CN101696649B - 选择性催化还原系统尿素溶液喷射电子控制器 - Google Patents
选择性催化还原系统尿素溶液喷射电子控制器 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种控制器,尤其是一种选择性催化还原系统尿素溶液喷射电子控制器。按照本发明提供的技术方案,一种选择催化还原系统尿素溶液喷射电子控制器,包括传感器模块、控制模块、执行器驱动模块、通讯模块及电源模块;传感器模块的输出端与控制模块的输入端连接,控制模块的输出端与执行器驱动模块中的尿素溶液喷嘴驱动电路、尿素溶液压力泵驱动电路、尿素溶液加热装置及尿素箱液位报警驱动电路输入端相连,电源模块的输出端分别与控制模块及传感器模块的电源端连接;控制模块与通讯模块相互连接。本发明能够精确控制尿素喷射量,喷射精度高,适用性好。
Description
技术领域
本发明涉及一种控制器,尤其是一种选择性催化还原系统尿素溶液喷射电子控制器。
背景技术
目前,尿素溶液喷射电子控制器应用于火电发电厂的尿素溶液喷射量的控制,由于尿素喷射量大,其喷射精度不高,使用场合固定,使用环境条件变化不大,控制功能简单。该控制器不适合用在使用场合不固定,使用环境条件变化大,喷射尿素量小,喷射精度要求高的场所或设备上。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足,提供一种选择催化还原系统尿素溶液喷射电子控制器,其能够精确控制尿素喷射量,喷射精度高,适用性好。
按照本发明提供的技术方案,所述选择催化还原系统尿素溶液喷射电子控制器,包括传感器模块、控制模块、执行器驱动模块、通讯模块及电源模块;所述传感器模块用于检测发动机冷却水的温度、发动机的转速、油门踏板的位置、发动机的排气温度、尿素溶液的压力、尿素溶液的温度及尿素箱尿素溶液的液位,所述传感器模块的输出端与控制模块的输入端相连;所述控制模块的输出端与执行器驱动模块的输入端相连,控制模块对传感器模块输入的检测结果进行比较、判断,并将控制信号传输到执行器驱动模块,所述执行器驱动模块根据控制模块输出的指令驱动相应装置动作;所述通讯模块用于控制模块的信号交换;所述电源模块提供控制模块及传感器模块的供电电源;所述传感器模块包括发动机冷却水温度传感器模块、发动机转速传感器模块、油门踏板位置传感器模块、发动机排气温度传感器模块、尿素溶液压力传感器模块、尿素溶液温度传感器模块及尿素箱尿素液位传感器模块;所述控制模块的控制信号发送到执行器驱动模块中的尿素溶液喷嘴驱动电路、尿素溶液压力泵驱动电路、尿素溶液加热装置及尿素箱液位报警驱动电路的输入端。
所述控制模块为单片机。所述通讯模块包括CAN总线通讯电路及串口通讯电路。所述发动机冷却水温度传感器模块与尿素溶液温度传感器模块中的发动机冷却水温度传感器及尿素溶液温度传感器均为热电阻温度传感器。所述电源模块包括电源稳压电路及电源电压转换电路,电源依次经过电源稳压电路及电源电压转换电路后输出。
所述发动机转速传感器模块包括第一运算放大器及第二运算放大器,所述第一运算放大器的输出端通过第九电阻与第二运算放大器的同相输入端相连;发动机转速传感器的低电平输出端与第四电阻及第五电阻的一端相连,所述第四电阻的另一端与第二电阻的一端相连,所述第二电阻的另一端与电源及第一电容的一端相连,所述第一电容的另一端接地,所述第五电阻的另一端与第一运算放大器的反相输入端相连;发动机转速传感器的高电平输出端与第三电阻及第六电阻的一端相连,所述第三电阻的另一端与第二电阻、第四电阻及第一电阻相连,所述第一电阻的另一端接地,所述第六电阻的另一端与第一运算放大器相连;所述第一运算放大器的反相输入端与输出端间接有第八电阻;所述第二运算放大器的同相输入端与第十电阻及第四电容一端相连,所述第十电阻及第四电容相并联;所述第十电阻及第四电容的另一端通过第三电容与第一运算放大器的反相输入端相连,并通过第七电阻及第二电容与第一运算放大器的同相输入端相连,所述第七电阻与第二电容相并联;所述第二运算放大器的反相输入端与第十一电阻相连,所述第十一电阻的另一端接地;所述第二运算放大器的反相输入端与输出端间接有第十二电阻,所述第二运算放大器的输出端与第十三电阻相连,所述第十三电阻的另一端与第五电容相连,所述第十三电阻与第五电容相连接的一端与控制模块相连,所述第一运算放大器及第二运算放大器的正极均与电源相连,负极均接地。
所述尿素溶液压力泵驱动电路包括A3936驱动芯片,所述控制模块输出的换向信号与PWM信号分别与A3936驱动芯片的DIR及ENABLE端相连;所述A3936驱动芯片的PED1、PED2、BLANK、EXTMODE及SR端分别通过第二十七电阻、第二十六电阻、第二十五电阻、第二十四电阻及第二十三电阻与电源相连;所述A3936驱动芯片的CP1与CP2端间接有第十电容,所述A3936驱动芯片的VREG与GND端接有第十一电容,所述GND端均接地;所述A3936驱动芯片的SR端与GND端相连;所述A3936驱动芯片的VDD端与电源相连,所述A3936驱动芯片的SLEEP及OSC端分别通过第十四电阻及第十六电阻与电源及VDD端相连,所述A3936驱动芯片的TACH与VDD端间接有第十五电阻,所述第十五电阻通过第六电容接地,所述A3936驱动芯片的BRAKE端与第六电容的接地端相连;所述第十五电阻与第六电容相连接的一端与反相器的输入端相连,所述反相器的输出端与控制模块相连;所述A3936驱动芯片的HA+、HA-、HB-及HC-分别通过第二十电阻、第十七电阻、第十八电阻及第十九电阻与VDD及电源相连;所述A3936驱动芯片的HB+、HC+端分别与HA+端及第二十电阻相连,所述HA+、HB+、HC+端及第二十电阻相连接的一端通过第二十一电阻接地;所述第十六电阻、VDD及电源相连接的端与第七电容相连,所述第七电容的另一端接地;所述A3936驱动芯片的VBB1及VBB2端与24V电源相连,所述A3936驱动芯片的Vcp端通过第八电容与VBB1、VBB2、第十二电容、第十三电容及24V电源相连;所述第十二电容及第十三电容相并联,第十二电容及第十三电容的另一端接地;所述A3936驱动芯片的OUTA、OUTB及OUTC端分别通过第一稳压二极管、第二稳压二极管及第三稳压二极管的阴极与VBB1、VBB2及24V电源相连,所述第一稳压二极管的阳极及OUTA相连接端与第四稳压二极管的阴极相连,所述第四稳压二极管的阳极接地;所述第二稳压二极管的阳极及OUTB相连接的端与第五稳压二极管的阴极相连,所述第五稳压二极管的阳极与第四稳压二极管的阳极相连,所述第三稳压二极管的阳极与OUTC相连接的端与第六稳压二极管的阴极相连,所述第六稳压二极管的阳极与第四稳压二极管的阳极相连;所述A3936驱动芯片的LSS1及SENSE端分别通过第九电容及第二十二电阻接地,所述A3936驱动芯片的LSS2端分别与LSS1及SENSE相连,所述A3936驱动芯片的REF端接电源。
本发明的优点:本发明使用范围广,能够在环境变化大的设备上使用,尿素的喷射量能够得到精确控制,输出的尿素溶液压力稳定,波动小,喷射精度高,能够根据温度及海拔高度的变化对尿素喷射量进行补偿。
附图说明
图1为本发明的电路原理图。
图2为本发明的发动机排气温度传感器模块的电路原理图。
图3为本发明的尿素溶液压力泵驱动电路的电路原理图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示:本发明由传感器模块1、控制模块2、执行器驱动模块3、通讯模块4及电源模块5组成。
所述传感器模块1中的发动机冷却水温度传感器模块7、发动机转速传感器模块8、油门踏板位置传感器模块9、发动机排气温度传感器模块10、尿素溶液压力传感器模块11、尿素溶液温度传感器模块12及尿素箱尿素液位传感器模块13输出端与控制模块2的输入端连接,所述控制模块2为单片机,所述控制模块2将传感器模块1输入的信号进行计算、比较级判断后进行输出,所述控制模块2的输出端与执行器驱动模块3中的尿素溶液喷嘴驱动电路16、尿素溶液压力泵驱动电路17、尿素溶液加热装置18及尿素箱液位报警驱动电路19输入端相连,分别驱动尿素溶液喷嘴、尿素溶液压力泵、尿素溶液加热装置及尿素箱液位报警装置的动作。所述电源模块5的输出端分别与控制模块2及传感器模块的电源端连接;所述控制模块2与通讯模块4相互连接。
所述通讯模块4包括CAN总线通讯电路20及串口通讯电路21,所述CAN总线通讯电路20用于控制模块2与其它控制单元间的通信,所述串口通信电路21用于控制模块2与计算机间的通信。所述发动机冷却水温度传感器模块7与尿素溶液温度传感器模块12中的发动机冷却水温度传感器及尿素溶液温度传感器均为热电阻温度传感器。
所述电源模块5包括电源稳压电路14及电源转换电路15,电源模块5将输入的电源进行稳压及转换,使电源模块5输出的电源电压满足控制单元2及传感器模块1中的传感器的电压要求。
如图2所示:所述发动机转速传感器模块8包括第一运算放大器6及第二运算放大器22,所述第一运算放大器6的输出端通过第九电阻R9与第二运算放大器22的同相输入端相连;发动机转速传感器的低电平输出端与第四电阻R4及第五电阻R5的一端相连,所述第四电阻R4的另一端与第二电阻R2的一端相连,所述第二电阻R2的另一端与电源VCC及第一电容C1的一端相连,所述第一电容C1的另一端接地,所述第五电阻R5的另一端与第一运算放大器6的反相输入端相连;发动机转速传感器的高电平输出端与第三电阻R3及第六电阻R6的一端相连,所述第三电阻R3的另一端与第二电阻R2、第四电阻R4及第一电阻R1相连,所述第一电阻R1的另一端接地,所述第六电阻R6的另一端与第一运算放大器6相连;所述第一运算放大器6的反相输入端与输出端间接有第八电阻R8;所述第二运算放大器22的同相输入端与第十电阻R10及第四电容C4一端相连,所述第十电阻R10及第四电容C4相并联;所述第十电阻R10及第四电容C4的另一端通过第三电容C3与第一运算放大器6的反相输入端相连,并通过第七电阻R7及第二电容C2与第一运算放大器6的同相输入端相连,所述第七电阻R7与第二电容C2相并联;所述第二运算放大器22的反相输入端与第十一电阻R11相连,所述第十一电阻R11的另一端接地;所述第二运算放大器22的反相输入端与输出端间接有第十二电阻R12,所述第二运算放大器22的输出端与第十三电阻R13相连,所述第十三电阻R13的另一端与第五电容C5相连,所述第十三电阻R13与第五电容C5相连接的一端与控制模块2相连,所述第一运算放大器6及第二运算放大器22的正极均与电源VCC相连,负极均接地。
如图3所示:所述尿素溶液压力泵驱动电路17包括A3936驱动芯片23,所述控制模块2输出的换向信号与PWM信号分别与A3936驱动芯片23的DIR及ENABLE端相连;所述A3936驱动芯片23的PED1、PED2、BLANK、EXTMODE及SR端分别通过第二十七电阻R27、第二十六电阻R26、第二十五电阻R25、第二十四电阻R24及第二十三电阻R23与电源VCC相连;所述A3936驱动芯片23的CP1与CP2端间接有第十电容C10,所述A3936驱动芯片23的VREG与GND端接有第十一电容C11,所述GND端均接地;所述A3936驱动芯片23的SR端与GND端相连;所述A3936驱动芯片23的VDD端与电源VCC相连,所述A3936驱动芯片23的SLEEP及OSC端分别通过第十四电阻R14及第十六电阻R16与电源VCC及VDD端相连,所述A3936驱动芯片23的TACH与VDD端间接有第十五电阻R15,所述第十五电阻R15通过第六电容C6接地,所述A3936驱动芯片23的BRAKE端与第六电容C6的接地端相连;所述第十五电阻R15与第六电容C6相连接的一端与反相器24的输入端相连,所述反相器24的输出端与控制模块2相连;所述A3936驱动芯片23的HA+、HA-、HB-及HC-分别通过第二十电阻R20、第十七电阻R17、第十八电阻R18及第十九电阻R19与VDD及电源VCC相连;所述A3936驱动芯片23的HB+、HC+分别与HA+及第二十电阻R20相连,所述HA+、HB+、HC+及第二十电阻R20相连接的一端通过第二十一电阻R21接地;所述第十六电阻R16、VDD及电源VCC相连接的端与第七电容C7相连,所述第七电容C7的另一端接地;所述A3936驱动芯片23的VBB1及VBB2端与24V电源相连,所述A3936驱动芯片23的Vcp端通过第八电容C8与VBB1、VBB2、第十二电容C12、第十三电容C13及24V电源相连;所述第十二电容C12及第十三电容C13相并联,第十二电容C12及第十三电容C13的另一端接地;所述A3936驱动芯片23的OUTA、OUTB及OUTC端分别通过第一稳压二极管D1、第二稳压二极管D2及第三稳压二极管D3的阴极与VBB1、VBB2及24V电源相连,所述第一稳压二极管D1的阳极及OUTA相连接端与第四稳压二极管D4的阴极相连,所述第四稳压二极管D4的阳极接地;所述第二稳压二极管D2的阳极及OUTB相连接的端与第五稳压二极管D5的阴极相连,所述第五稳压二极管D5的阳极与第四稳压二极管D4的阳极相连,所述第三稳压二极管D3的阳极与OUTC相连接的端与第六稳压二极管D6的阴极相连,所述第六稳压二极管D6的阳极与第四稳压二极管D4的阳极相连;所述A3936驱动芯片23的LSS1及SENSE端分别通过第九电容C9及第二十二电阻R22接地,所述A3936驱动芯片23的LSS2端分别与LSS1及SENSE相连,所述A3936驱动芯片23的REF端接电源VCC。
使用时,将发动机的转速、油门踏板的位置及发动机的排气温度间对应的尿素溶液喷射量写入控制模块2中,控制模块2根据传感器模块1中的发动机转速传感器模块8、油门踏板位置传感器模块9及发动机排气温度传感器模块10的输入信号进行查表,控制模块2将查表得到的尿素溶液喷射量转换成控制信号,并输出信号到尿素溶液压力泵驱动电路17及尿素溶液喷嘴驱动电路16,使尿素溶液喷嘴按要求进行喷射。在控制模块2中还设定尿素箱尿素溶液的液位范围、尿素溶液的温度范围、尿素溶液压力的范围及发动机冷却水的温度范围;控制模块2将尿素箱尿素液位传感器模块13、尿素溶液温度传感器模块12、尿素溶液压力传感器模块11及发动机冷却水温度传感器模块7检测到的尿素箱尿素液位值、尿素溶液的温度值、尿素溶液压力值及机发动机冷却水的温度值与控制模块2中设定的尿素箱尿素溶液的液位范围、尿素溶液的温度范围、尿素溶液压力的范围及发动机冷却水的温度范围进行比较、判断和输出,从而控制精确控制尿素溶液的喷射量。
当尿素溶液温度传感器模块12检测到尿素溶液温度值小于控制模块2中设定的尿素溶液的温度范围时,控制模块2将比较判断后的结果输出到尿素溶液加热装置驱动电路18,使尿素溶液加热装置对尿素溶液进行加热。当尿素箱尿素液位传感器模块13检测到的尿素液位低于控制模块2中设定的尿素箱尿素液位的范围时,控制模块2将比较判断的结果输出到尿素箱液位报警驱动电路19,尿素箱尿素溶液液位报警装置发出报警信号。当尿素溶液压力传感器模块11检测到的尿素溶液压力低于控制模块2中设定的尿素溶液压力范围时,尿素溶液不进行喷射。
当尿素箱尿素液位传感器模块13检测到的尿素液位值高于控制模块2中设定的尿素溶液的液位范围、尿素溶液温度传感器模块12检测到的尿素溶液温度值高于控制模块2中设定的尿素溶液温度的范围且发动机冷却水温度传感器模块7检测到的发动机冷却水的温度在控制模块2中设定的范围内时,控制模块2根据发动机转速传感器模块8、油门踏板位置传感器模块9及发动机排气温度传感器模块10输入的信号,进行查表,控制模块2将查表得到的尿素溶液喷射量转换成控制信号,并输出信号到尿素溶液压力泵驱动电路17及尿素溶液喷嘴驱动电路16,使尿素溶液喷嘴按要求进行喷射。
Claims (6)
1.一种选择催化还原系统尿素溶液喷射电子控制器,包括传感器模块(1)、控制模块(2)、执行器驱动模块(3)、通讯模块(4)及电源模块(5);其特征是:所述传感器模块(1)用于检测发动机冷却水的温度、发动机的转速、油门踏板的位置、发动机的排气温度、尿素溶液的压力、尿素溶液的温度及尿素箱尿素溶液的液位,所述传感器模块(1)的输出端与控制模块(2)的输入端相连;所述控制模块(2)的输出端与执行器驱动模块(3)的输入端相连,控制模块(2)对传感器模块(1)输入的检测结果进行比较、判断,并将控制信号传输到执行器驱动模块(3),所述执行器驱动模块(3)根据控制模块(2)输出的指令驱动相应装置动作;所述通讯模块(4)用于控制模块(1)的信号交换;所述电源模块(5)提供控制模块(2)及传感器模块(1)的供电电源;所述传感器模块(1)包括发动机冷却水温度传感器模块(7)、发动机转速传感器模块(8)、油门踏板位置传感器模块(9)、发动机排气温度传感器模块(10)、尿素溶液压力传感器模块(11)、尿素溶液温度传感器模块(12)及尿素箱尿素液位传感器模块(13);所述控制模块(2)的控制信号发送到执行器驱动模块(3)中的尿素溶液喷嘴驱动电路(16)、尿素溶液压力泵驱动电路(17)、尿素溶液加热装置(18)及尿素箱液位报警驱动电路(19)的输入端;
所述发动机转速传感器模块(8)包括第一运算放大器(6)及第二运算放大器(22),所述第一运算放大器(6)的输出端通过第九电阻(R9)与第二运算放大器(22)的同相输入端相连;发动机转速传感器的低电平输出端与第四电阻(R4)及第五电阻(R5)的一端相连,所述第四电阻(R4)的另一端与第二电阻(R2)的一端相连,所述第二电阻(R2)的另一端与电源(VCC)及第一电容(C1)的一端相连,所述第一电容(C1)的另一端接地,所述第五电阻(R5)的另一端与第一运算放大器(6)的反相输入端相连;发动机转速传感器的高电平输出端与第三电阻(R3)及第六电阻(R6)的一端相连,所述第三电阻(R3)的另一端与第二电阻(R2)、第四电阻(R4)及第一电阻(R1)相连,所述第一电阻(R1)的另一端接地,所述第六电阻(R6)的另一端与第一运算放大器(6)相连;所述第一运算放大器(6)的反相输入端与输出端间接有第八电阻(R8);所述第二运算放大器(22)的同相输入端与第十电阻(R10)及第四电容(C4)一端相连,所述第十电阻(R10)及第四电容(C4)相并联;所述第十电阻(R10)及第四电容(C4)的另一端通过第三电容(C3)与第一运算放大器(6)的反相输入端相连,并通过第七电阻(R7)及第二电容(C2)与第一运算放大器(6)的同相输入端相连,所述第七电阻(R7)与第二电容(C2)相并联;所述第二运算放大器(22)的反相输入端与第十一电阻(R11)相连,所述第十一电阻(R11)的另一端接地;所述第二运算放大器(22)的反相输入端与输出端间接有第十二电阻(R12),所述第二运算放大器(22)的输出端与第十三电阻(R13)相连,所述第十三电阻(R13)的另一端与第五电容(C5)相连,所述第十三电阻(R13)与第五电容(C5)相连接的一端与控制模块(2)相连,所述第一运算放大器(6)及第二运算放大器(22)的正极均与电源(VCC)相连,负极均接地。
2.根据权利要求1所述选择催化还原系统尿素溶液喷射电子控制器,其特征是:所述控制模块(2)为单片机。
3.根据权利要求1所述选择催化还原系统尿素溶液喷射电子控制器,其特征是:所述通讯模块(4)包括CAN总线通讯电路(20)及串口通讯电路(21)。
4.根据权利要求1所述选择催化还原系统尿素溶液喷射电子控制器,其特征是:所述发动机冷却水温度传感器模块(7)与尿素溶液温度传感器模块(12)中的发动机冷却水温度传感器及尿素溶液温度传感器均为热电阻温度传感器。
5.根据权利要求1所述选择催化还原系统尿素溶液喷射电子控制器,其特征是:所述电源模块(5)包括电源稳压电路(14)及电源电压转换电路(15),电源依次经过电源稳压电路(14)及电源电压转换电路(15)后输出。
6.根据权利要求1所述选择催化还原系统尿素溶液喷射电子控制器,其特征是:所述尿素溶液压力泵驱动电路(17)包括A3936驱动芯片(23),所述控制模块(2)输出的换向信号与PWM信号分别与A3936驱动芯片(23)的DIR及ENABLE端相连;所述A3936驱动芯片(23)的PED1、PED2、BLANK、EXTMODE及SR端分别通过第二十七电阻(R27)、第二十六电阻(R26)、第二十五电阻(R25)、第二十四电阻(R24)及第二十三电阻(R23)与电源(VCC)相连;所述A3936驱动芯片(23)的CP1与CP2端间接有第十电容(C10),所述A3936驱动芯片(23)的VREG与GND端接有第十一电容(C11),所述GND端均接地;所述A3936驱动芯片(23)的SR端与GND端相连;所述A3936驱动芯片(23)的VDD端与电源(VCC)相连,所述A3936驱动芯片(23)的SLEEP及OSC端分别通过第十四电阻(R14)及第十六电阻(R16)与电源(VCC)及VDD端相连,所述A3936驱动芯片(23)的TACH与VDD端间接有第十五电阻(R15),所述第十五电阻(R15)通过第六电容(C6)接地,所述A3936驱动芯片(23)的BRAKE端与第六电容(C6)的接地端相连;所述第十五电阻(R15)与第六电容(C6)相连接的一端与反相器(24)的输入端相连,所述反相器(24)的输出端与控制模块(2)相连;所述A3936驱动芯片(23)的HA+、HA-、HB-及HC-分别通过第二十电阻(R20)、第十七电阻(R17)、第十八电阻(R18)及第十九电阻(R19)与VDD及电源(VCC)相连;所述A3936驱动芯片(23)的HB+、HC+分别与HA+及第二十电阻(R20)相连,所述HA+、HB+、HC+及第二十电阻(R20)相连接的一端通过第二十一电阻(R21)接地;所述第十六电阻(R16)、VDD及电源(VCC)相连接的端与第七电容(C7)相连,所述第七电容(C7)的另一端接地;所述A3936驱动芯片(23)的VBB1及VBB2端与24V电源相连,所述A3936驱动芯片(23)的Vcp端通过第八电容(C8)与VBB1、VBB2、第十二电容(C12)、第十三电容(C13)及24V电源相连;所述第十二电容(C12)及第十三电容(C13)相并联,第十二电容(C12)及第十三电容(C13)的另一端接地;所述A3936驱动芯片(23)的OUTA、OUTB及OUTC端分别通过第一稳压二极管(D1)、第二稳压二极管(D2)及第三稳压二极管(D3)的阴极与VBB1、VBB2及24V电源相连,所述第一稳压二极管(D1)的阳极及OUTA相连接端与第四稳压二极管(D4)的阴极相连,所述第四稳压二极管(D4)的阳极接地;所述第二稳压二极管(D2)的阳极及OUTB相连接的端与第五稳压二极管(D5)的阴极相连,所述第五稳压二极管(D5)的阳极与第四稳压二极管(D4)的阳极相连,所述第三稳压二极管(D3)的阳极与OUTC相连接的端与第六稳压二极管(D6)的阴极相连,所述第六稳压二极管(D6)的阳极与第四稳压二极管(D4)的阳极相连;所述A3936驱动芯片(23)的LSS1及SENSE端分别通过第九电容(C9)及第二十二电阻(R22)接地,所述A3936驱动芯片(23)的LSS2端分别与LSS1及SENSE端相连,所述A3936驱动芯片(23)的REF端接电源(VCC)。
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