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文檔簡介

1、orpnauseonsuydresFnofrcahmausecre終端六性分析報(bào)告共1冊第1冊共14頁有限公司二O一六年月目 錄1 概述32 產(chǎn)品用途、特色及系統(tǒng)組成33 產(chǎn)品可靠性、維修性、測試性、保障性、安全性、電磁兼容性性能指標(biāo)34 產(chǎn)品可靠性、維修性、測試性、保障性、安全性、電磁兼容性管理工作概況. 45 可靠性分析46 維修性分析127 測試性分析138 保障性分析139 安全性分析1410 電磁兼容性1411 對產(chǎn)品可靠性、維修性、測試性、保障性、安全性、電磁兼容性設(shè)計(jì)水平的基本評價(jià)141 概述為確保產(chǎn)品質(zhì)量符合要求,根據(jù)終端技術(shù) 指標(biāo)要求及項(xiàng)目質(zhì)量保證大綱的規(guī)定,對該產(chǎn)品的可靠性

2、、維修性、保障性、測試性、安全性、環(huán)境適應(yīng)性進(jìn)行分析。2 產(chǎn)品用途、特色及系統(tǒng)組成2.1產(chǎn)品用途、特色終端以為移動(dòng)平臺,規(guī)范了等技術(shù)要求,適用于各類的安裝使用,為功能。終端設(shè)備具有抗震性強(qiáng)、安全可靠等特點(diǎn),能滿足對設(shè)備的要求,具有良好地環(huán)境適應(yīng)能力,可為提供等功能。作為應(yīng)用于領(lǐng)域的系統(tǒng),系統(tǒng)設(shè)備具備以下特點(diǎn):a)自主性:。b)全時(shí)性:。c)集成性:。2.2系統(tǒng)組成終端包括終端、平板電腦(如圖1)。圖 1終端組成框圖3 產(chǎn)品可靠性、維修性、測試性、保障性、安全性、電磁兼容性性能指標(biāo)產(chǎn)品可靠性指標(biāo):平均故障間隔時(shí)間 (MTBF):1000h;該項(xiàng)指標(biāo)允許在試驗(yàn)測試或試用中考核。產(chǎn)品兼容性指標(biāo):電磁

3、騷擾特性應(yīng)符合GB 9254 中 B 級的要求。4 產(chǎn)品可靠性、維修性、測試性、保障性、安全性、電磁兼容性管理工作概況4.1管理機(jī)構(gòu)a) 公司六性管理在總工程師直接領(lǐng)導(dǎo)下, 由生產(chǎn)技術(shù)部歸口管理, 生產(chǎn)技術(shù)部設(shè)一名設(shè)備六性管理專職人員。b) 為保證設(shè)備六性數(shù)據(jù)的收集、分析、應(yīng)用形成暢通的渠道,加強(qiáng)對六性管理的組織和協(xié)調(diào)工作,公司設(shè)立設(shè)備六性工作小組。由設(shè)備六性管理專職兼任工作小組組長。c) 設(shè)備六性工作小組成員包括:生產(chǎn)技術(shù)部專業(yè)組長,設(shè)備管理部各專業(yè)組長,采購部兩名,測試組、文檔組專工各一名。4.2管理智能實(shí)施a) 總工程師負(fù)責(zé)審核、批準(zhǔn)上報(bào)的設(shè)備六性基礎(chǔ)數(shù)據(jù),推動(dòng)設(shè)備六性管理工作的開展,并

4、督促設(shè)備六性工作小組按計(jì)劃開展工作。b) 生產(chǎn)技術(shù)部主任負(fù)責(zé)對設(shè)備六性管理具體工作進(jìn)行指導(dǎo)和協(xié)調(diào)。簽發(fā)設(shè)備六性工作小組月度例會會議紀(jì)要。接受上級主管部門的業(yè)務(wù)指導(dǎo),監(jiān)督設(shè)備六性工作小組執(zhí)行統(tǒng)一的規(guī)程,開展有針對性的設(shè)備六性統(tǒng)計(jì)、分析和應(yīng)用。c) 設(shè)備六性工作小組成員職責(zé)d) 生產(chǎn)技術(shù)部專工負(fù)責(zé)審核本專業(yè)提高設(shè)備六性的措施,對措施的實(shí)施情況進(jìn)行跟蹤檢查。圍繞設(shè)備六性管理的階段性工作任務(wù)和研究課題,組織有關(guān)人員對提高設(shè)備六性的措施進(jìn)行全面地分析、 研究,努力做到徹底分析、查清故障設(shè)備的技術(shù)原因,審核或批準(zhǔn)改善設(shè)備六性的意見和建議。設(shè)備六性工作小組成員對設(shè)備六性情況進(jìn)行總結(jié),分析影響設(shè)備六性的主要設(shè)

5、備問題,提出提高設(shè)備六性的對策。參與技術(shù)改進(jìn)和更新項(xiàng)目的可行性論證,運(yùn)用六性分析方法對項(xiàng)目的可行性、項(xiàng)目的方案進(jìn)行比較、論證。5 可靠性分析5.1設(shè)計(jì)總體原則嚴(yán)格貫徹國軍標(biāo)、部標(biāo)及有關(guān)規(guī)范。嚴(yán)格按照本工程質(zhì)量保證大綱進(jìn)行各研制階段的可靠性工作。嚴(yán)把元器件質(zhì)量關(guān), 采用“合格供方” 的產(chǎn)品,不經(jīng)老化篩選的器件不上機(jī)。認(rèn)真進(jìn)行電路、結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵工藝的可靠性設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)、線路、組裝方式應(yīng)盡量簡化、一體化、模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化。在設(shè)備研制的全過程,抓好每一個(gè)環(huán)節(jié),實(shí)現(xiàn)設(shè)備的高質(zhì)量、高可靠性的研制目標(biāo)。具體設(shè)計(jì)措施包括:成熟設(shè)計(jì)、熱設(shè)計(jì)、降額設(shè)計(jì)、裕度設(shè)計(jì)、集成化設(shè)計(jì)、簡化電路設(shè)計(jì)、可使用性設(shè)計(jì)、耐

6、環(huán)境設(shè)計(jì)、機(jī)械隔離設(shè)計(jì)等。在整機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)采取了有利的可靠性措施來保證可靠性指標(biāo)。整機(jī)的模塊化設(shè)計(jì),充分保證了整機(jī)可維修性,提高了整機(jī)的可靠性。軟件可靠性設(shè)計(jì)也充分借鑒多項(xiàng)軍工產(chǎn)品的軟件可靠性技術(shù)成果,按照軟件工程化設(shè)計(jì)準(zhǔn)則進(jìn)行軟件設(shè)計(jì),保證了整機(jī)的可靠性指標(biāo)。5.2元器件選型表 1 元器件選型表序號名稱1 PIN 二極管、三極管2 片狀電容3 片狀電容4 圓片電容5 電感6 集成電路7 集成電路8 貼片電阻9 貼片電阻10 貼片電阻11 射頻絕緣子12 電源絕緣子13 射頻同軸連接器5.3可靠性預(yù)計(jì)設(shè)備所用元器件均是通用或固化產(chǎn)品,其質(zhì)量水平、工作應(yīng)力及環(huán)境條件都相對固定,其失效率因子等有關(guān)可靠

7、性參數(shù)可參考GJB/Z299C-2006電子設(shè)備可靠性預(yù)計(jì)手冊,從而采用應(yīng)力分析法來預(yù)計(jì)本器件的可靠性指標(biāo)。設(shè)備所采用的元器件如上表1 所示為例,其中任一元器件失效,都將造成整個(gè)器件失效,即器件正常工作的條件是各元器件都能正常工作。因此,本器件的可靠性模型是一個(gè)串聯(lián)模型。該器件是可修復(fù)產(chǎn)品,壽命服從指數(shù)分布,根據(jù)可靠性理論,其平均故障間隔時(shí)間與失效率成反比,即MTBF= 1/pi( 1)所用元器件均是通用或固化產(chǎn)品,其質(zhì)量水平、工作應(yīng)力及環(huán)境條件都相對固定,其失效率因子等有關(guān)可靠性參數(shù)可參考 GJB/Z299C-2006電子設(shè)備可靠性預(yù)計(jì)手冊,從而采用應(yīng)力分析法來預(yù)計(jì)本器件的可靠性指標(biāo)。本系統(tǒng)

8、 終端部分安裝于 巡邏車車頂,其環(huán)境代號 Ns2,工作溫度 -40 +70,現(xiàn)計(jì)算其可靠性指標(biāo)。5.3.1 PIN 二極管的工作失效率pi本器件使用 PIN 二極管,其工作失效率模型為:p1 bEQK式中:b 基本失效率, 10 6 / h ;E 環(huán)境系數(shù);Q 質(zhì)量系數(shù);K 種類系數(shù)。由表 1查得基本失效率b =0.212 106 / h;由表 2查得環(huán)境系數(shù)E;=14由表 3查得質(zhì)量系數(shù)Q =0.05 ;由表 5.3.11-4查得種類系數(shù)K =0.5 ;本器件中使用了18 只 PIN 二極管,故其工作失效率為:p 1 0.21210 6140.05 0.518 1.3356 10 6 / h

9、5.3.2 片狀電容器的工作失效率p 2本器件選用的片狀電容器,其工作失效率模型為:p 2bEQCVKchb 基本失效率, 10 6 / h ;E 環(huán)境系數(shù);(2)(3)Q 質(zhì)量系數(shù);CV 電容量系數(shù);K 種類系數(shù);ch 表面貼裝系數(shù)。由表 5.7.2-2查得基本失效率b =0.00637 10 6 / h ;由表 5.7.2-4查得環(huán)境系數(shù)E11.5 ;由表 5.7.2-5查得質(zhì)量系數(shù)Q1;由表 5.7.2-6查得電容量系數(shù)CV =0.75 ;由表 5.7.2-7查得種類系數(shù)K =0.3 ;由表 5.7.2-1查得表面貼裝系數(shù)ch =1.2 ;本器件中共使用了片狀電容器7 只,故其工作失效率

10、為:p20.00637 10 6 11.51 0.75 0.3 1 7 0.1154 10 6 / h5.3.3 電感的工作失效率p3本器件選用的片狀電容器,其工作失效率模型為:p 3b EQ KCb 基本失效率, 10 6/ h ;E 環(huán)境系數(shù);Q 質(zhì)量系數(shù);K 種類系數(shù);C 結(jié)構(gòu)系數(shù)。由表 5.8.3-1查得基本失效率b =0.0062 106 / h ;由表 5.8.3-2查得環(huán)境系數(shù);E =17由表 5.8.3-3查得質(zhì)量系數(shù);Q =1由表 5.8.3-4查得種類系數(shù);K =1由表 5.8.3-5查得結(jié)構(gòu)系數(shù);C =2本器件中共使用了電感7 只,故其工作失效率為:p 30.006210

11、6 171 1271.475610 6 / h5.3.4集成電路的工作失效率p 4半導(dǎo)體集成電路的工作失效率模型為:p 4QC1 T VC2 C3 E LQ 質(zhì)量系數(shù);T 溫度應(yīng)力系數(shù);V 電壓應(yīng)力系數(shù);E 環(huán)境系數(shù);L 成熟系數(shù);C1 、 C2 電路復(fù)雜度失效率;C3 封裝復(fù)雜度失效率。由表 5.2.2-2查得環(huán)境系數(shù)E =14;由表 5.2.2-3查得質(zhì)量系數(shù)Q =0.08 ;由表 5.2.2-4查得成熟系數(shù)L =1;由表 5.2.2-5查得溫度應(yīng)力系數(shù) T =1.02 ;由表 5.2.2-14查得電壓應(yīng)力系數(shù);V =1由表 5.2.2-19查得電路復(fù)雜度失效率 C1 =0.4272 10

12、6 / h 、C2 =0.0406 10 6/ h ;由表 5.2.2-19查得封裝復(fù)雜度失效率 C3 =0.1673 10 6 / h 。本器件使用集成電路3 只,故其工作失效率為:p4 0.08 0.427210 6 1.02 10.0406 0.1673 10 6 14 1 3 0.8031 10 6 / h2.3.5貼片電阻的工作失效率p 5貼片電阻的工作失效率模型為:p5 =b E QR(6)式中 :b 基本失效率; 10 6/ h ;E 環(huán)境系數(shù);Q 質(zhì)量系數(shù);R 阻值系數(shù)。由表 5.5.3-1查得基本失效率b =0.0031 10 6 / h ;由表 5.5.3-3查得環(huán)境系數(shù);

13、E =10由表 5.5.3-4查得質(zhì)量系數(shù);Q =1由表 5.5.3-5查得阻值系數(shù)R =1;本器件使用貼片電阻9 只,故其工作失效率為:p50.0031 10 6 101 190.27910 6 / h2.3.6射頻連接器的工作失效率p 6本組件選用射頻連接器,其工作失效率模型為:p 6bE Q PKC(7)b 基本失效率, 106 / h;E 環(huán)境系數(shù);Q 質(zhì)量系數(shù);P 接觸件系數(shù);K 插拔系數(shù);C 插孔結(jié)構(gòu)系數(shù);由表 5.11.1-1查得基本失效率b =0.0303 10 6 / h ;由表 5.11.1-2查得環(huán)境系數(shù);E =10由表 5.11.1-3查得質(zhì)量系數(shù);Q =1由表 5.1

14、1.1-4查得接觸件系數(shù)P;=1由表 5.11.1-5查得插拔系數(shù);K =1由表 5.11.1-8查得插孔結(jié)構(gòu)系數(shù)C =0.3 ;本器件使用接插件13 只;故其工作失效率為:P60.030310 61011 10.3 13 1.1817 10 6 / h2.3.7 印制板的工作失效率p 7印制板的工作失效率模型為p7b1 Nb2EQC(8)b1 、 b2 基本失效率, 106/ h ,b1 取值為 0.00017 10 6 / h , b 2 取值為 0.0011 106 / h ;N 使用的金屬化孔數(shù);E 環(huán)境系數(shù);Q 質(zhì)量系數(shù);C 復(fù)雜度系數(shù)由表 5.13.1-1查得環(huán)境系數(shù)E =13由表

15、 5.13.1-2查得質(zhì)量系數(shù)Q =1.0由表 5.13.1-3查得復(fù)雜度系數(shù)C =1.0本器件使用印制板 1 塊,故其工作失效率為:p70.00017110.001110 613110.03861 10 62.3.8焊接點(diǎn)的工作失效率p 8焊接點(diǎn)的工作失效率模型為:p8b EQ(9)b 基本失效率, 10 6/ h ;E 環(huán)境系數(shù);Q 質(zhì)量系數(shù);由表 5.13.2-1查得基本失效率b =0.000092 10 6 / h ;由表 5.13.2-2查得環(huán)境系數(shù)E =10;由表 5.13.2-3查得質(zhì)量系數(shù)Q =1.0 ;本組件共有約100 個(gè)焊接點(diǎn) , 其工作失效率為:p8 =0.000092

16、 10 6 101 100=0.09210 6 / h2.3.9開關(guān)的總工作失效率p開關(guān)的總失效率為:8P =Pii 1)10 6=( 1.3356+0.1154+1.4756+0.8031+0.279+1.1817+0.03861+0.092=5.321 10 6 / h故平均故障間隔時(shí)間為: MTBF=187934 h1/P該開關(guān)的 MTBF指標(biāo)要求為大于 50000h,因此,理論分析表明開關(guān)的平均故障間隔時(shí)間可以達(dá)到要求。5.4可靠性數(shù)據(jù)分析根據(jù)前面計(jì)算得到的各種元器件的工作失效率和 GJB299C列出的失效率模式分布,計(jì)算整理結(jié)果如表 1 所示:從工作失效率的角度看可能產(chǎn)生故障的主要元

17、器件有以下幾種:PIN 二極管工作失效率占總失效率的25.1%;繞線電感,工作失效率占總失效率的27.73%;集成電路,工作失效率占總失效率的15.09%;表 1可靠性數(shù)據(jù)分析表序名稱工作失效率失效率主要故障模式故障模式號百分比頻數(shù)比1PIN 二極管1.335610-625.1%開路50%2片式電容器0.115410-62.17%短路74%3繞線電感1.475610-627.73%開路80%4集成電路0.803110-615.09%無輸出23%5貼片電阻0.279 10-65.24%開路91.9%6射頻連接器1.181710-622.2%插損高80%7印制板0.03861 10-60.73%孔

18、化不良60%8焊接點(diǎn)0.09210-61.73%虛焊60%上面 3 種元件的工作失效率之和占總失效率的 67.92%,在元器件選擇和裝配時(shí)應(yīng)特別加以注意。5.5故障模式影響故障模式影響是分析元器件主要故障對器件產(chǎn)生的后果,并將其進(jìn)行嚴(yán)酷度分類。嚴(yán)酷度類別是元器件故障造成的最壞潛在后果的表示。根據(jù)嚴(yán)酷度的一般分類原則,可把本器件的嚴(yán)酷度分為三類。類(致命的) 這種故障會引起重在經(jīng)濟(jì)損失或?qū)е氯蝿?wù)失敗。類(臨界的) 這種故障會引起一定的經(jīng)濟(jì)損失或?qū)е氯蝿?wù)降級。類(輕度的) 這種故障不會引起明顯的經(jīng)濟(jì)損失或系統(tǒng)任務(wù)的完成,但會導(dǎo)致非計(jì)劃性維護(hù)和修理。本組件的故障模式影響分析如表2 所示。表 2故障模

19、式及影響分析表序故障模補(bǔ)償措嚴(yán)酷名稱故障原因故障影響度類號式施別1PIN 二極開路金絲未鍵影響器件性能,嚴(yán)補(bǔ)焊類管合重時(shí)功能喪失2片式電容短路粘接不牢影響器件性能重 新 粘類器或過量接3繞線電感開路虛焊不能提供直流偏補(bǔ)焊類置4集成電路無輸出靜電擊穿驅(qū)動(dòng)器失效更 換 器類件5貼片電阻開路粘接不牢功能受到影響重新粘 類接6射頻連接器 件 老更 換 器插損高性能變差類器化、磨損件7孔 化 不性能變差或功能印制板虛焊補(bǔ)焊良受影響8更 換 器焊接點(diǎn)虛焊電壓擊穿可靠性變差件由上表可知,從故障影響嚴(yán)酷度的角度看, 屬于類嚴(yán)酷度的有3 種元器件:PIN 二極管、電感和集成電路。屬于類嚴(yán)酷度的有2 種元器件:片

20、式電容,射頻連接器。其余的屬于類。5.6結(jié)論和建議由上面的分析 , 可以得出以下結(jié)論 :a) 本組件的平均故障間隔時(shí)間可以達(dá)到指標(biāo)大于1,000 小時(shí)的要求。影響本組件工作可靠性的首要器件是繞線電感,其次是 PIN 二極管和集成電路。目前選用的電感都是自制繞線電感,其焊接的質(zhì)量對組件的可靠性影響最大,因此要重視焊接過程和焊接人員的培訓(xùn)。b) 從故障模式的分布來看,元器件的開路故障概率極大,因而在設(shè)計(jì)方案確定后,應(yīng)十分重視安裝調(diào)試工藝,以消除產(chǎn)品潛在故障。c) 因?yàn)殡娮赢a(chǎn)品的故障率曲線是典型的浴盆曲線,因而在產(chǎn)品的研制生產(chǎn)階段,對部件和組件都必須進(jìn)行可靠性應(yīng)力篩選試驗(yàn),用以發(fā)現(xiàn)并消除產(chǎn)品的早期故

21、障,使產(chǎn)品的故障迅速下降到較低的偶然故障階段,從而保證產(chǎn)品的可靠性。6 維修性分析終端設(shè)備的維修性設(shè)計(jì)主要從以下三方面開展。a) 縮短故障定位時(shí)間采用故障自動(dòng)檢測的方式,即信號處理板上加狀態(tài)指示燈方式,很快將問題定位到每個(gè)部件。b) 縮短故障排除時(shí)間在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上, 整部件、關(guān)鍵器件便于拆裝, 最大限度縮短更換器件的時(shí)間。各部件采用模塊化設(shè)計(jì),接口明確簡單,現(xiàn)場可在較短時(shí)間內(nèi)完成拆卸更換。c) 縮短恢復(fù)驗(yàn)證時(shí)間;關(guān)鍵指標(biāo)測試有測試點(diǎn),狀態(tài)有顯示,可調(diào)部位調(diào)整方便,以縮短恢復(fù)驗(yàn)證時(shí)間。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,嚴(yán)格貫徹國軍標(biāo)、部標(biāo)及有關(guān)規(guī)范;設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)、線路、組裝方式盡量簡化、一體化、積木化、插件化,并努力提

22、高部件的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化程度。7 測試性分析產(chǎn)品設(shè)計(jì)故障測試方便有效,能快速有效定位到每個(gè)整部件。整機(jī)具有各個(gè)整部件主要工作狀態(tài)指示,工作狀態(tài)可通過指示燈或數(shù)據(jù)串口進(jìn)行故障檢測。整機(jī)有數(shù)據(jù)接口,根據(jù)軟件中設(shè)計(jì)的測試協(xié)議, 可通過數(shù)據(jù)接口上報(bào)具體測試結(jié)果。產(chǎn)品對外接口為有射頻輸入端口及電源供電借口。借助矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、數(shù)字萬用表等儀表可方便完成測試和故障檢測、定位故障部位。確定故障后,直接將故障件替代更換,返廠維修。信號處理板上有狀態(tài)指示燈, 可以對射頻部分、 信號處理部分狀態(tài)進(jìn)行指示。信號處理板可以對射頻部分進(jìn)行有效監(jiān)控,通過算法中的幅相標(biāo)校網(wǎng)絡(luò)可以對射頻的幅相性能進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,并作出修

23、正。當(dāng)射頻通道的幅相誤差太大,通過修正也無法保證抗干擾性能時(shí),通過指示燈或輸出串口報(bào)警。信號處理板上的指示燈對信號處理板本身和抗干擾算法進(jìn)行實(shí)時(shí)測試監(jiān)控。通過頻譜儀測射頻口輸出可以判斷 DAC和射頻上變部分是否工作正常。8 保障性分析a) 依據(jù)總體研制要求,編寫了使用維護(hù)說明書,根據(jù)項(xiàng)目需要可對使用人員進(jìn)行初次培訓(xùn),根據(jù)服務(wù)合同及使用部門需求將提供不間斷的培訓(xùn)和服務(wù)。無需外場額外的調(diào)整,提供的使用說明書和用戶手冊可指導(dǎo)使用方較好的操作設(shè)備。b) 按照 GJB3968的要求,在設(shè)計(jì)定型前完成技術(shù)資料編制。提供的隨機(jī)文件有:技術(shù)說明書、使用說明書、維修資料冊、產(chǎn)品合格證或產(chǎn)品履歷書、產(chǎn)品組成清單、

24、隨機(jī)文件清單。c) 根據(jù)任務(wù)要求,采用定性和定量分析制定設(shè)備隨機(jī)備件清單和初始備件清單。d) 根據(jù)總體要求,制定包裝、裝卸、存貯和運(yùn)輸要求,并分析包裝、裝卸、存貯和運(yùn)輸對設(shè)備設(shè)計(jì)的影響,在研制中考慮包裝、裝卸、存貯和運(yùn)輸?shù)募s束和要求。e) 通過裝備在研制階段和鑒定階段,特別是在鑒定階段中試驗(yàn)過程中,充分驗(yàn)證裝備的保證性,隨機(jī)材料都較好的保障了設(shè)備完成功能。9 安全性分析電源和信號接口設(shè)計(jì)時(shí)選用具有防誤插的接插件,同時(shí)有明確的標(biāo)識指示第一腳;同時(shí)設(shè)備外表設(shè)計(jì)圓潤光滑,不會對使用人員造成劃傷。通過試驗(yàn)中涉及到安全性方面的試驗(yàn)驗(yàn)證產(chǎn)品的安全性。使用器件內(nèi)不含有毒有害物質(zhì),不會對人體造成損害。該設(shè)備具有明確的操作使用說明和安全須知,警示使用者避免發(fā)生意外。10 電磁兼容性電子系統(tǒng)處于日照狀態(tài)下, 使各器件工作在相對較高的溫度區(qū)域內(nèi), 對于 終端,自然條件下一般最高工作溫度在 60 70。高溫對

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