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发动机教学教案

课程

发动机构造与维修

班级

16

(1)16

(2)

课题

课题四电控燃油喷射系统

时间

分配

总计(节)

讲课(节)

实习(节)

电教(节)

其它()

4

2

2

教学过程设计

课前准备

教案参考书挂图

主体教学内容

内容

教学方法

教学要求

汽油机燃油喷射系统的发展与应用

讲授法

熟悉

汽油喷射优点

讲授法

熟悉

电控燃油喷射系统的分类

讲授法

掌握

燃油供给系统基本组成

讲授法

熟悉

燃油、空气、电子供给系统

讲授法

熟悉

控燃油喷射系统的故障自诊断

实训

掌握

课后作业

电控燃油喷射系统由那几部分组成?

重点

燃油供给系统基本组成

难点

控燃油喷射系统的故障自诊断

任课教师签名

制定计划时间

年月日

审批人签名

审批计划时间

年 月 日

 

【巩固上讲内容】传统汽油机的结构

【教学目的与要求】掌握发动机电控系统的基本概念

掌握发动机电控系统的功能、组成和工作原理

【教学内容】

导言:

燃料供给系的任务是根据发动机各种工况的要求,配置出一定数量和浓度的可燃混合气供给气缸。

通常采用两种汽油供给系统,一种为化油器系统,另一为电子汽油喷射系统。

这种两系统均依据节气门开启的角度、发动机转速以及计量的进气量来供给适当空燃比的混合气。

 

电控汽油喷射系统是利用各种传感器检测发动机的工作状态,经电脑的判断、计算,使发动机在不同工况下,均能获得合适浓度的可燃混合气。

虽然电控汽油喷射系统与化油器都是为了在不同的工况下配置出一定数量和浓度的可燃混合气,但混合气形成、冷起动、暖机、加速等工况有许多不同之处。

今天我们就来学习一下汽油机燃油喷射系统

课题一燃油喷射系统的组成与基本原理

一、汽油喷射系统的发展与应用

20世纪30年代用于军用飞机上,1954年德国奔驰公司在奔驰300SL上装了机械式汽油喷射系统(K型)。

20世纪60年代在K型的基础上发展了机电组合式汽油喷射系统(KE型)。

20世纪60年代后期,随着电子技术的发展,德国BOSCH公司研制出电控燃油喷射系统(EFI)。

电控燃油喷射技术经历了晶体管、集成电路、和微机处理三大发展进程。

二、电控燃油喷射系统的优点

1.能提供发动机在各种工况下最合适的混合气浓度,是发动机在各种工况条件下保持最佳的动力性、经济性和排放性能。

2.电控燃油喷射系统配用排放物控制系统后,大大降低了HC、CO和NOX三种有害气体的排放。

3.增大了燃油的喷射压力,因此雾化比较好。

4.汽车在不同地区行驶时,对大气压力或外界环境温度变化引起的空气密度的变化,发动机控制ECU能及时准确地作出补偿。

5.汽车加减速行驶的过渡运转阶段,燃油控制系统能迅速的作出反应。

6.有减速断油功能,既能降低排放,也能节省燃油。

7.在进气系统中,由于没有象化油器那样的喉管部位,因而进气阻力小。

8.发动机冷机起动容易,暖机性能提高。

三、汽油机燃油喷射系统的组成与基本工作过程

1.组成

有三部分组成:

信号输入装置——各种传感器,采集控制系统的信号,并转换成电信号输送给ECU。

电子控制单元——ECU,给各传感器提供参考电压,接受传感器信号,进行存储、计算和分析处理后执行器发出指令。

执行元件——由ECU控制,执行某项控制功能的装置。

2.工作过程:

ECU主要根据进气量确定基本的喷油量,再根据其他传感器(如冷却液温度传感器、节气门位置传感器)信号对喷油量进行修正,使发动机在各种运行工况下均能获得最佳浓度的混合气;同时还包括喷油正时控制、断油控制和燃油泵控制。

四、电控燃油喷射系统的类型

1.按喷射方式分类

同时喷射——将各气缸的喷油器并联,所有喷油器由电脑的同一个指令控制,同时喷油,同时断油。

分组喷射——将各气缸的喷油器分成几组,同一组喷油器同时喷油或断油。

顺序喷射——各喷油器由电脑分别控制,按发动机各气缸的工作顺序喷油。

a)同时喷射b)分组喷射c)顺序喷射

2.按空气量的计量方式分类

D型电控燃油喷射系统——利用绝对压力传感器检测进气管内的绝对压力,电脑根据进气管内的绝对压力和发动机转速推算出发动机的进气量。

在根据进气量和发动机转速确定基本喷油量(比L型更精确)。

L型电控燃油喷射系统——利用空气流量计直接测量发动机的进气量,电脑不必进行推算,可根据空气流量计信号计算与该空气量相应的喷油量。

3.按喷射位置分类

多点喷射系统——每缸进气门处装有一个中央喷射装置,由ECU控制喷射。

其燃油分配均匀性好,但控制系统复杂,成本高。

主要用与中、高级轿车。

单点喷射系统——在节气门上方装一个中央喷射装置,由1~2个喷油器集中喷油。

采用顺序喷射方式。

结构简单,故障少、维修调整方便。

广泛的应用于普通轿车和货车。

4.按有无信号分类

(1)开环控制的组成:

(开环控制的特点:

在控制器与被控对象之间只有正向控制作用而没有反馈控制作用。

(2)闭环控制的组成

 

(闭环控制的特点:

在控制器与被控对象之间,不仅存在着正向作用,而且存在着反馈作用,即系统的输出量对控制量有直接影响。

 

浙江交通技师学院课时授课计划

课程

发动机构造与维修

班级

修理0701-0703班

课题

课题二、燃油供给系统

时间

分配

总计(节)

讲课(节)

实习(节)

电教(节)

其它()

2

2

教学过程设计

课前准备

教案参考书挂图

主体教学内容

内容

教学方法

教学要求

汽油机燃油供给系统的作用和工作原理

讲授法

掌握

汽油机燃油供给系统的组成

讲授法

掌握

课后作业

简述汽油机燃油供给系统的组成

重点

电动燃油泵工作原理汽油机燃油供给系统的组成

难点

电动燃油泵工作原理

任课教师签名

制定计划时间

年月日

审批人签名

审批计划时间

年 月 日

课题二燃油供给系统

一、燃油供给系统的作用和工作原理

功用:

供给喷油器一定压力的燃油,喷油器则根据电脑指令喷油。

原理:

汽油泵将汽油从油箱抽出经汽油滤清器过滤杂质,经压力调节器加压使汽油压力高于进气歧管的负压力,再经输油管送至各缸的喷射器。

燃油泵供给的多余汽油经回油管流回油箱。

喷射器相当于一个开关,控制开关的部件就是ECU(电子控制单元)。

燃油供给系统原理图

二.燃油供给系统的组成

组成:

一般由汽油箱、电动燃油泵、燃油滤清器、燃油压力调节器、喷油器及油管组成。

(一)、电动燃油泵

1.作用:

给电控燃油喷射系统提供具有一定压力的燃油。

2.类型:

(1)按安装位置不同分为:

内置式——安装在油箱中,具有噪声小、不易产生气阻、不易泄漏、管路安装简单。

外置式——串接在油箱外部的输油管路中,易布置、安装自由大,单噪声大,易产生气阻。

(2)按电动燃油泵的结构不同分为:

涡轮式、滚柱式、转子式和侧槽式。

3.电动燃油泵的结构

(1)涡轮式电动燃油泵

1)结构

主要由燃油泵电动机、涡轮泵、出油阀、卸压阀组成。

2)原理

油泵电动机通电时,电动机驱动涡轮泵叶片旋转,由于离心力的作用,使叶轮周围小槽内的叶片贴紧泵壳,将燃油从进油室带往出油室。

由于进油室的燃油不断增多,形成一定的真空度,将燃油从进油口吸入;而出油室燃油不断增多,燃油压力升高,当达到一定值时,顶开出油阀出油口输出。

出油阀在油泵不工作时阻止燃油流回油箱,保持油路中有一定的压力,便于下次起动。

涡轮式电动燃油泵

1—前轴承2—电动机定子3—后轴承4—出油阀5—出油口6—卸压阀

7—电动机转子8—叶轮9—进油口10—泵壳体11—叶片

3)优点

泵油量大、泵油压力较高、供油压力稳定、运转噪声小、使用寿命长等优点。

此外,由于不需要消声器所以可以小型化,因此广泛的应用在轿车上。

如捷达、本田雅阁。

(2)滚柱式电动燃油泵

1)结构

主要由燃油泵电动机、滚柱式燃油泵、出油阀、卸压阀等组成。

2)原理

当转子旋转时,位于转子槽内的滚柱在离心力的作用下,紧压在泵体内表面上,对周围起密封作用,在相邻两个滚柱之间形成工作腔。

在燃油泵运转过程中,工作腔转过出油口后,其容积不断增大,形成一定的真空度,当转到与进油口连通时,将燃油吸入;而吸满燃油的工作腔转过进油口后,容积不断减小,使燃油压力提高,受压燃油流过电动机,从出油口输出。

3.燃油泵控制

(1)ECU控制的燃油泵控制电路

主要应用在装用D型EFI和装用热式和卡门旋涡式空气流量计的L型EFI系统中。

控制原理:

燃油泵控制ECU根据发动机ECU端子FPC和DI的信号,控制+B端子与FP端子的连通回路,以改变输送给燃油泵电压,从而实现对燃油泵转速的控制。

(2)燃油泵开关控制的燃油泵控制

主要用于装用叶片式空气流量计的L型EFI系统中。

控制原理:

当点火开关ST端子接通时,起动机继电器线圈通电使触点闭合,此时开路继电器中L1线圈通电使其触点闭合,从而通过主继电器、开路继电器向燃油泵供电,油泵工作;发动机正常运转时,点火开关IG端子与电源接通,同时空气流量计测量板转动使油泵开关闭合,开路继电器L2通电,使开路继电器触点保持闭合,油泵继续工作。

发动机停转时,L1和L2线圈不通电,燃油泵停止工作。

(3)燃油泵继电器控制的燃油泵控制电路

如下图,此控制电路根据发动机转速和负荷的变化,通过燃油泵继电器改变油泵的供电线路,从而控制油泵的工作转速。

燃油泵继电器控制的燃油泵控制电路

4、燃油泵及控制电路的检修

1)燃油系统油压的检查

(1)检查油箱中的燃油,释放燃油系统压力。

(2)检查蓄电池,拆下负极电缆。

(3)将专用压力表接在脉动阻尼器位置(对于韩国大宇或通用)或进油管接头处(对于丰田)。

(4)接上负极电缆,起动发动机使其维持怠速运转。

(5)拆下燃油压力调节器上真空软管,用手堵住进气管一侧,检查油压表指示的压力,多点喷射系统应为0.25~0.35MPa,单点喷射系统为0.07~0.10MPa。

若过低,说明燃油压力调节器有故障,更换后仍过低,应检查是否有堵塞或泄露,如没有,应更换燃油泵;若过高,应检查回油管是否堵塞,若正常,说明燃油压力调节器有故障。

(6)接上燃油压力调节器的真空软管,检查燃油压力表的指示应有所下降(约为0.05MPa),否则检查真空管是否有堵塞和漏气,若正常,说明燃油压力调节器有故障。

(7)将发动机熄火,等待10min后观察压力表的压力,多点喷射系统不低于0.20MPa,单点喷射系统不低于0.05MPa。

(8)检查完毕后,应释放系统压力拆下油压表,装复燃油系统。

2)燃油泵控制电路的检查

(1)用专用导线将诊断座上的燃油泵测试端子跨接到12V电源上。

(2)将点火开关转至“ON”位置,但不要起动发动机。

(3)旋开油箱盖能听到燃油泵工作的声音,或用手捏进油软管应感觉有压力。

(4)若听不到燃油泵的工作声音或进油管无压力,应检修或更换燃油泵。

(5)若有燃油泵不工作故障,且上述检查正常,应检查燃油泵电路导线、继电器、易熔线和熔丝有无断路。

3)燃油泵的拆装与检测

拆装燃油泵时注意:

应释放燃油系统压力,并关闭用电设备。

拆下燃油泵后,测量燃油泵两端子之间电阻,应为2~3Ω。

用蓄电池直接给燃油泵通电,应能听到油泵电机高速旋转的声音。

注意:

通电时间不能太长。

(二)、汽油滤清器

功用:

滤清燃油中的杂质和水分,防止燃油系统堵塞,减小机件磨损,保证发动机正常工作。

一般采用纸质滤心,每行驶20000~40000㎞或1到2年应更换,安装时应注意燃油流动方向的箭头,不能装反。

(三)喷油器

(1)作用:

是依据ECU的喷有脉冲信号,把燃油以雾状喷入发动机进气管,喷油量取决与脉冲宽度。

也就是说喷油量取决于喷射器开启时间.

ECU根据传感器反馈的信号进行处理,发送电信号到喷射器,该电信号确定了喷射器开启和喷射汽油的时间,这个时间的间隔称为喷射器的“脉冲宽度”。

喷油器是汽油电喷装置中很关键的一个部件,它控制燃油的最终喷射,如果出了问题,发动机的工作就会不正常或者立即停止工作。

(2).安装:

单点喷射系统安装在节气门体空气入口处,多点喷射安装在进气歧管。

(3).构造:

由滤网、线束连接器、电磁线圈、回位弹簧、衔铁和针阀等组成。

(4).原理:

当电磁线圈通电时,产生电磁吸力,将衔铁吸起并带动针阀离开阀座,同时回位弹簧被压缩,燃油经过针阀并由轴针与喷口的环隙或喷孔中喷出;当电磁线圈断电时,电磁线圈消失,回位弹簧迅速使针阀关闭,喷油器停止喷油。

(5).类型:

高阻(电阻13~16Ω)和低阻(电阻2~3Ω)。

(6).驱动方式:

电流驱动和电压驱动

(7)喷油器检修

1)喷油器泄露情况的检查将喷油器装在分配油管上,用一根导线将诊断座上燃油泵的检测插孔短接,并打开点火开关。

燃油泵开始运转,注意观察喷油器有无漏油。

如果漏油,其漏油量在1分钟内应少于一滴,否则应予以更换。

2)喷油器电阻检查低电阻阻值为2~3Ω,高电阻阻值为13~16Ω。

低阻值的喷油器不可直接与蓄电池连接,应串联一个适当阻值的5压电阻,以免烧坏电磁线圈。

3)喷油量检查用专用设备检查,检查15s内的喷油量应为50~70ml,重复测量三次。

(四)、燃油压力调节器

1.作用:

稳定燃油管的压力,使它与进气歧管之间的压力差保持恒定为250~300kPa。

2.为什么要使燃油管压力与进气歧管压力保持恒定的压力差?

ECU对喷油质量的控制是时间控制,即控制喷油的持续时间,喷油压力便成影响喷油量和空燃比的重要因素,若在相同的喷油持续时间,若喷油压力不同,喷油量也不同。

为了精确的控制喷油量和空燃比,必须确保喷油压力与进气歧管真空度之间的压力差为恒定值。

3.组成:

主要由阀片、膜片、膜片弹簧和外壳组成。

4.原理:

发动机工作时,燃油压力调节器膜片上方承受的压力为弹簧压力和进气管内气体的压力之和,膜片下方承受的压力为燃油压力,当压力相等时,膜片处于平衡位置不动。

当进气管内气体压力下降时,膜片向上移动,回油阀开度增大,回油量增多,使输油管内燃油压力也下降;反之,进气管内气体压力升高时,燃油的压力也升高。

5.燃油压力调节器的检修

1)燃油压力调节器的就车检查

(1)燃油压力调节器工作情况的检查

检查时用油压表测量发动机怠速运转时的燃油压力,然后拆下调节器上的真空软管。

这时燃油压力应升高50Kpa,否则应予以更换。

(2)燃油压力调节器保持压力的检查

将燃油压力表接入燃油管路,用一根导线将电动燃油泵的两个检测孔短接;打开点火开关,让电动燃油泵运转10秒,然后关闭点火开关取下导线;再将燃油压力调节器的回油管夹紧,5分钟后观察油压,如果该油压下降,表明调节器有泄露,应更换。

2)燃油压力调节器的拆卸检查

拆下燃油压力调节器的进油管和真空软管,这时两者之间应不通;否则,表明有泄露,应予以更换。

 

浙江交通技师学院课时授课计划

课程

发动机构造与维修

班级

修理0701-0703班

课题

课题三、空气供给系统

时间

分配

总计(节)

讲课(节)

实习(节)

电教(节)

其它()

2

2

教学过程设计

课前准备

教案参考书挂图

主体教学内容

内容

教学方法

教学要求

汽油机空气供给系统的作用和工作原理

讲授法

掌握

汽油机空气供给系统的组成

讲授法

掌握

新型空气供给装置简介

讲授法

掌握

课后作业

空气供给系统的组成与作用、简述翼板式空气流量计的结构与工作原理

重点

翼板式空气流量计的工作原理

难点

新型空气供给装置

任课教师签名

制定计划时间

年月日

审批人签名

审批计划时间

年 月 日

 

课题三空气供给系统

一、空气供给系统作用与工作原理

功用:

为发动机提供清洁的空气并控制发动机正常工作时的供气量。

原理:

空气经空气滤清器过滤后,通过空气流量计、节气门体进入进气总管,再通过进气歧管分配给各缸。

进气系统原理图

二、空气供给系统的组成

1.空气流量计

空气流量计的类型:

叶片式、热式和卡门涡旋式。

(1)叶片式空气流量计

1)组成:

测量板、补偿板、回位弹簧、电位器、旁通道、怠速调整螺钉和接线插头等

2)工作原理:

   

 空气推力使测量板打开一个角度,当推开测量板的力和回位弹簧变形后的弹力相平衡时,测量板便停止转动,与测量板同轴转动的电位计轴带动可变电阻滑动触头滑动,当测量板保持某一开度时,即保持一定的空气通道面积,同时电位计也具有一定的电阻值,其测量端子便将一定的信号电压输送到发动机ECU。

3)怠速调整螺钉的调节原理:

当发动机在热怠速运行时,进入发动机的空气量为一定值。

当旋出怠速调整螺钉时,经旁通空气道进入的空气量就多,而经翼板计量的空气量就少,发动机ECU就少喷油,而空气的总量是定值,因而混合气的浓度就稀;反之,混合气的浓度就浓。

所以,叶片式空气流量计上的怠速调整螺钉可起到调整混合气浓度的作用。

4)燃油泵开关的作用:

燃油泵开关用以控制燃油泵继电器。

发动机工作时,进气流推动翼板,使燃油泵开关接通,燃油泵继电器导通,使燃油泵工作;当发动机停止运转时,翼板回位,断开燃油泵开关,燃油泵继电器也断开,燃油泵停止工作

5)检测

测量VC与E2、VS与E2、THA与E2之间的电阻。

点火开关ON,测量各端子之间的电压。

测量燃油泵开关的导通性。

叶片式空气流量计电路图

(1)卡门旋涡式空气流量计

原理:

在气流通道中放一个柱体,气体通过时在柱体后产生许多涡旋。

1)分类:

按检测分为超声波卡门涡流空气流量计和反光镜卡门涡流空气流量计。

2)反光镜式卡门涡流空气流量计

检测部分结构:

镜片、发光二级管和光电晶体管组成。

原理:

空气流经过发生器时,压力发生变化,经压力导向孔作用在反光镜上,使反光镜发生振动,从而将反光二极管投射的的光发射给光电管,对反射光进行检测。

3)超声波卡门涡流空气流量计

(1)组成:

信号发生器、涡流稳定器、超声波发生器、涡流发生器、超声波信号发射器、超声波接收器。

(2)超声波检测方式的卡门涡流空气流量计工作原理:

在空气流动的垂直方向上安装超声波信号发生器和发射器,在其对面安装超声波接受器。

从信号发射器发出的超声波因受卡门旋涡造成的密度变化的影响,到达接受器时,使超声波的振幅、相位和频率发生变化,超声波接受器经整形、放大后形成与涡流数目相对应的矩形脉冲信号输送到发动机ECU,发动机ECU据此对比、计算出实际进气量。

4)特点:

a.体积小、质量轻、进气道结构简单、进气阻力小;

b.因输出的是数字信号,发动机ECU易与处理;

c.属空气体积流量型,需要根据进气压力和进气温度对空气密度进行修正。

原理:

根据检测方式的不同可分为反光镜检测方式和超声波检测方式的卡门旋涡式空气流量计。

(1)组成:

信号发生器、涡流稳定器、超声波发生器、涡流发生器、超声波信号发射器、超声波接收器。

(2)超声波检测方式的卡门涡流空气流量计工作原理:

在空气流动的垂直方向上安装超声波信号发生器和发射器,在其对面安装超声波接受器。

从信号发射器发出的超声波因受卡门旋涡造成的密度变化的影响,到达接受器时,使超声波的振幅、相位和频率发生变化,超声波接受器经整形、放大后形成与涡流数目相对应的矩形脉冲信号输送到发动机ECU,发动机ECU据此对比、计算出实际进气量。

3)特点:

a.体积小、质量轻、进气道结构简单、进气阻力小;

b.因输出的是数字信号,发动机ECU易与处理;

c.属空气体积流量型,需要根据进气压力和进气温度对空气密度进行修正。

5)检测:

点火开关转至“ON”位置,检测VC与E2间电压应为5V,KS与E2间电压应为4~6V。

发动机运转时,KS与E2间电压应为2~4V,进气量越大,电压越高。

测量THA与E2之间的电阻,与标准参数对照,不符合要求就更换。

(3)热式空气流量计

1)工作原理:

如下1-10图,热线电阻RH以铂丝制成,RH和温度补偿电阻RK均置于空气通道中的取气管内,与RA、RB共同构成桥式电路。

RH、RK阻值均随温度变化。

当空气流经RH时,使热线温度发生变化,电阻减小或增大,使电桥失去平衡,若要保持电桥平衡,就必须使流经热线电阻的电流改变,以恢复其温度与阻值,精密电阻RA两端的电压也相应变化,并且该电压信号作为热式空气流量计输出的电压信号送往ECU。

2)自洁功能在1000℃以上将粉尘烧掉。

热膜式空气流量传感器。

热膜式空气流量传感器的结构和工作原理与热线式空气流量传感器基本相同,如图1-11所示,只是将发热体由热线改为了热膜,热膜是由发热金属铂固定在薄的树脂上构成的。

这种结构可使发热体不直接承受空气流动所产生的作用力,增加了发热体的强度,提高了空气流量传感器的可靠性。

3)检测

接通点火开关,不起动发动机,测E与D、E与C之间的电压为蓄电池电压。

B与C间的信号电压:

发动机工作时为2~4V

发动机不工作为1.0~1.5V

F与D间电压,关闭点火开关时,电压应回零并在5s后有跳跃上升,1s后在回零,说明自洁信号良好。

2.进气管压力传感器

(一)功用:

测量进气歧管内空气的绝对压力,并将其转变为电压信号输送到发动机ECU,发动机ECU据此信号和转速信号确定实际进气量;

(二)类型:

常见的有半导体压敏电阻式、电容式、三线高灵敏度可变电阻式、膜盒传动可变电感式等四种。

A、半导体压敏电阻式进气压力传感器

1)安装位置:

通过软管安装;

直接安装在进气管上。

2)组成:

压力转换元件、混合集成电路、滤清器和壳体等;

3)工作原理:

薄膜上侧为真空室,下侧连接节气门后方的进气管;当进气歧管内绝对压力变化时,硅膜片产生变形,附在硅膜片上的应变电阻的阻值发生变化,惠斯顿电桥的输出端(B端)将信号经混合集成电路放大后输给动机ECU。

B、三线高灵敏度可变电阻式进气压力传感器

1)组成:

主要由壳体、膜片、可变电阻器、滑片、连接管道、电插接器等组成;

2)特点:

膜片上部与大气相通;下部与进气歧管相通。

3)工作原理:

发动机ECU输给传感器5伏的基准电压。

当进气歧管内的压力低时(小负荷时),膜片带动滑片下移,电阻增大,传感器输出1.5~2.1伏的低电压;当进气歧管内的压力高时(大负荷时),膜片带动滑片上移,电阻减小,传感器输出3.9~5.0伏的高电压。

进气管绝对压力传感器电路

C、进气管绝对压力传感器的检修

检测:

将点火开关转至“ON”,检测VCC和E2间应为5V左右,PIM与E2之间的输出电压应随着真空度增加而降低。

3.节气门位置传感器(IMAPS)

作用:

检测节气门的开度及开度变化,此信号输入ECU,控制燃油喷射及其他辅助控制。

(1)电位计式节气门位置传感器

利用触点在电阻体上的滑动来改变电阻值,测得节气门开度的线形输出电压,可知节气门开度。

全关时

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