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控制工程手册（下）
作者：孙优贤 著
出版社：化学工业出版社
出版时间：2016-01-01
ISBN：9787122241733
定价：¥298.00
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内容简介
《控制工程手册》分上、下两册，本书是下册，包括4篇内容。第5篇工业过程控制，包括典型单元过程控制以及炼油、石化、发电、钢铁生产、冶金、造纸、轻工、制药等生产过程控制。第6篇工业装备控制，包括数控系统、工业机器人、工程机械自动控制、轨道交通控制。第7篇企业能源管理，包括企业能源管理技术及其在钢铁、石化、水泥、有色冶金的企业的应用。第8篇智能工程控制，包括智能电网、智能交通、智能楼宇、智能矿山。手册着力创新，突破了自动控制在流程工业中应用的限制，首次将装备自动化、企业能源管理、公用工程自动化纳入控制工程体系中来。手册注重发展，既有传统专业知识的介绍，更有在探索和研究中的新技术、新方法。本书是面向控制领域工程技术人员和高校师生的实用型手册，旨在启迪人们的创新思维。
作者简介
孙优贤 工业自动化专家，中国工程院院士。在现代控制工程领域取得重大研究成果。针对复杂工业系统的高度不确定性、高度非线性、高度关联性、特大纯滞后和信息不完全性等特点，创造性地提出了一整套系统建模技术、先进控制技术、在线优化技术、故障诊断技术、容错控制技术、系统集成技术和综合自动化技术，并在大型工业装置中得到成功应用，初步建立了现代控制工程的方法论体系。领导建立了我国**个国家工程研究中心，创造性地解决了制浆、造纸、生物化工等大型生产线计算机控制系统软件总体设计中的重大关键技术，成功地研制了Supcon 集散控制系统、现场总线控制系统、Suny TDCS9200工业控制计算机系统，以及综合自动化系统的硬件平台和软件平台，并实现了产业化，在制浆造纸、生物化工自动化工程领域，针对大型企业的各个生产过程，建立了24种动态数学模型，开发了25种高级控制算法，18种计算机控制系统，研制了6种造纸专用仪表和12个软测量软件，并在20多个省市推广应用，取得了重大的经济效益。获得国家科技进步二、三等各1项，国家教学成果奖2项，省部级科技进步一、二等奖15项。
目录
第1章 典型单元生产过程控制 ………… 2
1．1 流体输送过程控制 ……………… 3
1．2 传热过程的控制………………… 15
1．3 精馏过程控制 ………………… 27
1．4 反应过程的控制………………… 38
1．5 煤气化过程控制………………… 48
参考文献 ……………………………… 55
第2章 炼油生产过程控制 …………… 56
2．1 炼油工业概述 ………………… 56
2．2 常减压生产过程控制…………… 58
2．3 催化裂化 ……………………… 67
2．4 催化重整 ……………………… 75
2．5 延迟焦化 ……………………… 82
2．6 油品调合 ……………………… 87
参考文献 ……………………………… 92
第3章 石化生产过程控制 …………… 94
3．1 乙烯生产全过程自动控制 ……… 95
3．2 芳烃联合装置自动控制 ……… 118
3．3 精对苯二甲酸生产自动控制 … 138
3．4 聚酯过程自动控制 …………… 156
参考文献 …………………………… 163
第4章 氯碱与化肥生产过程控制 …… 165
4．1 大型制碱装置的过程控制 …… 165
4．2 聚氯乙烯过程控制 …………… 168
4．3 合成氨装置过程控制 ………… 174
4．4 尿素装置过程控制 …………… 178
参考文献 …………………………… 184
第5章 煤化工过程自动控制 ………… 185
5．1 煤焦化过程自动控制 ………… 186
5．2 煤气化过程自动控制 ………… 190
5．3 合成气制甲醇生产过程自动
控制 …………………………… 198
5．4 甲醇下游化工过程自动控制 … 206
参考文献 …………………………… 211
第6章 火力发电过程控制 …………… 213
6．1 火力发电生产过程 …………… 213
6．2 常规控制系统控制器参数优化
设计 …………………………… 226
6．3 发电生产过程建模方法 ……… 236
6．4 单元机组负荷控制系统优化
设计 …………………………… 240
6．5 给水控制系统优化设计 ……… 253
6．6 汽温控制系统优化设计 ……… 259
6．7 燃烧控制系统优化设计 ……… 264
6．8 汽轮机控制系统优化设计 …… 267
参考文献 …………………………… 280
第7章 新能源发电自动控制 ………… 281
7．1 核能发电自动控制 …………… 281
7．2 风力发电自动控制 …………… 288
7．3 太阳能发电自动控制 ………… 294
7．4 生物质能发电自动控制 ……… 311
7．5 水力发电自动控制 …………… 316
参考文献 …………………………… 328
第8章 钢铁生产过程控制 …………… 329
8．1 概述 …………………………… 329
8．2 炼铁生产过程自动化 ………… 330
8．3 炼钢生产过程自动化 ………… 343
8．4 轧钢生产过程自动控制 ……… 359
参考文献 …………………………… 376
第9章 有色冶金生产过程控制 ……… 378
9．1 概述 …………………………… 378
9．2 选矿自动控制 ………………… 380
9．3 轻金属冶炼自动控制 ………… 387
9．4 重金属冶炼自动控制 ………… 394
9．5 有色金属加工自动控制 ……… 402
参考文献 …………………………… 408
第10章 造纸生产自动控制 ………… 409
10．1 概述 ………………………… 409
10．2 制浆过程自动控制 …………… 412
10．3 碱回收过程自动控制 ………… 421
10．4 造纸过程自动控制 …………… 431
参考文献 …………………………… 438
第11章 食品加工过程控制 ………… 439
11．1 食品加工常用单元控制 ……… 439
11．2 微生物反应过程控制 ………… 446
11．3 分离过程自动化……………… 455
11．4 蒸发与干燥过程控制 ………… 464
11．5 配方生产过程综合自动化 …… 471
参考文献 …………………………… 481
第12章 生物制药过程自动控制 …… 482
12．1 生物制药对自动化的需求 …… 482
12．2 生物制药过程及控制 ………… 483
12．3 典型生物制药过程模型化 …… 493
12．4 数据驱动的生物制药过程
产量预报 …………………… 506
12．5 生物制药过程的最优控制
和调度 ……………………… 508
参考文献 …………………………… 515
第13章 水泥生产过程自动控制 …… 516
13．1 水泥生产工艺与自动控制
系统介绍 …………………… 516
13．2 生料制备系统………………… 519
13．3 熟料煅烧系统………………… 545
参考文献 …………………………… 580
第14章 城市供水与污水处理过程自动
控制 ………………………… 583
14．1 城市供水与污水处理过程工艺
概述 ………………………… 583
14．2 城市供水与污水处理过程的
检测 ………………………… 585
14．3 城市供水过程自动化系统 …… 590
14．4 城市污水处理过程自动化
系统 …………………………… 599
参考文献 …………………………… 603
第 6 篇 工业装备控制 …………………………………………………………………… 605
第1章 数控系统……………………… 606
1．1 概述 …………………………… 606
1．2 计算机数控(CNC)装置及相关
的控制方法 …………………… 617
1．3 数控伺服系统 ………………… 642
1．4 典型数控系统 ………………… 652
1．5 国内外最新数控系统技术 …… 661
附录Ⅰ 数控系统的常用
术语 ………………… 668
附录Ⅱ 数控系统的技术
标准 ………………… 672
参考文献 …………………………… 672
第2章 工业机器人…………………… 674
2．1 工业机器人发展简述 ………… 674
2．2 工业机器人的结构类型 ……… 674
2．3 工业机器人的传感器、驱动器与
控制器 ………………………… 677
2．4 工业机器人控制基础 ………… 683
2．5 工业机器人相关标准 ………… 711
2．6 工业机器人编程环境及作业
工具 …………………………… 719
2．7 典型工业机器人应用工程
案例 …………………………… 724
参考文献 …………………………… 729
第3章 工程机械控制系统 …………… 730
3．1 工程机械概述 ………………… 730
3．2 工程机械控制系统 …………… 753
3．3 工程机械的感知部件 ………… 755
3．4 工程机械控制部件 …………… 776
3．5 工程机械执行器件 …………… 791
3．6 工程机械常用控制方法及
应用 …………………………… 841
3．7 工程机械控制类产品相关
标准 …………………………… 876
3．8 大型掘进装备自动控制技术 … 885
参考文献 …………………………… 891
第4章 轨道交通列车运行控制
系统 ………………………… 893
4．1 绪论 …………………………… 893
4．2 城市轨道交通列车运行控制系统
………………………………… 894
4．3 高速铁路列车运行控制系统 … 897
4．4 列车运行控制各子系统原理
和结构 ………………………… 903
4．5 列车运行控制系统关键技术 … 930
第 7 篇 企业能源管理 …………………………………………………………………… 973
第1章 企业能源管理模式与能源管理
系统 ………………………… 974
1．1 企业能源管理模式 …………… 974
1．2 企业能源管理系统定位 ……… 976
1．3 企业能源管理系统技术的发展展望
………………………………… 980
第2章 企业能源管理主要功能 ……… 981
2．1 能源监控子系统 ……………… 981
2．2 能源计划调度子系统 ………… 982
2．3 能源分析管理子系统 ………… 985
2．4 钢铁企业能源管理功能举例 … 986
第3章 企业能源管理关键技术 ……… 990
3．1 企业能源监控技术 …………… 990
3．2 企业能效评估和分析 ………… 991
3．3 能源动态平衡和优化调度
技术 …………………………… 997
3．4 全流程能量系统全局优化 …… 1001
参考文献 …………………………… 1017
第4章 钢铁企业能源管理系统 …… 1019
4．1 钢铁生产工艺流程及其能源
系统 ………………………… 1019
4．2 能源管理系统的组成结构 …… 1020
4．3 能源管理系统功能…………… 1024
4．4 济钢能源管理系统实例 ……… 1033
4．5 首钢京唐钢铁公司能源优化
管理系统 …………………… 1036
4．6 煤气热值和压力的智能
调控 ………………………… 1037
4．7 煤气计量的平衡认证系统 …… 1047
4．8 余热余能回收利用智能
控制 ………………………… 1053
4．9 钢铁企业智能电力系统 ……… 1056
参考文献 …………………………… 1061
第5章 石化企业能源管理系统 …… 1062
5．1 石化企业能源管理系统
概述 ………………………… 1062
5．2 石化企业整厂用能优化策略及
应用 ………………………… 1064
5．3 石化企业能源管理中心典型
案例 ………………………… 1065
5．4 蒸汽动力系统运营优化 ……… 1068
5．5 瓦斯平衡与优化调度 ………… 1086
5．6 基于夹点技术的换热网络优化
设计 ………………………… 1091
5．7 空分装置流程协调与节能优化
控制 ………………………… 1092
参考文献 …………………………… 1097
第6章 水泥企业能源管理系统 …… 1100
6．1 水泥工艺及控制对象 ………… 1100
6．2 水泥企业能源管理系统
设计 ………………………… 1101
6．3 水泥企业能源管理的关键
技术 ………………………… 1107
6．4 水泥企业能源管理的应用及
效果 ………………………… 1110
参考文献 …………………………… 1111
第7章 有色企业能源管理系统 …… 1112
7．1 有色冶金企业能源管理系统
概况 ………………………… 1112
7．2 基于评价指标的蒸发过程节能
优化 ………………………… 1116
7．3 铜冶炼企业能源管理系统 …… 1118
参考文献 …………………………… 1124
第8章 电力企业能源管理系统 …… 1125
8．1 电厂能源管理体系的建立 …… 1125
8．2 火电厂能源审计研究 ………… 1128
8．3 火力发电厂生产工艺流程
分析 ………………………… 1133
8．4 节能降耗管理措施 …………… 1137
8．5 某热电厂耗能设备存在的主要
问题及节能改造分析 ………… 1141
参考文献 …………………………… 1152
第 8 篇 智能工程控制 …………………………………………………………………… 1153
第1章 智能电网 …………………… 1154
1．1 智能电网内涵………………… 1154
1．2 厂网协调控制………………… 1156
1．3 间歇性可再生能源并网
控制 ………………………… 1158
1．4 基于物联网的输变电设备监测与
控制 ………………………… 1161
1．5 大电网稳定控制……………… 1165
1．6 智能微网与配电网控制 ……… 1167
1．7 电能质量控制………………… 1169
1．8 储能装置和电动汽车充电装置
控制 ………………………… 1173
1．9 智能变电站…………………… 1177
参考文献 …………………………… 1179
第2章 智能交通 …………………… 1183
2．1 智能交通系统综述…………… 1183
2．2 智能交通系统的基本理论 …… 1194
2．3 智能交通系统的关键技术 …… 1204
2．4 智能交通路口信号控制
系统 ………………………… 1207
2．5 智能交通的交通流状态
预测 ………………………… 1217
2．6 智能交通应用与交通仿真 …… 1233
2．7 智能交通新技术与智能交通系统
发展 ………………………… 1252
参考文献 …………………………… 1267
第3章 智能建筑 …………………… 1269
3．1 智能建筑相关设计标准 ……… 1269
3．2 智能建筑控制技术…………… 1270
3．3 智能建筑控制系统案例 ……… 1287
参考文献 …………………………… 1318
第4章 智慧矿山 …………………… 1319
4．1 概述 ………………………… 1319
4．2 智慧矿山的构架设计 ………… 1323
4．3 智慧矿山的建设……………… 1325
4．4 智慧矿山的规划实施 ………… 1350
参考文献 …………………………… 1353
索引 ………………………………… 1354
1．1 流体输送过程控制 ……………… 3
1．2 传热过程的控制………………… 15
1．3 精馏过程控制 ………………… 27
1．4 反应过程的控制………………… 38
1．5 煤气化过程控制………………… 48
参考文献 ……………………………… 55
第2章 炼油生产过程控制 …………… 56
2．1 炼油工业概述 ………………… 56
2．2 常减压生产过程控制…………… 58
2．3 催化裂化 ……………………… 67
2．4 催化重整 ……………………… 75
2．5 延迟焦化 ……………………… 82
2．6 油品调合 ……………………… 87
参考文献 ……………………………… 92
第3章 石化生产过程控制 …………… 94
3．1 乙烯生产全过程自动控制 ……… 95
3．2 芳烃联合装置自动控制 ……… 118
3．3 精对苯二甲酸生产自动控制 … 138
3．4 聚酯过程自动控制 …………… 156
参考文献 …………………………… 163
第4章 氯碱与化肥生产过程控制 …… 165
4．1 大型制碱装置的过程控制 …… 165
4．2 聚氯乙烯过程控制 …………… 168
4．3 合成氨装置过程控制 ………… 174
4．4 尿素装置过程控制 …………… 178
参考文献 …………………………… 184
第5章 煤化工过程自动控制 ………… 185
5．1 煤焦化过程自动控制 ………… 186
5．2 煤气化过程自动控制 ………… 190
5．3 合成气制甲醇生产过程自动
控制 …………………………… 198
5．4 甲醇下游化工过程自动控制 … 206
参考文献 …………………………… 211
第6章 火力发电过程控制 …………… 213
6．1 火力发电生产过程 …………… 213
6．2 常规控制系统控制器参数优化
设计 …………………………… 226
6．3 发电生产过程建模方法 ……… 236
6．4 单元机组负荷控制系统优化
设计 …………………………… 240
6．5 给水控制系统优化设计 ……… 253
6．6 汽温控制系统优化设计 ……… 259
6．7 燃烧控制系统优化设计 ……… 264
6．8 汽轮机控制系统优化设计 …… 267
参考文献 …………………………… 280
第7章 新能源发电自动控制 ………… 281
7．1 核能发电自动控制 …………… 281
7．2 风力发电自动控制 …………… 288
7．3 太阳能发电自动控制 ………… 294
7．4 生物质能发电自动控制 ……… 311
7．5 水力发电自动控制 …………… 316
参考文献 …………………………… 328
第8章 钢铁生产过程控制 …………… 329
8．1 概述 …………………………… 329
8．2 炼铁生产过程自动化 ………… 330
8．3 炼钢生产过程自动化 ………… 343
8．4 轧钢生产过程自动控制 ……… 359
参考文献 …………………………… 376
第9章 有色冶金生产过程控制 ……… 378
9．1 概述 …………………………… 378
9．2 选矿自动控制 ………………… 380
9．3 轻金属冶炼自动控制 ………… 387
9．4 重金属冶炼自动控制 ………… 394
9．5 有色金属加工自动控制 ……… 402
参考文献 …………………………… 408
第10章 造纸生产自动控制 ………… 409
10．1 概述 ………………………… 409
10．2 制浆过程自动控制 …………… 412
10．3 碱回收过程自动控制 ………… 421
10．4 造纸过程自动控制 …………… 431
参考文献 …………………………… 438
第11章 食品加工过程控制 ………… 439
11．1 食品加工常用单元控制 ……… 439
11．2 微生物反应过程控制 ………… 446
11．3 分离过程自动化……………… 455
11．4 蒸发与干燥过程控制 ………… 464
11．5 配方生产过程综合自动化 …… 471
参考文献 …………………………… 481
第12章 生物制药过程自动控制 …… 482
12．1 生物制药对自动化的需求 …… 482
12．2 生物制药过程及控制 ………… 483
12．3 典型生物制药过程模型化 …… 493
12．4 数据驱动的生物制药过程
产量预报 …………………… 506
12．5 生物制药过程的最优控制
和调度 ……………………… 508
参考文献 …………………………… 515
第13章 水泥生产过程自动控制 …… 516
13．1 水泥生产工艺与自动控制
系统介绍 …………………… 516
13．2 生料制备系统………………… 519
13．3 熟料煅烧系统………………… 545
参考文献 …………………………… 580
第14章 城市供水与污水处理过程自动
控制 ………………………… 583
14．1 城市供水与污水处理过程工艺
概述 ………………………… 583
14．2 城市供水与污水处理过程的
检测 ………………………… 585
14．3 城市供水过程自动化系统 …… 590
14．4 城市污水处理过程自动化
系统 …………………………… 599
参考文献 …………………………… 603
第 6 篇 工业装备控制 …………………………………………………………………… 605
第1章 数控系统……………………… 606
1．1 概述 …………………………… 606
1．2 计算机数控(CNC)装置及相关
的控制方法 …………………… 617
1．3 数控伺服系统 ………………… 642
1．4 典型数控系统 ………………… 652
1．5 国内外最新数控系统技术 …… 661
附录Ⅰ 数控系统的常用
术语 ………………… 668
附录Ⅱ 数控系统的技术
标准 ………………… 672
参考文献 …………………………… 672
第2章 工业机器人…………………… 674
2．1 工业机器人发展简述 ………… 674
2．2 工业机器人的结构类型 ……… 674
2．3 工业机器人的传感器、驱动器与
控制器 ………………………… 677
2．4 工业机器人控制基础 ………… 683
2．5 工业机器人相关标准 ………… 711
2．6 工业机器人编程环境及作业
工具 …………………………… 719
2．7 典型工业机器人应用工程
案例 …………………………… 724
参考文献 …………………………… 729
第3章 工程机械控制系统 …………… 730
3．1 工程机械概述 ………………… 730
3．2 工程机械控制系统 …………… 753
3．3 工程机械的感知部件 ………… 755
3．4 工程机械控制部件 …………… 776
3．5 工程机械执行器件 …………… 791
3．6 工程机械常用控制方法及
应用 …………………………… 841
3．7 工程机械控制类产品相关
标准 …………………………… 876
3．8 大型掘进装备自动控制技术 … 885
参考文献 …………………………… 891
第4章 轨道交通列车运行控制
系统 ………………………… 893
4．1 绪论 …………………………… 893
4．2 城市轨道交通列车运行控制系统
………………………………… 894
4．3 高速铁路列车运行控制系统 … 897
4．4 列车运行控制各子系统原理
和结构 ………………………… 903
4．5 列车运行控制系统关键技术 … 930
第 7 篇 企业能源管理 …………………………………………………………………… 973
第1章 企业能源管理模式与能源管理
系统 ………………………… 974
1．1 企业能源管理模式 …………… 974
1．2 企业能源管理系统定位 ……… 976
1．3 企业能源管理系统技术的发展展望
………………………………… 980
第2章 企业能源管理主要功能 ……… 981
2．1 能源监控子系统 ……………… 981
2．2 能源计划调度子系统 ………… 982
2．3 能源分析管理子系统 ………… 985
2．4 钢铁企业能源管理功能举例 … 986
第3章 企业能源管理关键技术 ……… 990
3．1 企业能源监控技术 …………… 990
3．2 企业能效评估和分析 ………… 991
3．3 能源动态平衡和优化调度
技术 …………………………… 997
3．4 全流程能量系统全局优化 …… 1001
参考文献 …………………………… 1017
第4章 钢铁企业能源管理系统 …… 1019
4．1 钢铁生产工艺流程及其能源
系统 ………………………… 1019
4．2 能源管理系统的组成结构 …… 1020
4．3 能源管理系统功能…………… 1024
4．4 济钢能源管理系统实例 ……… 1033
4．5 首钢京唐钢铁公司能源优化
管理系统 …………………… 1036
4．6 煤气热值和压力的智能
调控 ………………………… 1037
4．7 煤气计量的平衡认证系统 …… 1047
4．8 余热余能回收利用智能
控制 ………………………… 1053
4．9 钢铁企业智能电力系统 ……… 1056
参考文献 …………………………… 1061
第5章 石化企业能源管理系统 …… 1062
5．1 石化企业能源管理系统
概述 ………………………… 1062
5．2 石化企业整厂用能优化策略及
应用 ………………………… 1064
5．3 石化企业能源管理中心典型
案例 ………………………… 1065
5．4 蒸汽动力系统运营优化 ……… 1068
5．5 瓦斯平衡与优化调度 ………… 1086
5．6 基于夹点技术的换热网络优化
设计 ………………………… 1091
5．7 空分装置流程协调与节能优化
控制 ………………………… 1092
参考文献 …………………………… 1097
第6章 水泥企业能源管理系统 …… 1100
6．1 水泥工艺及控制对象 ………… 1100
6．2 水泥企业能源管理系统
设计 ………………………… 1101
6．3 水泥企业能源管理的关键
技术 ………………………… 1107
6．4 水泥企业能源管理的应用及
效果 ………………………… 1110
参考文献 …………………………… 1111
第7章 有色企业能源管理系统 …… 1112
7．1 有色冶金企业能源管理系统
概况 ………………………… 1112
7．2 基于评价指标的蒸发过程节能
优化 ………………………… 1116
7．3 铜冶炼企业能源管理系统 …… 1118
参考文献 …………………………… 1124
第8章 电力企业能源管理系统 …… 1125
8．1 电厂能源管理体系的建立 …… 1125
8．2 火电厂能源审计研究 ………… 1128
8．3 火力发电厂生产工艺流程
分析 ………………………… 1133
8．4 节能降耗管理措施 …………… 1137
8．5 某热电厂耗能设备存在的主要
问题及节能改造分析 ………… 1141
参考文献 …………………………… 1152
第 8 篇 智能工程控制 …………………………………………………………………… 1153
第1章 智能电网 …………………… 1154
1．1 智能电网内涵………………… 1154
1．2 厂网协调控制………………… 1156
1．3 间歇性可再生能源并网
控制 ………………………… 1158
1．4 基于物联网的输变电设备监测与
控制 ………………………… 1161
1．5 大电网稳定控制……………… 1165
1．6 智能微网与配电网控制 ……… 1167
1．7 电能质量控制………………… 1169
1．8 储能装置和电动汽车充电装置
控制 ………………………… 1173
1．9 智能变电站…………………… 1177
参考文献 …………………………… 1179
第2章 智能交通 …………………… 1183
2．1 智能交通系统综述…………… 1183
2．2 智能交通系统的基本理论 …… 1194
2．3 智能交通系统的关键技术 …… 1204
2．4 智能交通路口信号控制
系统 ………………………… 1207
2．5 智能交通的交通流状态
预测 ………………………… 1217
2．6 智能交通应用与交通仿真 …… 1233
2．7 智能交通新技术与智能交通系统
发展 ………………………… 1252
参考文献 …………………………… 1267
第3章 智能建筑 …………………… 1269
3．1 智能建筑相关设计标准 ……… 1269
3．2 智能建筑控制技术…………… 1270
3．3 智能建筑控制系统案例 ……… 1287
参考文献 …………………………… 1318
第4章 智慧矿山 …………………… 1319
4．1 概述 ………………………… 1319
4．2 智慧矿山的构架设计 ………… 1323
4．3 智慧矿山的建设……………… 1325
4．4 智慧矿山的规划实施 ………… 1350
参考文献 …………………………… 1353
索引 ………………………………… 1354
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