JP3561187B2 - Inductive watt-hour meter with average power measurement function - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機械的な回転子によって被測定回路の使用電力量を検出し、検出した使用電力量を電気パルスに変換して被測定回路の使用電力量を電子的に算出する誘導形電力量計に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種のハイブリッド型の誘導形電力量計では、被測定回路の電圧が電圧コイル,被測定回路の電流が電流コイルに検出され、これら電圧コイルおよび電流コイルが発生する電磁界に誘導されて機械的な回転子が回転する。この回転子の回転は光センサによって電気パルスに変換され、このパルス数はマイクロコンピュータを用いた電子回路によってカウントされる。変換される電気パルスの数は、回転子の回転数が被測定回路の使用電力量に応じたものであるため、使用電力量に応じたパルス数になる。従って、パルス数の積算カウント値から被測定回路の使用電力量が積算値として算出され、算出された電力量は液晶表示器に表示される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の誘導形電力量計は、積算電力量のみを計測するために使用されており、被測定回路で短時間に使用される短時間平均電力を計測することは出来ない。従って、この短時間平均電力を計測するためには、従来、VT(電圧変成器)といった電圧計測用センサと、CT(電流変成器)といった電流計測用センサと、各センサによって検出される電力を可視表示する専用の測定器とが別途に用意され、これら機器が誘導形電力量計に設置されて短時間の平均電力の計測が行われることが多い。
【0004】
このため、従来の誘導形電力量計で短時間の平均電力の計測を行う場合には、電圧および電流の各計測用センサと専用の測定器とを設置するためのスペースが電力量計用設置スペースとは別に必要とされる。誘導形電力量計は一般的に需要家の家屋の壁面に設置されるため、大きな機器設置スペースを需要家家屋の壁面に確保することは難しい。また、このような機器が需要家家屋の壁面に大きなスペースを占めて設置されると、家屋の美観は損なわれてしまう。また、家屋の美観を保つためには、美観を考慮した機器を壁面に設置する必要がある。
【0005】
また、被測定回路で使用される短時間の平均電力を単に目安として計測したい場合にも、短時間の平均電力を精密に計測するためのものと同様な測定器を設置することになり、コスト高になる。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、多相配電方式で配電される被測定回路の使用電力量に応じ,各相の電流コイルが合成して発生する磁束および各相間の電圧コイルが合成して発生する磁束によって電磁誘導されて回転する回転子と、この回転子の回転に応じて単位使用電力量当たり所定数の電気パルスを発生するパルス発生手段と、このパルス発生手段で発生されるパルス数を積算して被測定回路の積算電力量を算出する電力量計測手段とを備えて構成される誘導形電力量計において、予め設定された一定時間の間に上記パルス発生手段で発生されるパルス数を計数するパルス計数手段と、このパルス計数手段で計数されたパルス数に基づいて一定時間の間に被測定回路で平均して使用される短時間平均電力を算出する平均電力演算手段とを内蔵して備えたことを特徴とする。
【0007】
このような構成では、多相配電方式で配電される被測定回路において電力が消費されると、その電力量に応じ、各相の電流コイルが合成して発生する磁束および各相間の電圧コイルが合成して発生する磁束によって電磁誘導されて回転子が回転し、使用電力量に応じた数の電気パルスがパルス発生手段で発生される。このパルス数は電力量計測手段によって積算され、この積算値から被測定回路の積算使用電力量が算出される。また、予め設定された一定時間の間に発生されたパルス数はパルス計数手段によって計数され、この計数値に基づき、平均電力演算手段は一定時間の間に被測定回路で平均して使用される短時間平均電力を算出する。従って、被測定回路の短時間平均電力は誘導形電力量計単独で計測される。
【0008】
また、本発明は、パルス計数手段が、一定時間毎にパルス発生手段で発生されるパルス数を計数し、また、平均電力演算手段が、一定時間毎に被測定回路で平均して使用される短時間平均電力を算出することを特徴とする。
【0009】
このような構成においては、被測定回路で平均して使用される短時間平均電力が一定時間毎に繰り返し算出される。従って、被測定回路の短時間平均電力は一定時間毎にリアルタイムに把握される。
【0010】
また、本発明は、平均電力演算手段が、パルス計数手段で計数されたパルス数を、パルス発生手段で単位使用電力量当たりに発生される所定のパルス数と一定時間と被測定回路に配電される配電方式の相に応じた係数との積で除して被測定回路で使用される短時間平均電力を算出することを特徴とする。
【0011】
多相配電方式で配電される被測定回路については各相の合成消費電力に対応した数の電気パルスしか得られないが、平均電力演算手段によってこのように短時間平均電力を算出する構成にすると、精密な平均電力計測は行えないが、目安としての平均電力計測は行える。
【0012】
【発明の実施の形態】
次に、本発明による平均電力計測機能付き誘導形電力量計の一実施形態について説明する。
【0013】
図1は、本実施形態によるハイブリッド型の誘導形電力量計の構成の概略を示すブロック図である。
【0014】
ハイブリッド型の誘導形電力量計は、需要家の被測定回路の電圧,電流を検出し、使用電力量に応じた電気パルスを発生する電力検出部と、この電力検出部で発生された電気パルス数に基づき、被測定回路の積算使用電力量及び短時間平均電力を算出処理する演算部とから構成されている。
【0015】
電力検出部は、回転子1,信号円板2,光結合素子3を主要素として構成されている。回転子1は、被測定回路の電圧,電流を検出する電圧コイル,電流コイルが発生する電磁界に誘導され、使用電力量に応じて回転する。信号円板2は、回転子1の回転軸に設けられており、回転子1の回転と共に回転する。この信号円板2には羽部2aと切り欠き部2bとが形成されている。光結合素子3はホトインタラプタといった光センサによって構成され、その「コ」の字状の谷間を回転する信号円板2が通過するように配置されている。
【0016】
光結合素子3は「コ」の字状谷間の間に光線を出射しており、この光線が信号円板2の羽部2aに遮られている間、光結合素子3はロウレベルの信号を出力する。しかし、信号円板2が回転して光線がその切り欠き部2bを横切っている間、光結合素子3はハイレベルの信号を出力する。従って、光結合素子3は信号円板2の回転に応じた電気パルスpを発生する。信号円板2の回転は回転子1の回転に同期しているため、光結合素子3で発生される電気パルスpの数は被測定回路の使用電力量に応じた数になる。単位使用電力量当たり光結合素子3で発生される電気パルスpの数は、その誘導形電力量計に予め設定された計器定数[pulse/kWh]により、所定のパルス数になる。
【0017】
演算部は、予め設定されたプログラムに従って制御動作を行うCPU(中央演算処理装置)4を有している。CPU4は電源回路5から電源供給を受けて動作をする。このCPU4には、パルスI/F(インターフェース)回路6,電力量計測カウンタ7,平均電力計測カウンタ8,液晶表示器9,通信機能用I/F回路10,停電検出回路11,および不揮発性メモリ12が接続されている。また、電源入力端子には、雷などによる異常電圧等の入来を防護するための保護回路13が接続されている。
【0018】
パルスI/F回路6を介して光結合素子3から入力される電気パルスpは、電力量計測カウンタ7によってその積算値が計数される。また、平均電力計測カウンタ8は、パルスI/F回路6を介して光結合素子3から入力される電気パルスpを、予め設定された一定時間毎に計数するパルス計数手段を構成している。CPU4は、平均電力計測カウンタ8で計数されたパルス数に基づいて一定時間の間に被測定回路で平均して使用される短時間平均電力を算出する平均電力演算手段を構成している。液晶表示器9は、電力量計測カウンタ7および平均電力計測カウンタ8の各計数値に基づき、CPU4によって算出された被測定回路の積算使用電力量および短時間平均電力を可視表示する。通信機能用インターフェース10は、算出された積算使用電力量および短時間平均電力を外部機器へ送出する。
【0019】
また、CPU4は停電検出回路11によって停電が検出されると、その時点における電力量計測カウンタ7の計数値を不揮発性メモリ12に書き込む。従って、停電が発生しても、停電時の積算電力量は復電するまで不揮発性メモリ12に記憶保持されている。
【0020】
図2は、電力量計測カウンタ7および平均電力計測カウンタ8における計数機構を示すタイミングチャートである。
【0021】
同図(b)に示すように電気パルスpが発生すると、電力量計測カウンタ7は同図(d)に示すように、電気パルスpのエッジ変化が検出される毎にその計数値を1,2,3,…とカウントアップし、時間の経過と共にその積算値を高めていく。CPU4は、この電力量計測カウンタ7によって計数された計数値、およびその誘導形電力量計に予め設定された計器定数[pulse/kWh]に基づき、積算使用電力量W[kWh]を算出する。
【0022】
また、平均電力計測カウンタ8による計数は、同図(a)に示す予め設定された一定時間t毎、例えば30[sec]毎に同図(c)に示すように行われる。つまり、平均電力計測カウンタ8は、最初の一定時間tの間に、電気パルスpのエッジ変化が検出される毎にその計数値を1,2,3,…,n−1,nとカウントアップする。そして、次の一定時間tの間に、電気パルスpのエッジ変化が検出される毎にその計数値を1,2,3,…,k−1,kとカウントアップする。以後同様にして一定時間t毎に、その時間内に入力される電気パルス数pのエッジ変化を計数する。
【0023】
CPU4は、この一定時間tが経過するタイミングt1,t2,…毎に、平均電力計測カウンタ8の計数値から電力量パルス数を演算し、この電力量パルス数を、電力量計測カウンタ7によるパルス数とは別に、メモリに格納する。そして、求めたこの計測時間内の電力量パルス数P[puls],計測時間(一定時間)t[h],および計器定数α[pulse/kWh]を以下の演算式(1)〜(4)に代入し、被測定回路の短時間平均電力K[kW]を算出する。演算式(1)は被測定回路の配電方式が単相2線式の場合に使用され、演算式(2)は単相3線式、演算式(3)は3相3線式、演算式(4)は3相4線式の場合に使用される。
【0024】
K=P/(t×α) …(1)
K=P/(2×t×α) …(2)
K=P/{(3)1/2×t×α} …(3)
K=P/(3×t×α) …(4)
【0025】
このようにして算出された積算使用電力量Wおよび短時間平均電力Kは、液晶表示器9に表示される。また、必要に応じて通信機能用I/F回路10を介して外部機器へ通信され、外部機器で確認される。
【0026】
本実施形態による誘導形電力量計によれば、従来の誘導形電力量計に平均電力計測カウンタ8を備え、一定時間t毎に電気パルスpを計数することで、被測定回路で使用される短時間平均電力Kを求めることができる。従って、被測定回路の短時間平均電力Kは誘導形電力量計単独で計測される。このため、従来のように専用の平均電力測定器を設置する必要が無くなり、安価に短時間平均電力の計測が行えるようになる。また、専用の平均電力測定器を必要としなければ、これを設置するスペースも必要としなくなり、設置機器は需要家家屋の壁面に電力量計単独でコンパクトに収まり、家屋の美観を損ねることもなくなる。
【0027】
また、被測定回路が多相の場合には、回転子1の回転は、各相の電流コイルが合成して発生する磁束および各相の電圧コイルが合成して発生する磁束によって電磁誘導される。従って、単相2線式以外の配電方式では、複数回路の合成による電力量パルスしか得られない。しかし、上述した本実施形態のように、平均電力計測カウンタ8の計数値に基づき、式(1)〜(4)の演算式によって短時間平均電力Kを算出する構成にすると、精密な短時間平均電力の計測は行えないが、目安としての短時間平均電力の計測を安価に行えるようになる。
【0028】
また、本実施形態では、被測定回路で平均して使用される短時間平均電力が一定時間毎に繰り返し算出されるため、被測定回路の短時間平均電力Kは一定時間毎にリアルタイムに把握される。しかし、本構成のように、一定時間t毎に繰り返して平均電力Kを算出する構成に必ずしもする必要はなく、一定時間tの間のみにおいて被測定回路で平均して使用される短時間平均電力Kを算出する構成としてもよい。この場合には被測定回路の平均電力Kはリアルタイムに把握されないが、被測定回路の一定時間tにおける平均電力Kを把握することは可能である。
【0029】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、予め設定された一定時間の間に発生されたパルス数はパルス計数手段によって計数され、この計数値に基づき、平均電力演算手段は一定時間の間に被測定回路で平均して使用される短時間平均電力を算出する。従って、被測定回路の短時間平均電力は誘導形電力量計単独で計測される。このため、専用の平均電力測定器を設置する必要が無くなり、安価に短時間平均電力の計測が行え、また、専用の平均電力測定器を設置するスペースが不要になり、需要家家屋の美観を損ねることもなくなる。
【0030】
また、被測定回路で平均して使用される短時間平均電力を一定時間毎に繰り返し算出する構成にすると、被測定回路の短時間平均電力は一定時間毎にリアルタイムに把握されるようになる。また、平均電力演算手段で所定の演算式によって短時間平均電力を算出する構成にすると、精密な平均電力計測は行えないが、目安としての平均電力計測を安価に行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態によるハイブリッド型の誘導形電力量計の構成の概略を示すブロック図である。
【図2】平均電力計測カウンタおよび電力量計測カウンタにおける計数機構を示すタイミングチャート図である。
【符号の説明】
1…回転子
2…信号円板
2a…信号円板2の羽部
2b…信号円板2の切り欠き部
3…光結合素子
4…CPU
5…電源回路
6…パルスI/F回路
7…電力量計測カウンタ
8…平均電力計測カウンタ
9…液晶表示器
10…通信機能用I/F回路
11…停電検出回路
12…不揮発性メモリ
13…保護回路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an inductive power amount that detects the power consumption of a circuit under measurement by a mechanical rotor, converts the detected power consumption into an electric pulse, and electronically calculates the power consumption of the circuit under test. About the total.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in this type of hybrid inductive watt-hour meter, the voltage of the circuit under test is detected by a voltage coil and the current of the circuit under test is detected by a current coil, and the voltage is induced by the electromagnetic field generated by the voltage coil and the current coil. And the mechanical rotor rotates. The rotation of the rotor is converted into electric pulses by an optical sensor, and the number of pulses is counted by an electronic circuit using a microcomputer. The number of electric pulses to be converted is the number of pulses according to the power consumption since the rotation speed of the rotor is in accordance with the power consumption of the circuit to be measured. Accordingly, the power consumption of the circuit under measurement is calculated as an integrated value from the integrated count value of the pulse number, and the calculated power amount is displayed on the liquid crystal display.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-mentioned conventional inductive watt-hour meter is used to measure only the integrated power amount, and cannot measure the short-time average power used in a short time in the circuit to be measured. Therefore, in order to measure the short-time average power, conventionally, a voltage measurement sensor such as a VT (voltage transformer), a current measurement sensor such as a CT (current transformer), and power detected by each sensor are used. A dedicated measuring instrument for visual display is separately prepared, and these devices are often installed in an inductive watt-hour meter to measure the average power in a short time.
[0004]
For this reason, when measuring the average power in a short time with a conventional inductive watt-hour meter, the space for installing the voltage and current measurement sensors and the dedicated measuring device is provided for the watt hour meter. Needed separately from space. Since the inductive watt-hour meter is generally installed on the wall of a customer's house, it is difficult to secure a large equipment installation space on the wall of the customer's house. Also, if such equipment is installed on a wall of a customer house occupying a large space, the aesthetic appearance of the house will be impaired. Also, in order to maintain the aesthetics of the house, it is necessary to install equipment that takes into account the aesthetics on the wall.
[0005]
Also, if you just want to measure the short-term average power used in the circuit under test simply as a guide, you will need to install a measuring instrument similar to that used to accurately measure the short-term average power, Get high.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made to solve such a problem, and the magnetic flux generated by combining the current coils of each phase and the inter-phase magnetic flux according to the amount of electric power used by the circuit to be measured distributed by the polyphase distribution system. A rotor that is electromagnetically induced to rotate by a magnetic flux generated by the combination of the voltage coils, a pulse generator that generates a predetermined number of electric pulses per unit power consumption according to the rotation of the rotor, and a pulse generator. Means for calculating an integrated power amount of the circuit to be measured by integrating the number of pulses generated by the means. Pulse counting means for counting the number of pulses generated by the generating means, and calculating short-time average power used by the circuit under test for a predetermined time based on the number of pulses counted by the pulse counting means Characterized by comprising a built-in and the average power calculation unit that.
[0007]
In such a configuration, when power is consumed in the circuit under test distributed in the multi-phase distribution system, the magnetic flux generated by the combination of the current coils of each phase and the voltage coil between the phases are generated according to the amount of power. The rotor is rotated by electromagnetic induction by the magnetic flux generated by the combination, and the number of electric pulses corresponding to the power consumption is generated by the pulse generating means. The number of pulses is integrated by the power amount measuring means, and the integrated power consumption of the circuit to be measured is calculated from the integrated value. The number of pulses generated during a predetermined period of time is counted by the pulse counting unit, and based on the counted value, the average power calculating unit is used by averaging the circuit under test during the predetermined period of time. Calculate the short-term average power. Therefore, the short-time average power of the circuit to be measured is measured by the inductive watt-hour meter alone.
[0008]
Further, according to the present invention, the pulse counting means counts the number of pulses generated by the pulse generating means at regular time intervals, and the average power calculating means is used by averaging the measured circuit at regular time intervals. It is characterized by calculating short-time average power.
[0009]
In such a configuration, the short-time average power used by the circuit under measurement is averaged and calculated repeatedly at regular intervals. Therefore, the short-term average power of the circuit under measurement is grasped in real time at regular intervals.
[0010]
Further, according to the present invention, the average power calculating means distributes the number of pulses counted by the pulse counting means to the predetermined number of pulses generated per unit power consumption by the pulse generating means, a predetermined time, and the circuit to be measured. And calculating the short-time average power used in the circuit to be measured by dividing the product by a product of a coefficient corresponding to the phase of the power distribution system .
[0011]
For the circuit under test distributed by the polyphase distribution method, only the number of electric pulses corresponding to the combined power consumption of each phase can be obtained, but if the average power calculation means is used to calculate the short-time average power in this way, Although accurate average power measurement cannot be performed, average power measurement can be performed as a guide.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, an embodiment of an inductive watt-hour meter with an average power measuring function according to the present invention will be described.
[0013]
FIG. 1 is a block diagram schematically showing a configuration of a hybrid inductive watt-hour meter according to the present embodiment.
[0014]
A hybrid inductive watt-hour meter detects a voltage and a current of a circuit under test of a customer, and generates an electric pulse corresponding to the amount of electric power used, and an electric pulse generated by the power detecting unit. And an arithmetic unit for calculating the integrated power consumption and the short-time average power of the circuit under measurement based on the number.
[0015]
The power detection unit includes a
[0016]
The
[0017]
The arithmetic unit has a CPU (Central Processing Unit) 4 that performs a control operation according to a preset program. The
[0018]
The integrated value of the electric pulse p input from the
[0019]
Further, when the power failure is detected by the power failure detection circuit 11, the
[0020]
FIG. 2 is a timing chart showing a counting mechanism in the electric energy measurement counter 7 and the average electric power measurement counter 8.
[0021]
When the electric pulse p is generated as shown in FIG. 4B, the electric energy measurement counter 7 sets the count value to 1 each time an edge change of the electric pulse p is detected as shown in FIG. Count up to 2, 3, ... and increase the integrated value over time. The
[0022]
Also, the counting by the average power measurement counter 8 is performed as shown in FIG. 3C at every predetermined fixed time t shown in FIG. 3A, for example, every 30 [sec]. That is, the average power measurement counter 8 counts up the count value to 1, 2, 3,..., N−1, n each time the edge change of the electric pulse p is detected during the first fixed time t. I do. Then, every time the edge change of the electric pulse p is detected during the next fixed time t, the count value is counted up to 1, 2, 3,..., K-1, k. Thereafter, the edge change of the number of electric pulses p input within that time is counted at regular time intervals t in the same manner.
[0023]
The
[0024]
K = P / (t × α) (1)
K = P / (2 × t × α) (2)
K = P / {(3) 1/2 × t × α} (3)
K = P / (3 × t × α) (4)
[0025]
The integrated power consumption W and the short-time average power K thus calculated are displayed on the liquid crystal display 9. In addition, communication is performed with an external device via the communication function I / F circuit 10 as necessary, and the external device confirms the communication.
[0026]
According to the induction-type watt-hour meter according to the present embodiment, the conventional induction-type watt-hour meter is provided with the average power measurement counter 8, and is used in the circuit to be measured by counting the electric pulses p at regular time intervals t. The short-time average power K can be obtained. Therefore, the short-time average power K of the circuit under measurement is measured by the inductive watt-hour meter alone. For this reason, it is not necessary to install a dedicated average power measuring device as in the related art, and the short-time average power can be measured at a low cost. In addition, if a dedicated average power meter is not required, there is no need for a space to install it, and the installed equipment can be compactly installed on the wall of the customer's house with the watt-hour meter alone, without damaging the appearance of the house. .
[0027]
When the circuit to be measured has multiple phases, the rotation of the
[0028]
Further, in this embodiment, the short-time average power used by the circuit under measurement is averaged and used repeatedly at regular intervals, so that the short-time average power K of the circuit under measurement is grasped in real time at regular intervals. You. However, it is not always necessary to adopt a configuration in which the average power K is repeatedly calculated every predetermined time t as in the present configuration, and the short-time average power used by the circuit under measurement only during the predetermined time t is used. K may be calculated. In this case, the average power K of the circuit under test is not grasped in real time, but it is possible to grasp the average power K of the circuit under test over a certain period of time t.
[0029]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the number of pulses generated during a predetermined period of time is counted by the pulse counting unit, and based on this count value, the average power calculating unit receives the pulse during the predetermined period of time. The short-time average power used by the measurement circuit is calculated. Therefore, the short-time average power of the circuit to be measured is measured by the inductive watt-hour meter alone. For this reason, it is not necessary to install a dedicated average power measuring instrument, and it is possible to measure the average power in a short time at a low cost.In addition, a space for installing the dedicated average power measuring instrument is not required, and the aesthetic appearance of the customer house can be improved. There is no loss.
[0030]
Further, if the short-time average power used in the circuit under test is averaged and used repeatedly at regular time intervals, the short-time average power of the circuit under test can be grasped in real time at regular time intervals. In addition, if the average power calculation means is configured to calculate the short-time average power by a predetermined calculation formula, accurate average power measurement cannot be performed, but the average power measurement as a guide can be performed at a low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram schematically showing a configuration of a hybrid inductive watt-hour meter according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a timing chart illustrating a counting mechanism in an average power measurement counter and a power amount measurement counter.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
5 power supply circuit 6 pulse I / F circuit 7 power amount measurement counter 8 average power measurement counter 9 liquid crystal display 10 communication function I / F circuit 11 power
Claims (3)
予め設定された一定時間の間に前記パルス発生手段で発生されるパルス数を計数するパルス計数手段と、このパルス計数手段で計数されたパルス数に基づいて前記一定時間の間に前記被測定回路で平均して使用される短時間平均電力を算出する平均電力演算手段とを内蔵して備えたことを特徴とする平均電力計測機能付き誘導形電力量計。 According to the power consumption of the circuit to be measured distributed by the multi-phase power distribution method, the magnetic flux generated by combining the current coils of each phase and the magnetic flux generated by combining the voltage coils between each phase are electromagnetically induced to rotate. A rotor, pulse generating means for generating a predetermined number of electric pulses per unit power consumption according to the rotation of the rotor, and integrating the number of pulses generated by the pulse generating means to integrate the circuit to be measured. In an induction-type watt-hour meter comprising: a power-amount measuring unit for calculating the power amount,
A pulse counting unit for counting the number of pulses generated by the pulse generating unit during a predetermined period of time; and the circuit to be measured during the predetermined period of time based on the number of pulses counted by the pulse counting unit. And an average power calculating means for calculating a short-time average power used by averaging the power in a built-in power meter.
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