CN117528858B - 隐亮可控的调光灯控制方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种隐亮可控的调光灯控制方法。隐亮可控的调光灯控制方法用于对多条控制支路所控制的光源进行隐亮调光，其中，每条控制支路包括恒流装置和均衡装置，所述恒流装置串联于所述均衡装置，每条控制支路的所述恒流装置和所述均衡装置适于串联于该条控制支路所对应的光源。所述隐亮可控的调光灯控制方法包括：接收调光参数输入数据；基于所述调光参数输入数据输出PWM调光信号至各条控制支路的恒流装置；控制各条控制支路的均衡装置的电阻，以调整流经各条控制支路的电流。所述隐亮可控的调光灯控制方法中，引入与硬件调光系统参数相关的均衡装置较为精准地动态补偿调整电流，使得多条控制支路所控制的光源在隐亮调光过程中亮度变化较统一。

Description

隐亮可控的调光灯控制方法
技术领域
本申请涉及灯具调光技术领域，具体涉及一种隐亮可控的调光灯控制方法。
背景技术
色彩与生活密切相关，将灯具的灯光调节为不同的色彩，能够给人们营造不同的氛围。然而，在实际的调光调色中，常常发生一些不受控制的调光问题。例如，调光时，出现隐亮调光不受控制问题。隐亮指隐隐发亮、微亮的状态。隐亮调光是指在光源处于隐隐发亮、微亮的阶段中时调节光源的亮度。
当把多颗单色串联的LED光源的亮度调至较暗时，有些LED光源不亮，有些LED光源较亮，有些LED光源较暗，有些LED在闪烁（临界状态），效果参差不齐，如下图1所示。在图1中，多个圆圈分别代表多个LED光源，颜色较浅的圆圈表示亮度较高的LED光源；颜色较深的圆圈表示亮度较低的LED光源。
当把多颗独立或串联的多种基色的LED光源的亮度调至较暗时，因各个LED光源发光不统一，造成缺色，所以多种基色的LED光源混光会变色，达不到预期色彩。
为了解决上述隐亮发光不统一问题，现有的一些调光方案是略过隐亮调光过程，直接从亮度较亮时开始调光。也就是，直接从较高的调光等级开始调光并逐渐调高调光等级。
然而，人眼对亮度突变感觉是较为敏锐的，例如，半夜睡醒开灯瞬间眼睛不敢睁开。所以，现有技术略过隐亮调光过程，直接从亮度较亮时逐渐调亮，会导致开始调光时灯具灯光突然很亮，使得人眼难以适应，影响体验。
因此，亟需研发一种从暗到亮缓慢地调光可控的调光方案。
发明内容
本申请的一优势在于提供了一种隐亮可控的调光灯控制方法，其中，所述隐亮可控的调光灯控制方法能够实现稳定地隐亮调光，使得多条控制支路所控制的光源在隐亮调光过程中亮度变化较为统一。
本申请的另一优势在于提供了一种隐亮可控的调光灯控制方法，其中，所述隐亮可控的调光灯控制方法能够实现稳定地隐亮调光，这样，当通过所述隐亮可控的调光灯控制方法调节多个不同基色的光源时能够达到预期的色彩混合效果。
本申请的又一优势在于提供了一种隐亮可控的调光灯控制方法，其中，所述隐亮可控的调光灯控制方法能够实时地调整流经多条支路的光源的电流，使得流经各条控制支路所控制的光源的电流的上升斜率基本一致，进而使得多条控制支路所控制的光源在隐亮调光过程中亮度变化较为统一。
本申请的又一优势在于提供了一种隐亮可控的调光灯控制方法，其中，所述隐亮可控的调光灯控制方法中，实时采样，引入与硬件调光系统参数相关的均衡装置对恒流装置负载的负载单元进行均衡电压，较为精准地动态补偿调整电流，使得多条控制支路所控制的光源在隐亮调光过程中亮度变化较为统一。
根据本申请的一个方面，提供了一种隐亮可控的调光灯控制方法，用于对多条控制支路所控制的光源进行隐亮调光，其中，每条控制支路包括恒流装置和均衡装置，所述恒流装置串联于所述均衡装置，每条控制支路的所述恒流装置和所述均衡装置适于串联于该条控制支路所对应的光源，其包括：接收调光参数输入数据；基于所述调光参数输入数据输出PWM调光信号至各条控制支路的恒流装置；以及控制各条控制支路的均衡装置的电阻，以调整流经各条控制支路的电流。
在根据本申请所述的隐亮可控的调光灯控制方法的一实施方式中，所述隐亮可控的调光灯控制方法还包括预置系统固有调光参数，其中，预置系统固有调光参数，包括：测量各条控制支路中所述恒流装置满载时额定输出电流；测量各条控制支路中所述恒流装置的输入电压；以及测量各条控制支路中所述恒流装置在满载时所述光源两端的电压。
在根据本申请所述的隐亮可控的调光灯控制方法的一实施方式中，控制各条支路的光源对应的均衡装置的电阻，包括：计算各条控制支路被调整前的电流的上升斜率；以一条控制支路作为参考支路，并将其他控制支路作为待调整支路；以及基于所述参考支路的电流的上升斜率、所述待调整支路被调整前的电流的上升斜率、所述恒流装置满载时额定输出电流、所述恒流装置的输入电压和所述恒流装置在满载时所述光源两端的电压，确定各条支路的光源对应的均衡装置的电阻。
在根据本申请所述的隐亮可控的调光灯控制方法的一实施方式中，计算各条控制支路被调整前的电流的上升斜率，包括：测量各条控制支路被调整前在不同时间下对应的电流值；和基于各条控制支路被调整前的电流峰值与电流峰值对应的时间确定各条控制支路被调整前的电流的上升斜率。
在根据本申请所述的隐亮可控的调光灯控制方法的一实施方式中，测量各条控制支路被调整前在不同时间下对应的电流值，包括：通过示波器测量各条控制支路被调整前在不同时间下对应的电流值。
在根据本申请所述的隐亮可控的调光灯控制方法的一实施方式中，基于各条控制支路被调整前的电流峰值与电流峰值对应的时间确定各条控制支路被调整前的电流的上升斜率，包括：通过下面算式计算各条控制支路被调整前的电流的上升斜率：；其中，/>为第/>控制支路被调整前的电流上升斜率；/>为第/>条控制支路中所述恒流装置满载时额定输出电流；/>为第/>条控制支路被调整前电流峰值对应的时间。
在根据本申请所述的隐亮可控的调光灯控制方法的一实施方式中，以一条控制支路作为参考支路，包括：以被调整前电流的上升斜率最小的控制支路作为参考支路。
在根据本申请所述的隐亮可控的调光灯控制方法的一实施方式中，通过下面的算式计算所述均衡装置应到达的电阻：；其中，/>表示第/>条控制支路中所述均衡装置应达到的电阻，其中，/>为大于或等于1的整数；/>为第/>条控制支路中所述恒流装置的输入电压；/>为第/>条控制支路中所述恒流装置在满载时所述光源两端的电压；/>为第/>条控制支路中所述恒流装置满载时额定输出电流；/>为第/>条控制支路被调整前的电流上升斜率；/>为参考支路被调整前的电流上升斜率。
在根据本申请所述的隐亮可控的调光灯控制方法的一实施方式中，在接收调光参数输入数据的过程中，通过所述控制装置接收调光参数输入数据，在基于所述调光参数输入数据输出PWM调光信号至各条控制支路的恒流装置的过程中，通过所述控制装置基于所述调光参数输入数据输出PWM调光信号至各条控制支路的恒流装置；在控制各条控制支路的均衡装置的电阻的过程中，通过所述控制装置控制各条控制支路的均衡装置的电阻。
在根据本申请所述的隐亮可控的调光灯控制方法的一实施方式中，所述恒流装置的基础拓扑为BUCK拓扑。
通过对随后的描述和附图的理解，本申请进一步的目的和优势将得以充分体现。
本申请的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，附图和权利要求得以充分体现。
附图说明
通过结合附图对本申请实施例进行更详细的描述，本申请的上述以及其他目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本申请实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请实施例一起用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。
图1图示了现有调光过程中，各个光源的亮度效果示意图。
图2图示了现有调光过程中，PWM调光信号的电压波形和受PWM调光信号控制的光源的电流波形的对应图示意图。
图3图示了根据本申请实施例的隐亮可控的调光灯控制方法的一实施方式的流程示意图。
图4图示了根据本申请实施例的隐亮可控的调光灯控制方法的一实施方式中硬件调光系统的示意图。
图5图示了根据本申请实施例的隐亮可控的调光灯控制方法进行调光过程中，PWM调光信号的电压波形和受PWM调光信号控制的光源的电流波形的对应图示意图。
图6图示了根据本申请实施例的隐亮可控的调光灯控制方法进行调光过程中，各个光源的亮度效果示意图。
具体实施方式
下面，将参考附图详细地描述根据本申请的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是本申请的全部实施例，应理解，本申请不受这里描述的示例实施例的限制。
可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。“多个”指大于等于两个。
虽然比如“第一”、“第二”等的序数将用于描述各种组件，但是在这里不限制那些组件。该术语仅用于区分一个组件与另一组件。例如，第一组件可以被称为第二组件，且同样地，第二组件也可以被称为第一组件，而不脱离本申请构思的教导。在此使用的术语“和/或”包括一个或多个关联的列出的项目的任何和全部组合。
在这里使用的术语仅用于描述各种实施例的目的且不意在限制。如在此使用的，单数形式意也包括复数形式，除非上下文清楚地指示例外。另外将理解术语“包括”和/或“具有”当在该说明书中使用时指定所述的特征、数目、步骤、操作、组件、元件或其组合的存在，而不排除一个或多个其它特征、数目、步骤、操作、组件、元件或其组的存在或者附加。
申请概述：如前所述，为了解决上述隐亮发光不统一问题，现有的一些调光方案是略过隐亮调光过程，直接从亮度较亮时开始调光。也就是，直接从较高的调光等级开始调光并逐渐调高调光等级。
然而，人眼对亮度突变感觉是较为敏锐的，例如，半夜睡醒开灯瞬间眼睛不敢睁开。所以，现有技术略过隐亮调光过程，直接从亮度较亮时逐渐调亮，会导致开始调光时灯具灯光突然很亮，使得人眼难以适应，影响体验。
因此，亟需研发一种从暗到亮缓慢地调光可控的调光方案。
本申请的发明人发现，现有技术中，导致在对多条支路的光源进行调光的过程中，各条支路的光源的调光效果不统一的原因之一是流经各条支路的光源的电流的变化率不同。具体地，图2示意了PWM（Pulse Width Modulation，脉宽调制）调光信号的电压波形和受PWM调光信号控制的光源的电流波形的对应图示意图。现有技术中的调光系统包括控制装置和多个恒流装置，所述控制装置向多个所述恒流装置发送PWM调光信号，多个所述恒流装置驱动多条支路的光源工作。如图2所示，在通过PWM调光信号对多条支路的光源进行调光的过程中，在每个PWM周期中，ton时间内，恒流装置开启，toff时间内，恒流装置关闭；恒流装置开启时，电流从0爬升至额定电流I；恒流装置关闭时，电流从额定电流下降至0。当需要进行隐亮调光时，ton变窄，落在恒流装置开启时，电流爬升位置。当ton等于图中的t1时，两条支路的光源的驱动电流分别为电流a和电流b，且b＞a，表现为两条支路的光源的亮度不同。当所述控制装置需要控制更多条支路的光源进行隐亮调光时，对各条支路的光源的控制效果更是参差不齐，处于失控的状态，如图1所示，惨不忍睹。
根据上述发现，本申请的发明人提出，在进行隐亮调光的过程中，让流经各条支路的光源的电流的变化率一致，图中表现为：让流经各条支路的光源的电流的上升斜率重合一致。
具体地，流经各条支路的光源的电流的上升斜率可由电路参数表征，通过下面的算式计算：；其中， />为经过光源的电流的变化率；/>为恒流装置的输入电压，/>为被调光的光源两端的电压；/>为恒流装置驱动时电感元件的电感值。
在工作时各条支路的光源所配置的恒流装置的输入电压相同，恒为工作时各条支路的光源所配置的恒流装置驱动时电感元件即使型号相同，但实际上电感值不相同，通常有±10%至±30%的不同等级的离散误差。各条支路的光源包括相互串联的多个光源，等于串联的相互串联的多个光源的正向电压/>之和。即使每个光源的型号相同，各个光源的正向电压/>呈离散分布，导致各条支路的光源的电压/>不同。
由上可知，各条支路的相同，/>不同，/>不同，因此各条支路的光源的电流的上升斜率不同。
从(1)式可知，可通过调整分子或分母，使得各路驱动的电流上升斜率相等。改变分母/>较难，本发明通过引入电压补偿，以改变分子。
基于此，本申请提出一种隐亮可控的调光灯控制方法，其用于对多条控制支路所控制的光源进行隐亮调光，其中，每条控制支路包括恒流装置和均衡装置，所述恒流装置串联于所述均衡装置，每条控制支路的所述恒流装置和所述均衡装置适于串联于该条控制支路所对应的光源，隐亮可控的调光灯控制方法包括：接收调光参数输入数据；基于所述调光参数输入数据输出PWM调光信号至各条控制支路的恒流装置；以及，控制各条控制支路的均衡装置的电阻，以调整流经各条控制支路的电流。
示意性隐亮可控的调光灯控制方法：如图3至图6所示，根据本申请实施例所述的隐亮可控的调光灯控制方法。具体地，如图3所示，在根据本申请实施例所述的隐亮可控的调光灯控制方法的一实施方式中，所述隐亮可控的调光灯控制方法，包括：S110，接收调光参数输入数据；S120，基于所述调光参数输入数据输出PWM调光信号至各条控制支路的恒流装置；以及，S130，控制各条控制支路的均衡装置的电阻，以调整流经各条控制支路的电流。
相较于现有的调光系统，所述隐亮可控的调光灯控制方法中，引入与硬件调光系统参数相关的均衡装置对恒流装置负载的负载单元进行均衡电压，较为精准地动态补偿调整电流，使得多条控制支路所控制的光源在隐亮调光过程中亮度变化较为统一，实现稳定地隐亮调光。这样，当通过所述隐亮可控的调光灯控制方法调节多个不同基色的光源时能够达到预期的色彩混合效果。相应地，在隐亮可控的调光灯控制方法中，对硬件调光系统进行了调整。如图4所示，在所述隐亮可控的调光灯控制方法中，硬件调光系统包括控制装置和连接于所述控制装置的多条控制支路，每条所述控制支路包括恒流装置和均衡装置，所述恒流装置串联于所述均衡装置，每条控制支路的所述恒流装置和所述均衡装置适于串联于该条控制支路所对应的光源。每条控制支路的所述均衡装置和该条控制支路所对应的光源形成负载单元，该负载单元负载于所述恒流装置。所述恒流装置的基础拓扑为BUCK拓扑。所述均衡装置可以是数字电位器（Digital Potentiometer，亦称数控可编程电阻器），其阻值为R。所述光源可以是LED光源，每条所述控制支路所对应的光源可以是1个或多个LED串联或并联或混联而形成。
在步骤S110中，接收调光参数输入数据。具体地，通过所述控制装置接收用户输入的光参数输入数据。例如，所述光源两端的电压。
在步骤S120中，基于所述调光参数输入数据输出PWM调光信号。具体地，通过所述控制装置基于所述调光参数输入数据向所述恒流装置输出PWM调光信号。
在步骤S130中，控制各条控制支路的均衡装置的电阻。具体地，通过所述控制装置控制均衡装置的电阻，对恒流装置负载的负载单元进行均衡电压，使得多条控制支路所控制的光源两端的电压基本一致，进而使得流经多条控制支路所控制的光源的电流的变化率，即，上升斜率基本相同，多条控制支路所控制的光源在隐亮调光过程中亮度变化较为统一，如图5和图6所示。
在此之前，即，在步骤S110至步骤S130之前，所述隐亮可控的调光灯控制方法还包括步骤S140，预置系统固有调光参数。
在预置系统固有调光参数的过程中，需要测量原始恒流装置每路满载时的额定输出电流I n （单位：A，安培）；测量系统的输入电压V in （单位：V，伏特）；测量原始恒流装置每路满载时光源两端的电压V n （单位：V，伏特）。
相应地，在该实施方式中，步骤S140，包括：S141，测量各条控制支路中所述恒流装置满载时额定输出电流；S142，测量各条控制支路中所述恒流装置的输入电压；以及，S143，测量各条控制支路中所述恒流装置在满载时所述光源两端的电压。
各路均衡装置中的电阻R，通过用以下步骤计算得到：设路驱动的电流上升斜率用/>表示，如图2以斜率S1为例，顶点记为P点，用示波器测出y轴电流记作/>，/>为控制支路被调整前的电流峰值，等于控制支路中所述恒流装置满载时额定输出电流，用示波器测出x轴时间记作/>，则直线OP的斜率为：/>；把算出的斜率/>中的最小值的恒流装置作为参考对象（即目标对象，如图2中平缓的斜率S0），相应的控制支路为参考支路；下标用0表示，其斜率记作/>，其对应光源两端电压记作/>，其对应均衡装置中的电阻。因为/>在所有支路中最小，因此有/>。
把参考对象以外的恒流装置，称为调整对象；对参考支路以外的控制支路称为待调整支路。各条控制支路被调整之前，其关系式为：；式中/>为原始恒流装置中电感元件的电感量。因为电感需要从电路板中拆除拿出才能测量真实电感量，很麻烦。若直接读出电感器件上的丝印作为电感值参与计算，是不准确的。因为电感实际上通常会有±10%至±30%的不同等级的离散误差。所以本发明不考虑测量电感器件的电感量。
设待调整支路的均衡装置中的电阻R两端电压为。则调整之后，斜率与/>重合，其关系式为：/>。
结合(3)式和(4)式，消去，解得：/>。
根据欧姆定律，可进一步求得均衡装置中电阻/>为：。
上式(6)对于任意支路均成立，特殊地，对于参考支路，有/>，代入上式，此时/>。
因为且/>，故/>恒为非负数，所以调光系统是稳定的。
相应地，在本申请实施例中，步骤S130，包括：S131，计算各条控制支路被调整前的电流的上升斜率；S132，以一条控制支路作为参考支路，并将其他控制支路作为待调整支路；以及，S133，基于所述参考支路的电流的上升斜率、所述待调整支路被调整前的电流的上升斜率、所述恒流装置满载时额定输出电流、所述恒流装置的输入电压和所述恒流装置在满载时所述光源两端的电压，确定各条支路的光源对应的均衡装置的电阻。
步骤S131，包括步骤：S1311，测量各条控制支路被调整前在不同时间下对应的电流值；S1312，基于各条控制支路被调整前的电流峰值与电流峰值对应的时间确定各条控制支路被调整前的电流的上升斜率。具体地，通过示波器测量各条控制支路被调整前在不同时间下对应的电流值。各条控制支路被调整前的电流峰值等于各控制支路中所述恒流装置满载时额定输出电流。
在步骤S1312中，通过下面算式计算各条控制支路被调整前的电流的上升斜率：；其中，/>为第/>条控制支路被调整前的电流上升斜率；/>为第/>条控制支路中所述恒流装置满载时额定输出电流；/>为第/>条控制支路被调整前电流峰值对应的时间。
在步骤S132中，以被调整前电流的上升斜率最小的控制支路作为参考支路。
在步骤S133中，通过下面的算式计算所述均衡装置应到达的电阻：；其中，/>表示第/>条控制支路中所述均衡装置应达到的电阻，其中，/>为大于或等于1的整数；/>为第/>条控制支路中所述恒流装置的输入电压；/>为第/>条控制支路中所述恒流装置在满载时所述光源两端的电压；/>为第/>条控制支路中所述恒流装置满载时额定输出电流；/>为第/>条控制支路被调整前的电流上升斜率；/>为参考支路被调整前的电流上升斜率。
综上，基于本申请实施例的隐亮可控的调光灯控制方法被阐明。所述隐亮可控的调光灯控制方法能够实现稳定地隐亮调光，使得多条控制支路所控制的光源在隐亮调光过程中亮度变化较为统一。
以上对本申请及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本申请的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本申请创造宗旨的情况下，不经创造性地设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本申请的保护范围。

Claims (7)

1.一种隐亮可控的调光灯控制方法，用于对多条控制支路所控制的光源进行隐亮调光，其中，每条控制支路包括恒流装置和均衡装置，所述恒流装置串联于所述均衡装置，每条控制支路的所述恒流装置和所述均衡装置适于串联于该条控制支路所对应的光源，其特征在于，包括：
接收调光参数输入数据；
基于所述调光参数输入数据输出PWM调光信号至各条控制支路的恒流装置；以及
控制各条控制支路的均衡装置的电阻，以调整流经各条控制支路的电流；
其中，控制各条支路的光源对应的均衡装置的电阻，包括：
计算各条控制支路被调整前的电流的上升斜率；
以一条控制支路作为参考支路，并将其他控制支路作为待调整支路；以及
基于所述参考支路的电流的上升斜率、所述待调整支路被调整前的电流的上升斜率、所述恒流装置满载时额定输出电流、所述恒流装置的输入电压和所述恒流装置在满载时所述光源两端的电压，确定各条支路的光源对应的均衡装置的电阻；
其中，一条控制支路作为参考支路，包括：
以被调整前电流的上升斜率最小的控制支路作为参考支路；
其中，通过下面的算式计算所述均衡装置应到达的电阻：
，
其中，表示第/>条控制支路中所述均衡装置应达到的电阻，其中，/>为大于或等于1的整数；/>为第/>条控制支路中所述恒流装置的输入电压；/>为第/>条控制支路中所述恒流装置在满载时所述光源两端的电压；/>为第/>条控制支路中所述恒流装置满载时额定输出电流；/>为第/>条控制支路被调整前的电流上升斜率；/>为参考支路被调整前的电流上升斜率。
2.根据权利要求1所述的隐亮可控的调光灯控制方法，其特征在于，所述隐亮可控的调光灯控制方法还包括预置系统固有调光参数，其中，预置系统固有调光参数，包括：
测量各条控制支路中所述恒流装置满载时额定输出电流；
测量各条控制支路中所述恒流装置的输入电压；以及
测量各条控制支路中所述恒流装置在满载时所述光源两端的电压。
3.根据权利要求2所述的隐亮可控的调光灯控制方法，其特征在于，计算各条控制支路被调整前的电流的上升斜率，包括：
测量各条控制支路被调整前在不同时间下对应的电流值；和
基于各条控制支路被调整前的电流峰值与电流峰值对应的时间确定各条控制支路被调整前的电流的上升斜率。
4.根据权利要求3所述的隐亮可控的调光灯控制方法，其特征在于，测量各条控制支路被调整前在不同时间下对应的电流值，包括：
通过示波器测量各条控制支路被调整前在不同时间下对应的电流值。
5.根据权利要求3所述的隐亮可控的调光灯控制方法，其特征在于，基于各条控制支路被调整前的电流峰值与电流峰值对应的时间确定各条控制支路被调整前的电流的上升斜率，包括：通过下面算式计算各条控制支路被调整前的电流的上升斜率：
，
其中，为第/>条控制支路被调整前的电流上升斜率；/>为第/>条控制支路中所述恒流装置满载时额定输出电流；/>为第/>条控制支路被调整前电流峰值对应的时间。
6.根据权利要求1所述的隐亮可控的调光灯控制方法，其特征在于，在接收调光参数输入数据的过程中，通过所述控制装置接收调光参数输入数据，在基于所述调光参数输入数据输出PWM调光信号至各条控制支路的恒流装置的过程中，通过所述控制装置基于所述调光参数输入数据输出PWM调光信号至各条控制支路的恒流装置；在控制各条控制支路的均衡装置的电阻的过程中，通过所述控制装置控制各条控制支路的均衡装置的电阻。
7.根据权利要求1所述的隐亮可控的调光灯控制方法，其特征在于，所述恒流装置的基础拓扑为BUCK拓扑。
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