CN211927057U - 一种组合式多秤体台面的秤体 - Google Patents

Abstract

一种组合式多台面的秤体，是由多组平行道路的长方体主体、及道沿两侧的延伸体结构的秤台总成(5)与包括主体为与秤台总成(5)主体相适应的凹槽形主体、及道沿两侧为与秤台总成(5)延伸体构成相适应的秤槽总成(6)、构成可在相互作用施力对接处之间的测力面既施力面、设置安装的垂直、前后侧及左右侧三维双向立体测量传感器组合结构的秤体单元(2)，按组成所述多秤体台面秤体的秤体单元(2)设定的数量、相互间设定的间距、各秤体单元(2)设定的几何尺寸、各秤体单元(2)秤体台面平行道路方向接续排列、各秤体单元(2)可依次相继接力对动态车轮轴重及对秤体台面作用力，进行相对道路方向在垂直、前后侧及左右侧三维双向立体的同步综合、测量的结构设计组合构成。

Description

一种组合式多秤体台面的秤体

技术领域：

本实用新型涉及一种由各秤体单元(2)有机组合构成的多秤台面的组合式秤台装置，简称“多台面秤”，特别是可以对车辆和车轮轴重量进行动态综合称重数据测量的秤台装置，配合适用的称重计算软件，可用于智能化治理超载超重检测站点、高速公路收费站口嵌于道路基坑内对载重汽车动态智能自动称重和收费的多台面秤秤台装置。

背景技术：

我国载重车辆的超载超运严重超过道路和车辆载重的设计标准，不但降低了公路和车辆的使用寿命，给交通和安全带来严重的隐患，交通事故和经济损失是触目惊心的，按车辆类型计重收费今后仍然是高速公路管理和治理超载超运行之有效的政策和措施，“轴重秤”的称重方式模型目前还是动态称重技术理想的选择，其模型是假设车辆结构和载重整体是刚性，将车辆以车轮轴为单位划分为单一1/N(N表示车辆车轮轴的个数)的处理模型，逐一对单一的车轮轴进行动态秤重，当车辆所有车轮轴完全通过秤台后对所有车轮轴的秤重结果，累计相加即为车辆的总重量，原动态单一短距的“轴重秤”秤台，是在沿道路方向长950mm、宽3600mm、厚200mm左右的秤台下方与地基边框体之间，仅在秤台下方设置有一维度、垂直方向称量车轮轴垂直方向重力传感器的秤体，对采集到的数据波形是包含误差在内的，仅单纯进行滤波处理计算出较稳定的单轮轴称重综合数据的平均值，当车速发生变化时车辆车轮轴重产生的冲击力，对垂直方向造成称重冲击误差，上述技术无法采集和剔除处理，一般误差大于10～20％易发生矛盾及投诉，因此已经被淘汰，目前高速公路计重收费又回到原始的静态称重，低效高耗严重制约国民经济的发展；本发明人申请公开的实用新型专利201520423804.2和发明专利 201510340408.8的秤体结构设计，是在上述一维传感器结构单体秤体的基础上，在秤台面水平前、后方向与外沿边框体之间，增设有秤台水平前、后方向传感器，对动态变速称重车辆轴重、及车辆车轮与秤体台面相互间作用力、冲击力对秤体台面产生水平前、后和垂直方向方向作用力和误差分量，进行综合测量的传感器设置，由于单块“轴重秤”的秤台面太短，测量采集车轮轴对单块秤台面作用力的有效数据不够多，单块秤台面太长当被测车轮还未离开秤台面时，后面的车轮就进入正在测量前轮的单块秤台面，前后相邻两车轮的测量数据相互干扰，个别司机针对单一短距的单块“轴重秤”时，恶意“跳磅”造成单块“轴重秤”称重数据失效和测量误差偏大，“走S”会使车体重心产生左右漂移，造成车轮轴对秤台的冲击力偏离垂直方向，产生左右方向的误差分量，因此，上述结构的单块“轴重秤”也存在缺憾。

经典力学认为凡是相对地面静止或者做匀速直线运动的参考系都是惯性系，而相对于地面做变速运动的参考系是非惯性系，惯性力定义：当物体有加速度时(可以是加速阶段，也可以是减速阶段)时，物体具有的惯性会使物体有保持原有运动状态的倾向，而此时若以该物体为参考系，并在该参考系上建立坐标系，看起来就仿佛有一股方向相反的力作用在该物体上令该物体在坐标系内发生位移，因此称之为惯性力；惯性力Fg＝-ma的一个非常重要的特征是，永远与质量成正比它等于物体的质量m乘以加速度a并取反向；因为惯性力实际上并不存在，实际存在的只有原本将该物体加速的力，因此惯性力又称为假想力；以秤台面为惯性参照系、以车辆为非惯性参照系，对车轮轴动态变速称重过程进行力学模型分析，当车辆以速度V匀速行驶a＝0，突然减速a＜0(或加速a＞0)时，瞬间车辆车轮轴重心会产生向前的惯性力Fg＝-ma方向与加速度a相反，由于车轮轴重量m和惯性力、以及车轮阻力的共同效应，围绕车轮轴重心车轮轴体受惯性力和地面阻力的力偶作用，前侧下压后侧上抬，有向前翻滚的趋势，最终车辆整体的状态要看a变化的趋势，以及每个车轮轴与前后车轮轴距、重量分配(即车辆的结构)等情况而论，一般两轮车有明显的前轮下压后轮上抬，对于加长的6轴车辆其质心高h在1～2m，远小于平均的轮距，前轮下压后轮上抬的状态不太明显，总之，惯性力是造成称重误差最主要的因素。

发明内容：

本实用新型的目的是提供一种由各秤体单元(2)有机组合构成功能一体化的多秤台面的秤体装置，简称“多台面秤”，所述的秤体在动态变速称重时，可测量被测车辆称重车轮(1)轴重与秤体相互作用的力、以及水平方向惯性力对秤体单元(2)秤台总成(5)在垂直、水平、左右侧三维立体方向的误差感应分量Fy、Fx、Fz，一起在内的各种力的综合性测量采集，与现有的可对车辆加速度a、速度v、位移s、车体几何形状等参数进行辅助检测的外围技术设备、装置，特别是可开创载重车辆使用的ETC模式下OBU车载“双”电子识别标签卡，对载重半挂车辆新增ETC电子识别标签卡及后台事先办卡时存储半挂车辆的信息，ETC车牌自动识别系统可调取后台存储的规定载重车型登记参数等技术系统进行组合配套，为本实用新型秤体后期配套的称重数据测量采集的方法、测量数据精准处理的称重计算软件的应用，奠定了一种新的组合式秤体装置。

本实用新型的技术方案：

一种组合式多秤体台面的秤体，其特征是组合式多秤体台面的秤体 是由多组、平行道路设置的长方体主体、及道沿两侧的延伸体结构的秤 台总成(5)与包括主体为与秤台总成(5)主体相适应的凹槽形主体、及道沿 两侧为与秤台总成(5)延伸体构成相适应的秤槽总成(6)、构成可在相互作 用施力对接处之间的测力面既施力面的等效替代面、设置安装的垂直、 前后侧及左右侧三维双向立体测量传感器组合结构的秤体单元(2)，按组 成所述多秤体台面秤体的秤体单元(2)设定的数量、相互间设定的间距、 各秤体单元(2)设定的几何尺寸、各秤体单元(2)秤体台面平行道路方向接 续排列、各秤体单元(2)可依次相继接力对动态车轮轴重及对秤体台面作 用力，进行相对道路方向在垂直、前后侧及左右侧三维双向立体的同步 综合、测量的结构设计组合构成。

其特征是构成所述秤体的秤体单元(2)的秤台总成(5)与秤槽总成(6)的 相互作用施力对接处之间的测力面，是秤台总成(5)与秤槽总成(6)相互作 用、对接处之间安装传感器实施等效测力的工作面，测力面是施力面的 等效面，施力面是秤台总成(5)主体与秤槽总成(6)主体相互间垂直上下、 水平前后侧及左右侧三维方向直接作用的主体面，测力面是秤台总成(5) 与秤槽总成(6)相互作用、对接处的位置，随不同的秤台总成(5)与秤槽总 成(6)延伸体结构对称平衡、平行移动变化设计的施力面等效替代面，秤 台总成(5)与秤槽总成(6)之间的三维垂直方向传感器(8)、水平前后侧方向 传感器(7)、水平左右侧方向传感器(9)，分别垂直各自对应要检测的测力 面、平衡对称设置于秤台总成(5)与秤槽总成(6)相互作用施力、对接处之 间的测力点和安装基座上。

其特征是构成所述秤体的秤体单元(2)的垂直方向传感器(8)、水平前 后侧方向传感器(7)、水平左右侧方向传感器(9)，是前后左右对称设置到、 秤台总成(5)主体前后四角边沿加长延伸到道沿两侧、两端上翘顶头外翻 平钩、与秤槽总成(6)的延伸体相互构成施力结构的测力点与传感器安装 的基座上，道路、道沿及道沿两侧能构成秤槽总成(6)的延伸体。

其特征是所述秤体是由1～29块之间任意数量的秤体单元(2)构成，各 秤体单元(2)的秤台总成(5)主体台面选择尺寸沿道路方向长0.8m，加长设 计至3m～48m，宽2.2～4m、厚6～32cm，秤槽总成(6)的前后两边沿宽1～ 28cm，各秤台总成(5)主体台面尺寸结构是相同的，彼此各秤台总成(5)之 间的距离是等距的，间距选择范围为3～300cm，彼此各秤槽总成(6)能够 复合设计成统一的连体结构，可构成复合式多秤体单元(2)秤体台面、一体化整体连体结构的秤体。

其特征是所述秤体沿道路方向各秤体单元(2)的秤台总成(5)台面尺寸 是不相等的。

其特征是所述秤体沿道路方向各秤体单元(2)的秤台总成(5)台面之间 距离是不相等的。

其特征是所述秤体中任意排序和数量的秤体单元(2)，其在垂直和水平 前后、以及左右两侧三维度方向，能够选择减少1～2个维度的传感器结 构。

其特征是所述秤体中任意排序和数量的秤体单元(2)，采用秤台总成(5) 台面短于路宽1/2的、分左右两块短的秤体单元(2)，取代原有一块整体称 量称重车轮(1)轴的秤体单元(2)，同时对同一车轮轴的左右两侧车轮，进行 分开称量的两块秤体单元(2)的结构形式。

附图说明：

结合附图进一步说明：

图1是本实用新型的组合式秤体使用结构示意图，图中：称重车轮1，秤体单元2，路面3，秤体地基坑体4，图中：车轮下画斜线表示为 称重工作的秤体单元2，没有画斜线没有车轮称重为等待称重的秤体单 元2，秤台面与路面3平行。

图2是本实用新型组合式秤体构成的秤体单元2“一”字形结构 示意图，图2上图是沿道路方向的垂直截面图，图中：称重车轮1，路 面3，秤体地基坑体4，秤台总成5，秤槽总成6，水平前后侧方向传感 器7，垂直方向传感器8，水平左右侧方向传感器9，图2下图是俯视图， 中部水平方向断开处是对秤台中部的省略表示，图中：称重车轮1，路 面3，秤台总成5，秤槽总成6，水平前后侧方向传感器7，垂直方向传 感器8，水平左右侧方向传感器9。

图3是本实用新型组合式秤体构成的秤体单元2

字形单侧结 构示意图，另一侧是对称结构省略，上图是沿车轮轴单侧垂直秤台面方 向的刨面图，下图是单侧的俯视图，图中：称重车轮1，路面3，秤台总 成5，秤槽总成6，水平前后侧方向传感器7，垂直方向传感器8，水平 左右侧方向传感器9，秤台总成延伸体两端

上翘结构10，秤台总 成延伸体两端

上翘外翻结构11，道沿12，道沿两侧13。

具体实施方式：

下面结合附图1、2、3说明具体的实施方式：

本发明人申请公开的实用新型专利201520423804.2的实施方式：秤 台2的尺寸由0.85m沿道路方向加长设计为3m～48m，适用于本实用新 型所述的三维立体方向测量传感器组合结构秤体单元2结构设计的实施 方式，包括对所述的秤台总成5左、右两侧新增的水平左右侧方向传感 器9结构设计的安装实施方式，水平左右侧方向传感器9实际上与水平前后侧方向传感器7的设置结构基本上是相同的，只是方向不同。

按图1组合式多秤体台面秤体的使用状态结构示意图，标准的称重车道宽≥3500mm，在1～29块的范围内选择6块秤体单元2的组合结构，按图2的“一”字形平设的秤体单元2结构示意图，各秤体单元2的秤台总成5台面沿道路方向长960mm左右，厚230mm左右，宽4100mm左右 (其中秤台总成5主体宽3500mm，秤台总成5两侧延伸体2×300mm 左右)，秤槽总成6与秤台总成5结构相应配套，主体四周之间垂直方向的间隙1cm左右，秤槽总成6的四周边沿各宽16cm，因此，秤体单元 2的尺寸是确定的，各秤台总成5安装时的台面之间的距离为18～28cm，按现行国家规定的车型单轴载重参考标准(1～13t/轴)范围和动态垂直方向称重力、水平前后、左右两侧方向测量惯性力的误差感应分量最大实验统计数据的200％配置传感器量程，按现行国家规定的高速公路计重高一级(精度＞IV级)选择使用各传感器的测量参数和精度，按三维度方向的各传感器的安装尺寸和要求，按照上述实用新型专利 201520423804.2公开的传感器安装实施方式，在秤槽总成6体内针对传感器的结构，进行相应结构设计，在道沿两侧面的秤槽总成6体上留传感器的安装检测孔和盖板，按最大动态垂直方向称重力载荷要求，用金属板材和各种型材结构设计及焊接工艺，完成6块秤体单元2的秤槽总成6和秤台总成5设计加工，进行秤槽总成6和秤台总成5配对的安装调试，安装调整好各秤体单元2的三维度方向的传感器，使三维度方向的传感器安装基座和测力点牢固和有效接触测力点，各秤体单元2传感器数据线编号通过秤槽总成6体下方设置的导线管到各自的接线盒，检查验收按秤槽总成6、秤台总成5、各传感器拆分包装待运。

图3是实用产品级的秤体单元2的

字形结构形式，图中的

箭头和“☆”星号表示各传感器设置的位置，秤台总成5主体前后四角边沿加长延伸到道沿两侧，三维度方向的传感器系统设置到，两端上翘高于地面成

字形顶端外翻平钩的秤台总成5与秤槽总成6的延伸体机构、相互前后、左右侧对称平衡构成不同位置测力面施力端的、测力点与传感器安装基座上，使传感器不怕雨水浸泡，安装调试维护方便，按照1～29块范围选择3块秤体单元2组合秤体的结构形式，加工做成 3块秤槽总成6连体的一体化整体连体结构的秤体，3块秤台总成5间距等距规定为18cm，加上前后垂直方向秤台总成5主体与秤槽总成6主体各1cm的间隙，中间秤体单元2的秤槽总成6主体前后边沿宽则为 16cm，秤槽总成6两外侧的边沿宽可加到20cm，秤台总成5在道路方向长960mm左右，厚230mm左右，宽4100mm左右(其中秤台总成5主体宽3500mm，秤台总成5两侧延伸体2×300mm左右，延伸体高200～ 400mm左右，宽960mm左右，厚200mm左右)、秤槽总成6与秤台总成 5之间保持一定的间隙，主体之间垂直方向的间隙1cm左右，按照三维度方向的传感器的尺寸结构和安装位置要求，按照图3所述相互作用施力端的力学机械结构形式，按照测力面平行对称施力面的原则，秤槽总成6与秤台总成5加长到道沿两侧的延伸体之间在道沿外的相互作用施力端结构相适应，三维度方向的传感器的安装底座设置在秤槽总成6的延伸体上，留出一定空间的传感器安装维修孔，三维度方向的传感器的测力点设置在秤台总成5的延伸体上，在传感器的安装底座和相对的测力点上设计螺栓调整及微调块机构，确保三维度方向的传感器方便安装和调试，确保传感器工作状态正常为原则，一体化整体连体结构秤槽总成6的各秤体单元2的尺寸是确定的，在加工平台上先加工3块连体的秤槽总成6包括两侧的延伸体结构，按照相应的金属板材和各种型材及结构件焊接工艺及技术要求标准，在焊接加工时注重道沿两外侧的各秤槽总成6与秤台总成5的延伸体相互作用施力端的三维度方向传感器安装基座，与各秤槽总成6与秤台总成5主体的平直和垂直度、力学和材料热预应力误差工艺要求，确保3连体的秤槽总成6整体平直，然后分别加工3块秤台总成5，装配三维度方向的各种传感器，最后进行3块秤台总成5与3连体秤槽总成6的装配修整调试，对三维度方向的传感器进行工作状态是否同步正常的调试检测，对各传感器的数据线进行编号排列保护，各传感器数据线的输出端按顺序编号排列，通过导线管接入到统一连体的秤槽总成6外侧上设置的接线盒，设计道沿两外侧地面上方延伸体上、三维度方向传感器系统、接线盒机构的防护罩，检查验收合格后按秤槽总成6、秤台总成5、各传感器拆分包装待运。

按附图1表示组合式秤体的使用结构示意图，在水平直线道路上的动态称重检测站或称重收费站，按3连体一体化秤槽总成6的组合秤体，确定安装位置和尺寸划线开挖秤体地基坑体4，修排雨水孔安装检测工艺孔、布各数据线导线管，夯实基础按尺寸安装掩埋地脚螺栓座，浇筑水泥待干，吊装3连体一体化组合秤体的连体秤槽总成6，用水平仪反复测试调整地脚螺栓，确保秤槽总成6与水平道路平行通直，紧固秤槽总成6地脚螺栓，将传感器安装底座螺栓调到最低，将三维度方向传感器分别安装到秤槽总成6上设置的传感器安装座上，按编号链接秤槽总成6上设置的各秤体单元2传感器数据线，通过秤体地基坑体4数据线导线管，将数据线引入道路侧面的测控室，分别吊装3块秤台总成5，注意保护好传感器，保证秤台总成5面与秤槽总成6主体四周边沿1cm 合理性间隙，通过秤槽总成6与秤体地基坑体4的安装检测孔，在传感器有效接触到测力点前提下，用计算机链接传感器数据线，用标准砝码在秤台总成5面四角垂直方向传感器8上端静压，先逐一通过调整单体秤体单元2四支垂直方向传感器8的底座螺栓，在计算机上分别显示四支垂直方向传感器8数据，通过水平仪反复进行各垂直方向传感器8底座螺栓调整和数据再平衡，确保3块秤台总成5面与秤槽总成6及路面 3的垂直和水平直线平行，并对垂直方向传感器8底座螺栓紧固，通过临时固定在秤台总成5面四角的静力支架滑轮结构，用标准砝码和同样的方法对剩余的水平前后侧方向传感器7、水平左右两侧方向传感器9，进行安装调试，测量记录各秤台总成5面之间的距离，并在道路侧面进行刻度标注，选择测量精度高的激光测速度仪和测加速度仪，分别按单块秤体单元2数配备，双双并排安装于各秤体单元2正前方道路上端的横担梁上，记录横担梁高度及探头与各秤体单元2秤台面中心点的距离，对其信号线和秤体单元2进行编号，用现场总线链接的技术及标准，分别用电缆将测速度仪和测加速度仪，及各秤体单元2的三维度方向传感器的测量数据线通过接线盒，通过导线管引入道路侧面的测控室，各秤体单元2三维度方向测量数据线缆，按车轮通过各秤体单元2次序、区分维度方向，逐一编号排列接入按各秤体单元2次序排列的数据采集器的对应编号接口，按现场总线链接的技术，逐一编号排列各数据采集器的测量信号、链接到A/D转换器和数据存储器、链接并入计算机，包括速度加速度信号，对现场总线的所有采集、存储、检测系统通电，通车反复检查调试上述系统状态确保正常，再次用标准重量的砝码及配静力支架滑轮结构，逐一对连体的各秤体单元2的三维度方向传感器进行数据的静力注入性校对调试和校验，保护好电缆，对组合式多秤体台面的秤体与路面结合处进行填实处理，套好道沿两外侧地面上方延伸体上、三维度方向传感器系统、接线盒机构的防护罩。

对用秤台总成5面短于路宽1/2的左、右两块秤体单元2，对同一车轮轴的左右两侧车轮同时进行称量的秤体安装，只是对左右两块短的秤体单元2进行顺序位置上的标注，对其左右侧秤体单元2三维度方向传感器进行左右侧的线路、对应的A/D转换器和数据存储器上的区分链接处理即可，对按图2的“一”字形平设的6块秤体单元2的秤槽总成6 为分体组合式秤体的实施方法，确保各秤体单元2各秤台总成5台面之间规定的间距，确保各秤体单元2与路面平行，其它安装校对调试和校验方法同上，至此，本实用新型的组合式多秤体台面的秤体装置安装完成。

Claims (8)

1.一种组合式多秤体台面的秤体，其特征是组合式多秤体台面的秤体是由多组、平行道路设置的长方体主体、及道沿两侧的延伸体结构的秤台总成(5)与包括主体为与秤台总成(5)主体相适应的凹槽形主体、及道沿两侧为与秤台总成(5)延伸体构成相适应的秤槽总成(6)、构成可在相互作用施力对接处之间的测力面既施力面的等效替代面、设置安装的垂直、前后侧及左右侧三维双向立体测量传感器组合结构的秤体单元(2)，按组成所述多秤体台面秤体的秤体单元(2)设定的数量、相互间设定的间距、各秤体单元(2)设定的几何尺寸、各秤体单元(2)秤体台面平行道路方向接续排列、各秤体单元(2)可依次相继接力对动态车轮轴重及对秤体台面作用力，进行相对道路方向在垂直、前后侧及左右侧三维双向立体的同步综合、测量的结构设计组合构成。

2.根据权利要求1所述的秤体，其特征是构成所述秤体的秤体单元(2)的秤台总成(5)与秤槽总成(6)的相互作用施力对接处之间的测力面，是秤台总成(5)与秤槽总成(6)相互作用、对接处之间安装传感器实施等效测力的工作面，测力面是施力面的等效面，施力面是秤台总成(5)主体与秤槽总成(6)主体相互间垂直上下、水平前后侧及左右侧三维方向直接作用的主体面，测力面是秤台总成(5)与秤槽总成(6)相互作用、对接处的位置，随不同的秤台总成(5)与秤槽总成(6)延伸体结构对称平衡、平行移动变化设计的施力面等效替代面，秤台总成(5)与秤槽总成(6)之间的三维垂直方向传感器(8)、水平前后侧方向传感器(7)、水平左右侧方向传感器(9)，分别垂直各自对应要检测的测力面、平衡对称设置于秤台总成(5)与秤槽总成(6)相互作用施力、对接处之间的测力点和安装基座上。

3.根据权利要求1或2所述的秤体，其特征是构成所述秤体的秤体单元(2)的垂直方向传感器(8)、水平前后侧方向传感器(7)、水平左右侧方向传感器(9)，是前后左右对称设置到、秤台总成(5)主体前后四角边沿加长延伸到道沿两侧、两端上翘顶头外翻平钩、与秤槽总成(6)的延伸体相互构成施力结构的测力点与传感器安装的基座上，道路、道沿及道沿两侧能构成秤槽总成(6)的延伸体。

4.根据权利要求1或2所述的秤体，其特征是所述秤体是由1～29块之间任意数量的秤体单元(2)构成，各秤体单元(2)的秤台总成(5)主体台面选择尺寸沿道路方向长0.8～2.9m能加长设计至3m～48m，宽2.2～4m、厚6～32cm，秤槽总成(6)的前后两边沿宽1～28cm，各秤台总成(5)主体台面尺寸结构是相同的，彼此各秤台总成(5)之间的距离是等距的，间距选择范围为3～300cm，彼此各秤槽总成(6)能够复合设计成统一的连体结构，可构成复合式多秤体单元(2)秤体台面、一体化整体连体结构的秤体。

5.根据权利要求1或2所述的秤体，其特征是所述秤体沿道路方向各秤体单元(2)的秤台总成(5)台面尺寸是不相等的。

6.根据权利要求1或2所述的秤体，其特征是所述秤体沿道路方向各秤体单元(2)的秤台总成(5)台面之间距离是不相等的。

7.根据权利要求1或2所述的秤体，其特征是所述秤体中任意排序和数量的秤体单元(2)，其在垂直和水平前后、以及左右两侧三维度方向，能够选择减少1～2个维度的传感器结构。

8.根据权利要求1或2所述的秤体，其特征是所述秤体中任意排序和数量的秤体单元(2)，采用秤台总成(5)台面短于路宽1/2的、分左右两块短的秤体单元(2)，取代原有一块整体称量称重车轮(1)轴的秤体单元(2)，同时对同一车轮轴的左右两侧车轮，进行分开称量的两块秤体单元(2)的结构形式。

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