{"id":4278,"date":"2025-09-24T11:21:45","date_gmt":"2025-09-24T03:21:45","guid":{"rendered":"https:\/\/www.slewbearingtec.com\/?p=4278"},"modified":"2025-09-24T14:41:58","modified_gmt":"2025-09-24T06:41:58","slug":"palier-dorientation-engrenage-interieur-dans-les-machines-lourdes","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.slewbearingtec.com\/fr\/palier-dorientation-engrenage-interieur-dans-les-machines-lourdes-html","title":{"rendered":"Roulement \u00e0 billes \u00e0 engrenage interne dans les machines lourdes"},"content":{"rendered":"
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Auteur :Iker Heras<\/a><\/p>\n\n\n\n

N\u00e9 \u00e0 Barakaldo en 1986, il a obtenu le titre d'ing\u00e9nieur industriel \u00e0 l'\u00e9cole d'ing\u00e9nieurs de Bilbao. Apr\u00e8s avoir travaill\u00e9 comme chercheur dans l'entreprise priv\u00e9e pendant quatre ans (ITP et IK4-Ikerlan), il est retourn\u00e9 \u00e0 son alma mater pour faire des \u00e9tudes doctorales. <\/p>\n\n\n\n

Depuis lors, il fait partie du groupe ADM, o\u00f9 il travaille \u00e0 la mod\u00e9lisation du comportement structurel des composants de machines, en tant qu'expert en roulements d'orientation. Il est \u00e9galement charg\u00e9 de cours sur des sujets li\u00e9s au calcul et \u00e0 la conception des machines et \u00e0 l'\u00e9tude de leurs composants.<\/p>\n\n\n\n

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\"Roue<\/figure>\n\n\n\n

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<\/span>Qu'est-ce qu'une couronne d'orientation ?<\/strong><\/span><\/h2>\n\n\n\n

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Comme nous le savons tous, la couronne d'orientation est un \u00e9l\u00e9ment de transmission essentiel pour r\u00e9aliser la rotation entre deux pi\u00e8ces mobiles relatives et pour supporter diverses charges (force axiale, force radiale, moment de renversement). La \"couronne d'orientation \u00e0 engrenage int\u00e9rieur\", comme son nom l'indique, est une couronne qui se trouve \u00e0 l'int\u00e9rieur de la bague int\u00e9rieure.<\/p>\n\n\n\n

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D'un point de vue structurel, il se compose principalement de bagues int\u00e9rieures et ext\u00e9rieures, d'\u00e9l\u00e9ments roulants (qui peuvent \u00eatre des billes d'acier ou des rouleaux), de supports d'espacement, de joints et de la couronne int\u00e9rieure du noyau. Vous vous demandez peut-\u00eatre ce qu'il y a de si sp\u00e9cial ? La diff\u00e9rence r\u00e9side dans cette couronne int\u00e9rieure. Lorsqu'elle s'engr\u00e8ne avec le pignon ext\u00e9rieur, la puissance est transmise par la couronne int\u00e9rieure, ce qui entra\u00eene la rotation de la structure ou de la machine ext\u00e9rieure.<\/p>\n\n\n\n

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Par rapport \u00e0 la couronne d'orientation \u00e0 denture ext\u00e9rieure, le plus grand avantage de la conception \u00e0 denture int\u00e9rieure est que sa structure est plus compacte. Imaginez que la couronne soit externe, les dimensions ext\u00e9rieures de l'ensemble de la machine augmenteront d'un tour, ce qui est un d\u00e9sastre pour les conceptions o\u00f9 l'espace est limit\u00e9. Bien que la structure de la couronne d'orientation sans dent soit plus concise, elle n\u00e9cessite des m\u00e9thodes d'entra\u00eenement suppl\u00e9mentaires, telles que l'entra\u00eenement par friction, qui est insuffisant lorsqu'une synchronisation pr\u00e9cise et une transmission de couple important sont n\u00e9cessaires.<\/p>\n\n\n\n

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Par cons\u00e9quent, l'avantage unique de la couronne d'orientation \u00e0 engrenage interne est qu'elle tient parfaitement compte de la capacit\u00e9 de charge et de la fonction de transmission, et qu'elle dissimule le m\u00e9canisme d'entra\u00eenement \u00e0 l'int\u00e9rieur du support, ce qui permet d'\u00e9conomiser consid\u00e9rablement l'espace d'installation. Cette caract\u00e9ristique est particuli\u00e8rement importante pour les machines portuaires, les machines d'ing\u00e9nierie, l'\u00e9nergie \u00e9olienne et d'autres domaines.<\/p>\n\n\n\n

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<\/span>Principe de conception et avantages structurels de la couronne d'orientation \u00e0 denture int\u00e9rieure<\/strong><\/span><\/h2>\n\n\n\n

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\"Vue<\/figure>\n\n\n\n

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<\/span>Structure de base et m\u00e9canisme de fonctionnement<\/strong><\/strong><\/span><\/h3>\n\n\n\n

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Dans les nombreux projets sur lesquels j'ai travaill\u00e9, j'ai toujours \u00e9t\u00e9 impressionn\u00e9 par la structure centrale de la couronne d'orientation \u00e0 denture int\u00e9rieure. En termes simples, c'est comme un gros roulement, mais pas tout \u00e0 fait.<\/p>\n\n\n\n

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Tout d'abord, parlons du type de corps roulant. Les corps roulants sont g\u00e9n\u00e9ralement des billes ou des rouleaux. La couronne d'orientation \u00e0 billes donne de bons r\u00e9sultats dans les cas o\u00f9 la charge est l\u00e9g\u00e8re ou moyenne et o\u00f9 il existe certaines exigences en mati\u00e8re de vitesse. Ses caract\u00e9ristiques de contact ponctuel font que le frottement est relativement faible, mais la capacit\u00e9 de charge est limit\u00e9e. Le type de rouleau, qu'il s'agisse d'un rouleau cylindrique ou d'un rouleau crois\u00e9, en raison du contact lin\u00e9aire, sa capacit\u00e9 de charge est beaucoup plus \u00e9lev\u00e9e que celle du type de bille, ce qui convient particuli\u00e8rement aux applications qui doivent supporter d'\u00e9normes charges radiales et axiales.<\/p>\n\n\n\n

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Personnellement, je pr\u00e9f\u00e8re choisir des rouleaux crois\u00e9s pour les machines de construction lourdes, car ils peuvent supporter des charges multidirectionnelles en m\u00eame temps et offrir une plus grande rigidit\u00e9.<\/p>\n\n\n\n

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Le choix des mat\u00e9riaux est un autre aspect qui me fait d\u00e9lib\u00e9rer. Pour les bagues int\u00e9rieures et ext\u00e9rieures, nous choisissons g\u00e9n\u00e9ralement de l'acier alli\u00e9 \u00e0 haute r\u00e9sistance 42CrMo ou 50Mn. En raison de ses excellentes propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques globales et de sa bonne trempabilit\u00e9, le 42CrMo donne de bons r\u00e9sultats dans des conditions de charge lourde et d'impact. Quant au 50Mn, il est unique en termes de duret\u00e9 et de r\u00e9sistance \u00e0 l'usure. Une fois le mat\u00e9riau s\u00e9lectionn\u00e9, le processus de traitement thermique suivant est tr\u00e8s important. La trempe et le revenu peuvent am\u00e9liorer de mani\u00e8re significative la duret\u00e9 et la r\u00e9sistance \u00e0 l'usure de la surface, tout en garantissant une t\u00e9nacit\u00e9 suffisante du noyau pour \u00e9viter les ruptures fragiles. <\/p>\n\n\n\n

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J'ai rencontr\u00e9 un cas, c'est parce que les param\u00e8tres du traitement thermique ne sont pas correctement contr\u00f4l\u00e9s, ce qui entra\u00eene une d\u00e9faillance pr\u00e9coce, de sorte que cette pi\u00e8ce ne peut tol\u00e9rer le moindre laisser-aller.<\/p>\n\n\n\n

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Enfin, la conception du joint. C'est en quelque sorte la \"peau\" du roulement d'orientation, en particulier dans les environnements de travail difficiles auxquels les machines d'ing\u00e9nierie sont souvent confront\u00e9es, tels que les milieux poussi\u00e9reux, humides et m\u00eame corrosifs. Les joints \u00e0 labyrinthe s'appuient sur des interstices multicouches pour emp\u00eacher l'entr\u00e9e de contaminants par des m\u00e9thodes sans contact, et conviennent aux applications \u00e0 grande vitesse ou sensibles au frottement.<\/p>\n\n\n\n

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Le joint de contact, tel que le joint \u00e0 l\u00e8vre, a un effet d'\u00e9tanch\u00e9it\u00e9 plus fiable, peut emp\u00eacher efficacement les fuites de graisse et l'intrusion de polluants externes, bien que le frottement soit l\u00e9g\u00e8rement accru, mais \u00e0 mon avis, pour la protection de la dur\u00e9e de vie du roulement, ce sacrifice en vaut vraiment la peine.<\/p>\n\n\n\n

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<\/span>Avantages uniques de la couronne int\u00e9rieure<\/strong><\/strong><\/span><\/h3>\n\n\n\n

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La raison pour laquelle je pense que la couronne d'orientation \u00e0 denture int\u00e9rieure est une conception ing\u00e9nieuse tient en grande partie aux multiples avantages qui d\u00e9coulent de sa couronne int\u00e9rieure.<\/p>\n\n\n\n

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L'utilisation de l'espace : c'est ma principale pr\u00e9occupation. La couronne est con\u00e7ue \u00e0 l'int\u00e9rieur de la couronne d'orientation, ce qui rend l'ensemble du m\u00e9canisme de transmission plus compact. Imaginez que la couronne soit plac\u00e9e \u00e0 l'ext\u00e9rieur, les dimensions globales de l'ensemble du dispositif augmenteraient d'un tour, ce qui ne manquerait pas d'aggraver la situation dans le cas d'une conception m\u00e9canique o\u00f9 l'espace est limit\u00e9. La couronne interne r\u00e9sout parfaitement ce probl\u00e8me et permet d'obtenir une transmission compacte dans un espace limit\u00e9.<\/p>\n\n\n\n

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Protection de l'engrenage : L'engrenage externe est susceptible d'\u00eatre endommag\u00e9 par le sable, la poussi\u00e8re, les pierres ou m\u00eame un impact accidentel, tandis que l'engrenage interne est astucieusement \"cach\u00e9\" \u00e0 l'int\u00e9rieur de la structure et moins susceptible d'\u00eatre contamin\u00e9 et endommag\u00e9 physiquement par l'environnement ext\u00e9rieur. Cela prolonge consid\u00e9rablement la dur\u00e9e de vie de l'engrenage et r\u00e9duit la fr\u00e9quence de l'entretien, ce qui constitue un avantage \u00e9vident du point de vue des co\u00fbts d'entretien.<\/p>\n\n\n\n

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Pr\u00e9cision de la transmission : \u00e0 mon avis, la pr\u00e9cision de la transmission est un indicateur essentiel pour l'\u00e9valuation de tout train d'engrenages. La pr\u00e9cision d'usinage de l'engrenage interne affecte directement la fluidit\u00e9 de la rotation et la pr\u00e9cision du positionnement final. Les engrenages internes de haute pr\u00e9cision peuvent r\u00e9duire efficacement le jeu de la transmission ainsi que les vibrations et le bruit, ce qui est crucial pour certains \u00e9quipements n\u00e9cessitant un contr\u00f4le pr\u00e9cis, tels que les nacelles \u00e9l\u00e9vatrices ou les grues de pr\u00e9cision.<\/p>\n\n\n\n

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Capacit\u00e9 de charge : La conception int\u00e9gr\u00e9e des engrenages et des roulements n'est pas un simple empilement, mais une optimisation de la structure. Cette int\u00e9gration permet de r\u00e9partir plus uniform\u00e9ment la charge sur l'ensemble de la structure, ce qui augmente la r\u00e9sistance structurelle globale et la capacit\u00e9 de charge.<\/p>\n\n\n\n

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<\/span>Param\u00e8tres courants des engrenages et consid\u00e9rations relatives \u00e0 la conception g\u00e9om\u00e9trique<\/strong><\/strong><\/span><\/h3>\n\n\n\n

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Lors de la conception de la couronne dent\u00e9e interne, je consid\u00e8re toujours attentivement le principe de s\u00e9lection des param\u00e8tres de base tels que le module, le nombre de dents, l'angle de pression, etc. Le module d\u00e9termine la taille et la capacit\u00e9 de charge de l'engrenage, le nombre de dents est \u00e9troitement li\u00e9 au rapport de transmission, et l'angle de pression affecte les performances d'engr\u00e8nement et la r\u00e9sistance du pied de dent de l'engrenage. Ces param\u00e8tres ne sont pas isol\u00e9s, ils sont interd\u00e9pendants et doivent \u00eatre optimis\u00e9s de mani\u00e8re globale en tenant compte des contraintes de r\u00e9sistance, de rigidit\u00e9 et d'espace.<\/p>\n\n\n\n

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En outre, la modification de la forme de la dent et la conception du d\u00e9placement sont des \"comp\u00e9tences avanc\u00e9es\" qui permettent d'am\u00e9liorer les performances de l'engrenage. Une correction raisonnable de la forme de la denture permet d'am\u00e9liorer l'impact de l'engr\u00e8nement, de r\u00e9duire le bruit et de prolonger la dur\u00e9e de vie de l'engrenage. <\/p>\n\n\n\n

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La conception du d\u00e9placement permet d'ajuster la solidit\u00e9 et la r\u00e9sistance \u00e0 l'usure de l'engrenage sans modifier l'entraxe, ou d'\u00e9viter le sous-coupage, et d'optimiser les performances d'engr\u00e8nement et la stabilit\u00e9 de la transmission de l'engrenage. J'utilise g\u00e9n\u00e9ralement un logiciel professionnel de conception d'engrenages pour l'analyse de simulation afin de m'assurer que ces corrections et changements peuvent produire l'effet d\u00e9sir\u00e9.<\/p>\n\n\n\n

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<\/span>Analyse de cas de l'application de la couronne d'orientation \u00e0 denture interne dans l'ing\u00e9nierie pratique<\/strong><\/span><\/h2>\n\n\n\n

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\"Roulement<\/figure>\n\n\n\n

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<\/span>Machines de construction<\/span><\/h3>\n\n\n\n

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Dans le domaine des machines de construction, les roulements d'orientation \u00e0 denture interne sont des \"articulations\" presque indispensables pour les \u00e9quipements lourds tels que les excavateurs et les grues. Je me souviens qu'une fois, lorsque notre \u00e9quipe concevait une grande excavatrice, le plus grand d\u00e9fi consistait \u00e0 assurer la fiabilit\u00e9 du m\u00e9canisme d'orientation en cas de d\u00e9marrages et d'arr\u00eats fr\u00e9quents et de charges d'impact \u00e9lev\u00e9es. Apr\u00e8s tout, le godet de l'excavatrice creuse et d\u00e9charge, l'impact du moment est \u00e9norme.<\/p>\n\n\n\n

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Les avantages de la conception de la couronne d'orientation \u00e0 engrenage interne se refl\u00e8tent \u00e0 ce moment-l\u00e0 : la couronne est situ\u00e9e \u00e0 l'int\u00e9rieur, ce qui peut \u00eatre mieux prot\u00e9g\u00e9, r\u00e9duisant l'usure et les dommages de l'environnement externe, et l'engrenage interne peut atteindre un rapport de transmission plus important, ce qui permet de transmettre le couple d'entra\u00eenement de mani\u00e8re plus efficace. Pour faire face \u00e0 des charges d'impact \u00e9lev\u00e9es, nous utilisons g\u00e9n\u00e9ralement des couronnes et des chemins de roulement qui ont subi un traitement thermique sp\u00e9cial et des processus de renforcement de la surface, et nous calculons soigneusement la dur\u00e9e de vie en fatigue et la charge ultime des roulements lors de la conception.<\/p>\n\n\n\n

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Les d\u00e9marrages et arr\u00eats fr\u00e9quents posent des exigences plus \u00e9lev\u00e9es au syst\u00e8me de lubrification. Nous nous concentrerons donc \u00e9galement sur la s\u00e9lection de la graisse et la conception de la structure d'\u00e9tanch\u00e9it\u00e9 afin de garantir que la lubrification peut \u00eatre assur\u00e9e m\u00eame en cas de travail intermittent.<\/p>\n\n\n\n

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\"Roulement<\/figure>\n\n\n\n

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<\/span>Machines portuaires et \u00e9quipements \u00e9oliens<\/strong><\/strong><\/span><\/h3>\n\n\n\n

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Les machines portuaires, telles que les \u00e9normes grues \u00e0 conteneurs install\u00e9es sur les quais et les \u00e9quipements de production d'\u00e9nergie \u00e9olienne install\u00e9s en bord de mer, sont indubitablement soumises \u00e0 un environnement de travail difficile. J'ai particip\u00e9 \u00e0 un projet de grue portuaire, et le plus gros probl\u00e8me est la corrosion caus\u00e9e par l'environnement marin. L'air sal\u00e9 et humide, l'\u00e9rosion par la brise de mer, ces tests sur les pi\u00e8ces m\u00e9talliques sont continus et s\u00e9v\u00e8res.<\/p>\n\n\n\n

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C'est pourquoi, dans ces applications, la conception anticorrosion de la couronne d'orientation \u00e0 denture int\u00e9rieure est la plus importante. Nous choisirons des mat\u00e9riaux plus r\u00e9sistants \u00e0 la corrosion, tels que l'acier inoxydable ou l'acier alli\u00e9 avec un rev\u00eatement de surface sp\u00e9cial, et la structure d'\u00e9tanch\u00e9it\u00e9 doit \u00e9galement \u00eatre extr\u00eame pour emp\u00eacher l'eau de mer et le brouillard salin d'envahir le palier.<\/p>\n\n\n\n

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En outre, le palier d'orientation de l'\u00e9quipement de production d'\u00e9nergie \u00e9olienne doit \u00e9galement supporter les contraintes altern\u00e9es complexes caus\u00e9es par la charge du vent, ce qui exige que le support ait une excellente r\u00e9sistance \u00e0 la fatigue. Au cours de la phase de conception, des analyses approfondies par \u00e9l\u00e9ments finis et des essais de fatigue sont r\u00e9alis\u00e9s pour s'assurer que le support reste stable sur une p\u00e9riode de plusieurs dizaines d'ann\u00e9es.<\/p>\n\n\n\n

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\"Engrenage<\/figure>\n\n\n\n

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<\/span>Syst\u00e8me de suivi solaire et robot industriel<\/strong><\/strong><\/span><\/h3>\n\n\n\n

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Lorsqu'il s'agit de pr\u00e9cision de positionnement et d'absence de maintenance \u00e0 long terme, les syst\u00e8mes de poursuite solaire et les robots industriels sont deux sc\u00e9narios d'application typiques. Je pense personnellement que ces deux domaines de la couronne d'orientation ont besoin d'\u00eatre affin\u00e9s. Les panneaux solaires doivent suivre le soleil avec pr\u00e9cision 24 heures sur 24, et le moindre \u00e9cart angulaire peut affecter l'efficacit\u00e9 de la production d'\u00e9nergie.<\/p>\n\n\n\n

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Cela signifie que la pr\u00e9cision de rotation de la couronne d'orientation doit \u00eatre tr\u00e8s \u00e9lev\u00e9e et que cette pr\u00e9cision doit \u00eatre maintenue pendant une longue p\u00e9riode. Nous utilisons g\u00e9n\u00e9ralement une conception de pr\u00e9-serrage pour r\u00e9duire l'\u00e9cart, et choisissons des \u00e9l\u00e9ments roulants de haute pr\u00e9cision et une technologie de traitement des chemins de roulement.<\/p>\n\n\n\n

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De m\u00eame, les robots industriels ont des exigences extr\u00eamement \u00e9lev\u00e9es en mati\u00e8re de pr\u00e9cision de positionnement r\u00e9p\u00e9titif, et ils doivent ex\u00e9cuter chaque action avec pr\u00e9cision. Dans ces cas, la stabilit\u00e9 du couple de frottement, la rigidit\u00e9 et le fonctionnement \u00e0 long terme de la couronne d'orientation sans entretien sont les principaux crit\u00e8res \u00e0 prendre en compte. La r\u00e9duction de la maintenance permet de r\u00e9duire consid\u00e9rablement les co\u00fbts d'exploitation, ce qui est particuli\u00e8rement important dans les lignes de production automatis\u00e9es. Par cons\u00e9quent, nous donnerons la priorit\u00e9 \u00e0 la couronne d'orientation \u00e9tanche dot\u00e9e d'une fonction autolubrifiante ou d'une graisse longue dur\u00e9e, et nous prolongerons sa dur\u00e9e de vie en optimisant la conception 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