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SISTEMA ELéCTRICO DEL TRACTOR

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SISTEMA ELéCTRICO DEL TRACTOR Powered By Docstoc
					                                 SISTEMA ELÉCTRICO

El motor usado generalmente para propulsar los tractores, es el de combustión interna
(C.I) y funciona con base en gasolina (Ciclo Otto) ó ACPM (Ciclo Diesel).

Para que se verifique la combustión de los gases comprimidos en el cilindro, es
necesario provocar ésta por un medio adecuado.

La relación de compresión en los motores Diesel es más elevada que en los de gasolina
puesto que el carburante, pulverizado, entra en los cilindros al final de la carrera de
compresión y se enciende por autocombustión a causa de la elevadísima temperatura
que existe en la cámara de combustión.

En cambio, en los motores a gasolina el pistón comprime la mezcla de aire-gasolina y al
término de esa fase, el encendido de la misma se produce por la chispa que salta entre
los electrodos de la bujía.

Una pequeña porción de la de la mezcla que está en contacto directo con la chispa,
se calienta hasta la temperatura de ignición, dando origen a una llama que se propaga
por la cámara de combustión hasta que el combustible se ha quemado completamente.


CIRCUITOS ELÉCTRICOS

Se pretende aquí completamentar los conocimientos que se tienen sobre electricidad,
describiendo los diferentes circuitos eléctricos con los cuales vienen equipados los
diferentes tipos de tractores.

Circuitos ( Motores a Gasolina )
 Carga
 Arranque
 Encendido
 Alumbrado


CIRCUITO DE CARGA

    Cumple con las siguientes funciones:

    Recargar la batería
    Entregar corriente durante el trabajo. Existen 2 tipos de circuitos de carga :
    Por Dinamo
    Por Alternador.
En ambos circuitos se genera corriente alterna, diferenciándose en la forma de
convertirla en corriente continua.

El circuito de carga consta de:

   Batería
   Dinamo ó Alternador
   Regulador ó Relay
   Amperímetro

Además, trabaja en la siguiente forma :

   En el momento del arranque, es únicamente la batería la que entrega corriente.
   En trabajo normal, es el dinamo ó el alternador quien entrega la corriente.
   En momentos de máximo consumo de corriente, la batería suplementa la corriente
    entregada por el dinamo o el alternador.


BATERIA

Es, en esencia, un recipiente donde se alojan los electrodos positivos (PbO 2) y
negativos(Pb) sumergidos en un electrolito (H2 SO4).

¨Si dos conductores eléctricos diferentes se sitúan en un recipiente con un electrolito, se
produce una diferencia de potencial entre los conductores, con su respectivo flujo de
electrones, originando la corriente eléctrica ¨.




                                      R
       Corriente                                     Corriente
       Generada                                      Generada
                              (-)              (+)
                                                     Electrodo (PbO2)
        Electrodo (PbO2)

                                     H2SO4




La reacción química producida por la disociación en el electrolito, tiende a estabilizarse,
por el movimiento de electrones, produciendo un cambio en los electrodos, hasta un
punto en el cual se lleva a cabo una saturación conllevando a una pérdida del potencial,
ó sea, cesa el movimiento de electrones.
                                                        PbO2 + Pb + 2H2SO4
                                                        2PbSO4 + H2O

                                        R



                                                      PbSO4
        PbSO4
                                     H2O



En esta situación es necesario, por un medio externo (corriente eléctrica) producir una
reacción en sentido contrario a la original para reestablecer de nuevo los electrodos.




                                    G
                                                   Sentido de la Corriente originada
                                                   por un generador



                                              PbSO4
            PbSO4
                             (1)            (2)


La batería está formada por grupos de celdas, donde cada una proporciona un voltaje de
2V aproximadamente. Las hay de 6V, 12V y 24V.

Pero la capacidad de ellas están definidas también por el amperaje: las hay de 45-60
hasta 150 amperios, cuyo valor será seleccionado de acuerdo al uso que se le vaya a
dar.


DINAMO

Produce energía por ¨Inducción Electromagnética¨

¨Si un conductor se mueve dentro de un campo magnético, de forma tal que cruce las
líneas del campo, se induce en él una fuerza electromotriz o caida de voltaje, el cual a su
vez, genera una corriente eléctrica¨.
El dinamo consta de :

    Inducido : Formado por multitud de espiras para obtener un voltaje mayor. Es la
     parte giratoria en la que nace la corriente eléctrica.

    Colector : Es un anillo formado por barras de cobre llamadas ¨delgas ¨. Va montado
     sobre el extremo del inducido y cada ¨delga¨ esta aislada de las dos adyacente. Los
     extremos de cada espira se conectan a dos delgas adyacentes.

  Escobillas : Se fabrican de diversos materiales. Se apoyan frotando el colector, del
   que recogen la corriente.
Los portaescobillas constan de un brazo y un muelle que aplica la escobilla sobre el
colector con una determinada fuerza de flexión.

    Zapatas de los polos : Son imanes permanentes que se fijan a la pared interior de la
     caja de la dinamo.

Las dos zapatas que dan una enfrente a otra, formando un débil campo magnético.

    Arrollamiento de campo : Consta de varias espiras sobre cada uno de los polos y al
     ser recorridas por parte de las mismas corrientes que producen la dinamo, se
     convierten en electroimanes y añaden su flujo a las zapatas.

    Caja : Todas las piezas de la dinamo van dentro de una caja que suele ser cilíndrica.
     La polea de la dinamo lleva unas aletas para forzar el aire a través del interior de la
     dinamo.


REGULADOR Ó RELAY PARA DINAMO

Realiza las siguientes funciones :

    Corta el paso de la corriente

    Regula el voltaje

    Regula la corriente

A grandes velocidades del motor el dinamo produce demasiada corriente y voltaje lo cual
puede averiar la batería; por esto el paso de la corriente lo corta el ¨disyuntor ¨ el cual
funciona por inducción electromagnética lo mismo que los reguladores común y corriente
de equipos electrodomésticos.


    ALTERNADOR
Cumple la misma función de la dinamo al convertir energía mecánica en energía
eléctrica. Se diferencia de la dinamo en :

   Los alternadores son más compactos

   También son capaces de entregar mayores intensidades de corriente a menos
    revoluciones del motor.

   La dinamo son conductores de corriente que cortan las líneas de fuerza de un campo
    magnético estacionario, induciéndose en ellos corriente eléctrica. El alternador es
    un campo magnético que gira dentro de unos conductores estacionarios,
    induciéndose en ellos corriente eléctrica.

El alternador consta de las siguientes partes principales :

   Rotor: Cumple la misma función que el campo magnético estacionario de la
    dinamo, con la diferencia de que el rotor gira.

   Estator: Cumple la misma función que el inducido de la dinamo, del que se
    diferencia porque no gira.

   Diodos:     Son los encargados de transformar la corriente alterna en corriente
    continua.



REGULADOR Ó RELAY PARA ALTERNADOR

Se basa en el mismo principio que el relay de la dinamo.

La única diferencia es que el alternador no necesita regulador de corriente ya que él
mismo la limita por el campo magnético opuesto que produce durante su funcionamiento.


Amperímetro:      Consta de un imán estacionario en forma de herradura y una bobina
móvil.

                         Mecanismo Bendix de Acoplamiento

El mecanismo Bendix aprovecha la inercia de los contrapesos del piñón y la aceleración
del inducido para hacer que el piñón engrane con la corona de la volante. En posición
de reposo, el piñón no esta engranado con la corona. Al accionar el interruptor de
arranque, el inducido se acelera rápidamente. Por la inercia de los contrapesos, el piñón
se desplaza hacia delante sobre el mango roscado en espiral hasta que engrane con la
corona en el momento en que el piñón ha engranado totalmente.
                          Regulador o Relay


                                                 Dinamo o
                                                Alternador
                                                                         Masa



                            Amperímetro



Interruptor
       Interruptor

                                                             Masa
                                        Batería



                                   Diagrama del Circuito de Carga



CIRCUITO DE ARRANQUE

Transforma la energía eléctrica, acumulada en la batería, en energía mecánica con la
que se hace girar el cigüeñal del motor de combustión interna.

Consta de las siguientes partes:

   Batería
   Llave de contacto
   Motor de arranque


Motor de Arranque

Es un motor eléctrico especial, por lo siguiente:

   Esta diseñada para funcionar con grandes sobre cargas durante períodos de tiempos
    muy cortos.
   Es capaz de desarrollar una gran potencia en comparación con su tamaño reducido.
    Al arrancar el motor de combustión interna, su volante gira más rápido que el motor
    de arranque, por lo que el piñón es obligado a girar en sentido contrario relativo,
    hasta que se desengrana totalmente y es retenido suavemente por un resorte
    amortiguador.


Circuito de Encendido

Sólo para los motores a gasolina.

Cumple la función de producir una chispa en la bujía que inflama la mezcla aire-gasolina.
Para ello es preciso que el sistema de encendido haga 2 cosas :

   Transformar el bajo voltaje de la batería en impulsos de alto voltaje.
   Sincronizar estos impulsos de alta tensión con las revoluciones del motor.

El circuito consta de los siguientes elementos:

   Bobina de encendido
   Condensador
   Distribuidor
   Bujías

Este circuito se compone a su vez de dos (2) circuitos independientes:


Circuito Primario

Se alimenta con el bajo voltaje de la batería, consta de:


   Arrollamiento primario de la bobina
   Puntos de contacto del distribuidor
   Condensador


Circuito Secundario

Se alimenta con los impulsos de alto voltaje producidos por la bobina, consta de:

   Arrollamiento secundario de la bobina.
   Pipa del distribuidor.
   Tapa del distribuidor.
   Bujías.
Bobina

                                                Tapa (Terminal de Alto Voltaje)

                                                       Terminal BajoVoltaje




                                                      Arrollamiento Primario
         Arrollamiento Secundario




                                  Núcleo de Hierro



Lleva en su centro un núcleo de hierro dulce y sobre él va enrollado el arrollamiento
secundario que es un alambrado delgado. Sobre éste va otro alambrado grueso que se
llama arrollamiento primario y tiene menos espiras que el secundario.

Los arrolllamientos con el núcleo van envueltos por varias capas de material magnético y
encerrados en una caja metálica aislante y se cierra herméticamente con la tapa de la
bobina. La tapa lleva los terminales para el arrollamiento primario y un terminal de alta
tensión.



Distribuidor                                    Yunqu
                      Circuito
                                                e
                      Primaro                     Martillo
                                                 Ruptor
                                                 Leva
                       Platinos
                                                Condensador




                   Bujía                                       Bujía
               Circuito
                                                             Lámina Metálica
               Secundario
                                                             Pipa o Conejo



                    Bujía                                     Bujía
Realiza tres funciones :

   Abre y cierra el circuito primario
   Sincroniza los impulsos de alta tensión de la bobina, con el giro del motor.
   Distribuye la chispa a las bujías.


Consta de:

Eje de accionamiento. Gira a la mitad de las revoluciones del cigüeñal y es accionado
por el árbol de levas.

Levas. Van sobre el eje de accionamiento. Hay tantas levas como cilindros.

Placas del ruptor.       Sobre ellas se monta el ruptor (platinos) y el condensador.
Recibe la corriente del arrolllamiento primario de la bobina (bajo voltaje).

Ruptor (Platinos). Son fabricadas de tungsteno, material muy resistente al calor.
Consta de dos puntos de contacto: uno fijo y otro sobre un brazo cargado con un resorte.

Pipa o Conejo. Va colocada sobre el extremo superior del eje de accionamiento. Lleva
una lámina metálica que sobresale por la punta de ella y al girar entra en contacto con
las terminales de alta tensión que van a las bujías.

Condensador. Cada vez que se separan los platinos, tiende a saltar entre ellos una
chispa (pequeña, puesto que la corriente es de bajo voltaje). Como tantos miles de
chispas por minuto estropearían el material de los platinos rápidamente, se intercala el
condensador. Este se encuentra constituido por hojas finas de estaño alternadas con
hojas de papel o mica. Es una unidad sellada que no puede repararse; cuanto mayor
es la capacidad del condensador, más cantidad de corriente almacenada.


Bujías. Es la encargada de inflamar la mezcla en el cilindro del motor.

Una bujía no es más que un conductor interrumpido en un pequeño espacio para que en
éste salte la chispa. Consta de dos conductores o electrodos. Uno de ellos, el central, se
conecta por medio de un cable a uno de los terminales de la tapa del distribuidor,
mientras que el otro, el lateral, se esta conectando directamente a masa.
                                             Terminal




                     Electrodo                               Porcelana
                     Central                                 (Aislante)



                 Tuerca
                 Hexagona
                 l                                           Cuerpo
                                                             Metálico



                     Separación               Electrodo
                     de Electrodos            Lateral

Ambos electrodos están dispuestos el uno frente al otro con una pequeña separación. El
impulso de alto voltaje inducido en la bobina salta del electrodo central de la bujía al
electrodo lateral y completa así el circuito, retornado por masa. O sea que el circuito se
cierra por una chispa.


Las bujías pueden ser ¨Frías¨ o ¨Calientes¨, según se calienten menos o más al
funcionar el motor. Bujía ¨Fría¨ es aquella que tiene el cono inferior corto y por lo tanto
el calor generado al explotar la chispa se transfiere rápidamente hacia el sistema de
refrigeración del motor.

Caso contrario será el de una bujía ¨Caliente¨ cuyo cono es más largo y por lo tanto se
demora más tiempo la transferencia de calor entre los electrodos y el sistema de
refrigeración.

La ¨Longitud¨ roscada del cuerpo de la bujía tiene mucha importancia ya que una rosca
larga puede asomar dentro de la cámara de combustión, con lo que además de que
puede calentarse más, puede averiar el pistón.

Una rosca demasiado corta no se calienta lo suficiente y el encendido falla por la
carbonilla que se acumula en los electrodos.


Funcionamiento de Circuito de Encendido


Antes de arrancar el motor, los platinos están cerrados. Al cerrar la llave de contacto se
cierra el circuito y la corriente empieza a pasar de la batería al arrollamiento primario de
la bobina creando un campo magnético alrededor de él. Luego pasa la corriente al
distribuidor y como encuentra los platinos cerrados retorna por masa a la batería. Al
girar el motor, hace girar también el eje del distribuidor que lleva los levas del ruptor.

Cuando una leva abre los platinos, se interrumpe la corriente del circuito primario y, en
ese instante ¨nace¨ en el arrolllamiento secundario de la bobina, una corriente de alta
tensión. Como quiera que el secundario tiene mucho más espirales que el primario, el
voltaje inducido en él es mucho mayor que el voltaje de la corriente que atraviesa el
primario, alrededor de 4.000 a 25.000 voltios.

Este alto voltaje se toma del terminal central de la bobina y se lleva al centro de la tapa
del distribuidor. La pipa, que gira dentro del distribuidor, pasa sucesivamente por delante
del terminal de cada una de las bujías, haciendo llegar, de esta forma, la alta tensión a la
bujía que le corresponde inflamar la mezcla.


                             Esquema general del circuito de encendido

                                                                    Bují
              Distribuidor                    Circuito              a
                                              Secundario
                                                                            Masa

                                                                           Bobina
           Ruptor


                                                  Suitche             Circuito
         Masa                                                         Primario


                                        Batería
                 Masa


Circuito de Alumbrado

Es el circuito más sencillo. Recibe corriente tanto de la batería como del dinamo o
alternador.
Se caracteriza por el alto consumo de energía, llevando varios subcircuitos en paralelo,
de acuerdo al uso que se le ésta dando al tractor.
Los tractores suelen llevar el siguiente alumbrado:

   Luz larga o de carretera
   Luz de cruce.
   Luces de población.
   Luz trasera
   Luz de freno
   Luces interiores


La corriente necesaria se toma desde el amperímetro, cerrando el circuito a masa por
los sockets de las bombillas.


Circuitos ( Motores Diesel)

Dada que este tipo de tractor el combustible explota sin necesidad de ¨Chispa¨ , el
sistema eléctrico va orientado a proveer el movimiento inicial necesario para originar la
presión adecuada en los pistones.
El sistema más común en los tractores modernos consta de los siguientes circuitos:

   Circuitos de carga
   Circuito de arranque
   Circuito de alumbrado

Las características de los circuitos señalados, son iguales que los motores a gasolina.
Por necesitar mayor torque para el arranque, las baterías suelen ser de 12 Voltios y alta
intensidad de corriente (120-180 amperios-hora).
                                                      ANEXO


                                       NOCIONES DE ELECTRICIDAD


1. MASA ELÉCTRICA (COULUMB) (E)

La unidad de masa eléctrica que (en el vacío) actúa sobre otra igual, ubicada a 1cm de
distancia y la repele con una fuerza de 1 dina, se llama STATCOULOMB (STC)


                      1 stc                                 1 stc
                          +                                   +

                                           1 cm


                1stc * 1stc
      1dina                           (Ley de Gravitación)
                  1cm2


              1stc2
      1dina 
              1cm2


                            cm 1stc 2
      Pero:     1dina  gr * 2 
                            s    cm2


                        gr * cm3         gr1/ 2 * cm3 / 2
              1stc2             ;1stc 
                           s2                   s




Como el STATCOULOMB es una unidad muy pequeña, se prefiere usar el COULOMB.
              1 COULOMB = 3 * 109 STATCOULOMB




2. INTENSIDAD DE CORRIENTE ( AMPERIO ) ( I )
Es comparable al caudal de una corriente de agua. Es decir, la cantidad ó masa de agua
que pasa por una sección de su cauce en la unidad de tiempo.

                                                                     Q=m/t

De la misma manera , la intensidad de corriente eléctrica se mide por la masa eléctrica
que pasa, por unidad de tiempo, a través de la sección de un conductor.


                               I=E/T

                            1 Amperio = 1 Coulomb
                                               1 Segundo


                                               Conductor


                                                     1 coulomb      =1 Amperio
                                                      Segundo



3. VOLTAJE, DIFERENCIA DE POTENCIAL, FUERZA ELECTROMOTRIZ (VOLTIO) (V)



                                 El agua contenida en este recipiente puede pasar a
                                 otro por un tubo con la condición de que esté vacío o
                                 tenga un nivel inferior.




                                                             Esta diferencia de nivel se
                                                             traduce en presión y es la
                                                 h           que la impulsa.




De la misma manera, la corriente eléctrica circula por un conductor gracias a la
diferencia de nivel (déficit y superávit de electrones) entre los extremos de un conductor.
Esa diferencia de nivel es la que se traduce en la fuerza que hace circular las masa
eléctricas.

Pero entonces, para trasladar esas masas eléctricas se debe realizar un trabajo y éste
lo realiza el Campo Eléctrico (cuya unidad es el Joule) .

De esta manera ¨Un Voltio¨ es igual a la diferencia de potencial entre dos puntos de un
campo eléctrico, tales, que el campo realiza el trabajo de 1 JOULE al transportar la masa
eléctrica de 1 COULOMB desde el punto de mayor al de menor potencial.

                    Voltaje =Trabajo realizado
                                  Masa eléctrica


                    1 Voltio = 1 Joule 1 Voltio             1       1 Coulomb
                                         < Potencial
                                      1 Coulomb                     > Potencial

                                                  Desplazamiento

                         1 Coulomb 2
                         < Potencial

Vale la pena resaltar que el potencial de la tierra es cero, para la mayoría de las
aplicaciones prácticas.


4. RESISTENCIA ( OHMIO ) ( R )

Cuando el agua circula por una tubería, se presenta un ¨ obstáculo ¨ a su movimiento
que depende de la rugosidad de la superficie del material (fricción)


                                                                  Rugosidad


De la misma manera, el conductor ofrece una resistencia al paso de la corriente
eléctrica, que depende básicamente de la naturaleza del material, de su longitud y su
sección transversal.


La unidad de resistencia es el ohmio, que puede definirse así :

¨ Es la resistencia de un conductor tal que al aplicarle en sus extremos una diferencia de
potencial de 1 Voltio, se produce una corriente de 1 Amperio ¨
            0 Voltio                                                1 Voltio

                                     Corriente, 1 Amperio = Coulomb / seg
                                             Resistencia : 1 ohmio

La ley de Ohm establece que     : I=V
                                                                R



                                1 Ohmio = 1Voltio
                                                 1Amperio




5. POTENCIA ELÉCTRICA ( WATIO) ( W )

Ya hemos visto que :

                           Voltaje = Trabajo realizado
                                          Masa eléctrica

O sea : V = T      ;        T = V.E (Joules)
          E

Si sabemos que : Potencia = Trabajo     =       T           ;
                             Tiempo                 t

Podemos decir entonces : W = T = V.E                    W = Watios
                               t            t                 T = Joule
                                                        t = Seg


O sea : ¨ Existe la potencia de 1 watio cuando la masa eléctrica de 1 Coulomb se mueve
en 1 segundo, entre dos puntos cuya diferencia de potencial es 1 Voltio ¨

Además, ya sabemos que :

                              Voltio * Coulomb = Joule
                               1 Watio = 1 Joule
                                                  1 segundo



Otras Unidades de Potencia Eléctrica
a. Kilowatio ( K W )

                       1 Kw = 1000W = 1000 Joule
                                                           Seg.


b. Megawatio ( MW ó MVA )

                            1 MVA= 106W = 103 KW

c. La Potencia empleada en cualquier aparato que tenga una resistencia R por la cual
   circula una corriente I :

               W = T = V.E            ; Pero Además V = RI ( Ley de Ohm ) I = E
                     t                                                                    t
t


Por lo tanto   W = R*I*I             W = Watios
                     W = RI2                 R = Ohmios
                                                 I = Amperios.


d. Otra fórmula de mucha utilidad práctica se puede obtener de la anterior.

                                              W = RI2 = R.I.I
                                              V = R.I
                                              W = V.I   W = Watios
                                                              V = Voltios
                                                               I = Amperios




6. ENERGÍA O TRABAJO CONSUMIDO ( T ) (WATIO – HORA ; KILOWATIO-HORA )


¨La energía o trabajo consumido es igual a la potencia W, multiplicada por el tiempo de
aplicación de la misma, t ¨.

         Sabemos que: W = T
                                          t

                               T = W.T                     T = Trabajo ( WH-KWH )
                                                                W = Potencia ( W-KW )
                                                                T = Tiempo ( Horas )
Esta es la unidad para medir el consumo de energía en las empresas electrificadoras por
eso los contadores vienen calibrados para dar lecturas en Kw- Hora.



7. CORRIENTE CONTINUA ( C.C )

¨Siempre que circula una corriente eléctrica en cantidad constante por unidad de tiempo,
invariablemente en la misma dirección, se dice que se trata de una corriente continua ¨ .
Ejemplo : La corriente generadora por las pilas, baterías y dinamos.

Gráficamente :




    Intensidad
      ( Amp )


                                         Tiempo ( seg )




8. CORRIENTE ALTERNA ( C.A )

¨ Es aquella cuya intensidad y dirección varían alternativamente con un curso oscilatorio
y de acuerdo a una ley sinusoidal.


Gráficamente :




           Intensidad
             ( Amp )
                                                               Tiempo ( seg
                                                                    )
9. CICLO

Es el número de oscilaciones que una corriente eléctrica alterna produce en un segundo.

La corriente alterna generalmente tiene una Frecuencia de 60 ciclos / segundos. En
Europa es normal 50 ciclos / seg.

Así, sí un motor nominalmente diseñado para trabajar a 60 ciclos, es operado con 50, su
velocidad se reduce a una sexta (1/6) parte.

La frecuencia se puede medir en HERTZ. Así pues:                 60 ciclos /seg. = 60
oscilaciones/seg = 1 HERTZ.


10. ALTERNANCIA

Equivale a medio ciclo. Por lo tanto en nuestro caso, se tendrán:
120 alternancias/seg. = 120 cambios de dirección/seg.



11. PERIODO

Es el tiempo requerido para una oscilación completa o ciclo. En este caso es 1/60 de
segundo, o sea el inverso de la frecuencia.
Nota : Los generadores de corriente alterna, se llaman ALTERNADORES.


12. FASE

Se dice que dos corrientes eléctricas alternas están en ¨ en fase ¨, cuando ellas alcanzan
sus mínimos, intermedios y máximos valores al mismo tiempo.


13. MONOFÁSICO

Se refiere a corriente alterna. Es la que se transmite por 2 conductores; uno de ellos
energizados y otro es neutro o retorno, que generalmente va a tierra.


14. TRIFÁSICO

Se refiere a 3 corrientes eléctricas desfasadas entre sí 120°. Los 3 conductores están
energizados.
Para obtener corriente monofásica, se utiliza un conductor neutro. Entre éste y
cualquiera de los otros tres conductores energizados que constituyen el sistema trifásico,
existirá siempre una corriente eléctrica monofásica.

				
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