CN113655819A - 用于检测液位控制器上的杠杆锁定位置的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
在运输或其它处理事件期间，通过手动地接合杠杆锁定机构以固定液位控制器的杠杆组件来保护液位控制器不受损害是有必要的。在校准或将液位控制器投入运行之前，必须手动地分离杠杆锁定机构。为了更好地有助于操作者监控杠杆锁定机构的状态，将传感器耦合到杠杆锁定机构，以检测杠杆锁定机构是处于锁定位置还是解锁位置。随后经由用户接口将该信息提供给操作者。与当前的视觉检查相比，使用传感器更加稳健和可靠，并且提供了一种用于确定杠杆锁定机构的状态的简单的非接触方法。
Description
本申请为于2016年4月21日提交的申请号为201610252518.3、发明名称为“用于检测液位控制器上的杠杆锁定位置的系统和方法”的专利申请的分案申请。
技术领域
概括地说，本公开内容涉及仪表诊断，并且更具体地说，涉及用于检测在过程控制系统中使用的液位控制器上的杠杆锁定位置的系统和方法。
背景技术
过程控制系统通常采用各种现场设备来监控和控制流体的流动。这些现场设备操作为检测、评估和/或更改过程工厂或系统内的各种流体参数(例如，压力、温度、液位等等)，以便确保准确的过程控制。
一种常见的现场设备是液位控制器，该液位控制器通常安装到容纳流体或液体的过程容器。液位控制器包括可旋转的杠杆组件，该杠杆组件耦合到设置在容器内部的平衡浮子(displacer)。平衡浮子响应于流体或液体液位的变化而移动，并且经由杠杆组件的旋转位置的变化来将这些变化传递给控制器。
为了保护液位控制器在运输或其它处理期间不受损害，操作者需要通过手动地接合锁定机构来防止杠杆组件旋转。在将液位控制器投入运行之前，必须分离(disengage)锁定机构。然而，如果操作者忘记或忽略了分离锁定机构，则杠杆组件会发生故障，这转而会使得控制器变得不可操作。
发明内容
根据本发明的第一示例性方面，一种用于检测液位控制器上的杠杆锁定位置的计算机执行的方法包括：检测由传感器的反馈元件产生的磁场的存在。磁场的存在是使用传感器的感测元件来检测的，并且传感器耦合到液位控制器的杠杆锁定机构。如果检测到磁场的存在，则该方法随后确定杠杆锁定机构处于锁定位置。如果未检测到磁场的存在，则该方法还确定杠杆锁定机构处于解锁位置。最后，该方法向用户提供所确定的杠杆锁定机构的锁定位置或解锁位置。
根据本发明的第二示例性方面，一种非暂时性计算机可读储存介质包括计算机可读指令，该计算机可读指令在用于检测液位控制器上的杠杆锁定位置的系统的一个或多个处理器上执行。当指令被执行时，指令使得一个或多个处理器检测由传感器的反馈元件产生的磁场的存在。磁场的存在是使用传感器的感测元件来检测的，并且传感器耦合到液位控制器的杠杆锁定机构。随后当指令被执行时，指令使得一个或多个处理器执行以下操作：如果检测到磁场的存在，则确定杠杆锁定机构处于锁定位置。当指令被执行时，指令还使得一个或多个处理器进行以下操作：如果未检测到磁场的存在，则确定杠杆锁定机构处于解锁位置。最后，当指令被执行时，指令使得一个或多个处理器向用户提供所确定的杠杆锁定机构的锁定位置或解锁位置。
根据本发明的第三示例性方面，一种用于检测液位控制器上的杠杆锁定位置的系统包括：传感器，该传感器耦合到液位控制器的杠杆锁定机构，传感器包括感测元件和反馈元件；以及耦合到传感器的设备，该设备包括存储器，该存储器具有用于在一个或多个处理器上执行的指令。指令在被一个或多个处理器执行时使得设备使用感测元件来检测由反馈产生的磁场的存在。指令在被一个或多个处理器执行时使得设备执行以下操作：如果检测到磁场的存在，则确定杠杆锁定机构处于锁定位置。在指令被一个或多个处理器执行时还使得设备执行以下操作：如果未检测到磁场的存在，则确定杠杆锁定机构处于解锁位置。最后，指令在被一个或多个处理器执行时使得设备向用户提供所确定的杠杆锁定机构的锁定位置或解锁位置。
进一步根据前述第一、第二或第三示例性方面中的任何一个或多个示例性方面，本发明可以包括以下进一步的优选形式中的任何一个或多个优选形式。
在一个优选形式中，感测元件是具有常开触点的簧片开关并且反馈元件是磁体。
在另一个优选形式中，确定杠杆锁定机构处于锁定位置还包括：如果检测到磁场的存在，则使得常开触点闭合，并且生成用于使电路闭合的信号。
在另一个优选形式中，确定杠杆锁定机构处于解锁位置还包括：如果未检测到磁场的存在，则使得常开触点保持断开，并且生成用于使电路断开的另一个信号。
在另一个优选形式中，感测元件是具有常闭触点的簧片开关并且反馈元件是磁体。
在另一个优选形式中，确定杠杆锁定机构处于锁定位置还包括：如果检测到磁场的存在，则使得常闭触点断开，并且生成用于使电路断开的信号。
在另一个优选形式中，确定杠杆锁定机构处于解锁位置还包括：如果未检测到磁场的存在，则使得常闭触点保持闭合，并且生成用于使电路闭合的另一个信号。
在另一个优选形式中，向用户提供所确定的杠杆锁定机构的锁定位置或解锁位置包括：经由用户接口生成对锁定位置或解锁位置的视觉表示。
在另一个优选形式中，向用户提供所确定的杠杆锁定机构的锁定位置或解锁位置包括：经由用户接口生成对锁定位置或解锁位置的音频表示。
附图说明
图1是安装到过程容器的示例性液位控制器的透视图。
图2A是图1中的示例性液位控制器的底侧视图，该底侧视图示出了处于锁定位置的杠杆锁定机构。
图2B是图1中的示例性液位控制器的底侧视图，该底侧视图示出了处于解锁位置的杠杆锁定机构。
图3是表示用于检测图1中的示例性液位控制器上的杠杆锁定位置的示例性方法的流程图。
具体实施方式
图1示出了安装到在过程工厂或系统中使用的过程容器104的示例性液位控制器102的透视图。例如，过程容器104可以是罐、再沸器、蒸馏柱等等。过程容器104包括一个或多个端口106，这些端口106允许过程容器104被填充有流体或液体。液位控制器102操作为测量过程容器104中的液体的液位。替代地或另外地，液位控制器102可以用于测量两种液体之间的分界面的液位，或者过程容器104中的液体的密度。
通常，液位控制器102包括杠杆组件(未示出)，该杠杆组件耦合到扭矩管(torquetube)108，扭矩管108转而附接到淹没在过程容器104内部的液体中的平衡浮子110。液体的液位的变化对平衡浮子110施加浮力。这种变化引起平衡浮子110的位置的变化(例如，垂直移动)，位置的变化使扭矩管108旋转。扭矩管108的旋转运动随后被传送到杠杆组件。更具体地说，旋转运动使附接到杠杆组件的磁体移动，并且因此改变了由磁传感器(例如，霍尔效应传感器)感测到的磁场。磁传感器将改变的磁场转换成变化的信号，该信号与过程容器104内部的液体的液位的变化相对应。
液位控制器102还包括处理器112、存储器114、和一个或多个接口116。存储器114储存可以由处理器112执行以操作液位控制器102的指令。一个或多个接口116实现了液位控制器102与用户或另一个设备之间的交互。例如，一个或多个接口116可以包括用户接口，该用户接口允许用户配置或查看液位控制器102上的信息。举另一个例子，一个或多个接口116可以包括通信接口，该通信接口允许液位控制器102与其它外围装置之间的通信。
在运输或其它处理事件期间，保护液位控制器102不受损害是有必要的。为此，液位控制器102包括杠杆锁定机构118，该杠杆锁定机构118由操作者手动地接合以防止杠杆组件旋转。在校准液位控制器102或者将液位控制器102投入运行之前，必须由操作者手动地分离杠杆锁定机构118。然而，如果操作者忘记或忽略了分离杠杆锁定机构118，则杠杆组件会发生故障，这转而会妨碍液位控制器102的适当运行。
通常，杠杆锁定机构118位于液位控制器102的底部或下侧。因此，杠杆锁定机构118对于操作者不容易可见。然而，为了确定杠杆锁定机构118是否接合，需要视觉检查。例如，当前的设计依赖于视觉提示(例如，使用“锁定”或“解锁”符号)来指示杠杆锁定机构118的状态。
为了更好地有助于操作者检测和/或监控杠杆锁定机构118的状态，传感器可以耦合到液位锁定机构118。该传感器操作为确定杠杆锁定机构118的锁定位置或解锁位置，随后可以经由用户接口将该锁定位置或解锁位置显示给操作者。以此方式，传感器提供了一种用于确定杠杆锁定机构118的状态的简单的非接触方法。
图2A和图2B示出了具有图1中的杠杆锁定机构118的液位控制器102的底侧视图。操作者可以将锁件120沿着锁件把手122滑动，以手动地接合或分离杠杆锁定机构118。
为了确定杠杆锁定机构118的锁定位置或解锁位置，将传感器126耦合到杠杆锁定机构118。通常，传感器126包括感测元件128和反馈元件130。当接合锁件120时，感测元件128将检测到反馈元件130的存在。因此，杠杆锁定机构118被认为处于锁定位置(参见图2A)。另一方面，如果分离锁件120，则感测元件128将不会检测到反馈元件130的存在。因此，杠杆锁定机构118被认为处于解锁位置(参见图2B)。
在图2A和图2B中的实施例中，感测元件128是簧片开关并且反馈元件130是磁体。簧片开关128是包括含铁金属簧片上的一对触点的电开关。触点可以是常开的。因此，当磁场(例如，由磁体130产生的磁场)接近触点时，触点将闭合。这指示杠杆锁定机构118在锁定位置中接合。一旦移除磁场(例如，将磁体130拉到某一距离外)，触点就将返回到它们的常开位置，从而指示杠杆锁定机构118现在在解锁位置中分离。或者，触点可以是常闭的。因此，存在来自磁体130的磁场将使得触点断开。在该场景下，触点的断开指示锁定位置，而闭合触点指示解锁位置。
在示例性的实施例中，触点的断开和闭合将生成用于使电路闭合或断开的信号。例如，如果触点是常开的，则磁场的存在将使得触点闭合。触点的闭合将生成用于使电路闭合的信号，这转而指示杠杆锁定机构118处于锁定位置。移除磁场将使得触点再次断开。触点的重新断开将生成使电路断开或切断的另一个信号，这转而指示杠杆锁定机构118处于解锁位置。
通过在杠杆锁定机构118中使用传感器126，有可能在将液位控制器102投入运行之前通知操作者关于杠杆锁定机构118的状态。例如，操作者可以经由用户接口(例如，图1中的接口116中的一个接口)中所显示的信息被通知或确定杠杆锁定机构118是处于锁定位置还是解锁位置。
在某些实施例中，感测元件128可以是另一种类型的磁场感测设备，例如，霍尔效应传感器、磁电阻器、巨磁阻桥、磁通门等等。此外，在某些实施例中，包括感测元件128和反馈元件130的传感器126可以是被并入杠杆锁定机构118中的分立单元，而在其它实施例中，传感器126可以是杠杆锁定机构118的集成部分。
图3示出了用于检测液位控制器上的杠杆锁定位置的示例性方法200的流程图。方法200可以包括具有计算机可执行指令形式的一个或多个框、例程或功能，其中计算机可执行指令存储在非暂时性计算机可读介质(例如，图1中的114)中并且使用处理器(例如，图1中的112)来执行。液位控制器可以包括具有传感器(例如，图2中的126)的杠杆锁定机构(例如，图1中的118)，该传感器手动地接合或分离。因此，可以执行方法200，以使用传感器来确定杠杆锁定机构是锁定的还是解锁的。
方法200通过使用传感器来监控磁场的存在(框202)而开始。为此，方法200可以利用传感器的感测元件，该感测元件例如可以是簧片开关。磁场可以由反馈元件(例如，磁体)产生，其中反馈元件也是传感器的一部分。簧片开关可以包括常开或常闭的一对触点。因此，当使产生磁场的磁体接近簧片开关时，触点将相应地闭合或断开。
举例而言，对于常开触点，方法200可以通过确定触点是否闭合来检测磁场的存在。如果确定触点闭合，则存在磁场。然而，如果确定触点断开，则没有磁场存在或接近。
基于磁场的存在，方法200进行到确定杠杆锁定机构的状态(框206)。继续上面的示例，如果触点闭合，则方法200可以生成信号以指示杠杆锁定机构在锁定位置中接合。另一方面，如果触点断开(例如，不存在或移除磁场)，则方法200可以生成另一个信号以指示杠杆锁定机构在解锁位置中分离。在示例性的实施方式中，方法200可以生成用于使电路闭合或断开的信号，以便指示杠杆锁定机构是接合的还是分离的。
接着，方法200向用户提供关于杠杆锁定机构的状态的信息(框208)。例如，方法200可以经由用户接口生成视觉表示(例如，符号、图标、文本等等)，以指示杠杆锁定机构的锁定位置或解锁位置。举另一个例子，方法200可以经由用户接口来生成音频表示(例如，哔哔声)，以通知用户杠杆锁定机构是处于锁定位置还是解锁位置。
在显示杠杆锁定机构的状态之后，方法200可以返回到框202的开始，以继续监控并提供关于杠杆锁定机构的状态的信息。
以下额外考虑适用于前述讨论。贯穿本说明书，多个实例可以实现被描述为单个实例的功能、例程、或操作结构。虽然一个或多个方法的单独功能和指令被示出并描述为分立的操作，但是单独操作中的一个或多个操作可以并发地执行，并且不要求以所示出的顺序来执行操作。呈现为示例性配置中的分立部件的结构和功能可以被实现为组合的结构或部件。类似地，呈现为单个部件的结构和功能可以被实现为分立部件。这些和其它变型、修改、增加和改进落入本文的主题的范围内。
另外，某些实施例在本文中被描述为包括逻辑单元或多个功能、部件、模块、框或机构。功能可以构成软件模块(例如，储存在有形的机器可读存储介质上的非暂时性代码)或硬件模块。硬件模块是能够执行某些操作并且可以以某种方式来配置或布置的有形单元。在示例性实施例中，一个或多个计算机系统(例如，独立式客户端或服务器计算机系统)或者计算机系统的一个或多个硬件模块(例如，处理器或者处理器组)可以由软件(例如，应用或应用部分)配置为操作为执行如本文中所描述的某些操作的硬件模块。
在各种实施例中，硬件模块可以机械地或电子地实现。例如，硬件模块可以包括专用电路或逻辑单元，该专用电路或逻辑单元被永久配置(例如，配置为专用处理器，例如现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC))为执行某些功能。硬件模块还可以包括可编程逻辑单元或电路(例如，如通用处理器或其它可编程处理器内所包含的)，该可编程逻辑单元或电路由软件暂时配置为执行某些操作。将要意识到，在专用的和永久配置的电路或者临时配置的电路(例如，由软件配置的)中机械地实现硬件模块的决定可以受成本和时间考虑的驱动。
因此，术语硬件应该被理解为包含有形实体，其是在物理上构造、永久配置(例如，硬接线)、或临时配置(例如，编程)为以某种方式操作或执行本文中所描述的某些操作的实体。考虑其中硬件模块被临时配置(例如，编程)的实施例，硬件模块中的每个硬件模块都不需要在任何一个时间实例处被配置或实例化。例如，在硬件模块包括使用软件进行配置的通用处理器的情况下，通用处理器可以在不同时间被配置为相应的不同硬件模块。软件可以相应地配置处理器，例如在一个时间实例处构成特定的硬件模块，并且在不同的时间实例处构成不同的硬件模块。
硬件和软件模块可以向其它硬件和/或软件模块提供信息并且从其它硬件和/或软件模块接收信息。因此，所描述的硬件模块可以被视为通信地耦合。在多个此类硬件或软件模块同时存在的情况下，可以通过连接硬件或软件模块的(例如，适当的电路和总线上的)信号传输来实现通信。在其中多个硬件模块或软件在不同时间被配置或实例化的实施例中，可以例如通过多个硬件或软件模块可以访问的存储器结构中的信息的储存和获取来实现这些硬件或软件模块之间的通信。例如，一个硬件或软件模块可以执行操作，并且将该操作的输出储存在与该硬件或软件模块通信地耦合的存储设备中。随后在稍后的时间，其它的硬件或软件模块可以访问存储设备，以获取并处理所储存的输出。硬件和软件模块还可以发起与输入或输出设备的通信，并且可以对资源(例如，信息的集合)进行操作。
本文中所描述的示例性功能和方法的各种操作可以至少部分地由一个或多个处理器来执行，该一个或多个处理器被临时配置(例如，由软件)或永久配置为执行相关操作。无论是临时配置还是永久配置，这些处理器可以构成操作为执行一个或多个操作或功能的处理器执行的模块。在某些示例性实施例中，本文中所提及的模块可以包括处理器执行的模块。
类似地，本文中所描述的方法或功能可以是至少部分地处理器执行的。例如，方法的功能中的至少某些功能可以由一个或多个处理器或处理器执行的硬件模块来执行。某些功能的执行可以分布在一个或多个处理器之间，其中这些处理器不仅驻留在单个机器内，而且跨越多个机器部署。在某些示例性实施例中，一个或多个处理器可以位于单个位置(例如，在家庭环境、办公室环境内或者作为服务器机群)，而在其它实施例中，处理器可以跨越多个位置分布。
一个或多个处理器还可以操作为支持在“云计算”环境中执行相关的操作或者操作为“软件即服务(software as a service)”(SaaS)。例如，功能中的至少某些功能可以由计算机组(作为包括处理器的机器的示例)来执行，这些操作可经由网络(例如，互联网)并且经由一个或多个适当的接口(例如，应用程序接口(API))访问。
某些操作的执行可以分布在一个或多个处理器之间，其中这些处理器不仅驻留在单个机器内，而且跨越多个机器部署。在某些示例性实施例中，一个或多个处理器或处理器执行的模块可以位于单个地理位置中(例如，在家庭环境、办公室环境、或者服务器群内)。在其它示例性实施例中，一个或多个处理器或处理器执行的模块可以跨越多个地理位置分布。
除非另外具体说明，否则本文中使用诸如“处理”、“计算”、“运算”、“确定”、“呈现”、“显示”等词语的讨论可以指代操纵或变换数据的机器(例如，计算机)的动作或过程，其中数据被表示为一个或多个存储器(例如，易失性存储器、非易失性存储器、或者其组合)、寄存器、或者接收、存储、发送、或显示信息的其它机器部件内的物理(例如，电、磁、或光学的)量。
在阅读本公开内容后，本领域技术人员将意识到，还可以使用或者替代地可以使用用于检测液位控制器上的杠杆锁定位置的系统和方法的另外的替代结构和功能设计。因此，虽然已经示出并描述了特定的实施例和应用，但是应当要理解，所公开的实施例并不限于本文中所公开的精确构造和部件。在不偏离所附权利要求书中所限定的精神和范围的情况下，可以在本文中所公开的方法和装置的布置、操作和细节中做出各种修改、改变和变型，这些修改、改变和变型对于本领域技术人员来说将是显而易见的。
Claims (14)
1.一种用于检测液位控制器上的杠杆锁定位置的计算机执行的方法，所述方法包括：
由一个或多个处理器检测由传感器的反馈元件产生的磁场，所述磁场是使用所述传感器的感测元件来检测的，并且所述传感器耦合到所述液位控制器的杠杆锁定机构，其中，所述感测元件包括常开触点；
响应于检测到所述磁场，使所述常开触点闭合；
响应于所述常开触点闭合，确定所述杠杆锁定机构处于锁定位置并使电路断开或闭合，以指示所述杠杆锁定机构处于所述锁定位置；
检测到所述磁场不再被检测到；
响应于检测到所述磁场不再被检测到，使所述常开触点断开；
响应于所述常开触点断开，确定所述杠杆锁定机构处于解锁位置并使所述电路断开或闭合，以指示所述杠杆锁定机构处于所述解锁位置；以及
由一个或多个处理器向用户提供所确定的所述杠杆锁定机构的锁定位置或解锁位置。
2.根据权利要求1所述的计算机执行的方法，其中，所述感测元件从包括以下各项的组中选择：具有常开触点的簧片开关、霍尔效应传感器、磁场感测设备、磁通门、以及巨磁阻桥。
3.根据权利要求1所述的计算机执行的方法，所述感测元件是具有常开触点的簧片开关并且所述反馈元件是磁体。
4.根据权利要求1所述的计算机执行的方法，其中，向所述用户提供所确定的所述杠杆锁定机构的锁定位置或解锁位置包括：经由用户接口来生成对所述锁定位置或所述解锁位置的视觉表示。
5.根据权利要求1所述的计算机执行的方法，其中，向所述用户提供所确定的所述杠杆锁定机构的锁定位置或解锁位置包括：经由用户接口来生成对所述锁定位置或所述解锁位置的音频表示。
6.一种包括计算机可读指令的非暂时性计算机可读储存介质，所述计算机可读指令在用于检测液位控制器上的杠杆锁定位置的系统的一个或多个处理器上执行，当所述指令被执行时，所述指令使得所述一个或多个处理器执行以下操作：
响应于检测到所述磁场，使所述常开触点闭合；
响应于所述常开触点闭合，确定所述杠杆锁定机构处于锁定位置并使电路断开或闭合，以指示所述杠杆锁定机构处于所述锁定位置；
检测到所述磁场不再被检测到；
响应于检测到所述磁场不再被检测到，使所述常开触点断开；
响应于所述常开触点断开，确定所述杠杆锁定机构处于解锁位置并使所述电路断开或闭合，以指示所述杠杆锁定机构处于所述解锁位置；以及
由一个或多个处理器向用户提供所确定的所述杠杆锁定机构的锁定位置或解锁位置。
7.根据权利要求6所述的非暂时性计算机可读储存介质，其中，所述感测元件是簧片开关并且所述反馈元件是磁体。
8.根据权利要求6所述的非暂时性计算机可读储存介质，其中，所述用于向所述用户提供所确定的所述杠杆锁定机构的锁定位置或解锁位置的指令包括：当被执行时经由用户接口生成对所确定的锁定位置或解锁位置的视觉表示的指令。
9.根据权利要求6所述的非暂时性计算机可读储存介质，其中，所述用于向所述用户提供所确定的所述杠杆锁定机构的锁定位置或解锁位置的指令包括：当被执行时经由用户接口生成对所确定的锁定位置或解锁位置的音频表示的指令。
10.一种用于检测液位控制器上的杠杆锁定位置的系统，所述系统包括：
传感器，所述传感器耦合到所述液位控制器的杠杆锁定机构，所述传感器包括感测元件和反馈元件，其中，所述感测元件包括常开触点；以及
耦合到所述传感器的设备，所述设备包括存储器，所述存储器具有用于在一个或多个处理器上执行的指令，所述指令在被所述一个或多个处理器执行时使得所述设备执行以下操作：
使用所述感测元件来检测由所述反馈元件产生的磁场；
响应于检测到所述磁场，使所述常开触点闭合；
响应于所述常开触点闭合，确定所述杠杆锁定机构处于锁定位置并使电路断开或闭合，以指示所述杠杆锁定机构处于所述锁定位置；
检测到所述感测元件不再检测到所述磁场；
响应于检测到所述磁场不再被检测到，使所述常开触点断开；
响应于所述常开触点断开，确定所述杠杆锁定机构处于解锁位置并使所述电路断开或闭合，以指示所述杠杆锁定机构处于所述解锁位置；以及
向用户提供所确定的所述杠杆锁定机构的锁定位置或解锁位置。
11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述感测元件是簧片开关并且所述反馈元件是磁体。
12.根据权利要求10所述的系统，其中，所述感测元件从包括以下各项的组中选择：具有常开触点的簧片开关、霍尔效应传感器、磁场感测设备、磁通门、以及巨磁阻桥。
13.根据权利要求10所述的系统，其中，当被所述一个或多个处理器执行时向所述用户提供所确定的所述杠杆锁定机构的锁定位置或解锁位置的所述设备的所述指令还包括：经由用户接口生成对所述锁定位置或解锁位置的视觉表示的指令。
14.根据权利要求10所述的系统，其中，当被所述一个或多个处理器执行时向所述用户提供所确定的所述杠杆锁定机构的锁定位置或解锁位置的所述设备的所述指令还包括：经由用户接口生成对所述锁定位置或解锁位置的音频表示的指令。
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