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标题: [转帖] 改装全攻略!大家充充电啦! [打印本页]

作者: lieren101    时间: 2008-6-12 11:24     标题: 改装全攻略!大家充充电啦!

越来越多车迷了解如何改装爱车,可以提高动力的输出,但仍有许多车友并不了解引擎输出的动力到底如何转化成推动汽车行进的力量。对于加速能力与极速而言,到底是扭力与马力到底何者比较重要?本文将给大家一个圆满的解答。

汽车驱动理论
马力与扭力哪一项最能具体代表车辆性能?有人说「起步靠扭力,加 速靠马力」,也有人说「马力大代表极速高,扭力大代表加速好」,其实这些都是片段的错误解释,其实车辆的前进一定是靠引擎所发挥 的扭力,所谓的「扭力」在物理学上应称为「扭矩」,因为以讹传讹的结果,大家都说成「扭力」,也就从此流传下来,为导正视听,
本文以下皆称为「扭矩」。

扭矩的观念从小学时候的「杠杆原理」就说明过了,定义是「垂直方向的力乘上与旋转中心的距离」,公制单位为牛顿-米(N-m),除以重力加速度 9.8m/sec2之后,单位可换算成国人熟悉的公斤-米(kg-m)。英制单位则 为磅-呎(lb-ft),在美国车的型录上较为常见,若要转换成公制,只要将lb-ft的数字除以7.22即可。

汽车驱动力的计算方式:

将扭矩除以车轮半径即可由引擎马力-扭力输出曲线图可发现,在每一个转速下都有一个相对的 扭矩数值,这些数值要如何转换成实际推动汽车的力量呢?答案很简单,就是「除以一个长度」,便可获得「力」的数据。举例而言,一 部1.6升的引擎大约可发挥15.0kg-m的最大扭力,此时若直接连上185/ 60R14尺寸的轮胎,半径约为41公分,则经由车轮所发挥的推进力量为15/0.41=36.6公斤的力量(事实上公斤并不是力量的单位,而是重量的单位,须乘以重力加速度9.8m/sec2才是力的标准单位「牛顿」)。

36公斤的力量怎么推动一公吨的车重呢?而且动辄数千转的引擎转速更不可能恰好成为轮胎转速,否则车子不就飞起来了?幸好聪明的人类发明了「齿轮」,利用不同大小的齿轮相连搭配,可以将旋转的速度降低,同时将扭矩放大。由于齿轮的圆周比就是半径比,因此从小齿轮传递动力至大齿轮时,转动的速度降低的比率以及扭矩放大的倍数,都恰好等于两齿轮的齿数比例,这个比例就是所谓的「齿轮比」。

举例说明,以小齿轮带动大齿轮,假设小齿轮的齿数为15齿,大齿轮的齿数为45齿。
当小齿轮以3000rpm的转速旋转,而扭矩为20kg-m时,传递至大齿轮的转速便降低了1/3,变成1000rpm;但是扭矩反而放大三倍,成为60kg-m。这就是引擎扭矩经由变速箱可降低转速并放大扭矩的基本原理。

在汽车上,引擎输出至轮胎为止共经过两次扭矩的放大,第一次由变 速箱的檔位作用而产生,第二次则导因于最终齿轮比(或称最终传动 比)。扭矩的总放大倍率就是变速箱齿比与最终齿轮比的相乘倍数。举例来说,手排六代喜美的一档齿轮比为3.250,最终齿轮比为4.058,而引擎的最大扭矩为14.6kgm/5500rpm,于是我们可以算出第一档的最 大扭矩经过放大后为14.6×3.250×4.058=192.55kgm,比原引擎放大了13倍。此时再除以轮胎半径约0.41m,即可获得推力约为470公斤。然而上述的数值并不是实际的推力,毕竟机械传输的过程中必定有磨 耗损失,因此必须将机械效率的因素考虑在内。

论及机械效率,每经过一个齿轮传输,都会产生一次动力损耗,手排变速箱的机械效率约在95%左右,自排变速箱较惨,约剩88%左右,而传动轴的万向接头 效率约为98%,各位自己乘乘看就知道实际的推力还剩多少。整体而 言,汽车的驱动力可由下列公式计算:

扭矩×变速箱齿比×最终齿轮比×机械效率
驱动力= ————————————————————
        轮胎半径(单位为公尺)


马力亦非「力」乃「功率」的一种
了解如何将扭矩经由变速箱的齿比放大成为实际推力之后,接着可以研究什么叫做「马力」。马力其实也不是一种「力」,而是一种功率 (Power)的单位,定义为单位时间内所能做「功」的大小。尽管如此,我们不得不继续使用「马力」这个名字,毕竟已经用太久了,讲「功率」恐怕没几个消费者听得懂?

功率是由扭矩计算出来的,而计算的公式相当简单:功率(W)﹦2π× 扭矩(N-m)×转速(rpm)/60,简化计算后成为:功率(kW)=扭矩(N-m) ×转速(rpm)/9549,详细的推导请参看方块文章。然而功率kW要如何 转换成大家常见的「马力」呢,这又有一段故事得讲。
英制或公制?
1PS=735W;1hp=746W
马力定义竟然不一样!


谈到引擎的马力,相信不少人会直觉地想到什么DIN、SAE、EEC、JIS等等不同测试标准,到底这些标准的差异在哪儿,以后有空再研究;有点夸张的是由于英制与公制的不同,对「马力」的定义基本上就不一样。英制的马力(hp)定义为:一匹马于一分钟内将200磅(lb)重的物体拉动165英呎(ft),相乘之后等于33,000ft-lb/min;而公制的马力(PS)定义则为一匹马于一分钟内将75公斤的物体拉动60公尺,相乘之后等于4500kg-m/min。经过单位换算,(1lb=0.454kg;1ft=30.48cm)竟然发现1hp=4566kg-m/min,与公制的1PS=4500kg-m有些许差异,而如果以功率W(1W=1Nm/sec= 9.8kgm/sec)来换算的话,可得1hp=746W;1PS=735W两项不一样的结果。
同样是「马力」,英制马 力与公制马力的定义竟然不一样!难道英国马比较「有力」吗?

到底世界上为什么会有英制与公制的分别,就好像为什么有的汽车是右驾,有的却是左驾一样,是人类永远难以协调的差异点。若以大家 比较熟悉的几个测试标准来看,德国的DIN与欧洲共同体的新标准 EEC还有日本的JIS是以公制的PS为马力单位,而SAE使用的是英制的 hp为单位,但为了避免复杂,本刊一率将马力的单位标示为hp。近来,越来越多的原厂数据已改提供绝对无争议的KW作为引擎输出的功率数值。

不过话说回来,1PS与1hp之间的差异仅1.5%,每一百匹马力差1.5匹,差异并不大。一般房车的马力多半仅在200匹马力以下,两者由于定义的差异也仅3匹马力左右,因此如果您真要「马马计较」,就把SAE 标准的数据多个1.5%吧!不过SAE、JIS、DIN、EEC各种测试标准之 间亦有些许差异,这个老问题已经争论过很多次了,单位之间不能真正划上等号,然而在差别不怎么多的情况之下,就当作相同吧!因此 管他是PS或hp,都差不多可以视为相等。

终于可以做结论了!将上述获得的马力与功率换算方式代入功率与扭矩的换算公式,并且将扭矩的单位换算为大家熟悉的kg-m之后,可得下列结果:
英制马力hp=扭力(kg-m)×引擎转速(rpm)/727
公制马力PS =扭力(kg-m)×引擎转速(rpm)/716

知道这些公式之后有什么用呢?从「马力hp=扭力×转速/727」看来, 如果能增加引擎转速,扭力不变的情况下,便能增加马力。例如若能 将转速从6000rpm增加到8000rpm,等于增加了33%,但因为凸轮轴的 限制使得8000rpm时的扭力下降了10%,则仍能使马力增加19.7%,这 说明了时下改装计算机的为何能在解除断油后大幅增加马力。
所以不要被「增加??匹马力」的广告所著魔。

让我们从另外一个角度来想:如果在同样的转速下,增加20匹马力,代表能增加多少推力呢?以最大扭力点发挥于5000rpm的情况下,将公式稍微变换一下,可发现增加的扭力=20hp×727/ 5000rpm=2.9kgm。再将这个结果代入汽车驱动力的公式,同样以喜美 的一档计算,2.9×3.250×4.058/0.41=93公斤。对于一吨重的车身而言,影响似乎也不怎么大;再者如果相差5匹马力的话,推力更仅增加23公斤,可见相差5匹马力,根本也没差多少,所以能「增加5匹马力」的产品,到底应该花多少钱去改装,您自个儿会拿捏了吧?

大马力决定真性能!
到底大马力的车子跑得快,还是大扭力的车子跑得快?从公式可以知 道大马力的原因是「高转速的时候仍保有高扭力数值」,也就是说要 有大马力,不只是低转速的扭力要好,连高转速的扭力都得继续维持 ,这表示扭力与马力的争论根本是多余的,只要能做到高马力,除了表示各转速区域的扭力都很大之外,更代表材料技术的优越性,将活塞、进排气阀门的材质与重量予以强化与轻量化,才能将引擎转速提高。

扭矩与功率的换算公式推导
假设一圆的半径为r(单位为m),扭矩为T(单位为N-m),则圆周上切线 方向的力F=T/r,由于功率的定义为「每秒钟所作的功」,对于圆周?动而言,每旋转一圈所作的功为:F×圆周总长2πr 将F=T/r代入计算,每一圈所作的功Work=F×2πr=(T/r)×2πr=2πT
再乘上引擎转速rpm就是每分钟所作的功,但功率P的单位是N-m/sec ,所以需除以60,转换成每秒所作的功。代入公式:P=T2πrpm/60,将常数整理后,则可得P(kW)=Trpm/9545。

由上文可见,一台车的动力由发动机传输到车轮,需要经过多组齿轮因此有所损耗,如果德制马力测的是传递到车轮上的动力,那么同样发动机用在不同车型上的动力输出应该不同,试拿bmw330和bmw530做比较,其功率均是225hp/5900rpm;结论,要么bmw在数据上造假,要么它测的是发动机输出净值
一.传动系统(Drive Line System)
  1.F.F.式车辆(Front Engine Front Drive)
  表示前置引擎前轮驱动的车辆,目前小轿车多采用此种装置,它的优点是加速传动较轻快,高速行驶直线性较佳,车内空间可加大,缺点是车辆前半部较重,增加前轮的负担,且左右两根传动轴较易损坏,增加保养费。
  2.F.R.式车辆(Front Engine Rear Drive)
  表示前置引擎后轮驱动的车辆,它的优点是传动系统较坚固耐用,爬坡性较佳保养费较低,缺点为车内空间较小,加速较不轻快。
  3.离合器(Clutch System)
  系将来自引擎的动力,给予传达,或予截断的机构,使用于截断与变速机构之连结使引擎起动,或使引擎处于旋转状态停车,或变速机构的齿轮之变换,或将离合器接续做车辆徐徐出发等。
 4.飞轮(Flywheel)
  装置在曲柄轴的一端,是铸铁制造较重的轮盘,在爆发冲程传递回转力,由飞轮一时吸收储蓄,供给在下次动力冲程,能使曲柄轴圆滑回转作用,外环的齿环可供起动时摇转引擎之用,背面与离合器片接触,成为离合器总成的组件。
5.离合器片(Clutch Disc, Clutch)
  作为传递引擎动力到变速箱的媒介物。
 6.液压式离合器系统(Cable-Operated Control System)
  利用特殊钢绳,连接踏板与释放杆间,作为切断或接通的连杆机构。
 7.手排档变速箱(Manual Transmission)
  需要离合器配合操纵的变速机构,可依车辆行走阻力的变化,变换引擎的扭矩,使车辆正常行驶。
 8.自动排档变速箱(Automatic Transmission)
   没有装置操作变速机的离合器机构,操纵机构是没有选择杆(Selecter),附有P(停车)、R(倒车)、N(空档)、D(高速)、L(低速)等记号。
 9.速率表(Speedometer Drive)
  表示轮轴回转数的仪表,每辆汽车都必须配备,可供驾驶人员随时注意车速,通常装于驾驶室,以显示状况,另一端连接到变速箱的输出轴。
 10.同步啮合式变速机(Synchro-Mesh Type Transmission)
  一般用于手排变速箱内,在齿轮啮合前先由设置在两齿轮的摩擦圆锥体机构接触,使两个齿轮在啮合前其回转成一致后,同时啮合方式的变速箱,通常在第一檔到第二檔,第二档到第三档,或第三档到第四档时才有此种装置,倒文件并没有。
 11.行星齿轮装置(Planetary Gear System)
    属于自动变速箱内的齿轮组,如太阳系运动状况组成的齿轮,有太阳齿轮、行星齿轮、环齿轮、行星齿轮架所构成,由液压控制,由选择而可获得各种减速比。
 12.超速传动(Overdrive)
  使变速箱的输出轴回转数超过引擎的转速,可降低燃料消耗量,噪音,震动均随之减少的装置。一般称O/D档,即第五档,自动变速箱亦有加装此装置。
 13.差速器(Differential)
  传递推进轴的回转动力至后左右轮所需之差异的旋转速度,使汽车能够自由转弯行驶的一种齿轮装置。
 14.万向接头(Universal Joint)
  可让动力传送到成一角度的二个轴,其中包括二支Y型轭及一个叫做十字轴架的十字型构件。
 15.滑动接头(Slip Joint)
  有外栓槽和内栓槽与二轴连接。栓槽不但可以使两轴一起转动,且也可以允许二轴沿轴线作有限度的移动,亦即可应付传动轴的长度变化。
 16.传动轴(Drive Shaft)
  连接或装配各项配件而可移动或转动的圆形物体配件,一般均使用轻而抗扭性佳的合金钢管制成。
 17.四轮驱动(Four-wheel Drive)
  许多汽车及一些卡车使用四轮驱动,也就是说。引擎动力可传送到四个轮子,因此车辆可越野行驶,也可以爬陡峭的斜坡,甚至可以在崎岖不平或泥泞的地上行驶。
 18.车(主动)轴(Axle Shaft)
  多使用在前轮驱动汽车上,除了可传轮由变速箱来的动力到左右两前轮外,还需配合转向角度的改变。
二、钢圈与车胎(Wheel rim, Tire)
  1.轮胎面(Tire Tread)
  指轮胎面接触在地面的部份,为防止打滑及散热起见,在轮胎面设置有许多花纹。
  2.无内胎轮胎(Tubeless Tires)
  轮胎内未配装内胎而此轮胎本身就有内胎构造,空气即充填在胎中,目前已普遍采用,取代有内胎的车轮。
  3.内胎(Tire Tube)
  以良质的橡胶制成,充填空气支持车重,配装在外胎内部,目前小轿车较少采用,而大客货车仍普遍用之。
  4.轮胎尺寸(Tire Size)
  轮胎尺寸印在胎壁上,表示方法有二种,即如34*7或7.50-20等表示之。前者为高压轮胎,后者为低压轮胎。另外也有许多记号,例如D用于轻型汽车,F 用于中型汽车,G指标准型汽车,H、L、J是用于大型豪华及高性能汽车。如胎壁上加印个R,如175R13,表示轮胎是径轮胎,宽长175mm(6.9英吋),装在轮圈直径13英吋(330mm)在车轮上,一般也会刻上RADIAL字。
  5.钢圈(Wheel Rim)
  大多数车辆所使用的钢圈为钢材压制及焊接而成,目前的钢圈为钢材压制及焊接而成,目前的钢圈外环制造的很精确,以装配无内胎的轮胎。
  6.铝合金钢圈(Alumminum-Rim)
  质轻,加工容易,是一体铸成,不易变形,外观多变化,目前多采用,有省油,导热性良好,强度分布均匀,减少滚动噪音的优点。
  7.轮胎平衡(Wheel Balance)
  是前轮定位中,对轮胎的检查项目之一,轮胎若不平衡,会造成车辆行驶时,左右偏摆震荡上下跳动,方向盘摆震的现象,驾驶乘座极不舒适,必须配挂重铅块于钢圈的两侧,使之平衡。
  8.车轮定位(Wheel Alignment)
  汽车的前轮,为顾及操作容易及行驶上的安全,减少轮胎的磨损,于设计时则订定各项角度,即前束、内倾角、外倾角、后倾角,转向前展等五个项目,近年来车辆多采用四轮独立悬吊,而后轮亦做有前束及外倾角,以增加行驶的稳定及舒适性,故有后轮定位。
  9.偏滑测试(Side Slip Tester)
  以车子行驶1公里,车子偏向横侧之公尺数表非,即m/km,一般不得超过3-5m/km。车辆产生侧滑之原因为前束、外倾角,后倾角等调整不良之结果,所以监理站做车辆安全检查时,只需量偏滑值即可
三、剎车系统(Brake System)    1.主剎车系统(Service Brake System)    汽车行驶时常用之剎车都是脚操作,故又称脚剎车(Foot Brake)。驾驶人踩下剎车踏板后即由机械或液压将剎车力传到车轮之制动装置使产生磨擦作用。    2.驻车剎车系统(Parking Brake System)    驻车剎车又称手剎车,为汽车停驻时,防止车辆滑行之制动装置。一般有装在传动轴之中间制动式,及直接控制后轮制动式两种。    3.剎车总泵(Master Cylinder)及剎车分泵(Wheel Cylinder)    油压剎车的主要配合部份,其上面有储蓄剎车油的槽池,下方是汽缸内配有活塞。活塞是在缸内受剎车踏板再经推杆起作用,将缸内的剎车油压传至各轮分缸,亦是油压剎车装置,配置在各车轮内的制动缸。       4.动力剎车器(Power-Brake)    以引擎真空及油压操纵Booster等作用补助剎车力量的剎车。    5.剎车来令(Brake Lining)    剎车蹄片上的制动表面所张贴的摩擦材料,一般大型汽车是以铆钉固定,而小型车则用粘剂加压张贴之。    6.剎车蹄片(Brake Shoes)    受剎车凸轮或推杆的作用量被推向外展开压制剎车鼓,而起制动作用的配件,其形状似如半月形。    7.鼓式剎车(Drum brakes)    由剎车底板、剎车分泵、剎车蹄片等有关连杆、弹簧、梢钉、剎车鼓所组成。目前仅普通采用于后轮。    8.碟式剎车(Disc Brakes)    使用金属块(碟)而不用鼓轮,在剎车碟的两边都有一平坦的剎车蹄,当剎车总泵来的油压压送到分缸,使剎车蹄向剎车碟夹住,以达到剎紧的效果,目前已普遍用于前轮,有的高级车装置四轮碟式剎车,其优点是作用灵敏,散热良好,不必调整剎车间隙,保养容易。   9.剎车油(Brake Fluid)    液压剎车系统所使用的液体称为剎车油,它必须不起化学作用,不受高温的影响,对金属及橡胶不会产生腐蚀、软化、膨胀之影响,目前所采用的有DOT3、DOT4、DOT5。
状态 在线  四、转向系统(Steering System)
  1.转向拉杆(Steering Linkages)
  此装置是被用来连接前轮转向节和转向齿轮,使方向盘转动时,可使前轮由一边摆向另一边。
  2.轮向齿轮(Steering Gear)
  固定在转向机轴下端的齿轮和装配在转向臂的齿轮总称。可将方向盘的旋转动作,转换成拉杆的直线运动。有二种基本的转向齿轮:回旋滚珠式和齿棒小齿轮式。
  3.回旋滚珠式齿轮(Recirclulating-Ball Steering Gear)
  此种转向齿轮,利用内部的循环珠,使螺母和螺杆之间的接触摩擦大大减少,让驾驶者操作方向盘轻巧方便。
  4.动力转向(Power Steering)
  汽车所使用的动力转向系统,基本上是经修改的手动转向系统,主要的是增加一个助力器(Power Booster),以帮助驾驶
五、悬吊系统(Suspension System)
  1.钢板弹簧(Leaf Spring)
    扁平长方形的钢板呈弯曲形,以数片叠成的底盘用弹簧,一端以梢子安装在吊架上,另一端使用吊耳连接到大梁上,使弹簧能伸缩。目前适用于中大型的货卡车上。
  2.圈状弹簧(Coil Spring)
  圈状弹簧为独立式悬吊装置使用最多之弹簧,以弹簧钢卷成螺旋状。
  3.扭杆弹簧(Torsion-Bar Spring)
  扭杆一端固定在车架上,另一端使用臂与车轮连接,车轮上下跳动时使扭杆扭转,以扭转弹力来吸收震动,构造简单占位置小,适合小型车使用,但材质要佳。
  4.平稳杆(Stabilizer Bar)
  平稳杆属横向装置于车架与控制臂之间,其功用可减少悬吊系统的移动及车身摇摆,尤其汽车转弯时,因离心力作用,会使车身发生倾斜,此杆抗衡扭力的作用足以减轻汽车偏外的程度。
  5.避震器(Shock Absorber)
  避震器的需求是由于弹簧不能马上稳定下来,也就是说弹簧被压缩再放开以后,它会持续一段时间又伸又缩,所以避震器可以吸收车轮遇到凹凸路面所引起的震动,使乘坐舒适。
  6.前悬吊(Front Suspension)
  前悬吊系统使前轮可以上下移动并吸收路面震动,但是也须使车轮能左右摆动,以便汽车转向。除大货卡车外,大多的车辆已普遍采用独立式悬吊装置,左右轮互相无关系,为独立动作。
  7.后悬吊(Rear Suspension)
  一般车辆后悬吊系统会采用钢板弹簧,或螺旋弹簧,但现今的轿车为使乘坐舒适,亦采用独立悬吊系,与前悬吊系相同,可以使四个轮子各自独立,为减少轮胎磨损及行驶稳定,需作后轮定位。
  8.自动水平控制装置(Automatic Level Control)
  自动水平控制系统为专门应付汽车后部荷重的改变,没有自动水平控制的汽车若在后部加重,汽车后部就会下沉,则会改变汽车的操纵特性,使头灯上扬。
六、汽车电系(Automotive Electric System)
  1.起动马达(Starting Motor)
  利用齿轮传动来摇动引擎或起动引擎的电动马达。
  2.电磁开关(Solenoid Switch)
  借着电磁线圈蕊的移动而使开关合的一种小开关装置。其蕊也会导致机械作用,如将传动小齿轮与飞轮的齿轮啮合,以激活引擎。
  3.卤素头灯(Halogen Headlamp)
  一种灯泡内充满卤素的聚光大灯,其光度较一般头灯为亮。
  4.汽油表(Fuel Level Indicator)
  分为装在驾驶室仪表板的表体及装在油箱上的量油器两部份。
  5.机油压力表(Oil Pressure Gauge)
  通称为机油表,指示引擎内部机油压力的大小。至于油底壳中的机油量,需要引擎旁的机油尺测量。现今多数汽车以警告灯代替机油压力表
  6.压缩机(Compressor)
  空调系统的机件,可探冷却剂蒸气压缩以增加其压力及温度。
  7.冷凝器(Condenser)
  空调系统的机件,能将管子中的热量,以很快的方式,传到管子附近的空气,大部分的汽车置于水箱前方。
  8.储液器和干燥器(Dehydrator)
  安装在冷凝器和挥发器之间,*近冷凝器,用来储存液体冷媒,并且将冷媒里的水份吸掉。
  9.冷媒(Refrigerant)
  在空调系统中,透过蒸发与凝结,使热转移的一种物质。俗称氟里翁(Freon)。
  10.冷冻油(Refrigerant Oil)
  润滑空调系统里的活动机件,实施空调工作时,必须重新充填。
  11.交流发电机(Alternator)
  在汽车电系中,一种可将机械能改变成为电能的装置。由此可充电至电瓶,并可供应各电器的电力。
  12.调整器(Regulator)
  在充电系统中,能控制交流发电机电压的轮出,以防电压过高的装置。
  13.电瓶水(Battery Acid)
  电瓶内所用的电解液:是硫酸和水的混合物。
  14.电瓶电压(Battery Voltage)
  由电瓶极板数量决定,每一片极板为2.1伏特,一般12伏特电瓶则有六片极板。
  15.发火线圈(Coil)
  在汽车点火系统中,它可将电瓶的电压(12v)转变成为火星塞点火燃烧时所需的高电压。
  16.分电盘(Distributor)
  点火系统高低压电的转接站,可将通往发火线圈的电路接通或切断,而后将产生的高电压配送到各缸火星塞。
  17.点火开关(Ignition Switch)
  点火系统的开关(通常要使用钥匙),可自由开启或关闭点火线圈的主要电路,也适用于其它电系电路。
  18.火星塞(Spark Plug)
  为两电极及一绝缘体组合而成,可提供引擎汽缸火花点火间隙的一种零件。
  19.分火头(Rotor)
  分电盘里的零件,跟着分电盘轴一起轴动,利用一金属薄片,将高压电送至火星塞。




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