面向?qū)嶋H，跟蹤國(guó)際先進(jìn)水平，深入剖析了液壓技術(shù)在多種工況下控制速度（流量）的近百種方法，大量采用壓降圖方法對(duì)回路進(jìn)行深入分析，幫您快速讀懂和掌握復(fù)雜液壓回路圖。
前言
第1章 緒論 1
1.1 測(cè)試是液壓技術(shù)的基礎(chǔ) 1
1.2 節(jié)能的必要性與基本途徑 8
1.3 壓降圖 10
1.4 速度（流量）控制回路分類 11
1.4.1 單泵回路與多泵回路 12
1.4.2 單執(zhí)行器回路和多執(zhí)行器回路 12
1.4.3 定流量回路與變流量回路 12
1.4.4 開(kāi)式回路與閉式回路 13
1.4.5 液阻控制回路與容積控制回路 17
1.4.6 簡(jiǎn)單液阻控制回路和含定壓差閥控制回路 18
1.4.7 開(kāi)中心回路與閉中心回路 19
1.4.8 初級(jí)回路與次級(jí)回路 21
1.4.9 流量、壓力與功率適應(yīng)回路 22
前言
第1章 緒論 1
1.1 測(cè)試是液壓技術(shù)的基礎(chǔ) 1
1.2 節(jié)能的必要性與基本途徑 8
1.3 壓降圖 10
1.4 速度（流量）控制回路分類 11
1.4.1 單泵回路與多泵回路 12
1.4.2 單執(zhí)行器回路和多執(zhí)行器回路 12
1.4.3 定流量回路與變流量回路 12
1.4.4 開(kāi)式回路與閉式回路 13
1.4.5 液阻控制回路與容積控制回路 17
1.4.6 簡(jiǎn)單液阻控制回路和含定壓差閥控制回路 18
1.4.7 開(kāi)中心回路與閉中心回路 19
1.4.8 初級(jí)回路與次級(jí)回路 21
1.4.9 流量、壓力與功率適應(yīng)回路 22
1.4.10 根據(jù)執(zhí)行器的特點(diǎn)分類 22
1.5 液壓技術(shù)中的基本因果關(guān)系 24
第2章 液壓執(zhí)行器中的因果關(guān)系 26
2.1 負(fù)載決定壓力 26
2.1.1 簡(jiǎn)化穩(wěn)態(tài)工況 26
2.1.2 非穩(wěn)態(tài)工況 36
2.1.3 各種類型的負(fù)載 37
2.1.4 液壓系統(tǒng)中壓力多變 43
2.2 流量決定速度 48
2.2.1 液壓缸的流量速度特性 48
2.2.2 液壓缸終端緩沖裝置 50
2.2.3 流量突變時(shí)壓力速度的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程 52
2.2.4 馬達(dá)的流量轉(zhuǎn)速特性 54
2.2.5 馬達(dá)排量調(diào)節(jié) 58
2.2.6 閉環(huán)速度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 62
第3章 液壓源 64
3.1 原動(dòng)機(jī)的特性 64
3.1.1 交流電動(dòng)機(jī) 64
3.1.2 直流電動(dòng)機(jī) 71
3.1.3 內(nèi)燃機(jī) 73
3.2 液壓源的工況 75
3.2.1 恒排量工況 75
3.2.2 恒壓工況 76
3.2.3 恒壓差工況 81
3.2.4 恒功率工況 83
3.2.5 外控調(diào)節(jié)排量概述 89
3.3 液壓泵的流量脈動(dòng) 90
3.3.1 流量脈動(dòng)的原因 91
3.3.2 流量脈動(dòng)的影響 93
3.3.3 降低流量脈動(dòng)的措施 95
第4章 液阻 98
4.1 液壓閥的本質(zhì) 98
4.2 固定液阻 103
4.2.1 縫隙的液阻 103
4.2.2 細(xì)長(zhǎng)孔的液阻 104
4.2.3 薄壁孔的液阻 104
4.3 可變液阻 106
4.4 節(jié)流閥 110
4.4.1 單通道節(jié)流閥 110
4.4.2 多通道節(jié)流閥 114
第5章 單泵單執(zhí)行器簡(jiǎn)單液阻控制回路 122
5.1 進(jìn)口節(jié)流回路 122
5.1.1 組成 122
5.1.2 特性 124
5.1.3 實(shí)際應(yīng)用 128
5.2 出口節(jié)流回路 130
5.2.1 組成 130
5.2.2 特性 133
5.2.3 實(shí)際應(yīng)用 136
5.3 旁路節(jié)流回路 139
5.3.1 組成 139
5.3.2 特性 141
5.3.3 實(shí)際應(yīng)用 144
5.4 進(jìn)出口節(jié)流回路 147
5.4.1 組成 147
5.4.2 特性 150
5.4.3 實(shí)際應(yīng)用 154
5.5 綜述 158
5.5.1 可能配合的液壓源工況 158
5.5.2 其他可能的節(jié)流口組合 159
第6章 單泵單執(zhí)行器含定壓差閥的液阻控制回路 162
6.1 定壓差閥 162
6.1.1 基本結(jié)構(gòu)與工作原理 162
6.1.2 類型 163
6.1.3 穩(wěn)態(tài)特性 166
6.1.4 動(dòng)態(tài)特性 168
6.2 使用二通流量調(diào)節(jié)閥的流量控制回路 170
6.2.1 二通流量閥 170
6.2.2 二通流量閥設(shè)置在執(zhí)行器進(jìn)口或出口 176
6.2.3 用二通流量閥構(gòu)成旁路節(jié)流回路 180
6.2.4 用二通流量閥作為出口與旁路節(jié)流的一個(gè)控制回路 182
6.2.5 用二通流量閥構(gòu)成流量有級(jí)變換控制回路 183
6.3 使用三通流量調(diào)節(jié)閥的流量控制回路 184
6.3.1 三通流量閥 184
6.3.2 三通流量閥的應(yīng)用 188
6.3.3 用三通流量閥構(gòu)成流量有級(jí)變換控制回路 191
6.4 定壓差閥與流量感應(yīng)口分離的回路 192
6.4.1 進(jìn)出口節(jié)流 192
6.4.2 旁路節(jié)流 199
第7章 其他使用液阻的流量控制回路 201
7.1 平衡閥概述 201
7.1.1 功能 201
7.1.2 穩(wěn)態(tài)特性 203
7.1.3 系統(tǒng)穩(wěn)定性和閥的瞬態(tài)響應(yīng)特性 207
7.1.4 其他特性 211
7.1.5 一些應(yīng)用回路 212
7.2 各類平衡閥 215
7.2.1 帶附加阻尼三端口型平衡閥 217
7.2.2 兩級(jí)開(kāi)啟平衡閥 219
7.2.3 布赫BBV型平衡閥 220
7.3 先導(dǎo)控制節(jié)流下降閥（綠閥） 224
7.4 差動(dòng)回路 228
第8章 執(zhí)行器與換向（節(jié)流）閥的串并聯(lián)回路 234
8.1 執(zhí)行器的串并聯(lián) 235
8.1.1 執(zhí)行器并聯(lián) 235
8.1.2 執(zhí)行器串聯(lián) 238
8.1.3 執(zhí)行器混合連接 240
8.2 換向閥的串并聯(lián) 240
8.2.1 換向閥的并聯(lián)回路 241
8.2.2 換向閥的串聯(lián)回路 241
8.2.3 換向閥的優(yōu)先回路 243
8.2.4 換向閥的混合回路 244
8.3 換節(jié)閥的串并聯(lián) 245
8.3.1 換節(jié)閥的并聯(lián)回路 246
8.3.2 換節(jié)閥的串聯(lián)回路 247
8.3.3 換節(jié)閥的優(yōu)先回路 248
第9章 單泵多執(zhí)行器的簡(jiǎn)單液阻控制回路 250
9.1 定流量控制回路 250
9.1.1 回路與工作原理 250
9.1.2 工作通道開(kāi)啟過(guò)程 252
9.1.3 能耗狀況 253
9.2 負(fù)流量控制回路 255
9.2.1 回路與工作原理 255
9.2.2 負(fù)流量變量泵 257
9.2.3 工作通道開(kāi)啟過(guò)程 258
9.2.4 能耗狀況 260
9.2.5 時(shí)間響應(yīng)過(guò)程 262
9.3 正流量控制回路 263
9.3.1 回路與工作原理 263
9.3.2 正流量變量泵 265
9.3.3 工作通道開(kāi)啟過(guò)程 266
親愛(ài)的讀者，首先，感謝你購(gòu)買(mǎi)和閱讀本書(shū)。
我猜想，你是或?qū)⑹且簤簷C(jī)械的使用者、調(diào)試員或設(shè)計(jì)師。你打算閱讀這本書(shū)，一定是希望知道，液壓技術(shù)是怎么實(shí)現(xiàn)速度控制的。液壓作為一門(mén)傳動(dòng)與控制技術(shù)，可完成的和只能完成的任務(wù)就是推動(dòng)和限制某個(gè)機(jī)械部件運(yùn)動(dòng)。既然是運(yùn)動(dòng)，當(dāng)然必須控制速度：太慢，則效率太低；太快，也會(huì)影響任務(wù)的合理完成，甚至導(dǎo)致事故發(fā)生。所以，你的愿望是樸素而又合理的。
不過(guò)，如果我現(xiàn)在告訴你：“液壓技術(shù)，在絕大多數(shù)場(chǎng)合，都不能直接控制運(yùn)動(dòng)速度，很少有液壓元件能夠直接控制執(zhí)行器的速度！”你會(huì)不會(huì)大叫：“又上當(dāng)啦，又被一個(gè)‘磚家’騙了！既然不能，何必要寫(xiě)此書(shū)？”不過(guò)，你也先不必忙于合上書(shū)本，且看完下面這段話。
你肯定知道，汽車駕駛員要對(duì)汽車的速度負(fù)責(zé)�？墒�，仔細(xì)想一想，汽車駕駛員能直接控制速度嗎？不能！大多數(shù)汽車的駕駛員只能通過(guò)加速踏板控制進(jìn)入氣缸的燃料量，或通過(guò)制動(dòng)踏板消耗汽車的運(yùn)能，間接地控制汽車速度。汽車的實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度還取決于許多其他因素。
液壓技術(shù)也是這樣，大多數(shù)液壓元件只能通過(guò)控制進(jìn)入執(zhí)行器的流量來(lái)間接地影響執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)速度，就是所謂的調(diào)速閥也不例外。唯一的例外——排量可變的馬達(dá)，在輸入流量不變的前提下，改變馬達(dá)的排量，可以算是直接改變馬達(dá)的轉(zhuǎn)速。
因此，本書(shū)主要是圍繞液壓技術(shù)如何控制流量來(lái)展開(kāi)討論的。這確實(shí)是有點(diǎn)“掛羊頭，賣(mài)狗肉”，名不副實(shí)。但這是真實(shí)情況，與其糊弄，不如坦白：你關(guān)心的是控制速度問(wèn)題，液壓只能控制流量，間接地影響速度。
盡管液壓技術(shù)控速能力有限，可是，目前很多場(chǎng)合，還沒(méi)有比它更適當(dāng)?shù)目刂品绞�，所以液壓技術(shù)還是獲得了廣泛的應(yīng)用。明確地意識(shí)到流量控制與速度控制之間的差別，有助于正確應(yīng)用液壓技術(shù)。
應(yīng)用液壓傳動(dòng)技術(shù)的目的，就是為了利用液壓執(zhí)行器（液壓缸和馬達(dá)等），把液壓能轉(zhuǎn)化為需要的機(jī)械能，克服負(fù)載的反抗——力或轉(zhuǎn)矩，使負(fù)載按希望的速度進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，或到指定的位置。在這里，是流量決定了速度。因此，如何調(diào)節(jié)流量，使執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)速度（加速度）滿足主機(jī)設(shè)計(jì)師及用戶的要求，同時(shí)，還要盡可能地節(jié)能、降低投資成本和運(yùn)營(yíng)成本，就成了液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)師的最基本、也最具挑戰(zhàn)性的任務(wù)。
要造出優(yōu)秀的液壓系統(tǒng)，不僅需要性能優(yōu)良的液壓元件，還需要恰當(dāng)?shù)囊簤夯芈罚馨阉鼈冏罴训亟M合在一起。在我編著《液壓螺紋插裝閥》[2]一書(shū)時(shí)，就有很多朋友提出，希望我多介紹一些實(shí)用的液壓回路。只是那書(shū)篇幅已經(jīng)不小，而近二三十年來(lái)，工業(yè)先進(jìn)國(guó)家的液壓技術(shù)在回路方面也有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，出現(xiàn)了很多新的回路，即使單寫(xiě)一本書(shū)也是難以做到完全介紹、深入剖析的。
有鑒于此，作者結(jié)合自己二十余年來(lái)在德國(guó)從事液壓系統(tǒng)研發(fā)的經(jīng)驗(yàn)和心得，編著本書(shū)，介紹分析液壓技術(shù)控制速度（流量）的各種方法，特別是一些二十世紀(jì)八九十年代以后出現(xiàn)的，用于移動(dòng)工程設(shè)備，但目前尚未見(jiàn)有學(xué)術(shù)專著論述的一些方法。希望幫助讀者系統(tǒng)地、深入地了解近代液壓的各種速度（流量）控制回路，為技術(shù)創(chuàng)新打下基礎(chǔ)。
著名的液壓專家路甬祥教授指出：“在我們學(xué)科，大量是集成化的創(chuàng)新應(yīng)用，根據(jù)應(yīng)用的需要和需求，把已有的技術(shù)、最適合的技術(shù)集成起來(lái)，組成一個(gè)新的技術(shù)，這也是創(chuàng)新，而且是非常有作為的創(chuàng)新�！币簤杭夹g(shù)中還有很多組合的可能性未被充分研究與實(shí)現(xiàn)。只要博采已有的技術(shù)，深入了解其特點(diǎn)與局限性，融會(huì)貫通之后，新主意就容易出來(lái)了。要想不花苦功，守株待兔，等待靈感的到來(lái)，那幾率是極低的。秉承這樣的宗旨，本書(shū)盡可能搜羅已有的技術(shù)，對(duì)流量控制方法作系統(tǒng)性的梳理，分析各種組合的可能性，為讀者的創(chuàng)新鋪路。
當(dāng)然，本書(shū)不可能也不需要羅列所有速度（流量）控制回路，重點(diǎn)在于提供一些新的思考方法、思考角度。
作者非常贊同中國(guó)液氣密工業(yè)協(xié)會(huì)沙寶森先生提倡的“凡事都要具體，只有具體才能深入”。因此，在本書(shū)中，盡可能地多用圖，把論述具體化，以便深入。
本書(shū)采用壓降圖分析或表達(dá)液壓回路，從而可以深入地、直觀地反映出液壓回路，特別是復(fù)雜回路中的壓降過(guò)程和控制因素。因?yàn)閴航凳且簤夯芈返暮诵谋举|(zhì)。壓降圖可以通過(guò)測(cè)試驗(yàn)證，可以幫助使用者提高測(cè)試分析實(shí)際系統(tǒng)的能力，理解實(shí)測(cè)結(jié)果。
本書(shū)對(duì)流量控制方法的剖析擴(kuò)展到了非正常工況。因?yàn)椋鳛橐粋�(gè)工程師，一定要清醒地認(rèn)識(shí)到在非正常工況下可能出現(xiàn)的后果，才能防范事故，減少損 失。
當(dāng)前，由于環(huán)保節(jié)能的大趨勢(shì)要求，固定液壓設(shè)備受到電驅(qū)動(dòng)技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)和排擠，發(fā)展相對(duì)緩慢。移動(dòng)液壓設(shè)備，特別是在車輛、工程機(jī)械和農(nóng)業(yè)機(jī)械上的應(yīng)用，則迅速發(fā)展，所占比重已大大超過(guò)了固定液壓設(shè)備。有鑒于此，本書(shū)力求內(nèi)容符合這一趨勢(shì)，較近代化。如HAWE、Eaton、Bucher的平衡閥，AVR、CLSS、LSC、LUDV、東芝等回路，馬達(dá)變速回路、功率分流等，都是出現(xiàn)于二十世紀(jì)八九十年代，而國(guó)內(nèi)至今鮮有書(shū)籍深入分析介紹過(guò)的。
溫故而知新，本書(shū)假定讀者已讀過(guò)大�；虼髮W(xué)液壓傳動(dòng)教材，對(duì)液壓已有基礎(chǔ)性的了解。從液壓教材中已介紹過(guò)的基礎(chǔ)知識(shí)出發(fā)，由簡(jiǎn)入繁，逐步深入，努力做到無(wú)縫銜接。有些回路可能讀者已在其他書(shū)籍中看到，或從自己的工作中了解過(guò)，在本書(shū)中作者試圖從另一個(gè)角度分析，以深化讀者對(duì)它的認(rèn)識(shí)。書(shū)中各部分大都以前面的介紹為基礎(chǔ)，因此建議不要跳讀。
現(xiàn)代的一些工程機(jī)械的液壓回路，如挖掘機(jī)、旋挖鉆、連續(xù)墻抓斗等，看上去相當(dāng)復(fù)雜，但萬(wàn)變不離其宗，按執(zhí)行器分解開(kāi)來(lái)看，也不復(fù)雜。只要掌握了基本回路，理解整機(jī)的回路也就不難了。
作者認(rèn)為，對(duì)于液壓技術(shù)人員：
1）能掌握揭示液壓技術(shù)內(nèi)在規(guī)律的數(shù)學(xué)公式，肯定是好事。但是，公式推導(dǎo)要為分析實(shí)際工況服務(wù)，定性分析先于定量分析，因果關(guān)系重于數(shù)學(xué)公式。所以，本書(shū)盡可能地把一些復(fù)雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)放在附錄中，以提高本書(shū)的易讀性。
2）盡管液壓技術(shù)中準(zhǔn)確計(jì)算是不可能的，但是還是應(yīng)該盡可能地做一些估算，以減少盲目性。為此，作者把一些常用的計(jì)算公式都轉(zhuǎn)化成EXCEL計(jì)算表格，放在書(shū)附光盤(pán)中，以便讀者應(yīng)用、檢驗(yàn)、理解。
由于國(guó)內(nèi)的液壓技術(shù)術(shù)語(yǔ)大多是舶來(lái)詞，多人各自翻譯，很不統(tǒng)一，有些直譯未反映本意，似是而非，容易引起誤解。本書(shū)盡可能列舉各種同義詞，糾正了一些名不副實(shí)的名稱，以便利初學(xué)液壓者。
關(guān)于壓力單位問(wèn)題。作者查閱了歐美所有世界知名液壓公司的產(chǎn)品樣本：壓力單位全都使用bar，沒(méi)有一家公司的產(chǎn)品樣本中出現(xiàn)過(guò)MPa這個(gè)單位。但為了執(zhí)行我國(guó)關(guān)于法定計(jì)量單位的規(guī)定，作者不得不花了很多精力，把所引用的材料中的bar都一一改為MPa。但希望讀者還是能非常熟悉bar：1bar=0.1MPa。這樣，將來(lái)在閱讀國(guó)外產(chǎn)品樣本時(shí)才不會(huì)有困難。
根據(jù)GB 3102.3—1993，質(zhì)量流量的代號(hào)為qm，體積流量的代號(hào)為qv。鑒于在液壓技術(shù)中，只使用體積流量，行業(yè)內(nèi)也普遍接受代號(hào)q，所以為了簡(jiǎn)潔起見(jiàn)，本書(shū)中用q表示體積流量。
目前，在液壓系統(tǒng)中使用的壓力（工作）介質(zhì)，雖說(shuō)主要還是礦物油（約占85%～95%），但是，為了安全、環(huán)保等各種因素，其他液體，如難燃油、油包水、水包油懸浮液、可生物快速降解的合成酯、植物油等用做壓力（工作）介質(zhì)的也越來(lái)越多。為敘述簡(jiǎn)便起見(jiàn)，本書(shū)仍使用“液壓油”代表所有壓力介質(zhì)。
全面地來(lái)說(shuō)，輸送液體的泵有容積式和動(dòng)力式兩大類。因?yàn)橐簤杭夹g(shù)中幾乎不使用動(dòng)力式泵，所以本書(shū)中略去“容積式”，簡(jiǎn)稱其為“液壓泵”或“泵”。
“馬達(dá)”一詞，有時(shí)也用于稱呼電動(dòng)機(jī)和汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，但都屬于不規(guī)范漢語(yǔ)，應(yīng)該避免使用。按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T 17446—2012流體傳動(dòng)系統(tǒng)及元件 詞匯》，馬達(dá)含“液壓馬達(dá)”和“氣動(dòng)馬達(dá)”。因?yàn)楸緯?shū)不涉及氣動(dòng)，所以，本書(shū)中的“馬達(dá)”專指“液壓馬達(dá)”。
為縮減篇幅，本書(shū)使用下列簡(jiǎn)稱代替全名。
IFAS——Institut für Fluidtechnische Antriebe und Steuerungen，RWTH Aachen德國(guó)亞琛工業(yè)大學(xué)流體傳動(dòng)與控制技術(shù)研究所
伊頓——Eaton-Vickers公司
派克——Parker Hannifin公司
力士樂(lè)——Bosch-Rexroth AG公司
布赫——Bucher Hydraulik公司
哈威——HAWE Hydraulik SE公司
賀特克——HYDAC International公司
林德——Linde Hydraulics 公司
升旭——Sun Hydraulics公司
丹佛斯——Danfoss公司
川崎——Kawasaki Heavy Industries公司
卡特——Caterpilar公司
泰豐——山東泰豐液壓股份有限公司
國(guó)瑞——上海國(guó)瑞液壓機(jī)械有限公司
本書(shū)所附的光盤(pán)中有各章的數(shù)字版插圖，讀者在需要時(shí)，可以利用電腦放大觀看。
本書(shū)分段較多，排版較松，是希望層次清晰，給讀者在閱讀時(shí)留出喘息、思索、批注的空間。通過(guò)批注，提出問(wèn)題、疑惑，糾正錯(cuò)誤，才能加深理解。作者至今為止所翻閱過(guò)的所有國(guó)內(nèi)外液壓教科書(shū)或?qū)Ｖ嗌俣加绣e(cuò)誤或可改進(jìn)之處。如果讀者有判斷能力，少量錯(cuò)誤并不可怕。通過(guò)發(fā)現(xiàn)和糾正錯(cuò)誤也可以學(xué)習(xí)和提高自己。
本書(shū)中很多內(nèi)容不是抄現(xiàn)成的，而是作者自己想出來(lái)，編出來(lái)，譯出來(lái)，屬于“無(wú)中生有”，第一次見(jiàn)諸文字的，所以，盡管反復(fù)檢查多次修改，難免還有錯(cuò)誤。作者衷心歡迎讀者提出意見(jiàn)和建議，作者電子信箱：hpzhang856@sina.cn。讀者還可通過(guò)作者的博客http://blog.sina.com.cn/lwczf，反映意見(jiàn)，查閱不斷更新的勘誤表。
同濟(jì)大學(xué)訚耀保教授細(xì)致地審閱了本書(shū)全部初稿，哈爾濱工業(yè)大學(xué)姜繼海教授審閱了第12章，香港聯(lián)合出版集團(tuán)資深編輯趙斌先生審閱了本書(shū)前言與尾聲，他們都提出了中肯的指導(dǎo)性的改進(jìn)意見(jiàn)，作者謹(jǐn)在此表示衷心感謝。并也在此特別感謝我的博士后導(dǎo)師巴克先生（前大學(xué)教授、博士工程師、多重名譽(yù)博士Wolfgang Backé）。是他提醒我，要注重實(shí)際，到實(shí)際中去，使我從一個(gè)脫離實(shí)際的教師變成一個(gè)研究實(shí)際問(wèn)題的工程師，并注重歸納和提煉總結(jié)實(shí)踐中的生動(dòng)經(jīng)歷和經(jīng)驗(yàn)。
本書(shū)寫(xiě)作期間得到了上海同濟(jì)大學(xué)“985三期”模塊化專家引智計(jì)劃資助，作者謹(jǐn)在此表示衷心感謝。
感謝本書(shū)所引用的參考文獻(xiàn)的所有作者。由于本書(shū)寫(xiě)作時(shí)間較長(zhǎng)，有些引用文獻(xiàn)可能遺漏標(biāo)注，懇請(qǐng)有關(guān)作者諒解。
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