CN113855571A - 一种基于云边融合的智能药箱装置及取放药方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于云边融合的智能药箱装置及取放药方法，包括药箱壳体，药箱壳体上开设有取药口，药箱壳体内部设置有多个药槽；药箱壳体底部设置有承重盘，电机架设在承重盘上，穿过药箱壳体底面设置在药箱壳体中部，电机的输出端设置有传动轴，传动轴侧面相对设置有连接杆，连接杆末端与药槽内壁连接；承重盘上设置有舵机，舵机的输出端设置有连杆，连杆与药箱门相连；药箱壳体内部设置有含有云数据库的微型电脑；智能药箱装置的微型电脑与用户通过移动终端的小程序和无线通信技术进行交互。本发明具有可拓展性，用户可以自主调节，具有功能齐全、简单方便、可靠安全、可持续发展、受益群众广泛、节省耐用。

Description

一种基于云边融合的智能药箱装置及取放药方法

技术领域

本发明属于人工智能及物联网技术领域，尤其涉及一种基于云边融合的智能药箱装置及取放药方法。

背景技术

现阶段，中国开始步入老龄化社会，空巢老人服药问题等社会问题得到广泛的关注，一些新型药箱应运而生。市面上主要的药箱种类是家用药箱和户外药箱两种，普通家用药箱仅具有较好的收纳分类功能，但不能满足空巢老人的日常需要，不具有按时提醒按时服药的功能且使用过程中会出现老人服错药的事故，安全性有待加强。随着技术的进步及对该社会问题关注度的提升，具有闹钟功能的药箱问世，但该药箱仅仅是新加了提醒吃药的功能，对于提醒老人定时服用哪种药物，保证服药的准确性，对用药情况的监督等安全方面的问题仍没有保证。如今市面上占据较大市场份额的药箱的市场反响并不强烈，目前这些药箱主要有以下卖点：

(1)卖点一是“上下分层有序收纳“，主要是强调其收纳功能。

(2)第二卖点是“一拎即走，便携手提”，强调其便携性，但该种药箱在虽然使用轻型材料减小重量，但不能保证其质量，使用一段时间后会发送药箱变型，内部隔层松动等问题。其次，手提的同时也限制了装药量。

(3)卖点三也是最重要的卖点，就是“可定时闹钟提醒”，该种药箱从大部分患有老年痴呆症的老年人的角度出发，研发出提醒他们吃药的闹钟提醒功能。

随着互联网、物联网、手机软件、小程序、单片机等科技的迅猛发展，各企业也尝试在药箱上融合新的技术，随着技术的成熟，新的智能药箱、智能管理系统、智能药箱监控系统等新的理念足以得到孵化，一个全新的领域正逐步形成，但该领域现状是只处于起步阶段，尚有成功的实践问世，整个产业仍在处于理论探索阶段。

国家高度重视健康医疗产业的发展，“互联网+医疗健康”发挥了互联网在社会资源优化配置中重要的作用，解决了医疗资源结构不平衡，资源分布不均等问题，通过人工智能等技术推动医疗健康行业的高效革新。但当今的智能药箱存在如下的问题：

(1)产品设计上未充分利用互联网技术

市面上主要的药箱都存在一些问题：作为日常生活中普遍的家庭药箱体积较大，且产品设计的初衷是分类药物进行收纳，防止药品受潮等保存上的优化，并且因为体积较大不方便携带出门，使用区域被限定在家中。而体积较小的闹钟提醒式药箱在减小体积重量的同时也削减了储药的空间。但闹钟的功能仅限于按时提醒用户服药，并不能保障用户服药的正确性、药品是否过期等安全问题。目前市面上最新的药箱融合了新的科技因素，如小程序端控制功能、智能语音系统、液晶触屏显示技术等，但这些方向均在于提高药箱的使用感且尚在实验测试阶段，并未将研究方向落实在保证用药安全性的问题上，市面上很少有注重提升可靠性安全性的智能药箱。

(2)产品的定位过于模糊导致用户导向性不强

当前很多智能药箱均把用户目标人群扩大化，使药箱的受用人群提升至家人。这样功能的指向性就降低，面向孤寡且患有老年痴呆症的老人，这些药箱便功能单一、实用度不足，市面上缺少针对该情况的智能药箱。

(3)市场的宣传力度及产品普及不够

广大社会大众对于智能药箱的使用性看法不一，绝大多数用户质疑智能药箱的功能完备性，导致整个市场的消费力降低，但随着越来越多的用药困难的老人出现，产品的需求及用户数量的差距越来越大，这会逐渐成为一项社会问题，目前的现状就是需要普及宣传智能药箱的功能来达到推动整个市场及产业的发展与完善。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种基于云边融合的智能药箱装置及取放药方法。

一种基于云边融合的智能药箱装置，包括药箱壳体，药箱壳体上开设有取药口，药箱壳体外部设置有药箱门，药箱壳体内部设置有多个由挡板分隔开的药槽；所述药箱壳体底部设置有承重盘，电机架设在承重盘上，穿过药箱壳体底面设置在药箱壳体中部，电机的输出端设置有传动轴，传动轴侧面相对设置有连接杆，连接杆的末端与药槽的内壁相连接；所述承重盘上设置有舵机，舵机的输出端穿过承重盘设置在承重盘底部，舵机的输出端设置有连杆，连杆的另一端与药箱门相连；所述药箱壳体内部设置有含有云数据库的微型电脑，所述电机和舵机与微型电脑电连接；所述智能药箱装置内部设置有供电装置，微型电脑、电机、舵机与供电装置电连接；所述智能药箱装置的微型电脑与用户通过移动终端的小程序和无线通信技术进行交互。

所述药箱壳体外部设置有摄像头，与微型电脑连接。

所述智能药箱装置还包括语音提醒模块和扬声器，与微型电脑相连接，语音提醒模块与扬声器连接，所述语音提醒模块用于在预先设定的时间通过扬声器发出语音提醒。

所述药箱壳体的高与药盒的长相等。

所述药箱壳体的底面上开设有弧形滑槽，药箱门设置在滑槽内与滑槽滑动连接。

所述微型电脑采用树莓派。

所述供电装置为锂电池。

所述小程序包括以下模式：

(1)默认模式：智能药箱装置处于默认模式时，按预先设置的时间定时出药，模式切换后，通过移动终端弹性控制取药放药过程；

(2)取药模式：通过切换到取药模式来手动控制取药，切换到取药模式，手动驱动电机和舵机的转动来从药槽中取药，取药时显示药品信息提醒界面；

(3)放药模式：通过切换到放药模式来手动控制放药，切换到放药模式，手动驱动电机和舵机的转动来向药槽中放药；

显示药品余量模式：通过切换显示药品余量模式能够显示智能药箱装置中的药品余量。

所述智能药箱装置表面设置有显示屏，微型电脑通过杜邦线与显示屏连接。

上述的一种基于云边融合的智能药箱装置的取放药方法，具体包括以下步骤：

(一)建立云端药品数据库：当第一次把药放入药箱时，通过摄像头扫描药品条形码获取药品信息，智能药箱装置的微型电脑与云端药品数据库中的信息进行对比，若与云端药品数据库的药品无法匹配并且药箱有空余药槽时，药箱就会将药品信息传至云端药品数据库；然后微型电脑驱动舵机和电机依次转动，用户将药品放入后，将药箱门关闭；重复上述过程至无需放药或药槽已满；

(二)取药：当到了预先通过小程序设定的用药时间时，微型电脑会通知老人服药，微型电脑向电机发出指令，电机带动药槽进行转动至取药口，基于就近原则，药槽转动情况分为以下情况：

(1)若存放所需用药的药槽与药箱门的位置顺时针方向小于180度，则电机驱动该药槽进行顺时针转动至取药口处；

(2)若存放所需用药的药槽与药箱门的位置顺时针方向大于180度，则电机驱动该药槽进行逆时针转动至取药口处；

(3)若存放所需用药的药槽刚好位于药箱门位置时，则微型电脑无需向电机发出工作指令；

当存放所需用药的药槽已位于取药口时，微型电脑实现药箱的开启，待取药口处的红外线检测装置检测无物体再通过时，关闭药箱门；

(三)放药：当服药结束后，将药品的条形码对准药箱壳体外侧的摄像头，摄像头提取药品信息，通过微型电脑上传至云端药品数据库，与刚出药的药槽记录的药品信息进行比对，若信息一致，则药箱门打开；若信息不一致，则微型电脑发出警报至移动终端的小程序，小程序端收到提醒；

每当完成取药、放药操作后，进行扫药品追溯码的操作时，上传至云端的数据均会与原来记录的该药槽存药数据进行比对。

本发明的有益效果是：

1、本发明所提供的智能药箱除了使药品有序分层且密封保存外，还能够通过扫描药品自身条形码来有效记录药品的生产日期、药物剂量，能防止老人服用过期药物，并且通过树莓派能较精确记录药品的服用次数，且具有显示药物剩余量的功能。

2、本发明的智能药箱采用亚克力材质，总体重量不会与现有药箱有较大区别，同时亚克力材质保证药箱不易形变，质量能够得到保证，延长使用寿命。同时，该产品适于家居使用，可以将智能药箱并入智能家居成为一部分，放大其作用，使其更加智能互联。

3、本发明是针对孤寡老人服错药品这一广泛关注的社会现象而提出的，我们沿用当前市场上的智能药箱为出发点进行功能上的升华，经过我们广泛的市场调研，发现社会中存在不小比例的老年人虽按时吃药，但却因为药品的数量多而服错药的现象，随着孤寡老人以及患有慢性病老龄人口数量的增加，该现象逐渐需要引起人们的注意。因此，本发明在提醒老人按时吃药的基础上，能够避免老人在服用药品时出现用药错误；同时我们将智能药箱装置通过小程序与移动终端连接，通过移动终端来实时监控药箱端的状况，包括今日是否按时服药、剩余药量、药品保质期，保证信息的持续性与更新性，提高每次用药效率。

本发明具有可拓展性，用户可以自主调节，具有功能齐全、简单方便、可靠安全、可持续发展、受益群众广泛、节省耐用。药箱还具有一键报警功能，能够在紧急情况提供急救服务。

附图说明

图1为本发明中的智能药箱装置的示意图；

图2为本发明中的智能药箱装置底部横截面剖视图；

图3为本发明中的智能药箱装置侧面剖视图；

图4为本发明中的药槽的示意图

图5为本发明的控制关系框图；

图6为本发明的控制关系框图；

图7为本发明的硬件连接关系框图；

图8为本发明的软件连接关系框图；

1-药箱壳体，2-取药口，3-药箱门，4-药槽，5-挡板，6-承重盘，7-电机，8-连接杆，8-舵机，10-连杆。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明的技术方案和效果作详细描述。

一种基于云边融合的智能药箱装置，如图1所示，包括药箱壳体1，起封闭支撑和保护作用；药箱壳体1上开设有取药口2，取药口2处设置有红外线检测装置(图中未显示)，药箱壳体1外部设置有药箱门3；药箱壳体1内部设置有多个由挡板5分隔开的药槽4，用于放置药品，本实施例中包括12个药槽4；药槽4在壳体内部旋转，旋转至药箱门3处可取出药品。药槽4间的挡板5能够保证药品的封装性。优选的，所述药箱壳体1的高与药盒的长相等，以保证老人取药方便快捷。

所述药箱壳体1底部设置有承重盘6，电机7架设在承重盘6上，穿过药箱壳体1底面设置在药箱壳体1中部，如图3-4所示，电机7的输出端设置有传动轴8，传动轴8侧面相对设置有连接杆8，连接杆8的末端与药槽4的内壁相连接。电机7转动带动传动轴8转动，传动轴8转动带动连接杆8及药槽4转动，将所需进行取药的药槽4转至取药口2。优选的，所述连接杆8与传动轴8的连接处用螺丝加固，减小运动受损。

所述承重盘6上设置有舵机9，舵机9的输出端穿过承重盘6设置在承重盘6底部，舵机9的输出端设置有连杆10，连杆10的另一端与药箱门3相连，如图2所示。舵机9的转动带动药箱门3转动，靠近或远离取药口2，从而实现药箱门3的开启和关闭。所述药箱壳体1的底面上开设有弧形滑槽(图中未显示)，药箱门3设置在滑槽内与滑槽滑动连接，通过舵机9的转动，药箱门3沿着滑槽轻松移动。

所述药箱壳体1内部设置有含有云数据库的微型电脑(图中未显示)，所述电机7和舵机9与微型电脑电连接，微型电脑驱动电机7转动，电机7旋转带动药箱转动，将需要取药的药槽4转至取药口2；微型电脑驱动舵机9转动，当药槽4转至取药口2处，电机7停止运动后，舵机9旋转带动药箱门3移动，实现药箱门3的开启，老人就能够拿到准确的药物并进行服用；当取药结束后，舵机9反转将药箱门3关闭，从而完成整个取药过程。本实施例中所述微型电脑采用树莓派。

所述药箱壳体1外部设置有摄像头(图中未显示)，与微型电脑连接；当老人服用完药品后，老人将药品的每个药品包装盒上的条形码对准药箱壳体1外侧的摄像头进行扫描，树莓派将条形码信息与云端药品数据库中储存的药品信息进行核对，其中云端药品数据库的药品信息是最开始在向药槽4内放药时树莓派与云端药品数据库通过共享局域网连接后，通过扫描药品自身的条形码上传至云端数据库从而建立的；树莓派将条形码信息与云端药品数据库中储存的药品信息核对无误后，确认该药品与之前取出的药是同一种药，然后驱动舵机9旋转，打开药箱门3，老人将药品放入药槽4内。上述取药及放药过程是整个智能药箱的基础功能。所述智能药箱装置的微型电脑与用户通过移动终端的小程序和无线通信技术进行交互，本实施例中所述智能药箱装置的微型电脑与用户通过移动终端的小程序和ZigBee信号进行交互，儿女可在移动终端通过小程序实时了解老人用药情况，减小意外情况发生的风险，适用于独居老人这个群体。

所述智能药箱装置还包括语音提醒模块和扬声器(图中未显示)，与微型电脑相连接，语音提醒模块与扬声器连接，所述语音提醒模块用于在预先设定的时间通过扬声器发出语音提醒，本实施中采用的型号为YD 200-1A，实现按时提醒老人服药，提高老人服药的准确度。

所述智能药箱装置内部设置有供电装置(图中未显示)，微型电脑、电机7、舵机9与供电装置电连接。本实施例中所述供电装置为锂电池。

用户通过小程序将移动终端与智能药箱装置相连接，通过小程序端进行模式切换，从而实现取药、放药、监测药品余量、出药时药品信息提醒、药箱状态监测的功能。所述小程序包括以下模式：

(4)默认模式：智能药箱装置处于默认模式时，按预先设置的时间定时出药，模式切换后，通过移动终端弹性控制取药放药过程。

(5)取药模式：通过切换到取药模式来手动控制取药，切换到取药模式，手动驱动电机7和舵机9的转动来从药槽4中取药，取药时显示药品信息提醒界面。

(6)放药模式：通过切换到放药模式来手动控制放药，切换到放药模式，手动驱动电机7和舵机9的转动来向药槽4中放药。

(7)显示药品余量模式：通过切换显示药品余量模式能够显示智能药箱装置中的药品余量。

所述小程序显示智能药箱装置中锂电池的当前电量和药槽4储存情况。

所述小程序设置有一键报警按键，点击一键报警按键，小程序会向用户其他登录方比如老人的子女发送信息，提示危险。

所述智能药箱装置表面设置有显示屏，微型电脑通过杜邦线与显示屏连接，本实施例中树莓派通过杜邦线与显示屏连接，通过显示屏的GUI控制药箱的工作，完成取药、放药、时间设定工作。所述显示屏为LED显示屏。

所述小程序还包括用药状况的讨论社区，凡是该智能药箱装置的用户均可以在讨论区内讨论药品的药效，避免在购买药品时受到一些错误信息的干扰。

所述小程序还包括购买药品功能，用户通过小程序的药品购买功能可以购买药品，药商通过登录小程序进行注册认证后可以看到药品的销售量，从而决定购进哪批药物并向患者售卖药品并提供配送服务，实现一个可持续的药品购买服用评价的生态链，升华药箱的功能，使整个智能药箱装置更具有时代性，体现信息交互的价值。如图8所示，通过信息交互建立智能药箱云平台，使智能药箱装置的用户、药商、医护工作者三方消息交互反馈并获益，药商向患者售卖药品并提供配送服务，同时通过用户反馈的大数据分析得到药品售卖走向；患者通过药箱人家交互，药箱装置反馈患者吃药信息；医护人员通过登录小程序进行注册认证后通过云平台给患者和家属提供服药建议并对患者服药状况进行跟踪；患者家属实时监测服药情况的同时可通过小程序为患者购药，向医护人员汇报患者身体状况，也更有利于整个智能药箱产业的发展与衍生。

本申请针对于某种需要得到关注的社会现象增加了个性化的服务，针对于现有的智能药箱进行了功能上的更进与升华，作为一个好的开端，在将来我们愿意看到越来越多的医疗科技公司能将产品的出发点聚焦于一些社会弱势群体如孤寡老人等生活较难自理的人群，特别是在老龄化社会的今天，我们希望用科技为社会带来美好，为这些人的生活带来足够的帮助。

上述一种基于云边融合的智能药箱装置的取放药方法，结合图5-7所示，具体包括以下步骤：

(一)建立云端药品数据库：当第一次把药放入药箱时，通过摄像头扫描药品条形码获取药品信息，智能药箱装置的微型电脑与云端药品数据库中的信息进行对比，若与云端药品数据库的药品无法匹配并且药箱有空余药槽4时，药箱就会将药品信息传至云端药品数据库。然后微型电脑驱动舵机9和电机7依次转动，将药箱门3打开并将空药槽4转至已取药口2处，用户将药品放入后，微型电脑驱动舵机9反转，将药箱门3关闭；重复上述过程至无需放药或药槽4已满。

(二)取药：当到了预先通过小程序设定的用药时间时，微型电脑会通过语音驱动模块向扬声器发出工作指令，扬声器工作发出用药提醒，通知老人服药，微型电脑向电机7发出指令，电机7带动药槽4进行转动至取药口2，基于就近原则，药槽4转动情况分为以下情况：

(1)若存放所需用药的药槽4与药箱门3的位置顺时针方向小于180度，则电机7驱动该药槽4进行顺时针转动至取药口2处；

(2)若存放所需用药的药槽4与药箱门3的位置顺时针方向大于180度，则电机7驱动该药槽4进行逆时针转动至取药口2处；

(3)若存放所需用药的药槽4刚好位于药箱门3位置时，则微型电脑无需向电机7发出工作指令。

当存放所需用药的药槽4已位于取药口2时，微型电脑向舵机9发出指令，舵机9转动带动药箱门3转动，从而实现药箱的开启，本实施例中树莓派驱动舵机9转动30度，通过连杆10将力传递给药箱门3，使药箱门3打开，老人可伸手将药取出；待取药口2处的红外线检测装置检测无物体再通过时，微型电脑驱动舵机9反转，关闭药箱门3。

(三)放药：当老人服药结束后，老人将药品的条形码对准药箱壳体1外侧的摄像头，摄像头提取药品信息，通过微型电脑上传至云端药品数据库，与刚出药的药槽4记录的药品信息进行比对，若信息一致，则药箱门3打开，老人将药放入药槽4，红外线检测装置检测到再无物体通过时，药箱门3关闭，完成放药操作；若信息不一致，则微型电脑发出警报至移动终端的小程序，小程序端收到提醒。

每当完成取药、放药操作后，进行扫药品追溯码的操作时，上传至云端的数据均会与原来记录的该药槽4存药数据进行比对，当一致时，智能药箱装置关闭药箱门3或打开药箱门3。当不一致时，会发出警报至小程序端，若小程序端确认信息不匹配是因为正在填补新药后，药箱会记录新的药品信息并将数据传至云端药品数据库。完成此操作的前提是药箱有剩余空的药槽4可以填药。若药箱已无空的药箱，则会再次提醒小程序端已无剩余空间。

Claims (10)

1.一种基于云边融合的智能药箱装置，其特征在于：包括药箱壳体，药箱壳体上开设有取药口，药箱壳体外部设置有药箱门，药箱壳体内部设置有多个由挡板分隔开的药槽；所述药箱壳体底部设置有承重盘，电机架设在承重盘上，穿过药箱壳体底面设置在药箱壳体中部，电机的输出端设置有传动轴，传动轴侧面相对设置有连接杆，连接杆的末端与药槽的内壁相连接；所述承重盘上设置有舵机，舵机的输出端穿过承重盘设置在承重盘底部，舵机的输出端设置有连杆，连杆的另一端与药箱门相连；所述药箱壳体内部设置有含有云数据库的微型电脑，所述电机和舵机与微型电脑电连接；所述智能药箱装置内部设置有供电装置，微型电脑、电机、舵机与供电装置电连接；所述智能药箱装置的微型电脑与用户通过移动终端的小程序和无线通信技术进行交互。

2.根据权利要求1所述的一种基于云边融合的智能药箱装置，其特征在于：所述药箱壳体外部设置有摄像头，与微型电脑连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于云边融合的智能药箱装置，其特征在于：所述智能药箱装置还包括语音提醒模块和扬声器，与微型电脑相连接，语音提醒模块与扬声器连接，所述语音提醒模块用于在预先设定的时间通过扬声器发出语音提醒。

4.根据权利要求1所述的一种基于云边融合的智能药箱装置，其特征在于：所述药箱壳体的高与药盒的长相等。

5.根据权利要求1所述的一种基于云边融合的智能药箱装置，其特征在于：所述药箱壳体的底面上开设有弧形滑槽，药箱门设置在滑槽内与滑槽滑动连接。

6.根据权利要求1所述的一种基于云边融合的智能药箱装置，其特征在于：所述微型电脑采用树莓派。

7.根据权利要求1所述的一种基于云边融合的智能药箱装置，其特征在于：所述供电装置为锂电池。

8.根据权利要求1所述的一种基于云边融合的智能药箱装置，其特征在于：所述小程序包括以下模式：

(1)默认模式：智能药箱装置处于默认模式时，按预先设置的时间定时出药，模式切换后，通过移动终端弹性控制取药放药过程；

(2)取药模式：通过切换到取药模式来手动控制取药，切换到取药模式，手动驱动电机和舵机的转动来从药槽中取药，取药时显示药品信息提醒界面；

(3)放药模式：通过切换到放药模式来手动控制放药，切换到放药模式，手动驱动电机和舵机的转动来向药槽中放药；

显示药品余量模式：通过切换显示药品余量模式能够显示智能药箱装置中的药品余量。

9.根据权利要求1所述的一种基于云边融合的智能药箱装置，其特征在于：所述智能药箱装置表面设置有显示屏，微型电脑通过杜邦线与显示屏连接。

10.权利要求1-9任一项所述的一种基于云边融合的智能药箱装置的取放药方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

(一)建立云端药品数据库：当第一次把药放入药箱时，通过摄像头扫描药品条形码获取药品信息，智能药箱装置的微型电脑与云端药品数据库中的信息进行对比，若与云端药品数据库的药品无法匹配并且药箱有空余药槽时，药箱就会将药品信息传至云端药品数据库；然后微型电脑驱动舵机和电机依次转动，用户将药品放入后，将药箱门关闭；重复上述过程至无需放药或药槽已满；

(二)取药：当到了预先通过小程序设定的用药时间时，微型电脑会通知老人服药，微型电脑向电机发出指令，电机带动药槽进行转动至取药口，基于就近原则，药槽转动情况分为以下情况：

(1)若存放所需用药的药槽与药箱门的位置顺时针方向小于180度，则电机驱动该药槽进行顺时针转动至取药口处；

(2)若存放所需用药的药槽与药箱门的位置顺时针方向大于180度，则电机驱动该药槽进行逆时针转动至取药口处；

(3)若存放所需用药的药槽刚好位于药箱门位置时，则微型电脑无需向电机发出工作指令；

当存放所需用药的药槽已位于取药口时，微型电脑实现药箱的开启，待取药口处的红外线检测装置检测无物体再通过时，关闭药箱门；

(三)放药：当服药结束后，将药品的条形码对准药箱壳体外侧的摄像头，摄像头提取药品信息，通过微型电脑上传至云端药品数据库，与刚出药的药槽记录的药品信息进行比对，若信息一致，则药箱门打开；若信息不一致，则微型电脑发出警报至移动终端的小程序，小程序端收到提醒；

每当完成取药、放药操作后，进行扫药品追溯码的操作时，上传至云端的数据均会与原来记录的该药槽存药数据进行比对。

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