JPH04285130A - 連続焼鈍設備の加熱炉における燃焼ガス流量制御方法 - Google Patents
連続焼鈍設備の加熱炉における燃焼ガス流量制御方法Info
- Publication number
- JPH04285130A JPH04285130A JP7259491A JP7259491A JPH04285130A JP H04285130 A JPH04285130 A JP H04285130A JP 7259491 A JP7259491 A JP 7259491A JP 7259491 A JP7259491 A JP 7259491A JP H04285130 A JPH04285130 A JP H04285130A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- flow rate
- combustion gas
- strip
- heating furnace
- zone
- Prior art date
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- Pending
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- Control Of Heat Treatment Processes (AREA)
- Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、連続焼鈍設備の加熱炉
における燃焼ガス流量制御方法に関するものである。
における燃焼ガス流量制御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ストリップ連続焼鈍設備の加熱炉として
、進行するストリップ面に対向するように多数のラジア
ントチューブを並設し、このラジアントチューブ内で燃
焼ガスを燃焼させ、ラジアントチューブ表面から放射さ
れる輻射熱によってストリップを加熱するようにした形
式のものが知られている。一方、各ラジアントチューブ
に設けられたバーナに対する燃焼ガスの供給量の制御方
法としては、全てのバーナへのガス供給量を均等に配分
する方法や、入口側のバーナの燃焼ガスの供給量を最も
大きくし、出口側へ行くに従って一定の割合でガス供給
量を減じる方法などが一般に採用されている。
、進行するストリップ面に対向するように多数のラジア
ントチューブを並設し、このラジアントチューブ内で燃
焼ガスを燃焼させ、ラジアントチューブ表面から放射さ
れる輻射熱によってストリップを加熱するようにした形
式のものが知られている。一方、各ラジアントチューブ
に設けられたバーナに対する燃焼ガスの供給量の制御方
法としては、全てのバーナへのガス供給量を均等に配分
する方法や、入口側のバーナの燃焼ガスの供給量を最も
大きくし、出口側へ行くに従って一定の割合でガス供給
量を減じる方法などが一般に採用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記のうち、前者の方
法によると、入口側は板温が低く、ストリップの吸熱量
が大きいためにラジアントチューブの表面温度が相対的
に低くなるが、出口側はこの逆に、ラジアントチューブ
の表面温度が過度に高くなりがちである。そのため、ラ
ジアントチューブ毎に損耗の度合いが均一でなくなり、
その耐用期間に差が生じてしまう点に設備保全上好まし
くない面がある。
法によると、入口側は板温が低く、ストリップの吸熱量
が大きいためにラジアントチューブの表面温度が相対的
に低くなるが、出口側はこの逆に、ラジアントチューブ
の表面温度が過度に高くなりがちである。そのため、ラ
ジアントチューブ毎に損耗の度合いが均一でなくなり、
その耐用期間に差が生じてしまう点に設備保全上好まし
くない面がある。
【0004】他方、後者の場合、このような不都合はあ
る程度是正されるものの、ガス供給量の変化率が一般に
固定されているため、目標板温、実績炉温などに応じた
適切な制御が行なえないといった欠点がある。
る程度是正されるものの、ガス供給量の変化率が一般に
固定されているため、目標板温、実績炉温などに応じた
適切な制御が行なえないといった欠点がある。
【0005】本発明は、このような従来技術の不都合を
解消すべく案出されたものであり、その主な目的は、設
備保全を考慮してラジアントチューブの表面温度が各ゾ
ーン間で均一となるような連続焼鈍設備の加熱炉におけ
る燃焼ガス流量制御方法を提供することにある。
解消すべく案出されたものであり、その主な目的は、設
備保全を考慮してラジアントチューブの表面温度が各ゾ
ーン間で均一となるような連続焼鈍設備の加熱炉におけ
る燃焼ガス流量制御方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】このような目的は、本発
明によれば、ストリップの進路に沿って並設された複数
のラジアントチューブを備えたストリップ連続焼鈍設備
の加熱炉における燃焼ガス流量制御方法を、加熱炉内を
ストリップの進行方向に沿って複数のゾーンに区分けす
ると共に、各ゾーンを通過するに従ったストリップ温度
の上昇速度を予測した昇温曲線に基づいてゾーン毎の必
要熱量を算出し、該熱量に対応して各ラジアントチュー
ブのバーナに供給する燃焼ガス流量の制御を行なうもの
とすることによって達成される。
明によれば、ストリップの進路に沿って並設された複数
のラジアントチューブを備えたストリップ連続焼鈍設備
の加熱炉における燃焼ガス流量制御方法を、加熱炉内を
ストリップの進行方向に沿って複数のゾーンに区分けす
ると共に、各ゾーンを通過するに従ったストリップ温度
の上昇速度を予測した昇温曲線に基づいてゾーン毎の必
要熱量を算出し、該熱量に対応して各ラジアントチュー
ブのバーナに供給する燃焼ガス流量の制御を行なうもの
とすることによって達成される。
【0007】
【作用】このような構成によれば、ストリップ温度の上
昇曲線の設定によって各ラジアントチューブの表面温度
が均一となるように供給熱量を制御することができる。 しかもゾーン毎に算出した必要熱量に応じて燃焼ガス流
量の制御を行なうので、ストリップ仕様の切換にも即応
することができる。
昇曲線の設定によって各ラジアントチューブの表面温度
が均一となるように供給熱量を制御することができる。 しかもゾーン毎に算出した必要熱量に応じて燃焼ガス流
量の制御を行なうので、ストリップ仕様の切換にも即応
することができる。
【0008】
【実施例】以下に添付の図面に示された具体的な実施例
に基づいて本発明の構成を詳細に説明する。
に基づいて本発明の構成を詳細に説明する。
【0009】図1は、本発明が適用されるストリップ加
熱炉1の概略構成を示しており、炉体内の上下位置には
、それぞれ多数のハースロール2が等間隔をおいて並設
されている。ストリップ3は、これら上下のロール2間
に多条に折り返されて掛け渡されており、ハースロール
2を駆動することによって適宜な張力と速度が与えられ
、入口4から出口5へ向かって炉内を順次進行するよう
にされている。
熱炉1の概略構成を示しており、炉体内の上下位置には
、それぞれ多数のハースロール2が等間隔をおいて並設
されている。ストリップ3は、これら上下のロール2間
に多条に折り返されて掛け渡されており、ハースロール
2を駆動することによって適宜な張力と速度が与えられ
、入口4から出口5へ向かって炉内を順次進行するよう
にされている。
【0010】ロール2間に掛け渡されたストリップ3表
面に対向するように、ラジアントチューブ式のヒータ6
が多数並設されている。このラジアントチューブ式ヒー
タ6は、そのチューブ内で可燃ガスを燃焼させる公知形
式のものであり、バーナ(図示せず)に供給する燃焼ガ
スの流量を調節することによってその熱量の制御を行な
うようにされている。
面に対向するように、ラジアントチューブ式のヒータ6
が多数並設されている。このラジアントチューブ式ヒー
タ6は、そのチューブ内で可燃ガスを燃焼させる公知形
式のものであり、バーナ(図示せず)に供給する燃焼ガ
スの流量を調節することによってその熱量の制御を行な
うようにされている。
【0011】さて、設備保護の観点から最も好ましいラ
ジアントチューブの熱量制御は、各ラジアントチューブ
の表面温度が均一となるようにすることである。ここで
連続通板されるストリップのうちのある部分が炉内を通
過するのに従ってその温度が図2に示すようなパターン
で上昇するものと仮定した時、各ラジアントチューブの
表面温度を均一化するには、炉内を適宜に区分けした各
ゾーンのバーナ発熱量を昇温曲線上のストリップ吸熱量
に釣合わせれば良いわけであるから、ストリップに与え
る熱量は、図中にハッチングを施した部分で表されるこ
ととなる。従って、この面積比に応じて各ゾーンにおけ
るバーナの燃焼ガス流量を調節すれば良いことが分かる
。
ジアントチューブの熱量制御は、各ラジアントチューブ
の表面温度が均一となるようにすることである。ここで
連続通板されるストリップのうちのある部分が炉内を通
過するのに従ってその温度が図2に示すようなパターン
で上昇するものと仮定した時、各ラジアントチューブの
表面温度を均一化するには、炉内を適宜に区分けした各
ゾーンのバーナ発熱量を昇温曲線上のストリップ吸熱量
に釣合わせれば良いわけであるから、ストリップに与え
る熱量は、図中にハッチングを施した部分で表されるこ
ととなる。従って、この面積比に応じて各ゾーンにおけ
るバーナの燃焼ガス流量を調節すれば良いことが分かる
。
【0012】すなわち、図3の制御フローに示すように
、先ず、コンピュータ11からのコイル情報(材料仕様
、製造仕様)をもとに、炉の能力と通板性とを考慮した
速度パターンを炉操業支援AI部12にて設定する。 と同時に、この速度パターンに基づいて溶接点前後など
の過渡状態を含む最適な目標板温スケジュールを設定す
る。
、先ず、コンピュータ11からのコイル情報(材料仕様
、製造仕様)をもとに、炉の能力と通板性とを考慮した
速度パターンを炉操業支援AI部12にて設定する。 と同時に、この速度パターンに基づいて溶接点前後など
の過渡状態を含む最適な目標板温スケジュールを設定す
る。
【0013】次に予測制御型最適制御部13において、
目標板温スケジュールに基づいて将来の板温変化を予測
し、板温偏差および流量変動が最も小さくなるように燃
焼ガス流量を計算する。そしてゾーン別分配部14にて
、この流量が適正流量となるように各ゾーンに配分する
と共に、これに見合う空気比を計算し、これに基づいて
炉内バーナ15に供給する燃焼ガスの流量を制御する。 この制御端としての燃焼ガス流量は、以下に示すモデル
式に基づいて設定される。
目標板温スケジュールに基づいて将来の板温変化を予測
し、板温偏差および流量変動が最も小さくなるように燃
焼ガス流量を計算する。そしてゾーン別分配部14にて
、この流量が適正流量となるように各ゾーンに配分する
と共に、これに見合う空気比を計算し、これに基づいて
炉内バーナ15に供給する燃焼ガスの流量を制御する。 この制御端としての燃焼ガス流量は、以下に示すモデル
式に基づいて設定される。
【0014】
【式1】
【0015】ただし、
Ts :出側板温
a1 ・bi ・ci :モデルパラメータ
d :無駄時間 n
:燃焼ガス流量の板
温への影響を考慮する時間 t
:時刻 u
:燃焼ガス流量 vi
:中央速度、板厚、板幅などの関数
a1 ・bi ・ci :モデルパラメータ
d :無駄時間 n
:燃焼ガス流量の板
温への影響を考慮する時間 t
:時刻 u
:燃焼ガス流量 vi
:中央速度、板厚、板幅などの関数
【0016
】上記モデル式は、過去の板温Ts (t−d)、現在
の板温に影響を及ぼし得る時間分の燃焼ガス流量u、中
央速度、板厚、板幅などの関数vi 、によって現在の
板温Ts (t)が決まる、とする回帰式である。本式
を未来形に書き直すことにより、速度変化や溶接点前後
の過渡状態における板温の予測が行なえ、板温外れの少
ない操作量(ガス流量)を得ることができる。
】上記モデル式は、過去の板温Ts (t−d)、現在
の板温に影響を及ぼし得る時間分の燃焼ガス流量u、中
央速度、板厚、板幅などの関数vi 、によって現在の
板温Ts (t)が決まる、とする回帰式である。本式
を未来形に書き直すことにより、速度変化や溶接点前後
の過渡状態における板温の予測が行なえ、板温外れの少
ない操作量(ガス流量)を得ることができる。
【0017】操作量は、以下のモデル式に示すように、
板温目標値との偏差および燃焼ガス流量の変動を最小と
するための評価関数で決定される。ここで板温目標値と
の偏差は制御精度に関する要素であり、また流量変動の
最小化は安定操業の実現に関する要素であるが、どちら
の要素を重視するかは、wによって重み付けされる。ま
たこのモデル式によれば、操作量が燃焼ガス流量なので
、高い応答性が得られる。
板温目標値との偏差および燃焼ガス流量の変動を最小と
するための評価関数で決定される。ここで板温目標値と
の偏差は制御精度に関する要素であり、また流量変動の
最小化は安定操業の実現に関する要素であるが、どちら
の要素を重視するかは、wによって重み付けされる。ま
たこのモデル式によれば、操作量が燃焼ガス流量なので
、高い応答性が得られる。
【0018】
【式2】
【0019】ただし、
Ts :出側予想板温T
sr :出側目標板温N2
:板温偏差を考慮する
時間NU :流量変動を考
慮する時間w :板温
偏差と流量変動との重み
sr :出側目標板温N2
:板温偏差を考慮する
時間NU :流量変動を考
慮する時間w :板温
偏差と流量変動との重み
【0020】一方、適応制御部
16では、加熱炉1からフィードバックされる実績板温
、実績ガス流量などの制御実績に基づき、各係数あるい
は制御パラメータの適応修正、逐次同定が行なわれる。
16では、加熱炉1からフィードバックされる実績板温
、実績ガス流量などの制御実績に基づき、各係数あるい
は制御パラメータの適応修正、逐次同定が行なわれる。
【0021】次にゾーン別燃焼ガス流量設定ルーチンに
ついて図4を参照して以下に説明する。はじめに、現在
のゾーン別流量実績flpviとゾーン別空気比mi
とのデータをステップ1にて取込む。そして標準の空気
比対応のゾーン別流量flpvci に流量実績flp
viをステップ2にて変換し、標準の空気比対応のトー
タル流量FLpvcをステップ3にて算出する。次いで
ステップ4にてトータル流量FLpvc に評価関数(
式2)を最小にすべき燃料流量の増分ΔFLopt(t
)を加算し、トータル流量設定値FLsvを決定する。
ついて図4を参照して以下に説明する。はじめに、現在
のゾーン別流量実績flpviとゾーン別空気比mi
とのデータをステップ1にて取込む。そして標準の空気
比対応のゾーン別流量flpvci に流量実績flp
viをステップ2にて変換し、標準の空気比対応のトー
タル流量FLpvcをステップ3にて算出する。次いで
ステップ4にてトータル流量FLpvc に評価関数(
式2)を最小にすべき燃料流量の増分ΔFLopt(t
)を加算し、トータル流量設定値FLsvを決定する。
【0022】ここで不使用中のゾーンについては、その
流量flsvkを一律に0と出力し(ステップ5)、C
PUモード以外で可動しているゾーンの流量flsvj
については、実績流量flpviを出力し(ステップ6
)、CPUモードで可動しているゾーンの流量flsv
iについては、ステップ4にて求めたトータル流量設定
値FLsvからCPUモード以外で可動しているゾーン
のトータル実績流量値Σflsvjを差引き、それを所
定のゾーン間配分比率wfi/Σwfiで分割した値を
出力する(ステップ7)。
流量flsvkを一律に0と出力し(ステップ5)、C
PUモード以外で可動しているゾーンの流量flsvj
については、実績流量flpviを出力し(ステップ6
)、CPUモードで可動しているゾーンの流量flsv
iについては、ステップ4にて求めたトータル流量設定
値FLsvからCPUモード以外で可動しているゾーン
のトータル実績流量値Σflsvjを差引き、それを所
定のゾーン間配分比率wfi/Σwfiで分割した値を
出力する(ステップ7)。
【0023】更に、ステップ7で求めたCPUモードゾ
ーンへの設定値flsviが制御可能下限流量以上か否
かをステップ8にて判別し、下限流量以上である場合に
はその流量データを出力し、下限流量に満たない場合に
は、後記する低負荷燃焼処理ルーチンを経て流量データ
を出力する。
ーンへの設定値flsviが制御可能下限流量以上か否
かをステップ8にて判別し、下限流量以上である場合に
はその流量データを出力し、下限流量に満たない場合に
は、後記する低負荷燃焼処理ルーチンを経て流量データ
を出力する。
【0024】処理すべきストリップの板厚および板幅の
変化幅が大きいために、燃焼ガス流量の設定値が制御可
能限界を下回る低負荷燃焼を要求される場合には、図5
に示す低負荷燃焼処理ルーチンによって燃焼ガス流量を
設定する。
変化幅が大きいために、燃焼ガス流量の設定値が制御可
能限界を下回る低負荷燃焼を要求される場合には、図5
に示す低負荷燃焼処理ルーチンによって燃焼ガス流量を
設定する。
【0025】制御下限流量に満たないゾーンがある場合
には、先ず、制御下限流量×ゾーン数とトータル流量と
をステップ11にて比較し、トータル流量が制御下限流
量×ゾーン数を上回る場合には、制御下限流量に満たな
いゾーンはステップ12にて制御下限流量に設定すると
共に、ステップ13にて計算流量と修正後のトータル流
量とが等しくなるように他のゾーンの流量を減少させる
。
には、先ず、制御下限流量×ゾーン数とトータル流量と
をステップ11にて比較し、トータル流量が制御下限流
量×ゾーン数を上回る場合には、制御下限流量に満たな
いゾーンはステップ12にて制御下限流量に設定すると
共に、ステップ13にて計算流量と修正後のトータル流
量とが等しくなるように他のゾーンの流量を減少させる
。
【0026】次いで全ゾーンの燃焼ガス流量と制御下限
流量とをステップ14にて比較し、全ゾーンの流量が制
御下限流量に満たなければステップ11へ戻り、上記の
プログラムを繰り返す。
流量とをステップ14にて比較し、全ゾーンの流量が制
御下限流量に満たなければステップ11へ戻り、上記の
プログラムを繰り返す。
【0027】一方、ステップ11にてトータル流量が制
御下限流量×ゾーン数を下回ると判別された場合には、
ステップ15にて全ゾーンの流量を制御下限流量に設定
すると共に、制御下限流量時の発熱量から排気ガス損失
熱を差引いた値が本来ストリップの加熱に必要な熱量と
なるように空気比をステップ16にて定め、これらの値
を出力する。
御下限流量×ゾーン数を下回ると判別された場合には、
ステップ15にて全ゾーンの流量を制御下限流量に設定
すると共に、制御下限流量時の発熱量から排気ガス損失
熱を差引いた値が本来ストリップの加熱に必要な熱量と
なるように空気比をステップ16にて定め、これらの値
を出力する。
【0028】他方、ステップ14にて全ゾーンの流量が
制御下限流量以上と判別された場合には、ステップ12
並びにステップ13にて求めた流量と標準空気比との値
を出力する。
制御下限流量以上と判別された場合には、ステップ12
並びにステップ13にて求めた流量と標準空気比との値
を出力する。
【0029】上記による燃焼ガス流量制御の概念を図6
に示す。
に示す。
【0030】
【発明の効果】このように本発明によれば、ストリップ
の吸熱量に応じてラジアントチューブの表面温度が均一
になるようにバーナの発熱量を燃焼ガス流量にて制御す
ることから、ラジアントチューブの寿命を延長すること
が可能となる。しかも、ゾーン毎の燃焼ガスの配分を逐
次計算して最適制御することから、炉況に応じたきめ細
かな炉温制御が行なえるために板温の制御精度が高めら
れ、ウォーク幅の変動が低減される。加えて、ゾーン間
の負荷配分が適正化され、燃料の原単位が向上する。
の吸熱量に応じてラジアントチューブの表面温度が均一
になるようにバーナの発熱量を燃焼ガス流量にて制御す
ることから、ラジアントチューブの寿命を延長すること
が可能となる。しかも、ゾーン毎の燃焼ガスの配分を逐
次計算して最適制御することから、炉況に応じたきめ細
かな炉温制御が行なえるために板温の制御精度が高めら
れ、ウォーク幅の変動が低減される。加えて、ゾーン間
の負荷配分が適正化され、燃料の原単位が向上する。
【図1】本発明が適用される加熱炉の概略構成図である
。
。
【図2】各ゾーンのストリップの受熱量を表すストリッ
プ昇温線図である。
プ昇温線図である。
【図3】本発明による制御構成図である。
【図4】ゾーン別燃焼ガス流量設定ルーチンを示す制御
フロー図である。
フロー図である。
【図5】低負荷燃焼時の燃焼ガス流量設定ルーチンを示
す制御フロー図である。
す制御フロー図である。
【図6】ゾーン別燃焼ガス流量設定線図である。
1 ストリップ加熱炉
2 ハースロール
3 ストリップ
4 入口
5 出口
6 ラジアントチューブ式ヒータ
11 コンピュータ
12 炉操業支援AI
13 予測制御型最適制御部
14 ゾーン別分配部
15 炉内バーナ
16 適応制御部
Claims (1)
- 【請求項1】ストリップの進路に沿って並設された複数
のラジアントチューブを備えたストリップ連続焼鈍設備
の加熱炉における燃焼ガス流量制御方法であって、加熱
炉内をストリップの進路に沿って複数のゾーンに区分け
すると共に各ゾーンを通過するに従ったストリップ温度
の上昇速度を予測した昇温曲線を設定し、該曲線に基づ
いて算出したゾーン毎の必要熱量に対応して各ラジアン
トチューブのバーナに供給する燃焼ガスの流量を制御す
ることを特徴とする連続焼鈍設備の加熱炉における燃焼
ガス流量制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7259491A JPH04285130A (ja) | 1991-03-12 | 1991-03-12 | 連続焼鈍設備の加熱炉における燃焼ガス流量制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7259491A JPH04285130A (ja) | 1991-03-12 | 1991-03-12 | 連続焼鈍設備の加熱炉における燃焼ガス流量制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04285130A true JPH04285130A (ja) | 1992-10-09 |
Family
ID=13493881
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7259491A Pending JPH04285130A (ja) | 1991-03-12 | 1991-03-12 | 連続焼鈍設備の加熱炉における燃焼ガス流量制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04285130A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009535512A (ja) * | 2006-05-02 | 2009-10-01 | ファイブス シュタイン | 連続熱処理ラインの急速加熱区間に対する改良 |
| JP2013245400A (ja) * | 2012-05-30 | 2013-12-09 | Jfe Steel Corp | 連続焼鈍設備における温度制御方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5831373A (ja) * | 1981-08-19 | 1983-02-24 | 松下電器産業株式会社 | 距離補正付位置表示装置 |
| JPS6117887A (ja) * | 1984-06-13 | 1986-01-25 | 株式会社イナックス | 焼成炉 |
-
1991
- 1991-03-12 JP JP7259491A patent/JPH04285130A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5831373A (ja) * | 1981-08-19 | 1983-02-24 | 松下電器産業株式会社 | 距離補正付位置表示装置 |
| JPS6117887A (ja) * | 1984-06-13 | 1986-01-25 | 株式会社イナックス | 焼成炉 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009535512A (ja) * | 2006-05-02 | 2009-10-01 | ファイブス シュタイン | 連続熱処理ラインの急速加熱区間に対する改良 |
| KR101370949B1 (ko) * | 2006-05-02 | 2014-03-14 | 파이브스 스탕 | 연속 열처리 라인들의 급속 가열 섹션들에 대한 개선 |
| JP2013245400A (ja) * | 2012-05-30 | 2013-12-09 | Jfe Steel Corp | 連続焼鈍設備における温度制御方法 |
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