CN114624021B - 试验台、变速器锁止机构扭转疲劳试验方法及相关设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及确定车辆变速器P档锁止机构结构强度测试的技术领域,更具体地说,本发明涉及一种试验台、变速器锁止机构扭转疲劳试验方法及相关设备,其中,变速器锁止机构扭转疲劳试验方法包括:根据整车的设计目标参数,获取棘爪的径向载荷;根据径向载荷,确定棘爪的最大接触应力和棘爪的平均接触应力;根据棘爪材料的SN曲线特性、棘爪的最大接触应力和棘爪的平均接触应力,获取棘爪的第一循环次数;将变速器安装于扭转疲劳试验台进行扭转疲劳试验,获取棘爪的第二循环次数;根据第一循环次数和第二循环次数,确定变速器驻车锁止机构的结构强度。通过等效试验的方法减少了试验的次数,提高了试验的效率,节约了试验的人力物力成本。
Description
技术领域
本发明涉及确定车辆变速器P档锁止机构结构强度测试的技术领域,更具体地说,本发明涉及一种变速器锁止机构扭转疲劳试验方法、一种计算机可读存储介质、一种控制装置和一种试验台。
背景技术
混合动力汽车变速器的验证试验在新能源汽车测试中占有重要的地位,在车辆处于静止状态特别是处于坡道上时,需将驻车锁止机构挂入保证汽车不会溜动。P档***是指在混动变速箱或减速箱内部集成一套与输出轴直接或间接连接的锁止机构,其功能是锁止传动轴,禁止传动轴转动,从而防止溜车。因此,可靠的P档驻车锁止机构对保证汽车安全具有至关重要的作用。现有的锁止机构可靠性试验方法一般都是直接装车进行道路试验,在坡道上由人反复的启动和解除驻车,需要占用较大的试验场地,由于需要人工操作,所以不便于对锁止机构进行耐久性测试,测试效率不高,周期长,成本高。
因此,有必要提出一种试验台、变速器锁止机构扭转疲劳试验方法及相关设备,以至少部分地解决现有技术中存在的问题。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
为此,本发明的第一方面提供了一种变速器锁止机构扭转疲劳试验方法。
本发明第二方面提供了一种计算机可读存储介质。
本发明第三方面提供了一种控制装置。
本发明第四方面提供了一种试验台。
有鉴于此,根据本申请实施例的第一方面提出一种变速器锁止机构扭转疲劳试验方法,上述方法包括:
根据整车的设计目标参数,获取棘爪的径向载荷;
根据所述径向载荷,确定所述棘爪的最大接触应力和所述棘爪的平均接触应力;
根据所述棘爪材料的SN曲线特性、所述棘爪的最大接触应力和所述棘爪的平均接触应力,获取所述棘爪的第一循环次数;
将所述变速器安装于扭转疲劳试验台进行扭转疲劳试验,获取所述棘爪的第二循环次数;
根据所述第一循环次数和所述第二循环次数,确定所述变速器驻车锁止机构的结构强度。
在一种可行的实施方式中,所述根据所述整车的设计目标参数,获取棘爪的径向载荷的步骤包括:
根据所述整车的设计目标参数,获取所述整车的驻车最大坡度和轮端半径;
根据所述驻车最大坡度和所述轮端半径,获取所述轮端的力矩;
根据所述轮端的力矩,获取所述棘爪的径向载荷。
在一种可行的实施方式中,所述根据所述径向载荷,确定所述棘爪的最大接触应力和所述棘爪的平均接触应力的步骤包括:
根据所述整车的设计目标参数,获取所述棘爪的接触球面半径;
根据所述棘爪的接触球面半径和所述径向载荷,获取所述棘爪的最大接触应力。
在一种可行的实施方式中,所述根据所述径向载荷,确定所述棘爪的最大接触应力和所述棘爪的平均接触应力的步骤还包括:
根据所述整车设计,获取所述变速器使用寿命;
根据所述变速器使用寿命,确定所述变速器挂入P档的总次数;
根据所述变速器挂入P档的总次数,确定所述车辆在坡道上行驶的比例;
根据所述车辆在坡道上行驶的比例,获取所述棘爪的平均接触应力。
在一种可行的实施方式中,所述根据所述第一循环次数和所述第二循环次数,确定所述变速器锁止机构的结构强度的步骤包括:
对比所述第一循环次数和所述第二循环次数,在所述第二循环次数大于或等于所述第一循环次数的情况下,所述棘爪结构强度满足整车要求。
根据本申请实施例的第二方面提出的一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一技术方案所述的变速器锁止机构的扭转疲劳试验方法。
根据本申请实施例的第三方面提出的一种控制装置,包括:
存储器,存储有计算机程序;
处理器,执行所述计算机程序;
其中,所述处理器在执行所述计算机程序时,实现上述任一技术方案所述的变速器锁止机构的扭转疲劳试验方法。
根据本申请实施例的第四方面提出的一种试验台,所述试验台包括:台架,用于支撑所述变速器;
测功机,所述测功连接于所述台架;
差速器,连接于所述测功机,所述差速器用于连接于所述锁止机构;
上述技术方案所述的控制装置,所述控制装置用于控制所述测功机的扭矩。
在一种可行的实施方式中,所述差速器包括:
花键轴;
轴套,套设于所述花键轴,所述轴套连接于所述测功机;
齿轮组件,连接于所述轴套,用于连接于所述锁止机构;
滚子轴承,设置在所述花键轴上,用于连接于所述变速器。
在一种可行的实施方式中,所述试验台还包括:
扭矩传感器,设置在所述测功机上,连接于所述控制装置。
相比现有技术,本发明至少包括以下有益效果:本申请实施例提供的变速器锁止机构扭转疲劳试验方法,通过根据整车的设计目标参数,获取棘爪的径向载荷,通过根据所述径向载荷,确定所述棘爪的最大接触应力和所述棘爪的平均接触应力,通过根据所述棘爪材料的SN曲线特性、所述棘爪的最大接触应力和所述棘爪的平均接触应力,获取所述棘爪的第一循环次数,通过将所述变速器安装于扭转疲劳试验台进行扭转疲劳试验,获取所述棘爪的第二循环次数,通过根据所述第一循环次数和所述第二循环次数,确定所述变速器驻车锁止机构的结构强度。通过等效试验的方法减少了试验的次数,提高了试验的效率,节约了试验的人力物力成本。
本发明的试验台、变速器锁止机构扭转疲劳试验方法及相关设备,本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现,部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述,各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的,而并不认为是对本说明书的限制。而且在整个附图中,用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中:
图1为本申请实施提供的一种变速器锁止机构扭转疲劳试验方法的流程示意图;
图2为本申请实施提供的一种变速器锁止机构所述棘爪材料的SN曲线示意图;
图3为本申请实施提供的一种计算机可读存储介质的结构示意图;
图4为本申请实施提供的一种控制装置的结构示意图;
图5为本申请实施例提供的一种试验台的结构示意图;
图6为图5所述试验台的差速器的结构示意图。
其中,图5和图6中的附图标记与部件名称之间的对应关系为:
200试验台,210台架,220测功机,230差速器,231齿轮组件,232花键轴,233轴套,234滚子轴承,240扭矩传感器,300变速器,310锁止机构。
具体实施方式
为了更好的理解上述技术方案,下面通过附图以及具体实施例对本申请实施例的技术方案做详细的说明,应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请实施例技术方案的详细的说明,而不是对本申请技术方案的限定,在不冲突的情况下,本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
如图1所示,根据本申请实施例的第一方面提出了一种变速器300锁止机构310扭转疲劳试验方法,包括:
S101:根据整车的设计目标参数,获取棘爪的径向载荷。可以理解的是,在整车设计时,会根据车辆的性能要求做出设计目标参数,根据设计目标参数中在坡道的驻车相关参数,以获取棘爪的径向载荷。
S102:根据上述径向载荷,确定上述棘爪的最大接触应力和上述棘爪的平均接触应力。可以理解的是,根据车辆在坡道上锁止机构310中棘爪的径向载荷和棘爪相关参数可获取棘爪的最大接触应力和棘爪的平均接触应力。
S103:根据上述棘爪材料的SN曲线特性、上述棘爪的最大接触应力和上述棘爪的平均接触应力,获取上述棘爪的第一循环次数。可以理解的是,SN曲线的纵坐标为材料标准件的疲劳强度,横坐标为疲劳寿命的对数值lgN,通过SN曲线表示一定循环特征下标准试件的疲劳强度与疲劳寿命之间的关系,如图2所示,SN曲线的左段斜线是过载作用下的有限寿命部分,并且斜线上每一点(σ,N)均满足:σi mNi=σj mNj,因此,可根据棘爪的最大接触应力、棘爪的平均接触应力和棘爪的总使用寿命可计算出棘爪的第一循环次数。棘爪的第一循环次数计算公式如下:
其中,N2为棘爪的第一循环次数,N1为棘爪的总使用寿命,σmax为棘爪的最大接触应力,σavg为棘爪的平均接触应力,m为SN曲线左段斜线的斜率倒数,一般钢材为:m=6~10,示例性的,当棘爪材料为40Cr时,m为3。如此,通过获取第一循环次数和棘爪的平均接触应力得到棘爪的模拟工况,等效于根据获取棘爪的总使用寿命和棘爪的最大接触应力得到的整车实际工况。在保证试验数据准确性的同时,大量缩短了试验时间,节约了开发成本和人力成本。
S104:将上述变速器300安装于扭转疲劳试验台200进行扭转疲劳试验,获取上述棘爪的第二循环次数。可以理解的是,将变速器300安装在扭转疲劳试验台200上,以进行扭转疲劳试验来模拟整车在坡道驻车的状态,通过扭转疲劳试验,将获取棘爪实际的循环次数做为第二循环次数,以知晓棘爪实际的使用寿命。
S105:根据上述第一循环次数和上述第二循环次数,确定上述变速器300驻车锁止机构310的结构强度。可以理解的是,通过比较第一循环次数和第二循环次数可确定变速器300驻车锁止机构310的结构强度是否满足设计要求,通过等效试验的方法减少了试验的次数,提高了试验的效率,节约了试验的人力物力成本。
在一些示例中,上述根据上述整车的设计目标参数,获取棘爪的径向载荷的步骤包括:根据上述整车的设计目标参数,获取上述整车的驻车最大坡度和轮端半径;根据上述驻车最大坡度和上述轮端半径,获取上述轮端的力矩;根据上述轮端的力矩,获取上述棘爪的径向载荷。
具体地,查询整车设计目标参数,获取其中的整车总质量M、驻车最大坡度α、轮端半径R以及安全系数n,通过对整车在坡道上驻车的受力分析可计算出施加在整车轮端的力矩,计算公式如下:
T=Mg×sinα×R×n
其中,g为重力加速度,可取9.8m/s2。n取1.5~2,如此可计算出试验需要给定的交变载荷,交变载荷为1Hz正弦控制的-Tmax~Tmax,以模拟出整车在坡道上坡和下坡驻车时施加在整车轮端的力矩。
通过查询整车设计目标参数,获取棘轮的传动比i,棘轮的半径L,并根据施加在整车轮端的力矩T计算出棘爪径向载荷,计算公式如下:
其中,F为棘爪径向载荷,L为泊松比。以此准确地模拟出整车在坡道的实际情况,提高试验准确性。
在一些示例中,上述根据上述径向载荷,确定上述棘爪的最大接触应力和上述棘爪的平均接触应力的步骤包括:根据上述整车的设计目标参数,获取所述棘爪的接触球面半径;根据上述棘爪的接触球面半径和上述径向载荷,获取上述棘爪的最大接触应力。
可以理解的是,查询整车设计目标参数,获取其中的棘爪接触球面半径R,结合棘爪的径向载荷,可计算出棘爪的最大接触应力σmax,计算公式如下:
在一些示例中,上述根据所述径向载荷,确定上述棘爪的最大接触应力和上述棘爪的平均接触应力的步骤还包括:根据上述整车设计,获取上述变速器300使用寿命;根据上述变速器300使用寿命,确定上述变速器300挂入P档的总次数;根据上述变速器300挂入P档的总次数,确定上述车辆在坡道上行驶的比例;根据上述车辆在坡道上行驶的比例,获取上述棘爪的平均接触应力。
可以理解的是,查询整车设计目标参数,以获取整车变速器300的使用寿命,根据整车变速器300的使用寿命推断出挂入P档的总次数,挂入P档的总次数等同于棘爪的使用寿命,推断出整车在坡道上的占比B,计算出棘爪的平均接触应力σavg,计算公式如下:
示例性的,整车变速器300的设计寿命为50万公里,挂入P档的总次数即棘爪的总使用寿命N1为10万次,整车在坡道上占比10%,可得:
在一些示例中,上述根据上述第一循环次数和上述第二循环次数,确定上述变速器300驻车锁止机构310的结构强度的步骤包括:对比上述第一循环次数和上述第二循环次数,在上述第二循环次数大于或等于上述第一循环次数的情况下,上述棘爪结构强度满足整车要求。
可以理解的是,通过对比第一循环次数和第二循环次数,可确定棘爪的结构强度是否满足整车设计要求,在第二循环次数大于或等于第一循环次数的情况下,说明棘爪的结构强度满足整车的设计要求,在第二循环次数小于第一循环次数的情况下,说明棘爪的结构强度不满足整车的设计要求,需要重新进行设计。通过等效试验的方法,在保证试验数据准确性的同时,大量缩短了试验时间,节约了开发成本和人力成本。
如图3所示,根据本申请实施例的第二方面提出了一种计算机可读存储介质401,计算机可读存储介质401存储有计算机程序402,实现上述任一技术方案的变速器300锁止机构310扭转疲劳试验方法。
本申请实施例提供的计算机可读存储介质401,根据整车的设计目标参数,获取棘爪的径向载荷;根据所述径向载荷,确定所述棘爪的最大接触应力和所述棘爪的平均接触应力;根据所述棘爪材料的SN曲线特性、所述棘爪的最大接触应力和所述棘爪的平均接触应力,获取所述棘爪的第一循环次数;将所述变速器300安装于扭转疲劳试验台200进行扭转疲劳试验,获取所述棘爪的第二循环次数;根据所述第一循环次数和所述第二循环次数,确定所述变速器300驻车锁止机构310的结构强度。通过等效试验的方法减少了试验的次数,提高了试验的效率,节约了试验的人力物力成本。
基于这样的理解,本申请的技术方案可以以软件产品的形式体现出来,该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM,U盘,移动硬盘等)中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本申请各个实施场景所述的方法。
如图4所示,根据本申请实施例的第三方面提出了一种控制装置500,包括:存储器501,存储有计算机程序;处理器502,执行计算机程序;其中,处理器502在执行计算机程序时,实现上述任一技术方案的变速器300锁止机构310扭转疲劳试验方法。
本申请实施例提供的控制装置500,根据整车的设计目标参数,获取棘爪的径向载荷;根据所述径向载荷,确定所述棘爪的最大接触应力和所述棘爪的平均接触应力;根据所述棘爪材料的SN曲线特性、所述棘爪的最大接触应力和所述棘爪的平均接触应力,获取所述棘爪的第一循环次数;将所述变速器300安装于扭转疲劳试验台200进行扭转疲劳试验,获取所述棘爪的第二循环次数;根据所述第一循环次数和所述第二循环次数,确定所述变速器300驻车锁止机构310的结构强度。通过等效试验的方法减少了试验的次数,提高了试验的效率,节约了试验的人力物力成本。
在一些示例中,该控制装置500还可以包括用户接口、网络接口、摄像头、射频(Radio Frequency,RF)电路,传感器、音频电路、WI-FI模块等等。用户接口可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)等,可选用户接口还可以包括USB接口、读卡器接口等。网络接口可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)等。
在示例性实施例中,控制装置500还可以包括、输入输出接口和显示设备,其中,各个功能单元之间可以通过总线完成相互间的通信。该存储器存储有计算机程序,处理器,用于执行存储器上所存放的程序,执行上述实施例中的方法。
上述存储介质中还可以包括操作***、网络通信模块。操作***是管理上述方法的实体设备硬件和软件资源的程序,支持信息处理程序以及其它软件和/或程序的运行。网络通信模块用于实现存储介质内部各组件之间的通信,以及与信息处理实体设备中其它硬件和软件之间通信。
通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现,也可以通过硬件实现。
在一些示例中,如图5所示,根据本申请实施例的第四方面提出了一种试验台200,上述试验台200包括:台架210,用于支撑上述变速器300;测功机220,上述测功连接于上述台架210;差速器230,连接于上述测功机220,上述差速器230用于连接于上述锁止机构310;上述技术方案所述的控制装置500,上述控制装置500用于控制上述测功机220的扭矩。
可以理解的是,试验台200设置有台架210、测功机220、差速器230和上述控制装置500,其中,台架210用于支撑变速器300,测功机220连接于台架210,差速器230连接于测功机220,差速器230用于连接于锁止机构310,控制装置500连接于测功机220,如此设置,将变速器300固定于台架210上,通过测功机220输入交变循环载荷,通过差速器230将动力传递给锁止机构310,并通过控制装置500控制测功机220的扭矩,以保证试验能够稳定的进行。通过试验台200能够准确地模拟出整车在坡道上的驻车工况,减少了试验场地的限制,无需将变速器300安装在整车中进行试验,减少了试验的时间和人力成本。
可以理解的是测功机220可选用液压输入测功机220,液压输入保证稳定性。
在一些示例中,如图6所示,上述差速器230包括:花键轴232;轴套233,套设于上述花键轴232,上述轴套233连接于上述测功机220;齿轮组件231,连接于上述轴套233,用于连接于上述锁止机构310;滚子轴承234,设置在上述花键轴232上,用于连接于上述变速器300。
可以理解的是,差速器230设置有花键轴232、轴套233、齿轮组件231和滚子轴承234。其中,变速器300的锁止机构310设置有锁止齿轮、棘爪和棘轮,棘爪卡在棘轮内,棘轮和锁止齿轮通过花键轴232连接,轴套233套设于花键轴232,通过轴套233将差速器230连接于测功机220,齿轮组件231连接于花键轴232,通过齿轮组件231啮合于锁止齿轮,以使差速器230连接于锁止机构310,滚子轴承234设置在花键轴232的左右两侧轴肩处,滚子轴承234和变速器300壳体的安装孔配合,保证差速器230和变速器300的连接稳定性,转动顺畅。如此设置,由于需要加大试验载荷以满足试验需求的同时,缩短试验时间,现有的差速器230强度已不能满足试验需求,通过花键轴232提高了差速器230的结构强度,以满足试验需求,保证试验的稳定性。
在一些示例中,上述试验台200还包括:扭矩传感器240,设置在上述测功机220上,连接于上述控制装置。
可以理解的是,扭矩传感器240设置在测功机220上,并且电连接于控制装置,通过扭矩传感器240检测测功机220输出的扭矩,并将扭矩数值发送至控制装置,控制装置根据扭矩数值调整测功机220的扭矩大小和方向,保证输出1Hz正弦交变载荷,以满足试验需求。
本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作,因此,不能理解为对本发明的限制。
在本说明书的描述中,术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且,描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种变速器锁止机构扭转疲劳试验方法,其特征在于,包括:
根据整车的设计目标参数,获取棘爪的径向载荷;
根据所述径向载荷,确定所述棘爪的最大接触应力和所述棘爪的平均接触应力;
根据所述棘爪材料的SN曲线特性、所述棘爪的最大接触应力和所述棘爪的平均接触应力,获取所述棘爪的第一循环次数;
将所述变速器安装于扭转疲劳试验台进行扭转疲劳试验,获取所述棘爪的第二循环次数;
根据所述第一循环次数和所述第二循环次数,确定所述变速器驻车锁止机构的结构强度;
所述获取所述棘爪的第一循环次数,包括:
其中,N2为棘爪的第一循环次数,N1为棘爪的总使用寿命,σmax为棘爪的最大接触应力,σavg为棘爪的平均接触应力,m为SN曲线左段斜线的斜率倒数。
2.根据权利要求1所述的变速器锁止机构扭转疲劳试验方法,其特征在于,所述根据所述整车的设计目标参数,获取棘爪的径向载荷的步骤包括:
根据所述整车的设计目标参数,获取所述整车的驻车最大坡度和轮端半径;
根据所述驻车最大坡度和所述轮端半径,获取所述轮端的力矩;
根据所述轮端的力矩,获取所述棘爪的径向载荷。
3.根据权利要求2所述的变速器锁止机构扭转疲劳试验方法,其特征在于,所述根据所述径向载荷,确定所述棘爪的最大接触应力和所述棘爪的平均接触应力的步骤包括:
根据所述整车的设计目标参数,获取所述棘爪的接触球面半径;
根据所述棘爪的接触球面半径和所述径向载荷,获取所述棘爪的最大接触应力。
4.根据权利要求3所述的变速器锁止机构扭转疲劳试验方法,其特征在于,所述根据所述径向载荷,确定所述棘爪的最大接触应力和所述棘爪的平均接触应力的步骤还包括:
根据所述整车设计,获取所述变速器使用寿命;
根据所述变速器使用寿命,确定所述变速器挂入P档的总次数;
根据所述变速器挂入P档的总次数,确定车辆在坡道上行驶的比例;
根据所述车辆在坡道上行驶的比例,获取所述棘爪的平均接触应力。
5.根据权利要求1所述的变速器锁止机构扭转疲劳试验方法,其特征在于,所述根据所述第一循环次数和所述第二循环次数,确定所述变速器锁止机构的结构强度的步骤包括:
对比所述第一循环次数和所述第二循环次数,在所述第二循环次数大于或等于所述第一循环次数的情况下,所述棘爪结构强度满足整车要求。
6.一种计算机可读存储介质,其特征在于,
所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,实现如权利要求1至5中任一项所述的变速器锁止机构的扭转疲劳试验方法。
7.一种控制装置,其特征在于,包括:
存储器,存储有计算机程序;
处理器,执行所述计算机程序;
其中,所述处理器在执行所述计算机程序时,实现如权利要求1至5中任一项所述的变速器锁止机构的扭转疲劳试验方法。
8.一种试验台,其特征在于,包括:
台架,用于支撑所述变速器;
测功机,所述测功机连接于所述台架;
差速器,连接于所述测功机,所述差速器用于连接于所述锁止机构;
如权利要求7所述的控制装置,所述控制装置用于控制所述测功机的扭矩。
9.根据权利要求8所述的试验台,其特征在于,所述差速器包括:
花键轴;
轴套,套设于所述花键轴,所述轴套连接于所述测功机;
齿轮组件,连接于所述轴套,用于连接于所述锁止机构;
滚子轴承,设置在所述花键轴上,用于连接于所述变速器。
10.根据权利要求8所述的试验台,其特征在于,还包括:
扭矩传感器,设置在所述测功机上,连接于所述控制装置。
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