6V FET Gleichrichter

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Hallo dse!

Ich wuerde gerne moeglichst viel Licht mit meinem Nabendynamo am Fahrrad
machen. Also Cree XP-G R5, Konstantstromregler ... aber ich moechte
keinen Diodengleichrichter verwenden, sondern einen aktiven FET
Gleichrichter, am Besten mit n-Kanal FETen. Ausser aus diskreten FETen
hab ich das aber noch nicht gesehen. Gibt's das nicht als eigenes
Bauteil? Hmm, 230V Gleichrichten ist wohl um einiges haeufiger.

Stimmt es, dass man das auf einem Chip nicht machen kann, weil da alle
Transistoren einen Anschluss gemeinsam haben, das Substrat?

lg, Bernhard

Re: 6V FET Gleichrichter
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Was versprichts Du Dir davon? Da normale Dynamos
Stromquellen sind, spielt der etwas hF6%here
Spannungsabfall an den Dioden praktisch keine Rolle.
Den Unterschied zwischen Schottky- und FET-
Gleichrichter wirst Du wahrscheinlich noch
nicht einmal messen kF6%nnen.
Gruss
Harald






Re: 6V FET Gleichrichter / LED Fahrradbeleuchtung
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Eigentlich ist Konstantstromregler nicht richtig. Ich will ja bei
langsamer Fahrt moeglichst viel Licht, aber den Maximalstrom der Diode
auch nicht ueberschreiten. Und das Ruecklicht will auch noch versorgt
werden...

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Naja, im Endeffekt, mehr Licht. Habe gelesen, dass man zum effizienten
Gleichrichten geringer Spannungen FETen verwendet, weil die einen
geringeren Spannungsabfall/Widerstand haben. Ein Infineon BSR802N
N-Kanal FET hat bei 2,5V V(GS) nur 23 mOhm, und 35 mV Spannungsabfall
bei 1,5 A (3,7 A max.). Dioden haben 10x so viel.

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Naja, mit einem einfachen Multimeter kann man das schon leicht messen.
Sicher kann man mit 88% Wirkungsgrad bei 6V auch leben, aber 99% sind
halt netter, wobei ich jetzt den Verbrauch fuer die Ansteuerung der
FETen nicht beruecksichtigt habe.

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Von daher kommt also die Warnung in der Anleitung, dass der Dynamo ohne
Last gefaehrliche Hochspannung liefert. Ich konnte das aber nicht
nachvollziehen. IIRC bin ich bis auf 15V gekommen, wenn ich das Rad
schnell gedreht habe.

Und was fuer einen Unterschied macht es, ob es sich um eine Strom- oder
Spannungsquelle handelt? Die Verlustleistung ist doch die gleiche.

Mit einer (Gleich) Stromquelle koennte ich die LED direkt anschliessen,
ohne Buck Konverter. Nur eine Strombegrenzung braeuchte ich.

Irgendeine Art der Stromglaettung will ich auch, denn je mehr ich mich
von 350 mA entferne, umso geringer ist der Wirkungsgrad der LED.


Re: 6V FET Gleichrichter / LED Fahrradbeleuchtung

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Im Endeffekt ist fFC%r Dich doch nur die Leistung
wichtig, die der Dynamo liefert. Und die ist
verhE4%ltnismE4%ssig wenig von der Spannung
abhE4%ngig. Lege doch mal versuchsweise in die
Dynamoleitung einen Widerstand an dem eine
Spannung von 0,25V abfE4%llt und schliesse
diesen FC%ber einen Taster wahlweise kurz.
Ich denke, den Unterschied des Stroms zur Lampe
wirst Du kaum messen kF6%nnen.


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Ja, und da hast Du wesentlich grF6%ssere
Verluste als bei der Gleichrichtung.

Wenn Du eine Diode hast, die 500mA
vertrE4%gt, brauchst Du FC%brigens keine
Strombegrenzung. Die macht dann der Dynamo.
Wenn Du zur Gleichrichtung eine Spannungs-
verdopplerschaltung benutzt, gilt das
gleiche fFC%r einen Strom von 250mA. Du
kannst dann auch mehrere LEDs in Reihe
schalten.
Gruss
Harald

Re: 6V FET Gleichrichter / LED Fahrradbeleuchtung
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Ich habe jetzt ein paar Messungen gemacht. Spannung bei verschiedenen
Widerstaenden und Geschwindigkeiten (laut Fahrradcomputer) gemessen, und
Strom und Leistung berechnet. 12 Ohm hat die nominelle
Fahrradbeleuchtung (6V, 2,4W vorne, 6V, 0,6W hinten). Angetrieben hab
ich das Rad mit einer Bohrmaschine.

Ohm    km/h    V    A    W
                
0.000    4-24    0.000    0.590    0.000
                
├ó┬ł┬×    3.800    3.100        
├ó┬ł┬×    6.400    5.300        
├ó┬ł┬×    8.200    6.750        
├ó┬ł┬×    10.800    8.800        
├ó┬ł┬×    12.600    10.300        
├ó┬ł┬×    15.300    12.400        
├ó┬ł┬×    18.600    15.100        
├ó┬ł┬×    20.900    16.900        
├ó┬ł┬×    23.900    19.300        
                
1.000    4.000    0.230    0.230    0.053
1.000    6.100    0.500    0.500    0.250
1.000    8.600    0.570    0.570    0.325
1.000    11.700    0.580    0.580    0.336
1.000    13.000    0.580    0.580    0.336
1.000    15.500    0.590    0.590    0.348
1.000    17.700    0.590    0.590    0.348
1.000    20.600    0.590    0.590    0.348
1.000    23.900    0.590    0.590    0.348
                
                
2.000    3.700    0.860    0.430    0.370
2.000    5.900    1.110    0.555    0.616
2.000    8.300    1.170    0.585    0.684
2.000    10.800    1.190    0.595    0.708
2.000    13.100    1.200    0.600    0.720
2.000    15.300    1.210    0.605    0.732
2.000    17.500    1.210    0.605    0.732
2.000    20.100    1.210    0.605    0.732
2.000    23.900    1.220    0.610    0.744
                
                
2.500    4.000    1.130    0.452    0.511
2.500    6.500    1.370    0.548    0.751
2.500    8.300    1.420    0.568    0.807
2.500    10.300    1.440    0.576    0.829
2.500    12.600    1.460    0.584    0.853
2.500    15.200    1.470    0.588    0.864
2.500    17.700    1.470    0.588    0.864
2.500    20.100    1.480    0.592    0.876
2.500    23.900    1.480    0.592    0.876
                
                
6.000    3.800    2.100    0.350    0.735
6.000    5.700    2.750    0.458    1.260
6.000    8.100    3.110    0.518    1.612
6.000    10.300    3.270    0.545    1.782
6.000    12.600    3.360    0.560    1.882
6.000    15.000    3.410    0.568    1.938
6.000    17.200    3.450    0.575    1.984
6.000    20.300    3.480    0.580    2.018
6.000    23.900    3.510    0.585    2.053
                
                
12.000    4.000    2.750    0.229    0.630
12.000    6.200    3.950    0.329    1.300
12.000    8.500    4.920    0.410    2.017
12.000    10.500    5.540    0.462    2.558
12.000    12.700    5.950    0.496    2.950
12.000    15.100    6.230    0.519    3.234
12.000    17.400    6.410    0.534    3.424
12.000    20.200    6.570    0.548    3.597
12.000    23.900    6.700    0.558    3.741
                
24.000    4.400    3.350    0.140    0.468
24.000    6.600    4.830    0.201    0.972
24.000    8.900    6.340    0.264    1.675
24.000    11.200    7.670    0.320    2.451
24.000    13.300    8.840    0.368    3.256
24.000    15.800    10.060    0.419    4.217
24.000    18.400    11.060    0.461    5.097
24.000    20.800    11.760    0.490    5.762
24.000    23.700    12.430    0.518    6.438
                
81.600    3.800    3.200    0.039    0.125
81.600    5.900    4.780    0.059    0.280
81.600    8.700    6.920    0.085    0.587
81.600    11.100    8.740    0.107    0.936
81.600    12.500    9.820    0.120    1.182
81.600    15.200    11.820    0.145    1.712
81.600    17.200    13.280    0.163    2.161
81.600    20.000    15.340    0.188    2.884
81.600    23.700    18.060    0.221    3.997

Mehr dazu morgen, jetzt muss ich schlafen gehen ...

lg, Bernhard

Re: LED Fahrradbeleuchtung
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So, hier die Tabelle erweitert um 18 und 36 Ohm, da bei 24 Ohm die
hoechste Leistung bei 24 km/h abgegeben wurde.

Der Innenwiderstand des Dynamos ist 2,5 Ohm.
Messgeraet war ein Metex M-3800. Wie gut das RMS misst, kann ich nicht
sagen. Der Messbereichsknopf hat zumindest bei 200 Ohm schon einen
Wackelkontakt.


Ohm     km/h    V       A       W

0.000   4?-24   0.000   0.590   0.000

1.000   4.000   0.230   0.230   0.053
1.000   6.100   0.500   0.500   0.250
1.000   8.600   0.570   0.570   0.325
1.000   11.700  0.580   0.580   0.336
1.000   13.000  0.580   0.580   0.336
1.000   15.500  0.590   0.590   0.348
1.000   17.700  0.590   0.590   0.348
1.000   20.600  0.590   0.590   0.348
1.000   23.900  0.590   0.590   0.348

2.000   3.700   0.860   0.430   0.370
2.000   5.900   1.110   0.555   0.616
2.000   8.300   1.170   0.585   0.684
2.000   10.800  1.190   0.595   0.708
2.000   13.100  1.200   0.600   0.720
2.000   15.300  1.210   0.605   0.732
2.000   17.500  1.210   0.605   0.732
2.000   20.100  1.210   0.605   0.732
2.000   23.900  1.220   0.610   0.744

2.500   4.000   1.130   0.452   0.511
2.500   6.500   1.370   0.548   0.751
2.500   8.300   1.420   0.568   0.807
2.500   10.300  1.440   0.576   0.829
2.500   12.600  1.460   0.584   0.853
2.500   15.200  1.470   0.588   0.864
2.500   17.700  1.470   0.588   0.864
2.500   20.100  1.480   0.592   0.876
2.500   23.900  1.480   0.592   0.876

6.000   3.800   2.100   0.350   0.735
6.000   5.700   2.750   0.458   1.260
6.000   8.100   3.110   0.518   1.612
6.000   10.300  3.270   0.545   1.782
6.000   12.600  3.360   0.560   1.882
6.000   15.000  3.410   0.568   1.938
6.000   17.200  3.450   0.575   1.984
6.000   20.300  3.480   0.580   2.018
6.000   23.900  3.510   0.585   2.053

12.000  4.000   2.750   0.229   0.630
12.000  6.200   3.950   0.329   1.300
12.000  8.500   4.920   0.410   2.017
12.000  10.500  5.540   0.462   2.558
12.000  12.700  5.950   0.496   2.950
12.000  15.100  6.230   0.519   3.234
12.000  17.400  6.410   0.534   3.424
12.000  20.200  6.570   0.548   3.597
12.000  23.900  6.700   0.558   3.741

18.000  3.900   2.800   0.156   0.436
18.000  6.500   4.500   0.250   1.125
18.000  8.000   5.400   0.300   1.620
18.000  10.400  6.660   0.370   2.464
18.000  12.600  7.590   0.422   3.200
18.000  15.000  8.330   0.463   3.855
18.000  17.700  8.930   0.496   4.430
18.000  19.900  9.250   0.514   4.753
18.000  23.900  9.650   0.536   5.173

24.000  4.400   3.350   0.140   0.468
24.000  6.600   4.830   0.201   0.972
24.000  8.900   6.340   0.264   1.675
24.000  11.200  7.670   0.320   2.451
24.000  13.300  8.840   0.368   3.256
24.000  15.800  10.060  0.419   4.217
24.000  18.400  11.060  0.461   5.097
24.000  20.800  11.760  0.490   5.762
24.000  23.700  12.430  0.518   6.438

36.000  4.000   3.150   0.088   0.276
36.000  6.100   4.720   0.131   0.619
36.000  8.800   6.620   0.184   1.217
36.000  10.700  7.940   0.221   1.751
36.000  13.200  9.560   0.266   2.539
36.000  15.500  11.010  0.306   3.367
36.000  17.900  12.380  0.344   4.257
36.000  20.600  13.740  0.382   5.244
36.000  24.000  15.250  0.424   6.460

81.600  3.800   3.200   0.039   0.125
81.600  5.900   4.780   0.059   0.280
81.600  8.700   6.920   0.085   0.587
81.600  11.100  8.740   0.107   0.936
81.600  12.500  9.820   0.120   1.182
81.600  15.200  11.820  0.145   1.712
81.600  17.200  13.280  0.163   2.161
81.600  20.000  15.340  0.188   2.884
81.600  23.700  18.060  0.221   3.997

├ó┬ł┬×       3.800   3.100
├ó┬ł┬×       6.400   5.300
├ó┬ł┬×       8.200   6.750
├ó┬ł┬×       10.800  8.800
├ó┬ł┬×       12.600  10.300
├ó┬ł┬×       15.300  12.400
├ó┬ł┬×       18.600  15.100
├ó┬ł┬×       20.900  16.900
├ó┬ł┬×       23.900  19.300


Sehr interessant. Ich war ja anfangs skeptisch, aber der Dynamo versucht
wirklich, wie auch in dem link beschrieben, einen konstanten Strom
herzustellen. Besonders bei kleinen Widerstaenden gelingt das gut und
bei 12 Ohm steigt die Leistung auch schnell auf ca. 3 W und bleibt dann
dort.

Bei hoeheren Widerstaenden steigen Strom und Leistung langsamer, dafuer
erreichen Spannung und Leistung hoehere Endwerte. Man koennte versuchen,
ein intelligentes Netzteil zu bauen, das immer die maximale Leistung
rausholt. Ich ueberleg grad, mit welcher Methode es den optimalen
Arbeitspunkt finden koennte. Mikrokontroller mit ADC und Tabellen etc.
waere ok.

Um einen Transformator werd ich wohl nicht rum kommen, wenn ich 1 oder
1,5 A will.

lg, Bernhard

Re: LED Fahrradbeleuchtung
Wed, 16 Jun 2010 13:23:51 +0200, Bernhard Kuemel:
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Im gro├čen und ganzen sieht das plausibel aus. Aus der Reihe fallen die
Messwerte bei 2 Ohm. Warum sollte da der Strom h├Âher als im Kurzschlu├čfall
ausfallen? Das wird ein Me├čfehler sein.

Quoted text here. Click to load it

Maximale Leistung wird i.A. bei ca. 350-400mA Nabendynamostrom erreicht.

Quoted text here. Click to load it

Schaltregler sind erfunden. B&M setzt z.B. eine recht einfache
Stromverdopplerschaltung ein, um eine LED zu versorgen.

Wenn nur eine einzelne LED (zzgl. Gleichrichter) versorgt werden soll,
hilft es auch einen nicht-polarisierten Kondensator (f├╝r den Anfang zwei
470┬ÁF/16V low-ESR antiseriell) zwischen Nabendynamo und Rest der Schaltung
zu klemmen. Werte zwischen 200 und 500┬ÁF/16V sind g├╝nstig. Damit lassen
sich ohne viel Aufwand 0,8 bis 1 Ampere bei 20 km/h erreichen.

Andreas

Re: LED Fahrradbeleuchtung
Hi,

Quoted text here. Click to load it

Aktiv oder passiv?
Ich bin gerade am gr├╝beln... Wenn man mit Kondensatoren und Dioden einen
Spannungs-Vervielfacher bauen kann, k├Ânnte man dann nicht auch mit
Induktivit├Ąten und Dioden einen Strom-Vervielfacher bauen?

Gruss
Michael

Re: LED Fahrradbeleuchtung
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Kann man am Fahrrad z.B. gut zum Betrieb von
mehreren jn Srie geschalteten 250mA-LEDs nehmen.

Quoted text here. Click to load it

KF6%nnte man vielleicht. Aber noch besser gehts
sicherlich mit Transistoren statt Dioden.
Nennt sich dann Schaltnetzteil. :-)

Gruss
Harald

Re: LED Fahrradbeleuchtung
Quoted text here. Click to load it

Aktiv. Irnkwer auf der Radlicht-Liste oder in d.r.f. hat so ein Teil
mal zerlegt. Im Prinzip eine Schottky antiparallel zur LED, dann FC%ber
100 uH und FET nach Masse, 25 kHz Rechteck am FET. Ob's auch als
Nachbau funktioniert, weiDF% ich, wenn ich den Schreibtisch-Dynamo
irgendwann mal aufgebaut habe.

GruDF%
  Markus



Re: LED Fahrradbeleuchtung

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Der ist geschwindigkeitsabhE4%ngig, da
es sich hier um eine "Innenimpedanz"
handelt.

Quoted text here. Click to load it

MPP-Tracker gibts ja bereits fFC%r Solarzellen

Quoted text here. Click to load it

Durch den grossen Frequenzbereich ist
ein solcher schwer zu konstruieren und
wird auch ziemlich schwer. Ein Schalt-
regler ist da trotz der hF6%heren Verluste
besser geeignet.
Gruss
Harald

Re: LED Fahrradbeleuchtung
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Ok. Hier wird aber vielleicht ein anderes Verhalten vorliegen.

Quoted text here. Click to load it

Daran habe ich eigentlich gedacht. Aber auch da gibt es welche mit
einfachen Induktivitaeten, und welche mit Transformatoren. Ein buck
Konverter (sorry, mir sind die deutschen Bezeichnungen nicht so
gelaeufig) z.B. kann IMO nur maximal den Strom liefern, den die Quelle
hergibt.

Ein forward converter (Eintaktdurchflusswandler) waere wohl der
richtige. Hmm, aber es soll eine Strom und keine Spannungsquelle werden.

lg, Bernhard

Re: LED Fahrradbeleuchtung

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Das ist mit Gleichstrom gemessen!?

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Bei meinem uralten Metex M-4300 hatten sich ├Ąhnliche Probleme ent-
wickelt. Ger├Ąt ge├Âffnet, alle Kontake gereinigt (hat nicht viel
gebracht), nach dem Zusammenschrauben wurde das Geh├Ąuse verwindungs-
streif verklebt - gut iesses.

Die Genauigkeit bei Wechselspannung und Strom liegt recht gut in der
vom Hersteller angebenen Toleranz.

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Hier gibt es also die maximale Leistung. Der (komplexe) Innenwiderstand
bei 24 km/h ist also erheblich h├Âher als der Gleichstromanteil, was
aber wohl niemanden wundern sollte.

Norbert

Re: 6V FET Gleichrichter / LED Fahrradbeleuchtung
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Dafuer ist kein Markt da, weshalb das kein Hersteller macht. Ausser fuer
Autolichtmaschinen, doch das sind meist herstellerspezifische Chips die
man vielleicht aus einem relativ jungen Unfallwagen ausschlachten
koennte. Aber 12V hast Du ja eh nicht.

Du koenntest von Hand was aehnliches wie zweimal LT3900 (einer mit
Bootstrap) zusammenbasteln, aber da hast Du ein fettes Elektronikmodul
am Fahrrad :-)


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Mehr essen, mehr Kalorien, mehr Muskeln, und schon machen die paar
Prozent nix mehr aus, ist billiger :-)


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Das ist eine der leichteren Uebungen wenn Du schon (rauhe)
Gleichspannung hast. Geht mit zwei Transistoren und ein paar
Widerstaenden wobei aber mindestens run 1V abfaellt, oder eben als
Schaltregler der stromgesteuert arbeitet.

--
Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com /

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Re: 6V FET Gleichrichter
Hi,

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Irgendwo muss die Leistung ja herkommen, die in den Dioden verbraten wird.

Gruss
Michael

Re: 6V FET Gleichrichter
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Ob Du die 0,15W wirklich in den Beinen
merken wirst?
Fragt sich
Harald

Re: 6V FET Gleichrichter
Hi,

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Unter der Annahme, dass es ein Si-Br├╝ckengleichrichter ist, haben wir
1.4V * 0.5A = 0.7W
was bei gem├╝tlicher langsamer Fahrt etwa 1% der Tretleistung entspricht.

Gruss
Michael

Re: 6V FET Gleichrichter
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Ich bin von Schottky-Dioden ausgegangen.
Ausserdem wirds nicht ganz einfach, da
FC%berhaupt Verluste auszurechnen, da ja
Fahraddynamos eher Strom- als Spannungs-
quellen sind und einen ziemlich grossen
Innenwiderstand haben.
Gruss
Harald

Re: 6V FET Gleichrichter
Hi,

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Der Verlust an der Diode ist U * I, und somit v├Âllig unabh├Ąngig vom
Innenwiderstand der Quelle.

Gruss
Michael

Re: 6V FET Gleichrichter
Hallo,

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jein, der hohe Innenwiderstand der Dynamos ist idealerweise ein
Scheinwiderstand. (Die Praxis sieht leider dann doch anders aus.)
Aber in jedem Fall ist der Strom, den der Dynamo liefert bauartbedingt.
Hei├čt, es bringt erstmal nix, eine stromsparendere Leuchte zu montieren.
  Die einzige Variable, die man hat, ist die Spannung. Und weniger
abgenommene Spannung bedeutet, der Dynamo l├Ąsst sich leichter drehen.
Ferner f├╝hrt es dazu, dass schon bei geringerer Drehzahl der Nennstrom
n├Ąherungsweise erreicht wird. Nun kann ich an der Spannung aber nicht
drehen, wenn eine der beiden Leuchten (z.B. das R├╝cklicht unver├Ąndert
bleiben soll, da sich sonst die Energieaufteilung ├Ąndert.
Anders formuliert: die Kombination aus Dynamo und angeschlossenen
Leuchten muss eine halbwegs abgestimmte Einheit bilden. Und wenn man
etwas in Sachen Effizienz rei├čen will, muss man sich zuerst den gro├čen
Baustellen widmen. Und das ist allen voran der Dynamo selbst. Da gibt es
erhebliche Qualit├Ątsunterschiede im Wirkungsgrad. Das beginnt schon bei
der mechanischen Ankopplung an das Rad.
Mit einer besseren Leuchte holt man prim├Ąr mehr Licht unter sonst
vergleichbaren Bedingungen. Und ja, da k├Ânnen LEDs nat├╝rlich punkten.


Marcel

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