CN113232551B - 一种换电站 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池更换技术领域，具体公开了一种换电站，该换电站包括承载台、行车道、第一检测件、第二检测件、第一充换电组件和第二充换电组件，行车道设于承载台，用于车辆通过；第一检测件和第二检测件均用于检测车辆的位置。两个充换电组件分别设于行车道的两侧。第一充换电组件和第二充换电组件均包括充电组件和换电机器人，充电组件用于为电池充电。第一充换电组件的换电机器人被配置为当车辆抵达第一预设位置时将充满电的电池转移至第三预设位置等待，并当车辆抵达第二预设位置且第二充换电组件的换电机器人取下待充电的电池后将充满电的电池放置于车辆上。本发明的换电站的布局合理，占地面积小，换电池的效率高。

Description

一种换电站

技术领域

本发明涉及电池更换技术领域，尤其涉及一种换电站。

背景技术

电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶的车辆，因此，给电动汽车电量不足的电池有效的补给电量，已成为重大问题。

目前普遍的电量供给模式有充电模式和换电模式，其中充电模式主要有快速充电和充电桩两种，快速充电电流较大，将严重损害电池的寿命，充电桩充电时间过长，需要一定的等待时间；而换电模式是以换代充，能高效地完成电量补给。

但是目前的换电站需要电动汽车停放好，然后将电动汽车的电池卸下，放置于车辆一侧的充电桩，再将另一个充电桩上的电池取下并安装至车辆上。上述换电站的布局不合理，占地面积大，浪费空间，且换电池的效率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种换电站，以解决现有技术中换电站的布局不合理，占地面积大，浪费空间，且换电池的效率低的问题。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种换电站，该换电站包括：

承载台；

行车道，设于所述承载台，用于供车辆通过；

第一检测件和第二检测件，所述第一检测件和所述第二检测件沿所述行车道的延伸方向间隔设置于所述承载台；所述第一检测件用于检测所述车辆上的第一定位点抵达所述行车道第一预设位置，所述第二检测件用于检测所述车辆上的第二定位点抵达所述行车道第二预设位置；

第一充换电组件和第二充换电组件，分别设于所述行车道的两侧；所述第一充换电组件和所述第二充换电组件均包括：

充电组件，用于为从所述车辆上卸下的待充电的电池充电；

换电机器人；所述第一充换电组件的所述换电机器人被配置为当所述车辆抵达所述第一预设位置时将充满电的所述电池转移至第三预设位置等待，并当所述车辆抵达所述第二预设位置且所述第二充换电组件的所述换电机器人取下所述车辆上待充电的所述电池后将充满电的所述电池放置于所述车辆上。

作为一种换电站的优先方案，还包括维护步道，设于所述承载台且垂直于所述行车道；

所述充电组件包括：

两列充电底托，两列所述充电底托分别设于所述维护步道的两侧，所述充电底托用于承载所述电池；

充电柜，每个所述充电底托远离所述维护步道的一侧对应设有一个所述充电柜，所述充电柜被配置为和所述充电底托相配合为待充电的所述电池充电。

作为一种换电站的优先方案，所述充电底托包括：

充电架，固设于所述承载台，用于承载所述电池；

充电头，固设于所述充电架且与所述充电柜电连接；

立柱，多个所述立柱平行设置于所述充电架，用于定位所述电池，且用于限制所述电池在水平方向的移动。

作为一种换电站的优先方案，所述立柱由圆锥台切割而成，切割时形成的切割面和所述圆锥台的轴线平行且位于所述轴线的一侧。

作为一种换电站的优先方案，所述换电站还包括：

消防水池，所述消防水池设于所述承载台下方，所述消防水池的开口设于所述承载台，所述消防水池内储存有冷却水，用于放置处于危险状态的所述电池；

水池盖板，所述水池盖板用于盖合所述开口。

作为一种换电站的优先方案，所述消防水池设于其中一列所述充电底托的延长线上；

所述水池盖板滑动设于所述承载台，具有盖合于所述开口的盖合位置和移动至所述维护步道的打开位置。

作为一种换电站的优先方案，还包括驱动组件，所述驱动组件包括：

驱动支架，设于所述承载台；

滑轨，设于所述驱动支架，所述滑轨和所述行车道的延伸方向一致；

齿条，设于所述承载台，且和所述滑轨平行；

滑块，设于所述水池盖板，且滑动设于所述滑轨；

驱动件，所述驱动件设于所述水池盖板，所述驱动件的输出端设有齿轮，所述齿轮和所述齿条啮合。

作为一种换电站的优先方案，还包括显示屏，所述显示屏挂设于支撑架，且和所述车辆的车窗相对，所述显示屏被配置为当所述车辆抵达所述第二预设位置时显示更换所述电池的进度信息。

作为一种换电站的优先方案，还包括喷淋头，若干所述喷淋头设于支撑架，且和每个所述充电底托一一相对应，所述喷淋头用于向所述充电底托喷洒冷却水。

作为一种换电站的优先方案，还包括烟雾报警装置，多个所述烟雾报警装置设于所述支撑架，且和每个所述充电柜一一相对应，用于检测所述充电组件或所述电池是否产生烟雾，当所述烟雾报警装置检测到烟雾时，所述充电柜停止充电，所述喷淋头喷洒冷却水；

当工作人员确定所述电池着火时，所述换电机器人将正着火的所述电池转移至所述消防水池。

本发明的有益效果为：

本发明提供一种换电站，该换电站通过设置于行车道两侧能够相互独立运行且能相互配合的第一充换电组件和第二充换电组件，每个充换电组件均设有充电组件和换电机器人，当车辆进入行车道的第一预设位置时，第一充换电组件的换电机器人将充满电的电池取下并在行车道的一侧等候，当车辆停稳至第二预设位置时，第二充换电组件的换电机器人将待充电的电池从车辆取下，第一充换电组件的换电机器人将充满电的电池安装于车辆中并离开车辆，此时车辆已完成电池的更换，可以驶出行车道。本发明的换电站的布局合理，占地面积小，合理利用空间，且换电池的效率高。

附图说明

图1为本发明实施例中换电站的结构示意图一；

图2为本发明实施例中换电站的结构示意图二；

图3为本发明实施例中充电底托的结构示意图；

图4为本发明实施例中消防水池和水池盖板处的结构示意图。

图中：

100、电池；200、车辆；

1、承载台；11、支撑架；

21、行车道；211、导向杆；22、维护步道；

31、第一检测件；32、第二检测件；

4、第一充换电组件；40、第二充换电组件；41、充电组件；411、充电底托；4111、充电架；4112、充电头；4113、立柱；41131、切割面；412、充电柜；42、换电机器人；

51、消防水池；52、水池盖板；53、驱动支架；54、滑轨；55、齿条；56、滑块；57、动力件；

61、显示屏；62、喷淋头；63、电池检测装置。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置，而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1-4所示，本实施例提供一种换电站，该换电站包括承载台1、行车道21、第一检测件31、第二检测件32、第一充换电组件4和第二充换电组件40，其中，行车道21设于承载台1，用于供车辆200通过；第一检测件31和第二检测件32沿行车道21的延伸方向间隔设置于承载台1，第一检测件31用于检测车辆200上的第一定位点抵达行车道21第一预设位置，即当车辆200刚进入行车道21时能被第一检测件31检测到，第二检测件32用于检测车辆200上的第二定位点抵达行车道21第二预设位置，即当车辆200沿行车道21行驶到换电位置时能被第二检测件32检测到。第一充换电组件4和第二充换电组件40分别设于行车道21的两侧；第一充换电组件4和第二充换电组件40均包括充电组件41和换电机器人42，其中，充电组件41用于为从车辆200上卸下的待充电的电池100充电；第一充换电组件4的换电机器人42被配置为当车辆200抵达第一预设位置时将充满电的电池100转移至第三预设位置等待，并当车辆200抵达第二预设位置且第二充换电组件40的换电机器人42取下车辆200上待充电的电池100后将充满电的电池100放置于车辆200上。

本实施例中，该换电站通过设置于行车道21两侧能够相互独立运行且能相互配合的第一充换电组件4和第二充换电组件40，第一充换电组件4和第二充换电组件40均设有充电组件41和换电机器人42，当车辆200进入行车道21的第一预设位置时，第一充换电组件4的换电机器人42将充满电的电池100取下并在行车道21的一侧等候，即在第三预设位置等候，当车辆200在第二预设位置停稳后，第二充换电组件40的换电机器人42将待充电的电池100从车辆200上取出后，等候于第三预设位置的第一充换电组件4的换电机器人42将充满电的电池100被安装于车辆200中并离开车辆200的换电区域，此时车辆200已完成电池100的更换，可以驶出行车道21。本发明的换电站布局合理，占地面积小，合理利用空间，且在车辆200刚进入行车道21就开始动作，无需等车辆200停稳后再逐步操作，充分利用车辆200进入行车道21的时间，换电池100的效率高。

优选地，换电站还包括支撑架11，支撑架11设于承载台1；换电机器人42能在支撑架11上沿第一方向移动，换电机器人42包括夹持支架和夹持头，夹持头用于夹持电池100，夹持头可以在夹持支架上沿第二方向移动，其中第一方向和第二方向垂直，夹持头还可以沿第三方向移动，第三方向分别垂直于第一方向和第二方向，夹持头可以绕第三方向旋转。其中，第一方向为支撑架11的长度方向，第二方向为支撑架11的宽度方向，第三方向为竖直方向，即支撑架11的高度方向。

需要说明的是，换电机器人42的结构和控制原理在本领域属于常规设置，因此，其具体结构和控制原理在此不再赘述。另外，换电站还包括控制器，控制器用于换电站的信号处理和操作指令的发出。需要说明的是，控制器的结构和工作原理为本领域的常规设置，因此，其结构和工作原理在此不再赘述。

作为优选，换电站还包括维护步道22，维护步道22设于承载台1且垂直于行车道21；充电组件41包括两列充电底托411和充电柜412，其中，两列充电底托411分别设于维护步道22的两侧，充电底托411用于承载电池100；每个充电底托411远离维护步道22的一侧对应设有一个充电柜412，充电柜412被配置为和充电底托411相配合为待充电的电池100充电。借助上述设置，工作人员能通过维护步道22行走至充电底托411的旁边并对其进行维护。进一步地，维护步道22的宽度尺寸大于电池100的厚度尺寸。该设置使得电池100在吊装过程可以在维护步道22的上方空间行走，避免从正在充电的电池100的上方绕过，合理利用空间结构，使得换电站的结构紧凑，节约能源，提高换电效率。

可选地，距离行车道21最远的一个充电底托411用于放置待检测的电池100，用于放置待检测的电池100的充电底托411未配置充电柜412。该设置能对待检测的电池100进行检查维护，且不耽搁其他充电底托411的充电功能；此充电底托411不配置充电柜412，节约成本。

可选地，充电底托411包括充电架4111、充电头4112和立柱4113，其中，充电架4111固设于承载台1，用于承载电池100；充电头4112固设于充电架4111且与充电柜412电连接；多个立柱4113平行设置于充电架4111，当待充电电池100放置到充电架4111上时，立柱4113用于充电架4111和电池100之间的对位，实现电池100的精确定位。该设置使得电池100能准确地放置于充电架4111，提高了电池100的放置效率，避免放错位置引发事故，且提高了电池100的稳定性。

关于立柱4113的结构，本实施例中，具体地，立柱4113由圆锥台切割而成，切割时形成的切割面41131和圆锥台的轴线平行且位于圆锥台的轴线的一侧，切割后的立柱4113减轻了自身重量、节省了材料。

可选地，换电站还包括消防水池51和水池盖板52，其中，消防水池51设于承载台1下方，消防水池51的开口设于承载台1，消防水池51内储存有冷却水，用于放置处于危险状态的电池100。水池盖板52用于盖合开口。借助上述设置，当电池100着火时，将电池100放置于消防水池51内以进行灭火。另外，水池盖板52的设置一方面可以避免火苗外窜，以对其他设备或者工作人员造成伤害；另一方面能承受电池100爆炸时产生的冲击力，避免对其他设备或者工作人员造成伤害。

可选地，消防水池51设于其中一列充电底托411的延长线上。水池盖板52滑动设于承载台1，具有盖合于开口的盖合位置和移动至维护步道22的打开位置。借助上述设置，合理利用了承载台1上的空间位置，不浪费其他空间位置，结构紧凑，节约成本。

可选地，换电站还包括驱动组件，驱动组件用于驱动水池盖板52在盖合位置和打开位置之间切换。上述设置实现水池盖板52的自动化控制。

关于驱动组件，本实施例中，具体地，驱动组件包括驱动支架53、滑轨54、齿条55、滑块56和驱动件，其中，驱动支架53设于承载台1；滑轨54设于驱动支架53，滑轨54和行车道21的延伸方向一致；齿条55设于承载台1且和滑轨54平行；滑块56设于水池盖板52，且滑动设于滑轨54；驱动件设于水池盖板52，驱动件的输出端设有齿轮，齿轮和齿条55啮合。借助上述设置，实现了水池盖板52的水平滑移，且通过齿轮和齿条55的啮合，能精确控制水池盖板52的移动位置。另外，该设置不会影响维护步道22的使用，提高了设备的紧凑程度，降低成本。

为了对电池100进行维护，需要维修工具，每次将工具带进换电站会产生较大的工作量，也会出现漏带的现象，因此，会耽搁检测进度，进而影响了换电站的工作效率。为此，本实施例中，进一步地，换电站还包括工具箱，工具箱固设于水池盖板52。借助上述设置，可以将维修工具放置于工具箱，且工具箱设置于水池盖板52，进一步节约空间，进一步提高了换电站的集成化程度。另外，由于水池盖板52为水平移动，因此工具箱的设置不会影响水池盖板52在盖合位置和打开位置之间切换，且在水池盖板52移动过程，不会影响工具箱内盛放的维修工具。

更进一步地，水池盖板52为中空结构，内部填充有冷却水，水池盖板52的两端分别设有一个进水口和一个出水口，进水口通过水泵与消防水池51连通，出水口通过管道连通至消防水池51。水泵能将消防水池51的水抽入水池盖板52内部，水池盖板52中的冷却水通过管道流入消防水池51。借助上述设置，能为水池盖板52降温，避免高温的水池盖板52对其他零部件或者工作人员造成伤害。

可选地，承载台1的上方设有支撑架11。支撑架11包括多个竖直杆架设于多个竖直杆上的横梁。换电站还包括显示屏61，显示屏61挂设于支撑架11，且和车辆200的车窗相对，显示屏61被配置为当车辆200抵达第二预设位置时显示更换电池100的进度信息。显示屏61的设置使得司机能及时获得电池100更换信息，在电池100换好后即可将车辆200驶离换电站，进一步提高了换电站的工作效率。

充电底托411充电后会发热，如果一个充电底托411持续为多个电池100充电，可能导致温度过高，进而产生安全隐患。为此，本实施例中，可选地，换电站还包括喷淋头62，若干喷淋头62设于支撑架11，且和每个充电底托411一一相对应，喷淋头62用于向充电底托411喷洒冷却水。借助上述设置，能在充电底托411充电完成并将电池100转移后，对其喷洒冷却水以作降温处理。

当单个电池100出现燃烧的情况时，会影响整个换电站的安全，为此，本实施例中，可选地，换电站还包括烟雾报警装置，多个烟雾报警装置设于支撑架11，且和每个充电柜412一一相对应，用于检测充电组件41或电池100是否产生烟雾，当烟雾报警装置检测到烟雾时，充电柜412停止充电，喷淋头62喷洒冷却水。上述设置实现了换电站应对火灾危险的自动化控制，将危险降到最低。

进一步地，当电池100着火时，换电机器人42将电池100从充电底托411拿取后直接放置于消防水池51。

在一实施例中，可选地，判定电池100是否着火，需要人工确定，防止设备自动判定引发误判。即当工作人员确定电池100着火时，换电机器人42将正着火的电池100转移至消防水池51。

可选地，换电站还包括电池检测装置63，用于检测电池100的位置，以使得车辆200在行车道21的预设范围内停放在不同位置时，换电机器人42仍然可以根据电池检测装置63采集的信息对电池100进行精准取放。

可选地，换电站还包括导向杆211，两个导向杆211分别设于行车道21的两侧，用于为车辆200导向，防止司机驾驶车辆200偏离预设位置。

可选地，换电站还包括监控系统，用于监控换电站内部和外部的情况。监控系统还包括摄像头，摄像头设置于支撑架11，以便于对换电站内部和外部的情况进行监控。

可选地，换电站可以记录电池100的更换次数、电池100的状态、电池100的电量等信息。并且可以识别车辆200并记录换电频率等情况。

工作时，车辆200从行车道21进入换电站，第一检测件31检测到车辆200时，其中一个换电机器人42拿取充满电的电池100在行车道21的一侧等待；第二检测件32检测到车辆200时，电池检测装置63检测电池100的位置，另一个换电机器人42动作，通过在第一方向、第二方向和第三方向的移动以及绕第三方向的转动，最终和电池100对接，并将待充电的电池100拿取，然后将电池100放置于充电底托411进行充电。当换电机器人42拿取待充电的电池100离开换电区域时，拿取充满电的电池100的另一个换电机器人42将电池100放置于车辆200的电池托中，完成换电。

当然，在其他实施例中，也可以等第二检测件32检测到车辆200时，即车辆200停稳在第二预设位置时，两个换电机器人42同时分别拿取待充电的电池100和充满电的电池100，由于拿取待充电的电池100的速度较慢，因此，当待充电的电池100离开车辆200的换电区时，充满电的电池100已经在行车道21的一侧等待。

两个换电机器人42交替换电，一取一放的方式节约时间，同时节省场地、节省充电底托411的数量，在同等充电底托411数量的情况下换电池100的时间小于3min。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种换电站，其特征在于，包括：

承载台(1)；

行车道(21)，设于所述承载台(1)，用于供车辆(200)通过；

第一检测件(31)和第二检测件(32)，所述第一检测件(31)和所述第二检测件(32)沿所述行车道(21)的延伸方向间隔设置于所述承载台(1)；所述第一检测件(31)用于检测所述车辆(200)上的第一定位点抵达所述行车道(21)第一预设位置，所述第二检测件(32)用于检测所述车辆(200)上的第二定位点抵达所述行车道(21)第二预设位置；

第一充换电组件(4)和第二充换电组件(40)，分别设于所述行车道(21)的两侧；所述第一充换电组件(4)和所述第二充换电组件(40)均包括：

充电组件(41)，用于为从所述车辆(200)上卸下的待充电的电池(100)充电；

换电机器人(42)；所述第一充换电组件(4)的所述换电机器人(42)被配置为当所述车辆(200)抵达所述第一预设位置时将充满电的所述电池(100)转移至第三预设位置等待，并当所述车辆(200)抵达所述第二预设位置且所述第二充换电组件(40)的所述换电机器人(42)取下所述车辆(200)上待充电的所述电池(100)后将充满电的所述电池(100)放置于所述车辆(200)上。

2.根据权利要求1所述的换电站，其特征在于，还包括维护步道(22)，设于所述承载台(1)且垂直于所述行车道(21)；

所述充电组件(41)包括：

两列充电底托(411)，两列所述充电底托(411)分别设于所述维护步道(22)的两侧，所述充电底托(411)用于承载所述电池(100)；

充电柜(412)，每个所述充电底托(411)远离所述维护步道(22)的一侧对应设有一个所述充电柜(412)，所述充电柜(412)被配置为和所述充电底托(411)相配合为待充电的所述电池(100)充电。

3.根据权利要求2所述的换电站，其特征在于，所述充电底托(411)包括：

充电架(4111)，固设于所述承载台(1)，用于承载所述电池(100)；

充电头(4112)，固设于所述充电架(4111)且与所述充电柜(412)电连接；

立柱(4113)，多个所述立柱(4113)平行设置于所述充电架(4111)，用于定位所述电池(100)，且用于限制所述电池(100)在水平方向的移动。

4.根据权利要求3所述的换电站，其特征在于，所述立柱(4113)由圆锥台切割而成，切割时形成的切割面(41131)和所述圆锥台的轴线平行且位于所述轴线的一侧。

5.根据权利要求2所述的换电站，其特征在于，所述换电站还包括：

消防水池(51)，所述消防水池(51)设于所述承载台(1)下方，所述消防水池(51)的开口设于所述承载台(1)，所述消防水池(51)内储存有冷却水，用于放置处于危险状态的所述电池(100)；

水池盖板(52)，所述水池盖板(52)用于盖合所述开口。

6.根据权利要求5所述的换电站，其特征在于，所述消防水池(51)设于其中一列所述充电底托(411)的延长线上；

所述水池盖板(52)滑动设于所述承载台(1)，具有盖合于所述开口的盖合位置和移动至所述维护步道(22)的打开位置。

7.根据权利要求6所述的换电站，其特征在于，还包括驱动组件，所述驱动组件包括：

驱动支架(53)，设于所述承载台(1)；

滑轨(54)，设于所述驱动支架(53)，所述滑轨(54)和所述行车道(21)的延伸方向一致；

齿条(55)，设于所述承载台(1)，且和所述滑轨(54)平行；

滑块(56)，设于所述水池盖板(52)，且滑动设于所述滑轨(54)；

驱动件，所述驱动件设于所述水池盖板(52)，所述驱动件的输出端设有齿轮，所述齿轮和所述齿条(55)啮合。

8.根据权利要求1所述的换电站，其特征在于，还包括显示屏(61)，所述显示屏(61)挂设于支撑架(11)，且和所述车辆(200)的车窗相对，所述显示屏(61)被配置为当所述车辆(200)抵达所述第二预设位置时显示更换所述电池(100)的进度信息。

9.根据权利要求5所述的换电站，其特征在于，还包括喷淋头(62)，若干所述喷淋头(62)设于支撑架(11)，且和每个所述充电底托(411)一一相对应，所述喷淋头(62)用于向所述充电底托(411)喷洒冷却水。

10.根据权利要求9所述的换电站，其特征在于，还包括烟雾报警装置，多个所述烟雾报警装置设于所述支撑架(11)，且和每个所述充电柜(412)一一相对应，用于检测所述充电组件(41)或所述电池(100)是否产生烟雾，当所述烟雾报警装置检测到烟雾时，所述充电柜(412)停止充电，所述喷淋头(62)喷洒冷却水；

当工作人员确定所述电池(100)着火时，所述换电机器人(42)将正着火的所述电池(100)转移至所述消防水池(51)。

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