OpenHarmony鸿蒙南向开发案例:【智能加湿器】

样例简介

智能加湿器具有实时监控其所处环境温度、湿度,并通过数字管家设置日程,自动打开加湿器控制湿度功能。显示界面使用DevEco Studio 编写的js应用,具有很好的兼容和移植特性。硬件上采用了带有HDF框架的驱动模型,通过GPIO和IIC分别来控制电机开关和采集湿度信息,还可以通过语音模块识别语音命令,再通过串口跟主板通信来控制加湿器电机开关。

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运行效果

当设备应用启动之后,操作效果如下

image-20211229161901515

样例原理

产品示意图——智能垃圾桶

如上图所示,智能加湿器整体方案原理图可以大致分成:智能加湿器设备、数字管家应用、云平台三部分。智能加湿器通过MQTT协议连接华为IOT物联网平台,从而实现命令的接收和属性上报。

工程版本
  • 系统版本/API版本:OpenHarmony 3.1 Beta
  • hb版本:0.4.4
  • 工具链版本:gcc-arm-none-eabi-10.3-2021.10

快速上手

鸿蒙开发指导文档:gitee.com/li-shizhen-skin/harmony-os/blob/master/README.md点击或者复制转到。

搜狗高速浏览器截图20240326151450.png

准备硬件环境
  • V200Z-R蓝牙WIFI语音AIoT模组恒玄BES2600WM开发板
  • BearPi-HM Nano套件中的E53_IA1拓展板
  • 机芯智能语音模块
  • 预装HarmonyOS手机一台

    注:HarmonyOS是华为基于开源项目OpenHarmony开发的面向多种全场景智能设备的商用版本

准备开发环境

HarmonyOS与OpenHarmony鸿蒙文档籽料:mau123789是v直接拿

安装必备软件

开发基础环境由 windows 工作台和 Linux 编译服务器组成。windows 工作台可以通过 samba 服务或 ssh 方式访问 Linux编译服务器。其中 windows 工作台用来烧录和代码编辑,Linux 编译服务器用来编译 OpenHarmony 代码,为了简化步骤,Linux 编译服务器推荐安装 Ubuntu20.04 64位。

安装编译依赖基础软件
sudo apt-get install -y build-essential gcc g++ make zlib* libffi-dev git git-lfs
安装和配置Python
  • 打开Linux终端。
  • 输入如下命令,查看python版本号,需要使用python3.7以上版本。
python3 --version
  • 安装并升级Python包管理工具(pip3)。
sudo apt-get install python3-setuptools python3-pip -y
sudo pip3 install --upgrade pip
  • 设置pip的国内镜像
pip3 install -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple requests
安装hb
  • 输入如下命令确认hb是否为version 0.4.4
hb -v

a. 若提示如下内容,则表示未安装可以从第2步开始操作。

bash: /home/***/.local/bin/hb: No such file or directory

b.若提示如下内容,需要先卸载该版本,然后再执行第2步操作步骤。

[OHOS INFO] hb version 0.4.3

卸载命令:

pip3 uninstall ohos-build
  • 运行如下命令安装hb
pip3 install build/lite   // 该命令需在OpenHarmony源码根目录下执行
  • 设置环境变量
vim ~/.bashrc

将以下命令拷贝到.bashrc文件的最后一行,保存并退出。

export PATH=~/.local/bin:$PATH

执行如下命令更新环境变量。

source ~/.bashrc
  • 再次执行”hb -v“,有以下版本显示则表示安装的hb版本正确。
[OHOS INFO] hb version 0.4.4
安装交叉编译环境

在Linux编译服务器上搭建好基础开发环境后,需要安装OpenHarmony 编译V200Z-R平台特有的开发环境。

安装arm-none-eabi-gcc
  • 打开Linux终端。
  • 下载[arm-none-eabi-gcc]编译工具。
  • 安装[arm-none-eabi-gcc]

解压 [gcc-arm-none-eabi-10.3-2021.10-x86_64-linux.tar.bz2]安装包至~/toolchain/路径下。

mkdir -p ~/toolchain/
tar -jxvf gcc-arm-none-eabi-10.3-2021.10-x86_64-linux.tar.bz2 -C ~/toolchain/

设置环境变量。

vim ~/.bashrc

将以下命令拷贝到.bashrc文件的最后一行,保存并退出。

export PATH=~/toolchain/gcc-arm-none-eabi-10.3-2021.10/bin:$PATH

生效环境变量。

source ~/.bashrc
  • 在命令行中输入如下命令,如果能正确显示编译器版本号,表明编译器安装成功。
arm-none-eabi-gcc -v
准备工程

本用例采用repo的方式从码云官仓下载系统系统源码以及开发板适配代码,使用git从gitee的sig仓库拉取设备应用代码。

配置git
  • 提前注册准备码云gitee账号。
  • git工具下载安装

    sudo apt install git
    sudo apt install git-lfs
  • 生成/添加SSH密钥:生成密钥

    使用gitee账号绑定的邮箱生成密钥对

    ssh-keygen -t ed25519 -C "xxxxx@xxxxx.com"
  • 查看生成的密钥

    cat ~/.ssh/id_ed25519.pub
  • 复制生成后的 ssh key,返回gitee个人主页,通过主页 「个人设置」->「安全设置」->「SSH 公钥」 ,将生成的“SSH密钥”添加到仓库中。
  • 配置git用户信息

    git config --global user.name "yourname"
    git config --global user.email "your-email-address"
    git config --global credential.helper store
准备repo
sudo curl https://gitee.com/oschina/repo/raw/fork_flow/repo-py3 > /usr/local/bin/repo
chmod a+x /usr/local/bin/repo
pip3 install -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple requests
准备系统源码
#特别注意:请下载OpenHarmony 3.1 Beta版本
mkdir ~/OpenHarmony_3.1_Beta
cd ~/OpenHarmony_3.1_Beta
repo init -u git@gitee.com:openharmony/manifest.git -b refs/tags/OpenHarmony-v3.1-Beta --no-repo-verify
repo sync -c
repo forall -c 'git lfs pull'

注意:

  • 权限问题请参考[生成/添加SSH公钥]。
  • 若在已安装python3.8后,执行repo init 时,仍显示如下错误:
/usr/bin/env: ‘python’: No such file or directory

执行如下命令后,进行重试:

sudo ln -s /usr/bin/python3.8 /usr/bin/python
准备设备侧应用代码

使用git 命令下载。

git clone git@gitee.com:openharmony-sig/knowledge_demo_smart_home.git --depth=1
编译前准备
  • 代码拷贝
mkdir ~/OpenHarmony_3.1_Beta/vendor/team_x/
主代码拷贝:
cp -rfa  ~/knowledge_demo_smart_home/dev/team_x/smart_humidifier  ~/OpenHarmony_3.1_Beta/vendor/team_x/
iot_link三方库拷贝:
cp -rfa  ~/knowledge_demo_smart_home/dev/third_party/iot_link ~/OpenHarmony_3.1_Beta/third_party/
common库拷贝:
cp -rfa ~/knowledge_demo_smart_home/dev/team_x/common ~/OpenHarmony_3.1_Beta/vendor/team_x
iot_link库拷贝:
cp -rfa ~/knowledge_demo_smart_home/dev/third_party/iot_link ~/OpenHarmony_3.1_Beta/third_party/
  • kernel/liteos_m 修改

步骤1. 下载patch [地址]

​ 点击上述链接进入浏览器,将该网页中内容全部复制。

​ 本地创建一个名为*.patch文件,并将已经复制的内容粘贴到该文件中。

步骤2. 打上步骤1中的patch

cd ~/OpenHarmony_3.1_Beta/kernel/liteos_m
patch -p1 < ***.patch
  • device/soc/bestechnic 修改

步骤1. 下载patch

​ 点击上述链接进入浏览器,将该网页中内容全部复制。

​ 本地创建一个名为*.patch文件,并将已经复制的内容粘贴到该文件中。

步骤2. 打上步骤1中的patch

cd ~/OpenHarmony_3.1_Beta/device/soc/bestechnic
patch -p1 < ***.patch
  • third_party/mbedtls 修改

参考如下代码段修改 platform.c 和BUILD.gn

diff --git a/library/platform.c b/library/platform.c
index c4c3fd3..214173b 100755
--- a/library/platform.c
+++ b/library/platform.c
@@ -86,9 +86,24 @@ static void platform_free_uninit( void *ptr )static void * (*mbedtls_calloc_func)( size_t, size_t ) = MBEDTLS_PLATFORM_STD_CALLOC;static void (*mbedtls_free_func)( void * ) = MBEDTLS_PLATFORM_STD_FREE;+#include "los_memory.h"
+void * mbedtls_calloc( size_t nmemb, size_t size ){
-    return (*mbedtls_calloc_func)( nmemb, size );
+    //return (*mbedtls_calloc_func)( nmemb, size );
+    size_t real_size;
+    void *ptr = NULL;
+
+    if (nmemb == 0 || size == 0) {
+        return NULL;
+    }
+
+    real_size = (size_t)(nmemb * size);
+    ptr = LOS_MemAlloc(OS_SYS_MEM_ADDR, real_size);
+    if (ptr != NULL) {
+        (void)memset_s(ptr, real_size, 0, real_size);
+    }
+    return ptr;}
diff --git a/BUILD.gn b/BUILD.gn
index 9ecb37a..30dbb2e 100755
--- a/BUILD.gn
+++ b/BUILD.gn
@@ -124,6 +124,7 @@ if (defined(ohos_lite)) {"//kernel/liteos_m/kernel/include","//kernel/liteos_m/utils","//third_party/musl/porting/liteos_m/kernel/include/",
+        "//kernel/liteos_m/kernel/include/",]}output_name = "mbedtls"
  • third_party/lwip 修改

修改src/api/netdb.c 文件

diff --git a/src/api/netdb.c b/src/api/netdb.c
index 52a6fdf..2043636 100644
--- a/src/api/netdb.c
+++ b/src/api/netdb.c
@@ -100,7 +100,7 @@ lwip_gethostbyname(const char *name)err = netconn_gethostbyname(name, &addr);if (err != ERR_OK) {LWIP_DEBUGF(DNS_DEBUG, ("lwip_gethostbyname(%s) failed, err=%d\n", name, err));
-    h_errno = HOST_NOT_FOUND;
+    //h_errno = HOST_NOT_FOUND;return NULL;}
  • 修改iot_link中的部分文件

步骤1. third_party/iot_link/network/mqtt/paho_mqtt/port/paho_mqtt_port.c

测试发现,当fd为0的时候,在执行recv时会立马返回-1,因此做下面规避操作。

static int __socket_connect(Network *n, const char *host, int port)
{...int tmpfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0); // to skip fd = 0;fd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);if(fd == -1) {return ret;}close(tmpfd);       // to skip fd = 0;...
}

系统setsockopt函数未适配,因此需要做下面的修改:

static int __socket_read(void *ctx, unsigned char *buf, int len, int timeout)
{int fd;int ret = 0;
#if 0struct timeval timedelay = {timeout / 1000, (timeout % 1000) * 1000};if(NULL== buf){return ret;}fd = (int)(intptr_t)ctx;  ///< socket could be zeroif (timedelay.tv_sec < 0 || (timedelay.tv_sec == 0 && timedelay.tv_usec <= 0)){timedelay.tv_sec = 0;timedelay.tv_usec = 100;}if(0 != setsockopt(fd,SOL_SOCKET,SO_RCVTIMEO,&timedelay,sizeof(struct timeval))){return ret;  //could not support the rcv timeout}int bytes = 0;while (bytes < len) {int rc = recv(fd, &buf[bytes], (size_t)(len - bytes), 0);printf("[%s|%s|%d]fd = %d, rc = %d\n", __FILE__,__func__,__LINE__, fd, rc);if (rc == -1) {if (errno != EAGAIN && errno != EWOULDBLOCK) {bytes = -1;}break;} else if (rc == 0) {bytes = 0;break;} else {bytes += rc;}}return bytes;
#elseint bytes = 0;fd_set fdset;struct timeval timedelay = {timeout / 1000, (timeout % 1000) * 1000};if(NULL== buf){return ret;}fd = (int)(intptr_t)ctx;  ///< socket could be zeroif (timedelay.tv_sec < 0 || (timedelay.tv_sec == 0 && timedelay.tv_usec <= 0)){timedelay.tv_sec = 0;timedelay.tv_usec = 100;}timedelay.tv_sec = 2;FD_ZERO(&fdset);FD_SET(fd, &fdset);ret = select(fd + 1, &fdset, NULL, NULL, &timedelay);if (ret > 0) {while (bytes < len) {int rc = recv(fd, &buf[bytes], (size_t)(len - bytes), 0);//         printf("[%s|%s|%d]fd = %d, rc = %d, errno=%d(%s)\n", __FILE__,__func__,__LINE__, fd, rc,errno, strerror(errno));if (rc == -1) {if (errno != EAGAIN && errno != EWOULDBLOCK) {bytes = -1;}break;} else if (rc == 0) {bytes = 0;break;} else {bytes += rc;}}}return bytes;
#endif
}

步骤2. third_party/iot_link/network/dtls/mbedtls/mbedtls_port/dtls_interface.c

系统部分mbedtls接口不一致,固需要注释部分接口代码:

mbedtls_ssl_context dtls_ssl_new(dtls_establish_info_s *info, char plat_type)
{...if (info->psk_or_cert == VERIFY_WITH_PSK){
/*if ((ret = mbedtls_ssl_conf_psk(conf,info->v.p.psk,info->v.p.psk_len,info->v.p.psk_identity,strlen((const char *)info->v.p.psk_identity))) != 0){MBEDTLS_LOG("mbedtls_ssl_conf_psk failed: -0x%x", -ret);goto exit_fail;}
*/}...
}int dtls_shakehand(mbedtls_ssl_context *ssl, const dtls_shakehand_info_s *info)
{...if (MBEDTLS_SSL_IS_CLIENT == info->client_or_server){ret = mbedtls_net_connect(server_fd, info->u.c.host, info->u.c.port, info->udp_or_tcp);if( 0 != ret){ret = MBEDTLS_ERR_NET_CONNECT_FAILED;goto exit_fail;}}else{//server_fd = (mbedtls_net_context*)atiny_net_bind(NULL, info->u.s.local_port, MBEDTLS_NET_PROTO_UDP);///< --TODO ,not implement yet}...
}void dtls_init(void)
{(void)mbedtls_platform_set_calloc_free(calloc, free);(void)mbedtls_platform_set_snprintf(snprintf);
//    (void)mbedtls_platform_set_printf(printf);
}

步骤3. 修改dtls下的BUILD.gn因为弱引用导致无法链接相关符号

diff --git a/dev/third_party/iot_link/network/dtls/BUILD.gn b/dev/third_party/iot_link/network/dtls/BUILD.gn
index 035805d7..05188295 100755
--- a/dev/third_party/iot_link/network/dtls/BUILD.gn
+++ b/dev/third_party/iot_link/network/dtls/BUILD.gn
@@ -17,6 +17,7 @@ dtls_inc = ["../../link_misc","//kernel/liteos_m/components/cmsis/2.0","//third_party/mbedtls/include/",
+    "//base/hiviewdfx/hilog_lite/interfaces/native/innerkits/",^M]@@ -41,7 +42,8 @@ dtls_cflags = ["-Wno-unused-parameter",]-static_library("dtls") {
+#static_library("dtls") {^M
+source_set("dtls") {^Mcflags = dtls_cflagsdefines = dtls_defsources = dtls_src

步骤4. 修改mqtt下的BUILD.gn因为弱引用导致无法链接相关符号

diff --git a/dev/third_party/iot_link/network/mqtt/BUILD.gn b/dev/third_party/iot_link/network/mqtt/BUILD.gn
index 5a4a8e0d..f56f4ae6 100755
--- a/dev/third_party/iot_link/network/mqtt/BUILD.gn
+++ b/dev/third_party/iot_link/network/mqtt/BUILD.gn
@@ -16,8 +16,10 @@ mqtt_paho_inc = ["paho_mqtt/paho/MQTTPacket/src","paho_mqtt/port","../../inc",
+    "//third_party/musl/porting/liteos_m/kernel/include/",^M"//kernel/liteos_m/components/cmsis/2.0","//vendor/hisi/hi3861/hi3861/third_party/lwip_sack/include/",
+    "//base/hiviewdfx/hilog_lite/interfaces/native/innerkits/",^M]@@ -50,7 +52,8 @@ mqtt_cflags = ["-Wno-unused-function",]-static_library("mqtt") {
+#static_library("mqtt") {^M
+source_set("mqtt") {^Mcflags = mqtt_cflagsdefines = mqtt_paho_defssources = mqtt_paho_src

步骤5. 修改时间编译问题:

iff --git a/dev/third_party/iot_link/network/mqtt/paho_mqtt/port/paho_osdepends.h b/dev/third_party/iot_link/network/mqtt/paho_mqtt/port/paho_osdepends.h
index 2c6cab1b..38e3dce3 100755
--- a/dev/third_party/iot_link/network/mqtt/paho_mqtt/port/paho_osdepends.h
+++ b/dev/third_party/iot_link/network/mqtt/paho_mqtt/port/paho_osdepends.h
@@ -84,6 +84,7 @@#include "ohos_init.h"#include "cmsis_os2.h"
+#include "sys/time.h"#include  <mqtt_al.h>#define MQTT_TASK 1
@@ -117,6 +118,13 @@ typedef struct Threadint ThreadStart(Thread*, void (*fn)(void*), void* arg);+#define timeradd(s,t,a) (void) ( (a)->tv_sec = (s)->tv_sec + (t)->tv_sec, ^M
+        ((a)->tv_usec = (s)->tv_usec + (t)->tv_usec) >= 1000000 && ^M
+        ((a)->tv_usec -= 1000000, (a)->tv_sec++) )^M
+#define timersub(s,t,a) (void) ( (a)->tv_sec = (s)->tv_sec - (t)->tv_sec, ^M
+        ((a)->tv_usec = (s)->tv_usec - (t)->tv_usec) < 0 && ^M
+        ((a)->tv_usec += 1000000, (a)->tv_sec--) )^M
+^Mtypedef struct Network{void *ctx;                      ///< if it is tls, then it is tls context, else it is socket fd
  • 配置相关的修改

步骤1. gpio hdf框架相关修改。

根据下方代码修改drivers/adapter/platform/gpio/gpio_bes.c

diff --git a/platform/gpio/gpio_bes.c b/platform/gpio/gpio_bes.c
index ed4d18b..890d528 100755
--- a/platform/gpio/gpio_bes.c
+++ b/platform/gpio/gpio_bes.c
@@ -257,7 +257,7 @@ static int32_t GpioDriverBind(struct HdfDeviceObject *device)}gpioCntlr.device.hdfDev = device;
-    device->service = gpioCntlr.device.service;
+    device->service = &(gpioCntlr.device);return HDF_SUCCESS;}

步骤2 . uart相关配置,本实例使用uart1接口,相对应的GPIO为gpio20,gpio21。电机控制使用的gpio11,相关的配置如下所示,文件路径:/home/water/OpenHarmony_3.1_Beta/device/board/fnlink/shields/v200zr-evb-t1/v200zr-evb-t1.hcs

diff --git a/shields/v200zr-evb-t1/v200zr-evb-t1.hcs b/shields/v200zr-evb-t1/v200zr-evb-t1.hcs
index 44212eb..f8d0985 100644
--- a/shields/v200zr-evb-t1/v200zr-evb-t1.hcs
+++ b/shields/v200zr-evb-t1/v200zr-evb-t1.hcs
@@ -1,6 +1,6 @@#include "../../hcs/v200zr.hcs"root {
-    /*device_info {
+    device_info {platform :: host {device_uart :: device {uart2 :: deviceNode {
@@ -8,21 +8,21 @@ root {priority = 40;                      permission = 0644;                  moduleName = "BES_UART_MODULE_HDF";   
-                    serviceName = "HDF_PLATFORM_UART_2";
+                    serviceName = "HDF_PLATFORM_UART_1";deviceMatchAttr = "uart2_config";}}}
-    }*/
+    }platform {gpio_config {match_attr = "gpio_config";
-            pin = [0, 1];
+            pin = [0, 1, 2];// touch_ztw523: TSP_RST - GPIO12, TSP_INT-GPIO27// touch_fts: TSP_RST - GPIO05, TSP_INT-GPIO27
-            realPin = [5, 27];
-            config = [5, 2];
-            pinNum = 2;
+            realPin = [5, 27, 11];
+            config = [5, 2, 2];
+            pinNum = 3;}i2c_config {i2c0 {
@@ -52,7 +52,7 @@ root {mode = 0;}}
-        /*uart_config {
+        uart_config {template uart_controller {match_attr = "";num = 0;
@@ -65,9 +65,9 @@ root {}uart2 :: uart_controller {match_attr = "uart2_config";
-                num = 2;
+                num = 1;}
-        }*/
+        }}display {panel_config {
(END)

步骤3. iic相关的配置,使i2c1通道和芯片管脚gpio6,gpio7相关的配置如下:

        i2c_config {i2c1 {match_attr = "i2c1_config";port = 1;speed = 200000;// TSP_SCL/SDA - I2C1 = GPIO06/GPIO07sclPin = 6;sdaPin = 7;useDma = 0;useSync = 1;asMaster = 1;address_width = 8;mode = 0;}}
  • 将JS应用合入工程。

本节为可选章节,忽略本节内容不影响本项目的展示和运行。但若想要在本项目的基础上进行涉及到显示的内容修改与新规开发,则需完整的阅读本节及链接内容。

1.下载并安装[DevEco Studio]。

2.新建一个js工程。

工程名为:smart_humidifier/FA

project

3.在DevEco Studio的SDK中添加@system.communicationkit.d.ts文件。

将@system.communicationkit.d.ts文件(源文件目录:~/knowledge_demo_smart_home/dev/interface/sdk-js/api/common/@system.communicationkit.d.ts)拷贝到DevEco Studio的SDK中(目标目录:HarmonyOS Legacy SDK/js/3.0.0.0/api/common)。HarmonyOS Legacy SDK目录在DevEco Studio安装时,由用户配置,该目录位置可在设置(ctrl+alt+s)中查找。

setting

4.编译hap包。

依次选择构建 -> Build Hap(s)/APP(s) -> Build Hap(s)进行hap包编译。

build

5.使用预览功能得到 js 包: entry.preview\intermediates\res\debug\lite\assets\js\default

image-20211229115647534

将 js 包放到文件系统里面:

default目录中除app.js.map外的的数据全部拷贝到OpenHarmonySDK中的//vendor/team_x/smart_humidifier/fs/data/data/js目录下:

需要注意:FA的bundleName必须和工程代码//vendor/team_x/smart_humidifier/demo_smart_humidifier/ability/ability_device.cpp文件里面定义的JS_BUNDLE_NAME一致。

#define JS_BUNDLE_NAME "com.example.control_panel2.hmservice"

FA中的bundleName:

image-20211229115647534

工程效果

整合并修改完成后的代码目录结构如下图:

image-20211229115647534

编译

编译命令:

hb set  // 如果是第一次编译,Input code path 命令行中键入"./" 指定OpenHarmony工程编译根目录后 回车,

如下图所示,使用键盘上下键选中智能加湿器 “smart_humidifier”,(注:工程名字根据实际要编译的工程来)如图:

image-20211229115748113

hb build // 如果需要全量编译,可以添加-f 选项

编译通过,生成固件成功,如图:

image-20211229120006333

烧录/安装
  • 安装[CP2102驱动]
  • 固件编译完成以后拷贝./out/v200zr/smart_door_bell/write_flash_gui文件夹到windows下,并点击Wifi_download_main.exe

downlaod

  • 点击工具上的文件夹图标

downlaod

  • 选择List按钮

downlaod

  • 在显示出来的串口列表中选择需要烧录的串口,并点击开始按钮。

downlaod

  • 在开发板上点击reset按键,或者重新上电。

reset

  • 进入烧录状态

download end

  • 烧录成功

download over

操作体验

鸿蒙开发应用知识已更新gitee.com/li-shizhen-skin/harmony-os/blob/master/README.md参考前往。

设备配网
  • 在设备上电前需准备好安装了数字管家应用的HarmonyOS手机, 并在设置中开启手机的NFC功能;
  • 写设备NFC标签;
  • 烧录完成后,上电,将手机上半部靠近NFC标签;
  • 无需任何操作手机将自动拉起数字管家应用并进入配网界面,输入热点密码。

humidifier connect

设备操作

手机端开关机

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设计模式-迭代器模式(Iterator)

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