CN215205138U - 足端组件、支腿结构及足式机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种足端组件、支腿结构及足式机器人，在触地件上开设缓冲孔，改变触地件的整体结构，使得触地件上具有可缓冲变形空间，有效改善触地件的缓冲性能。当足端组件触地时，触地件受到压力作用；受压后的触地件至少一部分会朝向缓冲孔内进行挤压变形，形变过程中对外力冲击具有很好的能量吸收作用，增大足端组件与地面之间的缓冲性能，有效减少或者避免外力冲击直接作用于机器人机身上而导致的零件损坏。同时，触地件发生挤压形变后，其与地面之间附着力也随之增大，有效提高了机器人足端和地面之间的抓地性能。此外，本足端组件利用开孔方式，替代传统降低材料硬度方式，避免为获取稳定的抓地性能和缓冲性能而牺牲材料硬度。

Description

足端组件、支腿结构及足式机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，特别是涉及足端组件、支腿结构及足式机器人。

背景技术

随着智能化技术的快速发展，机器人的制备技术日益成熟，在不同生产和服务领域中也得到广泛运用。尤其足式机器人，其因地形适应能力强、运动灵活等特点，受到广泛热捧和研究。

为了提高机器人与地面的摩擦系数，足式机器人的足端通常使用橡胶材质。同时也为了获得较好的抓地力和更好的缓冲效果，传统的足端会将橡胶的硬度做得比较低，以增大橡胶和地面之间的抓地力和缓冲性能。然而当机器人足端与地面接触时，由于橡胶硬度较低，因此橡胶的耐磨性会下降，需要经常更换足端橡胶，从而给机器人的使用和维护带来不便。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种足端组件、支腿结构及足式机器人，在不牺牲足端耐磨性的前提下，有效增大足端与地面之间的抓地性能和缓冲性能。

一种足端组件，所述足端组件包括：安装件，所述安装件用于装设在支腿结构上的第一腿杆上；触地件，所述触地件装设在所述安装件上，所述触地件上设有缓冲孔，所述触地件触地时，所述触地件上至少一部分结构能朝所述缓冲孔内发生挤压形变。

上述的足端组件，在触地件上开设缓冲孔，改变触地件的整体结构，使得触地件上具有可缓冲变形空间，有效改善触地件的缓冲性能。当足端组件触地时，触地件受到压力作用；受压后的触地件至少一部分会朝向缓冲孔内进行挤压变形，形变过程中对外力冲击具有很好的能量吸收作用，增大足端组件与地面之间的缓冲性能，有效减少或者避免外力冲击直接作用于机器人机身上而导致的零件损坏。同时，触地件发生挤压形变后，其与地面之间附着力也随之增大，有效提高了机器人足端和地面之间的抓地性能。此外，本足端组件利用开孔方式，改善触地件的结构性能，替代传统降低材料硬度方式，避免为获取稳定的抓地性能和缓冲性能而牺牲材料硬度，保证触地件的耐磨性保持相对稳定，减少触地件的磨损，从而提高足式机器人的使用性能。

在其中一个实施例中，所述触地件包括触地面及分别位于所述触地面相对两侧的支撑面，所述缓冲孔设置于其中一个所述支撑面上，并沿着朝另一个所述支撑面的方向延伸设置。

在其中一个实施例中，所述缓冲孔为两个以上，两个以上所述缓冲孔在所述支撑面上间隔分布。

在其中一个实施例中，至少两个所述缓冲孔沿着所述支撑面的周向间隔排列，形成缓冲孔群，至少两个所述缓冲孔群在所述支撑面上并列间隔设置，且在相邻两个所述缓冲孔群中，其中一个所述缓冲孔群中的缓冲孔与另一个所述缓冲孔群中的缓冲孔错位分布。

在其中一个实施例中，所述安装件上设有供所述触地件装入的安装槽，所述安装件上设有至少一个第一锁定孔，所述第一锁定孔与所述安装槽连通。

在其中一个实施例中，所述安装件上设有穿孔，所述穿孔内套设有连接轴，所述连接轴上设有至少一个第二锁定孔，所述第二锁定孔与所述第一锁定孔相对设置。

在其中一个实施例中，所述安装件包括主体部及间隔设置于所述主体部上的第一侧板与第二侧板，所述第一侧板、所述第二侧板及所述主体部之间形成有所述安装槽，所述第一侧板和/或所述第二侧板上设有所述第一锁定孔。

在其中一个实施例中，所述触地件的相对两侧分别设有第一卡槽与第二卡槽，所述触地件装入所述安装槽内时，所述第一侧板卡入所述第一卡槽中，所述第二侧板卡入所述第二卡槽中。

在其中一个实施例中，所述安装件还包括连接部，所述连接部与所述主体部连接，所述连接部用于装设在所述第一腿杆上。

一种支腿结构，包括支架、动力机构、第一腿杆、第二腿杆及以上任意一项所述的足端组件，所述第二腿杆活动装设在所述支架上，所述动力机构装设在所述支架上，并与所述第二腿杆驱动配合，所述第一腿杆装设在所述第二腿杆上，所述安装件装设在所述第一腿杆上。

上述的支腿结构，采用以上的足端组件，在触地件上开设缓冲孔，改变触地件的整体结构，使得触地件上具有可缓冲变形空间，有效改善触地件的缓冲性能。当足端组件触地时，触地件受到压力作用；受压后的触地件至少一部分会朝向缓冲孔内进行挤压变形，形变过程中对外力冲击具有很好的能量吸收作用，增大足端组件与地面之间的缓冲性能，有效减少或者避免外力冲击直接作用于机器人机身上而导致的零件损坏。同时，触地件发生挤压形变后，其与地面之间附着力也随之增大，有效提高了机器人足端和地面之间的抓地性能。此外，本足端组件利用开孔方式，改善触地件的结构性能，替代传统降低材料硬度方式，避免为获取稳定的抓地性能和缓冲性能而牺牲材料硬度，保证触地件的耐磨性保持相对稳定，减少触地件的磨损，从而提高足式机器人的使用性能。另外，支腿结构在行走过程中，启动动力机构，驱使第二腿杆与第一腿杆前后运动，以实现机器人行走功能。

一种足式机器人，包括以上所述的支腿结构。

上述的足式机器人，采用以上的支腿结构，在触地件上开设缓冲孔，改变触地件的整体结构，使得触地件上具有可缓冲变形空间，有效改善触地件的缓冲性能。当足端组件触地时，触地件受到压力作用；受压后的触地件至少一部分会朝向缓冲孔内进行挤压变形，形变过程中对外力冲击具有很好的能量吸收作用，增大足端组件与地面之间的缓冲性能，有效减少或者避免外力冲击直接作用于机器人机身上而导致的零件损坏。同时，触地件发生挤压形变后，其与地面之间附着力也随之增大，有效提高了机器人足端和地面之间的抓地性能。此外，本足端组件利用开孔方式，改善触地件的结构性能，替代传统降低材料硬度方式，避免为获取稳定的抓地性能和缓冲性能而牺牲材料硬度，保证触地件的耐磨性保持相对稳定，减少触地件的磨损，从而提高足式机器人的使用性能。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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获得其他的附图。

图1为一个实施例中所述的足端组件结构等轴视图；

图2为一个实施例中所述的足端组件结构侧向视图一；

图3为一个实施例中所述的足端组件结构侧向视图二；

图4为一个实施例中所述的足端组件结构爆炸视图；

图5为一个实施例中所述的足端组件结构剖视图；

图6为一个实施例中所述的安装件结构示意图；

图7为一个实施例中所述的触地件结构示意图；

图8为一个实施例中所述的支腿结构示意图。

100、足端组件；110、安装件；111、主体部；112、第一侧板；113、第二侧板；114、连接部；115、安装槽；116、第一锁定孔；120、触地件；121、触地面；122、支撑面；123、缓冲孔；124、缓冲孔群；125、穿孔；126、第一卡槽；127、第二卡槽；130、连接轴；131、第二锁定孔；140、固定零件；200、动力机构；300、支架；400、第一腿杆；500、第二腿杆。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

在一个实施例中，请参考图1、图4及图8，一种足端组件100，足端组件100包括：安装件110与触地件120。安装件110用于装设在支腿结构上的第一腿杆400上。触地件120装设在安装件110上，触地件120上设有缓冲孔123，触地件120触地时，触地件120上至少一部分结构能朝缓冲孔123内发生挤压形变。

上述的足端组件100，在触地件120上开设缓冲孔123，改变触地件120的整体结构，使得触地件120上具有可缓冲变形空间，有效改善触地件120的缓冲性能。当足端组件100触地时，触地件120受到压力作用；受压后的触地件120至少一部分会朝向缓冲孔123内进行挤压变形，形变过程中对外力冲击具有很好的能量吸收作用，增大足端组件100与地面之间的缓冲性能，有效减少或者避免外力冲击直接作用于机器人机身上而导致的零件损坏。同时，触地件120发生挤压形变后，其与地面之间附着力也随之增大，有效提高了机器人足端和地面之间的抓地性能。此外，本足端组件100利用开孔方式，改善触地件120的结构性能，替代传统降低材料硬度方式，避免为获取稳定的抓地性能和缓冲性能而牺牲材料硬度，保证触地件120的耐磨性保持相对稳定，减少触地件120的磨损，从而提高足式机器人的使用性能。

需要说明的是，本实施例不具体限定缓冲孔123在触地件120上的分布状态和开设位置，只需满足触地件120上至少一部分能朝缓冲孔123内挤压变形即可。比如：缓冲孔123可开设于触地件120的表面上；也可开设于触地件120的内部，其中，在触地件120的内部开设缓冲孔123可采用二次注塑或者二次发泡等工艺制备。同时，本实施例不具体限定缓冲孔123的形状，其形状可为圆形、椭圆形、三边形、四边形、五边形、六边形等多种形状，但不仅限于此，此处不作一一列举。

还需说明的是，触地件120上至少一部分结构应理解为：触地件120抵触后，压力会挤压触地件120，使得缓冲孔123上至少存在一部分孔壁向缓冲孔123内挤压变形。同时，触地件120与安装件110的材质有多种，比如：触地件120可采用硬度较高的橡胶(硬度为邵氏60)。

可选地，触地件120在安装件110上的安装方式为螺栓连接、销接、卡接、粘接、套接、内外螺纹配合等。

进一步地，请参考图5与图7，触地件120包括触地面121及分别位于触地面121相对两侧的支撑面122。缓冲孔123设置于其中一个支撑面122上，并沿着朝另一个支撑面122的方向延伸设置。由此可知，本实施例的缓冲孔123分布在触地件120的侧面，保证开设的缓冲孔123相对触地面121而言处于横向分布状态，这样使得触地面121上的压力更容易传递至缓冲孔123内，从而使得冲击力得到更好的吸收和削弱。

需要说明的是，缓冲孔123从其中一侧支撑面122上向另一侧支撑面122延伸存在三种状态：一、缓冲孔123向另一侧支撑面122延伸，没有贯穿该触地件120，即为盲孔；二、缓冲孔123向另一侧支撑面122延伸，并贯穿该触地件120，即为通孔；三、一部分缓冲孔123为盲孔，一部分缓冲孔123为通孔。另外，当缓冲孔123为盲孔时，两侧支撑面122均开设缓冲孔123。

具体地，请参考图5，缓冲孔123从其中一侧支撑面122向另一侧支撑面122延伸，并贯穿触地件120。

更进一步地，请参考图2与图3，缓冲孔123为两个以上。两个以上缓冲孔123在支撑面122上间隔分布。本实施例通过增加缓冲孔123的数量，增大触地件120内可变形的缓冲空间，使得触地件120的缓冲减震性能得到进一步强化，使得足式机器人的稳定性能更高。

需要说明的是，缓冲孔123在支撑面122上的具体分布状态不作具体限定，只需满足两个以上缓冲孔123间隔分布即可，比如：缓冲孔123呈环状分布、矩阵排列分布等规律排列。当然，缓冲孔123的排列也可为无规律的间隔排列。另外，当缓冲孔123规律排列成排时，缓冲孔123在支撑面122上形成的排数可为一排、两排、三排、四排或者更多排数。

在一个实施例中，请参考图2与图3，至少两个缓冲孔123沿着支撑面122的周向间隔排列。形成缓冲孔群124。至少两个缓冲孔群124在支撑面122上并列间隔设置，且在相邻两个缓冲孔群124中，其中一个缓冲孔群124中的缓冲孔123与另一个缓冲孔群124中的缓冲孔123错位分布。由此可知，将缓冲孔123在支撑面122上错位分布，保证触地面121上不同角度传递的冲击力均能作用在缓冲孔123中，使得足端组件100上的外力冲击具有更好的能量吸收，从而有利于提高足端组件100的缓冲均匀性。

可选地，缓冲孔群124的数量可为两个、三个、四个或者更多个数。此外，在其他实施例中，缓冲孔群124也可为一个。

在一个实施例中，请参考图4，安装件110上设有供触地件120装入的安装槽115。安装件110上设有至少一个第一锁定孔116。第一锁定孔116与安装槽115连通。在组装过程中，将触地件120装入安装槽115中；然后通过销钉、螺钉或者螺栓等固定零件140插入第一锁定孔116中，使得触地件120稳定固定在安装槽115内。其中，锁定过程中，销钉、螺钉或者螺栓等固定零件140可直接作用在触地件120上；也可作用在中间结构上，以实现间接锁定。

进一步地，请参考图4，安装件110上设有穿孔125。穿孔125内套设有连接轴130。连接轴130上设有至少一个第二锁定孔131。第二锁定孔131与第一锁定孔116相对设置。由此可知，本实施例的锁定为间接锁定，预设在安装件110内套设连接轴130，在锁定过程中，将销钉、螺钉或者螺栓等固定零件140分别插入第一锁定孔116与第二锁定孔131中，使得销钉、螺钉或者螺栓等固定零件140连接在连接轴130上，以实现触地件120的锁定，避免直接作用在材质相对较软的触地件120上而弱化触地件120与安装件110之间的结合强度。同时，也避免直接对触地件120造成结构破损。

具体地，第一锁定孔116与第二锁定孔131均为螺纹孔。

在一个实施例中，请参考图5与图6，安装件110包括主体部111及间隔设置于主体部111上的第一侧板112与第二侧板113。第一侧板112、第二侧板113及主体部111之间形成有安装槽115。第一侧板112和/或第二侧板113上设有第一锁定孔116，如此，合理设计安装件110的结构，保证触地件120的装配更加稳定、方便。

具体地，请参考图6，第一侧板112与第二侧板113均设有第一锁定孔116，连接轴130的相对两端均设有第二锁定孔131。在锁定过程中，将固定零件140同时插入第一锁定孔116与第二锁定孔131中。

在一个实施例中，请参考图6与图7，触地件120的相对两侧分别设有第一卡槽126与第二卡槽127。触地件120装入安装槽115内时，第一侧板112卡入第一卡槽126中，第二侧板113卡入第二卡槽127中。由此可知，当触地件120装入安装槽115中时，第一侧板112则卡入第一卡槽126中，第二侧板113卡入第二卡槽127中，如此，使得触地件120在第一侧板112与第二侧板113的限位作用下，更加稳定安装在安装件110上。

在一个实施例中，请参考图1与图8，安装件110还包括连接部114。连接部114与主体部111连接，连接部114用于装设在第一腿杆400上。其中，连接部114与第一腿杆400之间的安装方式可为螺栓连接、螺纹连接、卡接、过盈配合等。

在一个实施例中，请参考图8，一种支腿结构，包括支架300、动力机构200、第一腿杆400、第二腿杆500及以上任意一实施例中的足端组件100。第二腿杆500活动装设在支架300上。动力机构200装设在支架300上，并与第二腿杆500驱动配合。第一腿杆400装设在第二腿杆500上。安装件110装设在第一腿杆400上。

上述的支腿结构，采用以上的足端组件100，在触地件120上开设缓冲孔123，改变触地件120的整体结构，使得触地件120上具有可缓冲变形空间，有效改善触地件120的缓冲性能。当足端组件100触地时，触地件120受到压力作用；受压后的触地件120至少一部分会朝向缓冲孔123内进行挤压变形，形变过程中对外力冲击具有很好的能量吸收作用，增大足端组件100与地面之间的缓冲性能，有效减少或者避免外力冲击直接作用于机器人机身上而导致的零件损坏。同时，触地件120发生挤压形变后，其与地面之间附着力也随之增大，有效提高了机器人足端和地面之间的抓地性能。此外，本足端组件100利用开孔方式，改善触地件120的结构性能，替代传统降低材料硬度方式，避免为获取稳定的抓地性能和缓冲性能而牺牲材料硬度，保证触地件120的耐磨性保持相对稳定，减少触地件120的磨损，从而提高足式机器人的使用性能。另外，支腿结构在行走过程中，启动动力机构200，驱使第二腿杆500与第一腿杆400前后运动，以实现机器人行走功能。

需要说明的是，动力机构200为驱动第一腿杆400和第二腿杆500运动的动力设备，比如电缸、电机、电动气缸等。由于动力机构200并非本实施例所要改进的对象，因此，动力机构200的具体结构在此不做详细介绍，可直接参考现有文献和现有产品。

在一个实施例中，请参考图8，一种足式机器人，包括以上实施例中的支腿结构。

上述的足式机器人，采用以上的支腿结构，在触地件120上开设缓冲孔123，改变触地件120的整体结构，使得触地件120上具有可缓冲变形空间，有效改善触地件120的缓冲性能。当足端组件100触地时，触地件120受到压力作用；受压后的触地件120至少一部分会朝向缓冲孔123内进行挤压变形，形变过程中对外力冲击具有很好的能量吸收作用，增大足端组件100与地面之间的缓冲性能，有效减少或者避免外力冲击直接作用于机器人机身上而导致的零件损坏。同时，触地件120发生挤压形变后，其与地面之间附着力也随之增大，有效提高了机器人足端和地面之间的抓地性能。此外，本足端组件100利用开孔方式，改善触地件120的结构性能，替代传统降低材料硬度方式，避免为获取稳定的抓地性能和缓冲性能而牺牲材料硬度，保证触地件120的耐磨性保持相对稳定，减少触地件120的磨损，从而提高足式机器人的使用性能。其中，足式机器人可为三足机器人或者四足机器人等。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”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；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

Claims (10)

1.一种足端组件，其特征在于，所述足端组件包括：

安装件，所述安装件用于装设在支腿结构上的第一腿杆上；

触地件，所述触地件装设在所述安装件上，所述触地件上设有缓冲孔，所述触地件触地时，所述触地件上至少一部分结构能朝所述缓冲孔内发生挤压形变。

2.根据权利要求1所述的足端组件，其特征在于，所述触地件包括触地面及分别位于所述触地面相对两侧的支撑面，所述缓冲孔设置于其中一个所述支撑面上，并沿着朝另一个所述支撑面的方向延伸设置。

3.根据权利要求2所述的足端组件，其特征在于，所述缓冲孔为两个以上，两个以上所述缓冲孔在所述支撑面上间隔分布。

4.根据权利要求3所述的足端组件，其特征在于，至少两个所述缓冲孔沿着所述支撑面的周向间隔排列，形成缓冲孔群，至少两个所述缓冲孔群在所述支撑面上并列间隔设置，且在相邻两个所述缓冲孔群中，其中一个所述缓冲孔群中的缓冲孔与另一个所述缓冲孔群中的缓冲孔错位分布。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的足端组件，其特征在于，所述安装件上设有供所述触地件装入的安装槽，所述安装件上设有至少一个第一锁定孔，所述第一锁定孔与所述安装槽连通。

6.根据权利要求5所述的足端组件，其特征在于，所述安装件上设有穿孔，所述穿孔内套设有连接轴，所述连接轴上设有至少一个第二锁定孔，所述第二锁定孔与所述第一锁定孔相对设置。

7.根据权利要求5所述的足端组件，其特征在于，所述安装件包括主体部及间隔设置于所述主体部上的第一侧板与第二侧板，所述第一侧板、所述第二侧板及所述主体部之间形成有所述安装槽，所述第一侧板和/或所述第二侧板上设有所述第一锁定孔。

8.根据权利要求7所述的足端组件，其特征在于，所述触地件的相对两侧分别设有第一卡槽与第二卡槽，所述触地件装入所述安装槽内时，所述第一侧板卡入所述第一卡槽中，所述第二侧板卡入所述第二卡槽中；和/或，

所述安装件还包括连接部，所述连接部与所述主体部连接，所述连接部用于装设在所述第一腿杆上。

9.一种支腿结构，其特征在于，包括支架、动力机构、第一腿杆、第二腿杆及权利要求1-8任意一项所述的足端组件，所述第二腿杆活动装设在所述支架上，所述动力机构装设在所述支架上，并与所述第二腿杆驱动配合，所述第一腿杆装设在所述第二腿杆上，所述安装件装设在所述第一腿杆上。

10.一种足式机器人，其特征在于，包括权利要求9所述的支腿结构。

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