CN113959666A - 一种十二轴驱动的风冷式振动试验装置 - Google Patents

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CN113959666A CN202111058837.8A CN202111058837A CN113959666A CN 113959666 A CN113959666 A CN 113959666A CN 202111058837 A CN202111058837 A CN 202111058837A CN 113959666 A CN113959666 A CN 113959666A
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刘军
宋科杰
张奎华
孙险峰
李杨
曹小波
徐利锋
夏树杰
底红岩
赵启迪
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Beijing Institute of Structure and Environment Engineering
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6 Dof Vibration Testing Device With Electrodynamic Excitation
Beijing Institute of Structure and Environment Engineering
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Abstract

本发明公开了一种十二轴驱动的风冷式振动试验装置，包括下支座和上平台，下支座上方四角处设置有隔振装置，隔振装置上方设置有上平台，上平台内部设置有风冷式电动振动台九、风冷式电动振动台十、风冷式电动振动台十一和风冷式电动振动台十二，上平台四个侧壁上依次设置有风冷式电动振动台一、风冷式电动振动台二、风冷式电动振动台三、风冷式电动振动台四、风冷式电动振动台五、风冷式电动振动台六、风冷式电动振动台七和风冷式电动振动台八。本发明具有振动频率宽、波形失真小、故障率低的优点，简化了风机系统的数量配置，同时满足了十二个振动台冷却的均压要求，采用锁紧装置，方便系统整体移位和安全放置。

Description

一种十二轴驱动的风冷式振动试验装置
技术领域
本发明涉及振动试验装置领域，具体是一种十二轴驱动的风冷式振动试验装置。
背景技术
振动是航空航天、运输装备发生故障的主要因素之一。而产品实际处于多维振动环境中，而受限于试验设备能力，传统的试验方法是分别进行单方向的振动试验，但某些军用装备的故障机理是多轴环境特有的，单方向振动试验无法再现其多维振动响应故障。某些惯性测量组件、航空航天发动机、弹头引信、通信设备、车载电源等军工产品，对于多轴振动试验有极高需求。
多轴振动试验装置具有重大的需求，主要表现有：第一，传统方式的振动试验局限性显现的更加突出，主要体现在一些已经按标准通过了单轴试验的设备(如车载电源、通信设备和导弹引信等)在外场(运输)或者使用(飞行)环境中不能承受多维振动环境；而简易的多轴振动环境试验揭示了单轴试验未能发现的潜在故障。第二，一些运载火箭施加给卫星、飞船和航天飞机的载荷是非对称的,为了进一步减轻结构重量,需要真实地模拟这些多维载荷。第三，惯性测量组合的成功应用需要借助于多维振动试验；第四，重型武器及大型运载火箭、卫星、空间站进行大推力振动试验，单振动台推力无法满足要求时，需要进行多振动台联合激励试验。因此，本领域技术人员提供了一种十二轴驱动的风冷式振动试验装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种十二轴驱动的风冷式振动试验装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种十二轴驱动的风冷式振动试验装置，包括下支座和上平台，所述下支座上方四角处设置有隔振装置，隔振装置上方设置有上平台，上平台内部设置有风冷式电动振动台九、风冷式电动振动台十、风冷式电动振动台十一和风冷式电动振动台十二，风冷式电动振动台九、风冷式电动振动台十、风冷式电动振动台十一和风冷式电动振动台十二构成一个方形结构，上平台四个侧壁上依次设置有风冷式电动振动台一、风冷式电动振动台二、风冷式电动振动台三、风冷式电动振动台四、风冷式电动振动台五、风冷式电动振动台六、风冷式电动振动台七和风冷式电动振动台八，风冷式电动振动台一和风冷式电动振动台二为一组，均设置在上平台的左侧壁上，风冷式电动振动台三和风冷式电动振动台四为一组，均设置在上平台的后侧壁上，风冷式电动振动台五和风冷式电动振动台六为一组，均设置在上平台的右侧壁上，风冷式电动振动台七和风冷式电动振动台八为一组，均设置在上平台的前侧壁上，风冷式电动振动台一、风冷式电动振动台二、风冷式电动振动台三、风冷式电动振动台四、风冷式电动振动台五、风冷式电动振动台六、风冷式电动振动台七、风冷式电动振动台八、风冷式电动振动台九、风冷式电动振动台十、风冷式电动振动台十一和风冷式电动振动台十二内部分别设置有运动解耦装置一、运动解耦装置二、运动解耦装置三、运动解耦装置四、运动解耦装置五、运动解耦装置六、运动解耦装置七、运动解耦装置八、运动解耦装置九、运动解耦装置十、运动解耦装置十一和运动解耦装置十二；下支座与上平台之间位于隔振装置两侧均设置有倾斜的运动阻尼装置，下支座与上平台之间位于运动阻尼装置一侧设置有系统锁紧装置，运动阻尼装置包括液压阻尼器、第一连接轴、球铰一、球铰二和第二连接座。。
作为本发明进一步的方案：所述隔振装置与下支座以及上平台均通过螺钉安装，上平台上固定连接有防尘网，防尘网上设置有工作平台。
作为本发明进一步的方案：所述液压阻尼器与球铰一通过螺钉压接，球铰一与第二连接座球铰连接，液压阻尼器与球铰二转动连接，球铰二与第一连接轴球铰连接。
作为本发明进一步的方案：所述运动阻尼装置与下支座之间通过所述第一连接轴转动连接，运动阻尼装置与上平台通过第二连接座连接，且第二连接座与上平台通过螺钉连接。
作为本发明进一步的方案：所述风冷式电动振动台一与风冷式电动振动台二之间、风冷式电动振动台三与风冷式电动振动台四之间、风冷式电动振动台五与风冷式电动振动台六之间、风冷式电动振动台七与风冷式电动振动台八之间、风冷式电动振动台九与风冷式电动振动台十一之间、以及风冷式电动振动台十与风冷式电动振动台十二之间均连接有三级连接管。
作为本发明进一步的方案：所述风冷式电动振动台一和风冷式电动振动台八和风冷式电动振动台十之间、以及风冷式电动振动台四和风冷式电动振动台五和风冷式电动振动台十一之间均连接有二级连接管。
作为本发明进一步的方案：所述二级连接管上通过阀件连接有一级连接管，一级连接管外围固定连接有风路转换装置，风路转换装置上方通过螺纹连接有吊装环。
作为本发明进一步的方案：所述二级连接管和风路转换装置采用软管，隔振装置采用隔振空气弹簧。
作为本发明进一步的方案：所述工作平台与风冷式电动振动台一、风冷式电动振动台二、风冷式电动振动台三、风冷式电动振动台四、风冷式电动振动台五、风冷式电动振动台六、风冷式电动振动台七、风冷式电动振动台八、风冷式电动振动台九、风冷式电动振动台十、风冷式电动振动台十一和风冷式电动振动台十二之间设置有液压双球铰，液压双球铰包括外球关节一、内球基座和外球关节二，外球关节一和外球关节二上的球头均活动安装在内球基座内部的球形腔体中。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.采用风冷式电动振动台作为驱动，具有振动频率宽、波形失真小、故障率低的优点；
2.采用液压双球铰进行运动解耦，振动传递率高，摩擦力小；
3.采用多级并联风冷却系统结构，简化了风机系统的数量配置，同时满足了12个振动台冷却的均压要求。
4.采用液压阻尼装置，可以显著的衰减六自由度振动引起的设备整体晃动。
5.采用锁紧装置，方便系统整体移位和安全放置
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的仰视结构图。
图3为本发明中除去上平台和工作平台后的结构图。
图4为本发明中液压双球铰的结构示意图。
图5为本发明中除去上平台和工作平台、隔振装置、下支座后的结构示意图。
图6为本发明中运动阻尼装置的结构示意图。
图中：1、风冷式电动振动台一；2、风冷式电动振动台二；3、风冷式电动振动台三；4、风冷式电动振动台四；5、风冷式电动振动台五；6、风冷式电动振动台六；7、风冷式电动振动台七；8、风冷式电动振动台八；9、风冷式电动振动台九；10、风冷式电动振动台十；11、风冷式电动振动台十一；12、风冷式电动振动台十二；13、运动解耦装置一；14、运动解耦装置二；15、运动解耦装置三；16、运动解耦装置四；17、运动解耦装置五；18、运动解耦装置六；19、运动解耦装置七；20、运动解耦装置八；21、运动解耦装置九；22、运动解耦装置十；23、运动解耦装置十一；24、运动解耦装置十二；25、工作平台；26、防尘网；27、上平台；28、下支座；29、隔振装置；30、系统锁紧装置；31、运动阻尼装置；32、三级连接管；33、二级连接管；34、风路转换装置；35、一级连接管；36、外球关节一；37、内球基座；38、外球关节二；39、液压阻尼器；40、第一连接轴；41、球铰一；42、球铰二；43、第二连接座；44、液压双球铰。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1～6，本发明实施例中，一种十二轴驱动的风冷式振动试验装置，包括下支座28和上平台27，下支座28上方四角处设置有隔振装置29，隔振装置29上方设置有上平台27，上平台27内部设置有风冷式电动振动台九9、风冷式电动振动台十10、风冷式电动振动台十一11和风冷式电动振动台十二12，风冷式电动振动台九9、风冷式电动振动台十10、风冷式电动振动台十一11和风冷式电动振动台十二12构成一个方形结构，上平台27四个侧壁上依次设置有风冷式电动振动台一1、风冷式电动振动台二2、风冷式电动振动台三3、风冷式电动振动台四4、风冷式电动振动台五5、风冷式电动振动台六6、风冷式电动振动台七7和风冷式电动振动台八8，风冷式电动振动台一1和风冷式电动振动台二2为一组，均设置在上平台27的左侧壁上，风冷式电动振动台三3和风冷式电动振动台四4为一组，均设置在上平台27的后侧壁上，风冷式电动振动台五5和风冷式电动振动台六6为一组，均设置在上平台27的右侧壁上，风冷式电动振动台七7和风冷式电动振动台八8为一组，均设置在上平台27的前侧壁上，风冷式电动振动台一1、风冷式电动振动台二2、风冷式电动振动台三3、风冷式电动振动台四4、风冷式电动振动台五5、风冷式电动振动台六6、风冷式电动振动台七7、风冷式电动振动台八8、风冷式电动振动台九9、风冷式电动振动台十10、风冷式电动振动台十一11和风冷式电动振动台十二12内部分别设置有运动解耦装置一13、运动解耦装置二14、运动解耦装置三15、运动解耦装置四16、运动解耦装置五17、运动解耦装置六18、运动解耦装置七19、运动解耦装置八20、运动解耦装置九21、运动解耦装置十22、运动解耦装置十一23和运动解耦装置十二24，十二个运动解耦装置与十二个风冷式电动振动台一一对应设置；下支座28与上平台27之间位于隔振装置29两侧均设置有倾斜的运动阻尼装置31，下支座28与上平台27之间位于运动阻尼装置31一侧设置有系统锁紧装置30，运动阻尼装置31包括液压阻尼器39、第一连接轴40、球铰一41、球铰二42和第二连接座43。
本实施例中，隔振装置29与下支座28以及上平台27均通过螺钉安装，上平台27上固定连接有防尘网26，防尘网26上设置有工作平台25，可以将振动试验的设备固定放置在工作平台25上。
本实施例中，液压阻尼器39与球铰一41通过螺钉压接，球铰一41与第二连接座43球铰连接，液压阻尼器39与球铰二42转动连接，球铰二42与第一连接轴40球铰连接，可以满足工作时对平台六个自由度振动的衰减作用，运动阻尼装置31主要工作原理是液压阻尼器39内部具有活塞杆和活塞缸，活塞杆与活塞缸发生相对运动时，内部小孔结构可以消耗掉相对运动的能量，提供运动阻尼，系统锁紧装置30通过螺栓与上平台27与下支架之间紧固连接，方便系统不工作时的稳定，也可以对系统进行整体吊装移位。
本实施例中，运动阻尼装置31与下支座28之间通过第一连接轴40转动连接，运动阻尼装置31与上平台27通过第二连接座43连接，且第二连接座43与上平台27通过螺钉连接。
本实施例中，风冷式电动振动台一1与风冷式电动振动台二2之间、风冷式电动振动台三3与风冷式电动振动台四4之间、风冷式电动振动台五5与风冷式电动振动台六6之间、风冷式电动振动台七7与风冷式电动振动台八8之间、风冷式电动振动台九9与风冷式电动振动台十一11之间、以及风冷式电动振动台十10与风冷式电动振动台十二12之间均连接有三级连接管32。三级连接管32可以连通风冷式电动振动台一1与风冷式电动振动台二2、风冷式电动振动台三3与风冷式电动振动台四4、风冷式电动振动台五5与风冷式电动振动台六6、风冷式电动振动台七7与风冷式电动振动台八8、风冷式电动振动台九9与风冷式电动振动台十一11、以及风冷式电动振动台十10与风冷式电动振动台十二12，对其进行风冷操作。
本实施例中，风冷式电动振动台一1和风冷式电动振动台八8和风冷式电动振动台十10之间、以及风冷式电动振动台四4和风冷式电动振动台五5和风冷式电动振动台十一11之间均连接有二级连接管33。
本实施例中，二级连接管33上通过阀件连接有一级连接管35，一级连接管35外围固定连接有风路转换装置34，风路转换装置34上方通过螺纹连接有吊装环。风路转换装置34用于与外部的冷风输送管路连接，两台风机通过一级连接管35和风路转换转装置将风路扩展为6路，通往二级连接管33；每个二级连接管33通过一级连接管35分别连接着风冷式电动振动台一1和风冷式电动振动台二2、风冷式电动振动台三3和风冷式电动振动台四4、风冷式电动振动台五5和风冷式电动振动台六6、风冷式电动振动台七7和风冷式电动振动台八8、风冷式电动振动台九9和风冷式电动振动台十一11、风冷式电动振动台十10和风冷式电动振动台十二12，最终实现了系统风路的多级并联，这种结构形式，对于风压在十二个振动台的均匀分布具有优势，避免了出现个别振动台冷却不足的弊端。
本实施例中，二级连接管33和风路转换装置34采用软管，隔振装置29采用隔振空气弹簧，用以隔离设备产生的振动对试验场地的影响。
本实施例中，工作平台25与风冷式电动振动台一1、风冷式电动振动台二2、风冷式电动振动台三3、风冷式电动振动台四4、风冷式电动振动台五5、风冷式电动振动台六6、风冷式电动振动台七7、风冷式电动振动台八8、风冷式电动振动台九9、风冷式电动振动台十10、风冷式电动振动台十一11和风冷式电动振动台十二12之间设置有液压双球铰44，液压双球铰44包括外球关节一36、内球基座37和外球关节二38，外球关节一36和外球关节二38上的球头均活动安装在内球基座37内部的球形腔体中，由两个球形铰链进行运动解耦，内部通高压液压油用以提供润滑和传递刚性。
线振动实现原理如下：风冷式电动振动台一1和风冷式电动振动台二2同时同频率同相位振动，同时风冷式电动振动台五5和风冷式电动振动台六6同时同频率同相位振动，并且与风冷式电动振动台一1和风冷式电动振动台二2相位相反，可以实现工作平台25沿x轴线振动；风冷式电动振动台三3和风冷式电动振动台四4同时同频率同相位振动，同时风冷式电动振动台七7和风冷式电动振动台八8同时同频率同相位振动，并且与风冷式电动振动台三3和风冷式电动振动台四4相位相反，可以实现工作平台25沿y轴线振动；风冷式电动振动台九9、风冷式振动台十10、风冷式振动台十一11和风冷式电动振动台十二12四个振动台同时同频率同相位振动可以实现工作平台25沿垂直z方向的线振动。
角振动实现原理如下：风冷式电动振动台九9和风冷式电动振动台十10同时同频率同相位振动，同时风冷式电动振动台十一11和风冷式电动振动台十二12同时同频率同相位振动，并且与风冷式电动振动台九9和风冷式电动振动台十10相位相反，可以实现工作平台25绕x轴角振动；风冷式电动振动台九9和风冷式电动振动台十一11同时同频率同相位振动，同时风冷式电动振动台十10和风冷式电动振动台十二12同时同频率同相位振动，并且与风冷式电动振动台九9和风冷式电动振动台十一11相位相反，可以实现工作平台25绕y轴角振动；风冷式电动振动台一1、风冷式电动振动台三3、风冷式电动振动台五5和风冷式电动振动台七7四个振动台同时同频率同相位振动，同时风冷式电动振动台二2、风冷式电动振动台四4、风冷式电动振动台六6和风冷式电动振动台八8四个振动台同时同频率同相位振动，并且与风冷式电动振动台一1、风冷式电动振动台三3、风冷式电动振动台五5和风冷式电动振动台七7四个振动台相位相反，可以实现工作平台25绕z轴角振动。
本发明采用了12个风冷振动台的多级并联风路，如图5所示，极大的简化了系统的结构和风机配备数量，本发明采用2台风机，两台风机通过一级连接管35和风路转换转装置将风路扩展为6路，通往二级连接管33，每个二级连接管33通过一级连接管35连接着两个振动台，最终实现了系统风路的多级并联，这种结构形式，对于风压在12个振动台的均匀分布具有优势，避免了出现个别振动台冷却不足的弊端。
本发明还设计了上平台27与下支架之间的系统锁紧装置30，通过螺栓和锁紧装置将上平台27与下支架之间紧固连接，方便系统不工作时的稳定，也可以对系统进行整体吊装移位。
本实施例中，采用风冷式电动振动台作为驱动，具有振动频率宽、波形失真小、故障率低的优点；采用液压双球铰进行运动解耦，振动传递率高，摩擦力小；采用多级并联风冷却系统结构，简化了风机系统的数量配置，同时满足了12个振动台冷却的均压要求采用液压阻尼装置，可以显著的衰减六自由度振动引起的设备整体晃动，采用锁紧装置，方便系统整体移位和安全放置。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种十二轴驱动的风冷式振动试验装置，包括下支座(28)和上平台(27)，其特征在于：所述下支座(28)上方四角处设置有隔振装置(29)，隔振装置(29)上方设置有上平台(27)，上平台(27)内部设置有风冷式电动振动台九(9)、风冷式电动振动台十(10)、风冷式电动振动台十一(11)和风冷式电动振动台十二(12)，风冷式电动振动台九(9)、风冷式电动振动台十(10)、风冷式电动振动台十一(11)和风冷式电动振动台十二(12)构成一个方形结构，上平台(27)四个侧壁上依次设置有风冷式电动振动台一(1)、风冷式电动振动台二(2)、风冷式电动振动台三(3)、风冷式电动振动台四(4)、风冷式电动振动台五(5)、风冷式电动振动台六(6)、风冷式电动振动台七(7)和风冷式电动振动台八(8)，风冷式电动振动台一(1)和风冷式电动振动台二(2)为一组，均设置在上平台(27)的左侧壁上，风冷式电动振动台三(3)和风冷式电动振动台四(4)为一组，均设置在上平台(27)的后侧壁上，风冷式电动振动台五(5)和风冷式电动振动台六(6)为一组，均设置在上平台(27)的右侧壁上，风冷式电动振动台七(7)和风冷式电动振动台八(8)为一组，均设置在上平台(27)的前侧壁上，风冷式电动振动台一(1)、风冷式电动振动台二(2)、风冷式电动振动台三(3)、风冷式电动振动台四(4)、风冷式电动振动台五(5)、风冷式电动振动台六(6)、风冷式电动振动台七(7)、风冷式电动振动台八(8)、风冷式电动振动台九(9)、风冷式电动振动台十(10)、风冷式电动振动台十一(11)和所述风冷式电动振动台十二(12)内部分别设置有运动解耦装置一(13)、运动解耦装置二(14)、运动解耦装置三(15)、运动解耦装置四(16)、运动解耦装置五(17)、运动解耦装置六(18)、运动解耦装置七(19)、运动解耦装置八(20)、运动解耦装置九(21)、运动解耦装置十(22)、运动解耦装置十一(23)和运动解耦装置十二(24)；下支座(28)与上平台(27)之间位于隔振装置(29)两侧均设置有倾斜的运动阻尼装置(31)，下支座(28)与上平台(27)之间位于运动阻尼装置(31)一侧设置有系统锁紧装置(30)，运动阻尼装置(31)包括液压阻尼器(39)、第一连接轴(40)、球铰一(41)、球铰二(42)和第二连接座(43)。
2.根据权利要求1所述的一种十二轴驱动的风冷式振动试验装置，其特征在于：所述隔振装置(29)与下支座(28)以及上平台(27)均通过螺钉安装，上平台(27)上固定连接有防尘网(26)，防尘网(26)上设置有工作平台(25)。
3.根据权利要求1所述的一种十二轴驱动的风冷式振动试验装置，其特征在于：所述液压阻尼器(39)与球铰一(41)通过螺钉压接，球铰一(41)与第二连接座(43)球铰连接，液压阻尼器(39)与球铰二(42)转动连接，球铰二(42)与第一连接轴(40)球铰连接。
4.根据权利要求1所述的一种十二轴驱动的风冷式振动试验装置，其特征在于：所述运动阻尼装置(31)与下支座(28)之间通过第一连接轴(40)转动连接，运动阻尼装置(31)与上平台(27)通过第二连接座(43)连接，且第二连接座(43)与上平台(27)通过螺钉连接。
5.根据权利要求1所述的一种十二轴驱动的风冷式振动试验装置，其特征在于：所述风冷式电动振动台一(1)与风冷式电动振动台二(2)之间、风冷式电动振动台三(3)与风冷式电动振动台四(4)之间、风冷式电动振动台五(5)与风冷式电动振动台六(6)之间、风冷式电动振动台七(7)与风冷式电动振动台八(8)之间、风冷式电动振动台九(9)与风冷式电动振动台十一(11)之间、以及风冷式电动振动台十(10)与风冷式电动振动台十二(12)之间均连接有三级连接管(32)。
6.根据权利要求1所述的一种十二轴驱动的风冷式振动试验装置，其特征在于：所述风冷式电动振动台一(1)和风冷式电动振动台八(8)和风冷式电动振动台十(10)之间、以及风冷式电动振动台四(4)和风冷式电动振动台五(5)和风冷式电动振动台十一(11)之间均连接有二级连接管(33)。
7.根据权利要求6所述的一种十二轴驱动的风冷式振动试验装置，其特征在于：所述二级连接管(33)上通过阀件连接有一级连接管(35)，一级连接管(35)外围固定连接有风路转换装置(34)，风路转换装置(34)上方通过螺纹连接有吊装环。
8.根据权利要求7所述的一种十二轴驱动的风冷式振动试验装置，其特征在于：所述二级连接管(33)和风路转换装置(34)采用软管，隔振装置(29)采用隔振空气弹簧。
9.根据权利要求1所述的一种十二轴驱动的风冷式振动试验装置，其特征在于：所述工作平台(25)与风冷式电动振动台一(1)、风冷式电动振动台二(2)、风冷式电动振动台三(3)、风冷式电动振动台四(4)、风冷式电动振动台五(5)、风冷式电动振动台六(6)、风冷式电动振动台七(7)、风冷式电动振动台八(8)、风冷式电动振动台九(9)、风冷式电动振动台十(10)、风冷式电动振动台十一(11)和风冷式电动振动台十二(12)之间设置有液压双球铰(44)，液压双球铰(44)包括外球关节一(36)、内球基座(37)和外球关节二(38)，外球关节一和外球关节二(38)上的球头均活动安装在内球基座(37)内部的球形腔体中。
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