Logiciel de test moderne : imc OMEGA

La plateforme logicielle OMEGA imc est le logiciel d'intégration pour tous les bancs d'essai imc. Elle a été développée en interne par imc et fait l'objet d'un développement permanent.

 

imc OMEGA est composé de deux parties :

1. Logiciel de base
2. Tests modulaires

Grâce à un logiciel de base standardisé avec une palette fixe de fonctions, l'interface utilisateur de tous les bancs d'essai imc est la même. Cela minimise la formation nécessaire et permet à tous les clients de bénéficier du développement de notre logiciel de base.

Les fonctionnalités en un coup d'œil :

  • Interface confortable et conviviale pour la configuration et la réalisation des tests
  • Le logiciel est disponible en allemand et en anglais - autres langues sur demande.
  • Les procédures d'essai peuvent être facilement adaptées à différents moteurs et à différents scénarios de procédure.
  • Vous pouvez créer de nouveaux types de tests sans connaissances en programmation.
  • Les clients peuvent développer leur propre code source pour les séquences de test, les boucles de contrôle  et l'automatisation en fonction de leurs besoins.
  • Les boucles de contrôle de rétroaction peuvent fonctionner sur un système de mesure imc avec des capacités en temps réel dans des cycles d'horloge de < ; 1 ms
  • Évaluation automatique des données de mesure après la fin de l'essai
  • Les résultats peuvent être documentés sous forme de rapport PDF
  • Les données de mesure peuvent être exportées dans des formats tiers tels que MS Excel, Matlab, etc.
  • Interfaces d'analyse avec le logiciel d'analyse de données imc FAMOS pour une évaluation approfondie
  • Administration des utilisateurs avec un système de droits d'utilisation à plusieurs niveaux

Logiciel de base

Le logiciel de base offre des fonctions générales pour l'administration des tests et les paramètres des tests. Il surveille les valeurs seuils critiques pour protéger les objets testés et contrôle le stockage des données pour les mesures enregistrées et les résultats des tests calculés. Il contient également une administration des utilisateurs contrôlée par mot de passe, qui permet de contrôler l'accès aux différents champs et de gérer leurs droits.

 

Contrôle manuel

Le banc d'essai permet un contrôle manuel sous surveillance. Par l'intermédiaire des instruments d'entrée de l'interface utilisateur, l'opérateur peut régler les quantités de processus du banc d'essai et effectuer des essais manuels comme, par exemple, la mise en marche individuelle de la tension d'alimentation, la mise en marche de l'objet d'essai ou de la machine de charge, et la spécification de la vitesse de rotation ou du couple maximal. Selon les entrées, l'acquisition des données de mesure et la communication avec le banc d'essai, l'objet d'essai périphérique ou le contrôleur de l'objet d'essai continuent de fonctionner en arrière-plan. Les valeurs seuils du banc d'essai sont surveillées et, en cas de dépassement, un message d'erreur est émis, l'essai est interrompu et le banc d'essai placé dans un état sûr.

 

Plannification des essais

La planification des tests permet la répétition cyclique des tests et la mise en cascade des tests prédéfinis. L'objet à tester peut ainsi être soumis à toute une série de tests qui ne doivent pas être explicitement lancés les uns après les autres par un opérateur. De telles séquences peuvent donc se dérouler, par exemple, pendant la nuit, le week-end ou sur une période plus longue (tests d'endurance).

 

Types de tests

Le logiciel de test imc OMEGA offre une variété de différents types de tests modulables. Ceux-ci peuvent être sélectionnés de manière séquentielle en fonction des tâches de test et des types de moteurs. Les descriptions suivantes sont donc abstraitement indépendantes des types de moteurs.

Pour une meilleure vue d'ensemble, les types de tests peuvent être répartis dans les catégories suivantes :

  1. Types de tests sans charge
    Il s'agit de types de tests qui ne nécessitent pas de sollicitations externes de la part d'une machine de charge.
     
  2. Types de tests passifs
    Il s'agit de types de test dans lesquels l'objet testé n'est pas alimenté en énergie.
     
  3. Types de tests actifs
    Il s'agit de types de tests dans lesquels l'objet testé est mis sous tension.
     
  4. Types de tests personnalisés
    Outre les types de tests décrits ci-dessus, il existe un grand nombre de types de tests qui sont définis en fonction du client et qui reflètent les caractéristiques particulières du domaine d'application de l'objet testé.

Types d'essais sans charge

Les types d'essai qui peuvent être réalisés sans machine de charge, en faisant fonctionner l'objet sous test en mode inactif sans charge externe autre que sa propre inertie inhérente, sont appelés types d'essai sans charge. Il s'agit notamment de :

 

Identification des paramètres EC

La méthode d'identification des paramètres est une procédure clé en main, basée sur un modèle, pour déterminer les paramètres caractéristiques d'un moteur électrique à aimants permanents commutés électroniquement.

 

Description de la procédure d'essai

L'objet en test est placé dans son support dans le logement du mécanisme d'essai physique et connecté électriquement. Une fois les mécanismes de sécurité verrouillés, le moteur est mis sous tension ou freiné, afin de produire un changement dynamique de la vitesse de rotation. Pendant le processus de mise sous tension, les valeurs limites de l'objet sous test sont surveillées afin d'éviter toute surcharge. Une fois l'essai terminé, les paramètres descriptifs primaires de l'objet en test, ainsi que les paramètres dérivés, sont calculés. Ensuite, l'objet en test est libéré afin qu'il puisse être retiré ou libéré du montage.

Résultats primaires de ce type de test

  • résistance
  • excitation électrique
  • inductance
  • friction dynamique
  • frottement statique
  • inertie

Exemples de résultats dérivés de ce type d'essai

  • vitesse à vide
  • courant à vide
  • courant de démarrage
  • couple bloqué
  • constante de temps électrique
  • constante de temps mécanique
  • RPM-constant
  • couple constant

Fluxtable EC dynamic

La mesure du tableau de flux dynamique détermine le flux magnétique dans les directions d et q en fonction du courant total imposé. Pour ce faire, l'objet d'essai est chargé dynamiquement et les points de charge résultants sont mesurés. En outre, les pertes ohmiques ainsi que les pertes par frottement et par le fer de l'objet testé sont enregistrées..

 

Description de la procédure d'essai

Pour la mesure de la table de flux dynamique, l'objet sous test est connecté à un variateur. Au début de l'essai, les résistances d'enroulement de l'objet testé sont déterminées grâce à une alimentation en courant continu. L'objet testé est ensuite accéléré jusqu'à la vitesse d'essai, puis accéléré et décéléré dynamiquement par différents préréglages de courant dans les directions d et q. Pour chaque étape individuelle de courant, l'angle de courant est également modifié pas à pas.

A la fin de l'essai, le couple de friction est mesuré à nouveau dans une rampe descendante et la résistance des enroulements est déterminée grâce à une alimentation en courant continu. À l'aide de ces données mesurées, l'influence du moment d'inertie dans les rampes de vitesse est compensée, ainsi que l'échauffement des enroulements pendant l'essai.

Exemples de résultats dérivés de ce type d'essai

  • Flux magnétique dans la direction d en fonction des courants d et q.
  • Flux magnétique dans la direction q en fonction de d et du courant q
  • Couple électrique interne
  • Couple maximal pour des limites de courant et de tension données en fonction de la vitesse
  • courant d dépendant de la vitesse pour générer la courbe de couple optimale
  • courant q en fonction de la vitesse pour produire la caractéristique de couple optimale
  • courant d en fonction de la vitesse et du couple pour le courant total minimal au point de fonctionnement
  • courant q en fonction de la vitesse et du couple pour le courant total minimal au point de fonctionnement
  • courant total en fonction de la vitesse et du couple à un courant total minimal au point de fonctionnement
  • Puissance électrique absorbée en fonction de la vitesse et du couple avec un courant total minimal en fonctionnement.
  • Puissance mécanique fournie en fonction de la vitesse et du couple avec un courant total minimal au point de fonctionnement.
  • Rendement en fonction de la vitesse et du couple avec un courant total minimal au point de fonctionnement
  • Pertes ohmiques en fonction de la vitesse et du couple avec un courant total minimal au point de fonctionnement
  • Pertes par friction en fonction de la vitesse et du couple
  • Pertes totales en fonction de la vitesse et du couple avec un courant total minimal au point de fonctionnement

Identification des paramètres DC

La méthode d'identification des paramètres est une procédure clé en main, basée sur un modèle, pour déterminer les paramètres caractéristiques d'un moteur à courant continu permanent à commutation par balais.

 

Description de la procédure d'essai

L'objet à tester est placé dans son support et connecté électriquement. Une fois les mécanismes de sécurité verrouillés, le moteur est mis sous tension ou freiné, afin de produire un changement dynamique de la vitesse de rotation. Pendant le processus de mise sous tension, les valeurs limites de l'objet testé sont surveillées afin d'éviter toute surcharge. Une fois l'essai terminé, les paramètres descriptifs primaires de l'objet testé, ainsi que les paramètres dérivés, sont calculés. Ensuite, l'objet testé est libéré afin qu'il puisse être retiré ou évacué du support.

Résultats primaires de ce type de test

  • résistance finale
  • constante de générateur
  • inductivité
  • friction dynamique
  • friction statique
  • inertie

Exemples de résultats dérivés de ce type d'essai

  • vitesse à vide
  • courant à vide
  • courant de démarrage
  • couple de blocage
  • constante de temps électrique
  • Constante de temps mécanique
  • Vitesse constante
  • couple constant

Back EMF

Lorsque les moteurs à aimants permanents sont actionnés extérieurement, ils induisent une tension qui peut être mesurée aux bornes de connexion de la machine. La tension induite est proportionnelle à la vitesse de rotation et à l'excitation. Pendant ce test, l'objet testé n'est pas alimenté.

 

Le tracé de la tension induite fournit des informations sur les enroulements et sur l'étendue de l'excitation à la circonférence. La mesure de la tension induite représente une méthode simple pour diagnostiquer les caractéristiques électromagnétiques de l'objet testé.

Exemples de résultats dérivés de ce type d'essai

Ce type d'essai permet d'enregistrer les grandeurs de mesure pertinentes que sont les tensions induites du moteur et l'angle de rotation de l'axe du moteur. Après évaluation de l'essai, les tensions du moteur peuvent être affichées en fonction de l'angle de rotation et du spectre d'ordre des tensions du moteur. En outre, la distorsion harmonique est calculée pour toutes les tensions du moteur.

Ces informations permettent d'évaluer l'écart de la tension du moteur par rapport à la courbe souhaitée.

  Test de moteur électrique - back EMF

Cogging Torque

Dans les moteurs électriques, la structure interne du moteur provoque des couples de cognement. Ceux-ci se produisent lorsque le moteur tourne et peuvent être mesurés à une vitesse de rotation lente. Pendant ce test, l'objet sous test n'est pas alimenté. Le tracé mesuré du couple fournit des informations sur la structure interne de ce dernier. La mesure du couple représente une méthode simple pour diagnostiquer les caractéristiques électromagnétiques de l'objet testé.

 

Description de la procédure d'essai

L'objet sous test est relié à la machine de charge du banc d'essai par un accouplement. Une fois l'essai commencé, la machine de charge entraîne l'objet à tester pendant un temps déterminé vers une vitesse cible. La machine de charge maintient cette vitesse de rotation cible constante pendant toute la durée de l'acquisition des données. Une fois l'acquisition des données terminée, la machine de charge freine la rotation de l'objet testé jusqu'à l'arrêt.

Résultats de ce type de test

  • tracé temporel du couple mesuré
  • tracé du couple en fonction de l'angle de rotation
  • spectre d'ordre du couple mesuré

Qu'est-ce que je vois dans le rapport ?

  • Couple d'engrenage sur l'angle mécanique (CW et CCW)
  • Spectre d'ordre du couple de cogging
  • (Avec l'expérience et la connaissance de la structure du moteur, des ordres) peuvent être attribués à des composants spécifiques du moteur.
  • couple de frottement moyen sur un tour
  • Valeur crête à crête du couple de cogging.

  Essai de moteur électrique - couple de cognement

Couple d'entraînement

L'essai de couple de traînée détermine le couple de perte d'un objet entrainé passivement en fonction de la vitesse. Ici, on considère toujours le couple moyen sur une révolution mécanique. La fluctuation du couple à l'intérieur d'une révolution peut être déterminée par un essai de couple d'engrenage.

 

Le couple de traînée est généralement déterminé principalement par le frottement des roulements. Mais d'autres couples de perte, tels que les couples de courant de Foucault dans un moteur à excitation permanente ou le frottement de l'air d'une roue de ventilateur solidement attachée, sont également inclus dans le résultat de la mesure. En outre, le moment d'inertie de masse de l'objet testé (plus l'accouplement et le côté mesure de l'arbre de mesure) peut être déterminé avec l'essai de couple de traînée.

Description de la procédure d'essai

Pour mesurer le couple de traînée, l'objet d'essai électriquement sans contact est entraîné par la machine de charge avec le gradient spécifié jusqu'à une vitesse définie, puis il est à nouveau immobilisé avec le même gradient. L'essai est effectué l'un après l'autre dans le sens positif et négatif de la rotation.

Exemples de résultats dérivés de ce type d'essai

  • Évolution dans le temps du couple de traînée
  • Évolution de la vitesse dans le temps
  • Couple de traînée sur la vitesse
  • Friction statique
  • Friction de glissement
  • Inertie

Qu'est-ce que je vois dans le rapport ?

  • Couple de traînée en fonction de la vitesse
  • Table avec points de fonctionnement individuels
  • Paramètres moteur :
    • Friction statique,
    • friction proportionnelle à la vitesse,
    • inertie,

  Electric motor testing torque to drive

Test du codeur

Le test du codeur sert à évaluer la qualité du codeur du matériel. Pour ce faire, le signal angulaire émis par le dispositif testé est comparé à celui d'un codeur de référence. En outre, le signal angulaire du codeur de l'appareil sous test est affiché en fonction de la tension de la génératrice du moteur.

 

Description de la procédure d'essai

L'objet testé sollicité est entraîné par la machine de charge à une vitesse constante, voir figure. Lorsque la vitesse de consigne est atteinte, les tensions aux bornes de l'objet sous test ainsi que le signal angulaire du codeur et le signal du codeur de référence sont enregistrés pendant la durée du test.

Exemples de résultats dérivés du type d'essai

  • Deviation of the encoder angle to the reference winding above the reference angle
  • Angle signal above the reference angle
  • Regenerative terminal voltages of the test object above the reference angle

  Electric motor testing encoder test

Passive Test Types

Passive test types is a term used for those types in which the test object is mechanically connected to a driving machine and is not energized itself.

Active Test Types

Active test types is a term used for test types in which the test object is mechanically connected to a load machine and energized.

Courbe caractéristique EC contrôle dynamique de la vitesse

La mesure de la courbe caractéristique permet de déterminer le comportement moyen du moteur électrique sur un tour en fonction de la vitesse. Cela signifie que le moteur peut être caractérisé dans sa capacité à convertir l'énergie électrique en énergie mécanique. À cette fin, les courants, les tensions et le couple sont enregistrés en fonction de la vitesse, ce qui permet de déterminer la puissance consommée électriquement, la puissance de sortie mécanique et le rendement. Les courbes caractéristiques déterminées dépendent de la gestion du moteur, en particulier de la spécification des courants d et q en fonction de la vitesse. La mesure de la courbe caractéristique peut être utilisé pour déterminer la performance qui peut être atteinte avec une stratégie de régulation spécifique afin de fournir un point de départ pour une optimisation ultérieure.

 

La mesure de la courbe caractéristique dynamique permet de mesurer la totalité de la plage de vitesse d'un objet d'essai en un temps réduit. Cela permet de réduire au minimum l'échauffement du moteur. Si les mesures doivent être effectuées dans un état thermiquement stable ou si la régulation de la vitesse du contrôleur de courant de l'objet d'essai est insuffisante, un essai de courbe caractéristique statique est le meilleur choix.

Cet essai ne peut être utilisé que pour les objets testés contrôlés en courant. Si l'appareil testé ne peut pas fonctionner dans ce mode, il faut utiliser l'essai des caractéristiques contrôlées en couple.

Description de la procédure d'essai

Au début de l'essai, l'objet à tester est entraîné par la machine de charge avec la pente choisie jusqu'à la vitesse de démarrage, puis le courant est enclenché. Pendant un temps d'attente paramétrable, l'objet testé pivote de manière à ce qu'un couple stationnaire soit établi sur l'arbre. Après ce temps d'attente, la vitesse de la machine de charge est augmentée linéairement de la vitesse de démarrage stationnaire à la vitesse d'arrêt. Une fois la vitesse d'arrêt atteinte, on attend d'abord que l'appareil testé se stabilise. Ensuite, la machine de charge entraîne à nouveau l'objet testé jusqu'à la vitesse de démarrage, tout en étant sous tension. Cette approche à double rampe permet de corriger la caractéristique du couple par la proportion du moment d'inertie. Lorsque la vitesse de démarrage est à nouveau atteinte, le courant de l'objet testé est coupé. Après un temps de stabilisation supplémentaire, la machine de charge amène l'objet d'essai à l'arrêt en suivant une rampe linéaire avec la pente choisie. À la fin de l'essai, la machine de charge entraîne l'objet d'essai passif sur une rampe montante et descendante. Cela permet de déterminer l'angle de commutation pour l'évaluation de la course caractéristique.

Exemples de résultats dérivés du type d'essai

  • Courbe de couple en fonction de la vitesse
  • Courbe du courant en fonction de la vitesse
  • Courbe de tension en fonction de la vitesse
  • L'efficacité en fonction de la vitesse
  • Puissance d'entrée en fonction de la vitesse
  • Puissance de sortie en fonction de la vitesse
  • Courbe de courant en fonction de la vitesse dans l'axe d
  • Courbe de courant en fonction de la vitesse sur l'axe q
  • Courbe de tension en fonction de la vitesse sur l'axe d
  • Courbe de tension en fonction de la vitesse sur l'axe q

Qu'est-ce que je vois dans le rapport ?

  • Couple en fonction de la vitesse
  • Courant / tension efficace en fonction de la vitesse
  • courant d / q en fonction de la vitesse
  • Puissance d'entrée/sortie du moteur en fonction de la vitesse
  • L'efficacité en fonction de la vitesse
  • Tableau avec points de fonctionnement

 Electric motor testing characteristic curve EC dynamic speed controlled

Characteristic curve EC static speed controlled

The characteristic curve test determines the average behavior of the motor over one revolution as a function of the speed. The focus is on characterizing the properties of the motor as a converter from electrical to mechanical energy. For this purpose, currents, voltages and torque are measured as a function of the speed and thus the electrical power consumed, the mechanical power output and the efficiency are determined. The determined characteristic curves are always dependent on the control of the motor, in particular on the specification of d and q current versus speed. The characteristic check determines the performance of the control strategy and is the starting point for further optimization in the control algorithm.

The static characteristic test measures the behavior of the motor at various specified constant speeds. Measurements are made over a time interval that starts when the desired speed is reached and the motor current has stabilized. Compared to the dynamic characteristic curve test, in which the entire speed range is measured, the static method can only make statements about the measured speeds, but these are usually more precise. Above all, the dynamics of the test object current regulator have a significantly lower influence here.

 

Description of test procedure

The load machine drags the active test item to the first speed n1. After a settling process, there is a stationary moment on the measuring shaft and the measuring time is started. This process is repeated for the other speeds n2 to n8 after the measuring time has elapsed. The test current and current angle for the individual speeds, which lead to a maximum torque, can be taken from the measurement data of the flow table measurement for the individual speeds.

Exemplary derived results of the test type

  • Torque curve over speed
  • Current curve over speed
  • Voltage curve over speed
  • Course of the efficiency over the speed
  • Course of the electrical input power over the speed
  • Course of the mechanical output power over the speed
  • Current curve over the speed in the d-axis
  • Current curve over speed in the q-axis
  • Voltage curve over speed in the d-axis
  • Voltage curve over speed in the q-axis

  Electric Motor Testing Characteristic curve EC static speed controlled

Torque ripple

Due to their electromagnetically asymmetrical structure, the torque on electro motors fluctuates over a single revolution. This torque ripple amounts to a problem in various applications, for instance in electrically assisted steering in the automotive industry.

By measuring the torque ripple at a fixed rotation speed and a specified torque value, it is possible to obtain information on a motor’s behavior in the target application. In this test, the DUT is actively powered and the test procedure can be parameterized individually.

Description of test procedure

The DUT is connected with the test stand’s load machine via a coupling. Once the test starts, the load machine drags the DUT for a specified time towards a target speed value. Once the system’s transient states have subsided, the DUT is powered up and a steady-state torque on the shaft emerges. The DUT’s controller then regulates the shaft torque to the specified value. The rotation angle and shaft torque are recorded over a specified time duration. Once this time elapses, the shaft torque is regulated down to zero and the load machine runs the DUT down to a standstill.

Exemplary derived results of the test type

  • time plot of resulting shaft torque
  • time plot of rotation angle
  • plot of shaft torque over rotation angle
  • order analysis of torque ripple

  Electric Motor Testing Torque ripple

Phase Resistance

The resistance measurement determines resistances of the 3 windings of a three-phase motor. By comparing the measured resistances can be seen on the one hand how evenly the windings are performed. On the other hand, deviations from the expected resistance may indicate winding errors, e.g. a wrong winding number or insulation fault. Finally, the winding resistance can also be deduced from the winding temperature.

Description of test procedure

In the resistance measurement, a constant measuring current is impressed into the test object in three different configurations in order to determine the three string resistances independently of one another. The following procedure has proven useful:

  • Measuring current from terminal 1 to terminal 2, terminal 3 almost de-energized
  • Measuring current from terminal 2 to terminal 3, terminal 1 almost de-energized
  • Measuring current from terminal 3 to terminal 1, terminal 2 almost de-energized

Exemplary derived results of the test type

  • Motor winding resistances

  Electric Motor Testing Phase Resistance

Inductance

The inductance measurement is used to measure the winding inductance of a motor. In this case, the change in inductance over a mechanical revolution and thus the dependence on the rotor position is detected.

Description of test procedure

First, a DC current is impressed through two terminals of the DUT to measure the terminal resistance of the motor. Subsequently, a sinusoidal alternating current is impressed on the same two terminals and the test specimen is slowly rotated by the load machine, so that the terminal inductance can be absorbed above the angle of rotation. At the end of the test, the terminal resistance is measured again.

Exemplary derived results of the test type

  • Inductance over the revolution of the motor

  Electric Motor Testing Inductance

Flux table static

The flux table measurement serves to determine the magnetic flux in d- and q-direction as a function of the impressed total current. For this purpose, the test specimen is measured in static load points. In addition, the ohmic losses, as well as the friction and iron losses of the test specimen are recorded.

With the help of the obtained information, an optimal control of the motor can be calculated as a function of the speed. That is, it can be calculated for each predetermined speed, and current and voltage limit of the total current and current angle that meet a certain torque request with minimal current effective value. This automatically minimizes ohmic losses and maximizes the efficiency of the entire drive system.

Test procedure description

For static flow table measurement, the DUT is connected to the inverter. At the beginning of the test, the winding resistances of the test object are determined in a DC current supply. The test specimen is then towed by the load machine to the test speed. Here, the friction torque of the test specimen is measured as a function of the speed. Now the DUT is energized in several operating points. The amount of (total) current is gradually increased. In addition, the current angle is varied step by step for each individual current step. There are adjustable cooling pauses between the individual energisations.

At the end of the test, the friction torque is measured again in a downward ramp and the winding resistance determined in a DC current supply. With the aid of these measurement data, the influence of the moment of inertia in the speed ramps is compensated, as well as the heating of the windings during the test.

Results of the test

  • Magnetic flow in d-direction as a function of d- and q-current
  • Magnetic flow in q-direction as a function of d and q current
  • Internal electrical torque
  • Maximum torque for given current and voltage limits as a function of speed
  • d-current depending from the speed to generate the optimal torque curve
  • q-current as a function of the speed to produce the optimal torque characteristic
  • d-current as a function of the speed and torque for the minimum total current at the operating point
  • q-current as a function of the speed and torque for the minimum total current at the operating point
  • total current as a function of the speed and torque at a minimum total current at the operating point
  • Electrically absorbed power as a function of the speed and torque with minimum total current in the work
  • Mechanically delivered power as a function of speed and torque with minimum total current at operating point
  • Efficiency as a function of speed and torque with minimum total current at operating point
  • Ohmic losses as a function of the speed and torque with a minimum total current at the operating point
  • Friction losses as a function of the speed and torque
  • Total losses as a function of the speed and torque with a minimum total current at the operating point

  Electric motor testing flux table static

Special Test Types

Structure-borne Noise / Vibration

In structure-borne noise tests the signals of one or more piezoelectric sensors are recorded in high resolution. Evaluation is carried out according to customer specifications.

imc Test & Measurement is an Axiometrix Solutions company.

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