CN113190073A - 一种负载控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种负载控制方法及装置，所述方法包括：获取输入至负载的交流电信号，根据所述交流电信号生成第一过零信号。获取所述第一过零信号对应的交流频率数据，得到第一交流频率数据，并根据所述第一交流频率数据和所述第一过零信号获取模拟过零信号。根据所述模拟过零信号对所述负载进行控制。本实施例采用模拟过零信号的方法，解决了现有技术中利用实时硬件检测得到的过零信号来控制负载的开启和关闭，存在非零点开启或者关闭负载的情况，导致负载损坏的问题。

Description

一种负载控制方法及装置

技术领域

本发明涉及负载控制技术领域，尤其涉及的是一种负载控制方法及装置。

背景技术

目前大多数的用电设备都是用过开关类设备连接到供电电网中的，目前电网主要采用50hz或者60hz的交流电。交流电的特征是电压、电流按照频率根据正弦波的规律周期性变化。正弦波的每个周期有两次电压过零点和两次电流过零点，而能够在电压过零点闭合，电流过零点分断，一直是理想开关的追求。交流电在过零点时刻完成开关，将大大减小开关操作对电网、负载以及开关本身的冲击，能够更有效保障用电安全、稳定，并延长设备的使用寿命。然而目前采取常规过零点控制的电器，通常是利用实时硬件检测得到的过零信号来控制负载的开启和关闭，当收到电网或者本机其他电路系统的干扰时，该电器就可能出现非零点开启或者关闭负载的情况，从而导致负载在开关瞬间将承受较大冲击，造成负载损坏或降低寿命。

因此，现有技术还有待改进和发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种负载控制方法及装置，旨在解决现有技术中利用实时硬件检测得到的过零信号来控制负载的开启和关闭，存在非零点开启或者关闭负载的情况，导致负载损坏的问题。

本发明解决问题所采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供一种负载控制方法，其中，所述方法包括：

获取输入至负载的交流电信号，根据所述交流电信号生成第一过零信号；

获取所述第一过零信号对应的交流频率数据，得到第一交流频率数据，并根据所述第一交流频率数据和所述第一过零信号获取模拟过零信号；

根据所述模拟过零信号对所述负载进行控制。

在一种实施方式中，所述根据所述交流电信号生成第一过零信号，包括：

对所述交流电信号进行过零检测，得到所述交流电信号中经过零位的电信号，并将所述经过零位的电信号作为所述第一过零信号。

在一种实施方式中，所述对所述交流电信号进行过零检测，得到所述交流电信号中经过零位的电信号，包括：

通过硬件过零监测电路对所述交流电信号进行切割，得到切割信号；

根据所述切割信号，确定所述交流电信号的电平变化信息；

根据所述电平变化信息确定所述交流电信号中经过零位的电信号，得到目标电信号。

在一种实施方式中，所述根据所述第一交流频率数据和所述第一过零信号获取模拟过零信号，包括：

根据所述第一交流频率数据，确定所述第一过零信号为目标信号；

根据所述目标信号，确定信号输出时间点；

获取预设的信号模拟软件基于所述信号输出时间点输出的模拟过零信号。

在一种实施方式中，所述根据所述第一交流频率数据，确定所述第一过零信号为目标信号，包括：

根据所述第一交流频率数据，确定所述第一过零信号对应的交流周期时间数据；

获取预设的标准周期时间数据，将所述交流周期时间数据与所述标准周期时间数据进行比较；

当所述交流周期时间数据与所述标准周期时间数据的差值小于预设阈值时，确定所述第一过零信号为目标信号。

在一种实施方式中，所述根据所述目标信号，确定信号输出时间点，包括：

将所述交流周期时间数据的一半作为半波周期时间数据；

以所述目标信号的过零点为第一计时起点，以所述半波周期时间数据为第一计时周期，将每个第一计时周期结束的时间点确定为所述信号输出时间点。

在一种实施方式中，所述根据所述模拟过零信号对所述负载进行控制，包括：

获取预设的开关响应时间数据和操作指令；

根据所述模拟过零信号和所述开关响应时间数据确定所述负载的控制时间点；

当所述操作指令为开启指令时，在所述控制时间点，通过闭合继电器对所述负载执行开启操作；

当所述操作指令为关闭指令时，在所述控制时间点，通过断开所述继电器对所述负载执行关闭操作。

在一种实施方式中，所述根据所述模拟过零信号和所述开关响应时间数据确定所述负载的控制时间点，包括：

将所述半波周期时间数据与所述开关响应时间数据的差值作为延时时间数据；

以所述模拟过零信号的标志位生成的时间点为第二计时起点，以所述延时时间数据为第二计时周期，将每个第二计时周期结束的时间点确定为所述负载的控制时间点。

在一种实施方式中，所述方法还包括：

根据所述交流电信号生成第二过零信号；

获取所述第二过零信号对应的交流频率数据，得到第二交流频率数据；

当根据所述第二交流频率数据确定所述第二过零信号满足所述预设条件时，将所述第二过零信号代替所述目标信号，得到更新目标信号；

根据所述更新目标信号和所述更新目标信号对应的第二交流频率数据，重新获取所述模拟过零信号，得到更新模拟过零信号；

根据所述更新模拟过零信号对所述负载进行控制。

第二方面，本发明实施例还提供一种负载控制装置，所述装置包括：

获取模块，用于获取输入至负载的交流电信号，根据所述交流电信号生成第一过零信号；

模拟模块，用于获取所述第一过零信号对应的交流频率数据，得到第一交流频率数据，并根据所述第一交流频率数据和所述第一过零信号获取模拟过零信号；

控制模块，用于根据所述模拟过零信号对所述负载进行控制。

本发明的有益效果：本发明实施例通过获取输入至负载的交流电信号，根据所述交流电信号生成第一过零信号。获取所述第一过零信号对应的交流频率数据，得到第一交流频率数据，并根据所述第一交流频率数据和所述第一过零信号获取模拟过零信号。根据所述模拟过零信号对所述负载进行控制。本实施例采用模拟过零信号的方法，解决了现有技术中利用实时硬件检测得到的过零信号来控制负载的开启和关闭，存在非零点开启或者关闭负载的情况，导致负载损坏的问题。

附图说明

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中记载的一些实施例，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是本发明实施例提供的负载控制方法的流程示意图。

图2是本发明实施例提供的负载控制装置的模块连接图。

图3是本发明实施例提供的终端的原理框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

目前大多数的用电设备都是通过开关类设备连接到供电电网中的，目前电网主要采用50hz或者60hz的交流电。交流电的特征是电压、电流按照频率根据正弦波的规律周期性变化。正弦波的每个周期有两次电压过零点和两次电流过零点。能够在电压过零点闭合，电流过零点分断，一直是理想开关的追求。交流电在过零点时刻完成开关，将大大减小开关操作对电网、负载以及开关本身的冲击，能够更有效保障用电安全、稳定，并延长设备的使用寿命。

然而目前采取常规过零点控制的电器，通常是利用实时硬件检测得到的过零信号来控制负载的开启和关闭，当收到电网或者本机其他电路系统的干扰时，该电器就可能出现非零点开启或者关闭负载的情况，从而导致负载在开关瞬间将承受较大冲击，造成负载损坏或降低寿命。

针对现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种负载控制方法，通过获取输入至负载的交流电信号，根据所述交流电信号生成第一过零信号。获取所述第一过零信号对应的交流频率数据，得到第一交流频率数据，并根据所述第一交流频率数据和所述第一过零信号获取模拟过零信号。根据所述模拟过零信号对所述负载进行控制。本实施例采用模拟过零信号的方法，解决了现有技术中利用实时硬件检测得到的过零信号来控制负载的开启和关闭，存在非零点开启或者关闭负载的情况，导致负载损坏的问题。

如图1所示，本实施例提供一种负载控制方法，所述方法包括如下步骤：

步骤S100、获取输入至负载的交流电信号，根据所述交流电信号生成第一过零信号。

具体地，负载在物理学中指连接在电路中的电源两端的电子元件，用于把电能转换成其他形式的能量的装置。常用的负载有电阻、引擎和灯泡等可消耗功率的元件。本实施例中为了确保负载在交流过零点开关，需要首先获取输入至负载的交流电信号，对所述交流电信号进行过零检测，得到第一过零信号。

在一种实现方式中，所述根据所述交流电信号生成第一过零信号，具体包括如下步骤：

步骤S101、对所述交流电信号进行过零检测，得到所述交流电信号中经过零位的电信号，并将所述经过零位的电信号作为所述第一过零信号。

简单来说，本实施例中的第一过零信号指输入至所述负载的交流电从正半周期向负半周期转换期间，或者从负半周期向正半周期转换期间，当交流电信号经过零位时的电信号，第一过零信号可通过现有的过零采集系统进行采集。具体地，为了获取到第一过零信号，本实施例通过硬件过零监测电路对所述交流电信号进行切割，得到切割信号。再根据所述切割信号，确定所述交流电信号的电平变化信息，由于电平变化的边缘就发生在交流电过零点的附近，因此可以根据所述电平变化信息确定所述交流电信号中经过零位的电信号，得到第一过零信号。

为了准确地确定交流电过零点的瞬间，如图1所示，所述方法还包括如下步骤：

步骤S200、获取所述第一过零信号对应的交流频率数据，得到第一交流频率数据，并根据所述第一交流频率数据和所述第一过零信号获取模拟过零信号。

具体地，由于现有的硬件过零监测电路容易受到电网或其它电路系统的干扰，造成其生成的第一过零信号有一定的误差率，即第一过零信号可能并不是有效的过零信号。因此本实施例需要获取第一过零信号的交流频率数据，根据所述交流频率数据判断第一过零信号是否是有效的过零信号。当第一过零信号为有效的过零信号时，为了确保负载的开关动作是在交流电过零点完成的，本实施例还要将通过硬件过零监测电路产生的第一过零信号与软件模拟过零信号技术相结合，生成真正的过零信号，即模拟过零信号。

在一种实现方式中，所述根据所述第一交流频率数据和所述第一过零信号获取模拟过零信号具体包括如下步骤：

步骤S201、根据所述第一交流频率数据，确定所述第一过零信号为目标信号；

步骤S202、根据所述目标信号，确定信号输出时间点；

步骤S203、获取预设的信号模拟软件基于所述信号输出时间点输出的模拟过零信号。

具体地，本实施例获取到第一过零信号以后，首先会监测第一过零信号对应的第一交流频率数据，以确定第一过零信号是否有效，并将有效的第一过零信号作为目标信号。在一种实现方式中，本实施例首先需要通过第一交流频率数据确定第一过零信号对应的交流周期时间数据。可以理解的是，交流频率指的是1秒内的周波的数量，周波指的是交流电压中，有规则地重复的最小部分，因此根据交流频率可以计算出1个完整周波所经过的时间，即交流周期时间。具体地，本实施例预先设置了用于判断第一过零信号的有效性的标准交流周期时间数据，理论上真实的过零信号的交流周期时间数据应该与标准交流周期时间数据相等，但是在实际应用中，受限于测量的精确性，真实的过零信号的交流周期时间数据相较于标准交流周期时间数据不可避免会产生些许的波动。因此本实施例确定了第一过零信号的交流周期时间数据后，会计算其与标准交流周期时间数据之间的差值，若差值小于预设阈值时，表示该交流周期时间数据与标准交流周期时间数据相差并不大，因此确定该第一过零信号有效，可以将该第一过零信号作为目标信号。若差值大于或者等于预设阈值时，表示该交流周期时间数据与标准交流周期时间数据相差过大，因此确定该第一过零信号无效。举例说明，假设标准交流周期时间数据为20毫秒，预设阈值为2毫秒，而第一过零信号的交流周期时间数据为15毫秒，则第一过零信号的交流周期时间数据与标准交流周期时间数据之间的差值为5毫秒，大于预设阈值2毫秒，因此该第一过零信号无效。

确定第一过零信号有效以后，该第一过零信号即为目标信号，可以根据目标信号确定模拟过零信号的输出时间点。具体地，本实施例将所述第一过零信号对应的交流周期时间数据的一半作为半波周期时间数据，然后以目标信号的过零点为第一计时起点，以该半波周期时间数据为第一计时周期，将每个第一计时周期结束的时间点确定为所述信号输出时间点。最后根据确定好的信号输出时间点，控制预设的信号模拟软件输出模拟过零信号。举例说明，目标信号的过零点为1点，目标信号的交流周期时间数据为20毫秒，则根据目标信号的过零点将预设的信号模拟软件的计时器在1点时清零并开始计时，计时10毫秒输出一个模拟过零信号以后，再计时10毫秒再输出一个模拟过零信号。

为了实现负载的开关动作是在交流电过零点完成，如图1所示，所述方法还包括如下步骤：

步骤S300、根据所述模拟过零信号对所述负载进行控制。

由于本实施例中得到的模拟过零信号是基于硬件过零监测电路与软件模拟过零信号的技术相结合产生的，因此相对于仅利用过零监测电路得到的过零信号，本实施例中的模拟过零信号更加接近真实的过零信号，因此根据模拟过零信号对负载执行开启操作或者关闭操作，可以更加有效地确保负载的开关动作是在交流电过零点完成的。在一种实现方式中，本实施例可以基于继电器对负载进行驱动。继电器是一种电控制器件，通常继电器中都有能反映一定输入变量(例如电流或者电压)的感应机构，也有能够对被继电器控制的负载执行分断或者闭合的执行机构。

在一种实现方式中，所述步骤S300具体包括如下步骤：

步骤S301、获取预设的开关响应时间数据和操作指令；

步骤S302、根据所述模拟过零信号和所述开关响应时间数据确定所述负载的控制时间点；

步骤S303、当所述操作指令为开启指令时，在所述控制时间点，通过闭合继电器对所述负载执行开启操作；

步骤S304、当所述操作指令为关闭指令时，在所述控制时间点，通过断开所述继电器对所述负载执行关闭操作。

具体地，本实施例在开发期间预先通过查寻数据手册或对相关驱动元件和负载进行测量得到了开关响应时间数据，并将该开关响应时间数据存储记录在软件当中。可以理解的是，该开关响应时间数据指的是负载从开启状态转换为关闭状态，或者从关闭状态转换为开启状态所需要的时间。然后根据得到的模拟过零信号和该开关响应时间数据可以确定负载的控制时间点。

在一种实现方式中，为了确定负载的控制时间点，本实施例需要将先前得到的半波周期时间数据与开关响应时间数据的差值作为延时时间数据，然后以模拟过零信号的标志位生成的时间点为第二计时起点，以延时时间数据为第二计时周期，将每个第二计时周期结束的时间点确定为负载的控制时间点。举例说明，假设模拟过零信号的标志位生成的时间点为2点，半波周期时间数据为10毫秒，开关响应时间为5毫秒，则延时时长为10-5＝5毫秒，则以2点为计时起点，负载的控制时间点为2点5毫秒、2点10毫秒、2点15毫秒等等。

为了确定每一个负载控制时间点，负载所执行的具体动作，本实施例还需要获取操作指令，当该操作指令为开启指令时，在该控制时间点闭合继电器，继电器闭合以后交流电输入到负载中，即可实现负载开启。当该操作指令为关闭指令时，在该控制时间点断开继电器，继电器断开以后交流电不会输入到负载中，即可实现负载关闭。从而确保负载的开关动作是在交流电过零点完成，避免对负载及与负载相关的电路单元造成较大冲击，提高负载及与负载相关的电路单元寿命，降低对电网的干扰。

在一种实现方式中，所述方法还包括：根据所述交流电信号生成第二过零信号，获取所述第二过零信号对应的交流频率数据，得到第二交流频率数据。当根据所述第二交流频率数据确定所述第二过零信号满足所述预设条件时，表示第二过零信号也是有效的过零信号，因此将所述第二过零信号代替所述目标信号，得到更新目标信号。根据所述更新目标信号和所述更新目标信号对应的第二交流频率数据，重新获取所述模拟过零信号，得到更新模拟过零信号，并根据所述更新模拟过零信号对所述负载进行控制。可以理解的是，第二过零信号是输入负载的交流电信号中，继第一过零信号后硬件过零监测电路监测到的新的一个过零信号，本申请在获取到新的过零信号，并判断其为有效的过零信号时，会根据新的过零信号重新确定信号模拟软件输出模拟过零信号的输出时间点，即本申请每获取一次有效的过零信号，就会对模拟过零信号的输出时间点进行校正，从而更加有效地确保负载的开关动作是在交流电过零点完成的。

基于上述实施例，本发明还提供了一种负载控制装置，如图2所示，该装置包括：

获取模块01，用于获取输入至负载的交流电信号，根据所述交流电信号生成第一过零信号；

模拟模块02，用于获取所述第一过零信号对应的交流频率数据，得到第一交流频率数据，并根据所述第一交流频率数据和所述第一过零信号获取模拟过零信号；

控制模块03，用于根据所述模拟过零信号对所述负载进行控制。

基于上述实施例，本发明还提供了一种终端，其原理框图可以如图3所示。该终端包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏。其中，该终端的处理器用于提供计算和控制能力。该终端的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该终端的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现所述负载控制方法。该终端的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏。

本领域技术人员可以理解，图3中示出的原理框图，仅仅是与本发明方案相关的部分结构的框图，并不构成对本发明方案所应用于其上的终端的限定，具体的终端可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一种实现方式中，所述终端的存储器中存储有一个或者一个以上的程序，且经配置以由一个或者一个以上处理器执行所述一个或者一个以上程序包含用于进行所述负载控制方法的指令。

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，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本发明所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

综上所述，本发明公开了一种负载控制方法及装置，通过获取输入至负载的交流电信号，根据所述交流电信号生成第一过零信号。获取所述第一过零信号对应的交流频率数据，得到第一交流频率数据，并根据所述第一交流频率数据和所述第一过零信号获取模拟过零信号。根据所述模拟过零信号对所述负载进行控制。本实施例采用模拟过零信号的方法，解决了现有技术中利用实时硬件检测得到的过零信号来控制负载的开启和关闭，存在非零点开启或者关闭负载的情况，导致负载损坏的问题。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种负载控制方法，其特征在于，所述方法包括：

获取输入至负载的交流电信号，根据所述交流电信号生成第一过零信号；

获取所述第一过零信号对应的交流频率数据，得到第一交流频率数据，并根据所述第一交流频率数据和所述第一过零信号获取模拟过零信号；

根据所述模拟过零信号对所述负载进行控制。

2.根据权利要求1所述的负载控制方法，其特征在于，所述根据所述交流电信号生成第一过零信号，包括：

对所述交流电信号进行过零检测，得到所述交流电信号中经过零位的电信号，并将所述经过零位的电信号作为所述第一过零信号。

3.根据权利要求2所述的负载控制方法，其特征在于，所述对所述交流电信号进行过零检测，得到所述交流电信号中经过零位的电信号，包括：

通过硬件过零监测电路对所述交流电信号进行切割，得到切割信号；

根据所述切割信号，确定所述交流电信号的电平变化信息；

根据所述电平变化信息确定所述交流电信号中经过零位的电信号。

4.根据权利要求1所述的负载控制方法，其特征在于，所述根据所述第一交流频率数据和所述第一过零信号获取模拟过零信号，包括：

根据所述第一交流频率数据，确定所述第一过零信号为目标信号；

根据所述目标信号，确定信号输出时间点；

获取预设的信号模拟软件基于所述信号输出时间点输出的模拟过零信号。

5.根据权利要求4所述的负载控制方法，其特征在于，所述根据所述第一交流频率数据，确定所述第一过零信号为目标信号，包括：

根据所述第一交流频率数据，确定所述第一过零信号对应的交流周期时间数据；

获取预设的标准周期时间数据，将所述交流周期时间数据与所述标准周期时间数据进行比较；

当所述交流周期时间数据与所述标准周期时间数据的差值小于预设阈值时，确定所述第一过零信号为目标信号。

6.根据权利要求5所述的负载控制方法，其特征在于，所述根据所述目标信号，确定信号输出时间点，包括：

将所述交流周期时间数据的一半作为半波周期时间数据；

以所述目标信号的过零点为第一计时起点，以所述半波周期时间数据为第一计时周期，将每个第一计时周期结束的时间点确定为所述信号输出时间点。

7.根据权利要求6所述的负载控制方法，其特征在于，所述根据所述模拟过零信号对所述负载进行控制，包括：

获取预设的开关响应时间数据和操作指令；

根据所述模拟过零信号和所述开关响应时间数据确定所述负载的控制时间点；

当所述操作指令为开启指令时，在所述控制时间点，通过闭合继电器对所述负载执行开启操作；

当所述操作指令为关闭指令时，在所述控制时间点，通过断开所述继电器对所述负载执行关闭操作。

8.根据权利要求7所述的负载控制方法，其特征在于，所述根据所述模拟过零信号和所述开关响应时间数据确定所述负载的控制时间点，包括：

将所述半波周期时间数据与所述开关响应时间数据的差值作为延时时间数据；

以所述模拟过零信号的标志位生成的时间点为第二计时起点，以所述延时时间数据为第二计时周期，将每个第二计时周期结束的时间点确定为所述负载的控制时间点。

9.根据权利要求5所述的负载控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述交流电信号生成第二过零信号；

获取所述第二过零信号对应的交流频率数据，得到第二交流频率数据；

当根据所述第二交流频率数据确定所述第二过零信号满足所述预设条件时，将所述第二过零信号代替所述目标信号，得到更新目标信号；

根据所述更新目标信号和所述更新目标信号对应的第二交流频率数据，重新获取所述模拟过零信号，得到更新模拟过零信号；

根据所述更新模拟过零信号对所述负载进行控制。

10.一种负载控制装置，其特征在于，所述装置包括：

获取模块，用于获取输入至负载的交流电信号，根据所述交流电信号生成第一过零信号；

模拟模块，用于获取所述第一过零信号对应的交流频率数据，得到第一交流频率数据，并根据所述第一交流频率数据和所述第一过零信号获取模拟过零信号；

控制模块，用于根据所述模拟过零信号对所述负载进行控制。

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