CN112435526A - 一种应用于虚拟仿真的智慧校园实验教学装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了虚拟现实技术领域的一种应用于虚拟仿真的智慧校园实验教学装置,包括感知佩戴装置和箱体,感知佩戴装置无线电连接有信号无线接收模块,通过学生手部佩戴感知佩戴装置,老师同时实验台上设置的计算机服务器和视频监控装置与信号无线接收模块信号连接,实验操作步骤视频信息传送给主控制器,主控制器处理相关信息并将信号传输给显示屏,从而使得显示屏展现相关步骤,同时显示屏将信息反馈给VR眼镜,从而提高了学生的实验体验,将虚拟仿真与实验步骤结合,学生可以容易记住操作流程,同时箱体固定在实验桌上,内部的清理装置可以操作清理VR眼镜镜片,为教学设备管理提供方便,符合智慧校园管理要求。
Description
技术领域
本发明涉及虚拟现实技术领域,具体为一种应用于虚拟仿真的智慧校园实验教学装置。
背景技术
虚拟现实技术(VirtualReality,VR)是一种模拟环境体验虚拟世界的计算机仿真技术,头戴式虚拟现实显示装置显示原理是人的左右眼分别获取显示系统产生的同一物体带有图像差的两幅图像,从而产生立体感,也称为VR头显。VR头显设备可分为三类:外接式头显设备、一体式头显设备和移动端头显设备,外接式头显设备具有用户体验较好,具备独立屏幕,产品结构复杂,技术含量较高,不过受着数据线的束缚,自己无法自由活动的特点,如HTC vive、Oculus Rift;一体式头显设备这种产品偏少,也叫VR一体机,无需借助任何输入输出设备就可以在虚拟的世界里尽情感受3D立体感带来的视觉冲击;移动端头显设备具有结构简单、价格低廉,只要放入手机即可观看,使用方便的特点,如空之翼VR眼镜。随着时代的发展以及科技的进步,学校的教学管理方式也有所改变和创新,管理方式不再限于以前的以人手及纸质化来管理,信息化、数据化、网络化、系统化已逐步进入了校园。目前,部分中小学及高校已经开始数字校园建设,如早已出现的教务管理系统、学工管理系统、宿舍管理系统、新型的实验教学系统和就业管理系统等,但在实验教学管理系统中,并没有很全面的对现有虚拟仿真技术进行利用。物理实验教学是各大高校物理专业实验教学的重要组成部分,目前大多数高校物理实验通常要求老师先进行实验预演,再现场指导学生动手操作实验仪器,由于实验课上老师数量有限,在实验教学中无法及时指出每位学生在实验中出现操作不规范、无法对每位学生遇到的问题及时解答、无法按照物理实验教学大纲的操作步骤和操作规范对每位学生的实验进行整体的评价。应用虚拟现实技术改变传统的物理实验教学模式,具有实用性和可操作性,故实际教学过程中亟需设计一种满足物理实验教学且基于虚拟现实技术的装置,基于此,本发明设计了一种应用于虚拟仿真的智慧校园实验教学装置,以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种应用于虚拟仿真的智慧校园实验教学装置,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种应用于虚拟仿真的智慧校园实验教学装置,包括感知佩戴装置和箱体,所述感知佩戴装置无线电连接有信号无线接收模块,所述信号无线接收模块有线电连接有主控制器,所述主控制器电连接有供电系统,所述主控制器有线电连接有显示屏,所述显示屏无线电连接VR眼镜,所述箱体的沿口通过铰链和锁扣安装有箱盖,所述显示屏固定安装在箱盖的内表面中部,所述箱盖的两侧中央下部固定安装有孔板,所述箱体的内腔右侧前后分别安装有平齐的控制面板和盛放盒,所述感知佩戴装置放置在盛放盒内腔,所述控制面板和盛放盒的左侧与箱体的内壁左侧上部之间滑动安装有移动门,所述移动门与箱体组成的空腔底部可拆卸安装有清理装置,所述清理装置的两侧后方均安装有带转动压块的U型块,所述清理装置的后表面中央下部固定安装有三棱柱,所述三棱柱的后侧棱设置有剪切口;
所述清理装置包括顶部设置转门的矩形壳体,所述矩形壳体的后表面两侧中央均设置有圆孔,所述矩形壳体的内腔左前方安装有电动喷雾器和鼓风机,所述电动喷雾器的注液口和鼓风机的进风口均设置在矩形壳体的左侧外壁上,所述矩形壳体的内腔两侧均通过圆孔块滑动插接有移动管,所述移动管的轴线与圆孔的轴线重合,所述移动管的外端固定安装有组合喷头,所述移动管的外壁中部通过轴承转动套接有安装环,左右两个所述安装环之间水平安装有横梁,所述横梁的底部中央通过L型焊块固定有与横梁异面垂直的电动推杆,所述电动推杆的端部通过垫块与矩形壳体的内腔底部固定连接,所述矩形壳体的内腔右侧通过支撑座纵向转动安装有花键轴,所述花键轴的一端通过联轴器连接有低速电机,所述低速电机通过垫块与矩形壳体的内腔底部固定连接,所述花键轴的外壁上滑动套接有花键套,所述花键套的外壁与两组移动管的外壁之间通过轴承安装有托板,所述托板的后表面左右两侧均安装有轴承座,所述轴承座之间水平转动安装有传动轴,所述传动轴的外壁与移动管的外壁和花键套的外壁之间安装有锥齿轮副,所述移动管的内端安装有旋转接头,所述旋转接头的另一端安装有支管,两侧所述支管的外壁中部通过三通安装有进液管,所述支管的外壁上还安装有单向阀,且单向阀位于安装进液管的三通外侧,左右两侧所述支管的端部通过三通和直角管接头安装有进气管,所述进液管和进气管的左端与电动喷雾器的喷口和鼓风机的出气口之间分别通过弹性塑料软管连接,所述电动喷雾器、鼓风机、电动推杆和低速电机通过控制面板上的开关和导线与市电连接,所述主控制器也内嵌固定在控制面板上。
进一步的,所述感知佩戴装置包括中央处理器、运动传感器、电源模块和信号无线发送模块,所述中央处理器、运动传感器、电源模块和信号无线发送模块一同安装在橡胶弹性手套背面,所述中央处理器有线电连接有运动传感器和信号无线发送模块,所述信号无线发送模块与信号无线接收模块无线电连接,所述中央处理器与电源模块电连接。
进一步的,所述电源模块采用具有过压、过流、短路保护功能的V充电电源模块。
进一步的,所述铰链采用阻尼转动铰链。
进一步的,所述锁扣采用微信云智能锁。
进一步的,所述箱体的沿口内侧设置有一圈凸出外边,且外边的表面固定有密封条。
进一步的,所述主控制器还有线电连接有温度传感器和加热丝,所述温度传感器和加热丝通过隔热瓷块安装在箱盖内壁上。
进一步的,所述供电系统包括通过导线依次连接的插头、变压器和漏电保护器,所述漏电保护器通过导线与主控制器电连接。
进一步的,所述盛放盒的内壁安装有充电接口,且充电接口通过导线与供电系统电连接。
进一步的,所述组合喷头包括圆柱块,所述圆柱块上相通设置有螺纹孔和锥形孔,所述螺纹孔和锥形孔同轴相通设置,所述锥形孔的外端密封固定有金属网孔板,所述圆柱块的四周远离金属网孔板的端面设置有圆槽,所述圆槽的内腔固定安装有圆弧夹器。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:本发明通过学生手部佩戴感知佩戴装置,老师同时实验台上设置的计算机服务器和视频监控装置与信号无线接收模块信号连接,实验操作步骤视频信息传送给主控制器,主控制器处理相关信息并将信号传输给显示屏,从而使得显示屏展现相关步骤,同时显示屏将信息反馈给VR眼镜,从而提高了学生的实验体验,将虚拟仿真与实验步骤结合,学生可以容易记住操作流程,同时箱体固定在实验桌上,内部的清理装置可以操作清理VR眼镜镜片,为教学设备管理提供方便,符合智慧校园管理要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例描述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一些实施例,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,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明系统原理图;
图2为本发明结构示意图;
图3为图2中清理装置结构示意图;
图4为图1中感知佩戴装置原理图;
图5为图3中组合喷头结构示意图。
附图中,各标号所代表的部件列表如下:
1-感知佩戴装置,2-箱体,3-信号无线接收模块,4-主控制器,5-供电系统,6-显示屏,7-VR眼镜,8-箱盖,9-孔板,10-移动门,11-清理装置,12-U型块,13-三棱柱,14-剪切口,15-盛放盒,16-控制面板,1100-矩形壳体,1101-圆孔,1102-电动喷雾器,1103-鼓风机,1104-移动管,1105-组合喷头,1106-安装环,1107-横梁,1108-电动推杆,1109-花键轴,1110-低速电机,1111-花键套,1112-托板,1113-轴承座,1114-传动轴,1115-锥齿轮副,1116-旋转接头,1117-支管,1118-进液管,1119-进气管,11120-弹性塑料软管,100-中央处理器,101-运动传感器,102-电源模块,103-信号无线发送模块,11050-圆柱块,11051-螺纹孔,11052-锥形孔,11053-金属网孔板,11054-圆槽,11055-圆弧夹器。
具体实施方式
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
请参阅图1-5,本发明提供一种技术方案:一种应用于虚拟仿真的智慧校园实验教学装置,包括感知佩戴装置1和箱体2,感知佩戴装置1无线电连接有信号无线接收模块3,信号无线接收模块3有线电连接有主控制器4,主控制器4电连接有供电系统5,主控制器4有线电连接有显示屏6,显示屏6无线电连接VR眼镜7,箱体2的沿口通过铰链和锁扣安装有箱盖8,显示屏6固定安装在箱盖8的内表面中部,箱盖8的两侧中央下部固定安装有孔板9,箱体2的内腔右侧前后分别安装有平齐的控制面板16和盛放盒15,感知佩戴装置1放置在盛放盒15内腔,控制面板16和盛放盒15的左侧与箱体2的内壁左侧上部之间滑动安装有移动门10,移动门10与箱体2组成的空腔底部可拆卸安装有清理装置11,清理装置11的两侧后方均安装有带转动压块的U型块12,清理装置11的后表面中央下部固定安装有三棱柱13,三棱柱13的后侧棱设置有剪切口14;
清理装置11包括顶部设置转门的矩形壳体1100,矩形壳体1100的后表面两侧中央均设置有圆孔1101,矩形壳体1100的内腔左前方安装有电动喷雾器1102和鼓风机1103,电动喷雾器1102的注液口和鼓风机1103的进风口均设置在矩形壳体1100的左侧外壁上,矩形壳体1100的内腔两侧均通过圆孔块滑动插接有移动管1104,移动管1104的轴线与圆孔1101的轴线重合,移动管1104的外端固定安装有组合喷头1105,移动管1104的外壁中部通过轴承转动套接有安装环1106,左右两个安装环1106之间水平安装有横梁1107,横梁1107的底部中央通过L型焊块固定有与横梁1107异面垂直的电动推杆1108,电动推杆1108的端部通过垫块与矩形壳体1100的内腔底部固定连接,矩形壳体1100的内腔右侧通过支撑座纵向转动安装有花键轴1109,花键轴1109的一端通过联轴器连接有低速电机1110,低速电机1110通过垫块与矩形壳体1100的内腔底部固定连接,花键轴1109的外壁上滑动套接有花键套1111,花键套1111的外壁与两组移动管1104的外壁之间通过轴承安装有托板1112,托板1112的后表面左右两侧均安装有轴承座1113,轴承座1113之间水平转动安装有传动轴1114,传动轴1114的外壁与移动管1104的外壁和花键套1111的外壁之间安装有锥齿轮副1115,移动管1104的内端安装有旋转接头1116,旋转接头1116的另一端安装有支管1117,两侧支管1117的外壁中部通过三通安装有进液管1118,支管1117的外壁上还安装有单向阀,且单向阀位于安装进液管1118的三通外侧,左右两侧支管1117的端部通过三通和直角管接头安装有进气管1119,进液管1118和进气管1119的左端与电动喷雾器1102的喷口和鼓风机1103的出气口之间分别通过弹性塑料软管1120连接,电动喷雾器1102、鼓风机1103、电动推杆1108和低速电机1110通过控制面板16上的开关和导线与市电连接,主控制器4也内嵌固定在控制面板16上。
其中,感知佩戴装置1包括中央处理器100、运动传感器101、电源模块102和信号无线发送模块103,中央处理器100、运动传感器101、电源模块102和信号无线发送模块103一同安装在橡胶弹性手套背面,中央处理器100有线电连接有运动传感器101和信号无线发送模块103,信号无线发送模块103与信号无线接收模块3无线电连接,中央处理器100与电源模块102电连接,通常情况下感知佩戴装置1和清洁液及清洁布放置在盛放盒15内,使用时将其佩戴在手上。
电源模块102采用具有过压、过流、短路保护功能的6V充电电源模块。
铰链采用阻尼转动铰链,便于固定显示屏6的角度,有利于观察图像视频。
锁扣采用微信云智能锁,云平台可以进行识别和远程控制,便于点名和防盗。
箱体2的沿口内侧设置有一圈凸出外边,且外边的表面固定有密封条,提高箱体2和箱盖8组成空腔的密封性,防止内部湿气过大。
主控制器4还有线电连接有温度传感器和加热丝,温度传感器和加热丝通过隔热瓷块安装在箱盖8内壁上,对箱体2内进行加热,减小湿度,有利于VR眼镜7在春秋时节使用。
供电系统5包括通过导线依次连接的插头、变压器和漏电保护器,漏电保护器通过导线与主控制器4电连接。
盛放盒15的内壁安装有充电接口,且充电接口通过导线与供电系统5电连接,便于对VR眼镜7进行充电。
组合喷头1105包括圆柱块11050,圆柱块11050上相通设置有螺纹孔11051和锥形孔11052,螺纹孔11051和锥形孔11052同轴相通设置,锥形孔11052的外端密封固定有金属网孔板11053,圆柱块11050的四周远离金属网孔板11053的端面设置有圆槽11054,圆槽11054的内腔固定安装有圆弧夹器11055,气流和清洁液可以通过螺纹孔11051、锥形孔11052及金属网孔板11053喷出,圆柱块11050采用半径与VR眼镜7镜片相近的。
本实施例的一个具体应用为:当学生使用通过孔板9固定在实验桌上的本装置时,首先通过手机扫描微信云智能锁,打开箱盖8后给系统接电,老师打开实验台上的计算机服务器和摄像设备,学生打开盛放盒15,取出并带上感知佩戴装置1,老师进行实验操作,信号无线接收模块3信号接收视频信息,实验操作步骤视频信息和运动传感器101将学生模仿老师的操作动作信息传送给主控制器4,主控制器4处理相关信息并将信号传输给显示屏6,从而使得显示屏6展现相关步骤,同时显示屏6将信息反馈给VR眼镜7,从而提高了学生的实验体验,本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的程序可存储于计算机可读取存储介质中,该程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,所述的存储介质可为磁碟、光盘、ROM、RAM等。
当完成实验后,将VR眼镜7的镜托部位放置在剪切口14上,且VR眼镜7的镜架两侧卡入U型块12内,并利用转动的压块限位,通过控制面板16启动电动推杆1108,使其伸长,组合喷头1105靠近镜片,启动鼓风机1103,利用弹性塑料软管1120、进气管1119、支管1117和旋转接头1116与移动管1104构成通路,完成镜片表面吹灰,将清洁布套在圆柱块11050上,利用圆弧夹器11054固定,再次使电动推杆1108伸长,使组合喷头1105带动清洁布与镜片贴合,最后启动低速电机1110和电动喷雾器1102,使花键轴1109通过花键套1111、传动轴1114和锥齿轮副1115使两组移动管1104转动,完成镜片擦拭,最后拆卸清洁布,同时使低速电机1110停机,电动推杆1108收缩,组合喷头1105卡入圆孔1101内,关闭箱盖8,完成镜片清理。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节,也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然,根据本说明书的内容,可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例,是为了更好地解释本发明的原理和实际应用,从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (10)
1.一种应用于虚拟仿真的智慧校园实验教学装置,包括感知佩戴装置(1)和箱体(2),其特征在于:所述感知佩戴装置(1)无线电连接有信号无线接收模块(3),所述信号无线接收模块(3)有线电连接有主控制器(4),所述主控制器(4)电连接有供电系统(5),所述主控制器(4)有线电连接有显示屏(6),所述显示屏(6)无线电连接VR眼镜(7),所述箱体(2)的沿口通过铰链和锁扣安装有箱盖(8),所述显示屏(6)固定安装在箱盖(8)的内表面中部,所述箱盖(8)的两侧中央下部固定安装有孔板(9),所述箱体(2)的内腔右侧前后分别安装有平齐的控制面板(16)和盛放盒(15),所述感知佩戴装置(1)放置在盛放盒(15)内腔,所述控制面板(16)和盛放盒(15)的左侧与箱体(2)的内壁左侧上部之间滑动安装有移动门(10),所述移动门(10)与箱体(2)组成的空腔底部可拆卸安装有清理装置(11),所述清理装置(11)的两侧后方均安装有带转动压块的U型块(12),所述清理装置(11)的后表面中央下部固定安装有三棱柱(13),所述三棱柱(13)的后侧棱设置有剪切口(14);
所述清理装置(11)包括顶部设置转门的矩形壳体(1100),所述矩形壳体(1100)的后表面两侧中央均设置有圆孔(1101),所述矩形壳体(1100)的内腔左前方安装有电动喷雾器(1102)和鼓风机(1103),所述电动喷雾器(1102)的注液口和鼓风机(1103)的进风口均设置在矩形壳体(1100)的左侧外壁上,所述矩形壳体(1100)的内腔两侧均通过圆孔块滑动插接有移动管(1104),所述移动管(1104)的轴线与圆孔(1101)的轴线重合,所述移动管(1104)的外端固定安装有组合喷头(1105),所述移动管(1104)的外壁中部通过轴承转动套接有安装环(1106),左右两个所述安装环(1106)之间水平安装有横梁(1107),所述横梁(1107)的底部中央通过L型焊块固定有与横梁(1107)异面垂直的电动推杆(1108),所述电动推杆(1108)的端部通过垫块与矩形壳体(1100)的内腔底部固定连接,所述矩形壳体(1100)的内腔右侧通过支撑座纵向转动安装有花键轴(1109),所述花键轴(1109)的一端通过联轴器连接有低速电机(1110),所述低速电机(1110)通过垫块与矩形壳体(1100)的内腔底部固定连接,所述花键轴(1109)的外壁上滑动套接有花键套(1111),所述花键套(1111)的外壁与两组移动管(1104)的外壁之间通过轴承安装有托板(1112),所述托板(1112)的后表面左右两侧均安装有轴承座(1113),所述轴承座(1113)之间水平转动安装有传动轴(1114),所述传动轴(1114)的外壁与移动管(1104)的外壁和花键套(1111)的外壁之间安装有锥齿轮副(1115),所述移动管(1104)的内端安装有旋转接头(1116),所述旋转接头(1116)的另一端安装有支管(1117),两侧所述支管(1117)的外壁中部通过三通安装有进液管(1118),所述支管(1117)的外壁上还安装有单向阀,且单向阀位于安装进液管(1118)的三通外侧,左右两侧所述支管(1117)的端部通过三通和直角管接头安装有进气管(1119),所述进液管(1118)和进气管(1119)的左端与电动喷雾器(1102)的喷口和鼓风机(1103)的出气口之间分别通过弹性塑料软管(1120)连接,所述电动喷雾器(1102)、鼓风机(1103)、电动推杆(1108)和低速电机(1110)通过控制面板(16)上的开关和导线与市电连接,所述主控制器(4)也内嵌固定在控制面板(16)上。
2.根据权利要求1所述的一种应用于虚拟仿真的智慧校园实验教学装置,其特征在于:所述感知佩戴装置(1)包括中央处理器(100)、运动传感器(101)、电源模块(102)和信号无线发送模块(103),所述中央处理器(100)、运动传感器(101)、电源模块(102)和信号无线发送模块(103)一同安装在橡胶弹性手套背面,所述中央处理器(100)有线电连接有运动传感器(101)和信号无线发送模块(103),所述信号无线发送模块(103)与信号无线接收模块(3)无线电连接,所述中央处理器(100)与电源模块(102)电连接。
3.根据权利要求2所述的一种应用于虚拟仿真的智慧校园实验教学装置,其特征在于:所述电源模块(102)采用具有过压、过流、短路保护功能的6V充电电源模块。
4.根据权利要求1所述的一种应用于虚拟仿真的智慧校园实验教学装置,其特征在于:所述铰链采用阻尼转动铰链。
5.根据权利要求1所述的一种应用于虚拟仿真的智慧校园实验教学装置,其特征在于:所述锁扣采用微信云智能锁。
6.根据权利要求1所述的一种应用于虚拟仿真的智慧校园实验教学装置,其特征在于:所述箱体(2)的沿口内侧设置有一圈凸出外边,且外边的表面固定有密封条。
7.根据权利要求1所述的一种应用于虚拟仿真的智慧校园实验教学装置,其特征在于:所述主控制器(4)还有线电连接有温度传感器和加热丝,所述温度传感器和加热丝通过隔热瓷块安装在箱盖(8)内壁上。
8.根据权利要求1所述的一种应用于虚拟仿真的智慧校园实验教学装置,其特征在于:所述供电系统(5)包括通过导线依次连接的插头、变压器和漏电保护器,所述漏电保护器通过导线与主控制器(4)电连接。
9.根据权利要求1所述的一种应用于虚拟仿真的智慧校园实验教学装置,其特征在于:所述盛放盒(15)的内壁安装有充电接口,且充电接口通过导线与供电系统(5)电连接。
10.根据权利要求1所述的一种应用于虚拟仿真的智慧校园实验教学装置,其特征在于:所述组合喷头(1105)包括圆柱块(11050),所述圆柱块(11050)上相通设置有螺纹孔(11051)和锥形孔(11052),所述螺纹孔(11051)和锥形孔(11052)同轴相通设置,所述锥形孔(11052)的外端密封固定有金属网孔板(11053),所述圆柱块(11050)的四周远离金属网孔板(11053)的端面设置有圆槽(11054),所述圆槽(11054)的内腔固定安装有圆弧夹器(11055)。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2020
- 2020-11-30 CN CN202011377438.3A patent/CN112435526A/zh active Pending
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