DE19518362A1 - Measuring unit for non-contact linear measuring of wood pieces esp. tree trunks - Google Patents

Measuring unit for non-contact linear measuring of wood pieces esp. tree trunks

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DE19518362A1 DE1995118362 DE19518362A DE19518362A1 DE 19518362 A1 DE19518362 A1 DE 19518362A1 DE 1995118362 DE1995118362 DE 1995118362 DE 19518362 A DE19518362 A DE 19518362A DE 19518362 A1 DE19518362 A1 DE 19518362A1
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Abstract

The beam (A) from te transmitter unit (12) impinges on the wood parts, and the receiver unit (14) receives a beam (B) reflected from the wood parts. An evaluation unit (16) determines the Doppler frequency, based on the transmitted and received beam frequencies. The respective speed is determined from the Doppler frequency and by continuous integration, computes the speed over the time of the respective length progress, or computes the respective total length of the wood part.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zur berührungslosen Längenmessung von Holzteilen, insbesondere Baumstämmen. Die Längenvermessung von Baumstäm­ men wird benötigt, um im Sägewerk ein exaktes Zuschneiden von Baumstämmen zu ermöglichen. Darüberhinaus kann in Verbindung mit den Querschnittswerten des Baumstamms das Holzvolumen be­ rechnet werden.The present invention relates to a device and a Process for non-contact length measurement of wooden parts, especially tree trunks. The length measurement of tree trunks is required to ensure that the sawmill is precisely cut to size To allow tree trunks. It can also be connected with the cross-sectional values of the tree trunk the wood volume be counted.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe beziehungsweise das technische Problem zugrunde, eine Einrichtung zur berüh­ rungslosen Längenmessung von Holzteilen, insbesondere Baum­ stämmen anzugeben, die einen einfachen und zuverlässigen Auf­ bau aufweist, eine exakte Längenmessung ermöglicht und ma­ schinenunabhängig eingesetzt werden kann. Darüberhinaus liegt der Erfindung das technische Problem zugrunde, ein Verfahren zur berührungslosen Längenmessung von Holzteilen, insbesonde­ re Baumstämmen, anzugeben, das eine äußerst exakte Längenver­ messung und einen maschinenunabhängigen Einsatz gewährlei­ stet.The object of the present invention is respectively the technical problem underlying a device to touch smooth length measurement of wooden parts, especially tree stems to indicate a simple and reliable on construction, enables exact length measurement and ma can be used independently of the machine. Beyond that The invention is based on the technical problem, a method for non-contact length measurement of wooden parts, especially re tree trunks, to indicate that an extremely exact Ver measurement and guarantee a machine-independent use continuous

Die erfindungsgemäße Einrichtung der eingangs genannten Art ist durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegen­ stand der abhängigen Ansprüche. Das erfindungsgemäße Verfah­ ren ist durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 9 gege­ ben. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. The inventive device of the type mentioned is given by the features of independent claim 1. Advantageous refinements and developments are counter the dependent claims. The inventive method ren is countered by the features of independent claim 9 ben. Advantageous refinements and developments of the Procedures are the subject of the dependent claims.  

Die erfindungsgemäße Einrichtung ist demgemäß gekennzeichnet mit einer Strahlen vorgebbarer Wellenlänge zumindest kompon­ entenweise in Richtung der in einer Bewegungsrichtung (B) be­ wegten Holzteile aussendenden Sendeeinheit, einer die von den Holzteilen reflektierten Strahlen empfangenden Empfangsein­ heit und einer Auswerteeinheit, die aufgrund der ausgesandten und empfangenen Strahlfrequenzen die Dopplerfrequenz ermit­ telt, aus der Dopplerfrequenz die jeweilige Geschwindigkeit ermittelt und durch kontinuierliche Integration der Geschwin­ digkeit über der Zeit den jeweiligen Längenfortschritt bezie­ hungsweise die jeweilige Gesamtlänge des Holzteils berechnet.The device according to the invention is accordingly characterized with a beam of a predeterminable wavelength at least compon duck-wise in the direction of movement in one direction (B) sent wooden parts sending unit, one of the Wooden parts reflecting reception receiving rays unit and an evaluation unit that is emitted on the basis of the and received beam frequencies the Doppler frequency the respective speed from the Doppler frequency determined and by continuously integrating the speed relative to time the respective length progress approximately calculated the total length of the wooden part.

Erfindungsgemäß ist erkannt worden, daß für den Einsatz eines Systems zur maschinenunabhängigen Längenmessung in der Holz­ verarbeitung eine Einrichtung verwendet werden kann, die in der Lage ist, aufgrund des Doppler-Effektes aus dem Doppler­ signal über die Geschwindigkeit die Länge des in einer Bewe­ gungsrichtung bewegten Holzteils zu bestimmen.According to the invention it has been recognized that for the use of a Systems for machine-independent length measurement in wood processing facility that can be used in is able due to the Doppler effect from the Doppler signal about the speed the length of a movement direction of moving wood.

Der Doppler-Effekt besagt, daß sich ein Unterschied in der Frequenz der ausgesandten Welle zu der reflektierten empfan­ genen Welle einstellt, wenn eine Relativbewegung zwischen Sendeeinheit und Abtasteinheit (Holzteil) stattfindet. Bewegt sich das abzutastende Holzteil mit konstanter Geschwindigkeit v auf den relativ zum Medium der Wellenausbreitung in Ruhe befindlichen Wellenerreger (Sendeeinheit) zu oder von ihm weg, so gilt f = f0 (1+v/c) bei Annäherung und f = f0 (1-v/c) beim Entfernen. f ist die Frequenz der reflektierten empfan­ genen Wellen, f0 ist die Frequenz, mit der die Wellen von der Sendeeinheit abgestrahlt werden, c die Wellengeschwindigkeit. Mittels oben angegebener Formeln kann somit die Geschwindig­ keit bei bekannter Frequenz der abgestrahlten und empfangenen Wellen ermittelt werden.The Doppler effect states that there is a difference in the Frequency of the emitted wave to the reflected received gene shaft if there is a relative movement between Sending unit and scanning unit (wooden part) takes place. Emotional the wooden part to be scanned at a constant speed v on the at rest relative to the medium of wave propagation located wave exciter (transmitter unit) to or from it away, then f = f0 (1 + v / c) for approximation and f = f0 (1-v / c) when removing. f is the frequency of the reflected received waves, f0 is the frequency with which the waves from the Transmitting unit are emitted, c the wave speed. Using the formulas given above, the speed can be speed at known frequency of the emitted and received Waves are determined.

Dabei kann ein nicht konstanter Geschwindigkeitsverlauf durch Inkrementieren abgebildet werden. Durch kontinuierliche Inte­ gration der Geschwindigkeit über der Zeit - gegebenenfalls inkremental - erhält man den Längenfortschritt und am Ende die Gesamtlänge des Holzes.This can lead to a non-constant speed curve Incrementing. Through continuous inte  speed over time - if necessary incremental - you get the length progress and at the end the total length of the wood.

Eine bevorzugte Einrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß die Sendeeinrichtung Lichtstrahlen, insbesondere Laserstrah­ len, aussendet.A preferred device is characterized in that the transmitting device light beams, in particular laser beams len, sends out.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung, die auf bewährte Bau­ teilkomponenten zurückgreifen kann, zeichnet sich dadurch aus, daß die Sendeeinrichtung elektromagnetische Wellen, ins­ besondere im Frequenzbereich von 506 MHz (Megahertz) bis 100 GHz (Gigahertz) (Radarwellen) aussendet.Another preferred embodiment based on proven construction is able to fall back on partial components from that the transmission device electromagnetic waves, ins especially in the frequency range from 506 MHz (megahertz) to 100 GHz (gigahertz) (radar waves).

Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante können auch Ultra­ schallwellen zum Einsatz kommen.According to a further embodiment variant, Ultra sound waves are used.

Um eine einfache optische Kontrolle zu ermöglichen und gleichzeitig eine Dokumentation anzufertigen, ist nach einem besonders vorteilhaften Merkmal der Erfindung eine Anzeige­ einheit vorhanden und eine Druckereinheit angeschlossen, die die gemessenen Längen anzeigt beziehungsweise ausdruckt. Ins­ besondere bei Einsatz von Radarstrahlen läßt sich mit einfa­ chen technischen Möglichkeiten die Längenmessung dadurch um­ setzen, daß eine gemeinsame Antenneneinheit für die abzusen­ denden und zu empfangenden Strahlen (Wellen) vorhanden ist.To enable simple visual control and To produce documentation at the same time is after one a particularly advantageous feature of the invention an advertisement unit available and a printer unit connected, the displays or prints the measured lengths. Ins especially when using radar beams can be easily Chen technical possibilities to measure the length put that a common antenna unit for the scythe end and to be received rays (waves) is present.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur berührungslosen Längenmes­ sung von Holzteilen, insbesondere Baumstämmen, zeichnet sich dadurch aus, daß von einer Sendeeinheit Strahlen vorgebbarer Länge zumindest komponentenmäßig in Richtung der in einer Be­ wegungsrichtung bewegten Holzteile ausgesandt werden, die von den Holzteilen reflektierten Strahlen von einer Empfangsein­ heit empfangen werden und aufgrund der ausgesandten und emp­ fangenen Strahlfrequenzen mittels einer Auswerteeinheit kon­ tinuierlich die Dopplerfrequenz ermittelt wird, aus der Dopp­ lerfrequenz die jeweilige Geschwindigkeit ermittelt wird und durch kontinuierliche Integration der Geschwindigkeit über der Zeit der jeweilige Längenfortschritt beziehungsweise die jeweilige Gesamtlänge des Holzteils berechnet wird.The inventive method for non-contact length measurement solution of wooden parts, especially tree trunks characterized in that rays can be predetermined by a transmitter unit Length at least in terms of components in the direction of that in a loading Moving wooden parts are sent out by rays of wood reflected from a reception be received and based on the emitted and emp captured beam frequencies by means of an evaluation unit con the Doppler frequency is determined from the Dopp  frequency, the respective speed is determined and through continuous integration of speed over the time the respective length advance or the total length of the wooden part is calculated.

Weitere Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung ergeben sich durch die in den Ansprüchen ferner aufgeführten Merkmale sowie durch die nachstehend angegebenen Ausführungsbeispiele. Die Merkmale der Ansprüche können in beliebiger Weise mitein­ ander kombiniert werden, insoweit sie sich nicht offensicht­ lich gegenseitig ausschließen.Further embodiments and advantages of the invention result themselves by the features listed in the claims and by the exemplary embodiments specified below. The features of the claims can be in any way be combined as far as they are not obvious mutually exclusive.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWING

Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen derselben werden im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und der Zeichnung zu entneh­ menden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden. Es zeigen:The invention and advantageous embodiments and Further developments of the same are described below using the in the examples shown described in more detail and explained. The to see the description and the drawing characteristics can be used individually or in several any combination can be applied according to the invention. It demonstrate:

Fig. 1 schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur berührungslosen Längenmessung und Fig. 1 is a schematic block diagram of an inventive device for non-contact length measurement and

Fig. 2 schematische Darstellung der Abstrahlcharakteristik der erfindungsgemäßen Einrichtung zur berührungslosen Längenmessung, gerichtet auf einen bewegten Baum­ stamm. Fig. 2 shows a schematic representation of the radiation characteristic of the inventive device for non-contact length measurement, directed towards a moving tree trunk.

WEGE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNGWAYS OF CARRYING OUT THE INVENTION

Gemäß Fig. 1 besitzt eine Einrichtung 10 zur berührungslosen Längenmessung von Holzteilen eine Antenneneinheit 20, die leitungsmäßig mit einer Weicheneinheit 22 gekoppelt ist. An die Weicheneinheit 22 ist eine Sendeeinheit 12 angeschlossen, die über die Weicheneinheit 22 und die Antenneneinheit 20 veranlaßt, daß Radarstrahlen auf einen in Fig. 1 nicht darge­ stellten bewegten Baumstamm abgestrahlt werden. Die Strahlen sind in Fig. 1 schematisch durch den Pfeil A dargestellt. Die abgestrahlten Radarwellen werden von dem Baumstamm reflek­ tiert und zu der Antenneneinheit 20 zurückgeworfen, die die empfangenen reflektierten Wellen über die Weicheneinheit 22 einer Empfangseinheit 14 zuführt. Die empfangenen Wellen sind in Fig. 1 schematisch durch den Pfeil B dargestellt.According to FIG. 1, a device 10 for contactless length measurement of wooden parts has an antenna unit 20 , which is coupled in terms of lines to a switch unit 22 . To the switch unit 22 , a transmission unit 12 is connected, which causes the switch unit 22 and the antenna unit 20 that radar beams are emitted onto a moving tree trunk, not shown in FIG. 1. The rays are represented schematically by the arrow A in FIG. 1. The radar waves emitted are reflected from the tree trunk and thrown back to the antenna unit 20 , which supplies the received reflected waves via the switch unit 22 to a receiving unit 14 . The waves received are shown schematically by arrow B in FIG. 1.

Die Empfangseinheit 14 und die Sendeeinheit 12 sind mit einer Auswerteeinheit 16 verbunden, die die Abstrahl- und Empfangs­ charakteristik auswertet.The receiving unit 14 and the transmitting unit 12 are connected to an evaluation unit 16 which evaluates the radiation and reception characteristic.

Die Auswerteeinheit 16 steuert wiederum eine Anzeigeeinheit 18 an, die die Ergebnisse der Auswerteeinheit 16 anzeigt. Darüberhinaus kann noch eine nicht dargestellte Druckerein­ heit angeschlossen sein, die die von der Auswerteeinheit 16 ermittelten Meßwerte dokumentiert.The evaluation unit 16 in turn controls a display unit 18 which displays the results of the evaluation unit 16 . In addition, a printer unit (not shown) can be connected, which documents the measured values determined by the evaluation unit 16 .

Die Messung der Länge erfolgt über die Auswertung des soge­ nannten Doppler-Effektes, d. h. des Frequenzunterschiedes zwi­ schen der abgestrahlten und empfangenen Welle, wodurch bei vorgegebener Wellengeschwindigkeit die Geschwindigkeit des bewegten Gegenstandes (Baumstammes) berechnet werden kann. Die Auswerteeinheit 16 nimmt die Integration der berechneten Geschwindigkeit vor, wobei die Integration kontinuierlich oder inkrementell über die Zeit durchgeführt werden kann. Dadurch erhält man den kontinuierlichen Längenfortschritt und am Ende die Gesamtlänge des Baumstammes.The length is measured by evaluating the so-called Doppler effect, ie the frequency difference between the radiated and received waves, which means that the speed of the moving object (tree trunk) can be calculated at a given wave speed. The evaluation unit 16 carries out the integration of the calculated speed, the integration being able to be carried out continuously or incrementally over time. This gives the continuous length progress and in the end the total length of the tree trunk.

Gemäß der schematischen Darstellung in Fig. 2 ist die Ein­ richtung 10 zum berührungslosen Längenmessen von Baumstämmen 40 oberhalb des Baumstamms 40 angeordnet und strahlt Radar­ wellen A in dem schematisch dargestellten Strahlbereich 24 auf den in Bewegungsrichtung 50 bewegten Baumstamm 40 ab, so daß zumindest eine Richtungskomponente der abgestrahlten Wel­ len in Richtung der Bewegungsrichtung 50 des angestrahlten Baumstamms 40 liegt. Je nachdem, ob sich der Baumstamm 40 in Fig. 2 nach rechts oder nach links bewegt, ist die Frequenz der reflektierten Wellen B kleiner beziehungsweise größer als die Frequenz der abgestrahlten Wellen A. Wie oben beschrie­ ben, wird aus dieser Differenz (Doppler-Effekt) die Geschwin­ digkeit und daraus die Länge des Baumstamms 40 ermittelt. Die Einrichtung kann auch seitlich zum Baumstamm angeordnet sein.According to the schematic representation in Fig. 2, a device 10 for contactless length measurement of tree trunks 40 is arranged above the tree trunk 40 and emits radar waves A in the schematically illustrated beam region 24 on the tree trunk 40 moving in the direction of movement 50 , so that at least one directional component the radiated Wel len lies in the direction of movement 50 of the illuminated tree trunk 40 . Depending on whether the tree trunk 40 moves to the right or to the left in FIG. 2, the frequency of the reflected waves B is less or greater than the frequency of the emitted waves A. As described above, this difference (Doppler effect ) the speed and from this the length of the tree trunk 40 is determined. The device can also be arranged laterally to the tree trunk.

Eine besonders kompakte, wenig störanfällige und maschinen­ unabhängige Einrichtung weist für die Auswerteeinheit, Sende­ einheit, Empfangseinheit oder Anzeigeeinheit mikroelektro­ nisch gesteuerte Bauelemente auf, die eine äußerst zuverläs­ sige und exakte Längenmessung ermöglichen.A particularly compact, less prone to failure and machines independent device assigns for the evaluation unit, transmission unit, receiver unit or display unit microelectro nically controlled components that are extremely reliable enable accurate and exact length measurement.

Claims (10)

1. Einrichtung (10) zur berührungslosen Längenmessung von Holzteilen, insbesondere Baumstämmen (40), mit
  • - einer Strahlen (A) vorgebbarer Wellenlänge zumindest komponentenweise in Richtung der in einer Bewegungsrich­ tung (50) bewegten Holzteile aussendenden Sendeeinheit (12),
  • - einer die von den Holzteilen reflektierten Strahlen (B) empfangenden Empfangseinheit (14) und
  • - einer Auswerteeinheit (16), die aufgrund der ausge­ sandten und empfangenen Strahlfrequenzen die Doppler­ frequenz ermittelt, aus der Dopplerfrequenz die jeweilige Geschwindigkeit ermittelt und durch kontinuierliche Integration der Geschwindigkeit über der Zeit den jewei­ ligen Längenfortschritt beziehungsweise die jeweilige Gesamtlänge des Holzteils berechnet.
1. Device ( 10 ) for contactless length measurement of wooden parts, in particular tree trunks ( 40 ) with
  • - A beam (A) of predeterminable wavelength at least component-wise in the direction of the in a direction of movement ( 50 ) moving wooden parts emitting transmission unit ( 12 ),
  • - A receiving unit ( 14 ) receiving the rays (B) reflected from the wooden parts
  • - An evaluation unit ( 16 ), which determines the Doppler frequency based on the transmitted and received beam frequencies, determines the respective speed from the Doppler frequency and calculates the respective length progress or the respective total length of the wooden part by continuously integrating the speed over time.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die Sendeeinrichtung Lichtstrahlen, insbesondere Laser­ strahlen, aussendet.
2. Device according to claim 1, characterized in that
  • - The transmission device emits light rays, in particular lasers.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die Sendeeinrichtung (12) elektromagnetische Wellen, insbesondere im Frequenzbereich von 500 MHz (Megahertz) bis 100 GHz (Gigahertz) (Radarstrahlen) aussendet.
3. Device according to claim 1, characterized in that
  • - The transmitting device ( 12 ) emits electromagnetic waves, in particular in the frequency range from 500 MHz (megahertz) to 100 GHz (gigahertz) (radar beams).
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die Sendeeinrichtung Ultraschallwellen aussendet.
4. Device according to claim 1, characterized in that
  • - The transmitter emits ultrasonic waves.
5. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - eine Anzeigeeinheit (18) zum Anzeigen des jeweiligen Längenfortschritts beziehungsweise der jeweiligen Gesamt­ länge vorhanden ist.
5. Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that
  • - A display unit ( 18 ) for displaying the respective length progress or the respective total length is available.
6. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - eine Druckereinheit zum Ausdrucken des jeweiligen Längenfortschritts beziehungsweise der jeweiligen Gesamt­ länge vorhanden ist.
6. Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that
  • - A printer unit for printing out the respective length progress or the respective total length is available.
7. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - eine Antenneneinheit (20) vorhanden ist, über die die Strahlen (A, B) ausgesandt und empfangen werden.
7. Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that
  • - An antenna unit ( 20 ) is present, via which the beams (A, B) are transmitted and received.
8. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die Sendeeinheit, Empfangseinheit und/oder Auswerte­ einheit als elektronisch gesteuertes Bauteil ausgebildet ist.
8. Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that
  • - The transmitting unit, receiving unit and / or evaluation unit is designed as an electronically controlled component.
9. Verfahren zum berührungslosen Längenmessen von Holz­ teilen, insbesondere Baumstämmen, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - von einer Sendeeinheit Strahlen vorgebbarer Wellenlänge zumindest komponentenmäßig in Richtung der in einer Bewe­ gungsrichtung bewegten Holzteile ausgesandt werden,
  • - die von den Holzteilen reflektierten Strahlen von einer Empfangseinheit empfangen werden und
  • - aufgrund der ausgesandten und empfangenen Strahlfre­ quenzen mittels einer Auswerteeinheit kontinuierlich die Dopplerfrequenz ermittelt wird, aus der Dopplerfrequenz die jeweilige Geschwindigkeit ermittelt wird und durch kontinuierliche Integration der Geschwindigkeit über der Zeit der jeweilige Längenfortschritt beziehungsweise die jeweilige Gesamtlänge des Holzteils berechnet wird.
9. A method for non-contact length measurement of wood parts, in particular tree trunks, characterized in that
  • - Beams of a predetermined wavelength are emitted at least in terms of components in the direction of the wooden parts moving in one direction of movement,
  • - The rays reflected by the wooden parts are received by a receiving unit and
  • - Based on the emitted and received beam frequencies, the Doppler frequency is continuously determined by means of an evaluation unit, the respective speed is determined from the Doppler frequency and the respective length progress or the respective total length of the wooden part is calculated by continuously integrating the speed over time.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - als Strahlen Lichtstrahlen, insbesondere Laserstrahlen, elektromagnetische Wellen (Radarwellen) oder Ultraschall­ wellen eingesetzt werden.
10. The method according to claim 8, characterized in that
  • - As rays of light, especially laser beams, electromagnetic waves (radar waves) or ultrasound waves are used.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000063641A1 (en) * 1999-04-20 2000-10-26 National Research Council Of Canada Laser-ultrasonic measurement of wall thickness
EP1189019A1 (en) * 2000-09-01 2002-03-20 Zehnder Verkaufs- und Verwaltungs AG Detection of workpieces in production lines

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