超音頻淬火機(jī)床

一.  IGBT高頻電源柜的技術(shù)特點(diǎn)：

1.1 高頻電源柜殼體:

a.獨(dú)特的雙重門結(jié)構(gòu)將弱電控制與強(qiáng)電（高壓）分開(kāi)，避免強(qiáng)電干擾從而進(jìn)一步提高了整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性

b.高頻電源全數(shù)字恒功率控制板放置在操作面板無(wú)機(jī)玻璃箱里，工作狀態(tài)直觀顯示并在操作面板上綜合顯示，玻璃箱里配置的資料盒更為設(shè)備維護(hù)提供了方便。

c、“完全封閉”的箱體設(shè)計(jì)，在確保內(nèi)部空氣充分流通的情況下（散熱通風(fēng)窗均設(shè)置過(guò)濾）提高了內(nèi)部環(huán)境的清潔。有利地克服了導(dǎo)電性塵埃引起的絕緣失效。對(duì)潮濕的環(huán)境下使用的電源，其內(nèi)部配置了電加熱器，防止流通空氣的濕度大而對(duì)端子或接線柱形成腐蝕。

d、集中的供水管路，在保障各部分充分冷卻的情況下，布置及走向合理而美觀。

e. 整體電源符合ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和IEC電工標(biāo)準(zhǔn)。

F．電源運(yùn)行噪音小于75Db(在1m外)。

1.2 高頻電源技術(shù)特點(diǎn)及性能:

♠ 電源為全數(shù)字化控制電路，采用大規(guī)模集成芯片控制，電路連接簡(jiǎn)單，電源運(yùn)行穩(wěn)定、可靠、故障率低。

♠ 電源具有恒功率輸出，負(fù)載發(fā)生變化時(shí)不會(huì)影響輸出功率，可比普通電子管高頻設(shè)備節(jié)電10%以上。

♠ 電源保護(hù)功能完善，具有電流、電壓雙閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，有過(guò)電壓、過(guò)電  流、限流、限壓、設(shè)備斷電與欠壓及直通保護(hù)、水壓不足、缺相等保護(hù)。

♠ 具有故障自診斷功能，設(shè)備維修方便、簡(jiǎn)單。

♠ 電源為軟啟動(dòng)，諧振頻率自定跟蹤。

♠ 極強(qiáng)的啟動(dòng)性能和負(fù)載適應(yīng)性，可在輕重載下頻繁啟動(dòng)、啟動(dòng)成功率100%,同時(shí)電源輸出功率可以在10%-100%連續(xù)可調(diào)。

♠ 阻抗調(diào)節(jié)器自動(dòng)適應(yīng)負(fù)載變化，使設(shè)備參數(shù)始終運(yùn)行在狀態(tài)。

♠ 設(shè)備在一般情況下發(fā)生故障時(shí)不會(huì)損壞元器件

 

二.  高頻電源的主要技術(shù)參數(shù):

電源型號(hào):

  IGBT-160kW/4-30kHz

數(shù)    量:  1套

額定功率:  160kw

額定頻率:  4-30kHz

輸出電壓: 700V

輸出電流:  320A

冷卻水循環(huán)量:  8t/h

輸入電壓: 3N-380V  50Hz

電源外形尺寸:

1400mm×900mm×2000mm

冷卻循環(huán)水水壓:

0.25—0.3Mpa

配套淬火變壓器容量:

   800kVA

電源功率因數(shù): ≥0.92

啟動(dòng)成功率: 100%                  應(yīng)用于一汽現(xiàn)場(chǎng)的高頻淬火

    

三.  高頻電源的主要原理及控制技術(shù):

     1、概述說(shuō)明：

寬頻帶是指頻率在4kHz—30kHz之間,其廣泛應(yīng)用于機(jī)械、建材、冶金汽車等行業(yè)，成為表面淬火、金屬熔煉、真空熔煉、熱裝配、釬焊等各種感應(yīng)加熱工藝及PC鋼棒、電線電纜鍍鋅鋼帶等生產(chǎn)線的主要設(shè)備。.逆變器件選用進(jìn)口的IGBT(絕緣柵雙極晶體管).其特點(diǎn)如下:

1.1利用電磁感應(yīng)作用直接將被加熱工件進(jìn)行熱處理,熱效率良好,比電子管電源節(jié)電10%以上.

1.2燥聲低,污染小,改進(jìn)了工作環(huán)境,并且操作簡(jiǎn)單.

2、產(chǎn)品主要技術(shù)性能：

2.1控制電路采用集成化控制,使得結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化,維修方便,抗振性好,抗干擾性能強(qiáng),故障率低.

2.2具有高可靠性,設(shè)備有過(guò)壓,過(guò)流,截流,截壓等自動(dòng)保護(hù)功能.負(fù)載短路不損壞任何非保護(hù)元件,排除故障后,可以立即重新起動(dòng).

2.3由于采用自關(guān)斷器件,因此啟動(dòng)性能好,可以頻繁起停.此裝置負(fù)載適應(yīng)性好,空載,半載,滿載啟動(dòng),成功率100%.

2.4采用特殊線路設(shè)計(jì),輸入電壓無(wú)相序要求,啟動(dòng)時(shí)電壓,電流從零開(kāi)始增加,實(shí)現(xiàn)零電位啟動(dòng).

2.5該裝置對(duì)非磁性材料加熱效果也很理想.

2.6方便的外部控制接口,很容易與自動(dòng)生產(chǎn)線主機(jī)聯(lián)機(jī),實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作,自動(dòng)化.

2.7         IGBT-160kw/4-30k超音頻電源主要技術(shù)參數(shù):

額定功率: 160kw

額度頻率: 4-30kHz

輸入電壓: 3N-380V  50Hz

輸出電壓: 700V

整流電壓: 500V

輸出電流: 320A

電源外形尺寸: 長(zhǎng)1400mm×寬900mm×高2000mm

3、線路原理簡(jiǎn)介：

IGBT超音頻電源主要由大功率IGBT模塊組成靜止式變頻電源,采用具有高效率,高穩(wěn)定性能的交-直-交變頻方式,將工頻電能轉(zhuǎn)換為頻率為4-50kHz超音頻電能.

3.1主電路工作原理：

由晶閘管T1-T6組成的全控整流器,濾波電抗器Ld,逆變器

T7-T10,LC諧波電路裝置組成的主電路.將輸入的三相380V工頻電源經(jīng)接電觸器1JC,至三相全控整流橋整定成直流電,再經(jīng)電抗器LD濾波和隔離后,將直電壓加至逆變器.逆變器由T7-T10,高頻變壓器,高頻電容器組成.高頻變壓器,感應(yīng)器與高頻電容器組成諧振回路,送到感應(yīng)器(負(fù)載). 本裝置的輸出頻率取決于LC并聯(lián)振蕩器的諧振頻率由于采用了并聯(lián)逆變. 電路,因此對(duì)負(fù)載的適應(yīng)性很強(qiáng).本裝置逆變觸發(fā)脈沖信號(hào)取自負(fù)載回路.當(dāng)負(fù)載發(fā)生變化時(shí),逆變觸發(fā)脈沖的頻率能自動(dòng)跟蹤變化著的負(fù)載維持了電路的正常工作.本裝置輸出功率的調(diào)節(jié)是通過(guò)改變整流觸發(fā)角α來(lái)實(shí)現(xiàn)的,α值變化范圍為0-120º,當(dāng)α值發(fā)生變化時(shí),整流輸出電壓也隨著變化,從而導(dǎo)致輸出功率的變化.

  (1)全控整流器：

由入由T1-T6組組成的整流器將三相工頻交流電能整流成

直流電,晶閘管的導(dǎo)通順序?yàn)?span lang="EN-US">T1T2→T2T3→T3T4→T4T5→T5T6→T6T1,每一瞬間均有二管導(dǎo)通,每過(guò)60º電角度,其中一管換相,周而復(fù)始,由此要求整流觸發(fā)器提供相應(yīng)的觸發(fā)脈沖,晶閘管才能正常的導(dǎo)通,關(guān)斷,全控整流器按下式工作:Ud=1.35UαCosα,Ud:整流器輸出直流電壓,Uα:整流器輸入交流線電壓,α:整流器的導(dǎo)通角.移相范圍0º≤α≤120º,α應(yīng)能均勻連續(xù)調(diào)節(jié).當(dāng)發(fā)生過(guò)流過(guò)壓時(shí),無(wú)論整流脈沖處在什么位置,均能即時(shí)移至120º實(shí)現(xiàn)保護(hù).

(2).濾波器Ld：

 a.對(duì)整流出來(lái)的直流電流進(jìn)行濾波,減小直流電流紋波,利于逆變器穩(wěn)定工作.

b.在整流器與逆變器之間起隔離作用.

c.不論任何原因,在濾波電抗器后發(fā)生短路故障時(shí),配合裝置的過(guò)流保護(hù)電路來(lái)限制短路電流的上升率和峰值.

(3).逆變器：

本裝置采用單相橋式并聯(lián)逆變器是由于它對(duì)負(fù)載的適用能力強(qiáng),由T-T四橋臂組成的單相逆變器,當(dāng)兩組對(duì)角橋臂輪流導(dǎo)通時(shí)輸出電流ia就不斷反相..由于LC  并聯(lián)諧振電路對(duì)基波近于諧振,故負(fù)載LC兩端的電壓很近于基波Ua即正弦波.

逆變管IGBT每秒交替觸發(fā)導(dǎo)通的次數(shù)即為逆變器輸出電流的頻率,它與負(fù)載的LC的固有頻率密切相關(guān),在感應(yīng)加熱過(guò)程中,負(fù)載的頻率特性在一定范圍內(nèi)發(fā)生變化,觸發(fā)脈沖應(yīng)具有良好的跟隨特性,這是IGBT并聯(lián)逆變器得以正常工作的必要條件.

(4).負(fù)載電路LC：

LC電路構(gòu)成逆變器T-T的并聯(lián)負(fù)載,電感L對(duì)裝置而言為一電路元件,對(duì)加熱工件則為一能量傳遞的裝置.L與工件一起如同一次級(jí)為一匝的變壓器,它的成功設(shè)計(jì)依賴于豐富的電磁場(chǎng)理論知識(shí)及工程經(jīng)驗(yàn).只有設(shè)計(jì)合理的感應(yīng)器L與本裝置匹配才會(huì)獲的理想的運(yùn)行參數(shù)及工藝參數(shù),提高電源運(yùn)行可靠行,從而產(chǎn)生滿意的經(jīng)濟(jì)效益.

電容器C向L提供無(wú)功功率補(bǔ)償,它的增減改變逆變器的工作頻率,同時(shí)也改變裝置的輸出功率. 

3.2控制電路的工作原理

(1).整流觸發(fā)脈沖發(fā)生電路的工作原理

脈沖形成微分 →單穩(wěn)態(tài)觸發(fā) →雙脈沖形成 →同步變壓器→   RC移相 →方波信號(hào)發(fā)生 →脈沖功放 →輸出來(lái)自三相同步變壓器的同步信號(hào)經(jīng)電阻,電容組成的移相電路后,大約滯后30º.該信號(hào)輸入集成電路UBA,UJC后得到的方波信號(hào)整形后送至由計(jì)數(shù)器組成的脈沖形成電路,在UA1,UB1,UC1的13腳,7腳輸出六路矩形脈沖,微分后送入單穩(wěn)觸發(fā)電路UA3,UB3,UC3,于是便得到六路調(diào)制脈沖.這些單脈沖相位之間互差60º,它們經(jīng)雙脈沖形成電路后便產(chǎn)生六組雙調(diào)制脈沖.后經(jīng)六路脈沖功放輸出六路脈沖,分別去觸發(fā)相應(yīng)的晶閘管.移相控制電路用來(lái)控制上述六路脈沖的相位。

(2).單相橋式逆變器工作原理：

      本裝置的逆變器采用并聯(lián)諧振負(fù)載結(jié)構(gòu),其由T-T組成全橋逆變電路,由于IGBT無(wú)反向阻斷能力,所以每臂都串聯(lián)一只二極管.IGBT為自關(guān)斷器件,它的開(kāi)通和關(guān)斷完全取決于柵極控制電壓的幅值,不需要換流電路,使其控制方便,啟動(dòng)性能好。

(3).IGBT逆變控制線路

 重疊區(qū)產(chǎn)生 ←脈沖分配 →重疊區(qū)產(chǎn)生

           脈沖整形   脈沖形成  脈沖整形

    變頻頻率→  它激頻率↑↑  自激信號(hào) ← 負(fù)載電路

逆變采用橋式并聯(lián)逆變器,這種逆變器的負(fù)載適應(yīng)性強(qiáng),可以更換不同的感應(yīng)器,控制采用鎖相技術(shù),因?yàn)樵诮嵌瘸�前時(shí)會(huì)引起電流毛刺,而電流滯后時(shí)會(huì)引起電壓毛刺,因此電源應(yīng)穩(wěn)定運(yùn)行在諧振點(diǎn)上,但檢測(cè)及驅(qū)動(dòng)總會(huì)有一定延遲,因此設(shè)計(jì)有超前補(bǔ)償線路,使觸發(fā)脈沖超前檢測(cè)信號(hào),使裝置始終工作在諧振狀態(tài).為此將他激的固定頻率發(fā)生器改進(jìn)為變頻的頻率發(fā)生器,即從100kHz逐步變?yōu)?span lang="EN-US">4kHz,同時(shí)檢測(cè)諧振電壓,在諧振點(diǎn)變自激并且過(guò)零觸發(fā),保證電源工作在零度.IGBT逆變器件,要求認(rèn)真布局設(shè)計(jì),它可穩(wěn)定工作在4kHz—30kHz。

(4).保護(hù)電路的工作原理：

         為保證電源安全工作,在電源中設(shè)置了過(guò)流,過(guò)壓等可靠的保護(hù)線路。

A過(guò)流保護(hù): 過(guò)流動(dòng)作的產(chǎn)生一種是由于負(fù)載短路而造成的;另一種是由于器件IGBT的損壞而引起的.針對(duì)上述情況,采取了如下保護(hù)措施:(1).輸入端接快速熔斷器.(2).通過(guò)電流互感器的取樣信號(hào)來(lái)封鎖整流脈沖,同時(shí)也封鎖逆變脈,通過(guò)這種設(shè)計(jì)成功的通過(guò)了負(fù)載短路實(shí)驗(yàn)的考驗(yàn)。

B過(guò)壓保護(hù):(1).隨著負(fù)載電流和電壓角度的增加,負(fù)載電壓會(huì)越來(lái)越高,這對(duì)元件不利,采取的辦法是逆變控制鎖零度,和在負(fù)載加電壓傳感器,當(dāng)電壓過(guò)大時(shí)得以控制.(2).換流過(guò)程中的電壓毛刺,這靠加阻容吸收保護(hù)。

四. 淬火機(jī)床技術(shù)說(shuō)明:

1.      機(jī)床型號(hào)：GC(L)-100通用立式淬火機(jī)床

2. 淬火機(jī)床主要技術(shù)參數(shù):

回轉(zhuǎn)直徑: Ф500mm

裝夾長(zhǎng)度范圍: 1000mm

連續(xù)淬火長(zhǎng)度: 1000mm

主軸轉(zhuǎn)速: 20-100r/min

機(jī)床回轉(zhuǎn)精度: ≤0.1mm

工件拖架高度調(diào)整范圍: 100mm

淬火變壓器容量: 800kVA

淬火變壓器前后調(diào)整范圍:  50mm

淬火變壓器左右調(diào)整范圍:  20mm

機(jī)床總驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率: 2.2kw

機(jī)床外形尺寸: 長(zhǎng)1540mm×寬1525×高2650

機(jī)床總重量:  約1.86t

機(jī)床傳動(dòng)方式: 變頻調(diào)速電機(jī)

變壓器快速: 120mm/s

淬火進(jìn)給速度: 1-30mm/s

冷卻方式: 噴液冷卻

驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率:

   工件旋轉(zhuǎn)電機(jī)----0.75kw(變頻調(diào)速)

   變壓器上下移動(dòng)----1.1kw(變頻調(diào)速)

淬火層深范圍：0.1-1.5mm

  

3.工藝過(guò)程:

工件采用手動(dòng)上料后，利用錐形多棱定位自動(dòng)找正，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)加熱，同時(shí)按自動(dòng)程序進(jìn)行步進(jìn)式.連續(xù)式或周期式淬火。

4.在上裝工件時(shí)，先將工件對(duì)準(zhǔn)下,而后采用手動(dòng)方式用上將工件夾緊。

5.采用可編程控制器PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)多種淬火工藝程序控制. PLC控制器應(yīng)根據(jù)用戶要求選型,且配編程器.梯形圖(PLC為歐姆龍產(chǎn)品)。

6.淬火變壓器除在上下.前后方向上自動(dòng)調(diào)節(jié)外,在水平位置還可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)微量調(diào)整。

7.淬火變壓器采用高導(dǎo)磁性的鐵氧體制造,型號(hào):PR-800系列淬火變壓器,數(shù)量:1臺(tái)。

8.感應(yīng)器的水路采用板拔式快速接頭，可以很快地對(duì)感應(yīng)器的水路進(jìn)行連接與斷開(kāi)。

19.補(bǔ)償電容器將安裝在淬火變壓器的旁邊,使的線路損耗降到低。從而減少了壓降,節(jié)約了電能。

10.淬火介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)包括有:

      循環(huán)噴淋泵組   一套

      流量控制器     一套

      壓力控制器     一套

      電磁直動(dòng)閥     一套

      介質(zhì)過(guò)濾裝置   一套

      介質(zhì)接收槽     兩臺(tái)

GC(L)立式通用淬火機(jī)床其機(jī)體采用焊接結(jié)構(gòu)的床身�；�軌采用導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)，拖板（淬火變壓器）移動(dòng)由T型絲杠+國(guó)產(chǎn)的變頻調(diào)速系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，主軸旋轉(zhuǎn)采用了交流變頻電機(jī)，可實(shí)現(xiàn)變頻無(wú)級(jí)調(diào)速。漢化人機(jī)介面+手動(dòng)操作，方便可靠，對(duì)感應(yīng)加熱工件的工藝技術(shù)參數(shù)可進(jìn)行修改.儲(chǔ)存。定位準(zhǔn)確，同時(shí)感應(yīng)器的安裝采用定位銷+緊定螺栓快裝結(jié)構(gòu),可以方便地拆裝感應(yīng)器。感應(yīng)器與工件間的間隙亦可以通過(guò)手動(dòng)進(jìn)行微量調(diào)整。

11.感應(yīng)器:

       淬火用感應(yīng)器采用T2銅經(jīng)過(guò)機(jī)械加工而成,在結(jié)構(gòu)形式上采用完全的仿形半圓結(jié)構(gòu),同時(shí)由于采用機(jī)械加工而成所以除可以保證精度外還有一定的熱容量。整個(gè)淬火可以采用連續(xù)淬火方式亦可以采用周期淬火方式，所以感應(yīng)器上設(shè)置有用于噴液冷卻的水孔，直徑1.2-1.5mm。

 

 

   

  

          

 

 

 

 

 

 

 

 

           

      

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

為河南英威機(jī)械廠設(shè)計(jì)制造的IGBT-160kw/4-25k淬火設(shè)備

 

五.主要配套廠家:

序號(hào)	貨 物 名 稱	生  產(chǎn)  地	備 注
1	電源主開(kāi)關(guān)	德力西電器集團(tuán)
2	IGBT模塊	康派克或三菱
3	補(bǔ)償電容器	新安江電力電容器廠
4	按鈕及端子、元件	德力西電氣
5	集成塊	美國(guó)摩托羅拉
6	銅排	洛陽(yáng)銅加工廠
7	PLC系統(tǒng)	歐母龍產(chǎn)品
8	變頻調(diào)速裝置	南京中科電機(jī)有限公司

六、隨機(jī)文件提供如下:

    1/高頻電源維護(hù).使用說(shuō)明書(shū)                    1份

2/主回路原理圖                                1份

3/控制回路原理圖                              1份

4/電源內(nèi)部接線圖                              1份

5/電源總裝配圖                                1份

6/產(chǎn)品合格證                                  1份

7/產(chǎn)品供貨裝箱清單                            1份

8/元器件材料清單                              1份

9/淬火機(jī)床使用.維護(hù)說(shuō)明書(shū)                     1份

10/淬火液循環(huán)系統(tǒng)原理圖                       1份

11/設(shè)備安裝基礎(chǔ).平面布置工藝圖                1份

12/外部接線圖及點(diǎn)控原理圖                     1份

13/PLC梯形圖及程序單                          1份

七.設(shè)備驗(yàn)收：

1、設(shè)備驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)：

①設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)要求按設(shè)備通用技術(shù)要求執(zhí)行；

②設(shè)備按標(biāo)書(shū)設(shè)備工藝要求檢驗(yàn)驗(yàn)收；

③產(chǎn)品零件加工按產(chǎn)品圖紙技術(shù)質(zhì)量要求驗(yàn)收；

2、驗(yàn)收程序：

①預(yù)驗(yàn)收:

a．預(yù)驗(yàn)收在出賣方進(jìn)行；

b．出賣方負(fù)責(zé)按甲方要求制造設(shè)備，制造完畢通知需方進(jìn)行預(yù)驗(yàn)收；

c．買賣雙方共同檢查,設(shè)備是否已按甲方要求制造。達(dá)到要求后，即為預(yù)驗(yàn)收合格，雙方共同簽署驗(yàn)收合格報(bào)告，作為出賣方發(fā)貨的根據(jù)。

②終驗(yàn)收:

a．終驗(yàn)收在需方進(jìn)行；

b．終驗(yàn)收將根據(jù)雙方所簽訂的合同及技術(shù)協(xié)議進(jìn)行。

八. 技術(shù)培訓(xùn):

1、培訓(xùn)時(shí)間及人員:

培訓(xùn)在設(shè)備安裝完成后，需方現(xiàn)場(chǎng)集中培訓(xùn)，參加人員為操作、維修人員。時(shí)間到掌握為止。

2、培訓(xùn)內(nèi)容:

       講解相關(guān)設(shè)備的結(jié)構(gòu)、電氣控制原理、設(shè)備的操作、調(diào)整、保養(yǎng)、維修及預(yù)防性維護(hù)措施，并示范操作方法和監(jiān)護(hù)需方人員實(shí)際操作以及設(shè)備的安全注意事項(xiàng)。

3、培訓(xùn)效果:

     達(dá)到需方人員能具有獨(dú)立操作、維修設(shè)備的能力以及簡(jiǎn)易設(shè)備調(diào)整方法。

九、品質(zhì)保證及技術(shù)服務(wù):

1、設(shè)備機(jī)械部分質(zhì)保期為2年，電控及電氣質(zhì)保期為1年，從驗(yàn)收之日起開(kāi)始計(jì)算。

2、質(zhì)保期內(nèi)所發(fā)生的質(zhì)量問(wèn)題，接需方電話通知后2天內(nèi)必須到達(dá)需方現(xiàn)場(chǎng)，并且2個(gè)工作日內(nèi)必須排除故障，其質(zhì)保期也順延。

3、質(zhì)保期后，供方提供終身優(yōu)惠服務(wù)和技術(shù)支持，設(shè)備出現(xiàn)故障需要修理時(shí)，所換零件按成本價(jià)收取。

4、供方保證以成本價(jià)常年提供易損件及備件。

 十. 設(shè)備組成及報(bào)價(jià):

序 號(hào)	名    稱	規(guī)          格	單 位	數(shù) 量	價(jià)格 萬(wàn)元
1	超音頻電源	IGBT-160kw/4-30k	臺(tái)	1	8.00
2	補(bǔ)償電容器		套	1
3	淬火變壓器	PR-800kVA	臺(tái)	1	3.6
4	連接電纜	90平方	套	1	0.4
5	淬火感應(yīng)器	軸類 齒輪類	件	1 1	0.8 0.85
6	噴淋淬火系統(tǒng)	不銹鋼水箱	套	1	2.1
7	驅(qū)動(dòng)及淬火機(jī)床	含傳動(dòng)裝置	套	1	6.3

 

 

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