(57)【要約】【課題】調査対象部の撮影を安定に行える撮影用無人飛行体を提供する。【解決手段】本発明に係る撮影用無人飛行体２は、無人飛行体２０と、無人飛行体２０に搭載された撮影装置３０と、無人飛行体に設けられた３本以上の脚４０とを備え、飛行しながら調査対象部を撮影する撮影用無人飛行体であって、調査対象部に脚４０の脚端部４２を接触させた状態で調査対象部を撮影することにより、調査対象部に対する撮影姿勢を維持可能なように構成されたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無人飛行体と、無人飛行体に搭載された撮影装置と、無人飛行体に設けられた３本以上の脚とを備え、飛行しながら調査対象部を撮影する撮影用無人飛行体であって、
調査対象部に脚の脚端部を接触させた状態で調査対象部を撮影することにより、調査対象部に対する撮影姿勢を維持可能なように構成されたことを特徴とする撮影用無人飛行体。
【請求項２】
脚は、調査対象部に脚端部が接触した状態で調査対象部に押し付けられた場合に撓むように構成され、調査対象部上において撮影用無人飛行体を移動させたい任意の方向とは反対側に位置する脚を撓ませて当該撮影用無人飛行体の機体を傾けることによって当該撮影用無人飛行体を任意の方向に推進させるための推進力が当該撮影用無人飛行体に付与されるように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の撮影用無人飛行体。
【請求項３】
脚端部は、調査対象部上を転動可能な車輪を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の撮影用無人飛行体。
【請求項４】
脚は無人飛行体の機体より上方に突出し、無人飛行体が上昇して調査対象部としての構造物の下面まで移動した場合に、脚端部が当該下面に接触するように構成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の撮影用無人飛行体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無人飛行体（ＵＡＶ（Unmanned Aerial Vehicle））に撮影装置を搭載した撮影用無人飛行体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カメラやビデオカメラ等の撮影装置を搭載した撮影用無人飛行体を用いて撮影を行うことが知られている（例えば特許文献１乃至３等参照）。
一方、近年、トンネル、橋梁、ダム、道路等のインフラストラクチャーの老朽化が顕在化してきており、これらインフラストラクチャーの調査対象部の劣化状況を上述した撮影用無人飛行体を用いて撮影し、当該撮影データを検証して当該調査対象部の補修等が必要か否かを判断することも試みられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２６９４１３号公報
【特許文献２】特開２００６−０２７３３１号公報
【特許文献３】特開２００６−０２７４４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の撮影用無人飛行体は、調査対象部から離れて空中に浮いた状態で調査対象部を撮影するので、安定性が悪い。特に撮影用無人飛行体が風を受けた場合に煽られるので、撮影用無人飛行体の撮影姿勢が不安定になり、調査対象部の撮影を安定に行うことができないという課題があった。
本発明は、調査対象部の撮影を安定に行える撮影用無人飛行体を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る撮影用無人飛行体は、無人飛行体と、無人飛行体に搭載された撮影装置と、無人飛行体に設けられた３本以上の脚とを備え、飛行しながら調査対象部を撮影する撮影用無人飛行体であって、調査対象部に脚の脚端部を接触させた状態で調査対象部を撮影することにより、調査対象部に対する撮影姿勢を維持可能なように構成されたので、調査対象部の撮影を安定に行える撮影用無人飛行体となる。
また、脚は、調査対象部に脚端部が接触した状態で調査対象部に押し付けられた場合に撓むように構成され、調査対象部上において撮影用無人飛行体を移動させたい任意の方向とは反対側に位置する脚を撓ませて当該撮影用無人飛行体の機体を傾けることによって当該撮影用無人飛行体を任意の方向に推進させるための推進力が当該撮影用無人飛行体に付与されるように構成されたので、調査対象部上において撮影用無人飛行体を容易に移動させることが可能となる。
また、脚端部は、調査対象部上を転動可能な車輪を備えたので、調査対象部上において撮影用無人飛行体をより容易に移動させることが可能となる。
さらに、脚は無人飛行体の機体より上方に突出し、無人飛行体が上昇して調査対象部としての構造物の下面まで移動した場合に、脚端部が当該下面に接触するように構成されたので、調査対象部としての構造物の下面の撮影を安定に行え、かつ、当該下面上で撮影用無人飛行体を容易に移動させることが可能な撮影用無人飛行体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】撮影用無人飛行体を示す斜視図（実施形態１）。
【図２】（ａ）は撮影用無人飛行体による調査対象部の撮影状態を示す図、（ｂ）は撮影用無人飛行体が調査対象部上を移動する移動時の状態を示す図（実施形態１）。
【図３】撮影用無人飛行体の移動時の状態を示す図（実施形態２）。
【図４】撮影用無人飛行体を備えた無人飛行撮影装置を示す図（実施形態３）。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
実施形態１
図１に示すように、実施形態１による撮影用無人飛行体２は、無人飛行体２０と、調査対象部１０を撮影するためのカメラやビデオカメラ等の撮影装置３０と、３本以上の脚４０とを備えた構成である。
即ち、撮影用無人飛行体２は、無人飛行体２０と、無人飛行体２０に搭載された撮影装置３０と、無人飛行体２０に設けられた脚４０とを備え、飛行しながら調査対象部１０を撮影する。
調査対象部１０は、例えば、従来、コンクリート構造物のひび割れ等の目視検査において足場を必要としていた高架橋の橋梁床版の下面やトンネルの天井面等のコンクリート劣化状況調査対象面である。
【０００８】
無人飛行体２０は、少なくとも、機体２１と、複数のローター（回転翼）２２と、各ローター２２の図外のモーター等の回転駆動源と、各ローター２２の回転及び停止を制御する図外の制御装置と、ランディングギア２９と、を備えた構成である。
【０００９】
尚、無人飛行体２０は、制御方式として、自律制御飛行タイプ、あるいは、遠隔操縦によって飛行する遠隔操縦制御タイプ等があり、どちらの制御タイプのものを用いても構わない。
また、無人飛行体２０は、電源供給方式として、図外の電源を搭載した電源搭載タイプと、後述するように電源ケーブルを介して電源が供給される外部電源タイプ等があり、どちらの電源供給タイプのものを用いても構わない。
自律制御飛行タイプの場合、例えば、図外のＧＰＳ受信機（ＧＰＳ衛星から送信された電波を受信するＧＰＳアンテナと、ＧＰＳアンテナで受信した電波に基づいてＧＰＳ受信機を搭載した無人飛行体２０の位置情報を算出するＧＰＳモジュールとを備える）及びジャイロセンサーと、図外の制御装置とを備え、プログラミングされた設定ルートを飛行するために、制御装置がＧＰＳ受信機及びジャイロセンサーから入力した無人飛行体２０の位置情報や姿勢情報に基づいて各ローター２２の回転及び停止を制御することによって自律飛行を行うように構成されている。
遠隔操縦制御タイプの場合、図外の制御装置と図外の遠隔操縦機とを備え、制御装置が遠隔操縦機からの指令を受信して各ローター２２の回転及び停止を制御することによって遠隔操縦による飛行を行うように構成されている。
【００１０】
無人飛行体２０は、例えば図１に示すように、放射状に配置される６個のローター２２を同時にバランスよく回転させることによって飛行する、例えばマルチローターヘリコプターと呼ばれる無人飛行体である。
尚、後述するように、無人飛行体２０の各ローター２２の回転中心軸２８と機体中心軸２１Ｃとが互いに平行である場合、各ローター２２の回転数を上げて各ローター２２を同じ回転数で回転させることで無人飛行体２０は機体中心軸２１Ｃを垂直に維持しながら上昇し、各ローター２２の回転数を下げて各ローター２２を同じ回転数で回転させることで無人飛行体２０は機体中心軸２１Ｃを垂直に維持しながら下降する。また、各ローター２２の回転数を異ならせて機体２１を傾けることで無人飛行体２０は水平面上を移動する水平移動動作を行うことが可能なように構成されている。
【００１１】
機体２１は、例えば、上述した制御装置、ＧＰＳアンテナ、ＧＰＳモジュール等の制御系構成部品を搭載した機体中央部２３と、機体中央部２３より突出するように設けられたローター支持アーム部２４とを備えた構成である。ローター支持アーム部２４は、一端が機体中央部２３に連結された中空棒体２５と、中空棒体２５の他端に取り付けられたローターを回転可能に支持するローター支持部２６とを備えた構成である。ローター支持部２６は、例えば図外のモーターが収納されて固定されたケースにより構成され、このモーターの回転軸とローター２２の回転中心部２７とが連結されている。中空棒体２５内に配線されて制御線の一端が機体中央部内に導かれて制御装置と接続され、かつ、当該制御線の他端がローター支持部内に導かれてモーターと接続されることで、制御装置がローター２２の回転及び停止を制御可能に構成されている。
例えば、各ローター２２の回転中心軸２８は、互いに平行で、かつ、１つの円周上に位置され、１つの円周上に等しい間隔を隔てて設けられる。
【００１２】
ランディングギア２９は、例えばローター支持アーム部２４に連結されて機体２１よりも下方に突出するように設けられ、着陸時に胴体をささえるとともに着陸時の衝撃を吸収するための部位である。
【００１３】
撮影装置３０は、例えば機体２１の上方を撮影可能なように機体中央部２３の上面に設けられる。
【００１４】
脚４０は、調査対象部１０に接触可能であるとともに調査対象部１０に接触した状態で調査対象部１０に押し付けられた場合に撓むように構成される。
脚４０は、一端が機体中央部２３の上面に連結された脚部４１と、脚部４１の他端に設けられた脚端部（脚４０の先端部）４２とを備えた構成である。
脚部４１は、可撓性を有した棒体、例えば１ｍｍ〜２ｍｍのピアノ線等により構成される。
脚端部４２は、例えば、面上を全方向に転動可能なように構成されたキャスター（車輪）により構成される。
脚４０は、例えばローター２２の数に対応した数だけ設けられる。例えば図１に示すように、６個のローター２２を備える場合、６本の脚４０を備え、各脚部４１は、一端がそれぞれ各ローター支持アーム部２４の一端の上方に位置するように設けられる。
各脚４０の脚部４１は、各ローター２２の回転中心軸２８が位置する上述した１つの円周を持つ円の中心を通過して前記回転中心軸２８と平行な機体中心軸２１Ｃを中心軸とする逆円錐の円錐面上に沿って上下方向に延長するように設けられている。
各脚端部４２の上端が、前記機体中心軸２１Ｃと直交する同一平面上に形成される当該同一平面と前記機体中心軸２１Ｃとの交差点を中心とする円の円周上に位置されるように構成されている。
即ち、脚４０は、無人飛行体２０の機体２１より上方に突出し、撮影用無人飛行体２が上昇して調査対象部１０としての構造物の下面まで移動した場合に、脚４０の上端部を形成する脚端部４２が当該調査対象部１０としての構造物の下面に接触可能に形成され、当該下面に接触した状態で当該下面に押し付けられた場合に撓むように構成されており、調査対象部１０としての下面上において撮影用無人飛行体２を移動させたい任意の方向とは反対側に位置する脚４０を撓ませて当該撮影用無人飛行体２の機体２１を傾けることによって当該撮影用無人飛行体２を任意の方向に推進させるための推進力Ｆが当該撮影用無人飛行体２に付与されるように構成されている。
【００１５】
次に、図２に基づき、撮影用無人飛行体２を用いた調査対象部１０の調査方法について説明する。
まず、撮影用無人飛行体２を調査対象部１０としての例えば橋梁床版の下面まで飛ばし、撮影用無人飛行体２の各脚４０の各脚端部４２が橋梁床版の下面と接触するように撮影用無人飛行体２をホバリングさせながら、撮影装置３０で当該橋梁床版の下面（調査対象部１０）の一部分を撮影する（図２（ａ）参照）。
その後、橋梁床版の下面において上述した一部分とは別の部分を撮影する場合に、撮影用無人飛行体２を移動させたい方向とは反対側に位置するローター２２の出力を増加させて出力を増加させたローター２２側を上昇させると、図２（ｂ）に示すように、当該上昇した側の脚４０の脚部４１が撓むことで機体２１が傾いて（例えば機体中心軸２１Ｃが橋梁床版の下面と垂直な状態から垂直でない状態に傾いて）ローター２２による揚力の反力が傾斜する（当該反力の方向が橋梁床版の下面と垂直な状態から垂直でない状態となる）ことで橋梁床版の下面と平行な推力成分による推進力Ｆが発生するため、橋梁床版の下面に沿って撮影用無人飛行体２を移動させたい方向に移動させることができる。
即ち、撮影用無人飛行体２を調査対象部１０まで飛行させて調査対象部１０に脚端部４２を接触させた状態で撮影用無人飛行体２を移動させたい任意の方向とは反対側に位置するローター２２の出力を増加させて脚４０を撓ませて機体２１を調査対象部１０としての橋梁床版の下面に平行な状態から傾けることで当該撮影用無人飛行体２に当該橋梁床版の下面（調査対象部１０）に沿った方向の推進力Ｆが付与され、撮影用無人飛行体２を移動させたい方向に移動させることができる。
【００１６】
実施形態１の撮影用無人飛行体２によれば、３本以上の脚４０の脚端部４２を調査対象部１０に接触させた状態で調査対象部１０を撮影することができるので、調査対象部１０から離れて空中に浮いた状態で調査対象部を撮影する従来の撮影用無人飛行体と比べて、撮影用無人飛行体２が風を受けた場合でも、撮影用無人飛行体２の撮影姿勢が安定に維持され、調査対象部１０の撮影を安定に行うことができる撮影用無人飛行体２を得ることができる。
また、脚４０は、調査対象部１０に脚端部４２が接触した状態で調査対象部１０に押し付けられた場合に撓むように構成され、調査対象部１０上において撮影用無人飛行体２を移動させたい任意の方向とは反対側に位置する脚４０を撓ませて当該撮影用無人飛行体２の機体２１を傾けることによって当該撮影用無人飛行体２を任意の方向に推進させるための推進力が当該撮影用無人飛行体２に付与されるように構成されたので、調査対象部１０上において撮影用無人飛行体２を容易に移動させることが可能となる。特に、各脚４０の脚部４１が、機体中心軸２１Ｃを中心軸とする逆円錐の円錐面上に沿って上下方向に延長するように、機体中央部２３から上方に向けて放射状に設けられているため、脚４０を撓ませ易い構成となるので、撮影用無人飛行体２を移動させたい方向に移動させるための推進力Ｆが発生しやすくなり、調査対象部１０上において撮影用無人飛行体２をより容易に移動させやすくなる。
また、脚端部４２が、調査対象部１０上を転動可能な車輪（キャスター）を備えたので、調査対象部１０上において撮影用無人飛行体２をより容易に移動させることが可能となる。
また、脚４０は無人飛行体２の機体２１より上方に突出し、無人飛行体２０が上昇して橋梁床版の下面（構造物下面（調査対象部１０））まで移動した場合に、脚端部４２が当該橋梁床版の下面に接触するように構成されたので、当該橋梁床版の下面の撮影を安定に行え、かつ、当該橋梁床版の下面上で撮影用無人飛行体２を容易に移動させることが可能な撮影用無人飛行体２を提供できる。
【００１７】
実施形態２
図３に示すように、実施形態１の脚部４１よりも撓みにくい脚部４１Ａと、脚部４１の他端に設けられた脚端部４２Ａと、一端が機体中央部の上面に連結されて他端が脚部４１Ａの一端と連結された可撓性連結部４３とを有した可撓性脚４０Ａを備えた撮影用無人飛行体２であってもよい。可撓性連結部４３としては、例えば、コイルばね、ゴム等の弾性体を用いればよい。
実施形態２の撮影用無人飛行体２の場合、可撓性連結部４３が撓むことで、実施形態１と同様な効果が得られる。
【００１８】
尚、脚端部４２は、調査対象部１０上を転動可能な車輪でなくても、調査対象部１０上を移動しやすい材料で形成されていればよい。
【００１９】
また、撮影用無人飛行体２は、脚４０を３本備えた構成の場合、安定性を得るために、３本の脚４０が、機体中心軸２１Ｃと直交する同一平面上に形成される当該同一平面と前記機体中心軸２１Ｃとの交差点を中心とする円の円周上に互いに等間隔を隔てて設けられていることが好ましい。また、この場合、調査対象部１０に沿って撮影用無人飛行体２を移動させたい方向に容易に移動させることができるように、３本の脚４０の位置に対応してローター２２を３つ備えた撮影用無人飛行体２とすることが好ましい。
【００２０】
また、無人飛行体２０の機体２１より下方に突出する３本以上の脚４０を設けるとともに、機体２１の下面に撮影装置３０を設けることで、調査対象部１０としての上面を撮影及び当該上面上を移動可能なように構成された撮影用無人飛行体２としてもよいし、無人飛行体２０の機体２１より横方向に突出する３本以上の脚４０を設けるとともに、機体２１の側面に撮影装置３０を設けることで、調査対象部１０としての縦面を撮影及び当該縦面上を移動可能なように構成された撮影用無人飛行体２としてもよい。
【００２１】
実施形態３
次に図４に基づいて上述した撮影用無人飛行体２備えた無人飛行撮影装置１について説明する。
無人飛行撮影装置１、上述した撮影用無人飛行体２と、撮影用無人飛行体２から離れた地面、道路、床等の設置面３に設置された外部電源４と、撮影用無人飛行体２に搭載された図外の電気機器と外部電源４とを接続した電線５と、外部電源４と撮影用無人飛行体２との間に設けられて電線５を支持する線支持用無人飛行体６と、線支持用無人飛行体６に搭載された図外の電気機器と外部電源４とを接続した電線７と、を備えて構成され、撮影用無人飛行体２を上述した調査対象部１０に近づくように飛行させて撮影用無人飛行体２に搭載されている撮影装置で調査対象部１０を撮影する装置である。
【００２２】
線支持用無人飛行体６の機体を構成する無人飛行体は、撮影用無人飛行体２の無人飛行体２０と同じものを使用すればよい。
【００２３】
撮影用無人飛行体２に搭載された電気機器は、ローター２２を回転させるモーター、撮影装置、その他、電源が必要な電気機器である。
線支持用無人飛行体６に搭載された電気機器は、ローター２２を回転させるモーター、その他、電源が必要な電気機器である。
外部電源４は、大型バッテリー、発電機、商用電源等である。
【００２４】
図４に示すように、例えば、無人飛行撮影装置１が、１つの撮影用無人飛行体２と２つの線支持用無人飛行体６Ａ；６Ｂを用いて構成され、かつ、撮影用無人飛行体２に搭載された電気機器と設置面３に設置された外部電源４とを接続する電線５として１００ｍの長さの電源ケーブルを用いる場合について説明する。
【００２５】
この場合、例えば、当該電線５の一端に設けられた図外のコネクタが外部電源４の図外のコネクタに接続された電源接続箇所５ａから３５ｍ離れた箇所を１つ目の線支持用無人飛行体６Ｂに固定するとともに、当該電線５の電源接続箇所５ａから７０ｍ離れた箇所を２つ目の線支持用無人飛行体６Ａに固定し、当該電線５の他端に設けられた図外のコネクタを撮影用無人飛行体２に搭載された図外の電気機器のコネクタに接続する。
また、２つ目の線支持用無人飛行体６Ａに搭載された電気機器と外部電源４とを接続する電線７Ａとして７０ｍ以上の長さの電源ケーブルを用い、当該電線７Ａの一端に設けられた図外のコネクタが外部電源４の図外のコネクタに接続された電源接続箇所７ａから３５ｍ離れた箇所を１つ目の線支持用無人飛行体６Ｂに固定するとともに、当該電線７Ａの他端に設けられた図外のコネクタを２つ目の線支持用無人飛行体６Ａに搭載された図外の電気機器のコネクタに接続する。
さらに、１つ目の線支持用無人飛行体６Ｂに搭載された電気機器と外部電源４とを接続する電線７Ｂとして３５ｍ以上の長さの電源ケーブルを用い、当該電線７Ｂの一端に設けられた図外のコネクタが外部電源４の図外のコネクタに接続され、かつ、当該電線７Ｂの他端に設けられた図外のコネクタを１つ目の線支持用無人飛行体６Ｂに搭載された図外の電気機器のコネクタに接続する。
【００２６】
以上のように構成された無人飛行撮影装置１を用いて調査対象部１０を撮影する場合について説明する。
各無人飛行体２；６Ａ；６Ｂを自律飛行させたり、あるいは、各無人飛行体２；６Ａ；６Ｂを遠隔操縦することによって、例えば図４に示すように、１つの撮影用無人飛行体２と２つの線支持用無人飛行体６Ａ；６Ｂとをそれぞれ個別に飛行させる。この場合、各無人飛行体２；６Ａ；６Ｂ間の距離が、各無人飛行体２；６Ａ；６Ｂ間の電線の長さ以上にならないように制御される。
即ち、撮影用無人飛行体２を調査対象部１０に近づくように飛行させ、当該撮影用無人飛行体２と２つ目の線支持用無人飛行体６Ａとの距離がこれら無人飛行体２；６Ａ間の電線５の長さ以上にならないようにして２つ目の線支持用無人飛行体６Ａが撮影用無人飛行体２に追従するように当該２つ目の線支持用無人飛行体６Ａを飛行させる。さらに、２つ目の線支持用無人飛行体６Ａと１つ目の線支持用無人飛行体６Ｂとの距離がこれら無人飛行体６Ａ；６Ｂ間の電線５や電線７Ａの長さ以上にならないようにして１つ目の線支持用無人飛行体６Ｂが２つ目の線支持用無人飛行体６Ａに追従するように当該１つ目の線支持用無人飛行体６Ｂを飛行させる。
そして、撮影用無人飛行体２は、調査対象部１０を撮影した後、当該撮影したデータを図外の撮影データ収集装置に送る。検証者は、撮影データ収集装置に送られてきた撮影データを検証して調査対象部１０の補修等が必要か否かを判断する。
【００２７】
無人飛行撮影装置１によれば、撮影用無人飛行体２に搭載された電気機器に外部電源４から電気を供給し続けることが可能となるので、撮影用無人飛行体２に搭載された撮影装置による長時間撮影が可能となる。従って、調査対象部１０の調査をより正確、かつ、精密に行うことが可能となる。
【００２８】
実施形態４
撮影用無人飛行体２に搭載された図外の制御装置と撮影用無人飛行体２の図外の遠隔操縦装置とを接続する図外の操縦用信号線、及び、撮影用無人飛行体２に搭載された図外の撮影装置と撮影用無人飛行体２から離れた位置に設けられた図外の撮影データ収集装置とを接続する図外の撮影データ用信号線のうちの１つ以上の信号線を備え、当該１つ以上の信号線が線支持用無人飛行体６によって支持された構成とすることで、高度な操縦や大量の撮影データの転送が可能となり、調査対象部１０の調査をより正確、かつ、より精密に行うことが可能となる。
【００２９】
実施形態５
無人飛行体に、電線が巻出し可能に巻取られたリール（巻取枠）を用いるようにしてもよい。例えば、線支持用無人飛行体６Ａや線支持用無人飛行体６Ｂに電線が巻出し可能に巻取られたリールを設けるようにすれば、撮影用無人飛行体２にリール（巻取枠）を設ける場合に比べて撮影用無人飛行体２を軽量化できるので好ましい。
【００３０】
尚、撮影用無人飛行体２、及び、線支持用無人飛行体６の機体を構成する無人飛行体は、上述したマルチローターヘリコプターに限らず、空中において静止、又は、静止状態に近い飛行が可能な無人飛行体であれば良い。
【符号の説明】
【００３１】
２  撮影用無人飛行体、１０  調査対象部、２０  無人飛行体、２１  機体、
３０  撮影装置、４０  脚、４２  脚端部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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