DE8307146U1 - Measuring device - Google Patents
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- DE8307146U1 DE8307146U1 DE19838307146 DE8307146U DE8307146U1 DE 8307146 U1 DE8307146 U1 DE 8307146U1 DE 19838307146 DE19838307146 DE 19838307146 DE 8307146 U DE8307146 U DE 8307146U DE 8307146 U1 DE8307146 U1 DE 8307146U1
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Description
mm 1 mm mm 1 mm
DR. JOHANNES HEIDENHAIN GMBH · 4· Mär2 1S83 DR. JOHANNES HEIDENHAIN GMBH · 4 · Mar2 1S83
MeßeinrichtungMeasuring device
Die Erfindung betrifft eine Meßeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a measuring device according to the preamble of claim 1.
Bei einer derartigen Meßeinrichtung können die an den Referenzmarken erzeugten elektrischen Steuerimpulse auf verschiedene Weise verwertet werden, z.B. zum Reproduzieren der Nullposition im Zähler, zum Anfahren einer bestimmten Position zu Beginn der Messung und zur Kontrolle von Störimpulsen sowie zur Beaufschlagung einer nachgeschalteten Steuereinrichtung.With such a measuring device, the electrical control pulses generated at the reference marks can can be used in various ways, e.g. to reproduce the zero position in the counter, for moving to a certain position at the beginning of the measurement and for checking interference pulses as well as to act on a downstream control device.
Aus der DE-PS 24 16 212 ist eine inkrementale Längen- oder Winkelmeßeinrichtung bekannt, bei der auf einem Maßstab neben der inkrementalen Teilung Referenzmarken auf einer gesonderten Spur vorgesehen sind. Die Absolutwerte dieser Referenzmarken bestimmen sich aus den unterschiedlichen Abstän- -From DE-PS 24 16 212 is an incremental one Length or angle measuring device known, in which on a scale in addition to the incremental division Reference marks are provided on a separate track. The absolute values of these reference marks are determined by the different distances -
den zwischen den einzelnen Referenzmarken; diese Abstände zwischen den Referenzmarken werden durch Abtastung der inkrementalen Teilung ermittelt. Zur Erkennung der absoluten Position einer Referenzmarke müssen daher immer zwei Referenzmarken abgetastet werden. Dieses Verfahren ist umständlich und zeitraubend, wenn beispielsweise zwei derartige Referenzmarken weit auseinander liegen. Zudem können bei einer fehlerhaften Zählung der Inkremente zwischen zwei Referenzmarken falsche Abstände und damit falsche Absolutwerte für die Referenzmarken ermittelt werden.between the individual reference marks; these distances between the reference marks are given by Scanning of the incremental division determined. To recognize the absolute position of a reference mark therefore always two reference marks have to be scanned. This procedure is cumbersome and time-consuming if, for example, two such reference marks are far apart. In addition, incorrect counting of the increments between two reference marks can result in incorrect Distances and thus incorrect absolute values for the reference marks are determined.
In der DE-PS 29 52 106 ist eine inkrementale Längen- oder Winkelmeßeinrichtung beschrieben, bei der auf einem Maßstab neben der Teilung Referenzmarken mit jeweils unterschiedlichen Strichgruppenverteilungen vorgesehen sind. Die einzelnen Referenzmarken werden von Abtastfeldern in einer Ab- |In DE-PS 29 52 106 an incremental length or angle measuring device is described in the reference marks on a scale next to the division, each with different line group distributions are provided. The individual reference marks are represented by scanning fields in a down |
tasteinheit abgetastet, wobei jedes Abtastfeld einer Referenzmarke eindeutig zugeordnet ist, indem es die gleiche Strichgruppenverteilung aufweist. Diese Anordnung ist relativ aufwendig, da die Strichgruppenverteilungen der einzelnen Referenzmarken sich möglichst stark voneinander unterscheiden müssen, um eine eindeutige Identifizierung der einzelnen Referenzmarken zu ermöglichen. Die Abtasteinheit muß dabei für jede Referenzmarke ein identisches Abtastfeld aufweisen. scanning unit scanned, each scanning field being uniquely assigned to a reference mark by it has the same line group distribution. This arrangement is relatively expensive because the line group distributions of the individual reference marks differ as much as possible from one another must distinguish in order to enable a clear identification of the individual reference marks. The scanning unit must have an identical scanning field for each reference mark.
Der DE-OS 30 39 483 entnimmt man eine inkrementale Längen- oder Winkelmeßeinrichtung, bei der aufDE-OS 30 39 483 shows an incremental length or angle measuring device in which on
einem Maßstab neben einer Teilungsspur parallel zueinander eine Referenzmarkenspur und eine Codemarkenspur angeordnet sind. Zur Abtastung der Refe-a scale next to a graduation track parallel to each other a reference mark track and a code mark track are arranged. For scanning the reference
renzmarken und der jeweils zugehörigen Codemarken sind aber gesonderte Abtastfelder auf einer Abtastplatte in einer Abtasteinheit erforderlich, wobei jeder Codemarke ein eigenes Abtastfeld zugeordnet ist.However, reference marks and the associated code marks are separate scanning fields on a scanning plate required in a scanning unit, each code mark being assigned its own scanning field.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Meßeinrichtung der oben genannten Gattung anzugeben, bei der die Abtastung der Referenzmarken und der jeweils zugehörigen Codemarken wesentlich vereinfacht werden kann.The invention is based on the object of specifying a measuring device of the above-mentioned type, in which the scanning of the reference marks and the respectively associated code marks is significantly simplified can be.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved by the characterizing features of claim 1.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß zur Abtastung der Referenzmarken und der jeweils zugehörigen Codemarken nur ein Abtastfeld auf der Abtastplatte der Abtasteinheit erforderlich ist, da die Referenzmarken und die Codemarken zumindest in Meßrichtung die gleiche Struktur aufweisen. Durch diese strukturmäßige Übereinstimmung der Codemarken mit den Referenzmarken wird die Herstellung des Maßstabes sowie der Abtastplatte wesentlich vereinfacht, so daß sich eine preisgünstigere Meßeinrichtung ergibt.The advantages achieved by the invention are in particular that for scanning the reference marks and the associated code marks only one scanning field on the scanning plate of the scanning unit is necessary because the reference marks and the code marks are the same, at least in the measuring direction Have structure. This structural correspondence between the code marks and the reference marks the production of the scale and the scanning plate is significantly simplified, so that a cheaper measuring device results.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung entnimmt man den UnteranSprüchen.Advantageous further developments of the invention can be found in the subclaims.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawing.
f Es zeigenf show it
Figur 1 schematisch eine inkrementale Längenmeßeinrichtung, Figure 1 schematically an incremental length measuring device,
! Figur 2 einen Maßstab und eine Abtast-! Figure 2 a scale and a scanning
, platte der Längenmeßeinrichtung,, plate of the length measuring device,
, Figur 3 ein Signaldiagramm von Re-, Figure 3 is a signal diagram of Re-
j ferenz- und Codesignalen undj reference and code signals and
( 10 Figur 4 einen Ausschnitt des Maßstabs(10 Figure 4 shows a section of the scale
nach Figur 2.according to Figure 2.
In Figur 1 ist schematisch eine lichtelektrische inkrementale Längenmeßeinrichtung gezeigt, dieIn Figure 1, a photoelectric incremental length measuring device is shown schematically, the
aus einem Maßstab M und aus einer Abtasteinheit A besteht, die jeweils in nicht dargestellter Weise mit zu messenden Objekten einer Bearbeitungsmaschine verbunden sind. Auf dem Maßstab M ist eine I inkrementale Teilung T in Form eines Strichgittersconsists of a scale M and a scanning unit A, each in a manner not shown are connected to objects to be measured on a processing machine. On the M scale there is an I. incremental graduation T in the form of a line grid
(Figur 2) aufgebracht, die im Auflicht photoelektrisch berührungsfrei von der Abtasteinheit A abgetastet wird. Entlang der Teilung T ist auf dem(Figure 2) applied, which photoelectrically in incident light is scanned by the scanning unit A without contact. Along the division T is on the
Maßstab M eine Reihe von Referenzmarken RScale M a series of reference marks R
(n=1,2, 3, ...) vorgesehen, die jeweils identische Strichgruppen mit einer bestimmten Strichverteilung aufweisen. Die durch die Abtastung der Teilung T erzeugten periodischen Abtastsignale S1, S-, die in der Abtasteinheit A verstärkt, und in Rechtecksignaie S..', S3 1 umgeformt werden, steuern einen elektronischen Zähler Z, der die Meßwerte in digitaler Form anzeigt. Die um ein(n = 1, 2, 3, ...) are provided, each of which has identical groups of lines with a specific line distribution. The periodic scanning signals S 1 , S- generated by scanning the graduation T, which are amplified in the scanning unit A and converted into rectangular signals S .. ', S 3 1 , control an electronic counter Z, which displays the measured values in digital form . The around a
;■ Viertel der Gitterkonstanten (Teilungsperiode) der; ■ Quarter of the lattice constant (grating period) of the
% Teilung T zueinander phasenverschobenen Rechteck- % Division T mutually phase-shifted rectangular
« ■ * «III«■ *« III
Signale S1 1, S3 1 dienen der Diskriminierung der Abtastrichtung. Das an den Referenzmarken R erzeugte Referenzsignal RS wird in der Abtastein- » heit A verstärkt, in ein Rechtecksignal RSn 1 umgeformt und ebenfalls dem Zähler Z zugeleitet.Signals S 1 1 , S 3 1 are used to discriminate the scanning direction. The reference signal RS generated at the reference marks R is amplified in the scanning unit A, converted into a square-wave signal RS n 1 and also fed to the counter Z.
Mit den gewonnenen Referenzsignalen RSn können verschiedene Funktionen ausgelöst werden. Durch Auswertung der Referenzsignale RSn wird beispielsweise aus einer inkrementalen Meßeinrichtung eine quasi absolute Meßeinrichtung, wenn jeder Referenzmarke R eine Zahl zugeordnet wird, die deren absolute Position, bezogen auf einen unveränderlichen Nullpunkt, darstellt. Ferner kann eine bestimmte Referenzmarke R dazu dienen, den Zähler Z beim Auftreten des aus der bestimmten Referenzmarke R gewonnenen Referenzsignals RSfl auf den Wert "Null" zu setzen. Diese Funktionen -sind aber nur ausführbar, wenn die ausgewählte Referenz- \ marke R eindeutig identifiziert werden kann.Various functions can be triggered with the reference signals RS n obtained. By evaluating the reference signals RS n , for example, an incremental measuring device becomes a quasi-absolute measuring device if each reference mark R is assigned a number which represents its absolute position in relation to an invariable zero point. Furthermore, a specific reference mark R can serve to set the counter Z to the value “zero” when the reference signal RS fl obtained from the specific reference mark R occurs. But these functions -are only be used if the selected reference \ brand R can be clearly identified.
Zur Identifizierung ist jeder einzelnen Referenzmarke R seriell wenigstens eine Codemarke C (n, m= 1, 2, 3, ...) zugeordnet, wobei die Codemarke C wenigstens in Meßrichtung X strukturnm For identification, each individual reference mark R is serially at least one code mark C (n, m = 1, 2, 3, ...), where the code mark C at least in measuring direction X strukturnm
mäßig mit der Referenzmarke R übereinstimmt.moderately coincides with the reference mark R.
Gemäß Figur 2 sind die Codemarken C zwischen den einzelnen identischen Referenzmarken R seriell ! zu den Referenzmarken R auf dem Maßstab M ange- jAccording to Figure 2, the code marks C between the individual identical reference marks R are serial ! to the reference marks R on the scale M indicated
ordnet. Aus der Reihe von Referenzmarken Rn ist >arranges. From the series of reference marks R n is>
nur eine Referenzmarke R dargestellt, der dieonly one reference mark R shown, which the
Codemarken C1-C4 zugeordnet sind. Zur Unterscheidung der Codemarken Cnl - Cfl4 von der Re- I ; Code marks C 1 -C 4 are assigned. To distinguish the code marks C nl - C fl4 from the Re- I ;
ferenzraarke R ist die Breite a der Coderaarken ηferenzraarke R is the width a of the code waves η
senkrecht zur Meßrichtung X kleiner alsperpendicular to the measuring direction X less than
b
ist a = b/2.b
is a = b / 2.
die Breite b der Referenzmarke R ; gemäß Figur 2the width b of the reference mark R; according to Figure 2
Zur Abtastung des Maßstabs M ist in der Abtasteinheit Α eine Abtastplatte AP nach Figur 2 vorgesehen, die zur Abtastung der Teilung T zwei um ein Viertel der Gitterkonstanten der Teilung T zueinander versetzte Abtastfelder AT.., AT3 aufweist, die mit der Teilung T identisch sind; den Abtastfeldern AT., AT„ sind nicht gezeigte Photoelemente zur Erzeugung der Abtastsignale S-, S2 zugeordnet. Zur Abtastung der Referenzmarke R und der Codemarken C 1 - C . ist auf der Abtastplatte AP ein Abtastfeld AR vorgesehen, dem ein nicht dargestelltes Photoelement zur Erzeugung des Referenzsignals RS und von Codesignalen CS .. - CS . zugeordnet ist; das Abtastfeld AR stimmt mit der Referenzmarke RFor scanning the scale M in the scanning unit Α a scanning AP that for scanning the graduation T two to one quarter of the lattice constants of the pitch T staggered scanning fields AT is provided in FIG 2, .., having AT 3, which are identical with the division T are; the scanning fields AT., AT “are assigned photo elements (not shown) for generating the scanning signals S-, S 2 . For scanning the reference mark R and the code marks C 1 -C. a scanning field AR is provided on the scanning plate AP, to which a photo element (not shown) for generating the reference signal RS and code signals CS .. - CS. assigned; the scanning field AR coincides with the reference mark R.
überein.match.
Die bei der Abtastung des Maßstabs M gemäß Figur von links nach rechts erzeugten Codesignale CS > CS . ergeben die Binärkoitibination "1010" zur eindeutigen Identifizierung der zugehörigen Referenzmarke R (Figur 3). Da die Breite b der Referenzmarke R doppelt so groß wie die Breite a der Codemarken C1-C4 ist, können die Codesignale CS- CS . eindeutig vom Referenzsignal RS aufgrund der unterschiedlichen Signalhöhen unterschieden werden; das Verhältnis zwischen den Breiten a und b kann beliebig gewählt werden. Die Codesignale CS 1 - CS 4 werden einer Auswerteeinrichtung im Zähler Z zugeleitet.The code signals CS> CS generated when the scale M is scanned from left to right according to the figure . result in the binary combination "1010" for unambiguous identification of the associated reference mark R (FIG. 3). Since the width b of the reference mark R is twice as large as the width a of the code marks C 1 -C 4 , the code signals CS-CS. be clearly distinguished from the reference signal RS due to the different signal levels; the ratio between the widths a and b can be chosen arbitrarily. The code signals CS 1 - CS 4 are fed to an evaluation device in the Z counter.
Wenn die Abtasteinheit A den Maßstab M in positiver S Meßrichtung X von links nach rechts abtastet, soIf the scanning unit A scans the scale M in the positive S measuring direction X from left to right, so
folgen auf die Referenzmarke R die nächsten Code— 3 ηthe reference mark R is followed by the next code— 3 η
marken C1 und darauf die zugehörige Referenzmarke R+1 etc. (in der Figur 2 nicht dargestellt) . Um bei dieser Abtastrichtung die erstemarks C 1 and then the associated reference mark R +1 etc. (not shown in FIG. 2). To get the first in this scanning direction
Codemarke C , ., ,, erkennen zu können, sollte η + ι, ιCode mark C,., ,, to be able to recognize should η + ι, ι
diese Codemarke C+1 . beispielsweise den Binärwert "1" besitzen. Ganz allgemein können die Codemarken C Anfangs- und Endinformationen aufweisen. Mit der Anfangsinformation kann die Auswerteeinrichtung im Zähler Z darauf vorbereitet werden, daß im Anschluß an die Anfangsinformation eine Codeinformation ausgelesen wird. Die Endinformation dient zur Sicherstellung, daß die gesamte Codeinformation ausgelesen wurde; dadurch kann eine eventuelle Umkehrung der Meßrichtung X mitten in der Abtastung der Codeinformation erkannt werden.this code mark C +1 . for example have the binary value "1". In general, the code marks C can have start and end information. With the initial information, the evaluation device in the counter Z can be prepared for code information to be read out following the initial information. The end information serves to ensure that the entire code information has been read out; in this way, a possible reversal of the measuring direction X in the middle of the scanning of the code information can be recognized.
2020th
Bei der Bewegung der Abtasteinheit A in positiver Meßrichtung X von links nach rechts erfolgt die Abtastung der Codeinformation der Codemarken C vor der Abtastung der zugehörigen Referenzmarke Rn.When the scanning unit A moves in the positive measuring direction X from left to right, the code information of the code marks C is scanned before the associated reference mark R n is scanned.
Bei der Abtastbewegung in negativer Meßrichtung -X von rechts nach links wird durch die richtungsabhängige Auswertung der Codeinformationen erkannt,When scanning in the negative measuring direction -X from right to left, the direction-dependent Evaluation of the code information recognized,
daß nach den Codemarken C . „ ^ die Referenz-that after the code marks C. "^ The reference
n + 1, mn + 1, m
3030th
marke R folgen muß.mark R must follow.
Die Codemarken C und die zugehörige Referenzmarke R können lückenlos aufeinander folgen oderThe code marks C and the associated reference mark R can or can follow one another without gaps
^B ^ ft ^^ B ^ ft ^
M einen bestimmten Abstand untereinander aufweisen. M have a certain distance from one another.
I Die lückenlose Anordnung empfiehlt sich, wenn zwiJ I The gapless arrangement is recommended if between J
> sehen den einzelnen Referenzmarken R nur wenig> see the individual reference marks R only a little
h η h η
I Raum vorhanden ist. Zweckmäßig werden die Code-I have space. The code
fc 5 marken C und die ReferenzmarJcen R als ganzzah-fc 5 brands C and the reference brands R as whole-number
f liger Teil und/oder als ganzzahliges Vielfache der f liger part and / or as integral multiples of the
Teilungsperiode der Inkrementalteilung T auf demGraduation period of the incremental graduation T on the
*: Maßstab M aufgebracht, so daß die Abtastung dsr* : Scale M applied so that the scanning dsr
4 Codemarken C und der Referenzmarken R im4 code marks C and the reference marks R im
I 10 Takt der Abtastung der Inkrementalteilung T er-I 10 cycle of the sampling of the incremental graduation T
|- folgt.| - follows.
I Nach Figur 4 sind auf einem vergrößerten AusI according to Figure 4 are on an enlarged scale
schnitt des Maßstabs M gemäß Figur 2 eine Re-15 ferenzmarke R sowie die zugehörigen Codemarken C'nl - C'n4 und die erste Codemarke C'n + .. der in positiver Meßrichtung X folgenden nichtcut of the scale M according to FIG. 2 a reference mark R as well as the associated code marks C ' nl - C' n4 and the first code mark C ' n + .. not the one following in the positive measuring direction X.
j gezeigten Referenzmarke Rn+1 seriell angeordnet.'j reference mark R n + 1 shown in series. '
Die Codemarken C Λ - C' . und C Λ . sindThe code marks C Λ - C ' . and C Λ . are
ni n4 η + 1, 1ni n4 η + 1, 1
20 völlig identisch mit der Referenzmarke R und wer-20 completely identical to the reference mark R and are
den vom Abtastfeld AR der Abtastplatte AP gemäß Figur 2 abgetastet.the scanned by the scanning field AR of the scanning plate AP according to FIG.
Zur Unterscheidung der Referenzmarke R von den 25 zugehörigen Codenarken C'nl - C'n4 unterscheidetTo distinguish the reference mark R from the 25 associated code marks C ' nl - C' n4
sich der Abstand r zwischen der Referenzmarke Rthe distance r between the reference mark R
und der nächstliegenden Codemarke C . vom Abstand c zwischen den einzelnen benachbarten Code-, marken C'nl - C'n4< Zur Unterscheidung der Re-and the nearest code mark C. of the distance c between the individual neighboring code, marks C ' nl - C' n4 < To differentiate the re-
i 30 ferenzmarke RR von der in positiver Meßrichtung Xi 30 reference mark R R from that in the positive measuring direction X
folgenden, nicht zugehörigen Codemarke C + 1 following, non-associated code mark C + 1
ist der gegenseitige Abstand u vorgesehen. Die erzeugten Codesignale CS' - CS' , ergeben die Binärkombination "1101".the mutual distance u is provided. The code signals CS '- CS' generated result in the Binary combination "1101".
ι Iι I
I II I
1 I1 I.
I ■I ■
> IMi u ■·■■ j> IMi u ■ · ■■ j
* I · t · · p,' < I t ι ι · t* I t p, ' <I t ι ι t
Zur Unterscheidung können anstelle der Abstände c,
r, u auch die entsprechenden Abstände c1, r'F u1
zwischen den Schwerpunkten (Mitten) der Referenzmarke R und den Codemarken C herangezogenTo distinguish, instead of the distances c,
r, u also the corresponding distances c 1 , r ' F u 1
between the centers of gravity (centers) of the reference mark R and the code marks C are used
werdsn. Die Referenzmarke R und die Codemarkenwill. The reference mark R and the code marks
C sowie die Abstände c, r, u, c1, r1, u1 in
Meßrichtung X können wiederum als ganzzahligeC and the distances c, r, u, c 1 , r 1 , u 1 in
Measurement direction X can in turn be an integer
Teile und/oder als ganzzahlige Vielfache der |Parts and / or as integer multiples of the |
Teilungsperiode der Inkrementalteiiung T auf dem iGraduation period of the incrementation T on the i
Maßstab M ausgebildet sein. |Scale M be formed. |
Die Auswertung der erzeugten Codesignale CSThe evaluation of the generated code signals CS
sowie der Abstände c, r, u, c', r1, u1 erfolgt |as well as the distances c, r, u, c ' , r 1 , u 1 takes place |
in der Auswerteeinrxchtung des Zählers Z. Diese Iin the evaluation device of the counter Z. This I
Auswerteeinrichtung kann eine Auswahleinrichtung % Evaluation device can be a selection device %
I enthalten, mit deren Hilfe bestimmte Referenz- 1I, with the help of which certain reference 1
I marken R aus der Reihe der Referenzmarken R 1I mark R from the series of reference marks R 1
ausgewählt und zur Wirkung gebracht werden können. 4 can be selected and brought into effect. 4th
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19838307146 DE8307146U1 (en) | 1983-03-12 | 1983-03-12 | Measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19838307146 DE8307146U1 (en) | 1983-03-12 | 1983-03-12 | Measuring device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE8307146U1 true DE8307146U1 (en) | 1985-10-17 |
Family
ID=6751001
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19838307146 Expired DE8307146U1 (en) | 1983-03-12 | 1983-03-12 | Measuring device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE8307146U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0239768A2 (en) * | 1986-04-04 | 1987-10-07 | Dr. Johannes Heidenhain GmbH | Measuring device |
-
1983
- 1983-03-12 DE DE19838307146 patent/DE8307146U1/en not_active Expired
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0239768A2 (en) * | 1986-04-04 | 1987-10-07 | Dr. Johannes Heidenhain GmbH | Measuring device |
EP0239768A3 (en) * | 1986-04-04 | 1989-07-19 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Measuring device measuring device |
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