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文檔簡介

1、p l c 類交通燈畢業(yè)設(shè)計(jì)摘 要3第_章plc的特點(diǎn)及應(yīng)用31. 1概述31.2 plc的特點(diǎn)41. 3 plc的應(yīng)用4第二章plc的結(jié)構(gòu)及原理62. 1 plc的分類62. 2 plc的結(jié)構(gòu)62.3 plc的工作原理72. 4 plc匯編語言72. 5 plc的慕本指令92. 6 plc交通燈畢業(yè)設(shè)計(jì)編程器件13第三章梯形圖的設(shè)計(jì)與編程方法133. 1控制耍求133.2控制時(shí)序133. 3plc交通燈畢業(yè)設(shè)計(jì)碩件及外囤元器件143. 4i/o分配表15第四章程序設(shè)計(jì)164. 1plc交通燈畢業(yè)設(shè)計(jì)梯形圖 164. 2plc交通燈畢業(yè)設(shè)計(jì)指令圖184.3軟件設(shè)計(jì)21第五章plc交通燈畢業(yè)論文

2、設(shè)計(jì)總結(jié)21謝辭22plc交通燈畢業(yè)論文plc可編程序控制器是以微處理器為基礎(chǔ),綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、口動(dòng)控制技術(shù)和通 訊技術(shù)發(fā)展而來的一種新型工業(yè)控制裝置。它具有結(jié)構(gòu)簡單、編程方便、可靠性 高等優(yōu)點(diǎn),已廣泛用于工業(yè)過程和位置的自動(dòng)控制屮。據(jù)統(tǒng)計(jì),可編程控制器是工 業(yè)自動(dòng)化裝置中應(yīng)用最多的一種設(shè)備。專家認(rèn)為,可編程控制器將成為今后工業(yè)控 制的主耍手段和重耍的基礎(chǔ)設(shè)備z,plc、機(jī)器人、cad/cam將成為工業(yè)生產(chǎn)的 三大支柱。由于plc具有對使用環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的特性,同時(shí)其內(nèi)部定時(shí)器資源十分 豐富,可對廿前普遍使用的“漸進(jìn)式”信號燈進(jìn)行精確控制,特別對多岔路口的控 制可方便地實(shí)現(xiàn)。因此現(xiàn)在越來越多地

3、將plc應(yīng)用于交通燈系統(tǒng)屮。同吋,plc木 身還具有通訊聯(lián)網(wǎng)功能,將同一條道路上的信號燈組成一局域網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度管 理,可縮短車輛通行等候時(shí)間,實(shí)現(xiàn)科淫化管理.第一章plc的特點(diǎn)及應(yīng)用1.1概述可編程控制器(programmable controller)是計(jì)算機(jī)家族中的一員,是為 工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器 (programmable logic controller),簡稱plc,它主要用來代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏 輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展,這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍,因 此,今天這種裝置稱作可編程控制器,簡稱pc。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī) (p

4、ersonal computer)的簡稱混淆,所以將可編程控制器簡稱plc。1.2 plc的特點(diǎn)1可靠性高,抗干擾能力強(qiáng);2通用性高,使用方便;3程序設(shè)計(jì)簡單,易學(xué),易懂;4采用先進(jìn)的模塊化結(jié)構(gòu),系統(tǒng)組合靈活方便;5系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期短;6安裝簡便,調(diào)試方便,維護(hù)工作量小;7對生產(chǎn)工藝改變適應(yīng)性強(qiáng),可進(jìn)行柔性生產(chǎn);1.3 plc的應(yīng)用口前,plc在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制 造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè),使用情況大致可歸納 為如下幾類。1開關(guān)量的邏輯控制這是plc最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,它取代傳統(tǒng)的繼電器電路,實(shí)現(xiàn)邏輯 控制、順序控制,既可用于單臺

5、設(shè)備的控制,也可用于多機(jī)群控及口動(dòng)化流水線。 如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。2模擬量控制在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中,有許多連續(xù)變化的量,如溫度、壓力、流量、液位和 速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量,必須實(shí)現(xiàn)模擬量(analog) 和數(shù)字量(digital)之間的a/d轉(zhuǎn)換及d/a轉(zhuǎn)換。plc廠家都生產(chǎn)配套的a/d和 d/a轉(zhuǎn)換模塊,使可編程控制器用于模擬量控制。3運(yùn)動(dòng)控制plc可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來說,早期直接 用于開關(guān)量1/0模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu),現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制 模塊。如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單

6、軸或多軸位置控制模塊。世界上各主耍 plc廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能,廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電 梯等場合。4過程控制過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算 機(jī),plc能編制各種各樣的控制算法程序,完成閉環(huán)控制。pid調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控 制系統(tǒng)屮用得較多的調(diào)節(jié)方法。大屮型plc都冇p1d模塊,目前許多小型plc也 具有此功能模塊。pid處理一般是運(yùn)行專用的pid t程序。過程控制在冶金、化 工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。5數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代plc具有數(shù)學(xué)運(yùn)算(含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算)、數(shù)據(jù)傳送、數(shù) 據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能,可以完成

7、數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些 數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器屮的參考值比較,完成一定的控制操作,也可以利用通 信功能傳送到別的智能裝置,或?qū)⑺鼈兇騾n制表。數(shù)據(jù)處理一般用于大型控制系 統(tǒng),如無人控制的柔性制造系統(tǒng);也可用于過程控制系統(tǒng),如造紙、冶金、食品 工業(yè)屮的一些大型控制系統(tǒng)。6通信及聯(lián)網(wǎng)plc通信含plc間的通信及plc與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展,工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快,各plc廠商都十分重視plc的通信功能, 紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的plc都具有通信接口,通信非常方便。第二章plc的結(jié)構(gòu)及原理2. 1 plc的分類1按pic的結(jié)構(gòu)形式分類:1)整體式;2)模塊式。2

8、按pic的i/o點(diǎn)數(shù)分類:1)小型256點(diǎn)以下;2)中型256點(diǎn)以上,2048 點(diǎn)以下;3)大型2048點(diǎn)以上。3按pic功能分類:抵擋型,屮擋型,高檔型。2. 2 plc的結(jié)構(gòu)plc實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)其便件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī) 從結(jié)構(gòu)上分,plc分為固定式和組合式(模塊式)兩種。固定式plc包括cpu板、 i/o板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等,這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模 塊式plc包括cpu模塊、1/0模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架,這些模塊可 以按照一定規(guī)則組合配置。plc的基本結(jié)構(gòu)框圖如下:接受現(xiàn)場信號輸 入 接 口 部 件2. 3 plc的工作原理1. pic

9、的工作方式1)輸入采樣階段,在此階段,順序讀入所有輸入緞子通斷狀態(tài),并將讀入 的信息存入內(nèi)存,接著進(jìn)入程序執(zhí)行階段,在程序執(zhí)行吋,即使輸入信號發(fā)生變 化,內(nèi)存中輸入信息也不變化,只有在下一個(gè)掃描周期的輸入采樣階段才能讀入 信息。2)程序執(zhí)行階段:pic對用戶程序掃描。3)輸出刷新階段:當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢通過隔離電路,驅(qū)動(dòng)功率放大器, 電路是輸出端子向外界輸出控制信號驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。2.4 plc匯編語言采用面向控制過程,面向問題,簡單直觀的pic編寫橫語言,常用的有:梯形 圖,語句表,功能圖等。1.梯形圖:由繼電器控制邏輯演變而來,網(wǎng)者具有一定程度的相似性,但梯 形圖編程語言功能更強(qiáng)更方便。主耍

10、特點(diǎn):1)自上而下,從左到右的順序排列,兩列垂直線為母線。每一邏輯行, 起使左母線。2)梯形圖中采用繼電器名稱,但不是真實(shí)物理繼電器稱為“軟繼電器”3)每個(gè)梯級流過的是概念電流,從左向右,其兩端母線設(shè)有電源。4)輸入繼電器,用于接入信號,而無線圈,輸入繼電器,通過輸入接入的繼電器,晶體及晶閘管才能實(shí)現(xiàn)。2語句表又叫指令表,類似計(jì)算機(jī)匯編語言形式,用指令的記助符編程。例: 下圖是三菱公司的fx2n系列產(chǎn)品的最簡單的梯形圖例:x000x001廠 7勺00丿x010end它有兩組,第一組用以實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)、停止控制。第二組僅一個(gè)end指令,用以結(jié) 朿程序。梯形圖與助記符的對應(yīng)關(guān)系:助記符指令與梯形圖指令有

11、嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系, 而梯形圖的連線乂可把指令的順序予以體現(xiàn)。一般講,其順序?yàn)椋合容斎耄?后輸出(含其他處理);先上,后下;先左,后右。冇了梯形圖就可將其翻譯 成助記符程序。上圖的助記符程序?yàn)椋旱刂分噶钭兞?000ldxooo0001orx0100002andx0010003outy0000004end反z根據(jù)助記符,也可畫出與其對應(yīng)的梯形圖2. 5 plc的基本指令1輸入輸出指令(ld/ldi/out)下面把ld/ldi/out三條指令的功能、梯形圖表示形式、操作元件以列表的形式加以說明:符號功能梯形圖表示操作元件ii i_ld (取)常開觸點(diǎn)與母線相連x, y, m, t, c,sldi (取

12、反)常閉觸點(diǎn)與母線相連x, y, m, t, c,siqout (輸出)線圈驅(qū)動(dòng)y, m, t, c, s,fld與ldi指令用于與母線相連的接點(diǎn),此外還可用于分支電路的起點(diǎn)。out指令是線圈的驅(qū)動(dòng)指令,可用于輸出繼電器、輔助繼電器、定時(shí)器、 計(jì)數(shù)器、狀態(tài)寄存器等,但不能用于輸入繼電器。輸出指令用于并行輸岀, 能連續(xù)使用多次。地址 指令 數(shù)據(jù)0000 ld x0000001out¥0002觸點(diǎn)串連指令(and/andi)、并聯(lián)指令(or/ori)符號(名稱)功能梯形圖表示操作元件axd (與)常開觸點(diǎn)串聯(lián)連接11x, y, m, t, c,saxdi (與非)常閉觸點(diǎn)串聯(lián)連接-11x

13、, y, m, t, c,sor (或)常開觸點(diǎn)并聯(lián)連接x, y, m, t, c, s0ri (或非)常閉觸點(diǎn)并聯(lián)連接船x, y, m, t, c, sad、andi指令用于一個(gè)觸點(diǎn)的吊聯(lián),但串聯(lián)觸點(diǎn)的數(shù)量不限,這兩個(gè) 指令可連續(xù)使用。or、ort是用于一個(gè)觸點(diǎn)的并聯(lián)連接指令。地址指令數(shù)據(jù)0002ldx0010003andtx0020004orx0030005outy0013屯路塊的并聯(lián)和串聯(lián)指令(orb、anb)符號(名稱)功 能梯形圖表示操作元件orb (塊或)屯路塊并聯(lián)連接 口匚l無axb (塊與)屯路塊串聯(lián)連接()()含有兩個(gè)以上觸點(diǎn)串聯(lián)連接的電路稱為“吊聯(lián)連接塊”,串聯(lián)電路塊并聯(lián)連

14、接 時(shí),支路的起點(diǎn)以ld或ldyot指令開始,而支路的終點(diǎn)要用orb指令。orb 指令是一種獨(dú)立指令,其后不帶操作元件號,因此,orb指令不表示觸點(diǎn), 可以看成電路塊之間的一段連接線。如需要將多個(gè)電路塊并聯(lián)連接,應(yīng)在每 個(gè)并聯(lián)電路塊z后使用一個(gè)orb指令,用這種方法編程時(shí)并聯(lián)電路塊的個(gè)數(shù) 沒有限制;也可將所有要并聯(lián)的電路塊依次寫出,然后在這些電路塊的末尾 集中寫出orb的指令,但這時(shí)orb指令最多使用7次。將分支電路(并聯(lián)電路塊)與前面的電路串聯(lián)連接吋使用anb指令,各 并聯(lián)電路塊的起點(diǎn),使用ld或ldnot指令;與orb指令一樣,anb指令也不 帶操作元件,如需要將多個(gè)電路塊串聯(lián)連接,應(yīng)在每

15、個(gè)串聯(lián)電路塊之后使用 一個(gè)ab指令,用這種方法編程時(shí)串聯(lián)電路塊的個(gè)數(shù)沒冇限制,若集屮使用 axb指令,最多使用7次。axbx000x002x0037x001t卜x003t卜tli 卜x004 x005xpf6orb地址指令數(shù)據(jù)0000ldx0000001 orx0010002i.dx0020003axdx0030004ldix0040005axdx0050006 orx0060007orb0008anb0009orx0030010outy0064程序結(jié)束指令(end)符號(名稱)功能梯形圖表示操作元件end (結(jié)束)程序結(jié)束結(jié)東無在程序結(jié)束處寫上end指令,plc只執(zhí)行第一步至end之間的程序

16、,并 立即輸出處理。若不寫end指令,plc將以用戶存貯器的第一步執(zhí)行到最后 一步,因此,使用ed指令可縮短掃描周期。另外。在調(diào)試程序時(shí),可以將 exd指令插在各程序段之后,分段檢查各程序段的動(dòng)作,確認(rèn)無誤后,再依 次刪去插入的ed指令。其他還有一些指令,如置位復(fù)位、脈沖輸出、清除、移位、主控觸點(diǎn)、 空操作、跳轉(zhuǎn)指令等。曲梯形圖寫出與之對應(yīng)的助記符形式的指令。并出后面的gpp軟件傳輸 到plc屮,實(shí)吋運(yùn)行。2. 6 plc交通燈畢業(yè)設(shè)計(jì)編程器件一般情況下,x代表輸入繼電器,y代表輸出繼電器,m代表輔助繼電器,spm 代表專用輔助繼屯器,t代表定時(shí)器,c代表計(jì)數(shù)器,s代表狀態(tài)繼電器,d代表 數(shù)據(jù)

17、寄存器,mov代表傳輸?shù)取5谌绿菪螆D的設(shè)計(jì)與編程方法31控制要求信號燈受啟動(dòng)及停止按鈕的控制,當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕時(shí),信號燈系統(tǒng)開始工作,并 周而復(fù)始地循環(huán)工作,當(dāng)按下停止按鈕時(shí),系統(tǒng)將停止在初始狀態(tài),所有信號燈 都熄滅。3. 2控制時(shí)序交通燈示意圖如圖1所示,在東西南北兩個(gè)方向均安裝信號燈,兩個(gè)方向各6個(gè)燈, 分為紅、黃、綠三種顏色。工作時(shí)序如圖2所示,假設(shè)東西向較忙,綠燈時(shí)間是南 北向的2倍(40s)。按下起動(dòng)按鈕后,南北向綠燈亮維持20s, 20s后,南北黃燈閃 爍3次,計(jì)6s,期間,東西向紅燈也亮,并維持26s; 26s后,東西方向綠燈亮40s, 后東四向黃燈閃爍3次,計(jì)6s,期間,南北向

18、紅燈也亮,并維持46so接下去周而復(fù) 始,直到停止按鈕被按下為止。o綠ios1o紅1綠堇紅ooo紅螢綠 一2 2 2交通燈示意e 紅io s1owi綠1衛(wèi)_| 北i黃4 向40s 窪6s匚i紅2衛(wèi)j“匸20s丄6s丄 產(chǎn) f圖2交通燈工作時(shí)序3. 3 plc交通燈畢業(yè)設(shè)計(jì)硬件及外圍元器件根據(jù)信號燈的控制要求,所有的器件有:三菱fx系列plc、起動(dòng)按鈕sb1、停止按鈕sb2、紅黃綠色信號燈各4只,輸入/輸出端口接線如圖3所示。由圖叮見:起動(dòng)按鈕sb1接于輸入繼電器x0 端,停止按鈕sb2接于輸入繼電器xl端,東西方向的綠燈接于輸出繼電器y5端,東 西方向黃燈接于輸出繼電器y4端,東西方向的紅燈接

19、于輸出繼電器y3端,南北方 向綠燈接于輸出繼電器y2端,南北方向的黃燈接于輸出繼電器y1,南北方向紅燈 接丁輸出繼屯器y0。將輸出端的c0m1及com2用導(dǎo)線相連,輸出端的電源為交流 220v。如果信號燈的功率較大,一個(gè)輸出繼電器不能帶動(dòng)兩只信號燈,可以采用一個(gè)輸出點(diǎn)驅(qū)動(dòng)一只信號燈,也可以采用輸出繼電器先帶動(dòng)中間繼電器,再由中 間繼電器驅(qū)動(dòng)信號燈。起動(dòng)停止3 plc外部接線i3. 4 i/o分配表第四章程序設(shè)計(jì)41 plc交通燈畢業(yè)設(shè)計(jì)梯形圖mlm2dok3276)h10d10dllm13h16d100'd101-y001y004d100cotot3(t2k6t2t3cot4t5t6t

20、7c1t8t4t5t7t7t8(t3(cok6(y002(t4k20(y003(y005(t5d101c1t6k6t7k6clk3(y006(t8k40zrst co clend4. 2 plc交通燈畢業(yè)設(shè)計(jì)指令圖0ldx0111plsml3ldx0124plsm26ldml70rm28incdo11ldx01312orx01413outciok327616movc2di21ldm800022cmpdidomio29ldmio30subdodidio37ldm1238subdidodll45ldm800046cmpdiok5ml 353cmpdllk5ml 660ldm800261movk10

21、0d10066movk100d10171ldiml 572andt873addd100k10d100801 1subd101k10d101b7ldiml 8b8ampt839addd101k10d101北ldt897zrstdodll102ldxooo103ormo104ahix001105outmo106ldmo107mps108ldito109ort2110abb111outy001112mpp113outy004114ahit8115outtod100118ldto119anit3120ahico121outt2k6124ldt2125outt3k6128ldt3174317o1 bi

22、'.£1 bi co1b71b6mrlqto目3 p po宦i3p0cnk4oh66h6 fjlh6nh6hh01coh cn715h cnwh lnnh cn h1 歸 coh 血 7h 止6h£h歸h 歸whn1hh 血 ohco7h36135h3血h33h3mhzq3loldl0e目l0e2o1o 刃l(wèi) 0 hl0os忙1 pl0o3n hn ht7h7t6t6n hh7hln2閡 o o cnt7hlnh 歸ttnn o片e6片no畀w4. 3軟件設(shè)計(jì)采用步進(jìn)梯形指令雙流程編程實(shí)現(xiàn),應(yīng)用并聯(lián)分支結(jié)構(gòu),其狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如圖4所示。 由圖可知,我們把東西和南北方向信

23、號燈的動(dòng)作分成兩個(gè)流程同時(shí)起動(dòng),分別運(yùn) 行各自的時(shí)序動(dòng)作,相互之間的配合由統(tǒng)一的時(shí)鐘進(jìn)行有機(jī)配合,不會出現(xiàn)差錯(cuò)。 現(xiàn)僅以南北方向的動(dòng)作簡單分析一下工作原理,東西方向工作過程基木相同,在 此不再贅述。系統(tǒng)起動(dòng)時(shí),利用m8002開機(jī)脈沖自動(dòng)進(jìn)入x0狀態(tài),系統(tǒng)處于等待狀 態(tài)。當(dāng)啟動(dòng)按鈕sb1按下時(shí),xoll接通,y1和y4同時(shí)起動(dòng),y1使南北綠燈亮,y4 使東西紅燈亮(東西方向以下不分析),xo起動(dòng)的同時(shí)to開始計(jì)時(shí),20s后利用常 開接點(diǎn)的閉合使?fàn)顟B(tài)進(jìn)入t4,此時(shí)y3和y5起動(dòng),t4使南北黃燈亮,t1計(jì)時(shí)6s, 6s 后進(jìn)入t2,在t3狀態(tài)下,起動(dòng)co和t2,此時(shí)南北黃燈滅,co計(jì)數(shù)加1, t2吋

24、間到吋, 如果co,數(shù)不到3次,狀態(tài)轉(zhuǎn)到t0循環(huán),如果c0計(jì)數(shù)到3次,狀態(tài)轉(zhuǎn)入t4,這樣就 做到了南北方向黃燈閃爍3次的要求。南北方向黃燈閃爍3次后,系統(tǒng)進(jìn)入t4狀態(tài), 在t4狀態(tài)下,為下次閃爍作好準(zhǔn)備,同時(shí)起動(dòng)y3和y5, y1使南北紅燈亮,亮46s 后進(jìn)入x0狀態(tài),至此南北方向的一個(gè)循環(huán)執(zhí)行完,此時(shí)東西方向也應(yīng)該完成,在兩個(gè)方向都完成后(必須都完成),又重新進(jìn)入x0和xii,如此反復(fù)工作。在任何時(shí)候按卜停止按鈕sb2, xi接通,并復(fù)位相關(guān)狀態(tài)和計(jì)數(shù)器,系統(tǒng)自動(dòng) 停止。第五章plc交通燈畢業(yè)論文設(shè)計(jì)總結(jié)在設(shè)計(jì)過程中,經(jīng)常會遇到這樣那樣的情況,就是心里老想著這樣的接法可 以行得通,但實(shí)際接上電路,總是實(shí)現(xiàn)不了,因此耗費(fèi)在這上面的吋間用去很多。我趁著做課程設(shè)計(jì)的同時(shí)也對課本知識有了鞏固和加強(qiáng),由于課本上的知識 太多,平時(shí)課間的學(xué)習(xí)并不能很好的理解和運(yùn)用各個(gè)元件的功能,而且考試內(nèi)容 冇限,所以在這次課程設(shè)計(jì)過程中,我們了解了很多元件的功能,并且對于其在 電路中的使用有了更多的認(rèn)識。經(jīng)過兩個(gè)星期的設(shè)計(jì)里,過程曲折可謂一語難盡。在此期間我們也失落過, 也曾一度熱情高漲。從開始時(shí)的滿富激情到后來汗水背后的復(fù)雜心情,點(diǎn)點(diǎn)滴滴 無不令

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