DE102018109268A1 - Aufladeeinrichtung, Verfahren zum Aufladen und Verwendung eines Fahrzeuganhängers zum Aufladen - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aufladeeinrichtung für wenigstens einen elektrisch betriebenen Verbraucher, wobei die Aufladeeinrichtung wenigstens eine Batterie und wenigstens einen mit der Batterie verbundenen Ladeanschluss für den wenigstens einen Verbraucher aufweist und mobil ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Aufladen wenigstens eines elektrisch betriebenen Verbrauchers, wobei das Aufladen mit einer mobilen Aufladeeinrichtung erfolgt. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung eine Verwendung eines Fahrzeuganhängers. Erfindungsgemäß weist die Aufladeeinrichtung einen Fahrzeuganhänger auf, in dem die wenigstens eine Batterie eingebaut ist und der den wenigstens einen Ladeanschluss für den wenigstens einen Verbraucher aufweist.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aufladeeinrichtung für wenigstens einen elektrisch betriebenen Verbraucher, wobei die Aufladeeinrichtung wenigstens eine Batterie und wenigstens einen mit der Batterie verbundenen Ladeanschluss für den wenigstens einen Verbraucher aufweist und mobil ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Aufladen wenigstens eines elektrisch betriebenen Verbrauchers, wobei das Aufladen mit einer mobilen Aufladeeinrichtung erfolgt. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung eine Verwendung eines Fahrzeuganhängers.
- Derzeit verfügbare Elektrofahrzeuge müssen aufgrund der begrenzten Kapazität der darin verbauten Energiespeicher in relativ kurzen Abständen aufgeladen werden. Allerdings ist die Infrastruktur momentan noch nicht so ausgebaut, dass in jedem Fall eine erforderliche Aufladung vorgenommen werden kann.
- Die gattungsgemäße Druckschrift
US 2012 0303397 A1 beinhaltet eine mobile Lösung zur Aufladung eines entfernt von einer Aufladestation liegen gebliebenen, entladenen Elektrofahrzeugs. Diese Druckschrift schlägt vor, zur Aufladung eines solchen Elektrofahrzeugs im Fall einer entladenen Antriebsbatterie elektrische Energie mit Hilfe eines Fahrzeugs zur Verfügung zu stellen. Dieses Fahrzeug ist mit elektrischen Batterien ausgestattet und kann über einen entsprechenden Ladeanschluss mit dem liegen gebliebenen Elektrofahrzeug verbunden werden und dieses aufladen. Problematisch ist dabei, dass ein Einbau einer Ladeeinheit in ein Fahrzeug aufgrund der begrenzten Zuladung komplex ist. Wird zum Aufladen ein Fahrzeug mit einem zulässigen Gesamtgewicht von größer 3,5 t eingesetzt, besteht dieses Problem nicht, die Fahrzeugkosten sind dann allerdings deutlich höher. - Eine andere Möglichkeit, ein liegen gebliebenes, entladenes Elektrofahrzeug wieder fahrtüchtig zu machen, besteht gemäß der Druckschrift
KR 102011021310 A - Die Druckschriften
DE 102010041362 A1 ,DE 102009029091 A1 undWO 2012115455 A2 schlagen alternativ vor, liegen gebliebene Elektrofahrzeuge mittels eines einen Elektrokonnektor aufweisenden Spenderelektrofahrzeugs vor Ort aufzuladen. Vorteilhaft dabei ist die Nutzung der vorhandenen elektrischen Batterie des geladenen Spenderelektrofahrzeugs. Nachteilig ist die sinkende Kapazität der elektrischen Batterie des Spenderelektrofahrzeugs. - Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Aufladeeinrichtung für wenigstens einen elektrisch betriebenen Verbraucher und ein entsprechendes Verfahren zum Aufladen eines solchen elektrisch betriebenen Verbrauchers zur Verfügung zu stellen, welche eine rasche elektrische Aufladung des Verbrauchers trotz geringem Aufwand ermöglichen.
- Die Aufgabe wird zum einen durch eine Aufladeeinrichtung für wenigstens einen elektrisch betriebenen Verbraucher gelöst, wobei die Aufladeeinrichtung einen Fahrzeuganhänger aufweist, an oder in dem wenigstens eine Batterie eingebaut ist und der wenigstens einen mit der Batterie verbundenen Ladeanschluss für den wenigstens einen Verbraucher aufweist.
- Bei der erfindungsgemäßen Aufladeeinrichtung kann die elektrische Energie der wenigstens einen an oder in dem Fahrzeuganhänger verbauten Batterie zum Aufladen des Verbrauchers verwendet werden. Der Fahrzeuganhänger kann hierfür flexibel an irgendein eine Anhängerkupplung aufweisendes Fahrzeug angekuppelt und schnell zu dem Verbraucher gefahren werden. Der Fahrzeuganhänger hat im Vergleich zu einem herkömmlichen Fahrzeug den Vorteil, dass er die zusätzliche Last, die die wenigstens eine Batterie bildet, ohne Weiteres aufnehmen kann.
- Die wenigstens eine an oder in dem Fahrzeuganhänger verbaute Batterie ist vorzugsweise so ausgelegt, dass mit ihr zumindest eine Notversorgung eines Verbrauchers mit Elektroenergie gewährleistet werden kann.
- Der wenigstens eine elektrisch betriebene Verbraucher ist in einer favorisierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wenigstens ein Elektrofahrzeug. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Aufladeeinrichtung kann an einem solchen Elektrofahrzeug beispielsweise eine Schnellladung erfolgen. Unter einer Schnellladung ist hierbei zu verstehen, dass während einer Ladedauer von unter 20 Minuten eine elektrische Notversorgung des Elektrofahrzeugs sichergestellt ist. Eine Notversorgung ist dann gewährleistet, wenn das betreffende Elektrofahrzeug nach der Notversorgung beispielsweise wenigstens 20 km weit bei einer Geschwindigkeit von beispielsweise durchschnittlich 50 km/h fahren kann.
- Der wenigstens eine Ladeanschluss ist hierfür vorzugsweise so ausgebildet, dass durch diesen/diese eine elektrische Verbindung mit allen marktüblichen Ladesystemen von Elektrofahrzeugen hergestellt werden kann und diese auf diese Weise mit elektrischer Energie versorgt werden können.
- Es können bei der vorliegenden Erfindung auch verschiedene Ladeanschlüsse zur Anwendung kommen.
- In weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann der wenigstens eine elektrisch betriebene Verbraucher auch wenigstens ein Energiespeicher und/oder ein elektrisches Versorgungssystem sein.
- Besonders von Vorteil ist es, wenn der Fahrzeuganhänger wenigstens ein mit der wenigstens einen Batterie elektrisch verbundenes Stromerzeugungsaggregat aufweist.
- Ein solches Stromerzeugungsaggregat kann beispielsweise ein in dem Fahrzeuganhänger installiertes Notstromaggregat und/oder eine auf dem Fahrzeuganhänger installierte Photovoltaikanlage sein. Kommt ein Notstromaggregat zur Anwendung, kann dieses beispielsweise mit Benzin, Diesel, Gas oder Wasserstoff betrieben werden. Die Photovoltaikanlage kann zum Beispiel auf einem Dach des Fahrzeuganhängers installiert sein. Sie kann für ein sanftes Nachladen genutzt werden.
- Vorzugsweise weist der Fahrzeuganhänger wenigstens ein elektrisches Wandlerelement auf. Das elektrische Wandlerelement wandelt gespeicherte elektrische Energie auf ein elektrisches Niveau um, welches zum Laden eines Verbrauchers, wie eines Elektrofahrzeugs, benötigt wird. Als elektrisches Wandlerelement eignet sich insbesondere ein bidirektionaler, steuerbarer Wechselrichter.
- In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Fahrzeuganhänger eine Steuerung auf, mit der die wenigstens eine Batterie, das wenigstens eine Stromerzeugungsaggregat und der wenigstens eine Wechselrichter steuerbar sind.
- Eine besonders günstige Bedienbarkeit der erfindungsgemäßen Aufladeeinrichtung ergibt sich, wenn die Steuerung eine Bedienoberfläche aufweist, mit der die Steuerung bedienbar ist und auf der wenigstens ein Ladezustand der Batterie und ein Ladezustand des Verbrauchers anzeigbar sind.
- Die Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren zum Aufladen wenigstens eines elektrisch betriebenen Verbrauchers gelöst, wobei das Aufladen über wenigstens eine an oder in einem mobilen Fahrzeuganhänger verbaute Batterie erfolgt, welche über wenigstens einen an dem Fahrzeuganhänger vorgesehenen Ladeanschluss mit dem wenigstens einen Verbraucher elektrisch verbunden wird.
- Die elektrische Energie, die in der an oder in dem Fahrzeuganhänger verbauten Batterie gespeichert ist, wird über den wenigstens einen Ladeanschluss dem wenigstens einen Verbraucher zur Verfügung gestellt.
- Das erfindungsgemäße Verfahren ist im Vergleich zu den oben beschriebenen, aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zum Aufladen eines entladenen Verbrauchers, wie eine entladenen Elektrofahrzeugs, wesentlich einfacher und kostengünstiger.
- Der wenigstens eine Verbraucher kann hierbei wenigstens ein Elektrofahrzeug und/oder wenigstens ein Energiespeicher und/oder ein stationärer elektrischer Verbraucher sein, das bzw. der mittels des Fahrzeuganhängers mit elektrischer Energie versorgt wird. Ist der wenigstens eine Verbraucher ein Elektrofahrzeug, wird die elektrische Energie, die in der an oder in dem Fahrzeuganhänger verbauten Batterie gespeichert ist, wird über den wenigstens einen Ladeanschluss in die Batterie des Elektrofahrzeugs eingebracht. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann also ein entladenes Elektrofahrzeug schnell und unkompliziert direkt vor Ort aufgeladen werden.
- Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens kann zudem die Aufladeeinrichtung so in ein stationäres elektrisches Versorgungssystem eingebunden werden, dass je nach Bedarf entweder die Batterie durch Überschussenergie des stationären elektrischen Versorgungssystems elektrisch aufgeladen wird oder durch die Batterie elektrische Energie in das stationäre elektrische Versorgungssystem eingespeist wird.
- Die wenigstens eine an oder in dem Fahrzeuganhänger verbaute Batterie kann mittels wenigstens einer externen elektrischen Stromquelle geladen werden.
- In einer vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die wenigstens eine an oder in dem Fahrzeuganhänger verbaute Batterie jedoch durch wenigstens ein auf dem Fahrzeuganhänger verbautes Stromerzeugungsaggregat elektrisch aufgeladen.
- Das wenigstens eine Stromerzeugungsaggregat kann beispielsweise ein Notstromaggregat sein oder photovoltaisch Strom erzeugen.
- Die vorliegende Erfindung beinhaltet außerdem eine Verwendung wenigstens einer an oder in einem Fahrzeuganhänger verbauten Batterie zum elektrischen Aufladen wenigstens eines elektrisch betriebenen Verbrauchers.
- Die an oder in dem Fahrzeuganhänger verbaute Batterie kann beispielsweise zum elektrischen Aufladen wenigstens eines Elektrofahrzeugs und/oder wenigstens eines Energiespeichers und/oder zum Einspeisen von elektrischer Energie in ein stationäres elektrisches Versorgungssystem verwendet werden. So kann die Batterie beispielsweise zur Schnell- oder Notladung eines liegen gebliebenen Elektrofahrzeuges verwendet werden.
- Die vorliegende Erfindung beinhaltet auch eine Verwendung wenigstens einer an oder in einem Fahrzeuganhänger verbauten Batterie zur Substitution eines öffentlichen Stromversorgungsnetzes.
- Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche schematisch in
1 dargestellt ist, wird im Folgenden näher erläutert. -
1 zeigt schematisch eine mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Aufladeeinrichtung10 . - Die Aufladeeinrichtung
10 weist einen Fahrzeuganhänger5 auf. Der Fahrzeuganhänger5 eine Batterie4 auf, die eine Niedervolt- oder Hochvoltbatterie sein kann. In anderen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann der Fahrzeuganhänger5 auch mehrere Batterien4 aufweisen. Diese können gleich oder auch unterschiedlich sein. - Der Fahrzeuganhänger
5 weist ferner einen oder mehrere bidirektionale(n) steuerbare(n) Wechselrichter2 auf. Zudem ist der Fahrzeuganhänger5 mit einem Stromerzeugungsaggregat1 ausgestattet. Zusätzlich ist noch ein weiteres Stromerzeugungsaggregat in Form einer Photovoltaikanlage3 auf einem Dach des Fahrzeuganhängers5 installiert. - Mit dem Stromerzeugungsaggregat
1 und/oder die Photovoltaikanlage3 erfolgt über den Wechselrichter2 eine Aufladung der Batterie4 . In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Aufladung der Batterie4 auch über wenigstens eine externe elektrische Stromquelle und/oder über die Ladeanschlüsse8 erfolgen. - Die elektrische Aufladung der wenigstens einen Batterie
4 mittels einer externen elektrischen Stromquelle kann auf eine oder mehrere der folgenden Arten erfolgen: - • Aufladung mittels verbautem Notstromaggregat
- • Aufladung am öffentlichen Stromversorgungsnetz
- • Aufladung an Blockheizkraftwerken (BHKW)
- • Aufladung an regenerativen Energiequellen, insbesondere Windkraft-, Photovoltaik-, Wasserkraft- , Gezeitenkraft- und Bioenergieanlagen
- • Aufladung an thermoelektrischen Stromerzeugern
- • Aufladung mit nuklear erzeugtem Strom.
- Die Aufladeeinrichtung
10 weist mehrere Ladeanschlüsse6 ,8 auf. Grundsätzlich ist die Aufladeeinrichtung10 auch mit einem Ladeanschluss8 funktionsfähig. Über den wenigstens einen Ladeanschluss8 lässt sich die Aufladeeinrichtung10 beispielsweise mit einem entladenen Elektrofahrzeug verbinden. Über den Ladeanschluss6 kann die Aufladeeinrichtung10 selbst aufgeladen werden. - Die gezeigte Aufladeeinrichtung
10 besitzt zudem eine Steuerung9 . Die Steuerung9 kann über eine Bedienoberfläche7 bedient werden. - Die Steuerung
9 überwacht die wenigstens eine Batterie4 sowie den wenigstens einen Wechselrichter2 . Die Steuerung9 fordert außerdem in dem gezeigten Ausführungsbeispiel das Stromerzeugungsaggregat1 bei einem wählbaren Ladezustand (SoC (State-of-Charge)) an, loggt Daten und Verbräuche und steuert den wenigstens einen Wechselrichter2 bei einer Anwendung der Aufladeeinrichtung10 im Rahmen eines Energiemanagement-Systems. Über die Bedienoberfläche7 können jeweilige Zustände visualisiert werden. - Mit der in
1 gezeigten Aufladeeinrichtung10 kann beispielsweise eine Schnellladung einer Antriebsbatterie eines hier nicht gezeigten Elektrofahrzeugs ermöglicht werden. Mit dieser Schnellladung soll die Reichweite des Elektrofahrzeugs zumindest soweit verlängert werden, dass durch das Elektrofahrzeug eine nächste stationäre Ladeeinrichtung erreichbar ist. - Die erfindungsgemäße Aufladeeinrichtung
10 kann auch als mobile Schnellladestation dienen. - Mit der Aufladeeinrichtung
10 können die wichtigsten am Markt vertretenen Ladesysteme bedient werden können. Dies sind insbesondere die folgenden Systeme: - • CEE-Stecker
- • Schuko-Stecker
- • Typ 1-Stecker (IEC 62196)
- • Typ 2-Stecker (IEC 62196)
- • Combo-Stecker (IEC 62196)
- • CHAdeMO-Stecker (ISO/IEC 61851-23 und 24)
- • Tesla Supercharger.
- Mit Hilfe der Aufladeeinrichtung
10 ist auch eine stationäre elektrische Versorgung wenigstens eines elektrisch betriebenen Verbrauchers, wie eines stationären elektrischen Versorgungsystems, möglich. In der vorliegenden Erfindung wird unter einer stationären elektrischen Versorgung zum Beispiel eine zeitweise Verwendung der Aufladeeinrichtung10 anstelle eines öffentlichen Stromversorgungsnetzes verstanden. Diese Netzersatzfunktion kann beispielsweise in Havariesituationen und/oder für eine elektrische Versorgung von Veranstaltungen genutzt werden. Die Kapazität der jeweils verwendeten wenigstens einen Batterie4 und die Leistung des verwendeten wenigstens einen Stromerzeugungsaggregats1 sind entsprechend der geplanten Verwendung anzupassen. - Die Aufladeeinrichtung
10 kann auch als Energiemanagement-System stationär angewendet werden. Dabei wird über eine Messeinrichtung, die an einem Bezugszähler wenigstens eines stationären Versorgungsystems, wie eines Gebäudes, verbaut sein kann oder über eine drahtgebundene oder drahtlose Verbindung, wie z. B. Funk oder WiFi, mit dem wenigstens einen stationären Versorgungsystem verbunden ist, eine Bezugs- oder Überschussleistung in Echtzeit an die Steuerung9 der Aufladeeinrichtung10 übertragen. Der oder die Wechselrichter2 der Aufladeeinrichtung10 kann/können somit Überschussenergie des wenigstens einen stationären Versorgungssystems vorzugsweise bedarfsgerecht in die wenigstens eine Batterie4 der Aufladeeinrichtung10 einspeichern oder aber bei Energiebedarf des stationären Versorgungsystems gezielt die notwendige Leistung zur Deckung des Verbrauches von der Aufladeeinrichtung10 in das stationäre Versorgungsystem10 ausspeichern. Dies wird durch eine entsprechend in dem wenigstens einen Wechselrichter2 integrierte Schnittstelle ermöglicht, welche mit der Steuerung9 der Aufladeeinrichtung10 kommuniziert und Steuersignale wie beispielsweise eine gewünschte Lade- oder Entladeleistung empfängt. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
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- KR 102011021310 A [0004]
- DE 102010041362 A1 [0005]
- DE 102009029091 A1 [0005]
- WO 2012115455 A2 [0005]
Claims (15)
- Aufladeeinrichtung (10) für wenigstens einen elektrisch betriebenen Verbraucher, wobei die Aufladeeinrichtung (10) wenigstens eine Batterie (4) und wenigstens einen mit der Batterie (4) verbundenen Ladeanschluss (8) für den wenigstens einen Verbraucher aufweist und mobil ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufladeeinrichtung (10) einen Fahrzeuganhänger (5) aufweist, in dem die wenigstens eine Batterie (4) eingebaut ist und der den wenigstens einen Ladeanschluss (8) für den wenigstens einen Verbraucher aufweist.
- Aufadeeinrichtung nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Verbraucher wenigstens ein Elektrofahrzeug und/oder wenigstens ein Energiespeicher und/oder wenigstens ein stationärer elektrischer Verbraucher ist. - Aufladeeinrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrzeuganhänger (5) wenigstens ein mit der wenigstens einen Batterie (4) elektrisch verbundenes Stromerzeugungsaggregat (1) aufweist.
- Aufladeeinrichtung nach
Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Stromerzeugungsaggregat (1) ein in dem Fahrzeuganhänger installiertes Notstromaggregat und/oder eine an oder in dem Fahrzeuganhänger (5) installierte Photovoltaikanlage (3) aufweist. - Aufladeeinrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrzeuganhänger (5) wenigstens ein elektrisches Wandlerelement aufweist.
- Aufladeeinrichtung nach den
Ansprüchen 3 und5 , dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrzeuganhänger (5) eine Steuerung (9) aufweist, mit der die wenigstens eine Batterie (4), das wenigstens eine Stromerzeugungsaggregat (1) und der wenigstens eine Wechselrichter (2) steuerbar sind. - Aufladeeinrichtung nach
Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (9) mit einer Bedienoberfläche (7) gekoppelt ist, mit der die Steuerung (9) bedienbar ist und auf der wenigstens ein Ladezustand der Batterie (4) und ein Ladezustand des wenigstens einen mit der Batterie (4) verbundenen Verbrauchers anzeigbar sind. - Verfahren zum Aufladen wenigstens eines elektrisch betriebenen Verbrauchers, wobei das Aufladen mit einer mobilen Aufladeeinrichtung (10) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufladen über wenigstens eine an oder in einem Fahrzeuganhänger (5) verbaute Batterie (4) erfolgt, welche über wenigstens einen an dem Fahrzeuganhänger (5) vorgesehenen Ladeanschluss (8) mit dem wenigstens einen Verbraucher elektrisch verbunden wird.
- Verfahren nach
Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Verbraucher wenigstens ein Elektrofahrzeug und/oder wenigstens ein Energiespeicher und/oder wenigstens ein stationärer elektrischer Verbraucher ist, das/der mittels des Fahrzeuganhängers (5) mit elektrischer Energie versorgt wird. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 8 oder9 , dadurch gekennzeichnet, dass die Aufladeeinrichtung (10) so in ein stationäres elektrisches Versorgungsystem eingebunden wird, dass je nach Bedarf entweder die Batterie (4) durch Überschussenergie des stationären elektrischen Versorgungssystems elektrisch aufgeladen wird oder durch die Batterie (4) elektrische Energie in das stationäre elektrische Versorgungssystem eingespeist wird. - Verfahren nach wenigstens einem der
Ansprüche 8 bis10 , dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine an oder in dem Fahrzeuganhänger (5) verbaute Batterie (4) durch wenigstens ein auf dem Fahrzeuganhänger (5) verbautes Stromerzeugungsaggregat (1) elektrisch aufgeladen wird. - Verfahren nach
Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Stromerzeugungsaggregat (1) ein Notstromaggregat ist und/oder photovoltaisch Strom erzeugt. - Verwendung wenigstens einer an oder in einem Fahrzeuganhänger (5) verbauten Batterie (4) zum elektrischen Aufladen wenigstens eines elektrisch betriebenen Verbrauchers.
- Verwendung der Batterie nach
Anspruch 13 zum elektrischen Aufladen wenigstens eines Elektrofahrzeugs und/oder wenigstens eines Energiespeichers und/oder zum Einspeisen von elektrischer Energie in ein stationäres elektrisches Versorgungssystem. - Verwendung wenigstens einer an oder in einem Fahrzeuganhänger (5) verbauten Batterie (4) zur Substitution eines öffentlichen Stromversorgungsnetzes.
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