CN108350616B - 用于监控在变形期间的质量的方法以及变形装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于监控在变形合成纱线期间的质量的方法以及用于变形合成纱线的装置。所述纱线从供给筒子被抽出以及在变形区域内被牵伸和变形。借助从动输送辊从所述变形区域抽出所述纱线，其中，为了监控的目的连续检测质量参数，以便能够借助少量布置的装置来实施敏感质量监控，根据本发明，将驱动所述输送辊用于抽出纱线的电动机的物理运行参数、优选所述电动机的运行转矩测量作为质量参数。为了该目的，根据本发明的所述装置具有连接至电动机的控制电子器件的监控设备。所述测量机构集成在所述控制电子器件内并且形成为能够测量电动机的运行参数、优选运行转矩作为质量参数。

Description

用于监控在变形期间的质量的方法以及变形装置
技术领域
本发明涉及用于监控当变形合成纱线时的质量的方法，以及用于变形合成纱线的装置。
背景技术
用于监控变形时质量的通用类型方法以及用于变形的通用类型的装置从EP0495446A1已知。
为了使人造纺线的属性接近自然纤维(诸如羊毛或者棉)的纱线的属性，公知的是，纺丝合成纱线在变形处理中加工完成。形成纱线的合成单纤维股此处被卷曲，使得纱线被赋予更有纺织性的外观以及与此关联的属性。为了在合成纱线上生产该类型的结构，局部定向的纺丝合成纱线被供给至变形处理。在变形处理中，每个纱线被单独变形以及同步牵伸在变形区域内。用于变形的纱线优选被假捻，借助加热机构以及冷却机构将加捻在变形区域热固定。纱线因而被卷曲，在离开变形区域之后被缠绕以形成筒子。
为了使变形处理中生产的纱线质量尽可能一致，变形处理通常借助质量参数被监控。变形区域中引导的纱线的纱线张力已经成功被证明可作为质量参数。在用于监控质量的公知方法的情形下，对已经卷曲的纱线，因而连续测量变形区域内的纱线张力。在一致性的方面监控纱线张力。为此，用于变形的公知装置具有纱线张力传感器，其布置在变形设备和第二输送辊之间。为了测量纱线张力，通常使用的是机械器件，该机械器件需要纱线运行中的额外纱线偏转。但是，原则上，要避免对纱线的任何机械干涉以便生产纱线内的单纤维的一致的卷曲。在该方面，还公知借助输送辊的驱动监控纱线张力的可替换方法以及装置。
用于监控变形合成纱线时的质量的方法因而公开于EP1067224A1，在该方法中，用于引导和牵伸纱线的输送辊被监控以及调整。有关输送辊的旋转的信息的所有项目因而能够被平衡以及可视地调整到期望纱线张力。可替换地，每个输送辊的力矩加载此处也能够被检测以及利用以用于调整。
该方法因而要求多个质量参数以便监控变形处理。而且，无法识别干扰影响，干扰影响本身无法显示输送辊的旋转信号或者力矩负载的差异。
发明内容
现在本发明的目的在于，提供用于监控变形合成纱线时的质量的通用类型方法以及用于变形合成纱线的通用类型装置，该方法和装置借助质量参数实现处理监控，在装置方面具有低的成本和复杂性。
本发明的另一目的在于，提供用于监控变形时的质量的通用类型方法以及用于变形的通用类型装置，该方法或者装置分别能够监控纱线的牵伸以及变形。
该目的根据本发明的用于监控变形合成纱线时的质量的方法，以及用于变形合成纱线的装置实现。
本发明基于的构思是，布置在变形区域的出口侧的输送辊对整个变形处理具有基本影响。因而，一方面，通过输送辊的周向速度来确定牵伸比，另一方面，通过输送辊从变形设备抽出纱线。在该方面，输送辊的驱动器能够用于监控变形处理的一致性。根据本发明，因此作为质量参数而检测电动机的物理运行参数、优选电动机的运行转矩，所述电动机驱动用于从变形区域抽出纱线的输送辊。
为此，在根据本发明的装置的情形下，监控机构连接至驱动第二输送辊的电动机的电子控制装置，其中，测量机构集成在电动机的电子控制装置内并且构造为能够检测电动机的运行参数、优选运行转矩，作为质量参数。通过监控电动机的运行参数因而能够保证变形中一致的纱线质量。因为由输送辊引导的纱线显著影响电动机的功率输出，所以电动机的运行转矩尤其适合于监控变形处理。
一方面为了判断过程的稳定性，另一方面为了获得生产的纱线的质量的测量，尤其有利的是这样的方法变型：将运行转矩的实际值与运行转矩的存储限值和/或存储限值范围比较，并且检测限值和/或限值范围的超过或者未超过。因此运行转矩的限值或者限值范围能够被存储，运行转矩的限值或者限值范围在被遵循时对应于期望纱线质量。
根据限值或者限值范围的选择，超过或者未超过可以通过运行转矩的实际值以不同方式判断。在第一方法变型的情形下，在限值和/或限值范围的超过或者未超过情况下，确定运行转矩的实际值和相应的限值之间的差值，根据差值的大小，启动信号生成和/或工艺修改。绝对值差因而能够被直接用于管理处理。
在可替换或者附加的方法变型的情形下，在超过或者未超过限值和/或限值范围时，确定超过或者未超过的持续时间，其中，将持续时间与持续时间限值比较，其中，当达到持续时间限值时启动信号生成和/或工艺修改。例如，变形设备上的磨损出现因而能够被识别。
另一可替换方法变型通常被用于执行生产纱线的质量分类。实际值超过或者未超过限值或者限值范围因而能够作为干扰被检测。将干扰累计成干扰数，其中，当达到限值干扰数时启动信号生成和/或工艺修改。该方法变型还能够优选被利用以限定设备的维修周期。
取决于电动机的类型以及与输送辊的联接，此外存在的可能性是，对在测量持续时间内检测到的运行转矩的实际值进行平均，并将运行转矩的平均实际值与限值或者限值范围相比较。因而能够被有利地补偿在确定实际值过程中的短期干扰影响。
因为电动机的运行转矩还受输送辊的轴承摩擦的影响，因此需要运行转矩的怠速额定值和怠速实际值之间的规则平衡。为此，优选实施的方法变型是，在处理开始之前不带纱线的输送辊被电动机驱动，其中检测运行转矩的怠速实际值，并且将运行转矩的怠速实际值与运行转矩的预定怠速额定值相比较。在怠速实际值和怠速额定值之间偏差过大的情形下，运行转矩的怠速实际值可替换地针对参考额定值被确定和存储。
存储的运行转矩的参考额定值因此能够被利用，以便借助存储的容差值和/或容差值范围转换成运行转矩的限值和/或限值范围。因而确保能够中和潜在干扰参数，诸如，如输送辊的轴承摩擦或者空气动力阻力。
在另一有利方法变型的情形下，第一输送辊而不是第二输送辊被使用以确定以及监控质量参数。因此纱线在变形区域内建立的纱线张力还作用在第一输送辊的驱动器上。第一输送辊的电动机的运行转矩被检测以及监控，而不是第二输送辊的电动机的运行转矩被检测以及监控，尤其在相对高的纱线计数以及相对高的牵伸力的情形下。
测量机构设置在电动机的电子控制装置中，用于监控运行参数优选构造为用于测量电动机电流的安培计。因而能够间接检测运行转矩。
为了将运行转矩的实际值与限值和/或限值范围比较，根据本发明的装置实施为这种方式，即监控机构具有至少一个存储机构以及一个评估单元，其中，评估单元能够给出多个评估算法。
为了在不允许的超过限值或者限值范围的情形下能够由操作员干涉或者登记，此外提供的是，监控机构连接至机器控制单元、可视化单元和/或信号发生器单元。取决于超过或者未超过限值的程度，借助机器控制单元能够启动对处理的直接干涉。存在的可能性是，例如，连续反馈干扰的数量至可视化单元之一。而且还可能的是，借助信号发生器单元将变形处理的瞬时状态显示在相应的处理位置，例如借助不同颜色的二极管。
为了提供以及监控质量参数，尤其成功的装置变型是，电动机由无刷同步电动机(BLDC电动机)形成，其中，电子控制装置集成在同步电动机内。因而能够直接在电动机周围进行运行转矩的敏感检测。
因此监控机构连同其电子部分还能够有利地集成在电动机的电子控制装置中。
在特定处理的情形下，第一输送辊的驱动器，而不是第二输送辊的驱动器被用于过程监控。为此，监控机构仅连接至驱动第一输送辊的电动机的电子控制装置，其中，两个驱动器的电动机的电子控制装置构造为相同的。
附图说明
参考附图借助根据本发明的装置的少数示范实施例更详细地解释根据本发明的用于监控当变形合成纱线时的质量的方法以及用于变形合成纱线的装置。
在图中：
图1示意地示出了根据本发明的用于变形合成纱线的装置的第一示范实施例；
图2示意地示出了图1的示范实施例的输送辊的示范实施例；
图3示意地示出了电动机的运行转矩的实际值的时间走向的示意图；以及
图4示意地示出了电动机的运行转矩的实际值的时间走向的示意图。
具体实施方式
根据本发明的用于变形合成纱线的装置的示范实施例示意地图示于图1。该类型的装置通常具有多个彼此相邻地平行布置的处理位置并且沿着机器的一个纵向侧布置成彼此相邻。例如，多于两百个的处理位置和卷绕位置因而能够保持在一个变形机器内。该类型装置的一个处理位置的构造以示意及示范的方式示出于图1。
首先提供了供给位置1，供给筒子2和储备筒子3被保持在供给位置1。供给筒子2输送借助纱线引导件4从供给位置1抽出的纱线5。
通过第一输送辊6执行从供给筒子2抽出纱线5。输送辊6被具有电子控制装置 45的电动机8.1驱动。可自由旋转的伴随辊7以一定距离被分配至输送辊6，使得纱线5以多个缠绕能够在输送辊6上被引导。
在进一步的纱线走向中，随后是加热机构10、冷却机构11以及变形设备12。变形设备12被变形驱动器13驱动。变形设备12优选构造为摩擦加捻单元以便在纱线 5处产生假捻。
为了牵伸纱线，第二输送辊14布置在变形设备12的下游，第二输送辊14由电动机8.2驱动。第二输送辊14同样以一定距离分配有可自由旋转的伴随辊，以便能够借助多个缠绕在周向上引导纱线5。
第一输送辊6和第二输送辊14之间的纱线段形成了所谓的变形区域9。纱线5因而在变形区域9内被变形以及同时牵伸。纱线5在处理之后被供给至卷绕位置15。
卷绕位置15在该示范实施例的情况下具有支撑筒子19的筒子保持件18。筒子保持件18构造为能够枢转。筒子保持件18分配有驱动辊20。驱动辊20被辊驱动器 21驱动。为了在筒子19的周向上移位纱线，卷绕位置15分配有横移单元16，横移单元16具有可驱动的横移纱线引导件。为此，横移纱线引导件被横移驱动器17驱动。为此，横移单元15能够具有带或者凸轮轴，该带连接至横移纱线引导件。
图示于图1的装置示出在运行状态中。在运行期间，连续监控质量参数，以便获得均匀的纱线变形和牵伸。为此，设置有监控机构23，其联接至第二输送辊14的电动机8.2。监控机构23具有存储机构24以及评估单元25。
电动机8.2具有电子控制装置31，电子控制装置31包含用于检测电动机8.2的运行参数的测量机构(此处未更详细地图示)。电子控制装置31直接连接至监控机构 23。
监控机构23连接至机器控制单元22。机器控制单元22连接至驱动器8.1、13、 17和21，以便控制处理位置。
机器控制单元22和监控机构23并行连接至可视化单元26。可视化单元26联接至操作面板，使得操作员借助可视化单元26能够在处理中直接进行干涉。
监控机构23借助信号线连接至信号发生器单元27。信号发生器单元27具有多个发光二极管，发光二极管例如能够照射不同的颜色。
在运行中，在图示于图1的装置的情况下，纱线5被第一输送辊6从供给筒子2 抽出并且传送至变形区域9。变形区域9内的纱线5通过变形设备12获得假捻，所述假捻逆着纱线运行方向被传播，使得加捻的单纤维在加热机构10内被加热，随后在冷却机构11中被固定。在变形区域的端部，通过第二输送辊14将纱线5从变形区域9抽出。输送辊6和14的周向速度被设定成具有速度差，使得纱线在变形区域9 内被牵伸。
如此卷曲的纱线5随后在卷绕位置15被卷绕成筒子18。
在运行期间，借助电动机8.2的电子控制装置31检测反映输送辊14的状态(尤其是负载)的运行参数。为此，电子控制装置31具有测量机构以便连续检测例如电动机电流的记录。因而能够根据例如旋转数量以及电动机电流来检测电动机8.2的瞬时运行转矩。如此检测到的电动机8.2的运行转矩的实际值被传送至监控机构23。在监控机构23内执行运行转矩的实际值与额定值的比较，以便能够判断变形的瞬时运行状态。
运行转矩的实际值此时能够作为纯绝对值或者相对值被使用。在相对值使用的情况下，用于变形处理的无干扰程序的运行转矩的实际值因而能够定义为100％。然后借助百分比偏差来定义运行转矩的实际值走向的任何偏差。偏差因而能够例如是相对值100％以上或以下5％或10％。变形过程的监控因而与所监控的电动机的运行转矩的实际值走向以绝对值显示还是以相对值显示无关。
监控电动机8.2的运行转矩的示范实施例以示范方式示意示出于图3。图3具有坐标***，其中运行转矩M绘制在纵坐标上，时间t绘制在横坐标上。借助运行转矩的实际值将运行中检测到的运行转矩绘制在图中，从而随时间建立实际值走向。图 3中的运行转矩的实际值轮廓被标记为字母M1。
将运行转矩的实际值M与运行转矩的上限值相比较。运行转矩的限值在图3被标记为标记字母MG。轮廓限值MG的走向平行于时间轴线t。
在变形和牵伸纱线5期间确定第二输送辊14上的不同力矩负载。这种变化能够例如是所谓的结点脱离或者磨损出现或者其他外部干扰影响的结果。为此，限值的多个超过以示范方式图示于图3。
在运行转矩的瞬时实际值M超过预定限值MG的情况下，能够执行各种评估算法以用于启动一些行为。在第一变型的情况下，登记限值超过的数量。因此每个限值超过代表干扰，干扰代表生产处理中不许可的偏差。因此图3中的干扰被标记为附图标记I、II、III以及IV。干扰因而能够例如以预定时间间隔添加。每个时间间隔出现的干扰因而能够被利用作为纱线质量的标准。但是，还存在的可能性是，当已经超出限值干扰数时，立即启动信号生成或者甚至启动工艺修改。
如此提供超过评估限值的一个另外变型：即检测限值超过的持续时间。为此，在示范方式中，在图3中，用于具有附图标记II的干扰的开始时间使用t1绘制，结束时间使用t2绘制。然后将从时间t1-t2得出的持续时间与持续时间限值相比较。在达到持续时间限值的情形下，能够立即启动信号生成或者工艺修改。原则上，这两个行为还能够同时执行，使得例如在信号发生器单元27上在发光二极管上发生颜色的改变，并且借助可视化机构26并行地请求工艺修改。
提供了评估限值的超过的另一可能性：其中绝对限值超过被确定。为此，由运行转矩的最大实际值和运行转矩的限值来确定差值。图3中的干扰II的运行转矩的绝对差值被标记为标记字母ΔM。根据差值ΔM的大小，同样能够启动信号生成或者工艺修改。为此，例如能够预定运行转矩的最大许可差值。因而能够使用简单的方式有利地监控变形处理，而无需任何额外传感器***。
为了获得监控机构23和电动机8.2的电子控制装置31之间的高水平的集成，无刷同步电动机(公知为BLDC电动机)已经证明是尤其成功的。为此，输送辊14的示范实施例图示于图2的截面图中。输送辊14具有锅状导套28，导套28以旋转固定方式固定至电动机8.2的电动机轴29的突出的自由端部。电动机8.2实施为无刷同步电动机。电动机单元44因而包括电动机8.2以及电子控制装置31。电动机单元44 在该示范实施例中实施为多个部分。电动机8.2的电动机轴29通过多个辊轴承35以可旋转方式安装在轴承壳体30中。电动机轴29具有与导套28对置的端部，转子32 布置在所述端部上。转子32由永磁体形成(此处未更详细的描述)。转子32被具有多个线圈的定子33围绕。定子33被电动机支撑件34保持。电动机支撑件34在轴承壳体8以及电气壳体36之间延伸，电气壳体36直接布置在在电动机8.2上。电气壳体36包含电子控制装置31。
电子控制装置31在该示范实施例中示意地图示为电路板37以及电源模块38、逆变器40以及微处理器41。尤其，电子控制装置31具有通常联接至逆变器40的测量机构39。此外提供了联接至微处理器41的存储机构24。
电子控制装置31通过供给线43联接至电压源(此处未图示)。数据线42代表与电子控制装置31的第二连接，其能够实现与上一级的机器控制单元22的数据以及信号交换。电子控制装置31额外地还能够连接至信号发生器单元27以及可视化单元 26。
在图示于图2的示范实施例的情形下，监控机构的功能集成在电子控制装置31内。因而微处理器41在该示范实施例中形成监控机构23。微处理器41构造为可编程的，从而能够生成评估以及控制信号。
在图示于图2的输送辊14的示范实施例的情形下，测量机构39优选构造为安培计。在该示范实施例中，电动机电流被测量作为电动机特征参数以确定运行转矩的实际值。但是，原则上，其他运行电动机特征参数(诸如，电动机电压)也能够被利用来确定电动机的运行参数。将运行转矩的实际值连续与运行转矩的限值或者限值范围相比较。
电动机8.2的运行转矩的实际值走向的示意图以示范方式图示，处于图4的限值范围内。在图4的图示中，电动机8.2的运行转矩M绘制在纵坐标上，时间t绘制在横坐标上。在变形处理期间运行转矩的实际值用标记字母MI标记。此处观察在上限值和下限值之间的限值范围内的运行转矩的实际值。上限值以标记字母MOG被标记，下限值以标记字母MUG被标记。在该方面，运行转矩的实际值的走向保持在上限值 MOG和下限值MUG之间是期望的。
图4中示意性示出了在时间点t1开始运行。为此，输送辊14在图示于图1的示范实施例的情形下首先不带纱线运行。在该情形下建立运行转矩的怠速实际值。图4 的运行转矩的怠速实际值被识别为标记字母ML。仅在纱线已经放置在变形区域的设备上并且被输送辊14输送之后，输送辊16的负载增加，并且电动机8.2的运行转矩以其实际值甚至超过上限值MOG。
以类似于根据图3的前述示范实施例的方式来分析超出限值的观察以及评估。此处能够以类似方式分析以及判断低于下限值MUG。
图4的右半图像示出了在观察运行转矩的实际值时的特殊情况。在该情况下，在时间点t2几乎达到运行转矩的怠速实际值ML。该状态出现在纱线断裂的情形下。在该方面，通过监控输送辊16的电动机8.2的运行转矩，也能够立即识别变形区域中的纱线断裂。
为了在监控运行转矩时补偿干扰参数(诸如，如输送辊14上的轴承摩擦以及空气动力阻力)，在处理开始之前在每个情况下以规则间隔执行所谓的空运行。为此，不带纱线的输送辊14被电动机8.2驱动。测量在该状态中的运行转矩的怠速实际值。于是将怠速实际值与运行转矩的预定怠速额定值相比较。在运行转矩的怠速实际值和运行转矩的预定怠速额定值之间确定了不许可的偏差的情形下，新的怠速实际值被确定为参考额定值并且存储在***中。运行转矩的该参考额定值被使用以重新确定限值或者限值范围。为此，存储了容差值或者容差值范围，它们分别与参考额定值结合给出新的限值。在监控变形处理时，因而保证测量值基本上不受任何干扰影响的影响。
如能够从图1的图示推导出的，除了卷曲，在变形过程中还对合成纱线执行牵伸。因而在从动输送辊6和14之间设定速度差，该速度差引起纱线5在变形区域9内的牵伸。变形过程的一致性因而作用在输送辊14的驱动器8.2以及输送辊6的驱动器 8.1上。尤其在用于变形具有相对高纱线计数的纱线的处理中，变形处理的监控还能够通过监控第一输送辊6的电动机8.1的运行转矩有利地执行。监控机构23因而直接连接至第一输送辊的电动机8.1的电子控制装置45而不是连接至电动机8.2的电子控制装置31。为此，电动机8.1和尤其电子控制装置45相对于电子控制装置31和第二输送辊14的电动机8.2相同地构造。电动机8.1和电子控制装置45因而具有的构造对应于图2图示的构造。属于图2的说明因而也应用于驱动第一输送辊6的电动机 8.1和电子控制装置45。监控电动机8.1的运行转矩此处能够以类似于上述监控电动机8.2的方式实施。
根据本发明的方法和根据本发明的装置借助电动机的运行参数使用简单但有效的方式实现了变形过程的过程监控。在此在纱线运行中无需额外的传感器机构。

Claims (14)

1.一种用于监控在变形合成纱线时的质量的方法，其中所述纱线借助第一输送辊从供给筒子被抽出并且在变形区域内被牵伸以及变形，其中，借助第二输送辊从所述变形区域抽出所述纱线，其中所述第一输送辊和所述第二输送辊由相应的电动机驱动，以及连续检测和监控质量参数，其特征在于，检测驱动所述第一输送辊的电动机或驱动所述第二输送辊的电动机的运行转矩作为所述质量参数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述运行转矩的实际值与所述运行转矩的存储限值和/或存储限值范围比较，并且检测所述限值和/或所述限值范围的超过或未超过。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在超过或者未超过所述限值和/或所述限值范围时，确定所述运行转矩在所述实际值和相应的限值之间的差值，以及取决于所述差值的大小来启动信号生成和/或工艺修改。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，在所述限值和/或所述限值范围的超过或者未超过时，确定所述超过或者未超过的持续时间，将所述持续时间与持续时间限值比较，以及当达到所述持续时间限值时启动信号生成和/或工艺修改。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将超过或者未超过所述限值和/或所述限值范围作为干扰检测，以及将所述干扰累计为干扰数，以及当达到限值干扰数时启动信号生成和/或工艺修改。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将在测量持续时间内检测到的所述运行转矩的实际值进行平均，以及将所述运行转矩的平均实际值与所述限值和/或所述限值范围进行比较。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在处理开始之前不带纱线的所述第二输送辊被所述电动机驱动，从而检测所述运行转矩的怠速实际值，将所述运行转矩的怠速实际值与所述运行转矩的预定怠速额定值比较，或者将所述运行转矩的怠速实际值确定以及存储作为所述运行转矩的参考额定值。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，将存储的所述运行转矩的参考额定值借助存储的容差值和/或容差值范围转换成所述运行转矩的限值和/或限值范围。
9.一种用于变形合成纱线的装置，具有用于接收供给筒子(2)的供给位置(1)、由第一电动机(8.1)驱动的第一输送辊(6)、加热机构(10)、冷却机构(11)、变形设备(12)、由第二电动机(8.2)驱动的第二输送辊(14)以及监控机构(23)，所述监控机构(23)具有用于检测质量参数的至少一个测量机构(39)，其特征在于，所述监控机构(23)连接至所述第一电动机(8.1)的电子控制装置(45)或所述第二电动机(8.2)的电子控制装置(31)，以及所述测量机构(39)集成在相应的所述电子控制装置(31，45)内，并且构造为能够检测相应的所述电动机(8.1，8.2)的运行转矩作为质量参数。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述测量机构(39)具有用于测量电动机电流的至少一个安培计。
11.根据权利要求9或10所述的装置，其特征在于，所述监控机构(23)具有至少一个存储机构(24)和一个评估单元(25)，其中，多个评估算法能够上传至所述评估单元(25)。
12.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述监控机构(23)连接至机器控制单元(22)、可视化单元(26)和/或信号发生器单元(27)。
13.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述电动机(8.2)由无刷同步电动机(44)形成，其中，所述电子控制装置(31)集成在所述同步电动机(44)内。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述监控机构(23)由集成在所述电动机(8.2)的所述电子控制装置(31)内的微处理器(41)形成。
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