西门子PLC在水电厂自动化系统LCU中的应用
日期：2010-1-7 13:09:03 点击：
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摘 要 ：水电厂（泵站）计算机辅机控制系统是水电站（泵站）计算机自动化系统的一部分，它的控制对象为水电厂（泵站）的公用设备（油、气、水）。这些设备所处的环境都比较恶劣:空气的湿度较大,灰尘比较多,这就对控制系统的可靠性提出了更高的要求。传统的辅机控制系统采用继电器、接触器回路，这种回路有许多缺点，如：接线复杂，改造困难，维护工作量大，继电器、接触器接点容易烧坏，寿命低，继电器灵敏度低，可靠性差,不能满足远动和通信的要求。本计算机辅机控制系统采用可靠性非常高的可编程控制器（PLC）为核心组件，配以一系列专用模块，并可以固态控制器、软起动器或变频器取代接触器控制电机，很好地克服了这些缺点。
[ 关 键 词 ] LCU（Local Control Unit）现地控制单元 PLC可编程控制器 软起动器油系统 气系统 排水系统 供水系统 公用LCU
一、项目简介
山东泰开自动化有限公司位于五岳之首的泰山脚下------泰安市南部高新开发区，公司前身是山东鲁能泰山自动化研究所，成立于1995年6月，专业从事电力系统自动化的开发及其配套设备的研制生产,是一家顺应国家电力发展，特别是城乡电网改造的需要而崛起的高新技术企业。依托泰开集团，公司拥有雄厚的经济技术实力，现有员工150多人，占地150亩，拥有2000平方米的科研楼和5000平方米的生产场地。
公司拥有卓越的管理队伍和优秀的研发人才，其中本科以上专业技术人员占70%以上，博士、硕士十余人，是一支充满朝气和富有协作精神的团队。公司与山东大学、北京航空航天大学、清华大学、西安交通大学、华北电力大学等高校长期开展技术合作和人才交流。聘请国内著名电力保护专家参与重大项目研发。技术和人才的优势为开发优质的产品提供了有力的保障。公司十多年专注于电力电网自动化保护产品的研发，先后开发出了FBZ3000厂站自动化系统、FBZ2300配电自动化系统、GZG49系列智能高频直流电源系统、EPS应急电源系统、GIS智能在线监测系统等五大系列几十个品种的产品，形成了门类齐全的产品系列。公司拥有多种国际领先的检测系统和设备，如美国DOBLE公司的电力系统数字仿真仪、奥地利OMICRON电子仪器有限公司的OMICRON测试系统，和满足电力系统综合保护产品各项技术参数和模拟试验的高精度测试仪器，具备了良好的试验检测环境。2000年公司顺利通过了国际ISO9001质量保证体系认证，2001年获得山东省双软企业认定，所有产品均通过了国家电力公司权威检验机构严格测试，取得了电力部门、国家经贸委入网许可。目前，公司产品广泛应用于城乡电网工程及冶金、石油、煤矿、化工等厂矿企业，用户遍布国内二十多个省区八十多个地市。
电力系统是一个包括发电、输电、变电、配电、用电在内的完整体系，电力生产的特点是电能难以储存，发输变配用电要随时保持平衡，而用电是随时变化的，发电出力也必须随时变化，否则电网的频率将保持不住额定值，从而对用电造成危害。水电是电力系统稳定运行的重要调节手段，具有调峰、调频、平衡发电等重要功能。目前，在电力系统愈来愈大，电压等级愈来愈高的情况下，要保持电力系统正常供电，就必须依靠大量自动装置，快速隔离故障，调整运行方式。水电自动化是如今电力系统安全可靠运行的基础设施和装备，同时也是电力系统经济运行的手段。水轮机组及水电厂自动化更应反应灵敏安全可靠。水电自动化的市场极其广大，作为水电站或抽水泵站计算机监控系统的现地控制单元，市场前景巨大。
作为计算机监控系统的现地控制单元，直接与现场设备接口，采集生产过程的各种信号并对现场设备进行自动控制，可与多种专用功能装置配套使用。选用高档PLC或DCS产品，可靠性高，抗干扰能力强，功能强大，配置灵活，易于学习，便于维护。作为水电站或抽水泵站计算机监控系统的现地控制单元，对水轮发电机组、水泵、开关站、公用设备、闸门等进行自动控制，实现“无人值班”（少人值守）的目标。
计算机辅机控制系统，相对于水电厂泵站的总的监控系统是独立的。它可以单独引入水电厂泵站，同时计算机辅机控制系统内部的油控制系统、气控制系统、水控制系统之间也是相互独立的，因此水电厂泵站可以全部引入计算机辅机控制系统，也可以单独引入辅机控制系统中的油控制系统、气控制系统或水控制系统。在每个单独的子系统都留有接口，水电厂泵站可以根据自己的实际情况，先只引入单独的控制系统，待条件成熟再引入其它控制系统。如果水电厂泵站目前已经有了一些单独的控制系统，我们可以根据具体的实际情况对计算机辅机控制系统作出一些修改，使之与水电厂泵站原有的控制系统组成一个完整的监控系统。
二、控制系统构成
水电厂计算机辅机控制系统：水电厂（泵站）油系统控制系统、气系统控制系统、水电厂（泵站）排水系统控制系统和供水系统控制系统。
系统配置表：
水电厂（泵站）计算机辅机控制系统是水电站（泵站）计算机自动化系统的一部分，它的控制对象为水电厂（泵站）的公用设备（油、气、水）。这些设备所处的环境都比较恶劣:空气的湿度较大,灰尘比较多,这就对控制系统的可靠性提出了更高的要求。传统的辅机控制系统采用继电器、接触器回路，这种回路有许多缺点，如：接线复杂，改造困难，维护工作量大，继电器、接触器接点容易烧坏，寿命低，继电器灵敏度低，可靠性差,不能满足远动和通信的要求。本计算机辅机控制系统采用可靠性非常高的可编程控制器（PLC）为核心组件，配以一系列专用模块，并可以固态控制器、软起动器或变频器取代接触器控制电机，很好地克服了这些缺点。
系统采用固态控制器和软启动器具备以下特点：
以无触点方式控制电流通断。
对负载的工作状态提供完善的检测保护。
控制电动机平滑启动，减少启动电流，避免冲击电网，减小配电容量。
起始电压可调，保证电机启动最小启动转距，避免电机过热。
起始电流可根据负载情况调整，以最小的电流产生最佳的转距。
启动时间可调，在该时间范围内，电动机转速不断上升，避免转速冲击。
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[ 关 键 词 ] LCU（Local Control Unit）现地控制单元 PLC可编程控制器 软起动器油系统 气系统 排水系统 供水系统 公用LCU
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WWW_PLC※JS_COM－PLC－技.术_网(可编程控※制器技术门户)
一、项目简介
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山东泰开自动化有限公司位于五岳之首的泰山脚下------泰安市南部高新开发区，公司前身是山东鲁能泰山自动化研究所，成立于1995年6月，专业从事电力系统自动化的开发及其配套设备的研制生产,是一家顺应国家电力发展，特别是城乡电网改造的需要而崛起的高新技术企业。依托泰开集团，公司拥有雄厚的经济技术实力，现有员工150多人，占地150亩，拥有2000平方米的科研楼和5000平方米的生产场地。
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公司拥有卓越的管理队伍和优秀的研发人才，其中本科以上专业技术人员占70%以上，博士、硕士十余人，是一支充满朝气和富有协作精神的团队。公司与山东大学、北京航空航天大学、清华大学、西安交通大学、华北电力大学等高校长期开展技术合作和人才交流。聘请国内著名电力保护专家参与重大项目研发。技术和人才的优势为开发优质的产品提供了有力的保障。公司十多年专注于电力电网自动化保护产品的研发，先后开发出了FBZ3000厂站自动化系统、FBZ2300配电自动化系统、GZG49系列智能高频直流电源系统、EPS应急电源系统、GIS智能在线监测系统等五大系列几十个品种的产品，形成了门类齐全的产品系列。公司拥有多种国际领先的检测系统和设备，如美国DOBLE公司的电力系统数字仿真仪、奥地利OMICRON电子仪器有限公司的OMICRON测试系统，和满足电力系统综合保护产品各项技术参数和模拟试验的高精度测试仪器，具备了良好的试验检测环境。2000年公司顺利通过了国际ISO9001质量保证体系认证，2001年获得山东省双软企业认定，所有产品均通过了国家电力公司权威检验机构严格测试，取得了电力部门、国家经贸委入网许可。目前，公司产品广泛应用于城乡电网工程及冶金、石油、煤矿、化工等厂矿企业，用户遍布国内二十多个省区八十多个地市。
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电力系统是一个包括发电、输电、变电、配电、用电在内的完整体系，电力生产的特点是电能难以储存，发输变配用电要随时保持平衡，而用电是随时变化的，发电出力也必须随时变化，否则电网的频率将保持不住额定值，从而对用电造成危害。水电是电力系统稳定运行的重要调节手段，具有调峰、调频、平衡发电等重要功能。目前，在电力系统愈来愈大，电压等级愈来愈高的情况下，要保持电力系统正常供电，就必须依靠大量自动装置，快速隔离故障，调整运行方式。水电自动化是如今电力系统安全可靠运行的基础设施和装备，同时也是电力系统经济运行的手段。水轮机组及水电厂自动化更应反应灵敏安全可靠。水电自动化的市场极其广大，作为水电站或抽水泵站计算机监控系统的现地控制单元，市场前景巨大。
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作为计算机监控系统的现地控制单元，直接与现场设备接口，采集生产过程的各种信号并对现场设备进行自动控制，可与多种专用功能装置配套使用。选用高档PLC或DCS产品，可靠性高，抗干扰能力强，功能强大，配置灵活，易于学习，便于维护。作为水电站或抽水泵站计算机监控系统的现地控制单元，对水轮发电机组、水泵、开关站、公用设备、闸门等进行自动控制，实现“无人值班”（少人值守）的目标。
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计算机辅机控制系统，相对于水电厂泵站的总的监控系统是独立的。它可以单独引入水电厂泵站，同时计算机辅机控制系统内部的油控制系统、气控制系统、水控制系统之间也是相互独立的，因此水电厂泵站可以全部引入计算机辅机控制系统，也可以单独引入辅机控制系统中的油控制系统、气控制系统或水控制系统。在每个单独的子系统都留有接口，水电厂泵站可以根据自己的实际情况，先只引入单独的控制系统，待条件成熟再引入其它控制系统。如果水电厂泵站目前已经有了一些单独的控制系统，我们可以根据具体的实际情况对计算机辅机控制系统作出一些修改，使之与水电厂泵站原有的控制系统组成一个完整的监控系统。
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——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
二、控制系统构成
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水电厂计算机辅机控制系统：水电厂（泵站）油系统控制系统、气系统控制系统、水电厂（泵站）排水系统控制系统和供水系统控制系统。
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系统配置表：
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P.L.C.技.术.网——可编程控制器技术门户
WWW_PLC※JS_COM－PmLC－技.术_网 系统名称 plcjs.技.术_网 |
——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户 元件名称 WWW_PLC※JS_COM－PLC－技.术_网(可编程控※制器技术门户) |
WWcW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网 数量 WWW_PL※CJS_COM－PLC－技.术_网 |
WW.W_PLCJS_COM－PLC－技.术_网 备注 WWW_P※LCJS_COM－PLC－)技.术_网 |
WWW_PLCJS@_COM%－PLC－技.术_网 P.L.C.技.术.网——可编程控制器技术门户 油系统 WWW_PL※CJS_COM－PLC－技.术_网 |
WWW_PLCJS※COM－PLC－技.术_网(可※编程控※制器技术门户) CPU226 P.L.C.技.术.网——可编程控制器技术门户 |
WWW_PLCJS※COM－PLC－技×术_网(可编程控※制器技术门户) 1只 ——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户 |
WWW.PLCJS.COM——可编程控制器技术门户 数据处理（西门子） W1WW_P4LCJS_COM－PLC－技.术_网 |
WWW_PLCJS※COM－PLC－技.术_网(可※编程控※制器技术门户) EM231 WWW_PLCJS※COM－PLC－技×术_网(可编程控※制器技术门户) |
——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户 1只 WW.W_PLC※JS_C,OM－PL,C－技.术_网 |
WWW.PLCJS.COM——可编程控制器技术门户 模拟采集（西门子） WWW_P※LCJS_CO※M－PLC－技－.术_网 | |
plcjs.技.术_网 EM223 WWcW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网 |
WWW※PLCJS_COM－PL＃C－技.术_网(可编※程控※制器技术门户) 1只 WWW.PLCJS.COM——可编程控制器技术门户 |
plcjs.技.术_网 信号采集（西门子） WWW_PLCJS※COM－PLC－技.术_网(可※编程控※制器技术门户) | |
W1WW_P4LCJS_COM－PLC－技.术_网 EM277 WWW_PLC※JS_COM－PLC－技.术_网(可编程控※制器技术门户) |
WWW_PLCJ－S_COM－PLC－技.术_网(可－编程控－制器技术－门户) 1只 WWW_PLC※JS_COM－PLC－技.术_网(可编程控※制器技术门户) |
WWW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网 PROFIBUS通讯（西门子） WWcW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网 | |
WW.W_PLC※JS_C,OM－PL,C－技.术_网 传感器 WWcW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网 |
P_L_C_技_术_网——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户 1套 WW.W_PLC※JS_C,OM－PL,C－技.术_网 |
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WWW_PLC※JS_COM－PLC－技.术_网(可编程控※制器技术门户) 触摸屏 WWW_PLCJ－S_COM－PLC－技.术_网(可－编程控－制器技术－门户) |
WWW_PLCJS@_COM%－PLC－技.术_网 1只 P_L_C_技_术_网——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户 |
WWW_PLC※JS_COM－PmLC－技.术_网 人机对话 WWW.PLCJS.COM——可编程控制器技术门户 | |
WWW_PLCJS※COM－PLC－技.术_网(可※编程控※制器技术门户) 软启动器 WWW_PLCJS@_COM%－PLC－技.术_网 |
WWW_P※LCJS_COM－PLC－)技.术_网 2只 WWW_PLCJS※COM－PLC－技×术_网(可编程控※制器技术门户) |
W1WW_P4LCJS_COM－PLC－技.术_网 电机软启动（西门子） WWW_P※LCJS_COM－PLC－)技.术_网 | |
WWW※PLCJS_COM－PL＃C－技.术_网(可编※程控※制器技术门户) 气系统 P_L_C_技_术_网——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户 |
W1WW_P4LCJS_COM－PLC－技.术_网 CPU226 WWW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网 |
W1WW_P4LCJS_COM－PLC－技.术_网 1只 WW.W_PLCJS_COM－PLC－技.术_网 |
WWW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网 数据处理（西门子） WWW.PLCJS.COM——可编程控制器技术门户 |
——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户 EM231 WWW_PLCJ－S_COM－PLC－技.术_网(可－编程控－制器技术－门户) |
WWW_PLC※JS_COM－PmLC－技.术_网 1只 WWW_PLCJ－S_COM－PLC－技.术_网(可－编程控－制器技术－门户) |
WWW_PL※CJS_COM－PLC－技.术_网 模拟采集（西门子） W1WW_P4LCJS_COM－PLC－技.术_网 | |
P.L.C.技.术.网——可编程控制器技术门户 EM223 W1WW_P4LCJS_COM－PLC－技.术_网 |
WWW_PLCJ－S_COM－PLC－技.术_网(可－编程控－制器技术－门户) 1只 WWW_P※LCJS_COM－PLC－)技.术_网 |
WWW_PLCJS※COM－PLC－技×术_网(可编程控※制器技术门户) 信号采集（西门子） WWW_PLCJS※COM－PLC－技.术_网(可※编程控※制器技术门户) | |
WW.W_PLC※JS_C,OM－PL,C－技.术_网 EM277 WWW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网 |
WWW.PLCJS.COM——可编程控制器技术门户 1只 P_L_C_技_术_网——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户 |
P.L.C.技.术.网——可编程控制器技术门户 PROFIBUS通讯（西门子） WWW.PLCJS.COM——可编程控制器技术门户 | |
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WW.W_PLCJS_COM－PLC－技.术_网 1套 P.L.C.技.术.网——可编程控制器技术门户 |
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——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户 1只 WWW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网 |
——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户 人机对话 WW.W_PLCJS_COM－PLC－技.术_网 | |
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P.L.C.技.术.网——可编程控制器技术门户 电机软启动（西门子） WWW_PLCJS※COM－PLC－技×术_网(可编程控※制器技术门户) | |
P_L_C_技_术_网——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户 排水系统 W1WW_P4LCJS_COM－PLC－技.术_网 |
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WWW_P※LCJS_COM－PLC－)技.术_网 数据处理（西门子） WWW_PLCJS※COM－PLC－技.术_网(可※编程控※制器技术门户) |
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WWW_PLCJS@_COM%－PLC－技.术_网 PROFIBUS通讯（西门子） WWW_PLCJS@_COM%－PLC－技.术_网 | |
P_L_C_技_术_网——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户 传感器 WW.W_PLCJS_COM－PLC－技.术_网 |
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WWcW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网 触摸屏 WWW_P※LCJS_CO※M－PLC－技－.术_网 |
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P.L.C.技.术.网——可编程控制器技术门户 人机对话 WWW_PLCJS※COM－PLC－技.术_网(可※编程控※制器技术门户) | |
WW.W_PLCJS_COM－PLC－技.术_网 软启动器 WWW_PLCJS※COM－PLC－技×术_网(可编程控※制器技术门户) |
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WW.W_PLCJS_COM－PLC－技.术_网 电机软启动（西门子） WWW_PL※CJS_COM－PLC－技.术_网 | |
WW.W_PLC※JS_C,OM－PL,C－技.术_网 供水系统 WWW_PLCJS@_COM%－PLC－技.术_网 |
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WWW.PLCJS.COM——可编程控制器技术门户 模拟采集（西门子） WWW_PLCJS@_COM%－PLC－技.术_网 | |
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——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户 2只 P_L_C_技_术_网——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户 |
P_L_C_技_术_网——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户 信号采集控制（西门子） P.L.C.技.术.网——可编程控制器技术门户 | |
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——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户 软启动器 WWW_PLCJS※COM－PLC－技×术_网(可编程控※制器技术门户) |
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plcjs.技.术_网 电机软启动（西门子） plcjs.技.术_网 | |
WWW※PLCJS_COM－PL＃C－技.术_网(可编※程控※制器技术门户) 公用LCU WWW※PLCJS_COM－PL＃C－技.术_网(可编※程控※制器技术门户) |
WWW_PL※CJS_COM－PLC－技.术_网 CPU 313C-2DP WWW_PLCJS@_COM%－PLC－技.术_网 |
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WW.W_PLC※JS_C,OM－PL,C－技.术_网 CP343-1 WW.W_PLCJS_COM－PLC－技.术_网 |
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WWW_P※LCJS_COM－PLC－)技.术_网 工业以太网通讯（西门子） WWW_PLCJ－S_COM－PLC－技.术_网(可－编程控－制器技术－门户) | |
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——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户 1套 WWW.PLCJS.COM——可编程控制器技术门户 |
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水电厂（泵站）计算机辅机控制系统是水电站（泵站）计算机自动化系统的一部分，它的控制对象为水电厂（泵站）的公用设备（油、气、水）。这些设备所处的环境都比较恶劣:空气的湿度较大,灰尘比较多,这就对控制系统的可靠性提出了更高的要求。传统的辅机控制系统采用继电器、接触器回路，这种回路有许多缺点，如：接线复杂，改造困难，维护工作量大，继电器、接触器接点容易烧坏，寿命低，继电器灵敏度低，可靠性差,不能满足远动和通信的要求。本计算机辅机控制系统采用可靠性非常高的可编程控制器（PLC）为核心组件，配以一系列专用模块，并可以固态控制器、软起动器或变频器取代接触器控制电机，很好地克服了这些缺点。
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系统采用固态控制器和软启动器具备以下特点：
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以无触点方式控制电流通断。
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对负载的工作状态提供完善的检测保护。
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控制电动机平滑启动，减少启动电流，避免冲击电网，减小配电容量。
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起始电压可调，保证电机启动最小启动转距，避免电机过热。
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起始电流可根据负载情况调整，以最小的电流产生最佳的转距。
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启动时间可调，在该时间范围内，电动机转速不断上升，避免转速冲击。
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