JP2980409B2 - 操作端特性補正方法およびプロセス制御装置 - Google Patents
操作端特性補正方法およびプロセス制御装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、各種の制御対象を制御
する操作端をもつプロセス制御系に利用される操作端特
性補正方法およびその方法を実施するプロセス制御装置
に係わり、特に操作端の特性補正に改良を加えた操作端
特性補正方法およびプロセス制御装置に関する。
する操作端をもつプロセス制御系に利用される操作端特
性補正方法およびその方法を実施するプロセス制御装置
に係わり、特に操作端の特性補正に改良を加えた操作端
特性補正方法およびプロセス制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、バルブなどの操作端の特性は、
操作端固有特性とプロセス特性との合成特性がリニアに
なるように選定するが、任意の操作端固有特性をもつも
のが製作できないことから、どうしても合成特性は非線
形なものとなる。そこで、かかる制御系では、合成特
性,つまりプロセス・ゲインをリニアライズするために
操作信号を用いて操作端特性補正を施すことが行われて
いる。
操作端固有特性とプロセス特性との合成特性がリニアに
なるように選定するが、任意の操作端固有特性をもつも
のが製作できないことから、どうしても合成特性は非線
形なものとなる。そこで、かかる制御系では、合成特
性,つまりプロセス・ゲインをリニアライズするために
操作信号を用いて操作端特性補正を施すことが行われて
いる。
【0003】図2はかかる操作端特性補正方式を採用し
た従来の流量制御系の構成図である。すなわち、この流
量制御系は、流量検出器1で検出された検出流量PVを
速度形調節演算部2に導き、ここで目標流量SVと検出
流量PVとの偏差に基づいてPIまたはPID演算を実
行し、得られた調節信号△MV1 を乗算部3に導入す
る。この乗算部3は、当該調節信号△MV1 に、特性補
正係数変換部4から送られてくる前回の操作出力信号M
Vn-1 に基づいて変換された補正係数kを乗算して補正
調節信号△MVを得た後、速度形−位置形信号変換部5
に導く。ここで、信号変換部5は前回の操作出力信号M
Vn-1 に補正調節信号△MVを加えて今回の位置形操作
出力信号MVn を求め、えられた今回の操作出力信号M
Vn を用いて調節弁6を操作する方式である。
た従来の流量制御系の構成図である。すなわち、この流
量制御系は、流量検出器1で検出された検出流量PVを
速度形調節演算部2に導き、ここで目標流量SVと検出
流量PVとの偏差に基づいてPIまたはPID演算を実
行し、得られた調節信号△MV1 を乗算部3に導入す
る。この乗算部3は、当該調節信号△MV1 に、特性補
正係数変換部4から送られてくる前回の操作出力信号M
Vn-1 に基づいて変換された補正係数kを乗算して補正
調節信号△MVを得た後、速度形−位置形信号変換部5
に導く。ここで、信号変換部5は前回の操作出力信号M
Vn-1 に補正調節信号△MVを加えて今回の位置形操作
出力信号MVn を求め、えられた今回の操作出力信号M
Vn を用いて調節弁6を操作する方式である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、以上のような
制御系では、前回の操作出力信号MVn-1 を用いて補正
係数kを得た後、この補正係数kと調節演算部2の出力
とを乗算する方式であるので、途中で速度形調節信号の
大きさが変ったり、或いはある区間内で操作端特性曲線
が大きく変わったとき、今回の調節信号の全域にわたっ
て特性補正を適正に行うことが難しく、その特性補正の
精度を大きく悪化させる問題がある。
制御系では、前回の操作出力信号MVn-1 を用いて補正
係数kを得た後、この補正係数kと調節演算部2の出力
とを乗算する方式であるので、途中で速度形調節信号の
大きさが変ったり、或いはある区間内で操作端特性曲線
が大きく変わったとき、今回の調節信号の全域にわたっ
て特性補正を適正に行うことが難しく、その特性補正の
精度を大きく悪化させる問題がある。
【0005】以下、特性補正を適正に行えない理由につ
いて、図3に示す操作端特性曲線を用いて具体的に説明
する。今、操作端特性曲線が各区間A,B,Cでそれぞ
れ変化し、例えばA区間ではy=(1/2)x、B区間
ではy=2x、C区間ではy=(1/2)xの特性変化
を示すものとする。
いて、図3に示す操作端特性曲線を用いて具体的に説明
する。今、操作端特性曲線が各区間A,B,Cでそれぞ
れ変化し、例えばA区間ではy=(1/2)x、B区間
ではy=2x、C区間ではy=(1/2)xの特性変化
を示すものとする。
【0006】そこで、特性曲線のA区間(y=(1/
2))のポイント(イ)にある前回の操作出力信号MV
n-1 から調節演算部2の今回調節信号△MV1 によって
B区間のポイント(ロ)まで移動する必要がある場合、
従来技術ではA区間のy=(1/2)xの特性から得ら
れる補正係数kを用いて調節信号△MV1 を補正してい
るので、図に示すポイント(ハ)のMVngまで移動し、
目標とする操作出力信号MVn とは大きくかけ離れてし
まい、適正な特性補正が行えない。
2))のポイント(イ)にある前回の操作出力信号MV
n-1 から調節演算部2の今回調節信号△MV1 によって
B区間のポイント(ロ)まで移動する必要がある場合、
従来技術ではA区間のy=(1/2)xの特性から得ら
れる補正係数kを用いて調節信号△MV1 を補正してい
るので、図に示すポイント(ハ)のMVngまで移動し、
目標とする操作出力信号MVn とは大きくかけ離れてし
まい、適正な特性補正が行えない。
【0007】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、調節信号△MV1 の全域にわたって操作端特性に合
わせて精度の高い特性補正を実施する操作端特性補正方
法およびプロセス制御装置を提供することを目的とす
る。
で、調節信号△MV1 の全域にわたって操作端特性に合
わせて精度の高い特性補正を実施する操作端特性補正方
法およびプロセス制御装置を提供することを目的とす
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1の発明は、目標値と制御対象からの制御量
との偏差に基づいて速度形調節演算部でPIまたはPI
D調節演算を実行し、この演算により得られる調節信号
に対して特性補正を施して操作出力信号を取り出し、こ
の操作出力信号と前記制御量との関係をリニアにする操
作端特性補正方法において、前回の操作出力信号から逆
変換して得られる補正前の操作信号と前記速度形調節演
算部から得られる今回の調節信号とを加算して今回の特
性補正前の操作信号を得るとともに、この今回の特性補
正前の操作信号に対して特性補正を施して今回の操作出
力信号を得る操作端特性補正方法である。請求項2の発
明は、目標値と制御対象からの制御量との偏差に基づい
て速度形調節演算部でPIまたはPID調節演算を実行
し、この演算により得られる調節信号に対して特性補正
を施し、操作端を操作する操作出力信号を取り出すプロ
セス制御装置において、前回の操作出力信号から逆変換
によって補正前の操作信号を取り出す特性補正逆変換手
段と、前記速度形調節演算部からの調節信号に前記補正
前の操作信号を加算して今回の特性補正前の操作信号を
得る加算手段と、この今回の特性補正前の操作信号に特
性補正を施して今回の操作出力信号を得る特性補正変換
手段と、この特性補正変換手段から得られる今回の操作
出力信号と前記前回の操作出力信号とから今回の速度形
調節信号を取出す差分演算手段と、この差分演算手段の
今回の速度形調節信号を前記前回の操作出力信号に加え
て位置形操作出力信号を取出し、この位置形操作出力信
号を用いて操作端を操作する位置形信号変換手段とを設
けたことを特徴とするプロセス制御装置である。
に、請求項1の発明は、目標値と制御対象からの制御量
との偏差に基づいて速度形調節演算部でPIまたはPI
D調節演算を実行し、この演算により得られる調節信号
に対して特性補正を施して操作出力信号を取り出し、こ
の操作出力信号と前記制御量との関係をリニアにする操
作端特性補正方法において、前回の操作出力信号から逆
変換して得られる補正前の操作信号と前記速度形調節演
算部から得られる今回の調節信号とを加算して今回の特
性補正前の操作信号を得るとともに、この今回の特性補
正前の操作信号に対して特性補正を施して今回の操作出
力信号を得る操作端特性補正方法である。請求項2の発
明は、目標値と制御対象からの制御量との偏差に基づい
て速度形調節演算部でPIまたはPID調節演算を実行
し、この演算により得られる調節信号に対して特性補正
を施し、操作端を操作する操作出力信号を取り出すプロ
セス制御装置において、前回の操作出力信号から逆変換
によって補正前の操作信号を取り出す特性補正逆変換手
段と、前記速度形調節演算部からの調節信号に前記補正
前の操作信号を加算して今回の特性補正前の操作信号を
得る加算手段と、この今回の特性補正前の操作信号に特
性補正を施して今回の操作出力信号を得る特性補正変換
手段と、この特性補正変換手段から得られる今回の操作
出力信号と前記前回の操作出力信号とから今回の速度形
調節信号を取出す差分演算手段と、この差分演算手段の
今回の速度形調節信号を前記前回の操作出力信号に加え
て位置形操作出力信号を取出し、この位置形操作出力信
号を用いて操作端を操作する位置形信号変換手段とを設
けたことを特徴とするプロセス制御装置である。
【0009】
【作用】従って、請求項1の発明は、以上のような手段
を講じたことにより、前回の操作出力信号を逆変換する
ことにより補正前の操作信号を得た後、この補正前の操
作信号に今回の調節信号を加えれば、特性曲線的にはポ
イント(ロ)に相当する今回の特性補正前の操作信号と
なるので、この今回の特性補正前の操作信号を特性補正
すれば、調節信号の全域にわたって操作端特性に合致さ
せることができ、適正な特性補正を実行できる。また、
請求項2の発明は、以上のような手段を講じたことによ
り、請求項1の発明と同様な作用を有するほか、速度形
調節演算部の速度形調節信号に対して特性補正を施し、
最終的に位置形信号変換手段により位置形操作出力信号
とすることにより、利便性の高い速度形調節計に適用し
て制御の高度化と安全性を確保できる。
を講じたことにより、前回の操作出力信号を逆変換する
ことにより補正前の操作信号を得た後、この補正前の操
作信号に今回の調節信号を加えれば、特性曲線的にはポ
イント(ロ)に相当する今回の特性補正前の操作信号と
なるので、この今回の特性補正前の操作信号を特性補正
すれば、調節信号の全域にわたって操作端特性に合致さ
せることができ、適正な特性補正を実行できる。また、
請求項2の発明は、以上のような手段を講じたことによ
り、請求項1の発明と同様な作用を有するほか、速度形
調節演算部の速度形調節信号に対して特性補正を施し、
最終的に位置形信号変換手段により位置形操作出力信号
とすることにより、利便性の高い速度形調節計に適用し
て制御の高度化と安全性を確保できる。
【0010】
【実施例】以下、本発明方法およびプロセス制御装置の
一実施例について図1を参照して説明する。なお、図1
において従来の制御系を示す図2と同一部分には同一符
号を付してその詳しい説明は省略し、以下、改良部分
(図示点線枠)について説明する。
一実施例について図1を参照して説明する。なお、図1
において従来の制御系を示す図2と同一部分には同一符
号を付してその詳しい説明は省略し、以下、改良部分
(図示点線枠)について説明する。
【0011】すなわち、この実施例では、前回の操作出
力信号MVn-1 を取り込んで逆変換により補正前の操作
信号MV1n-1を得る特性補正逆変換手段11の他、この
逆変換手段11によって得られる補正前の操作信号MV
1n-1に前記調節演算部2から送られてくる調節信号△M
V1 を加算して今回の特性補正前の操作信号MV1nを取
り出す加算手段12と、今回の特性補正前の操作信号M
V1nに対して特性補正変換を行って今回の補正操作信号
Mn を得る特性補正変換手段13とが設けられている。
なお、前回の操作出力信号MV n-1 から逆変換して前回
の補正前の操作信号MV 1n-1 を得るための理由は、現在
の操作出力信号がどの位置にあるかを認識する必要があ
るためである。操作端(弁)の特性曲線が単純な一次式
(直線)であれば必要ないが、図3に示す例でも分かる
ように、操作端の位置により変化する特性の場合、現在
の操作出力信号の位置が認識できないと、次に出力され
るPID調節信号がどの位置の特性により補正されるべ
きかが正確に把握できなくなる。つまり、操作出力信号
が図3の(イ)のポイントにある場合、その位置が把握
できていれば、次の調節出力信号△MV 1 に相当する補
正後の速度形操作信号△MVが得られるが、ポイント
(イ)が把握できなければ、A区間の特性が継続してい
るとみなして△MVg を出力することになり、正確な特
性補正ができなくなる。そこで、前回の操作出力信号M
V n-1 を取り込んで逆変換し補正前の操作信号MV 1n-1
を得るものである。
力信号MVn-1 を取り込んで逆変換により補正前の操作
信号MV1n-1を得る特性補正逆変換手段11の他、この
逆変換手段11によって得られる補正前の操作信号MV
1n-1に前記調節演算部2から送られてくる調節信号△M
V1 を加算して今回の特性補正前の操作信号MV1nを取
り出す加算手段12と、今回の特性補正前の操作信号M
V1nに対して特性補正変換を行って今回の補正操作信号
Mn を得る特性補正変換手段13とが設けられている。
なお、前回の操作出力信号MV n-1 から逆変換して前回
の補正前の操作信号MV 1n-1 を得るための理由は、現在
の操作出力信号がどの位置にあるかを認識する必要があ
るためである。操作端(弁)の特性曲線が単純な一次式
(直線)であれば必要ないが、図3に示す例でも分かる
ように、操作端の位置により変化する特性の場合、現在
の操作出力信号の位置が認識できないと、次に出力され
るPID調節信号がどの位置の特性により補正されるべ
きかが正確に把握できなくなる。つまり、操作出力信号
が図3の(イ)のポイントにある場合、その位置が把握
できていれば、次の調節出力信号△MV 1 に相当する補
正後の速度形操作信号△MVが得られるが、ポイント
(イ)が把握できなければ、A区間の特性が継続してい
るとみなして△MVg を出力することになり、正確な特
性補正ができなくなる。そこで、前回の操作出力信号M
V n-1 を取り込んで逆変換し補正前の操作信号MV 1n-1
を得るものである。
【0012】14は差分演算手段であって、これは特性
補正変換手段13によって得られた今回の補正操作信号
Mnと前回の操作出力信号MVn-1との差分信号,つまり
今回の速度形調節信号ΔMVを得た後、前記速度形−位
置形信号変換手段15にて今回の位置形操作出力信号を
得るものである。
補正変換手段13によって得られた今回の補正操作信号
Mnと前回の操作出力信号MVn-1との差分信号,つまり
今回の速度形調節信号ΔMVを得た後、前記速度形−位
置形信号変換手段15にて今回の位置形操作出力信号を
得るものである。
【0013】従って、以上のような実施例の方式によれ
ば、特性補正逆変換手段11にて前回の操作出力信号M
Vn-1 を逆変換して補正前の操作信号MV1n-1を得た後
(図3のポイント(イ))、この補正前の操作信号MV
1n-1を加算手段12に導き、ここで図3に示す補正前の
操作信号MV1n-1(ポイント(イ))に前記調節演算部
2から送られてくる今回の調節信号△MV1 を加算する
ことにより、今回の特性補正前の調節信号MV1n(図3
のポイント(ハ))を得るものである。つまり、 MV1n=MV1n-1+△MV1 なる演算により今回の特性補正前の操作信号MV1nを得
る。
ば、特性補正逆変換手段11にて前回の操作出力信号M
Vn-1 を逆変換して補正前の操作信号MV1n-1を得た後
(図3のポイント(イ))、この補正前の操作信号MV
1n-1を加算手段12に導き、ここで図3に示す補正前の
操作信号MV1n-1(ポイント(イ))に前記調節演算部
2から送られてくる今回の調節信号△MV1 を加算する
ことにより、今回の特性補正前の調節信号MV1n(図3
のポイント(ハ))を得るものである。つまり、 MV1n=MV1n-1+△MV1 なる演算により今回の特性補正前の操作信号MV1nを得
る。
【0014】しかる後、今回の特性補正前操作信号MV
1nを特性補正変換手段13に導き、ここで本来の特性補
正,つまり今回の調節信号△MV1 内での特性変化分の
特性補正を実行して今回の補正操作信号Mn を求める。
そして、今回の補正操作信号Mn から前回の特性補正後
の操作出力信号MVn-1 を減算して今回の特性補正後の
調節信号△MVを求めた後、速度形−位置形信号変換手
段5にて前回の特性補正後の操作出力信号MVn-1 に特
性補正後の調節信号△MVを加えて今回の位置形操作出
力信号MVn を得、この位置形操作出力信号MVn を用
いて調節弁6を操作するものである。
1nを特性補正変換手段13に導き、ここで本来の特性補
正,つまり今回の調節信号△MV1 内での特性変化分の
特性補正を実行して今回の補正操作信号Mn を求める。
そして、今回の補正操作信号Mn から前回の特性補正後
の操作出力信号MVn-1 を減算して今回の特性補正後の
調節信号△MVを求めた後、速度形−位置形信号変換手
段5にて前回の特性補正後の操作出力信号MVn-1 に特
性補正後の調節信号△MVを加えて今回の位置形操作出
力信号MVn を得、この位置形操作出力信号MVn を用
いて調節弁6を操作するものである。
【0015】従って、以上のような実施例によれば、図
3のポイント(イ)から△MV1 の変化があったとき、
従来技術ではA区間の変数係数(y=1/2)を用いて
いるので、その操作出力信号MVngはポイント(ハ)と
なる。つまり、操作出力信号MVngは MVng=MVn-1 +△MVg となるが、本発明方式の場合には特性の逆変換信号MV
1n-1と△MV1 とを加算した信号を用いて特性補正変換
を行っているので、 MVn =MVn-1 +△MV なるポイント(ロ)の操作出力信号が得られ、調節信号
の範囲内での特性変化があっても確実に特性補正を実行
できる。
3のポイント(イ)から△MV1 の変化があったとき、
従来技術ではA区間の変数係数(y=1/2)を用いて
いるので、その操作出力信号MVngはポイント(ハ)と
なる。つまり、操作出力信号MVngは MVng=MVn-1 +△MVg となるが、本発明方式の場合には特性の逆変換信号MV
1n-1と△MV1 とを加算した信号を用いて特性補正変換
を行っているので、 MVn =MVn-1 +△MV なるポイント(ロ)の操作出力信号が得られ、調節信号
の範囲内での特性変化があっても確実に特性補正を実行
できる。
【0016】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではない。例えば加算手段12に速度形−位置形信号
変換機能を持たせたことにより、図1から差分演算手段
14および速度形−位置形信号変換部5とを削除し、M
n=MVnとなるようなシンプルな構成とすることもでき
る(請求項1)。つまり、今回の補正操作信号Mnを最
終段の位置形操作出力信号MVnとし、調節弁6を操作
するものである。但し、この場合には、特性曲線変更時
のバンプレス性や速度形−位置形信号変換部5と最終操
作出力信号MVnの上下限制限の整合性等から難点があ
るので、用法上の注意を必要とする場合がある。その
他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して
実施できる。
のではない。例えば加算手段12に速度形−位置形信号
変換機能を持たせたことにより、図1から差分演算手段
14および速度形−位置形信号変換部5とを削除し、M
n=MVnとなるようなシンプルな構成とすることもでき
る(請求項1)。つまり、今回の補正操作信号Mnを最
終段の位置形操作出力信号MVnとし、調節弁6を操作
するものである。但し、この場合には、特性曲線変更時
のバンプレス性や速度形−位置形信号変換部5と最終操
作出力信号MVnの上下限制限の整合性等から難点があ
るので、用法上の注意を必要とする場合がある。その
他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して
実施できる。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、調
節信号の調節範囲全域にわたって操作端特性に合致させ
ることができ、精度の高い特性補正を行うことができる
操作端特性補正方法を提供できる。また、速度形調節演
算部の速度形調節信号に対して特性補正を施し、最終的
に位置形信号変換手段により位置形操作出力信号とする
ことにより、速度形調節計に適用して制御の高度化と安
全性を確保できるプロセス制御装置を提供できる。
節信号の調節範囲全域にわたって操作端特性に合致させ
ることができ、精度の高い特性補正を行うことができる
操作端特性補正方法を提供できる。また、速度形調節演
算部の速度形調節信号に対して特性補正を施し、最終的
に位置形信号変換手段により位置形操作出力信号とする
ことにより、速度形調節計に適用して制御の高度化と安
全性を確保できるプロセス制御装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係わる操作端特性補正方法を適用し
たプロセス制御装置の構成図。
たプロセス制御装置の構成図。
【図2】 従来方法を説明する流量制御系の構成図。
【図3】 従来の特性補正と本発明による特性補正とを
比較説明する特性補正曲線例を示す図。
比較説明する特性補正曲線例を示す図。
1…流量検出器、2…PIまたはPID調節演算部、5
…速度形−位置形信号変換部、6…調節弁、11…特性
補正逆変換手段、12…加算手段、13…特性補正変換
手段、14…差分変換手段。
…速度形−位置形信号変換部、6…調節弁、11…特性
補正逆変換手段、12…加算手段、13…特性補正変換
手段、14…差分変換手段。
Claims (2)
- 【請求項1】 目標値と制御対象からの制御量との偏差
に基づいて速度形調節演算部でPIまたはPID調節演
算を実行し、この演算により得られる調節信号に対して
特性補正を施して操作出力信号を取り出し、この操作出
力信号と前記制御量との関係をリニアにする操作端特性
補正方法において、前回の操作出力信号から逆変換して
得られる補正前の操作信号と前記速度形調節演算部から
得られる今回の調節信号とを加算して今回の特性補正前
の操作信号を得るとともに、この今回の特性補正前の操
作信号に対して特性補正を施して今回の操作出力信号を
得ることを特徴とする操作端特性補正方法。 - 【請求項2】 目標値と制御対象からの制御量との偏差
に基づいて速度形調節演算部でPIまたはPID調節演
算を実行し、この演算により得られる調節信号に対して
特性補正を施し、操作端を操作する操作出力信号を取り
出すプロセス制御装置において、 前回の操作出力信号か
ら逆変換によって補正前の操作信号を取り出す特性補正
逆変換手段と、 前記速度形調節演算部からの調節信号に
前記補正前の操作信号を加算して今回の特性補正前の操
作信号を得る加算手段と、 この今回の特性補正前の操作
信号に特性補正を施して今回の操作出力信号を得る特性
補正変換手段と、 この特性補正変換手段から得られる今
回の操作出力信号と前記前回の操作出力信号とから今回
の速度形調節信号を取出す差分演算手段と、 この差分演
算手段の今回の速度形調節信号を前記前回の操作出力信
号に加えて位置形操作出力信号を取出し、この位置形操
作出力信号を用いて操作端を操作する位置形信号変換手
段と、 を備えたことを特徴とするプロセス制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3144953A JP2980409B2 (ja) | 1991-06-17 | 1991-06-17 | 操作端特性補正方法およびプロセス制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3144953A JP2980409B2 (ja) | 1991-06-17 | 1991-06-17 | 操作端特性補正方法およびプロセス制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04369001A JPH04369001A (ja) | 1992-12-21 |
JP2980409B2 true JP2980409B2 (ja) | 1999-11-22 |
Family
ID=15374038
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3144953A Expired - Fee Related JP2980409B2 (ja) | 1991-06-17 | 1991-06-17 | 操作端特性補正方法およびプロセス制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2980409B2 (ja) |
-
1991
- 1991-06-17 JP JP3144953A patent/JP2980409B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH04369001A (ja) | 1992-12-21 |
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