Moteur Plaque
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Transcript of Moteur Plaque
Comprendre la plaque signalétique
d’un moteur électrique
Les triphasés étant les plus communs ;-)
© Colligé et rédiger par Pierre Blouin – www.electromecanique.info - 2012
Introduction
De nos jours, presque tous les processus industriels sont en mouvement grâce à des moteurs électriques.
Ceux-ci sont normalisés pour permettre l’interchangeabilité entre les divers fabricants.
D’où l’importance de bien comprendre tous les éléments retrouvés sur la plaque signalétique.
Dans cette présentation, nous prendrons une plaque signalétique d’un moteur triphasé, car ils sont les plus communs en industrie.
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La plaque signalétique
J’ai choisi cette plaque, car elle contient toutes les informations que nous devons apprendre à connaitre.
De plus, comme ce n’est pas un fabricant américain, on ne pourra pas me reprocher de faire de la publicité pour un de ceux-ci ;-)
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On commence avec les normes…
La fabrication des moteurs électriques est régie par différentes normes qui établissent les
paramètres de construction tels que les caractéristiques électriques, les dimensions et le
matériel à utiliser.
NEMA : National Electrical Manufacturers Association (Américaine)
EEMAC : Association des Manufacturiers électriques et Électronique du Canada
CSA : Canadian Standard Association
CEI : Commission électrotechnique internationale (IEC en anglais, européenne)
IEEE : Institute of Electrical and Electronic Engineers (européenne)
Ici, ce moteur est approuvé par la CSA.
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La puissance du moteur
La puissance du moteur est indiquée en HP ou en KW.
C’est la puissance que celui-ci développe quand il a atteint sa vitesse maximale.
Donc, quand il a atteint sa vitesse maximale il a un torque de :
𝑇 =𝐻𝑝 𝑥 5252
𝑅𝑃𝑀 Donc 𝑇 =
1 𝑥 5252
1720 = 3,05 livres-pied
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La vitesse de rotation
Cette information nous indique la vitesse de rotation de l’arbre quand celui-ci subit une charge équivalente à sa puissance maximale.
Donc ce moteur tourne à 1720 RPM quand il a une charge de 1 HP .
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La vitesse de rotation
La vitesse est aussi relative à la fréquence de la tension d’alimentation.
La formule pour la vitesse de rotation est :
𝑅𝑃𝑀 =120 𝑥 𝑓𝑟é𝑞𝑢𝑒𝑛𝑐𝑒
𝑁𝑜𝑚𝑏𝑟𝑒 𝑑𝑒 𝑝ô𝑙𝑒
Donc la vitesse théorique est de 1800 RPM…
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# de Pôles Vitesse
théorique
2 3600
4 1800
6 1200
8 900
La vitesse de rotation
Il y a une différence entre la vitesse théorique et la vitesse réelle à cause du glissement entre le champ tournant et l’entrainement effectif du rotor.
On peut calculer ce pourcentage de glissement avec la formule suivante :
𝑔𝑙𝑖𝑠𝑠𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡% = 𝑣𝑖𝑡.𝑡ℎé𝑜 − 𝑣𝑖𝑡.𝑟é𝑒𝑙
𝑣𝑖𝑡.𝑡ℎé𝑜
Donc pour ce moteur, son pourcentage de glissement serait de :
1800 −1720
1800= 0,044 𝑑𝑜𝑛𝑐 4,4%
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La classe d’insolation
La durée de vie d'un moteur est liée en grande partie à son isolation, car celle-ci empêche le
passage de courant entre les conducteurs ou à la masse.
Les températures du tableau de la page suivante sont des valeurs permissibles lors du
fonctionnement du moteur. Au-delà de ces températures, il y a vieillissement prématuré de
l'isolation ce qui réduit la durée de vie du moteur.
À titre indicatif, pour chaque 10°C au-dessus de la classe d'isolation, la durée de vie est
réduite de 50%.
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La classe d’insolation
La température maximale est la somme de la température recommandée pour la classe d’isolation et de la température ambiante maximum qui est indiquée sur la plaque.
La zone de danger est une marge de tolérance acceptable…
Donc, le bobinage de notre moteur doit rester en bas de 130°C (80 + 40 + 10) pour avoir une durée de vie optimale d’à peu près 20,000 h.
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Classe
d'isolation
Plage de travail recommandée
du bobinage
Zone de danger Température maximale de bobinage
A 60 Celcius 5 Celcius 105 Celcius
B 80 Celcius 10 Celcius 130 Celcius
F 105 Celcius 10 Celcius 155 Celcius
H 125 Celcius 15 Celcius 180 Celcius
La classe d’insolation Comme le bobinage est à l’intérieur du bâtie, il est difficile , voire impossible d’utiliser un
thermomètre laser pour y valider la température de fonctionnement.
Il est possible de vérifier la température à laquelle les enroulements sont soumis par une
méthode appelée "par résistance".
Cette méthode nécessite un ohmmètre de précision. Elle consiste à déterminer
l'augmentation de température du bobinage entre le moment où le moteur est froid et
le moment où il est à son plus chaud, car la résistance des conducteurs augmente
proportionnellement à l’élévation de sa température.
Procédure de test:
1. Avec le moteur à l'arrêt et à la température de la pièce, mesurer la résistance d'une
phase.
2. Relever la température ambiante.
3. Mettre le moteur en service et le laisser fonctionner jusqu'à ce qu'il atteigne sa stabilité
thermique (normalement 2 à 3 heures)
4. Une fois le moteur stabilisé, le mettre hors service et relever rapidement la résistance
de la même phase.
5. Relever la température ambiante à la fin de l'essai.
6. Calculer l'échauffement avec la formule suivante :
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La classe d’insolation
∆𝑇 = 𝑅2−𝑅1
𝑅1 𝑥 (234,5 + 𝑇1) + 𝑇1 − 𝑇2
Où
R1 = résistance du bobinage à froid (Ω)
R2 = résistance du bobinage à chaud (Ω)
T1 = température ambiante au début (°C)
T2 = température ambiante à la fin (°C)
Pour déterminer la température des enroulements :
𝑇𝑏𝑜𝑏𝑖𝑛𝑎𝑔𝑒 = ∆𝑇 + 𝑇2
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La tension d’alimentation
Le voltage nous indique sous quelle tension le moteur peut fonctionner.
Celui-ci possède deux possibilités de tension.
Pour cette raison, le fabricant indique comment le brancher en fonction de la tension choisie.
Cette information peut être sur la plaque signalétique ou sur une étiquette dans le boitier de connexion.
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Le courant de fonctionnement
Naturellement, avec la tension, vient le courant que le moteur va utiliser quand il tourne à sa vitesse maximum et à puissance maximum.
Certaines plaques vont avoir l’indication F.L.A , qui veut dire Full Load Amperage.
Comme ce moteur peut fonctionner avec différente tension, le fabricant indique les différentes intensités en fonction de la tension.
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Note sur la tension d’alimentation
La tension fournie par le réseau électrique est normalement stable, soit 208, 240, 480, 600, 2400, 4160 V. Ces tensions sont susceptibles de comporter certaines variations, c'est pourquoi la plupart des fabricants garantissent un fonctionnement acceptable des moteurs sous des baisses ou des hausses de 10% de la tension d'utilisation normale.
Ces variations de tension ont un effet direct sur la saturation du circuit magnétique du moteur et, de ce fait, entraînent un changement de toutes ses caractéristiques. Le tableau ci-dessous montre l'influence d'un écart de ± 10 % de la tension sur les caractéristiques d'un moteur à induction de type B.
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110 %
90 %
Glissement
- 17 %
+ 23 %
Rendement
+ 1 %
- 2 %
Facteur de puissance
- 3 %
+ 1 %
Courant nominal
- 7 %
+ 11 %
Échauffement
- 4 %
+ 7 %
Couple de démarrage
+ 21 %
- 19 %
Courant de démarrage
+ 10 %
- 10 %
Caractéristiques Tension
Note sur la tension d’alimentation
Il est important de choisir un moteur qui
possède une tension d'utilisation le plus
près possible de la tension du réseau sur
lequel il sera branché.
Le graphique montre l'influence de la
tension sur le courant à vide et en charge
d'un moteur asynchrone de type B. On
peut remarquer que le courant à vide peut
atteindre la valeur du courant nominal en
charge si la surtension est trop
importante.
Pour la courbe, on suppose un moteur
optimisé à 460 V. Cette courbe peut être
décalée en regard du niveau de saturation
du moteur.
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Type de construction
ENCL = enclosure = type de construction.
Il existe deux types de construction :
Moteur ouvert
Moteur fermé
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Moteurs ouverts
Dans ce type de construction, l'air est aspiré et circule à l'intérieur du moteur sur le bobinage
pour le refroidir avant d'en ressortir.
Protégé contre les gouttes d'eau: les ouvertures de ventilation sont situées de façon à
protéger le moteur contre les chutes de gouttes d'eau ou de poussières, jusqu'à 15 ° de la
verticale. (Open Drip proof, ODP)
Protégé contre les éclaboussures: les ouvertures de ventilation sont situées de façon à
protéger le moteur contre les chutes de gouttes d'eau, de poussières ou de particules solides
jusqu'à 100° de la verticale. (Open Splash Proof, OSP)
À ventilation externe: ventilé au moyen d'un système de ventilation actionné par un
moteur indépendant. (Open Fan Cooled, OFC)
À canalisation d'air: un conduit d'air peut être fixé aux ouvertures du moteur de façon à
réduire la possibilité d'infiltration de pluie, de neige et de particules solides.
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Moteur Fermés
La construction de ce type de moteur ne permet pas l'échange d'air de l'extérieur vers
l'intérieur. Il ne peut opérer qu'avec un ventilateur monté directement sur l'arbre. L'air dégagé
par l'hélice créera un "champ d'air" qui aidera au refroidissement du moteur.
Fermé ventilé : Un ventilateur est monté sur l'arbre du moteur pour forcer l'air à circuler sur
la carcasse. La carcasse de ce moteur est souvent munie d'ailettes pour faciliter l'échange de
chaleur. (TEFC: Totally Enclosed Fan Cooled)
Fermé non ventilé : Ce moteur ne possède aucune ventilation et est généralement de faible
puissance. Dans certains cas, sa charge peut-être elle même un ventilateur à hélice qui permettra
une ventilation supérieure au moteur fermé ventilé. (TEAO : Totally Enclosed Air-Over):
Antidéflagrant: ce moteur supporte des explosions de gaz internes et empêche l'inflammation
de gaz externes.(TEEP : Totally Enclosed Explosion Proof)
Protégé contre les poussières inflammables: sa conception exclut l'introduction de
poussières inflammables à l'intérieur du moteur.
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Type de service
Le type de service peut aussi être identifié par « time rating » , « duty » ou encore « duty cycle ».
En principe, les moteurs triphasés à induction en service continu sont spécialement conçus pour tourner à la puissance nominale.
La plupart des moteurs fonctionnent souvent en service non continu.
Certains moteurs ne fonctionnent que pendant une brève période, d’autres tournent toute la journée, mais avec une faible charge, et de nombreux moteurs doivent accélérer de fortes inerties ou sont commandés en mode commuté et freinés électriquement.
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Type de service
Neuf types de services principaux de S1 à S9 ont été spécifiés dans la norme CEI 34.
La plupart des cas qui se présentent dans la pratique peuvent être ramenés à l’un de ces types de service :
S1: Service continu
S2: Service temporaire
S3: Service périodique intermittent sans démarrage
S4: Service périodique intermittent à démarrage
S5: Service périodique intermittent à démarrage et freinage électrique
S6: Service continu à charge intermittente
S7: Service ininterrompu à démarrage et freinage électrique
S8: Service ininterrompu à variations périodiques de charge/de vitesse
S9: Service ininterrompu à variations non périodiques de charge/de vitesse
Le plus commun en industrie est le service continu…
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Hp au démarrage
Telles que définies par NEMA, les valeurs de kilovolt-ampère par hp correspondent à une lettre pour les moteurs triphasés.
La valeur attribuer à cette lettre nous permet de calculer l’intensité au démarrage.
Cette information est utile pour la sélection ou l’ajustement des protections.
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Hp au démarrage
Chaque lettre offre une plage de valeur.
Dans la pratique, nous utilisons la valeur
moyenne pour notre calcul.
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CODE
kVA/hp
CODE
kVA/hp
A
0,00 - 3,14
L
9,0 - 9,99
B
3,15 - 3,54
M
10,0 - 11,19
C
3,55 - 3,99
N
11,2 - 12,49
D
4,00 - 4,49
P
12,5 - 13,99
E
4,5 - 4,99
R
14,0 - 15,99
F
5,0 - 5,59
S
16,0 - 17,99
G
5,6 - 6,29
T
18,0 - 19,99
H
6,3 - 7,09
U
20,0 - 22,39
J
7,1 - 7,99
V
22,4 et plus
K
8,0 - 8,99
Hp au démarrage
La formule pour le KVA par Hp est :
𝐾𝑉𝐴 = 𝑇𝑒𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛 𝑥 𝐶𝑜𝑢𝑟𝑎𝑛𝑡 𝑥 3
1000 𝑥 𝐻𝑃
À partir de cette formule, si on isole le courant de démarrage et que l’on simplifie, cela nous donne :
𝐶𝑜𝑢𝑟𝑎𝑛𝑡 = 𝐻𝑝 𝑥 𝐾𝑉𝐴 𝑥 577
𝑇𝑒𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛
Comme notre moteur a le code K, s’il est alimenté à 208 volts, son intensité de démarrage sera :
1 𝑥 8,5 𝑥 577
208= 23,58 Ampères …
Nous sommes loin du 3,8 ampères utilisé en cours de fonctionnement…
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Efficacité à pleine charge
Le rendement d'un moteur s'exprime en pourcentage. Il est le rapport entre la puissance électrique absorbée par le moteur et la puissance mécanique disponible au bout de l'arbre.
Le moteur idéal transformerait toute son énergie électrique en énergie mécanique et son rendement serait donc de 100%, mais ce moteur n'existe pas encore.
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Efficacité à pleine charge
Si un moteur possède un rendement de 80%, cela signifie que 20% de la puissance électrique absorbée s'est perdue dans le moteur.
La principale source de perte est le bobinage. Quand un courant circule dans un fil ayant une certaine résistance, l'énergie électrique se transforme en chaleur.
Ce phénomène est appelé les pertes joules.
Viennent ensuite les pertes dans le fer, c'est-à-dire l'énergie utilisée pour magnétiser les tôles laminées sur lesquelles le bobinage est enroulé.
Les faibles courants circulant entre les tôles sont appelés les pertes de fer.
Les pertes au rotor sont aussi causées par le frottement des roulements et le ventilateur.
Même si elles sont beaucoup moins importantes que les autres pertes, elles sont toujours présentes.
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Le bâtie
Fr-Frame = Numéro selon NEMA en référence avec les dimensions mécaniques du bâti du moteur.
Cette information assure l'interchangeabilité mécanique des moteurs pour les dimensions de montage et d'arbre.
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Les dimensions…
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Bâtie D E 2F H N O P U V AA AB AH AJ AK BA BB BD XO Filet Clavette
42 2-5/8 1-3/4 1-11/16 9/32
SLOT 1-1/2 5 4-11/16 3/8 1-1/8 3/8 4-1/32 1-5/16 3-3/4 3 2-1/16 1/8 4-5/8 1-9/16 1/4-20 Plat
48 3 2-1/8 2-3/4 11/32
SLOT 1-7/8 5-7/8 5-11/16 1/2 1-1/2 1/2 4-3/8 1-11/16 3-3/4 3 2-1/2 1/8 5-5/8 2-1/4 1/4-20 Plat
56
56H 3-1/2
2-
7/16
3
5
11/32
SLOT
2-7/16
2-1/8 6-7/8 6-5/8 5/8 1-7/8 1/2 5 2-1/16 5-7/8 4-1/2 2-3/4 1/8 6-1/2 2-1/4 3/8-16 3/16
143T
145T 3-1/2 2-3/4
4
5 11/32 2-1/2 6-7/8 6-5/8 7/8 2-1/4 3/4 5-1/4 2-1/8 5-7/8 4-1/2 2-1/4 1/8 6-1/2 2-1/4 3/8-16 3/16
182
184
182T
184T
4-1/2
3-3/4
4-1/2
5-1/2
4-1/2
5-1/2
13/32
2-11/16
2-11/16
3-9/16
3-9/16
8-11/16
7-7/8
7/8
7/8
1-1/8
1-1/8
2-1/4
2-1/4 2-
3/4
2-3/4
3/4
5-7/8
2-1/8
2-1/8
2-5/8
2-5/8
5-7/8
5-7/8
7-1/4
7-1/4
4-1/2
4-1/2 8-
1/2
8-1/2
2-3/4
1/8
1/8
1/4
1/4
6-1/2
6-1/2
9
9
2-3/8
3/8-16
3/8-16
1/2-13
1/2-13
3/16
3/16
1/4
1/4
213
215
213T
215T
5-1/4
4-1/4
5-1/2
7
5-1/2
7
13/32
3-1/2
3-1/2
3-7/8
3-7/8
10-1/4
9-9/16
1-1/8
1-1/8
1-3/8
1-3/8
3
3 3-
3/8
3-3/8
3/4
7-3/8
2-3/4
2-3/4
3-1/8
3-1/8
7-1/4
8-1/2
3-1/2
1/4
9
2-3/4
1/2-13
1/4
1/4
5/16
5/16
Voici un extrait du tableau dimensionnel de la
norme NEMA.
Le facteur de service
Service factor : Facteur de service indiquant la capacité de dépassement de manière soutenue de sa puissance nominale mécanique.
Avec un facteur de 1,15, cela veux dire que l’on peut dépasser de 15% de la puissance nominale sans que le moteur en souffre, mais il se peut que le RPM et le courant maximal en soit affectés.
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Les roulements
Certains fabricants sont gentils avec les mécaniciens qui doivent faire l’entretien des moteurs électriques. Ils nous donnent les numéros de roulements qui sont à l’intérieur.
Ainsi nous pouvons valider d’avoir les roulements en main avant d’ouvrir le moteur.
D.E = Drive End = côté de l’arbre de sortie
O.D.E = Opposite Drive End = côté opposé à l’arbre de sorti. C’est le côté du ventilateur sur un TEFC.
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La caractéristique couple-vitesse
Un des paramètres importants de sélection d'un moteur électrique est la caractéristique couple-vitesse.
NEMA désigne par les lettres A, B, C, D et E les différents types de moteurs de 200 hp et moins.
Cette désignation est utilisée pour les moteurs triphasés à cage d’écureuil seulement.
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Caractéristique couple-vitesse
Noter que le pourcentage de la vitesse est en fonction de la vitesse maximum théorique.
Si l’on regarde bien, le % de vitesse au couple nominal , est légèrement inférieur à 100%
1= couple de démarrage :
Le couple instantané fourni par le moteur pour entrainer une charge à partir d’une vitesse nulle
2= couple d’accrochage:
Le couple le plus faible fourni par le moteur lors de son accélération
3= couple de décrochage :
Le plus fort couple que peut fournir le moteur. Au-delà de ce couple, le moteur cale.
4= couple nominal :
Le couple demandé au moteur pour entrainer la charge
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Caractéristique couple-vitesse
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Ligne du 100% du couple nominal
caractéristique couple-vitesse
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Type Couple de démarrage et de
décrochage
Courant Glissement efficacité application
A démarrage normal,
décrochage élevé
3 a 5 % moyenne Ce type est moins utilisé à cause
de son fort courant de
démarrage.
B démarrage normal,
décrochage normal
Moins
que A
3 à 5% Moyenne à
élevée
Ce type de moteur est le plus
courant car il convient à presque
toutes les applications.
C démarrage élevé
décrochage normal
1 a 5% moyenne Pour les applications qui
nécessitent un couple de
démarrage plus élevé.
D démarrage très élevé faible 5 a 8%
Peux
atteindre
25%
moyenne Pour les applications du type de
levage, presse avec gros volant
d'inertie.
E démarrage normal,
décrochage normal
Plus faible que B
Plus élevé
que B
0,5 a 3% élevée Pour des applications nécessitant
un couple de démarrage
relativement faible comme des
pompes centrifuges ou des
ventilateurs
Caractéristique couple-vitesse
Notre moteur correspond au couple-vitesse de la désignation B.
Selon la norme, le couple de démarrage correspond à 150% du couple nominal.
Donc comme son couple nominal est de 3.05 livres-pied, son couple de démarrage est de :
3,05 𝑥 150
100= 4.57 livres-pied
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Finalement
Je pense que nous avons fait le tour des informations utiles que nous retrouvons sur une plaque signalétique d’un moteur triphasé à cage d’écureuil.
Je suis certain que vous comprenez l’importance de ces informations lorsque vous commanderez un moteur de remplacement dans la pratique de votre métier.
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sources Les moteurs électriques sont bien connus et bien
documentés. Cette présentation est un résumé des informations que j’ai trouvées , le tout agrémenté de commentaire résultant de mon expérience professionnelle.
Guide technique 2007 de la corporation des maitres électriciens du Québec pages 2.1 à 2.13 .
Richard Roy : www.depannezvous.com
Diverses images avec google image dont celle de la plaque : www.arescobuyersclub.com/
Allen Bradley : ab.rockwellautomation.com/
Lesson : www.leeson.ca/
Baldor : www.baldor.com/
US Motor : www.usmotors.com/
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