CN115514084A - 一种六轴机器人的多电源安全模块及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种六轴机器人的多电源安全模块及其控制方法，涉及工业机器人领域，该多电源安全模块包括：六轴机器人主体，六轴机器人主体包括轴编码器，轴编码器用以保存六轴机器人主体的每个轴的运动数据；第一电源，第一电源与轴编码器连接，第一电源用以给轴编码器进行供电；第二电源，第二电源设置于六轴机器人主体上，第二电源与轴编码器电连接，第二电源用以提供备用电力；动能回收装置，动能回收装置与第二电源电连接，动能回收装置用以给第二电源进行充电。本发明设置第二电源以防止在六轴机器人的使用过程中出现第一电源断电的情况下，无法对轴编码器的相关数据进行保存并通过设置动能回收装置对第二电源进行充电，保证生产加工的稳定性。

Description

一种六轴机器人的多电源安全模块及其控制方法

技术领域

本发明涉及工业机器人领域，特别涉及一种六轴机器人的多电源安全模块及其控制方法。

背景技术

目前的六轴机器人的伺服电机的轴编码器多为伪多圈绝对值编码器值，其编码器值由两部分组成，一部分是单圈绝对值，单圈绝对值能够从传感器中直接获取，另一部分是圈数，这个值记录为相对值，需要掉电保持，而为了保存这个圈数则需要有电池来保存。

而在电池发生断电时，将造成轴编码器无法记录下圈数，并丢失伺服电机的相关位置数据，后续通电后将无法找到零点，需要重新进行教学零点，对后续的加工效率造成严重影响，此时需要一个备用能源以保证在常用电源低电量或断电时能够保存当前轴编码器的数据。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种六轴机器人的多电源安全模块及装置，旨在避免发生断电事故，影响工作效率。

为实现上述目的，本发明提出一种六轴机器人的多电源安全模块，包括：

六轴机器人主体，所述六轴机器人主体包括轴编码器，所述轴编码器设置于所述六轴机器人主体的每个轴上，所述轴编码器用以保存所述六轴机器人主体的每个轴的运动数据；

第一电源，所述第一电源设置于所述六轴机器人主体上，所述第一电源与所述轴编码器连接，所述第一电源用以给所述轴编码器进行供电；

第二电源，所述第二电源设置于所述六轴机器人主体上远离所述第一电源的一端，所述第二电源与所述轴编码器电连接，所述第二电源用以提供备用电力；

动能回收装置，所述动能回收装置与所述第二电源电连接，所述动能回收装置设置于所述六轴机器人主体上，且与所述六轴机器人的每个轴连接，所述动能回收装置用以给所述第二电源进行充电；

中央处理器，所述中央处理器设置于所述六轴机器人主体上且与所述第一电源和所述第二电源连接，所述中央处理器包括电量监测组件，所述电量监测组件与所述第一电源进行连接，当所述第一电源的电量低时，所述中央处理器将所述第一电源与所述轴编码器之间的电路进行断路并将所述第二电源连通于所述轴编码器。

优选地，所述动能回收装置包括第一电机，所述第一电机设置于所述六轴机器人主体内，且所述第一电机与所述第二电源连接，当所述六轴机器人主体进行运动时，带动所述第一电机进行切割磁感线，使得所述第一电机能够将机械能转化成电能，所述第一电机用以给所述第二电源供电。

优选地，所述电量监测组件包括第一电量传感器和第二电量传感器，所述第一电量传感器与所述第一电源连接，用以监测所述第一电源的电量；所述第二电量传感器与所述第二电源连接，用以监测所述第二电源的电量。

优选地，所述中央处理器与所述电量监测组件进行连接，所述中央处理器能够接收第一电量传感器和第二电量传感器的电量信号并进行分析处理，并控制所述轴编码器与所述第一电源之间的电路开闭。

优选地，所述中央处理器包括电源切换开关，所述电源切换开关与所述中央处理器、所述第一电源以及所述第二电源进行连接，所述电源切换开关能够控制所述轴编码器与所述第一电源之间连接的电路和/或所述轴编码器与所述第二电源之间连接的电路进行连通或断路。

优选地，所述六轴机器人的多电源安全模块还包括缓启动电路，所述缓启动电路设置于所述第二电源与所述轴编码器之间，所述缓启动电路用以防止电源切换时产生的瞬时电压击穿所述六轴机器人主体的电路。

为实现上述目的，本发明还提出一种六轴机器人的多电源安全模块的控制方法，所述多电源安全模块为如上技术方案中任一所述的多电源安全模块，该六轴机器人的多电源安全模块的控制方法包括以下步骤：

获取所述第一电源的电量数据与所述第二电源的电量数据，确定所述第一电源与所述第二电源的工作状态；

基于所述第一电源与所述第二电源的工作状态，确定所述轴编码器的电路连通模式；以及

按照轴编码器的电路连通模式，控制第一电源、第二电源与轴编码器之间的电路连通或断开。

优选地，所述获取所述第一电源的电量数据与所述第二电源的电量数据，确定所述第一电源与所述第二电源的工作状态的步骤包括：

获取当前所述第一电源与轴编码器之间的电压，确定当前所述第一电源与轴编码器之间的电路处于连通状态；

获取当前所述第一电源的电量数据，判断所述第一电源的电量是否低于第一阈值；

若是，则确定所述第一电源处于低电量状态，并获取当前所述第二电源的电量数据；

基于所述第二电源的电量数据，判断所述第二电源的电量是否高于第二阈值；

若是，则确定当前所述第二电源为待使用状态，确定所述第二电源能够作为备用电源并投入使用。

优选地，所述基于所述第一电源与所述第二电源的工作状态，确定所述轴编码器的电路连通模式的步骤包括：

基于所述第一电源的工作状态，判断所述第一电源能否提供给轴编码器电力；

若能，确定所述轴编码器的电路连通模式为第一连通模式；

若不能，确定所述第一电源为低电量状态并基于所述第二电源的电量数据判断所述第二电源是否能够作为备用电源使用；

若能，确定所述轴编码器的电路连通模式为第二连通模式；

若不能，确定所述轴编码器的电路连通模式为第一连通模式。

优选地，所述按照所述轴编码器的电路连通模式控制所述电源切换开关运行的步骤包括：

所述轴编码器的电路连通模式为第一连通模式时，所述电源切换开关与所述第一电源连通且与所述第二电源断路；

所述轴编码器的电路连通模式为第二连通模式时，所述电源切换开关与所述第一电源断路且与所述第二电源连通。

本发明通过提出一种六轴机器人的多电源安全模块及其控制方法，通过设置第二电源以防止在六轴机器人的使用过程中出现第一电源断电的情况下，无法对轴编码器的相关数据进行保存并通过设置与第二电源连接动能回收装置对第二电源进行充电，保证第二电源的电量高于最低电量阈值，处于可使用状态，保证生产加工的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的多电源安全模块的具体结构示意图；

图2为本发明提供的六轴机器人的多电源安全模块控制方法的流程示意图；

图3为本发明提供的六轴机器人的多电源安全模块的结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	六轴机器人的多电源安全模块	10	六轴机器人主体
11	轴编码器	20	第一电源
				30	第二电源	40	第一电机
50	中央处理器

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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的一部分实施例，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作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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

如图1所示，本发明提出一种六轴机器人的多电源安全模块100，该六轴机器人的多电源安全模块100包括：六轴机器人主体10，六轴机器人主体10包括轴编码器11，轴编码器11设置于六轴机器人主体10的每个轴上，轴编码器11用以保存六轴机器人主体10的每个轴的运动数据；第一电源20，第一电源20设置于六轴机器人主体10上，第一电源20与轴编码器11连接，第一电源20用以给轴编码器11进行供电；第二电源30，第二电源30设置于六轴机器人主体10上远离第一电源20的一端，第二电源30与轴编码器11电连接，第二电源30用以提供备用电力；动能回收装置，动能回收装置与第二电源30电连接，动能回收装置设置于六轴机器人主体10上，且与六轴机器人的每个轴连接，动能回收装置用以给第二电源30进行充电；中央处理器50，中央处理器50设置于六轴机器人主体10上且与第一电源20和第二电源30连接，中央处理器50包括电量监测组件，电量监测组件与第一电源20进行连接，当第一电源20的电量低时，中央处理器50将第一电源20与轴编码器11之间的电路进行断路并将第二电源30连通于轴编码器11。

详细地，本申请中的六轴机器人为具有六自由度的工业机器人，即具有六个能够转动的轴关节，六轴机器人内置有六个伺服电机来带动机械臂沿六轴机器人的轴进行转动，在六轴机器人转动时，为了记忆六轴机器人的运动数据就需要通过轴编码器11进行记录，而轴编码器11需要与第一电源20连接以保存数据，而为了便于使用与更换，第一电源20通常为电池，当第一电源20的电量低时，需要由工作人员对第一电源20进行更换，为避免第一电源20发生电量骤降或更换不及时而导致的轴编码器11的数据保存异常，故设置第二电源30，用以当第一电源20的电量不足以支撑轴编码器11运行时，能够保护轴编码器11继续正常工作，从而保证生产加工的稳定性。

如图1所示，动能回收装置包括第一电机40，第一电机40设置于六轴机器人主体10内，且第一电机40与第二电源30连接，当六轴机器人主体10进行运动时，带动第一电机40进行切割磁感线，使得第一电机40能够将机械能转化成电能，第一电机40用以给第二电源30供电。

详细地，在本实施例中，六轴机器人主体10包括主电机，主电机为六轴机器人主体10的驱动电机，用于驱动六轴机器人的机械臂，当六轴机器人主体10进行运动时，机械臂保持有惯性，此时机械臂带动第一电机40进行工作；可以理解的是，当六轴机器人主体10进行制动时，驱动电机停止工作，此时六轴机器人的机械臂仍保持有惯性，此时机械臂仍能带动第一电机40进行工作。第一电机40为发电电机，由转子、定子组成。当六轴机器人进行运动时，机械臂因为惯性带动第一电机40的转子转动，转子相对于定子转动时，做切割磁感线运动，将机械能转化为电能，这些制动时产生的电能沿电线输送至第二电源30，且在第二电源30的非工作状态时，将第二电源30接入主电路，对第二电源30进行充电。

电量监测组件包括第一电量传感器和第二电量传感器，第一电量传感器与第一电源20连接，用以监测第一电源20的电量；第二电量传感器与第二电源30连接，用以监测第二电源30的电量。

详细地，在本实施例中，电量监测组件还包括信号发生器，信号发生器设置于电量监测组件上且与第一电量传感器以及第二电量传感器进行连接，第一电量传感器能够监测第一电源20的电量，第二电量传感器能够监测第二电源30的电量，且第一电量传感器与第二电量传感器能够通过信号发生器发送电量信号。

如图1所示，中央处理器50与电量监测组件进行连接，中央处理器能够接收第一电量传感器和第二电量传感器的电量信号并进行分析处理，并控制轴编码器11与第一电源20之间的电路开闭。

详细地，在本实施例中，中央处理器预设有电量第一阈值和第二阈值，其中第一阈值为第一电源的最低可使用电量，第二阈值为第二电源的最低可使用电量，并在接收电量信号时能够与电量阈值进行比较，当电量信号低于预设的电量阈值时，则由中央处理器发出控制信号对轴编码器11连接的电路进行控制。

如图1所示，六轴机器人的中央处理器50包括电源切换开关，电源切换开关与中央处理器、第一电源20以及第二电源30进行连接，电源切换开关能够控制轴编码器11与第一电源20之间连接的电路和/或轴编码器11与第二电源30之间连接的电路进行连通或断路。

详细地，在本实施例中，电源切换开关与中央处理器、第一电源20以及第二电源30进行连接，电源切换开关能够根据中央处理器发出的信号对第一电源20和轴编码器11之间的电路以及第二电源30和轴编码器11之间的电路进行连通或断路，电源切换开关具有两个工作位置，当电源切换开关处于第一工作位置时，第一电源20与轴编码器11连接，当电源切换开关处于第二工作位置时，第二电源30与轴编码器11连接。

如图1所示，六轴机器人的多电源安全模块100还包括缓启动电路，缓启动电路设置于第二电源30与轴编码器11之间，缓启动电路用以防止电源切换时产生的瞬时电压击穿六轴机器人主体10的电路。

详细地，由于电源上电瞬间时会产生较大的冲击电流，造成电压抖动、跌落以及强烈的电磁辐射，很容易对其他工作中的元器件造成不良影响，因此需要通过缓启动电路将上电速度减慢一些，避免瞬时电压击穿电路。

如图2所示，本发明还提出一种多电源安全模块控制方法，该多电源安全模块为上述的六轴机器人的多电源安全模块，该控制方法包括以下步骤：

步骤S10，获取第一电源的电量数据与第二电源的电量数据，确定第一电源与第二电源的工作状态；

具体地，可以理解的是，电量数据通过分别设置与第一电源和第二电源连接的第一电量传感器和第二电量传感器而得到，第一电量传感器和第二电量传感器均为电压传感器，通过将电压信号与内置的放电曲线比对能够得到第一电源的电量数据以及第二电量的电量数据。

进一步地，步骤S10还包括以下步骤：

步骤S11，获取当前第一电源与轴编码器之间的电压，确定当前第一电源与轴编码器之间的电路处于连通状态；

具体地，当第一电量传感器获取到第一电源与轴编码器之间的电压发生抖动或快速跌落时，能够确定此时第一电源与轴编码器依旧处于连通状态，但第一电源的电量正在被消耗，第一电源处于工作状态，第一电源与轴编码器之间的电路处于连通状态。

步骤S12，获取当前第一电源的电量数据，判断第一电源的电量是否低于第一阈值；

若是，则实行步骤S13，确定第一电源处于低电量状态，并获取当前第二电源的电量数据；

若否，则确定第一电源处于高电量状态，确定第一电源作为轴编码器的后续工作的电力供给。

具体地，可以理解的是，当获取到第一电源的电量并与预设的电量第一阈值进行比对，能够得知第一电源此时处于低电量状态，不适宜继续作为轴编码器的后续工作的电力供给，此时需要获取第二电源的电量数据，以保证轴编码器避免因为断电而停止工作。

步骤S14，基于第二电源的电量数据，判断第二电源的电量是否高于第二阈值；

若是，则实行步骤S15，确定当前第二电源为待使用状态，确定第二电源能够作为备用电源并投入使用；

若否，则确定当前第二电源为不可使用状态，停止实行后续步骤，并重复步骤S14，直到确定第二电源的电量高于第二阈值。

具体地，可以理解的是，获取第二电源的电量并与预设的第二阈值进行比对，确定第二电源此时处于高电量状态，适宜作为轴编码器的后续工作的电力供给，此时将第二电源的电量数据信号传导至中央处理器。可以理解的是，为保护第二电源的使用寿命，当第二电源当前的电量高于第二电源的最大电量的80%时，使第二电源与动能回收装置之间的电路断开，但若第二电源处于使用状态时，则第二电源与动能回收装置之间的电路始终为连通状态，保证第二电源的工作时间最大化。

步骤S20，基于第一电源与第二电源的工作状态，确定轴编码器的电路连通模式；

进一步地，步骤S20还包括以下步骤：

步骤S21，基于所述第一电源的工作状态，判断所述第一电源能否提供给轴编码器电力；

若能，则实行步骤S22，确定轴编码器的电路连通模式为第一连通模式；

具体地，可以理解的是，当第一电源为高电量状态时，第一电源依旧能够继续使用，因此轴编码器不需要断开与第一电源之间的电路连接，此时轴编码器的电路连通模式保持为第一连通模式。

若不能，则实行步骤S23，确定第一电源为低电量状态并基于第二电源的电量数据判断第二电源是否能够作为备用电源使用；

具体地，可以理解的是，当确定第一电源为低电量状态时，第一电源不足以支撑轴编码器的继续运行，因此需要确定第二电源的工作状态能否作为备用电源继续供给轴编码器运行。

若能，则实行步骤S24，确定轴编码器的电路连通模式为第二连通模式。

具体地，当第二电源处于待使用状态时，确定第二电源能够作为备用电源继续供给电力于轴编码器，使得轴编码器能够继续运行，此时轴编码器与第一电源之间的电路为断路并且第二电源与轴编码器之间的电路为通路，此时的轴编码器的电路连通模式为第二连通模式。

若不能，确定所述轴编码器的电路连通模式为第一连通模式；

具体地，可以理解的是，当第二电源与第一电源均无法作为轴编码器的电力供给时机器人处于停摆状态，轴编码器的电路连通模式将切换为第一连通模式，等待电力恢复。

步骤S30，按照轴编码器的电路连通模式，控制第一电源、第二电源与轴编码器之间的电路连通或断开；

具体地，当中央处理器根据电量数据来控制轴编码器的电路连通模式发生改变时，中央处理器传输控制信号至电源切换开关，通过电源切换开关完成轴编码器的电路连通模式的切换。

进一步地，步骤S30还包括以下步骤：

步骤S31，轴编码器的电路连通模式为第一连通模式时，电源切换开关与第一电源连通且与第二电源断路；

步骤S32，轴编码器的电路连通模式为第二连通模式时，电源切换开关与第一电源断路且与第二电源连通。

具体地，电源切换开关与中央处理器、第一电源以及第二电源进行连接，电源切换开关能够根据中央处理器发出的信号对第一电源的电路进行开闭，电源切换开关为常闭开关，当电源切换开关处于关闭时，第一电源与轴编码器连接，当电源切换开关处于开启时，第二电源与轴编码器连接。

结合上述所有实施例，本发明通过提出一种六轴机器人的多电源安全模块及其控制方法，通过设置第二电源以防止在六轴机器人的使用过程中出现第一电源断电的情况下，无法对轴编码器的相关数据进行保存并通过设置与第二电源连接动能回收装置对第二电源进行充电，保证第二电源的电量高于最低电量阈值，处于可使用状态，保证生产加工的稳定性。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种六轴机器人的多电源安全模块，其特征在于，包括：

六轴机器人主体，所述六轴机器人主体包括轴编码器，所述轴编码器设置于所述六轴机器人主体的每个轴上，所述轴编码器用以保存所述六轴机器人主体的每个轴的运动数据；

第一电源，所述第一电源设置于所述六轴机器人主体上，所述第一电源与所述轴编码器连接，所述第一电源用以给所述轴编码器进行供电；

第二电源，所述第二电源设置于所述六轴机器人主体上远离所述第一电源的一端，所述第二电源与所述轴编码器电连接，所述第二电源用以提供备用电力；

动能回收装置，所述动能回收装置与所述第二电源电连接，所述动能回收装置设置于所述六轴机器人主体上，且与所述六轴机器人的每个轴连接，所述动能回收装置用以给所述第二电源进行充电；

中央处理器，所述中央处理器设置于所述六轴机器人主体上且与所述第一电源和所述第二电源连接，所述中央处理器包括电量监测组件，所述电量监测组件与所述第一电源进行连接，当所述第一电源的电量低时，所述中央处理器将所述第一电源与所述轴编码器之间的电路进行断路并将所述第二电源连通于所述轴编码器。

2.如权利要求1所述的六轴机器人的多电源安全模块，其特征在于，所述动能回收装置包括第一电机，所述第一电机设置于所述六轴机器人主体内，且所述第一电机与所述第二电源连接，当所述六轴机器人主体进行运动时，带动所述第一电机进行切割磁感线，使得所述第一电机能够将机械能转化成电能，所述第一电机用以给所述第二电源供电。

3.如权利要求2所述的六轴机器人的多电源安全模块，其特征在于，所述电量监测组件包括第一电量传感器和第二电量传感器，所述第一电量传感器与所述第一电源连接，用以监测所述第一电源的电量；所述第二电量传感器与所述第二电源连接，用以监测所述第二电源的电量。

4.如权利要求3所述的六轴机器人的多电源安全模块，其特征在于，所述中央处理器与所述电量监测组件进行连接，所述中央处理器能够接收第一电量传感器和第二电量传感器的电量信号并进行分析处理，并控制所述轴编码器与所述第一电源之间的电路开闭。

5.如权利要求4所述的六轴机器人的多电源安全模块，其特征在于，所述中央处理器包括电源切换开关，所述电源切换开关与所述中央处理器、所述第一电源以及所述第二电源进行连接，所述电源切换开关能够控制所述轴编码器与所述第一电源之间连接的电路和/或所述轴编码器与所述第二电源之间连接的电路进行连通或断路。

6.如权利要求5所述的六轴机器人的多电源安全模块，其特征在于，所述六轴机器人的多电源安全模块还包括缓启动电路，所述缓启动电路设置于所述第二电源与所述轴编码器之间，所述缓启动电路用以防止电源切换时产生的瞬时电压击穿所述六轴机器人主体的电路。

7.一种多电源安全模块控制方法，其特征在于，所述多电源安全模块为如权利要求1-6中任一项所述的多电源安全模块，所述多电源安全模块控制方法包括以下步骤：

获取所述第一电源的电量数据与所述第二电源的电量数据，确定所述第一电源与所述第二电源的工作状态；

基于所述第一电源与所述第二电源的工作状态，确定所述轴编码器的电路连通模式；以及

按照轴编码器的电路连通模式，控制第一电源、第二电源与轴编码器之间的电路连通或断开。

8.如权利要求7所述的多电源安全模块控制方法，其特征在于，所述获取所述第一电源的电量数据与所述第二电源的电量数据，确定所述第一电源与所述第二电源的工作状态的步骤包括：

获取当前所述第一电源与轴编码器之间的电压，确定当前所述第一电源与轴编码器之间的电路处于连通状态；

获取当前所述第一电源的电量数据，判断所述第一电源的电量是否低于第一阈值；

若是，则确定所述第一电源处于低电量状态，并获取当前所述第二电源的电量数据；

基于所述第二电源的电量数据，判断所述第二电源的电量是否高于第二阈值；

若是，则确定当前所述第二电源为待使用状态，确定所述第二电源能够作为备用电源并投入使用。

9.如权利要求7所述的多电源安全模块控制方法，其特征在于，所述基于所述第一电源与所述第二电源的工作状态，确定所述轴编码器的电路连通模式的步骤包括：

基于所述第一电源的工作状态，判断所述第一电源能否提供给轴编码器电力；

若能，确定所述轴编码器的电路连通模式为第一连通模式；

若不能，确定所述第一电源为低电量状态并基于所述第二电源的电量数据判断所述第二电源是否能够作为备用电源使用；

若能，确定所述轴编码器的电路连通模式为第二连通模式；

若不能，确定所述轴编码器的电路连通模式为第一连通模式。

10.如权利要求9所述的多电源安全模块控制方法，其特征在于，所述按照所述轴编码器的电路连通模式控制所述电源切换开关运行的步骤包括：

所述轴编码器的电路连通模式为第一连通模式时，所述电源切换开关与所述第一电源连通且与所述第二电源断路；

所述轴编码器的电路连通模式为第二连通模式时，所述电源切换开关与所述第一电源断路且与所述第二电源连通。

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