CN105021209B - 一种轨道车辆测速测距系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种轨道车辆测速测距系统,所述系统包括依次连接的传感器模块、信号转换模块以及测速测距处理模块;所述传感器模块用于将轨道车辆运行的物理量转化为电信号,并将所述电信号发送至所述信号转换模块;所述信号转换模块用于将接收的所述电信号转换为待处理数据,并将所述待处理数据发送至所述测速测距处理模块;所述测速测距处理模块用于通过自适应迭代算法对所述待处理数据进行处理获得并输出测速测距结果。本系统测速测距处理模块的自适应性,保证了轨道车辆测速测距系统可根据配置信息自适应传感器数目,提高了测速测距系统的兼容性和可扩展性。本发明还公开了相应的方法。

Description

一种轨道车辆测速测距系统及方法
技术领域
[0001] 本发明轨道交通技术领域,更具体的说,是涉及一种轨道车辆测速测距系统及方 法。
背景技术
[0002] 转速计传感器测量的是车轮运动状态而非车体运动状态,因此,车轮轮径误差,车 轮的形变,以及车轮相对钢轨的滑动,均会导致测量误差产生,特别是轨道车辆持续出现空 转打滑状态时,测量误差会持续增加,导致测量结果错误,影响行车安全。雷达测速传感器 是通过多普勒原理,测量车体与地面的相对运动,其不受空转打滑、车轮变化的影响。但其 对安装精度、反射面以及传播介质的要求很高,上述因素的变化均会导致测量误差产生,严 重时,会导致测量结果错误,影响行车安全。
[0003] 目前的轨道车辆测速测距系统,采用的是固定数目的“转速计传感器+雷达测速传 感器”,不管轨道车辆在正常运行时,还是在空转打滑的情况下,均能保证测量的精度。
[0004] 然而通过对现有的轨道车辆测速测距技术研宄,申请人发现目前的轨道车辆测速 测距系统在设计之初就固定了“转速计传感器+雷达测速传感器”的数目,其硬件结构和软 件算法也随之固定,这种情况下,当某种轨道车辆无法安装上述固定数目的“转速计传感器 +雷达测速传感器”时,会导致目前的轨道车辆测速测距系统在该种轨道车辆上无法应用。 也就是说,目前的轨道车辆测速测距系统由于其硬件结构和软件算法不能自适应传感器数 目,因此兼容性和可扩展性差。
发明内容
[0005] 有鉴于此,本发明提供了一种轨道车辆测速测距系统及方法,以克服现有技术中 的轨道车辆测速测距系统由于其硬件结构和软件算法不能自适应传感器数目而导致的兼 容性和可扩展性差的问题。
[0006] 为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
[0007] 一种轨道车辆测速测距系统,所述系统包括:
[0008] 依次连接的传感器模块、信号转换模块以及测速测距处理模块;
[0009] 所述传感器模块用于将轨道车辆运行的物理量转化为电信号,并将所述电信号发 送至所述信号转换模块;
[0010] 所述信号转换模块用于将接收的所述电信号转换为待处理数据,并将所述待处理 数据发送至所述测速测距处理模块;
[0011] 所述测速测距处理模块用于通过自适应迭代算法对所述待处理数据进行处理获 得并输出测速测距结果。
[0012] 可选的,所述传感器模块包括N个车轮依赖传感器和M个非车轮依赖传感器,其中, 所述N的取值为大于等于〇且小于等于2的整数,所述M的取值为大于等于0且小于等于2的整 数,所述N的取值与所述M的取值的和大于〇。
[0013] 可选的,所述车轮依赖传感器为安装在所述轨道车辆车厢车轮轴端的转速计传感 器;所述转速计传感器用于将轨道车辆运行的物理量转化为频率与轨道车辆车轮转速相关 的周期脉冲信号;
[0014] 所述非车轮依赖传感器为安装在所述轨道车辆车厢底部的雷达测速传感器;所述 雷达测速传感器用于将轨道车辆运行的物理量转化为车体运动速度及距离信息,和/或,将 轨道车辆运行的物理量转化为频率与轨道车辆车体速度相关的周期脉冲信号。
[0015] 可选的,所述信号转换模块包括转速计传感器适配单元和雷达测速传感器适配单 元;
[0016] 所述转速计传感器适配单元用于根据限定时间修正法将所述频率与轨道车辆车 轮转速相关的周期脉冲信号转换为单位时间的脉冲数目信息,并发送给所述测速测距处理 模块;
[0017] 所述雷达测速传感器适配单元用于将所述车体运动速度及距离信息转换为16进 制数据形式,并发送给所述测速测距处理模块;和/或,用于根据限定时间修正法将所述频 率与轨道车辆车体速度相关的周期脉冲信号转换为单位时间的脉冲数目信息,并发送给所 述测速测距处理模块。
[0018] 可选的,所述测速测距处理模块还用于根据预设的故障分析五原则对接收到的待 处理数据进行分析。
[0019] 一种轨道车辆测速测距方法,所述方法包括:
[0020] 将轨道车辆运行的物理量转化为电信号;
[0021] 将所述电信号转换为待处理数据;
[0022] 通过自适应迭代算法对所述待处理数据进行处理获得并输出测速测距结果。
[0023] 可选的,所述将轨道车辆运行的物理量转化为电信号,具体包括:
[0024] 将轨道车辆运行的物理量转化为频率与轨道车辆车轮转速相关的周期脉冲信号; [0025] 和/或,将轨道车辆运行的物理量转化为车体运动速度及距离信息;
[0026]和/或,将轨道车辆运行的物理量转化为频率与轨道车辆车体速度相关的周期脉 冲信号。
[0027]可选的,所述将所述电信号转换为待处理数据,具体包括:
[0028]根据限定时间修正法将所述频率与轨道车辆车轮转速相关的周期脉冲信号转换 为单位时间的脉冲数目信息;
[0029]和/或,将所述车体运动速度及距离信息转换为16进制数据形式;
[0030]和/或,根据限定时间修正法将所述频率与轨道车辆车体速度相关的周期脉冲信 号转换为单位时间的脉冲数目信息。
[0031] 可选的,所述方法还包括:
[0032] 根据预设的故障分析五原则对所述待处理数据进行分析。
[0033]可选的,所述根据预设的故障分析五原则对所述待处理数据进行分析,具体包括: [0034]根据如下原则对单通路的故障状态进行判别:
[0035]原则一,信号数据传输层单模块故障;
[0036]原则二,传感器通路数据无效或无数据;
[0037]原则三,同类传感器数据比较不一致;
[0038] 原则四,绝对递增数据回退;
[0039] 原则五,违反客观要求和规律。
[0040] 经由上述的技术方案可知,与现有技术相比,本发明公开了一种轨道车辆测速测 距系统,所述系统包括依次连接的传感器模块、信号转换模块以及测速测距处理模块;所述 传感器模块用于将轨道车辆运行的物理量转化为电信号,并将所述电信号发送至所述信号 转换模块;所述信号转换模块用于将接收的所述电信号转换为待处理数据,并将所述待处 理数据发送至所述测速测距处理模块;所述测速测距处理模块用于通过自适应迭代算法对 所述待处理数据进行处理获得并输出测速测距结果。本系统测速测距处理模块的自适应 性,保证了轨道车辆测速测距系统可根据配置信息自适应传感器数目,提高了测速测距系 统的兼容性和可扩展性。本发明还公开了相应的方法。
附图说明
[0041] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本 发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据 提供的附图获得其他的附图。
[0042] 图1为本发明公开的一种轨道车辆测速测距系统实施例1结构示意图;
[0043]图2为本发明公开的一种轨道车辆测速测距系统实施例2结构示意图;
[0044]图3为本发明公开的限定时间修正法的基本思想示意图;
[0045]图4为本发明公开的一种轨道车辆测速测距方法实施例1流程示意图。
具体实施方式
[0046]下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例,都属于本发明保护的范围。
[0047]本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别 类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情 况下可以互换,这仅仅是描述本发明的实施例中对相同属性的对象在描述时所采用的区分 方式。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,以便 包含一系列单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于那些单元,而是可包括没有清楚 地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它单元。
[0048]由背景技术可知,现有技术中的轨道车辆测速测距系统由于其硬件结构和软件算 法不能自适应传感器数目而导致兼容性和可扩展性差。
[0049]为此,本发明公开了 一种轨道车辆测速测距系统,所述系统包括依次连接的传感 器模块、信号转换模块以及测速测距处理模块;所述传感器模块用于将轨道车辆运行的物 理量转化为电信号,并将所述电信号发送至所述信号转换模块;所述信号转换模块用于将 接收的所述电信号转换为待处理数据,并将所述待处理数据发送至所述测速测距处理模 块;所述测速测距处理模块用于通过自适应迭代算法对所述待处理数据进行处理获得并输 出测速测距结果。本系统测速测距处理模块的自适应性,保证了轨道车辆测速测距系统可 根据配置信息自适应传感器数目,提高了测速测距系统的兼容性和可扩展性。本发明还公 开了相应的方法。
[0050] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实 施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0051] 请参阅附图1,为本发明公开的一种轨道车辆测速测距系统实施例1结构示意图, 该轨道车辆测速测距系统包括依次连接的传感器模块11、信号转换模块12以及测速测距处 理模块13;
[0052]所述传感器模块11用于将轨道车辆运行的物理量转化为电信号,并将所述电信号 发送至所述信号转换模块12;
[0053]所述信号转换模块12用于将接收的所述电信号转换为待处理数据,并将所述待处 理数据发送至所述测速测距处理模块13;
[0054]所述测速测距处理模块13用于通过自适应迭代算法对所述待处理数据进行处理 获得并输出测速测距结果。
[0055]本实施例公开了一种轨道车辆测速测距系统,所述系统包括依次连接的传感器模 块、信号转换模块以及测速测距处理模块;所述传感器模块用于将轨道车辆运行的物理量 转化为电信号,并将所述电信号发送至所述信号转换模块;所述信号转换模块用于将接收 的所述电信号转换为待处理数据,并将所述待处理数据发送至所述测速测距处理模块;所 述测速测距处理模块用于通过自适应迭代算法对所述待处理数据进行处理获得并输出测 速测距结果。本系统测速测距处理模块的自适应性,保证了轨道车辆测速测距系统可根据 配置信息自适应传感器数目,提高了测速测距系统的兼容性和可扩展性。
[0056] 在上述本发明公开的实施例的基础上,本发明还公开了一种轨道车辆测速测距系 统实施例2。
[0057]请参阅附图2,为本发明公开的一种轨道车辆测速测距系统实施例2结构示意图, 该轨道车辆测速测距系统包括依次连接的传感器模块21、信号转换模块22以及测速测距处 理模块23;
[0058]需要说明的是,所述传感器模块21包括N个车轮依赖传感器和M个非车轮依赖传感 器,在本实施例中,所述车轮依赖传感器为安装在所述轨道车辆车厢车轮轴端的转速计传 感器;所述非车轮依赖传感器为安装在所述轨道车辆车厢底部的雷达测速传感器。其中,所 述N的取值为大于等于0且小于等于2的整数,所述M的取值为大于等于〇且小于等于2的整 数,所述N的取值与所述M的取值的和大于0。
[0059] 进一步需要说明的是,传感器模块21也可以由其他类型的传感器替代,本实施例 不进行任何限制。
[0060] 所述传感器模块21用于将轨道车辆运行的物理量转化为电信号,并将所述电信号 发送至所述信号转换模块22;
[0061] 在本实施例中,传感器模块21用于将轨道车辆运行的物理量转化为电信号的具体 实现方式为,所述转速计传感器用于将轨道车辆运行的物理量转化为频率与轨道车辆车轮 转速相关的周期脉冲信号;所述雷达测速传感器用于将轨道车辆运行的物理量转化为车体 运动速度及距离信息,和/或,将轨道车辆运行的物理量转化为频率与轨道车辆车体速度相 关的周期脉冲信号。
[0062]所述信号转换模块22用于将接收的所述电信号转换为待处理数据,并将所述待处 理数据发送至所述测速测距处理模块23。
[0063] 在本实施例中,所述信号转换模块22包括转速计传感器适配单元22a和雷达测速 传感器适配单元22b;
[0064]则,在本实施例中,所述信号转换模块22用于将接收的所述电信号转换为待处理 数据,并将所述待处理数据发送至所述测速测距处理模块23的具体实现方式为:所述转速 计传感器适配单元22a用于根据限定时间修正法将所述频率与轨道车辆车轮转速相关的周 期脉冲信号转换为单位时间的脉冲数目信息,并发送给所述测速测距处理模块23;
[0065] 所述雷达测速传感器适配单元22b用于将所述车体运动速度及距离信息转换为16 进制数据形式,并发送给所述测速测距处理模块23;和/或,用于根据限定时间修正法将所 述频率与轨道车辆车体速度相关的周期脉冲信号转换为单位时间的脉冲数目信息,并发送 给所述测速测距处理模块23。
[0066] 在本实施例中,以转速计传感器适配单元为例介绍了限定时间修正法的基本思 想,具体请参阅附图3,假设转速计传感器适配单元每隔ToXN,向测速测距处理模块发送一 次数据包,数据包包括N个周期为To的数据,即N个To时间内的脉冲数。限定时间修正法的基 本思想如下:限定时间为T。内包含脉冲数为n,由于舍入误差导致n个脉冲的总时间并非To而 为T,此T为保证n最大的To近似值。在进行速度计算时,使用动态T代替固定的To,从而大大提 高速度的运算精度。
[0067] 所述测速测距处理模块23用于通过自适应迭代算法对所述待处理数据进行处理 获得并输出测速测距结果。
[0068]测速测距处理模块23经过数据缓存,数据计算,融合分析,空转打滑判别,方向判 别等步骤,最后输出(普通、最大和最小)速度,(普通、最大和最小)距离,加速度,空转打滑 状态,运行方向等信息。通过自适应迭代算法,测速测距处理模块23可根据配置信息,处理 任意多数目的传感器数据。另外,所述测速测距处理模块还用于根据预设的故障分析五原 则对接收到的待处理数据进行分析,基于此,本发明公开的测速测距系统保证了单个传感 通路的错误可以被及时有效地检测与屏蔽,确保了测速测距系统的安全运行。
[0069] 上述本发明公开的实施例中详细描述了系统,对于本发明的系统可采用多种形式 的方法实现,因此本发明还公开了一种方法,下面给出具体的实施例进行详细说明。
[0070] 请参阅附图4,为本发明公开的一种轨道车辆测速测距方法实施例1流程示意图, 所述方法包括如下步骤:
[0071] S101,将轨道车辆运行的物理量转化为电信号。
[0072] 需要说明的是,该步骤具体包括:
[0073]将轨道车辆运行的物理量转化为频率与轨道车辆车轮转速相关的周期脉冲信号; [00741 和/或,将轨道车辆运行的物理量转化为车体运动速度及距离信息;
[0075]和/或,将轨道车辆运行的物理量转化为频率与轨道车辆车体速度相关的周期脉 冲信号。
[0076] S102,将所述电信号转换为待处理数据。
[0077]需要说明的是,该步骤具体包括:
[0078]根据限定时间修正法将所述频率与轨道车辆车轮转速相关的周期脉冲信号转换 为单位时间的脉冲数目信息;
[0079] 和/或,将所述车体运动速度及距离信息转换为16进制数据形式;
[0080]和/或,根据限定时间修正法将所述频率与轨道车辆车体速度相关的周期脉冲信 号转换为单位时间的脉冲数目信息。
[0081] S103,通过自适应迭代算法对所述待处理数据进行处理获得并输出测速测距结 果。
[0082]需要说明的是,除了上述三个步骤之外,本实施例公开的方法还包括:根据预设的 故障分析五原则对所述待处理数据进行分析。
[0083]具体的,所述根据预设的故障分析五原则对所述待处理数据进行分析,具体包括: [0084]根据如下原则对单通路的故障状态进行判别:
[0085]原则一,信号数据传输层单模块故障;
[0086] 原则二,传感器通路数据无效或无数据;
[0087]原则三,同类传感器数据比较不一致;
[0088] 原则四,绝对递增数据回退;
[0089] 原则五,违反客观要求和规律。
[0090]需要说明的是,上述方法实施例中各个步骤的具体实现请参见系统实施例的相关 描述,本实施例不再赘述。
[0091] 综上所述:
[0092] 本发明公开了一种轨道车辆测速测距系统,所述系统包括依次连接的传感器模 块、信号转换模块以及测速测距处理模块;所述传感器模块用于将轨道车辆运行的物理量 转化为电信号,并将所述电信号发送至所述信号转换模块;所述信号转换模块用于将接收 的所述电信号转换为待处理数据,并将所述待处理数据发送至所述测速测距处理模块;所 述测速测距处理模块用于通过自适应迭代算法对所述待处理数据进行处理获得并输出测 速测距结果。本系统测速测距处理模块的自适应性,保证了轨道车辆测速测距系统可根据 配置信息自适应传感器数目,提高了测速测距系统的兼容性和可扩展性。本发明还公开了 相应的方法。
[0093]本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他 实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置 而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说 明即可。
[0094]另外需说明的是,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,其中所述作为分离 部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也 可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实 际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外,本发明提供的 装置实施例附图中,模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接,具体可以实现为一 条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下,即可以 理解并实施。
[0095]通过以上的实施方式的描述,所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借 助软件加必需的通用硬件的方式来实现,当然也可以通过专用硬件包括专用集成电路、专 用CPU、专用存储器、专用元器件等来实现。一般情况下,凡由计算机程序完成的功能都可以 很容易地用相应的硬件来实现,而且,用来实现同一功能的具体硬件结构也可以是多种多 样的,例如模拟电路、数字电路或专用电路等。但是,对本发明而言更多情况下软件程序实 现是更佳的实施方式。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出 贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在可读取的存储介质 中,如计算机的软盘,U盘、移动硬盘、只读存储器(R〇M,Read-〇nly Memory)、随机存取存储 器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等,包括若干指令用以使得一台计算机设 备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
[0096]综上所述,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照上 述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对上 述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些 修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1. 一种轨道车辆测速测距系统,其特征在于,所述系统包括: 依次连接的传感器模块、信号转换模块以及测速测距处理模块; 所述传感器模块用于将轨道车辆运行的物理量转化为电信号,并将所述电信号发送至 所述信号转换模块; 所述信号转换模块用于将接收的所述电信号转换为待处理数据,并将所述待处理数据 发送至所述测速测距处理模块; 所述测速测距处理模块用于通过自适应迭代算法对所述待处理数据进行处理获得并 输出测速测距结果; 其中,所述传感器模块包括N个车轮依赖传感器和M个非车轮依赖传感器,其中,所述N 的取值为大于等于〇且小于等于2的整数,所述M的取值为大于等于0且小于等于2的整数,所 述N的取值与所述M的取值的和大于0。
2. 根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述车轮依赖传感器为安装在所述轨道车 辆车厢车轮轴端的转速计传感器;所述转速计传感器用于将轨道车辆运行的物理量转化为 频率与轨道车辆车轮转速相关的周期脉冲信号; 所述非车轮依赖传感器为安装在所述轨道车辆车厢底部的雷达测速传感器;所述雷达 测速传感器用于将轨道车辆运行的物理量转化为车体运动速度及距离信息,和/或,将轨道 车辆运行的物理量转化为频率与轨道车辆车体速度相关的周期脉冲信号。
3. 根据权利要求2所述的系统,其特征在于,所述信号转换模块包括转速计传感器适配 单元和雷达测速传感器适配单元; 所述转速计传感器适配单元用于根据限定时间修正法将所述频率与轨道车辆车轮转 速相关的周期脉冲信号转换为单位时间的脉冲数目信息,并发送给所述测速测距处理模 块; 所述雷达测速传感器适配单元用于将所述车体运动速度及距离信息转换为16进制数 据形式,并发送给所述测速测距处理模块;和/或,用于根据限定时间修正法将所述频率与 轨道车辆车体速度相关的周期脉冲信号转换为单位时间的脉冲数目信息,并发送给所述测 速测距处理模块; 所述限定时间修正算法具体为:将限定时间To修正为T,其中,To内包含脉冲数为n,T为 由于舍入误差导致的n个脉冲的总时间。
4. 根据权利要求1〜3中任意一项所述的系统,其特征在于,所述测速测距处理模块还 用于根据预设的故障分析五原则对接收到的待处理数据进行分析;所述根据预设的故障分 析五原则对所述待处理数据进行分析,具体包括: 根据如下原则对单通路的故障状态进行判别: 原则一,信号数据传输层单模块故障; 原则二,传感器通路数据无效或无数据; 原则三,同类传感器数据比较不一致; 原则四,绝对递增数据回退; 原则五,违反客观要求和规律。
5. —种轨道车辆测速测距方法,其特征在于,所述方法包括: 将轨道车辆运行的物理量转化为电信号; 将所述电信号转换为待处理数据; 通过自适应迭代算法对所述待处理数据进行处理获得并输出测速测距结果。
6. 根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述将轨道车辆运行的物理量转化为电信 号,具体包括: 将轨道车辆运行的物理量转化为频率与轨道车辆车轮转速相关的周期脉冲信号; 和/或,将轨道车辆运行的物理量转化为车体运动速度及距离信息; 和/或,将轨道车辆运行的物理量转化为频率与轨道车辆车体速度相关的周期脉冲信 号。
7. 根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述将所述电信号转换为待处理数据,具 体包括: 根据限定时间修正法将所述频率与轨道车辆车轮转速相关的周期脉冲信号转换为单 位时间的脉冲数目信息; 和/或,将所述车体运动速度及距离信息转换为16进制数据形式; 和/或,根据限定时间修正法将所述频率与轨道车辆车体速度相关的周期脉冲信号转 换为单位时间的脉冲数目信息。
8.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述方法还包括: 根据预设的故障分析五原则对所述待处理数据进行分析; 所述根据预设的故障分析五原则对所述待处理数据进行分析,具体包括: 根据如下原则对单通路的故障状态进行判别: 原则一,信号数据传输层单模块故障; 原则二,传感器通路数据无效或无数据; 原则三,同类传感器数据比较不一致; 原则四,绝对递增数据回退; 原则五,违反客观要求和规律。
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