铁道运输

  • 高速铁路多列车客票预分与通售策略协同优化

    周文梁;韩鑫;秦进;黄钰钧;邹子昱;

    在客票预分方案中设置通售票能使分配票额有效适应售票过程中动态变化的购票需求,但也容易出现通售票过早肢解,从而导致后续长途OD对旅客购票失败、通售票无法充分利用。为避免此情况出现以进一步提高通售票的利用率,考虑通售票销售策略与铁路客票预分方案的协同优化问题,实现由OD固定票、通售票构成的客票预分方案与通售票发售策略(以下简称“通售策略”)的协同优化。首先,基于旅客随机购票需求描述、旅客购票列车选择分析,构建铁路客票预分方案与通售策略协同优化模型,以客票总收益最大化为目标,考虑列车席位能力、列车服务、客票量上下限以及通售发售策略等约束;其次,在生成多套购票需求样本的基础上,结合旅客出行购票过程的仿真,设计模型求解的粒子群算法。算例结果表明对比不考虑通售策略的客票预分方案,本文优化方法能使列车平均客座率提高4.96%、列车客票总收益提高2.74%,充分验证了引入通售策略能有效实现客票的灵活与充分利用。

    2024年08期 v.46;No.322 1-9页 [查看摘要][在线阅读][下载 1361K]
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  • 不确定条件下的车流径路问题及其树形径路约束机制研究

    方波;魏玉光;马博文;李晨;夏阳;

    针对既有车流径路研究中确定性建模参数的局限性以及对车流径路优化阶段是否应该考虑树形径路约束的争议,在确定性车流径路模型的基础上,引入模糊集理论和随机规划理论,分别采用三角模糊数和机会约束刻画车流量的波动和区间通过能力的弹性,为车流径路问题重构Hurwicz准则下的模糊机会约束规划模型,并将其转化为清晰等价形式。基于我国西南局部路网的案例研究树形径路约束对车流径路和编组计划的影响,对比分析确定性条件和不确定条件下车流径路的差别。实验结果表明,车流径路优化阶段强调树形结构径路会限制径路方案的灵活性并增加车流运输总成本;不确定条件下的车流径路模型在困难区段的识别方面更具优势。

    2024年08期 v.46;No.322 10-20页 [查看摘要][在线阅读][下载 3262K]
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  • 跨线条件下城市轨道交通列车交路计划优化方法

    陈垚;柏赟;毛保华;温芳;

    跨线运营是城市轨道交通重点发展方向。针对跨线条件下列车交路计划编制问题,通过构造乘客出行时空网络图准确刻画复杂交路下的客流行为,建立以最小化列车走行公里与乘客出行时间成本为目标的混合整数规划模型。模型以列车交路方案、开行比例与频率为决策变量,并针对跨线交路与本线交路的行车冲突,考虑非等间隔发车,确定列车发车时刻。设计基于交路及开行频率搜索与运行间隔协调的定制分解算法。案例结果表明,列车跨线方向与乘客换乘主方向一致时,跨线交路可同时提升企业运营与乘客出行效益。换乘出行导致的断面客流量差异是跨线交路开行方案设置的主要依据。研究结论可为运营企业制定列车交路计划提供依据,有助于提高网络运输效率。

    2024年08期 v.46;No.322 21-29页 [查看摘要][在线阅读][下载 1618K]
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铁道机车车辆、电气化

  • 抗蛇行减振器布置对动力车横向动力学性能影响及机理研究

    李广;吴毅;姚远;邓小星;陈国胜;

    为解释国内某同等级两种不同款动力集中动车组动力车实际运行中表现出的横向平稳性特征差异,针对该动力车分别采用四种抗蛇行减振器布置方式进行动力学仿真对比研究。通过Simpack软件建立整车动力学模型,分析抗蛇行减振器横向安装角对车体前后端横向平稳性及其差异的影响,利用模态分析法探究其对蛇行稳定性与车体横移摇头模态相位差影响。此外,引入抗蛇行减振器附加横向力与力矩相位角,以阐释布置方式对动力车横向平稳性影响机理。结果表明:对于抗蛇行减振器开口向内布置,减小横向安装角对动力车横向动力学性能有利;开口向外布置时,适当的横向安装角有利于改善横向平稳性和蛇行稳定性,明显减小甚至消除车体前后端横向平稳性差异;斜对称和反斜对称布置时,横向安装角对动力车横向动力学性能影响较小,但易形成较大的车体前后端平稳性差异。建议该B_0-B_0型动力车采用抗蛇行减振器开口向外布置,且横向安装角的选取范围为3°~5°。

    2024年08期 v.46;No.322 30-36页 [查看摘要][在线阅读][下载 2385K]
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  • 转向架曲线轨道运行的蛇行模式和分岔特征

    侍玉青;杨九河;罗冠炜;

    以曲线轨道运行的两轴转向架为研究对象,通过二维参数-变量分岔图,探讨其在非线性轮缘力作用下的蛇行模式和分岔特征。对比分析转向架系统在新轮期和磨耗期两种情况下的动力学特性,分析由磨耗引起的车轮踏面轮廓变化对转向架系统蛇行特性的影响。揭示蛇行模式和分岔特征与车轮踏面等效锥度的关联关系。确定参数敏感度及合理匹配范围,为铁路车辆悬挂参数的综合设计和最优组合提供理论依据。研究结果表明:导轮和后轮与轨道的冲击均始于轮缘与外轨的冲击,无论是新轮期还是磨耗期,后轮与内轨和外轨的冲击均滞后于导轮,且导轮对轨道的冲击强度大于后轮,磨耗期,这种现象更为显著。车轮踏面轮廓变化对周期1蛇行模式的失稳速度产生的影响较大,其失稳速度主要由周期倍化分岔和Neimark-Sacker分岔引起。

    2024年08期 v.46;No.322 37-47页 [查看摘要][在线阅读][下载 3391K]
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  • 一种适用于动车组高频辅变的电容自均压直流变换器

    张捷频;马颖涛;刘伟志;

    高频辅助变流器具有高功率密度、高变换效率的优势,是节省车底空间、优化乘车环境、降低能量消耗的重要手段。提出一种适用于动车组高频辅变的电容自均压直流变换器,其拓扑能够实现输入侧直流电压的降压和均分,降低开关管电压应力并减少后级隔离DC/DC变换器的数量;同时,电容自均压拓扑中的开关器件均能实现零电流开关,降低了变流器的开关损耗;此外,电容自均压变换器具有输入电压自平衡特性,无需采用额外的电压平衡控制策略以维持输入侧串联电容的电压均衡。相比于现有的高频辅助变流器方案,本文提出的拓扑能够有效减少开关器件和变压器数量,降低器件损耗和控制复杂性,为车载辅助变流器体积、质量和效率的进一步优化提供了空间。分析该拓扑的工作原理、控制方法以及自均压特性,并提出相应的电路参数优化设计方法。最后,搭建功率等级6 kW的实验样机,通过开展均压特性、动态切换性能以及软开关特性实验,验证了所提出拓扑的可行性。

    2024年08期 v.46;No.322 48-55页 [查看摘要][在线阅读][下载 2274K]
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  • 超导钉扎高速磁浮车-轨耦合动力学建模与仿真

    邓自刚;王珊;徐焱;李海涛;周徐呈;张卫华;

    为探究超导钉扎磁浮车辆高速运行动态特性,建立车-轨耦合空间模型,开展不同车速下的动力学仿真。结合有限元方法获得磁轨关系数学模型;基于牛顿-欧拉法建立车辆模型,引入截短梁描述建立永磁轨道模型;以磁轨关系为纽带获得超导钉扎磁浮车-轨空间耦合动力学模型;利用Matlab对模型进行仿真,分析轨道振动、电机法向力和轨道不平顺等对超导钉扎磁浮车辆-轨道系统动态响应的影响。结果表明:磁浮车辆系统的振动受轨道不平顺和车速的影响较大,受轨道振动的影响可忽略不计;在速度为620 km/h时,车体、悬浮架的最大振动加速度分别保持在0.5、8 m/s~2以下,具有较好的乘坐舒适性。建立的模型可为超导钉扎磁浮交通线路设计与参数优化等研究提供帮助。

    2024年08期 v.46;No.322 56-68页 [查看摘要][在线阅读][下载 4936K]
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铁道通信信号、信息化

  • 智能高速铁路中基于低轨卫星网络的通信关键技术研究

    张嘉驰;刘留;周涛;蔺伟;梁轶群;

    智能高速铁路是构建现代综合交通运输体系的重要组成部分,建立支持高移动性、高速率、高可靠性、高实时性的通信链路是列车安全运行的基石。针对高速铁路空间跨度范围大、轨旁通信设备成本高、越区切换频繁等问题,探讨基于低轨卫星互联网技术实现车地通信的可能性及关键技术。分析智能高速铁路通信业务需求并根据不同的业务类型采用对应的专网或公网进行承载。研究了基于公网卫星互联网络的高速铁路无线接入架构。并在此基础上进一步探讨了面向智能高速铁路的卫星接入与低时延传输、星地链路多普勒频偏、星内/间波束切换等关键技术,以期实现低时延、高可靠的星地通信链路。

    2024年08期 v.46;No.322 69-77页 [查看摘要][在线阅读][下载 2173K]
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  • 区域感知校准的自适应人群计数与定位方法

    陈永;张娇娇;张薇;

    密集场景下准确人群计数和定位,对于保障公共安全具有重要的意义。针对密集人群计数与定位易受人群分布不均、背景干扰等因素的影响,导致计数定位不准确的问题,提出一种基于区域感知校准的自适应人群计数与定位方法。通过构建金字塔结构提取人群图像的多尺度特征,增强特征关联性,并设计可变形几何自适应模块学习不同分布的人群几何特征,以增强对人群分布不均的适应性。在此基础上,提出区域感知和区域校准模块,提取全局上下文特征和区域特征,克服了背景干扰造成的定位与计数不准问题。接着通过双分支卷积预测通路,输出生成点的预测位置和置信度分数,以提高网络的定位与计数精度。最后提出改进二分图最大匹配Hopcroft-Karp算法对真值点与预测点进行匹配校准,从而完成人群定位与计数。实验结果表明,所提方法分别在公开的ShanghaiTech Part A和Part B数据集、NWPU-Crowd数据集、UCF-QNRF数据集上评价指标均优于对比算法,且定位精度较P2Pnet分别提高了3.5%、6.1%、11.3%和8.1%,能够有效提高人群定位与计数的准确度。

    2024年08期 v.46;No.322 78-88页 [查看摘要][在线阅读][下载 5917K]
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  • 基于PSO-GA的ZPW-2000A型轨道电路调谐区性能感知方法

    罗泽霖;孟景辉;罗依梦;刘金朝;孙善超;许庆阳;

    针对现有ZPW-2000A型轨道电路故障诊断方法不能动态感知调谐区工作性能变化的问题,结合粒子群算法(PSO)与遗传算法(GA),提出一种基于综合检测列车动态检测数据的调谐区性能感知方法。首先根据传输线理论,对调谐区邻区段干扰信号进行建模;然后结合动态检测数据,构造多目标优化模型,并以PSO-GA作为寻优策略,对优化模型进行求解;最后通过所得参数结果计算设备阻抗,以此判断调谐区性能下降原因与隐患点位。结果表明,本文方法能有效进行调谐区性能的动态感知,并且针对感知到的隐患原因,能准确找出调谐区异态设备位置,为ZPW-2000A型轨道电路预防修和状态修提供新方法。

    2024年08期 v.46;No.322 89-95页 [查看摘要][在线阅读][下载 1626K]
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铁道工程、工程管理

  • 轨向连续多波不平顺形成机理及影响规律研究

    李毅;徐旸;梁晨;杨飞;郄录朝;

    轨向连续多波不平顺相比于普通轨道不平顺更容易影响高速铁路的行车安全,由于对多波不平顺形成机理的研究基本空白,造成了相应整治措施缺乏,局部新建线路必须换轨的情况。通过车辆-多波不平顺轨道耦合动力学模型,轮轨及温度力耦合作用下有砟道床变形演变离散元模型,系统揭示了多波不平顺形成机理及对行车动力特性的影响,认为轮轨附加力及无缝线路温度耦合力的水平分量是造成多波不平顺的主要原因,成果可为我国高速铁路轨道结构的安全服役提供理论支撑。

    2024年08期 v.46;No.322 96-101页 [查看摘要][在线阅读][下载 3229K]
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  • 惯性增强动力吸振器-浮置板轨道低频减振性能研究

    张群;程志宝;石志飞;

    浮置板轨道(floating slab track, FST)对低频车轨耦合振动具有放大作用,由此引起的低频环境振动难以解决。引入惯性增强动力吸振系统(inerter enhanced dynamic vibration absorber, IDVA),提出带有IDVA的FST,即FST-IDVA,以减小列车移动荷载下的低频振动影响。理论分析给出浮置板轨道结构等效单自由度系统;考虑轮轨激励随机性,应用H_2优化理论给出IDVA的设计参数理论解;开发一种Matlab-Ansys联合仿真技术,应用该技术计算8编组列车运行过程中的车轨耦合动力响应。对比无动力吸振器和普通动力吸振器,验证惯性增强动力吸振器对浮置板轨道低频振动的抑制性能。研究结果表明,移动车辆荷载作用下,应用惯性增强动力吸振器后,FST板在其基频处加速度响应、钢弹簧支反力、单块板传往基础的合力均得到有效减小。惯容器的动态质量效果使吸振器与FST之间的相对位移减小大于50%。该技术可在浮置板轨道有限空间内实现更好的低频减振性能。

    2024年08期 v.46;No.322 102-111页 [查看摘要][在线阅读][下载 3208K]
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  • 高速铁路无砟轨道现浇道床混凝土冻融破坏机理及寿命预测

    董昊良;李化建;杨志强;温家馨;黄法礼;王振;

    部分严寒地区的高速铁路无砟轨道现浇道床存在冻融粉化的问题。为揭示高速铁路无砟轨道现浇道床混凝土的冻融破坏机理并预测使用寿命,本文基于毛细吸附、静水压和损伤断裂理论,采用有限元分析方法研究现浇道床混凝土的冻融破坏机理。研究发现,孔隙水的冻胀作用是导致现浇道床混凝土表层发生冻融粉化的主要原因,现浇道床混凝土在冻融环境下呈现出由道床的四周及边角向中间区域逐渐剥落粉化的规律。通过分析环境最低温度在-24~-3℃、混凝土的吸水率为0.2%~1.0%时现浇道床的冻融破坏程度,建立无砟轨道现浇道床混凝土的寿命预测模型,预测不同吸水率和不同最低环境温度下现浇道床混凝土的冻融寿命,以期为寒区无砟轨道现浇道床混凝土的抗冻设计提供参考。

    2024年08期 v.46;No.322 112-120页 [查看摘要][在线阅读][下载 3445K]
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  • 基于DS证据理论与综合赋权改进可拓法的黄土区重载铁路高填方路基服役性能评价

    张棋;苏谦;刘宝森;裴彦飞;张宗宇;陈德;

    为有效评价黄土区重载铁路高填方路基的变形与稳定状态,在重载铁路高填方路基服役性能初选评价指标库基础上,通过基于证据可信度的DS证据理论融合指标的重要度、独立度与区分度3项特征值,构建重载铁路高填方路基服役性能优选指标体系;基于综合赋权改进可拓评价法,建立针对重载铁路高填方路基服役性能的多层次综合评价模型,并利用该模型对大准及巴准铁路两段高填方路基服役性能进行评价。研究结果表明,上述两段高填方路基服役性能等级评价结果依次为差与良,并均通过了有效性检验;本文研究所提方法较云模型更能准确评价高填方路基服役性能,且比《铁路路基大维修规则》更能全面客观地反映高填方路基服役性能所处状态。研究结果可为黄土区重载铁路高填方路基服役性能状态评价提供参考。

    2024年08期 v.46;No.322 121-131页 [查看摘要][在线阅读][下载 1248K]
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  • 高速铁路桥梁结构变形与轨面几何形态的空间映射模型研究

    冯青松;陈谣;李秋义;孙魁;杨舟;张凌;

    高速铁路桥梁附加变形会导致轨面几何形态的变化,加剧列车和轨道-桥梁结构之间的动态相互作用,影响桥上行车安全性。以32 m简支梁桥-CRTSⅡ型板式无砟轨道结构为研究对象,将箱梁看作耦合板结构,选取改进傅里叶级数作为结构的试函数,通过输入梁体的附加变形值,基于势能驻值原理求解轨道各结构层的垂、横向变形函数,建立桥梁结构变形与轨面几何形态的空间映射模型。研究考虑底板脱空情况下桥梁典型横、竖向组合变形下轨面几何形态的变形规律。研究表明:空间映射模型与有限元模型得到的钢轨变形曲线吻合较好。映射模型经过少量的迭代便可以求出底板脱空的位置、幅值与面积。钢轨在梁体横、竖向组合变形下存在耦合变形效应,梁体横向转角幅值对钢轨垂向变形影响较大,并会导致左右两块底板脱空区域的范围与幅值发生相反变化趋势,进而使底板上方两侧钢轨“上翘”处以及“下凹”处最大变形值发生改变。桥墩垂向沉降值基本不会影响其钢轨横向变形。

    2024年08期 v.46;No.322 132-141页 [查看摘要][在线阅读][下载 3225K]
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  • 基于改进拉丁超立方抽样的高墩铁路桥梁地震可靠度分析方法

    张金;陈克坚;曾永平;刘力维;杨振宇;陈志强;

    为高效准确地量化非线性结构的关键地震响应极值分布以及构件失效概率,在考虑结构和地震双重不确定的前提下发展一种有效的结构动力可靠度评估框架。首先详细阐述和发展了地震可靠度分析的理论方法,主要包括非平稳地震动的降维模拟,分数矩的单循环最大熵理论,以及与中心L2偏差相结合的拉丁超立方抽样方法三部分。然后通过一个三层非线性混凝土框架结构对所提出的方法进行初步验证。最后将提出的可靠度分析方法运用于西部山区某高墩大跨铁路刚构桥,开展高墩大跨刚构桥关键构件的地震可靠度分析,并与蒙特卡洛模拟结果进行对比,进一步验证该方法的高效性与适用性,为山区高墩大跨铁路桥梁抗震设防提供技术支撑。

    2024年08期 v.46;No.322 142-151页 [查看摘要][在线阅读][下载 2828K]
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  • 可“临-永”转换抢修钢墩设计及应急使用稳定性

    刘子玉;陈士通;支墨墨;张红涛;张凯;

    为解决既有桥墩抢修器材仅适用于临时抢修、不能与永久恢复有效结合的问题,提出一种可“临-永”转换抢修钢墩,并介绍其结构组成和结构特点。针对应急使用阶段,基于Abaqus建立空间模型开展结构稳定分析,考虑列车活载、横向风载、制动力、平面扭转、初始缺陷等影响因素,分别从线弹性和非线性两个层面系统研究应急使用状态结构稳定性能。研究表明:线弹性分析时,随着横向风压增大,钢墩临界荷载呈减小趋势,下降速率与列车荷载强度及活载加载图式相关;钢墩临界荷载随着平面扭角增大呈减小趋势,具体使用时宜将扭转角度控制在0.5°以内,此外,平面扭转发生位置越低,对结构稳定影响越明显;钢墩临界荷载随几何初始缺陷增大呈下降趋势,不同类型缺陷对钢墩稳定的影响程度由大到小为双向缺陷、横向缺陷、纵向缺陷;考虑非线性影响时,双重非线性影响最大,材料非线性次之,几何非线性最小。

    2024年08期 v.46;No.322 152-160页 [查看摘要][在线阅读][下载 3194K]
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  • 波形腹板钢箱-混凝土组合梁横向内力计算与分析

    冀伟;余壮果;罗奎;

    为精确分析波形腹板钢箱-混凝土组合梁(SBCCGCW)的横向内力,考虑波形钢腹板特性和箱梁的畸变效应,利用框架分析法推导SBCCGCW的横向弯矩计算公式;通过两座实桥横向弯矩的有限元和实测结果对所提公式的正确性进行验证;对SBCCGCW横向内力的影响因素进行研究,并根据有限元分析结果提出SBCCGCW横向内力的简化计算公式。结果表明:利用所提公式获取的横向弯矩值与有限元结果和实测结果吻合较好,误差在10%以内;横隔板会大幅度减少荷载作用点处的横向弯矩;宽高比、混凝土顶板厚度、荷载作用位置对混凝土顶板横向弯矩的影响较大,钢底板厚度变化对混凝土顶板横向弯矩的影响较小。研究成果可为SBCCGCW的横向内力计算与分析提供参考。

    2024年08期 v.46;No.322 161-170页 [查看摘要][在线阅读][下载 2284K]
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  • 高铁隧道片状掉块气动行为及对行车安全影响

    杨伟超;刘俊杰;刘义康;王昂;施成华;何旭辉;

    高铁隧道衬砌病害日益恶化,衬砌掉块问题愈发严重,对列车运行安全危害极大。为探究隧道内行车时衬砌掉块脱落对行车安全性的影响,建立大气-隧道-衬砌掉块-列车三维数值模型,对列车运行条件下衬砌掉块的气动行为进行分析,研究片状衬砌掉块初始下落位置对行车安全性的影响。研究结果表明,不同剥落位置片状掉块沿隧道纵向位移均为负值;拱顶掉块沿隧道纵向位移平均为侧边墙掉块的1.45倍,上侧边墙掉块横向运动位移为拱顶掉块的2~3倍;拱顶掉块随着距隧道中线距离的增大受流场结构影响越显著,初始加速度峰值越大;拱顶剥落的衬砌掉块可能与列车直接相碰,上侧边墙剥落的衬砌掉块可能与车身侧面相碰或者被卷入到轮轨内,下侧边墙剥落的衬砌掉块远离车身运动,对行车安全无影响。研究结果对今后高速铁路隧道衬砌病害防治具有参考意义。

    2024年08期 v.46;No.322 171-179页 [查看摘要][在线阅读][下载 3295K]
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  • 低真空隧道管片接缝密封垫气密性试验及力学模型

    石龙;周建军;王东元;吕乾乾;

    管片式衬砌结构作为构建列车低真空运行环境的一种合理方案,其接缝处的气密性是需要解决的关键问题之一。针对该问题,设计一套测试垫片-垫片槽气密性能的试验装置,提出一种评估垫片-垫片槽气密失效行为的力学模型,以实际工程垫片-垫片槽为研究对象,分析其气密性以及失效机理。研究结果表明,力学模型结果与试验结果相吻合,验证了力学模型可行性和合理性;利用力学模型中接触压力路径,可以直观解释接缝垫片密封失效机理;环向接缝垫片密封能力与初始接触压力、气密性系数、垫片等效泊松比呈正相关;纵向接缝垫片密封能力与气密性系数、垫片等效泊松比和隧道外径呈正相关性,而与垫片宽度呈负相关;初始接触压力越大,垫片密封能力越强,但密封安全储备越弱;同等条件下,纵向接缝垫片密封能力明显优于环向接缝。

    2024年08期 v.46;No.322 180-186页 [查看摘要][在线阅读][下载 1544K]
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