DE102004009631A1 - Fuel injection valve especially for direct injecting of fuel into combustion chamber of internal combustion engine has magnetic support ring installed between armature and component fixed to housing, especially nozzle body - Google Patents

Fuel injection valve especially for direct injecting of fuel into combustion chamber of internal combustion engine has magnetic support ring installed between armature and component fixed to housing, especially nozzle body Download PDF

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Abstract

The fuel injection valve (1), especially for the direct injecting of fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine, has a solenoid coil (10), an armature (20) held in a closed position by a return spring (23) and a valve needle (3) in indirectly communication with the armature. A magnetic support ring (15) installed between the armature and component fixed to the housing, especially a nozzle body (2) of the fuel injection valve. The support ring is stepped in construction.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs.The The invention is based on a fuel injection valve after Genus of the main claim.

Beispielsweise ist aus der DE 198 16 315 A1 ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, welches eine Magnetspule, einen durch die Magnetspule in einer Hubrichtung gegen eine erste Rückstellfeder beaufschlagbaren Anker und eine mit einem Ventilschließkörper in Verbindung stehende Ventilnadel aufweist. Die Ventilnadel weist einen ersten Anschlag für ihren beweglichen Anker auf, wobei der Anker zusätzlich durch eine zweite Rückstellfeder beaufschlagt ist. Ferner ist ein stationärer zweiter Anschlag für den Anker vorgesehen. Die zweite Rückstellfeder beaufschlagt den Anker entgegen der Hubrichtung und hält in einer Ruhestellung bei nicht erregter Magnetspule den Anker an dem zweiten Anschlag so in Anlage, daß der Anker von dem an der Ventilnadel ausgebildeten ersten Anschlag um einen vorgegebenen Abstand beabstandet ist.For example, is from the DE 198 16 315 A1 a fuel injection valve is known which comprises a magnetic coil, an acted upon by the magnetic coil in a stroke direction against a first return spring and an armature associated with a valve closing body valve needle. The valve needle has a first stop for its movable armature, wherein the armature is additionally acted upon by a second return spring. Furthermore, a stationary second stop for the armature is provided. The second return spring acts against the armature counter to the stroke direction and holds in a rest position with non-energized magnetic coil the armature on the second stop in such a way that the armature is spaced from the formed on the valve needle first stop by a predetermined distance.

Nachteilig bei dem aus der obengenannten Druckschrift bekannten Brennstoffeinspritzventil ist insbesondere, daß viele Bauteile benötigt werden, um die Massen von Anker und Ventilnadel zu entkoppeln und dadurch ungewollte Nacheinspritzungen zu vermeiden.adversely in the fuel injection valve known from the above publication in particular, that many Components needed be used to decouple the masses of armature and valve needle and thereby avoid unwanted post-injection.

Vorteile der ErfindungAdvantages of invention

Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß durch einen zwischen dem Anker und dem Düsenkörper angeordneten magnetischen Stützring ein nachträgliches Öffnen des Brennstoffeinspritzventils verhindert werden kann. Das Brennstoffeinspritzventil wird entprellt. Zudem kann der Verschleiß verschiedener Anschlagflächen im Brennstoffeinspritzventil vermindert werden.The Fuel injection valve according to the invention with the characterizing features of the main claim has the Advantage that through an arranged between the armature and the nozzle body magnetic support ring a subsequent opening of the Fuel injector can be prevented. The fuel injector is debounced. In addition, the wear of various stop surfaces in Fuel injector can be reduced.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterentwicklungen des im Hauptanspruch angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.By in the subclaims listed activities are advantageous developments of the specified in the main claim Fuel injection valve possible.

Von Vorteil ist außerdem, daß der Stützring aus zwei Ringen und einem dazwischenliegenden Steg ausgebildet ist, in dessen Bereich die Wandstärke des Stützrings geringer ist als in den beiden Ringen. Dadurch geht das Magnetfeld schnell in Sättigung.From Another advantage is that the Support ring off two rings and an intermediate bridge is formed, in its area the wall thickness of the support ring less than in the two rings. This is the magnetic field fast in saturation.

Vorteilhafterweise untergreift der Stützring den Außenpol der Magnetspule und ist dadurch gehäusefest angeordnet.advantageously, engages under the support ring the outer pole the solenoid and is thus fixed to the housing.

Weiterhin ist von Vorteil, daß der Stützring aus einem Material gefertigt ist, welches auch nach dem Abbau des Magnetfeldes eine Restmagnetisierung behält.Farther is an advantage that the Support ring off made of a material which also after the degradation of the magnetic field Remains a residual magnetization.

Zeichnungdrawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:One embodiment the invention is shown in simplified form in the drawing and in the following description explained. Show it:

1 einen schematischen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils, und 1 a schematic section through an embodiment of an inventively designed fuel injector, and

2 einen schematischen Schnitt durch das Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils im Bereich II in 1. 2 a schematic section through the embodiment of the invention designed according to the fuel injection valve in the area II in 1 ,

Beschreibung des Ausführungsbeispielsdescription of the embodiment

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beispielhaft beschrieben. Übereinstimmende Bauteile sind dabei in allen Figuren mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen.following is an embodiment of Invention described by way of example. Matching components are in all figures with matching Provided with reference numerals.

Ein in 1 dargestelltes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1 ist in der Form eines Brennstoffeinspritzventils 1 für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen ausgeführt. Das Brennstoffeinspritzventil 1 eignet sich insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen nicht dargestellten Brennraum einer Brennkraftmaschine.An in 1 illustrated embodiment of a fuel injection valve according to the invention 1 is in the form of a fuel injector 1 designed for fuel injection systems of mixture-compression, spark-ignited internal combustion engines. The fuel injector 1 is particularly suitable for direct injection of fuel into a combustion chamber, not shown, of an internal combustion engine.

Das Brennstoffeinspritzventil 1 besteht aus einem Düsenkörper 2, in welchem eine Ventilnadel 3 angeordnet ist. Die Ventilnadel 3 steht mit einem Ventilschließkörper 4 in Wirkverbindung, der mit einer auf einem Ventilsitzkörper 5 angeordneten Ventilsitzfläche 6 zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. Bei dem Brennstoffeinspritzventil 1 handelt es sich im Ausführungsbeispiel um ein nach innen öffnendes Brennstoffeinspritzventil 1, welches über eine Abspritzöffnung 7 verfügt. Der Düsenkörper 2 ist durch eine Dichtung 8 gegen einen Außenpol 9 einer Magnetspule 10 abgedichtet. Die Magnetspule 10 ist in einem Spulengehäuse 11 gekapselt und auf einen Spulenträger 12 gewickelt, welcher an einem Innenpol 13 der Magnetspule 10 anliegt. Der Innenpol 13 und der Außenpol 9 sind durch eine Verengung 26 in Form einer magnetischen Drosselstelle miteinander verbunden, wobei die dünnwandige Verengung 26 durch ein Stützbauteil 29 gestützt wird. Die Magnetspule 10 wird von einem über einen elektrischen Steckkontakt 17 zuführbaren elektrischen Strom erregt. Der Steckkontakt 17 ist von einer Kunststoffummantelung 18 umgeben, die am Innenpol 13 angespritzt sein kann.The fuel injector 1 consists of a nozzle body 2 in which a valve needle 3 is arranged. The valve needle 3 stands with a valve closing body 4 in operative connection with one on a valve seat body 5 arranged valve seat surface 6 cooperates to a sealing seat. In the fuel injection valve 1 In the exemplary embodiment, this is an inwardly opening fuel injection valve 1 , which has an injection opening 7 features. The nozzle body 2 is through a seal 8th against an outer pole 9 a magnetic coil 10 sealed. The magnetic coil 10 is in a coil housing 11 encapsulated and placed on a coil carrier 12 wound, which at an inner pole 13 the solenoid 10 is applied. The inner pole 13 and the outer pole 9 are through a narrowing 26 in Form of a magnetic throttle point connected to each other, wherein the thin-walled constriction 26 through a support member 29 is supported. The magnetic coil 10 is from a via an electrical plug contact 17 energized electric current. The plug contact 17 is from a plastic casing 18 surrounded by the inner pole 13 can be injected.

Die Ventilnadel 3 ist in einer Ventilnadelführung 14 geführt, welche scheibenförmig ausgeführt ist. Ein Anker 20 steht über einen Flansch 21 kraftschlüssig mit der Ventilnadel 3 in Verbindung, welche durch eine Schweißnaht 22 mit dem Flansch 21 verbunden ist. Auf dem Flansch 21 stützt sich eine Rückstellfeder 23 ab, welche in der vorliegenden Bauform des Brennstoffeinspritzventils 1 durch eine Hülse 24 auf Vorspannung gebracht wird.The valve needle 3 is in a valve needle guide 14 guided, which is designed disk-shaped. An anchor 20 stands over a flange 21 non-positively with the valve needle 3 in connection, which by a weld 22 with the flange 21 connected is. On the flange 21 a return spring is supported 23 from, which in the present design of the fuel injection valve 1 through a sleeve 24 is brought to bias.

In der Ventilnadelführung 14, im Anker 20 und an einem Führungselement 36 verlaufen Brennstoffkanäle 30, 31 und 32. Der Brennstoff wird über eine zentrale Brennstoffzufuhr 16 zugeführt und durch ein Filterelement 25 gefiltert. Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist durch eine Dichtung 28 gegen eine nicht weiter dargestellte Brennstoffverteilerleitung und durch eine weitere Dichtung 37 gegen einen nicht weiter dargestellten Zylinderkopf abgedichtet.In the valve needle guide 14 , in anchor 20 and on a guide element 36 run fuel channels 30 . 31 and 32 , The fuel is supplied via a central fuel supply 16 fed and through a filter element 25 filtered. The fuel injector 1 is through a seal 28 against a fuel distribution line, not shown, and through another seal 37 sealed against a cylinder head, not shown.

Zuströmseitig der Einstellscheibe 14 stützt sich erfindungsgemäß zwischen dem Düsenkörper 2 und dem Anker 20 ein Stützring 15 ab. Der Stützring 15 ist dabei magnetisch, insbesondere aus einem martensitischen Werkstoff, und weist, wie in 2 in der vergrößerten Darstellung des in 1 mit II bezeichneten Ausschnitts deutlicher sichtbar, eine gestufte Form auf. Ein Steg 34 zwischen einem ersten, an dem Düsenkörper 2 in Anlage liegenden Ring 33 und einem zweiten, zu einer Stirnfläche 19 des Ankers 20 hin ausgeführten Ring 35 ist dabei in einer dünneren Wandstärke als die Ringe 33 und 35 ausgebildet.Upstream of the shim 14 is supported according to the invention between the nozzle body 2 and the anchor 20 a support ring 15 from. The support ring 15 is magnetic, in particular of a martensitic material, and has, as in 2 in the enlarged view of the in 1 marked with II clearly visible, a stepped shape on. A jetty 34 between a first, on the nozzle body 2 in abutment ring 33 and a second, to a face 19 of the anchor 20 towards executed ring 35 is in a thinner wall thickness than the rings 33 and 35 educated.

Der Stützring 15 untergreift dabei mit dem ersten Ring 33 den Außenpol 9 der Magnetspule 10, wodurch der Stützring 15 gehäusefest gelagert ist und sich nicht verschieben kann.The support ring 15 engages with the first ring 33 the outer pole 9 the solenoid 10 , whereby the support ring 15 is fixed to the housing and can not move.

Bei Brennstoffeinspritzventilen 1 gemäß dem Stand der Technik wird der Anker 20 über die Rückstellfeder 23 auf eine Einstellhülse gedrückt, welche lediglich der Hubeinstellung dient. Dabei kann nicht verhindert werden, daß beim Schließen des Brennstoffeinspritzventils 1 die Ventilnadel 3 in den Dichtsitz beschleunigt wird und durch das Auftreffen des Ankers 20 einen zusätzlichen Impuls erfährt, welcher zu einem weiteren kurzzeitigen Öffnungshub der Ventilnadel 3 mit einer Nacheinspritzung von Brennstoff führt. Weiterhin erfahren verschiedene Anschlagflächen des Brennstoffeinspritzventils 1 durch die gekoppelten Massen von Anker 20 und Ventilnadel 3 einen hohen Verschleiß.For fuel injectors 1 according to the prior art, the anchor becomes 20 over the return spring 23 pressed on an adjusting sleeve, which serves only the stroke adjustment. It can not be prevented that when closing the fuel injection valve 1 the valve needle 3 accelerated into the sealing seat and by the impact of the anchor 20 receives an additional pulse, which to another short-term opening stroke of the valve needle 3 with a post-injection of fuel leads. Furthermore, learn various stop surfaces of the fuel injection valve 1 through the coupled masses of anchors 20 and valve needle 3 a high wear.

Die erfindungsgemäße Maßnahme des Einsetzens des Stützrings 15 zwischen Anker 20 und Düsenkörper 2 bewirkt dagegen eine Entkoppelung der Bauteile mit Entprellung sowie eine Verzögerung der Bewegung des Ankers 20 mit Dämpfung der Anschläge des Ankers 20.The inventive measure of inserting the support ring 15 between anchors 20 and nozzle body 2 on the other hand causes a decoupling of the components with Entprellung and a delay in the movement of the armature 20 with damping of the stops of the anchor 20 ,

Im Ruhezustand des Brennstoffeinspritzventils 1 wird dabei der Anker 20 von der Rückstellfeder 23 entgegen seiner Hubrichtung so beaufschlagt, daß der Ventilschließkörper 4 an der Ventilsitzfläche 6 in dichtender Anlage gehalten wird. Bei Erregung der Magnetspule 10 baut diese ein Magnetfeld auf, welches sowohl den Anker 20 als auch den Stützring 15 durchdringt. Der Stützring 15 ist dabei so ausgelegt, daß der Anker 20 in Anlage an dem Stützring 15 gehalten wird, bis die Feldstärke in dem Steg 34 des Stützrings 15 in Sättigung gegangen ist. Danach verlaufen die Feldlinien nur noch durch den Anker 20, welcher in der Folge, sobald ein Kraftüberschuß in einer Hubrichtung des Ankers 20 erreicht ist, entgegen der Federkraft der Rückstellfeder 23 in Hubrichtung bewegt wird. Der Hub wird durch einen in der Ruhestellung zwischen dem Innenpol 12 und dem Anker 20 befindlichen Arbeitsspalt 27 vorgegeben. Der Anker 20 nimmt den Flansch 21, welcher mit der Ventilnadel 3 verschweißt ist, ebenfalls in Hubrichtung mit. Der mit der Ventilnadel 3 in Verbindung stehende Ventilschließkörper 4 hebt von der Ventilsitzfläche 6 ab, und der über die Brennstoffkanäle 30 bis 32 geführte Brennstoff wird durch die Abspritzöffnung 7 abgespritzt.At rest of the fuel injection valve 1 becomes the anchor 20 from the return spring 23 against its stroke direction so acted upon, that the valve closing body 4 on the valve seat surface 6 is held in sealing contact. Upon energization of the solenoid 10 builds up this a magnetic field, which is both the anchor 20 as well as the support ring 15 penetrates. The support ring 15 is designed so that the anchor 20 in contact with the support ring 15 is held until the field strength in the bridge 34 of the support ring 15 has gone into saturation. Thereafter, the field lines only pass through the anchor 20 , which in the sequence, as soon as an excess of force in a stroke direction of the armature 20 is reached, against the spring force of the return spring 23 is moved in the stroke direction. The stroke is by a in the rest position between the inner pole 12 and the anchor 20 working gap 27 specified. The anchor 20 takes the flange 21 , which with the valve needle 3 is welded, also in the stroke direction with. The with the valve needle 3 related valve closing bodies 4 lifts from the valve seat surface 6 off, and the over the fuel channels 30 to 32 Guided fuel is through the spray opening 7 hosed.

Wird der Spulenstrom abgeschaltet, fällt der Anker 20 nach genügendem Abbau des Magnetfeldes durch den Druck der Rückstellfeder 23 vom Innenpol 13 ab, wodurch sich der mit der Ventilnadel 3 in Verbindung stehende Flansch 21 entgegen der Hubrichtung bewegt. Die Ventilnadel 3 wird dadurch in die gleiche Richtung bewegt, wodurch der Ventilschließkörper 4 auf der Ventilsitzfläche 6 aufsetzt und das Brennstoffeinspritzventil 1 geschlossen wird. Der Anker 20 setzt dabei auf dem Stützring 15 auf, welcher durch eine geeignete Materialwahl eine Restmagnetisierung behält und dadurch verhindert, daß der Anker 20 nach dem Auftreffen auf dem Stützring 15 von diesem zurückprallt und das Brennstoffeinspritzventil 1 ein weiteres Mal unbeabsichtigt öffnet. Als Material kann beispielsweise die Legierung X46Cr13 dienen. Dadurch werden sowohl Nacheinspritzungen durch Preller als auch erhöhter Verschleiß durch vermehrte Anschläge der verschiedenen Bauteile an Gehäuseteilen verhindert.If the coil current is switched off, the armature drops 20 after sufficient degradation of the magnetic field by the pressure of the return spring 23 from the inner pole 13 which causes the valve needle 3 related flange 21 moved against the stroke direction. The valve needle 3 is thereby moved in the same direction, whereby the valve closing body 4 on the valve seat surface 6 touches down and the fuel injector 1 is closed. The anchor 20 puts on the support ring 15 on, which retains by a suitable choice of material residual magnetization and thereby prevents the armature 20 after hitting the support ring 15 rebounds from this and the fuel injector 1 once more unintentionally opens. The material used can be, for example, the alloy X46Cr13. As a result, both post-injection by Preller and increased wear by increased attacks of the various components are prevented on housing parts.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt und auch für andere Bauformen von Brennstoffeinspritzventilen 1 beispielsweise für selbstzündende Brennkraftmaschinen geeignet. Insbesondere sind beliebige Kombinationen der verschiedenen Merkmale möglich.The invention is not limited to the illustrated embodiment and also for other types of fuel injection valves 1 at For example, suitable for auto-ignition internal combustion engines. In particular, any combinations of the various features are possible.

Claims (10)

Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine, mit einer Magnetspule (10), einem in einer Schließrichtung von einer Rückstellfeder (23) beaufschlagten Anker (20) und einer mit dem Anker (20) kraftschlüssig in Verbindung stehenden Ventilnadel (3) zur Betätigung eines Ventilschließkörpers (4), der zusammen mit einer Ventilsitzfläche (6) einen Dichtsitz bildet, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Anker (20) und einem gehäusefesten Bauteil, insbesondere einem Düsenkörper (2), des Brennstoffeinspritzventils (1) ein magnetischer Stützring (15) angeordnet ist.Fuel Injector ( 1 ), in particular for the direct injection of fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine, with a magnet coil ( 10 ), one in a closing direction of a return spring ( 23 ) acted upon anchor ( 20 ) and one with the anchor ( 20 ) non-positively connected valve needle ( 3 ) for actuating a valve closing body ( 4 ), which together with a valve seat surface ( 6 ) forms a sealing seat, characterized in that between the anchor ( 20 ) and a housing-fixed component, in particular a nozzle body ( 2 ), of the fuel injection valve ( 1 ) a magnetic support ring ( 15 ) is arranged. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring (15) gestuft ausgebildet ist.Fuel injection valve according to Claim 1, characterized in that the support ring ( 15 ) is designed graduated. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring (15) einen ersten Ring (33), einen Steg (34) und einen zweiten Ring (35) umfaßt.Fuel injection valve according to Claim 1 or 2, characterized in that the support ring ( 15 ) a first ring ( 33 ), a footbridge ( 34 ) and a second ring ( 35 ). Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialstärke im Bereich des Stegs (34) geringer ist als im Bereich der Ringe (33, 35).Fuel injection valve according to claim 3, characterized in that the material thickness in the region of the web ( 34 ) is smaller than in the area of the rings ( 33 . 35 ). Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Ring (33) des Stützrings (15) in Anlage an dem Düsenkörper (2) des Brennstoffeinspritzventils (1) liegt.Fuel injection valve according to Claim 3 or 4, characterized in that the first ring ( 33 ) of the support ring ( 15 ) in contact with the nozzle body ( 2 ) of the fuel injection valve ( 1 ) lies. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Ring (35) des Stützrings (15) bei nicht erregter Magnetspule (10) in Anlage an dem Anker (20) des Brennstoffeinspritzventils (1) liegt.Fuel injection valve according to one of claims 3 to 5, characterized in that the second ring ( 35 ) of the support ring ( 15 ) with non-energized magnetic coil ( 10 ) in contact with the anchor ( 20 ) of the fuel injection valve ( 1 ) lies. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring (15) mit dem ersten Ring (33) einen Außenpol (9) der Magnetspule (10) untergreift.Fuel injection valve according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the support ring ( 15 ) with the first ring ( 33 ) an external pole ( 9 ) of the magnetic coil ( 10 ). Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring (15) ortsfest in dem Brennstoffeinspritzventil (1) angeordnet ist.Fuel injection valve according to Claim 7, characterized in that the support ring ( 15 ) stationary in the fuel injection valve ( 1 ) is arranged. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Magnetisierung des Stützrings (15) in jedem Zustand des Brennstoffeinspritzventils (1) eine Kraft in einer Schließrichtung auf den Anker (20) ausübt.Fuel injection valve according to one of claims 1 to 8, characterized in that a magnetization of the support ring ( 15 ) in each state of the fuel injection valve ( 1 ) a force in a closing direction on the armature ( 20 ) exercises. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring (15) aus einem martensitischen Werkstoff hergestellt ist.Fuel injection valve according to one of Claims 1 to 9, characterized in that the support ring ( 15 ) is made of a martensitic material.
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DE19816315A1 (en) * 1998-04-11 1999-10-14 Bosch Gmbh Robert Fuel injector
DE10050590A1 (en) * 1999-10-26 2001-05-03 Aisan Ind Fuel injection valve has compression device that pressurizes fuel remaining in gap according to core movement to displace fuel to region forming fuel passage for fuel ejected through gap
DE10130205A1 (en) * 2001-06-22 2003-01-02 Bosch Gmbh Robert Fuel injector

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