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13種提升設備典型改造案例分析,太全面了!(一)

發布時間:2020-08-04來源:點擊:183

    原創杜波礦山機械雜志2019-07-26

    GB/T33936-2017《礦井提升機回收評估規范》

    ●2017年7月12日發布

    ●2018年2月1日實施首次制訂

    規定了提升機回收改造的總體原則、回收改造評估技術要求、改造后產

    品的試驗方法和檢驗規則。為提升機老產品改造提供了技術依據。

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    A.蘇制、仿蘇、仿蘇改進型單繩纏繞式提升機改造

    改造實施方法

    ①.利用原來的軸承梁地腳螺栓,保持改造后軸承座中心高不變。

    ②.更換兩個卷筒及新型齒塊式調繩離合器,更換原滑動軸承軸瓦為滾動軸承。

    ③.更換低速軸的齒輪聯軸器,增加盤形制動器裝置及液壓站。

    ④.利用原減速器的地腳螺栓,增加過度底座,用于安裝新型行星齒輪減速器,增加潤滑站、電動機制動器、測速傳動裝置等部件。

    ⑤.根據電控需求,在主軸軸頭增加編碼器裝置。

    由于電機位置與老設備不同,一般情況下,電機基礎需要重新制作。

    改造后整機性能與新系列提升機等同。

    原設備的游動卷筒在傳動側,而改造后的游動卷筒改在非傳動側。由于仿蘇改進型的卷筒上設有閘輪位置,而改造后采用盤型制動器,故改造后兩卷筒的相對位置會有改變,提升中心線也會發生變化,因此必須驗算鋼絲繩的偏角,不能超過安全規程的要求。

    同時,盤型制動器裝置、牌坊深度指示器裝置基礎需要重新制作。可以在正常生產時,就將兩處的基礎制作出。

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    B.XKT、XKTB型單繩纏繞式提升機提升機改造

    改造實施方法

    實施方法與蘇制、仿蘇、仿蘇改進型改造基本相同。但XKT、XKTB系列已采用盤型制動器裝置,直接利用原制動器基礎螺栓即可,不必再做基礎。

    雖然實施方法相同,但是結構尺寸存在很大差異,改造設備圖紙也不相同。

    C.JK型單繩纏繞式提升機提升機改造

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    存在問題

    ①.主軸裝置中采用切向鍵聯接處的切向鍵易發生松動。

    ②.制動盤有軸向竄動,影響制動的安全性。

    ③.調繩離合器有離合困難的故障。

    ④.調繩油缸或聯鎖閥漏油,并污染制動盤,嚴重影響制動的安全性。

    ⑤.制動器油缸漏油問題,從八十年代中期出廠的產品已經進行了改進。

    ⑥.牌坊深度指示器傳動裝置中,齒輪副的齒側間隙易發生變化,從而造成傳動裝置斷軸事故,嚴重影響提升機的安全運行。

    改造實施方法

    實施方法與XKT、XKTB型改造基本相同。

    雖然實施方法相同,但是結構尺寸存在很大差異,改造設備圖紙也不相同。

    小結:

    A、B、C三類所述為整體改造,也可以是部分改造。如主軸裝置、減速器、電動機,甚至是部件的局部,都可以單獨進行改造。如果是部分改造,必須注意采取特殊方法,保證新舊設備間的尺寸銜接,如:

    改造部分的設備中心高應有意識減小,現場安裝后可以加墊片,以與老設備匹配;

    為保證萬無一失,新老設備若涉及軸孔配合,新設備的零件應留有余量,現場根據實測尺寸進行加工。現場工作量有所增加。

    有配加工的零件需要成對提供,如齒輪聯軸器的內齒圈。

    D.單繩纏繞式提升機的局部改造

    ①老系列單繩纏繞式提升機固定卷筒輪轂改造

    XKT、XKTB、JK型提升機固筒左支輪與卷筒是鋼對鋼配合,由于該處潤滑不良,支輪和主軸產生磨損,主軸裝置在運行較長時間后,配合處出現縫隙過大,造成卷筒下沉,制動盤偏擺嚴重,從而影響制動效果。

    改造實施方法

    對固筒左支輪采用替代法:增加一套支輪,與主軸間使用銅瓦以改善潤滑條件。采用頂托機構將原支輪頂起,調整支輪與主軸之間的間隙達到均勻,即卷筒達到應有的位置,將新支輪及銅瓦放到位,把新支輪和原支輪焊接在一起。由于無法采用焊后退火處理,所以焊接時應嚴格保證質量。

    根據卷筒幅板上人孔的大小及卷筒內部空間,新制作的支輪及銅瓦可以制作成兩半或三瓣結構。

    該種類型的改造適用于JK系列及以前的產品。由于此種方法技術要求過高,并且支撐點偏心,采用的不多。

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    ②.制動裝置改造

    重新做基礎或者利用原盤型制動器的基礎螺栓。

    要保證中心高不變;

    制動器個數根據載荷計算確定,不受原設備影響;

    根據需要,制動器可以采用非對稱結構;

    新制動器安裝后,必須保證與原設備無干涉現象,并留有合理的檢修拆卸空間;

    盤型制動器裝置應能順利安裝或拆除;閘瓦應完全包容在老設備閘盤工作面內。

    ③.減速器改造

    利用原基礎的地腳螺栓,通過大過度底座安裝新的行星齒輪減速器。

    如果只改造減速器,必須考慮原設備附屬部件的安裝問題,必須保證這些附屬部件正常工作。

    如JK系列,原平行軸減速器的非傳動高速軸帶有深度指示器傳動裝置。更換為行星齒輪減速器之后,由于結構不同,沒有多余的出軸可供利用,這時需要采取措施,保證原設備帶的深度指示器傳動裝置仍能使用。

    可在減速器低速軸上安裝一兩半結構的傘齒輪,與牌坊傳動裝置的傘齒輪嚙合,從而保證牌坊式深度指示器正常使用,如下圖所示。

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    1-聯軸器2-牌坊傳動裝置3-傘齒輪

    4-減速器5-牌坊式深度指示器

    減速器改造布置圖

    ④.主電機改造

    礦井需要增加產量或者由于井深加大要增加提升速度時,電動機需要更換,也就是電機擴容。一般情況下新更換的電機中心高要加大,可以利用原電機的地腳螺栓,通過新制作的過渡電機底座安裝新電機。同時需要更換聯軸器。如果尺寸允許,也可以在原底座與新電機之間增加一個過度底座,完成新電機的安裝。

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    ⑤.氣動調繩離合器更換為液壓調繩離合器

    我國于上世紀60年代引進一批捷克產4m雙筒提升機,及六十年代我國仿制的KJ型雙筒提升機,此類提升機的制動器是氣動控制的,調繩機構采用的也是氣動控制的置換機構。簡單說,就是利用氣動操控實現制動和調繩。

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    1-游動卷筒輻板2-游動卷筒左輪轂3-齒套

    4-蓋5-置換機構氣缸6-齒輪7-切向鍵

    8-供氣頭9-盤形彈簧10-球面軸瓦

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    氣動控制的置換機構

    1-液壓螺旋開關Ⅰ2-液壓螺旋開關Ⅱ3-密封頭4-游動卷筒輻板 5-游動卷筒左輪轂6-齒套7-蓋8-置換機構9-齒輪 10-切向鍵

    11-盤形彈簧12-球面軸瓦

    改造后的置換機構

    此類提升機已陸續進行了技術改造,原有由氣動控制的制動系統已更換為由液壓站控制的新式盤型制動系統,但原有的換置機構如何操控成為一個問題。

    可設計一種新的置換機構,將原置換機構的氣壓控制改進為液壓控制,從而使盤形制動器和置換機構的控制源都統一為液壓站,可以徹底甩開原有的氣壓系統,利用液壓站的功能,還可實現自動調繩,使得設備簡化、操作簡便、省時省力。

    來自液壓站的壓力油通過液壓螺旋開關Ⅰ和液壓螺旋開關Ⅱ、密封頭,進入主軸中心孔油路,再通過管路接頭、分配器,一分為三進入換置油缸,靠油壓推力和盤型彈簧變形力,完成置換機構的脫開和合上的動作。

    本機構兩個地方進行改進:一是將原有汽缸更換為置換油缸;二是將原機構中供氣頭更換為密封頭。

    油缸的安裝方式、外形尺寸、接口尺寸及行程均與原氣缸保持一致,保證置換油缸能夠準確安裝在原氣缸位置上。

    由于液壓站提供的壓力油壓力大于原設備氣源氣壓,故需對油缸直徑進行重新核算,通過計算后確定置換油缸的合理內徑。另外還需選擇合理的密封。

    密封頭為既有相對轉動,又能起到密封的部件。

    通過進行以上所述的技術改造后,提升機調繩機構和制動器統一由液壓站集中控制,使設備大為簡化,整個系統結構緊湊。另外改造周期短,只需加工三個置換油缸、一套密封頭、若干連接油管即可完成,適合煤礦高效率的生產進度。

    在油路中裝設液壓螺旋開關可隨時切斷油源,便于簡修,并且可利用液壓站功能實現自動調繩,操作簡便。

    ⑥.牌坊式深度指示器行程調整

    由于井筒向下延伸使得提升高度或提升斜長加大,深度指示器牌坊行程不能滿足現有的提升高度。此時需要對牌坊式深度指示器更換齒輪對進行調整,以達到牌坊式深度指示器能夠正常工作的要求。

    此類改造相對來說比較簡單,當提升機要改變提升高度時,只需更換牌坊式深度指示器中的更換齒輪對,即上圖中的Z5、Z6兩對齒輪,按牌坊式深度指示器更換件表中對應的提升高度進行選取即可。同時應調整信號拉桿上的銷子,重新設定減速極限開關和過卷極限開關的上下位置,使深度指示器在新的行程下能夠保持正常工作。

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    牌坊式深度指示器傳動原理圖

    ⑦.加裝編碼器

    根據電控改造的要求,可對老設備做少量改動,加裝編碼器。方法有很多,僅舉例如下:

    1.可以更換軸承端蓋,在新軸承端蓋上加裝編碼器。利用原設備主軸的中心孔,安裝帶動編碼器旋轉的法蘭軸。

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    2.可以利用牌坊式深度指示器傳動裝置,加裝編碼器。

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    3.可以利用牌坊式深度指示器,加裝編碼器。

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    ⑧.帶制動輪的卷筒配盤形制動器

    本種改造適用于蘇制、仿蘇KJ型、仿蘇改進JKA型礦井提升機,共同之處是,卷筒都帶制動輪。

    由于原設備結構中沒有制動盤,故改造的首要任務是在原設備上加裝制動盤,俗稱“戴草帽”結構,具體實施方式是利用原設備的制動輪作為安裝制動盤的基面,制動盤焊接成特殊的“L”形結構裝到原制動輪上,通過調整墊進行調整保證制動盤與主軸軸線相垂直,然后先將制動盤與卷筒進行點焊,現場利用鉆床在制動盤與原制動輪配合處鉆連接螺栓孔,孔的數量由提升機的規格大小決定,一般為一半數量的精制螺栓孔,一半數量的普通螺栓孔,精制螺栓孔還需要進行配鉸。制動盤工作面粗糙度在廠內加工到12.5μm,并留有一定的加工余量,現場安裝好后需要對制動盤進行精車。盤形制動器的基礎可以重新制作,也可以利用原設備的地腳螺栓通過過渡支架進行連接。

    需要說明的是,這種改造適用的機型蘇制、仿蘇KJ型、仿蘇改進JKA型,已有規定將其列入淘汰之列,因此本改造采用的可能性已比較小。

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    1-制動盤2-連接螺栓3-原設備制動輪

    制動盤安裝示意圖

    ⑨.帶制動輪的卷筒配液壓徑向推力平移式制動器

    本種改造適用于蘇制、仿蘇KJ型、仿蘇改進JKA型礦井提升機,共同之處是,卷筒都帶制動輪。

    開發一種液壓徑向推力式制動器。這種制動器有盤形制動器的顯著優點,實際上是盤型制動器的一種派生產品,制動副的運動仍是直線運動,但是制動副的形狀不是平面,而是圓弧面。

    這種改造不需要配套制動盤,仍利用原設備制動輪進行制動,原設備基礎也可以不變,利用原地腳螺栓通過過渡支架與新制動器連接。布置較簡單,并且利用液壓站實現調壓、二級制動等功能。

    缺點是制動器內部結構環節多,制動效率低,安裝調整工作量大。

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    1-制動器裝置2-閘瓦3-拉桿4-原設備制動輪5-過渡支架

    液壓徑向推力平移式制動器

    與前述相同,這種改造適用于蘇制、仿蘇KJ型、仿蘇改進JKA型,因此本改造采用的可能性已比較小。

    E.纏繞式非防爆型提升機改造為防爆提升機

    以往要求不嚴,許多井下采用非防爆型提升機,而現在要求,井下提升機必須為防爆型。可以少量投資,充分利用原設備,改造成防爆提升機。

    非防爆型提升機改為防爆型提升機,改造的重點在于電控、電機,必須采用防爆型電控和電機。在機械部分也要采用如下措施:

    ⑴.更換電機后,采用過渡底座,將電機和原基礎合理連接;

    ⑵.采用防爆型液壓站(電機、電磁閥都為隔爆型),并與電控正確銜接。由于液壓站結構的限制,只能整體更換液壓站;

    ⑶.采用防爆型潤滑站(電機、電磁閥都為隔爆型),并與電控正確銜接。潤滑站的結構有兩種,帶油箱和不帶油箱。對于新型的潤滑站,帶有油箱,因為是整體結構,不好單獨更換電機和電磁閥,可以整體更換為防爆潤滑站。對于JK系列提升機配的潤滑站沒有油箱,電機和泵都是管路安裝,可以單獨更換潤滑站電機,實現局部改造,另外增設防爆溫度、流量、壓力控制器;

    ⑷.更換深度指示器上的開關(減速、停車、過卷開關),各種行程開關采取防爆措施,并增加防爆型深度指示器失效保護裝置;

    ⑸.盤形制動器,其上的閘瓦間隙指示開關和碟簧疲勞指示開關更換為防爆型;

    ⑹.對于雙筒提升機,要更換調繩離合器的限位開關,換為防爆型;

    ⑺.按照電控的需求,增設高、低速級編碼器裝置;

    老系列多繩摩擦式提升機改造多集中在127C,128C,130C及133C系列,均為70年代末到80年生產的提升機。由于當時提升機設計水平及制造水平的限制,有部分提升機在結構上存在不合理之處,普遍存在的現象是摩擦輪開裂、制動盤偏擺較大、摩擦襯墊摩擦系數較小、固定塊,壓塊老化、減速器齒面點蝕嚴重,日常維護量較大等缺陷。近些年逐步進行了設備改造升級。

    F.老系列Ⅰ型多繩摩擦式提升機改造

    以JKM-2.25×4Ⅰ多繩摩擦式提升機(127C)、JKM-2.8×4Ⅰ多繩摩擦式提升機(128C)為例

    結構特點:主軸裝置與減速器之間是剛性連接,見圖,即減速器輸出軸側加工成法蘭狀,減速器與主軸通過精制螺栓聯接,來傳遞扭矩。摩擦輪左右輪轂與主軸采用的是熱裝輪轂結構,固定塊及壓塊采用的是鑄鋁材料,制動盤厚度較小,摩擦襯墊摩擦系數較小,在0.2左右。

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    1-軸承梁2-鎖緊器3-軸承座4-軸承5-主軸6-摩擦輪7-摩擦襯墊8-鑄鋁壓塊9-鑄鋁固定塊10-精制螺栓

    主軸裝置

    該系列提升機在進行技術改造時,推薦將彈簧基礎減速器與主軸裝置同時改造,主軸裝置采用最新的E系列結構,同時提高制動盤厚度。配套高性能摩擦襯墊,摩擦系數在0.25以上。減速器選用行星齒輪減速器,減速器與主軸裝置之間采用齒輪聯軸器聯接,減小了設備運行時的維修量,見圖a、圖b。

    1-軸承梁2-軸承座3-軸承4-主軸5-摩擦輪6-摩擦襯墊

    7-酚醛固定塊8-酚醛壓塊9-切向鍵

    圖a主軸裝置

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    1-主軸裝置2-齒輪聯軸器3-行星齒輪減速器4-彈性棒銷聯軸器5-電動機6-電機底座7-電動機制動器8-減速器底座9-編碼器裝置

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    圖b總裝配圖

    G.老系列Ⅱ型多繩摩擦式提升機改造

    以JKM-3.25×4Ⅱ多繩摩擦式提升機(130C)、JKM-2.8×4Ⅱ多繩摩擦式提升機(133C)為例:

    結構特點:主軸裝置與減速器之間通過齒輪聯軸器聯接,減速器為雙入軸平行軸減速器,配套2臺電機同時驅動,見下頁圖。摩擦輪左右輪轂與主軸采用的是熱裝輪轂結構,固定塊及壓塊采用的是鑄鋁材料,制動盤厚度較小,摩擦襯墊摩擦系數較小,在0.2左右。

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    1-電動機2-彈簧聯軸器3-測速發電機4-平行軸減速器5-斜面操縱臺6-盤型制動器裝置7-摩擦輪護板8-主軸裝置9-深度指示器系統10-萬向聯軸節11-精針發送裝置12-液壓站13-司機椅子14-車槽架15-車槽裝置16-導向輪

    老系列井塔式Ⅱ型提升機布置圖

    該系列提升機在進行技術改造時,推薦將雙入軸平行軸減速器改造為行星齒輪減速器。原雙電機取消,改為一臺大功率電機替代。電機制作過度底座,可以利用原電機的兩排螺栓。

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    1-主軸裝置2-彈性棒銷聯軸器3-齒輪聯軸器4-齒輪聯軸器護罩5-行星齒輪減速器6-減速器過渡底座7-測速傳動裝置8-彈性棒銷聯軸器9-電動機制動器10-電機底座11-電動機12-液壓站13-深度指示器14-編碼器裝置15-摩擦輪護罩16-車槽架17-車槽裝置18-導向輪

    井塔式提升機Ⅱ型改Ⅰ型后布置圖

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    H.老系列Ⅲ型多繩摩擦式提升機改造

    以JKM-4×4Ⅲ多繩摩擦式提升機為例

    上世紀90年代初,中信重工引進ABB樣機JKM-4×4Ⅲ,其結構特點為:主軸與電機轉子采用低速直聯電機拖動,電機轉子與提升機主軸共軸,即電機轉子懸掛在提升機主軸上,采用錐面過盈聯接,摩擦輪與主軸非傳動側采用過盈聯接,傳動側主軸鍛造出一個法蘭軸,采用單法蘭、單面平面摩擦聯接,配套摩擦襯墊摩擦系數較小,為0.23。

    該樣機應用在安徽安慶銅礦。由于長期滿負荷運行,提升機閘盤偏擺量超過規定標準值,先后于2002年和2004年兩次更換閘盤,但是效果都不理想。期間采用車削、火焰校正及墊片調整等多種方法進行校正,仍然不能滿足安全要求。該提升機主軸裝置卷筒結構較為特殊,長期滿負荷運行,摩擦輪與閘盤裝配止口變形,閘盤偏擺值非傳動側為2.1mm,傳動側為2.5mm。為確保主井提升機安全運行,2011年礦方決定委托中信重工對提升機整體改造

    改造方案:保持原提升機基礎不變,更換主軸裝置(用進口軸承),電動機不變。具體方案如下:

    ①利用原主軸裝置軸承座、軸承上蓋及地腳螺栓;制動器及制動器底座仍用原有的,原提升機基礎不變,盡可能縮短改造周期。

    ②主軸與電動機錐面配合部位的尺寸經校核計算,完全滿足安全使用要求,改造后的錐面尺寸保持不變,以便安裝電動機。

    ③摩擦輪采用低合金鋼全焊接整體結構,內部焊有支撐環以增強整體剛度。

    ④采用高性能摩擦襯墊,許用摩擦系數大于0.25,固定塊和壓塊由鋁合金改為酚醛樹脂,降低系統的轉動慣量。

    ⑤制動盤與摩擦輪采用可拆式結構對稱雙制動盤,制動盤為兩半結構,裝配時通過鍵進行軸向定位,制動盤與摩擦輪通過雙排高強度螺栓聯接,同樣采用大平面摩擦副來傳遞扭矩,同時制動盤與摩擦輪之間有配合止口作徑向定位,閘盤厚度由原樣機的25mm增加到42mm,改造前后制動盤中心線到摩擦輪中心線距離不變,以便保證盤形制動器及制動器底座的安裝。

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    安慶引進樣機改造后主軸裝置

    I.老系列多繩摩擦式提升機液壓制動系統改造

    ①.原配套徑向塊閘制動器

    在進行技術改造時,提升設備應全套改造。制動系統應更換為盤形制動器。

    由于沒有合適的地腳螺栓可利用,井塔式結構又無法重新布置新螺栓。這種改造的方案是設計一個整體大機架,將主軸裝置主軸承座和盤型制動器支架通過T型頭螺栓安裝固定在整體大機架上,機架利用原主軸裝置軸承座基礎螺栓孔位置,并在固定制動器裝置處新增加基礎螺栓進行固定。

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    1-整體機架2-原基礎螺栓3-新增加基礎螺栓4-主軸裝置5-盤型制動器裝置

    整體機架安裝布置圖

    ②.原配套油缸前置盤形制動器

    改造技術方案相對較為簡單,利用原前置式制動器基礎螺栓位置,重新設計新的制動器支架,支架螺栓孔一般設計為長形的螺栓孔甚至是貫通的孔,以方便現場安裝調整。

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    盤型制動器裝置裝配圖

    ③.改造為新型智能閘控系統

    新型智能閘控是中信重工研發的替代進口產品的高端制動系統。目前已接受大量的改造。

    制動器采用進口密封件、進口碟形彈簧;

    配套智能閘檢測系統,實現對閘盤間隙、閘瓦磨損及彈簧疲勞在線檢測;

    設置閘盤偏擺無接觸監測元件,提高了閘盤偏擺檢測的精確度;

    所有管路采用進口卡套式管接頭及精密油管,減少了現場安裝時間;

    制動器體采用真空造型鑄造技術、數控加工技術、鏡面磨削技術等,提高了制動器的密封性能,

    對軸端編碼器裝置進行改造,增加霍普納測速機接口,實現制動系統對實際提升速度的實時監控;

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    焦作古漢山改造僅用24小時。

    1-制動器裝置一2-制動器裝置二3-恒減速液壓站4-卡套式接頭及管路5-恒減速電控柜

    新型智能閘控布置圖


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