CN212032433U - 一种被动书写绘画练习装置 - Google Patents

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幸罗平
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Abstract

本实用新型公开了一种被动书写绘画练习装置,包括学写机、便携式电脑。通过便携式电脑将字体绘画练习题发送给数控系统,字体绘本练习题进入数控系统中为控制程序,开启执行控制程序,数控系统向横向步进电机、纵向步进电机、垂向步进电机输入指定脉冲数、脉冲频率和绕组通电顺序的电脉冲信号,步进电机发生特定的角度、转速、方向转动,通过横向位移装置一、横向位移装置二、纵向位移装置、垂向位移装置的联动,带动书写笔杆在书绘面板区域做书写绘画动作,练习者保持正确的书写姿势,手指握住书写笔杆,手指和手腕被动跟随书写笔杆做书写绘画动作,同时数控系统发送控制进程的数据到便携式电脑上,书写绘画练习软件根据控制进程的数据和字体绘本练习题显示书绘文本和绘本的动画,动画与书写笔杆的笔尖运动轨迹同步,练习者书绘时双目注视动画。

Description

一种被动书写绘画练习装置
技术领域
本发明属于一种书写绘画练习装置,更具体地说是一种被动书写绘画练习装置。
背景技术
现在人们写字绘画的机会虽然越来越少,但是一手好字和好的绘画能力总会让人眼前一亮,博得他人好感和欣赏,所以人们都想练就一手好字。如果想练就一手好字,必须具备坚韧毅力和持之以恒的精神,目前,人们多借助字帖绘本,勤加临摹练习,以达到熟能生巧,书写字迹工整,绘画漂亮。
字帖绘本书写绘画练习等方法存在一些不足:练习者需要主观判断字体形状结构,主观运动手指和手腕,无法很好控制笔尖的运动轨迹,书写绘画过快时,字迹更是潦草、图案变形,且书写时笔顺容易错误,下笔轻重无法很好确定,重复练习相同的字和绘本时,动作顺序、轨迹有较大差别,达到熟练需要花费很多时间。
发明内容
针对上述方法的不足,本发明旨在提供一种被动书写绘画练习装置,练习者无需判断字体图案的形状结构,手指和手腕被动的跟随装置做书写绘画练习。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:学写机、便携式电脑;
所述学写机包括:数控系统、机械臂、左侧盖、右侧盖、底盖、前盖、后盖、书写笔模具、书绘台面、书绘面板,学写机的外形是一个由左侧盖、右侧盖、底盖、前盖、后盖、书绘台面组装的箱体,所述数控系统是专用计算机系统,接通电源,通过电线与机械臂连接,通过蓝牙或数据线与便携式电脑连接发生数据交换,数控系统嵌入在前盖里或嵌入在书绘台面左上角,执行计算机存储器中存储的控制程序,通过数字指令来实现对机械臂动作控制,它所控制的是向机械臂的步进电机输入电脉冲信号,使步进电机进行指定角度、转速、方向的转动,同时向便携式电脑发送控制进程的数据;
所述书绘台面为正方形面板,中心镂空一个面积不大于其总面积的九分之一的正方形;
所述书绘面板为正方形面板,其平面面积不小于书绘台面镂空面积的四倍而不大于书绘台面面积的九分之四,面板厚度大于宽度的十分之一,中心镂空一个正方形孔,书绘面板的上面与书绘台面下面相贴;
所述机械臂包括:横向位移装置一、横向位移装置二、纵向位移装置、垂向位移装置,每个位移装置都通过一组电线与数控系统独立连接,接收数控系统输入的电脉冲信号发生联动;
所述横向位移装置一包括:横向轨道一、横向滑块一、横向螺杆一、横向步进电机一、电线三、电机台三、横向螺杆支撑一,横向轨道一、电机台三、横向螺杆支撑一与底盖固定连接,横向步进电机一置于电机台三上面固定,横向步进电机一的轴与横向螺杆一轴心对应固定连接,横向螺杆支撑一上端左右开有圆孔,与横向螺杆一另一端吻合套入,横向滑块一的凹槽与横向轨道一吻合,可以在横向轨道一上左右方向移动,横向滑块一上端左右开有螺旋孔洞,孔洞与横向螺杆一螺纹吻合,电线三接通横向步进电机一,当输入脉冲电信号时,根据脉冲电信号的脉冲数、脉冲频率和绕组通电的顺序,横向步进电机一发生特定的转动角度、转速、方向的转动,横向步进电机一带动横向螺杆一转动,横向滑块一受横向螺杆一的转动在横向滑道一上发生左右滑动,横向滑块一的滑动的距离、速度、左右方向与横向步进电机一的转动角度、转速、方向成正比例,横向步进电机一与横向步进电机二保持同步;
所述横向位移装置二包括:横向轨道二、横向滑块二、横向螺杆二、横向步进电机二、电线四、电机台二、横向螺杆支撑二,横向轨道二、电机台二、横向螺杆支撑二与底盖固定连接,横向步进电机二置于电机台二上面固定,横向步进电机二的轴与横向螺杆二轴心对应固定连接,横向螺杆支撑二上端左右开有圆孔,与横向螺杆二另一端吻合套入,横向滑块二的凹槽与横向轨道二吻合,可以在横向轨道二上左右方向移动,横向滑块二上端左右开有螺旋孔洞,孔洞与横向螺杆二螺纹吻合,电线四接通横向步进电机二,当输入脉冲电信号时,根据脉冲电信号的脉冲数、脉冲频率和绕组通电的顺序,横向步进电机二发生特定的转动角度、转速、方向的转动,横向步进电机二带动横向螺杆二转动,横向滑块二受横向螺杆二的转动在横向滑道二上发生左右滑动,横向滑块二的滑动的距离、速度、左右方向与横向步进电机二的转动角度、转速、方向成正比例,横向步进电机二与横向步进电机一保持同步;
所述纵向位移装置包括:纵向轨道、纵向滑块、纵向螺杆、纵向步进电机、电线一、电机台一、纵向螺杆支撑,纵向轨道前端底面与横向滑块一上面固定连接,纵向轨道后端底面与横向滑块二上面固定连接,纵向螺杆支撑固定在横向滑块一上面,电机台一固定在横向滑块二上面,纵向步进电机置于电机台一上面固定,纵向步进电机的轴与纵向螺杆轴心对应固定连接,纵向螺杆支撑上端前后开有圆孔,与纵向螺杆另一端吻合套入,纵向滑块的凹槽与纵向轨道吻合,可以在纵向轨道上前后方向移动,纵向滑块上端前后开有螺旋孔洞,孔洞与纵向螺杆螺纹吻合,电线一接通纵向步进电机,当输入脉冲电信号时,根据脉冲电信号的脉冲数、脉冲频率和绕组通电的顺序,纵向步进电机发生特定的转动角度、转速、方向转动,纵向步进电机带动纵向螺杆转动,纵向滑块受纵向螺杆的转动在纵向滑道上发生前后滑动,纵向滑块的滑动的距离、速度、前后方向与纵向步进电机的转动角度、转速、方向成正比例;
所述垂向位移装置包括:固定件一、固定件二、垂向滑块、垂向螺杆、垂向步进电机、电线二,固定件一固定于纵向滑块上面前端,固定件二固定于纵向滑块上面后端,垂向步进电机固定于纵向滑块上面中间,垂向步进电机轴方向与纵向滑块上面垂直,垂向步进电机的轴与垂向螺杆轴心对应固定连接,垂向滑块为长方体,上端有强磁性,底部开有螺旋孔洞,孔洞与垂向螺杆螺纹吻合,固定件一顶部和固定件二顶部与书绘面板底部固定连接,书绘面板中心与垂向螺杆轴心在一直线上,电线二接通垂向步进电机,当输入脉冲电信号时,根据脉冲电信号的脉冲数、脉冲频率和绕组通电的顺序,垂向步进电机发生特定的转动角度、转速、方向转动,垂向步进电机带动垂向螺杆转动,垂向滑块与书绘面板中心方形孔吻合,垂向滑块受垂向螺杆的转动在书绘面板中心方形孔发生上下滑动,垂向滑块的滑动的距离、速度、上下方向与垂向步进电机的转动角度、转速、方向成正比例;
所述书写笔模具包括:书写笔杆、转向球、转向凹槽,书写笔杆笔尖与转向球固定,与转向球球心重合,转向凹槽为长方体,顶部为球形凹槽,底部有强磁性,转向球与转向凹槽吻合,被转向凹槽卡住,转向球可以在转向凹槽中转动,转向凹槽底部穿过书绘面板中心方孔与垂向滑块顶部吸附在一起或者转向凹槽与垂向滑块结合为一整件;
所述便携式电脑指的是平板电脑或智能手机,便携式电脑中安装书写绘画练习软件及存储字体绘本练习题,字体绘本练习题是包含形成文本和绘本过程中的笔尖在三维空间坐标和时间数据的控制程序,由 CAD、CAP、 CAE和NC等编程系统制作,书写绘画练习软件能将字体绘本练习题编译为形成文本和绘本过程的动画信息,作为优选,便携式电脑功能可以并入数控系统中,这种情况时数控系统嵌入在书绘台面的左上角。
本发明通过便携式电脑将字体绘画练习题发送给数控系统,字体绘本练习题进入数控系统中为控制程序,开启执行控制程序,数控系统向横向步进电机、纵向步进电机、垂向步进电机输入指定脉冲数、脉冲频率和绕组通电顺序的电脉冲信号,步进电机发生特定的角度、转速、方向转动,通过横向位移装置一、横向位移装置二、纵向位移装置、垂向位移装置等的联动,带动书写笔杆在书绘面板区域做书写绘画动作,练习者保持正确的书写姿势,手指握住书写笔杆,手指和手腕被动跟随做书写绘画动作,同时数控系统发送控制进程的数据到便携式电脑上,书写绘画练习软件根据控制进程的数据和字体绘本练习题显示书绘文本和绘本的动画,动画与书写笔杆的笔尖运动轨迹同步,练习者跟随书写绘画动作时双目注视的动画。
本发明的有益效果是:练习者书写绘画时不需要判断字体图案形状和结构,手指和手腕被动的跟随书写笔杆做书写绘画练习,达到书写绘画笔顺准确,笔尖运动轨迹精准,书写绘画流畅有节奏,书写速度可调,下笔轻重有度,重复练习相同的字和绘本,动作顺序、轨迹完全一致,勤加以练习后,手指和手腕肌肉形成正确运动记忆,能快速练就一手好字和绘画。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明放置在桌子上的构造正面图。
图2是本发明放置在桌子上的构造俯视图。
图3是本发明取下书绘台面、书绘面板、书写笔模具的内部构造俯视图。
图4是本发明取下前盖、数控系统、电源输入接口的内部构造正面图。
图5是本发明取下左侧盖的内部构造左侧面图。
图6是本发明垂向滑块与书绘笔模具结合正面中心剖面图。
图7是本发明实施例楷书“永”字在书绘面板上的书写笔迹俯视图。
图中所示:1.数控系统,2.电源输入接口,3.电线三,4.横向螺杆一,5.横向轨道一,6.横向步进电机一,7.电机台三,8.电线四,9.右侧盖,10.电线二,11.电线一,12.电机台四,13.横向步进电机二,14.纵向步进电机,15.横向滑块二,16.后侧盖,17.横向螺杆二,18.横向轨道二,19.左侧盖,20.固定件一,21.纵向滑块,22.固定件二,23.垂向步进电机,24.纵向螺杆支撑,25.横向滑块一,26.前盖,27.纵向螺杆,28.纵向轨道,29.书写笔杆,30.转向球,31. 垂向螺杆,32.转向凹槽,33.书绘面板,34.书绘台面,35.便携式电脑,36.桌子,37.垂向滑块,38.电机台一,39.底盖,40.横向螺杆支撑二,41.横向螺杆支撑一,42.始点,43.提笔点一,44.落笔点一,45.提笔点二,46.落笔点二,47.提笔点三,48.落笔点三,49.提笔点四,50.落笔点四,51.终点,52.中轴线一,53.中轴线二,54.中轴线三,55.中轴线四,56.中轴线五,57.腾空线一,58.腾空线二,59.腾空线三,60.腾空线四。
具体实施方式
参见图3、图4、图5、图7,35.便携式电脑将楷书“永”字硬笔模式的控制程序发送给1.数控系统,1.数控系统开启执行控制程序,1.数控系统向6.横向步进电机一、13.横向步进电机二、14.纵向步进电机、23.垂向步进电机输入的电脉冲信号,根据输入电脉冲数和脉冲频率以及绕组通电的顺序控制四个步进电机的转动角度、速度、方向,6.横向步进电机一与13.横向步进电机二同步,四个步进电机的转动带动25.横向滑块一、15.横向滑块二、21.纵向滑块、37.垂向滑块指定距离、速度、方向的位移,其中25.横向滑块一、15.横向滑块二做横向位移;21.纵向滑块受到25.横向滑块一、15.横向滑块二联动作用做横向和纵向的位移;37.垂向滑块受25.横向滑块一、15.横向滑块二、21.纵向滑块联动作用做横向、纵向、垂向的位移,37.垂向滑块的位移带动29.书写笔杆的笔尖做以下步骤的位移,练习者保持正确的书写姿势,手指握住29.书写笔杆,手指和手腕被动的跟随动作:
步骤一、29.书写笔杆的笔尖位移至42.始点位置,垂向位置与33.书绘面板一个平面,随着控制程序的运行,垂向位置不变,29.书写笔杆的笔尖沿笔画的52.中轴线一匀速位移至43.提笔点一;
步骤二、然后29.书写笔杆的笔尖垂向位置向上匀速位移,同时纵向和横向位置沿57.腾空线一匀速位移至44.落笔点一,29.书写笔杆的笔尖到达44.落笔点一时,29.书写笔杆的笔尖垂向距离33.书绘面板为3至5毫米,然后29.书写笔杆的笔尖垂向位置向下匀速位移至33.书绘面板平面上;
步骤三、接着垂向位置不变,29.书写笔杆的笔尖沿笔画的53.中轴线二匀速位移至45.提笔点二;
步骤四、然后29.书写笔杆的笔尖垂向位置向上匀速位移,同时纵向和横向位置沿58.腾空线二匀速位移至46.落笔点二,29.书写笔杆的笔尖到达46.落笔点一时,29.书写笔杆的笔尖垂向距离33.书绘面板为3至5毫米,然后29.书写笔杆的笔尖垂向位置向下匀速位移至33.书绘面板平面上;
步骤五、接着垂向位置不变,29.书写笔杆的笔尖沿笔画的54.中轴线三匀速位移至47.提笔点三;
步骤六、然后29.书写笔杆的笔尖垂向位置向上匀速位移,同时纵向和横向位置沿59.腾空线三匀速位移至48.落笔点三,29.书写笔杆的笔尖到达48.落笔点三时,29.书写笔杆的笔尖垂向距离33.书绘面板为3至5毫米,然后29.书写笔杆的笔尖垂向位置向下匀速位移至33.书绘面板平面上;
步骤七、接着垂向位置不变,29.书写笔杆的笔尖沿笔画的55.中轴线四匀速位移至49.提笔点四;
步骤八、然后29.书写笔杆的笔尖垂向位置向上匀速位移,同时纵向和横向位置沿60.腾空线四匀速位移至50.落笔点四,29.书写笔杆的笔尖到达48.落笔点四时,29.书写笔杆的笔尖垂向距离33.书绘面板为3至5毫米,然后29.书写笔杆的笔尖垂向位置向下匀速位移至33.书绘面板平面上;
步骤九、接着垂向位置不变,29.书写笔杆的笔尖沿笔画的56.中轴线五匀速位移至51.终点,完成楷书“永”字硬笔模式书写绘画动作。
作为优选,35.便携式电脑还可将楷书“永”字软笔模式的控制程序发送给1.数控系统执行,与硬笔模式不同之处在于:步骤一、步骤三、步骤五、步骤七、步骤九中29.书写笔杆的笔尖沿笔画的52.中轴线一、53.中轴线二、54.中轴线三、55.中轴线四、56.中轴线五匀速位移至下一个落笔点或终点时,29.书写笔杆的笔尖的垂向位置不高于33.书绘面板的平面,29.书写笔杆的笔尖的垂向位置到33.书绘面板平面的垂直距离和29.书写笔杆的笔尖所处各中轴线的位置的笔画粗细成正比。
数控系统执行控制程序的同时,将控制程序的进程数据发送给35.便携式电脑,35.便携式电脑中书写绘画练习软件将字体绘本练习题编译为形成文本和绘本过程的动画信息,并与控制程序的进程同步显示,练习者跟随书写绘画动作时注视动画。
本发明不局限于上述实施方式,对于本技术领域的在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出改进和润饰,这些改进和润饰也视作本发明的保护范围之内,本说明书中提及的数控系统技术及编程技术未作详细描述,其为数控系统领域公知的现有技术。

Claims (11)

1.一种被动书写绘画练习装置,其特征在于:包括学写机、便携式电脑,所述学写机包括数控系统、机械臂、左侧盖、右侧盖、底盖、前盖、后盖、书写笔模具、书绘台面、书绘面板,学写机的外形是一个由左侧盖、右侧盖、底盖、前盖、后盖、书绘台面组装的箱体。
2.根据权利要求1所述的一种被动书写绘画练习装置,其特征在于:所述数控系统是专用计算机系统,嵌入在前盖里或嵌入在书绘台面左上角,通过电线连接机械臂,执行计算机存储器中存储的控制程序,向机械臂输入电脉冲信号,同时通过蓝牙或数据线向便携式电脑发送控制进程的数据。
3.根据权利要求1所述的一种被动书写绘画练习装置,其特征在于:所述书绘台面为正方形面板,中心镂空一个面积不大于其总面积的九分之一的正方形。
4.根据权利要求1所述的一种被动书写绘画练习装置,其特征在于:所述书绘面板为正方形面板,其平面面积不小于书绘台面镂空面积的四倍而不大于书绘台面面积的九分之四,面板厚度大于宽度的十分之一,中心镂空一个正方形孔,书绘面板的上面与书绘台面下面相贴。
5.根据权利要求1所述的一种被动书写绘画练习装置,其特征在于:所述机械臂包括:横向位移装置一、横向位移装置二、纵向位移装置、垂向位移装置,每个位移装置都通过一组电线与数控系统独立连接,接收数控系统输入的电脉冲信号发生联动。
6.根据权利要求5所述的一种被动书写绘画练习装置,其特征在于:所述横向位移装置一包括:横向轨道一、横向滑块一、横向螺杆一、横向步进电机一、电线三、电机台三、横向螺杆支撑一,横向轨道一、电机台三、横向螺杆支撑一与底盖上面固定连接,横向步进电机一置于电机台三上面固定,横向步进电机一的轴与横向螺杆一轴心对应固定连接,横向螺杆支撑一上端左右开有圆孔,与横向螺杆一另一端吻合套入,横向滑块一的凹槽与横向轨道一吻合,可以在横向轨道一上左右方向移动,横向滑块一上端左右开有螺旋孔洞,孔洞与横向螺杆一螺纹吻合,电线三接通横向步进电机一,当输入脉冲电信号时,根据脉冲电信号的脉冲数、脉冲频率和绕组通电的顺序,横向步进电机一发生特定的转动角度、转速、方向的转动,横向步进电机一带动横向螺杆一转动,横向滑块一受横向螺杆一的转动在横向滑道一上发生左右滑动,横向滑块一的滑动的距离、速度、左右方向与横向步进电机一的转动角度、转速、方向成正比例。
7.根据权利要求5所述的一种被动书写绘画练习装置,其特征在于:所述横向位移装置二包括:横向轨道二、横向滑块二、横向螺杆二、横向步进电机二、电线四、电机台二、横向螺杆支撑二,横向轨道二、电机台二、横向螺杆支撑二与底盖固定连接,横向步进电机二置于电机台二上面固定,横向步进电机二的轴与横向螺杆二轴心对应固定连接,横向螺杆支撑二上端左右开有圆孔,与横向螺杆二另一端吻合套入,横向滑块二的凹槽与横向轨道二吻合,可以在横向轨道二上左右方向移动,横向滑块二上端左右开有螺旋孔洞,孔洞与横向螺杆二螺纹吻合,电线四接通横向步进电机二,当输入脉冲电信号时,根据脉冲电信号的脉冲数、脉冲频率和绕组通电的顺序,横向步进电机二发生特定的转动角度、转速、方向的转动,横向步进电机二带动横向螺杆二转动,横向滑块二受横向螺杆二的转动在横向滑道二上发生左右滑动,横向滑块二的滑动的距离、速度、左右方向与横向步进电机二的转动角度、转速、方向成正比例。
8.根据权利要求5所述的一种被动书写绘画练习装置,其特征在于:所述纵向位移装置包括:纵向轨道、纵向滑块、纵向螺杆、纵向步进电机、电线一、电机台一、纵向螺杆支撑,纵向轨道前端底面与横向滑块一上面固定连接,纵向轨道后端底面与横向滑块二上面固定连接,纵向螺杆支撑固定在横向滑块一上面,电机台一固定在横向滑块二上面,纵向步进电机置于电机台一上面固定,纵向步进电机的轴与纵向螺杆轴心对应固定连接,纵向螺杆支撑上端前后开有圆孔,与纵向螺杆另一端吻合套入,纵向滑块的凹槽与纵向轨道吻合,可以在纵向轨道上前后方向移动,纵向滑块上端前后开有螺旋孔洞,孔洞与纵向螺杆螺纹吻合,电线一接通纵向步进电机,当输入脉冲电信号时,根据脉冲电信号的脉冲数、脉冲频率和绕组通电的顺序,纵向步进电机发生特定的转动角度、转速、方向转动,纵向步进电机带动纵向螺杆转动,纵向滑块受纵向螺杆的转动在纵向滑道上发生前后滑动,纵向滑块的滑动的距离、速度、前后方向与纵向步进电机的转动角度、转速、方向成正比例,受横向滑块一和横向滑块二左右滑动的联动作用,纵向滑块可以做前后、左右的位移。
9.根据权利要求5所述的一种被动书写绘画练习装置,其特征在于:所述垂向位移装置包括:固定件一、固定件二、垂向滑块、垂向螺杆、垂向步进电机、电线二,固定件一固定于纵向滑块上面前端,固定件二固定于纵向滑块上面后端,垂向步进电机固定于纵向滑块上面中间,垂向步进电机轴方向与纵向滑块上面垂直,垂向步进电机的轴与垂向螺杆轴心对应固定连接,垂向滑块为长方体,上端有强磁性,底部开有螺旋孔洞,孔洞与垂向螺杆螺纹吻合,固定件一顶部和固定件二顶部与书绘面板底部固定连接,书绘面板中心与垂向螺杆轴心在一直线上,电线二接通垂向步进电机,当输入脉冲电信号时,根据脉冲电信号的脉冲数、脉冲频率和绕组通电的顺序,垂向步进电机发生特定的转动角度、转速、方向转动,垂向步进电机带动垂向螺杆转动,垂向滑块与书绘面板中心方形孔吻合,垂向滑块受垂向螺杆的转动在书绘面板中心方形孔发生上下滑动,垂向滑块的滑动的距离、速度、上下方向与垂向步进电机的转动角度、转速、方向成正比例,受纵向滑块的联动作用,垂向滑块可以做上下、前后、左右的位移。
10.根据权利要求1所述的一种被动书写绘画练习装置,其特征在于:所述书写笔模具包括:书写笔杆、转向球、转向凹槽,书写笔杆笔尖与转向球固定,与转向球球心重合,转向凹槽为长方体,顶部为球形凹槽,底部有强磁性,转向球与转向凹槽吻合,被转向凹槽卡住,转向球可以在转向凹槽中转动,转向凹槽底部穿过书绘面板中心方孔与垂向滑块顶部吸附在一起或者转向凹槽可以与垂向滑块结合为一个整件,受垂向滑块的联动作用,书写笔杆可以做上下、前后、左右的位移。
11.根据权利要求1所述的一种被动书写绘画练习装置,其特征在于:所述便携式电脑是指平板电脑或智能手机,安装有书写绘画软件及存储字体绘本练习题,通过蓝牙或数据线与数控系统数据交换,便携式电脑的功能可以并入数控系统中实现。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113506491A (zh) * 2021-07-06 2021-10-15 高志坤 一种窗宫格汉字书写练习的辅助格及其基于窗宫格的汉字书写方法

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