CN114248440A - 3d打印切片方法、打印方法、装置、介质及设备 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种3D打印切片方法、打印方法、装置、介质及设备,该切片方法包括:获取待打印的3D模型;对3D模型进行逐层切片,获得每一层对应的切片;每一层切片包括若干个不连续分布的区块,区块之间存在间隙;其中,切片逐层叠置,每一层切片的区块与相邻层切片的间隙相对应;每一层切片的间隙被相邻层切片的区块填充满。通过将每一层切片分割为若干个不连续分布的区块,相应的打印层也为不连续分布的区块,区块面积较小,产生的应力也较小,打印层不易变形,从而降低了打印模型变形的风险;区块间存在间隙,减小了打印层与料盘底面的接触面积,有效降低二者间的拉拔力,解决了因拉拔力过大导致的打印模型脱落或支撑断裂等问题,且缩短拉拔时间。
Description
技术领域
本公开涉及3D打印技术领域,尤其涉及一种3D打印切片方法、打印方法、装置、介质及设备。
背景技术
光固化成型是最早的3D打印成型技术,也是目前较为成熟的3D打印技术。该技术的基本原理是利用材料的累加成型,将一个三维的目标模型分为若干个切片层,以一定波长的光源照射液态光敏树脂使每层液态光敏树脂被照射到的部分固化成型,而未被光源照射的地方仍为液态,最终各切片层累积成所需的目标模型。
对于数字光处理(Digital Light Processing,DLP)和液晶显示(Liquid CrystalDisplay,LCD)光固化3D打印机,其通过投影仪投影切片图像来逐层固化液态的光敏树脂,根据投影仪的放置位置,可将光固化3D打印设备分为下投影式和上投影式两种。对于下投影式打印设备而言,每打印完一切片层,需要将成型平台向上移动一小段距离,成型平台上已成型的打印模型也随之上移,当打印模型顶端的打印层与料盘底面分离时,由于打印层与料盘底面存在面积较大的真空层,从而二者分离时拉拔力较大,拉拔力较大会导致打印模型从成型平台脱落或支撑断裂,致使打印失败;同时,拉拔力较大还会导致拉拔时间长,从而影响打印时间。此外,无论是上投影式打印设备还是下投影式打印设备,由于打印模型的打印层是一次投影成型的,打印层的面积较大,容易产生过多的应力,应力会导致打印层发生形变,进而导致打印模型发生形变。
发明内容
为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题,本公开提供了一种3D打印切片方法、打印方法、装置、介质及设备。
本公开提供了一种3D打印切片方法,该切片方法包括:
获取待打印的3D模型;
对所述3D模型进行逐层切片,获得每一层对应的切片;每一层所述切片包括若干个不连续分布的区块,所述区块之间存在间隙;
其中,所述切片逐层叠置,每一层所述切片的区块与相邻层切片的间隙相对应;每一层所述切片的间隙被相邻层切片的区块填充满。
在一些实施例中,所述切片的厚度为一个参考切片厚度;
相邻两层所述切片叠置时,第2N层切片与第2N-1层切片在切片厚度方向完全嵌合;其中,其中N为整数,且N≥1。
在一些实施例中,所述切片的厚度为参考切片厚度的M倍;其中,M为整数,且M≥2;
相邻两层所述切片叠置时,其中一层所述切片至少嵌合在另一层所述切片中。
在一些实施例中,所述切片的厚度不完全相等。
在一些实施例中,所述区块为像素点区块。
在一些实施例中,同一层所述切片包括的所有所述区块的形状均相同。
本公开还提供了一种3D打印方法,该打印方法包括上述任一种切片方法的步骤。
本公开还提供了一种3D打印装置,所述装置包括:
模型获取模块,用于获取待打印的3D模型;
切片处理模块,用于对所述3D模型进行逐层切片,获得每一层对应的切片;每一层所述切片包括若干个不连续分布的区块,所述区块之间存在间隙;
其中,所述切片逐层叠置,每一层所述切片的区块与相邻层切片的间隙相对应;每一层所述切片的间隙被相邻层切片的区块填充满。
本公开还提供了一种计算机可读存储介质,其特征在于,该存储介质上存储有计算机可执行程序或指令,所述程序或指令使计算机执行上述任一种切片方法的步骤。
本公开还提供了一种3D打印设备,其特征在于,包括存储器和一个或多个处理器;
其中,所述存储器与所述一个或多个处理器通信连接,所述存储器中存储有可被所述一个或多个处理器执行的指令,所述指令被所述一个或多个处理器执行时,所述打印设备用于实现上述任一种切片方法。
本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点:
本公开实施例提供的一种3D打印切片方法、打印方法、装置、介质及设备,该切片方法包括:获取待打印的3D模型;对3D模型进行逐层切片,获得每一层对应的切片;每一层切片包括若干个不连续分布的区块,区块之间存在间隙;其中,切片逐层叠置,每一层切片的区块与相邻层切片的间隙相对应;每一层切片的间隙被相邻层切片的区块填充满。通过将每一层切片分割为若干个不连续分布的区块,如此,使用打印设备逐层打印切片时,相应的打印层也为不连续分布的区块,区块面积较小,产生的应力也较小,打印层不易变形,从而大大降低了打印模型变形的风险;同时,各区块之间存在间隙,减小了打印层与料盘底面的接触面积,有效降低了二者之间的拉拔力,解决了因拉拔力过大导致的打印模型脱落或支撑断裂等问题,且缩短拉拔时间,提高了打印效率。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本公开的实施例,并与说明书一起用于解释本公开的原理。
为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,对于本领域普通技术人员而言,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为相关技术中下投影式光固化3D打印机的结构示意图;
图2为相关技术中切片的正视结构示意图;
图3为相关技术中切片的俯视结构示意图;
图4为本公开实施例提供的一种3D打印切片方法的流程示意图;
图5为本公开实施例提供的一种切片的正视结构示意图;
图6为本公开实施例提供的一种切片的俯视结构示意图;
图7为本公开实施例提供的另一种切片的俯视结构示意图;
图8为图6和图7所示切片叠置后的俯视结构示意图;
图9为本公开实施例提供的又一种切片的俯视结构示意图;
图10为本公开实施例提供的又一种切片的俯视结构示意图;
图11为图9和图10所示切片叠置后的俯视结构示意图;
图12为本公开实施例提供的另一种切片的正视结构示意图;
图13为本公开实施例提供的又一种切片的正视结构示意图;
图14为本公开实施例提供的又一种切片的正视结构示意图;
图15为本公开实施例提供的又一种切片的正视结构示意图;
图16为本公开实施例提供的一种3D打印装置的结构示意图。
其中,1、成型平台;2、升降机构;3、打印模型;31、切片;311、区块;4、料盘;5、光敏树脂;6、投影仪;7、3D打印装置;71、模型获取模块;72、切片处理模块。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点,下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是,在不冲突的情况下,本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开,但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施;显然,说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例,而不是全部的实施例。
相关技术中,光固化3D打印技术主要包括立体光刻(Stereo lithographyAppearance,SLA)、DLP和LCD三种。其中,DLP和LCD光固化3D打印机通过投影仪投影切片图像来逐层固化液态的光敏树脂,根据投影仪的放置位置,可将光固化3D打印设备分为下投影式和上投影式两种。
图1为相关技术中下投影式光固化3D打印机的结构示意图。如图1所示,该3D打印机主要包括成型平台1、升降机构2和料盘4,其中,升降机构2用于控制成型平台1的高度;料盘4内装有液态光敏树脂5,成型平台1的成型端面与光敏树脂5接触;料盘4底面设置为透明,使投影仪发出的光线能够透过料盘4底面。使用该3D打印机打印切片时,利用升降机构2将成型平台1下降至料盘4底面附近,成型平台1的成型端面与料盘4底面之间预留距离为一层切片厚度;投影仪根据切片处理的数据,发出相应图像的投影到料盘4底面,料盘4底面与成型平台1之间的液态光敏树脂5发生光聚合反应后固化成型;该层切片打印完毕后,成型平台1在升降机构2的驱动下向上移动一小段距离(对于上投影式3D打印机,成型平台1是向下移动),投影仪播放下一层切片图像,在上一层固化树脂上打印下一层切片图像;最终层层叠加,得到所需的3D打印模型3。
相关技术中,如图2-图3所示,打印模型3由若干层切片31叠置而成,每一层切片31均是通过一次投影实现一层的打印,单层切片31图像的是连续的,整体面积比较大,对应的打印层的面积也较大,容易产生过多的应力,应力会导致打印层发生形变,进而导致打印模型3发生形变。对于下投影式3D打印机,如图1所示,当打印模型3顶端的打印层(即固化树脂)与料盘4底面分离时,由于打印层与料盘4底面存在面积较大的真空层,从而二者分离时拉拔力较大,拉拔力较大会导致打印模型3从成型平台1脱落或支撑断裂,致使打印失败;同时,拉拔力较大还会导致拉拔时间长,从而影响打印效率。
针对上述缺陷中的至少一个进行改进,本公开实施例提供了一种3D打印切片方法、打印方法、装置、介质及设备,该切片方法包括:获取待打印的3D模型;对3D模型进行逐层切片,获得每一层对应的切片;每一层切片包括若干个不连续分布的区块,区块之间存在间隙;其中,切片逐层叠置,每一层切片的区块与相邻层切片的间隙相对应;每一层切片的间隙被相邻层切片的区块填充满。通过将每一层切片分割为若干个不连续分布的区块,如此,使用打印设备逐层打印切片时,相应的打印层也为不连续分布的区块,区块面积较小,产生的应力也较小,打印层不易变形,从而大大降低了打印模型变形的风险;同时,各区块之间存在间隙,减小了打印层与料盘底面的接触面积,有效降低了二者之间的拉拔力,解决了因拉拔力过大导致的打印模型脱落或支撑断裂等问题,且缩短拉拔时间,提高了打印效率。
下面结合图4-图16,对本公开实施例提供的3D打印切片方法、打印方法、装置、介质及设备进行示例性说明。
在一些实施例中,如图4所示,为本公开实施例提供的一种3D打印切片方法的流程示意图。参照图4,该切片方法包括:
S110、获取待打印的3D模型。
S120、对3D模型进行逐层切片,获得每一层对应的切片。
其中,每一层切片包括若干个不连续分布的区块,区块之间存在间隙;切片逐层叠置,每一层切片的区块与相邻层切片的间隙相对应;每一层切片的间隙被相邻层切片的区块填充满。
示例性地,如图5所示,为本公开实施例提供的一种切片的正视结构示意图。参照图5,在切片的厚度方向,每一层切片31由5个不连续分布的区块311组成,区块311之间存在间隙;每一层切片31的区块311与相邻层切片31的空隙相对应,每一层切片31的空隙与相邻层切片31的区块311相对应;将切片31逐层叠置时,相邻层切片31之间存在高度差,中间层切片31的间隙被上下相邻层切片311的区块311共同填满;所有切片紧密嵌合、无空隙。
示例性地,如图6-图8所示,图6为本公开实施例提供的一种切片的俯视结构示意图;图7为本公开实施例提供的另一种切片的俯视结构示意图;图8为图6和图7所示切片叠置后的俯视结构示意图。参照图6-图7,两层切片均有5个不连续分布的长方形区块311组成,区块311之间存在间隙;其中,图6所示切片31的区块311与图7所示切片31的间隙相对应,图6所示切片31的间隙与图7所示切片31的区块311相对应;参照图8,将两层切片31叠置时,图6所示切片31和图7所示切片31的区块311和间隙互相嵌合,嵌合部分的图像正好构成一幅完整的切片图像。
示例性地,如图9-图11所示,图9为本公开实施例提供的又一种切片的俯视结构示意图;图10为本公开实施例提供的又一种切片的俯视结构示意图;图11为图9和图10所示切片叠置后的俯视结构示意图。参照图9和图10,相邻两层切片均有50个不连续分布的正方形区块311组成,区块311之间存在间隙;图9所示切片31的区块311与图10所示切片31的间隙相对应,图9所示切片31的间隙与图10所示切片31的区块311相对应;参照图11,将相邻两层切片31叠置时,图9所示切片31和图10所示切片31的区块311和间隙互相嵌合,嵌合部分的图像正好构成一幅完整的切片图像。
能够理解的是,图5示例性地示出了中间层切片31的间隙被上下相邻层切片31的区块311共同填满,但并不构成对本公开实施例提供的3D打印切片方法的限定。在其他实施方式中,中间层切片31的间隙还可以仅被上层或下层切片31的区块311填满,在此不限定。
能够理解的是,图6-图11仅示例性地示出了区块311的形状为长方形或正方形,且区块311尺寸相同,但并不构成对本公开实施例提供的3D打印切片方法的限定。在其他实施方式中,区块311的形状还可以为三角形,或者是本领域技术人员可知的其他形状,各区块311尺寸可以相等也可以不相等,在此不限定。
需要说明的是,图5、图8或图11仅示例性地示出了切片31的图像为正方形,但并不构成对本公开实施例提供的3D打印切片方法的限定。在其他实施方式中,切片的图像可设置为本领域技术人员可知的所有图像,在此不限定。
本公开实施例提供了一种3D打印切片方法,该切片方法包括:获取待打印的3D模型;对3D模型进行逐层切片,获得每一层对应的切片;每一层切片包括若干个不连续分布的区块,区块之间存在间隙;其中,切片逐层叠置,每一层切片的区块与相邻层切片的间隙相对应;每一层切片的间隙被相邻层切片的区块填充满。通过将每一层切片分割为若干个不连续分布的区块,如此,使用打印设备逐层打印切片时,相应的打印层也为不连续分布的区块,区块面积较小,产生的应力也较小,打印层不易变形,从而大大降低了打印模型变形的风险;同时,各区块之间存在间隙,减小了打印层与料盘底面的接触面积,有效降低了二者之间的拉拔力,解决了因拉拔力过大导致的打印模型脱落或支撑断裂等问题,且缩短拉拔时间,提高了打印效率。
在一些实施例中,如图12所示,为本公开实施例提供的另一种切片的正视结构示意图,其中,H0表示参考切片厚度,H表示切片厚度。参照图12,切片31的厚度为一个参考切片厚度;相邻两层切片31叠置时,第2N层切片31与第2N-1层切片31在切片厚度方向完全嵌合;其中,其中N为整数,且N≥1。
其中,参考切片厚度为基准值,是3D打印软件中默认的切片厚度。
示例性地,如图12所示,相邻两个点划线之间的距离表示一个参考切片厚度。在本实施例中,每一层切片31的厚度为一个参考切片厚度,即H=H0;将切片31逐层叠置时,在相邻的两层切片中,偶数层切片31与其上一层的奇数层切片31在切片厚度方向完全嵌合,即偶数层切片31的区块311完全嵌合在奇数层切片31的空隙中,相邻两层切片31的空间位置高度相同,二者正好构成一幅完整的切片图像。
需要说明的是,图12仅示例性地示出了相邻的两个切片叠置时空间位置高度相同,二者相互嵌合构成一幅完整的切片图像,但并不构成对本公开实施例提供的3D打印切片方法的限定。在其他实施方式中,还可以由三层、四层或者更多层的切片嵌合组成一幅完整的切片图像,在此不限定。
能够理解的是,图12仅示例性地示出了切片31的厚度为一个参考切片厚度,但并不构成对本公开实施例提供的3D打印切片方法的限定。在其他实施方式中,切片31的厚度还可以设置为两个或三个参考切片厚度,或者根据打印模型的需求设置切片31的厚度,在此不限定。
在一些实施例中,如图13或图14所示,为本公开实施例提供的又一种切片的正视结构示意图。参照图13或图14,切片31的厚度为参考切片厚度的M倍;其中,M为整数,且M≥2;相邻两层切片31叠置时,其中一层切片31至少嵌合在另一层切片31中。
如此设置,增加单层切片31的厚度,相当于减少了切片数量,从而减少打印次数,缩短打印时间,有效提高了打印效率。
示例性地,如图13所示,切片31的厚度为参考切片厚度的2倍,即H=2H0。相邻两层切片31叠置时,第一层切片31或最后一层切片31仅有一个相邻层切片31,第一层切片31或最后一层切片31与相邻层切片31相互嵌合,嵌合部分为一个参考切片厚度;中间层切片31有上下两个相邻层切片31,中间层切片31与两个相邻层切片31均相互嵌合,嵌合部分均为一个参考切片厚度;所有切片31紧密嵌合、无空隙。
示例性地,如图14所示,切片31的厚度为参考切片厚度的3倍,即H=3H0。相邻两层切片31叠置时,第一层切片31或最后一层切片31仅有一个相邻层切片31,第一层切片31或最后一层切片31与相邻层切片31相互嵌合,嵌合部分为一个或两个参考切片厚度;中间层切片31有上下两个相邻层切片31,中间层切片31与两个相邻层切片31均相互嵌合,嵌合部分为一个或两个参考切片厚度;嵌合部分是一个参考切片厚度还是两个参考切片厚度与切片层数相关;所有切片31紧密嵌合、无空隙。
能够理解的是,图13或图14例性地示出了切片31的厚度为参考切片厚度的2倍或3倍,但并不构成对本公开实施例提供的3D打印切片方法的限定。在其他实施方式中,切片31的厚度还可以设置为参考切片厚度的其他倍数,在此不限定。
在一些实施例中,如图15所示,为本公开实施例提供的又一种切片的正视结构示意图。参照图15,切片的厚度不完全相等。
示例性地,如图15所示,自上而下共6层切片,切片层的厚度不完全相等;其中,第一层切片和最后一层切片的厚度H1为一个参考切片厚度,即H1=H0;第二、三层切片的厚度H3为三个参考切片厚度,即H3=3H0;第四、五层切片的厚度H2为两个参考切片厚度,即H2=2H0;所有切片紧密嵌合、无空隙。
能够理解的是,图15仅示例性的示出了三种不同厚度的切片,但并不构成对本公开实施例提供的3D打印切片方法的限定。在其他实施方式中,可根据打印模型的实际情况动态调节切片厚度和组合方式,在此不作限定。
在一些实施例中,区块为像素点区块。
其中,像素点是将图像分割非常细小的点,是相关技术中最小图像单元。将每一层切片分割为若干个非常小的像素点区块,像素点区块越多,切片图像的分辨率越高,最终打印的3D模型就越细腻逼真。
在一些实施例中,如图6-图7或图9-图10所示,同一层切片31包括的所有区块311的形状均相同。
示例性地,如图6-图7所示,同一层切片31包括的所有区块311的均为正方形,所有区块的尺寸也相同。
示例性地,如图9-图10所示,同一层切片31包括的所有区块311的均为长方形,所有区块的尺寸也相同。
需要说明的是,图6-图7或图9-图10仅示例性示出了同一层切片31包括的所有区块311的形状均相同,但并不构成对本公开实施例提供的3D打印切片方法的限定。在其他实施方式中,同一层切片31包括的区块311的形状可以不同,如同时包括正方形和长方形、正方形和三角形、长方形和三角形以及三种形状,或者还包括本领域技术人员可知的其他形状,在此不限定。
在一些实施例中,所有切片31包括的所有区块311的形状均相同。
如此设置,各层切片的处理参数统一,可简化处理工序,提高效率。
基于同一发明构思,本公开实施例还提供了一种3D打印方法,该打印方法包括上述任一种切片方法的步骤,具有对应的有益效果,相同之处可参照上文理解,后文中不赘述。
本公开实施例还提供了一种3D打印装置,如图16所示,为本公开实施例提供的一种3D打印装置的结构示意图。参照图16,该3D打印装置7包括:模型获取模块71,用于获取待打印的3D模型;切片处理模块72,用于对3D模型进行逐层切片,获得每一层对应的切片;每一层切片包括若干个不连续分布的区块,区块之间存在间隙;其中,切片逐层叠置,每一层切片的区块与相邻层切片的间隙相对应;每一层切片的间隙被相邻层切片的区块填充满。
在其他实施方式中,3D打印装置还可包括本领域技术人员可知的其他组成模块,例如模型建立模块、文件生成模块、切片打印模块等,在此不赘述也不限定。
本公开实施例还提供了一种计算机可读存储介质,该存储介质上存储有计算机可执行程序或指令,程序或指令使计算机执行上述任一种切片方法的步骤,实现对应的有益效果,为避免重复描述,在此不再赘述。
本公开实施例还提供了一种3D打印设备,可用于执行上述任一种切片方法的步骤,实现对应的效果。该3D打印设备可包括:存储器(可包括ROM、RAM等存储器)以及一个或多个处理器(可包括CPU);其中,存储器与一个或多个处理器通信连接,存储器中存储有可被一个或多个处理器执行的指令,指令被一个或多个处理器执行时,打印设备用于实现上述任一种切片方法。
需要说明的是,在本文中,诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上仅是本公开的具体实施方式,使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本公开将不会被限制于本文的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种3D打印切片方法,其特征在于,该切片方法包括:
获取待打印的3D模型;
对所述3D模型进行逐层切片,获得每一层对应的切片;每一层所述切片包括若干个不连续分布的区块,所述区块之间存在间隙;
其中,所述切片逐层叠置,每一层所述切片的区块与相邻层切片的间隙相对应;每一层所述切片的间隙被相邻层切片的区块填充满。
2.根据权利要求1所述的切片方法,其特征在于,所述切片的厚度为一个参考切片厚度;
相邻两层所述切片叠置时,第2N层切片与第2N-1层切片在切片厚度方向完全嵌合;其中,其中N为整数,且N≥1。
3.根据权利要求1所述的切片方法,其特征在于,所述切片的厚度为参考切片厚度的M倍;其中,M为整数,且M≥2;
相邻两层所述切片叠置时,其中一层所述切片至少嵌合在另一层所述切片中。
4.根据权利要求1所述的切片方法,其特征在于,所述切片的厚度不完全相等。
5.根据权利要求1所述的切片方法,其特征在于,所述区块为像素点区块。
6.根据权利要求1-5任一项所述的切片方法,其特征在于,同一层所述切片包括的所有所述区块的形状均相同。
7.一种3D打印方法,其特征在于,该打印方法包括权利要求1-6中任一项所述切片方法的步骤。
8.一种3D打印装置,其特征在于,所述装置包括:
模型获取模块,用于获取待打印的3D模型;
切片处理模块,用于对所述3D模型进行逐层切片;获得每一层对应的切片;每一层所述切片包括若干个不连续分布的区块,所述区块之间存在间隙;
其中,所述切片逐层叠置,每一层所述切片的区块与相邻层切片的间隙相对应;每一层所述切片的间隙被相邻层切片的区块填充满。
9.一种计算机可读存储介质,其特征在于,该存储介质上存储有计算机可执行程序或指令,所述程序或指令使计算机执行如权利要求1至6任一项所述切片方法的步骤。
10.一种3D打印设备,其特征在于,包括存储器和一个或多个处理器;
其中,所述存储器与所述一个或多个处理器通信连接,所述存储器中存储有可被所述一个或多个处理器执行的指令,所述指令被所述一个或多个处理器执行时,所述打印设备用于实现如权利要求1至6中任一项所述的切片方法。
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