DE2811490A1

DE2811490A1 - Regelverfahren und -vorrichtung fuer mahlwerk

Info

Publication number: DE2811490A1
Application number: DE19782811490
Authority: DE
Inventors: Jean-Philippe Cuvelier; Henri Gistau
Original assignee: Societe Miniere et Metallurgique de Penarroya
Current assignee: Societe Miniere et Metallurgique de Penarroya
Priority date: 1977-03-16
Filing date: 1978-03-16
Publication date: 1978-09-21
Also published as: FR2383705A1; GB1596559A; NO148018C; FI780787A; AU511322B2; NO780921L; IT7812513A0; US4212429A; SE7802992L; FI66132C; IT1103200B; AU3401778A; FI66132B; SE432206B; NO148018B; DE2811490C2; FR2383705B1; ES467928A1; PT67784A; YU59378A

Description

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SOCIETE MINIERE ET METALLURGIQUE DE PENARROYA Paris, Frankreich

Rege!verfahren und -vorrichtung für Mahlwerk

Die Erfindung betrifft ein Regelverfahren und eine -vorrichtung für Mahlwerke und insbesondere, jedoch nicht ausschließlich für Erz-Mahlwerke, die mitunter halbselbsttätig genannt werden.

Ein derartiges Mahlwerk besteht im wesentlichen aus einem innen mit Rippen versehenen Zylinder, der um seine Achse drehbar ist und im wesentlichen horizontal angeordnet ist. Das Erz wird in die Vorrichtung durch eine in einer Basis des Zylinders vorgesehenen öffnung zugeführt und durchläuft ihn bis zum gegenüberliegenden Ende,an dem es sich nach außerhalb entleert. Während des Aufenthalts im Mahlwerk wird es durch die Rippen ständig angehoben und fällt wieder nach unten, wobei es sich zerkleinert aufgrund des eigenen Falls, wodurch die Verwendung des Begriffs selbsttätiges Mahlwerk berechtigt ist.

Um die Mahlwtrkung oder Zerkleinerungswirkung zu verbessern, werden häufig im Inneren des Mahlwerks eine bestimmte Anzahl von Metall-Kugeln angeordnet, deren Fall auf das zu mahlende oder zerkleinernde Erz,nach dem sie durch die Rippen angehoben worden sind, eine erheblichere Zerkleinerung dee

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Erzes hervorrufen, gegenüber der die bei selbsttätigem Mahlen oder selbsttätiger Zerkleinerung erreicht ist. Es genügt hierbei festzustellen, daß die in ein derartiges Mahlwerk eingeführte Ladung an Kugeln deutlich kleiner ist als die üblicherweise bei einem Kugelmahlwerk verwendete, woraus sich die Bedeutung des Begriffs"halbselbsttätiges Mahlwerk" ergibt.

Während des Betriebs derartiger Mahlwerke ist einer der am meisten zu berücksichtigenden Faktoren der Füllungsgrad, dessen Schwankungen soweit wie möglich begrenzt werden müssen. Anstelle von Füllungsgrad wird häufig auch von "Gesamtladung" oder einfach nur von^Ladung*gesprochen. Das ist die Summe der Ladung an Kugeln, die eine Konstante ist, und der Ladung an Erz, die Änderungen unterliegen kann. Wenn die Ladung abnimmt, d. h. wenn die in dem Mahlwerk enthaltene Erzmenge abnimmt oder gar verschwindet, kann der Stoß der Metall-Kugeln auf die Seitenwände des sich drehenden Zylinders eine Beschädigung oder Zerstörung dessen Abdeckung oder Beschichtung erreichen mit all den Nachteilen und Unkosten, die sich daraus ergeben. Wenn darüber hinaus das Erz weich oder träge ist, reichen die Fördereinrichtungen nicht mehr aus, um das Anheben des Produktes sicherzustellen. Wenn andererseits die Gesamtladung außergewöhnlich ober übertrieben ansteigt, können sich Verstopfungsprobleme ergeben, wenn das Mineral hart ist. Der Wert der Ladung,jenseits dem diese Erscheinung auftritt, wird"kritische Ladung"bezeichnet.

Bisher wurden verschiedene Lösungsmöglichkeiten angewendet, um eine Ladung in einem derartigen Mahlwerk mehr oder minder konstantzuhälben. Alle diese Lösungsmöglichkeiten beruhen darauf, daß versucht wird, eine Ladung konstantzu-

wenn
halten, das Mahlwerk sich mit einer konstanten Drehzahl nahe

seiner kritischen Drehzahl dreht, wobei letztere diejenige ist,

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bei der eine Zentrifugalisierung der Ladung auftritt. Folglich wird versucht, Änderungen der Ladung im Inneren des Mahlwerks zu messen, um auf den Durchsatz des eintretenden Erzes einzuwirken. Ein Verfahren zur Bestimmung dieser Änderungen,das ziemlich häufig verwendet wird, ist dasjenige, das auf dem durchlas sich drehende Mahlwerk erzeugten Lärm beruht. Es ist nämlich wahrzunehmen, daß letzteres einen mehr und mehr trockenen oder kurzen Lärm abgibt, was anzeigt, daß die Ladung immer mehr lediglich aus den Metall-Kugeln besteht, was schnell die Beschädigungen für die Abdeckung oder Beschichtung der Seitenwand des Mahlwerks erhöht, wie das weiter oben erläutert worden ist. Im Gegensatz dazu bedeutet es, wenn der von dem Mahlwerk abgegebene Lärm dumpf oder gedämpft wird, daß sich die Ladung an die krit_j.sche Ladung annähert oder diese übersteigt, wodurch die Gefahr einer Verstopfung am Eintritt des Mahlwerkes besteht und mitunter auch schlechte Zerkleinerung des Erzes.

Um die Änderungen des von dem sich drehenden Mahlwerk abgegebenen Lärms zu erfassen, werden üblicherweise im wesentlichen zwei Einrichtungen verwendet, nämlich einerseits das menschliche Ohr, was eine anhaltende Aufmerksamkeit bei lärmender oder lauter Umgebung erfordert^ und andererseits das elektronische Ohr, dem es jedoch an Zuverlässigkeit fehlt.

Daher sind diese Lösungsmöglichkeiten wie alle diejenigen, die auf die Einwirkung auf die Ladung beruhen, in keinster Weise zufriedenstellend, da die Beschädigungsgefahr des Mahlwerks und die Verstopfungsgefahr an dessen Eingang eine sehr hohe Eintrittswahrscheinlichkeit besitzen. Auch diese Tatsachen haben häufig dazu geführt, stromabseitig des Mahlwerks überdimensionierte Einrichtungen vorzusehen bezüglich der Kapazität des letzteren.

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Eine weiteee Lösungstnöglichkeit besteht in der Bestimmung der Ladung ausgehend vom Gewicht des Mahlwerks, wobei^!dieses Gewicht entweder direkt oder indirekt gemessen wird. Beispielsweise kann diese Ladung dadurch erhalten werden, daß das Mahlwerk auf Waagen angeordnet wird^ oder daß der Öldruck in dessen Stützsäulen bestimmt wird. Diese Lösungsmöglichkeiten besitzen den Hauptnachteil darin, daß die Bestimmung der Ladung über das Gewicht zu ungenau ist, um eine wirksame Regelung erreichen zu können*

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Regelverfahren bzw. eine Regelvorrichtung für insbesondere selbsttätige und halbselbsttätige Mahlwerke zu erreichen, bei denen am Mahlwerk-Ausgang ein im wesentlichen konstanter Durchsatz gemahlenen Erzes erreichbar ist, wobei insbesondere eine quasi vollständige Regelung des Mahlens erreichbar sein soll.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Regelverfahren gelöst, bei dem kontinuierlich die Ladung M im Inneren des Mahlwerks erfaßt wird und " die Drehzahl V des Mahlwerks bei dieser Ladung mittels einer Beziehung gesteuert oder geregelt wird, die im folgenden Regelfunktion der Drehzahl bezüglich, der Ladung genannt wird.

Vorteilhaft wird die Ladung ausgehend vom Widerstandsmoment

bestimmt
oder Lastmoment C, das dem Motor entgegengesetzt ist, der das Mahlwerk antreibt. Genauer gesagt, haben die Erfinder festgestellt, daß dieses Lastmoment eine.Linearfunktion der Ladung ist, die sich im Inneren des Mahlwerks befindet. Andererseits ist es bekannt, daß das Lastraoment proportional

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der Leistung P ist, die vom Motor aufgenommen wird und umgekehrt proportional zur Drehzahl des Mahlwerks. Daraus folgt, daß die Ladung M proportional dem Verhältnis P/V ist.

Vorzugsweiseebesitzt die Regelfunktion, die die Drehzahl V und die Last M verbindet, die folgende Formel:

V = a M + b.

Die Parameter a und b hängen einerseits vom Mahlwerk selbst und insbesondere vom dessen seitliche Zylinderwände bedeckenden Werkstoff und andererseits vom Mahl-Modus ab.

Vorteilhaft ist die Drehzahl V des Mahlwerks die kritische Drehzahl V , wenn der Wert der Ladung M gleich der

kritischen Ladung M ist und ist Null, wenn die Ladung gleich der Kugel-Ladung ist, d. h. wenn sich kein Erz im Inneren des Mahlwerks befindet (im Fall einer halbselbsttätigen Zerkleinerung), oder wenn die Ladung gleich einem vorgegebenen Festwert ist, der beispielsweise gleich der Hälfte der kritischen Ladung ist (im Fall einer selbsttätigen Zerkleinerung).

Daraus folgt,daß diese Regelung mit offener Schleife erfolgt und nicht mit geschlossener Schleife, bei der ein Sollwert vorgegeben wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält eine Einrichtung, um ein elektrisches Eingangssignal proportional zur Ladung zu erzeugen, eine Einrichtung, um dieses Signal in ein Ausgangssignal umzusetzen,das mit dem Eingangssignal durch die

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genannte Regelfunktion verbunden ist, und durch eine Einrichtung, um die Drehzahl des Mahlwerks proportional dem Wert dieses Ausgangssignals zu machen.

Vorzugsweise weist die Einrichtungen! ein Eingangssignal proportional zur Ladung zu erreichen oder zu erzeugen, eine Einrichtung auf, um die von dem Motor aufgenommene Leistung zu erfassen^und eine Einrichtung,, um die Drehzahl des Mahlwerks zu erfassen,sowie eine Einrichtung* um ein Eingangssignal proportional dieser Leistung und umgekehrt proportional dieser Drehzahl zu erzeugen»

In dem Fall, in dem das Mahlwerk durch einen Elektromotor angetrieben ist* wird die Aufnahme an Leistung P ausgehend von der Stromstärke des durch den Motor fließenden Stroms und der Spannung U an den Klemmen des Motors durch die folgende übliche Gleichung bestimmts

ρ = ic -u »i c cos j2f.

Wenn der Motor gleichstromversorgt ist, vereinfacht sich diese Gleichung zu?

P = U ° Io

Wenn es sich dagegen um einen Dreiphasen-Wechselstrom handelt, wird der Koeffizient k z

Vorteilhaft enthält die erfindungsgemaße Vorrichtung darüber hinaus mindestens ein Sicherheitssystem^,damit die Ladung niemals die kritische Ladung übersteigt,,

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- ίο -

Vorzugsweise enthält das Sicherheitssystem eine Einrichtung, um die Ladung des Mahlwerks mit dessen kritischer Ladung zu vergleichen,unl eine Einrichtung, um das Auslösen dieser Einrichtung sicherzustellen,wenn die Ladung gleich einem vorgegebenen Prozentsatz der kritischen Ladung wird.

Vorteilhaft enthält dieses Sicherheitssystem auch Einrichtungen, _{urn aU}f d_en Durchsatz am Eingang des Mahlwerks beim Auslösen des Systems einwirken zu können. Auf"diese Weise kann die Ladung nie die kritische Ladung übersteigen, selbst wenn in das Mahlwerk Erzmengen eingegeben werden, die die Vorrichtung nicht ausreichend schnell verarbeiten kann unter Berücksichtigung der Art des Erzes.

Um die Wirkungen von Übergangserscheinungen zu dämpfen, die bei den Schaltungen auftreten können, kann die Regelvorrichtung ein oder mehrere Filter aufweisen.

Eine systematische Untersuchung des Lastmoments C gegenüber dem Mahlwerk am Motor,der dieses antreibt, zeigt, daß für eine gegebene Ladung das Lastmoment einen konstanten Wert beibehält unabhängig vom Wert der Drehzahl. Darüber hinaus ändert sich, wenn sich die Last ändert, das Lastmoment proportional zu dieser. Nach den üblichen Regeln der Physik ist daraus leicht abzuleiten, daß die Last M proportional der von dem Motor aufgenommenen Leistung und umgekehrt proportional der Drehzahl des Mahlwerks ist.

Die Erfindung gibt damit ein Rege!verfahren an,bei der auf die Drehzahl des Mahlwerks und nicht auf die in das Mahlwerk

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eintretende Erzmenge Einfluß genommen wird unter Berücksichtigung einer bestimmten Änderung der Ladung zwischen vorgegebenen Werten^ wobei dieses Verfahren zufriedenstellend ist.

Darüber hinaus ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Einrichtung zur Regelung von Mahlwerken eine Verringerung der Kosten der Einrichtungen und der Kosten der Erzbehandlung _s wobei außerdem die Lebensdauer der inneren Beschichtung der zylindrischen Seitenwand des Mahlwerks erhöht wird-

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert«, Es zeigen;

Fig. 1 eine Darstellung der Änderungen der Drehzahl des Mahlwerks abhängig von dessen Ladung?

Fig. 2 schematisch eine Regelvorrichtung gemäß der Erfindung,

In Fig.l ist ein Abschnitt XY dargestellt, der die Änderung der Drehzahl V abhängig von der Last M darstellt» Die Drehzahl ist Null, wenn die Ladung gleich einer vorgegebenen festen Ladung - oder der Kugel»Ladung M, ist, die häufig gleich der Hälfte der kritischen Ladung sind,, und ist gleich der kritischen Drehzahl V₁ wenn die Ladung gleich der kritischen Ladung M_ ist.

Für eine Ladung M₁ ist die gemessene Drehzahl V,. Wenn diese Ladung zunimmt., bis auf Mp₅ bleibt die gemessene Drehzahl = V₁ während einer ersten Zeit,, was in Figol durch einen Abschnitt AB dargestellt ist.

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Während der Zeit des Übergangs von A nach B, hat die Regelfunktion V = a · M + b die Bestimmung der neuen Drehzahl V~ des Mahlwerks als Folge dieser Lasterhöhung ermöglicht, das in Fig. 1 durch den Kurvenverlauf BC dargestellt ist. Auf diese Weise wird der neue Betriebspunkt C des Systems bestimmt.

Unter der Annahme, daß die Last abnimmt,wird ein analoger Verlauf erreicht, jedoch in umgekehrter Richtung wie das in Fig. 1 durch die Abschnitte CD und DE dargestellt ist.

Daraus folgt einfach, daß eine derartige Regelung, die im offenen Kreis erfolgt, es erlaubt, die Erzdurchsätze am Eintritt und .am Austritt des Mahlwerks auf im wesentlichen konstante Werte zu halten.

Beispielsweise wird bei einem besonderen Ausführungsbeispiel ein halbselbsttätiges Mahlwerk verwendet mit 4,20 m Durchmesser, dessen zylindrische Seitenwand mit einer Metall-Beschichtung versehen ist. In diesem Fall ist der eingangs genannte Parameter a so, daß a = 2, wobei die Kugel-Ladung der Hälfte der kritischen Ladung entspricht. Unter diesen Bedingungen ergibt sich die Regelfunktion zu:

V = 2 M - 1.

Wenn die Metall-Beschichtung durch eine Gummi-Beschichtung ersetzt ist, kann der Parameter a bis auf den Wert 3 ansteigen.

Die in Fig,2 schematisch dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung enthält für den Fall,daß das Mahlwerk durch einen Elektromotor angetrieben wird, eine Meßeinrichtung 1 der Stromätärke I und eine Meßeinrichtung 2 der Spannung U, die an der Versorgungsschaltung des Motors 3 abzweigen, der das Mahlwerk 4 antreibt. Weiter ist eine Meßeinrichtung 5

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der Drehzahl V des Mahlwerks 4, ein Multiplizierer-Dividierer 6, der am Ausgang ein Signal S, abgibt, das proportional der Ladung M ist, die ihrerseits proportional dem Verhältnis UI/V ist, wie das weiter oben gezeigt ist, vorsehen..

Der Multiplizierer-Dividierer 6 ist mit einem Rechner 7 oder''Funktionsabschnitt'''verbunden, der ein Ausgangssignal Sp abgibt, das aus dem Eingangssignal S₁ über die Gleichung:

V = a*M + b
abgeleitet ist.

Das Ausgangssignal Sp wird schließlich einer Vorrichtung zugeführt, die die Geschwindigkeit oder Drehzahl des Motors steuert, wie das weiter oben erläutert ist.

Vorzugsweise wird ein Filter zwischen dem Multiplizierer-Dividierer 6 und dem Rechner 7 angeordnet, um die Wirkungen von Übergangserscheinungen und von verschiedenen Parasitärsignalen zu dämpfen, die die gute Wirkungsweise der Vorrichtung behindern können.

Damit die Ladung im Inneren des Mahlwerks nie die kritische Ladung überschreiten kann, kann ein Sicherheitssystem vorgesehen sein. Das Ausgangssignal S, des Multiplizierer-Dividierers 6 wird auch ■ zu einem Vergleicher 9 geführt. Wenn dieses Eingangssignal S₁ anzeigt, daß die Ladung größer als ein bestimmter Wert M nahe der kritischen Ladung M ist, wobei

Sl c

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dieser Wert M beispielsweise 95 % der kritischen Ladung M ist, erzeugt der Vergleicher 9 ein Ausgangssignal S^,das zu Vorrichtungen oder Mechanismen 10 zur Versorgung des Mahlwerks 4 geführt wird. Diese erreichen mittels herkömmlicher Einrichtungen eine Verringerung des Erzdurchsatzes am Eintritt des Mahlwerks 4.

Es kann eine Reihe von zwei oder drei Vergleichern vorgesehen sein, deren jeder einen unterschiedlichen Lade-Sollwert besitzt; wodurch es möglich ist, den Erzdurchsatz am Eintritt des Mahlwerks 4 nicht zu schnell ändern zu lassen.

Selbstverständlich ist es auch möglich, die Meßeinrichtung der Drehzahl direkt mit dem Motor 3 zu verbinden, wodurch eine Größe gemessen wird, die proportional der Drehzahl des Mahlwerks 4 ist.

Andererseits . χ kann auch mit anderen Verfahren das Lastmoment des Motors 3 gemessen werden,beispielsweise unter Verwendung von Dehnungsmeßstreifen.

Wenngleich beim beschriebenen AusfUhrungsbeispiel lediglich die Verarbeitung von Erzen dargestellt worden ist, kann selbstverständlich das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung auch beim Mahlen oder Zerkleinern anderer Arten von Werkstoffen verwendet werden.

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Claims

Ansprüche

(l) Verfahren zur Regelung von selbsttätigen und halbselbsttätigen Mahlwerken,

dadurch gekennzeichnet,"

daß kontinuierlich die Ladung im Inneren des Mahlwerks erfaßt wird, und

daß die Drehzahl des Mahlwerks abhängig von der Ladung geregelt bzw. gesteuert wird mittels einer Regelfunktion der Drehzahl bezüglich der Ladung.
2. Regelverfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Ladung ausgehend vom Lastmoment gegenüber dem Motor bestimmt wird, der das Mahlwerk antreibt.
3· Regelverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Lastmoment durch das Verhältnis zwischen der vom Motor aufgenommenen Leistung und der Drehzahl des Mahlwerks bestimmt wird.
4. Regelverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelfunktion die Form besitzt:

V = a«M + b,

mit V = Drehzahl des Mahlwerks,
M = Ladung im Inneren des Mahlwerks, a, b = Parameter, die vom Mahlwerk und vom Mahl-Modus abhängen.

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5. Regelverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des Mahlwerks gleich dessen kritischer Drehzahl ist, wenn die Ladung die kritische Ladung ist und daß die Drehzahl Null ist, wenn die Ladung gleich der Hälfte der kritischen Ladung ist.
6. Regelverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5> dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung in offener Schleife erfolgt.
7. Vorrichtung zur Durchführung des RegelVerfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch

eine Einrichtung (1, 2, 5» 6, 7) zur Erzeugung eines elektrischen EingangesignaIs (S₁) proportional zur Ladung (M), eine Einrichtung, um dieses Eingangssignal (S,) in ein Ausgangs signal (Sp) umzusetzendes mit dem Eingangssignal (S,) über die Regelfunktion verbunden ist, und

eine Einrichtung (8), um die Drehzahl(V) des Mahlwerks proportional dem Wert dieses Ausgangssignals (S₂) zu machen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung eines Eingangssignals (S ) proportional zur Ladung (M) aufweist:

eine Einrichtung (1, 2) zur Messung der vom Motor (j5) aufgenommenen Leistung (P),

eine Einrichtung (5) zur Messung der Drehzahl (V) des Mahlwerks (4) sowie

eine Einrichtung (6) zur Erzeugung des EingangsSignaIs (S₁ derart, daß letzteres proportional der Leistung (P) und umgekehrt proportional der Drehzahl (V) ist.

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9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch

zumindest ein Sicherheitssystem (9, 10), damit die Ladung (M) nie die kritische Ladung (M.) überschreitet.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9,dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherheitssystem eine Einrichtung zum Vergleichen der Ladung (M) des Mahlwerks (4) mit dessen kritischer Ladung (M ) und eine Einrichtung , aufweist, um das Auslösen des Sicherheitssystems^ icherzustellen, wenn die Ladung gleich einem vorgegebenen Prozentsatz der kritischen Ladung (M ) wird.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherheitssystem (9,10) weiter eine Einrichtung (Mechanismus 10) aufweist, um auf den Durchsatz am Eintritt des Mahlwerks (4) bei Auslösung des Sicherheitssystems einzuwirken.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, gekennzeichnet durch zumindest ein Filter zur Dämpfung von Übergangs- oder Schwingungserscheinungen.

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