CN113694416A - 智能气囊高坠防护空调服及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能气囊高坠防护空调服及其使用方法,涉及施工现场智能化防护领域。包括防护服主体、安全气囊、高压气瓶、电子电路信息模块和降温系统，安全气囊和电子电路信息模块安装于防护服主体内部，电子电路信息模块与高压气瓶电连接，高压气瓶利用导气阀与安全气囊连接，降温系统与防护服主体连接；电子电路信息模块通信连接有可视化智慧管理平台，可视化智慧管理平台用于接收电子电路信息模块发出的信号。本发明实现对工人高坠情况下的智能防护，对高空施工的工作人员提供更有效的安全防护，且设置有降温系统为工人提供更舒适的工作环境。

Description

智能气囊高坠防护空调服及其使用方法

技术领域

本发明涉及施工现场个体防护领域，具体涉及智能气囊高坠防护空调服及其使用方法。

背景技术

随着社会的快速发展，我国的建筑行业也随之发展，高空建筑的施工量也越来越大。

建筑施工现场环境复杂，项目工期紧，交叉作业多，现场管理难度大，安全事故时有发生。在所有的安全事故中，高处坠落事故占据总量第一，从2015年至2019年各年占比分别为53.17％、52.52％、47.83％、52.20％、53.69％。

安全事故会给个人、企业带来不可估量的损失，加强施工现场安全风险防范工作刻不容缓，防止高空坠落事故的发生也是各施工企业的迫切需求，目前建筑工人的安全保护措施主要以安全带为主，但安全带的安全防护性有一定的局限性，时而发生作业人员意外的发生，不能对工人提供更全面的安全防护。

为了能在高坠意外事故发生时给予高坠者多一份安全保护，将高坠事故的致残、致死率降到最低，且为工人提供更舒适的工作环境，有必要提供在危险情况发生时利用电控元件控制气囊充气保护工人且实时监测工人安全情况，并且在炎热条件下辅助降温的智能气囊高坠防护空调服。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明采取了如下技术方案：

智能气囊高坠防护空调服，包括防护服主体、安全气囊、高压气瓶、电子电路信息模块和降温系统，所述安全气囊和所述电子电路信息模块安装于所述防护服主体内部，所述电子电路信息模块与所述高压气瓶电连接，所述高压气瓶利用导气阀与所述安全气囊连接，所述降温系统与所述防护服主体连接；

所述电子电路信息模块通信连接有可视化智慧管理平台，所述可视化智慧管理平台用于接收所述电子电路信息模块发出的信号。

进一步地，所述降温系统包括太阳能电池、相变装置、高速风扇、冷却服层和内置换热管网，所述太阳能电池安装于所述防护服主体外侧，所述相变装置安装于所述防护服主体一侧并与所述太阳能电池电连接，所述冷却服层连接于所述防护服主体内部，所述高速风扇安装于所述防护服主体和所述冷却服层之间，所述内置换热管网连接于所述防护服主体内侧，所述太阳能电池依次与所述相变装置、所述高速风扇和所述内置换热管网电连接，且所述太阳能电池与所述电子电路信息模块电连接。

进一步地，所述安全气囊采用聚酞胺织物或特质尼龙编织材料一体式编制成型。

进一步地，所述电子电路信息模块包括磁吸导通装置、控制单元、通讯模块和触发装置，所述控制单元一端与所述磁吸导通装置电连接，另一端依次与所述通讯模块和所述触发装置电连接，所述触发装置与所述安全气囊固定连接。

进一步地，所述电子电路信息模块还包括人体感应系统、定位装置、故障监测装置和智能语音通话系统，所述人体感应系统、所述定位装置、所述故障监测装置和所述智能语音通话系统均连接于所述防护服主体(1)内部且均与所述控制单元电连接，所述人体感应系统用于实时监测人体的身体状况，所述定位装置用于对人体位置定位，所述故障监测装置用于对装置的工作运行状态进行监测，所述智能语音通话系统用于与外界通讯。

进一步地，所述定位装置采用WIFI定位装置、蓝牙定位装置和GPS定位装置中的一种或几种组合；所述人体感应系统包括温度传感器、心率传感器、血压传感器和血脂传感器，所述温度传感器、所述心率传感器、所述血压传感器和所述血脂传感器分别与所述控制单元电连接。

进一步地，所述控制单元包括智能算法数据处理模块、识别装置和判别模块，所述识别装置依次与所述智能算法数据处理模块和所述判别模块电连接，所述智能算法数据处理模块用于处理所述识别装置发出的识别信息，所述判别模块用于将智能算法数据处理模块处理得到的信息进行危险判别。

进一步地，所述识别装置包括重力传感器、陀螺仪传感器和线性加速度传感器，所述重力传感器用于监测人体的失重或超重状态，所述陀螺仪传感器用于监测人体的方向变化，所述线性加速度传感器用于监测人体的加速度，所述重力传感器、所述陀螺仪传感器和所述线性加速度传感器依次与所述智能算法数据处理模块和所述判别模块电连接。

智能气囊高坠防护空调服的使用方法，包含以下操作步骤：

A、正确穿戴智能气囊高坠防护空调服，扣上气囊服的纽扣接通磁吸导通装置5秒后，智能气囊高坠防护空调服开始正常工作；

B、工作过程中，降温系统工作对人体进行散热，人体感应系统实时监测使用者的温度、心率、血压和血脂，人体感应系统实时监测的数据传输给控制单元，控制单元将数据进行处理后在利用通讯模块将数据传输至可视化智慧管理平台，对使用者的身体状况和工作状态情况实时监测；

C、若出现意外坠落的情况，控制单元及时作出危险判断并通过通讯模块将危险信号传输至触发装置，触发装置控制高压气瓶打开并对安全气囊充气，智能气囊高坠防护空调服及时工作对使用者进行防护，可视化智慧管理平台根据定位装置发送给通讯模块的定位信号，及时对使用者进行施救；

D、高空作业结束后或施救完成后，控制单元控制磁吸导通装置断开，将智能气囊高坠防护空调服脱下；

E、检查展开后的安全气囊囊袋是否完好，并对气囊的相关性能进行鉴定；

F、经鉴定气囊各项指标满足要求后，将智能气囊高坠防护空调服折叠好放入指定位置，并根据使用情况定期进行充电。

有益效果

本发明提供了智能气囊高坠防护空调服及其使用方法，应用于施工现场个体防护领域，通过在防护服主体内部设置安全气囊和电子电路信息模块，电子电路信息模块包括磁吸导通装置、控制单元、通讯模块和触发装置，利用控制单元判断工人的工作安全情况，在工人从高空坠落后控制单元做出判断并发出指令控制触发装置接通高压气瓶，高压气瓶对安全气囊快速充气及时对工人进行防护；利用人体感应系统与通讯模块电连接，实时监测工人的身体状况；通过在通讯模块内设置定位装置，在危险情况发生后可通过定位装置及时对工人定位并施救；

在防护服内部设置有降温系统，可以为工人提供更加舒适的工作环境，且降温系统通过太阳能电池发电为整个系统提供电力支持，节省能源；

本发明提供的智能气囊高坠防护空调服以安全气囊为设备载体，以控制单元为控制核心，以通讯模块为通信手段，以可视化智慧管理平台为管理系统，并利用太阳能发电的降温系统为工人提供更加舒适的工作环境，在发生危险情况时实现对工人高坠情况下的智能防护，对高空施工的工作人员提供更有效的安全防护。

附图说明

图1为智能气囊高坠防护空调服示意图。

图2为智能气囊高坠防护空调服电路控制示意图。

图3为智能气囊高坠防护空调服安全气囊撑开正视图。

图4为智能气囊高坠防护空调服安全气囊撑开后视图。

图5为智能气囊高坠防护空调服磁吸导通装置示意图。

图6为智能气囊高坠防护空调服磁吸导通装置爆炸图。

图7为智能气囊高坠防护空调服冷却服层和内置换热管网示意图。

图8为智能气囊高坠防护空调服冷却服层和内置换热管网另一示意图。

图9为智能气囊高坠防护空调服安全气囊囊袋平铺展开示意图。

图10为智能气囊高坠防护空调服安全气囊囊袋平铺触发状态示意图。

其中，1-防护服主体；2-安全气囊；3-高压气瓶；4-电子电路信息模块；5-冷却服层；6-内置换热管网；7-高速风扇；8-母扣；9-复位开关；10-工作指示灯；11-充电指示灯；12-磁吸充电口；13-壳体；14-磁吸导通装置供电源；15-控制芯片；16-主板；17-太阳能电池；18-相变装置。

具体实施方式

以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

实施例1

结合图1-10本发明提供了智能气囊高坠防护空调服，如图1和图2所示，包括防护服主体1、安全气囊2、高压气瓶3和电子电路信息模块4和降温系统，所述安全气囊2和所述电子电路信息模块4固定连接于所述防护服主体1内部，所述电子电路信息模块4与所述高压气瓶3电连接，所述高压气瓶3利用导气阀与所述安全气囊2连接，所述降温系统与所述防护服主体1连接。

如图2、图3所示，所述降温系统包括太阳能电池17、相变装置19、高速风扇7、冷却服层5和内置换热管网6，所述太阳能电池17安装于所述防护服主体1外侧，所述相变装置19安装于所述防护服主体1一侧并与所述太阳能电池17电连接，所述冷却服层5连接于所述防护服主体1内部，所述高速风扇7安装于所述防护服主体1和所述冷却服层5之间，所述内置换热管网6连接于所述防护服主体1内侧，所述太阳能电池17分别与所述相变装置19、所述高速风扇7和所述内置换热管网6电连接，且所述太阳能电池17与所述电子电路信息模块电连接；本实施例中，所述太阳能电池17选择具有太阳能充电和外接插电两种充电方式的电池，避免天气不好时太阳能充电电量不足的问题，所述冷却服层5采用超吸附纤维材料，超吸附纤维材料在接触热应力时温度下降6℃，当通电时可对人体降温，所述内置换热管网6采用碳纳米管材料，碳纳米管可以提高人体与冷却服层之间的换热效率。

所述安全气囊2采用聚酞胺织物或特制尼龙编织材料制成且结构一体成型，聚酞胺织物具有良好的防裂性，并且可以承受较大的压力，利用聚酞胺织物制成的安全气囊其结构坚固稳定，当安全气囊充气后不容易发生破裂；特制尼龙编织材料具有良好的透气性和柔韧性，利用特制尼龙编织材料制成的安全气囊可提升穿戴舒适性并能充分展开保护使用者；再对安全气囊进行硫化处理，用于减少气囊冲气膨胀时的惯性力，更有效的对工人进行防护；所述安全气囊2内部还涂覆涂层材料，提升所述安全气囊2的密封性。

其中，安全气囊2囊袋平铺展开示意图如图9所示，安全气囊2囊袋平铺触发状态示意图如图10所示。

所述电子电路信息模块4包括磁吸导通装置、控制单元、通讯模块和触发装置，所述控制单元一端与所述磁吸导通装置电连接，另一端依次与所述通讯模块和所述触发装置电连接，所述触发装置与所述安全气囊固定连接，所述触发装置与所述安全气囊2固定连接，所述磁吸导通装置使用更加方便且能充分减小磁吸导通装置占用的体积，进而节省电子电路信息模块4占用的面积。

如图5、图6所示，所述磁吸导通装置包括按扣式纽扣和复位开关9，所述按扣式纽扣分为相互配合的公扣和母扣8，所述母扣8设置有容纳腔，所述复位开关9的按钮设置在母扣8内，当公扣与母扣8扣合时，公扣的顶端处于所述按钮的接通行程内；还包括壳体13，所述壳体13内部设置有主板16，所述主板16上固定设置所述复位开关9；所述壳体13上部固定设置母扣8，所述复位开关9的按钮延伸至所述母扣8的容纳腔内；所述壳体13上设置有工作指示灯10，所述工作指示灯10与所述主板16连接，当复位开关9负载通电时，所述工作指示灯10亮，当复位开关9负载断电时，所述工作指示灯10灭；所述主板16上设置有磁吸导通装置供电源14、控制芯片15；所述磁吸导通装置供电源14、控制芯片15、工作指示灯10、复位开关9形成完整回路，当复位开关9负载通电时，所述工作指示灯10亮，控制芯片15开始工作；所述壳体13上设置有充电指示灯11、磁吸充电口12；所述充电指示灯11、磁吸充电口12均与主板连接，所述充电指示灯11、磁吸充电口12、磁吸导通装置供电源14形成完整回路，当外接电源通过磁吸充电口12充电时，充电指示灯11亮；所述工作指示灯10与充电指示灯11为不同颜色。

所述控制单元包括智能算法数据处理模块、识别装置和判别模块，所述识别装置依次与所述智能算法数据处理模块和所述判别模块电连接，所述智能算法数据处理模块用于处理所述识别装置发出的识别信息，所述判别模块用于将所述智能算法数据处理模块处理得到的信息进行危险判别，所述识别装置依次与所述智能算法数据处理模块和所述判别模块电连接；所述识别装置包括EMES重力传感器、EMES陀螺仪传感器和EMES线性加速度传感器，所述EMES重力传感器、所述EMES陀螺仪传感器和所述EMES线性加速度传感器依次与所述智能算法数据处理模块和所述判别模块电连接，所述EMES重力传感器监测人体的超重和失重情况，所述EMES陀螺仪传感器监测人体的方向变化情况，所述EMES线性加速度传感器监测人体的加速度情况，当各个监测数值出现异常时，识别装置可及时对信号的异常情况进行分析识别，再通过判别模块对危险情况作出判断，及时作出保护措施；所述控制单元判断危险情况的过程分为一级预判、二级中判和三级终判三个过程，其中，一级预判为识别装置的信息识别过程，时间控制在100ms以内，二级中判为智能算法数据处理模块的数据处理过程，时间控制在50ms以内，三级终判为判别模块的危险判定过程，时间控制在50ms以内，配合安全气囊2的囊袋在60ms内完成充气并完全展开，整个保护过程严格控制在260ms以内，通过控制各个过程的时间来提高控制单元的灵敏度，且多级判定过程能有效降低装置的判定失误率，提高防护服的保护性能。

本实施例中所述高压气瓶3包括内胆、外表层和电子触发开关，所述外表层设置于所述内胆外侧面，所述电子触发开关设置于所述内胆顶部，所述内胆采用合金材料，合金材料制成的内胆结构坚固，支持内部加压；所述外表层采用高强碳纤维材料，高强碳纤维材料具有耐高温、抗摩擦、导电、导热及耐腐蚀等特性，其形成的外表层可以充分保护内胆，延长内胆的使用寿命；本实施采用惰性气体氦气为充气气体，所述触发装置与所述电子触发开关电连接，通过电信号控制高压气瓶3的充气过程。

还包括人体感应系统，所述人体感应系统连接于所述防护服主体1内部，所述人体感应系统与所述控制单元电连接，所述人体感应系统包括温度传感器、心率传感器、血压传感器和血脂传感器，所述温度传感器用于监测人体温度，所述心率传感器用于监测人体心率，所述血压传感器用于监测人体血压，所述血脂传感器用于监测人体血脂，所述温度传感器、所述心率传感器、所述血压传感器和所述血脂传感器分别与所述控制单元电连接，实时监测工人的温度、心率、血压、血脂等身体情况，人体感应系统将使用者身体状况的电信号传输至控制单元，控制单元对电信号进行处理后再将信号传输至通讯模块，最后通过所述通讯模块将工人身体状况的信息传送至可视化智慧管理平台，实现实时监测工人身体情况的功能。

作为优化，还包括定位装置，所述定位装置安装于所述防护服主体1内部，所述定位装置采用WIFI定位装置、蓝牙定位装置和GPS定位装置中的一种或几种组合，所述GPS定位装置可选择2G/3G/4G/5G网络传送信号，通过定位装置经过通讯模块将位置信息传送至可视化智慧管理平台，可以实时获得工人的位置信息，方便有情况时及时施救。

作为优化，本发明所述电子电路信息模块还设置有故障监测装置和智能语音通话系统，所述故障监测装置和所述智能语音通话系统与所述通讯模块电连接，且所述系统故障监测装置设置有指示灯，只有正确穿戴设备且经过所述故障监测装置监测正常后指示灯会长亮，当不正确穿戴会发出报警；所述智能语音通话系统用于可视化智慧管理平台与使用者进行沟通、安全使用提醒等操作。

作为优化，本发明所述的智能气囊高坠防护空调服的穿戴固定方式可采用拉链固定或卡扣固定的方式，且所述智能气囊高坠防护空调服的外表面设置有反光条。

智能气囊高坠防护空调服的使用方法如下：

A、正确穿戴智能气囊高坠防护空调服，接通磁吸导通装置后，工作指示灯亮起，智能气囊高坠防护空调服开始工作；

B、工作过程中，降温系统工作对人体进行散热，太阳能电池将太阳能转化为电能对高速风扇、内置换热管网和电子电路信息模块供电，内置换热管网通电后温度降低，并通过冷却服层提高人体与内置换热管网的换热效率，对人体进行散热，人体感应系统实时监测使用者的温度、心率、血压和血脂，人体感应系统实时监测的数据传输给控制单元，控制单元将数据进行处理后再利用通讯模块将数据传输至可视化智慧管理平台，对使用者的身体状况和工作状态情况实时监测；

C、若出现意外坠落的情况，控制单元及时作出危险判断，控制单元的识别装置、智能算法数据处理模块和判别模块对监测数值依次进行数据收集、数据处理和危险判别，及时对危险情况作出保护措施，当判别模块判定为危险情况后，控制单元将信号传输给通讯模块和触发装置，触发装置控制高压气瓶的电子触发开关打开并对安全气囊充气，智能气囊高坠防护空调服及时对使用者进行防护，可视化智慧管理平台根据定位装置发送给通讯模块的定位信号，及时对使用者进行施救；

D、高空作业结束后或施救完成后，控制单元控制磁吸导通装置断开，将智能气囊高坠防护空调服脱下；

E、检查展开后的安全气囊囊袋和降温系统是否完好，并对气囊的相关性能进行鉴定；

F、经鉴定安全气囊囊袋表面无破损且囊袋累积打开次数未超过三次时，将智能气囊高坠防护空调服折叠好放入指定位置待下次使用，并根据电量使用情况定期进行充电。

需要说明的是，当安全气囊2充气防护后，若安全气囊2囊袋在检查过程中发现破损必须报废处理,另外根据作业高度设置不同尺寸安全气囊2囊袋厚度及高压气瓶3的容量，缓冲和吸收不同高度的跌落的能量，避免或减少致死或致残概率。

本发明所述的智能气囊高坠防护空调服正常工作时，磁吸导通装置接通后装置开始工作，降温系统工作对人体进行散热，太阳能电池将太阳能转化为电能对高速风扇、内置换热管网和电子电路信息模块供电，内置换热管网通电后温度降低，并通过冷却服层提高人体与内置换热管网的换热效率，对人体进行散热，控制单元内的重力传感器监测工人的失重情况，陀螺仪传感器监测工人的方向变化速度情况，线性加速度传感器监测工人的加速度情况，当各个监测数值出现异常时，控制单元的智能算法数据处理模块、识别装置和判别模块对监测数值依次进行计算、数据处理、数据识别和危险判别，及时对危险情况作出保护措施，当判别模块判定为危险情况后，触发装置通过控制电子触发开关将高压气瓶3打开，向安全气囊2充气，并通过定位装置和人体感应系统实时监测工人的身体情况和位置情况，方便在危险情况发生时及时对工人进行施救。

本发明提供的智能气囊高坠防护空调服以安全气囊为设备载体，以控制单元为控制核心，以通讯模块为通信手段，以可视化智慧管理平台为管理系统，并利用太阳能发电的降温系统为工人提供更加舒适的工作环境，在发生危险情况时实现对工人高坠情况下的智能防护，对高空施工的工作人员提供更有效的安全防护。

以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.智能气囊高坠防护空调服，其特征在于，包括防护服主体、安全气囊、高压气瓶、电子电路信息模块和降温系统，所述安全气囊和所述电子电路信息模块安装于所述防护服主体内部，所述电子电路信息模块与所述高压气瓶电连接，所述高压气瓶利用导气阀与所述安全气囊连接，所述降温系统与所述防护服主体连接；

所述电子电路信息模块通信连接有可视化智慧管理平台，所述可视化智慧管理平台用于接收所述电子电路信息模块发出的信号。

2.根据权利要求1所述的智能气囊高坠防护空调服，其特征在于，所述降温系统包括太阳能电池、相变装置、高速风扇、冷却服层和内置换热管网，所述太阳能电池安装于所述防护服主体外侧，所述相变装置安装于所述防护服主体一侧并与所述太阳能电池电连接，所述冷却服层连接于所述防护服主体内部，所述高速风扇安装于所述防护服主体和所述冷却服层之间，所述内置换热管网连接于所述防护服主体内侧，所述太阳能电池依次与所述相变装置、所述高速风扇和所述内置换热管网电连接，且所述太阳能电池与所述电子电路信息模块电连接。

3.根据权利要求1所述的智能气囊高坠防护空调服，其特征在于，所述安全气囊采用聚酞胺织物或特质尼龙编织材料一体式编制成型。

4.根据权利要求1所述的智能气囊高坠防护空调服，其特征在于，所述电子电路信息模块包括磁吸导通装置、控制单元、通讯模块和触发装置，所述控制单元一端与所述磁吸导通装置电连接，另一端依次与所述通讯模块和所述触发装置电连接，所述触发装置与所述安全气囊固定连接。

5.根据权利要求4所述的智能气囊高坠防护空调服，其特征在于，所述电子电路信息模块还包括人体感应系统、定位装置、故障监测装置和智能语音通话系统，所述人体感应系统、所述定位装置、所述故障监测装置和所述智能语音通话系统均连接于所述防护服主体内部且均与所述控制单元电连接，所述人体感应系统用于实时监测人体的身体状况，所述定位装置用于对人体位置定位，所述故障监测装置用于对装置的工作运行状态进行监测，所述智能语音通话系统用于与外界通讯。

6.根据权利要求4所述的智能气囊高坠防护空调服，其特征在于，所述定位装置采用WIFI定位装置、蓝牙定位装置和GPS定位装置中的一种或几种组合；所述人体感应系统包括温度传感器、心率传感器、血压传感器和血脂传感器，所述温度传感器、所述心率传感器、所述血压传感器和所述血脂传感器分别与所述控制单元电连接。

7.根据权利要求4所述的智能气囊高坠防护空调服，其特征在于，所述控制单元包括智能算法数据处理模块、识别装置和判别模块，所述识别装置依次与所述智能算法数据处理模块和所述判别模块电连接，所述智能算法数据处理模块用于处理所述识别装置发出的识别信息，所述判别模块用于将智能算法数据处理模块处理得到的信息进行危险判别。

8.根据权利要求7所述的智能气囊高坠防护空调服，其特征在于，所述识别装置包括重力传感器、陀螺仪传感器和线性加速度传感器，所述重力传感器用于监测人体的失重或超重状态，所述陀螺仪传感器用于监测人体的方向变化，所述线性加速度传感器用于监测人体的加速度，所述重力传感器、所述陀螺仪传感器和所述线性加速度传感器依次与所述智能算法数据处理模块和所述判别模块电连接。

9.智能气囊高坠防护空调服的使用方法，其特征在于，包含以下操作步骤：

A.正确穿戴智能气囊高坠防护空调服，接通磁吸导通装置后，智能气囊高坠防护空调服开始工作；

B.工作过程中，降温系统工作对人体进行散热，人体感应系统实时监测使用者的温度、心率、血压和血脂，人体感应系统实时监测的数据传输给控制单元，控制单元将数据进行处理后在利用通讯模块将数据传输至可视化智慧管理平台，对使用者的身体状况和工作状态情况实时监测；

C.若出现意外坠落的情况，控制单元及时作出危险判断并通过通讯模块将危险信号传输至触发装置，触发装置控制高压气瓶打开并对安全气囊充气，智能气囊高坠防护空调服及时工作对使用者进行防护，可视化智慧管理平台根据定位装置发送给通讯模块的定位信号，及时对使用者进行施救；

D.高空作业结束后或施救完成后，控制单元控制磁吸导通装置断开，将智能气囊高坠防护空调服脱下；

E.检查展开后的安全气囊囊袋和降温系统是否完好，并对气囊的相关性能进行鉴定；

F.经鉴定气囊各项指标满足要求后，将智能气囊高坠防护空调服折叠好放入指定位置，并根据使用情况定期进行充电。

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