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Technisches Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Durchflussmessgerät, insbesondere einen elektromagnetischen Durchflussmesser.
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Stand der Technik
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Derzeit ist die bekannte Technologie des elektromagnetischen Messwertaufnehmers das Metallrohr und eine verschleißfeste Beschichtung. Ein Erdanschluss wird durch den Flansch mit Schrauben verbunden. Der Messwertaufnehmer wird durch Norm-Flansche und/oder Spann-Flansche montiert, wobei diese Nachteile haben: ohne Austauschbarkeit. Die Montageweise gibt es zwei Möglichkeiten: integrierte und getrennte, mit dem Gehäuse der Umwandlungseinheit mit verschiedenen Funktionen von Erzeugung der Erregungssignale, Ausgabe der Analogsignale, Impulssignale und Kommunikation. Wenn eine leitfähige Flüssigkeit durch das Metallrohr geleitet wird, wird eine induzierte elektromotorische Kraft durch das Schneiden der magnetischen Kraftlinien erzeugt. Dieses Signal wird durch Wandler verstärkt und gemäß dem Durchfluss in das entsprechende Strömungs-Signal umgewandelt, und auf die Anzeigeeinheit weitergeleitet. Die konventionellen, so genannten elektromagnetischen Durchflussmesser haben vielen Probleme, zum Beispiel: Montagemöglichkeiten zu wenig, Erdungsverbindung nicht einfach, größerer Umwelteinfluss bei der Datenerfassung, komplizierte Struktur, umständliches Herstellungsverfahren, schwer zu Fertigen.
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Aufgabenstellung
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen intelligenten elektromagnetischen Durchflussmesser bereitzustellen, der einfach zu erden, flexibel zu installieren, und mit einfacher Struktur ist.
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Um die oben genannten Ziele zu erreichen hat die Erfindung solche elektromagnetische Durchflussmesser gefunden: ein elektromagnetischer Durchflussmesser, der aus Rohrkörper, Verschraubungsgehäuse des Zählerkopfes, Sensormodul für Induktionssignal und Signal-Umwandlungsmodul besteht; wobei das Verschraubungsgehäuse des Zählerkopf auf dem Rohrkörper angeordnet ist, das Sensormodul innerhalb im Rohrkörper angeordnet ist, und das Sensormodul elektrisch mit dem Umwandlungsmodul verbunden ist; das Sensormodul besteht aus Rohrkomponenten, elektromagnetischen Komponenten und Elektroden, wobei die elektromagnetischen Komponenten und die Elektroden auf den Rohrkomponenten angeordnet sind. Die Rohrkomponenten bestehen aus Durchflussrohr und Masseringen; die Masseringe sind an beiden Stirnseiten des Durchflussrohres angeordnet, die Sonden-Verbindungsschraubenmuttern sind auf den beiden Stirnseiten des Durchflussrohres angeordnet.
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Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich daraus, dass die einstellbare Anzeige und Tasten auf dem Verschraubungsgehäuse des Zählerkopfes angeordnet sind.
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Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich daraus, dass das Umwandlungsmodul auf der Leiterplatte angeordnet ist. Das Umwandlungsmodul besteht aus einem MCU zur Steuerung und Verarbeitung der jeweiligen Einheiten des Umwandlungsmoduls, einer Signalverarbeitungseinheit zur Durchflussmessung und Signalumwandlung, einer Signalausgabe- und Kommunikationseinheit zur Ausgabe der verarbeiteten Signale und einem Stromversorgungsmodul zur Stromversorgungen der jeweiligen Einheiten des Umwandlungsmoduls. Gemäß dem vorliegenden Patent sind die Signalverarbeitungseinheit und die Signalausgabe- und Kommunikationseinheit jeweils mit MCU elektrisch verbunden; die Signalverarbeitungseinheit, die Signalausgabe- und Kommunikationseinheit und die MCU-Einheit jeweils mit dem Stromversorgungsmodul elektrischen verbunden; Das Umwandlungsmodul umfasst auch eine Anzeigeeinheit zur verarbeitenden Datenzeigen und einer Steuerungseinheit zur externen Steuerung und Bedienung, die Anzeigeeinheit und Steuerungseinheit sind jeweils mit MCU elektrisch verbunden Verbindung.
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Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich daraus, dass die Anzeigeeinheit mit den Anzeigeelementen elektrisch angeschlossen sind; die Tasten an der Steuereinheit elektrisch angeschlossen sind.
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Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich daraus, dass die elektromagnetischen Komponenten waagerecht in der Mittelposition in der Längsrichtung des Durchflussrohres liegen.
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Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich daraus, dass die Elektroden senkrecht in der Mittelposition in der Längsrichtung des Durchflussrohres liegen.
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Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich daraus, dass das Durchflussrohr auch Elektrodenhalter zum Festhalten der Elektroden aufweist; wobei die Elektroden in den genannten Elektrodenhalter eingesetzt sind.
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Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich daraus, dass das Durchflussrohr einstückig geformt ist.
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Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich daraus, dass an dem Durchflussrohr an beiden Stirnflächen Dichtungen zur Leitungsverbindungen vorgesehen sind.
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Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich daraus, dass das Umwandlungsmodul auch ein Wireless HART-Einheit zur Daten Übertragungen aufweist, wobei die Wireless HART-Einheit an die MCU-Einheit elektrisch angeschlossen ist.
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Der wichtigste Vorteil der technischen Lösung: das Sensormodul besteht aus Rohrkomponenten, elektromagnetischen Komponenten und Elektroden; die elektromagnetischen Komponenten und die Elektroden sind auf den Rohrkomponenten angeordnet. Die Rohrkomponenten bestehen aus Durchflussrohr und Masseringen, die Masseringe sind an beiden Stirnseiten des Durchflussrohres angeordnet, die Sonden-Verbindungsschraubenmuttern sind auf den beiden Stirnseiten des Durchflussrohres angeordnet. Komfortable Masseverbindung, flexible Verbindungen, einfache Struktur, komfortable und flexible Datenerfassung. Weil das Klemmprinzip des Messkörpers eine „Flanschklemme Art” ist, kann mit der Sonden-Verbindungsschraubenmutter auf den beiden Stirnseiten des Durchflussrohres und verschiedene Schrauben, Dichtungen und Zubehören den vier Verbindungsarten von „Klemm-Verbindung”, „Flasch-Verbindung”, „Schrauben-Verbindung” und Spannschellen-Verbindung” verwirklichen.
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Kurze Beschreibungen der Figuren
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Um die technische Lösung gemäß der vorliegenden Erfindung zu verdeutlichen, wurden einige Figuren, die bei der Umsetzung der vorliegenden Erfindung benötigen sind, beigefügt. Offensichtlich, im Folgenden werden die beigefügten Figuren näher erläutert. In den Figuren und in der Beschreibung sind gleiche Bezugszeichen für gleiche oder ähnliche Elemente verwendet. Diese beschriebenen Figuren sind nur einige der Umsetzungsbeispiele der vorliegenden Erfindung; die Fachleute in demselben technischen Bereich können ohne schöpferische Anstrengung weitere Figuren erhalten.
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1 ist eine schematische Darstellung des Aufbaus der vorliegenden Erfindung.
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2 ist eine Explosionszeichnung der vorliegenden Erfindung.
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3 ist eine schematische Darstellung des Umwandlungsmoduls der vorliegenden Erfindung.
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Bedeutungen der Zahlen und Buchstaben in den Figuren:
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- 1: der Rohrkörper, 2; das Verschraubungsgehäuse des Zählerkopfes, 3: das Durchflussrohr, 4: die Endklammer, 5: die Spule, 6: das Joch, 7: die Elektrode, 8: der Dichtring, 9: Masseringe, 10: die Dichtungsnut, 11: Sonden-Verbindungsschraubenmuttern, 12: der Elektrodenhalter, 13: die Einstellungsanzeige, 14: die Taste, 15: die Leiterplatte.
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Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Im Folgenden werden die technischen Lösungen der vorliegenden Erfindung mit den beigefügten Figuren klar und vollständig beschrieben. Offensichtlich ist die beschriebene Ausführung nur ein Teil einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, anstatt von allen Ausführungsformen.
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Anwendungsbeispiel 1 der Erfindung
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Wie in 1 gezeigt, betrifft die Erfindung einen elektromagnetischen Durchflussmesser, wobei der Durchflussmesser besteht aus Rohrkörper 1, Verschraubungsgehäuse des Zählerkopfes 2, Sensormodul für Induktionssignal und Signal-Umwandlungsmodul; wobei das Verschraubungsgehäuse des Zählerkopfes 2; und das Sensormodul innerhalb im Rohrkörper 1 angeordnet sind und das Sensormodul ist elektrisch mit dem Umwandlungsmodul verbunden. In der vorliegenden Ausführungsform ist der röhrenförmige Körper 1 ein Stahlrohr. Je nach den unterschiedlichen Anwendungsfällen können auch Edelstahlrohre, Kohlenstoffstahl oder PPV-Rohre verwendet werden.
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Das Sensormodul besteht aus Rohrkomponenten, elektromagnetischen Komponenten und Elektroden 7; wobei die elektromagnetischen Komponenten und die Elektroden 7 auf den Rohrkomponenten angeordnet sind. Die elektromagnetischen Komponenten liegen waagerecht in der Mittelposition in der Längsrichtung des Durchflussrohres 3, und die Elektroden 7 liegen senkrecht in der Mittelposition in der Längsrichtung des Durchflussrohres 3.
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Die Rohrkomponenten bestehen aus Durchflussrohr 3 und Masseringen 9; an beiden Stirnseiten des Durchflussrohres 3 sind Sonden-Verbindungsschraubenmuttern 11 vorgesehen; die Masseringe 9 und das Durchflussrohr 3 sind mit Schrauben fest verbunden. Auf den beiden Seiten des Durchflussrohres wurden Dichtungselemente für abgedichtete Verbindung der Leitungen vorgesehen. In der vorliegenden Ausführungsform bestehen die Dichtungselemente aus dem Dichtring 8, der Dichtungsnut 10 an beiden Stirnseiten des Durchflussrohres 3; wobei der Dichtring 8 in der Dichtungsnut 10 eingelegt und aufeinander abgestimmt ist. Durch diese Dichtung 8 wird eine abgedichtete Verbindung erreicht. Weil das Klemmprinzip des Messer „Flanschklemme Art” ist, können durch verschiedene Schrauben, Dichtungen und Zubehör die vier Verbindungsarten von „Klemm-Verbindung”, „Flasch-Verbindung”, „Schrauben-Verbindung” und „Spannschellen-Verbindung” mit den Vorteilen von einfache Erdungen und flexible Anbindungen erreicht werden.
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Die elektromagnetischen Komponenten bestehen aus der Endklammer 4, der Spule 5 und dem Joch 6; die Endklammer 4 ist auf der Rohrkomponente angeordnet, die Spule 5 ist auf der Endklammer 4 angeordnet und das Joch 6 ist auf der Spule 5 gesetzt. In der vorliegenden Ausführungsform wurde durch Schrauben die Endklammer 4 und Spule 5 nacheinander mit dem Durchflussrohr 3 verbunden. Die Spule 5 und Endklammer 4 sind je aus zwei Stücken, sie liegen waagrecht symmetrisch an der Mitte der Längsrichtung des Durchflussrohres 3. Die Elektroden 7 sind auch aus zwei Stücken, sie liegen senkrecht an der Mitte der Längsrichtung des Durchflussrohres 3. Auf dem Durchflussrohr 3 gab es auch Elektrodenhalter 12, um Elektroden 7 in sich einzusetzen.
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Das Durchflussrohr 3 ist ein einstückig geformtes Bauteil. Statt konventionellen verschleißfesten Beschichtungsverfahren wird das Durchflussrohr mit dem Kunststoffspritzgießen mit eingebettetem System hergestellt. Dadurch wird die Rauheit Ra = 1,6 der Bohrungsoberflächen des Durchflussrohr 3 erreicht. Weil das Durchflussrohr mit Kunststoffspritzgießen hergestellt ist, wurde die Struktur des Durchflussmessers vereinfacht, und der Fertigungsprozess vereinfacht, und unter der Prämisse, dass die Leistungen garantieren, wurde die Durchgängigkeit und Zuverlässigkeit des Teiles verbessert und die Kosten reduziert.
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Wie in 3 zeigt, ist das Umwandlungsmodul in der Leiterplatte 15 vorgesehen, die Leiterplatte 15 auf den äußeren Seiten des Joches 6 vorgesehen. Das Umwandlungsmodul besteht aus einem MCU zur Steuerung und Verarbeitung der jeweiligen Einheiten des Umwandlungsmoduls, einer Signalverarbeitungseinheit zur Durchflussmessung und Signalumwandlung, einer Signalausgabe- und Kommunikationseinheit zur Ausgabe der verarbeiteten Signale und einem Stromversorgungsmodul zur Stromversorgungen der jeweiligen Einheiten des Umwandlungsmoduls; Die Signalverarbeitungseinheit und die Signalausgabe- und Kommunikationseinheit sind jeweils mit MCU elektrisch verbunden; die Signalverarbeitungseinheit, die Signalausgabe- und Kommunikationseinheit und die MCU-Einheit sind jeweils mit dem Stromversorgungsmodul elektrisch verbunden; das Umwandlungsmodul umfasst auch eine Anzeigeeinheit zur verarbeitenden Datenzeigen und eine Steuerungseinheit zur externen Steuerung und Bedienung, die Anzeigeeinheit und Steuerungseinheit sind jeweils mit MCU elektrisch verbunden.
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Die Spannungsversorgungseinheit wird durch eine Eingangsspannung 24VDC, DCtoDC-Chip LM317K und Transformator drei isolierten Strömungen für das Systems erzeugt; die Signalverarbeitungseinheit wird durch die Erregungsschaltung ein magnetisches Feld erzeugt; In diesem Magnetfeld wird der Durchflussmesser die Durchflusssignale erfassen und in ein elektrisches Signal umgewandelt; das gemessenes Signal wird durch die Signalverstärkungsschaltung vergrößert und durch A/D-Wandler zur MCU-Einheit weitergeleitet. Weil die MCU-Einheit C8051F124 Chip, 128 K Flash und 8 K RAM besetzt und Anregungssteuerungsfunktion, Signalerfassungsfunktion, Signalausgabefunktion, Human-Computer Interaction und Kommunikations-Funktionen hat, so kann die MCU-Einheit die Daten von dem A/D-Wandler zur Anzeigeeinheit, Signalausgabeeinheit und Kommunikationseinheit weitergeben. Die von der MCU-Einheit verarbeiteten Daten werden durch die Signalausgabeeinheit und Kommunikationseinheit als 4~20 mA analoges Ausgangssignal per WirelessHART, oder durch I/O-Schaltsteuerschaltung gesendet. Der Ausgangsstatus wird durch LCD auf der Anzeigeeinheit angezeigt; man kann auch den Ausgangsstatus durch Folientastatur einstellen und Human-Computer Interaction erreichen. Gleichzeitig hat das CC2530 gute Vernetzungsmöglichkeiten, um Cascade Networking und mehrstufigen Kommunikation zu schaffen.
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Anwendungsbeispiel 2 der Erfindung
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Wie 2 zeigt,, sind das Verschraubungsgehäuse des Zählerkopfes 2 mit einer einstellbaren Anzeige 13 und Tasten 14 vorgesehen, sind, außer den Unterschieden, alle anderen wie Anwendungsbeispiel 1. Die Anzeige 13 ist mit der Anzeigeeinheit elektrisch angeschlossen und kann durch Steuerung von Soft seine Anzeigerichtung einstellen, das heißt, ob der LCD-Bildschirm waagerecht oder senkrecht angebaut ist, man kann den angezeigten Informationen immer bequem lesen, weil der LCD-Bildschirm um 90° gedreht werden kann. Die Tasten 14 werden mit der Steuerungseinheit elektrisch angeschlossen, die Tasten sind kapazitiver Touchscreen von Unterhaltungselektronik Bunte-Touch-Sense-Schlüssel-Programm. Sie sind mit Schutzart IP 67 Anforderungen von Industrienorm erreicht. Durch die Soft-Einstellung kann das System die Flussrichtungen erkennen, wobei bei der Montage vor Ort die Montagerichtung nicht berücksichtigt wird und die Montagearbeiten vereinfacht sind.
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Anwendungsbeispiel 3 der Erfindung
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Wie 4 zeigt, sind alle anderen, außer die Unterschiede, wie Anwendungsbeispiel 1, wobei die WirelessHART-Einheit auch zum Umwandlungsmodul zugeordnet ist,. Diese WirelessHART-Einheit wird an die MCU-Einheit elektronisch angeschlossen. Mit WirelessHART-basierter industrieller drahtloser Kommunikationstechnik können Remote-Wireless Zählerablesung, Komfortable Benutzeroberfläche der Zugangsgeräte geschaffen, und die Effizienz der Arbeit verbessert werden. Die von MCU verarbeiteten Daten werden durch die Signalausgangseinheit und die Kommunikationseinheit per Schnittestelle COM und HART-Modul als 4~20 mA analoges Ausgangssignal gesendet, oder durch I/O-Schaltsteuerschaltung gesendet. Weil WirelessHART eine industrielle Kommunikationstechnik ist, ein spezielles Kommunikationsprotokoll für Wireless-Netzwerk-Topologie der Prozessautomatisierung ist, deswegen kann das Wireless-Netzwerk nach IEEE 802.15.4 im 2.4 GHz ISM Band nutzen, und die Technologie wie Direkt Sequence Spread Spectrum, sicheres und zuverlässiges Channel-Hopping, TDMA Synchronisation und erweiterte Steuerung Kommunikationstechnologie der Netzwerkgeräte verwenden. Durch die Einstellung der WirelessHART-Einheit können elektromagnetische Durchflussmesser mit Wireless-Kommunikationsfunktion arbeiten, um die Remote-Wireless Zählerablesung zu können und die Effizienz der Arbeit zu verbessern.
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Anwendungsbeispiel 5 der Erfindung
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Wie in 4 gezeigt ist, sind alle anderen wie Anwendungsbeispiel 1, außer der Unterschiede, und ist die Umwandlungseinheit auch ausgestattet mit einem GPRS-Kommunikationsmodul,. Das GPRS-Kommunikationsmodul bringt folgende Vorteile: mit Software auf Internet Fernzugriffe, Arbeitsstatus des Durchflussmessers flexibel zu kontrollieren.
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Der wichtigste Vorteil der technischen Lösung: wegen des Sensormoduls aus Rohrkomponenten, elektromagnetischen Komponenten und Elektroden besteht, die elektromagnetischen Komponenten und die Elektroden auf den Rohrkomponenten angeordnet sind, und die Rohrkomponenten aus Durchflussrohr und Masseringen bestehen, die Masseringe an beiden Stirnseiten des Durchflussrohres angeordnet sind, die Sonden-Verbindungsschraubenmuttern auf den beiden Stirnseiten des Durchflussrohres angeordnet sind, hat diese technischen Lösung folgende wichtige Vorteile: Komfortable Masseverbindung, flexible Verbindungen, einfache Struktur, und komfortable flexible Datenerfassung. Weil die Haupt-Verbindungsart des Messerkörpers eine Flanschklemme ist, kann mit den Sonden-Verbindungsschraubenmuttern auf den beiden Stirnseiten des Durchflussrohres und Zubehör viele verschiedene Verbindungsarten erreicht werden.
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Gemäß der obigen Beschreibung ist das fachliche und technische Personal in der Lage, diese Erfindung zu nutzen. Es ist offensichtlich, das fachliche und technische Personal kann die allgemeinen Prinzipien der Erfindung in anderen Anwendungsfällen durchführen und/oder einsetzen. Deswegen sind die Ansprüche der patentierten Erfindung nicht nur auf die obigen Beispiele beschränkt, sondern, erweitert auf die allgemeinen Prinzipien der Erfindung und die neuen Eigenschaften.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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