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谈谈未来(三)——电动交通时代

2018-04-08 17:38 作者:PureCosmos  | 我要投稿

如之前所预告的,本篇主要进一步展开讲述电动汽车相较于传统燃油车在方方面面的优势,希望通过此文能让读者信服电动汽车时代的到来和燃油车的被淘汰是一种历史必然,且仅仅是在不久远的将来,甚至可以说时现在进行时。文章的最后还会花少量篇幅扩展讨论下当今的电动轮车和电动飞机等交通工具的前景。题外话,本来想取标题“引爆电动交通时代”的(承接之前的两篇),但“引爆”一词似乎和靠燃料运作的内燃机更搭,因而只好作罢,有更好的标题建议请务必留言评论。

之后本篇会从安全性经济性用户体验这三大方面来进行阐述,每一大块都会展开数个论点逐条论述,内容会比较多,我会尽我所能地把条理理清。也许细心的读者已经注意到,这三方面并没有包括绿色环保这一块,其原因我会在最后讲。本篇阐述的几个方面都是基于消费者的选择角度,才论述为何燃油车必然会被消费者摒弃,从而淡出时代。好了,让我们开始吧~

一、安全性

对电动车了解不读的读者可能会稍稍有些意外,但结论上讲电动汽车在安全性能上是完完全全地碾压里传统燃油车。这里参考特斯拉作为实例来印证。当然事先澄清一点,这里讨论的安全性并不是指能避免车辆卷入意外情况。毕竟绝大部分的事故,都不是机器,而是人的锅。所以所谓车辆的安全性,重要的是在卷入意外情况时,车辆保证车内人员的人身安全的能力。接下来本篇将从消防安全性,冲击耐受性和行驶稳定性这三个方面来对比电动车和燃油车的表现。

1.1 消防安全性。

之所以选择先说这一点是因为有许多人在这一点上存在误区。相信很多人看过2013年时一辆特斯拉Model S起火的报道或是视频(见下图)。

2013年10月美国西雅图,一辆特斯拉在路边事故后在路边起火

火势触目惊心,消防人员花了很久才成功灭火。因而很多人因此产生了电动车因为屁股底下有很多高储能的电池,自然很危险的误区,并在很多人心中保留至今。所以本篇最新来澄清这点误区。首先,在这次事故中,该车车主没有受伤。事故原因为车辆行驶过程中撞到了某金属物体,底盘被贯穿,之后车辆提示车主车辆受损严重,随后车主停靠路边并离开车辆报了警。之后车辆才起火,所以车主安然无恙。其实车辆事故中起火是很常见的,一份2006-2010年美国交通事故的统计报道里指出超过半数的交通事故中的死因,是由事故之后的车辆起火导致,并非是因为事故冲击带来的直接损伤(来源:insideevs.com/number-of-fire-related-deaths-per-year-caused-by-evs/)。而至今为止共计三名的特斯拉死亡车主(2018年3月23日新增第三名)没有一名是因为车辆起火而死。

为什么说电动车在消费性上优于燃油车呢?关键词就是没有明火。燃油车起火的原因相信大家都清楚,油箱或者输油管道的一部分在事故中破裂后漏油,随后任意火星就可以引起明火并随漏油蔓延。根据事故的严重程度,这过程可能在很短时间内发生,且不容易预判其发生时间。而电动车的起火原因在于电池,电池不会直接因为火星起火,而是因为严重的事故可以导致电池破裂,和空气接触或是因为内部受损的电池随后开始内部放热,当热烈积蓄到一定程度最终起火。而这个过程和燃油车起火相比最重要的区别就在于时间。无论多严重的事故,在电动车起火之前总有至少十分钟的时间。这相较于事故后随时可能起火(甚至事故即时起火)的燃油车来说,这10分钟对于事故后的营救工作可是天差地别。诚然,目前来看电动车一旦起火,扑灭起来更加困难,车辆一般也会被烧得更加彻底。但从乘客的人身安全角度来说,电动汽车在消防方面的安全性远高于燃油车。(扩展阅读:AV13442609,这视频里两父子用斧头弓箭的方式极尽所能地破坏特斯拉的锂电池模块,到底有没有炸或者起火呢?去看一看吧,由此可以更好地了解电动车在事故中的安全表现。另外如果电池电路出现问题呢?例如短路呢?AV4075817这个视频里就有测试。嘛,对于比较懒的读者,我直接剧透吧,怎么折腾都没折腾出问题。)

1.2 冲击耐受性能。

电动车在这一点上的优势其实已然相对广为人知。简单来说,电动汽车因为其基本构造的缘故,有两点先天的耐冲撞优势。如前篇所介绍的,电动汽车的基本构造为一个塞满了电池的厚厚底盘,两头挂两个电动机加轮子就完成了及骨干构造,宛如一块滑板。首先,因为其构造的简单,车辆前部和后部都多出许多空间,在增加储物空间的同时,这些额外的空间也能在意外发生时,比塞着发动机等金属构造的燃油车前部,更有效地发挥作为缓冲空间的作用。其次,因为底盘的电池本来就很厚实,同时作为核心构造,一般又会在电池两侧加上厚厚的保护。同时底盘内部除了电池以外并不需要多少空心的构造(如燃油车的进气排气系统,传动系统等构造),底盘俨然就是厚实一块实心装甲,通常远比一般的燃油车底盘坚固,在冲撞中更好的防止乘客所在的车厢发生变形。以上两点,坚固的车厢构造和前后备箱的空洞结构,使得电动车往往在意外中车头或车尾被完全撞扁的情况下车厢常常安好。当然并不是说燃油车无法取得同等的冲撞耐受性,但肯定的一点是,电动汽车由于其基本构造,其在事故中保护车厢的实现上有着优势,更容易达到更好的安全性。

这里扩展给大家一个案例,是特斯拉Model 3在今年2月份发生的一起严重事故。事故车辆当时以60mile/h(大概一百码)的速度撞上了前方静止的大货。车辆撞成了下面这个鸟样子,车头完全撞烂。而当时的车主仅仅因为中央屏幕的碎玻璃划伤了手臂,除此以外基本无伤。据说当时车主在周遭人惊异的目光下走出车后,先报了警,之后就拿手机又订了一辆同型号的车。顺便一提,第三件件事情就是给Elon Musk发了推特,根据他在这次事故中的经历提出了几点改进建议。Musk也随后回复并真的进行了改进。

2018年2月14日晚一辆特斯拉Model 3遭遇事故后
同一辆车(同上),次日

1.3 行驶稳定性

比起卷入意外情况下的安全表情,当然大多数人也许更关心避免卷入意外情况,至少减少意外的概率,这就多多少少涉及到了车辆行驶方面本身的性能。虽然这方面的车辆性能更多地依赖的车辆的具体设计,但这里可以提下电动车的两个先天优势。

一来如之前所说,因为底盘装满了电池,占了车辆重量相对的比重,所以电动车其重心往往比一般车辆更低。更低的重心在大部分情况下意味着更为稳定,同时还包括过弯时更好的抓地。即使真遇到侧向冲击力是也不容易侧翻(貌似这点应该给到上面那一条)。

二来电动车在实现车辆多驱动方面有控制方面的优势。车辆多驱动即意味着一辆车上装有多个马达或者发动机,这多实现车体方面有着诸多好处。举例来说,居住于寒冷地带的人们往往倾向于有前后全驱的车辆,因为它们在冰雪天气不容易打滑失控。以及特斯拉在新型的电动卡车上设计了6台发动机,每个轮胎各一个,以实现更好的加减速性能和避免Jackknife的发生。(即车辆前部紧急转向时,车辆后部仍然因为巨大的惯性向原方向前进,卡车因此发生侧翻。如车辆后部有其自己的减速动力,这类情况的发生则原理上说会大大减少。)当然,车辆多驱并不是很难实现的,对燃油车也已然很成熟的事情。而电动车因为即动力系统几乎完全可以由电信号控制,而不需要机械控制,因而内部的多组动力更容易实现相互协调配合。同时不需要新增额外的进气排气管道、油管,传动装置等等,只需要新增新的发动机和配线,因而设计和制作上更为简洁,有更大的降价空间。嘛,总的来说,对电动车来说,实现多驱更为简单。


二、经济性

这一方面,笔者已经于此系列的前一篇中的后半部分作了介绍,这里就简略说下(更因为文章已然很长)。虽然电动车在目前阶段总体来说要比燃油车贵,但在不远的将来,无论在购车价格和养车费用上,电动车的性价比将远远高出燃油车。其这个价格趋势的反转过程将是爆炸性的(参看前篇——爆炸的引线,技术成本曲线 CV284032

分开来讲的话,电动汽车其构造其实远比燃油车简单,部件更少。目前阶段电动汽车的昂贵性主要受制于电池模块的昂贵。然而近十几年间是锂电池技术急速发展的时期,不断降低的价格和更优秀的性能使得锂电池技术在越来越多的地方得到应用,取得巨大的商业价值。越来越大的商业应用反过来刺激着锂电池技术的研发和工艺改进,构成一个良性的加速循环。近些年来,单位储存电量的锂电池价格是在指数型下降的,基本上目前的下降速度为每年20%,且仍在加速。所以这个主要限制将随着时间的推进,变得不在是个问题。大概估算来说,仅仅10年后,同样容量的电池模块价格会降低到现在的十分之一左右,届时燃油车便不会再有相对于电动车的价格优势。且那时电动车仍会有很大的降价空间。

而谈起养车费用,电动车在今天就已经比燃油车便宜得多。这不仅仅是因为用电比用油便宜,或是电动车有极高的能量使用效率,且刹车还能高效回收车体的动能。更主要是因为电动车几乎不需要做保养。没有燃油带来的积灰,没有复杂传动装置的使用损耗,电动发动机的使用年限也远远高于内燃发动机(毕竟只是单纯转圈,不像内燃机其实每转两圈都得承受一次内部的小型爆炸)。据大量电动车车主的反馈来看,电动汽车的最大车辆保养费用,只是轮胎。由此可想起保养的便宜,而且省心。


三、用户体验

3.1 性能

即使到了今天,依然有不少人持有一个陈旧的观念:电动车弱鸡,拉力弱,速度慢;燃油车才是力量和速度的代表等等。这算是个比较常见的误区吧。

3.1.1 速度(加速性能)

然而稍稍搜搜资料就可以了解,现今扭力最大,加速最快的量产车(撇开方程式赛车,上千万的限量车型和绑了喷射引擎的火箭车之外)的前几名排位,正迅速地被电动汽车侵蚀着。特斯拉的新款Model X 100D 已然有了0-60mile/h(96.6公里每小时)加速仅需2.4秒的怪物成绩,这已经是不少千万元级别的燃油跑车没能达到的水准。前一阵子还看到了一疑似脑袋被门板夹了的小哥,拆掉了自己特斯拉车的内饰,通过减重实现了0-60miles/h 不到2.2秒的纪录。

这些数字有多夸张呢?笔者也不知道。但笔者乘坐过0-60加速时间为5.6s的中档跑车,那加速的感觉已然让人犯起鸡皮疙瘩。个人觉得,目前电动车的减速性能,早已经发展到了一种可怖甚至有些愚蠢的境地(特斯拉之前发布的roadster2.0,0-60为1.9秒,真·世界最快)。即使现在新型的,价格更为亲民的中档电动车,其都具备不俗的加速性能。这里说的不俗,其实是传统高档燃油跑车才有的加速性能。

比起这些夸张到犯蠢的0-60数字不谈,笔者觉得对一般使用者来说,更有意义的是加速的“即时性”,或者说“0延迟”的体验。燃油车变速的控制,需要通过一定程度的机械动作来控制,从而比起纯粹使用电控的电动发动机来说,总有零点几秒的微小延迟。区别其实貌似不大,用比喻来说的话,就是用机械硬盘和用固态硬盘的体验差别。虽然机械硬盘大部人也都用惯了,没什么问题,但用了固态硬盘的电脑之后,就是能体会到载入文件,打开程序都快了一些,顺畅了一些。虽然很小,但是一种确确实实的体验进步。一旦习惯了这种体验之后,怎么说呢,嗯,要换回去就有些不适的这种微妙感觉吧。而这“0延迟”不仅仅是对加速,对于刹车也是一样,甚至更有用。虽然只是零点几秒,但对于紧急情况下的潜在价值是不容忽视的。

3.1.2 力量

至于拉力么,上些图可能更直观:

2018年年初,网上盛传一段一辆特斯拉Model S在雪地拖拽一辆抛锚卡车的视频
2月,又见一辆特斯拉Model X拖拽一辆总重约43吨的失去动力的卡车,雪地,上坡
源自Musk发布的推特,显示一辆特斯拉Model X拖动着约113吨的轨道车厢,轻度上坡

小轿车拉大卡车(满载)这种事情,放在十年前的话应该是没人信的吧。其实不少人对电动车持有误区也不奇怪,因为电动车的发展实在是快得太惊人了,大众的认知都跟不上这接走了。总之,至此,希望读者已然理解这点:电动汽车不是弱鸡,是怪物

3.1.3 静

作为家用车,行驶中车辆的安静,或者低噪声,也是舒适程度的重要因素。虽然现代的燃油发动机已然可以把噪声做到很小,但和天生压根就没有噪音的电动机相比,几乎就是1和0的区别。进入车厢,挂挡,仿佛什么变化都没有,车辆已经处于发动状态,踩油门即走。电动汽车的安静性,虽然一开始可能觉得诡异,但确实是燃油车做不到一种极佳的用户体验。当然,会有人留恋与燃油机的轰鸣声,但恐怕在将来,这引擎声就只能作为一种情怀,而成为不了主流吧。

3.2 便利性

3.2.1 收纳空间

电动汽车往往有更大的收纳空间。这其实很好理解,仍然是因为之前提到的电动车其构造简单,所以允许设计师腾出大量的空间给车主用于收纳,给车主提供各种意想不到的便利。特斯拉发明了“Frunk”(前备箱)一次,随后很快成为了电动车的标配。不少电动车,连座位下方都有许多收纳空间。也许对于把车作为财富象征的人们来说,这不重要。但对于把车作为日常工具的车主来说,更多的收纳空间带来的便利是十分实在的。

3.3.2 充电比加油更方便

这貌似又是反常识的一点,就目前状况来说也是不准确的,但放眼将来来说,这是必然的。补给对一般人而言,重要的无非两点:补给地点和补给速度,以及常常被人忽略的一点,补给模式。

就补给速度而言,虽然仍不能和加速的速度相比,但目前电动车的快速充电技术已然发展到了充20分钟能跑4小时这般超过了不少人认知的程度。应该说就长途旅行而言,已然没有什么大的不便。无非是中途下车上个厕所,加之略微休息下的时间。更快的充电技术仍然是目前研发的热门领域,但就笔者个人见解来看,就目前的快速充电技术已然可以基本满足用户的需求。当然能更快自然更好,但已然不是必需和非常重要的了。就便捷性而言,更重要的则是充电地点和充电模式这两点。

就充电地点地点而言,现状是不令人满意的。众多汽车大企业之中,在积极进行超快速充电桩建设的仅有特斯拉一家。虽然充电地点越来越多,但就现状而言还是相当的不足,由此带来的不便仍然实电动车普及的重大制约。但笔者对未来仍然十分看好,理由其实非常简单:建设一个充电站比建设一个加油站要简单得多。建设一个加油站,需要相当的建设投入,是非常昂贵的。同时消防上有极其严格的要求,所以适合地点相当有限,或是要求周边消防隐患的清场。再者,加油站需要依赖油罐车或是建设地下管道来进行燃油补给,有相当的运营费用。而充电站呢?选好地点,运来设备,架设或者就近牵引输电线,就基本完了。在建设成本,消防要求,地点灵活性,运行管理成本都比建设加油站简单得太多了。其实好好想想,就会明白当今社会加油站能建立得如此普及是件多么不容易的事情。这也是得益于大力的建设投入和常年的积累。而比加油站建设起来更简单的充电站呢?如果有类似的投入,无需几年就能建成数倍数十倍于加油站的规模,变得和停车场一样到处可见吧。总而言之,充电地点在将来比加油地点容易找的多,无非早晚的问题。

最后也是最重要的而一点,补给模式。很多人单纯把充电当成和加油是一样的事儿。然而这两者有个巨大的区别,对着补给的便利性而言极为重要的区别——人是否可以离开车旁。加油如果去倒水,人是走不开的。而充电呢,车主插上充电栓以后,去吃饭也好,看电影也好,工作也好,睡觉也好,都没有关系,其过程不需要人为照看。一旦充电地点变多以后,“随时随地”的充电是不难实现的,这就会有巨大的便利性。工作时停在公司充电,睡觉时在家充电,这是没有时间浪费的。比之特意驱车前往加油站加油,偶尔还排个队,这样的充电方式显然是更为便捷的。

当然,中国相对于北美而言有很一个很大的不同,即停车位的问题。在人口高度密集的一线城市,大多数居民没有好的停车条件,常常就是停在在小区内的路边。这对建立夜间的充电环境有着很大的挑战。这里其实笔者认为有两个解决方案,且能够合并行使则是更好。一、建立新型的集中化停车设施,同时配备充电设施。增加充电的建设看似增加了建设成本,其实就比例而言并不大,且充电可以为停车的运营增加额外的盈利渠道,就运营商角度应该是不亏的。二、期待自动驾驶。毕竟停在停车场不如停在自家楼下方便,一个解决之道就是由自动驾驶实现车辆的自动寻找停车位和充电桩,以及用车时的召唤系统。听着很科幻,但自动驾驶的成熟,很可能会比很多人预计来的要快得多,笔者认为并不是一件很遥远的事情。对于现阶段非常热潮的新型停车场建设,笔者认为应当将充电设施纳入,或为未来改建预留空间。且人们应该开始琢磨对接全自动驾驶的停车系统。

PS:充电较之于加油的便捷性到这里就讲完了。虽然个人的话语是无力的,但在这里还是吐槽下电动车的()政策问题。与其搞大额补贴和半强制的一加一,不如投入解决一些现阶段电动车发展的真正瓶颈问题。要知道,搞威逼利诱的教育并不能健康地培养孩子,刺激企业发展也是类似的道理。充电桩的普及化建设是目前电动车发展的一大制约和瓶颈,这需要相当大初期投入,且其在未来虽然很可能形成一个巨大的产业且有丰厚的回报,但目前来说这必然是赔本生意,或者说投资回报周期很长。而这是作为国家和Z|F最能发挥其功能的地方。虽然看上去是些不起眼的工作,但非常重要,将来回报也巨大,作为现阶段最有条件去做的能力者,何乐而不为呢?

3.3.3 车内空调系统

这点并不重要但很有意思。电动汽车在车内空调系统方面,相比燃油车而言有着得天独厚的优势。

先说加热,燃油车的车内热风,一般来源于发动机的废热的再利用。这是节约能量的好设计,但也是意味着没有发动机的启动,往往就没有热风。且因为发动后,需要等待引擎温度升高后,吹出来的风才会变暖,这点相信大部分人在冬天都有体会。而电动车的暖风直接来自于电热(因为不存在发动机废热这种东西),其原理和吹风机是完全一样的。因而开启后数秒之间的风就会使暖的。在冬天可是很实惠的哟。

再说制冷,准确的说,是无论制热还是这里都具备的一个优势——提前开启车内空调。夏天很多人都会有这种经历,暴晒了一阵子的车内如同烤箱,不得不启动车子后,空调开上一会儿,才可忍受进入车内。假设能在停车地点前几分钟就遥控地(用手机)开启车内的空调呢?听起来好像很未来,至少是很高档的车才可能有的功能。其实这对电动车来说不难。对电动车而言,并不存在严格的“启动”和“起火”,和一般电器一样,其实更多的时候只是“工作”和“待机”状态。所以远程控制空调设备,对于不依赖引擎的启动,本质上就是一台电器的电动车来说,实现起来是水到渠成的,并不需要增设大量的额外控件。

3.3.4 新兴技术平台

电动车更容易搭载各种新型的技术产品,尤其是电子产品。这也非常容易理解,相比燃油车而言,电动车最天然的特征就是装有大容量,多单元的直流电池。不仅仅电量大,还能为不同的电子设备独立地提供各种电流和电压的电源,为开发和搭载各种未来的新型电子产品大开了方便之门。对于不少人设想中的“智能车”,电动可能越来越会成为基本要求。


总结:

以上就是笔者对于电动汽车相交燃油车的优势的分析,稍稍总结下的话,就是电动车相较燃油车有着压倒性的性能,更好的安全性,有更好的用户体验且更为便宜。目前尚未到达这种这种程度,但未来五到十年后,这就会是毫不夸张的总结。试问到那个时候,还有多少人会愿意去购买燃油车呢?所以之于为什么电动汽车才是未来,为什么燃油车在不远的将来必将遭到淘汰。读者们理解了么?信服了么?有没有燃起一股强烈的,想要见证历史的冲动呢?嘛,就让我们一起见证吧。

结语:

而我之所以决定不在本篇谈绿色,一方面是电动交通工具在这方面的优势不言自明,大家都认可,更多的是因为本人持有这样的观点:时代的改变几乎从来不会由人们的“倡议”、“节欲”、“善良”、“博爱”,甚至“道德”之类而产生;推动历史的,往往只有人类的欲望,经济,和技术。环保的理念已然在人类脑海中存在了数十年甚至更久,然而我们已然依赖着万恶的化石燃料支撑着社会的基础。环保人士和全球政界的长久努力,并没有取得任何局面上的根本改变。而这几年电动交通的到来和清洁能源技术的逐步实用化,才真正拉开了新时代的序幕。如果本系列的各种预言都能命中,十几年后的享受着清洁的未来的我会看这段时间的历史的话,我一定会赞颂一个名字——Elon Musk。他是我心目中这个时代最最了不起的英雄。当然,历史还是得交给后人或是未来的我们来评说。


扩展一:纯电动车vs混合动力车

相信通读下来的读者已然意识到,本篇讨论的主题是纯电动车而非混合动力车。就笔者观点而言,混合动力车更多的只是利用电动车技术进行改进了的燃油车。虽然可以通过电磁刹车回收能量,所以使得车辆更省油,有更好的效率。一些混合动力车还能进行正常充电。然而,笔者认为纯电动车的最核心竞争力——简洁,这点混合动力车是不具备的。混合动力车既有燃油系统,又有电动系统,比起一般燃油车更加臃肿。因而本篇所提到的基于车辆构造简洁才有的优势,如安全性的三条,收纳空间,低保养成本等,混合动力车都是不具备,且将来也不会具备的。当然,话虽如此,笔者也同样认为在未来至少五到十年间,混合动力车仍然会有相当的市场,对社会从纯燃油车向纯电动车过度有着极其重要的作用。虽然最终,笔者认为一定会是纯电动车的天下。

扩展二:电动船只

没有电动汽车那么为人所知,但船只电动化已经取得很大的实践成就。早在2015年5月,一艘名为“Ampere”的纯电动渡轮在挪威投入使用。经过两年多的运营,在2018年年初的时候该渡轮运营公司中的一家(该渡轮为数家公司联合运营使用)公布了其使用经验,除去理所当然的没有排放和污染外,该渡船的运营成本相比同类船只减少了80%!该消息的发布后,挪威随后有多家公司跟进,Ampere的制造公司短时间内得到了53份额外的订单。

而中国也建造了世界上第一艘千吨基本纯电动货运轮船,于2017年年底下水。之后运营情况也是值得关注。大家可以了解下

扩展三:电动飞机

是的,电动飞机已然存在了,有不少小公司在尝试走这条路子。实际的试验机也出了不少了,大多一次充电行程在150km到300km间。笔者认为电动飞机还处于非常初期的一个探索阶段,电动飞机的潜力笔者个人还欠缺一定程度的理解。这里就不多说了,有兴趣的读者可以自行了解下。

扩展四: 电动火箭

是的,电动火箭也有了,虽然“电动”在这里的定义是有些奇怪的。具体的电动火箭引擎的工作原理笔者也没能具体了解,但大致看下来不是单纯的纯电动,可能是利用电池对燃料的喷出进行加速从而取得更高的效率?笔者也暂时未能好好理解。有大神了解的话不妨在评论留言。

就实践角度而言的话,一家设施建在新西兰的名为火箭实验室(Rocket Lab)的私人火箭公司已经于2018年一月试射成功了一名电动火箭。并最近发表了计划在今年年底进行商业发射的计划。所以,这种东西是真存在的,有兴趣的读者也可以了解下。

扩展结语:

所以,不仅仅是家用车,货车。还有轮船飞机,甚至火箭等,都逐渐开拓了了电动之路。也许这真是一个电动交通时代的序幕。电,这种伴随了我们人类社会两百多年的能源,如今即将开始它的一个新的篇章。结合上这个系列下一篇会讲的太阳能大普及,化石燃料什么,过个十几二十年,估计就没它们什么事情了~


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