CN218240395U - 一种无线供电旋转座、激光雷达及机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例涉及激光雷达技术领域，公开了一种无线供电旋转座、激光雷达及机器人，旋转座包括底座、驱动组件、第一印刷电路板和第二印刷电路板，驱动组件设置在底座的空腔中，第一印刷电路板设置在驱动组件的转动部上，第一印刷电路板的第一面上设置有第一线圈及第一通讯器件，第二印刷电路板设置在底座上，第二印刷电路板上设置有第二线圈及第二通讯器件，第一通讯器件配置为发送第一线圈的电压信号，第二印刷电路板根据电压信号调整第二线圈的电压，以使第一线圈的电压恒定在预设范围内，确保第一印刷电路板上各模块的电压一致性，该无线供电旋转座应用于激光雷达中时，能够提高两块电路板之间无线用电的效率，降低整机功耗，减少功耗。

Description

一种无线供电旋转座、激光雷达及机器人

技术领域

本实用新型实施例涉及激光雷达技术领域，特别涉及一种无线供电旋转座、激光雷达及机器人。

背景技术

目前，现有的扫地机或服务机器人，主要使用电机带动皮带拉动测距模块做机械旋转使用，而测距模块与电机模块通常为两个可拆卸的部分，电机模块与电源模块靠近地面设置在一块电路板上，测距模块则远离地面设置在另一块电路板上，两块电路板之间通过无线连接的方式实现供电。

在实现本实用新型实施例过程中，发明人发现以上相关技术中至少存在如下问题：目前无线供电的过程中，供电电压通常都是固定的，然而不同的激光雷达的测距模块的功耗一致性和供电侧的功耗的一致性不同，供电侧的电路板要给另一块电路板供电时，功耗需要一定预留，这会造成浪费，同时导致整机功耗过大。

实用新型内容

本申请实施例提供了一种无线供电旋转座、激光雷达及机器人。

本实用新型实施例的目的是通过如下技术方案实现的：

为解决上述技术问题，第一方面，本实用新型实施例中提供了一种无线供电旋转座，应用于激光雷达，所述无线供电旋转座包括：底座，所述底座设置有空腔；驱动组件，设置在所述底座的空腔中；第一印刷电路板，设置在所述驱动组件的转动部上，所述第一印刷电路板的第一面上设置有第一线圈及第一通讯器件，所述第一通讯器件配置为发送所述第一线圈的电压信号；第二印刷电路板，设置在所述底座上，所述第二印刷电路板的第一面上设置有第二线圈及第二通讯器件，所述第二印刷电路板的第一面与所述第一印刷电路板的第一面相对设置，所述第二印刷电路板配置为根据所述第二通讯器件接收到的所述电压信号调整所述第二线圈的电压，以使所述第一线圈的电压恒定在预设范围内。

在一些实施例中，所述第一印刷电路板还包括采样电路，所述采样电路的输入端与所述第一线圈连接且配置为获取所述电压信号。

在一些实施例中，所述第一印刷电路板还包括第一微型控制器，所述第一微型控制器中的模数转换器与所述采样电路的输出端连接，所述第一微型控制器的通信端与所述第一通讯器件连接且配置为控制所述第一通讯器件发送所述电压信号。

在一些实施例中，所述采样电路包括：第一电阻，所述第一电阻的第一端为所述采样电路的输入端且与所述第一线圈连接，所述第一电阻的第二端为所述采样电路的输出端且与所述第一微型控制器连接；第二电阻，所述第二电阻的第一端与所述第一电阻的第二端连接，所述第二电阻的第二端接地；第一电容，所述第一电容的第一端与所述第一电阻的第一端连接，所述第一电容的第二端接地。

在一些实施例中，所述第二印刷电路板还包括供电电路和供电电源，所述供电电路的输入端与所述供电电源连接，所述供电电路的输出端与所述第二线圈连接，所述供电电路配置为根据所述电压信号调整所述第二线圈的电压。

在一些实施例中，所述第二印刷电路板还包括第二微型控制器，所述第二微型控制器与所述第二通讯器件连接且配置为根据所述电压信号控制所述供电电路调整所述第二线圈的电压。

在一些实施例中，所述供电电路至少包括功率开关，所述功率开关的控制端为所述供电电路的控制端，所述第二微型控制器配置为通过调整输出至所述功率开关的脉冲宽度调制信号的频率和占空比以调整所述第二线圈的电压。

在一些实施例中，所述第二印刷电路板还包括整形电路，所述整形电路的输入端与所述第二微型控制器的输出端连接，所述整形电路的输出端与所述功率开关的控制端连接。

为解决上述技术问题，第二方面，本实用新型实施例中提供了一种激光雷达，包括：如第一方面所述的无线供电旋转座；激光测距模块，设置在所述第一印刷电路板的第二面上且与所述第一线圈连接。

为解决上述技术问题，第三方面，本实用新型实施例提供了一种机器人，包括：如第二方面所述的激光雷达。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：区别于现有技术的情况，本实用新型实施例中提供了一种无线供电旋转座、激光雷达及机器人，该无线供电旋转座包括底座、驱动组件、第一印刷电路板和第二印刷电路板，驱动组件设置在底座的空腔中，第一印刷电路板设置在所述驱动组件的转动部上，且第一印刷电路板的第一面上设置有第一线圈及第一通讯器件，第二印刷电路板设置在底座上，且第二印刷电路板与所述第一线圈相对设置的第一面上设置有第二线圈及第二通讯器件，第一通讯器件配置为发送第一线圈的电压信号，第二印刷电路板配置为根据第二通讯器件接收到的电压信号调整第二线圈的电压，以使第一线圈的电压恒定在预设范围内，从而确保第一印刷电路板上各模块的电压一致性，该无线供电旋转座应用于激光雷达中时，能够提高两块电路板之间无线用电的效率，降低整机功耗，减少功耗。

附图说明

一个或多个实施例中通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件/模块表示为类似的元件/模块，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本实用新型实施例一提供的一种无线供电旋转座的结构框图；

图2是本实用新型实施例一提供的一种激光雷达的结构示意图；

图3是本实用新型实施例一提供的另一种无线供电旋转座的结构框图；

图4是本实用新型实施例一提供的一种采样电路的电路结构示意图；

图5是本实用新型实施例一提供的一种供电电路及整形电路的电路结构示意图；

图6是本实用新型实施例二提供的一种激光雷达的结构框图；

图7是本实用新型实施例三提供的一种机器人的结构框图。

附图说明：1、无线供电旋转座；PCB1、第一印刷电路板；PCB2、第二印刷电路板；11、底座；12、驱动组件；111、空腔；121、转动部；110、第一线圈；120、第一通讯器件；130、采样电路；210、第二线圈；220、第二通讯器件；230、供电电路；240、供电电源；250、整形电路；

R1、第一电阻；R2、第二电阻；C1、第一电容；Q1、功率开关；L0、线圈；C2/C3/C4/C5/C6/C7/C8/C9/C10、电容；R3/R4/R5、电阻；D1/D2/D3、稳压管；10、激光雷达；2、激光测距模块；100、机器人。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对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。

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，如果不冲突，本实用新型实施例中的各个特征可以相互结合，均在本申请的保护范围之内。另外，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，但是在某些情况下，可以不同于装置中的模块划分。此外，本文所采用的“第一”、“第二”等字样并不对数据和执行次序进行限定，仅是对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。需要说明的是，当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件，或者其间可以存在一个或多个居中的元件。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不适用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

为了解决当前激光雷达中，无线供电系统整体效率不高，功耗浪费较大的问题，本实用新型实施例提供了一种无线供电旋转座、激光雷达及机器人，通过在分别设置有发送和接收线圈的两块印刷电路板上设置可通信连接的一组通讯器件，实现电压信号的数据传输及调节，从而提高系统的效率，降低整机的功耗，减少设备的发热，提高产品的寿命。

具体地，下面结合附图，对本实用新型实施例作进一步阐述。

实施例一

本实用新型实施例提供了一种无线供电旋转座，请参见图1和图2，其中，图1示出了本实用新型实施例提供的一种无线供电旋转座的电路结构框图，图2示出了本实用新型实施例提供的一种激光雷达的结构图，所述无线供电旋转座1包括底座11、驱动组件12、第一印刷电路板PCB1和第二印刷电路板PCB2。

所述底座11设置有空腔111，所述驱动组件12设置在所述底座11的空腔111中，所述驱动组件12还包括转动部121，所述转动部121能够带动所述第一印刷电路板PCB1上的线圈旋转，从而实现无线供电。

所述第一印刷电路板PCB1设置在所述驱动组件12的转动部121上，所述第一印刷电路板PCB1的第一面S11上设置有第一线圈110及第一通讯器件120，所述第一通讯器件120配置为发送所述第一线圈110的电压信号。

所述第二印刷电路板PCB2设置在所述底座11上，所述第二印刷电路板PCB2的第一面S21上设置有第二线圈210及第二通讯器件220，所述第二印刷电路板PCB2的第一面S21与所述第一印刷电路板PCB1的第一面S11相对设置，所述第二印刷电路板PCB2配置为根据所述第二通讯器件220接收到的所述电压信号调整所述第二线圈210的电压，以使所述第一线圈110的电压恒定在预设范围内。其中，所述的预设范围可根据所述第一印刷电路板PCB1上各模块或单元的实际用电情况，选用的电子元器件的稳定性等进行设置，当所述第一线圈110的电压能够恒定在所述预设范围内时，所述第一印刷电路板PCB1上的各用电模块或单元的电压可保持一致性，从而能够避免功耗的浪费，延长电子元器件的寿命，提高系统的稳定性。

其中，所述第一线圈110和所述第二线圈210可以是分别印制在所述第一印刷电路板PCB1和所述第二印刷电路板PCB2上，也可以分别是安装在所述第一印刷电路板PCB1和所述第二印刷电路板PCB2上，具体地，所述第一线圈110在所述第一印刷电路板PCB1上的设置方式和所述第二线圈210在所述第二印刷电路板PCB2上的设置方式可根据实际需要进行选择。

所述第一通讯器件120和所述第二通讯器件220是一组能够实现通信连接的通讯器件，其通信连接方式可以是红外、蓝牙等。且有，所述第一通讯器件120配置为发送端，所述第二通讯器件220配置为接收端，例如，所述第一通讯器件120选择为红外发射器时，所述第二通讯器件220对应选择为红外接收器。具体地，可根据实际传输的数据需求选择相应的通讯器件。

本实用新型实施例提供的无线供电旋转座在工作时，所述第二印刷电路板PCB2通过所述第二线圈210将电能传递至所述第一印刷电路板PCB1的第一线圈110，所述第一线圈110将所述电能传输至所述第一印刷电路板PCB1中的用电模块或单元，同时，所述第一线圈110的电压信号通过所述第一通讯器件120下发至所述第二通讯器件220，所述第二印刷电路板PCB2再根据所述电压信号调整所述第二线圈210的电压，从而使得两块电路板的电压能够恒定在一定范围内，确保第一印刷电路板PCB1上各器件/模块/单元的电压一致性，能够避免功耗长期预留带来的浪费，有效提高无线供电的效率，降低整机的发热。

在一些实施例中，请参见图3，其示出了本实用新型实施例提供的另一种无线供电旋转座的电路结构框图，所述第一印刷电路板PCB1还包括采样电路130，所述采样电路130的输入端与所述第一线圈110连接且配置为获取所述电压信号。在本实用新型实施例中，具体可通过所述采样电路130采集所述第一线圈110的电压信号。

在一些实施例中，请继续参见图3，所述第一印刷电路板PCB1还包括第一微型控制器MCU1，所述第一微型控制器MCU1中的模数转换器(Analog to Digital Converter，ADC)与所述采样电路130的输出端连接，所述第一微型控制器MCU1的通信端与所述第一通讯器件120连接且配置为控制所述第一通讯器件120发送所述电压信号。在本实用新型实施例中，所述第一微型控制器MCU1通过模数转换器将采集到的模拟信号转换为数字信号后，将电压信号打包后通过所述第一通讯器件120发送所述电压信号。

在一些实施例中，请参见图4，其示出了本实用新型实施例提供的一种采样电路的电路结构，所述采样电路130包括：第一电阻R1、第二电阻R2和第一电容C1。所述第一电阻R1的第一端为所述采样电路130的输入端VIN且与所述第一线圈110连接，所述第一电阻R1的第二端为所述采样电路130的输出端且与所述第一微型控制器MCU1连接，具体地，所述第一电阻R1的第二端ADC_IN与所述第一微型控制器MCU1中的所述模数转换器ADC，具体为所述第一微型控制器MCU1模数转换端口连接。所述第二电阻R2的第一端与所述第一电阻R1的第二端连接，所述第二电阻R2的第二端接地。所述第一电容C1的第一端与所述第一电阻R1的第一端连接，所述第一电容C1的第二端接地。在本实用新型实施例中，所述采样电路130通过输入端VIN采集所述第一线圈110的电压，通过所述第一电容C1滤波并通过所述第一电阻R1和所述第二电阻R2分压后，将电压信号输出至所述第一微型控制器MCU1的模数转换端口ADC_IN，从而将模拟电压信号转换为数字电压信号。

在一些实施例中，请继续参见图3，所述第二印刷电路板PCB2还包括供电电路230和供电电源240，所述供电电路230的输入端与所述供电电源240连接，所述供电电路230的输出端与所述第二线圈210连接，所述供电电路230配置为根据所述电压信号调整所述第二线圈210的电压。在本实用新型实施例中，所述供电电源240可以是电池或电池组，或者其他提供电源的装置或电力来源，所述第二印刷电路板PCB2中通过所述供电电路230为所述第二印刷电路板PCB2上的各用电模块(如电机模块等)或单元供电。其中，所述供电电路230连接至所述第二线圈210为所述第二线圈210供电时，可通过所述第二线圈210为所述第一印刷电路板PCB1上的各用电模块(如测距模块等)或单元供电。

在一些实施例中，请继续参见图3，所述第二印刷电路板PCB2还包括第二微型控制器MCU2，所述第二微型控制器MCU2与所述第二通讯器件220连接且配置为根据所述电压信号控制所述供电电路230调整所述第二线圈210的电压。在本实用新型实施例中，所述第二微型控制器MCU2能够根据所述第二通讯器件220获取到的所述第一线圈110的电压信息，更新所述第二线圈210的功耗，从而使得连接至所述第一线圈110用电模块或单元，如测距模块的电压恒定，使得系统整体的功耗达到最优化，从而降低整机功耗。

在一些实施例中，请继续参见图3，所述供电电路230至少包括功率开关Q1，所述功率开关Q1的控制端为所述供电电路230的控制端，所述第二微型控制器MCU2配置为通过调整输出至所述功率开关Q1的脉冲宽度调制信号的频率和占空比以调整所述第二线圈210的电压。在本实用新型实施例中，所述第二微型控制器MCU2更新所述第二线圈210的功耗的方式具体为通过调整输出至所述功率开关Q1的脉冲宽度调制信号(Pulse WidthModulation，PWM)的频率和占空比实现的。

在一些实施例中，请继续参见图3，所述第二印刷电路板PCB2还包括整形电路250，所述整形电路250的输入端与所述第二微型控制器MCU2的输出端连接，所述整形电路250的输出端与所述功率开关Q1的控制端连接。在本实用新型实施例中，所述第二控制器MCU2输出的脉冲宽度调制信号还需要通过所述整形电路250调整后输出。

在一些实施例中，请参见图5，其示出了本实用新型实施例提供的一种供电电路及整形电路的电路结构，其中，线圈L0即为所述第二线圈210；且有，如图5所示，电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电阻R3、稳压管D1构成所述供电电路230；电容C9、电容C10、电阻R4、电阻R5、稳压管D2、稳压管D3构成所述整形电路250。其中，并联设置的电容C2、电容C3、电容C4、电容C5用于将供电电源240输出的电压滤波后输出，可通过调整并联的电容数量来调整总容量；并联设置的电阻R3和电容C6用于将滤波后的供电电压二次滤波后输出，从而提供电压至后级电路；稳压管D1用于保护所述功率开关Q1；并联设置的电容C7和电容C8用于将二次滤波后供电电压三次滤波后输出，从而提供电压至后级电路。所述第二控制器MCU2输出的脉冲宽度调制信号则通过电容C9、电阻R4、稳压管D2、稳压管D3整形，并通过电容C10和电阻R5滤波后输出至功率开关Q1。在其他的一些实施例中，构成所述供电电路230和所述整形电路250的电子器件的数量、类型及连接方式，以及所述功率开关Q1的类型等，可根据实际需要进行设置，不需要拘泥于本实用新型实施例的限定。

实施例二

本实用新型实施例提供了一种激光雷达，请一并参见图2和图6，其中，图6示出了本实用新型实施例提供的一种激光雷达的结构框图，所述激光雷达10包括无线供电旋转座1和激光测距模块2。

所述无线供电旋转座1为实施例一所述的无线供电旋转座1，具体请参见实施例一及附图1至附图5所示，此处不再详述。

所述激光测距模块2设置在所述无线供电旋转座1中的第一印刷电路板PCB1的第二面S12上且与所述第一线圈110连接，所述激光测距模块2为所述激光雷达10的核心，能够通过发射的激光检测周围环境中障碍物的距离数据，所述激光测距模块2可以是旋转式激光测距模块，或者三角式测距模块，或者飞行时间测距模块等，具体可根据实际需要进行选择。采用实施例一所示的无线供电旋转座1为所述激光测距模块2供电时，能够使得所述激光测距模块2的电压保持恒定，从而减低整机功耗和发热。

在一些实施例中，请继续参见图2，所述激光雷达10还可以通过所述驱动组件12及所述转动部121带动所述第一印刷电路板PCB1及设置在第一印刷电路板PCB1上的激光测距模块2机械旋转，从而实现不同方位的激光测距。且有，所述驱动组件12可与所述第二印刷电路板PCB2上的供电电路230连接，从而获取电能。

实施例三

本实用新型实施例提供了一种机器人，请参见图7，其示出了本实用新型实施例提供的一种机器人的结构框图，所述机器人100包括如实施例二所述的激光雷达10。

所述激光雷达10为实施例二所述的激光雷达10，具体请参见实施例一、实施例二及附图1至附图6所示，此处不再详述。

所述机器人100可以是扫地机器人、服务机器人等，具体可根据实际应用场景选择装载有所述激光雷达10的机器人。

本实用新型实施例中提供了一种无线供电旋转座、激光雷达及机器人，该无线供电旋转座包括底座、驱动组件、第一印刷电路板和第二印刷电路板，驱动组件设置在底座的空腔中，第一印刷电路板设置在所述驱动组件的转动部上，且第一印刷电路板的第一面上设置有第一线圈及第一通讯器件，第二印刷电路板设置在底座上，且第二印刷电路板与所述第一线圈相对设置的第一面上设置有第二线圈及第二通讯器件，第一通讯器件配置为发送第一线圈的电压信号，第二印刷电路板配置为根据第二通讯器件接收到的电压信号调整第二线圈的电压，以使第一线圈的电压恒定在预设范围内，从而确保第一印刷电路板上各模块的电压一致性，该无线供电旋转座应用于激光雷达中时，能够提高两块电路板之间无线用电的效率，降低整机功耗，减少功耗。

需要说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以任意顺序实现，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其他变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种无线供电旋转座，其特征在于，应用于激光雷达，所述无线供电旋转座包括：

底座，所述底座设置有空腔；

驱动组件，设置在所述底座的空腔中；

第一印刷电路板，设置在所述驱动组件的转动部上，所述第一印刷电路板的第一面上设置有第一线圈及第一通讯器件，所述第一通讯器件配置为发送所述第一线圈的电压信号；

第二印刷电路板，设置在所述底座上，所述第二印刷电路板的第一面上设置有第二线圈及第二通讯器件，所述第二印刷电路板的第一面与所述第一印刷电路板的第一面相对设置，所述第二印刷电路板配置为根据所述第二通讯器件接收到的所述电压信号调整所述第二线圈的电压，以使所述第一线圈的电压恒定在预设范围内。

2.根据权利要求1所述的无线供电旋转座，其特征在于，

所述第一印刷电路板还包括采样电路，所述采样电路的输入端与所述第一线圈连接且配置为获取所述电压信号。

3.根据权利要求2所述的无线供电旋转座，其特征在于，

所述第一印刷电路板还包括第一微型控制器，所述第一微型控制器中的模数转换器与所述采样电路的输出端连接，

所述第一微型控制器的通信端与所述第一通讯器件连接且配置为控制所述第一通讯器件发送所述电压信号。

4.根据权利要求3所述的无线供电旋转座，其特征在于，所述采样电路包括：

第一电阻，所述第一电阻的第一端为所述采样电路的输入端且与所述第一线圈连接，所述第一电阻的第二端为所述采样电路的输出端且与所述第一微型控制器连接；

第二电阻，所述第二电阻的第一端与所述第一电阻的第二端连接，所述第二电阻的第二端接地；

第一电容，所述第一电容的第一端与所述第一电阻的第一端连接，所述第一电容的第二端接地。

5.根据权利要求1-4任一项所述的无线供电旋转座，其特征在于，

所述第二印刷电路板还包括供电电路和供电电源，所述供电电路的输入端与所述供电电源连接，所述供电电路的输出端与所述第二线圈连接，所述供电电路配置为根据所述电压信号调整所述第二线圈的电压。

6.根据权利要求5所述的无线供电旋转座，其特征在于，

所述第二印刷电路板还包括第二微型控制器，所述第二微型控制器与所述第二通讯器件连接且配置为根据所述电压信号控制所述供电电路调整所述第二线圈的电压。

7.根据权利要求6所述的无线供电旋转座，其特征在于，

所述供电电路至少包括功率开关，所述功率开关的控制端为所述供电电路的控制端，所述第二微型控制器配置为通过调整输出至所述功率开关的脉冲宽度调制信号的频率和占空比以调整所述第二线圈的电压。

8.根据权利要求7所述的无线供电旋转座，其特征在于，

所述第二印刷电路板还包括整形电路，所述整形电路的输入端与所述第二微型控制器的输出端连接，所述整形电路的输出端与所述功率开关的控制端连接。

9.一种激光雷达，其特征在于，包括：

如权利要求1-8任一项所述的无线供电旋转座；

激光测距模块，设置在所述第一印刷电路板的第二面上且与所述第一线圈连接。

10.一种机器人，其特征在于，包括：

如权利要求9所述的激光雷达。

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