CN210102110U - 一种食品分拣抓取装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种食品分拣抓取装置，该装置包括底座组件、升降分拣抓取或放下食品的抓取机械手组件、驱动抓取机械手组件做靠近或远离底座组件的机械臂；所述抓取机械手组件通过外接气源进行分拣抓取或放下食品。本实用新型可以将正常放置的单个的食品进行分拣抓取，并堆叠在一起进行投放的工作，取代人工手工挑拣的工作方式。

Description

一种食品分拣抓取装置

技术领域

本实用新型涉及食品加工包装设备领域，具体地说是一种食品分拣抓取装置。

背景技术

蛋挞因其蛋挞酥脆，蛋挞芯柔滑香甜深受人们喜爱。但是蛋挞的制作方式比较复杂，所以业余烘焙爱好者或者是餐饮店都会选择购买蛋挞半成品。但是现有的食品加工厂，在生产蛋挞半成品的时候，没有专门配备的自动堆叠包装设备。不止是蛋挞，在食品行业，很多食品，比如饼干、膨化食品、烘焙半成品等，都是没有与其配备的自动化堆叠包装设备。都是采用人工将半成品进行堆叠并包装的。一般都是十几名工人为一班，三班倒轮流工作，这种情况就出现了生产自动化程度低，生产效率不高，工人的长期工作负荷比较高，容易劳累，会出现工作差错，产品生产的人工成本高，且人工堆叠无法保证食品的卫生安全。最主要的问题是，现有的烘焙半成品，比如蛋挞皮，饼干半成品，派皮，塔壳，酥皮制作过程都是采用-45℃冷冻加工的，出料的时候，半成品的温度非常低。出料后需要人工用手进行挑拣和堆叠包装，工人经常会出现低温损伤的情况，亟需自动化加工设备。

而成品食品，虽不存在低温损伤的情况，但是人工挑拣和堆叠包装的话，还是无法避免食品卫生安全隐患和工人工作负荷高的问题。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种食品分拣抓取装置。

本实用新型要解决现有的食品出料生产完成后，需要人工进行挑拣和堆叠包装，工人工作强度大，易发生低温损伤，缺少对待包装的食品进行自动堆叠分拣设备的问题。

本实用新型的技术方案是: 一种食品分拣抓取装置，该装置包括底座组件、升降分拣抓取或放下食品的抓取机械手组件、驱动抓取机械手组件做靠近或远离底座组件的机械臂；所述抓取机械手组件通过外接气源进行分拣抓取或放下食品。

优选的，所述的机械臂包括主臂、副臂，所述的主臂一端的中心轴与底座组件的中心轴重合通过主轴电机连接，且主臂可绕该底座组件的中心轴做旋转运动；主臂的另一端的中心轴与副臂一端的中心轴重合通过副轴电机连接，且副臂可绕该主臂的另一端中心轴做旋转运动；所述的抓取机械手组件设于副臂的另一端；所述的主轴电机设于底座组件内，且主轴电机与底座组件固定，主轴电机输出端与主臂的一端固定连接；所述的副轴电机与所述副臂的一端固定连接，副轴电机的输出端与主臂的另一端固定连接。

优选的，所述的抓取机械手组件包括分拣吸附食品的吸桶组件、驱动吸桶组件进行旋转和升降的机械手驱动装置、放下食品的吹气管。

作为进一步优选的，所述的机械手驱动装置包括Z轴丝杠组件、转轴电机和升降电机，所述Z轴丝杠组件包括丝杠轴、上旋转座、下旋转座，丝杠轴上轴向设有轴承槽，所述的上旋转座和下旋转座上都设有供丝杠轴穿过的通孔，上旋转座与丝杠轴啮合连接，下旋转座与丝杠轴的轴承槽之间设有线性轴承；所述的丝杠轴上还设有转轴带轮和升降带轮，转轴带轮与下旋转座固定连接，转轴电机驱动转轴带轮带动下旋转座转动，并给于丝杠轴相对于下旋转座转动的推力，所述的升降带轮与上旋转座固定连接，升降电机驱动升降带轮带动上旋转座转动，驱动丝杠轴进行升降，所述的吸桶组件设于该丝杠轴的下端。

作为更进一步优选的，所述的转轴电机固定于所述的副臂上，转轴电机的输出端与所述的转轴带轮传动连接；所述的升降电机固定于所述的副臂上，升降电机的输出端与所述的升降带轮传动连接；所述丝杠轴的上端设有上丝杠法兰，丝杠轴的下端设有下丝杠法兰。

作为再进一步优选的，所述的丝杠轴还设有上安装板和下安装板，所述的上安装板设于上旋转座的下方，上安装板与机械臂副臂固定连接，上安装板的上方设有上固定座，将上旋转座架设在机械臂副臂上，使其能自由转动；所述的下安装板为轴承外盖，与机械臂副臂的下端面连接，且设于下旋转座的下方外部，所述的下安装板的上方设有下固定座，将下旋转座架空，使其能自由转动；所述的升降带轮和转轴带轮均设于丝杠轴上，且设于上旋转座和下旋转座之间。

作为进一步优选的，所述的吸桶组件包括吸桶固定座、吸桶、吸气管接头和吸盘，所述的吸桶设于所述吸桶固定座的下方，所述的吸气管接头设于所述吸桶固定座的侧面，且与外接负压吸管连接，所述的吸桶固定座的中心设有支架固定柱，所述的吹气管设于机械手驱动装置的丝杠轴内，且吹气管的上端与外接吹气装置连接，吹气管的下端与支架固定柱连接，所述的吸盘通过吸盘支架设于所述的支架固定柱的下方，支架固定柱、吸盘支架和吸盘的中心均为可供气体通过的中空结构。

作为更进一步优选的，所述的吸盘为硅胶吸盘。

作为更进一步优选的，所述的吸桶固定座与驱动吸桶组件进行旋转和升降的机械手驱动装置中的丝杠轴连接，所述的吹气管的下端与吸桶固定座的支架固定柱的中心通过气管接头连接，连接处的外部套有封盖。

本实用新型的有益效果为：本实用新型可以将正常放置的单个的食品进行分拣抓取，并堆叠在一起进行投放的工作，取代人工手工挑拣的工作方式。减少了工人的工作量和出错率，且可有效防止人工挑拣过程中，低温损伤的发生率。提高了生产过程中的安全性能，提高了生产自动化和生产效率。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图。

图2是本实用新型应用于食品跟随分拣抓取装置中的结构示意图。

图3是本实用新型的副臂内部的连接结构示意图。

图4是本实用新型的抓取机械手组件的主视图。

图5是本实用新型的抓取机械手组件的俯视图。

图6是本实用新型的抓取机械手组件的B-B剖视图。

图7是食品跟随分拣抓取装置控制系统框图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

如图2所示，一种食品分拣抓取装置，该装置包括底座组件6、升降分拣抓取或放下食品7的抓取机械手组件1、驱动抓取机械手组件1做靠近或远离底座组件6的机械臂；所述抓取机械手组件1通过外接气源进行分拣抓取或放下食品7。本实用新型可以应用于食品跟随分拣抓取装置中，对输送过来的食品进行自动分拣抓取和投放，在食品跟随分拣抓取装置中，还包括食品分拣跟随输送装置9、食品分拣抓取装置8和控制器，所述的食品分拣跟随输送装置9的输入端设有拍摄食品7位置信息的视觉装置10，所述的食品分拣抓取装置8为一组或多组设于食品分拣跟随输送装置9的中部旁边，食品分拣抓取装置8

如图1、3所示，本实施例中，所述的机械臂包括主臂5、副臂4，所述的主臂5一端的中心轴与底座组件6的中心轴重合通过主轴电机11连接，且主臂5可绕该底座组件6的中心轴做旋转运动；主臂5的另一端的中心轴与副臂4一端的中心轴重合通过副轴电机12连接，且副臂4可绕该主臂5的另一端中心轴做旋转运动；所述的抓取机械手组件1设于副臂4的另一端；所述的主轴电机11设于底座组件6内，且主轴电机11与底座组件6固定，主轴电机11输出端与主臂5的一端固定连接；所述的副轴电机12与所述副臂4的一端固定连接，副轴电机12的输出端与主臂5的另一端固定连接。

如图4-6所示，本实施例中，所述的抓取机械手组件1包括分拣吸附食品7的吸桶组件、驱动吸桶组件进行旋转和升降的机械手驱动装置、放下食品7的吹气管24。

本实施例中，所述的机械手驱动装置包括Z轴丝杠组件、转轴电机13和升降电机14，所述Z轴丝杠组件包括丝杠轴16、上旋转座34、下旋转座32，丝杠轴16上轴向设有轴承槽17，所述的上旋转座34和下旋转座32上都设有供丝杠轴16穿过的通孔，上旋转座34与丝杠轴16啮合连接，下旋转座32与丝杠轴16的轴承槽17之间设有线性轴承；所述的丝杠轴16上还设有转轴带轮19和升降带轮18，转轴带轮19与下旋转座32固定连接，转轴电机13驱动转轴带轮19带动下旋转座32转动，并给于丝杠轴16相对于下旋转座32转动的推力，所述的升降带轮18与上旋转座34固定连接，升降电机14驱动升降带轮18带动上旋转座34转动，驱动丝杠轴16进行升降，所述的吸桶23组件设于该丝杠轴16的下端。转轴带轮19、下旋转座32、转轴电机13的设置是为了防止转轴带轮19跟随丝杠轴16进行高速旋转的情况，这种情况一旦出现，那么转轴方向无法控制，分拣抓取工作就会不可控制，不稳定。

本实施例中，所述的转轴电机13固定于所述的副臂4上，转轴电机13的输出端与所述的转轴带轮19传动连接；所述的升降电机14固定于所述的副臂4上，升降电机14的输出端与所述的升降带轮18传动连接；所述丝杠轴16的上端设有上丝杠法兰15，丝杠轴16的下端设有下丝杠法兰20。上下丝杠法兰20的设置是给丝杠的上下运动进行限位。

本实施例中，所述的丝杠轴16还设有上安装板25和下安装板，所述的上安装板25设于上旋转座34的下方，上安装板25与机械臂副臂4固定连接，上安装板25的上方设有上固定座33，将上旋转座34架设在机械臂副臂4上，使其能自由转动；所述的下安装板为轴承外盖31，与机械臂副臂4的下端面连接，且设于下旋转座32的下方外部，所述的下安装板的上方设有下固定座35，将下旋转座32架空，使其能自由转动；所述的升降带轮18和转轴带轮19均设于丝杠轴16上，且设于上旋转座34和下旋转座32之间。

本实施例中，所述的吸桶23组件包括吸桶固定座21、吸桶23、吸气管接头22和吸盘28，所述的吸桶23设于所述吸桶固定座21的下方，所述的吸气管接头22设于所述吸桶固定座21的侧面，且与外接负压吸管连接，所述的吸桶固定座21的中心设有支架固定柱29，所述的吹气管24设于机械手驱动装置的丝杠轴16内，且吹气管24的上端与外接吹气装置连接，吹气管24的下端与支架固定柱29连接，所述的吸盘28通过吸盘支架27设于所述的支架固定柱29的下方，支架固定柱29、吸盘支架27和吸盘28的中心均为可供气体通过的中空结构。

本实施例中，所述的吸盘28为硅胶吸盘28；硅胶吸盘28可以防止食品7被快速吸入的时候高速碰撞到吸桶固定座21，导致产品损坏。

本实施例中，吸桶固定座21与驱动吸桶23组件进行旋转和升降的机械手驱动装置中的丝杠轴16连接，所述的吹气管24的下端与吸桶固定座21的支架固定柱29的中心通过气管接头连接，连接处的外部套有封盖30。

如图7所示，本实施例中，该装置还包括控制系统，该系统包括食品分拣跟随输送装置9内的跟随输送带驱动电机，机械臂中的主轴电机11、副轴电机12，抓取机械手组件1中的转轴电机13、升降电机14，设于吸桶23组件内的负压检测装置，控制器；该系统中，跟随输送带驱动电机、主轴电机11、副轴电机12、转轴电机13和升降电机14都连接有编码器，进行计数，控制器与输送带驱动电机、主轴电机11、副轴电机12、转轴电机13和升降电机14之间电性连接，这些电机上的编码器与控制器电性连接，负压检测装置与控制器电性连接；吹气管24与外接吹气装置之间设有吹气管24球阀、外接负压吸管上设有负压吸管球阀，这两个球阀与控制器连接。

电机采用交流异步减速电机，参考型号为晟邦400w\200W立式减速比30，编码器参考型号为欧姆龙E6B2-CWZ5B 2000r/p，视觉装置10参考型号为海康威视MV-CA013-20GM，控制器参考型号为KEBA CP265/X，负压检测装置参考型号为杭州艾康工业设备有限公司KP25C-03-F3，或相当产品。

本实施例中，仅以蛋挞皮作为食品的例子进行说明本装置的工作原理，其他成品饼干，薯片，膨化食品，烘焙半成品，比如蛋挞皮，饼干半成品，派皮，塔壳、酥皮半成品等均适用该装置。

一种通过食品跟随分拣装置实现的食品跟随分拣抓取方法，该方法包括以下步骤：

A、控制器传输信号给食品分拣跟随输送装置9的跟随输送带驱动电机转动，食品分拣跟随输送装置9的输入端进行蛋挞皮7的来料输送；蛋挞皮7来料时，已进行倒置剔除和堆叠剔除工作，均为正常放置的蛋挞皮7；

B、在食品分拣跟随输送装置9的输入端设有拍摄蛋挞皮7位置信息的视觉装置10，蛋挞皮7经过时会将蛋挞皮7的坐标位置信息进行拍摄记录，并将数据传输至控制器；同时，与跟随输送带驱动电机连接的编码器计数，实时数据传输至控制器；

C、控制器进行计算，得出要进行抓取的蛋挞皮7的抓取坐标信息；

D、将计算后，需要抓取的蛋挞皮7的抓取坐标信息分配至各组食品分拣抓取装置8，引导个食品分拣抓取装置8进行抓取工作；抓取工作分两种方法：

D1:有序抓取的情况，蛋挞皮7输送过来，以配备3台食品分拣抓取装置8为例，将首先到达的n个蛋挞皮为一组，抓取任务分配给靠近食品分拣跟随输送装置9输入端的第1台食品分拣抓取装置81，该装置仅抓取输送过来的第1～n个；到达的n+1～2n个蛋挞皮为一组，抓取任务分配给靠近食品分拣跟随输送装置9输入端的第2台食品分拣抓取装置82，该装置仅抓取输送过来的第n+1～2n个；到达的2n+1～3n个蛋挞皮为一组，抓取任务分配给从食品分拣跟随输送装置9输入端排列的第3台食品分拣抓取装置83，该装置仅抓取输送过来的第2n+1～3n个，依次类推；当最后一台食品分拣抓取装置被分配完抓取任务且3台食品分拣抓取装置8完成抓取投放工作后，控制器重新给第1台食品分拣抓取装置81分配新的抓取任务，分配抓取任务以此循环；

D2:无序抓取的情况，蛋挞皮7输送过来，以配备3台食品分拣抓取装置8为例，将首先到达的n个蛋挞皮为一组，抓取任务分配给靠近食品分拣跟随输送装置9输入端的第1台食品分拣抓取装置81，该装置仅抓取输送过来的第1～ n个；第n+1个开始的蛋挞皮由第2台食品分拣抓取装置82进行抓取，该装置最多抓取数量为n个；此时如果第1台食品分拣抓取装置81完成第1～ n个蛋挞皮的抓取投放装置之后，直接开始分配第二次新的抓取任务，此时默认先满足第1台食品分拣抓取装置81的抓取任务，有多余未被抓取的蛋挞皮7的抓取任务再由第2台食品分拣抓取装置82进行抓取；当第1台食品分拣抓取装置81和第2台食品分拣抓取装置82都在进行投放时，食品分拣跟随输送装置9上还有没有抓取的蛋挞皮7，由第3台食品分拣抓取装置83进行抓取投放工作；以此循环；

这个抓取的工作中，每次抓取堆叠在一起的食品为等量，n的数字根据实际使用情况确定，D1有序抓取和D2无序抓取是两种分配任务的方式，都能实现抓取堆叠的功能。但是D1有序抓取的优点在于，能及时将抓取的蛋挞皮7进行投放，而且每个食品分拣抓取装置8的工作量都是一样的，不会出现D2无序抓取中，3台食品分拣抓取装置8工作量不同的情况。D2无序抓取的分配方式中，会出现，第1台食品分拣抓取装置81非常忙碌，第2台食品分拣抓取装置82的工作量会相对第1台少，第3台食品分拣抓取装置83的抓取工作量很少，一直处于停机的状态。因为蛋挞皮7是经过冷冻加工的食物，长时间的停机状态，容易导致蛋挞皮7化掉。一般现有的很多食品加工过程中多台分拣设备一起工作的时候，都是采用无序抓取的情况。所以在本套设备中，D2无序抓取的情况可以进行操作，但是优选D1有序抓取；

E、每台食品分拣抓取装置8接收到抓取任务后，主轴电机11和副轴电机12转动，驱动机械臂伸缩，将吸桶组件延伸至需要抓取的食品位置的上方；主轴电机11和副轴电机12均为连接编码器计数，电机转动完毕，信号反馈至控制器；控制器发出指令给升降电机14和转轴电机13转动，驱动Z轴丝杠带动吸桶组件下降至输送带的固定位置上方，升降电机14和转轴电机13同样连接编码器计数，电机转动完毕，信号反馈至控制器；控制器发出信号给负压吸管球阀，负压吸管球阀打开，外接负压吸管进行抽气，将蛋挞皮7吸入吸桶23组件中；驱动机械臂伸缩，将吸桶组件延伸至需要抓取的蛋挞皮位置的上方时，随着吸桶23内的蛋挞皮7越来越多，其吸力就会越来越小，那么吸桶组件下降至输送带上时，吸桶23与输送带之间的距离会越来越小以实现其将蛋挞皮7吸入的功能，吸桶23与输送带之间的距离的限制点在于，在吸桶23吸入指定的蛋挞皮时，不会影响旁边的蛋挞皮导致其发生位移的情况，因为如果吸力过大，就会将旁边的蛋挞皮吸离原来位置，那么这个蛋挞皮进行抓取的位置就会发生偏差，导致抓取失败的情况。

F、完成一次蛋挞皮7吸入后，吸桶23内的气压会发生变化，吸桶23组件内的负压检测装置检测到气压变化，反馈至控制器，表示蛋挞皮7成功吸入；

G、控制器发出指令，给升降电机14和转轴电机13转动，驱动Z轴丝杠带动吸桶23组件抬起，然后重复E和F步骤,进行下一个蛋挞皮7的吸附工作；

H、n个蛋挞皮7被完全吸入后，控制器发出指令，给升降电机14和转轴电机13转动，驱动Z轴丝杠带动吸桶组件完全抬起，控制器发出信号控制主轴电机11和副轴电机12转动，将吸桶组件延伸至投放蛋挞皮7的位置上；主轴电机11和副轴电机12转动到位，控制器发出信号给负压吸管球阀，负压吸管球阀关闭，停止抽气工作；控制器发出信号给吹气管球阀，吹气管球阀打开，吹气管吹气，将吸桶23内的蛋挞皮7进行投放；

I、食品分拣抓取装置8重新接受控制器分配的任务，重复E～H步骤。

在本实用新型说明书的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”“输入端”、“输出端”、“输入”、“输出”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是直接连接、电性连接、或者气管连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种食品分拣抓取装置，其特征在于该装置包括底座组件、升降分拣抓取或放下食品的抓取机械手组件、驱动抓取机械手组件做靠近或远离底座组件的机械臂；所述抓取机械手组件通过外接气源进行分拣抓取或放下食品。

2.根据权利要求1所述的一种食品分拣抓取装置，其特征在于所述的机械臂包括主臂、副臂，所述的主臂一端的中心轴与底座组件的中心轴重合通过主轴电机连接，且主臂可绕该底座组件的中心轴做旋转运动；主臂的另一端的中心轴与副臂一端的中心轴重合通过副轴电机连接，且副臂可绕该主臂的另一端中心轴做旋转运动；所述的抓取机械手组件设于副臂的另一端；所述的主轴电机设于底座组件内，且主轴电机与底座组件固定，主轴电机输出端与主臂的一端固定连接；所述的副轴电机与所述副臂的一端固定连接，副轴电机的输出端与主臂的另一端固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种食品分拣抓取装置，其特征在于所述的抓取机械手组件包括分拣吸附食品的吸桶组件、驱动吸桶组件进行旋转和升降的机械手驱动装置、放下食品的吹气管。

4.根据权利要求3所述的一种食品分拣抓取装置，其特征在于所述的机械手驱动装置包括Z轴丝杠组件、转轴电机和升降电机，所述Z轴丝杠组件包括丝杠轴、上旋转座、下旋转座，丝杠轴上轴向设有轴承槽，所述的上旋转座和下旋转座上都设有供丝杠轴穿过的通孔，上旋转座与丝杠轴啮合连接，下旋转座与丝杠轴的轴承槽之间设有线性轴承；所述的丝杠轴上还设有转轴带轮和升降带轮，转轴带轮与下旋转座固定连接，转轴电机驱动转轴带轮带动下旋转座转动，并给于丝杠轴相对于下旋转座转动的推力，所述的升降带轮与上旋转座固定连接，升降电机驱动升降带轮带动上旋转座转动，驱动丝杠轴进行升降，所述的吸桶组件设于该丝杠轴的下端。

5.根据权利要求4所述的一种食品分拣抓取装置，其特征在于所述的转轴电机固定于副臂上，所述副臂位于所述的机械臂内，转轴电机的输出端与所述的转轴带轮传动连接；所述的升降电机固定于副臂上，升降电机的输出端与所述的升降带轮传动连接；所述丝杠轴的上端设有上丝杠法兰，丝杠轴的下端设有下丝杠法兰。

6.根据权利要求5所述的一种食品分拣抓取装置，其特征在于其特征在于所述的丝杠轴还设有上安装板和下安装板，所述的上安装板设于上旋转座的下方，上安装板与机械臂副臂固定连接，上安装板的上方设有上固定座，将上旋转座架设在机械臂副臂上，使其能自由转动；所述的下安装板为轴承外盖，与机械臂副臂的下端面连接，且设于下旋转座的下方外部，所述的下安装板的上方设有下固定座，将下旋转座架空，使其能自由转动；所述的升降带轮和转轴带轮均设于丝杠轴上，且设于上旋转座和下旋转座之间。

7.根据权利要求3所述的一种食品分拣抓取装置，其特征在于所述的吸桶组件包括吸桶固定座、吸桶、吸气管接头和吸盘，所述的吸桶设于所述吸桶固定座的下方，所述的吸气管接头设于所述吸桶固定座的侧面，且与外接负压吸管连接，所述的吸桶固定座的中心设有支架固定柱，所述的吹气管设于机械手驱动装置的丝杠轴内，且吹气管的上端与外接吹气装置连接，吹气管的下端与支架固定柱连接，所述的吸盘通过吸盘支架设于所述的支架固定柱的下方，支架固定柱、吸盘支架和吸盘的中心均为可供气体通过的中空结构。

8.根据权利要求7所述的一种食品分拣抓取装置，其特征在于所述的吸盘为硅胶吸盘。

9.根据权利要求7所述的一种食品分拣抓取装置，其特征在于所述吸桶固定座与驱动吸桶组件进行旋转和升降的机械手驱动装置中的丝杠轴连接，所述的吹气管的下端与吸桶固定座的支架固定柱的中心通过气管接头连接，连接处的外部套有封盖。

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