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文档简介

《汽车电器装调与电路分析》教学设计方案项目三发电机的装配与调试一、教学目标知识目标1、认识发电机的作用2、认识交流发电的工作原理3、认识整流器的工作原理;4、认识电压调节器的工作原理5、认识交流发电机的工作特性能力目标1、具备发电机安装与调试的能力;2、具备发电机性能测试的能力;3、会进行电压调节器的检测;4、会进行电压调节器的更换素质目标1、遵守安全操作规程,严格执行维修工艺标准,保证质量;2、爱岗敬业,工作负责,团结协作,自觉履行各项职责;3、具有良好的时间观念和劳动观念,具有主人翁意识和服务关怀意识,自控能力强;4、具有一定的创新意识、团结协作与交流意识、自助学习意识;5、具有良好执行力、责任心和安全生产意识;6、刻苦学习,钻研业务,努力提高思想和科学文化素质。二、教学内容概要学习模块名称发电机的装配与调试学时6H知识点1、发电机的作用2、交流发电的工作原理3、整流器的工作原理;4、电压调节器的工作原理5、交流发电机的工作特性6、发电机的结构技能点1、发电机安装与调试的能力;2、发电机性能测试的能力;3、进行电压调节器的能力;4、进行电压调节器更换的能力重点内容重点内容处理方法1、发电机的作用2、交流发电的工作原理3、电压调节器的工作原理4、发电机安装与调试学生课前预习、课后复习巩固教学任务设计突出重点,执行过程教师提示加深影响难点内容难点内容处理方法1、交流发电的工作原理2、整流器的工作原理课前预习、视频演示、动手操作相结合课前预习、动手操作、深入浅出典型工作任务学时分配任务1:发电机的装配与调试任务2:发电机的性能测试任务3:电压调节器的检测2H2H2H三、教学方法、资源及载体教学方法教学资源教学载体宏观:采用项目教学法;微观:头脑风暴法、四步教学法、案例教学法、引导文法等教学方法教材、实训指导书、教案、多媒体课件、挂图、图片、设计标准、技术手册、规范、工程案例、软件、实物、辅具,整车实物等。蓄电池实物、大众polo整车实物、沃尔沃S60L整车实物四、教学过程课堂教学环节课堂组织课前复习新课教学巩固新课布置作业时间分配(分)

项目三发电机的装配与调试工作任务一发电机的装配与调试一、教学目标知识目标1.了解发电机的作用,2.认识发电机的结构3.发电机的装配与调试能力目标1、能够准确说出汽车发电机的作用2、能够准确识别发电机内部各组成部分3、能够进行发电机的装调素质目标1.具有细致的工作态度2.具有创新思维二、教学内容学习单元名称发电机的装配与调试学习单元学时2H知识点1、汽车发电机的作用与型号2、发电机的机构与内部组成模块3、发电机的装调技能点发电机的装调重点1、汽车发电机的结构2、发电机的装调难点汽车发电机的结构三、教学方法、资源及载体教学方法教学资源教学载体宏观:采用项目教学法;微观:头脑风暴法、四步教学法、案例教学法、引导文法等教学方法教材、教案、多媒体课件、图片、软件、实物、辅具多媒体教室四、时间分配:课堂教学环节课堂组织课前复习新课教学巩固新课布置作业时间分配(分)157563教学内容教学组织与教学方法一、课程复习【互动】提问:蓄电池的跨接启动过程与注意事项。请一名学生回答,然后引导全体学生进行回顾。二、引入新课复习汽车双电源,由蓄电池与发电机相互配合发电引入汽车发电机概念。三、发电机的作用发电机是汽车的主要电源,其功用是在发动机正常运转时(怠速以上),向所有用电设备(起动机除外)供电,同时向蓄电池充电。如图1.1图1.1三、发电机的结构认识(重难点)【视频讲解+实物展示讲解】1、交流发电机分类(1)按结构分类A、外装电压调节器式交流发电机电压调节器不包含在发电机内部,在载货汽车和大型客车上应用较普遍。B、整体式交流发电机(内装电压调节器式)交流发电机包含在发电机内部,构成一个整体,多用于轿车。C、带泵式交流发电机多用于柴油车,在发电机后端带有真空制动助力泵。D、无刷交流发电机即无电刷,集电环结构的发电机。E、永磁交流发电机即转子磁极采用永磁材料的发电机。(2)按励磁绕组搭铁方式分类A、内搭铁式交流发电机励磁绕组的一端引出来形成励磁绕组接线柱,而另一端与发电机壳相连B、外搭铁式交流发电机励磁绕组的两个端子都和发电机外壳绝缘,引出来形成两个励磁接线柱,励磁绕组是通过调节器搭铁的。(3)按装有的二极管数量分类A、6管交流发电机整流器由6只硅二极管组成,这种形式的发电机应用最为广泛。B、8管交流发电机指具有两个中性点二极管的交流发电机,其整流器总成共有8只二极管。C、9管交流发电机指具有三个励磁绕组的交流发电机,其整流器总成共有9只二极管。D、11管交流发电机指具有中性点二极管和励磁二极管的交流发电机,其滞留期总成共有11只二极管。2、交流发电机的型号汽车交流发电机型号由产品代号、电压等级代号、电流等级代号、设计序号、变型代号五部分组成:如图1.2图1.2第1部分为产品代号JF—普通交流发电机JFZ—整体式(调节器内置)交流发电机JFB—带泵的交流发电机发电机和汽车制动系统用真空助力泵安装在一起的发电机JFW—无刷交流发电机如图1.3图1.3第2部分为电压等级代号,电压等级代号用1位阿拉伯数字表示:1—表示12V系统;2—表示24V系统;6—表示6V系统;如图1.4图1.4第3部分为电流等级代号。用1位阿拉伯数字表示,其含义见表。第4部分为设计序号。按产品的先后顺序,用阿拉伯数字表示。第5部分为变型代号。交流发电机以调整臂的位置作为变型代号。从驱动端看:Y-右边;Z-左边;无-中如图1.5图1.53、交流发电机的结构交流发电机一般由转子、定子、整流器、端盖四部分组成。如图1.6图1.611234567891011图1.7JF132型交流发电机结构1—后端盖2—电刷架3—电刷4—电刷弹簧压盖5—硅二极管6—散热板7—转子8—定子9—前端盖10—风扇11—带轮1)转子总成转子的功用是产生旋转磁场。转子由爪极、磁轭、磁场绕组、集电环、转子轴组成,见图1.8。图1.8转子总成1—集电环2—转子轴3—爪极4—磁轭5—磁场绕组转子轴上压装着两块爪极,两块爪极各有六个鸟嘴形磁极,爪极空腔内装有磁场绕组(转子线圈)和磁轭。集电环由两个彼此绝缘的铜环组成,集电环压装在转子轴上并与轴绝缘,两个集电环分别与磁场绕组的两端相连。图1.9转子总成交流发电机的磁路为:磁轭→N极→转子与定子之间的气隙→定子→定子与转子间的气隙→S极→磁轭。如图1.10·图1.10交流发电机的磁路当两集电环通入直流电时(通过电刷),磁场绕组中就有电流通过,并产生轴向磁通,使爪极一块被磁化为N极,另一块被磁化为S极,从而形成六对相互交错的磁极。当转子转动时,就形成了旋转的磁场。如图1.11图1.112)电刷及电刷架后端盖上装有电刷组件,由电刷、电刷架和电刷弹簧组成。电刷的作用是将电源通过集电环引入磁场绕组。如图1.12图1.12电刷及电刷架两电刷的引线分别接后端盖上的两个接线柱,接线柱形式不同,发电机被分成内搭铁和外搭铁两种形式。如果励磁绕组其中的一端(负极)经过电刷引出后在发电机壳体上直接搭铁,这种连接方式称为内搭铁,该发电机称为内搭铁式硅整流发电机;如图1.13图1.13如果励磁绕组的两端经过电刷引出后,均与壳体绝缘。其中一端(负极)经电压调节器后才搭铁,这种连接方式称为外搭铁,该发电机称为外搭铁式硅整流发电机。如图1.14图1.143)定子总成定子的功用是产生交流电。定子由定子铁心和定子绕组成。见图1.15图1.15定子总成定子铁心由内圈带槽的硅钢片叠成,定子绕组的导线就嵌放在铁心的槽中。定子绕组有三相,三相绕组采用星形接法或三角形(大功率)接法,都能产生三相交流电。三相绕组的必须按一定要求绕制,才能使之获得频率相同、幅值相等、相位互差120°的三相电动势;如图1.16图1.161)每个线圈的两个有效边之间的距离应和一个磁极占据的空间距离相等。2)每相绕组相邻线圈始边之间的距离应和一对磁极占据的距离相等或成倍数。3)三相绕组的始边应相互间隔2π+120o电角度(一对磁极占有的空间为360o电角度)结构参数如下:磁极对数p6对;定子槽数z=36槽定子绕组相数3相;每个线圈匝数N13匝绕组联结方法Y型联结;图1.17图1.17JF13交流发电机三相绕组绕制五、发电机的装配与调试(具体任务)当心!必须根据维修手册中的规定来断开和连接蓄电池—A—提示1、检测三相交流发电机检测三相交流发电机—C—→电路图、故障查寻与安装位置。正极线固定在三相交流发电机—C—当心!如果不用规定的拧紧力矩固定正极线,则会有下列危险:蓄电池—A—充电不足汽车电气或电子设备完全失灵(无法起动)由于产生火花而造成燃烧危险电子不见啊和控制单元由于过压而损坏正极线螺母—箭头—的拧紧力矩为20Nm。如图1.18图1.182、检查多楔皮带–用套筒扳手转动发动机的减震器/皮带轮。–检查多楔皮带:?基层裂纹(裂纹、中心断裂、横截面断裂)?层离(表层、加强筋)?基层破裂?加强筋散开?齿面磨损(材料磨蚀、齿面散开、齿面硬化—玻璃状齿面—、表面裂纹)?机油和油脂痕迹当心!如果确定有故障,必须更换多楔皮带。这样可以避免零件失灵和出现功能故障。检测三相交流发电机—C—–连接车辆诊断测试仪。–选择运行模式引导型故障查询。–通过跳转键选择“功能/部件选择”并按照下列顺序依次选择菜单项:?底盘?电气系统?27—起动机、电源?电气部件?C—三相交流发电机拆卸和安装三相交流发电机—C—,1.4升电喷发动机(66kW)和1.6升喷发动机81kW)当心!必须根据维修手册的规定来断开和连接蓄电池—A所需要的专用工具和维修设备?扭矩扳手—V。A.G1331—执行下列作业:3、拆卸–断开蓄电池—A—→Kapitel。–拆卸多楔皮带→发动机维修手册;。图1.19当心!在拆卸之前标记多楔皮带的上侧和转动方向。在安装时注意正确的转动反向和安装位置。如果安装后转动方向相反或者安装位置错误,皮带就会损坏!第一步:解锁并脱开插头(DF导线)—1—。第二步:拔下护罩—2—。如图1.20图1.20第三步;拧下正极螺母—箭头—,并从三相交流发电机—C—上取下下方的正极线。拧紧力矩:20Nm;如图1.21图1.21第四步:旋出三相交流发电机—C—上的螺栓—箭头—。拧紧力矩:23Nm第五步:取出三相交流发电机—C—。如图1.22图1.224、安装安装大体以倒序进行,同时注意以下事项:当心!安装旧的(已转动过的)多楔皮带时注意其拆卸时所标记的方向!在安装多楔皮带前注意,全部总成(发电机—C—空调压缩机/叶片泵)应已装配固定。安装多楔皮带时注意其皮带轮中的位置是否正确。沿—箭头—方向从发电机—C—壳体中压出螺纹套管—A—大约4mm。当心!请注意蓄电池电极螺栓连接的提示–连接蓄电池—A—。–起动发动机并检查皮带的运转情况。–关闭发动机。图1.23六、总结与作业布置总结1:发电机的结构,组成部分总结2:发电机的装配注意事项作业:完成职教云对应小节内容该部分内容首先以讲授法进行知识讲授,然后学生通过信息化的教学资源进行发电机相关知识的获取。实物展示+拆装视频,互动提问,各组成部件是什么,作用为什么。播放电刷和集电环作用的视频,加深学生对其的直观理解。

项目三发电机的装配与调试工作任务二发电机的性能测试一、教学目标知识目标1、掌握发电机的工作原理2、掌握发电机工作特性3、掌握发电机的性能测试方法能力目标1、能够准确说出发电机交流发电、整流器的工作原理2、能够准确说出发电机的输出特性、空载特性、外特性3、能够根对发电机进行性能测试素质目标3.具有工匠精神4.具有创新思维二、教学内容学习单元名称发电机的性能测试学习单元学时2H知识点1、发电机的工作原理,交流发电、整流器的工作原理2、发电机的工作特性,输出特性、空载特性、外特性3、发电机性能测试方法技能点对发电机进行性能测试重点1、交流发电的原理2、整流器的工作原理3、发电机的特性难点1、整流器的工作原理2、发电机的工作特性三、教学方法、资源及载体教学方法教学资源教学载体宏观:采用项目教学法;微观:头脑风暴法、四步教学法、案例教学法、引导文法等教学方法教材、教案、多媒体课件、图片、软件、实物、辅具多媒体教室四、时间分配:课堂教学环节课堂组织课前复习新课教学巩固新课布置作业时间分配(分)157563工作任务2:发电机的性能测试教学内容教学组织与教学方法一、课程复习【互动】提问1:发电机的作用是什么?提问2:发电机的结构有哪些组成部分?二、课程引入提问引导:发电机发出交流电,汽车电器使用直流电,两者如何转化的?三、发电机的工作原理1、交流发电工作原理:(1)在发电机内部有一个由发动机带动的转子(旋转磁场)(2)磁场外有一个定子绕组,绕组有3组线圈(3相绕组),3相绕组彼此相隔120度(3)当转子旋转时,旋转的磁场使固定的电枢绕组切割磁力线(或者说使电枢绕组中通过的磁通量发生变化)而产生电动势。如图2.1图2.1交流发电机工作原理图在磁场内放入矩形线圈,当线圈旋转时,根据电磁感应原理,线圈两端将会产生感应电动势,当磁场是均匀的,矩形线圈作匀速旋转时,感应电势按正弦规律变化。定子3相绕组感生电动势的大小为:其中:Em—每相电动势的最大值ω—电角速度f—交流电动势的频率(为转速的函数)p—磁极对数Eφ—每相电动势的有效值定子每相电动势的有效值其中:—每相电动势的有效值K—绕组系数(和发电机定子绕组的绕线方法有关)Φ—每相匝数(匝)—每极磁通(Wb)—发电机结构常数N—发电机转速(r/min)交流电动势波形由此可见,交流电动势的幅值是发电机转速的函数。因此,当转速n变化时,三相电动势的波形为变频率、变幅值的交流波形。如图2.3图2.3交流波形函数定子三相绕组的接法有两种三角形接法(∆)星形接法(Y)2、整流器工作原理:(1)整流器的结构交流发电机整流器的作用是将定子绕组的三相交流电变为直流电6管交流发电机的整流器是由6只硅整流二极管组成三相全波桥式整流电路6只整流管分别压装(或焊装)在两块板上。图2.4(2)汽车用硅整流二极管特点有的二极管引线是正极,有的二极管引线是负极,引出线为正极的管子叫正极管(红色标记),引出线为负极的管子叫负极管(黑色标记)。即整流二极管有正二极管和负二极管之分。如图2.5图2.5图2.6(3)整流管的安装三个正极管的外壳压装在散热板的三个孔中,这三只正极管的壳体和散热板一起成为发电机的正极,由固定散热板的螺栓(此螺栓与后端盖绝缘)通至外壳外,作为发电机的火线接线柱“B”(“S”、“十”、“A”或“电枢”)。如图2.7图2.7三个负极管的外壳压装在后端盖的三个孔中,有些发电机装在另外一块散热板上,它们的外壳与发电机外壳一起成为发电机的负极。硅二极管的安装示意图2.8.图2.8在正整流板上有一个输出接线柱B(发电机的输出端)。负整流板上直接搭铁。负整流板上一定和壳体相联接。整流板的形状各异,有马蹄形、长方形、半圆形等见图2.9图2.9(4)整流器的工作原理(重难点)【视频讲解+PPT演示】交流发电机定子的三相绕组中,感应产生的是交流电,靠由六只二极管组成的三相桥式整流电路整流为直流电。二极管具有单项导电性,当给二极管加上正向电压时,二极管导通,当给二极管加上反向电压时,二极管截止,二极管的导通原则如图2.10图2.10二极管的导通原则:1)正极管的导通原则:瞬间正极电位最高者导通2)负极管的导通原则:瞬间负极电位最低者导通如图2.11图2.11在t1~t2时间内,A相电压最高,B相电压最低,因而二极管VD1和VD4导通。电流由A点→VD1→负载R→VD4→B点。在t2~t3时间内,二极管VD1和VD4导通。在t3~t4时间内,二极管VD3和VD6导通。在t4~t5时间内,二极管VD3和VD3导通。如图2.12图2.12三相桥式整流电路中二极管的依次循环导通,使得负载RL两端得到一个比较平稳的脉动直流电压。发电机输出的直流电压平均值为:U=1.35UL(Y型连接)(UL:定子绕组线电压有效值)U=2.34UΦ(Δ型连接)(UΦ:定子绕组相电压有效值)如图2.13图2.133)励磁方式:将电源引入到磁场绕组使之产生磁场称为励磁,交流发电机励磁方式有自励和他励两种。在发动机起动期间,需要蓄电池供给发电机磁场电流生磁使发电机发电。这种供给磁场电流的方方式称为他励发电。随着转速的提高,发电机的电动势逐渐升高并能对外输出,一般在发动机怠速时发电机就能对外供电,当发电机能对外供电时,就可以把自身发的电供给磁场绕组生磁发电,这种供给磁场电流的方式称为自励。汽车交流发电机在输出电压简历前后分别采用他历和自励两种不同励磁方式。四、发电机的工作特性1、输出特性:输出特性是指在发电机端电压U不变(对12V系列的交流发电机规定为14V,对24V输出发电机规定为28V),电流与转速之间的关系,即U=常数时:I=f(n)的函数关系。(1)空载转速发电机转速小于一定值n1时,对外输出电流为零。当发电机达到额定电压并能对外输出电流时的最小转速为n1,称n1为空载转速。空载转速常用来作为测试发电机性能的参数之一。如图2.14I=f(n)图2.14(2)额定转速n2额定电流IA发电机出厂时,通过试验,规定了空载转速与额定转速。在使用过程中,可通过检测这两个数据来判断发电机性能的好坏。发电机达到额定电流IA时的转速定为额定转速,图中用n2表示,额定电流一般定为最大输出电流的2/3。空载转速与额定转速是测试交流发电机性能的重要依据。2、空载特性:空载特性是研究发电机在空载运行时,其端电压随转速变化的关系,即I=0时,U=f(n)的曲线,如图2.15图2.15由此可知:发电机的输出电压U几乎与转速n和磁通φ成正比。3、外特性:外特性是研究当发电机转速一定时,其端电压与输出电流的关系,即n=常数时:U=f(I)的曲线,如图2.16所示。图2.16从外特性曲线可以看出,随着负载即输出电流的增加,发电机的端电压会很快下降,且转速越高,下降的斜率越大。这是由于随着输出电流的增加,定子绕组的压降也会增加,而且转速越高,定子绕组的阻抗就越大,其压降就越大;输出电流的增加还会使电枢反应加强,引起发电机端电压的下降,而端电压的下降又会使磁场电流减小,从而导致端电压的进一步下降。因此,当发电机在高转速运转时,如果突然失去负载,则其端电压会急剧升高,这时发电机中的二极管以及调节器中的电子元器件将有被击穿的危险。输出电流增大到一定值时,如负载再增加,其输出电流不仅不会增加,反而会同端电压一起下降,即在外特性曲线上存在一个转折点。因此,当发电机短路时,其短路电流是很小的,这也说明硅整流发电机具有自身限制电流的功能。一般硅整流发电机是工作在转折点以前的。如图2.17图2.17从外特性曲线可以看出发电机电压受负载影响的程度:如果发电机在高速运转时,突然失去负载,发电机电压会突然升高,致使发电机及调节器等内部电子元件有被击穿的危险。因此,无论在任何情况下,发电机工作时都不可断开蓄电池。如突然断开,会产生过电压损坏发电机或调节器的电子元件。五、发电机的性能测试1、目的与要求:(1)能进行交流发电机的技术性能测试(2)能进行交流发电机的性能分析2、器材与设备:(1)FT系列调节器一只(2)汽车电器万能试验台一台(3)交流发电机一台(4)万用表等3、注意事项:1.须注意发电机的搭铁极性,决不允许接反。否则,会烧坏发电机或调节器的电子元件;2.发电机运转时,严禁将发电机“电枢”接线柱与外壳短接,以此查看是否有火花来检查发电机是否发电(试火法),否则会烧坏二极管;如图2.18图2.183.发电机高速转动时,不应突然关闭电源开关,以免瞬时电压过高,造成整流元件和调节器中半导体元件的损坏。4.在任何情况下,发电机工作时都不可切断蓄电池。如突然断开,会产生过电压损坏发电机或调节器的电子元件。如图2.19图2.195.整流器和定子绕组连接时,禁止用兆欧表或220V交流电源检查发电机的绝缘情况;6.当发现发电机不发电或充电电流很小时,应及时找出故障部位,不要长期继续运转。7.为交流发电机配用调节器时,交流发电机的电压等级必须与调节器电压等级相同,交流发电机的搭铁类型必须与调节器搭铁类型相同,调节器的功率不得小于发电机的功率。如图2.20图2.208.调节器必须受点火开关控制,发电机停止转动时,应将点火开关断开,否则会使发电机的磁场电路一直处于接通状态,不但会烧坏磁场线圈,而且会引起蓄电池亏电。图2.21七、总结与作业布置总结1:整流器工作原理【板书】总结2:发电机工作特性作业:完成职教云该小节内容。整流器实物展示,互动提问,哪个部分为正极板,哪个为负极板。

项目三发电机的装配与调试工作任务三电压调节器的检测一、教学目标知识目标1、掌握电压调节器的作用及工作机制2、掌握电压调节器的总过程原理3、掌握压调节器的检测方法能力目标1、能够准确说出电压调节器的作用2、能够准确说出电压调节器调节电压的过程和原理3、能够根对电压调节器进行检测素质目标1、具有工匠精神2、具有创新思维二、教学内容学习单元名称电压调节器的检测学习单元学时2H知识点1、电压调节器的作用2、电压调节器的工作机制3、电压调节器的工作过程和原理4、电压调节器检测方法技能点对电压调节器进行检测重点4、电压调节器工作原理5、三极管开关电路难点3、外塔铁式晶体管调节器三、教学方法、资源及载体教学方法教学资源教学载体宏观:采用项目教学法;微观:头脑风暴法、四步教学法、案例教学法、引导文法等教学方法教材、教案、多媒体课件、图片、软件、实物、辅具多媒体教室四、时间分配:课堂教学环节课堂组织课前复习新课教学巩固新课布置作业时间分配(分)157563工作任务3:电压调节器的检测教学内容教学组织与教学方法一、课程复习【互动】提问1:整流器的组成部分提问2:整流器的工作原理二、电压调节器的作用及工作机制由于交流发电机的转子是由发动机通过皮带驱动旋转的,且发动机和交流发电机的速比为1.7~3,因此交流发电机转子的转速变化范围非常大,这样将引起发电机的输出电压发生较大变化,无法满足汽车用电设备的工作要求。如图3.1U≈Eφ=CeФn图3.1为了满足用电设备恒定电压的要求,交流发电机必须配用电压调节器,使其输出电压在发动机所有工况下基本保持一定,或保持在某一允许范围内,以防发电机电压过高或者过低,烧坏用电设备,使蓄电池过充电或者使蓄电池充电不足。如图3.2图3.2Eφ=Ceφn(V)这里Ce为发电机的结构常数,n为转子转速,φ为转子的磁极磁通,也就是说发电机所产生的感应电动势与转子转速和磁极磁通成正比。当转速升高时,Eφ增大,输出端电压U升高,要想使发电机的输出电压U不再随转速的升高而上升,只能通过减小磁通φ来实现。又磁极磁通φ与励磁电流If成正比,所以可以通过减小减小励磁电流If来减小磁通φ。如图3.3图3.3三、电压调节器的工作原理交流发电机调节器的工作原理是:当交流发电机的转速升高时,调节器通过减小或切断发电机的励磁电流If来减小磁通φ,使发电机的输出电压U保持在某一允许范围内如图3.4图3.4交流发电机电压调节器按工作原理可分为:1)触点式电压调节器2)晶体管调节器3)集成电路调节器4)电脑控制调节器1、晶体管电压调节器晶体管电压调节器是利用晶体三极管的开关作用

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