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Pour les articles homonymes, voir VAE.

Vélo urbain électrique de marque Moustache (2012).

Un vélo à assistance électrique (VAE), souvent simplement appelé vélo électrique, est une bicyclette équipée d'un moteur électrique auxiliaire et d'une batterie rechargeable.

Les VAE existent depuis les années 1930 avec le premier modèle de série : le EMI/Philips de 1936/38. Ils sont réapparus vers la fin des années 1970 pour connaître depuis l'an 2000 un regain d'intérêt avec l'évolution des performances suivant celles des batteries (voir plus bas).

Contrairement aux cyclomoteurs ordinaires ou aux trottinettes électriques, sur un VAE, il est nécessaire de pédaler pour que le moteur entre en fonction pour amplifier le mouvement.

L'Union européenne définit le cycle à pédalage assisté (CPA) comme un deux-roues équipé d'un moteur auxiliaire électrique d'une puissance nominale continue inférieure ou égale à 250 Watts, dont l’alimentation s'interrompt si le cycliste cesse de pédaler, et se réduit puis s'interrompt avant que la vitesse du véhicule atteigne 25 km/h. En France et dans plusieurs pays européens, les règles pour conduire un cycle à pédalage assisté sont les mêmes que pour un vélo ordinaire.

Au Canada, un véhicule à deux ou trois roues équipé d'un moteur électrique et d'un pédalier permettant de rouler comme avec un vélo ordinaire est appelé bicyclette assistée si sa puissance est inférieure à 500 Watts et si la vitesse maximale est de 32 km/h. La conduite d'une bicyclette assistée est autorisée à partir de 14 ans avec un permis, et à partir de 18 ans sans permis.

En 2007, 250 000 VAE auraient été vendus en Europe et 20 millions en Chine ; en 2010, la Chine seule compte 120 millions de vélos électriques^[1].

Historique |

Vélos à assistance électrique en Chine (2008).

Plusieurs brevets déposés aux États-Unis dans les années 1890 portent sur des vélos électriques. Le 31 décembre 1895, Ogden Bolton Jr. s'est vu attribuer le brevet n^o 552 271^[2] pour un vélo équipé d'une batterie pouvant délivrer 100 A à une tension de 10 V et d'un moteur monté dans la roue arrière.

Deux ans plus tard, Hosea W. Libbey, à Boston, inventa un vélo propulsé par un double moteur électrique (brevet n^o 596 272^[3]) logé dans l'axe du pédalier.

Entre 1936 et 1938, EMI/Philips commercialise un modèle de vélo électrique en série^[4].

L'inventeur allemand Egon Gelhard inventa et breveta ce qui peut être considéré comme le principe du vélo électrique en 1982. Il fallut attendre près de dix ans pour que le fabricant japonais de motos Yamaha développe le premier vélo électrique et le lance sur le marché en 1993. Convaincre les consommateurs avec un unique produit étant difficile, Yamaha persuada ses concurrents Sanyo, Panasonic, Mitsubishi, Honda, Suzuki et de nombreux autres de se positionner sur ce nouveau marché^[5].

Un modèle sur la base du brevet de Hosea W. Libbey fut par la suite réinventé et imité à la fin des années 1990 par Giant.

La même période vit l'apparition de couplemètres et de contrôleurs de puissance. Une cinquantaine de modèles de vélos électriques furent développés entre 1992 et 1998. Les plus anciens et les plus abordables embarquaient des batteries au plomb tandis que les modèles plus évolués étaient dotés de batteries au nickel ou au lithium, plus légères.

En 2004, les ventes sur le marché intérieur chinois étaient de 7,5 millions d'unités, soit pratiquement le double de l'année précédente, et atteignirent 16 millions en 2006. En 2007, en Chine, les vélos électriques constituaient jusqu'à 10 à 20 % de l'ensemble des deux-roues en circulation dans plusieurs grands centres urbains. Parallèlement, les exportations pour l'année 2006 se montèrent à trois millions d'unités^[6],[7]. En 2010, la Chine est le premier producteur mondial de vélos électriques.

Expérimentée en 2013, Rool'in, une roue de vélo électrique qui permet de transformer un vélo en vélo électrique en remplaçant la roue avant, a été créée par Stéphane Rachmuhl et Antoine d'Acremont^[8].

En 2015, apparaît Alpha, le premier VAE fonctionnant à l'hydrogène et fabriqué en série. Ce vélo français se recharge en moins d'une minute pour une autonomie de 100 km, mais nécessite une station de recharge spécifique, de sorte que ces vélos sont réservés pour l'instant à des flottes d'entreprises^[9].

Fonctionnement |

Modèle en vente à Berlin (2009).

Le VAE est un vélo qui comporte une assistance électrique. Cette assistance a pour objectif de fournir un complément au pédalage. Elle est constituée d'un moteur, d'une batterie, d'un contrôleur et de capteurs.

Les capteurs détectent la présence de pédalage, sa cadence, l'effort exercé sur les pédales, la position d'un éventuel accélérateur, et le freinage.

Un contrôleur intègre les paramètres qui qualifient le comportement du vélo en fonction du profil utilisateur choisi par le constructeur. Il régule la consommation de courant et pilote le moteur dans ses différentes phases de fonctionnement : démarrage, régime continu, accélération, etc. à partir des informations transmises par les capteurs.

L'utilisateur dispose, suivant les modèles, de la possibilité de couper ou de doser le niveau d'assistance en roulant, par l'intermédiaire d'un sélecteur ou d'un « accélérateur ».

Sur certains vélos à moteur moyeux, la batterie se recharge automatiquement au freinage et en descente. Le freinage est facilité par le frein moteur.

Moteurs |

Moteur moyeu.

• 
  Moteur moyeu : simple à installer, il s'insère en lieu et place d'un axe de roue avant ou arrière.


• Moteur déporté : la transmission se fait par une courroie ou une chaîne agissant sur un plateau de transmission placé sur l'axe d'une roue. La position du moteur est libre.


• Moteur pédalier : il agit directement sur l'axe du pédalier du vélo. Il est constitué d'un bloc comprenant tous les composants de la traction électrique : le moteur, les capteurs et l'électronique de commande. Il ne peut être installé que sur un cadre spécifique.


• Moteur à friction : moteur à friction par galet sur la bande de roulement du pneumatique avant ou arrière. Il a été utilisé sur le cyclomoteur Solex.

Batteries |

Station de recharge pour vélos à assistance électrique à Nordwalde (Allemagne).

Station de recharge pour vélos à assistance électrique dans la Brautgasse à Münster (Allemagne).

Panneau signalant la possibilité de recharger gratuitement un vélo à assistance électrique.

Pour les VAE, la batterie lithium est essentiellement utilisée ; les autres technologies, plomb ou nickel, ont été progressivement abandonnées sur les VAE commercialisées en Europe.

Le poids de la batterie, longtemps problématique, bénéficie aujourd'hui des améliorations importantes liées au Lithium Ion et Lithium polymère. Ainsi, une batterie au plomb pèse environ 13 kg, alors qu'une batterie au lithium pèse environ 3 kg pour une tension et une capacité équivalentes.

La charge complète de la batterie demande de 3 à 8 heures selon la technologie de la batterie et du chargeur. Des recharges rapides sont possibles avec des chargeurs et des batteries appropriés. Ces types d'accumulateurs supportent mal les décharges profondes, il est donc conseillé de les recharger le plus souvent possible, voire de rester en charge lors des phases d'inutilisation, les chargeurs modernes étant particulièrement bien étudiés pour ces cas de figures.

Sous la dénomination « Lithium » existent plusieurs technologies aux caractéristiques sensiblement différentes. En 2015, on trouve essentiellement sur les VAE des batteries au Li-Ion, au Lithium polymère (LIPO) et au LiFePO4. Les deux premières technologies permettent d'obtenir des batteries très légères mais sensibles au froid et aux fortes charges/décharges. Le LiFePO4 est considéré comme plus sûr (feu), il accepte des courants de charge plus importants (temps de recharge plus réduit) et surtout il a une durée de vie plus importante (mille cycles et plus).

La batterie reste un des points faibles du vélo électrique, comme pour les automobiles électriques. En dehors même de sa durée de vie théorique, il est facile de ne pas gérer convenablement cet élément, et le prix de rechange est très important, plusieurs centaines d'euros pour une batterie au lithium.

La batterie d'un vélo électrique est sensible aux différences de température : les fabricants donnent une plage de température idéale afin d'avoir la meilleure autonomie possible^[10].

Les batteries sont sensibles aux chocs : les produits chimiques sont contenus dans des enveloppes fragiles qui peuvent se percer et même s'enflammer.

Pile à combustible |

Le vélo électrique à pile à combustible hydrogène (dihydrogène sous la forme gazeuse) est un vélo qui produit l'électricité nécessaire à sa locomotion grâce à une pile à combustible utilisant le gaz dihydrogène ; il ne peut être utilisé que dans les villes équipées de bornes de recharge à hydrogène. Né à Biarritz, l'Alpha, créé par Pierre Forté, Pdg de Pragma industrie, est le premier vélo au monde utilisant cette technologie^[11]. Il est équipé d'une batterie tampon au Lithium 10S2P dans sa version V2018^{[réf. nécessaire]}.

Supercondensateur |

Le groupe français Veloci développe un vélo avec assistance électrique équipé d'un supercondensateur au lieu d'une batterie^[12]. Le super condensateur se recharge en pédalant, transformant l'énergie mécanique en énergie électrique^[13]. Le supercondensateur est fabriqué à partir d'aluminium et de carbone, pour limiter l'emploi de métaux rares.

Législation |

Union européenne |

La directive de l'Union européenne 2002/24/CE du 18 mars 2002^[14] et le règlement UE 168/2013 du 15 janvier 2013^[15] définissent le « cycle à pédalage assisté » comme un véhicule qui répond aux conditions suivantes :

• assistance active uniquement lors du pédalage ;


• l'assistance se coupe au-dessus de 25 km/h ;


• moteur électrique d'une puissance inférieure ou égale à 250 W (puissance nominale continue).

Le règlement UE 168/2013 distingue par ailleurs deux catégories de « deux-roues motorisés légers » (à l'exclusion des cycles à pédalage assisté) : les « vélos à moteurs » (catégorie L1e-A) et les « cyclomoteurs à deux roues » (catégorie L1e-B)^[16],[17]. La définition des vélos à moteurs est moins contraignante que celles des cycles à pédalage assisté de la directive de 2002 : la puissance doit être inférieure ou égale à 1 000 Watts, et le « but premier » (mais non exclusif) du moteur doit être l'assistance au pédalage :

• le but premier du moteur est l'assistance au pédalage ;


• l'assistance se coupe au-dessus de 25 km/h ;


• moteur d'une puissance inférieure ou égale à 1 000 W (puissance nominale continue).

Un véhicule à trois ou quatre roues (par exemple un triporteur ou un vélo-taxi) qui vérifie les conditions ci-dessus est « considéré comme techniquement équivalent à un véhicule L1e-A à deux roues ».

Les pays européens reprennent ces définitions en adoptant parfois des appellations un peu différentes.

Allemagne |

L'Allemagne fait la distinction entre le « Pedelec », qui correspond au cycle à pédalage assisté défini par la directive 2002/24/CE de l'Union européenne (vitesse limitée à 25 km/h et puissance à 250 W), et l'« e-Bike », qui peut atteindre 45 km/h. Les règles pour conduire un Pedelec sont les mêmes que pour conduire un vélo. Un permis est en revanche nécessaire pour les e-Bikes^[18].

Belgique |

La loi belge distingue^[19] :

• Le « vélo électrique » (≤ 250 W et ≤ 25 km/h, assistance au pédalage seulement) : ce type de vélo ne nécessite pas de certificat de conformité. Il correspond au « cycle à pédalage assisté » tel que défini par l'Union européenne^[15].


• Le « vélo motorisé » (≤ 1 000 W et ≤ 25 km/h), réservé aux utilisateurs de plus de 16 ans, peut être équipé d'un moteur capable de fonctionner de manière autonome sans devoir pédaler — dans ce cas l'assurance est obligatoire — et nécessite un certificat de conformité. Il correspond au « vélo à moteur » tel que défini par l'Union européenne^[16].


• Le « speed pedelec » (≤ 4 000 W et ≤ 45 km/h) est considéré comme un cyclomoteur. Réservé aux plus de 16 ans, ce type de véhicule nécessite un permis de conduire, le port d'un casque pour vélo spécifique ou pour cyclomoteur, un certificat de conformité et une plaque d'immatriculation^[20].

France |

La France utilise la même définition du « cycle à pédalage assisté » que l'Union européenne (article R311-1 du code de la route, paragraphe 6.11^[21]) :

• assistance uniquement au pédalage ;


• l'assistance se coupe au-dessus de 25 km/h ;


• moteur électrique d'une puissance inférieure ou égale à 250 W (puissance nominale continue).

Comme en Allemagne, les règles pour conduire un cycle à pédalage assisté sur la voie publique en France sont les mêmes que pour conduire une bicyclette : il n'est pas obligatoire d'être titulaire d'un permis ou d'une assurance, le port du casque n'est plus obligatoire à partir de 12 ans, et l'utilisation des aménagements cyclables est autorisée.

Modifier un vélo à assistance électrique, notamment pour le faire rouler sans avoir besoin de pédaler ou pour rouler plus vite, est interdit, sous peine de lui faire perdre son homologation et de s'exposer à divers risques : amende, immobilisation, perte du bénéfice de l'assurance en cas d'accident, etc.

Le ministère de la Transition écologique et solidaire définit le VAE comme un cycle à pédalage assisté, à l'exclusion des véhicules plus puissants^[22]. C'est également la définition retenue par l'Association pour l'avenir du véhicule électro-mobile (AVEM) et l'AVERE (association professionnelle pour le développement des véhicules électriques)^[23],[24]. Certains constructeurs commercialisent toutefois des « VAE rapides », pouvant assister le pédalage jusqu'à 45 km/h. Ces véhicules sont considérés comme des cyclomoteurs ordinaires par l'Union européenne et par le code de la route français, avec les contraintes correspondantes :

• Ils ne peuvent être utilisés qu'à partir de 14 ans.


• Le permis AM est requis pour les personnes nées à partir du 1^er janvier 1988.


• Le port d'un casque homologué est obligatoire.


• Le vélo doit être muni des équipements obligatoires pour les cyclomoteurs : indicateur de vitesse, feux stop, totaliseur kilométrique, rétroviseur, etc.
  


• L'immatriculation et l'assurance sont obligatoires.


• L'utilisation des aménagements cyclables est interdite.

Canada |

Au Canada, un vélo ou tricycle à assistance électrique doit, pour ne pas être considéré comme un scooter :

• posséder un pédalier ;


• être muni d'un dispositif qui alimente le moteur en électricité lorsque celui-ci atteint une vitesse de 3 km/h et cesse de l'alimenter lorsque celui-ci dépasse 32 km/h ;


• la puissance du moteur ne doit pas excéder 500 W.

On parle alors de « bicyclette assistée ».

L'âge minimal pour conduire un vélo électrique est de 14 ans. De 14 à 17 ans, un permis de classe 6D est nécessaire^[25].

Quoique le vélo à assistance soit considéré comme un véhicule à moteur électrique, les infractions au code de la sécurité routière sont appliquées de la même manière que pour les usagers à bicyclette. Cependant, si une personne est prise en état d'ébriété éthylique de 0,8 g/l dans le sang sur un vélo à assistance électrique, le code criminel s'applique au même titre que dans le cas de circulation avec une automobile, une tondeuse à gazon autoportée, un camion, etc. Il en va de même pour les personnes handicapées qui circulent en fauteuil motorisé sur la voie publique alors que la limite permise du taux d'alcool est dépassée.

Suisse |

La Suisse distingue deux catégories de vélos à assistance électrique^[26] :

• les « cyclomoteurs légers », jusqu'à 25 km/h et 500 W, que l'on peut conduire à partir de 14 ans et pour lesquels un permis est requis jusqu'à 16 ans ;


• les « cyclomoteurs électriques », jusqu'à 45 km/h et 1 000 W, pour lesquels un casque est obligatoire.

Nomenclature commerciale |

Au sein de la nomenclature commerciale internationale utilisée par presque tous les pays du monde (système harmonisé), les vélos électriques sont identifiés au sein de la position 8711 qui regroupe l'ensemble des motocycles (les bicyclettes correspondent quant à elles à la position 8712). La révision 2017 de ce système a introduit une sous-position spécifique pour les motocycles électriques, la sous-position 871160. Chaque pays a ensuite la possibilité de définir, au sein de cette sous-position à 6 chiffres, des catégories de produits plus détaillées et propres au pays, appelées lignes tarifaires.

L'Union européenne utilise deux lignes tarifaires^[27] :

• 87116010 : « cycles, tricycles et quadricycles, à pédalage assisté, équipés d'un moteur auxiliaire électrique d'une puissance nominale continue n'excédant pas 250 W » (les cycles à pédalage assisté) ;


• 87116090 : autres.

Le droit de douane appliqué aux pays tiers (avec lesquels l'Union européenne n'a pas d'accord commercial) est de 6 % sur l'ensemble des motocycles électriques, tandis qu'il est de 14 % pour les bicyclettes sans moteur^[28].

La Suisse utilise une seule ligne tarifaire mais a recours à des clés statistiques pour distinguer les produits au sein de la sous-position 871160. Celle utilisée pour identifier les vélos électriques est la clé 915. Le droit de douane appliqué aux pays tiers (à l'exception des pays de l'Union européenne) est de 37 francs par véhicule^[29].

Promotion et marché du vélo électrique |

Boutique de VAE à New York (2009).

Union européenne |

En 2013, 1,2 million de vélos électriques ont été vendus en Europe (contre 200 000 en 2007), dont 410 000 en Allemagne et 56 000 en France (+17 %)^[30].

Le 8 septembre 2017, la Fédération européenne des fabricants de bicyclettes (European Bicycle Manufacturer Association, EBMA) dépose une plainte pour dumping contre la Chine auprès de la Commission européenne^[31],[32]. L'enquête, débute le 20 octobre 2017 et doit se conclure sous 15 mois, soit au plus tard le 20 janvier 2019^[33]. Elle concerne tous les vélos à assistance électriques (cycles à pédalage assisté et Pédelecs rapides)^[34]. Si la Commission estime que le dumping est avéré, des droits « anti-dumping » seront appliqués aux vélos électriques en provenance de Chine.

Les bicyclettes ordinaires produites par la plupart des entreprises chinoises sont déjà soumises à un droit anti-dumping depuis 1993^[35], qui s'élève actuellement à 48,5 % et s'ajoute au droit de douane ordinaire de 14 %. Ce droit additionnel est régulièrement reconduit à la demande de l'EBMA.

Allemagne |

En Allemagne, le marché du vélo électrique a progressé de 8 % en 2013 pour s'établir à 410 000 unités, alors que les ventes de vélos baissaient de 5,5 % ; la part de marché du vélo électrique atteint ainsi 11 %^[36],[30]. En 2017, les ventes de VAE ont atteint 720 000 unités^[37], en hausse de 19 % par rapport à 2016^[38].

Belgique |

En 2017, 45 % des vélos vendus étaient des VAE^[37].

Depuis octobre 2011, la ville de Bruxelles propose — sous conditions — une prime à l'achat d'un vélo à assistance électrique. En 2016, cette prime liée à la radiation de l'immatriculation d'un véhicule automobile est de 505 €^[39].

Depuis mai 2012, la ville de Namur propose — également sous conditions — une prime à l'achat d'un vélo à assistance électrique. Le montant de cette prime peut atteindre 150 €^[40].

France |

Vélek'tro, un réseau de location de VAE sur la Côte de granit rose (Bretagne).

En France, les VAE sont commercialisés depuis 1995. Les ventes sont passées de 15 300 en 2008 à 23 700 en 2009 (donc de 0,5 % à 0,76 % des ventes de vélos en France)^[41], pour atteindre 40 000 en 2011^[42], puis 46 100 en 2012 (1,6 % des ventes de vélos)^[43], 56 000 en 2013^[30] et 102 083 en 2015^[44]. En 2016, les ventes de VAE en France ont crû de 33 % par rapport à l'année précédente, pour atteindre 134 000 unités^[45],[44]. En 2017, le rythme de croissance s'est accéléré, avec une hausse de 90 %, pour atteindre 254 870 VAE, dont 35 640 VTT, bien plus que les 107 322 cyclomoteurs vendus et à peine 20 000 unités de moins que les ventes de scooters et de motos cumulées ; sur les 2,78 millions de vélos vendus en 2017, la part des VAE atteint 9,2 %^[37]. La majeure partie des vélos à assistance électriques vendus en France (81 % en 2015) sont importés, principalement en provenance de Chine.

Le chiffre d'affaires global du marché du vélo (tous types de vélos) en France pour 2014 était de 1,616 milliard d'euros (918,8 millions d'euros pour les vélos et 697,3 millions pour les accessoires). Ce sont les ventes sur internet qui progressent le plus la même année (+15,5 %), pour atteindre 15 % du marché^[44].

Le vélo à assistance électrique est parfois utilisé comme vecteur de développement touristique, avec des services tels que le Vélek'tro sur la Côte de granit rose en Bretagne, où cent trente vélos ont été déployés sur tout le territoire couvert par l'office du tourisme^[46].

Des associations professionnelles, telles que l'AVEM (Association pour l'avenir du véhicule électro-mobile) et l'AVERE (Association nationale pour le développement de la mobilité électrique), représentent les intérêts de la filière des véhicules électriques sur l'ensemble du territoire français. Des sites spécialisées consacrés spécifiquement au vélo électrique voient le jour^[47].

Des subventions locales^[48] (au niveau de la commune ou de la région) sont de plus en plus nombreuses^[49]. Ainsi, après Paris en 2009^[50], des villes comme Lyon, Saint-Étienne ou Nice^[51] proposent également de telles aides, pouvant atteindre 400 €. Certains conseils régionaux ou certaines municipalités, dont la ville de Paris, octroient des subventions pour l'achat de véhicules propres, tels que vélos et cyclomoteurs électriques^[52]. Du 19 février 2017 au 31 janvier 2018, l'État accorde une subvention de 20 % pour l'achat des cycles à pédalage assisté, dans la limite de 200 € et d'un cycle par personne^{[22],[53],[54]}. En février 2018, la mesure est remplacée par une subvention aux conditions plus restrictives^[55].

Pays-Bas |

Aux Pays-Bas, qui ont la plus forte densité de bicyclettes par habitant, le marché du vélo électrique a progressé de 9 % en 2013, alors que celui des vélos ordinaires reculait légèrement^[36]. L'année suivante, les ventes de vélos électriques ont atteint 223 000 unités, en hausse de 16 % par rapport à l'année précédente^[56].

Chine |

Le VAE typique en Chine peut faire jusqu'à 100 km avec une charge, a sa vitesse limitée à 20 km/h (mais certains atteignent 45 km/h), et coûte en moyenne 2 000 yuans, soit plus de 200 €.

En 2006, il y avait 2 700 fabricants licenciés de VAE, sans compter les nombreuses petites boutiques non comptabilisées.

Il y avait déjà 120 millions de VAE en Chine dès 2008, année où 23 millions de VAE ont été vendus dans le monde, dont 90 % en Chine, où le principal fabriquant, Xinri, fabriquait 1,6 million de VAE par an.

En 2013, selon l'Electric Bikes Worldwide Report, 32 millions de vélos électriques ont été vendus en Chine^[30].

Les deux-roues électriques gagnent également en popularité dans les villes, les modèles thermiques étant interdits dans les centres urbains de la plupart des grandes villes^[57],[58]. Toutefois, les deux-roues électriques sont à leur tour frappés de mesures de restriction ou d'interdiction dans certaines grandes villes comme Pékin, Shanghai et Canton^[59].

Suisse |

La Suisse comptait 250 000 vélos électriques en 2013^[36].

À Genève, l'Association transports et environnement (ATE) s'est fortement engagée dans la promotion du vélo à assistance électrique, afin de contrer la progression de la voiture et – surtout – du scooter dans l'agglomération. L'association a reçu la Bourse cantonale du développement durable en 2007, afin de développer une offre de VAE à l'intention des entreprises de la région.

Certaines villes suisses versent quelques centaines de francs suisses aux citoyens qui acquièrent un VAE dans un commerce local.

Références |

Annexes |

Articles connexes |

• Batterie d'accumulateurs


• Véhicule électrique


• Véhicule propre


• Vélomobile


• Vélo cargo


• Vélo-taxi


• Moustache Bikes


• Bicyclette


• Véhicule à propulsion humaine

Liens externes |

• Dossier technologique (Sciences de l'ingénieur ; ENS Cachan ; Éducation nationale France)


• 
  Olivier Razemon, « 8 choses à savoir avant d’acheter un vélo à assistance électrique », 12 mars 2015.

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