DE609016C - Reversing control device for DC motors by means of a bridge circuit - Google Patents
Reversing control device for DC motors by means of a bridge circuitInfo
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Description
Umkehrregeleinrichtung für Gleichstronunotoren mittels Brückenschaltung In den verschiedensten Zweigen der Technik wird vielfach die Aufgabe gestellt, Gleichstrommotoren, insbesondere solche von kleiner Leistung von etwa i kW und darunter, in einfacher Weise in der Drehzahl zu regeln und außerdem für verschiedene Drehrichtungen umzuschalten. Derartige Antriebe werden z. B. benötigt für Werkzeugmaschinen aller Art, für Spulenwickelmaschinen, für Papiermaschinen, Nähmaschinenantriebe, kurz für alle elektrischen Antriebe, bei denen die Drehzahl und die Drehrichtung variiert werden muß. Für diese Antriebe hat man bisher . vielfach die bekannte-Leonardschaltung verwendet, welche zwar eine durchaus brauchbare Lösung der gestellten Aufgabe darstellt, dabei aber die Anlagekosten ganz erheblich belastet.Reversing control device for DC motors by means of a bridge circuit In the most diverse branches of technology, the task is often set, DC motors, especially those with a small power of about i kW and below, in a simpler way Way to regulate the speed and also to switch for different directions of rotation. Such drives are z. B. required for machine tools of all kinds, for coil winding machines, for paper machines, sewing machine drives, in short for all electrical drives, where the speed and the direction of rotation must be varied. For these drives one has so far. often used the well-known Leonard circuit, which although a represents a very useful solution to the task at hand, but the investment costs quite considerably burdened.
Gegenstand der Erfindung ist eine Umkehrregelung für Gleichstrommotoren, bei der die teure- Leonardschaltung vermieden wird, bei der aber trotzdem die gestellte Regelaufgabe in außerordentlich einfacher und zweckentsprechender Weise gelöst wird, wobei der zu regelnde Gleichstrommotor in die Diagonale einer aus Regelwiderstände. gebildeten Brückenschaltung geschaltet wird. In der Nullstellung (Stillstand) sind alle vier Brückenwiderstände gleich groß, so daß zwischen den Motorklemmen keine Spannungsdifferenz besteht. Werden zwei einander gegenüberliegende Regelwiderstände (i) und (2) verkleinert, während= die beiden übrigen (3) und (4) gleichbleiben oder vergrößert werden, so läuft der Motor an, und zwar läuft er um so schneller, je größer der Unterschied. zwischen (3) -f- (4) und (i) + (2) ist. Werden dagegen (3) und (4) verkleinert und (i) und (2) bleiben gleich bzw. werden vergrößert, so läuft der Motor, dessen Feld konstant ist, in entgegengesetzter Richtung an. Bei der Regeleinrichtung nach der Erfindung wird also die bekannte Erscheinung der Wheatstoneschen Brücke ausgenutzt, nach der in der Diagonale der Brücke ein Strom fließt, der nach Größe und Richtung von der Größe der in den Brückenzweigen liegenden. Widerstände abhängt.The subject of the invention is a reverse control for DC motors, in which the expensive Leonard circuit is avoided, but in which the asked one nonetheless Rule task is solved in an extremely simple and appropriate manner, whereby the DC motor to be controlled is in the diagonal of one of variable resistors. formed bridge circuit is switched. Are in the zero position (standstill) all four bridge resistances are the same, so that there are none between the motor terminals Voltage difference exists. Become two opposing rheostats (i) and (2) reduced, while = the other two (3) and (4) remain the same or are increased, the motor starts up, and it runs faster the more bigger the difference. is between (3) -f- (4) and (i) + (2). Will against it (3) and (4) reduced and (i) and (2) remain the same or are enlarged, so runs the motor, whose field is constant, starts in the opposite direction. At the control device according to the invention, the well-known phenomenon of the Wheatstone bridge becomes exploited, according to which a current flows in the diagonal of the bridge, according to size and direction of the size of those lying in the bridge branches. Resistances depends.
Eine besonders zweckmäßige Regeleinrichtung ergibt sich, wenn gemäß der Erfindung als Regelwiderstände druckabhängige Widerstände, insbesondere Widerstände, welche aus Kohleteilen, wie Kohlekörnern, Kohlescheiben o. dgl., aufgebaut sind, verwendet werden. Man kuppelt das Betätigungsorgan des Reglers (Hebel, Knüppel, Handrad o. dgl.) mit den druckabhängigen Widerständen derart, daß mit zunehmender Abweichung des Betätigungsorgans von einer Mittelstellung der Druck, welcher auf zwei in der Brückenschaltung einander gegenüberliegende Widerstände ausgeübt wird, erhöht, der Druck auf die beiden übrigen Widerstände erniedrigt wird, so daß der wirksame elektrische Widerstand ersterer beiden Widerstände entsprechend vermindert, der Widerstand der letzteren erhöht wird. Die Verwendung druckabhängiger Widerstände, insbesondere von Kohledruckwiderständen, ermöglicht einfachen konstruktiven Aufbau und bringt den für derartige Widerstände vielfach ausgenutzten Vorteil mit sich, daß der Widerstandswert stetig geändert werden, kann, ohne daß es 1 notwendig-ist, mit Hilfe von Kontakten stromführende Stromkreise zu öffnen oder zu schließen. Ferner ergibt sich noch ein Vorteil, welcher für Lie vorliegende Regelaufgabe besonders wichtig st. Die Drehrichtung und Drehzahl des zu teuernden Motors hängt von der Lage eines iteuerhebels ab, der mit den Widerständen nechanisch gekuppelt ist und sie mehr oder veniger zusammendrückt. Je größer der Aus-.chlag des Steuerhebels gegenüber seiner Mitteltage ist, um so mehr nimmt die Drehzahl des zu regelnden Motors zu. Bildet man die Über- !, tragungsorgane zwischen dem Regler und dem druckabhängigen Widerstand derart aus, daß die zur Verstellung des Reglerhebels notwendige Kraft mit zunehmendem Reglerausschlag zunimmt, so fühlt der den Regler Bedienende am Steuerhebel unmittelbar die Zunahme der Drehzahl. Es wird also zwangläufig ein Zusammenhang zwischen der Reglerbedienung und der jeweils eingestellten Drehzahl des Motors hergestellt. Man kann es leicht erreichen, daß der Ilebel bei Loslassen selbsttätig in die Nullage zurückgeht, so daß der Motor zum Stillstand kommt, wenn der Bedienungsmann den Apparat verläßt. Natürlich ist es auch möglich, durch Verwendung selbstsperrender Übertragungsglieder o. dgl. den Regler so auszubilden, daß er in jeder Lage steheubleibt.A particularly useful control device is obtained when in accordance with the invention as variable resistors pressure-dependent resistors, in particular resistors, which are made up of coal parts, such as coal grains, coal disks or the like, be used. You couple the actuator of the regulator (lever, stick, Handwheel or the like) with the pressure-dependent resistances in such a way that with increasing Deviation of the actuator from a middle position of the pressure, which on two opposing resistances are exerted in the bridge circuit, increased, the pressure on the other two resistors is decreased, so that the the effective electrical resistance of the first two resistances is reduced accordingly, the resistance of the latter is increased. The use of pressure-dependent resistances, in particular of carbon pressure resistors, enables simple construction and brings with it the advantage that is often used for such resistors, that the resistance value can be continuously changed without it 1 is necessary to open current-carrying circuits with the help of contacts or close. Furthermore, there is another advantage, which is present for Lie Control task particularly important st. The direction of rotation and speed of the to be controlled The motor depends on the position of a control lever, which is mechanically connected to the resistors is coupled and it compresses more or less. The greater the deflection the control lever is opposite its mid-day, the more the speed increases of the motor to be controlled. If one forms the transmission organs between the Controller and the pressure-dependent resistor in such a way that the adjustment of the The force required by the control lever increases with increasing control deflection, so feels the controller operating the control lever immediately increases the speed. It there is inevitably a connection between the controller operation and the respective set engine speed. One can easily achieve that the ilebel automatically returns to the zero position when released, so that the motor comes to a standstill when the operator leaves the machine. of course is It is also possible by using self-locking transmission links o. The like. The To train controller so that he stops in every position.
In der Zeichnung ist in. Fig. i die Anordnung der Widerstände und des zu regelnden Motors dargestellt. Vier Kohledruckwiderstände i, 2, 3, 4 liegen an den Sammelschienen 5 und 6 einer Gleichstromquelle. In der Diagonale der aus den Widerständen gebildeten Brückenschaltung liegt der zu regelnde Gleichstrommotor 7. Sein Feld ist konstant erregt. In Fig. 2 ist als Beispiel eine konstruktive Aus-Bildung der Regeleinrichtung angegeben. Der Reglerhebel 8 ist in seiner Mittellage gezeichnet. Dreht man ihn im Uhrzeigersinne, so wird der auf die beiden Kohledruckwiderstände i und 2 ausgeübte Druck erhöht und deren Widerstandswert dadurch dem Druck entsprechend verkleinert. Der Motorstrom, welcher in der Mittellage des Reglerhebels gleich Null war, fließt jetzt beispielsweise vorwiegend (vgl. Fig. i) von der Sammelschiene 6 durch den Widerstand i zu dem Motor 7 und von diesem durch den Widerstand 2 zur Sammelschiene 5. Die Widerstände können so bemessen werden, daß der wirksame elektrische Widerstand bei vollständiger Druckentlastung so groß ist, daß in diesem Falle praktisch kein Strom durch die Widerstände fließt. Hierbei erhält der Motor bei kleinen Drehzahlen einen starken Reihenschlußcharakter. Ist dies unerwünscht, so kann der Reihenschlußcharakter dadurch gemildert werden, daß man die Widerstände so wählt, daß stets, auch bei Drehzahl Null, ein erheblicher Strom am Motor vorbei durch die Widerstände hindurchfließt. Wird der' Reglerhebel8 entgegen dem Uhrzeigersinne gedreht, so wird der auf die Widerstände i und 2 ausgeübte Druck zunächst verkleinert, bis in der Mittellage des Reglerhebels Gleichgewicht hergestellt ist und der Motor stillsteht. Dreht man den Reglerhebel im gleicher< Sinne weiter, so wird der auf die Widerstände 3 und 4 ausgeübte Druck erhöht, und der Motorstrom fließt nunmehr in der entgegengesetzten Richtung, d. h. von der Sammelschiene 6 (Fig. _) durch den Widerstand 3 zu dem Motor 7 und von dem Motor 7 durch den Widerstand 4 zur ' Sammelschiene 5. Der Motor läuft jetzt in der entgegengesetzten Drehrichtung um. Wie aus Fig.2 ersichtlich, kann man zwischen den Reglerhebel 8 und die Widerstände noch Dämpfungsfedern 9 einschalten.In the drawing, FIG. I shows the arrangement of the resistors and of the motor to be controlled is shown. There are four carbon pressure resistors i, 2, 3, 4 on the busbars 5 and 6 of a direct current source. In the diagonal of the The bridge circuit formed by the resistors is the DC motor to be controlled 7. His field is constantly excited. In Fig. 2 is an example of a constructive education specified by the control device. The regulator lever 8 is drawn in its central position. If you turn it clockwise, it will affect the two carbon pressure resistors i and 2 pressure exerted increases and their resistance value thereby corresponding to the pressure scaled down. The motor current, which is zero in the middle position of the regulator lever was, for example, now flows predominantly (see FIG. i) from the busbar 6 through the resistor i to the motor 7 and from this through the resistor 2 to Busbar 5. The resistances can be dimensioned so that the effective electrical Resistance at full pressure relief is so great that it is practical in this case no current flows through the resistors. Here the engine receives at low speeds a strong series connection character. If this is undesirable, the series connection character be mitigated by choosing the resistances so that always, even at Speed zero, a considerable current flows past the motor through the resistors. If the 'control lever8 is turned counterclockwise, the on the Resistances i and 2 exerted pressure initially decreased until in the middle position balance is established and the engine is at a standstill. One turns Continue to move the control lever in the same <direction, so that on the resistors 3 and 4 pressure exerted increases, and the motor current now flows in the opposite direction Direction, d. H. from the bus bar 6 (Fig. 6) through the resistor 3 to the motor 7 and from the motor 7 through the resistor 4 to the busbar 5. The motor is running now in the opposite direction of rotation. As can be seen from Fig.2, can you switch on damping springs 9 between the regulator lever 8 and the resistors.
Untersuchungen, welche an einer Steuerungseinrichtung nach der Erfindung angestellt wurden, haben ergeben, daß sich die im folgenden beschriebene Bauart von Kohledruckwiderständen für die Steuerung ganz besonders gut eignet.Investigations carried out on a control device according to the invention were employed, have shown that the type described below of carbon pressure resistors is particularly well suited for the control.
Der allgemein, übliche Kohledruckwiderstand wird bekanntlich aus einer mehr oder weniger großen Anzahl von Kohlescheiben aufgebaut, welche eine Kohlensäule bilden. Der so gebildete Kohledruckwiderstand hat den Nachteil, daß der elektrische Widerstand nicht geradlinig, sondern nach einer hyperbelähulichen Kurve von dem auf ihn ausgeübten Druck abhängig ist. Dieser Nachteil läßt sich beseitigen, wenn man in die Mechanik des Reglers Kniehebel, Kurvenscheiben o. dgl. einbaut. Eine einfachere Lösung ist die Verwendung von Kohlewiderständen, die aus Kohlespiralen aufgebaut sind und bei denen der Querschnitt der einzelnen Spiralen derart bemessen ist, daß sich praktisch eine geradlinige Abhängigkeit zwischen dem Druck und dem wirksamen elektrischen Widerstand ergibt. Man kann die Bemessung des Querschnittes der einzelnen Kohlespiralen auch derart wählen, daß die Widerstandsänderung in Abhängigkeit von dem Druck einer bestimmten gewünschten Regelgenauigkeit angepaßt ist. @ Will man beispielsweise in, den Endlagen des Reglers die Empfindlichkeit erhöhen, so kann man durch Bemessung der Spiralen erreichen, daß ein bestimmter Reglerweg in der Endstellung des Reglers eine geringere Drehzahländerung bewirkt als in. der Nähe der Mittellage. In Fig. 3 ist ein- derartiger Widerstand gezeichnet. Wie ersichtlich, ist der Querschnitt der Spiralen, in dem oberen Teil des Widerstandes geringer als in dem unteren Teil. Beim Zusammendrücken des Widerstandes werden, zunächst die oberen Windungen der Spirale einander näher gebracht, bis sie sich vollständig berühren. Mit zunehmendem Druck geht der Widerstandskörper allmählich auf seiner ganzen Länge in einen Hohlzylinder über. Will man bei vollständig zusammengedrücktem Widerstand noch den Eigenwiderstand der Kohlensäule vermeiden, so kann man, wie bereits vorgeschlagen worden ist, die einzelnen Windungen der Kohlespirale mit metallischen Belegungen io versehen. Durch diese Verbindung wird der Widerstand in vollständig zusammengedrücktem Zustand kurzgeschlossen, so daß der elektrische Widerstand dann praktisch gleich Null ist. Verwendet man einen derartigen Schraubenwiderstand bei einer Regeleinrichtung nach der Erfindung, so erhält man einen außerordentlich einfachen konstruktiven Aufbau des Reglers und günstige Regelbedingungen. Der schraubenförmige Widerstand hat außerdem den Vorteil, daß die zur Verfügung stehende Spannung bis zu ihrem vollen Wert ausgenutzt werden kann, weil der Widerstand bis auf den Wert Null herabgeregelt werden kann.The general, customary carbon pressure resistance is known from a more or less large number of coal disks built up, which form a column of coal form. The carbon pressure resistance thus formed has the disadvantage that the electrical Resistance not in a straight line, but according to a hyperbolic curve of that pressure exerted on him. This disadvantage can be eliminated if toggle levers, cams or the like are built into the mechanism of the controller. One A simpler solution is to use carbon resistors made from coal spirals are constructed and in which the cross-section of the individual spirals is dimensioned in this way is that there is practically a straight line dependence between the pressure and the effective electrical resistance results. One can dimension the cross-section of the individual coal spirals also select such that the change in resistance as a function of is adapted from the pressure of a certain desired control accuracy. @ Want for example, you increase the sensitivity in the end positions of the controller, like this can be achieved by dimensioning the spirals that a certain control path in the end position of the controller causes a smaller speed change than in the Near the middle position. Such a resistor is drawn in FIG. 3. As can be seen is the cross section of the spirals, in the upper part of the resistor less than in the lower part. When compressing the resistance, first the the upper turns of the spiral are brought closer together until they completely touch each other. With increasing pressure the resistance body gradually opens its entire length into a hollow cylinder. If you want with it completely squeezed Resistance or the inherent resistance of the column of coal can be avoided, so one can how It has already been proposed that the individual turns of the carbon spiral with metallic Allocations ok. Through this connection the resistance becomes complete compressed state short-circuited, so that the electrical resistance then is practically zero. If one uses such a screw resistance at a control device according to the invention, an extremely simple one is obtained structural design of the controller and favorable control conditions. The helical one Resistance also has the advantage that the available voltage is up to can be used to their full value because the resistance is down to the value Zero can be turned down.
An Stelle der in Fig. 2 dargestellten Anordnung des zur Änderung des Druckes dienenden Reglerhebels lassen sich naturgemäß auch andere Übertragungsarten anwenden. Eine besonders zweckmäßige Anordnung der einzelnen Reglerteile ist beispielsweise in den Fig. 4 und 5 wiedergegeben. Fig. 4 zeigt den Regler in Aufsicht, während Fig. 5 die Seitenansicht darstellt. Auf einer Grundplatte 12 sind vier nach Fig. 3 hergestellte Kohledruckwiderstände 13, 14, 15 und 16 mit parallelen Achsen angeordnet. Die Widerstände sind in den Stromkreis des zu regelnden Motors derart geschaltet, daß die Widerstände 13 und 14 beispielsweise den Widerständen i und 2 und die Widerstände 15 und 16 den Widerständen 3 und 4 der Schaltung nach Fig. i entsprechen. Zum Zusammendrücken der Widerstände dient ein für beide Widerstände gemeinsames Druckstück 17 bzw. 18, durch das je zwei Widerstände zusammengedrückt werden. Der Reglerhebel ig ist durch eine Hebelübersetzung 2o, 21 mit den Druckstücken 17 und 18 gekuppelt, so daß bei dem Ausschlag des Reglerhebels ig nach der einen oder anderen Seite das eine Paar der vier Widerstandsaulen zusammengepreßt wird. Je nach den äußeren Abmessungen der Widerstandsaulen, die von der Leistung des Motors abhängen, wählt man zweckmäßig das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Reglerhebel und dem zum Zusammendrücken der Widerstände notwendigen Druckweg derart, daß sich für den Regelweg des Hebels ig und die an ihm auszuübende Kraft günstige Verhältnisse ergeben. Man kann den Übertragungsmechanismus zwischen Reglerhebel und Kohlewiderstand auch noch so ausbilden, daß der Regler in den Endstellungen, d. h. in den den größten Motordrehzahlen entsprechenden Stellungen, festgehalten wird. Dies läßt sich beispielsweise durch Anordnung einer in den Endstellungen zur Wirkung kommenden Kniehebelübersetzung erreichen. In sehr einfacher- Weise läßt sich bei diesem Regler die Steuerung zweier Motoren kombinieren. Wenn eine Einrichtung mehrere Bewegungsfreiheiten hat, wie z. B. bei einem Hub- und Fahrwerk, so können, die Regler für den Hub- und Fahrmotor leicht so kombiniert werden, daß sie von einem gemeinschaftlichen Steuerhebel betätigt werden.- Der Steuerhebel wird so angeordnet, daß die gewollte Bewegung des Hub- und Fährwerks mit der- Richtung übereinstimmt, nach der der Reglerhebel ausgelegt wird.Instead of the arrangement shown in FIG. 2 for changing the Of course, other types of transmission can also be used for the pressure regulating lever use. A particularly useful arrangement of the individual controller parts is, for example reproduced in FIGS. 4 and 5. Fig. 4 shows the controller in plan, while Fig. 5 shows the side view. On a base plate 12 are four according to Fig. 3 produced carbon pressure resistors 13, 14, 15 and 16 arranged with parallel axes. The resistors are connected in the circuit of the motor to be controlled in such a way that that the resistors 13 and 14, for example, the resistors i and 2 and the resistors 15 and 16 correspond to resistors 3 and 4 of the circuit of FIG. To squeeze A pressure piece 17 or 18, which is common to both resistors, serves for the resistors. by which two resistors are pressed together. The regulator lever ig is through a leverage 2o, 21 coupled to the pressure pieces 17 and 18, so that at the deflection of the regulator lever ig to one side or the other one pair the four resistance columns is pressed together. Depending on the external dimensions The resistance columns, which depend on the power of the engine, are chosen appropriately the gear ratio between the governor lever and the one to squeeze of the resistances necessary pressure path such that there is for the control path of the lever ig and the force to be exercised on it result in favorable conditions. One can Train the transmission mechanism between the regulator lever and the carbon resistor in such a way that that the controller is in the end positions, d. H. in those corresponding to the highest engine speeds Positions, is held. This can be done, for example, by arranging a Achieve effective knee lever transmission in the end positions. In very In a simple manner, the control of two motors can be combined with this controller. When a facility has multiple degrees of freedom of movement, such as B. in the case of a lifting and chassis, so you can easily combine the controls for the hoist and drive motors that they are operated by a common control lever - the control lever is arranged so that the intended movement of the lifting and carriage with the direction according to which the regulator lever is designed.
Eine Steuerungseinrichtung nach der Erfindung kann nicht nur zur Umkehrregelung für Gleichstrommotoren verwendet werden, sondern auch zur Steuerung der Größe und Richtung des Arbeitsstromes bei anderen Stromverbrauchern, also beispielsweise zur Regelung des Stromes in Erregerwicklungen von Gleichstrommaschinen. Man kann einen besonders großen Drehzahlregelbereich erhalten, wenn man einen Regler für den Ankerstrom und einen für den Feldstrom kombiniert, so daß in den unteren Drehzahlen (kleiner Ausschlag des Steuerhebels) die zugeführte Ankerspannung geregelt wird, während bei hohen Drehzahlen (großer Ausschlag des Hebels) auch der Feldstrom beeinflußt wird. Auch für Wechselstrommotoren kleiner Leistung, insbesondere für Kleinmotoren, die in gleicher Weise für Wechselstrom und Gleichstrom bemessen sind, kann die Regeleinrichtung mit Vorteil verwendet werden.A control device according to the invention can not only be used for reverse control used for DC motors, but also to control the size and Direction of the working current for other electricity consumers, for example to Regulation of the current in the excitation windings of DC machines. One can Get a particularly large speed control range if you have a controller for the armature current and one for the field current combined, so that in the lower speeds (smaller Deflection of the control lever) the supplied armature voltage is regulated while at high speeds (large deflection of the lever) the field current also influences will. Also for AC motors of low power, especially for small motors, which are dimensioned in the same way for alternating current and direct current, the control device can can be used to advantage.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DES105346D DE609016C (en) | 1932-07-07 | 1932-07-07 | Reversing control device for DC motors by means of a bridge circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DES105346D DE609016C (en) | 1932-07-07 | 1932-07-07 | Reversing control device for DC motors by means of a bridge circuit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE609016C true DE609016C (en) | 1935-02-06 |
Family
ID=7526501
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DES105346D Expired DE609016C (en) | 1932-07-07 | 1932-07-07 | Reversing control device for DC motors by means of a bridge circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE609016C (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0017266A1 (en) * | 1979-03-20 | 1980-10-15 | Robert Bosch Gmbh | Moving-picture camera with motorised displacing means for the optical system |
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1932
- 1932-07-07 DE DES105346D patent/DE609016C/en not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0017266A1 (en) * | 1979-03-20 | 1980-10-15 | Robert Bosch Gmbh | Moving-picture camera with motorised displacing means for the optical system |
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