La electricidad es uno de los elementos mas importantes que han cambiado radicalmente la vida de los seres humanos; por otra parte ha tenido una influencia enorme en el desarrollo de la Ciencia y elementos tecnologicos, como asi tambien la exploracion del universo.
Algo tan cotidiano como entrar en casa y poder ver por la noche, estudiar a la luz del flexo, ver la television, jugar con la videoconsola, cocinar, y otras multiples actividades, no ser�an posibles sin que ciertas personas hubiesen desarrollado los principios y la tecnologia electrica.
Franklin, Edison, Faraday, Ampere, Volta y otros muchos nos dieron las ideas y las herramientas, la sociedad, y todos sus actores, han desarrollado unas infraestructuras que aunque no veamos detras del enchufe son las que en ultima instancia nos suministran la energia que nos permite llevar nuestro actual nivel de vida.
Nosotros nos adentraremos en este fascinante mundo, que no dejara de sorprendernos.
domingo, 2 de noviembre de 2008
Objetivos
Conocer:
- El origen de la electricidad.
- Conductores y aisladores.
- Corriente eléctrica : Alterna y continua.
- Intensidad de corriente.
- Potencial eléctrico.
- Resitencia eléctrica.
- Código de colores de resistencias.
- Elementos de un circuito eléctrico.
- Ley de Ohm.
- Ley de Joule.
- Relacion con la ley de Ohm.
- El origen de la electricidad.
- Conductores y aisladores.
- Corriente eléctrica : Alterna y continua.
- Intensidad de corriente.
- Potencial eléctrico.
- Resitencia eléctrica.
- Código de colores de resistencias.
- Elementos de un circuito eléctrico.
- Ley de Ohm.
- Ley de Joule.
- Relacion con la ley de Ohm.
Carga y Corriente electrica :
Carga eléctrica: En física, carga eléctrica es una propiedad intrínseca de algunas partículas subatómicas o sea de una perdida o ganancia de electrones, que se manifiesta mediante atracciones y repulsiones que determinan las interacciones electromagnéticas entre ellas. La materia cargada eléctricamente es influida por los campos electromagnéticos siendo, a su vez, generadora de ellos. La interacción entre carga y campo eléctrico es la fuente de una de las cuatro interacciones fundamentales, la interacción electromagnética, interacción que ocurre entre las partículas con carga eléctrica. Desde un punto de vista, suele separarse en dos tipos de interacción, la interacción electrostática, que actúa sobre cuerpos cargados en reposo respecto al observador, y la interacción magnética, que actúa solamente sobre cargas en movimiento respecto al observador.Las partículas fundamentales interactúan electromagnéticamente mediante el intercambio de fotones entre partículas cargadas. La electrodinámica cuántica proporciona la descripción cuántica de esta interacción, que puede ser unificada con la interacción nuclear débil según el modelo electrodébil.
Corriente eléctrica: Es el flujo de carga por unidad de tiempo que recorre un material. Se debe a un movimiento de los electrones por el interior del material. Se mide en amperios y se indica con el símbolo A. Una corriente eléctrica, puesto que se trata de un movimiento de cargas, produce un campo magnético.
Históricamente, la corriente eléctrica se definió como un flujo de cargas positivas y se fijó el sentido convencional de circulación de la corriente como un flujo de cargas desde el polo positivo al negativo. Sin embargo posteriormente se observó, gracias al efecto Hall, que en los metales los portadores de carga son negativas, estos son los electrones, los cuales fluyen en sentido contrario al convencional.
Históricamente, la corriente eléctrica se definió como un flujo de cargas positivas y se fijó el sentido convencional de circulación de la corriente como un flujo de cargas desde el polo positivo al negativo. Sin embargo posteriormente se observó, gracias al efecto Hall, que en los metales los portadores de carga son negativas, estos son los electrones, los cuales fluyen en sentido contrario al convencional.
Origen de la Electricidad :
Origen de la electricidad: La electricidad es un fenómeno físico cuyo origen son las cargas eléctricas y cuya energía se manifiesta en fenómenos mecánicos, térmicos, luminosos y químicos, entre otros. La historia de la electricidad como rama de la física comenzó con observaciones aisladas y simples especulaciones o intuiciones médicas. No podemos afirmar a ciencia cierta a partir de qué momento el hombre descubrió el fenómeno que llamamos electricidad, pero existen evidencias de que 600 años antes de cristo fue observado dicho fenómeno por un filosofo griego, Thales de Mileto (630-550 AC), quien descubrió un misterioso poder de atracción y de repulsión cundo frotaba un trozo de ámbar amarillo con una piel o una tela. Esta sustancia resinosa, denominada “Elektrón” en griego, dio origen al nombre de la partícula atómica Electrón, de la cual se deriva el termino electricidad.
Conductores y Aisladores :
Conductor eléctrico: Es aquel cuerpo que puesto en contacto con un cuerpo cargado de electricidad transmite ésta a todos los puntos de su superficie. Generalmente elementos, aleaciones o compuestos con electrones libres que permiten el movimiento de cargas.Aisladores eléctricos: Son los materiales que no conducen la electricidad, por lo que pueden ser utilizados como aislantes eléctricos.
Algunos ejemplos de este tipo de materiales son el vidrio, la cerámica, la goma, la mica, la cera, el papel, la madera seca, la porcelana, algunas grasas para uso industrial y electrónico y la baquelita. Los dieléctricos se utilizan en la fabricación de condensadores, para que las cargas reaccionen. Normalmente un dieléctrico se vuelve conductor cuando se sobrepasa el campo de ruptura del dieléctrico. Es decir, si aumentamos mucho el campo eléctrico que pasa por el dieléctrico convertiremos dicho material en un conductor. Los dieléctricos más utilizados son el aire, el papel y la goma.
Corriente eléctrica:
Corriente continua
Corriente alternaCorriente eléctrica continua: La corriente continua (CC en español, en inglés DC, de Direct Current) es el flujo continuo de electrones a través de un conductor entre dos puntos de distinto potencial. A diferencia de la corriente alterna (CA en español, AC en inglés), en la corriente continua las cargas eléctricas circulan siempre en la misma dirección (es decir, los terminales de mayor y de menor potencial son siempre los mismos). Aunque comúnmente se identifica la corriente continua con la corriente constante (por ejemplo la suministrada por una batería), es continua toda corriente que mantenga siempre la misma polaridad.
Corriente eléctrica alterna: Se denomina corriente alterna (abreviada CA en español y AC en inglés, de Alternating Current) a la corriente eléctrica en la que la magnitud y dirección varían cíclicamente. La forma de onda de la corriente alterna más comúnmente utilizada es la de una onda senoidal (figura 1), puesto que se consigue una transmisión más eficiente de la energía. Sin embargo, en ciertas aplicaciones se utilizan otras formas de onda periódicas, tales como la triangular o la cuadrada.
Utilizada genéricamente, la CA se refiere a la forma en la cual la electricidad llega a los hogares y a las empresas. Sin embargo, las señales de audio y de radio transmitidas por los cables eléctricos, son también ejemplos de corriente alterna. En estos usos, el fin más importante suele ser la transmisión y recuperación de la información codificada (o modulada) sobre la señal de la CA.
Utilizada genéricamente, la CA se refiere a la forma en la cual la electricidad llega a los hogares y a las empresas. Sin embargo, las señales de audio y de radio transmitidas por los cables eléctricos, son también ejemplos de corriente alterna. En estos usos, el fin más importante suele ser la transmisión y recuperación de la información codificada (o modulada) sobre la señal de la CA.
Intensidad de Corriente :
Intensidad de corriente eléctrica: Se le denomina a la carga eléctrica que pasa a través de una sección del conductor en la unidad de tiempo. En el Sistema Internacional de Unidades se expresa en C·s-1 (culombios partido por segundo), unidad que se denomina amperio.
El valor I de la intensidad instantánea será:
I=dq /dt
Si la intensidad permanece constante, en cuyo caso se denota Im, utilizando incrementos finitos de tiempo se puede definir como:
Im =∆q/∆t
Si la intensidad es variable la fórmula anterior da el valor medio de la intensidad en el intervalo de tiempo considerado.
Según la ley de Ohm, la intensidad de la corriente es igual al voltaje dividido por la resistencia que oponen los cuerpos:
I=V /R
Haciendo referencia a la potencia, la intensidad equivale a la raíz cuadrada de la potencia dividida por la resistencia. En un circuito que contenga varios generadores y receptores, la intensidad es igual a:
I= ∑ ع ∑ - ع' /∑ R+∑ r+∑r'
El valor I de la intensidad instantánea será:
I=dq /dt
Si la intensidad permanece constante, en cuyo caso se denota Im, utilizando incrementos finitos de tiempo se puede definir como:
Im =∆q/∆t
Si la intensidad es variable la fórmula anterior da el valor medio de la intensidad en el intervalo de tiempo considerado.
Según la ley de Ohm, la intensidad de la corriente es igual al voltaje dividido por la resistencia que oponen los cuerpos:
I=V /R
Haciendo referencia a la potencia, la intensidad equivale a la raíz cuadrada de la potencia dividida por la resistencia. En un circuito que contenga varios generadores y receptores, la intensidad es igual a:
I= ∑ ع ∑ - ع' /∑ R+∑ r+∑r'
Potencial Eléctrico :
Potencial eléctrico: El potencial eléctrico en un punto es el trabajo que debe realizar una fuerza eléctrica (ley de Coulomb) para mover una carga positiva q desde el infinito (donde el potencial es cero) hasta ese punto. Dicho de otra forma, es el trabajo que debe realizar una fuerza externa para traer una carga unitaria q desde el infinito hasta el punto considerado en contra de la fuerza eléctrica. Matemáticamente se expresa por:
V=W/q
Considérese una carga de prueba positiva, la cual se puede utilizar para hacer el mapa de un campo eléctrico. Para tal carga de prueba localizada a una distancia r de una carga q, la energía potencial electrostática mutua es:
U=Kq0q/r
Considérese una carga de prueba positiva, la cual se puede utilizar para hacer el mapa de un campo eléctrico. Para tal carga de prueba localizada a una distancia r de una carga q, la energía potencial electrostática mutua es:
De manera equivalente, el potencial eléctrico es:
V=U/q0 = K=q/r
¿Qué es voltaje?
La tensión, el voltaje o diferencia de potencial es una magnitud física que impulsa a los electrones a lo largo de un conductor en un circuito cerrado. La diferencia de potencial también se define como el trabajo por unidad de carga ejercido por el campo eléctrico, sobre una partícula cargada, para moverla de un lugar a otro.
Voltaje en pilas:
1,2 Volt.
9 Volt.
12 Volt.
El voltaje de la red pública es de 220 Volt.
V=W/q
Considérese una carga de prueba positiva, la cual se puede utilizar para hacer el mapa de un campo eléctrico. Para tal carga de prueba localizada a una distancia r de una carga q, la energía potencial electrostática mutua es:
U=Kq0q/r
Considérese una carga de prueba positiva, la cual se puede utilizar para hacer el mapa de un campo eléctrico. Para tal carga de prueba localizada a una distancia r de una carga q, la energía potencial electrostática mutua es:
De manera equivalente, el potencial eléctrico es:
V=U/q0 = K=q/r
¿Qué es voltaje?
La tensión, el voltaje o diferencia de potencial es una magnitud física que impulsa a los electrones a lo largo de un conductor en un circuito cerrado. La diferencia de potencial también se define como el trabajo por unidad de carga ejercido por el campo eléctrico, sobre una partícula cargada, para moverla de un lugar a otro.
Voltaje en pilas:
1,2 Volt.
9 Volt.
12 Volt.
El voltaje de la red pública es de 220 Volt.
Resistencia Eléctrica:
Resistencia eléctrica: Se denomina resistencia eléctrica, R, de una sustancia, a la oposición que encuentra la corriente eléctrica para circular a través de dicha sustancia. Su valor viene dado en ohmios, se designa con la letra griega omega mayúscula (Ω), y se mide con el Ohmímetro.
Esta definición es válida para la corriente continua y para la corriente alterna cuando se trate de elementos resistivos puros, esto es, sin componente inductiva ni capacitiva. De existir estos componentes reactivos, la oposición presentada a la circulación de corriente recibe el nombre de impedancia.
Según sea la magnitud de esta oposición, las sustancias se clasifican en conductoras, aislantes y semiconductoras. Existen además ciertos materiales en los que, en determinadas condiciones de temperatura, aparece un fenómeno denominado superconductividad, en el que el valor de la resistencia es prácticamente nulo.
Esta definición es válida para la corriente continua y para la corriente alterna cuando se trate de elementos resistivos puros, esto es, sin componente inductiva ni capacitiva. De existir estos componentes reactivos, la oposición presentada a la circulación de corriente recibe el nombre de impedancia.
Según sea la magnitud de esta oposición, las sustancias se clasifican en conductoras, aislantes y semiconductoras. Existen además ciertos materiales en los que, en determinadas condiciones de temperatura, aparece un fenómeno denominado superconductividad, en el que el valor de la resistencia es prácticamente nulo.
Código de Colores de Resistencias
Ejemplo: Si un resistor tiene las siguiente bandas de colores:
ROJO AMARILLO VERDE ORO
2--------------- 4------------ 5----- +/- 5 %
La resistencia tiene un valor de 2400,000 Ohmios +/- 5 %El valor máximo de esta resistencia es: 25200,000 ΩEl valor mínimo de esta resistencia es: 22800,000 ΩLa resistencia puede tener cualquier valor entre el máximo y mínimo calculados
ROJO AMARILLO VERDE ORO
2--------------- 4------------ 5----- +/- 5 %
La resistencia tiene un valor de 2400,000 Ohmios +/- 5 %El valor máximo de esta resistencia es: 25200,000 ΩEl valor mínimo de esta resistencia es: 22800,000 ΩLa resistencia puede tener cualquier valor entre el máximo y mínimo calculados
Elementos de un Circuito Eléctrico
Resitores en serie: Los resistores en serie son aquellos que están conectados uno después del otro.El valor de la resistencia equivalente a las resistencias conectadas en serie es igual a la suma de los valores de cada una de ellas.
Resistores en paralelo: En el circuito de resistores en serie la corriente circula sólo por un camino, En el circuito de resistores en paralelo la corriente se divide y circula por varios caminos.
La resistencia equivalente de un circuito de resistencias en paralelo es igual al recíproco de la suma de los inversos de las resistencias individuales, así, la fórmula para un caso de 3 resistencia es:
Rtp (resistencia total en paralelo) = 1 / ( 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 )
Presentando esta fórmula de manera ligeramente diferente:
1 / Rtp = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3
y utilizando la conductancia (G), (La conductancia es el inverso de la resistencia (G = 1 / R) y su unidad es el Mho o Siemens).
Ley de Ohm
La Ley de Ohm establece que la intensidad de la corriente eléctrica que circula por un dispositivo es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo, se puede expresar matemáticamente en la siguiente ecuación:
I=V/R
donde, empleando unidades del Sistema internacional, tenemos que:
I = Intensidad en amperios (A)
V = Diferencia de potencial en voltios (V)
R = Resistencia en ohmios (Ω).
Esta ley define una propiedad específica de ciertos materiales por la que se cumple la relación:
V=I x R
Un conductor cumple la Ley de Ohm sólo si su curva V-I es lineal, esto es si R es independiente de V y de I.
Sin embargo, la relación:
R= V/I
sigue siendo la definición general de la resistencia de un conductor, independientemente de si éste cumple o no con la Ley de Ohm.
Ejercicios:
1.- Si la diferencia de voltaje en una resistencia de 100 Ohm, conectada a un circuito de 12 volt, ¿Cuál es la corriente eléctrica que circula por ella?
Datos:
I= x.
R= 100 Ohm.
V= 12 Volt.
I= V/R
I=12 Volt/100 Ohm
I=0.12 Ampere.
2.-Por una resitencia 5mA cuando entre sus terminales se aplica un voltaje de 10 Volt, ¿cuál es el valor de la resistencia eléctrica?
Datos:
R= x
I= 5· 10-3 ampere
V= 10 Volt
R= V/I
R= 10 Volt/5·10-3 Ampere.
R= 2·10-3 Ohm.
3.-El gráfico muestra la relación entre la corriente y el voltaje en una resistencia.
a)¿Cuál es el valor de la resistencia eléctrica?
b) Si se aplica un voltaje de 72 Volt a la resistencia, ¿Cuál es la corriente que circula por ella?
c) Si la corriente por ella es de 100mA, ¿Cuál es el voltaje en ella?
a) Datos
R= x
V= 20 Volt
I= 5·10-3 Ampere
R= V/I
R= 20 Volt/5·10-3 Ampere
R= 4·10-3 Ohm.
b) Datos
I= x
V= 72 Volt
R= 4·10-3 Ohm
I= V/R
I= 72 Volt/4·10-3 Ohm
I= 18·10-3 Ampere
c) Datos
V= x
I= 100mA
R= 4·10-3 Ohm
V= R·I
V= 4·10-3 Ohm·10·10-3 Ampere
V= 40·10-6 Volt
I=V/R
donde, empleando unidades del Sistema internacional, tenemos que:
I = Intensidad en amperios (A)
V = Diferencia de potencial en voltios (V)
R = Resistencia en ohmios (Ω).
Esta ley define una propiedad específica de ciertos materiales por la que se cumple la relación:
V=I x R
Un conductor cumple la Ley de Ohm sólo si su curva V-I es lineal, esto es si R es independiente de V y de I.
Sin embargo, la relación:
R= V/I
sigue siendo la definición general de la resistencia de un conductor, independientemente de si éste cumple o no con la Ley de Ohm.
Ejercicios:
1.- Si la diferencia de voltaje en una resistencia de 100 Ohm, conectada a un circuito de 12 volt, ¿Cuál es la corriente eléctrica que circula por ella?
Datos:
I= x.
R= 100 Ohm.
V= 12 Volt.
I= V/R
I=12 Volt/100 Ohm
I=0.12 Ampere.
2.-Por una resitencia 5mA cuando entre sus terminales se aplica un voltaje de 10 Volt, ¿cuál es el valor de la resistencia eléctrica?
Datos:
R= x
I= 5· 10-3 ampere
V= 10 Volt
R= V/I
R= 10 Volt/5·10-3 Ampere.
R= 2·10-3 Ohm.
3.-El gráfico muestra la relación entre la corriente y el voltaje en una resistencia.
a)¿Cuál es el valor de la resistencia eléctrica?
b) Si se aplica un voltaje de 72 Volt a la resistencia, ¿Cuál es la corriente que circula por ella?
c) Si la corriente por ella es de 100mA, ¿Cuál es el voltaje en ella?
a) Datos
R= x
V= 20 Volt
I= 5·10-3 Ampere
R= V/I
R= 20 Volt/5·10-3 Ampere
R= 4·10-3 Ohm.
b) Datos
I= x
V= 72 Volt
R= 4·10-3 Ohm
I= V/R
I= 72 Volt/4·10-3 Ohm
I= 18·10-3 Ampere
c) Datos
V= x
I= 100mA
R= 4·10-3 Ohm
V= R·I
V= 4·10-3 Ohm·10·10-3 Ampere
V= 40·10-6 Volt
Potencia Eléctrica
Se define como la cantidad de trabajo por unidad de tiempo realizado por una corriente eléctrica.
Ley de Joule
Si en un conductor circula corriente eléctrica, parte de la energía cinética de los electrones se transforma en calor debido a los choques que sufren con los átomos del material conductor por el que circulan, elevando la temperatura del mismo. Este efecto es conocido como Efecto Joule en honor a su descubridor el físico británico James Prescott Joule, que lo estudió en la década de 1860.
Los sólidos tienen generalmente una estructura cristalina, ocupando los átomos o moléculas los vértices de las celdas unitarias, y a veces también el centro de la celda o de sus caras. Cuando el cristal es sometido a una diferencia de potencial, los electrones son impulsados por el campo eléctrico a través del sólido debiendo en su recorrido atravesar la intrincada red de átomos que lo forma. En su camino, los electrones chocan con estos átomos perdiendo parte de su energía cinética, que es cedida en forma de calor.
Este efecto fue definido de la siguiente manera: La cantidad de energía calorífica producida por una corriente eléctrica, depende directamente del cuadrado de la intensidad de la corriente, del tiempo que ésta circula por el conductor y de la resistencia que opone el mismo al paso de la corriente. Matemáticamente se expresa como:
Q= I² x R x t
donde:
Q = energía calorífica producida por la corriente
I = intensidad de la corriente que circula y se mide en amperios
R = resistencia eléctrica del conductor y se mide en ohms
t = tiempo el cual se mide en segundos
Así, la potencia disipada por efecto Joule será:
P= R x I²= V²/R
donde V es la diferencia de potencial entre los extremos del conductor.
Los sólidos tienen generalmente una estructura cristalina, ocupando los átomos o moléculas los vértices de las celdas unitarias, y a veces también el centro de la celda o de sus caras. Cuando el cristal es sometido a una diferencia de potencial, los electrones son impulsados por el campo eléctrico a través del sólido debiendo en su recorrido atravesar la intrincada red de átomos que lo forma. En su camino, los electrones chocan con estos átomos perdiendo parte de su energía cinética, que es cedida en forma de calor.
Este efecto fue definido de la siguiente manera: La cantidad de energía calorífica producida por una corriente eléctrica, depende directamente del cuadrado de la intensidad de la corriente, del tiempo que ésta circula por el conductor y de la resistencia que opone el mismo al paso de la corriente. Matemáticamente se expresa como:
Q= I² x R x t
donde:
Q = energía calorífica producida por la corriente
I = intensidad de la corriente que circula y se mide en amperios
R = resistencia eléctrica del conductor y se mide en ohms
t = tiempo el cual se mide en segundos
Así, la potencia disipada por efecto Joule será:
P= R x I²= V²/R
donde V es la diferencia de potencial entre los extremos del conductor.
Relacion con la ley de Ohm
La Ley de Ohm se puede entender con facilidad si se analiza un circuito donde están en serie, una fuente de voltaje (una batería de 12 voltios) y una resistencia de 6 ohms (ohmios).
Se puede establecer una relación entre la voltaje de la batería, el valor de la resistencia y la corriente que entrega la batería y que circula a través de dicha resistencia.
Esta relación es: I = V / R y se conoce como la Ley de Ohm .
Se puede establecer una relación entre la voltaje de la batería, el valor de la resistencia y la corriente que entrega la batería y que circula a través de dicha resistencia.
Esta relación es: I = V / R y se conoce como la Ley de Ohm .
Conclusión
Mi conclusión respecto a este trabajo ha sido que nosotros sin la electridad no tendriamos todas las comodidades de hoy en día, como por ejemplo encender la televisión, hechar a andar a un auto, etc.
Mucha gente no sabe que tipo de corriente es la que ocupamos cotidianamente, que es la corriente alterna (220 Volt), o cuantos tipos de corriente hay, yo no lo sabía, pero gracias a este trabajo ya lo sé.
He conocido las unidades de medida respecto a la electricidad, sus simbología, códigos de colores,
cosas que uno derrepente se encuentra y no sabe para que es, como ¿Qué significará ese color?, y cosas por el estilo.
Entender que significado tienen las leyes, de donde provinieron, quien las descubrió, saber el origen de la electricidad, el significado de su nombre, etc.
Ha sido un trabajo interesante de hacer, sobre todo por que la eléctricidad juega un rol tan importante en el mundo entero, como para un ser humano, tan importante en un hogar, un hospital, en este preciso momento que estoy haciendo este trabajo, pensar que dentro de nosotros corre electricidad y hasta somos un buen conductor de ella, ¿Increíble no?
Mucha gente no sabe que tipo de corriente es la que ocupamos cotidianamente, que es la corriente alterna (220 Volt), o cuantos tipos de corriente hay, yo no lo sabía, pero gracias a este trabajo ya lo sé.
He conocido las unidades de medida respecto a la electricidad, sus simbología, códigos de colores,
cosas que uno derrepente se encuentra y no sabe para que es, como ¿Qué significará ese color?, y cosas por el estilo.
Entender que significado tienen las leyes, de donde provinieron, quien las descubrió, saber el origen de la electricidad, el significado de su nombre, etc.
Ha sido un trabajo interesante de hacer, sobre todo por que la eléctricidad juega un rol tan importante en el mundo entero, como para un ser humano, tan importante en un hogar, un hospital, en este preciso momento que estoy haciendo este trabajo, pensar que dentro de nosotros corre electricidad y hasta somos un buen conductor de ella, ¿Increíble no?
Bibliografía
-http://www.wikipedia.com
-http://www.google.cl
-http://www.wikiwix.com
-Libro de Física, primero medio. Edición Santillana.
-http://www.google.cl
-http://www.wikiwix.com
-Libro de Física, primero medio. Edición Santillana.
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