CN218127167U - 矿用安全帽 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种矿用安全帽，该矿用安全帽包括外壳、内帽、至少一个传感器和传感数据处理单元，内帽置于外壳内部，其边缘与外壳内侧连接，传感数据处理单元置于外壳与内帽间的防震空间内，传感器固定于外壳的外侧，传感数据处理单元与传感器电连接，以通过安装在矿用安全帽中的传感数据处理单元处理传感器采集的数据来获得该矿用安全帽所处环境的状态，从而保障该安全帽能实时获取煤矿工人的安全状态，有助于煤矿工人根据该安全帽的处理结果进行对应的防护措施。

Description

矿用安全帽

技术领域

本申请涉及安全防护领域，尤其涉及一种矿用安全帽。

背景技术

矿用安全帽是保障煤矿工人在工作过程中不被矿井恶劣环境损害的防护装置。传统的矿用安全帽上安装有传感器、做工辅助装置、报警装置和信息传输单元，其中做工辅助装置包括矿灯、防尘装置。该矿用安全帽在使用的过程中，通过传感器检测到安全帽所处的环境相关信息，并将该信息通过信息传输单元和矿用网络发送至矿井外的控制器，该控制器利用接收到的环境相关信息确定煤矿工人所处环境状态，并在出现异常时，通过矿用网络将报警信息发送至对应的矿用安全帽，以进行对应的报警操作。

但是，深度较深的矿井中应用的矿用网络的可靠性较低，有线连接经常出现损坏，无线通信也因为各种屏蔽装置而中断传输的信号，导致井下经常中断与井外的通信，控制器不能对安全帽所处状态及时做出决策，从而延误或停止对安全帽的报警信息传输，导致该安全帽无法稳定保障煤矿工人的安全。

实用新型内容

本申请提供一种矿用安全帽，用以解决稳定保障煤矿工人的安全的技术问题。

本申请提供一种矿用安全帽，包括外壳、内帽、至少一个传感器和传感数据处理单元；

内帽置于外壳内部，其边缘与外壳内侧连接，传感数据处理单元置于外壳与内帽间的防震空间内，传感器固定于外壳的外侧，传感数据处理单元与传感器电连接。

可选地，传感数据处理单元包括输入端，传感器包括输出端，传感数据处理单元的输入端与各传感器的输出端电连接。

在上述技术方案中，矿用安全帽通过置于防震空间中的传感数据处理单元处理传感器数据，不仅不影响煤矿工人佩戴的舒适性，还能针对具体的矿用安全帽所处的环境进行分析，以获得环境的安全性，有助于煤矿工人按照该安全性进行对应地防护措施，以保障煤矿工人的安全。

可选地，矿用安全帽还包括控制单元，控制单元置于防震空间内，控制单元和传感数据处理单元电连接。

可选地，控制单元包括存储单元和处理单元，存储单元与处理单元电连接。

可选地，处理单元包括第一数据交互端口和第一信令交互端口，存储单元包括第二数据交互端口，传感数据处理单元包括第二信令交互端口；第一信令交互端口与第二信令交互端口电连接，第一数据交互端口与第二数据交互端口电连接。

在上述技术方案中，矿用安全帽利用控制单元和传感数据处理单元间信令的交互，不仅实现了控制单元对传感数据处理单元的控制，还实现了控制单元在不降低处理效率的基础上获得矿用安全帽所处环境的信息，以使矿用安全帽在该环境信息的基础上实现对煤矿工人安全的保障。

可选地，矿用安全帽还包括显示防护装置，显示防护装置置于矿用安全帽的前侧，与外壳连接。

可选地，显示防护装置的透光率大于预设透光阈值，显示防护装置的硬度大于预设硬度阈值。

可选地，显示防护装置与控制单元电连接，其中，显示防护装置包括输入端，控制单元包括输出端，显示防护装置的输入端与控制单元的输出端电连接。

在上述技术方案中，矿用安全帽通过显示防护装置，不仅可以因其透明的特性实现煤矿工人对所处环境的观察，因其硬度对煤矿工人的面部进行防护，还可在控制单元的控制下对传感数据处理单元获取的环境数据和处理的结果进行显示，使得煤矿工人能实时且量化地掌控其所处环境的状态，并在数据异常时，及时进行对应的防护，以实现矿用安全帽对煤矿工人安全的保障。

可选地，矿用安全帽还包括报警装置，报警装置固定于外壳的外侧，报警装置与传感数据处理单元电连接，其中，报警装置包括输入端，传感数据处理单元包括输出端，报警装置的输入端与传感数据处理单元的输出端电连接。

可选地，防震空间内还填充有防震材料。

在上述技术方案中，矿用安全帽通过在防震空间中填充防震材料，不仅对置于防震空间中的传感数据处理单元和控制单元进行保护，提到电路结构的使用寿命，还在矿用安全帽受到外力作用时，联合外壳和内帽实现减震的效果，以保护煤矿工人头部的安全。

本申请提供的矿用安全帽，该矿用安全帽包括外壳、内帽、至少一个传感器和传感数据处理单元，内帽置于外壳内部，其边缘与外壳内侧连接，传感数据处理单元置于外壳与内帽间的防震空间内，传感器固定于外壳的外侧，传感数据处理单元与传感器电连接，以通过安装在矿用安全帽中的传感数据处理单元处理传感器采集的数据来获得该矿用安全帽所处环境的状态，从而保障该安全帽能实时获取煤矿工人的安全状态，有助于煤矿工人根据该安全帽的处理结果进行对应的防护措施。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1为本申请一实施例提供的矿用安全帽的应用场景示意图；

图2为本申请一实施例提供的矿用安全帽的安装示意图；

图3为本申请一实施例提供的矿用安全帽的电路结构示意图。

通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。

附图标记：

10：井上地面；11：矿井内壁；

20：控制器；21：矿用网线；22：矿用无线信息传输装置；

30：煤矿工人；

31：矿用安全帽；310：传感器单元；311：传感数据处理单元；312：控制单元；313：报警装置；314：显示防护装置；315：温度传感器；316：湿度传感器；317：压力传感器；318：磁场传感器；319：粉尘传感器；320：处理单元；321：存储单元；

40：外壳；41：内帽；42：防震空间；43：帽带；44：帽带卡扣。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素，此外，本申请不同实施例中具有同样命名的部件、特征、要素可能具有相同含义，也可能具有不同含义，其具体含义需以其在该具体实施例中的解释或者进一步结合该具体实施例中上下文进行确定。

应当理解，尽管在本文可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本文范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语"如果"可以被解释成为"在……时"或"当……时"或"响应于确定"。再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。本申请使用的术语“或”、“和/或”、“包括以下至少一个”等可被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。例如，“包括以下至少一个：A、B、C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A和B和C”，再如，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B； A和C；B和C；A和B和C”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。

应该理解的是，虽然本申请实施例中的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

矿用安全帽是保障煤矿工人在工作过程中不被矿井恶劣环境损害的防护装置。传统的矿用安全帽上安装有传感器、做工辅助装置、报警装置和信息传输单元，其中做工辅助装置包括矿灯、防尘装置。该矿用安全帽在使用的过程中，通过传感器检测到安全帽所处的环境相关信息，并将该信息通过信息传输单元和矿用网络发送至矿井外的控制器，该控制器利用接收到的环境相关信息确定煤矿工人所处环境状态，并在出现异常时，通过矿用网络将报警信息发送至对应的矿用安全帽，以进行对应的报警操作。

但是，深度较深的矿井中应用的矿用网络的可靠性较低，有线连接经常出现损坏，无线通信也因为各种屏蔽装置而中断传输的信号，导致井下经常中断与井外的通信，控制器不能对安全帽所处状态及时做出决策，从而延误或停止对安全帽的报警信息传输，导致该安全帽无法稳定保障煤矿工人的安全。

针对上述技术问题，本申请实施例提供一种矿用安全帽，旨在解决稳定保障煤矿工人的安全的问题。本申请的技术构思是：在安全帽内置有防震空间，在防震空间内置有控制单元和与其连接的传感数据处理单元，传感数据处理单元通过分析传感器采集的数据获取煤矿工人所处的环境信息后，一方面在环境异常时控制报警装置进行报警，另一方面将该信息反馈至控制单元，以使控制单元控制安全帽上的显示防护装置对该信息进行实时显示，以使煤矿工人及时发现危险，保障煤矿工人的安全。

图1为本申请一实施例提供的矿用安全帽的应用场景图，如图1所示，矿井包括井上地面10和矿井内壁11，矿井内有煤矿工人30在进行井下作业，煤矿工人30的头上带有矿用安全帽31。当煤矿工人30需要与井上的控制器20进行信息交互时，可通过连接于控制器20的矿用网线21和矿用无线信息传输装置22进行对应的信息传输。其中，控制器20与矿用网线21电连接，矿用网线21与矿用无线信息传输装置22电连接，矿用网线21用于有线信息传输，矿用无线信息传输装置22用于无线信息交互。

当煤矿工人30处于矿井内进行作业时，佩戴于煤矿工人30头上的矿用安全帽31可通过内置的传感器采集环境信息，矿用安全帽31内的处理器将上述环境信息进行处理，以获得煤矿工人30所处的环境状态。当处理器监测到环境状态存在异常时，将生成报警信息，并按照报警信息进行对应的报警操作，以警示煤矿工人30，使其及时采取对应的防护措施。

在矿用安全帽31在进行信息采集和处理的过程中，该矿用安全帽31 可将采集的数据和处理数据按照预设时间间隔向矿用无线信息传输装置 22进行无线信息传输，该矿用无线信息传输装置22将获得数据通过矿用网线21传输至控制器20，以进行信息的同步与监测，不仅可以令控制器 20实时获取井下各处的环境状态，还能监测煤炭工人30在获取到矿用安全帽31产生的报警信息后逃离危险环境的情况。

当矿用网线21和/或矿用无线信息传输装置22出现中断或者延迟时，矿用安全帽31不会受到上述网络异常的影响，使得煤矿工人30孤立无援，而是仍能获取其周围的环境信息，并判断该信息对应的环境状态，并在环境异常时进行对应的报警，以持续且稳定地保障煤矿工人30的安全。

图2为本申请一实施例提供的矿用安全帽的安装示意图，如图2所示，矿用安全帽31包括外壳40、内帽41、帽带43、帽带卡扣44、传感器310、传感数据处理单元311、控制单元312、报警装置313和显示防护装置314，其中，内帽41置于外壳40内部，其边缘与外壳40内侧连接，外壳40和内帽41之间的空间为防震空间42。

在矿用安全帽31的防震空间42内，置有传感数据处理单元311和控制单元312，在上述两单元周围的空间内填充有防震材料。其中，传感数据处理单元311与控制单元312电连接，控制单元312控制传感数据处理单元311获取并处理传感器310采集的传感数据，传感数据处理单元311 将采集的数据和处理的结果发送至控制单元312，以使其将数据发送至显示防护装置314以进行显示。在一实施例中，填充于防震空间42中的防震材料包括可发性聚苯乙烯。矿用安全帽31一方面可通过防震空间42内部填充的防震材料和外壳40、内帽41减轻外界物体对煤矿工人30的头部的撞击强度，为煤矿工人30的头部提供保护，另一方面还为传感数据处理单元311和控制单元312提供放置空间，不仅降低了上述两种单元的损坏率，还保障了煤矿工人30佩戴矿用安全帽31的舒适度。

在矿用安全帽31的外壳40的外侧，固定至少一个传感器310，各传感器310分别与传感数据处理单元311电连接，以使传感数据处理单元311 获取传感器310采集的信息，并对该信息进行分析和处理，以获得环境状态。更具体地，安装于矿用安全帽31外侧的传感器310的种类为至少一个，包括但不限于：温度传感器、湿度传感器、压力传感器、磁场传感器、粉尘传感器。矿用安全帽31上安装的各种类的传感器310的个数也是至少一个，有助于该类型传感器从多角度采集对应的传感信息。多数量、多种类的传感器有助于矿用安全帽31更全面地采集环境信息，以使传感数据处理单元311从多角度监测煤矿工人所处环境的状态。

报警装置313固定于该矿用安全帽31的外壳40的外侧，与传感数据处理单元311电连接，以在传感数据处理单元311发送报警信息时执行对应地报警操作。更具体地，报警装置313包括下列至少一种：视觉报警器、听觉报警器、触觉报警器和嗅觉报警器。其中，视觉报警器通过产生醒目的光信号以进行报警，听觉报警器通过产生尖锐的声音以进行报警，触觉报警器通过产生震动的方式以进行报警，嗅觉报警器通过散发易于发觉的气味以进行报警。

显示防护装置314置于矿用安全帽31的前侧，与外壳40连接。更具体地，显示防护装置314置于矿用安全帽31的外壳40帽檐的下侧。当煤矿工人30正确佩戴矿用安全帽31时，该显示防护装置314的内侧与煤矿工人30的面部相对。显示防护装置314的透光率大于预设透光阈值，该预设透光阈值为煤矿工人30可通过显示防护装置314清晰观测到前方的矿井环境时的透明度。显示防护装置314的硬度大于预设硬度阈值，该预设硬度阈值为该装置的表面所受到的压强大于预设压强阈值时不会碎裂时的硬度。

显示防护装置314不仅可实现防护功能，还可实现显示功能。该显示防护装置314与控制单元312电连接，用于显示控制单元312传输的数据。其中，显示防护装置314传输的数据与传感器310获取的数据相对应。例如：矿用安全帽31上安装有温度传感器，该显示防护装置314在煤矿工人30可清晰观察的视野区域内显示控制单元312传输的温度信息：“温度：20”，以使煤矿工人30可实时获取其所处环境的温度信息。

在上述技术方案中，矿用安全帽通过外壳、内帽和防震材料组成了防震空间，来降低安全帽外壳传递到煤矿工人头部的震动，以保护煤矿工人的安全，其次，通过置于防震空间内的控制单元和传感数据处理单元，对置于外壳上的传感器采集的信息进行处理，以实时监测煤矿工人所处环境的情况，通过显示防护装置进行对应数据信息的显示，并在环境异常时利用报警装置进行报警，不仅让用户通过可观察的数据获取环境信息，以在不断变化的数据中推测或直接获得环境异常的结果，还能通过报警装置获得更直观地环境异常预警信息，以使煤矿工人及时规避危险，保护其安全。

图3为本申请另一实施例提供的矿用安全帽的电路结构示意图，如图 3所示，矿用安全帽电路结构示意图包括传感器单元310、传感数据处理单元311、控制单元312、报警装置313和显示防护装置314。其中，传感器单元310包括温度传感器315、湿度传感器316、压力传感器317、磁场传感器318和粉尘传感器319，控制单元312包括处理单元320和存储单元321。

传感器单元310的输出端与传感数据处理单元311的输入端电连接，传感数据处理单元311的第二信令交互端口与处理单元320的第一信令交互端口电连接，处理单元320的第一数据交互端口与存储单元321的第二数据交互端口电连接，处理单元320的输出端与显示防护装置314的输入端电连接，传感数据处理单元311的输出端与报警装置313的输入端电连接。

当矿用安全帽电路运行的过程中，控制单元312中处理单元320生成传感信息监测指令，并将该指令通过第一信令交互端口传输至传感数据处理单元311的第二信令交互端口，以控制传感数据处理单元311开始处理获取的传感数据。传感器单元310中各类型传感器采集对应的传感信息，并将该信息以传感数据的方式通过传感器单元310的输出端传输至传感数据处理单元311的输入端，传感数据处理单元311在获取到传感数据后，将各类型的传感数据与对应的传感数据阈值进行比较，获得比较结果。传感数据处理单元311根据上述处理结果判断矿用安全帽31所处的环境是否异常。当判断结果为异常状态时，生成异常报警指令，并将该指令通过输出端发送至报警装置313的输入端，报警装置313根据获得的异常报警指令进行对应地报警操作。

其中，传感器单元310中温度传感器315用于获取矿用安全帽31所处环境的温度数据，更具体地，温度传感器315中包含有热敏电阻，该电阻跟随空气温度变化阻值，从而影响传感器中的电信号，变化的电信号可以通过变换得到温度数据，当温度数据处于预设温度范围内时，确定该温度适宜煤矿工人作业，否则，该温度易造成煤矿环境恶化或影响煤矿工人身体健康。

传感器单元310中的湿度传感器316用于获取矿用安全帽31所处环境的湿度数据，更具体地，湿度传感器316中包含有湿敏电容，该电容具有感湿特性，其具有的电介质的介电常数随相对湿度变化，从而影响电路中的电信号，变化的电信号可以通过变换得到湿度数据，当湿度数据处于预设湿度范围内时，确定该湿度适宜煤矿工人作业，否则，该湿度易造成煤矿爆炸或者水源泄漏，对煤矿工人造成身体损害。

传感器单元310中的压力传感器317用于获取矿用安全帽31所受到的压力数据，即其他物体触碰矿用安全帽31时产生的压力数据，更具体地，压力传感器317中包含有压敏电阻，其阻值跟随受到的压力进行对应地调整，从而影响电路中的电信号，变化的电信号可用过变换得到压力数据，当压力数据大于预设压力阈值时，确定该压力不会危害煤矿工人的安全，否则，确定存在煤矿工人的头部损伤的风险。

传感器单元310中的磁场传感器318用于获取矿用安全帽31所处环境中磁场的方向，更具体地，磁场传感器318可根据其所处的、持续变化的方向和磁场方向调整电信号，以根据变换电信号强度确定磁场方向；传感器单元310中的粉尘传感器319用于获取矿用安全帽31所处环境的粉尘浓度，更具体地，粉尘传感器319根据粉尘所携带的电荷量调整电路中的电信号，并根据该电信号获得粉尘浓度，当粉尘浓度大于预设粉尘浓度阈值时，确定存在粉尘爆炸的危险，否则，确定该浓度不影响煤矿工人的安全。

传感数据处理单元311根据上述传感数据和比较结果生成控制数据显示指令，并将该指令通过第二信令交互端口传输至处理单元320的第一信令交互端口。处理单元320从该指令中获取传感数据和比较数据，通过第一数据交互端口将上述两种数据发送至存储单元321的第二数据交互端口，以对该数据进行对应地储存。处理单元320还根据上述指令生成显示指令，并将该显示指令通过其输出端传输至显示防护装置314的输入端。显示防护装置314从接收的显示指令中获取待显示的数据，并将该数据在显示区域内进行对应地显示。在一实施例中，显示防护装置314按照预设播放时间间隔对该数据进行显示。

在上述技术方案中，矿用安全帽在电路结构中添加了一个传感数据处理单元，该单元对传感器单元获得的多样化环境信息进行处理，以获得全面的矿井环境，使得矿用安全帽在不降低控制单元处理效率的基础上，不仅能实时获得并显示环境信息，还能在环境异常时进行报警，实现了单独的矿用安全帽对煤矿工人安全的保障。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求书来限制。

Claims (9)

1.一种矿用安全帽，其特征在于，包括外壳、内帽、至少一个传感器和传感数据处理单元；

所述内帽置于所述外壳内部，其边缘与所述外壳内侧连接，所述传感数据处理单元置于所述外壳与所述内帽间的防震空间内，所述传感器固定于所述外壳的外侧，所述传感数据处理单元与所述传感器电连接；

所述矿用安全帽还包括控制单元，所述控制单元置于所述防震空间内，所述控制单元和所述传感数据处理单元电连接。

2.根据权利要求1所述的矿用安全帽，其特征在于，所述传感数据处理单元包括输入端，所述传感器包括输出端，所述传感数据处理单元的输入端与各所述传感器的输出端电连接。

3.根据权利要求1所述的矿用安全帽，其特征在于，所述控制单元包括存储单元和处理单元，所述存储单元与所述处理单元电连接。

4.根据权利要求3所述的矿用安全帽，其特征在于，所述处理单元包括第一数据交互端口和第一信令交互端口，所述存储单元包括第二数据交互端口，所述传感数据处理单元包括第二信令交互端口；所述第一信令交互端口与所述第二信令交互端口电连接，所述第一数据交互端口与所述第二数据交互端口电连接。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的矿用安全帽，其特征在于，所述矿用安全帽还包括显示防护装置，所述显示防护装置置于所述矿用安全帽的前侧，与所述外壳连接。

6.根据权利要求5所述的矿用安全帽，其特征在于，所述显示防护装置的透光率大于预设透光阈值，所述显示防护装置的硬度大于预设硬度阈值。

7.根据权利要求6所述的矿用安全帽，其特征在于，所述显示防护装置与控制单元电连接，其中，所述显示防护装置包括输入端，所述控制单元包括输出端，所述显示防护装置的输入端与所述控制单元的输出端电连接。

8.根据权利要求1所述的矿用安全帽，其特征在于，所述矿用安全帽还包括报警装置，所述报警装置固定于所述外壳的外侧，所述报警装置与所述传感数据处理单元电连接，其中，所述报警装置包括输入端，所述传感数据处理单元包括输出端，所述报警装置的输入端与所述传感数据处理单元的输出端电连接。

9.根据权利要求1所述的矿用安全帽，其特征在于，所述防震空间内还填充有防震材料。

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