TWI810860B - 具有用於伺服器電源架的前後加載控制電路的電氣裝置與電互連系統 - Google Patents

Abstract

揭示用於伺服器電源架的電互連系統。可包括多個連接器及印刷電路板或其他佈線的電互連系統可允許控制電路，諸如機架管理控制器(SMC)透過伺服器電源架的前部或後部可存取。控制電路可經由在前部或後部位置中的電互連系統通訊耦合至伺服器電源架的背板，而無需重新組態或重新設計伺服器電源架組態。此外，控制電路可為自前加載位置及後加載位置兩者可熱抽換的。更進一步地，當用於前加載位置中時，電互連系統或控制電路均不會佔用伺服器電源架的意欲用於電力供應的插槽，亦不會減少機架可包括的電力供應數目。

Description

具有用於伺服器電源架的前後加載控制電路的電氣裝置與電 互連系統

本發明的態樣係關於機架系統，且更特定言之，係關於用於伺服器電源架的前後加載控制電路。

資料中心及資料伺服器利用機架系統，機架系統容納諸如電源模組的電子模組(例如，電力供應單元(「power supply unit，PSU」))，以對機架系統內的資料儲存器及資料控制器供電。電源架系統已實施為容納PSU陣列；然而，隨著電子模組內電路(多個)及部件的密度增加，各個電源架內的空間係有限的。各個電源架中可用的有限空間使得具有前可存取控制電路，諸如機架管理控制器(「shelf management controller，SMC」)非常成問題，因為先前的設計要求電源架系統利用PSU插槽；因此，由於容納前可存取控制電路所需的空間，故前可存取控制電路托架系統的電力供應將減少一個。此外，該等類型的前加載系統不允許前加載SMC係可熱插拔的。本文描述的實施例提供該等問題的解決方案。

在某些實施例中，電子裝置可包括具有佈線、或跡線的電路，以提供電源架的背板與電源管理控制器之間的連接。電路可包括被配置為耦合至背板的第一連接器；被配置為具有第一介面的第二連接器，將電源管理控制器實體耦合至電路，使得佈線或跡線提供第一連接器與第二連接器之間的連接，以允許電源管理控制器與背板通訊；被配置為具有第二介面的第三連接器，將電源管理控制器實體耦合至電路，使得佈線或跡線提供第一連接器與第三連接器之間的連接，以允許電源管理控制器與背板通訊；及當電路安裝於電源架中時，第二連接器在電源架的後部處可存取，且第三連接器在電源架的前部處可存取。

在某些實施例中，電互連系統可包括：佈線以提供伺服器電源架的背板與控制電路之間的連接；被配置為耦合至背板第一連接器；包括第一介面的第二連接器，被配置為通訊地耦合至控制電路，其中佈線提供第一連接器與第二連接器之間的電連接；包括第二介面的第三連接器，被配置為通訊地耦合至控制電路，其中佈線提供第一連接器與第三連接器之間的電連接；及當電互連系統安裝於伺服器電源架中時，第二連接器在伺服器電源架的後部處可存取，且第三連接器在電源架的前部處可存取。

在某些實施例中，裝置可包括第一印刷電路板(printed circuit board，PCB)，其具有：第一跡線，以提供伺服器電源架背板與控制電路之間的連接；第二跡 線，以提供伺服器電源架的背板與控制電路之間的連接；第一連接器，被配置為耦合至背板；第二連接器，被配置為將控制電路通訊地耦合至第二連接器，使得第一跡線提供第一連接器與第二連接器之間的電連接；第三連接器，被配置為將控制電路通訊地耦合至第三連接器，使得第二跡線提供第一連接器與第三連接器之間的電連接；及被配置為安裝於伺服器電源架中的第一PCB，使得第二連接器在伺服器電源架最靠近背板的近端處可存取，且第三連接器在伺服器電源架的遠端處可存取。

100:電源架系統

102:頂部部分

104:第一側壁

106:底部部分

108:分隔器

109:後壁或蓋

110:PSU

112:第二側壁

120:介面

122:背板

123:背板

150:控制電路

152:中間平面電路/中間平面板

153:第一連接器介面

154:管理電路/第一管理電路/控制電路/第一控制電路/後加載電路/後加載控制電路

155:第二連接器介面

156:互連電路/互連板

157:158的介面

158:管理電路/第二管理電路/控制電路/第二控制電路/前加載電路/前加載控制電路

160:介面/外部介面/通訊埠

161:介面/外部介面/通訊埠

802:殼體

804:手柄

806:閂鎖

808:介面

860:通訊埠

第1圖係根據本發明的某些實施例的具有前後加載電路的電源架系統的等距圖；第2圖係根據本發明的某些實施例的帶有前後加載電路的電源架系統的等距圖，其中頂蓋及側壁已經移除；第3圖係根據本發明的某些實施例的電源架系統的前後加載電路的等距圖；第4圖係根據本發明的某些實施例的電源架系統的前後加載電路的等距圖；第5圖係根據本發明的某些實施例的電源架系統的前後加載電路的側視圖；第6A圖係根據本發明的某些實施例的具有前後加載電路的電源架系統的前視圖；第6B圖係根據本發明的某些實施例的具有前後加載電路的電源架系統的後視圖； 第7圖係根據本發明的某些實施例的具有前後加載電路的電源架系統的等距圖，其中後加載控制電路及前加載控制電路兩者均圖示於插入/提取位置中；及第8圖係根據本發明的某些實施例的與本文所述的電源架系統相容的機架管理控制器(「shelf management controller，SMC」)的等距圖。

在以下對某些實施例的詳細描述中，參考形成本發明的一部分的隨附圖式，其中藉由實例實施例的說明來圖示。亦應理解，可組合、交換、或移除本文中的實施例及實例的特徵，可使用或建立其他實施例，並可在不脫離本發明的範疇的情況下進行結構改變。

隨著伺服器機架(諸如PSU)的電子組件的密度不斷增加，伺服器機櫃或機架內的每一毫米空間都很重要。這會導致帶有前加載控制電路(諸如SMC)的伺服器電源架系統的實施出現問題。通常，佔用一PSU插槽用於提供前加載控制電路，且因此，電源架系統失去電力供應容量的一部分，以容納前加載控制器。此外，由於先前的前加載控制器佔用PSU插槽，故前加載控制器不可熱插拔。

本發明提供這一問題的解決方案，包括前後加載電路，允許控制電路加載於後可存取位置及前可存取位置，而不佔用PSU插槽空間。這亦允許具有前可存取控制電路的電源架系統係可熱插拔的。此外，該等解決方案允 許電源架具有最小的重新組態工程以在後可存取控制電路與前可存取控制電路之間切換。

第1圖係根據本發明的某些實施例的具有前後加載電路(通常指定為100)的電源架系統的等距圖。電源架系統100可係設計成可插入伺服器機架中以為一或多個資料伺服器提供電源的電子裝置。電源架系統100可包括具有頂部部分102、第一側壁104、與第一側壁相對的第二側壁(第1圖中未圖示，在第5圖中圖示為側壁112)、底部部分106、及一或多個分隔器108的殼體或外殼。一或多個分隔器可建立PSU插槽，以將PSU插入電源架系統100的前部中。分隔器、或隔板可基本平行於第一側壁104及第二側壁112，隔板設置於頂部部分102與底部部分106之間，以形成至少兩個插槽，允許將第一電源模組插入隔板108的第一側上的第一插槽中，並允許將第二電源模組插入隔板108的第二側上的第二插槽中。

電源架系統的後部可在系統的與PSU的插槽開口相對的末端處。介面120可提供實體連接及電連接至伺服器機架，其可用於提供直流(direct current，DC)電壓輸出至連接的機架系統。

電源架系統100亦可包括靠近電源架系統100的前部或後部安裝的控制電路150，諸如機架管理控制器(「shelf management controller，SMC」)。控制電路150可管理電源架系統100的操作及功能。第2圖圖示 後部及前部位置兩者中的管理控制電路。管理控制電路亦可稱為電源管理控制器。

第2圖係根據本發明的某些實施例的帶有前後加載電路150的電源架系統100的等距圖，其中頂蓋102及側壁104已經移除。電源架系統可包括背板122。在一些實施例中，可有一個以上背板，諸如具有背板122及背板123的雙背板系統。背板122可諸如藉由插座(多個)或電纜(多個)通訊地連接至電路150。電路150不佔用可插入PSU的電源架插槽；因此，電源架系統100不會損失PSU以具有前可存取SMC。

背板122可位於電源架內靠近背部部分，以便在插入電源架的插槽中時，PSU的後部可實體連接至背板，背板沿插槽後方的背部部分延伸，且電路150可定位於電源架內背板與第二側壁112之間。

電路150可包括中間平面電路152，中間平面電路152可包括與背板122的連接及第一連接器介面153，以耦合至第一管理電路154，諸如SMC或電源管理控制器。中間平面電路152亦可包括第二連接器介面155，以耦合至第二管理電路158，諸如SMC或電源管理控制器。在一些實施例中，互連電路156可包括於連接器介面155與第二管理電路158之間。互連電路156可包括第一連接器以耦合至第二連接器介面155，以及第二連接器以連接至第二管理電路158的介面157。在一些實施例中，中間平面電路152與互連電路156係分離的PCB。

在一些實施例中，同一時間可僅安裝管理電路154及管理電路158中之一者。在其他實施例中，可同時安裝管理電路154及管理電路158兩者，但在同一時間其中僅一者可啟動以控制機架系統100的管理。在一些實施例中，第一管理電路154與第二管理電路158可互換，或利用相同的確切電路及連接器。在其他實施例中，第一管理電路154及第二管理電路158中之各者可係唯一的，諸如藉由具有唯一的連接器或唯一的控制電路系統，且不可互換。此外，管理電路154及158可在第二連接器及第三連接器處係可熱插拔的。

作為實例，中間平面電路152可包括具有佈線、或跡線的電路，以在電源架的背板與電源管理控制器之間提供連接，電路可包括：被配置為耦合至背板的第一連接器；被配置為具有第一介面的第二連接器，將電源管理控制器實體耦合至電路，使得佈線或跡線在第一連接器與第二連接器之間提供連接，以允許電源管理控制器與背板通訊；被配置為具有第二介面的第三連接器，將電源管理控制器實體耦合至電路，使得佈線或跡線在第一連接器與第三連接器之間提供連接，以允許電源管理控制器與背板通訊；及當電路安裝於電源架中時，第二連接器在電源架的後部處可存取，且第三連接器在電源架的前部處可存取。此外，電路可包括印刷電路板(printed circuit board，PCB)，第一連接器、第二連接器、及第三連接器附接至該印刷電路板。PCB可具有多組跡線，以支援與連接器中之 各者的通訊及連接。更進一步地，當PCB安裝於電源架中時，在電源管理控制器連接至第二連接器時，電源管理控制器透過電源架的後部可存取。然而，又更進一步地，當電源管理控制器連接至第三連接器時，電源管理控制器透過電源架的前部可存取。

在進一步實例中，中間平面電路152可連接至互連電路156，包括互連電路近端處的第四連接器及互連電路遠端處的第五連接器，第四連接器被配置為透過第三連接器連接至PCB，而第五連接器被配置為連接至電源管理控制器，其中當互連電路安裝於電源架中時，近端位於電源架的後部附近，而遠端位於電源架的前部附近。

第3圖及第4圖圖示根據本發明的某些實施例的中間平面板152、互連板156、第一控制電路154、及第二控制電路158的進一步等距圖及各種其他細節。

第5圖圖示根據本發明的某些實施例的電源架系統100的前後加載電路的側視圖。前後加載電路可包括中間平面電路152，中間平面電路152包括上述介面，以允許沿側壁112安裝管理控制電路，或朝向電源架的前部(諸如控制電路158)，或朝向電源架的後部(諸如控制電路154)，或兩者兼而有之。互連電路156可係允許在中間平面152與前控制電路158之間連接的分離零件。電路中之任意者均可安裝至側壁112。

控制電路154及控制電路158可各個包括一或多個外部介面160及161，該等介面可由電源架殼體之外的使 用者或系統存取。介面160及161可係乙太網埠、串列埠、並列埠、其他通訊埠、或其任何組合。舉例而言，介面160及161可包括控制器區域網路(CAN匯流排)標準化通訊埠，其被配置為允許與系統管理控制器通訊。此外，控制電路154及158可包括一或多個發光二極體(light emitting diode，LED)指示器。

第6A圖圖示根據本發明的某些實施例的具有前後加載電路的電源架系統100的前視圖。第6A圖亦圖示插入由隔板108界定的插槽中的多個PSU 110。雖然圖示12個PSU，但電源架系統可設計及組態有任意數目的PSU。

如圖所示，電源架系統100可包括位於PSU的一側上電力供應與側壁之間的前加載控制電路158。在其他實施例中，電源架100可設計成相鄰於另一側壁容納控制電路158，而非如圖所示，或在電力供應之間。

在一些實施例中，諸如在美國專利申請序列號17/108085中討論的，隔板108的寬度可設計成允許電源架100內的更多空間。舉例而言，在具有受限寬度的電源架系統中，諸如由其中可安裝電源架100的機架系統判定的寬度，相對狹窄的隔板可提供空間，以允許控制電路158安裝於PSU與電源架100的側壁之間，或兩個PSU之間。因此，在一些實施例中，當電源架系統寬度受限(諸如由機架系統判定)時，可利用狹窄的隔板寬度來允許實施前加載控制電路161。舉例而言，在十九(19)吋機架系統中，電源架系統可具有前加載控制電路158及六(6)個電力供 應單元，在電源架系統的側壁至側壁寬度上排成一列。在進一步的實施例中，在具有這樣的前加載控制電路的十九吋形狀因數的電源架系統中，可有兩列或更多列的六電力供應單元。

第6B圖圖示根據本發明的某些實施例的具有前後加載電路的電源架系統100的後視圖。如圖所示，電源架系統100可包括相鄰於電源架100的側壁的後加載控制電路154。在其他實施例中，控制電路154可相鄰於另一側壁定位，或在不相鄰於任一側壁的另一位置。在該等組態中，後加載電路154可具有一或多個可經由後壁或蓋109存取的通訊埠160。

站點或機架管理控制器(未圖示)可連接至通訊埠160或161，以經由通訊埠提供機架或設施層級監控。

第7圖圖示具有前後加載電路的電源架系統100的等距圖，其中根據本發明的某些實施例，後加載控制電路154及前加載控制電路158均圖示在插入或提取位置。電源架系統100可包括電源架前部中的插槽或開口，以允許前加載控制電路158插入電源架中及自電源架移除，諸如藉由啟動閂鎖機構。電源架系統100亦可包括電源架後部中的插槽或開口，以允許後加載控制電路154插入電源架中及自電源架移除，諸如藉由啟動閂鎖機構。當控制電路插入電源架系統100中時，其可經由中間平面電路152通訊地耦合至背板。

後加載控制電路154及前加載控制電路158中之各者均可係與電源架系統100分離的組件。舉例而言，控制電路各個可具有其自身之印刷電路板(printed circuit board，PCB)、殼體、介面連接器、電子設備、埠、或其他硬體或軟體。

在一些實施例中，後加載電路154及前加載電路158均可熱插至電源架系統100中。當一個電路能夠連接至另一電路而無需斷電(亦即，關閉另一電路的電源)時，其可熱插拔。這亦可稱為熱抽換。在進一步的實施例中，後加載電路154及前加載電路158均可同時安裝於電源架系統100內。舉例而言，開關(諸如邏輯電路、實體開關、軟體、或其組合)可判定兩個控制電路中的哪一個在特定時間或特定組態期間處於活動狀態。

本文所述的電路可藉由PCB、離散電子設備、可程式控制器、銷連接器、導線連接器、其他電子或電路組件、或其任何組合來實施。

第8圖圖示機架管理控制器(「shelf management controller，SMC」)的等距圖，其可稱為電源管理控制器，與本文所述的電源架系統相容。SMC可包括殼體802、手柄804、閂鎖806、介面808、及一或多個通訊埠860。介面可係被配置為連接至中間平面電路或互連電路(諸如中間平面電路152或互連156)的實體介面，其中實體介面提供經由中間平面電路至背板的通訊連接。通訊埠(多個)860可供外部系統(諸如機架管理控 制器或設施管理控制器)存取。鎖閂可啟動以移除或插入SMC，諸如當SMC可熱插入電源架中或自電源架移除時。

本文所述實施例的圖示意欲提供對各種實施例的結構的一般理解。圖示不意欲用作利用本文所述結構或方法的器件及系統的所有元件及特徵的完整描述。許多其他實施例對於熟習此項技術者在閱讀本發明時可係顯而易見的。其他實施例可利用並自本發明中衍生，使得可在不脫離本發明範疇的情況下進行結構及邏輯替換及更改。此外，儘管本文已說明及描述特定實施例，但應理解，設計用於達成相同或類似目的的任何後續配置可替代所示的特定實施例。

本發明意欲涵蓋各種實施例的任何及所有後續調整或變化。可對上述實施例進行組合，且熟習此項技術者在閱讀本說明書後將發現本文中未具體描述的其他實施例係顯而易見的。此外，圖示僅係代表性的，可能未按比例繪製。圖示中的某些比例可能經誇大，而其他比例可能經縮小。因此，本發明及圖式應視為說明性的而非限制性的。

100:電源架系統

102:頂部部分

104:第一側壁

106:底部部分

108:分隔器

120:介面

150:控制電路

Claims (18)

1. 一種電氣裝置，包括：一電路，其具有佈線、或跡線，以在一電源架的一背板與一電源管理控制器之間提供一連接，該電路包括：一第一連接器，被配置為耦合至該背板；一第二連接器，被配置為具有一第一介面，將該電源管理控制器實體耦合至該電路，使得該佈線或該些跡線在該第一連接器與該第二連接器之間提供一連接，以允許該電源管理控制器與該背板通訊；一第三連接器，被配置為具有一第二介面，將該電源管理控制器實體耦合至該電路，使得該佈線或該些跡線在該第一連接器與該第三連接器之間提供一連接，以允許該電源管理控制器與該背板通訊；及當該電路安裝於該電源架中時，該第二連接器在該電源架的一後部處可存取，而該第三連接器在該電源架的一前部處可存取；其中該電源架被配置以容納多個電源模組，該電源架包括一第一側壁、一第二側壁、一頂部部分、一底部部分、一背部部分、及基本平行於該第一側壁及該第二側壁的一隔板，該隔板設置於該頂部部分與該底部部分之間，以形成至少兩個插槽，該些插槽允許將一第一電源模組插入該隔板的一第一側上的一第一插槽中，並允許將一第二電源模組插入該隔板的一第二側上的一第二插槽中。
2. 如請求項1所述之電氣裝置，其中該電路包括一印刷電路板(PCB)，該第一連接器、該第二連接器、及該第三連接器附接至該PCB。
3. 如請求項2所述之電氣裝置，其中當該PCB安裝於一電源架中時，在該電源管理控制器連接至該第二連接器時該電源管理控制器透過該電源架的該後部可存取。
4. 如請求項3所述的電氣裝置，其中在該電源管理控制器連接至該第三連接器時，該電源管理控制器透過該電源架的該前部可存取。
5. 如請求項2至4中任一者所述的電氣裝置，進一步包含一互連電路，該互連電路包括在該互連電路的一近端處的一第四連接器及在該互連電路的一遠端處的一第五連接器，該第四連接器被配置為透過該第三連接器連接至該PCB，而該第五連接器被配置為連接至該電源管理控制器，其中當該互連電路安裝於該電源架中時，該近端位於該電源架的該後部附近，而該遠端位於該電源架的該前部附近。
6. 如請求項1所述的電氣裝置，其中該背板在該電源架內位於該背部部分附近，使得一電源模組的一後部可在插入一插槽中時實體連接至該背板，該背板沿該背部部分的一長度延伸，且該電路定位於該電源架內該背板與該第一側壁之間。
7. 如請求項1、6中任一項所述的電氣裝置， 其中該電路不佔用該電源架的一插槽。
8. 如請求項1所述的電氣裝置，其中該電源管理控制器在該第二連接器及該第三連接器兩者處可熱插拔。
9. 一種電互連系統，包含：佈線，用於在一伺服器電源架的一背板與一控制電路之間提供一連接；一第一連接器，被配置為耦合至該背板；一第二連接器，包括被配置為通訊地耦合至該控制電路的一第一介面，其中該佈線在該第一連接器與該第二連接器之間提供一電連接；一第三連接器，包括被配置為通訊地耦合至該控制電路的一第二介面，其中該佈線在該第一連接器與該第三連接器之間提供一電連接；及當該電互連系統安裝於一伺服器電源架中時，該第二連接器在該伺服器電源架的一後部處可存取，而該第三連接器在該伺服器電源架的一前部處可存取；其中該伺服器電源架被配置以容納多個電源模組，該伺服器電源架包括一第一側壁、一第二側壁、一頂部部分、一底部部分、一背部部分、及基本平行於該第一側壁及該第二側壁的一隔板，該隔板設置於該頂部部分與該底部部分之間，以形成至少兩個插槽，該些插槽允許將一第一電源模組插入該隔板的一第一側上的一第一插槽中，並允許將一第二電源模組插入該隔板的一第二側 上的一第二插槽中。
10. 如請求項述9所述的電互連系統，其中該控制電路在該第二連接器及該第三連接器兩者處可熱插拔。
11. 如請求項9至10中任一項所述的電互連系統，其中該控制電路同一時間僅在該第二連接器及該第三連接器中的一者處可操作。
12. 如請求項9所述的電互連系統，進一步包含：一第一印刷電路板(PCB)，具有附接至其的該佈線、該第一連接器、該第二連接器、及該第三連接器；及當該PCB安裝於一伺服器電源架中時，在該控制電路連接至該第二連接器時該控制電路透過該伺服器電源架的該後部可存取，而在該控制電路連接至該第三連接器時該控制電路透過該伺服器電源架的該前部可存取。
13. 如請求項9、12中任一項所述的電互連系統，進一步包含一第二PCB，該第二PCB包括在該第二PCB的一近端處的一第四連接器及在該第二PCB的一遠端處的一第五連接器，該第四連接器被配置為透過該第三連接器連接至該第一PCB，而該第五連接器被配置為通訊地連接至該控制電路，其中當該第二PCB安裝於該電源架中時，該近端位於該電源架的該後部附近，而該遠端位於該電源架的該前部附近。
14. 一種電氣裝置，其包含： 一第一印刷電路板(PCB)，包括：第一跡線，用於在一伺服器電源架的一背板與一控制電路之間提供一連接；第二跡線，用於在一伺服器電源架的該背板與該控制電路之間提供一連接一第一連接器，被配置為耦合至該背板；一第二連接器，被配置為將該控制電路通訊地耦合至該第二連接器，使得該些第一跡線在該第一連接器與該第二連接器之間提供一電連接；一第三連接器，被配置為將該控制電路通訊地耦合至該第三連接器，使得該些第二跡線在該第一連接器與該第三連接器之間提供一電連接；及該第一PCB被配置為安裝於一伺服器電源架中，使得該第二連接器在該伺服器電源架的最靠近該背板的一近端處可存取，而該第三連接器在該伺服器電源架的一遠端處可存取；一殼體，該殼體限定該伺服器電源架，該殼體包括一第一側壁、一第二側壁、一頂部部分、一底部部分、一背部部分、及基本平行於該第一側壁及該第二側壁的一隔板，該隔板設置於該頂部部分與該底部部分之間，以形成至少兩個插槽，該些插槽允許將一第一電源模組插入該隔板的一第一側上的一第一插槽中，並允許將一第二電源模組插入該隔板的一第二側上的一第二插槽中；該背板位於該伺服器電源架內靠近該後部部分，使得 各個電源模組的一後部在插入一個別插槽時可實體連接至該背板；及該第一PCB及該控制電路兩者均在該伺服器電源架內相鄰於該第一側壁。
15. 如請求項14所述的電氣裝置，進一步包含一第二PCB，包括在該第二PCB的一近端處的一第四連接器及在該第二PCB的一遠端處的一第五連接器，該第四連接器被配置為透過該第三連接器連接至該第一PCB，而該第五連接器被配置為連接至該控制電路。
16. 如請求項14所述的電氣裝置，其中該控制電路在該第二連接器及該第三連接器兩者處可熱插拔。
17. 如請求項14所述的電氣裝置，其中該第一PCB被配置為安裝於該伺服器電源架內，使得在該控制電路通訊地連接至該第二連接器時，該控制電路透過該伺服器電源架的一後部可存取，而在該控制電路通訊地連接至該第三連接器時，該控制電路透過該伺服器電源架的一前部可存取。
18. 如請求項14至17中任一項所述的電氣裝置，其中該控制電路包括一通訊介面，在該控制電路通訊地耦合至該第二連接器時，該通訊介面在該殼體的該後部部分處可存取，而在該控制電路通訊地耦合至該第三連接器時，該通訊介面在該伺服器電源架的一前部處可存取。

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