DE1255971B - Electrical multi-purpose controller to keep the controlled variable constant at an extreme value - Google Patents
Electrical multi-purpose controller to keep the controlled variable constant at an extreme valueInfo
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Description
Elektrischer Mehrzweckregler zur Konstanthaltung der Regelgröße auf einem Extremwert In der Technik ist häufig die Aufgabe gestellt, eine technische bzw. eine physikalische Größe - im folgenden Meßgröße oder Regelgröße genannt - zu regeln, deren Verlauf in Abhängigkeit von einer zweiten Größe - im folgenden Stellgröße genannt -einen Extremwert aufweist. Die diesbezügliche Kurve zeigt somit einen mehr oder weniger symmetrischen Verlauf, bezogen auf den Extremwert.Electrical multi-purpose controller to keep the controlled variable constant an extreme value In technology, the task is often a technical one or a physical variable - hereinafter referred to as measured variable or controlled variable - to regulate, the course of which depends on a second variable - in the following Called the manipulated variable - has an extreme value. The relevant curve thus shows a more or less symmetrical course, based on the extreme value.
Eine Regelung mit den bekannten Methoden, bei der die Abweichung der Regelgröße von einem Sollwert allein die Verstellung bestimmt, läßt sich bei einem derartigen Zusammenhang zwischen Meßgröße und Stehgröße nicht ohne weiteres durchführen, da für einen gemessenen Wert der Meßgröße zwei Werte der Stehgröße in Betracht kommen. Handelt es sich z. B. um eine Maximalwert- bzw. eine Minimalwertregelung, d. h. um eine Regelung, bei der die Stehgröße selbsttätig so geändert werden soll, daß sich jeweils der größte bzw. der kleinste Wert der Meßgröße einstellt, so genügt das Erfassen einer Abweichung gegenüber einem diesem Wert entsprechenden Sollwert allein nicht, um zu wissen, auf welchem Teil der Kurve man sich befindet, d. h. in welcher Weise die Stehgröße zii ändern ist, da bei einem Meßgrößenwert, der links des Extremwertes liegt, die Stellgröße zu erhöhen und bei einem Meßgrößenwert, der rechts des Extremwertes liegt, zu verkleinern wäre. Mit den bekannten Methoden würde jedoch auch im ersten Fall die Stehgröße verkleinert werden und damit die Regelung versagen.A scheme with the known methods, in which the deviation of the Controlled variable from a setpoint alone determines the adjustment, can be with a do not simply carry out such a relationship between the measured variable and the standing height, since two values of the standing size come into consideration for a measured value of the measured variable. Is it z. B. a maximum value or a minimum value control, d. H. a scheme in which the standing size is to be changed automatically so that the largest or the smallest value of the measured variable is established in each case, so is sufficient the detection of a deviation from a target value corresponding to this value not just to know which part of the curve you are on, i.e. H. in which way the standing size zii is to be changed, since with a measured variable value the one on the left of the extreme value is to increase the manipulated variable and at a measured variable value that to the right of the extreme value would have to be reduced. Using the known methods would However, in the first case, the standing size can also be reduced, and with it the regulation fail.
Es ist ein elektrischer Mehrzweckregler zur Konstanthaltung der Regelgröße auf einem Extremwert bekannt, bei dem die Stellgröße mit einem vorgegebenen Zeitabstand nacheinander in entgegengesetzten Richtungen um einen vorgegebenen Betrag probeweise geändert und danach die Stehgröße in Abhängigkeit von der erzielten, nach Betrag und Vorzeichen erfaßten Änderung der Meßgröße eingestellt wird. Es ist dabei ein Meßwertumformer zur Umformung der Meßgröße in eine elektrische Größe vorgesehen.It is an electrical multi-purpose controller for keeping the controlled variable constant known to an extreme value at which the manipulated variable with a predetermined time interval one after the other in opposite directions by a predetermined amount on a trial basis changed and then the standing size depending on the achieved, according to amount and the sign of the change in the measured variable detected is set. There is one Measuring transducer provided for converting the measured variable into an electrical variable.
Die bekannten nach vorstehendem Verfahren arbeitenden Anordnungen weisen den Nachteil eines komplizierten und infolge der Vielfalt der verwendeten mechanischen Mittel auch störanfälligen Aufbau auf.The known arrangements operating according to the above method have the disadvantage of a complicated and due to the variety of used mechanical means also on failure-prone structure.
Der erfindungsgemäße elektrische Mehrzweckregler zur Konstanthaltung der Regelgröße auf einem Extremwert, bei dem die Stellgröße mit einem vorgegebenen Zeitabstand nacheinander in entgegengesetzten Richtungen um einen vorgegebenen Betrag probeweise geändert und danach die Stellgröße in Abhängigkeit von der erzielten Änderung der Meßgröße eingestellt wird, mit einem Meßwertumformer zur Umformung der Meßgröße in eine elektrische Größe vermeidet diese Nachteile. Dies gelingt gemäß der Erfindung dadurch, daß zwei Speicheranordnungen vorgesehen sind, die durch Schaltanordnungen abwechselnd im Takt der Änderung der Stellgröße mit dem Meßwertumformer verbunden werden und deren gespeicherte Signale eine Vergleichseinrichtung beaufschlagen, die über eine Verstelleinrichtung ein mit einer Spannung beaufschlagtes Potentiometer nachstellt, dessen Schleiferstellung den Wert der Stellgröße darstellt und dem jeweils ein Widerstand vor- bzw. nachgeschaltet ist, die abwechselnd mit einer bestimmten Frequenz durch Schaltanordnungen zugeschaltet bzw. kurzgeschlossen werden.The electrical multi-purpose controller according to the invention for keeping constant the controlled variable to an extreme value at which the manipulated variable with a predetermined Time interval one after the other in opposite directions by a specified amount changed on a trial basis and then the manipulated variable depending on the achieved Change in the measured variable is set, with a transducer for conversion converting the measured variable into an electrical variable avoids these disadvantages. This succeeds according to of the invention in that two memory arrangements are provided by switching arrangements connected to the transducer alternately in time with the change in the manipulated variable and their stored signals are applied to a comparison device, a potentiometer to which a voltage is applied via an adjusting device adjusts whose slider position represents the value of the manipulated variable and the respective a resistor is connected upstream or downstream, which alternates with a certain Frequency can be switched on or short-circuited by switching arrangements.
An Hand von Ausführungsbeispielen soll die Erfindung näher beschrieben werden: Darin zeigen F i g. 1 a und 1 b zwei Diagramme, bei denen der Verlauf einer Meßgröße C in Abhängigkeit von der Stellgröße k einen Extremwert C"i" bzw. C"", aufweist, F i g. 2 das Prinzipbild einer Verfahrensregelung, bei der der erfindungsgemäße Mehrzweckregler angewendet wird, F i g. 3 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Mehrzweckreglers bei einer Minimalwertregelung, F i g. 4 ein bezüglich der Speicherung der Werte der Meßgröße geändertes Ausführungsbeispiel nach F i g. 3.The invention is to be described in more detail on the basis of exemplary embodiments: FIG. 1 a and 1 b two diagrams in which the course of a measured variable C as a function of the manipulated variable k has an extreme value C "i" or C "", F i g. 2 shows the basic diagram of a process control in which the multi-purpose controller according to the invention is used, FIG. 3 shows an exemplary embodiment of the multi-purpose controller according to the invention with a minimum value control, FIG. 4 shows an exemplary embodiment according to FIG. 4 that has been modified with regard to the storage of the values of the measured variable. 3.
Die Ausführungsbeispiele der Erfindung beziehen sich auf ein verfahrenstechnisches Anwendungsbeispiel, bei dem die Meßgröße eine Konzentration C und die Stellgröße das Verhältnis k zweier Größen A und B, die beispielsweise Stoffmengen sein können, darstellt. Der Verlauf der Konzentration in Abhängigkeit von dem Verhältnis k soll dabei etwa so sein, wie er in F i g. 1 a bzw. 1 b dargestellt ist. Die Aufgabe soll beispielsweise darin bestehen, jeweils einen solchen Wert k einzustellen, daß die Konzentration ein Minimum bzw. ein Maximum wird.The exemplary embodiments of the invention relate to a process application example in which the measured variable represents a concentration C and the manipulated variable represents the ratio k of two variables A and B, which can be amounts of substance, for example. The course of the concentration as a function of the ratio k should be roughly as shown in FIG. 1 a and 1 b is shown. The task should consist, for example, in each case of setting a value k such that the concentration becomes a minimum or a maximum.
Eine verfahrenstechnische Anlage, bei der diese Aufgabe z. B. auftreten kann, ist in F i g. 2 dargestellt. In ein Reaktionsgefäß 1 werden Stoffe A und Bin bestimmter Menge zugeführt. Das Reaktionsprodukt unterliegt noch einer weiteren Behandlung, angedeutet durch das Reaktionsgefäß 2. Das AusgangsproduktC, das einzuregeln ist, wird durch das Verhältnis k = AIB, aber auch von Störgrößen, die im Bereich des Reaktionsgefäßes 2 wirken, beeinflußt. Solange man die Störgrößen vernachlässigen kann, genügt es, den Faktor k konstant zu halten. Zu diesem Zweck wird beispielsweise von der Größe A mittels eines Umformers 4 eine Spannung U4 abgeleitet, die in einem Übertragungsglied 9 mit dem gewünschten Faktor k multipliziert wird. Die Ausgangsgröße dieses Übertragungsgliedes ist der Sollwert k - UA = UB soll. Dieser wird in einem Regler 8 mit dem durch einen Umformer 5 von der Größe B abgeleiteten Spannungsistwert UB ist verglichen, wobei in Abhängigkeit von der Differenz der Werte das den Wert der Größe B beeinflussende Stellglied 7 eingestellt wird. Damit ist gewährleistet, daß die Werte A und Bin einem bestimmten konstanten Verhältnis k zueinander stehen. Wird jedoch die Konzentration C auch von anderen Größen als von k beeinflußt, so wird zweckmäßig der Faktor k nachgestellt. Zu diesem Zweck ist ein Umformer 6 vorgesehen, der die Konzentration in eine Spannung Uc abbildet. Diese Spännung wird in einer Einrichtung 3 weiterverarbeitet, die den Faktor k am Übertragungsglied 9 in gewünschter Weise nachstellt.A process plant in which this task z. B. can occur is shown in FIG. 2 shown. Substances A and B are fed in a certain amount into a reaction vessel 1. The reaction product is subject to a further treatment, indicated by the reaction vessel 2. The starting product C, which is to be regulated, is influenced by the ratio k = AIB, but also by interfering variables that act in the area of the reaction vessel 2. As long as the disturbance variables can be neglected, it is sufficient to keep the factor k constant. For this purpose, for example, a voltage U4 is derived from the variable A by means of a converter 4, which voltage is multiplied by the desired factor k in a transmission element 9. The output variable of this transfer element is the setpoint k - UA = UB soll. This is compared in a controller 8 with the actual voltage value UB ist derived from the variable B by a converter 5, the actuator 7 influencing the value of the variable B being set as a function of the difference between the values. This ensures that the values A and B are in a certain constant ratio k to one another. However, if the concentration C is also influenced by variables other than k, then the factor k is expediently adjusted. For this purpose a converter 6 is provided which maps the concentration into a voltage Uc. This tension is processed further in a device 3 which adjusts the factor k on the transmission element 9 in the desired manner.
Solange C eine monotone Abhängigkeit von k in einer Richtung zeigt, könnte man das Übertragungsglied 3 durch eine Summierungsstelle realisieren, auf das als Istwert der Spannung UC und als Sollwert eine Spannung geschaltet ist, die dem gewünschten C-Wert entspricht.As long as C shows a monotonic dependence on k in one direction, the transmission element 3 could be implemented by a summation point which is switched as the actual value of the voltage UC and a voltage as the setpoint, which corresponds to the desired C-value.
Wegen der oben geschilderten besonderen Abhängigkeit der Größe C von dem Verhältnis k wird das Übertragungsglied 3 durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ersetzt, von der zwei vorteilhafte Ausführungsbeispiele in F i g. 3 bzw. 4 dargestellt sind.Because of the special dependency of the quantity C on the ratio k is the transmission member 3 by the device according to the invention replaced, of which two advantageous exemplary embodiments in FIG. 3 and 4 shown are.
Es ist in diesen Figuren ein Potentiometer 8.1 dargestellt, bei dem die Stellung des Abgriffes den Faktor k vorgibt. In Reihe mit dem Potentiometer liegen zwei Vorwiderstände 8.2 und 8.3. Durch die Kontakte 9.2 bzw. 9.3 eines Relais 9, das von einem Taktgeber 10 gesteuert wird, werden die Vorwiderstände 8.2 bzw. 8.3 abwechselnd zu- bzw. abgeschaltet. Dadurch wird der Faktor k um ± A k verändert. Speist man die Widerstandsanordnung 8.1, 8.2, 8.3 mit einer der Größe A entsprechenden Spannung UA, so kann man am Potentiometer 8.1 eine dem Sollwert der Größe B entsprechende Spannung UB = (kmin bzw. k.." ± A k) UA abgreifen, die, wie in F i g. 2 dargestellt, auf den Regler 8 geschaltet werden kann. (Das Übertragungsglied 9 der F i g. 2 wird damit durch die obengenannte Widerstandsanordnung realisiert.) Die Frequenz des Taktgebers wird so gewählt, daß der Ausgleichsvorgang, der durch das Zuschalten von (±) A k bedingt ist, vor dem nächsten Umschalten abgeklungen ist und C einen stationären Wert erreicht hat. A potentiometer 8.1 is shown in these figures, in which the position of the tap specifies the factor k. In series with the potentiometer there are two series resistors 8.2 and 8.3. By means of the contacts 9.2 and 9.3 of a relay 9, which is controlled by a clock generator 10, the series resistors 8.2 and 8.3 are alternately switched on and off. This changes the factor k by ± A k . If the resistor arrangement 8.1, 8.2, 8.3 is fed with a voltage UA corresponding to size A , then a voltage UB = (kmin or k .. "± A k) UA corresponding to the setpoint value of size B can be tapped at the potentiometer 8.1, which , as shown in FIG. 2, can be switched to the controller 8. (The transmission element 9 in FIG is due to the connection of (±) A k , has decayed before the next switchover and C has reached a stationary value.
Es ist weiterhin ein Meßgrößenumformer 1 dargestellt (entspricht Position 6 der F i g. 2), der die Konzentration in eine Spannung Uc umwandelt, die mittels eines Verstärkers 2 verstärkt wird. Im Takt der Änderung des Faktors k wird in F i g. 1 über den Kontakt 9.1 des Relais 9 die verstärkte Spannung Uc abwechselnd mit Hilfe von Stellmotoren 3.1, 3.2 auf den Rechenpotentiometeranordnungen 4.1 bzw. 4.3 bzw. 4.2 bzw. 4.4 gespeichert. Die Schleiferstellungen der Potentiometeranordnungen 4 entsprechen damit dem Wertepaar der Konzentration, das sich nach der Zuschaltung von -I- A k bzw. - A k einstellt. Ist die Differenz der gespeicherten Werte = 0, so erkennt man aus der F i g. 1 a, daß dann der Wert von k eingestellt ist, der dem Minimum der Konzentration entspricht. Ist dagegen k verschieden von k"1", so führt die zwischen den Abgriffen der Potentiometer 4.3 und 4.4 auftretende Spannungsdifferenz den Abgriff des Potentiometers 8.1 und damit den Faktor k so lange mit Hilfe des Differenzverstärkers 5, des Stellmotors 6 und des Getriebes 7 nach, bis die Spannungsdifferenz zu Null geworden ist, d. h. bis k = k"1" bzw. k,"ax ist. Das Vorzeichen der Spannungsdifferenz sagt dabei aus, ob der dazugehörige k-Wert sich links oder rechts von k"1" bzw. k"", befindet, so daß die Richtung der Änderung eindeutig festgelegt ist.A measurement variable converter 1 is also shown (corresponds to position 6 in FIG. 2), which converts the concentration into a voltage Uc which is amplified by means of an amplifier 2. As the factor k changes, FIG. 1 via the contact 9.1 of the relay 9, the amplified voltage Uc is alternately stored with the aid of servomotors 3.1, 3.2 on the computing potentiometer arrangements 4.1 or 4.3 or 4.2 or 4.4. The slider positions of the potentiometer arrangements 4 thus correspond to the value pair of the concentration that is set after the connection of -I- A k or -A k . If the difference between the stored values = 0, one can see from FIG. 1 a, that the value of k is then set which corresponds to the minimum of the concentration. If, on the other hand, k is different from k "1", the voltage difference occurring between the taps of the potentiometers 4.3 and 4.4 tracks the tap of the potentiometer 8.1 and thus the factor k with the help of the differential amplifier 5, the servomotor 6 and the gear 7, until the voltage difference has become zero, ie until k = k "1" or k, "ax. The sign of the voltage difference indicates whether the associated k-value is to the left or right of k" 1 "or k "", so that the direction of the change is clearly determined.
Der Übergang von einer Minimalwertregelung zu einer Maximalwertregelung und umgekehrt ist ohne weiteres möglich, indem man die Polarität der Eingangsspannung des Differenzverstärkers wechselt.The transition from minimum value regulation to maximum value regulation and vice versa is easily possible by changing the polarity of the input voltage of the differential amplifier changes.
F i g. 4 zeigt eine Schaltungsanordnung, bei der die aus den Stellmotoren 3.1 und 3.2 sowie den Potentiometern 4.1 bis 4.4 bestehenden Nachlautsysteme gemäß F i g. 3 durch elektronische Verstärker 11.1 und 11.2 ersetzt sind, die bei geschlossenem Kontakt 9:1 bzw. 9.2 die Ausgangsspannung des Meßverstärkers 2 proportional übertragen, die bei geöffnetem Kontakt als Integratoren die im Öffnungszeitpunkt anliegende Spannung speichern. Diese Anordnung ist dann günstiger als die Anordnung nach F i g. 3, wenn der Faktor k,"1" sich zeitlich relativ schnell ändert, die Trägheit der Nachlaufsysteme also stören würde, und wenn die Übergangsfunktion Uc = j(t) bei sprunghafter Änderung von UB nur geringe Zeitverzögerung zeigt, die Taktfrequenz also höher ist.F i g. 4 shows a circuit arrangement in which the sounding systems according to FIG. 3 are replaced by electronic amplifiers 11.1 and 11.2, which when the contact is closed 9: 1 or 9.2 proportionally transmit the output voltage of the measuring amplifier 2 , which when the contact is open, as integrators, store the voltage present at the time of opening. This arrangement is then more favorable than the arrangement according to FIG. 3, if the factor k, "1" changes relatively quickly over time, thus disturbing the inertia of the tracking systems, and if the transition function Uc = j (t) shows only a small time delay with a sudden change in UB , so the clock frequency is higher.
Es können auch gegebenenfalls noch andere Speicheranordnungen verwendet werden.Other memory arrangements can also be used if necessary will.
In den F i g. 3 und 4 sind Anordnungen zur Minimalwert- bzw. Maximalwertregelung dargestellt, da der Faktor k so lange geändert wird, bis die Differenz der Konzentrationswerte zu Null wird. Es ist natürlich auch denkbar, mittels der erfindungsgemäßen Anordnungen einen beliebigen C-Wert einzuregeln, indem man die Differenz der Konzentrationswerte, die bei der sprunghaften Änderung des der gewünschten Konzentration entsprechenden Faktors k auftritt, als Sollwert eingibt. Der Faktor k soll in diesem Fall nur dann nachgestellt werden, wenn die Differenz der Konzentrationswerte von diesem Sollwert verschieden ist. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, indem man die Differenz der gespeicherten Werte mit einem Sollwert vergleicht und nur die Abweichung davon auf den Differenzverstärker einwirken läßt. Es ist auch denkbar, die gespeicherten Werte einzeln mit einem Sollwert zu vergleichen und den Differenzverstärker mit der Differenz der beiden Abweichungen zu beaufschlagen.In the F i g. 3 and 4 are arrangements for minimum value and maximum value control because the factor k is changed until the difference in the concentration values becomes zero. It is of course also conceivable by means of the arrangements according to the invention to adjust any C-value by calculating the difference between the concentration values, those corresponding to the desired concentration when the sudden change is made Factor k occurs as a setpoint. In this case, the factor k should only be be readjusted when the difference in the concentration values from this setpoint is different. This can be done, for example, by taking the difference compares the stored values with a nominal value and only the deviation therefrom can act on the differential amplifier. It is also conceivable that the saved Compare values individually with a nominal value and use the differential amplifier with the difference between the two deviations.
Bezüglich der Anordnungen nach F i g. 3 und 4 ist noch zu erwähnen, daß der Differenzverstärker zweckmäßig eine zweiseitige symmetrische Kennlinie hat. Er kann dabei stetig oder unstetig arbeiten.With regard to the arrangements according to FIG. 3 and 4 is still to be mentioned, that the differential amplifier expediently has a bilateral symmetrical characteristic. He can work continuously or discontinuously.
An Stelle der dargestellten Verstelleinrichtung, bestehend aus Stellmotor 6 und Getriebe 7, kann auch ein elektrohydraulisches oder pneumatisches Stellglied od. dgl. vorgesehen sein. Die dargestellten mechanischen Umschaltkontakte 9.1 bis 9.4 können durch kontaktlos arbeitende Schalter, z. B. Transistor- oder Diodenschalter, ersetzt werden.Instead of the adjustment device shown, consisting of a servomotor 6 and transmission 7, can also be an electrohydraulic or pneumatic actuator or the like. Be provided. The illustrated mechanical changeover contacts 9.1 to 9.4 by contactless switches, e.g. B. transistor or diode switches, be replaced.
Es ist auch denkbar, dem Differenzverstärker 5 ein bestimmtes Zeitverhalten, z. B. ein PID-Verhalten, zu geben.It is also conceivable to give the differential amplifier 5 a specific time response, z. B. to give a PID behavior.
Die dargestellte Widerstandsanordnung 8.1 bis 8.3 gilt für einen proportionalen Zusammenhang zwischen den Größen A und B. Für andere funktionelle Zusammenhänge lassen sich entsprechende Rechenanordnungen (Position 9, F i g. 2) angeben.The resistor arrangement 8.1 to 8.3 shown applies to a proportional relationship between the quantities A and B. Corresponding arithmetic arrangements (item 9, FIG. 2) can be specified for other functional relationships.
An Stelle des Differenzverstärkers 5 können auch andere Vergleichseinrichtungen, z. B. eine Brückenschaltung od. dgl., vorgesehen sein. Ebenso kann je nach Anwendungsfall das Potentiometer 8.1 durch andere Geber, z. B. durch ein Selsyn, ersetzt werden.Instead of the differential amplifier 5, other comparison devices, z. B. od a bridge circuit. Like. Be provided. Likewise, depending on the application the potentiometer 8.1 by other encoders, e.g. B. be replaced by a Selsyn.
Weiterhin kann die erfindungsgemäße Anordnung auch bei anderen Regelungen als in F i g. 2 dargestellt Anwendung finden.Furthermore, the arrangement according to the invention can also be used with other regulations than in Fig. 2 apply.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1962L0041785 DE1255971B (en) | 1962-04-18 | 1962-04-18 | Electrical multi-purpose controller to keep the controlled variable constant at an extreme value |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1962L0041785 DE1255971B (en) | 1962-04-18 | 1962-04-18 | Electrical multi-purpose controller to keep the controlled variable constant at an extreme value |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1255971B true DE1255971B (en) | 1967-12-07 |
Family
ID=7269599
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE1962L0041785 Pending DE1255971B (en) | 1962-04-18 | 1962-04-18 | Electrical multi-purpose controller to keep the controlled variable constant at an extreme value |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1255971B (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE858041C (en) * | 1950-06-24 | 1952-12-04 | Walter Werner | Process for the automatic setting of a controlled process to an optimum value |
| DE1006935B (en) | 1954-03-17 | 1957-04-25 | Siemens Ag | Control device for automatic adjustment of processes to an extreme value |
-
1962
- 1962-04-18 DE DE1962L0041785 patent/DE1255971B/en active Pending
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