CN115838120B - 起重机回转系统自适应控制方法及装置、起重机 - Google Patents

Abstract

本申请涉及起重机技术领域，具体涉及起重机回转系统自适应控制方法及装置、起重机。本申请在使用时，在操作手控制起重机上车执行回转动作时，采用预先标定的最小启动电流启动先导阀，然后根据实际的回转变化用时以及变化回转角速度，对当前工况状态对应的最小启动电流进行修正，以优化该工况状态下一次回转动作的平稳性以及及时性，实现对回转系统的最小启动电流的自适应控制。

Description

起重机回转系统自适应控制方法及装置、起重机

技术领域

本申请涉及起重机技术领域，具体涉及起重机回转系统自适应控制方法及装置、起重机。

背景技术

起重机以其便于移动和行走的优势，在各项基础设施建设中起到了非常重要的作用。在起重机的上车回转过程中，由于不同工况下吊重、起重臂臂长和起重臂俯仰角度不相同，导致回转系统的转动惯量也不同，从而导致回转系统中先导阀对于最小启动电流的需求存在很大差异。如果起重机控制策略中对先导阀电流死区的设定是恒定值，当操作人员控制手柄时，会导致不同工况状态下回转启动动作的响应时间不一致，例如在重载下响应时间长，在轻载下响应时间短且容易出现冲击和抖动，这种现象严重影响了操作体验。因此，如何针对不同的工况状态适应性地给出合适的最小启动电流以启动先导阀，以及如何对最小启动电流进行修正，是本领域需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种起重机回转系统自适应控制方法及装置、起重机，能够针对不同的工况状态，适应性地给出合适的最小启动电流以启动先导阀，并且还可以对最小启动电流进行修正，以优化下一次回转动作。

第一方面，本申请提供的一种起重机回转系统自适应控制方法，包括：获取起重机上车的工况状态以及所述工况状态对应的最小启动电流，其中所述最小启动电流用于启动回转系统的先导阀；获取根据所述最小启动电流启动所述先导阀后，所述起重机的回转变化用时以及变化回转角速度；根据所述工况状态对应的预先建立的动力学模型以及所述变化回转角速度，得到第一修正最小电流；根据所述回转变化用时与预设启动时间的差值，对所述第一修正最小电流进行再次修正得到第二修正最小电流；以及根据所述第二修正最小电流更新与所述工况状态对应的所述最小启动电流。

本方面在使用时，在操作手控制起重机上车执行回转动作时，采用预先标定的最小启动电流启动先导阀，然后根据实际的回转变化用时以及变化回转角速度，对当前工况状态对应的最小启动电流进行修正，以优化该工况状态下一次回转动作的平稳性以及及时性，实现对回转系统的最小启动电流的自适应控制。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，还包括：标定不同的所述工况状态各自对应的所述最小启动电流；以及建立不同的所述工况状态各自对应的所述动力学模型。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述标定不同的工况状态各自对应的最小启动电流包括：根据吊重、起重臂臂长以及起重臂俯仰角度，划分多种所述工况状态；以及根据所述吊重、所述起重臂臂长以及所述起重臂俯仰角度，标定各个所述工况状态对应的所述最小启动电流。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述根据吊重、起重臂臂长以及起重臂俯仰角度，划分多种所述工况状态包括：将单个所述吊重、单个所述起重臂臂长以及单个所述起重臂俯仰角度，相互组合为一种所述工况状态；或者将多个所述吊重、多个所述起重臂臂长以及多个所述起重臂俯仰角度，相互组合为一种所述工况状态。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，在操作手发出回转指令之前，所述方法还包括：获取起重机上车的第一回转角速度；其中，在操作手发出回转指令之后，所述方法还包括：获取起重机上车进行回转动作后的第二回转角速度；所述获取起重机上车的变化回转角速度包括：根据所述第一回转角速度以及所述第二回转角速度得到所述变化回转角速度。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，获取起重机上车的回转变化用时包括：实时监测所述起重机上车的实时回转角速度，以获取所述起重机上车的回转角速度变化的第一时刻；以及获取操作手做出操作指令的第二时刻；以及根据所述第一时刻和所述第二时刻得到所述回转变化用时。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述根据所述回转变化用时与预设启动时间的差值，对所述第一修正最小电流进行再次修正得到第二修正最小电流包括：若所述回转变化用时小于所述预设启动时间，则减小所述第一修正最小电流得到所述第二修正最小电流；以及若所述回转变化用时大于所述预设启动时间，则增大所述第一修正最小电流得到所述第二修正最小电流。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述若所述回转变化用时小于所述预设启动时间，则减小所述第一修正最小电流得到所述第二修正最小电流包括：根据所述回转变化用时和所述预设启动时间得到第一用时差值；根据所述第一用时差值得到对应的第一修正值；以及根据所述第一修正值，降低所述第一修正最小电流得到所述第二修正最小电流；其中，所述若所述回转变化用时大于所述预设启动时间，则增大所述第一修正最小电流得到所述第二修正最小电流包括：根据所述回转变化用时和所述预设启动时间得到第二用时差值；根据所述第二用时差值得到对应的第二修正值；以及根据所述第二修正值，升高所述第一修正最小电流得到所述第二修正最小电流。

第二方面，本申请提供一种起重机回转系统自适应控制装置，包括：数据获取模块，所述数据获取模块配置为：获取起重机上车的工况状态以及所述工况状态对应的最小启动电流，其中所述最小启动电流用于启动回转系统的先导阀；获取根据所述最小启动电流启动所述先导阀后，所述起重机的回转变化用时以及变化回转角速度；回转控制模块，与所述数据获取模块通讯连接，所述回转控制模块配置为：在操作手发出回转指令之后，根据最小启动电流启动所述先导阀；以及数据修正模块，与所述数据建立模块以及所述数据获取模块分别通讯连接，所述数据修正模块配置为：根据所述工况状态对应的预先建立的动力学模型以及所述变化回转角速度，得到第一修正最小电流；根据所述回转变化用时与预设启动时间的差值，对所述第一修正最小电流进行再次修正得到第二修正最小电流；以及根据所述第二修正最小电流更新与所述工况状态对应的所述最小启动电流。

第二方面是对应于第一方面的装置，第二方面的技术效果在此不再赘述。

第三方面，本申请提供一种起重机，包括：起重机本体；前述的起重机回转系统自适应控制装置；回转编码器，设置在起重机上车上，所述回转编码器用于检测起重机上车的回转角速度；以及上车主控器，存储有：工况状态与最小启动电流的对应关系数据，以及所述动力学模型。

第三方面包括了第二方面，第三方面的技术效果在此不再赘述。

附图说明

图1所示为本申请一实施例提供的一种起重机回转系统自适应控制方法的方法步骤示意图。

图2所示为本申请另一实施例提供的一种起重机回转系统自适应控制方法的方法步骤示意图。

图3所示为本申请另一实施例提供的一种起重机回转系统自适应控制方法的方法步骤示意图。

图4所示为本申请另一实施例提供的一种起重机回转系统自适应控制方法的方法步骤示意图。

图5所示为本申请另一实施例提供的一种起重机回转系统自适应控制方法的方法步骤示意图。

图6所示为本申请另一实施例提供的一种起重机回转系统自适应控制方法的方法步骤示意图。

图7所示为本申请另一实施例提供的一种起重机回转系统自适应控制方法的方法步骤示意图。

图8所示为本申请另一实施例提供的一种起重机回转系统自适应控制方法的方法步骤示意图。

图9所示为本申请一实施例提供的一种起重机回转系统自适应控制装置的系统结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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他实施例，都属于本申请保护的范围。

示例性起重机回转系统自适应控制方法如下：

本申请提供一种起重机回转系统自适应控制方法，如图1所示，该方法包括：

步骤110、标定不同的工况状态各自对应的最小启动电流。

本步骤中，最小启动电流用于启动起重机上车的回转系统的先导阀，起重机上车处于不同工况状态时，所需要的回转动力不同，本步骤根据专家经验以及模拟计算标定不同的工况状态对应的最小启动电流，工况状态对应的参数可以包括吊重、起重臂臂长以及起重臂俯仰角度。

步骤120、建立不同的工况状态各自对应的动力学模型。

本步骤中，根据专家经验以及起重机上车的各项参数，可以在模型仿真软件中建立起重机的三维模型作为动力学模型，并在三维模型中设定起重机的各项结构参数，设定的参数包括吊重、起重臂臂长以及起重臂俯仰角度，然后进行结构仿真、静力学仿真、动力学仿真，从而模拟起重机上车在执行回转动作时的工作过程。其中，动力学模型的输入为最小启动电流，动力学模型的输出为起重机上车的变化回转角速度。起重机上车接收到回转指令后便执行回转动作，执行回转动作后的回转角速度与执行回转动作前的回转角速度之间的差值，即为变化回转角速度。

在操作手发出回转指令之前，执行步骤130、获取起重机上车的工况状态以及工况状态对应的最小启动电流。其中，最小启动电流用于启动回转系统的先导阀。

本步骤中，一些工况状态可以由起重机的各项传感器检测得到，还有一些工况状态可以由工作人员输入。

在操作手发出回转指令之后，执行步骤140、根据工况状态确定预先标定对应的最小启动电流，根据最小启动电流启动先导阀。

本步骤中，操作手发出回转指令后，起重机上车需最终达到回转指令对应的目标回转角速度，在回转过程中首先采用最小启动电流启动先导阀，然后逐渐执行闭环控制，直到起重机上车开始有回转动作，起重机发生回转动作后逐渐达到目标回转角速度。

步骤150、获取根据最小启动电流启动先导阀后，起重机上车的回转变化用时以及变化回转角速度。

本步骤中，在起重机上车根据回转指令执行回转动作后，起重机上车的各种传感器检测得到回转变化用时以及变化回转角速度。其中，操作手发出回转指令的时刻，和起重机上车开始有回转动作的时刻，这两个时刻之间所耗费的时间为回转变化用时。起重机上车在接收到回转指令后执行回转动作，执行回转动作后的回转角速度与执行回转动作前的回转角速度之间的差值，即为变化回转角速度。

步骤160、根据工况状态对应的预先建立的动力学模型以及变化回转角速度，得到第一修正最小电流。

本步骤中，调用步骤120中建立的工况状态对应的动力学模型，将变化回转角速度输入动力学模型进行反推，得到第一修正最小电流，第一修正最小电流则为理论推导出的数据。

步骤170、根据回转变化用时与预设启动时间的差值，对第一修正最小电流进行再次修正得到第二修正最小电流。

本步骤中，预设启动时间为预先设定的参考值，若回转变化用时小于预设启动时间，则说明回转系统的回转动作启动过快，需要调小第一修正最小电流，调小后得到第二修正最小电流；若回转变化用时大于预设启动时间，则说明回转系统的回转动作启动过慢，需要调大第一修正最小电流，调大后得到第二修正最小电流。

步骤180、根据第二修正最小电流更新与工况状态对应的最小启动电流。

本步骤中，将本工况状态对应的最小启动电流替换为修正后的第二修正最小电流，以作为下一次回转动作的最小启动电流。

本实施例在使用时，在操作手控制起重机上车执行回转动作时，采用预先标定的最小启动电流启动先导阀，然后根据实际的回转变化用时以及变化回转角速度，对当前工况状态对应的最小启动电流进行修正，以优化该工况状态下一次回转动作的平稳性以及及时性，实现对回转系统的最小启动电流的自适应控制。

在一实施例中，如图2所示，步骤110包括：

步骤111、根据吊重、起重臂臂长以及起重臂俯仰角度，划分多种工况状态。

步骤112、根据吊重、起重臂臂长以及起重臂俯仰角度，标定各个工况状态对应的最小启动电流。

本实施例中，结合专家经验，根据不同的吊重、不同的起重臂臂长以及不同的起重臂俯仰角度，定义不同的工况状态。不同吊重、不同起重臂臂长、不同起重臂俯仰角度对于回转动力的需求不同，因此需求不同的最小启动电流，根据专家经验标定各个工况状态对应的最小启动电流。预先标定最小启动电流，在操作手做出回转指令后，能够调用合理的最小启动电流来启动先导阀。

在一实施例中，如图3所示，步骤111包括：

步骤1111、将单个吊重、单个起重臂臂长以及单个起重臂俯仰角度，相互组合为一种工况状态。

本步骤中，单种工况状态对应单个吊重数据、单个起重臂臂长数据以及单个起重臂俯仰角度数据，能够使得工况状态对应得更佳精准，各个参数数据均能对应一个最小启动电流。

步骤1112、将多个吊重、多个起重臂臂长以及多个起重臂俯仰角度，相互组合为一种工况状态。

本步骤中，单种工况状态包含了多个吊重数据、多个起重臂臂长数据以及多个起重臂俯仰角度数据，使得单种工况状态实质上是一个工况区间，多个参数数据对应一个最小启动电流，能够降低数据存储计算量。

在一实施例中，如图4所示，在操作手发出回转指令之前，方法还包括：

步骤200、获取起重机上车的第一回转角速度。

本步骤中，第一回转角速度为起重机上车还未执行回转动作的回转角速度，该第一回转角速度可以是零，即起重机上车还未执行回转动作时，起重机上车处于静止状态；该第一回转角速度也可以非零，即起重机上车还未执行回转动作时，起重机上车处于转动状态。

其中，在操作手发出回转指令之后，方法还包括：

步骤210、获取起重机上车进行回转动作后的第二回转角速度。

本步骤中，第二回转角速度为起重机上车执行回转动作后，最终所维持的回转状态，其对应于操作手的回转指令所对应的目标回转角速度。

步骤150包括：

步骤151、根据第一回转角速度以及第二回转角速度得到变化回转角速度。

本步骤中，计算第一回转角速度和第二回转角速度的差值，得到变化回转角速度。

在一实施例中，如图5所示，步骤150包括：

步骤152、实时监测起重机上车的实时回转角速度，以获取起重机上车的回转角速度变化的第一时刻。

本步骤中，通过检测实时回转角速度，可以得知回转角速度何时发生变化，记录回转角速度刚刚发生变化的时刻作为第一时刻。

步骤153、获取操作手做出操作指令的第二时刻；

本步骤中，可以由起重机上车的上车控制器得到第二时刻，即操作手控制操作器发出操作指令时，上车控制器可以获取到操作手控制操作器的时刻，将该时刻作为第二时刻。

步骤154、根据第一时刻和第二时刻得到回转变化用时。

本步骤中，计算第一时刻和第二时刻的差值，得到回转变化用时。回转变化用时表示操作手在控制操作器后，直到起重机上车发生回转动作的耗费用时，该耗费用时实质上表示了起重机上车的回转操作灵敏度，该耗费用时越短则说明回转操作越灵敏，该耗费用时越长则说明回转操作越迟顿。

在一实施例中，如图6所示，步骤170包括：

步骤171、若回转变化用时小于预设启动时间，则减小第一修正最小电流得到第二修正最小电流。

步骤172、若回转变化用时大于预设启动时间，则增大第一修正最小电流得到第二修正最小电流。

在一实施例中，如图7所示，步骤171包括：

步骤1711、根据回转变化用时和预设启动时间得到第一用时差值。

步骤1712、根据第一用时差值得到对应的第一修正值。

步骤1713、根据第一修正值，降低第一修正最小电流得到第二修正最小电流。

如图8所示，步骤172包括：

步骤1721、根据回转变化用时和预设启动时间得到第二用时差值。

步骤1722、根据第二用时差值得到对应的第二修正值。

步骤1723、根据第二修正值，升高第一修正最小电流得到第二修正最小电流。

预先设定不同的第一用时差值和第一修正值的对应关系，以及第二用时差值和第二修正值的对应关系。本实施例在使用时，根据第一用时差值和第二用时差值量化地调整第一修正最小电流，从而得到第二修正最小电流，能够标准化地实现最小启动电流的修正工作。

示例性起重机回转系统自适应控制装置如下：

本申请提供一种起重机回转系统自适应控制装置，如图9所示，该装置包括数据建立模块901、数据获取模块902、回转控制模块903以及数据修正模块904。

数据建立模块901配置为：标定不同的工况状态各自对应的最小启动电流，其中最小启动电流用于启动回转系统的先导阀；以及建立不同的工况状态各自对应的动力学模型。

数据获取模块902与数据建立模块901通讯连接，数据获取模块902配置为：获取起重机上车的工况状态以及工况状态对应的最小启动电流，其中最小启动电流用于启动回转系统的先导阀；获取根据最小启动电流启动先导阀后，起重机的回转变化用时以及变化回转角速度。

回转控制模块903与数据获取模块902通讯连接，回转控制模块903配置为：在操作手发出回转指令之后，根据最小启动电流启动先导阀。

数据修正模块904与数据建立模块901以及数据获取模块902分别通讯连接，数据修正模块904配置为：根据工况状态对应的预先建立的动力学模型以及变化回转角速度，得到第一修正最小电流；根据回转变化用时与预设启动时间的差值，对第一修正最小电流进行再次修正得到第二修正最小电流；以及根据第二修正最小电流更新与工况状态对应的最小启动电流。

示例性起重机如下：

本申请还提出一种起重机，包括起重机本体以及前述的起重机回转系统自适应控制装置。

在一实施例中，该起重机还包括回转编码器以及上车主控器，回转编码器设置在起重机上车上，回转编码器用于检测起重机上车的回转角速度。上车主控器存储有：工况状态与最小启动电流的对应关系数据，以及动力学模型。

以上结合具体实施例描述了本申请的基本原理，但是，需要指出的是，在本申请中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本申请的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本申请为必须采用上述具体的细节来实现。

本申请中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。

还需要指出的是，在本申请的装置、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本申请的等效方案。

提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本申请。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本申请的范围。因此，本申请不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此发明的原理和新颖的特征一致的最宽范围。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种起重机回转系统自适应控制方法，其特征在于，包括：

获取起重机上车的工况状态以及所述工况状态对应的最小启动电流，其中所述最小启动电流用于启动回转系统的先导阀；

获取根据所述最小启动电流启动所述先导阀后，所述起重机的回转变化用时以及变化回转角速度；

根据所述工况状态对应的预先建立的动力学模型以及所述变化回转角速度，得到第一修正最小电流；

根据所述回转变化用时与预设启动时间的差值，对所述第一修正最小电流进行再次修正得到第二修正最小电流；以及

根据所述第二修正最小电流更新与所述工况状态对应的所述最小启动电流。

2.根据权利要求1所述的起重机回转系统自适应控制方法，其特征在于，还包括：

标定不同的所述工况状态各自对应的所述最小启动电流；以及

建立不同的所述工况状态各自对应的所述动力学模型。

3.根据权利要求2所述的起重机回转系统自适应控制方法，其特征在于，

所述标定不同的工况状态各自对应的最小启动电流包括：

根据吊重、起重臂臂长以及起重臂俯仰角度，划分多种所述工况状态；以及

根据所述吊重、所述起重臂臂长以及所述起重臂俯仰角度，标定各个所述工况状态对应的所述最小启动电流。

4.根据权利要求3所述的起重机回转系统自适应控制方法，其特征在于，所述根据吊重、起重臂臂长以及起重臂俯仰角度，划分多种所述工况状态包括：

将单个所述吊重、单个所述起重臂臂长以及单个所述起重臂俯仰角度，相互组合为一种所述工况状态；或者

将多个所述吊重、多个所述起重臂臂长以及多个所述起重臂俯仰角度，相互组合为一种所述工况状态。

5.根据权利要求1所述的起重机回转系统自适应控制方法，其特征在于，在操作手发出回转指令之前，所述方法还包括：

获取起重机上车的第一回转角速度；

其中，在操作手发出回转指令之后，所述方法还包括：

获取起重机上车进行回转动作后的第二回转角速度；

所述获取起重机上车的变化回转角速度包括：

根据所述第一回转角速度以及所述第二回转角速度得到所述变化回转角速度。

6.根据权利要求1所述的起重机回转系统自适应控制方法，其特征在于，获取起重机上车的回转变化用时包括：

实时监测所述起重机上车的实时回转角速度，以获取所述起重机上车的回转角速度变化的第一时刻；以及

获取操作手做出操作指令的第二时刻；以及

根据所述第一时刻和所述第二时刻得到所述回转变化用时。

7.根据权利要求1所述的起重机回转系统自适应控制方法，其特征在于，所述根据所述回转变化用时与预设启动时间的差值，对所述第一修正最小电流进行再次修正得到第二修正最小电流包括：

若所述回转变化用时小于所述预设启动时间，则减小所述第一修正最小电流得到所述第二修正最小电流；以及

若所述回转变化用时大于所述预设启动时间，则增大所述第一修正最小电流得到所述第二修正最小电流。

8.根据权利要求7所述的起重机回转系统自适应控制方法，其特征在于，所述若所述回转变化用时小于所述预设启动时间，则减小所述第一修正最小电流得到所述第二修正最小电流包括：

根据所述回转变化用时和所述预设启动时间得到第一用时差值；

根据所述第一用时差值得到对应的第一修正值；以及

根据所述第一修正值，降低所述第一修正最小电流得到所述第二修正最小电流；

其中，所述若所述回转变化用时大于所述预设启动时间，则增大所述第一修正最小电流得到所述第二修正最小电流包括：

根据所述回转变化用时和所述预设启动时间得到第二用时差值；

根据所述第二用时差值得到对应的第二修正值；以及

根据所述第二修正值，升高所述第一修正最小电流得到所述第二修正最小电流。

9.一种起重机回转系统自适应控制装置，其特征在于，包括：

数据建立模块，配置为：标定不同的工况状态各自对应的最小启动电流，其中最小启动电流用于启动回转系统的先导阀；以及建立不同的工况状态各自对应的动力学模型；

数据获取模块，与所述数据建立模块通讯连接，所述数据获取模块配置为：获取起重机上车的工况状态以及所述工况状态对应的最小启动电流，其中所述最小启动电流用于启动回转系统的先导阀；获取根据所述最小启动电流启动所述先导阀后，所述起重机的回转变化用时以及变化回转角速度；

回转控制模块，与所述数据获取模块通讯连接，所述回转控制模块配置为：在操作手发出回转指令之后，根据最小启动电流启动所述先导阀；以及

数据修正模块，与所述数据建立模块以及所述数据获取模块分别通讯连接，所述数据修正模块配置为：根据所述工况状态对应的预先建立的动力学模型以及所述变化回转角速度，得到第一修正最小电流；根据所述回转变化用时与预设启动时间的差值，对所述第一修正最小电流进行再次修正得到第二修正最小电流；以及根据所述第二修正最小电流更新与所述工况状态对应的所述最小启动电流。

10.一种起重机，其特征在于，包括：

起重机本体；

如权利要求9所述的起重机回转系统自适应控制装置；

回转编码器，设置在起重机上车上，所述回转编码器用于检测所述起重机上车的回转角速度；以及

上车主控器，存储有：工况状态与最小启动电流的对应关系数据，以及所述动力学模型。

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