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Control of a Two-wheeled Machine with Two-directions Handling Mechanism Using PID and PD-FLC Algorithms
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作者 Khaled M. Goher Sulaiman O. Fadlallah 《国际自动化与计算杂志:英文版》 EI CSCD 2019年第4期511-533,共23页
This paper presents a novel five degrees of freedom (DOF) two-wheeled robotic machine (TWRM) that delivers solutions for both industrial and service robotic applications by enlarging the vehicle′s workspace and incre... This paper presents a novel five degrees of freedom (DOF) two-wheeled robotic machine (TWRM) that delivers solutions for both industrial and service robotic applications by enlarging the vehicle′s workspace and increasing its flexibility. Designing a two-wheeled robot with five degrees of freedom creates a high challenge for the control, therefore the modelling and design of such robot should be precise with a uniform distribution of mass over the robot and the actuators. By employing the Lagrangian modelling approach, the TWRM′s mathematical model is derived and simulated in Matlab/Simulink?. For stabilizing the system′s highly nonlinear model, two control approaches were developed and implemented: proportional-integral-derivative (PID) and fuzzy logic control (FLC) strategies. Considering multiple scenarios with different initial conditions, the proposed control strategies′ performance has been assessed. 展开更多
关键词 Two-wheeled inverted pendulum (IP) with TWO direction HANDLING Lagrangian formulation proportional-integral-derivative (PID) fuzzy logic CONTROL (FLC) under-actuated systems
Composite following control for wheeled inverted pendulum vehicles based on human-robot interaction
2
作者 Ming YUE Yigao NING +1 位作者 Shuzhou YU Yongshun ZHANG 《中国科学:信息科学(英文版)》 SCIE EI CSCD 2019年第5期20-22,共3页
Dear editor,Over the past decade, wheeled mobile robots have been widely used in many fields, and for the human-following, they are required to respect the social zones when they follow humans for the purpose of compa... Dear editor,Over the past decade, wheeled mobile robots have been widely used in many fields, and for the human-following, they are required to respect the social zones when they follow humans for the purpose of company or carrying loads (1–4)To this end, an impedance control is proposed for a human-following robot Pioneer 3AT。 展开更多
关键词 Figure WIP COMPOSITE FOLLOWING CONTROL for WHEELED inverted pendulum VEHICLES based on human-robot interaction
Trajectory planning-based control of underactuated wheeled inverted pendulum robots
3
作者 Dingkun LIANG Ning SUN +1 位作者 Yiming WU Yongchun FANG 《中国科学:信息科学(英文版)》 SCIE EI CSCD 2019年第5期23-25,共3页
Dear editor,In modern industries, underactuated mechanical systems play an important role in various fields (1–6)The wheeled inverted pendulum robot(WIPR) is a special type of non-linear and underactuated systems wit... Dear editor,In modern industries, underactuated mechanical systems play an important role in various fields (1–6)The wheeled inverted pendulum robot(WIPR) is a special type of non-linear and underactuated systems with strong state coupling.Typically, such a robot comprises two actuated wheels and three to-be-controlled state variables。 展开更多
关键词 Trajectory planning-based CONTROL of UNDERACTUATED WHEELED inverted pendulum ROBOTS Figure
基于低速碰撞的汽车C型日行灯方案设计 预览
4
作者 张志云 张建国 《汽车实用技术》 2019年第18期103-106,共4页
C型日行灯作为新能源汽车的造型元素,越来越受到汽车造型师的青睐。为了满足碰撞法规的要求,C型灯在碰撞时必须有足够的溃缩空间,并且要避免与摆锤的直接接触。文章综合考虑造型及碰撞法规要求,解决C型日行灯的低速碰撞问题,提出了三种... C型日行灯作为新能源汽车的造型元素,越来越受到汽车造型师的青睐。为了满足碰撞法规的要求,C型灯在碰撞时必须有足够的溃缩空间,并且要避免与摆锤的直接接触。文章综合考虑造型及碰撞法规要求,解决C型日行灯的低速碰撞问题,提出了三种C型灯外形摆锤避让方案,可以满足造型各种需求。 展开更多
关键词 低速碰撞 摆锤 C型日行灯
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Periodic Motion Planning and Control for Double Rotary Pendulum via Virtual Holonomic Constraints 预览
5
作者 Zeguo Wang Leonid B.Freidovich Honghua Zhang 《自动化学报:英文版》 CSCD 2019年第1期291-298,共8页
Periodic motion planning for an under-actuated system is rather difficult due to differential dynamic constraints imposed by passive dynamics, and it becomes more difficult for a system with higher underactuation degr... Periodic motion planning for an under-actuated system is rather difficult due to differential dynamic constraints imposed by passive dynamics, and it becomes more difficult for a system with higher underactuation degree, that is with a higher difference between the number of degrees of freedom and the number of independent control inputs. However, from another point of view, these constraints also mean some relation between state variables and could be used in the motion planning.We consider a double rotary pendulum, which has an underactuation degree 2. A novel periodic motion planning is presented based on an optimization search. A necessary condition for existence of the whole periodic trajectory is given because of the higher underactuation degree of the system. Moreover this condition is given to make virtual holonomic constraint(VHC) based control design feasible. Therefore, an initial guess for the optimization of planning a feasible periodic motion is based on this necessary condition. Then, VHCs are used for the system transformation and transverse linearization is used to design a static state feedback controller with periodic matrix function gain. The controller gain is found through another optimization procedure. The effectiveness of initial guess and performance of the closed-loop system are illustrated through numerical simulations. 展开更多
关键词 DOUBLE ROTARY PENDULUM periodic motion planning under-actuated mechanical systems VIRTUAL HOLONOMIC constraint (VHC)
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不同坡度下摆杆式测流仪量水特性的研究 预览
6
作者 周义仁 石先德 《节水灌溉》 北大核心 2019年第6期92-94,共3页
灌区精准量水是实现水资源可持续发展的关键所在,针对明渠测流技术提出了一种基于摆杆摆动角度与渠道过水断面瞬时流量之间关系的明渠测流方法。为了研究不同坡度下摆杆式明渠测流装置的测流特性,利用摆杆式测流仪器在D50 U型渠道上进... 灌区精准量水是实现水资源可持续发展的关键所在,针对明渠测流技术提出了一种基于摆杆摆动角度与渠道过水断面瞬时流量之间关系的明渠测流方法。为了研究不同坡度下摆杆式明渠测流装置的测流特性,利用摆杆式测流仪器在D50 U型渠道上进行测流试验,并结合量纲分析法对试验结果进行处理,研究表明:摆杆式明渠测流仪摆动角度θ与渠道过水断面瞬时流量Q之间关系为:Q=K(L sinθ)5/2,在坡度为1/500、1/1 000、1/2 000、1/5 000与1/10 000的D50 U型渠道中线性相关性良好,测量精度可以满足明渠测流要求。 展开更多
关键词 明渠测流 摆杆式 坡度 量纲分析 线性拟合
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Pendulum systems for harvesting vibration energy from railroad tracks and sleepers during the passage of a high-speed train:A feasibility evaluation 预览
7
作者 Franco E.Dotti Mauricio D.Sosa 《力学快报:英文版》 CAS CSCD 2019年第4期229-235,I0005共8页
We evaluate the feasibility of recovering energy from the vibrations of track and sleepers,during passage of a high-speed train,by means of a pendulum harvester.A simple mathematical model of the parametric pendulum i... We evaluate the feasibility of recovering energy from the vibrations of track and sleepers,during passage of a high-speed train,by means of a pendulum harvester.A simple mathematical model of the parametric pendulum is employed to obtain numerical predictions,while measured data of vibration tests during the passage of a Thalys high-speed train are considered as input forcing.Since a sustained rotation is the most energetic motion of a pendulum,the possibility of achieving such state is evaluated,taking into account the influence of initial conditions,damping and other factors.Numerical simulations show that rotating pendulum harvesters with sufficiently low viscous damping could be able to generate a usable average power on the order of 5–6 W per unit.Considering a modular arrangement of devices,such energy is enough to feed variety of rail-side equipment,as wireless sensors or warning light systems.However,a suitable choice of initial conditions could be a difficult task,leading to the need of a control action. 展开更多
关键词 Energy HARVESTING PARAMETRIC PENDULUM RAILROAD safety Train induced vibration
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Harvesting base vibration energy by a piezoelectric inverted beam with pendulum
8
作者 潘家楠 秦卫阳 +1 位作者 邓王蒸 周红磊 《中国物理B:英文版》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第1期594-607,共14页
We proposed a two-degrees-of-freedom inverted piezoelectric beam with pendulum to promote the performance of vibration energy harvesting. This configuration is composed of an inverted elastic beam and a pendulum attac... We proposed a two-degrees-of-freedom inverted piezoelectric beam with pendulum to promote the performance of vibration energy harvesting. This configuration is composed of an inverted elastic beam and a pendulum attached to its free end. The electromechanical equations governing the nonlinear system were derived. The harmonic balance method(HBM)is applied to solve the equation and the results prove that there exists a 1:3 super-harmonic resonance. The simulation results show that owing to the particular nonlinearity, there appears a special bending effect in the amplitude-frequency response, i.e., bending right for the first natural frequency and left for the second natural frequency, which is beneficial for harvesting vibration energy. The HBM results are verified by the entity simulations. Furthermore, over a relatively wide range of power spectral density, it could reach a dense jumping and give a dense high pulse voltage. 展开更多
关键词 stochastic EXCITATION energy HARVESTING INVERTED PIEZOELECTRIC BEAM PENDULUM bi-stable state
基于激光反射法的单摆测量重力加速度 预览
9
作者 林阅千 田丰 《物理实验》 2018年第8期60-62,共3页
为提高单摆测量重力加速度的精度,在传统单摆测量方法的基础上,提出了基于激光反射法在单摆上测量重力加速度的方法.该方法利用激光反射法提高单摆周期的探测精度,利用逐差法减小单摆摆长的测量误差,能有效地避免微小圆锥摆对于测量精... 为提高单摆测量重力加速度的精度,在传统单摆测量方法的基础上,提出了基于激光反射法在单摆上测量重力加速度的方法.该方法利用激光反射法提高单摆周期的探测精度,利用逐差法减小单摆摆长的测量误差,能有效地避免微小圆锥摆对于测量精度的影响.实验结果表明:该方法测得武汉当地的重力加速度为g=9.792m/s2,与用原子干涉法的测量结果相比在误差范围内(±0.002m/s2)一致. 展开更多
关键词 激光 单摆 重力加速度 圆锥摆
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单摆非线性特征的研究 预览 被引量:2
10
作者 刘正成 李青松 孙迎春 《物理实验》 2018年第1期56-59,63共5页
通过实验精准地测量了大摆角情况下单摆的摆角与周期,同时利用Matlab软件,求解了非线性的单摆动力学方程.理论模拟与实验测量的结果进行对比分析,证明了大摆角单摆具有典型的非线性特征.
关键词 单摆 动力学方程 非线性特征 MATLAB
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Optimization experiment on eccentric lapping of cylindrical rollers 预览
11
作者 Jia Su Julong Yuan +1 位作者 Sen Zhang Binghai Lv 《纳米技术与精密工程(英文)》 CSCD 2018年第3期197-204,共8页
Cylindrical rollers are important elements of bearings,and their machining accuracy and consistency affect the bearing quality.Using a GCr15 cylindrical roller ofФ11×12 as the processing object in this study,the... Cylindrical rollers are important elements of bearings,and their machining accuracy and consistency affect the bearing quality.Using a GCr15 cylindrical roller ofФ11×12 as the processing object in this study,the effects of loading pressure,abrasive concentration,and speed combination on cylindrical roller machining precision were investigated using the orthogonal experimental design method on a double-side eccentric pendulum lapping and polishing machine.The machining parameters of the lapping stage were optimized,and the lapping optimal process parameters were determined by S/N response analysis and analysis of variance(ANOVA).The results show that when the experiment was optimized using loading pressure of 10 N/roller,abrasive concentrationof 20.0 wt%,and rotational speed combination,the material removal rate(MRR)of cylindrical roller reached 0.0896μm/min;the average roughness of the batch decreased from 0.056μm to 0.027μm,51.8%lower than the original batch average roughness,and the deviation decreased from the initial 0.022μm to 0.014μm;the batch average roundness error decreased from 0.47μm to 0.28μm,40.4%lower than the original batch average roundness error,and the deviation decreased from the initial 0.19μm to 0.038μm;and the batch average diameter variation decreased from 4.5μm to about 3.6μm,20%lower than the original batch average diameter variation.The double-side eccentric lapping of cylinder rollers does not only lead to improvement in the surface quality and shape accuracy of rollers,but also improvement in the batch consistency. 展开更多
关键词 Cylindrical roller ECCENTRIC PENDULUM type ORTHOGONAL EXPERIMENT LAPPING BATCH consistency
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基于CNC多轴加工技术的剪毛机摆杆加工 预览
12
作者 韩长杰 夏广宝 +2 位作者 郭辉 孙滨洪 吕全贵 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2018年第6期143-146,共4页
为了提高剪毛机摆杆的加工精度、生产效率,减轻劳动强度,设计制作了一套配合DMU80 mono BLOCK~5轴联动加工中心使用的工装夹具,并对工装夹具压紧力是否满足摆杆夹紧要求进行验证;运用UG 8.0编制切削加工路径程序,优化HEIDENHAIN iTNC... 为了提高剪毛机摆杆的加工精度、生产效率,减轻劳动强度,设计制作了一套配合DMU80 mono BLOCK~5轴联动加工中心使用的工装夹具,并对工装夹具压紧力是否满足摆杆夹紧要求进行验证;运用UG 8.0编制切削加工路径程序,优化HEIDENHAIN iTNC530系统后处理设置,并生成CNC程序代码,借助加工仿真软件VERICUT7.2.1验证了切削路径无机床碰撞、干涉和过切现象;试制了合格的摆杆并完成批量加工,对所加工的420件剪毛机摆杆进行检测,测得加工单件摆杆所需时间约为17min,摆杆的加工成品率约为99.3%,抽检摆杆各个已加工孔表面粗糙度均为Ra〈0.8μm。通过对比DMU80 mono BLOCK~5轴联动加工中心与普通机床两种加工方案,得出使用DMU80 mono BLOCK~5轴联动加工中心进行摆杆加工加工精度较高,生产效率明显提高,操作人员劳动强度降低,符合实际生产要求。 展开更多
关键词 多轴加工 剪毛机 摆杆 夹具
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悬挂点匀速转动时摆锤圆周运动的存在性与稳定性分析 预览 被引量:1
13
作者 李舒航 蒋方华 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2018年第2期183-198,共16页
悬挂点水平匀速转动时摆锤的圆周运动及其稳定性问题很少被研究,其中蕴含丰富的动力学现象.首先,考虑摆锤在真空和线性阻尼的介质中运动的情况,建立摆锤的动力学方程.其次,将摆锤水平圆周运动的特解的存在性问题转化为四次多项式的求根... 悬挂点水平匀速转动时摆锤的圆周运动及其稳定性问题很少被研究,其中蕴含丰富的动力学现象.首先,考虑摆锤在真空和线性阻尼的介质中运动的情况,建立摆锤的动力学方程.其次,将摆锤水平圆周运动的特解的存在性问题转化为四次多项式的求根问题,通过Descartes(笛卡尔)符号规则及多项式函数的单调性分析,得出了摆的物理参数与特解个数的对应关系,真空中的特解可能是0,1,2个,在介质中时,只能是1个或3个.再次,基于Lyapunov(李雅普诺夫)一次近似理论考察非线性稳定性问题.将运动微分方程在特解附近线性化,特解的稳定性问题通过线性微分方程特征根实部的符号来判断.将涉及的四次特征方程巧妙地转化为二次方程,得出真空中特解线性意义下稳定的条件,以及介质中线性意义下渐近稳定的条件.最后,通过数值仿真,验证和明确了理论分析的结论. 展开更多
关键词 单摆 动悬挂点 圆周运动 稳定性
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基于海洋资料浮标的单摆式波浪能发电装置仿真模型研究 预览 被引量:1
14
作者 柴辉 刘野 +3 位作者 张继明 郑良 刘世萱 赵强 《可再生能源》 北大核心 2018年第9期1398-1403,共6页
海洋资料浮标通常利用太阳能对其搭载的海洋监测仪器提供电能。为提高其供电能力,基于浮标的结构和运动特点,提出一种波浪能发电装置。该发电装置由将波浪能转换为机械能的单摆和将机械能定值输入到发电机的储能机构组成。基于势流理论... 海洋资料浮标通常利用太阳能对其搭载的海洋监测仪器提供电能。为提高其供电能力,基于浮标的结构和运动特点,提出一种波浪能发电装置。该发电装置由将波浪能转换为机械能的单摆和将机械能定值输入到发电机的储能机构组成。基于势流理论建立含有发电装置浮标的水动力学方程,在求解水动力学方程的基础上,分析单摆运动规律及能量转换性能。研究表明,利用该发电装置能够将波浪能高效而周期性地转换为电能,增加储能弹簧的刚度,可有效提升浮标的供电能力。该研究为海洋资料浮标利用波浪能供电提供有价值的参考。 展开更多
关键词 波浪能 海洋资料浮标 发电 单摆
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简支梁冲击强度的测定 预览 被引量:1
15
作者 黄彦璞 《云南化工》 CAS 2017年第9期43-45,49共4页
简支梁冲击强度是塑料力学性能的重要指标之一,塑料材料冲击强度是工程塑料机械强度设计的依据,它反映材料在高速载荷下的韧性或对断裂的抗冲击能力,因此测量简支梁冲击强度就有重要的意义。由于简支梁冲击试验是测试试样破坏时单位面... 简支梁冲击强度是塑料力学性能的重要指标之一,塑料材料冲击强度是工程塑料机械强度设计的依据,它反映材料在高速载荷下的韧性或对断裂的抗冲击能力,因此测量简支梁冲击强度就有重要的意义。由于简支梁冲击试验是测试试样破坏时单位面积所吸收的能量,因此影响因素很多。采用注塑成型方法和机械加工方法制备煤基高密度聚乙烯产品试样,对测定过程和影响因素进行了探讨得出了最优化的实验参数。 展开更多
关键词 摆锤 状态调节 简支梁冲击强度 注塑成型 铣缺口时间
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拟蛇算法在蛋白质折叠模拟中的应用可行性研究 预览 被引量:2
16
作者 张菁 郭丹 《软件》 2017年第2期75-79,共5页
本文以计算分子生物学中的蛋白质折叠模拟为研究对象,通过对一种新算法的可行性研究,意旨为领域内的算法研究提供一种可验证性的算法。本文从收敛性和稳定性的角度,分析了拟蛇算法的核心函数,验证该算法在蛋白质折叠模拟中的应用具... 本文以计算分子生物学中的蛋白质折叠模拟为研究对象,通过对一种新算法的可行性研究,意旨为领域内的算法研究提供一种可验证性的算法。本文从收敛性和稳定性的角度,分析了拟蛇算法的核心函数,验证该算法在蛋白质折叠模拟中的应用具有全局最优值的收敛性,并且进一步研究了这种仿生算法的运动稳定性,验证了拟蛇算法的运动轨迹会达到一个稳定状态,这与蛋白质折叠最后形成能量最小的稳定状态的理论相吻合,验证结果表明,拟蛇算法在蛋白质折叠模拟中应用具有可行性。 展开更多
关键词 拟蛇算法 蛋白质折叠 可行性研究
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一种可自动更换电解液的海用漂浮式镁空气电池的设计 预览 被引量:1
17
作者 袁威 刘军山 宋满仓 《新技术新工艺》 2017年第5期24-27,共4页
针对镁空气电池投放海面时无法进行电解液更换问题,提出了一种可以自动更换电解液的海用漂浮式镁空气电池。电池设计为6腔串联环形结构,海水腔与空气腔间隔布置,同时海水腔底部设有阀门装置,控制着电解液的进出;电解液更换机构采... 针对镁空气电池投放海面时无法进行电解液更换问题,提出了一种可以自动更换电解液的海用漂浮式镁空气电池。电池设计为6腔串联环形结构,海水腔与空气腔间隔布置,同时海水腔底部设有阀门装置,控制着电解液的进出;电解液更换机构采用摆锤吸收海洋中的波浪能,不消耗电池内部化学能;利用棘轮棘爪,使机构能够保持单向运动。设计了试验验证机构的工作性能并测试了漂浮式镁空气电池的性能参数。结果表明,该漂浮式镁空气电池电解液更换正常,机构运行良好,电池供电基本稳定。漂浮式镁空气电池环保无污染,比能量高,遇海水即可激活,可为海上应急、海上仪器设备等提供海上电源。 展开更多
关键词 镁空气电池 自动更换 棘轮棘爪 摆锤 海水电池
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钟摆模型极限环的存在性研究
18
作者 刘辉 吴玉海 《数学的实践与认识》 北大核心 2017年第10期236-242,共7页
钟摆系统是一类典型的分段光滑系统,结合Filippov系统刻画语言,解释了当钟摆无能量补充时,钟摆最终会停止在滑动集上的原因.利用数值模拟的方法,给出钟摆系统在有能量补充时,存在极限环的条件.最后,结合环域定理证明了一般的钟... 钟摆系统是一类典型的分段光滑系统,结合Filippov系统刻画语言,解释了当钟摆无能量补充时,钟摆最终会停止在滑动集上的原因.利用数值模拟的方法,给出钟摆系统在有能量补充时,存在极限环的条件.最后,结合环域定理证明了一般的钟摆模型存在唯一稳定的极限环. 展开更多
关键词 钟摆 极限环 Filippov系统
力学Dislab数据处理系统开发——利用Arduino和霍尔元件研究单摆测重力加速度 预览 被引量:1
19
作者 鲍立峰 徐磊 《成都航空职业技术学院学报》 2017年第3期73-75,82共4页
本文介绍了以力学中的单摆测重力加速度实验为例,利用Arduino和霍尔元件开发了一个力学Dislab数据处理系统的过程,以及该系统在物理实验教学中的应用前景。
关键词 DISLAB ARDUINO 单摆
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中量级强冲击试验机摆锤部分的优化设计 预览
20
作者 王涛 郑相周 孙维方 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2016年第1期63-66,共4页
中量级强冲击试验机的摆锤部分是整个实验机的核心,它的品质将决定整个试验的质量,在很大程度上也决定了整个试验机的使用寿命。因此,对其进行优化便势在必行。将中量级强冲击试验机摆锤部分进行结构简化,得出摆锤部分若干个典型的参数... 中量级强冲击试验机的摆锤部分是整个实验机的核心,它的品质将决定整个试验的质量,在很大程度上也决定了整个试验机的使用寿命。因此,对其进行优化便势在必行。将中量级强冲击试验机摆锤部分进行结构简化,得出摆锤部分若干个典型的参数,以转动中心转轴所受冲量为研究对象,列出各参数与转动中心转轴所受冲量之间的关系式。应用MATLAB软件计算对应的结果。根据得出的数据,对试验机摆锤部分进行优化设计,从而达到减少转动中心转轴磨损,提高摆锤使用可靠性与寿命的目的。 展开更多
关键词 冲击试验机 摆锤部分 转动中心转轴 结构参数 优化设计
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