Feedthrough capacitors and filters
CONTENTS
General information
Cost-effective RFI suppression .............170
General technical information................172
Terms and definitions.............................174
Comparsion of feedthrough vs.
conventional capacitors.........................180
Engineering evaluation kits....................182
Ordering information ..............................183
Technical data
FN 751X ..................................................184
FN 756X ..................................................186
FN 761X ..................................................188
FN 766X ..................................................190
INHALT
Allgemeine Informationen
Kostengünstige RFI-Entstörung ............170
Allgemeine technische Angaben ...........172
Begriffe und Definitionen .......................174
Vergleich von Durchführungs- und
herkömmlichen Kondensatoren.............180
Entwicklungs Musterkits ........................182
Bestellinformationen ..............................183
Technische Daten
FN 751X ..................................................184
FN 756X ..................................................186
FN 761X ..................................................188
FN 766X ..................................................190
TABLE DES MATIERES
Généralités
Suppression économique des
parasites haute fréquence .....................170
Informations techniques générales .......172
Termes et définitions ..............................174
Comparaison entre un condensateur de
traversée et un condensateur classique..180
Kits d’ évaluation....................................182
Pour commander....................................183
Données techniques
FN 751X ..................................................184
FN 756X ..................................................186
FN 761X ..................................................188
FN 766X ..................................................190
169
Feedthrough capacitors and filters
- cost-effective RFI suppression
As the application of automation, data
handling and communications
technologies gathers pace, the need for
‘clean’ power and data lines is becoming
increasingly important. Conspiring against
this, the number of products representing
potential sources of interference and
noise - especially through the use of
equipment such as switch-mode power
supplies - is growing dramatically. These
interference signals - which travel both
into and out of equipment - can disrupt
and even destroy electronic devices: an
unacceptable situation, and one which is
illegal in many of today’s markets.
Feedthrough capacitors and filters offer a
particularly cost-effective means of
combating conducted interference.
Offering a high insertion loss across a
broad band of frequencies - from a few
tens of kHz right through to the GHz
region - these single-line components are
exceptionally easy to fit, and can provide
a more economic RFI suppression
solution than dedicated filters, especially
for systems that have multiple input or
multiple output power lines.
This catalog describes feedthrough
capacitors and filters for AC and DC
applications. All the components are
suitable for use in ambient temperatures
from -40 to +60˚C, and different versions
are available for operating currents from
10 to 300A, making it easy for users to
choose the most economic and
technically suitable solution for their
particular application. The AC feedthrough
capacitors and filters are designed for
250V, 50/60Hz operation, and the DC
components are suitable for use at up to
130VDC.
In general, feedthrough filters offer a
higher level of EMI suppression than
feedthrough capacitors of the same
current rating. This is particularly relevant
to applications involving source
impedances of other than 50Ω; the
inductor in the filters - although small in
value - helps to significantly improve
performance in situations such as these.
Durch die rasante Zunahme der
Anwendungen in Automation,
Datenverarbeitung und den
Kommunikationstechnologien wird der
Bedarf an ‘sauberen’ Netz- und
Datenleitungen zunehmend wichtiger. Auf
der anderen Seite wächst die Anzahl der
Produkte, die potentielle Störquellen
beinhalten – vor allem durch die
Verwendung von Geräten mit
Schaltnetzteilen – drastisch an. Diese
Stör- oder Interferenzsignale – die in beide
Richtungen wirken – können die Funktion
eines Gerätes stören oder dieses sogar
zerstören; eine Situation, die nicht
akzeptierbar und in vielen Ländern
gesetzwidrig ist.
Durchführungskondensatoren und –filter
stellen ein besonders kostengünstiges
Mittel dar, um leitungsgeführte Störungen
zu beseitigen. Sie bieten eine hohe
Einfügungsdämpfung über ein breites
Frequenzband – von einigen Zehntausend
Hz bis in den GHz-Bereich –, sind sehr
einfach einzubauen und stellen eine
wirtschaftlichere Lösung zur RFI-
Entstörung dar als speziell angepaßte
Filter, besonders für Systeme, welche
mehrfache Eingangs- oder Ausgangs-
Netzleitungen besitzen.
In diesem Katalog werden
Durchführungskondensatoren und –filter
für AC- und DC-Anwendungen
beschrieben. Alle Komponenten sind für
den Einsatz in Umgebungstemperaturen
von – 40 bis + 60º C (+ 50º C für 200 A-
Filter) geeignet und in verschiedenen
Versionen mit Nennströmen von 10 bis
300 A erhältlich. Dadurch ist es für den
Nutzer sehr einfach, die wirtschaftlichste
und technisch sinnvollste Lösung für seine
Anwendung auszuwählen. Die AC-
Durchführungskondensatoren und –filter
sind für den 250 V, 50/60 Hz-Betrieb
ausgelegt, die DC-Komponenten sind für
Spannungen bis zu 130 VDC geeignet.
Im allgemeinen bieten Durchführungsfilter
eine höhere EMI-Unterdrückung als
Durchführungskondensatoren mit
gleichem Nennstrom. Dies ist besonders
bei Anwendungen mit anderen
Quellenimpedanzen als 50Ω relevant. Die
Induktivität im Filter – obwohl diese einen
kleinen Wert hat – hilft in solchen
Situationen, die Leistung bedeutend zu
verbessern.
Aujourd’hui, du fait de l'emprise toujours
croissante des technologies de
communication et de gestion des
données, le besoin de lignes
d’alimentation et de données “propres”
revêt une importance primordiale. Le
nombre d’adversaires représentant des
sources potentielles d’interférences et de
bruit croît de jour en jour (en particulier les
matériels utilisant des alimentations à
découpage). Ces parasites, qui se
déplacent à l’intérieur et à l’extérieur des
matériels, peuvent perturber les systèmes
électroniques, voire les détruire : cette
situation inacceptable est illégale sur de
nombreux marchés.
Les condensateurs et filtres de traversée
sont une arme particulièrement
économique contre les interférences par
conduction. Avec une atténuation
d’insertion élevée sur une large gamme de
fréquences (de quelques dizaines de kHz
jusqu’au GHz), ces composants se
montent très facilement sur une seule
ligne. Ils constituent une solution de
suppression des parasites haute
fréquence plus économique que les filtres
dédiés, en particulier pour les systèmes
comportant plusieurs lignes d’alimentation
en entrée ou en sortie.
Ce catalogue décrit les condensateurs et
filtres de traversée pour applications CA
et CC. Tous les composants sont
utilisables à des températures ambiantes
comprises entre -40 et +60°C. Il existe
différentes versions supportant des
courants de 10 à 300 A, ce qui facilite le
choix technique et économique de la
solution adaptée à une application
particulière. Les condensateurs et filtres
CA fonctionnent sous 250 V, 50/60Hz et
les composants CC jusqu’à 130 VCC.
En général, les filtres de traversée offrent
un niveau de suppression des parasites
plus élevé que les condensateurs pour le
même courant nominal. Ceci concerne en
particulier les applications ayant des
impédances de source différentes de
50Ω ; l’inducteur des filtres, bien qu’il ait
une valeur faible, améliore notablement le
fonctionnement dans de telles situations.
170
Safety standard IEC 950
All the feedthrough capacitors and filters
described in this catalog are IEC 950
compliant. However, as with any
capacitors that are used at relatively high
voltages, there are a few important safety
rules that must be observed. None of the
components described in this catalog
contains an internal discharge resistor,
which means that the capacitors may
retain a charge once power has been
removed. This could prove lethal in
situations where the voltage and charge
are high enough.
Consequently, it is recommended that an
external discharge resistor is fitted (even
when there is every likelihood that the
capacitor will be discharged through other
circuit components), in order to ensure
that the capacitor voltage decays to a safe
level within a short period of the supply
being removed. This is especially critical
with feedthrough components that contain
relatively high values of capacitance; for
values greater than 0.1µF, it is mandatory
to provide some means of discharging
capacitors within the equipment, in
accordance with EN 60950, paragraph
2.1.10. It is the responsibility of users to
familiarize themselves with any specific
restrictions applicable to their installation
which may limit capacitance value or
leakage current for safety reasons.
Note that IEC 950 imposes a limit on the
allowable level of leakage current, to
prevent this representing a risk to
personnel. The standard states that class
II appliances must not produce a leakage
current of more than 0.25mA, and that for
class I appliances, leakage current must
not exceed 5% of input current. For
leakage currents above 3.5mA, a warning
label must be affixed to the equipment in
accordance with EN 60950, para. 1.7.12.
In any event, feedthrough capacitors and
filters should always be securely mounted
on a permanently earthed bulkhead, and
where necessary, users should ensure that
their terminals are shrouded after fitting,
to prevent danger of electric shock.
Furthermore, feedthrough capacitors and
filters should always be shorted to earth
prior to touching their terminals, to ensure
they are fully discharged.
Sicherheitsstandard IEC 950
Alle in diesem Katalog beschriebenen
Durchführungskondensatoren und –filter
sind konform mit der Norm IEC 950.
Jedoch müssen bei der Verwendung von
Kondensatoren für relativ hohe
Spannungen generell ein paar wichtige
Sicherheitsregeln beachtet werden. Keine
der in diesem Katalog beschriebenen
Komponenten enthält einen internen
Entladewiderstand, das heißt, dass der
Kondensator, nachdem er vom Netz
getrennt wurde, noch aufgeladen sein
kann. Bei entsprechend hohen Ladungen
und Spannungen kann dies
lebensgefährlich sein.
Infolgedessen wird die Verwendung eines
externen Entladewiderstands empfohlen,
(auch wenn es sehr wahrscheinlich ist, dass
der Kondensator über andere
Schaltkreiskomponenten entladen wird), um
sicherzustellen, dass die
Kondensatorspannung innerhalb kürzester
Zeit auf einen sicheren Wert reduziert wird.
Besonders kritisch ist dies für
Durchführungskomponenten, die relativ
hohe Kapazitätswerte haben; für
Kapazitäten größer als 0,1 µF ist es in
Übereinstimmung mit der Norm EN 60950
Abschnitt 2.1.10 vorgeschrieben, den
Kondensator innerhalb des Gerätes zu
entladen. Es liegt hierbei in der
Verantwortung des Anwenders sich mit den
speziellen Einschränkungen bei seiner
Installation, wie Reduzierung des
Kapazitätswertes oder des Ableitstromes,
aus Sicherheitsgründen vertraut zu machen.
Beachten Sie, dass die IEC 950 einen
Grenzwert für den Ableitstrom festlegt, um
Personengefährdungen zu vermeiden. Die
Norm setzt fest, dass Geräte der
Schutzklasse II einen maximalen
Ableitstrom von 0,25 mA haben dürfen und
dass bei Geräten der Schutzklasse I der
Ableitstrom 5 % des Eingangsstroms nicht
überschreiten darf. Für Ableitströme über
3,5 mA muss ein Warnschild in
Übereinstimmung mit EN 60950 Abschnitt
1.7.12 am Gerät angebracht werden.
Auf jeden Fall sollten
Durchführungskondensatoren und –filter
immer fest an einer großflächigen
permanenten Erdverbindung
angeschlossen werden, und wo
erforderlich, sollten die Anwender
sicherstellen, dass die Anschlüsse nach
dem Einbau verdeckt werden, um die
Gefahren einer elektrischen Berührung zu
vermeiden. Weiterhin sollten
Durchführungskondensatoren und –filter
vor der Berührung der Anschlüsse immer
gegen Erde kurzgeschlossen werden, um
sicherzustellen, dass sie vollständig
entladen sind.
Norme de sécurité CEI 950
Tous les filtres et condensateurs de
traversée décrits dans ce catalogue sont
conformes à la norme CEI 950.
Cependant, comme pour tout
condensateur utilisé sous des tensions
relativement élevées, il existe quelques
règles de sécurité importantes à
respecter. Aucun composant figurant dans
ce catalogue ne contient de résistance
interne de décharge : les condensateurs
peuvent donc rester chargés lorsque
l’alimentation est coupée. Ceci peut
provoquer des situations mortelles lorsque
la charge et la tension sont suffisamment
élevées.
Par conséquent, il est recommandé de
monter une résistance externe de
décharge, même s’il est fort probable que
le condensateur se décharge dans
d’autres composants du circuit, pour
s’assurer que la tension du condensateur
chute jusqu’à un niveau sûr dès que
l’alimentation est coupée. Ce point est
particulièrement critique lorsque des
composants de traversée ont des
capacités élevées ; pour des valeurs
supérieures à 0,1 µF, il est obligatoire de
prévoir des dispositifs de décharge à
l’intérieur du matériel, conformément à la
norme EN 60950, paragraphe 2.1.10. Les
utilisateurs sont responsables de
l’application et de la connaissance des
restrictions particulières relatives à leur
installation qui ont pour but de limiter la
capacité ou le courant de fuite pour des
raisons de sécurité.
Remarque : la norme CEI 950 impose une
limite au courant de fuite autorisé pour
éviter qu’il constitue un risque pour les
personnes. La norme stipule que les
appareils de Classe II ne doivent pas
produire un courant de fuite supérieur à
0,25 mA ; pour les appareils de Classe I, il
ne doit pas être supérieur à 5 % du
courant d’entrée. Pour les courants de
fuite supérieurs à 3,5 mA, l’appareil doit
comporter une étiquette de danger
conformément à la norme EN 60950, para.
1.7.12.
Dans tous les cas, les filtres et
condensateurs de traversée doivent être
correctement fixés sur une masse
permanente ; lorsque c’est nécessaire, les
utilisateurs doivent s’assurer que les
bornes sont enveloppées et protégées
pour éviter tout risque d’électrocution. De
plus, les filtres et condensateurs doivent
toujours être mis en court-circuit pour les
décharger totalement avant de toucher
leurs bornes.
171
General technical information
Capacitor construction
All the feedthrough capacitors described
in this catalog - as well as the capacitors
used in the feedthrough filters - employ a
self-healing plastic film dielectric, which
conveys significant quality and reliability
advantages. All capacitor dielectric
materials contain pin holes and other
imperfections; during manufacture, a high
voltage is applied to the dielectric to burn
away the metallisation around the pinhole,
to create a high quality capacitor in which
any weak areas are totally isolated.
Similarly, if a voltage surge punctures the
dielectric during normal operation, an arc
occurs at the point of failure, which melts
the surrounding metal and isolates the
area of the breakdown; this maintains the
quality of the capacitor, instead of causing
a failure due to voltage breakdown.
Kondensatoraufbau
Alle in diesem Katalog beschriebenen
Durchführungskondensatoren – genauso wie
die in Durchführungsfiltern eingesetzten
Kondensatoren – bestehen aus einem
selbstheilenden Kunststofffilm als
Dielektrikum, der bedeutende Qualitäts- und
Zuverlässigkeitsvorteile aufweist. Alle
Materialien für Kondensatordielektrika
haben feine Löcher und andere Fehler;
während des Herstellungsprozesses wird an
das Dielektrikum eine hohe Spannung
angelegt, um die Metallisierung in der Nähe
des Loches zu verdampfen, man erhält so
einen hochwertigen Kondensator mit völlig
isolierten Schwachstellen.
Gleichermaßen gilt, falls bei Normalbetrieb
ein Surgepuls das Dielektrikum
durchschlägt, entsteht an dieser Stelle ein
Lichtbogen, der das umgebende Metall
verdampft und diesen Bereich isoliert,
wodurch die Qualität des Kondensators
aufrecht erhalten und ein
Spannungszusammenbruch vermieden wird.
Construction des condensateurs
Tous les filtres de traversée de ce
catalogue, ainsi que les condensateurs
utilisés, utilisent un film plastique
diélectrique autocicatrisant présentant
des avantages importants en termes de
qualité et de fiabilité. Tous les matériaux
diélectriques des condensateurs
comportent de minuscules trous et
d’autres imperfections ; pendant la
fabrication, une haute tension est
appliquée au diélectrique pour brûler les
parties métallisées autour des trous et
créer un condensateur de qualité
supérieure où tous les points faibles sont
parfaitement isolés. De la même manière,
si une surtension troue le diélectrique
pendant le fonctionnement, un arc au
point faible fait fondre les parties
métalliques environnantes et isole la zone
de claquage ; la qualité du condensateur
n’en souffre pas, et cela évité une panne
de claquage.
Metallized film capacitor
Series design
electrode
dielectric
free margin
center margin
All the capacitors used in Schaffner’s
feedthrough components are of a series
construction, which reduces the voltage
stress on each capacitor element. This
provides an excellent safety margin for
high voltage transients, and - in the case
of AC feedthrough components -
minimizes ionization effects to ensure long
and reliable component life.
Alle Kondensatoren in Schaffners
Durchführungskomponenten sind als
Serienkonstruktion aufgebaut, um die
Spannungsbelastung auf jedes einzelne
Element zu reduzieren. Hierdurch wird ein
hervorragender Sicherheitsabstand bei
hohen Spannungstransienten erreicht und
– bei AC-Durchführungskomponenten –
die Ionisationseffekte minimiert und so
eine dauerhafte Zuverlässigkeit
sichergestellt.
Tous les condensateurs utilisés dans les
composants de traversée Schaffner sont
fabriqués suivant le concept de “ deux
bobinages en série ” qui réduit les
contraintes de tension sur chaque élément
du condensateur. Ceci fournit une
excellente marge de sécurité pour les
phénomènes transitoires haute tension et,
dans le cas de composants CA, réduit
l’ionisation et augmente donc la fiabilité et
la durée de vie.
172
Installation details
All Schaffner feedthrough capacitors and
filters described in this catalog are
designed for through-bulkhead mounting.
For optimum EMI performance, especially
at frequencies above a few MHz, it is
important to achieve a low impedance
path between the mounting flange of the
capacitor or filter and the equipment case.
Poor earth bonding will reduce insertion
loss and could compromise safety.
It is recommended that feedthrough
components are mounted on an aluminum
surface or on a steel surface which has
been electroplated with tin or zinc. The
surface should be unpainted, and must be
flat and smooth. In most cases,
‘conductive paint’ finishes are
unacceptable, because they do not permit
an adequate earth bond.
While other materials and finishes may be
acceptable, users should consider their
effect on shielding, as well as possible
galvanic corrosion; this can occur
whenever dissimilar metals are in contact
in the presence of moisture. Under these
conditions, the two metals effectively
become a battery with the moisture
forming the electrolyte, and as shown in
Table 1, the effect becomes more
pronounced when the metals have a large
electropotential difference. All Schaffner
feedthrough capacitors and filters have
nickel plated brass cases to provide good
electrical contact.
Einbauanweisungen
Alle in diesem Katalog beschriebenen
Durchführungskondensatoren und –filter
von Schaffner sind für die Befestigung an
einer Trennwand konstruiert.
Für eine optimale EMI-Performance,
besonders bei Frequenzen von mehr als
einigen MHz, ist es wichtig einen Pfad mit
niedriger Impedanz zwischen dem
Befestigungsflansch und dem
Gerätegehäuse zu schaffen. Eine
schlechte Erdverbindung reduziert die
Einfügungsdämpfung und kann die
Sicherheit beeinträchtigen.
Es wird empfohlen, die
Durchführungskomponenten auf einer
Aluminiumoberfläche oder einer
verzinnten oder verzinkten Stahloberfläche
zu montieren. Die Oberfläche sollte
unlackiert sein, sie muß flach und glatt
sein. In den meisten Fällen sind auch
elektrisch leitende Anstriche nicht
akzeptierbar, weil sie keine ausreichende
Erdverbindung zulassen.
Wenn auch andere Materialien und
Endbehandlungen erlaubt sind, sollte der
Anwender deren Abschirmeffekt und eine
mögliche galvanische Korrosion beachten,
die immer bei dem Kontakt ungleicher
Materialien und vorhandener Feuchtigkeit
entstehen kann. Unter diesen
Bedingungen bilden die zwei Metalle eine
Batterie, wobei die Feuchtigkeit als
Elektrolyt wirkt und wie in Tabelle 1
gezeigt verstärkt sich der Effekt noch
mehr, wenn die Metalle einen großen
elektrochemischen Potentialunterschied
aufweisen. Alle Schaffner
Durchführungkondensatoren und -filter
haben ein mit Nickel galvanisiertes
Messinggehäuse, um einen guten
elektrischen Kontakt herzustellen.
Installation
Tous les filtres et condensateurs de
traversée Schaffner décrits dans ce
catalogue se montent sur une masse
traversante. Pour des performances EMI
optimales, en particulier à des fréquences
supérieures à quelques MHz, il est
important d’assurer un passage basse
impédance entre la bride de montage du
condensateur ou du filtre et le boîtier du
matériel. Un mauvais raccordement à la
masse réduit l’atténuation d’insertion et
compromet la sécurité.
Il est recommandé de monter les
composants de traversée sur une surface
en aluminium ou en acier étamée ou
zinguée. Cette surface doit être exempte
de peinture, plate et lisse. Dans la plupart
des cas, les finitions de “ peinture
conductrice ” ne sont pas acceptables car
elles n’assurent pas une liaison correcte à
la masse.
Alors que d’autres matériaux sont
acceptables, les utilisateurs doivent
prendre en compte leurs effets sur le
blindage ainsi que la possibilité de
corrosion galvanique qui peut se produire
lorsque deux métaux différents sont en
contact dans un milieu humide. Dans ces
conditions, ces deux métaux forment une
pile dont l’électrolyte est l’humidité (voir
Tableau 1). Les effets sont d’autant plus
importants que la différence de potentiel
électrochimique des métaux est élevée.
Tous les filtres et condensateurs de
traversée Schaffner sont logés dans des
boîtiers en laiton nickelé pour assurer un
contact électrique correct.
Table 1.
Electrochemical potentials
Magnesium, magnesium alloys
Cr on Ni on steel, tin on steel,
12% Cr on stainless steel
Silver solder, austenitic
stainless steel
Cr on steel, soft solder
High Cr stainless steel
Copper, copper alloys
80 tin/20 Zn on steel,
Zn on iron or steel
Zinc, zinc alloys
Rh on Ag on Cu,
silver/gold alloy
0
Ag
Al
Cr
Cd
Cu
Mg
Ni
Rh
Zn
=
=
=
=
=
=
=
=
=
Silver
Aluminium
Chromium
Cadmium
Copper
Magnesium
Nickel
Rhodium
Zinc
0,05 0,55 0,7 0,8 0,85 0,9 1,0
0
0,05 0,2 0,3 0,35 0,4 0,5
0
0,15 0,25 0,3 0,35 0,45
0
0,1 0,15 0,2 0,3
0 0,05 0,1 0,2
0 0,05 0,15
0
0,1
0
Corrosion due to electrochemical action between
dissimilar metals which are in contact is minimized if
the combined electrochemical potential is below
about 0.6V. This table lists the combined
electrochemical potentials for a number of pairs of
metals in common use; combinations above the
dividing line should be avoided.
1,05 1,1 1,15 1,25 1,35 1,4
0,55 0,6 0,65 0,75 0,85 0,9
0,5 0,55 0,6 0,7 0,8 0,85
0,35 0,4 0,45 0,55 0,65 0,7
0,25 0,3 0,35 0,45 0,55 0,6
0,2 0,25 0,3 0,4 0,5 0,55
0,15 0,2 0,25 0,35 0,45 0,5
0,05 0,1 0,15 0,25 0,35 0,4
0 0,05 0,1 0,2 0,3 0,35
0
0,05 0,15 0,25 0,3
0
0,1 0,2 0,25
0
0,1 0,15
0
0,05
0
1,45
0,95
0,9
0,75
0,65
0,6
0,55
0,45
0,4
0,35
0,3
0,2
0,1
0,05
0
1,6
1,1
1,05
0,9
0,8
0,75
0,7
0,6
0,55
0,5
0,45
0,35
0,25
0,2
0,15
0
1,65
1,15
1,1
0,95
0,85
0,8
0,75
0,65
0,6
0,55
0,5
0,4
0,3
0,25
0,2
0,05
0
1,7
1,2
1,15
1,0
0,9
0,85
0,8
0,7
0,66
0,6
0,55
0,45
0,35
0,3
0,25
0,1
0,05
0
1,75
1,25
1,2
1,05
0,95
0,9
0,85
0,75
0,7
0,65
0,6
0,5
0,4
0,35
0,3
0,15
0,1
0,05
0
Gold, platinum
Magnesium, magnesium alloys
Zinc, zinc alloys
80 tin/20 Zn on steel, Zn on iron or steel
Aluminium
Cd on steel
Al/Mg alloy
Mild steel
Duralumin
Lead
Cr on steel, soft solder
Cr on Ni on steel, tin on steel, 12% Cr stainless steel
High Cr stainless steel
Copper, copper alloys
Silver solder, austenitic stainless
Ni on steel
Silver
Rh on Ag on Cu, silver/gold alloy
Carbon
Gold, platinum
Cd on steel
Al/Mg alloy
Ni on steel
Aluminium
Duralumin
Mild steel
Carbon
Silver
Lead
173
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