JPH11278678A - リクレーマ運行制御装置および制御方法 - Google Patents
リクレーマ運行制御装置および制御方法Info
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- JPH11278678A JPH11278678A JP7788598A JP7788598A JPH11278678A JP H11278678 A JPH11278678 A JP H11278678A JP 7788598 A JP7788598 A JP 7788598A JP 7788598 A JP7788598 A JP 7788598A JP H11278678 A JPH11278678 A JP H11278678A
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Abstract
三次元座標情報を利用してリクレーマを効率的に運行す
るリクレーマ運行制御装置および制御方法を提供する。 【解決手段】 リクレーマの移動範囲内にある原料山の
存在範囲を表す三次元座標情報に基づいて、俯仰、旋
回、走行のうち2動作以上を同時進行させた際にブーム
が原料山に接触しない経路を設定し、上記設定された経
路に沿って上記2動作以上を同時進行させてリクレーマ
を移動させる。また、必要な旋回角度に応じて、低速レ
ベルおよび高速レベルの全レベルから上限旋回速度を選
出し、旋回の終盤以外は上記上限旋回速度で行い、旋回
の終盤は上記低速レベルで行う。
Description
管理された原料ヤードにおいて原料山からの払い出しを
行うリクレーマの効率的な運行制御方法に関する。
シーバースで輸送船から荷揚げされた粒状の原料を受入
れ、その種類(鉱石、石炭等)および銘柄(出産地等)
が混入しないように別々の原料山として積み付け、操業
スケジュールに応じて高炉等の後工程に払い出す。その
ために、積み付け機(スタッカー)により原料山を積み
付け、また原料山から払い出し機(リクレーマ)により
原料を払い出す作業が間断無く行われている。
鉄所全体としての生産性向上あるいは製造コスト低減た
めに極めて重要である。例えば、輸送船が到着しても原
料の置き場が無ければ船を待たせることになり、待ち時
間に応じたペナルティーを支払わなければならず、製造
コストを押し上げる大きな要因の一つとなる。原料ヤー
ド全体としてのスループットを向上させるためには、ス
タッカーおよびリクレーマの運行効率を高めることが基
本になる。
リクレーマの運行効率を高めることが重要である。典型
例として、長さ50mのブームの動作速度は、俯仰が5
°/分程度、旋回が20°/分程度であり、一つの原料
山の払い出しを終了して、次の払い出し対象である原料
山に移動する毎に、ブームの俯仰・旋回と本体の走行に
かなりの時間を要する。
せずに旋回できるようにブームを最大高さまで俯仰させ
た後に、他のスタッカーやリクレーマにブームを衝突さ
せずに走行できるようにブームを旋回させて軌道と平行
な向きにしてから、次の払い出し対象位置まで走行す
る、という動作手順をとっていた。従来、原料ヤード上
の原料山の管理は、原料山の底面の存在範囲を底面輪郭
線上の代表的な数点で管理する二次元管理であった。そ
のため、原料山の三次元的な存在範囲に関する情報が無
く、上記のように個々の動作を別個に順次行う手順を必
要とした。
のため管理精度を向上させる必要から、従来の二次元管
理に代えて三次元管理を採用する趨勢にある。ここで、
原料ヤードの三次元管理の主たる目的は、一定面積のヤ
ード内に異種銘柄の原料をより高密度に積み付け及び払
い出しすることである。その具体的な内容は、原料山の
存在範囲を三次元座標空間で把握し管理するものであ
る。したがって、その三次元座標情報を利用して従来の
二次元管理では不可能であったリクレーマの運行制御を
実現することができれば、原料ヤードの運用効率向上を
更に進める上で極めて有利である。
された原料ヤードにおいて、その三次元座標情報を利用
してリクレーマを効率的に運行するリクレーマ運行制御
装置および制御方法を提供することを目的とする。
めに、本発明の第1の観点によれば、原料ヤード沿いに
敷設された軌道上を走行するための走行部と、該走行部
を支点として俯仰および旋回して原料山の払い出しを行
うためのブームとを備えたリクレーマの運行を制御する
装置であって、リクレーマの移動範囲内にある原料山の
存在範囲を表す三次元座標情報に基づいて、俯仰、旋
回、走行の3動作のうち2動作以上を同時進行させた際
にブームが原料山に接触しない経路を設定する移動経路
設定手段と、上記設定された経路に沿って上記2動作以
上を同時進行させてリクレーマを移動させる動作制御手
段とを備えたことを特徴とするリクレーマ運行制御装置
が提供される。
いに敷設された軌道上を走行するための走行部と、該走
行部を支点として俯仰および旋回して原料山の払い出し
を行うためのブームとを備えたリクレーマの運行を制御
する方法であって、リクレーマの移動範囲内にある原料
山の存在範囲を表す三次元座標情報に基づいて、俯仰、
旋回、走行の3動作のうち2動作以上を同時進行させた
際にブームが原料山に接触しない経路を設定する移動経
路設定工程と、上記設定された経路に沿って上記2動作
以上を同時進行させてリクレーマを移動させる動作制御
工程とを含むことを特徴とするリクレーマ運行制御方法
も提供される。
ード上の原料山から払い出しを行うための旋回可能なブ
ームを備えたリクレーマの運行を制御する装置であっ
て、所定精度での旋回停止ができる低速レベルと、この
低速レベルを超える1種以上の高速レベルとから成る複
数の旋回速度レベルの情報を保存する記憶部、原料山お
よびブームの三次元座標情報に基づき、現在のブーム位
置と次操作のためのブーム位置とから必要な旋回角度を
計算して設定する旋回角度設定部、所定のテーブルに基
づき、上記設定された旋回角度に応じて、上記の低速レ
ベルおよび高速レベルの全レベルから上限旋回速度を選
出する上限旋回速度選出部、および旋回の終盤以外は上
記選出された上限旋回速度で行い、旋回の終盤は上記低
速レベルで行うようにブームの旋回動作を制御する制御
部、を備えたことを特徴とするリクレーマ運行制御装置
が提供される。
の原料山から払い出しを行うための旋回可能なブームを
備えたリクレーマの運行を制御する方法であって、所定
精度での旋回停止ができる低速レベルと、この低速レベ
ルを超える1種以上の高速レベルとから成る複数の旋回
速度レベルの情報を保存し、原料山およびブームの三次
元座標情報に基づき、現在のブーム位置と次操作のため
のブーム位置とから必要な旋回角度を計算して設定し、
所定のテーブルに基づき、上記設定された旋回角度に応
じて、上記の低速レベルおよび高速レベルの全レベルか
ら上限旋回速度を選定し、旋回の終盤以外は上記選定さ
れた上限旋回速度で行い、旋回の終盤は上記低速レベル
で行うようにブームの旋回動作を制御する、ことを特徴
とするリクレーマ運行制御方法も提供される。
の第1の観点によるリクレーマの動作の典型例を、従来
と対比して説明する。図1および図2において、(1) は
原料ヤード長手方向の座標軸(x軸)と高さ方向の座標
軸(z軸)で規定されるz−x座標面での正面図であ
り、(2) は同じく長手方向の座標軸(x軸)と幅方向の
座標軸(y軸)で規定されるx−y座標面での平面図で
ある。各図中、ブーム先端に○で表示したのは原料掻き
取り装置の回転ホイールであり、外周に沿って並んだ複
数の刃で原料山から原料を掻き取る。
の払い出しを終了し、次の払い出し位置へ移動するまで
の一連のリクレーマ動作である。この場合、従来は、図
1中に1)俯仰、2)旋回、3)走行の各動作を下記の
ように順次個別に行っていた。 1)俯仰動作:ブームは、払い出ししていた山に接触せ
ずに旋回できるように、最終的に払い出しを行った位置
から最大高さまで俯仰する。(図1(1) に示したz−x
平面内での動作) 2)旋回動作:他のスタッカーやリクレーマにブームを
衝突せずに走行できるように、ブームは軌道と平行の位
置にまで旋回する。(図1(2) に示したx−y平面内で
の動作) 3)走行動作:次の払い出し対象位置まで走行する。
(図1(2) に示したx−y平面内での動作) その結果、払い出し完了後に次の払い出し位置に移動す
るまでの総所要時間は、個々の動作1)2)3)の各所
要時間の合計になる。
うち2動作以上を同時進行させることにより、個別動作
の所要時間は従来のままであっても総所要時間を短縮す
ることができる。すなわち図2に示した本発明の例で
は、俯仰、旋回、走行の3動作を同時進行させる。図2
(1) のz−x平面には同時進行する俯仰・走行の投影
を、図2(2)のx−y平面には同時進行する旋回・走行
の投影を示した。
ヤードの三次元管理における原料山の存在範囲について
の三次元座標情報を利用して行うことができる。本発明
に利用する三次元管理方法あるいは三次元座標情報は特
に限定する必要はなく、種々の方法を適用することがで
きる。想定される座標管理方法の例としては、原料ヤー
ド上の空間を多数の小さい立方体で区切り各立方体を単
位として座標管理しても良いし、y軸を多数のz−x平
面で区切り、各z−x平面における山の輪郭をy軸方向
に積層した形で座標管理しても良いし、また本出願人が
特願平10−075598号にて提案しているようにy
−z平面を多数のメッシュに区切り、個々のメッシュの
代表点を通ってx軸に沿った直線が山の外形と交差する
2点のx座標(From X1 To X2)で山の存在範囲を三次元
的に管理する方法を適用してもよい。
管理されている原料ヤードにおいて、原料山の三次元座
標情報に基づき例えば下記の手順1〜4にて、俯仰、旋
回、走行の3動作のうち2動作以上を同時進行させた際
にブームが原料山に接触しない経路を設定し、設定され
た経路に沿って上記2動作以上を同時進行させてリクレ
ーマを移動させる。
の手順〕 1.現在の状態から俯仰・走行せずに、軌道と平行な位
置まで旋回した場合のブーム移動経路と山との接触の有
無を判断し、ブーム全長のどこも接触が無ければ旋回
し、その後走行する。 2.上記で接触有りとの判断であれば、上記の経路で最
初に山と接触するブーム上の点の座標を求め、その点の
x座標、y座標と、z座標=(山高さ)+(掻き取りホ
イール半径)とで表される点を目標として、走行せずに
旋回・俯仰を行う。
る。 4.上記1〜3を繰り返して、ブームが軌道と平行な位
置にまで移動できたら旋回・俯仰を停止し、次の払い出
し位置へ走行する。三次元座標管理を上記本出願人提案
の方法で行う場合、上記の経路設定は図3に示した運行
経路設定ロジックにより行われる。同図中で「FromToの
線分」とは、上記「From X1 To X2 」のX1, X2で両端を
表示した線分の意である。
う装置は、図4に示した構成により実現できる。同図に
おいて、「運行経路設定装置」が原料山の三次元座標管
理およびリクレーマの最適運行(俯仰、旋回、走行)経
路設定を行い、これに基づいて「リクレーマ制御装置」
が「リクレーマ」の実際の動作(俯仰、旋回、走行、掻
き取りホイール作動)を制御し、これら全体のフローを
「統括制御計算機」が制御する。
レーマ運行制御装置および制御方法によれば、原料山の
三次元座標情報を利用して、俯仰、旋回、走行の3動作
中少なくとも2動作を同時進行させるので、個々の動作
を別個に順次行っていた従来の運行方法に比べてリクレ
ーマ動作の総所要時間を短縮することができ、原料ヤー
ド全体の運用効率を向上することができる。
第2の観点によるリクレーマ運行の典型例を説明する。
本発明第2の観点においては、旋回の終盤以外はできる
だけ高速旋回させることにより旋回時間を短縮し且つ旋
回の終盤は低速旋回させることにより所定の停止精度を
確保し、それによりリクレーマの運行効率を向上させ
る。
近い順に目標位置A、B、Cのいずれかまで旋回する場
合に、図6のように旋回距離に応じて高速旋回と低速旋
回の組合せパターンを選定する。すなわち、初期位置か
らかなり近い目標位置Aまで旋回する場合には、上限旋
回速度は前記の低速レベルと同じにする。ブームの加速
・減速には時間を要するので、目標位置までの旋回距離
が短い場合に、旋回速度を大きくし過ぎると目標位置を
行き過ぎてしまう。したがって、この場合は旋回終盤以
外も終盤も同じく低速レベルで旋回させることが適当で
ある。すなわち、旋回の全区間を「終盤以外」と「終
盤」とに区分したが、目標位置Aまでの旋回の場合、終
盤以外の区間は実質上ゼロで、旋回全区間が旋回速度の
上では終盤に属するとも言える。もちろん、各区間の前
後には必要な加速および減速の区間が伴う。
して、ブーム長50mのリクレーマを一例にとると、旋
回角度6°未満の場合が相当し、図6のように加速・減
速期間を除いた巡行中の旋回速度として終始6°/分
(一定)とすることが適当である。次に、図5の初期位
置からある程度離れた目標位置Bまで旋回する場合に
は、図6のように旋回の終盤以外の区間P1は旋回速度
20°/分で旋回し、旋回終盤の区間Qは旋回速度6°
/分で旋回する。もちろん、各区間の前後には必要な加
速および減速の区間が伴う。
ムについては、旋回角度6°以上、45°未満の場合が
相当する。また、図5のように更に遠い目標位置Cまで
旋回する場合には、図6のように旋回の終盤以外の区間
P2は旋回速度30°/分で旋回し、旋回終盤の区間Q
は旋回速度6°/分で旋回する。もちろん各区間の前後
には必要な加速および減速の区間が伴う。
大きい場合、全旋回区間のうち停止精度を確保するのに
必要な終盤を除く区間をできるだけ高速で旋回すること
で旋回時間を短縮し、且つ終盤は低速レベルで旋回する
ことで停止レベルを確保する。かなり遠い目標位置Cの
目安として、上記と同じブームについては、旋回角度4
5°以上の場合が相当する。
から更に具体的に説明する。現在実際に稼働している3
基のリクレーマについて、従来のブーム動作時間を実測
した平均値は下記のとおりであった。 旋回動作:20.2°/分 俯仰動作:5.1m/分 本発明第1の観点により、図7に示した態様でリクレー
マの運行を行った。すなわち、平面図に示したように、
初期位置Rから旋回角度αまでは旋回と俯仰を同時進行
させ、引き続き旋回角度θまでは旋回のみを行って目標
位置に到達する。旋回・俯仰同時進行区間は俯仰時間で
角度αだけ旋回し、旋回のみを行う角度範囲はθ−αと
なる。
う。
想定したときに山の斜面に当たる位置を求める。斜面上
で高さが3mになる位置の山裾からの幅方向の距離L2
は、 L2=3/tan 37°=4m と算出されるから、初期位置からの幅方向距離Lは、 L=L1+L2=2+4=6m となる。
裕高度差5mを考慮すると、 H=3+5=8m である。山の高さは17mであり、高さ8mではまだ山
を越せないから、更にもう一度水平移動した状態を想定
する。上で求めた第1目標点は、(L,H)=(6,
8)である。
山の斜面に当たる位置は、斜面上の高さが第1目標点P
1の高さH=8mに等しいから、山裾からの幅方向距離
L2は、 L2=8/tan 37°=11m と算出されるから、初期位置からの幅方向距離Lは、 L=L1+L2=2+11=13m となる。
裕高度差5mを考慮すると、 H=8+5=13m である。山の高さは17mであり、高さ13mではまだ
山を越せないから、更にもう一度水平移動した状態を想
定する。上で求めた第2目標点は、(L,H)=(1
3,13)である。
山の斜面に当たる位置は、斜面上の高さが第2目標点P
2の高さH=13mに等しいから、山裾からの幅方向距
離L2は、 L2=13/tan 37°=17m と算出されるから、初期位置からの幅方向距離Lは、 L=L1+L2=2+17=19m となる。
裕高度差5mと考慮すると、 H=13+5=18m である。山の高さ17mはクリアしているが、高度差は
1m(=18−17)であり、余裕高度差5mが確保で
きない。そこで、更にもう一度水平移動した状態を想定
する。
(19,18)である。 (4)第4目標点P4の設定 第3目標点P3から更に水平に移動したと想定したとき
に山の斜面(この場合山の斜面の延長線)に当たる位置
は、斜面上の高さが第3目標点P3の高さH=18mに
等しいから、山裾からの幅方向距離L2は、 L2=18/tan 37°=24m と算出される。
7mより1m高い18mである。そのため、山頂を越え
るときの第4目標点P4の高さHとして、この位置の高
さ18mに余裕高度差5mをそのまま加算すると23m
(=18+5)となり、実際に必要な高さである22m
(=山頂高さ17m+余裕高度差5m)にたいして過剰
になり、俯仰距離が不必要に大きくなって好ましくな
い。したがって、高さの過剰分1mを差引いて丁度山の
高さに等しい17mとなる位置まで戻った点を第4目標
点として設定する。図8に示したように下記の演算を行
う。
H)=(25,22)である。このようにして、逐次求
めた目標点P1〜P4を通るように俯仰・旋回を同時進
行させてブーム動作を行う。ここで俯仰・旋回同時進行
期間の旋回角度αを求める。前記のとおりリクレーマの
ブーム長R=50m、初期位置でのブーム先端と走行軌
道との幅方向距離L0=10mであり、上記で求めた俯
仰・旋回同時進行による最終的な幅方向の移動距離L=
25mであるから、近似的に下記の関係が成り立つ。
す角をγ°とすると、 sin γ=L0/R=10/50=0.2 sin(γ+α) =(L0+L)/R=(10+25)/5
0=0.7 であるから、 γ=11.5° γ+α=44.4° ∴α=44.4°−11.5°=32.9° と求まる。
角度α=32.9°である。この結果と、山越えに必要
な高さ22mとから、移動目標角度θ=70°全体の所
要時間を計算すると、俯仰・旋回同時進行区間(角度
α)については俯仰時間で代表できるから、 俯仰時間=(22m−3m)/5.1m/分=3.73
分 その後の旋回のみの区間(角度θ−α)については、 旋回時間=(70°−32.9°)/20.2°/分=
1.84分 総所要時間は、 3.73分+1.84分=5.57分(本発明による所
要時間) なお、角度α=32.9°を上記の俯仰時間内で旋回可
能か否か確認すると、実績平均旋回速度20.2°/分
で上記俯仰時間3.73分間旋回した場合の旋回角度
は、 20.2°/分×3.73分=75.3° となり、実績平均旋回速度よりかなり遅い旋回速度で角
度α=32.9°を旋回できる。すなわち、上記俯仰時
間内で角度αを十分に旋回可能である。
った後に旋回のみを行う場合の所要時間を計算すると、 俯仰時間=(22m−3m)/5.1m/分=3.73
分 旋回時間=70°/20.2°/分=3.46分 総所要時間は、 3.73分+3.46分=7.19分(従来法による所
要時間) したがって、本発明によって移動時間が23%短縮され
た。
明においては、移動経路の設定に際し、一気に山頂高さ
+余裕高度差の点に向かって移動させずに、本実施例で
説明したように逐次求めた目標点を通って移動させる方
法を採った。これは、実際の山形状が図8のように単純
な直線状の勾配を持っている訳ではなく、斜面に不規則
な凹凸があり、それとの衝突を回避するには一気に移動
させず逐次目標点を辿って移動することが必要だからで
ある。
俯仰・旋回の同時進行を丁度山頂直上の第4目標点P4
まで行い、その後を旋回のみ行った。直ちに理解される
ように、俯仰・旋回の同時進行期間が長いほど時間短縮
効果は大きくなる。一方、ブーム先端の高さが山頂高さ
+余裕高度差に到達するまでは山頂を越えさせることは
できない。これらが前提となるので、山頂を越えるため
の最終目標点(本実施例ではP4)の幅方向座標は、山
頂を通り過ぎない範囲で、できるだけ山頂に近ずけるこ
とが望ましい。本実施例においては最終目標点P4が丁
度山頂の直上になっており、この観点から最も望ましい
態様となっている。
三次元管理された原料ヤードにおいて、その三次元座標
情報を利用してリクレーマを効率的に運行するリクレー
マ運行制御装置および制御方法が提供される。
正面図および(2) 平面図である。
運行手順を示す(1) 正面図および(2) 平面図である。
の運行経路設定を行う運行経路設定ロジックを示す図で
ある。
の経路設定および移動制御を行う装置の構成例を示すブ
ロック図である。
レーマのブームを旋回させる種々の目標位置を示す平面
図である。
のブーム旋回目標位置に応じて種々に変えた旋回速度パ
ターンを示すグラフである。
の複数動作を同時進行させる一例を示す平面図および正
面図である。
標点を示す模式図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 原料ヤード沿いに敷設された軌道上を走
行するための走行部と、該走行部を支点として俯仰およ
び旋回して原料山の払い出しを行うためのブームとを備
えたリクレーマの運行を制御する装置であって、 リクレーマの移動範囲内にある原料山の存在範囲を表す
三次元座標情報に基づいて、俯仰、旋回、走行の3動作
のうち2動作以上を同時進行させた際にブームが原料山
に接触しない経路を設定する移動経路設定手段と、 上記設定された経路に沿って上記2動作以上を同時進行
させてリクレーマを移動させる動作制御手段とを備えた
ことを特徴とするリクレーマ運行制御装置。 - 【請求項2】 原料ヤード沿いに敷設された軌道上を走
行するための走行部と、該走行部を支点として俯仰およ
び旋回して原料山の払い出しを行うためのブームとを備
えたリクレーマの運行を制御する方法であって、 リクレーマの移動範囲内にある原料山の存在範囲を表す
三次元座標情報に基づいて、俯仰、旋回、走行の3動作
のうち2動作以上を同時進行させた際にブームが原料山
に接触しない経路を設定する移動経路設定工程と、 上記設定された経路に沿って上記2動作以上を同時進行
させてリクレーマを移動させる動作制御工程とを含むこ
とを特徴とするリクレーマ運行制御方法。 - 【請求項3】 原料ヤード上の原料山から払い出しを行
うための旋回可能なブームを備えたリクレーマの運行を
制御する装置であって、 所定精度での旋回停止ができる低速レベルと、この低速
レベルを超える1種以上の高速レベルとから成る複数の
旋回速度レベルの情報を保存する記憶部、 原料山およびブームの三次元座標情報に基づき、現在の
ブーム位置と次操作のためのブーム位置とから必要な旋
回角度を計算して設定する旋回角度設定部、 所定のテーブルに基づき、上記設定された旋回角度に応
じて、上記の低速レベルおよび高速レベルの全レベルか
ら上限旋回速度を選出する上限旋回速度選出部、および
旋回の終盤以外は上記選出された上限旋回速度で行い、
旋回の終盤は上記低速レベルで行うようにブームの旋回
動作を制御する制御部、を備えたことを特徴とするリク
レーマ運行制御装置。 - 【請求項4】 原料ヤード上の原料山から払い出しを行
うための旋回可能なブームを備えたリクレーマの運行を
制御する方法であって、 所定精度での旋回停止ができる低速レベルと、この低速
レベルを超える1種以上の高速レベルとから成る複数の
旋回速度レベルの情報を保存し、 原料山およびブームの三次元座標情報に基づき、現在の
ブーム位置と次操作のためのブーム位置とから必要な旋
回角度を計算して設定し、 所定のテーブルに基づき、上記設定された旋回角度に応
じて、上記の低速レベルおよび高速レベルの全レベルか
ら上限旋回速度を選出し、 旋回の終盤以外は上記選出された上限旋回速度で行い、
旋回の終盤は上記低速レベルで行うようにブームの旋回
動作を制御する、ことを特徴とするリクレーマ運行制御
方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP07788598A JP3911085B2 (ja) | 1998-03-25 | 1998-03-25 | リクレーマ運行制御装置および制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP07788598A JP3911085B2 (ja) | 1998-03-25 | 1998-03-25 | リクレーマ運行制御装置および制御方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH11278678A true JPH11278678A (ja) | 1999-10-12 |
JP3911085B2 JP3911085B2 (ja) | 2007-05-09 |
Family
ID=13646536
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP07788598A Expired - Lifetime JP3911085B2 (ja) | 1998-03-25 | 1998-03-25 | リクレーマ運行制御装置および制御方法 |
Country Status (1)
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