蒲亞芳
摘 要: 對(duì)于技術(shù)指標(biāo)不多、形狀規(guī)則的電路模塊,采用常規(guī)的測(cè)試夾具和測(cè)量?jī)x器就可以達(dá)到測(cè)試要求。但對(duì)于技術(shù)指標(biāo)繁多,測(cè)試過(guò)程復(fù)雜的專(zhuān)用電路模塊,利用常規(guī)的測(cè)試方法,工作效率低下,而且會(huì)出現(xiàn)因電源線(xiàn)的極性接反而燒壞產(chǎn)品的現(xiàn)象。因此,設(shè)計(jì)制作了專(zhuān)用的測(cè)試臺(tái)。根據(jù)專(zhuān)用電路模塊技術(shù)指標(biāo)的要求,確定了測(cè)試臺(tái)的設(shè)計(jì)方案。通過(guò)測(cè)試方法的詳細(xì)說(shuō)明,體現(xiàn)了該測(cè)試臺(tái)對(duì)技術(shù)指標(biāo)測(cè)試的全面性,達(dá)到了測(cè)試目的,解決了專(zhuān)用電路模塊的生產(chǎn)瓶頸,大大提高了工作效率。
關(guān)鍵詞: 直流開(kāi)關(guān); 調(diào)節(jié)旋鈕; 切換開(kāi)關(guān); 電子負(fù)載
中圖分類(lèi)號(hào): TN911?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A 文章編號(hào): 1004?373X(2014)06?0155?03
0 引 言
測(cè)試臺(tái)是為了達(dá)到測(cè)試產(chǎn)品各項(xiàng)性能指標(biāo),將具有各項(xiàng)測(cè)試功能的電路板和組件組裝在一個(gè)箱體內(nèi)的儀器。它主要由電源線(xiàn)、箱體、面板和內(nèi)部的各個(gè)功能電路單元組成。它是制造方進(jìn)行成品測(cè)試和客戶(hù)進(jìn)行產(chǎn)品進(jìn)廠(chǎng)檢驗(yàn)的一種專(zhuān)用儀器。
1 專(zhuān)用電路模塊的技術(shù)指標(biāo)
專(zhuān)用電路模塊的技術(shù)指標(biāo)如表1所示。
(1) 過(guò)流保護(hù):電源電流≥1.2 A時(shí),工作時(shí)間持續(xù)2 min以上,電源電流保護(hù)點(diǎn)在1.4~2 A之間,過(guò)流保護(hù)后每相輸出交流電壓≤0.5 V。
(2) 工作電流監(jiān)控:電源電流在(0.40±0.02)~(0.10±0.02)A, 晶體管T導(dǎo)通。電源電流在其范圍外,晶體管T截止。
2 測(cè)試臺(tái)設(shè)計(jì)方案
測(cè)試臺(tái)的設(shè)計(jì)主要包括面板設(shè)計(jì)和各功能電路板設(shè)計(jì)。將面板上的組件和電路板的輸出端子連接起來(lái),實(shí)現(xiàn)測(cè)試電路模塊技術(shù)指標(biāo)的需要。根據(jù)面板組件的多少和電路板尺寸的大小,箱體外形尺寸設(shè)計(jì)為330 mm×310 mm×150 mm。
2.1 測(cè)試臺(tái)面板設(shè)計(jì)
面板是被用來(lái)安裝控制功能元件和顯示功能元件,它是集按鈕、旋鈕、指示燈、顯示盤(pán)、插孔、標(biāo)牌、型號(hào)等于一體的裝置,它是人們觀(guān)察、操作最頻繁的構(gòu)件[1]。根據(jù)技術(shù)指標(biāo)的要求,該測(cè)試臺(tái)應(yīng)具有產(chǎn)品的供電電源監(jiān)測(cè)端子、產(chǎn)品輸出端子、轉(zhuǎn)接器、電壓電流顯示屏、電壓電流調(diào)節(jié)旋鈕、輸出切換開(kāi)關(guān)和負(fù)載切換開(kāi)關(guān)等。從安全性、可操作性和美觀(guān)性等方面綜合考慮,測(cè)試臺(tái)面板布局設(shè)計(jì)結(jié)果見(jiàn)圖1。
面板的功能說(shuō)明:
(1) 交流開(kāi)關(guān)按鈕(帶指示燈):用來(lái)控制220 V交流電的通斷電狀態(tài)。
(2) 直流開(kāi)關(guān)按鈕(帶指示燈):用來(lái)控制電路模塊的直流供電電源的通斷電狀態(tài)。
(3) 電壓調(diào)節(jié)旋鈕:用一個(gè)多圈電位器來(lái)調(diào)節(jié)電路模塊供電電壓。
(4) 數(shù)字電流表顯示屏:用來(lái)顯示電路模塊的消耗電流,量程為0~1.999 A。 數(shù)字電流表下面的+,-兩監(jiān)測(cè)柱是為了校正數(shù)字電流表而設(shè)計(jì)的,通常情況下要將+,-短路。
(5) 數(shù)字電壓表顯示屏:用來(lái)顯示電路模塊的供電電壓,量程為0~199.9 V。
(6) 電壓監(jiān)測(cè)柱:可用數(shù)字萬(wàn)用表通過(guò)測(cè)量該端子來(lái)檢測(cè)供電電壓顯示是否準(zhǔn)確。
(7) 轉(zhuǎn)接器:是測(cè)試夾具和測(cè)試臺(tái)連接的橋梁,將被測(cè)電路模塊和測(cè)試臺(tái)連接起來(lái)。
(8) A、B、C檢測(cè)端子:模塊的三路輸出端子。
(9) “地”端子:模塊的供電電源地。
(10) 發(fā)光管:用來(lái)顯示模塊中晶體管T的通斷狀態(tài)。T導(dǎo)通,則發(fā)光管亮,否則發(fā)光管滅。
(11) 輸出1、輸出2端子:測(cè)量線(xiàn)電壓時(shí)分別連接到數(shù)字萬(wàn)用表的測(cè)試端和地,用來(lái)測(cè)試輸出相電壓,在箱體內(nèi)部通過(guò)“測(cè)量選擇”開(kāi)關(guān)將其與輸出端子連接起來(lái)。
(12) 負(fù)載切換開(kāi)關(guān):利用撥動(dòng)開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn),完成電子負(fù)載和純阻負(fù)載的切換功能。
(13) 測(cè)量選擇開(kāi)關(guān):利用撥動(dòng)開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn),選擇測(cè)量各相電壓。
(14) 電流調(diào)節(jié)旋鈕:用一個(gè)多圈電位器來(lái)調(diào)節(jié)負(fù)載大小。
2.2 箱體內(nèi)各功能電路板設(shè)計(jì)[2]
箱體內(nèi)的電路設(shè)計(jì)包括供電電源產(chǎn)生電路、負(fù)載電路和+5 V電源產(chǎn)生電路。將這3個(gè)電路根據(jù)元器件的封裝分別進(jìn)行合理的版圖設(shè)計(jì)[3],并分配合適的安裝位置 。
(1) 供電電源產(chǎn)生電路:根據(jù)電路模塊供電電壓和工作電流要求,選用AC 220 V轉(zhuǎn)換為DC 0~48 V/3 A的AC/DC開(kāi)關(guān)電源來(lái)實(shí)現(xiàn) [4] ,電壓調(diào)節(jié)電位器為電路中的一個(gè)元件,調(diào)節(jié)輸出電壓大小,用數(shù)字電壓表來(lái)顯示該輸出電壓(即被測(cè)電路模塊的供電電壓),數(shù)字電流表顯示開(kāi)關(guān)電源的負(fù)載電流(即被測(cè)電路模塊的消耗電流)。
(2) 負(fù)載電路 [5] :根據(jù)技術(shù)指標(biāo)要求,負(fù)載電路板上必須包含純阻負(fù)載部分和可變(電子)負(fù)載部分。電路模塊在各個(gè)供電電壓點(diǎn)的輸出電壓通過(guò)給電路模塊接上純阻負(fù)載來(lái)測(cè)試;電流保護(hù)點(diǎn)和工作電流監(jiān)測(cè)需要接通電子負(fù)載來(lái)測(cè)試。電子負(fù)載電路圖見(jiàn)圖2。
電子負(fù)載的設(shè)計(jì)是在利用集成運(yùn)放和MOS管制作的恒流源原理的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì),通過(guò)調(diào)節(jié)電流調(diào)節(jié)旋鈕(即調(diào)節(jié)電位器W1)來(lái)連續(xù)改變負(fù)載電流的大小,從而達(dá)到了被測(cè)電路模塊消耗電流連續(xù)變化的目的。
(3) +5 V直流電源產(chǎn)生電路:將AC 220 V通過(guò)整流電路和+5 V三端穩(wěn)壓器來(lái)轉(zhuǎn)換為DC +5 V/1 A[6],給數(shù)字電壓表、數(shù)字電流表及電流監(jiān)測(cè)用的發(fā)光二極管供電。在工作電流監(jiān)測(cè)范圍內(nèi),發(fā)光二極管亮,說(shuō)明晶體管T導(dǎo)通,否則晶體管T截止。
3 測(cè)試臺(tái)使用方法
3.1 測(cè)試儀表
(1) 雙蹤示波器;
(2) 數(shù)字萬(wàn)用表;
(3) 專(zhuān)用測(cè)試臺(tái)。
3.2 測(cè)試方法[7]
3.2.1 輸出電壓VAB,VBC,VCA及頻率
測(cè)試原理圖如圖3,圖4所示。
(1) 按圖3的測(cè)試原理圖1連接電路(示波器可接A,B,C任一相或兩相),被測(cè)電路模塊插在測(cè)試夾具上;
(2) 數(shù)字萬(wàn)用表1撥至頻率檔;數(shù)字萬(wàn)用表2撥至交流電壓檔;
(3) “負(fù)載切換”開(kāi)關(guān)撥向“純阻負(fù)載”檔;
(4) “測(cè)量選擇”開(kāi)關(guān)撥至“AB”檔(測(cè)量選擇開(kāi)關(guān)的內(nèi)圈標(biāo)識(shí));
(5) 電源電壓調(diào)節(jié):接通“交流開(kāi)關(guān)”,斷開(kāi)“直流開(kāi)關(guān)”,調(diào)節(jié)“電壓調(diào)節(jié)”旋鈕,使數(shù)字電壓表上的電壓顯示為28 V。
接通 “直流開(kāi)關(guān)”,用示波器監(jiān)測(cè)三相輸出波形均為準(zhǔn)方波,從數(shù)字萬(wàn)用表2上可讀出AB間的電壓VAB,變換測(cè)量選擇開(kāi)關(guān)即可讀出VBC,VCA,從數(shù)字萬(wàn)用表1(或用頻率計(jì))可讀出輸出信號(hào)的頻率;
用同樣的方法測(cè)試電源電壓為16 V,30 V時(shí)的輸出電壓VAB,VBC,VCA和頻率。
測(cè)試完成后按下“直流開(kāi)關(guān)”,指示燈滅,即切斷了模塊的供電電源。
3.2.2 靜態(tài)電流的測(cè)量
同測(cè)試方法3.2.1節(jié),將“負(fù)載切換”開(kāi)關(guān)順時(shí)針撥至空檔(不指向電子負(fù)載和純阻負(fù)載的檔),這時(shí),示波器顯示為準(zhǔn)方波,數(shù)字電流表上的電流值即為靜態(tài)電流值。
3.2.3 工作電流監(jiān)控范圍的測(cè)量
按圖4 測(cè)試原理圖2連接電路(示波器可接A,B,C任一相)。
(1) “電流調(diào)節(jié)”旋鈕逆時(shí)針旋至最小值;
(2) “負(fù)載切換”開(kāi)關(guān)撥至“電子負(fù)載”檔;
(3) “測(cè)量選擇”開(kāi)關(guān)撥到“A”或“B”或“C”檔(“測(cè)量選擇”開(kāi)關(guān)的外圈標(biāo)識(shí));
(4) 電源電壓調(diào)至28 V。
用示波器監(jiān)測(cè)輸出波形,用數(shù)字萬(wàn)用表2監(jiān)測(cè)A(或B或C)的相電壓,檢查連接正確無(wú)誤后,接通“直流開(kāi)關(guān)”,按面板上的標(biāo)識(shí)順時(shí)針調(diào)節(jié)“電流調(diào)節(jié)”旋鈕,觀(guān)察數(shù)字電流表上的讀數(shù)(讀數(shù)連續(xù)變化且變大)及“發(fā)光管”的現(xiàn)象,“發(fā)光管”亮的過(guò)程中數(shù)字電流表上的電流值范圍即為晶體管T導(dǎo)通時(shí)的工作電流范圍。
3.2.4 最大工作電流、過(guò)流保護(hù)后各相輸出電壓的測(cè)量
在3.2.3節(jié)的基礎(chǔ)上繼續(xù)順時(shí)針調(diào)節(jié)“電流調(diào)節(jié)”旋鈕,使數(shù)字電流表的讀數(shù)≥1.2 A,模塊應(yīng)能工作2 min以上,當(dāng)電流大到一定值時(shí),電路實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù),示波器上的準(zhǔn)方波消失,此時(shí)的電流值即為過(guò)流保護(hù)點(diǎn)。過(guò)流保護(hù)后分別讀出數(shù)字萬(wàn)用表上三路輸出的相電壓值,即為過(guò)流保護(hù)后各相的輸出電壓值。
4 結(jié) 語(yǔ)
常規(guī)測(cè)試和測(cè)試臺(tái)測(cè)試進(jìn)行比較,見(jiàn)表1。
表1 常規(guī)測(cè)試與測(cè)試臺(tái)測(cè)試的比較
通過(guò)比較,充分說(shuō)明了用測(cè)試臺(tái)測(cè)試電路模塊的便利性和優(yōu)越性,測(cè)試人員不會(huì)再出現(xiàn)因電源極性接反而燒壞產(chǎn)品的現(xiàn)象,也不會(huì)為紛雜的測(cè)試連線(xiàn)來(lái)回變換而苦惱,只需要?jiǎng)右粍?dòng)撥動(dòng)開(kāi)關(guān),擰一擰調(diào)節(jié)旋鈕,就很容易地完成一塊電路模塊的測(cè)試,提高了測(cè)試效率,縮短了生產(chǎn)周期。
參考文獻(xiàn)
[1] 陳為.儀器儀表面板造型設(shè)計(jì)[J].儀表技術(shù),1996(2):10?13.
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[6] 孫肖子,鄧建國(guó),陳南,等.電子設(shè)計(jì)指南[M].北京:高等教育出版社,2006.
[7] 李江雪.電子測(cè)量?jī)x器實(shí)用教程[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2012.
測(cè)試原理圖如圖3,圖4所示。
(1) 按圖3的測(cè)試原理圖1連接電路(示波器可接A,B,C任一相或兩相),被測(cè)電路模塊插在測(cè)試夾具上;
(2) 數(shù)字萬(wàn)用表1撥至頻率檔;數(shù)字萬(wàn)用表2撥至交流電壓檔;
(3) “負(fù)載切換”開(kāi)關(guān)撥向“純阻負(fù)載”檔;
(4) “測(cè)量選擇”開(kāi)關(guān)撥至“AB”檔(測(cè)量選擇開(kāi)關(guān)的內(nèi)圈標(biāo)識(shí));
(5) 電源電壓調(diào)節(jié):接通“交流開(kāi)關(guān)”,斷開(kāi)“直流開(kāi)關(guān)”,調(diào)節(jié)“電壓調(diào)節(jié)”旋鈕,使數(shù)字電壓表上的電壓顯示為28 V。
接通 “直流開(kāi)關(guān)”,用示波器監(jiān)測(cè)三相輸出波形均為準(zhǔn)方波,從數(shù)字萬(wàn)用表2上可讀出AB間的電壓VAB,變換測(cè)量選擇開(kāi)關(guān)即可讀出VBC,VCA,從數(shù)字萬(wàn)用表1(或用頻率計(jì))可讀出輸出信號(hào)的頻率;
用同樣的方法測(cè)試電源電壓為16 V,30 V時(shí)的輸出電壓VAB,VBC,VCA和頻率。
測(cè)試完成后按下“直流開(kāi)關(guān)”,指示燈滅,即切斷了模塊的供電電源。
3.2.2 靜態(tài)電流的測(cè)量
同測(cè)試方法3.2.1節(jié),將“負(fù)載切換”開(kāi)關(guān)順時(shí)針撥至空檔(不指向電子負(fù)載和純阻負(fù)載的檔),這時(shí),示波器顯示為準(zhǔn)方波,數(shù)字電流表上的電流值即為靜態(tài)電流值。
3.2.3 工作電流監(jiān)控范圍的測(cè)量
按圖4 測(cè)試原理圖2連接電路(示波器可接A,B,C任一相)。
(1) “電流調(diào)節(jié)”旋鈕逆時(shí)針旋至最小值;
(2) “負(fù)載切換”開(kāi)關(guān)撥至“電子負(fù)載”檔;
(3) “測(cè)量選擇”開(kāi)關(guān)撥到“A”或“B”或“C”檔(“測(cè)量選擇”開(kāi)關(guān)的外圈標(biāo)識(shí));
(4) 電源電壓調(diào)至28 V。
用示波器監(jiān)測(cè)輸出波形,用數(shù)字萬(wàn)用表2監(jiān)測(cè)A(或B或C)的相電壓,檢查連接正確無(wú)誤后,接通“直流開(kāi)關(guān)”,按面板上的標(biāo)識(shí)順時(shí)針調(diào)節(jié)“電流調(diào)節(jié)”旋鈕,觀(guān)察數(shù)字電流表上的讀數(shù)(讀數(shù)連續(xù)變化且變大)及“發(fā)光管”的現(xiàn)象,“發(fā)光管”亮的過(guò)程中數(shù)字電流表上的電流值范圍即為晶體管T導(dǎo)通時(shí)的工作電流范圍。
3.2.4 最大工作電流、過(guò)流保護(hù)后各相輸出電壓的測(cè)量
在3.2.3節(jié)的基礎(chǔ)上繼續(xù)順時(shí)針調(diào)節(jié)“電流調(diào)節(jié)”旋鈕,使數(shù)字電流表的讀數(shù)≥1.2 A,模塊應(yīng)能工作2 min以上,當(dāng)電流大到一定值時(shí),電路實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù),示波器上的準(zhǔn)方波消失,此時(shí)的電流值即為過(guò)流保護(hù)點(diǎn)。過(guò)流保護(hù)后分別讀出數(shù)字萬(wàn)用表上三路輸出的相電壓值,即為過(guò)流保護(hù)后各相的輸出電壓值。
4 結(jié) 語(yǔ)
常規(guī)測(cè)試和測(cè)試臺(tái)測(cè)試進(jìn)行比較,見(jiàn)表1。
表1 常規(guī)測(cè)試與測(cè)試臺(tái)測(cè)試的比較
通過(guò)比較,充分說(shuō)明了用測(cè)試臺(tái)測(cè)試電路模塊的便利性和優(yōu)越性,測(cè)試人員不會(huì)再出現(xiàn)因電源極性接反而燒壞產(chǎn)品的現(xiàn)象,也不會(huì)為紛雜的測(cè)試連線(xiàn)來(lái)回變換而苦惱,只需要?jiǎng)右粍?dòng)撥動(dòng)開(kāi)關(guān),擰一擰調(diào)節(jié)旋鈕,就很容易地完成一塊電路模塊的測(cè)試,提高了測(cè)試效率,縮短了生產(chǎn)周期。
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測(cè)試原理圖如圖3,圖4所示。
(1) 按圖3的測(cè)試原理圖1連接電路(示波器可接A,B,C任一相或兩相),被測(cè)電路模塊插在測(cè)試夾具上;
(2) 數(shù)字萬(wàn)用表1撥至頻率檔;數(shù)字萬(wàn)用表2撥至交流電壓檔;
(3) “負(fù)載切換”開(kāi)關(guān)撥向“純阻負(fù)載”檔;
(4) “測(cè)量選擇”開(kāi)關(guān)撥至“AB”檔(測(cè)量選擇開(kāi)關(guān)的內(nèi)圈標(biāo)識(shí));
(5) 電源電壓調(diào)節(jié):接通“交流開(kāi)關(guān)”,斷開(kāi)“直流開(kāi)關(guān)”,調(diào)節(jié)“電壓調(diào)節(jié)”旋鈕,使數(shù)字電壓表上的電壓顯示為28 V。
接通 “直流開(kāi)關(guān)”,用示波器監(jiān)測(cè)三相輸出波形均為準(zhǔn)方波,從數(shù)字萬(wàn)用表2上可讀出AB間的電壓VAB,變換測(cè)量選擇開(kāi)關(guān)即可讀出VBC,VCA,從數(shù)字萬(wàn)用表1(或用頻率計(jì))可讀出輸出信號(hào)的頻率;
用同樣的方法測(cè)試電源電壓為16 V,30 V時(shí)的輸出電壓VAB,VBC,VCA和頻率。
測(cè)試完成后按下“直流開(kāi)關(guān)”,指示燈滅,即切斷了模塊的供電電源。
3.2.2 靜態(tài)電流的測(cè)量
同測(cè)試方法3.2.1節(jié),將“負(fù)載切換”開(kāi)關(guān)順時(shí)針撥至空檔(不指向電子負(fù)載和純阻負(fù)載的檔),這時(shí),示波器顯示為準(zhǔn)方波,數(shù)字電流表上的電流值即為靜態(tài)電流值。
3.2.3 工作電流監(jiān)控范圍的測(cè)量
按圖4 測(cè)試原理圖2連接電路(示波器可接A,B,C任一相)。
(1) “電流調(diào)節(jié)”旋鈕逆時(shí)針旋至最小值;
(2) “負(fù)載切換”開(kāi)關(guān)撥至“電子負(fù)載”檔;
(3) “測(cè)量選擇”開(kāi)關(guān)撥到“A”或“B”或“C”檔(“測(cè)量選擇”開(kāi)關(guān)的外圈標(biāo)識(shí));
(4) 電源電壓調(diào)至28 V。
用示波器監(jiān)測(cè)輸出波形,用數(shù)字萬(wàn)用表2監(jiān)測(cè)A(或B或C)的相電壓,檢查連接正確無(wú)誤后,接通“直流開(kāi)關(guān)”,按面板上的標(biāo)識(shí)順時(shí)針調(diào)節(jié)“電流調(diào)節(jié)”旋鈕,觀(guān)察數(shù)字電流表上的讀數(shù)(讀數(shù)連續(xù)變化且變大)及“發(fā)光管”的現(xiàn)象,“發(fā)光管”亮的過(guò)程中數(shù)字電流表上的電流值范圍即為晶體管T導(dǎo)通時(shí)的工作電流范圍。
3.2.4 最大工作電流、過(guò)流保護(hù)后各相輸出電壓的測(cè)量
在3.2.3節(jié)的基礎(chǔ)上繼續(xù)順時(shí)針調(diào)節(jié)“電流調(diào)節(jié)”旋鈕,使數(shù)字電流表的讀數(shù)≥1.2 A,模塊應(yīng)能工作2 min以上,當(dāng)電流大到一定值時(shí),電路實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù),示波器上的準(zhǔn)方波消失,此時(shí)的電流值即為過(guò)流保護(hù)點(diǎn)。過(guò)流保護(hù)后分別讀出數(shù)字萬(wàn)用表上三路輸出的相電壓值,即為過(guò)流保護(hù)后各相的輸出電壓值。
4 結(jié) 語(yǔ)
常規(guī)測(cè)試和測(cè)試臺(tái)測(cè)試進(jìn)行比較,見(jiàn)表1。
表1 常規(guī)測(cè)試與測(cè)試臺(tái)測(cè)試的比較
通過(guò)比較,充分說(shuō)明了用測(cè)試臺(tái)測(cè)試電路模塊的便利性和優(yōu)越性,測(cè)試人員不會(huì)再出現(xiàn)因電源極性接反而燒壞產(chǎn)品的現(xiàn)象,也不會(huì)為紛雜的測(cè)試連線(xiàn)來(lái)回變換而苦惱,只需要?jiǎng)右粍?dòng)撥動(dòng)開(kāi)關(guān),擰一擰調(diào)節(jié)旋鈕,就很容易地完成一塊電路模塊的測(cè)試,提高了測(cè)試效率,縮短了生產(chǎn)周期。
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