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ZigBee/WiFi/蓝牙？谁更适合智能家居
ZigBee/WiFi/蓝牙？谁更适合智能家居
08:58:00 [编辑：nicolelee]
智能家居无疑是这几年来热门的研究对象之一，而今年随着蓝牙4.0技术的推出，其低功耗，低成本，传输速率快的特点让更多的人选择了蓝牙方案开发智能家居，让智能家居这个市场形成了蓝牙，WiFi，ZigBee三足鼎立的一个局面。本文主要针对三种方案的原理，技术特点及优缺点作出了一个对比并以此展望了智能家居市场的未来。
1. ZigBee （紫峰协议）&
ZigBee简介
Zigbee是IEEE 802．15．4协议的简称，它来源于蜜蜂的八字舞，蜜蜂(bee)是通过飞翔和&嗡嗡&(zig)抖动翅膀的&舞蹈&来与同伴传递花粉所在方位信息，而ZigBee协议的方式特点与其类似便更名为ZigBee。ZigBee主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备，其特点是传播距离近、低功耗、低成本、低数据速率、可自组网、协议简单。
ZigBee的主要优点如下：&&&&&
1. 功耗低&&&&&&&
对比Bluetooth与WiFi，在相同的电量下（两节五号电池）可支持设备使用六个月至两年左右的时间，而Bluetooth只能工作几周，WiFi仅能工作几小时。&&&&&
2. 成本低&&&&&
ZigBee专利费免收，传输速率较小且协议简单，大大降低了ZigBee设备的成本。&&&&
3. 掉线率低&&&&&
由于ZigBee的避免碰撞机制，且同时为通信业务的固定带宽预留了专用的时间空隙，使得在数据传输时不会发生竞争和冲突；可自组网的功能让其每个节点模块之间都能建立起联系，接收到的信息可通过每个节点模块间的线路进行传输，使得ZigBee传输信息的可靠性大大提高了，几乎可以认为是不会掉线的。&&&
4. 组网能力强&&&&&&&
ZigBee的组网能力超群，建立的网络每个有60，000个节点。&&&&&
5. 安全保密&&&&&&&&&&&
ZigBee提供了一套基于128位AES算法的安全类和软件，并集成了IEEE 802.15.4的安全元素。&&&&&&&&&
6. 灵活的工作频段
2．4 GHz，868 MHz及915 MHz的使用频段均为免执照频段。&&&&&
ZigBee的缺点如下：&&&
1. 传播距离近&&&&&&&&&
若在不适用功率放大器的情况下，一般ZigBee的有效传播距离一般在10m&&75m，主要还是适用于一些小型的区域，例如家庭和办公场所。但若在牺牲掉其低掉线率的优点的前提下，以节点模块作为接收端也作为发射端，便可实现较长距离的信息传输。&&&&&
2. 数据信息传输速率低&&&&&&&&&&
处于2．4 GHz的频段时，ZigBee也只有250 Kb/s的传播速度，而且这单单是链路上的速率且不包含帧头开销、信道竞争、应答和重传，去除掉这些后实际可应用的速率会低于100 Kb/s，在多个节点运行多个应用时速率还要被他们分享掉。&&&
3. 会有延时性&&&&&&&&
ZigBee在随机接入MAC层的同时不支持时分复用的信道接入方式，因此在支持一些实时的应用时会因为发送多跳和冲突会产生延时。
ZigBee的具体应用&&&&&&
ZigBee的问世已经有很长一段时间，但是由于传输速率且目前电子设备中配置其模块的比例几乎为零，在2010年前几乎没有什么出名的具体应用。在火热的这几年，人们发现ZigBee适用于灯光照明系统，智能家居系统这种不需要传输速率很快的系统。最近还有应用在无线定位系统中并在具体的项目上得到了实施。
2. Bluetooth（蓝牙协议）&&
蓝牙协议是由爱立信公司创造并于日与其他业界领先开发商一同制定了蓝牙技术标准，最终将此种无线通信技术命名为蓝牙。蓝牙技术是一种可使电子设备在10～100 m的空间范围内建立网络连接并进行数据传输或者语音通话的无线通信技术。
蓝牙发展趋势&&&&&
蓝牙技术联盟(Bluetooth Special Interest Group，SIG)日前宣布蓝牙4.0版本正式问世，且制定了技术标准并开始了认证计划。蓝牙4.0在保持3．0+HS高速传输技术的基础上又加入了某开发商力推的Wibree低功耗传输技术。&&&&&
蓝牙4.0是IEEE 802．15．1传统蓝牙，IEEE 802．11物理层和MAC层以及Wibree三者的结合体，已和大家传统认识中只适用于WPAN的蓝牙有着天壤之别，在未来几年蓝牙会持续这几年的发展趋势进入一个应用狂潮。
蓝牙4.0最大的突破和技术特点便是沿用Wibree的低功耗传输，它采用简单的GFSK调制因而有着极低的运行和待机功耗，即使只是一颗纽扣电池也可支持设备工作几年以上。&&&&&
蓝牙4.0的网络拓扑与ZigBee的星形拓扑相比来得简单且传输速率是ZigBee的几倍以上，在传输距离上相对NFC又有较大优势，加之其在手机与音频领域的广泛应用，作为一个问世不久的新技术，它对ZigBee和NFC的威胁力度却不容忽视，未来发展不可限量。
蓝牙的优点如下：
1. 功耗低且传输速率快&&&&&
蓝牙的短数据封包特性是其低功耗技术特点的根本，传输速率可达到1Mb/s，且所有连接均采用先进的嗅探性次额定功能模式以实现超低的负载循环。&&&&&
2. 建立连接的时间短&&&&&&&
蓝牙用应用程序打开到建立连接只需要短短的3ms，同时能以数毫秒的传输速度完成经认可的数据传递后并立即关闭连接。&&&&&
3. 稳定性好&&&&&&&
蓝牙低功耗技术使用24位的循环重复检环(CRC)，能确保所有封包在受干扰时的最大稳定度。&&&&&&&&
4. 安全度高&&&&&&&&
CCM的AES-128完全加密技术为数据封包提供高度加密性及认证度。&&&&&
蓝牙的缺点如下：
1. 数据传输的大小受限
高速跳频使得蓝牙传输信息时有极高的安全性但同时也限制了蓝牙传输过程中数据包不可能太大。即使在所谓的高保真蓝牙耳机中高低频部分也是会被严重压缩的。
2. 设备连接数量少
相对于Wifi与ZigBee，蓝牙连接设备能力确实较差，理论上可连接8台设备，实际上也就只能做到6&&7个设备连接。
3. 蓝牙设备的单一连接性
假设我用A手机连接了一个蓝牙设备，那么B手机是连接不上它的，一定要我与此蓝牙设备之间的握手协议断开B手机才能连接上它。
蓝牙应用&&&&&&&&&
从最初的蓝牙传输数据使得蓝牙技术在手机上广泛运用，再到后来蓝牙耳机和蓝牙无线鼠标的风靡，再到时下最流行的蓝牙智能家居系统，蓝牙对人们生活产生的便利不言而喻。凭借着其在电子产品中的高配置比，人们对蓝牙新产品的接受程度会高于ZigBee，NFC等产品。电子窗帘，吸尘器机器人，抽油烟机，智能穿戴产品，低功耗的蓝牙4.0将有更大的应用市场。&&&&&
3. WiFi（无线保真协议）
WiFi技术简介&&&&
WiFi(Wireless Fidelity，无线保真技术)是IEEE 802．11的简称，是一种可支持数据，图像，语音和多媒体且输出速率高达54Mb/s的短程无线传输技术，在几百米的范围内可让互联网接入者接收到无线电信号。WiFi的首版于1997年问世，当时其中定义了物理层和介质访问接入控制层(MAC层)并在规定了无线局域网的基本传输介质和网络结构的同时规范了介质访问层(MAC)的特性和物理层（PHY），其中物理层采用的是FSSS(调频扩频)技术、红外技术和DSSS(直接序列扩频)技术。在1999年又新增了IEEE 802．11g和IEEE 802．11a标准进行完善。&&
WiFi技术特点&&&&
1. 传输范围广&
WiFi的电波覆盖范围半径高达100 m，甚至连整栋大楼都可以覆盖，相对于半径只有15m蓝牙，优势相当明显。&&&&&
2. 传输速度快&&&&&&&&
高达54Mb/s的传输速率使得WiFi的用户可以随时随地接收网络，并可快速地享受到类似于网络游戏、视频点播(VOD)、远程教育、网上证券、远程医疗、视频会议等一系列宽带信息增值服务。在这飞速发展的信息时代，速度还在不断提升的WiFi必能满足社会与个人信息化发展的需求。
3. 健康安全&&&&&&&
WiFi设备在IEEE 802．11的规定下发射功率不能超过100 mW，而实际的发射功率可能也就在60～70 mW。与类似的通信设备相比，手机发射功率约在200 mW～1 W，而手持式对讲机更是高达5 W。相对于这两者WiFi产品的辐射更小。&&&&&
4. 普及应用度高&&&&&&&&
现今配置WiFi的电子设备越来越多，手机、笔记本电脑、平板电脑、MP4几乎都将WiFi列入了他们的主流标准配置。
WiFi发展趋势&&&&&&
前段时间WiFi技术联盟推出了WiFi Direct标准，这也表示着WiFi在上网本、智能手机、电视机、机顶盒和其他设备中的采用率不断上升的同时也开始要涉及蓝牙传统的WPAN领域。据市场调查公司In-Stat的调查数据，预计到2013年全球将新增2.16亿个配置WiFi模块的电子设备。&&&&&&&&
传统标配中较热门的蓝牙与红外目前只剩下蓝牙，新增的配置包括重力感应，GPS及WiFi，当中已WiFi配置比例最高。WiFi已经几乎已成为目前手机及其他类似电子设备中的标配。目前市面上的平板，笔记本电脑及智能手机几乎全部配置有WiFi模块。&&&&&&&&&&
近日，博通无线连接集团GPS业务组市场总监David Murray表示，与竞争对手相比，博通的解决方案有更多的优势&&除了利用卫星信号，还通过WiFi和基站来进行辅助定位。值得一提的是，WiFi的加入让难以接收卫星信号的室内得以实现精确定位。
4. Bluetooth，WiFi，ZigBee特性对比
目前市面上普及率较高的电子设备（手机，平板）中基本配备了蓝牙4.0模块和WiFi模块，就此而言这两者在客户端能被接受的程度要远远大于ZigBee。其实早在几年前日本曾经有推广过带ZigBee模块的手机，但ZigBee协议的繁琐及传输速率的低下有点似乎赶不上时代发展的一个感觉，所以一直没有普及开来，但其自组网的特点是其他两种方案都无法替代的。未来的智能家居市场，蓝牙凭借着其体积小功耗低的特点，可能会向小型化，例如可穿戴电子设备的产品方向去发展。WiFi凭借着无线网络几乎到处都有的特点，一定会成为未来接受度最高且应用最广的方案。而如今ZigBee要想打破僵局以不被淘汰，可能真的需要一次像蓝牙3.0跨入蓝牙4.0的大改造。(本文作者：厦门大学物理与机电工程学院物理系 郭捷 王亚军)
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利用ZigBee迈出的第一步：浅析小米智能家庭套装
其他数码配件
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混迹张大妈已经有点年头，但是也仅仅更多是观望学习，爆料不怎么成功，总是被拒，原创发过几篇，感觉技术水平不高，被喷过很多，以前还是黄测和红测的时候想申请，但是忙一忙的就过去了，这次看到小米的多款产品有测试机会，赶紧申请了，但是貌似其他都被毙掉，开心的是中了小米智能家庭套装的测试机会，众测的第一次啊，紧张，思考了好久怎么写评测，虽然以前混迹在很多不同的论坛，本友会、51nb等等，但是在张大妈这儿始终是首次，经验不足，大伙轻喷~~&前言小米是啥？可以吃吗？&管他的呢，反正就一品牌而已。可是这家2011年成立以卖手机出身的公司，近两年开始进军智能家居市场了，并发展了一个复杂的小米生态链：目前已投资25家公司，分布在各个产品线，包括紫米、智米、华米、飞米、绿米、云米、蓝米等等。今天的主角“小米智能家庭套装”就出自绿米（深圳绿米联创科技有限公司）。综上所述，人家前身还真是专业研究开发楼宇无线控制设备的，有基础，难怪被小米盯上了。包装展示ps：由于白天基本都在上班，只有晚上回家拍照评测，光线不好，大家见谅！& &拍摄器材：Sony RX100▼首先出场的张大妈包装，这个算是经典了，各位看官估计都看烦了，不过我第一次收到，还是很惊喜啊！（赞一下快递小哥，为了早点拿到，周末我都跑到公司等快递，快递小哥一听我在单位，15分钟就给我送到了！）▼良心包装，外面一层，里面还有透明小棉袄，系上黄丝带，保护得真好&▼掀开面纱，小米经典包装出现，买过很多小米的产品，这样的硬纸盒感觉真的很棒！▼底部的商品标签，请注意放大的小图，执行标准在各大标准网上都查不到，应该是企业内部标准，Q/QLML001-2015：企业/qualified lv mi list001-2015？ 我也是瞎猜而已。国家标准查询网，无记录工标网查询，无记录▼打开小米的盒子，首先有一张漫画，描述了智能家居套装的几个经典应用场景有小夜灯、门窗安防、门铃、遥控开关、以及各种可以连接的小米产品（我都标上了价格）▼揭开动画的那页纸，就看到了本次测评的所有成员，来张全家福吧▼包装里面除了小米标准的简单使用说明书以外，还有一套备用的贴纸，用于更换所有设备底部的粘贴各部件展示▼首先是一张全家福（提个建议，门磁那个小的部件，好难拿出来，扣了半天）从左到右，从上到下：人体感应器，多功能网关，无线开关，门窗感应器▼首先有请多功能网关（控制中心），其他设备通过ZigBee协议与网关连接，然后接入小米云和。自带三角插头，使用标准220V电源即可。内置扬声器和LED灯组，带有光线感应器。（注意：仅限海拔2000m以下地区使用）▼红外人体感应器，尺寸很小，约5cm高，使用纽扣电池供电，据说可以使用2-3年时间。在2.1m高度上，红外探测距离直线最大7m，最小2m，探测范围为正前方170度，左右各为4m。实测探测灵敏度很强，家用绰绰有余。底部自带防滑垫。可放置可粘贴。▼无线开关。个人觉得最无厘头的产品，说白了就是单向传输设备，仅仅可以向网关发送开/关指令，介绍上可以当做门铃贴在门外（可是这样一个玩意贴在外面，你能确保你明天开门的时候它还在吗？&）▼门窗感应器。其实就是门磁，大个是控制器加发射器，小个的就是磁铁吧。因为个头比较小，所以用的纽扣电池也是三个里面最小号的，CR1632。按照说明书上标明，两个中间缝隙需要对齐，相隔距离不能大于22mm。功能介绍（APP测评）▼套装组网：以多功能网关为控制中心，其余设备通过ZigBee协议与网关连接，网关承担其余设备与互联网的通讯。见下图，大概示意图，如有问题请指正。基本上网关通电后自动与各部件配对，速度很快，如果配对有出错的，可以重置▼安装：手机安装小米智能家庭APP，打开就会显示发现设备，在网关灯闪烁的时候点击下一步，连接自家wifi，网关即与连接成功，同时通过器连接小米云端。▼固件升级：连接小米云端成功以后，系统会自动检测是否需要升级，这点小米做得蛮好，我的小米手环也会定期升级固件。▼夜灯、门铃功能：如下图所示，APP页面会显示关联的所有部件，报告网关、传感器、开关，还可以连接更多的设备（右图的添加子设备）。左图为网关的设置界面，可以调整网关夜灯的颜色、亮度，也可以设置门铃的种类和音量。因为是进度条状的变换颜色，所以选取了比较有代表性的颜色进行拍照并组图，如下：色彩很艳丽，亮度很柔和，确实很不错&尤其是晚上起来，一盏小夜灯为你biu的亮了▼场景功能：小米的智能家居最大玩法就在这里了，由用户根据所拥有的自己配置不同的场景，实现所有设备的最大联动功能。比如一回家，一开门门磁感应就通知空调可以工作了，换了鞋进入卧室已经凉风习习。而且小米APP的设置非常简单，基本上玩上几次都能很快掌握，用户体验不错。▼安防功能：（请注意，该功能非核心功能）既是小米可以利用门窗传感器和人体感应器配置实现安防功能，当启动警戒模式以后，有人在红外感应器面前移动、或者打开门窗触发感应器，多功能网关即刻声光电报警，通过小米云给相应手机发送报警信息。ps：启动警戒模式以后有60秒延迟，以便人员撤离现场。免责申明：为什么我上面说安防功能不是这套智能家居的核心功能，就是因为小米并不认为它可以真正担当起专业安防设备的作用。3C属于中国的强制要求，第19类即是安全技术防范产品，小米家居申明不属于这一类，那就不受强制要求，因此也就是所说的仅提醒设备状态，呵呵&关于ZigBee因为是无线设备，必须说到相应的协议，选用什么样的协议？为什么？▼CMIIT ID：说到无线传输设备，不得不说CMIIT ID，CMIIT ID即无线电发射设备型号核准代码。无线电发射设备定义为各种发射无线电波的设备，但不包含可辐射电磁波的工业、科研、医疗设备、电气化运输系统、高压电力线及其他电器装置等。下面就是在中国无线电管理官网上查询的结果：1.多功能网关上面的ID：（2.4GHz无线局域网模块）利用这个模块实现与无线路由的连接。2.人体传感器RTCGQ01LM的ID：3.门窗传感器MCCGQ01LM的ID：4.无线开关WXKG01LM的ID：5.多功能网关DGNMG01LM的ID：2015（年号）D（短距离低功率发射设备）P（国产）0278（序号）▼设备类别在《微功率（短距离）无线电设备的技术要求-信部无[ 号》中对工作在MHz频段的设备说明：▼ZigBee：是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据国际标准规定，ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。这一名称（又称紫蜂协议）来源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。（来源百度百科）可见小米的智能家居设备，是以多功能网关为中心，通过ZigBee协议搭配其人体传感器、门窗传感器和无线开关进行智能控制，并与小米生态链体系下其他智能设备联通。同时小米的这套设备并没有采用常见的wifi或者蓝牙协议，而是使用了2003年前后才出现的ZigBee协议。这又是为什么呢？原因如下：低功耗的传感器和传输协议，由于ZigBee的特殊性，传输速率低,发射功率仅为1mW,而且采用了休眠模式，功耗低,因此ZigBee设备非常省电，因此小米这款设备的纽扣电池也可使用2-3年；拥有“自组网”能力(最多可支持65000个设备组网)，这样就为后期的新增设备留住了余量；（蓝牙技术采用“点对点”模式，理论上最多连接7台设备）ZigBee模块的初始成本很低，大规模使用以后可能更低, 并且ZigBee协议是免专利费的；通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短，典型的搜索设备时延30ms,休眠激活的时延是15ms, 活动设备信道接入的时延为15ms；安全性，据说使用ZigBee协议的设备尚无破解的例子。可是ZigBee的缺点也是明显的：没有通行标准，各厂商都使用私有协议，对于普及和大规模使用造成困难；不能直接接入互联网，更不能直接接入手机，因此需要额外的转换设备；▼RF433MHz协议，这是目前安防领域成熟的无线通讯协议，具有传输距离远、穿墙效果好等优点，但是对比ZigBee也是存在劣势的。属于第11类无线设备：因此，小米的这套智能家庭套装选用ZigBee是有一点原因的，但是在物联网的发展道路上ZigBee并不是最完美的，IETF组织就针对物联网制定了6Lowpan无线自组网技术体系，具有开放、免费、海量地址空间、与互联网无缝集成等优势，很可能成为物联网领域的事实标准。总结与展望如果说要对比小米智能家庭套装的优劣，上述文字和图片应该基本都表达清楚了我的个人观点，总的说来就是继承了小米的良好用户体验、成熟的技术、更多智能设备的支持；可还是需要吐槽的是，小米什么时候可以单卖这些设备呢？为什么不能提供设备换纽扣电池的指导呢？&还有就是，不要出什么都要抢好吧！！！为这个都快恶心死了！&小米曾经试水智能家居，推出的第一代无线路由器就计划担此大任，可惜失败了，路由器始终是路由器，并不能担当物联网时代的核心，于是乎小米找到了专门做短距离低功耗无线设备的绿米，由此出现了诸如本次测评的套装、智能灯泡、床头灯、、智能插座等等。展望未来的智能家居，小米利用推出的小米装修配合智能家居设备，是有可能占领一席之地，将MI发扬光大~~~&注：上文部分专业知识点来源互联网，笔者才疏学浅，仅仅从皮毛进行分析评测，有大神请轻喷请指正！
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两周内免登录从Aqara小米Zigbee智能开关谈单火线技术从Aqara小米Zigbee智能开关谈单火线技术狂想小世界百家号小米Aqara单火线ZigBee智能开关是在ZigBee协议基础上开发的由单火线供电的开关，它是ZigBee技术与单火取电技术的完美结合。单火取电技术解决了智能家居电子开关的“免布线”安装问题。由于国内的墙壁开关布线都只是一根火线，而现在一般智能家居的开关是零火线开关，需要两根线给它供电，安装智能家居开关就需要重新布设零线，装修好的房子就不方便安装智能家居开关。而采取单火取电技术，就可以解决这个难题。【什么是单火线】一些朋友不理解什么是单火线，也很奇怪一根火线怎么取得电压和电流。下面分别加以讲述。大家知道，国内220V电网市电有两根线：一根火线（符号L，标准颜色为红色或者其他棕色）和一根零线（符号N，标准颜色为黑色、蓝色或者冷色），此外为了保护人身安全有些电器(如洗衣机、电冰箱等）加设了一条保护地线（符号E，标准颜色为黄绿相间）。当用电器同时接入火线和零线时，就会形成电流，用电器才能正常工作。图中是一个简单的开关、灯泡的电路。当开关断开时，灯泡实际只连接了一条线，没有电流，灯不会亮；当开关闭合时，电流流过灯泡，电灯发光。传统的机械墙壁开关盒，就是利用弹簧和机械结构控制火线的通断，一进一出两根线实际都是火线，这种接法就是“单火线”。对于电子智能开关(遥控或触摸)，内部有一套精密的控制电路，取代了手动操作的机械结构，来控制线路的通断。但无论开关是通是断，这套控制电路本身都需要电源，以保证持续不断的工作。不闪烁的智能开关单火线工作示意图如下所示：不闪烁的智能开关单火线取电电路原理图如下所示：实际测试过小米Aqara小米单火线Zigbee智能开关，总的来说产品做的还是非常不错，尤其是电子用料舍得花血本，软件优化也做的非常好（非常省电，可见软件工程师是非常厉害的尤其对Zigbee协议及底层硬件函数非常清楚能够自由修改），唯一不足之处就是硬件这块单火线部分有所缺陷（采用了开关电源芯片：UCC28910），查这款芯片的规格书看到“实现小于 30mW 的同类产品中最佳待机功率”，30mW是一个硬伤，无论软件如何优化省电，但是用UCC28910做的电源本身却是功耗很大，这也不奇怪论坛里面反应许多小功率LED灯闪炼了。而上面文中提到的单火线电源模块（PI-3V3-B4）查其规格可以看到“典型待机功耗小于5mW(带载100uA时)”，是UCC28910的六分之一，是目前功耗非常低的一款单火线取电电源模块，主要针对单火线智能开关而设计（如Zigbee智能开关等）。PI-3V3-B4单火线电源模块适用于Zigbee单火线智能开关、触摸开关、无线遥控开关，无论是接LED灯、节能灯，还是接吸顶灯、日光灯都不会闪烁。本文仅代表作者观点，不代表百度立场。系作者授权百家号发表，未经许可不得转载。狂想小世界百家号最近更新：简介:科学技术是第一生产力作者最新文章相关文章热门搜索：
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