CN114325955B - 一种用于多芯光纤纤芯自动对准的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于光纤测试技术领域，公开了一种用于多芯光纤纤芯自动对准的系统及方法。本发明针对被测多芯光纤中的某一纤芯进行自动对准时，首先对被测多芯光纤的第一端面、第二端面分别进行轴中心对准；然后将光耦合进被测多芯光纤的第二端面，对被测多芯光纤的第一端面进行图像采集，根据采集的图像对第一端面进行纤芯对准；接着将光耦合进被测多芯光纤的第一端面，对被测多芯光纤的第二端面进行图像采集，根据采集的图像对第二端面进行纤芯对准，完成该纤芯的自动对准；该纤芯测量完成后，重复上述步骤，依次完成其它纤芯的自动对准。利用本发明提供的系统和方法能够对多芯光纤直接进行测试，自动化程度高、操作简单。

Description

一种用于多芯光纤纤芯自动对准的系统及方法

技术领域

本发明属于光纤测试技术领域，更具体地，涉及一种用于多芯光纤纤芯自动对准的系统及方法。

背景技术

光纤在各行各业中有着广泛的应用，相应的对光纤性能进行测试是非常重要的，尤其是对光纤的几何参数进行测试，几何参数测试包括光纤的包层直径、包层不圆度、芯/包层同心度误差及截止波长的测试等。多芯光纤与传统的单模光纤一样，同样需要对其进行几何参数测试，但是，目前市场上的光纤测试系统都无法对多芯光纤直接进行测试。

发明内容

本发明通过提供一种用于多芯光纤纤芯自动对准的系统及方法，解决现有技术中光纤测试系统无法对多芯光纤直接进行测试的问题。

本发明提供一种用于多芯光纤纤芯自动对准的方法，针对被测多芯光纤中的某一纤芯进行自动对准时，包括以下步骤：

步骤1、对被测多芯光纤的第一端面、第二端面分别进行轴中心对准；

步骤2、将光耦合进被测多芯光纤的第二端面，对被测多芯光纤的第一端面进行图像采集，根据采集的图像对被测多芯光纤的第一端面进行纤芯对准；

步骤3、将光耦合进被测多芯光纤的第一端面，对被测多芯光纤的第二端面进行图像采集，根据采集的图像对被测多芯光纤的第二端面进行纤芯对准，完成该纤芯的自动对准；

该纤芯测量完成后，重复上述步骤，依次完成其它纤芯的自动对准。

优选的，在对被测多芯光纤进行自动对准之前，将被测多芯光纤的第一端面放置在第一自动三轴位移台上，将被测多芯光纤的第二端面放置在第二自动三轴位移台上；

在被测多芯光纤的第一端面对应的区域沿一轴线分别设置第一照明器件、第一聚焦准直器件、第一半透半反镜片和第一相机；在被测多芯光纤的第二端面对应的区域沿一轴线分别设置第二照明器件、第二聚焦准直器件、第二半透半反镜片和第二相机；在所述第一半透半反镜片和所述第二半透半反镜片之间设置光源。

优选的，所述步骤1的具体实现方式为：开启所述第一照明器件，所述第一照明器件发出的光照射在被测多芯光纤的第一端面上，所述第一端面反射的光依次经所述第一聚焦准直器件、所述第一半透半反镜片后入射至所述第一相机，根据所述第一相机采集到的图像控制所述第一自动三轴位移台移动，使被测多芯光纤的第一端面的轴中心与所述第一聚焦准直器件的轴中心对准，且得到的被测多芯光纤的第一端面的图像位于所述第一相机视场的中心位置；

开启所述第二照明器件，所述第二照明器件发出的光照射在被测多芯光纤的第二端面上，所述第二端面反射的光依次经所述第二聚焦准直器件、所述第二半透半反镜片后入射至所述第二相机，根据所述第二相机采集到的图像控制所述第二自动三轴位移台移动，使被测多芯光纤的第二端面的轴中心与所述第二聚焦准直器件的轴中心对准，且得到的被测多芯光纤的第二端面的图像位于所述第二相机视场的中心位置。

优选的，所述步骤2的具体实现方式为：开启所述光源，所述光源发出的光经所述第二半透半反镜片反射并经所述第二聚焦准直器件后耦合进入被测多芯光纤的第二端面，耦合进入的光从被测多芯光纤的第一端面出来，然后依次经所述第一聚焦准直器件、所述第一半透半反镜片后入射至所述第一相机，通过所述第一相机采集得到被测多芯光纤的第一端面的图像；

基于得到的图像，通过所述第一自动三轴位移台进行上下和左右的对准操作，使被测多芯光纤中待对准的某一纤芯对准所述第一相机视场的中心位置，同时对准所述第一聚焦准直器件的轴中心位置。

优选的，所述步骤2中，在获取被测多芯光纤的第一端面的图像的过程中，控制所述第二自动三轴位移台沿所述第二聚焦准直器件的轴中心方向前进或后退，使被测多芯光纤的第二端面在所述第二聚焦准直器件的焦点位置，确保被测多芯光纤的每一纤芯都有光出来。

优选的，所述步骤2中还包括：通过所述第一照明器件照射被测多芯光纤的第一端面，以获得更加清晰的光纤端面的成像。

优选的，所述步骤3的具体实现方式为：开启所述光源，所述光源发出的光经所述第一半透半反镜片反射并经所述第一聚焦准直器件后耦合进入被测多芯光纤的第一端面，耦合进入的光从被测多芯光纤的第二端面出来，然后依次经过所述第二聚焦准直器件、所述第二半透半反镜片后入射至所述第二相机，通过所述第二相机采集得到被测多芯光纤的第二端面的图像；

基于得到的图像，通过所述第二自动三轴位移台进行上下和左右的对准操作，使被测多芯光纤中待对准的某一纤芯对准所述第二相机视场的中心位置，同时对准所述第二聚焦准直器件的轴中心位置。

优选的，所述步骤3中还包括：通过所述第二照明器件照射被测多芯光纤的第二端面，以获得更加清晰的光纤端面的成像。

另一方面，本发明提供一种用于多芯光纤纤芯自动对准的系统，包括：第一相机、第一半透半反镜片、光源、第一聚焦准直器件、第一照明器件、第一自动三轴位移台、第二自动三轴位移台、第二照明器件、第二聚焦准直器件、第二半透半反镜片和第二相机；

被测多芯光纤的两端分别放置在所述第一自动三轴位移台、所述第二自动三轴位移台上；

所述用于多芯光纤纤芯自动对准的系统用于实现上述的用于多芯光纤纤芯自动对准的方法中的步骤。

优选的，所述光源的波长范围为800-900nm，所述第一照明器件和所述第二照明器件均采用波长范围为800-900nm的环灯；所述第一聚焦准直器件和所述第二聚焦准直器件均采用平凸透镜。

优选的，所述光源的波长为850nm，所述第一照明器件和所述第二照明器件均采用850nm的环灯。

本发明中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

在发明中，针对被测多芯光纤中的某一纤芯进行自动对准时，首先对被测多芯光纤的第一端面、第二端面分别进行轴中心对准；然后将光耦合进被测多芯光纤的第二端面，对被测多芯光纤的第一端面进行图像采集，根据采集的图像对第一端面进行纤芯对准；接着将光耦合进被测多芯光纤的第一端面，对被测多芯光纤的第二端面进行图像采集，根据采集的图像对第二端面进行纤芯对准，完成该纤芯的自动对准；该纤芯测量完成后，重复上述步骤，依次完成其它纤芯的自动对准。本发明提供了一种能够对多芯光纤直接进行测试的方法和系统，与现有的所有多芯光纤纤芯的对准原理均不同。本发明提供的系统自动化程度高、操作简单、具有很高的稳定性，只需将被测多芯光纤的两端用光纤夹夹住放置在测试系统的相应位置即可。利用本发明提供的系统能够实现多芯光纤纤芯的自动对准，在此基础上能够准确地测量出多芯光纤的包层直径、包层不圆度、芯/包层同心度误差及截止波长等参数。

附图说明

图1是本发明实施例1提供的一种用于多芯光纤纤芯自动对准的系统的结构框图；

图2是本发明实施例2提供的一种用于多芯光纤纤芯自动对准的方法中进行轴中心对准时得到的多芯光纤的第一端面的图像；

图3是本发明实施例2提供的一种用于多芯光纤纤芯自动对准的方法中多芯光纤第二端面进光后，得到的多芯光纤的第一端面的图像；

图4是本发明实施例2提供的一种用于多芯光纤纤芯自动对准的方法中多芯光纤中待对准的某一纤芯对准第一相机视场中心之后，第一端面的图像；

图5是本发明实施例2提供的一种用于多芯光纤纤芯自动对准的方法中多芯光纤中待对准的某一纤芯对准第一相机视场中心之后，第二端面的图像；

图6是本发明实施例2提供的一种用于多芯光纤纤芯自动对准的方法中多芯光纤中待对准的某一纤芯对准第二相机视场中心之后，第二端面的图像；

图7是本发明实施例2提供的一种用于多芯光纤纤芯自动对准的方法中多芯光纤顺时测量第二纤芯时，第一端面对准的图像；

图8是本发明实施例2提供的一种用于多芯光纤纤芯自动对准的方法中多芯光纤顺时测量第二纤芯时，第二端面对准的图像。

其中，51-第一相机、52-第一半透半反镜片、53-光源、54-第一聚焦准直器件、55-第一照明器件、56-第一自动三轴位移台、57-被测多芯光纤、58-第二自动三轴位移台、59-第二照明器件、60-第二聚焦准直器件、61-第二半透半反镜片、62-第二相机。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

实施例1：

实施例1提供一种用于多芯光纤纤芯自动对准的系统，如图1所示，包括：第一相机51、第一半透半反镜片52、光源53、第一聚焦准直器件54、第一照明器件55、第一自动三轴位移台56、第二自动三轴位移台58、第二照明器件59、第二聚焦准直器件60、第二半透半反镜片61和第二相机62。

利用实施例1提供的系统可以对多芯光纤纤芯进行自动对准，具体的自动对准的方法参见实施例2。

具体的，在对被测多芯光纤57进行自动对准之前，将被测多芯光纤57的第一端面(例如，左端面)放置在第一自动三轴位移台56上，将被测多芯光纤57的第二端面(例如，右端面)放置在第二自动三轴位移台58上。

在被测多芯光纤57的第一端面对应的区域沿一轴线分别设置第一照明器件55、第一聚焦准直器件54、第一半透半反镜片52和第一相机51；在被测多芯光纤57的第二端面对应的区域沿一轴线分别设置第二照明器件59、第二聚焦准直器件60、第二半透半反镜片61和第二相机62；在所述第一半透半反镜片52和所述第二半透半反镜片61之间设置光源53。

所述光源53的波长范围为800-900nm，所述第一照明器件55和所述第二照明器件59均采用波长范围为800-900nm的环灯。优选的方案中，所述光源53的波长为850nm。由于截止波长测试时的测试范围为1000-1700nm，可见光的范围大约为350-750nm，采用的相机对波长为350-900nm的光较为敏感，因此所述光源35的波长适合范围为800-900nm，优选为850nm，能够避免环境光的干扰。所述第一照明器件55、所述第二照明器件59的波长与所述光源53相同，能够避免环境光的干扰，基于同样的考虑，所述第一照明器件55和所述第二照明器件59均优选采用850nm的环灯。采用环灯能够让光纤端面反射的光更加均匀，相机采集的图像更加接近光纤的真实端面，能够得到更加准确的值或图像。

具体的，所述第一聚焦准直器件54和所述第二聚焦准直器件60均可采用平凸透镜。

实施例2：

实施例2提供一种用于多芯光纤纤芯自动对准的方法，利用实施例1提供的系统实现。

在对被测多芯光纤57进行自动对准之前，将被测多芯光纤57的第一端面放置在第一自动三轴位移台56上，将被测多芯光纤57的第二端面放置在第二自动三轴位移台58上。在被测多芯光纤57的第一端面对应的区域沿一轴线分别设置第一照明器件55、第一聚焦准直器件54、第一半透半反镜片52和第一相机51；在被测多芯光纤57的第二端面对应的区域沿一轴线分别设置第二照明器件59、第二聚焦准直器件60、第二半透半反镜片61和第二相机62；在所述第一半透半反镜片52和所述第二半透半反镜片61之间设置光源53。

针对被测多芯光纤57中的某一纤芯进行自动对准时，包括以下步骤：

步骤1、对被测多芯光纤57的第一端面、第二端面分别进行轴中心对准。

所述步骤1的具体实现方式为：开启所述第一照明器件55，所述第一照明器件55发出的光照射在被测多芯光纤57的第一端面上，所述第一端面反射的光依次经所述第一聚焦准直器件54、所述第一半透半反镜片52后入射至所述第一相机51，根据所述第一相机51采集到的图像控制所述第一自动三轴位移台56移动，使被测多芯光纤57的第一端面的轴中心与所述第一聚焦准直器件54的轴中心对准，且得到的被测多芯光纤57的第一端面的图像位于所述第一相机51视场的中心位置，如图2所示。开启所述第二照明器件59，所述第二照明器件59发出的光照射在被测多芯光纤57的第二端面上，所述第二端面反射的光依次经所述第二聚焦准直器件60、所述第二半透半反镜片61后入射至所述第二相机62，根据所述第二相机62采集到的图像控制所述第二自动三轴位移台58移动，使被测多芯光纤57的第二端面的轴中心与所述第二聚焦准直器件60的轴中心对准，且得到的被测多芯光纤57的第二端面的图像位于所述第二相机62视场的中心位置。此时得到的第二端面的图像与第一端面的图像是一样，可参考图2。

步骤2、将光耦合进被测多芯光纤57的第二端面，对被测多芯光纤57的第一端面进行图像采集，根据采集的图像对被测多芯光纤57的第一端面进行纤芯对准。

所述步骤2的具体实现方式为：开启所述光源53，所述光源53发出的光经所述第二半透半反镜片61反射并经所述第二聚焦准直器件60后耦合进入被测多芯光纤57的第二端面，耦合进入的光从被测多芯光纤57的第一端面出来，然后依次经所述第一聚焦准直器件54、所述第一半透半反镜片52后入射至所述第一相机51，通过所述第一相机51采集得到被测多芯光纤57的第一端面的图像，如图3所示。其中，在获取被测多芯光纤57的第一端面的图像的过程中，控制所述第二自动三轴位移台58沿所述第二聚焦准直器件60的轴中心方向前进或后退，使被测多芯光纤57的第二端面在所述第二聚焦准直器件60的焦点位置，确保被测多芯光纤57的每一纤芯都有光出来。基于得到的图像，通过所述第一自动三轴位移台56进行上下和左右的对准操作，使被测多芯光纤57中待对准的某一纤芯(例如，多芯光纤的右边且最上边的纤芯)对准所述第一相机51视场的中心位置，同时对准所述第一聚焦准直器件54的轴中心位置，如图4所示。

优选的方案中，所述步骤2中还包括：通过所述第一照明器件55照射被测多芯光纤57的第一端面，以获得更加清晰的光纤端面的成像。

步骤3、将光耦合进被测多芯光纤57的第一端面，对被测多芯光纤57的第二端面进行图像采集，根据采集的图像对被测多芯光纤57的第二端面进行纤芯对准，完成该纤芯的自动对准。

所述步骤3的具体实现方式为：开启所述光源53，所述光源53发出的光经所述第一半透半反镜片52反射并经所述第一聚焦准直器件54后耦合进入被测多芯光纤57的第一端面，耦合进入的光从被测多芯光纤57的第二端面出来，然后依次经过所述第二聚焦准直器件60、所述第二半透半反镜片61后入射至所述第二相机62，通过所述第二相机62采集得到被测多芯光纤57的第二端面的图像，如图5所示。基于得到的图像，通过所述第二自动三轴位移台58进行上下和左右的对准操作，使被测多芯光纤57中待对准的某一纤芯对准所述第二相机62视场的中心位置，同时对准所述第二聚焦准直器件60的轴中心位置，如图6所示。

优选的方案中，所述步骤3中还包括：通过所述第二照明器件59照射被测多芯光纤57的第二端面，以获得更加清晰的光纤端面的成像。

该纤芯测量完成后，重复上述步骤，依次完成其它纤芯的自动对准。

多芯光纤中的每一纤芯对准之后，该自动对准的系统可直接应用到光纤几何测试系统中。然后对多芯光纤中的该纤芯进行包层直径、包层不圆度、芯/包层同心度误差及截止波长测试。

例如，当测量完被测多芯光纤中右边且最上边纤芯后，用同样的方法顺时针方向(或依据其他顺序)依次对多芯光纤的纤芯进行对准，然后依次测量出剩余纤芯的包层直径、包层不圆度、芯/包层同心度误差及截止波长。例如：第二次对准被测多芯光纤的纤芯之后，第一端面的图像如图7所示，第二端面的图像如图8所示。

本发明提出的一种用于多芯光纤纤芯自动对准的系统及方法适用于光纤纤芯数量是1、2、3、···N(N为正整数)的光纤。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (11)

1.一种用于多芯光纤纤芯自动对准的方法，其特征在于，针对被测多芯光纤(57)中的某一纤芯进行自动对准时，包括以下步骤：

步骤1、对被测多芯光纤(57)的第一端面、第二端面分别进行轴中心对准，使各端面的轴中心与其对应的聚焦准直器件的轴中心对准；

步骤2、将光耦合进被测多芯光纤(57)的第二端面，对被测多芯光纤(57)的第一端面进行图像采集，根据采集的图像对被测多芯光纤(57)的第一端面进行纤芯对准，通过对被测多芯光纤(57)的第一端面的位置进行调节，使被测多芯光纤(57)中待对准的某一纤芯对准用于对第一端面进行图像采集的相机视场的中心位置，同时对准与第一端面对应的聚焦准直器件的轴中心位置；

步骤3、将光耦合进被测多芯光纤(57)的第一端面，对被测多芯光纤(57)的第二端面进行图像采集，根据采集的图像对被测多芯光纤(57)的第二端面进行纤芯对准，通过对被测多芯光纤(57)的第二端面的位置进行调节，使被测多芯光纤(57)中待对准的某一纤芯对准用于对第二端面进行图像采集的相机视场的中心位置，同时对准与第二端面对应的聚焦准直器件的轴中心位置，完成该纤芯的自动对准；

该纤芯测量完成后，重复上述步骤，依次完成其它纤芯的自动对准。

2.根据权利要求1所述的用于多芯光纤纤芯自动对准的方法，其特征在于，在对被测多芯光纤(57)进行自动对准之前，将被测多芯光纤(57)的第一端面放置在第一自动三轴位移台(56)上，将被测多芯光纤(57)的第二端面放置在第二自动三轴位移台(58)上；

在被测多芯光纤(57)的第一端面对应的区域沿一轴线分别设置第一照明器件(55)、第一聚焦准直器件(54)、第一半透半反镜片(52)和第一相机(51)；在被测多芯光纤(57)的第二端面对应的区域沿一轴线分别设置第二照明器件(59)、第二聚焦准直器件(60)、第二半透半反镜片(61)和第二相机(62)；在所述第一半透半反镜片(52)和所述第二半透半反镜片(61)之间设置光源(53)。

3.根据权利要求2所述的用于多芯光纤纤芯自动对准的方法，其特征在于，所述步骤1的具体实现方式为：

开启所述第一照明器件(55)，所述第一照明器件(55)发出的光照射在被测多芯光纤(57)的第一端面上，所述第一端面反射的光依次经所述第一聚焦准直器件(54)、所述第一半透半反镜片(52)后入射至所述第一相机(51)，根据所述第一相机(51)采集到的图像控制所述第一自动三轴位移台(56)移动，使被测多芯光纤(57)的第一端面的轴中心与所述第一聚焦准直器件(54)的轴中心对准，且得到的被测多芯光纤(57)的第一端面的图像位于所述第一相机(51)视场的中心位置；

开启所述第二照明器件(59)，所述第二照明器件(59)发出的光照射在被测多芯光纤(57)的第二端面上，所述第二端面反射的光依次经所述第二聚焦准直器件(60)、所述第二半透半反镜片(61)后入射至所述第二相机(62)，根据所述第二相机(62)采集到的图像控制所述第二自动三轴位移台(58)移动，使被测多芯光纤(57)的第二端面的轴中心与所述第二聚焦准直器件(60)的轴中心对准，且得到的被测多芯光纤(57)的第二端面的图像位于所述第二相机(62)视场的中心位置。

4.根据权利要求2所述的用于多芯光纤纤芯自动对准的方法，其特征在于，所述步骤2的具体实现方式为：

开启所述光源(53)，所述光源(53)发出的光经所述第二半透半反镜片(61)反射并经所述第二聚焦准直器件(60)后耦合进入被测多芯光纤(57)的第二端面，耦合进入的光从被测多芯光纤(57)的第一端面出来，然后依次经所述第一聚焦准直器件(54)、所述第一半透半反镜片(52)后入射至所述第一相机(51)，通过所述第一相机(51)采集得到被测多芯光纤(57)的第一端面的图像；

基于得到的图像，通过所述第一自动三轴位移台(56)进行上下和左右的对准操作，使被测多芯光纤(57)中待对准的某一纤芯对准所述第一相机(51)视场的中心位置，同时对准所述第一聚焦准直器件(54)的轴中心位置。

5.根据权利要求4所述的用于多芯光纤纤芯自动对准的方法，其特征在于，所述步骤2中，在获取被测多芯光纤(57)的第一端面的图像的过程中，控制所述第二自动三轴位移台(58)沿所述第二聚焦准直器件(60)的轴中心方向前进或后退，使被测多芯光纤(57)的第二端面在所述第二聚焦准直器件(60)的焦点位置，确保被测多芯光纤(57)的每一纤芯都有光出来。

6.根据权利要求4所述的用于多芯光纤纤芯自动对准的方法，其特征在于，所述步骤2中还包括：通过所述第一照明器件(55)照射被测多芯光纤(57)的第一端面，以获得更加清晰的光纤端面的成像。

7.根据权利要求2所述的用于多芯光纤纤芯自动对准的方法，其特征在于，所述步骤3的具体实现方式为：

开启所述光源(53)，所述光源(53)发出的光经所述第一半透半反镜片(52)反射并经所述第一聚焦准直器件(54)后耦合进入被测多芯光纤(57)的第一端面，耦合进入的光从被测多芯光纤(57)的第二端面出来，然后依次经过所述第二聚焦准直器件(60)、所述第二半透半反镜片(61)后入射至所述第二相机(62)，通过所述第二相机(62)采集得到被测多芯光纤(57)的第二端面的图像；

基于得到的图像，通过所述第二自动三轴位移台(58)进行上下和左右的对准操作，使被测多芯光纤(57)中待对准的某一纤芯对准所述第二相机(62)视场的中心位置，同时对准所述第二聚焦准直器件(60)的轴中心位置。

8.根据权利要求7所述的用于多芯光纤纤芯自动对准的方法，其特征在于，所述步骤3中还包括：通过所述第二照明器件(59)照射被测多芯光纤(57)的第二端面，以获得更加清晰的光纤端面的成像。

9.一种用于多芯光纤纤芯自动对准的系统，其特征在于，包括：第一相机(51)、第一半透半反镜片(52)、光源(53)、第一聚焦准直器件(54)、第一照明器件(55)、第一自动三轴位移台(56)、第二自动三轴位移台(58)、第二照明器件(59)、第二聚焦准直器件(60)、第二半透半反镜片(61)和第二相机(62)；

被测多芯光纤(57)的两端分别放置在所述第一自动三轴位移台(56)、所述第二自动三轴位移台(58)上；

所述用于多芯光纤纤芯自动对准的系统用于实现如权利要求1-8中任一项所述的用于多芯光纤纤芯自动对准的方法中的步骤。

10.根据权利要求9所述的用于多芯光纤纤芯自动对准的系统，其特征在于，所述光源(53)的波长范围为800-900nm，所述第一照明器件(55)和所述第二照明器件(59)均采用波长范围为800-900nm的环灯；所述第一聚焦准直器件(54)和所述第二聚焦准直器件(60)均采用平凸透镜。

11.根据权利要求10所述的用于多芯光纤纤芯自动对准的系统，其特征在于，所述光源(53)的波长为850nm，所述第一照明器件(55)和所述第二照明器件(59)均采用850nm的环灯。

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