CN114604125A - 一种电动升降电极及其充电方法、系统和自动引导车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动升降电极及其充电方法、系统和自动引导车。所述电动升降电极包括：凸轮转动机构、固定导向座、浮动连杆机构、上下弹性浮动电极组件。本发明通过上下弹性浮动电极组件的电极块在与充电端子电极接触时进行上下压缩以及左右滑触以到达去除电极块和充电端子电极表面杂质和氧化层的作用，确保接触充电稳定可靠，减少维护人工成本，提高了自动引导车的使用效率。

Description

一种电动升降电极及其充电方法、系统和自动引导车

技术领域

本发明属于自动导引车(AGV)技术领域，具体涉及一种电动升降电极及其充电方法、系统和自动引导车。

背景技术

自动导引车AGV（Automated Guided Vehicle），是一种采用地面寻迹或GPS定位等非接触导向方式，自动控制导向，可连续作业的无人驾驶自动运输车，能够根据预先设定的程序，沿着设定的路线及位置自动行驶并停靠，从而完成一系列的搬运作业任务。

AGV通常以电池为动力，并在其行走区域中预埋充电端子，用于与AGV的车载电极接触配合向AGV充电，而凸出地面的充电端子导致AGV运行区域不平坦，影响AGV的运行并存在绊倒工作人员的安全隐患。而且由于电极接触过程，AGV还是在运动的，所以车载电极和充电端存在一定程度的磨损，会造成充电接触不良，从而导致AGV无法正常充电，稳定性下降。在各行业物流配送的AGV小车中，用于实现在线充电的升降车载电极应用日趋广泛，升降车载电极的应用不仅仅实现了AGV小车在线充电需求，代替需要凸出地面一定高度的滑触式充电的充电方式，使AGV小车运行区域平整美观，无羁绊安全风险。例如，目前很多AGV使用的领域上，越来越多AGV小车在线充电的车载电极由原来凸台滑触式改成了电动升降式。而随着现代科技社会的发展，美观大气、科技智能、安全稳定的AGV小车物流配送系统倍受青睐。因此，如果在AGV小车上采用稳定可靠的升降式车载电极，将有利于吸引消费者，抢占市场。

参见附图5所示，现有电动升降车载电极结构，通常采用电动推杆或者普通电机驱动丝杆配合导向轴实现上下升降满足与地面平齐安装的固定电极接触从而实现AGV小车的在线充电。例如现有技术CN212555857U，就是采用了与AGV本体相连且用于驱动电极来回伸缩的驱动装置、与驱动装置相连的电极，与端面低于地面或墙面或与所述地面或墙面平齐的充电端配合充电。避免了传统充电端凸出地面或墙面造成刮碰的现象，且能够有效保护AGV上的充电电极。现有技术CN203438872U公开了一种无人搬运车在线充电结构，通过设于车厢内的升降驱动装置驱动弹性电刷上升或下降，实现弹性电刷与充电极板分离或接触。现有技术CN 211252847U公开了一种AGV用升降充电刷装置，当AGV小车需要充电时，电机工作，电动滚轮转动，使得充电电刷运动至下限位，顶板与下限位开关接触，控制电机停止转动，此时正极电刷以及负极电刷与地面上的充电极板接触，进行充电。

上述现有技术虽然解决了凸出的充电端子所带来的问题，但是仍然存在技术上的缺陷。AGV的工作环境由于搬运货物所导致的粉尘等杂质，会覆盖AGV的车载充电电极和地面/墙面的充电端子，另外，长时间使用后，AGV的车载充电电极和地面/墙面的充电端子的表面会产生氧化层。上述因素都会导致充电时电极与充电端子接触不良，从而使充电不稳定。然而，上述现有技术的车载充电电极只能竖直升降，无法克服电极有粉尘等杂质导致的接触不良，也无法克服长久时地面/墙面充电端子电极氧化导致的接触不良，因此需要人工定期对车载电极和充电端子电极进行清洁和/或去氧化处理，导致了AGV使用成本提高，使用效率的下降。

如何克服现有技术的缺陷，既能避免充电端子凸出地面或墙面，又能避免由于充电端子由于粉尘、氧化造成的接触不良，同时降低使用成本，提高使用效率，成为本领域亟待解决的问题。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，针对上述技术问题，本发明提出了一种电动升降电极及其充电方法、系统和自动引导车。具体采用如下技术方案：

一种电动升降电极，所述电动升降电极包括：凸轮转动机构、固定导向座、浮动连杆机构、上下弹性浮动电极组件；

所述凸轮转动机构包括凸轮、连接轴、深沟球轴承以及动力输入轴,所述凸轮一侧连接动力输入轴，另一侧设置有所述连接轴，所述动力输入轴和所述连接轴构成偏心轴结构，所述深沟球轴承安装在所述连接轴上；

所述固定导向座包括一个水平顶板和分别安装于所述水平顶板的底面两端的两个支架，所述凸轮转动机构固定于所述水平顶板的顶面；

所述浮动连杆机构包括连杆，所述连杆的上部与所述深沟球轴承连接；具体为，所述连杆的上部设置有轴孔，所述轴孔套设于所述深沟球轴承的外侧，并与所述深沟球轴承的外圈固定连接；所述深沟球轴承套设在所述连接轴上，所述深沟球轴承的内圈与所述连接轴固定连接；

所述上下弹性浮动电极组件固定连接于所述浮动连杆机构的底部。

进一步，所述凸轮转动机构还包括：直流电机、安装座；

所述直流电机的动力输出轴与所述动力输入轴同轴线刚性固定连接，或者，所述直流电机的动力输出轴作为所述动力输入轴与所述凸轮一侧连接；

所述直流电机安装在所述安装座的一侧；

所述直流电机的动力输出轴穿过所述安装座；

所述凸轮设置于所述安装座的另一侧。

进一步，所述固定导向座的所述水平顶板上开设有导向通孔；

所述连杆的上部与所述深沟球轴承连接时，所述连杆的上部能够穿过所述导向通孔；

所述连杆在所述深沟球轴承的驱动下运动时，所述导向通孔不会对所述连杆在所述凸轮的轴向方向和径向方向上产生干涉。

进一步，所述固定导向座的所述水平顶板两侧分别设置至少一个导向套；

所述导向套对称设置在所述动力输入轴的轴线两侧，所述导向套内部设有竖直设置的导向孔；

所述上下弹性浮动电极组件包括至少两个导向轴，以及浮动安装座；

所述浮动安装座与所述导向轴的下端固定连接；

所述导向轴穿设于对应的所述导向套内的所述导向孔中，在所述导向套的引导下，所述导向轴可在所述导向孔中自由地竖直往复运动。

进一步，所述上下弹性浮动电极组件还包括导向限位座；

所述导向限位座与所述浮动连杆机构的底部固定连接；

所述导向限位座的底部固定连接有充电电极的电极块；

所述导向限位座的上表面开设有倒T字形横截面的导向滑槽，所述导向滑槽沿所述凸轮的径向方向延伸，所述浮动安装座滑动连接于所述导向滑槽中；

所述导向滑槽内部安装有复位弹簧，所述复位弹簧的两端分别与所述导向限位座和所述浮动安装座固定连接，用于对所述浮动安装座进行复位。

进一步，所述浮动安装座的两侧面安装有横向导向轴承，所述横向导向轴承能够在所述导向滑槽内部两侧滚动，使所述导向限位座能够在所述凸轮的径向方向上沿着所述浮动安装座往复运动；

所述浮动安装座上方设置有至少两个前后限位导向轴承，所述前后限位导向轴承的轴线竖直设置；

所述导向限位座的所述导向滑槽的上部内侧面与所述前后限位导向轴承的外侧面抵接，使所述导向限位座只能沿着所述凸轮的径向方向运动，不能沿着所述凸轮的轴向方向运动。

本发明还涉及一种充电方法，所述充电方法使用如上所述的电动升降电极，具体包括：

直流电机驱动凸轮转动；

所述凸轮带动连接轴运动，进而驱动深沟球轴承运动；

所述深沟球轴承带动浮动连杆机构的连杆运动；

所述浮动连杆机构带动导向限位座进而带动浮动安装座上的导向轴在导向套内向下移动，所述导向限位座底部的底部固定连接充电电极的电极块与充电端子电极接触；

所述直流电机驱动所述凸轮继续转动，

所述凸轮带动连接轴运动，进而驱动深沟球轴承运动；

所述深沟球轴承带动浮动连杆机构的连杆运动；

所述浮动连杆机构带动导向限位座沿着所述凸轮的径向方向运动，所述导向限位座底部的底部固定连接充电电极的电极块与充电端子电极彼此滑动摩擦，从而清除所述电极块与充电端子电极上的杂质以及表面氧化层；

所述电极块与充电端子电极彼此接触并实现电连接，从而进行充电；

所述复位弹簧在所述电极块脱离充电端子电极以后，对所述浮动安装座进行复位，使所述浮动安装座恢复到发生左右滑动之前的位置。

本发明还涉及一种充电系统，所述充电系统包括如上所述的电动升降电极，所述充电系统进一步包括：充电端子电极，所述充电端子电极位于地面和/或墙面，所述充电端子电极的外端面低于所述地面和/或墙面，或与所述地面和/或墙面平齐。

本发明还涉及一种自动导引车，所述自动导引车包括如上所述的电动升降电极，所述自动导引车进一步包括：自动导引车主体，所述电动升降电极安装在所述自动导引车主体上，所述电动升降电极能够向车体的上表面和/或下表面和/或侧面以外伸出。

本发明的技术方案获得了下列有益效果：本发明通过上下弹性浮动电极组件的电极块在与充电端子电极接触时进行上下压缩以及左右滑触以到达去除电极块和充电端子电极表面杂质和氧化层的作用，确保接触充电稳定可靠，减少维护人工成本，提高了自动引导车的使用效率。

附图说明

图1为本发明电动升降电极的结构示意图。

图2为本发明凸轮转动机构的结构示意图。

图3为本发明上下弹性浮动电极组件的结构示意图。

图4为本发明上下弹性浮动电极组件的平面示意图。

图5是现有技术的电动升降车载电极结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。

除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参见附图1至附图4，本发明具体实施例1涉及一种电动升降电极，所述电动升降电极包括：凸轮转动机构1、固定导向座2、浮动连杆机构3、上下弹性浮动电极组件4。

参见附图2所示，所述凸轮转动机构1包括凸轮7、连接轴8、深沟球轴承9以及动力输入轴,所述凸轮7一侧连接动力输入轴，另一侧设置有所述连接轴8，所述动力输入轴和所述连接轴8构成偏心轴结构，所述深沟球轴承9安装在所述连接轴8上。

通过上述的结构，当凸轮7沿着所述动力输入轴旋转时，所述深沟球轴承9可以实现沿着凸轮7的径向方向上下、左右地运动。

所述凸轮转动机构1还包括：直流电机5、安装座6。所述直流电机5的动力输出轴与所述动力输入轴同轴线刚性固定连接，或者，所述直流电机5的动力输出轴作为所述动力输入轴与所述凸轮7一侧连接。所述直流电机5安装在所述安装座6的一侧。所述直流电机5的动力输出轴穿过所述安装座6，所述凸轮7设置于所述安装座6的另一侧。

通过直流电机5驱动凸轮7可以带动深沟球轴承9进而驱动浮动连杆机构3以及上下弹性浮动电极组件4。

所述固定导向座2包括一个水平顶板和分别安装于所述水平顶板的底面两端的两个支架，所述凸轮转动机构1固定于所述水平顶板的顶面。所述浮动连杆机构3包括连杆10，所述连杆10的上部与所述深沟球轴承9连接。所述上下弹性浮动电极组件4固定连接于所述浮动连杆机构3的底部。

所述连杆10的上部设置有轴孔，所述轴孔套设于所述深沟球轴承9的外侧，并与所述深沟球轴承9的外圈固定连接；所述深沟球轴承9套设在所述连接轴8上，所述深沟球轴承9的内圈与所述连接轴8固定连接。

参见附图3所示，所述固定导向座2的所述水平顶板上开设有导向通孔17。所述连杆10的上部与所述深沟球轴承9连接时，所述连杆10的上部能够穿过所述导向通孔17。所述连杆10在所述深沟球轴承9的驱动下运动时，所述导向通孔17不会对所述连杆10在所述凸轮7的轴向方向和径向方向上产生干涉。

所述固定导向座2的所述水平顶板两侧分别设置至少一个导向套，所述导向套对称设置在所述动力输入轴的轴线两侧，所述导向套内部设有竖直设置的导向孔。

所述上下弹性浮动电极组件4包括至少两个导向轴11，以及浮动安装座12。所述浮动安装座12与所述导向轴11的下端固定连接，所述导向轴11穿设于对应的所述导向套内的所述导向孔中，在所述导向套的引导下，所述导向轴11可在所述导向孔中自由地竖直往复运动。所述上下弹性浮动电极组件4还包括导向限位座15，所述导向限位座15与所述浮动连杆机构3的底部固定连接，所述导向限位座15的底部固定连接有充电电极的电极块16。

所述导向限位座15的上表面开设有倒T字形横截面的导向滑槽，所述导向滑槽沿所述凸轮7的径向方向延伸，所述浮动安装座12滑动连接于所述导向滑槽中。

所述导向滑槽安装有复位弹簧，所述复位弹簧的两端分别与所述导向限位座15和所述浮动安装座12固定连接。所述复位弹簧用于在充电电极的电极块16脱离充电端子电极以后，对所述浮动安装座12进行复位，使所述浮动安装座12恢复到发生左右滑动之前的位置。

所述浮动安装座12的两侧面安装有横向导向轴承13，所述横向导向轴承13能够在所述导向滑槽内部两侧滚动，使所述导向限位座15能够在所述凸轮7的径向方向上沿着所述浮动安装座12往复运动。所述浮动安装座12上方设置有至少两个前后限位导向轴承14，所述前后限位导向轴承14的轴线竖直设置。

所述导向限位座15的所述导向滑槽的上部内侧面与所述前后限位导向轴承14的外侧面抵接，使所述导向限位座15只能沿着所述凸轮7的径向方向运动，不能沿着所述凸轮7的轴向方向运动。

通过具体实施例1，能够实现上下弹性浮动电极组件4上下运动时同时左右摇摆运动，上下弹性浮动电极组件4的电极块16在与充电端子电极接触时会产生压缩及左右滑动，从而起到既能与充电端子电极有效接触同时通过滑动可以清除杂质以及磨除电极的表面氧化层，确保接触稳定可靠。

本发明的具体实施例2与上述具体实施例1基本相同，其区别在于将导向轴11替换成直线导轨满足上下运动的导向，横向导向轴承13、前后限位导向轴承14以及导向限位座15也替换成直线导轨，满足左右方向的运动导向以及前后方向的限位。

本发明的直流驱动电机也可以通过电动推杆驱动齿条，驱动与凸轮轴连接的齿轮旋转而带动凸轮轴旋转，进一步带动浮动连杆机构以及上下弹性浮动电极组件。

本发明的具体实施例3涉及一种充电方法，所述充电方法使用如具体实施例1、2所述的电动升降电极，所述充电方法具体包括：

直流电机5驱动凸轮7转动；所述凸轮7带动连接轴8运动，进而驱动深沟球轴承9运动；所述深沟球轴承9带动浮动连杆机构3的连杆10运动；所述浮动连杆机构3带动导向限位座15进而带动浮动安装座12上的导向轴11在导向套内向下移动，所述导向限位座15底部的底部固定连接充电电极的电极块16与充电端子电极接触。

所述直流电机5驱动所述凸轮7继续转动，所述凸轮7带动连接轴8运动，进而驱动深沟球轴承9运动；所述深沟球轴承9带动浮动连杆机构3的连杆10运动；所述浮动连杆机构3带动导向限位座15沿着所述凸轮7的径向方向运动，所述导向限位座15底部的底部固定连接充电电极的电极块16与充电端子电极彼此滑动摩擦，从而清除所述电极块16与充电端子电极上的杂质以及表面氧化层。所述电极块16与充电端子电极彼此接触并实现电连接，从而进行充电。

所述复位弹簧用于在充电电极的电极块16脱离充电端子电极以后，对所述浮动安装座12进行复位，使所述浮动安装座12恢复到发生左右滑动之前的位置。

本发明的具体实施例4涉及一种充电系统，所述充电系统包括如具体实施例1、2所述的电动升降电极，其特征在于，所述充电系统进一步包括：充电端子电极，所述充电端子电极位于地面和/或墙面，所述充电端子电极的外端面低于所述地面和/或墙面，或与所述地面和/或墙面平齐。

本发明的具体实施例5涉及一种自动导引车，所述自动导引车（Automated GuidedVehicle，AGV）包括如具体实施例1、2所述的电动升降电极，其特征在于，所述自动导引车进一步包括：自动导引车主体，所述电动升降电极安装在所述自动导引车主体上，所述电动升降电极能够向车体的上表面和/或下表面和/或侧面以外伸出。

本发明通过设计一种电机驱动凸轮转动机构，凸轮带动连接电极的连杆机构，可以实现电极上下升降，同时在升降时可以左右摆动，在与地面电极接触时产生相对滑触，到达消除接触不良风险，以及减少人工维护成本。

如上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种电动升降电极，其特征在于，所述电动升降电极包括：凸轮转动机构（1）、固定导向座（2）、浮动连杆机构（3）、上下弹性浮动电极组件（4）；

所述凸轮转动机构（1）包括凸轮（7）、连接轴（8）、深沟球轴承（9）以及动力输入轴,所述凸轮（7）一侧连接动力输入轴，另一侧设置有所述连接轴（8），所述动力输入轴和所述连接轴（8）构成偏心轴结构，所述深沟球轴承（9）安装在所述连接轴（8）上；

所述固定导向座（2）包括一个水平顶板和分别安装于所述水平顶板的底面两端的两个支架，所述凸轮转动机构（1）固定于所述水平顶板的顶面；

所述浮动连杆机构（3）包括连杆（10），所述连杆（10）的上部与所述深沟球轴承（9）连接；具体为，所述连杆（10）的上部设置有轴孔，所述轴孔套设于所述深沟球轴承（9）的外侧，并与所述深沟球轴承（9）的外圈固定连接；所述深沟球轴承（9）套设在所述连接轴（8）上，所述深沟球轴承（9）的内圈与所述连接轴（8）固定连接；

所述上下弹性浮动电极组件（4）固定连接于所述浮动连杆机构（3）的底部。

2.根据权利要求1所述的电动升降电极，其特征在于，所述凸轮转动机构（1）还包括：直流电机（5）、安装座（6）；

所述直流电机（5）的动力输出轴与所述动力输入轴同轴线刚性固定连接，或者，所述直流电机（5）的动力输出轴作为所述动力输入轴与所述凸轮（7）一侧连接；

所述直流电机（5）安装在所述安装座（6）的一侧；

所述直流电机（5）的动力输出轴穿过所述安装座（6）；

所述凸轮（7）设置于所述安装座（6）的另一侧。

3.根据权利要求1所述的电动升降电极，其特征在于，所述固定导向座（2）的所述水平顶板上开设有导向通孔（17）；

所述连杆（10）的上部与所述深沟球轴承（9）连接时，所述连杆（10）的上部能够穿过所述导向通孔（17）；

所述连杆（10）在所述深沟球轴承（9）的驱动下运动时，所述导向通孔（17）不会对所述连杆（10）在所述凸轮（7）的轴向方向和径向方向上产生干涉。

4.根据权利要求1所述的电动升降电极，其特征在于，所述固定导向座（2）的所述水平顶板两侧分别设置至少一个导向套；

所述导向套对称设置在所述动力输入轴的轴线两侧，所述导向套内部设有竖直设置的导向孔；

所述上下弹性浮动电极组件（4）包括至少两个导向轴（11），以及浮动安装座（12）；

所述浮动安装座（12）与所述导向轴（11）的下端固定连接；

所述导向轴（11）穿设于对应的所述导向套内的所述导向孔中，在所述导向套的引导下，所述导向轴（11）可在所述导向孔中自由地竖直往复运动。

5.根据权利要求4所述的电动升降电极，其特征在于，所述上下弹性浮动电极组件（4）还包括导向限位座（15）；

所述导向限位座（15）与所述浮动连杆机构（3）的底部固定连接；

所述导向限位座（15）的底部固定连接有充电电极的电极块（16）；

所述导向限位座（15）的上表面开设有倒T字形横截面的导向滑槽，所述导向滑槽沿所述凸轮（7）的径向方向延伸，所述浮动安装座（12）滑动连接于所述导向滑槽中；

所述导向滑槽内部安装有复位弹簧，所述复位弹簧的两端分别与所述导向限位座（15）和所述浮动安装座（12）固定连接，用于对所述浮动安装座（12）进行复位。

6.根据权利要求5所述的电动升降电极，其特征在于，所述浮动安装座（12）的两侧面安装有横向导向轴承（13），所述横向导向轴承（13）能够在所述导向滑槽内部两侧滚动，使所述导向限位座（15）能够在所述凸轮（7）的径向方向上沿着所述浮动安装座（12）往复运动；

所述浮动安装座（12）上方设置有至少两个前后限位导向轴承（14），所述前后限位导向轴承（14）的轴线竖直设置；

所述导向限位座（15）的所述导向滑槽的上部内侧面与所述前后限位导向轴承（14）的外侧面抵接，使所述导向限位座（15）只能沿着所述凸轮（7）的径向方向运动，不能沿着所述凸轮（7）的轴向方向运动。

7.一种充电方法，所述充电方法使用如权利要求1至6中任一项所述的电动升降电极，其特征在于，所述充电方法具体包括：

直流电机（5）驱动凸轮（7）转动；

所述凸轮（7）带动连接轴（8）运动，进而驱动深沟球轴承（9）运动；

所述深沟球轴承（9）带动浮动连杆机构（3）的连杆（10）运动；

所述浮动连杆机构（3）带动导向限位座（15）进而带动浮动安装座（12）上的导向轴（11）在导向套内向下移动，所述导向限位座（15）底部的底部固定连接充电电极的电极块（16）与充电端子电极接触；

所述直流电机（5）驱动所述凸轮（7）继续转动，

所述凸轮（7）带动连接轴（8）运动，进而驱动深沟球轴承（9）运动；

所述深沟球轴承（9）带动浮动连杆机构（3）的连杆（10）运动；

所述浮动连杆机构（3）带动导向限位座（15）沿着所述凸轮（7）的径向方向运动，所述导向限位座（15）底部的底部固定连接充电电极的电极块（16）与充电端子电极彼此滑动摩擦，从而清除所述电极块（16）与充电端子电极上的杂质以及表面氧化层；

所述电极块（16）与充电端子电极彼此接触并实现电连接，从而进行充电；

复位弹簧在所述电极块（16）脱离充电端子电极以后，对所述浮动安装座（12）进行复位，使所述浮动安装座（12）恢复到发生左右滑动之前的位置。

8.一种充电系统，所述充电系统包括如权利要求1-6任一项所述的电动升降电极，其特征在于，所述充电系统进一步包括：充电端子电极，所述充电端子电极位于地面和/或墙面，所述充电端子电极的外端面低于所述地面和/或墙面，或与所述地面和/或墙面平齐。

9.一种自动引导车，所述自动引导车包括如权利要求1-6任一项所述的电动升降电极，其特征在于，所述自动引导车进一步包括：自动引导车主体，所述电动升降电极安装在所述自动引导车主体上，所述电动升降电极能够向车体的上表面和/或下表面和/或侧面以外伸出。

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