CN115031624A - 一种测量装置、测量机构、测量系统及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测量装置、测量机构、测量系统及测量方法，其中测量装置包括摆臂和自动检测装置，所述摆臂能够让绷直线穿过或吸附于绷直线，所述自动检测装置包括测摆角装置，所述测摆角装置和所述摆臂相连接，所述测摆角装置用于自动测量所述摆臂的摆动角度。本发明利用绷直线的直线度或垂直度作为测量参考，保证了测量数据的准确性，且方案简单，便于实施；利用自动检测装置自动测量，降低了对测量人员的要求，避免了测量人员人工测量产生的误差，且减少了安全隐患；可以同时获得多点的测量信息，得到待测物体的直线度、垂直度、倾斜角度、平面度、扭转情况等参数。

Description

一种测量装置、测量机构、测量系统及测量方法

技术领域

本发明涉及工程测量技术领域，特别是一种测量装置、测量机构、测量系统及测量方法。

背景技术

目前大多数有垂直度安装要求的设备、轨道、面板等设施普遍使用吊垂线及准直仪等设备进行人工测量，测量人员读数及环境干扰造成的测量误差不能很好的控制，同时在多次施工的现场需要反复安装测量设备，在不同的高程上测量需要人员上下攀爬，存在较大的安全隐患，且这些测量设备需要专业的测量人员进行操作，对人员的要求比较高。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种测量装置、测量机构、测量系统及测量方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种测量装置，包括摆臂和自动检测装置，所述摆臂能够让绷直线穿过或吸附于绷直线，所述自动检测装置包括测摆角装置，所述测摆角装置和所述摆臂相连接，所述测摆角装置用于自动测量所述摆臂的摆动角度。

本发明通过设置绷直线，所述绷直线为拉直、绷直的线段，即非松弛、非弯曲的线段，利用绷直线的直线度或垂直度作为测量参考，再通过设置摆臂，将绷直线穿过摆臂或将摆臂吸附于绷直线，从而使得摆臂与绷直线接触点的具体位置可以进行确定，进一步通过自动检测装置自动测量摆臂的摆动角度，可以实现精确测量。

本发明利用绷直线的直线度或垂直度作为测量参考，从而可以布置多个测量装置，并保证多个接触点的位置准确，进而对多个测量点进行自动测量，可以获得待测物体的直线度、垂直度、倾斜角度、平面度、扭转情况等参数。

本发明利用绷直线的直线度或垂直度作为测量参考，保证了测量数据的准确性，且方案简单，便于实施；利用自动检测装置自动测量，降低了对测量人员的要求，避免了测量人员人工测量产生的误差，且减少了安全隐患。

作为本发明的优选方案，所述摆臂设有通孔或通槽，所述通孔或所述通槽与所述绷直线相适配，所述通孔或所述通槽能够让所述绷直线穿过。通孔或通槽的大小基本与绷直线的外形一致，使得在测量过程中摆臂与绷直线接触点的位置基本保持不变，进而提高测量精度。

作为本发明的优选方案，所述摆臂设有磁性体，所述磁性体能够吸附于所述绷直线。通过磁性体吸附在绷直线，使得在测量过程中摆臂与绷直线接触点的位置保持不变，进而提高测量精度。

作为本发明的优选方案，所述摆臂设有通孔或通槽，且在所述通孔或所述通槽处安装有磁性体，所述通孔或所述通槽能够让所述绷直线穿过，且所述磁性体能够吸附于所述绷直线。通孔或通槽的大小基本与绷直线的外形一致，再通过磁性体吸附在绷直线，使得在测量过程中摆臂与绷直线接触点的位置保持不变，进一步提高测量精度。

作为本发明的优选方案，所述磁性体包括磁铁、磁石等。

作为本发明的优选方案，所述测摆角装置能够将所述摆臂的摆动角度转化为电信号，从而便于将测量信息向外传输，所述测摆角装置包括编码器或电位器或角度传感器等。

作为本发明的优选方案，还包括顶杆，所述顶杆用于顶紧测量点，所述顶杆与所述测摆角装置固定连接。使用时，可以通过外力使得顶杆前端顶紧测量点，保证测量信息的准确性。

作为本发明的优选方案，还包括弹性件，所述顶杆通过所述弹性件与所述测摆角装置固定连接。通过设置弹性件，从而便于顶杆前端顶紧测量点。

作为本发明的优选方案，所述自动检测装置还包括测距离装置，所述测距离装置与所述测摆角装置固定连接，所述测距离装置用于自动测量所述测摆角装置到测量点的直线距离，所述测距离装置包括激光传感器或超声测距传感器。所述测距离装置采用非接触式测量方式，更加便于安装和实施。

作为本发明的优选方案，所述测量装置能够沿着所述绷直线滑动。在滑动的过程中，所述自动检测装置对不同测量点进行自动测量，从而可以获得待测物体的直线度、垂直度、倾斜角度、平面度、扭转情况等参数

作为本发明的优选方案，所述测量装置固定连接有外凸构件，所述外凸构件的端部设有滚轮，便于沿着测量面滑动。

本发明还公开了一种测量机构，包括绷直线和任一所述的一种测量装置，所述绷直线穿过所述摆臂或所述摆臂吸附于所述绷直线。

作为本发明的优选方案，所述绷直线为铅垂线或斜拉线，只需所述绷直线处于绷直状态，而不是松弛、弯曲状态即可。

本发明还公开了一种测量系统，包括绷直线和若干个任一所述的测量装置，所有所述测量装置沿着所述绷直线间隔布置，所述绷直线穿过所有所述摆臂，或所有所述摆臂均吸附于所述绷直线。

本发明还公开了一种测量方法，包括以下步骤：

步骤一：在测量面的一旁设置绷直线，在所述测量面或所述测量面附近固定安装多个任一所述的测量装置，所有所述测量装置沿着所述绷直线间隔布置，所述绷直线穿过所有所述摆臂，或所有所述摆臂均吸附于所述绷直线；

步骤二：通过所述自动检测装置自动测量；

步骤三：通过读取同一时刻不同测量点的测量信息，来获取所述测量面的直线度。此处所述的获取所述测量面的直线度，包括判断所述测量面是否平直，以及具体计算得到所述测量面的直线度的数值两种情况。只要能满足任何一种情况，均属于本发明的保护范围。

作为本发明的优选方案，所述步骤一中，所述绷直线的数量为至少两条，所有所述绷直线平行设置，且每条所述绷直线上均固定安装多个任一所述的测量装置，所述步骤三中，通过读取同一时刻不同测量点的测量信息，来获取所述测量面的直线度和平面度。此处所述的获取所述测量面的平面度，包括判断所述测量面是否平直，以及具体计算得到所述测量面的平面度的数值两种情况。只要能满足任何一种情况，均属于本发明的保护范围。

作为本发明的优选方案，所述步骤二中，将所述自动检测装置的测量信息发送至控制装置，所述步骤三中，所述控制装置对所述测量信息进行处理，计算得到所述测量面的直线度或平面度，并实时显示。

作为本发明的优选方案，所述步骤三中，当测量信息和/或计算得到的直线度和/或平面度超过阈值时，所述控制装置进行报警。

本发明还公开了一种测量方法，包括以下步骤：

步骤一：在测量面的一旁设置绷直线，所述绷直线为垂线，在所述绷直线上安装任一所述的测量装置，所述绷直线穿过所述摆臂，或所述摆臂吸附于所述绷直线；

步骤二：在外力作用下，所述测量装置沿着所述绷直线向下滑动，在滑动的过程中，所述自动检测装置对不同测量点进行自动测量；

步骤三：通过实时读取测量信息，来获取所述测量面的直线度。此处所述的获取所述测量面的直线度，包括判断所述测量面是否平直，以及具体计算得到所述测量面的直线度的数值两种情况。只要能满足任何一种情况，均属于本发明的保护范围。

通过所述测量装置沿着所述绷直线向下滑动，即可方便测量得到不同高度的测量信息，从而计算得到测量面的直线度，方案简单便于实施，且测量精度高。

作为本发明的优选方案，所述步骤二中，将所述自动检测装置的测量信息发送至控制装置，所述步骤三中，所述控制装置对所述测量信息进行处理，计算得到所述测量面的直线度，并实时显示。

作为本发明的优选方案，所述步骤三中，当测量信息和/或计算得到的直线度超过阈值时，所述控制装置进行报警。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明通过设置绷直线，所述绷直线为拉直、绷直的线段，即非松弛、非弯曲的线段，利用绷直线的直线度或垂直度作为测量参考，再通过设置摆臂，将绷直线穿过摆臂或将摆臂吸附于绷直线，从而使得摆臂与绷直线接触点的具体位置可以进行确定，进一步通过自动检测装置自动测量摆臂的摆动角度，可以实现精确测量。

2、本发明利用绷直线的直线度或垂直度作为测量参考，从而可以布置多个测量装置，并保证多个接触点的位置准确，进而对多个测量点进行自动测量，可以获得待测物体的直线度、垂直度、倾斜角度、平面度、扭转情况等参数。

3、本发明利用绷直线的直线度或垂直度作为测量参考，保证了测量数据的准确性，且方案简单，便于实施；利用自动检测装置自动测量，降低了对测量人员的要求，避免了测量人员人工测量产生的误差，且减少了安全隐患。

附图说明

图1是本发明实施例1所述的测量机构的结构示意图。

图2是本发明实施例1所述的测量系统的结构示意图。

图3是本发明实施例2所述的测量机构的结构示意图。

图4是本发明实施例2所述的测量系统的结构示意图。

图5是本发明实施例3所述的测量机构的结构示意图。

图6是本发明实施例3所述的测量系统的结构示意图。

图7是本发明实施例4所述的摆臂的结构示意图。

图8是本发明实施例5所述的摆臂的结构示意图。

图9是本发明实施例6所述的结构示意图。

图10是本发明实施例7所述的测量机构的结构示意图。

图11是本发明实施例7所述的测量系统的结构示意图。

图12是本发明实施例8所述的测量装置的结构示意图。

图13是本发明实施例8所述的测量机构的结构示意图。

图标：1-绷直线，2-铅锤，3-摆臂，4-测摆角装置，5-顶杆，6-固定架， 7-测量面，8-测距离装置，9-通孔，10-固定臂，11-直线位移传感器，12-外凸构件，13-滚轮，14-横杆，15-通槽，16-磁性体。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1所示，一种测量机构，包括绷直线1和测量装置。

在本实施例中所述绷直线1为铅垂线，在所述绷直线1的底部悬挂有铅锤2，而所述绷直线1的顶部可以固定在任何固定点，所述绷直线1在测量时起参照作用。

在本实施例中所述测量装置包括摆臂3、测摆角装置4和固定架6，所述摆臂3安装在所述测摆角装置4上，所述测摆角装置4再通过固定架6固定在待测物体上。所述测摆角装置4包括编码器或电位器或角度传感器等。

所述摆臂3上设有通孔9，所述通孔9与所述绷直线1相适配(即所述通孔 9的内径与所述绷直线1的外径几乎一致)，所述绷直线1穿过所述通孔9。所述通孔9与所述绷直线1的接触位置即为接触点。

因此，铅垂线因重力作用保持垂直状态，而测量装置固定在待测物体上，且测量装置通过摆臂3上的通孔9与铅垂线相接触。当待测物体的位置发生变化(比如倾斜等)时，摆臂3会产生摆动，继而可通过测摆角装置4得到摆臂3 的摆动角，继而计算出待测物体的新位置。通过对一个测量点(测量点指测量装置与待测物体的接触点(接触测量的情况下，如本实施例)，或测量装置的激光或超声发射到待测物体的位置(非接触测量的情况下，如实施例3))多次采集数据，可以反映待测物体的空间位置随时间的变化情况。而测摆角装置4获得的数据，可以直接向外传输至控制装置，所述控制装置将收集的数据通过有线(网线，usb线等)或无线(WIFI，移动通讯等)的方式传输至计算机或手机等具备数据处理能力的装置上，从而便于对数据进行处理分析和报警处理。

如图2所示，一种测量系统，包括绷直线1和多个所述的测量装置，所有所述测量装置沿着所述绷直线1间隔布置，所述绷直线1穿过所有所述通孔9。即在待测物体上固定安装多个所述测量装置，每个所述测量装置的摆臂3的通孔9均与绷直线1相接触，继而可以保证所有所述通孔9位于同一根铅垂线上，即保证所有所述通孔9垂直布置。如此，通过在待测物体上布置所述测量系统，从而可以同时获得多个测量点(在本实施例指多个测量装置的安装位置)的测量信息，进而得到待测物体的直线度、垂直度、倾斜角度等。需要说明的是，在得到多个测量点摆臂3的摆动角度后，无需进行计算，就可以根据摆动角度是否一致初步判断测量面7是否垂直，获取测量面7的直线度。之后，若有必要，可通过具体换算得到测量面7的直线度、垂直度、倾斜角度等。

更进一步的，通过设置两条相互平行的所述绷直线1，每条所述绷直线1上均固定安装多个所述的测量装置，通过读取同一时刻不同测量点的测量信息，来获取测量面7的直线度和平面度、扭转情况等参数。

实施例2

如图3所示，本实施例与实施例1的区别在于，在本实施例中，一种测量机构的所述测量装置还包括顶杆5，所述顶杆5与所述测摆角装置4固定连接。

如此，在安装时，测量装置通过固定架6固定在靠近待测物体的某一结构上，通过设计固定架6的结构(例如采用直线导轨)，可以保证测量装置的顶杆 5保持直线运动，而测量装置的顶杆5则顶紧所述待测物体，继而通过顶杆5的运动来反映待测物体的位置变化。在测量过程中，所述顶杆5应始终顶紧待测物体，比如可以通过施加外力的方式来实现，也可以通过在顶杆5上设置弹性件，例如弹簧等，使得顶杆5能始终顶紧待测物体。

当待测物体的位置发生变化(比如倾斜等)时，顶杆5会产生直线位移，带动摆臂3产生摆动，继而可通过测摆角装置4得到摆臂3的摆动角，继而计算出待测物体的新位置。

如图4所示，一种测量系统，包括绷直线1和多个所述的测量装置。多个所述测量装置布置在测量面7的不同位置，从而可以同时获得多个测量点的测量信息，得到测量面7的直线度、垂直度、倾斜角度等。

实施例3

如图5所示，本实施例与实施例1的区别在于，在本实施例中，一种测量机构的所述测量装置还包括测距离装置8，所述测距离装置8和所述测摆角装置4固定连接，所述测距离装置8用于测量所述测摆角装置4到测量点的距离。所述测距离装置8包括激光传感器或超声测距传感器等。

如此，在安装时，测量装置通过固定架6固定在靠近待测物体的某一固定结构上，测量装置无需直接跟待测物体接触。在测量时，摆臂3上通孔9到测量点的距离d，被拆解为两个距离d1和d2，即d＝d1+d2。d1为测摆角装置4到待测物体的测量点的距离，该部分距离可直接通过测摆角装置4测量得到，d2 为测摆角装置4到通孔9的距离，该部分距离可由测摆角装置4测量摆臂3的摆动角换算得到。测距离装置8和测摆角装置4获得的数据，均可以直接向外传输至计算机或手机等机构，从而便于对数据进行处理分析。

如图6所示，当需要测量测量面7的垂直度时，一种测量系统，包括绷直线1和多个所述的测量装置。多个所述测量装置由上至下依次布置在测量面7 的不同位置，且所述绷直线1穿过所有所述通孔9。通过绷直线1(提供测量参考)来保证所有所述通孔9位于同一根铅垂线上，当测量面7存在倾斜的情况时，在不同测量点得到的距离d不同，继而可计算得到测量面7的直线度、垂直度、倾斜角度等。

实施例4

如图7所示，本实施例与实施例1-3大致相同，仅在摆臂3的结构上有所不同的，具体的，本实施例中，在所述通孔9处安装有磁性体16，通过将绷直线1选用钢绞线等，再设置磁性体16(包括磁铁、磁石等)，从而使得通孔9和绷直线1进一步贴合紧密，使得通孔9与绷直线1的接触位置更加准确，从而增强了测量信息的准确性。

实施例5

如图8所示，本实施例与实施例4的区别在于，所述摆臂3的通孔9被替换成通槽15，再在通槽15处安装所述磁性体16。

实施例6

如图9所示，本实施例与实施例1-3大致相同，仅在摆臂3的结构上有所不同的，具体的，本实施例中，摆臂3上不再设置通孔9，而是直接设有磁性体 16，摆臂3通过磁性体16吸附在绷直线1上。

实施例7

如图10-图11所示，本实施例与实施例2的区别在于，在本实施例中，所述绷直线1不是铅垂线，而是绷直或拉直的线段，可以是垂线也可以是斜线。具体的，可以通过在绷直线1的端部设置紧线器，将线段拉直从而实现绷直线1。在本实施例中，绷直线1的两端通过横杆14固定在测量面7上。因为，绷直线 1在测量时起参照作用，因此，需采用非松弛、非弯曲的线段实现，而将线段拉直或绷直的方式有很多，在此不再详述。

当绷直线1为垂线时，其原理和实施例2完全一致，再次不再详述。

而当绷直线1为斜线时，同样可以在测量面7布置多个所述测量装置，从而可以同时获得多个测量点的测量信息，只需在数据处理时，计入斜线的斜率即可。

实施例8

如图12-图13所示，一种测量机构，包括绷直线1和测量装置。

在本实施例中，所述绷直线1不是铅垂线，而是绷直或拉直的垂线。具体的，可以通过在绷直线1的端部设置紧线器，将线段拉从而实现绷直线1。在本实施例中，绷直线1的两端通过横杆14固定在测量面7上。因为，绷直线1在测量时起参照作用，因此，需采用非松弛、非弯曲的线段实现，而将线段拉直或绷直的方式有很多，在此不再详述。

在本实施例中，所述测量装置包括摆臂3和测摆角装置4，所述摆臂3安装在所述测摆角装置4上，所述摆臂3上设有通孔9，所述通孔9与所述绷直线1 相适配，所述绷直线1穿过所述通孔9，所述测量装置能够沿着所述绷直线1滑动。

进一步地，可以在测摆角装置4的一端固定连接外凸构件12，所述外凸构件12的端部设置滚轮13。使用时，滚轮13可直接在待测物体上滑动。

因此，测量时，将测量装置布置在待测物体表面，所述滚轮13和待测物体表面相接触，在重力的作用下，测量装置沿着绷直线1向下滑动，在滑动的过程中，由于不同测量点到绷直线1的距离信息不同，摆臂3会发生摆动，继而可以精确测量待测物体表面不同高度的位置信息，得到待测物体的垂直度、倾斜角度等参数。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (21)

1.一种测量装置，其特征在于，包括摆臂(3)和自动检测装置，所述摆臂(3)能够让绷直线(1)穿过或吸附于绷直线(1)，所述自动检测装置包括测摆角装置(4)，所述测摆角装置(4)和所述摆臂(3)相连接，所述测摆角装置(4)用于自动测量所述摆臂(3)的摆动角度。

2.根据权利要求1所述的一种测量装置，其特征在于，所述摆臂(3)设有通孔(9)或通槽(15)，所述通孔(9)或所述通槽(15)与所述绷直线(1)相适配，所述通孔(9)或所述通槽(15)能够让所述绷直线(1)穿过。

3.根据权利要求1所述的一种测量装置，其特征在于，所述摆臂(3)设有磁性体(16)，所述磁性体(16)能够吸附于所述绷直线(1)。

4.根据权利要求1所述的一种测量装置，其特征在于，所述摆臂(3)设有通孔(9)或通槽(15)，且在所述通孔(9)或所述通槽(15)处安装有磁性体(16)，所述通孔(9)或所述通槽(15)能够让所述绷直线(1)穿过，且所述磁性体(16)能够吸附于所述绷直线(1)。

5.根据权利要求3或4所述的一种测量装置，其特征在于，所述磁性体(16)包括磁铁或磁石。

6.根据权利要求1所述的一种测量装置，其特征在于，所述测摆角装置(4)能够将所述摆臂(3)的摆动角度转化为电信号，所述测摆角装置(4)包括编码器或电位器或角度传感器。

7.根据权利要求6所述的一种测量装置，其特征在于，还包括顶杆(5)，所述顶杆(5)用于顶紧测量点，所述顶杆(5)与所述测摆角装置(4)固定连接。

8.根据权利要求7所述的一种测量装置，其特征在于，还包括弹性件，所述顶杆(5)通过所述弹性件与所述测摆角装置(4)固定连接。

9.根据权利要求1所述的一种测量装置，其特征在于，所述自动检测装置还包括测距离装置(8)，所述测距离装置(8)与所述测摆角装置(4)固定连接，所述测距离装置(8)用于自动测量所述测摆角装置(4)到测量点的直线距离，所述测距离装置(8)包括激光传感器或超声测距传感器。

10.根据权利要求1-4、6-9任一所述的一种测量装置，其特征在于，所述测量装置能够沿着所述绷直线(1)滑动。

11.根据权利要求10所述的一种测量装置，其特征在于，所述测量装置固定连接有外凸构件(12)，所述外凸构件(12)的端部设有滚轮(13)。

12.一种测量机构，其特征在于，包括绷直线(1)和如权利要求1-11任一所述的一种测量装置，所述绷直线(1)穿过所述摆臂(3)或所述摆臂(3)吸附于所述绷直线(1)。

13.根据权利要求12所述的一种测量机构，其特征在于，所述绷直线(1)为铅垂线或斜拉线。

14.一种测量系统，其特征在于，包括绷直线(1)和若干个如权利要求1-11任一所述的测量装置，所有所述测量装置沿着所述绷直线(1)间隔布置，所述绷直线(1)穿过所有所述摆臂(3)或所有所述摆臂(3)均吸附于所述绷直线(1)。

15.一种测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：在测量面(7)的一旁设置绷直线(1)，在所述测量面(7)或所述测量面(7)附近固定安装多个如权利要求19任一所述的测量装置，所有所述测量装置沿着所述绷直线(1)间隔布置，所述绷直线(1)穿过所有所述摆臂(3)或所有所述摆臂(3)均吸附于所述绷直线(1)；

步骤二：通过所述自动检测装置自动测量；

步骤三：通过读取同一时刻不同测量点的测量信息，来获取所述测量面(7)的直线度。

16.根据权利要求15所述的一种测量方法，其特征在于，所述步骤一中，所述绷直线(1)的数量为至少两条，所有所述绷直线(1)平行设置，且每条所述绷直线(1)上均固定安装多个如权利要求1-9任一所述的测量装置，所述步骤三中，通过读取同一时刻不同测量点的测量信息，来获取所述测量面(7)的直线度和平面度。

17.根据权利要求15或16所述的一种测量方法，其特征在于，所述步骤二中，将所述自动检测装置的测量信息发送至控制装置，所述步骤三中，所述控制装置对所述测量信息进行处理，计算得到所述测量面(7)的直线度或平面度，并实时显示。

18.根据权利要求17所述的一种测量方法，其特征在于，所述步骤三中，当测量信息和/或计算得到的直线度和/或平面度超过阈值时，所述控制装置进行报警。

19.一种测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：在测量面(7)的一旁设置绷直线(1)，所述绷直线(1)为垂线，在所述绷直线(1)上安装如权利要求10-11任一所述的测量装置，所述绷直线(1)穿过所述摆臂(3)或所述摆臂(3)吸附于所述绷直线(1)；

步骤二：在外力作用下，所述测量装置沿着所述绷直线(1)向下滑动，在滑动的过程中，所述自动检测装置对不同测量点进行自动测量；

步骤三：通过实时读取测量信息，来获取所述测量面(7)的直线度。

20.根据权利要求19所述的一种测量方法，其特征在于，所述步骤二中，将所述自动检测装置的测量信息发送至控制装置，所述步骤三中，所述控制装置对所述测量信息进行处理，计算得到所述测量面(7)的直线度，并实时显示。

21.根据权利要求20所述的一种测量方法，其特征在于，所述步骤三中，当测量信息和/或计算得到的直线度超过阈值时，所述控制装置进行报警。

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