JP2010509600A - 瓶或いは同様な容器を検査或いは監視する方法並びに瓶或いは同様な容器を検査する装置 - Google Patents

瓶或いは同様な容器を検査或いは監視する方法並びに瓶或いは同様な容器を検査する装置 Download PDF

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Abstract

【課題】
偶発的に存在する固体或いは異物に関して液体或いは液状充填材を充填された容器の確実な検査を高い出力により可能とする方法を提供すること。
【解決手段】
充填材を充填した瓶或いは同様な容器を検査する方法であって、容器が光電式或いは電磁式画像検出加工システム或いは分析システムにより液状充填材に偶発的に含有された固体或いは異物を監視されて、しかも、光電式或いは電磁式センサーシステムの画像形成に基づいて監視されている。

Description

この発明は、特許請求項1の上位概念による方法並びに瓶或いは同様な容器を検査する装置に、特に請求項22或いは32の上位概念による完全瓶検査器或いは完全容器検査器に関する。検査装置は請求項36の対象である。
米国特許第4136930号明細書 国際出願公開第01/44791号明細書 欧州特許出願公開第1493690号明細書 米国特許第5492216号明細書 米国特許出願公開第2005/263443号明細書
この発明の課題は、偶発的に存在する固体或いは異物に関して液体或いは液状充填材を充填された容器(完全瓶或いは完全容器)の確実な検査を高い出力により(時間単位ごとの検査された容器)可能とする方法を提供することである。
この課題を解決するために、この方法は特許請求項1に一致して形成されている。検査装置は特許請求項20或いは30の対象である。
この発明では、容器の検査は画像検出や画像評価或いは画像分析によって行われ、しかも容器の基準位置或いは基準配向にける各容器により基準画像が発生され、次にこの基準画像が少なくとも一つの別の画像、即ち空間内の基準配向と相違する位置或いは配向における同じ容器から発生された比較画像或いは監視画像と比較され、加工された或いは比較された画像(基準画像と各容器からの少なくとも一つの別の画像)において或いはこの画像から推論された画像においてその際に模写された容器領域の画像平面が等しいか、或いは実質的に等しいかの態様で行われる。最も簡単な場合には、それぞれに同じ画像平面の維持の下の画像検出の際には、空間内の相違する容器配向は、例えば該当容器がその基準配向から軸線を中心に旋回されることによって達成され、その軸線は基準画像を発生させる光電式センサーの光軸線に対して平行或いは実質的に平行であり並びに少なくとも一つの監視画像を発生させる光電式センサーの光軸線に対して平行或いは実質的に平行である。
それぞれの容器の光電式センサーにより検出された画像範囲及び/又は画像加工の際に使用された画像領域は特に等しいか、或いは実際的に等しいので、基準画像や少なくとも一つの監視画像の評価の際に例えば容器壁における気泡及び/又は混入物、鋳造継目、刻み目、引っ掻き傷などのようなそれぞれの容器自体の欠陥箇所が監視のために目立たない画像構成部材として除去されるか、或いは画像の評価の際に考慮されずにそのままである。
この発明の再現態様が従属請求項の対象である。
概略的表示で検査装置を平面図で示す。 瓶と一緒に図1の検査装置の輸送要素或いは輸送システムのキャリッジの個々の表示で示す。 瓶或いは同様な透明材料から製造された容器を検出するこの発明による方法のことを特徴とする方法工程を示す。
次に、この発明は、図に基づいて実施例に詳細に説明される。
図では、1は透明な材料、例えばガラス、或いは透明合成樹脂、例えばPETから製造され且つ透明充填材(例えばビール、瓶入りのミネラルウオーター或いはミネラルウオーター、ワインなど)により充填されている瓶2を検査する検査装置(完全瓶検査器)である。瓶2の検査或いは点検は偶発的に充填品に存在する固体或いは異物に関して行われ、しかも光電式センサーの使用の下で適切に画像検出して画像加工するシステムによる画像検出兼画像加工或いは分析によって光学的に行われる。
検査すべき瓶2は検査装置1に直立に立つ、即ち瓶軸線により縦方向に配向されて輸送ベルト3により形成された外部輸送体によって供給される。この場合に、検査すべき瓶2が一部材スクリュウ4と流入スター5により形成された瓶入口6を介して検査装置1の輸送システム7に到達し、その輸送システムにより瓶2がこの装置の検査区間に移動される。検査後に瓶2が瓶出口8を形成する輸送スター9を介して輸送ベルト3に移送されて、その輸送ベルトには瓶2が直立に立ち放出される。異物の検出の際に確認されたそのような瓶2が輸送ベルト3にて適切な形式に加速される。
輸送システム7は図示されてた実施態様では、水平で平面図で楕円なガイド10から成り、均一間隔にガイド10に沿って輸送方向Aに移動可能な複数のキャリッジ11が設けられている。各キャリッジ11が閉鎖蓋13により閉鎖された瓶口2.1の領域にそれぞれの一個の瓶2をつかみ或いは捕えるグリッパ12を有するので、瓶入口6にてグリッパ12により捕えた各瓶がこのグリッパにて輸送システム7により吊り下げて検査区間に沿って移動される。各グリッパ12が例えば瓶2の受取りや降ろし用の適切な制御曲線(カム)によって一工程で上下動でき、この上下動が図2において二重矢印Bにより示されていて、同時に水平軸線21.1を中心に旋回でき、しかも図示された実施態様では、輸送方向Aと平行な水平軸線を中心に旋回でき、この旋回が図3において二重矢印Cにより示されている。
ガイド10により形成されて閉鎖された楕円運動軌道に沿ってキャリッジ11とこのキャリッジの設けられたグリッパ12とを移動させるために、全キャリッジ11が共通の柔軟要素、例えば歯付きベルト14と連結されていて、その歯付きベルトはガイド10に対して延びていて水平平面に配置された閉鎖ループとして二つの歯付きベルト車輪15と16を介して案内されていて、それらの一方の歯付きベルト車輪、即ち例えば歯付きベルト車輪16が輸送スター5と9と同期して駆動されるので、キャリッジ11がガイド10に沿って輸送方向Aに移動され、各瓶2の障害のない移送が輸送スター5からグリッパ12に並びにグリッパ12から輸送スター9に確保される。
ガイド10の内部に延びている歯付きベルト14用の転向車輪即ち歯付きベルト車輪16の領域には、瓶入口6と瓶出口8が設けられているので、輸送システム7の輸送区間のより大きい部分が検査区間として用いられる。
輸送システム7により形成された輸送区間或いは検査区間には、図示された実施態様では、三つの光電式センサーがそれぞれの一個のカメラ17、18と19の形態で設けられていて、それらカメラは画像検出兼加工システム或いは分析システムの構成部材であり、このシステムがカメラ17、18と19とに追加して画像加工及び/又は画像分析するコンピュータ支援された或いはコンピュータにより形成された電子部20を有する。
検査装置1により実施された検査方法の本質的方法工程は図3の位置a−eに図示されている。輸送ベルト3或いは外部輸送体に供給された瓶2はそれぞれに容器入口6にはグリッパ12により把握されて、その瓶軸線によりさらに縦方向に配向されて第一カメラ17の傍を通って移動され、そのカメラによりそれぞれの瓶2の第一画像或いは基準画像が発生される(図3の位置a)。この際にカメラ17は、カメラがこの発明によると偶発的に存在する異物を含めてそれぞれの瓶2の非常に臨界的画像領域17.1を検出する、即ち閉鎖蓋13に対向位置する瓶底2.2により閉鎖する画像領域17.1を第一線に保管するように設定されるか、或いは配向される。経験による固体或いは異物が瓶2内に存在する。輸送システム7によりそれぞれの瓶2の更なる移動の際に例えば揺動がグリッパ12と瓶2の数回の旋回によりグリッパ旋回軸線12.1を中心にしかも縦配向から例えば80°まで或いはより大きい(例えば100°まで)までの角度に左右へ行われ、偶発的にそれぞれの瓶2に含有されて瓶2の内面に付着する異物の付着を弱める(図3の位置b)。
それに引き続いて、それぞれの瓶が傾斜状態に旋回されるので、瓶軸線が垂線と90°より小さい角度を形成し、その角度が下へ解放し、瓶のその底2.2を斜め下方に向く(図3の位置c)。この位置では、固体或いは異物が存在し、瓶底と瓶2の周壁の間に形成された角度範囲に下がるか、或いは堆積し、各瓶2が別の画像或いは第一監視画像を発生させるようにカメラ18の傍を通って移動される。カメラ18はカメラがそれぞれの瓶2から画像領域17.1と等しい画像領域18.1を検出するように設定される。カメラ18の傍を通って移動された瓶2の旋回された位置のために、画像領域18.1も適切に、それぞれの瓶或いはその軸線に関して、しかし画像領域17.1と等しく、回転される。画像領域18.1の回転は例えば画像加工の際にソフトウエアにより補償される。
それに引き続いて、それぞれの瓶2が位置cの傾斜状態と対置した傾斜状態に旋回されるので、瓶軸線が垂線とさらに90°より小さい角度を形成し、その角度が下へ解放し、瓶のその底2.2を斜め下方に向く(図3の位置d)。この位置では、各瓶2が別の画像或いは第二監視画像を発生させるようにカメラ19の傍を通って移動される。カメラ19は同様に、カメラがそれぞれの瓶2からさらに画像領域17.1と等しい画像領域19.1を把握するように設定される。カメラ19の傍を通って移動された瓶2の旋回された位置のために、画像領域19.1も適切に、それぞれの瓶或いはその軸線に関して、しかし画像領域17.1と等しく、回転されるので、評価のために、等しい画像領域17.1、18.1と19.1の画像が検出される。
カメラ17、18と19から形成された画像の比較から、電子部20において偶発的に瓶に存在する固体或いは異物に関しての各瓶2の分析が行われる。画像比較に基づいた分析方法には、瓶2に存在する異物が特に旋回或いは揺動(図3の位置b)後に少なくとも一部、カメラ18或いは19により発生された第二及び/又は第三画像にカメラ17或いは18により発生された画像以外の位置を有する一方、それと反対に、それぞれの瓶2の欠陥箇所、例えば瓶壁内或いは壁面における気泡、混入物、引っ掻き傷、鋳造継目などがカメラ17ー19の画像において形状と位置に実際的に等しく、検査或いは監視成果のために重要でない特徴事項として画像加工或いは画像分析の際に考慮されずにそのままである知識が基礎となっている。このために、この発明のこの実施態様では、それぞれの瓶2が両監視画像のために単にカメラ17ー19の光軸線である、或いは光軸線と平行に配向されて例えば垂直或いは半径方向瓶軸線に延びる唯一の軸線を中心に旋回されることが本質である。
カメラ19の通過後に各瓶2がさらに縦位置に戻し旋回され(図3の位置e)、瓶出口8を通して外部輸送体或いは外部輸送ベルト3に移送させる。
この場合には、画像領域17.1、18.1と19.1は、画像領域が瓶軸線に対して半径方向に瓶底2.2に関しておよそ30−35mmの範囲を検出するように選定されている。検査の際に高い品質を達成させるために、カメラ17、18と19はカメラがピクセル当たり少なくとも0.15mm或いはより高いのカメラ解像或いは画像解像を有するので、0.5×0.5×0.5mmの大きさを備える固体或いは異物が透明で瓶2に含有された液体内で難なく検出され得て検査の際の欠陥割合が最高0.5−1%のみである。
画像評価は、例えば、カメラ18とカメラ19の画像の評価が異物を示す(UND−機能)ときに、また、既にカメラ18或いはカメラ19の画像が異物を示す(ODER−機能)ときに、異物が存在するとして確認されることにより行われ得る。
検査装置1の別の特性は、例えばロールを備えるキャリッジ11がガイド10に案内され、そしてキャリッジガイド10が自動清掃し、乾燥走行し、潤滑なしに、汚れにくく形成されることであり、特にこの形式でも、システムにより及び/又は偶発的に壊れた瓶2により起因された汚染がガイド10に到達し得ないことである。輸送方向Aと平行な軸線12.1を中心とするグリッパ12の旋回によって、輸送方向Aにおけるキャリッジ11の非常に密な結果の際でさえ、グリッパ12の旋回が可能であることが保証される。カメラ17、18と19はそれぞれに平面図で検査装置1にて横にキャリッジガイド10に対してずれて設けられていて、しかも例えばカメラ17と19がキャリッジガイド10により形成されたループの外部に設けられ、カメラ18がこのループの内部に設けられている。各カメラ17、18と19にはそれぞれに一つの適した照明装置が付属されている。
この発明は、冒頭に述べたように、実施例に記載されている。この発明の基礎となっている発明思想が当てにされることなしに、多数の変更或いは変態が可能であることが理解される。例えば予め記載された方法経過の変更では、図3の位置cに一致する瓶2の揺動或いは旋回を放棄すること及び/又は三つのカメラの代わりに二つのカメラ、例えばカメラ17と19のみを備えることが可能であり、カメラ17が再び基準画像を発生させるように用いられ、カメラ19が充填された瓶2内の異材或いは異物を本来的に検出するように用いられ、即ち監視画像を発生させるように用いられる。
冒頭に述べたように、この発明は、専ら透明な充填材を充填した透明容器が紹介された発明により検査され得ることを記載されていた。しかし、本発明はこの種の用途の場合に限定されない。むしろ透明でない即ち透き通らない容器の検査及び/又は透明でない即ち透き通らない液体の検査もこの発明の保護範囲に入る。
この用途では、前もって光学路で作業する検査装置が説得力の成果を生じないので、透明でない即ち透き通らない要素を画像付与して貫通させる位置にあるこの発明の方法が企図されている。この方法では、例えば赤外線放射或いはレントゲン放射の領域にて放射の送信器により作動するような方法が取り扱われる。最終的に検査すべき対象の所望の形式に評価できる写像を発生させるのに用いられる受信要素として、例えば瓶マトリックスセンサーが電磁放射のために設けられている。
検査装置1の特性は、一部材スクリュウ4と両輸送スター5と9が取り出されるか又は受け入れられるように、検査装置1の瓶入口6と瓶出口8を形成して適切な要素を有する前テーブル21が形成されるので、瓶2が輸送ベルト3に或いはこの輸送ベルト3により形成された外部輸送体に検査装置1の傍を通って案内され得て、検査装置1を有する装備が実際に検査装置1の装備なしに或いは検査装置1を避けて作動され得ることにある。
この発明の別の特性は、瓶2が柔軟要素、例えば歯付きベルト14に保持され、実質的に直線運動によって検査ステーションの傍を通って案内される検査装置1が形成されたことにある。この措置によって予め提案された検査装置が僅かな構造的費用によりそれぞれの立体的条件に適合され得る。同様に、処理区間とそれで処理時間或いは検査時間が任意に拡大されるか、或いは短縮され得る。追加的に、ほぼ任意の多くの処理ステーション或いは検査ステーションが処理区間に配置され得る。
この場合には、同様に、柔軟要素のガイド(10)が少なくとも部分区間に曲線状又は円状或いは円弧状或いは直線状の少なくとも一つ形状に延びていて、処理区間を迅速且つ適切な値段で提案された要件に適合できる。
1.....検査装置(完全瓶検査器)
2.....瓶
2.1...瓶口
2.2...瓶底
3.....外部輸送体或いは外部輸送ベルト
4.....一部材スクリュウ
5.....輸送スター
6.....瓶入口
7.....輸送システム
8.....瓶出口
9.....輸送スター
10....キャリッジガイド
11....キャリッジ
12....グリッパ
12.1...グリッパの旋回軸線
13....瓶閉鎖蓋
14....歯付きベルト
15、16...歯付きベルト車輪
17、18、19...カメラ
17.1、18.1、19.1...画像領域
20....電子部
21....前テーブル
A.....輸送方向
B.....行程方向
C.....それぞれのグリッパの旋回

Claims (40)

  1. 容器(2)が光電式或いは電磁式画像検出加工システム或いは分析システムにより液状充填材に偶発的に含有された固体或いは異物を監視されて、充填材を充填した瓶或いは同様な容器(2)を検査する方法において、第一容器配向における各容器(2)から光電式或いは電磁式センサー(17)により基準画像が発生され、引き続いて第一容器配向と相違する少なくとも一つの別の容器配向における各容器(2)から光電式或いは電磁式センサー(18,19)により別の画像が発生され、偶発的異物に関する監視が基準画像と少なくとも一つの別の画像との加工及び/又は比較によって行われることを特徴とする方法。
  2. 容器(2)が透明な即ち透き通った材料から成ること及び/又は充填材が透明な即ち透き通った材料であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 容器(2)が透明な即ち透き通った材料から構成されないこと及び/又は充填材が透明な即ち透き通った材料でないことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  4. 基準画像と少なくとも一つの別の画像が時間的に互いに異なった光電式或いは電磁式センサー(17,18,19)により発生されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の方法。
  5. 基準画像の後に時間的に前後に少なくとも二つの別の画像がそれぞれに異なって第一容器配向と相違する容器配向に発生されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の方法。
  6. 容器(2)が画像の発生の際に容器底(2.2)をそれぞれに下方に配向されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の方法。
  7. 容器配向は画像の発生の際に、加工された或いは比較された画像において或いはこの画像から加工のために引き出された画像においてそれぞれに写像された容器領域(17.1,18.1,19.1)の画像平面が等しいか、或いは実質的に等しいように、変更されることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の方法。
  8. 相違する容器配向は画像の発生の際に、該当容器(2)がそれぞれに一つの軸線(12.1)を中心に旋回されることによって達成され、この軸線が光電式センサー(17,18,19)の光軸線と平行或いは実質的に平行であることを特徴とする請求項7に記載の方法。
  9. 容器(2)が容器配向を変更するために軸線を中心に容器軸線に対して半径方向に旋回されることを特徴とする請求項8に記載の方法。
  10. 二つの画像の発生の間にそれぞれの容器(2)の揺動、特に一回或いは複数回の旋回が行われることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載の方法。
  11. 光電式センサーとして光学スキャナー及び/又はカメラ(17,18,19)或いはカメラシステムが使用されることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか一項に記載の方法。
  12. 電磁式センサーとして電磁式放射用の瓶マトリックスセンサー(17,18,19)が使用されることを特徴とする請求項1乃至11のいずれか一項に記載の方法。
  13. 画像分析では画像において形状及び/又は位置で等しい画像要素が監視或いは検査のために本質的でない要素として取り除かれること及び/又は考慮されずにそのままであることを特徴とする請求項1乃至12のいずれか一項に記載の方法。
  14. 異物の存在は少なくとも二つの画像の評価がそれぞれに少なくとも一つの異物を示すときに初めて確認されることを特徴とする請求項1乃至13のいずれか一項に記載の方法。
  15. 異物の存在は少なくとも一つの画像の評価が少なくとも一つの異物を示すときには既に確認されていることを特徴とする請求項1乃至14のいずれか一項に記載の方法。
  16. 画像、例えば基準画像が容器軸線により縦方向に配向された容器(2)の際に発生されることを特徴とする請求項1乃至15のいずれか一項に記載の方法。
  17. 別の画像がその容器軸線により垂線に対して傾斜された容器(2)の際に発生されることを特徴とする請求項1乃至16のいずれか一項に記載の方法。
  18. 光電式センサー(17,18,19)により検出された画像領域(17.1,18.1,19.1)がそれぞれに等しいことを特徴とする請求項1乃至17のいずれか一項に記載の方法。
  19. 検査用容器(2)が輸送システム(7)により光電式センサー(17,18,19)の傍を通って移動されることを特徴とする請求項1乃至18のいずれか一項に記載の方法。
  20. 容器(2)が輸送システム(7)或いはその他のグリッパ(12)に吊り下がって保持されていることを特徴とする請求項19に記載の方法。
  21. 容器(2)がその配向を変更するために軸線を中心に輸送システム(7)の輸送方向(A)に対して平行に旋回されることを特徴とする請求項19或いは20に記載の方法。
  22. 液状充填材内に偶発的に含有された固体或いは異物を検出するために光電式或いは電磁式画像検出兼加工システム或いは分析システム(17,18,19,20)を備えて、充填材を充填した瓶或いは同様な容器(2)を検査する装置において、第一容器配向における各容器(2)から基準画像が発生され、引き続いて、第一容器配向と相違する少なくとも一つの別の容器配向における別の画像が発生される光電式或いは電磁式センサー配列(17,18,19)並びに偶発的異物に関する監視用画像を評価する電子部(20)を備えることを特徴とする装置。
  23. 光電式センサー配列は容器(2)が移動される検査区間に沿って基準画像と少なくとも一つの別の画像を発生させる複数の光電式センサー(17,18,19)を有することを特徴とする請求項22に記載の装置。
  24. 光電式センサー配列は検査区間に沿って少なくとも三つの光電式センサー(17,18,19)を有することを特徴とする請求項22或いは23に記載の装置。
  25. 容器(2)が検査区間において光電式センサー(17,18,19)の傍を通って移動される輸送システム(7)を備えることを特徴とする請求項22乃至24のいずれか一項に記載の装置。
  26. 容器(2)が輸送システム(7)或いはその他のグリッパ(12)に吊り下がって保持されていることを特徴とする請求項25に記載の装置。
  27. 容器(2)がその配向を変更するために旋回可能に輸送システム(7)に保持されることを特徴とする請求項25或いは26に記載の装置。
  28. 容器(2)がその配向を変更するために軸線を中心に輸送システム(7)の輸送方向(A)に対して平行に旋回可能に輸送システムに保持されることを特徴とする請求項27に記載の装置。
  29. 光電式センサーが光学スキャナー及び/又はカメラ(17,18,19)或いはカメラシステムであることを特徴とする請求項22乃至28のいずれか一項に記載の装置。
  30. 輸送システム(7)の容器入口(6)と容器出口(8)を形成する前テーブル(21)を備えて、その前テーブルが容器(2)を供給放出するように外部輸送体(3)に接続されていて、容器(2)の通過用前テーブル(21)が外部輸送体(3)上の検査区間に装備できることを特徴とする請求項22乃至29のいずれか一項に記載の装置。
  31. 前テーブル(21)が容器(2)の通過用の容器入口(6)と容器出口(8)を形成する機能要素(4、5;9)から遠ざけることにより検査区間に装備できることを特徴とする請求項30に記載の装置。
  32. 容器が保持装置により受け取られ、直線運動によって処理区間或いは検査区間に沿って移動されて、容器(2)が少なくとも一つの検査ステーションに沿って案内される容器を検査する検査装置において、検査装置の内部には、柔軟な要素が設けられ、それら要素に容器(2)が保持されていて、その要素によって容器(2)が処理区間に沿って移動されることを特徴とする検査装置。
  33. 柔軟な要素が歯付きベルト(14)であることを特徴とする請求項32に記載の検査装置。
  34. 柔軟な要素がガイド(10)に保持されていることを特徴とする請求項32或いは33に記載の検査装置。
  35. ガイド(10)は少なくとも部分区間に曲線状或いは円状或いは円弧状或いは直線状の少なくとも一つの形状に延びていることを特徴とする請求項32乃至34のいずれか一項に記載の検査装置。
  36. 少なくとも一つの転向部が柔軟要素に設けられていることを特徴とする請求項32乃至35のいずれか一項に記載の検査装置。
  37. 少なくとも一つの転向部が歯付きベルト車輪であることを特徴とする請求項36に記載の検査装置。
  38. 液状充填材に偶発的に含有された固体或いは異物を検出する光電式或いは電磁式画像検出加工システム或いは分析システム(17,18,19,20)を備えて、並びに検査用容器(2)が輸送区間或いは検査区間に移動される輸送システム(7)及び容器(2)を供給放出する外部輸送体(3)に接続されていて、輸送システム(7)の容器入口(6)と容器出口(8)を形成する前テーブル(21)を備えて、充填材を充填した瓶或いは同様な容器(2)を検査する装置において、容器(2)の通過用の前テーブル(21)が外部輸送体(3)上の検査区間に変更できることを特徴とする装置。
  39. 前テーブル(21)が容器(2)の通過用の前テーブル(21)の容器入口(6)と容器出口(8)を形成する機能要素(4、5;9)から遠ざけることにより検査区間に装備できることを特徴とする請求項38に記載の装置。
  40. 前テーブル(21)が要素の運動によって第一位置から第二位置まで容器(2)の通過用要素の組立て或いは分解の回避の下で検査区間にて切り換えできることを特徴とする請求項38に記載の装置。
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