CN212297347U - 机轮刹车系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种机轮刹车系统，包括卡钳组件和机轮刹车片，卡钳组件包括本体、浮动销、弹簧和安装板；本体内设有贯穿本体的通孔，通孔内安装有弹簧，浮动销的另一端穿过弹簧后与安装板固定，浮动销的一端与机轮接触，本体的下部开设有开槽，机轮刹车片位于开槽内；开槽的两侧分别安装有第一卡钳刹车片和第二卡钳刹车片，本体内安装有卡钳活塞，本体远离开槽的一端安装有堵头，堵头与卡钳活塞之间形成工作腔。本申请通过弹簧和浮动销的作用使得卡钳组件通过第一卡钳刹车片和第二卡钳刹车片从两侧对机轮刹车片进行摩擦刹车，从而使得刹车速度更快，并且相比于单侧刹车对刹车片的磨损速度也减慢，延长了卡钳刹车片的寿命。

Description

机轮刹车系统

技术领域

本实用新型涉及无人机刹车技术领域，具体涉及一种机轮刹车系统。

背景技术

无人机是一种由动力驱动、机上无人驾驶的航空器。它通常由机体、动力装置、飞行控制与管理设备、发射回收设备等组成，能够遥控或自动飞行，既能一次性使用，也能回收、多次使用。它是当今高新技术装备之一，广泛的应用于战场侦查、电子对抗、战后损伤评估、对地攻击等诸多军事行动，是信息化战争必不可少的装备。在民用领域，它已经被广泛的应用于人工增雨、航空遥感、航空测绘、森林防火、海岸线巡逻等领域。

滑跑起阵作为一种常规的无人机起降方式被很多无人机设计者所采用。当无人机在地面滑跑或着陆滑跑过程中需要减速制动时，要用到刹车机构。此外，当起落架两侧的机轮跑偏或制动力不合适时，需要通过调节刹车机构来改变刹车行程，从而达到调节刹车力度和防止刹车跑偏的目的。

现有的无人机在使用单泵钳式刹车时，一般只有单边的卡钳刹车片与机轮刹车片相接触，这样导致刹车的速度慢，当刹车片经过长时间的摩擦后，刹车片的整体磨损速度加快，需要更换刹车片的频次增加，从而严重缩短了刹车片及刹车盘的使用寿命，增加了维修成本。

发明内容

本实用新型针对现有无人机采用单泵钳式刹车时，单边的卡钳刹车片与机轮刹车片摩擦，导致刹车速度慢且刹车片磨损速度快导致成本增加的问题，提供一种机轮刹车系统。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供了以下技术方案：

一种机轮刹车系统，包括卡钳组件和机轮刹车片，所述卡钳组件包括本体、浮动销、弹簧和安装板；所述安装板安装于机轮的机轮轴上，所述本体内设有贯穿本体的通孔，所述通孔内安装有弹簧，所述浮动销的另一端穿过所述弹簧后与安装板固定，所述浮动销的一端与机轮接触，所述本体的下部开设有开槽，所述机轮刹车片位于所述开槽内；所述开槽的两侧分别安装有第一卡钳刹车片和第二卡钳刹车片，所述本体内安装有卡钳活塞，所述本体远离所述开槽的一端安装有堵头，所述堵头与所述卡钳活塞之间形成工作腔，所述本体上设有进油口，所述进油口与所述工作腔连通。

优选的，所述堵头的内壁沿堵头的圆轴设有环形的第一凹槽，所述堵头靠近所述卡钳活塞的一端设有第二凹槽；所述第一凹槽的一端与所述进油口连通，所述第一凹槽的另一端与所述第二凹槽连通。通过在堵头内设置第一凹槽和第二凹槽，这样当卡钳组件刚开始刹车的时候，制动液可以通过进油口流入第一凹槽，在通过第二凹槽流入到工作腔内，实现有效制动。

优选的，所述第一卡钳刹车片和所述第二卡钳刹车片之间设有复位簧，所述本体的顶部设有开口，所述本体内设有台阶，所述复位簧包括第一夹片和第二夹片，所述第一夹片和所述第二夹片组成V型，所述复位簧的一端穿处所述开口，所述第一夹片和所述第二夹片的底部位于所述台阶上。当制动完成后，第一卡钳刹车片失去制动力，弹簧也失去了向右的制动力，复位簧在弹力的作用下将第一卡钳刹车片和第二卡钳刹车片向两侧复位，从而第一卡钳刹车片和第二卡钳刹车片与机轮刹车片分离。

优选的，所述卡钳活塞与所述本体的内壁之间设有第一密封圈，所述堵头与所述本体之间设有第二密封圈，所述第一密封圈为星型密封圈，所述第二密封圈为O型密封圈。通过第一密封圈和第二密封圈可以防止制动液泄露。

优选的，所述机轮刹车系统还包括起落架和柱塞泵，所述起落架通过固定背板与所述安装板连接，所述柱塞泵安装于所述起落架上，所述柱塞泵包括泵壳，所述泵壳的内部中空，所述泵壳上设有油路接头，所述油路接头与所述进油口连通；所述泵壳的后部安装有电机，所述电机的转轴上连接有丝杆，所述丝杆外套设有螺母，所述螺母上固定连接有泵针，所述泵针套设在所述丝杆外，所述泵针的前端与所述中空的泵壳形成工作油室。本申请通过电机的转动带动丝杆转动，从而使得螺母带着泵针沿着丝杆滑动将工作油室内的制动液经过油路接头流出到卡钳组件进行刹车。

优选的，所述泵针的前端连接有密封套，所述密封套的外径与所述泵壳的内壁接触，所述密封套外安装有第三密封圈和第四密封圈；所述丝杆靠近所述电机的一端外套设有定位环，所述定位环的外壁与所述泵壳的内壁接触。通过密封套可以放置制动液向右流动，通过第三密封圈和第四密封圈可以将制动液密封在工作油室内。

优选的，所述泵壳的内壁沿着所述丝杆轴向的方向设有导向槽，所述泵针的外壁连接有连接键，所述连接键在所述导向槽内滑动。通过在泵壳内设置导向槽，丝杆通过键在导向槽内滑动，从而保证泵针进行导向。

优选的，所述泵针靠近所述电机一侧的外壁安装有磁铁，所述泵壳的侧壁上安装有接近传感器，所述机轮刹车系统还包括控制器，所述接近传感器和所述电机与所述控制器连接。刹车结束泵针后退，当接近传感器感应到磁铁即表示泵针后退到位，电机停止转动，接近传感器的位置即为泵针的起始原点，在检修的过程中可以通过改变接近传感器的位置来调节泵针的原点，方便检修。当然如果电机的电流已经到达了设定的电流停止转动，而接近传感器未感应到磁铁，则可以判定系统出现了机械故障。

优选的，所述泵壳的底部安装有储液瓶，所述泵壳远离所述电机一端的底部设有补油通道，所述中空的泵壳与所述储液瓶通过所述补油通道连通；所述储液瓶内安装有储液瓶活塞，所述储液瓶活塞与储液瓶之间设有第五密封圈；所述储液瓶活塞上设有储液瓶指示罩，所述泵壳远离所述电机的一端设有高压油标；所述储液瓶的底部安装有密封螺塞。通过在泵壳的底部安装储液瓶，刹车时，电机旋转，当电机的电流达到设定的电流后刹车的压力扔未能满足设定的压力时，则控制器控制电机反转将泵针退回到原点，此时工作油室内的压力小于大气压力，储液瓶活塞在大气压力的作用下将储液瓶内的制动液推动经过补油通道流入到工作油室内；这样当工作油室内的制动液不能满足制动要求时，实现自动补油。通过储液瓶指示罩和高压油标可以观察到制动液的量，当储液瓶指示罩和高压油标的量较少时，可以打开密封螺塞，向储液瓶内补充制动液。

优选的，所述泵壳的底部还安装有压力变送器，所述压力变送器与所述控制器连接。通过压力变送器可以监测到工作油室内的压力。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：本申请在本体内设通孔，将弹簧安装与通孔内，浮动销的一端与机轮接触另一端穿过弹簧和安装板后通过螺栓固定，当无人机处于刹车状态时，制动液经过进油口进入到工作腔内，高压的制动液将卡钳活塞推动使得第一卡钳刹车片与机轮刹车片摩擦，由于本体是处于浮动的状态，第一卡钳刹车片与机轮刹车片摩擦后，弹簧会受到一个向右的力，弹簧在力的作用下会将卡钳组件整体向右移动从而第二卡钳刹车片与机轮刹车片摩擦进行刹车。本申请通过弹簧和浮动销的作用使得卡钳组件通过第一卡钳刹车片和第二卡钳刹车片从两侧对机轮刹车片进行摩擦刹车，从而使得刹车速度更快，并且相比于单侧刹车对刹车片的磨损速度也减慢，延长了卡钳刹车片的寿命。

附图说明：

图1为本申请提供的机轮刹车系统的结构示意图。

图2为机轮与卡钳组件的爆炸图。

图3为卡钳组件的俯视图。

图4为图3中沿A-A的剖视图。

图5为图2的左侧视图。

图6为图5中沿B-B的剖视图。

图7为图2的右视图。

图8为图7中沿E-E的剖视图；

图9为图2组合后的结构示意图。

图10为柱塞泵的结构示意图。

图11为图10的主视图。

图12为图11中沿C-C的剖视图。

图13为图10的俯视图。

图14为图13中D-D的剖视图。

图中标记：1-刹车装置，2-起落架，3-柱塞泵，4-通孔，5-机轮，6-机轮轮毂，7-浮动销，8-卡钳组件，9-进油口，10-弹簧，11-工作腔，12-安装板，13-固定背板，14-机轮轴，15-机轮刹车片，16-本体，17-第一卡钳刹车片，18-第二卡钳刹车片，19-复位簧，20-第一密封圈，21-卡钳活塞，22-堵头，23-第二密封圈，24-高压油标，25-接近传感器，26-电气接插件，27-电机，28-补油通道，30-油路接头，31-泵壳，32-泵针，33-丝杆，34-磁铁，35-定位环，36-键，37-第三密封圈，38-第四密封圈，39-密封套，40-丝杆螺母，41-储液瓶指示罩，42-工作油室，43-储液瓶活塞，44-储液瓶，45-密封螺塞，46-压力变送器，48-第一凹槽，49-第二凹槽，50-第一夹片，51-第二夹片，52-台阶，53-导向槽。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本实用新型作进一步的详细描述。但不应将此理解为本实用新型上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本实用新型内容所实现的技术均属于本实用新型的范围。

如图1所示，本申请提供的机轮刹车系统包括起落架2，在起落架2的两侧分别安装有两个机轮5，每个机轮5内均安装有刹车装置1，起落架2的侧边安装有固定背板13对起落架2进行固定。在起落架2上安装有柱塞泵3，每个机轮5内的刹车装置1与柱塞泵3通过管路连通。机轮5内设有机轮轮毂6、机轮轮毂6上连接有机轮轴14，机轮轴14上安装有机轮刹车片15。

如图2至图9所示，机轮轴14的一端穿过机轮轮毂6，机轮轴14的另一端固定连接有机轮刹车片15。在机轮刹车片15上安装有卡钳组件8，卡钳组件8包括本体16、浮动销7、弹簧10和安装板12；安装板12安装于机轮5的机轮轴14上，本体16内设有贯穿本体16的通孔4，通孔4内安装有弹簧10，浮动销7的另一端穿过弹簧10后与安装板12固定，安装板12与弹簧10之间设有垫片。浮动销7的一端与机轮5接触，本体16的下部开设有开槽，机轮刹车片15位于开槽内；开槽的两侧分别安装有第一卡钳刹车片17和第二卡钳刹车片18，本体16内安装有卡钳活塞21，本体16远离开槽的一端安装有堵头22，堵头22与卡钳活塞21之间形成工作腔11，本体16上设有进油口9，进油口9与工作腔11连通。

卡钳活塞21与本体16的内壁之间设有第一密封圈20，堵头22与本体16之间设有第二密封圈23，第一密封圈20为星型密封圈，第二密封圈23为O型密封圈。

如图4所示，第一卡钳刹车片17和第二卡钳刹车片18之间设有复位簧19，本体16的顶部设有开口，本体16内设有台阶52，复位簧19包括第一夹片50和第二夹片51，第一夹片50和第二夹片51组成V型，复位簧19的一端穿处开口，第一夹片50和第二夹片51的底部位于台阶52上。

如图6和图8所示，堵头22的内壁沿堵头22的圆轴设有环形的第一凹槽48，堵头22靠近卡钳活塞21的一端设有第二凹槽49；第一凹槽48的一端与进油口9连通，第一凹槽48的另一端与第二凹槽49连通。当未制动时，卡钳活塞21堵头22的前端是挨着的，为了使得制动液能顺利的进入到堵头22与卡钳活塞21组成的工作腔11内，因此在堵头22的内壁设有第一凹槽48，和第二凹槽49，第一凹槽48与进油口9连通，这样制动液通过进油口9流入后，顺着第一凹槽48和第二凹槽49进入到工作腔11内。

如图10至图14所示，柱塞泵3包括泵壳31、泵壳31的内部为中空的，所述泵壳31上设有油路接头30，所述油路接头30与所述进油口9连通；所述泵壳31的后部安装有电机27，所述电机27的转轴上连接有丝杆33，所述丝杆33外套设有螺母，所述螺母上固定连接有泵针32，所述泵针32套设在所述丝杆33外，所述泵针32的前端与所述中空的泵壳31形成工作油室42。所述泵针32的前端连接有密封套39，所述密封套39的外径与所述泵壳31的内壁接触，所述密封套39外安装有两个第三密封圈37和两个第四密封圈38，第三密封圈37和第四密封圈38间隔设置，第三密封圈37是O型密封圈，第四密封圈38采用硅橡胶密封圈。所述丝杆33靠近所述电机27的一端外套设有定位环35，所述定位环35的外壁与所述泵壳31的内壁接触，通过定位环35实现前面一系列传动的轴向定位。密封套39采用一组O型密封圈和一组硅橡胶密封圈实现密封，活塞前端与泵体的空腔形成工作油室42，活塞压缩，油室容积减小，输出高压制动液，同理，活塞收回，容积增大，液体回流到油室，油室与刹车之间依靠油路接头30后接的油路连接。

所述泵壳31的内壁沿着所述丝杆33轴向的方向设有导向槽53，所述泵针32的外壁连接有连接键36，所述连接键36在所述导向槽53内滑动。泵针32采用键36作为导向，保证实现精准的直线驱动。

所述泵针32靠近所述电机27一侧的外壁安装有磁铁34，所述泵壳31的侧壁上安装有接近传感器25，所述机轮刹车系统还包括控制器，所述接近传感器25和所述电机27与所述控制器连接。条形磁铁34以触发接近传感器25，可通过调整接近传感器25位置，设置泵针32的起始原点，用以定位以及机械卡死检测。

柱塞泵3的前端设置有高压油标24，用来观察工作油室42制动液的剩余量，其采用硅胶高压密封垫进行密封。所述泵壳31的底部安装有储液瓶44，储液瓶44与泵壳31螺纹安装，采用O型密封圈与泵壳31可靠密封，所述泵壳31远离所述电机27一端的底部设有补油通道28，所述中空的泵壳31与所述储液瓶44通过所述补油通道28连通；所述储液瓶44内安装有储液瓶活塞43，所述储液瓶活塞43与储液瓶44之间设有第五密封圈；所述储液瓶活塞43上设有储液瓶指示罩41，所述储液瓶44的底部安装有密封螺塞45。储液瓶活塞43采用O型密封圈密封，保证制动液不会外漏。所述泵壳31的底部还安装有压力变送器46，所述压力变送器46与所述控制器连接。在泵壳31上还安装有电器接插件26，系统中全部的电气元器件的接线均引到同一个电气接插件，在使用过程中可实现快速更换。在余量不足时，可旋下密封螺塞45进行补油，螺塞使用硅胶高压密封垫可靠密封；为保证系统的闭环控制，设计使用液压变送器采集工作油室42压力，可实时反馈到上位机系统中，实现精确控制，其采用硅胶高压密封垫可靠密封。

刹车过程：控制器控制电机27正转，电机27拖动丝杆33旋转，并带动丝杆螺母40向前运动，从而推动泵针32与密封套39组成的泵的活塞运动，压缩工作油室42的容积，使得工作油室42的体积变小输出高压制动液，并经由油路接头30进入刹车油路，使得刹车装置1产生制动力，通过压力变送器46将工作油室42内的压力值反馈到控制系统中，可闭环控制刹车制动力的大小。制动液经过油路接头30进入到卡钳泵内，流过第一凹槽48和第二凹槽49后进入到工作腔11，将卡钳活塞21推动，高压的制动液将卡钳活塞21推动使得第一卡钳刹车片17与机轮刹车片15摩擦，由于本体16是处于浮动的状态，第一卡钳刹车片17与机轮刹车片15摩擦后，弹簧10会受到一个向右的力，弹簧10在力的作用下会将卡钳组件8整体向右移动从而第二卡钳刹车片18与机轮刹车片15摩擦进行刹车。当压力变送器46检测到压力达到预设压力值或者当电机27的电流值达到设定的堵转电流值后，电机27停止，丝杆33自锁，刹车过程完成，将在该状态下保持较恒定的刹车力矩。

刹车接触过程：控制器控制电机27反转，电机27拖动丝杆33旋转，并带动丝杆螺母40向后运动，拉动泵针32与密封套39组成的泵的活塞向后运动，加大工作油室42的容积，并经由油路接头30从刹车油路中抽取制动液，制动液的压力降低，刹车制动力降低，第一卡钳刹车片17失去制动力，弹簧10也失去了向右的制动力，复位簧19在弹力的作用下将第一卡钳刹车片17和第二卡钳刹车片18向两侧复位，从而第一卡钳刹车片17和第二卡钳刹车片18与机轮刹车片15分离。通过压力变送器46反馈的压力值大小或接近传感器25的触发来判断刹车状态是否解除。

储液瓶44向工作油室42补制动液的过程：刹车过程中，当电机27的电流值达到设定的堵转电流值时，若压力变送器46检测到的压力仍然未达到设定压力，则泵针32与密封套39组成的泵的活塞退回到原点，此时，工作油室42中将出现低于大气压的负压，并在大气压力的驱动下，大气压推动储液瓶活塞43，将储液瓶44中的制动液经过补油通道28压入工作油室42，以向油路补充制动液。

外部向储液瓶44补制动液的过程：在日常维护中，可通过高压油标24和储液瓶指示罩41观察系统中剩余制动液量，如液量较低，则反向旋转电机27将泵针32与密封套39组成的泵的活塞退回到原点，旋下密封螺塞45，此时可从该孔补充制动液。

故障检测：在刹车放松过程中，在检测到电机27的电流值超过设定堵转电流值时，若此时接近传感器25未被触发，则可判定出现机械卡死故障，则控制器发出对应报警信号。

本申请提供的机轮刹车系统采用卡钳浮动销7配合弹簧10，刹车过程中刹车卡钳处于浮动状态，由弹簧10自动调整卡钳位置，使得刹车时两片卡钳刹车片能都接触到机轮刹车片15，同时通过压力变送器46的压力反馈，实现了刹车制动力的闭环控制；设置接近传感器25作为系统原点，以实现故障检测；设计了制动液储液瓶44，在设备运行过程中，可自动实现自动补油；多种到位信号，可靠性更高；可平稳地同时为两路刹车供油，保证两轮刹车制动力平衡；可通过高压油标24和储液瓶指示罩41直接观察系统剩余油量。

以上所述，仅为本实用新型具体实施方式的详细说明，而非对本实用新型的限制。相关技术领域的技术人员在不脱离本实用新型的原则和范围的情况下，做出的各种替换、变型以及改进均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机轮刹车系统，其特征在于，包括卡钳组件(8)和机轮刹车片(15)，所述卡钳组件(8)包括本体(16)、浮动销(7)、弹簧(10)和安装板(12)；所述安装板(12)安装于机轮(5)的机轮轴(14)上，所述本体(16)内设有贯穿本体(16)的通孔(4)，所述通孔(4)内安装有弹簧(10)，所述浮动销(7)的另一端穿过所述弹簧(10)后与安装板(12)固定，所述浮动销(7)的一端与机轮(5)接触，所述本体(16)的下部开设有开槽，所述机轮刹车片(15)位于所述开槽内；所述开槽的两侧分别安装有第一卡钳刹车片(17)和第二卡钳刹车片(18)，所述本体(16)内安装有卡钳活塞(21)，所述本体(16)远离所述开槽的一端安装有堵头(22)，所述堵头(22)与所述卡钳活塞(21)之间形成工作腔(11)，所述本体(16)上设有进油口(9)，所述进油口(9)与所述工作腔(11)连通。

2.根据权利要求1所述的机轮刹车系统，其特征在于，所述堵头(22)的内壁沿堵头(22)的圆轴设有环形的第一凹槽(48)，所述堵头(22)靠近所述卡钳活塞(21)的一端设有第二凹槽(49)；所述第一凹槽(48)的一端与所述进油口(9)连通，所述第一凹槽(48)的另一端与所述第二凹槽(49)连通。

3.根据权利要求1所述的机轮刹车系统，其特征在于，所述第一卡钳刹车片(17)和所述第二卡钳刹车片(18)之间设有复位簧(19)，所述本体(16)的顶部设有开口，所述本体(16)内设有台阶(52)，所述复位簧(19)包括第一夹片(50)和第二夹片(51)，所述第一夹片(50)和所述第二夹片(51)组成V型，所述复位簧(19)的一端穿处所述开口，所述第一夹片(50)和所述第二夹片(51)的底部位于所述台阶(52)上。

4.根据权利要求1所述的机轮刹车系统，其特征在于，所述卡钳活塞(21)与所述本体(16)的内壁之间设有第一密封圈(20)，所述堵头(22)与所述本体(16)之间设有第二密封圈(23)，所述第一密封圈(20)为星型密封圈，所述第二密封圈(23)为O型密封圈。

5.根据权利要求1所述的机轮刹车系统，其特征在于，所述机轮刹车系统还包括起落架(2)和柱塞泵(3)，所述起落架(2)通过固定背板(13)与所述安装板(12)连接，所述柱塞泵(3)安装于所述起落架(2)上，所述柱塞泵(3)包括泵壳(31)，所述泵壳(31)的内部中空，所述泵壳(31)上设有油路接头(30)，所述油路接头(30)与所述进油口(9)连通；所述泵壳(31)的后部安装有电机(27)，所述电机(27)的转轴上连接有丝杆(33)，所述丝杆(33)外套设有螺母，所述螺母上固定连接有泵针(32)，所述泵针(32)套设在所述丝杆(33)外，所述泵针(32)的前端与所述中空的泵壳(31)形成工作油室(42)。

6.根据权利要求5所述的机轮刹车系统，其特征在于，所述泵针(32)的前端连接有密封套(39)，所述密封套(39)的外径与所述泵壳(31)的内壁接触，所述密封套(39)外安装有第三密封圈(37)和第四密封圈(38)；所述丝杆(33)靠近所述电机(27)的一端外套设有定位环(35)，所述定位环(35)的外壁与所述泵壳(31)的内壁接触。

7.根据权利要求5所述的机轮刹车系统，其特征在于，所述泵壳(31)的内壁沿着所述丝杆(33)轴向的方向设有导向槽(53)，所述泵针(32)的外壁连接有连接键(36)，所述连接键(36)在所述导向槽(53)内滑动。

8.根据权利要求5所述的机轮刹车系统，其特征在于，所述泵针(32)靠近所述电机(27)一侧的外壁安装有磁铁(34)，所述泵壳(31)的侧壁上安装有接近传感器(25)，所述机轮刹车系统还包括控制器，所述接近传感器(25)和所述电机(27)与所述控制器连接。

9.根据权利要求8所述的机轮刹车系统，其特征在于，所述泵壳(31)的底部安装有储液瓶(44)，所述泵壳(31)远离所述电机(27)一端的底部设有补油通道(28)，所述中空的泵壳(31)与所述储液瓶(44)通过所述补油通道(28)连通；所述储液瓶(44)内安装有储液瓶活塞(43)，所述储液瓶活塞(43)与储液瓶(44)之间设有第五密封圈；所述储液瓶活塞(43)上设有储液瓶指示罩(41)，所述泵壳(31)远离所述电机(27)的一端设有高压油标(24)；所述储液瓶(44)的底部安装有密封螺塞(45)。

10.根据权利要求9所述的机轮刹车系统，其特征在于，所述泵壳(31)的底部还安装有压力变送器(46)，所述压力变送器(46)与所述控制器连接。

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