FR2883380A1 - Low and/or high currents measuring device for electrical circuit, has measurement units respectively adapted to measure low and high currents, where low current measurement unit includes sensor forming shunt - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un dispositif de mesure de courantThe present invention relates to a device for measuring current
perfectionné, notamment de courant de batterie. perfected, including battery current.
Elle s'applique plus particulièrement à la mesure de courants faibles et/ou forts dans un circuit électrique relié à une batterie de véhicule automobile. Cette batterie est destinée généralement à alimenter des organes électriques dont les intensités d'alimentation peuvent être très diverses. It applies more particularly to the measurement of weak and / or strong currents in an electrical circuit connected to a motor vehicle battery. This battery is generally intended to supply electrical organs whose power intensities can be very diverse.
En effet, lorsque le véhicule est en fonctionnement, au moins certains organes électriques requérant un courant d'alimentation d'intensité élevé (par exemple un démarreur, un groupe moto-ventilateur) sont activés. Par contre, lorsque le véhicule est à l'arrêt, en stationnement, les organes électriques requérant un courant d'alimentation d'intensité élevé sont généralement désactivés, alors que certains organes électriques (par exemple un ordinateur de bord) requérant un courant d'alimentation d'intensité faible peuvent être maintenus en état de veille. Indeed, when the vehicle is in operation, at least some electrical components requiring a high intensity power supply (for example a starter, a motor-fan unit) are activated. On the other hand, when the vehicle is stationary, parked, electrical components requiring a high current of power supply are generally deactivated, while certain electrical components (for example an on-board computer) requiring a current of Low intensity power supply can be kept in standby state.
L'intensité des courants faibles est, par exemple, comprise entre 0 et 5A et celle des courants forts est, par exemple, comprise entre 5A et 100A. The intensity of the weak currents is, for example, between 0 and 5A and that of the strong currents is, for example, between 5A and 100A.
On connaît déjà, dans l'état de la technique, un dispositif de mesure de courant, du type comprenant un organe conducteur destiné à être raccordé à un circuit électrique dans lequel circule le courant à mesurer, des premiers et seconds moyens de mesure d'un courant destiné à circuler dans l'organe conducteur, les premiers moyens de mesure étant adaptés à la mesure de courants faibles et les seconds moyens de mesure étant adaptés à la mesure de courants forts, d'intensités plus fortes que celles des courants faibles. Already known in the state of the art, a current measuring device, of the type comprising a conductive member intended to be connected to an electrical circuit in which the current to be measured flows, first and second measuring means of a current for circulating in the conductive member, the first measuring means being adapted to the measurement of weak currents and the second measuring means being adapted to the measurement of strong currents with higher intensities than those of the weak currents.
Un dispositif de mesure de courant de ce type est destiné notamment à gérer la charge d'une batterie de véhicule. A current measuring device of this type is intended in particular for managing the charge of a vehicle battery.
En général, l'organe conducteur comprend une seule branche dans laquelle circulent les courants à mesurer et les premiers et seconds moyens de mesure de courant comprennent des moyens magnétiques comprenant des tores magnétiques entourant l'organe conducteur. In general, the conductive member comprises a single branch in which the currents to be measured flow, and the first and second current measuring means comprise magnetic means comprising magnetic cores surrounding the conductive member.
Par conséquent, il convient de prévoir des moyens de gestion du fonctionnement des premiers et seconds moyens de mesure de courant pour que les courants forts traversant l'organe conducteur ne soient pas susceptibles de gêner, voire d'endommager, le fonctionnement des premiers moyens de mesure de courant adaptés à la mesure de coui.ants faibles. Therefore, it is necessary to provide means for managing the operation of the first and second current measuring means so that the strong currents passing through the conductive member are not likely to hinder or even damage the operation of the first means of current measurement suitable for measuring weak currents.
De ce fait, un dispositif de mesure de courant classique, du type précité, a généralement une structure relativement complexe et coûteuse. As a result, a conventional current measuring device of the aforementioned type generally has a relatively complex and expensive structure.
L'invention a pour but de proposer un dispositif de mesure de courant du type précité susceptible de mesurer de façon fiable aussi bien des courants faibles que des courants forts, ceci à l'aide de moyens relativement simples et peu coûteux. The object of the invention is to propose a current measuring device of the aforementioned type capable of reliably measuring both weak currents and strong currents, using relatively simple and inexpensive means.
A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de mesure de courant, du type précité, caractérisé en ce que l'organe conducteur comprend des première et seconde branches de passage des courants faibles et forts respectivement, ces première et seconde branches étant reliées à une branche commune de passage du courant à mesurer, les premiers moyens de mesure étant affectés à la mesure de courant dans la première branche et les seconds moyens de mesure étant affectés à la mesure de courant dans une autre des branches. For this purpose, the subject of the invention is a current measuring device, of the aforementioned type, characterized in that the conductive member comprises first and second branches for passing weak and strong currents respectively, these first and second branches being connected to a common branch of passage of the current to be measured, the first measuring means being assigned to the measurement of current in the first branch and the second measuring means being assigned to the measurement of current in another of the branches.
Du fait que les premiers moyens de mesure de courant faible sont affectés à la mesure de courant dans la première branche de l'organe conducteur, dans laquelle passent les courants faibles, et que les seconds moyens de mesure de courant fort sont affectés à la mesure de courant dans les deux autres branches dans lesquelles passent les courants forts, les moyens de gestion du fonctionnement des premiers et seconds moyens de mesure sont susceptibles d'être réalisés avec des moyens simples spécifiques aux courants qu'ils mesurent. En particulier, les premiers moyens de mesure adaptés à la mesure de courants faibles peuvent comprendre des moyens simples, tels qu'un shunt, ce dernier ne risquant pas d'être détruit par le passage de courants forts. Since the first low current measuring means are assigned to the current measurement in the first branch of the conductive member, in which the low currents pass, and the second current measuring means are assigned to the measurement. current in the other two branches in which the strong currents pass, the means for managing the operation of the first and second measuring means can be made with simple means specific currents they measure. In particular, the first measuring means adapted to the measurement of weak currents may comprise simple means, such as a shunt, the latter not likely to be destroyed by the passage of strong currents.
Du fait que, dans le dispositif de mesure de courant selon l'invention, on utilise des premiers moyens de mesure adaptés à la mesure de courants faibles et des seconds moyens de mesure adaptés à la mesure de courants forts, on peut obtenir des mesures de courant fiables, dans des gammes de courants d'intensités notablement différentes. Since, in the current measuring device according to the invention, first measuring means adapted to the measurement of low currents and second measuring means suitable for measuring high currents are used, it is possible to obtain measurements of reliable currents, in currents of currents of substantially different intensities.
Suivant d'autres caractéristiques optionnelles du dispositif de courant selon l'invention: - les seconds moyens de mesure sont affectés à la mesure de courant circulant dans la branche commune; - les premiers moyens de mesure comprennent un capteur choisi parmi un capteur formant un shunt et un capteur magnéto-résistif; - les seconds moyens de mesure comprennent un capteur de courant à effet Hall; - le dispositif comprend des premiers et seconds moyens d'activation/désactivation respectivement des premiers et seconds moyens de mesure; - les premiers et seconds moyens d'activation/désactivation sont pilotés par un paramètre dépendant de la position d'un contacteur de démarrage d'un véhicule automobile; -la première branche est munie d'un premier interrupteur susceptible d'adopter deux états dits ouvert et fermé, la première branche étant reliée à la branche commune lorsque le premier interrupteur est dans l'état fermé, et séparée de la branche commune lorsque le premier interrupteur est dans l'état ouvert; - le dispositif comprend des moyens de pilotage du premier interrupteur en fonction d'un paramètre formant un seuil de courant dans la première branche; - la seconde branche est munie d'un second interrupteur susceptible d'adopter deux états dits ouvert et fermé, la seconde branche étant reliée à la branche commune lorsque le second interrupteur est dans l'état fermé, et séparée de la branche commune, lorsque le second interrupteur est dans l'état ouvert; - le dispositif comprend des moyens de pilotage du second interrupteur en fonction d'un paramètre choisi parmi un seuil de courant, une temporisation, un paramètre dépendant de la position d'un contacteur de démarrage de véhicule automobile; - les premiers et seconds moyens d'activation/désactivation respectivement des premiers et seconds moyens de mesure, les moyens de pilotage du premier interrupteur et les moyens de pilotage du second interrupteur sont regroupés dans une carte électronique; - la carte électronique comprend un microcontrôleur formant au moins une partie des moyens choisis parmi les premiers et seconds moyens d'activation/désactivation, les moyens de pilotage du premier interrupteur, les moyens de pilotage du second interrupteur. According to other optional features of the current device according to the invention: the second measurement means are assigned to the measurement of current flowing in the common branch; the first measuring means comprise a sensor chosen from a sensor forming a shunt and a magnetoresistive sensor; the second measuring means comprise a Hall effect current sensor; the device comprises first and second activation / deactivation means respectively first and second measuring means; the first and second activation / deactivation means are controlled by a parameter dependent on the position of a starting contactor of a motor vehicle; the first branch is provided with a first switch capable of adopting two so-called open and closed states, the first branch being connected to the common branch when the first switch is in the closed state, and separated from the common branch when the first switch is in the open state; the device comprises means for controlling the first switch as a function of a parameter forming a current threshold in the first branch; the second branch is provided with a second switch capable of adopting two so-called open and closed states, the second branch being connected to the common branch when the second switch is in the closed state, and separated from the common branch, when the second switch is in the open state; the device comprises means for controlling the second switch as a function of a parameter chosen from a current threshold, a delay, a parameter dependent on the position of a starting contactor of a motor vehicle; the first and second means of activation / deactivation respectively of the first and second measuring means, the control means of the first switch and the control means of the second switch are grouped together in an electronic card; the electronic card comprises a microcontroller forming at least a part of the means selected from the first and second activation / deactivation means, the control means of the first switch, the control means of the second switch.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins de la figure unique. The invention will be better understood on reading the description which follows, given solely by way of example and with reference to the drawings of the single figure.
On a représenté sur la figure un dispositif de mesure du courant selon l'invention désigné par la référence générale 10. There is shown in the figure a current measuring device according to the invention designated by the general reference 10.
Dans cet exemple, le dispositif 10 est destiné à mesurer des courants faibles et/ou forts dans un circuit électrique C relié à une batterie de véhicule automobile (non représentée). Cette batterie alimente des organes électriques dont les intensités d'alimentation peuvent être très diverses. In this example, the device 10 is intended for measuring weak and / or strong currents in an electrical circuit C connected to a motor vehicle battery (not shown). This battery supplies electrical organs whose power intensities can be very diverse.
Le dispositif 10 comprend un organe conducteur 12, qui est destiné à être raccordé au circuit électrique C dans lequel circule le courant à mesurer. The device 10 comprises a conductive member 12, which is intended to be connected to the electrical circuit C in which the current to be measured flows.
L'organe conducteur 12 comporte une première branche conductrice 14 affectée aux courants faibles, une deuxième branche conductrice 16 affectée aux courants forts et une branche commune 18 qui relient les deux branches 14 et 16 et dans laquelle circulent, selon les cas, des courants faibles ou forts. Le cas échéant, les sections des branches 14, 16, et 18 diffèrent entre elles de façon à être adaptées à l'intensité des courants qui les traversent. The conductive member 12 comprises a first conducting branch 14 assigned to the weak currents, a second conducting branch 16 assigned to the strong currents and a common branch 18 which connect the two branches 14 and 16 and in which circulate, as the case may be, weak currents. or strong. Where appropriate, the sections of the branches 14, 16, and 18 differ from each other so as to be adapted to the intensity of the currents flowing through them.
Les branches 14 et 16 sont destinées à être reliées respectivement à des premiers 20 et seconds 22 moyens de répartition de courant dans différentes branches de distribution parallèles. Des organes électriques du véhicule automobile, tels que des moyens électroniques Al d'identification d'un utilisateur autorisé ou un ordinateur de bord A2, sont alimentés avec des courants faibles circulant dans la branche 14 par l'intermédiaire des premiers moyens de distribution du courant 20. D'autres organes électriques du véhicule automobile, tels qu'un démarreur B1 ou un groupe motoventilateur B2, sont alimentés avec des courants forts par l'intermédiaire des seconds moyens de distribution du courant 22. The branches 14 and 16 are intended to be respectively connected to first 20 and second 22 current distribution means in different parallel distribution branches. Electrical components of the motor vehicle, such as electronic means A1 for identifying an authorized user or an on-board computer A2, are powered with low currents flowing in the branch 14 via the first current distribution means. 20. Other electrical components of the motor vehicle, such as a starter B1 or a fan B2, are fed with strong currents via the second current distribution means 22.
Le dispositif 10 comprend un premier 24 et un second 28 interrupteur, chacun étant susceptible d'adopter deux états respectivement ouvert et fermé. The device 10 comprises a first 24 and a second 28 switch, each being capable of adopting two states respectively open and closed.
Le premier interrupteur 24 est relié à la première branche 14. Lorsque le premier interrupteur 24 est dans l'état fermé, la première branche 14 est reliée à la branche commune 18. Lorsque le premier interrupteur 24 est dans l'état ouvert, la première branche 14 est séparée de la branche commune 18. Des premiers moyens 26 pilotent le premier interrupteur 24 en fonction d'un paramètre formant un seuil de courant dans la première branche 14. The first switch 24 is connected to the first branch 14. When the first switch 24 is in the closed state, the first branch 14 is connected to the common branch 18. When the first switch 24 is in the open state, the first branch 14 is separated from the common branch 18. First means 26 drive the first switch 24 as a function of a parameter forming a current threshold in the first branch 14.
Le second interrupteur 28 est relié à la seconde branche 16. Lorsque le second interrupteur 28 est dans l'état fermé, la seconde branche 16 est reliée à la branche commune 18. Lorsque le second interrupteur 28 est dans l'état ouvert, la seconde branche 16 est séparée de la branche commune 18. Des seconds moyens 30 pilotent le second interrupteur 28 en fonction d'au moins un paramètre choisi, par exemple, parmi un seuil de courant dans la seconde branche 16, une temporisation, un paramètre dépendant de la position d'un contacteur de démarrage d'un véhicule automobile. The second switch 28 is connected to the second branch 16. When the second switch 28 is in the closed state, the second branch 16 is connected to the common branch 18. When the second switch 28 is in the open state, the second branch 16 is separated from the common branch 18. Second means 30 drive the second switch 28 according to at least one parameter chosen, for example, from a current threshold in the second branch 16, a delay, a parameter dependent on the position of a starting contactor of a motor vehicle.
Le dispositif 10 comprend également des premiers moyens de mesure 32 adaptés à la mesure de courants faibles et affectés à la première branche 14 dans laquelle circulent ces courants faibles. The device 10 also comprises first measuring means 32 adapted to the measurement of weak currents and assigned to the first branch 14 in which these low currents flow.
Le dispositif 10 comprend encore des seconds moyens de mesure 34 adaptés à la mesure de courants forts et affectés à l'une des deux autres branches 16 ou 18 dans laquelle circulent ces courants forts. The device 10 also comprises second measuring means 34 adapted to the measurement of strong currents and assigned to one of the other two branches 16 or 18 in which these high currents flow.
Dans le mode de réalisation de l'invention représenté sur la figure, les seconds moyens de mesure 34 sont affectés à la branche commune 18. In the embodiment of the invention shown in the figure, the second measuring means 34 are assigned to the common branch 18.
En variante, les seconds moyens de mesure 34 peuvent être affectés à la branche 16. Dans ce cas, le courant dans la branche commune 18 correspond à la somme des courants faible et fort, mesurés respectivement par les premiers moyens de mesure 32 et les seconds moyens de mesure 34. Alternatively, the second measuring means 34 can be assigned to the branch 16. In this case, the current in the common branch 18 corresponds to the sum of the weak and strong currents, respectively measured by the first measuring means 32 and the second means of measurement 34.
Les premiers moyens de mesure 32 peuvent, par exemple, comporter un capteur formant un shunt. Ce shunt est un composant électrique classique, en général constitué d'un matériau résistif tel qu'un alliage désigné par le nom commercial Manganin , Zéranin , etc... The first measuring means 32 may, for example, comprise a shunt forming sensor. This shunt is a conventional electrical component, generally consisting of a resistive material such as an alloy designated by the trade name Manganin, Zeranin, etc.
En variante, les premiers moyens de mesure 32 peuvent comporter un capteur magnétorésistif. Alternatively, the first measurement means 32 may comprise a magnetoresistive sensor.
Les seconds moyens de mesure 34 peuvent, par exemple, comporter un capteur de courant à effet Hall. The second measuring means 34 may, for example, comprise a Hall effect current sensor.
Le dispositif 10 comprend des premiers 36 et seconds 37 moyens d'activation/désactivation respectivement des premiers 32 et seconds 34 moyens de mesures. Les moyens 36 n'existent pas lorsque les premiers moyens de mesure 32 comportent un capteur formant un shunt, car dans ce cas, le shunt ne peut pas être désactivé. The device 10 comprises first 36 and second 37 activation / deactivation means respectively of the first 32 and second 34 measuring means. The means 36 do not exist when the first measuring means 32 comprise a shunt forming sensor, because in this case, the shunt can not be deactivated.
Dans l'exemple décrit, les moyens d'activation/désactivation 36 et 37 sont pilotés par un paramètre dépendant de la position d'un contacteur de démarrage d'un véhicule automobile. In the example described, the activation / deactivation means 36 and 37 are controlled by a parameter dependent on the position of a starting contactor of a motor vehicle.
Les moyens d'activation/désactivation 36 et 37, les premiers moyens 26 de pilotage du premier interrupteur 24 et les seconds moyens 30 de pilotage du second interrupteur 28 sont regroupés dans une carte électronique 38. Cette carte électronique 38 comprend un microcontrôleur formant au moins une partie des moyens d'activation/désactivation 36, 37 et des moyens de pilotage 26 et 30. The activation / deactivation means 36 and 37, the first control means 26 of the first switch 24 and the second control means 30 of the second switch 28 are grouped in an electronic card 38. This electronic card 38 comprises a microcontroller forming at least part of the activation / deactivation means 36, 37 and control means 26 and 30.
La carte électronique 38 comporte une première entrée 40, destinée à recevoir un paramètre dépendant de la position du contacteur de démarrage du véhicule automobile, et des deuxième 44 et troisième 42 entrées, destinées à recevoir chacune une grandeur permettant la mesure du courant. Cette grandeur est fournie respectivement par les premiers 32 et seconds 34 moyens de mesure. La carte électronique 38 comporte également une sortie 46 destinée à fournir une mesure de courant et des moyens de comparaison 48 de cette mesure de courant avec des seuils de courant. The electronic card 38 has a first input 40, intended to receive a parameter dependent on the position of the starting contactor of the motor vehicle, and the second 44 and third 42 inputs, each intended to receive a quantity for measuring the current. This magnitude is provided respectively by the first 32 and second 34 measuring means. The electronic card 38 also has an output 46 intended to provide a measurement of current and comparison means 48 of this current measurement with current thresholds.
De façon classique, le contacteur de démarrage comporte un rotor déplaçable, par exemple, successivement dans une position STOP , une première position intermédiaire ACCESSOIRES , une deuxième position intermédiaire CONTACT et une position DEMARRAGE permettant la mise en marche du moteur. La position DEMARRAGE est temporaire et le rotor du contacteur est rappelé dans la position intermédiaire CONTACT après démarrage du moteur du véhicule automobile. Typically, the starting contactor comprises a movable rotor, for example, successively in a STOP position, a first intermediate position ACCESSORIES, a second intermediate position CONTACT and a START position for starting the engine. The START position is temporary and the rotor of the contactor is recalled to the intermediate position CONTACT after starting the engine of the motor vehicle.
On va maintenant décrire les principaux aspects du fonctionnement du dispositif 10 liés à l'invention. The main aspects of the operation of the device 10 related to the invention will now be described.
On considère initialement le véhicule à l'arrêt. Le rotor du contacteur du démarrage est en position STOP . Dans ce cas, les organes électriques habituellement alimentés en courants forts sont désactivés alors qu'au moins certains organes électriques sont alimentés en courants faibles. L'interrupteur 24 est dans l'état fermé afin de relier les branches 14 et 18 dans lesquelles circulent les courants faibles. Le cas échéant, les moyens 36 activent les moyens de mesure 32. L'interrupteur 28 est dans l'état ouvert et les moyens de mesure 34 sont désactivés. The vehicle is initially considered stationary. The rotor of the ignition switch is in the STOP position. In this case, the electrical components usually supplied with strong currents are deactivated while at least certain electrical components are supplied with weak currents. The switch 24 is in the closed state in order to connect the branches 14 and 18 in which the weak currents circulate. If necessary, the means 36 activate the measuring means 32. The switch 28 is in the open state and the measuring means 34 are deactivated.
Si les moyens de comparaison 48 détectent un dépassement d'un seuil maximum de courant faible dans la branche 14, les premiers moyens 26 pilotent l'interrupteur 24 de façon à le placer dans son état ouvert et les premiers moyens 36 désactivent, le cas échéant, les premiers moyens de mesure 32. Le seuil maximum de courant faible est choisi par exemple, de manière à ce que son dépassement corresponde à une intensité excessive dans la branche 14 par rapport au fonctionnement normal des organes électriques en état de veille. If the comparison means 48 detect an overshoot of a maximum low current threshold in the branch 14, the first means 26 drive the switch 24 so as to place it in its open state and the first means 36 deactivate, if necessary the first measurement means 32. The maximum low current threshold is chosen for example, so that its overshoot corresponds to an excessive intensity in the branch 14 relative to the normal operation of the electrical components in standby state.
Lorsque le rotor du contacteur de démarrage est placé dans une des positions intermédiaires, la carte électronique 38 reçoit en entrée 40, un paramètre signalant le déplacement du rotor dans une des positions intermédiaires. Les moyens 26 et 30 pilotent respectivement les interrupteurs 24 et 28 de façon à les placer dans leur état fermé. Au moins certains organes électriques alimentés en courants forts sont activés. Le cas échéant, les premiers moyens 36 désactivent les premiers moyens de mesure 32 et les seconds moyens 37 activent les seconds moyens de mesure 34. When the rotor of the ignition switch is placed in one of the intermediate positions, the electronic card 38 receives at input 40, a parameter signaling the displacement of the rotor in one of the intermediate positions. The means 26 and 30 respectively drive the switches 24 and 28 so as to place them in their closed state. At least some electric devices powered by strong currents are activated. If necessary, the first means 36 deactivate the first measuring means 32 and the second means 37 activate the second measuring means 34.
Si les moyens de comparaison 48 détectent un dépassement d'un seuil maximum de courant fort dans la branche 18, les seconds moyens 30 pilotent le second interrupteur 28 de façon à le placer dans son état ouvert. Le seuil maximum de courant fort est choisi par exemple, de manière à ce que son dépassement corresponde à une intensité excessive dans la branche 18 par rapport au fonctionnement normal des organes électriques activés lorsque le véhicule automobile est en fonctionnement. If the comparison means 48 detect an exceeding of a maximum high current threshold in the branch 18, the second means 30 drive the second switch 28 so as to place it in its open state. The high maximum current threshold is chosen for example, so that its overshoot corresponds to excessive intensity in the branch 18 relative to the normal operation of the electrical devices activated when the motor vehicle is in operation.
Lorsque le rotor du contacteur de démarrage est replacé dans la position STOP , l'intensité des courants forts diminue dans la branche 16. Dès que les moyens de comparaison 48 détectent un courant dans la branche 16 d'intensité inférieure à celle d'un seuil minimum de courant fort, les premiers moyens 36 activent, le cas échéant, les premiers moyens de mesure 32, les seconds moyens 37 désactivent les seconds moyens de mesure 34 et les seconds moyens 30 pilotent l'interrupteur 28 de façon à le placer dans son état ouvert. When the rotor of the ignition switch is placed in the STOP position, the intensity of the strong currents decreases in the branch 16. As soon as the comparison means 48 detect a current in the branch 16 of intensity lower than that of a threshold the first means 36 activate, if necessary, the first measuring means 32, the second means 37 deactivate the second measuring means 34 and the second means 30 drive the switch 28 so as to place it in its position. open state.
En variante, les seconds moyens 30 peuvent retarder l'ouverture du second interrupteur 28 d'une durée prédéterminée (temporisation) correspondant, par exemple, au souhait de maintenir certains organes électriques activés pendant cette durée. Alternatively, the second means 30 may delay the opening of the second switch 28 of a predetermined duration (time delay) corresponding, for example, the desire to maintain certain electrical organs activated during this time.
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