JP5178620B2 - 監視制御装置 - Google Patents

Description

この発明は監視制御装置に関するものである。

電力プラントの監視制御を行うシステムでは、運転室において、運転員が専用の運転操作用コンソール（第１コンソール）を使用して監視制御対象設備の監視や制御操作を実施する。この制御操作用コンソールは、最近のシステムでは汎用のＰＣまたはエンジニアリングワークステーションで構成される計算機に接続されたＣＲＴや液晶ディスプレイ装置により実現され、運転員はマウスを使って制御操作を実施する。運転員は、運転員の長である当直長の監督の下に監視制御業務を行っている。つまり、運転員は、自分専用の運転操作用コンソールに表示される監視対象設備の状態を監視し、必要な場合には当直長の指示を仰ぎながら制御操作を実施する。ここで、当直長は、各運転員の操作状況を確認するために、各運転員専用の運転操作用コンソールの状態を当直長がモニタ用コンソール（第２コンソール）によりリアルタイムで把握する必要がある。

このように、コンソールのディスプレイ装置に表示される制御操作状況を他のコンソールのディスプレイ装置にリアルタイムに表示可能とする方式として、ハードウェアで映像情報を分配して行う方式とソフトウェアで映像分配して行う方式があり、先行技術として例えば特許文献１、２がある。

ハードウェアで映像情報を分配する方式は、信号分配器により運転操作用コンソールに対する映像出力信号を分岐させ、分岐させた映像信号を当直長のコンソールまで映像信号ケーブルを敷設して伝播させて画面表示させる方式、あるいは、分岐させた映像信号を専用の信号収集装置及び配信装置を設置して、ネットワーク経由で配信させて表示させる方式がある。

一方、ソフトウェアで映像情報を分配する方式では、運転操作用コンソールの画面表示用メモリに書き込まれた、運転員のマウス操作の動きを含む表示用データを圧縮し、圧縮後のデータを、通信路を経由してモニタ用コンソールに転送して伸長することで、当直長のモニタ用コンソールに内容を表示可能とする方式がある。最近ではＶＮＣ(Virtual Network Computing)などを活用することで、特別なソフトウェアを新たに用意しなくても容易に実現が可能である。

特開２００７−１７９５２６号公報の図１ 特開平１０−３２６１１１号公報の段落［００１６］［００４９］

しかし、上述したハードウェアで映像情報を分配する方式では、専用のハードウェアが必要であるうえ、配線が複雑でシステムの構築時や保守に必要とされるコストが高いという問題があった。また、ソフトウェアで映像情報を分配する方式では、コスト面は抑えることができるが、ハードウェア方式に比べると描画が遅く、特にマウスカーソルの動きが描画データ全体の読み取り、配信、及び表示に要する時間の長さに影響を受けてしまい、リアルタイムに追随できず誤認してしまうという問題があった。

この発明に係る監視制御装置は、ネットワークに接続された第１コンソールと第２コンソールからなる監視制御装置であって、第１コンソールは、第１計算機と第１ディスプレイ装置と第１入力デバイスを備え、第２コンソールは、第２計算機を備え、第１計算機は第１ディスプレイ装置に、監視制御対象から取得した映像情報と第１入力デバイスからの操作入力情報を画像信号として出力するとともに、映像情報と操作入力情報とを分けて第２計算機に送信し、第２計算機は、第１計算機の映像情報と操作入力情報を受信して映像情報に基づく画像信号と操作入力情報に基づく画像信号を出力するようにしたものである。

また、監視制御対象の監視制御を行う第１計算機と第１ディスプレイ装置と第１入力デバイスを有する第１のコンソール、及び第１コンソールとネットワークで接続され、第２計算機と第２ディスプレイ装置と第２入力デバイスを有する第２コンソールからなる監視制御装置であって、第１計算機は、監視制御対象から取得した映像情報を第２計算機に送信する映像中継サーバと、第１入力デバイスの操作入力情報を映像情報とは切り離して第２計算機に送信するデバイス中継サーバを備え、第２計算機は、映像中継サーバから送信された映像情報を受け取る映像中継クライアントと、デバイス中継サーバから送信された操作入力情報を受け取るデバイス中継クライアントを備え、第２計算機は、映像中継クライアントで受け取った映像情報と、デバイス中継クライアントで受け取った操作入力情報に対応して生成されたマウスカーソルのシンボルとを第２ディスプレイ装置に画像として重ねて表示するようにしたものである。

この発明は、以上のように構成されており、専用のハードウェアを使用するものではないので、装置のコストを抑えることができる。また、第１コンソール側の変化の多いマウスやキーボード等の操作入力情報が第２コンソール側に速やかに送られるため、第２コンソールにおいてマウスカーソルの動きをリアルタイムで確認でき、より効果的な監視制御が可能となる。その際、第１コンソールにおけるマウスの操作に対応するマウスカーソルを、第２コンソールのディスプレイ装置に映像情報の画像に重ねて表示することにより、第１コンソールの状況を第２コンソールにおいてよりきめ細かに監視できる。

この発明の実施の形態１に係る監視制御装置の構成図である。 実施の形態１の監視制御装置の画面表示例である。 この発明の実施の形態２に係る監視制御装置の構成図である。 実施の形態２の監視制御装置の画面表示例である。

実施の形態１．
図１は、この発明に係る監視制御装置の構成図である。この構成では、一般的に第１コンソールと呼ぶ運転操作用コンソール１と、同じく一般的に第２コンソールと呼ぶモニタ用コンソール２がネットワーク１４０で接続されている。第１コンソール１は、監視制御対象設備１０２の情報を収集する機能を持つサーバ計算機１００から各種監視情報の処理結果データを受信したり、監視制御対象設備１０２に対する指令をサーバ計算機１００経由で送信したりする第１計算機１１０を有する。第１計算機１１０は汎用のパーソナルコンピュータまたはエンジニアリングワークステーションで構成され、運転員が制御操作を行うための装置として、第１入力デバイスであるマウス１１８とキーボード１１９が接続され、さらに、出力装置としてＣＲＴや液晶などの複数の第１ディスプレイ装置１１２〜１１４が接続される。ここでは３台の第１ディスプレイ装置を接続した例を記載しているが、その数に制限はない。

第１計算機１１０ではＯＳ上に各種ソフトウェアが動作している。まず、ＧＵＩ基本ソフトウェア１１１は、画面表示や、第１入力デバイスであるマウス１１８とキーボード１１９の入力を処理する役割を担うソフトウェアであり、一般的なものにＸサーバがある。このＧＵＩ基本ソフトウェア１１１は、デバイス中継サーバ１２２を経由してマウスドライバ１２０及びキーボードドライバ１２１と情報連携している。

第１計算機１１０は、また、監視制御対象設備１０２の監視制御業務を遂行するために必要な画面コンテンツを作成する監視制御プログラム１０１を備えている。監視制御プログラム１０１はＧＵＩ基本ソフトウェア１１１と連携しており、前記画面コンテンツはＧＵＩ基本ソフトウェア１１１によりビデオメモリ１１５〜１１７を通して第１ディスプレイ装置１１２〜１１４に表示される。第１計算機１１０には、第１ディスプレイ装置１１２〜１１４に１対１で対応して動作する映像中継サーバ１２３〜１２５が設けられ、この映像中継サーバ１２３〜１２５の信号は、ネットワーク１４０を通して第２コンソール２に送られる。

第２コンソール２は、第２計算機であるモニタ用計算機１５０を有する。第２計算機１５０は汎用のパーソナルコンピュータまたはエンジニアリングワークステーションで構成され、当直長が操作を行うための装置として、第２入力デバイスであるマウス１５８とキーボード１５９が接続され、さらに、出力装置としてＣＲＴや液晶などの複数の第２ディスプレイ装置１５２〜１５４が接続される。ここでは３台の第２ディスプレイ装置を接続した例を記載しているが、その数に制限はない。

第１計算機１１０と同様に、第２計算機１５０ではＯＳ上に各種ソフトウェアが動作している。まず、ＧＵＩ基本ソフトウェア１５１は、画面表示や、第２入力デバイスであるマウス１５８とキーボード１５９の入力を処理する役割を担うソフトウェアであり、一般的なものにＸサーバがある。このＧＵＩ基本ソフトウェア１５１は、直接マウスドライバ１６０及びキーボードドライバ１６１と情報連携している。

さらに、第２計算機１５０には、第１計算機１１０の映像中継サーバ１２３〜１２５から送信される映像情報を中継するためのソフトウェアである映像中継クライアント１６３〜１６５、デバイス中継サーバ１２２から送信される第１入力デバイスの操作入力情報を中継するためのソフトウェアであるデバイス中継クライアント１６２、デバイス中継クライアント１６２で中継された操作入力情報を受信して処理を行うマウスカーソル管理プログラム１７０、前記操作入力情報からマウスやキーボードの操作履歴を生成する操作履歴管理プログラム１７１、及び操作履歴を保存する操作履歴保存手段１７２が設けられている。

第２計算機１５０には、ＧＵＩ基本ソフトウェア１５１により制御される出力装置として、ビデオメモリ１５５〜１５７を経由して第２ディスプレイ装置１５２〜１５４が接続されている。

次に動作を説明する。まず、第１計算機１１０において、監視制御プログラム１０１がサーバ計算機１００から受信したデータを元に映像情報である画面コンテンツを生成し、ＧＵＩ基本ソフトウェア１１１に対して画面表示を指令すると、ＧＵＩ基本ソフトウェア１１１は映像情報を画像信号としてビデオメモリ１１５〜１１７に書き込み、その画像信号が第１ディスプレイ装置１１２〜１１４に出力され映像情報の画像表示が行われる。

映像中継サーバ１２３〜１２５は、第１計算機１１０に接続された第１ディスプレイ装置１１２〜１１４に1対１で対応して動作し、第１ディスプレイ装置に対応したビデオメ
モリ１１５〜１１７への書き込み内容を逐次読み取り、前回読み取った映像情報からの差分情報のみを圧縮し、ネットワーク１４０を経由して、第２計算機１５０にて動作する映像中継クライアント１６３〜１６５に送信する。

映像中継クライアント１６３〜１６５は、受信した映像情報を伸長して画像信号を作成し、ＧＵＩ基本ソフトウェア１５１を経由してビデオメモリ１５５〜１５７に書き込む。この結果、第１計算機１１０の第１ディスプレイ装置１１２〜１１４に表示されている画像と同じ画像が第２ディスプレイ装置１５２〜１５４に表示される。

一方、第1コンソール1側のマウス１１８やキーボード１１９など第１入力デバイスから入力される操作入力情報は、前記映像情報とは別に次のような経路で第２計算機１５０に送信され、これにより第１計算機における第１入力デバイスのマウスカーソル移動やキーボードの釦押し下げ等の操作履歴がリアルタイムで第2コンソール２の第２計算機１５０
に送信される。

すなわち、マウスドライバ１２０は運転員が操作するマウス１１８からの入力内容を、また、キーボードドライバ１２１は運転員が操作するキーボード１１９からの入力内容をそれぞれ受信し、デバイス中継サーバ１２２に伝達する。このデバイス中継サーバ１２２は、ＧＵＩ基本ソフトウェア１１１に供給しているマウス１２０やキーボード１２１など第１入力デバイスからの操作入力情報を横取りして、デバイス中継クライアント１６２に対してもネットワーク１４０を経由して同時に送信する。上記のようにデバイス中継サーバ１２２がマウスドライバ１２０とキーボードドライバ１２１から操作入力情報を横取りして取得する具体的な方法は、例えばＬｉｎｕｘ ＯＳを利用する。このＯＳでは擬似的なデバイスを用意して取得する方法が一般的に知られており、高速に読み取りが行え、また、実現するために特別なハードウェアを用意したり既存のプログラムを改造したりする必要はない。

デバイス中継クライアント１６２は、受信した第１入力デバイスからの操作入力情報をマウスカーソル管理プログラム１７０、及び操作履歴管理プログラム１７１に対して通知する。

マウスカーソル管理プログラム１７０は、操作入力情報に対応してマウスカーソルに相当する形状のシンボルを生成して、ＧＵＩ基本ソフトウェア１５１を通して第２ディスプレイ装置１５２〜１５４に表示する。前記シンボルの生成は、例えば、予め登録されているマウスカーソルに相当する形状のシンボルを読み出すことにより行うことができる。第２ディスプレイ装置１５２〜１５４には、前述のとおり、映像中継クライアント１６３〜１６５により、第１計算機１１０のビデオメモリ１１５〜１１７から読み取った映像情報が画像として表示されているため、前記シンボルはこの画像に重ねて表示される。

マウスカーソル管理プログラム１７０は、マウスカーソルのシンボルが常にこの映像情報よりも上（前面）に表示されるように制御する。これにより、映像中継クライアント１６３〜１６５により更新される映像情報の結果を待たなくても、第１コンソール１で操作されるマウスのカーソルの位置表示がリアルタイムで第２コンソール２の第２ディスプレイ装置１５２〜１５４に表示可能となる。

操作履歴管理プログラム１７１は、デバイス中継クライアント１６２から受信した、第１入力デバイスであるマウス１１８及びキーボード１１９からのすべての操作入力情報に時間情報や運転員のＩＤなど必要な情報を付加し、ＧＵＩ基本ソフトウェア１５１を通して第２ディスプレイ１５２〜１５４の画面の一部に表示する。操作履歴管理プログラムは、同時に、マウス１１８及びキーボード１１９からのすべての操作入力情報に時間情報や
運転員のＩＤなど必要な情報を付加したものを操作履歴保存手段１７２にテキスト形式で蓄積する。従って、操作履歴管理プログラム１７１は、操作履歴保存手段１７２から操作履歴保存データを読み出して、過去の操作履歴も必要に応じて第２ディスプレイ１５２〜１５４の画面の一部に表示させることができる。

図２は、第１ディスプレイ装置１１２〜１１４に表示される第１コンソール側画面２０２の表示例と、このとき上述の動作により、第２ディプレイ装置１５２〜１５４に表示される第２コンソール側画面３０２の表示例を示したものである。ここで、画面２０２は、監視制御プログラム１０１によって生成された監視制御対象設備１０２の状態を示すシンボルや、監視制御対象設備１０２に対しての制御操作指令を示す画面である。この画面２０２の画像信号は、映像情報として映像情報クライアント１６３〜１６５へと送信され、第２ディスプレイ装置１５２〜１５４により画面３０２の画像として表示される。

このとき、第１ディスプレイ装置１１２〜１１４に表示されるマウスカーソル２０１の動きは、マウスカーソルのシンボル３０１として監視制御対象の状態を示すシンボルや、監視制御対象に対して操作指令を行うための画面よりも前面に重ねて表示される。

３０３は第２ディスプレイ１５２〜１５４の画面の一部に表示された第１入力デバイスの操作履歴を表示する画面の一例である。この画面３０３には、第１入力デバイスの操作入力情報である操作内容及び操作時刻の履歴が時系列で表示され、従来監視できなかった、マウス釦の押下状態や、キーボードからの入力操作の状況についてもリアルタイムに監視できる。また、この画面３０３には、操作履歴管理プログラム１７１により、テキスト形式で保存されている操作履歴保存データを検索して過去の操作履歴を表示させることもできる。

このように、この発明による監視制御装置においては、第１コンソール側に表示される画面の状況を、映像分配用の専用ハードウェアを設けることなく、既存プログラムにソフトウェアを追加することにより第２コンソール側で監視することが可能となる。このとき、マウスの位置情報は別ルートで送信し、変化の少ない他の画面表示部分は従来どおり映像情報で送信し、モニタ用コンソール上で両者を重ねあわせて表示するため、マウスのカーソルの追随遅れがなくなり、マウスカーソル位置をリアルタイムで表示できる。

また、マウスの位置情報の取得を、ＯＳのデバイスドライバから横取りする方式としているため、マウスカーソルの追随遅れが解消される上に、低コストの監視制御装置を実現できる。

また、表示された映像情報を共有するだけでは確認できなかった、第１コンソール側でのマウスの釦押下の情報や、キー押下の情報を同時に第２コンソール側で監視可能としたため、当直長による操作チェックの精度向上が図られるという効果がある。

また、映像情報をすべて保存するのではなく、マウスとキーボードの入力変化情報に運転者のＩＤや時間などの情報を付加してテキスト形式で保存することで、少ない記憶領域でのデータ保存が可能で、かつ、検索が容易になる。

実施の形態２．
実施の形態１では、運転員は、第１コンソール１の第１入力デバイスを操作していつでも監視制御対象設備１０２の制御操作を行えるようになっているが、実施の形態２では、認証実行プログラム１８０を第２計算機１５０に付加することにより、当直長の承認を得なければ監視制御対象設備１０２の制御操作を行えないようにしている。

図３は実施の形態２に係る監視制御装置の構成図である。実施の形態２は、実施の形態１に認証実行プログラム１８０を付加した以外は実施の形態１と同じ構成なので、実施の形態１と共通する要素については説明を省略する。

以下、認証実行プログラム１８０に関連する動作を中心に説明する。第１コンソール１の運転員がマウス１１８やキーボード１１９を使って監視制御対象設備１０２の制御を行う場合、本実施の形態では、デバイス中継サーバ１２２は、先ず、マウス１１８やキーボード１１９の操作入力情報を、デバイス中継クライアント１６２を経由して承認実行プログラム１８０に承認要求信号として送るようにしている。この承認要求信号により、承認実行プログラム１８０は第２ディスプレイ装置１５２〜１５４に承認を促す画面の表示を指示する。

第２コンソール２を運用する当直長が承認実行プログラム１８０により表示される第２ディスプレイ装置１５２〜１５４の画面上で、承認の可否のチェックを開始する旨を、マウス１５８を使って指示すると、承認実行プログラム１８０は、デバイス中継クライアント１６２を通して第１計算機１１０のデバイス中継サーバ１２２にチェック開始指令を伝達する。デバイス中継サーバ１２２は、チェック開始指令を受信すると、以降、マウス１１８のクリックなど特定釦の操作入力情報をマウス１１８から受信しても、それをＧＵＩ基本ソフトウェア１１１には伝達せず保留とし、監視制御対象装置１０２の制御操作を無効とする。

当直長がマウス１５８を使って承認を促す画面上で承認を実行すると、認証実行プログラム１８０は、デバイス中継クライアント１６２を経由して、デバイス中継サーバ１２２に承認通知を伝達する。デバイス中継サーバ１２２は承認通知を受信すると、保留にしていた操作入力情報を、ＧＵＩ基本ソフトウェア１１１に通知し、当該制御操作が監視制御プログラム１０１に伝達され、監視制御対象装置１０２の制御が可能になる。

図４は、第１コンソール１の運転員がマウス１１８を使って操作実行のためマウス釦を押下した場合に、第２コンソール１５０の第２ディスプレイ装置１５２〜１５４に表示される承認を促す画面４０１の表示例を示したものである。第２コンソール２の当直長が、マウス１５８で操作するマウスカーソル４０２を使って承認を促す画面４０１の“はい”釦を押下すると、デバイス中継クライアント１６２を通して承認通知が第１計算機１１０に伝達され、運転員のマウス釦の押下操作が有効となる。“いいえ”を押下すると運転員のマウス１１８の釦の押下操作は無効になる。

このように、本実施の形態２によれば、第２コンソール２を運用する当直長の承認がなければ、第１コンソール１を使用する運転員の操作を完全に抑止することができるため、必要に応じて厳重な操作チェックが行えるという効果がある。

上記説明では、この発明の適用例として、運転員の操作を当直長がチェックする場合の監視制御装置について説明したが、これ以外に、訓練時のトレーナとトレーニー間で画面情報を共有する場合などにも適用できる。

１ 第１コンソール、
２ 第２コンソール、
１００ サーバ計算機、
１０１ 監視制御プログラム、
１０２ 監視制御対象設備、
１１０ 第１計算機、
１１１ ＧＵＩ基本ソフトウェア、
１１２〜１１４ 第１ディスプレイ装置、
１１５〜１１７ ビデオメモリ、
１１８ マウス、
１１９ キーボード、
１２０ マウスドライバ、
１２１ キーボードドライバ、
１２２ デバイス中継サーバ、
１２３〜１２５ 映像中継サーバ、
１５０ 第２計算機、
１５１ ＧＵＩ基本ソフトウェア、
１５２〜１５４ 第２ディスプレイ装置、
１５５〜１５７ ビデオメモリ、
１５８ マウス、
１５９ キーボード、
１６０ マウスドライバ、
１６１ キーボードドライバ、
１６２ デバイス中継クライアント、
１７０ マウスカーソル管理プログラム、
１７１ 操作履歴管理プログラム、
１７２ 操作履歴保存手段、
１８０ 承認実行プログラム、
２０１ 第１コンソール側画面に表示されるマウスカーソル、
２０２ 第１コンソール側画面に表示される監視画面、
３０１ 第２コンソール側画面に表示されるマウスカーソルのシンボル、
３０２ 第２コンソール側画面に表示される監視画面、
３０３ 第２コンソール側画面に表示される操作履歴表示画面、
４０１ 第２コンソール側画面に表示される承認実行画面、
４０２ 第２コンソール側画面に表示されるマウスカーソル。

Claims (10)

1. ネットワークに接続された第１コンソールと第２コンソールからなる監視制御装置であって、前記第１コンソールは、第１計算機と第１ディスプレイ装置と第１入力デバイスを備え、前記第２コンソールは第２計算機を備え、前記第１計算機は、前記第１ディスプレイ装置に、監視制御対象から取得した映像情報と前記第１入力デバイスからの操作入力情報を画像信号として出力するとともに、前記映像情報と操作入力情報とを分けて前記第２計算機に送信し、前記第２計算機は、前記第１計算機の映像情報と操作入力情報を受信して前記映像情報に基づく画像信号と前記操作入力情報に基づく画像信号を出力するようにしたことを特徴とする監視制御装置。
2. 前記第２コンソールには第２ディスプレイ装置を備え、前記第２計算機は、前記第１計算機から受信した前記二つの画像信号を重ねて前記第２ディスプレイ装置に画像として表示するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の監視制御装置。
3. 監視制御対象の監視制御を行う第１計算機と第１ディスプレイ装置と第１入力デバイスを有する第１のコンソール、及び前記第１コンソールとネットワークで接続され、第２計算機と第２ディスプレイ装置と第２入力デバイスを有する第２コンソールからなる監視制御装置であって、前記第１計算機は、前記監視制御対象から取得した映像情報を画像として表示する第１ディスプレイ装置と、前記映像情報を前記第２計算機に送信する映像中継サーバと、前記第１入力デバイスの操作入力情報を前記映像情報とは切り離して前記第２計算機に送信するデバイス中継サーバとを備え、前記第２計算機は、前記映像中継サーバから送信された前記映像情報を受け取る映像中継クライアントと、前記映像中継クライアントからの映像情報を画像として表示する第２ディスプレイ装置と、前記デバイス中継サーバから送信された操作入力情報を受け取るデバイス中継クライアントを備え、前記第２計算機は、上記映像中継クライアントで受け取った映像情報と、前記デバイス中継クライアントで受け取った操作入力情報に対応するマウスカーソルのシンボルとを前記第２ディスプレイ装置に画像として重ねて表示するようにしたことを特徴とする監視制御装置。
4. 前記第２計算機は、前記デバイス中継クライアントからの信号を受け、前記マウスカーソルのシンボルを生成するマウスカーソル管理手段を有することを特徴とする請求項３に記載の監視制御装置。
5. 前記第２計算機は、操作履歴管理手段を備え、前記第２ディスプレイ装置の画面の一部に、前記デバイス中継クライアントで取得した操作入力情報を元に前記操作履歴管理手段で生成された前記第１入力デバイスの操作履歴を表示するようにしたことを特徴とする請求項３に記載の監視制御装置。
6. 前記第１入力デバイスの操作履歴は、前記第１コンソールの運転員のＩＤ及び操作時刻、操作内容を含むものであることを特徴とする請求項５に記載の監視制御装置。
7. 前記第２計算機に、前記第１入力デバイスの操作入力情報を履歴として保存する操作履歴保存手段を設けたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の監視制御装置。
8. 前記第２計算機に、前記第１入力デバイスの操作を承認する承認実行手段を付加し、前記第２入力デバイスの操作による承認の通知を前記第１計算機に与えないかぎり、前記第１入力デバイスによる前記監視制御対象の制御操作を無効にするようにしたことを特徴とする請求項３〜７のいずれか一項に記載の監視制御装置。
9. 前記承認実行手段は、前記第１入力デバイスの操作を承認するか否かを照会する画面を前記第２ディスプレイ装置に表示し、前記画面上で承認の実行を行うことを可能にしたことを特徴とする請求項８に記載の監視制御装置。
10. 前記操作入力情報は、マウスまたはキーボードからの入力情報であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の監視制御装置。

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