DE19719472A1 - Gas laser - Google Patents
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Abstract
Description
Im Allgemeinen weisen Gas-Laser empfindliche, komplizierte und/oder hochspannungsführende Bauteile und Systemkomponenten auf. Gewöhnlich ist es deshalb für einen Endverwender schwierig, umständlich und manchmal sogar gefährlich, bei einem Gas-Laser eines Laser-Systems Komponenten auszutauschen oder Wartungsarbeiten durchzuführen. Der Austausch von Komponenten sowie Wartungsarbeiten sollten aus schließlich von ausgebildeten Technikern oder von Fachpersonal durchgeführt werden.In general, gas lasers are sensitive, complicated and / or high-voltage components and system components on. It is therefore usually for an end user difficult, cumbersome and sometimes even dangerous, for one Gas laser of a laser system to replace components or Perform maintenance work. The exchange of components as well as maintenance work should be done exclusively by trained Technicians or specialist personnel.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Gas-Laser bereitzustellen, der es einem Endverwender ermöglicht, auf einfache und schnelle Weise einen Austausch von Komponenten und/oder Wartungsarbeiten durchzuführen. Der erfindungsgemäße Gas-Laser ist in Form eines einzigen Einwegmoduls mit eingebauten Schnellverbindern für alle wichtigen Versorgungsleitungen des Gas-Lasers aufgebaut, wie Hochspannungsleitungen, Kühlmittelleitungen, Niederspannungsleitungen, Prüf- und Datenleitungen. Das Modul ist so aufgebaut, daß es schnell und exakt durch ein anderes Modul ohne erforderliches Rejustieren oder Rekalibrieren durch den Endverwender ersetzt werden kann. Die Herstellungstoleranzen können so gering gehalten werden, daß ein Rejustieren oder Rekalibrieren nicht erforderlich ist. Alternativ oder zusätzlich dazu kann das Modul eine Selbst- Rejustier-Vorrichtung und eine Selbst-Rekalibrier-Vorrichtung aufweisen.It is an object of the invention to use a gas laser that enables an end user to simple and quick way to exchange components and / or carry out maintenance work. The invention Gas laser is in the form of a single disposable module built-in quick connectors for all important Supply lines of the gas laser built up like High-voltage lines, coolant lines, Low voltage lines, test and data lines. The module is constructed so that it can be quickly and accurately by another Module without the need to readjust or recalibrate the end user can be replaced. The Manufacturing tolerances can be kept so low that readjustment or recalibration is not necessary. Alternatively or in addition, the module can be a self- Readjustment device and a self-recalibration device exhibit.
Ein Merkmal der Erfindung ist es, daß durch den Einbau des Gas- Lasers in ein Einwegmodul der Strahlverlauf des Lasers innerhalb strenger Toleranzen und mit einem hohen Wiederhohlbarkeitsgrad aufrechterhalten bleibt, was für einen korrekten Betrieb des Systems unbedingt erforderlich ist. Somit kann der Endverwender auf einfache Weise ein fehlerhaftes Gas- Laser-Modul entfernen und auf verläßliche Weise ein neues Modul einbauen.A feature of the invention is that by installing the gas Laser into a disposable module the beam path of the laser within strict tolerances and with a high Repeatability level is maintained, what a correct system operation is essential. Consequently the end user can easily find a faulty gas Remove the laser module and get a new one in a reliable way Install the module.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird somit ein Gas-Laser bereitgestellt, der ein Einwegmodul mit einem Lasermedium, einem Resonator und/oder einem Anregungselement aufweist, wobei das Einwegmodul in ein Laser- System einbaubar ist und von einem Endverwender durch ein anderes Einwegmodul derart ersetzbar ist, daß der Strahlverlauf des Gas-Lasers ohne das Erfordernis spezieller Werkzeuge im Wesentlichen unverändert bleibt.According to a preferred embodiment of the invention thus a gas laser is provided which has a disposable module a laser medium, a resonator and / or one Has excitation element, the disposable module in a laser System is installable and by one end user through one other disposable module can be replaced such that the Beam path of the gas laser without the need for special Tools remains essentially unchanged.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Gas-Laser zumindest einen eingebauten Schnellverbinder für die Verbindung mit allen wichtigen Versorgungsleitungen des Gas- Lasers auf, wie Hochspannungsleitungen, Kühlmittelleitungen, Niederspannungsleitungen, Prüf- und Datenleitungen. Bevorzugt ist als Führungshilfe beim Verbinden der Schnellverbinder ein Führungselement vorgesehen. Der Gas-Laser kann eine Selbst- Rejustier-Vorrichtung oder eine Selbst-Rekalibrier-Vorrichtung aufweisen.According to a preferred embodiment of the invention, the Gas laser has at least one built-in quick connector for that Connection to all major gas supply lines Lasers, such as high-voltage lines, coolant lines, Low voltage lines, test and data lines. Prefers is a guide for connecting the quick connectors Guide element provided. The gas laser can Readjustment device or a self-recalibration device exhibit.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Laser-System mit einem Gas-Laser vorgesehen, der ein Einwegmodul mit einem Laser-Medium, einem Resonator und/oder einem Anregungselement aufweist, wobei das Einwegmodul in das Laser-System einbaubar und von einem Endverwender durch ein anderes Einwegmodul derart ersetzbar ist, daß der Strahlverlauf des Gas-Lasers im Wesentlichen unverändert bleibt.According to a preferred embodiment of the invention, a Laser system provided with a gas laser that a Disposable module with a laser medium, a resonator and / or has an excitation element, wherein the disposable module in the Laser system can be installed and used by one end user other disposable module can be replaced such that the Beam path of the gas laser essentially unchanged remains.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Wartungsverfahren für einen Gas-Laser eines Laser-Systems bereitgestellt, das von einem Endverwender durchgeführt werden kann, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Einbau des Gas-Lasers in ein Einwegmodul, wobei das Einwegmodul in das Laser-System einbaubar und von einem Endverwender durch ein anderes Einwegmodul derart ersetzbar ist, daß der strahlverlauf des Gas-Lasers im Wesentlichen unverändert bleibt.According to a preferred embodiment of the invention, a Maintenance procedure for a gas laser of a laser system provided by an end user can, the method comprising the following steps: installation of the gas laser in a disposable module, the disposable module in the Laser system can be installed and used by one end user other disposable module can be replaced such that the beam path of the gas laser essentially unchanged remains.
Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert, wobei:The invention is described below with reference to FIG Drawings explained in more detail, wherein:
Fig. 1 eine vereinfachte, bildliche Darstellung eines Gas- Laser-Systems ist, das einen Gas-Laser und ein Einwegmodul dafür aufweist, die gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung aufgebaut sind und verwendet werden; Figure 1 is a simplified pictorial illustration of a gas laser system which includes a gas laser and a disposable module for which the invention is constructed according to a preferred embodiment, and used.
Fig. 2 ein vereinfachtes Block-Diagramm des Betriebs des Gas- Lasers und des Einwegmoduls gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist; Fig. 2 is a simplified block diagram of the operation of the gas laser and the disposable module according to a preferred embodiment of the invention;
Fig. 3 eine vereinfachte, bildliche Darstellung des Gas-Lasers und des Einwegmoduls ist, die gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung aufgebaut sind und verwendet werden; und . Figure 3 is a simplified pictorial illustration of the gas laser and the disposable module, the of the invention are constructed according to a preferred embodiment and are used; and
Fig. 4 eine vereinfachte bildliche Darstellung eines Gas- Lasers und eines Einwegmoduls ist, die gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung aufgebaut sind und verwendet werden. Fig. 4 is a simplified pictorial illustration of a gas laser and a disposable module, the another preferred embodiment of the invention constructed in accordance with and used.
Im Folgenden wird auf Fig. 1 Bezug genommen, aus der ein Laser-System 10 ersichtlich ist, das gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung aufgebaut ist und verwendet wird.In the following, reference 1 is made to FIG., From a laser system can be seen 10 that according to a preferred embodiment of the invention is constructed and used.
Das Laser-System 10 weist einen Gas-Laser 12 auf, der auf einem am Ende eines Teleskoparms 16 angebrachten Tisch aufgebaut werden kann. Bevorzugt wird der Gas-Laser 12 mittels eines elektrischen Verbinders 18 mit elektrischem Strom versorgt.The laser system 10 has a gas laser 12 , which can be set up on a table attached to the end of a telescopic arm 16 . The gas laser 12 is preferably supplied with electrical current by means of an electrical connector 18 .
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Gas-Laser 12 ein Einwegmodul 20 auf, das von einem Endverwender 22 in den Gas-Laser 12 eingebaut werden kann oder vom Gas-Laser 12 entfernt werden kann. Das Einwegmodul 20 ist bevorzugt ein vollständiges Lasermodul, das schnell und exakt durch ein anderes Lasermodul ohne erforderliches Rejustieren oder Rekalibrieren durch den Endverwender 22 ersetzt werden kann.According to a preferred embodiment of the invention, the gas laser 12 has a disposable module 20 which can be installed in the gas laser 12 by an end user 22 or can be removed from the gas laser 12 . The disposable module 20 is preferably a complete laser module that can be replaced quickly and exactly by another laser module without the need for readjustment or recalibration by the end user 22 .
Nun wird auf Fig. 2 Bezug genommen, aus dem ein vereinfachtes Blockdiagramm des Betriebs des Gas-Lasers 12 und des Einwegmoduls 20 ersichtlich ist. Das Einwegmodul 20 weist bevorzugt ein Laser-Medium 24, wie CO₂, das in einem Vorratsbehälter innerhalb des Moduls 20 aufbewahrt werden kann, einen von einem Paar optischer Elemente 28, wie z. B. einem Spiegelpaar, gebildeten Resonator 26 und ein Anregungselement 30 auf, wie ein Elektrodenpaar 32. Das Einwegmodul 20 kann von einem Kühlmittel gekühlt werden, wie Wasser oder Gebläseluft.Referring now to FIG. 2, a simplified block diagram of the operation of the gas laser 12 and the disposable module 20 can be seen. The disposable module 20 preferably has a laser medium 24 as shown, which can be stored in a reservoir within the module 20 CO₂, an optical by a pair of elements 28, such. B. a pair of mirrors, formed resonator 26 and an excitation element 30 , such as a pair of electrodes 32 . The disposable module 20 can be cooled by a coolant, such as water or forced air.
Nun wird auf Fig. 3 Bezug genommen, aus der der Gas-Laser 12 und das Einwegmodul 20 ersichtlich sind. Das Einwegmodul 20 weist bevorzugt ein Gehäuse 40 auf, in das alle für den Betrieb des Gas-Lasers 12 erforderlichen Elemente eingebaut sind, wie z. B. das Laser-Medium 24, der Resonator 26 und das Anregungselement 30 (alle in Fig. 3 nicht gezeigt). Das Gehäuse 40 weist bevorzugt ein Führungsschienenpaar 42 auf und ist bevorzugt auf einer Basisplatte 44 aufgebaut. Das Gehäuse 40 ist, wie aus Fig. 3 ersichtlich, im Wesentlichen zylinderförmig, kann jedoch auch eine andere beliebige Form aufweisen.Reference is now made to FIG. 3, from which the gas laser 12 and the disposable module 20 can be seen. The disposable module 20 preferably has a housing 40 in which all the elements required for the operation of the gas laser 12 are installed, such as, for. B. the laser medium 24 , the resonator 26 and the excitation element 30 (all not shown in Fig. 3). The housing 40 preferably has a pair of guide rails 42 and is preferably constructed on a base plate 44 . The housing 40 is, as shown in FIG. 3, substantially cylindrical in shape, but may also have another arbitrary shape.
Das Gehäuse 40 und die Basisplatte 44 sind bevorzugt so dimensioniert und geformt, daß sie in eine Einbauvertiefung 46 in einem Rahmen 48 passen. Die Führungsschienen 42 sind bevorzugt in die Schlitze 50 im Rahmen 48 einführbar. Am Boden der Einbauvertiefung 46 befindet sich bevorzugt eine Verbindungsplatte 52.The housing 40 and the base plate 44 are preferably dimensioned and shaped such that they fit into an installation recess 46 in a frame 48 . The guide rails 42 can preferably be inserted into the slots 50 in the frame 48 . A connecting plate 52 is preferably located at the bottom of the installation recess 46 .
Der Rahmen 48 weist bevorzugt für den Betrieb eines Gas-Lasers 12 erforderliche innere Einrichtungen (in Fig. 3 nicht gezeigt) auf, wie Hochspannungsbauteile und -Elektronik, Prüf- und Datenelektronik sowie einen Wärmetauscher, der das Kühlmittel 34 zum Kühlen des Einwegmoduls 20 umwälzt. The frame 48 preferably has internal devices (not shown in FIG. 3) required for the operation of a gas laser 12 , such as high-voltage components and electronics, test and data electronics and a heat exchanger which circulates the coolant 34 for cooling the disposable module 20 .
Die Basisplatte 44 und die Verbindungsplatte 52 weisen bevorzugt eine Mehrzahl von einander entsprechenden Buchsen und Steckern eingebauter Schnellverbinder auf. Die Schnellverbinder auf der Verbindungsplatte 52 sind bevorzugt mit den inneren Einrichtungen des Rahmens 48, wie mit aus dem Stand der Technik bekannten Kabeln, Drähten und/oder Rohrleitungen (nicht gezeigt), verbunden.The base plate 44 and the connection plate 52 preferably have a plurality of corresponding sockets and plugs of built-in quick connectors. The quick connectors on the connection plate 52 are preferably connected to the interior of the frame 48 , such as cables, wires and / or tubing (not shown) known in the art.
Die Schnellverbinder auf der Basisplatte 44 sind bevorzugt mit entsprechenden inneren Einrichtungen und Bauteilen (nicht gezeigt) im Einwegmodul 20 über Kabel, Drähte und/oder Rohrleitungen (nicht gezeigt) in dem Verbindungsblock 54 verbunden.The quick connectors on the base plate 44 are preferably connected to corresponding internal devices and components (not shown) in the disposable module 20 via cables, wires and / or pipes (not shown) in the connection block 54 .
Wie z. B. aus dem Blockdiagramm aus Fig. 2 und aus der bildlichen Darstellung aus Fig. 3 ersichtlich, können die Basisplatte 44 und die Verbindungsplatte 52 ein zusammengehörendes Paar von Hochspannungsleitungs- Schnellverbindern 56A und 56B aufweisen, wie z. B. unter den Modellnummern E200BX oder E201BX von Alden Products CO., BROCKTON, NA, USA, kommerziell beziehbare Hochspannungsverbinder.Such as B. from the block diagram of Fig. 2 and from the pictorial representation of Fig. 3 can be seen, the base plate 44 and the connecting plate 52 may have an associated pair of high-voltage line quick connectors 56 A and 56 B, such as. B. under the model numbers E200BX or E201BX from Alden Products CO., BROCKTON, NA, USA, commercially available high-voltage connectors.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, können die Hochspannungsverbinder 56A und 56B mit der Hochspannungselektronik 57 verbunden sein. Zusätzlich kann ein zusammengehörendes Paar von Niederspannungsverbindern 58A und 58B bereitgestellt sein, wie z. B. solche mit den Modellnummern 8S0-009SM-131S oder 11DA0920, die von Daeda, Inc. kommerziell beziehbar sind. Die Niederspannungsverbinder 58A und 58B können Verbindungen für verschiedene Funktionen, wie Prüf- und Datenübertragungsfunktionen, aufweisen, welche Funktionen in Fig. 2 mit dem Bezugszeichen 59 gekennzeichnet sind. Ferner können die Basisplatte 44 und der Verbindungsblock 54 ein zusammengehörendes Paar von Kühlmittelleitungs- Schnellverbindern 60A und 60B für den Einlaß und ein zusammengehörendes Paar von Kühlmittel-Schnellverbindern 62A und 62B für den Auslaß aufweisen, wie Schnellkopplungen, die unter den Modellnummern PLMD 120-04 oder PLMD 200-04 von CPC Inc. kommerziell beziehbar sind. Die Verbinder 60A, 60B, 62A und 62B können mit einem Wärmetauscher 64 in Verbindung stehen. Bevorzugt sind die Verbinder 60A, 60B, 62A und 62B durch Aufstecken bzw. Abziehen verbindbar bzw. entfernbar. Alternativ dazu können sie, abhängig von der Art der gewählten Kühlmittel-Schnellverbinder, mittels eines zusätzlichen Lösemechanismus entfernt werden.As can be seen from FIG. 2, the high-voltage connectors 56 A and 56 B can be connected to the high-voltage electronics 57 . In addition, a related pair of low voltage connectors 58 A and 58 B may be provided, such as. B. those with model numbers 8S0-009SM-131S or 11DA0920, which are commercially available from Daeda, Inc. The low-voltage connectors 58 A and 58 B can have connections for various functions, such as test and data transmission functions, which functions are identified in FIG. 2 by the reference number 59 . Further, the base plate 44 and the connecting block 54 may comprise a matched pair of Kühlmittelleitungs- quick connectors 60 A and 60 B for the inlet and a matched pair of coolant quick connectors 62 A and 62 B for the outlet, such as quick couplings that under the model numbers PLMD 120-04 or PLMD 200-04 from CPC Inc. are commercially available. The connectors 60 A, 60 B, 62 A and 62 B can be connected to a heat exchanger 64 . The connectors 60 A, 60 B, 62 A and 62 B can preferably be connected or removed by plugging in or removing. Alternatively, depending on the type of coolant quick connector selected, they can be removed using an additional release mechanism.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich können ein oder mehrere Stifte 70 auf der Basisplatte 44 bereitgestellt sein, um das Zusammenstecken der Schnellverbinder weiter zu erleichtern.As can be seen in FIG. 3, one or more pins 70 can be provided on the base plate 44 in order to further facilitate the plugging together of the quick connectors.
Wie aus den Fig. 1 und 3 ersichtlich, weist der Gas-Laser 12 einen Strahlverlauf 75 auf. Es ist ein besonders Merkmal der Erfindung, daß das Einwegmodul 20 so aufgebaut ist, daß es ein anderes Modul 20 ohne Erfordernis eines Rejustierens oder Rekalibrierens durch den Endverwender 22 (Fig. 1) schnell und exakt ersetzen kann. Der Strahlverlauf 75 bleibt innerhalb strenger Toleranzen und mit einem hohen Grad an Wiederholbarkeit aufrechterhalten, was für den korrekten Betrieb des Gas-Lasers 12 und des Laser-Systems 10 (Fig. 1) erforderlich ist. Somit kann der Endverwender 22 ein fehlerhaftes Gas-Laser-Modul entfernen und ein neues Modul zuverlässig einbauen. Die Herstellungstoleranzen können so gering gehalten werden, daß ein Rejustieren oder ein Rekalibrieren nicht erforderlich ist. Alternativ oder zusätzlich dazu, können eine Selbst-Rejustier-Vorrichtung 80 und/oder eine Selbst-Rekalibrier-Vorrichtung 82 in dem Modul 20 vorgesehen sein. Alternativ dazu können eine Selbst-Rejustier- Vorrichtung 80 und/oder eine Selbst-Rekalibrier-Vorrichtung 82 außerhalb des Einwegmoduls 20 in dem Rahmen 48 des Gas-Lasers 20 vorgesehen sein.As can be seen from FIGS. 1 and 3, the gas laser 12 has a beam path 75 . It is a particularly characteristic of the invention that the disposable module 20 is constructed so that it can quickly and accurately replace another module 20 without requiring a Rejustierens Rekalibrierens or by the end user 22 (Fig. 1). The beam path 75 is maintained within strict tolerances and with a high degree of repeatability, which is necessary for the correct operation of the gas laser 12 and the laser system 10 ( FIG. 1). Thus, the end user 22 can remove a defective gas laser module and reliably install a new module. The manufacturing tolerances can be kept so small that readjustment or recalibration is not necessary. Alternatively or in addition, a self-readjusting device 80 and / or a self-recalibrating device 82 can be provided in the module 20 . Alternatively, a self-readjusting device 80 and / or a self-recalibrating device 82 can be provided outside the disposable module 20 in the frame 48 of the gas laser 20 .
Die Schnellverbinder des Einwegmoduls 20 sind bevorzugt steckbare Schnellverbinder. Es können jedoch auch andere Arten von Schnellverbindern verwendet werden. The quick connectors of the disposable module 20 are preferably pluggable quick connectors. However, other types of quick connectors can also be used.
Nun wird auf Fig. 4 Bezug genommen, aus der ein Gas-Laser 90 und ein Einwegmodul 92 ersichtlich sind, die gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung aufgebaut sind und verwendet werden. Das Einwegmodul 92 weist bevorzugt ein Gehäuse 94 auf, an das eine Führungsschiene 96 angebracht ist. Bevorzugt sind Schnellverbinder 98 auf einer Endplatte 100 angebracht. Das Einwegmodul 92 wird im Wesentlichen auf die gleiche Weise wie das oben unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 beschriebene Einwegmodul 20 verwendet, mit der Ausnahme, daß das Einwegmodul 92 mit der Führungsschiene 96 entlang einer Führungsrille (nicht gezeigt) eingeschoben wird, und die Schnellverbinder 98 mit entsprechenden Verbindern (nicht gezeigt) durch Einschieben paarweise verbunden werden.Referring now to FIG. 4, there is seen a gas laser 90 and a disposable module 92 constructed and used in accordance with another preferred embodiment of the invention. The disposable module 92 preferably has a housing 94 to which a guide rail 96 is attached. Quick connectors 98 are preferably attached to an end plate 100 . The disposable module 92 is used in substantially the same manner as the disposable module 20 described above with reference to Figures 1 to 3, except that the disposable module 92 is inserted with the guide rail 96 along a guide groove (not shown) and the quick connectors 98 are connected to corresponding connectors (not shown) in pairs by insertion.
Claims (6)
einem Einwegmodul mit:
wenigstens einem der folgenden Laser-Elemente: einem Laser-Medium, einem Resonator und einem Anregungselement,
wobei das Einwegmodul in ein Laser-System einbaubar und durch einen Endverwender durch ein anderes Einwegmodul derart ersetzbar ist, daß der Strahlverlauf des Gas-Lasers im Wesentlichen unverändert bleibt.1. Gas laser with:
a disposable module with:
at least one of the following laser elements: a laser medium, a resonator and an excitation element,
wherein the disposable module can be installed in a laser system and can be replaced by an end user with another disposable module such that the beam path of the gas laser remains essentially unchanged.
einem Gas-Laser mit:
einem Einwegmodul mit:
wenigstens einem der folgenden Laser-Elemente: einem Laser-Medium, einem Resonator und einem Anregungselement,
wobei das Einwegmodul in das Laser-System einbaubar und von einem Endverwender durch ein anderes Einwegmodul derart ersetzbar ist, daß der Strahlverlauf des Gas-Lasers im Wesentlichen unverändert bleibt.5. Laser system with:
a gas laser with:
a disposable module with:
at least one of the following laser elements: a laser medium, a resonator and an excitation element,
wherein the disposable module can be installed in the laser system and can be replaced by an end user with another disposable module in such a way that the beam path of the gas laser remains essentially unchanged.
Einbau des Gas-Lasers in ein Einwegmodul, wobei das Einwegmodul in das Laser-System einbaubar und von einem Endverwender durch ein anderes Einwegmodul derart ersetzbar ist, daß der Strahlverlauf des Gas-Lasers im Wesentlichen unverändert bleibt; und
Ersetzen des Einwegmoduls durch ein anderes Einwegmodul durch den Endverbraucher.6. Maintenance procedure for a gas laser of a laser system with the following steps:
Installation of the gas laser in a disposable module, the disposable module being installable in the laser system and replaceable by an end user with another disposable module such that the beam path of the gas laser remains essentially unchanged; and
Replacement of the disposable module by another disposable module by the end user.
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