体8033b内设置有用于将探头压紧在轨道上的预紧弹簧8039b，以上结构使得探头能够自使用的贴合轨道底部，取得良好的耦合效果。

小车本体1上设置有用于放置焊缝扫查机构的收纳装置；所述收纳装置包括上下方向安装的固定板11和固定盒12；所述固定板11由可被磁力吸附的材质制作，可与主动带轮安装座8013a上的电磁铁8015a配合。

本实施例中，丝杠两端以及皮带807两端均设置有接近开关809，使得探头靠近时自动反向运行。

超声主机3安装在小车本体1的中部。操作电脑2利用电脑支架201与小车本体1固定。电气控制箱7安装在小车本体1底部，内装有电气控制板、锂电池、无线AP；照明系统5设置在小车本体1前方，包括左右两根LED灯带。所述小车本体1侧方悬挂有油壶10，用于为焊缝扫查器检测轨底提供耦合。

工作的时候，需要将小车本体推行到轨道前后利用轨行轮在轨道上行驶，其中编码轮用于计算小车本体行驶的速度和距离，使得在设定的距离能够触发探头进行扫查。

小车本体在轨道行驶的过程中，利用拉绳放下母材探头夹具，前PA探头603、集成探头604、向后PA605探头均与轨头顶面耦合，并利用水刷在前方将耦合液涂抹在轨道上从而完成母材扫查探伤。

行至焊缝时，将焊缝扫查机构放置在焊缝处，利用电磁铁8015a和电磁铁8016b将焊缝扫查机构吸附在轨道上。拧动定位销8037b上的旋钮，使得定位销8037b缩回，连接板8036b放下成竖直状态后再次拧动定位销8037b上的旋钮，使其前端伸出将连接板8036b锁定在工作位的定位孔80383b上。扳动推拉式肘夹8035b的旋钮使其前端伸出，带动夹具本体8033b翻转将探头压与轨道上。电机8011a带动皮带807运转，从而使得轨头发射探头805a和轨头接收探头805b进行方向相反的运动完成轨腰部分焊缝的扫查探伤。电机808b带动丝杠810b旋转，使得滑块811b前后来回运动，从而带动轨底探头组件完成轨底焊缝扫查探伤。另一侧的使用方式与本侧一致，不再赘述。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (22)

1.一种轨道母材及焊缝扫查一体化小车，包括小车本体；其特征在于：还包括设置在小车本体上的母材扫查机构、焊缝扫查机构以及超声主机。

2.根据权利要求1所述的一种轨道母材及焊缝扫查一体化小车，其特征在于：所述母材扫查机构固定设置在小车本体底部，包括母材探头支架，所述母材探头支架上由前至后依次安装有水刷、前PA探头、集成探头、向后PA探头；所述集成探头包括向前UT37度探头、向后UT37度探头和TR0°探头。

3.根据权利要求2所述的一种轨道母材及焊缝扫查一体化小车，其特征在于：所述前PA探头、集成探头、向后PA探头均利用母材探头夹具与母材探头支架连接；所述母材探头夹具可翻转，并设置有用于将探头压向轨道的扭簧。

4.根据权利要求3所述的一种轨道母材及焊缝扫查一体化小车，其特征在于：所述母材探头夹具上设置有用于调节探头横向水平位置的调节螺栓。

5.根据权利要求3所述的一种轨道母材及焊缝扫查一体化小车，其特征在于：所述母材探头夹具包括用于与母材探头支架连接的安装座以及用于连接探头的夹具本体；所述安装座与夹具本体之间利用前后两节支臂活动连接；还包括用于使得前PA探头、集成探头、向后PA探头动作同步的横梁，所述横梁分别与三个母材探头夹具的支臂连接；还包括用于驱动母材探头夹具收放的拉绳，所述拉绳一端与至少一个探头的支臂连接，另一端用于操作者对拉绳进行收放。

6.根据权利要求2所述的一种轨道母材及焊缝扫查一体化小车，其特征在于：还包括设置在小车本体上的耦合水箱，所述耦合水箱利用管道分别与水刷、前PA探头、集成探头、向后PA探头连接。

7.根据权利要求1所述的一种轨道母材及焊缝扫查一体化小车，其特征在于：所述焊缝扫查机构包括焊缝探头支架以及设置在焊缝探头支架上的轨头探头组件和轨底探头组件；所述轨头探头组件包括轨头发射探头和轨头接收探头；所述轨底探头组件包括左右对称设置的两组，每组轨底探头组件包括内侧探头和外侧探头。

8.根据权利要求7所述的一种轨道母材及焊缝扫查一体化小车，其特征在于：所述焊缝探头支架上沿其延伸方向设置有环形的皮带；所述皮带成运动方向相反的左右两侧，所述轨头发射探头和轨头接收探头分别固定在皮带左右两侧上，使得轨头发射探头和轨头接收探头的运动轨迹相反。

9.根据权利要求8所述的一种轨道母材及焊缝扫查一体化小车，其特征在于：所述焊缝探头支架前后端分别设置有主动带轮和从动带轮，所述皮带套于主动带轮和从动带轮上；所述主动带轮和从动带轮依靠带轮安装座与焊缝探头支架连接；所述前后两个带轮安装座底部设置有断电带磁的电磁铁。

10.根据权利要求7所述的一种轨道母材及焊缝扫查一体化小车，其特征在于：所述焊缝探头支架两侧沿其延伸方向设置有丝杠，所述丝杠上设置有可沿丝杠前后运动的滑块；所述轨底探头组件利用焊缝探头夹具与滑块连接。

11.根据权利要求10所述的一种轨道母材及焊缝扫查一体化小车，其特征在于：所述焊缝探头夹具包括固定在滑块上的安装板，所述安装板上设置有销轴；还包括连接板，所述连接板上开有与销轴配合连接的销孔；用于夹持轨底探头组件的夹具本体设置在连接板上；所述安装板上设置有两个定位孔，所述连接板上设置有定位销，使得连接板能够定位在工作位置和收纳位置。

12.根据权利利要求11所述的一种轨道母材及焊缝扫查一体化小车，其特征在于：所述夹具本体与连接板活动连接；所述连接板上还固定有推拉式肘夹，所述推拉式肘夹前端利用支臂与夹具本体活动连接，使得当推拉式肘夹伸缩时可带动夹具本体翻转。

13.根据权利要求10所述的一种轨道母材及焊缝扫查一体化小车，其特征在于：所述夹具本体内设置有用于将探头压紧在轨道上的预紧弹簧。

14.根据权利要求10所述的一种轨道母材及焊缝扫查一体化小车，其特征在于：所述定位销为分度销，所述两个定位孔成90°夹角，使得连接板可在水平和竖直向下方向上定位。

15.根据权利要求10所述的一种轨道母材及焊缝扫查一体化小车，其特征在于：所述销轴上设置有定位块，所述销孔为扇形孔。

16.根据权利要求7所述的一种轨道母材及焊缝扫查一体化小车，其特征在于：所述焊缝探头支架包括前后挡板和左右侧板，所述左右侧板上设置有便于把持的把手。

17.根据权利要求9所述的一种轨道母材及焊缝扫查一体化小车，其特征在于：所述小车本体上设置有用于放置焊缝扫查机构的收纳装置；所述收纳装置包括上下方向安装的固定板和固定盒；所述固定板由可被磁力吸附的材质制作。

18.根据权利要求1所述的一种轨道母材及焊缝扫查一体化小车，其特征在于：所述小车本体包括左右侧板以及设置在小车本体底部的用于在陆地上行驶的陆行轮和用于在轨道上行驶的轨行轮。

19.根据权利要求18所述的一种轨道母材及焊缝扫查一体化小车，其特征在于：所述陆行轮为设置在四角的四个，而轨行轮为前后布置的两个；所述轨行轮设置在左右陆行轮之间，并且轨行轮的下踏面高于陆行轮的下踏面。

20.根据权利要求18所述的一种轨道母材及焊缝扫查一体化小车，其特征在于：所述轨行轮中至少一个在其端面上开有环形槽，所述环形槽内固定有与轨行轮同轴的主动齿轮；还包括编码器，所述编码器上设置有与主动齿轮啮合的从动齿轮。

21.根据权利要求18所述的一种轨道母材及焊缝扫查一体化小车，其特征在于：所述轨行轮为设置有轮缘的尼龙轮。

22.根据权利要求1所述的一种轨道母材及焊缝扫查一体化小车，其特征在于：所述小车本体上还设置有操作电脑和电气控制箱；所述小车本体前方设置有照明系统，所述小车本体侧方悬挂有油壶。

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