DE2110494A1 - Steuervorrichtung insbesondere in Druckmittelbremsanlagen von Fahrzeugen - Google Patents

Steuervorrichtung insbesondere in Druckmittelbremsanlagen von Fahrzeugen

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DE2110494A1 DE19712110494 DE2110494A DE2110494A1 DE 2110494 A1 DE2110494 A1 DE 2110494A1 DE 19712110494 DE19712110494 DE 19712110494 DE 2110494 A DE2110494 A DE 2110494A DE 2110494 A1 DE2110494 A1 DE 2110494A1
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Description

COMPAGNIE DES FREINS ET SIGNAUX
WESTINGHOUSE
93 - FREINVILLE-SEVRAN, Frankreich
Steuervorrichtung insbesondere in Druckmittelbremsanlagen von Fahrzeugen.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Steuervorrichtung, insbesondere in Druckraittelbrerasanlagen von Fahrzeugen, für mindestens ein zwischen mindestens einer Druckmittelspeiseleitung und einer Druckmittelquelle oder einem Auslass angeordneten Elektromagnetventil, in dessen Erregerstromkreis ein von einem auf den Druck in der Druckmittelspeiseleitung ansprechenden beweglich gelagerten Organ be-
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tStigbarer Kontakt angeordnet Igt,
Es ist allgemein bekanntf in Druckluftbremsanlagen for Eisenbahnfahrzeuge an verschiedenen Steller; entlang der Hauptluft-Isitung eines Zuges Eiektroinagnetventiie anzuordnen, deren Erregerstromkrsise über einen» Verbindungsleiter an das Steuerorgan des Zugführers angeschlossen sind» Im Verbindungsieiter ist ein Schalter vorgesehen, der in Abhängigkeit von der Stellung eines beweglich gelagerten und einerseits vom Drück ir> der Hauptluftleitung und andererseits von einem durch Druckluft erzeugten Besugsdruck beaufschlagbar ist, wobei der Es-= zugsdruck mit Hilfe des Steuerorgans einstellbar ist.
Diese bekannte Vorrichtung gestattet keine schnelle Einstellung des Bezugsdrucks, da sich die Druckänderungen in einem pneumatischen Druckmittel von einem zum anderen Ende des Zuges nur verhältnismassig langsam fortpflanzen, so dass z.B. die an die Speiseleitung angeschlossenen Bremsorgane von einem Fahrzeug zum anderen zu verschiedenen Zeitpunkten ansprechen. Insbesondere bei Bremsanlagen mit Gleitschutzeinrichtungen ist es notwendig, ober eine äusserst schnell ansprechende Steuervorrichtung for die Elektromagnetventile zu verfügen.
Die Erfindung vermeidet die genannten Nachteile und hat die Aufgabe eine Steuervorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die die Betätigung der Elektromagnetventile ohne nennenswerten Zeitverlust gestattet.
Erfindungsgejiiäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, 5." is das
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c= JJ m
beweglich gelagerte druckempfindliche Organ eine elektrodynamische Wicklung trägt, die im Luftspalt eines ortsfest angeordneten Magneten liegt, mit einer regelbaren Steuergleichstromquelle verbunden ist and entgegen der Druckmittelbeaufschlagung auf das druckempfindliche Organ einwirkt.
Dadurch ist es raöglichä alle den Elektromagnetventilen zugeordneten druckempfindlichen- Organe rasch und gleichzeitig in die entsprechende Steuerstellüng für die in den Erregerstromkreisen der Elektromagnetventile angeordneten Schalter zu bringen.
Zur weiteren Verbesserung des schnellen und gleichzeitigen Ansprerihens der Elektromagnetventile werden strahlungsempfindliche Schalter verwendet, von denen eines der Aufbauteile am druckempfindlichen Organ angeordnet ist.
Weitere Kennzeichen des Erfindungsgegenstandes sind aus den Unteransprüchen ersichtlich.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur eine schematische Darstellung des Erfindungsgegenstandes zeigt.
Die Steuervorrichtung ist in einem Gehäuse 1 gelagert, welches in der Zeichnung durch die gebrochenen Linien angedeutet ist und die Beaufschlagung von Erregerstromkreisen zweier Elektromagnetventile 2 und 3 steuert, die in einem Verteiler 4 angeordnet sind. Die Elektromagnetventile 2 und 3 sind nicht im Detail dargestellt und gestatten, wenn sie erregt werden,
z.B., ein Bremsorgan, d.h. einen Bremszylinder 5 über Verbindungsleitungen 6 und 7 entweder mit einem Druckmittelbehalter 8 oder mit einem zur Atmosphäre führenden Auslass 9 zu verbinden.
Im Gehäuse 1 der Steuervorrichtung ist ein Dauermagnet 10 angeordnet, dessen radiales Magnetfeld konstant ist und in dessen Luftspalt 11 eine elektrodynamische Wicklung 12 angeordnet ist, welche von einem von einer Spannungsquelle 13 abgegebenen Strom durchlaufen wird. Ein im Stromkreis der Wicklung 12 angeordneter, regelbarer Widerstand 14, dessen Schieber z.B. als Fusspedalbremse ausgebildet ist, gestattet die Einstellung der Stärke des die elektrodynamische Wicklung 12 durchlaufenden Stromes. Die elektrodynamische Wicklung 12 ist an einem Spulenkörper 15 befestigt, der an einer Stelle mit der Masse verbunden und am freien Ende einer Verbindung-sstange 16 fest angeordnet ist, dessen anderes Ende an zwei axial übereinander liegenden Kolben 17 und 18 von zwei Reaktionsmembranen 19 und 20 befestigt ist. Die Wirkflächen der Kolben 17 und 18 sowie ihrer entsprechenden Reaktionsmembrane 19 und 20 haben unterschiedliche Wirkungsquerschnitte, wobei die Wirkfläche der unteren Membran 20 grosser ist als jene der oberen Membran 19. Die Membranen 19 und 20 begrenzen eine Kammer 21, die über eine an die Druckmittelleitung 7 angeschlossene Verbindungsleitung 22 mit dem Bremszylinder 5 in Verbindung steht. Mit ihrer seitlichen Halterung 23 und den Membranen 19 und 20 bildet die Kammer 21 ein druckempfindliches Organ, das auf die Druckunterschiede zwischen dem in der Speiseleitung 7 herrschenden Druck und der Atmosphäre anspricht.
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An der zwischen Kolben 17 und Spulenkörper 15 vorhandenen Verbindungsstange 16 sind eine Lochblende 24 und ein seitlich abstehender elektrischer Kontakt 25 angeordnet. Die Lochblende 24 ist im Strahlengang eines von einer Lichtquelle 27 ausgehenden und über optische Konzentriermittel 28 parallel gerichteten Lichtbündels 26 angeordnet. Das Lichtbündel 26 ist auf zwei auf der anderen Seite der Lochblende 24 angeordneten strahlungsempfindlichen Dioden, z.B. Photodioden 29 und 30 gerichtet. Diese Dioden 29 und 30 liegen in je einem von einer Spannungsquelle 31 ausgehenden Erregerstromkreis für eines der Elektromagnetventile 2 und 3. Beiderseits des elektrischen Kontaktes 25, der mit dem Pluspol der Spannungsquelle 31 verbunden ist, sind je eine Kontaktklemme 32 und 33 angeordnet, von denen die eine, z.B. 32, im Erregerstromkreis des Elektromagnetventils 2 und die andere, z.B. 33, im Erregerstromkreis des Elektromagnetventils 3 liegt. Auf diese Weise ist der elektromechanische Schalter 25, 32 bzw. 25, 33 zur entsprechenden Diode 29 bzw. 30 im entsprechenden Erregerstromkreis des Elektromagnetventils 2 bzw. 3 parallel geschaltet.
Wird die elektrodynamische Spule 12 von einem von der Stromquelle 13 abgegebenen Strom durchflossen, so wirkt auf sie eine axiale Kraft, deren Richtung von der Richtung des Stroms und vom Wicklungssinn der elektrodynamischen Wicklung 12 abhängt. Im vorliegenden Fall sind die Stromrichtung und der Wicklungssinn der elektrodynamischen Wicklung 12 so, dass letztere bei Erregung nach oben verschoben wird. Gleichzeitig damit wird auch die Lochblende 24 und somit auch der aus der Lochblende austretende gebündelte Lichtstrahl 26a nach
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oben verschoben, so dass letzterer auf die Photodiode 29 fallt und diese leitend macht. Dadurch wird die Wicklung des Elektromagnetventils 2 mit Strom durchflossen und der Druckluftbehälter 8 mit dem Bremszylinder 5 über dieses Elektromagnetventil verbunden. Ober die Verbindungsleitung 22 kommt der in den Bremszylinder 5 eingespeiste Druck ebenfalls in der Kammer 21 auf,»den beiden Membranen 19 und 20 zur Wirkung. Da die Kolben-Membraneinheit 17, 19 einen kleineren Wirkungsquerschnitt hat als die Kolben-Membraneinheit 18, 20, werden beide Einheiten 17, 19 und 18, 20 entsprechend des Wirkflächenunterschiedes und des in der Kammer 21 herrschenden Druckes entgegen der an der elektrodynamischen Wicklung 12 erzeugten Kraft nach unten verschoben, so dass der aus der Lochblende 24 austretende Lichtstrahl 26a nicht mehr auf die Photodiode 29 fallen kann, wenn der in den Bremszylinder 5 eingespeiste Druck einen bestimmten Wert erreicht hat. Da die mit Hilfe der elektrodynamischen Wicklung 12 erzeugte und auf die Verbindungsstange 12 entgegen der in der Kammer 21 erzeugten und ebenfalls auf die Stange 16 wirkenden Kraft proportional der Stromstärke des die elektrodynamische Wicklung 12 durchfliessenden Stromes ist, entspricht der Druckwert des in den Bremszylinder 5 eingespeisten Druckmittels ebenfalls dem Ausmass der Stromstärke des von der Stromquelle 13 abgegebenen Stromes. In der in der einzigen Figur dargestellten Stellung, welche dem Gleichgewichtszustand zwischen den auf die Verbindungsstange 16 einander entgegenwirkenden Kräften entspricht, trifft der austretende Lichtstrahl 26a ins Leere, d.h. auf keine der beiden Photodioden 29 und 30.
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— π —
Wird die Stromstärke des die Wicklung 12 durchfliessenden Stromes durch Änderung des regelbaren Widerstandes 14 vermindert, so wird der Gleichgewichtszustand zwischen der in der Kammer 21 erzeugten Kraft einerseits und der an der elektrodynamischen Wicklung 12 angreifenden Kraft andererseits zerstört, derart, dass die vom Druckmittel erzeugte Kraft vorherrscht und die Lochblende 24 nach abwärts bewegt, bis der von ihr austretende Lichtstrahl 26a auf die unter der Photodiode angeordnete Photodiode 30 fällt. Durch die Bestrahlung der Photodiode 30 wird auch der Erregerkreis des Elektromagnetventils 3 geschlossen, so dass letzteres öffnet und den Bremszylinder 5 über den Auslass 9 z.B. zur Atmosphäre entlüftet. Die Entlüftung hält so lange an, bis die durch den Druck in der Kammer 21 bewirkte und an der Stange 16 angreifende Kraft durch die von der elektrodynamischen Wicklung 12 erzeugten Kraft wieder ausgeglichen ist.
Für den Fall, dass die Photodioden 29 und 30 gestört oder ausser Betrieb sind, schliesst der an der Stange 16 sitzende Kontakt 26 in Zusammenwirkung mit einer der Klemmen 32 und 33 den Erregerstromkreis des entsprechenden Elektromagnetventils 2 oder 3. Das druckempfindliche Organ, welches zwei Membranen 19 und 20 aufweist, kann natürlich auch durch ein Organ mit nur einer Membran oder einem Kolben ersetzt werden. Da die von der elektrodynamischen Wicklung 12 bewirkten Kräfte verhältnismässig schwach sind, soll auch die Wirkfläche der Reaktionsmembran verhältnismässig klein sein. Im allgemeinen ist es leichter, eine Reaktionsfläche geringen Ausmasses herzusteilen, wenn man zwei Membranen 19 und 20 verschiedenen Querschnitts verwendet.
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Zur Hubbegs@nsu.ng der bsweglichen Teile wie z.B. Spulkörpsr 15, Lochblende 24, Stange 16 und Kolben 17 und 18, samt ihren Membranen 19 und 2C- sind z.B. an der Halterung 23 Anschläge 34 angeordnet, die hier den Hub der Kolben 17 bzwo 18 begrenzen. Selbstverständlich können diese Endanschläge 34 auch mit anderen Gegenanschlägen zusammenwirken, die s.B0 an der Stange 16 bzw. an der Lochblende 24 angeordnet sein können«, Die Endanschläge 34 sind einstellbar und halten die Stange 16 in einer Stellung an, in der die Öffnung der Lochblende 24 mit einer der Photodioden 29 oder 30 fluchtet. Die neutrale Mittelstellung der Lochblende 24 zwischen den beiden Photodioden 29 und 30 wird entweder durch die Elastizität der Membranen 19 und 20 oder mit Hilfe von Rückstellfedern sichergestellt.
Die Stromquelle 13 kann zur Steuerung des in den Bremsorganen z.Bο 5 aufgebauten Druckes oder auch zur elektrischen Steuerung eines Elektromagnetventils, z.B. eines Gleitschutzelektromagnetventils dienen, wobei die elektrodynamische Wicklung 12 und die in den Stromkreisen der Elektromagnetventile 2 und 3 angeordneten Schalter, - z.B. Photodioden 29, 30 - zusammen mit dem druckempfindlichen Organ 19, 20, 21 ein Steuerrelais mit einer Reaktionsmembran bilden.
Bei einem Äusführungsbeispiel, bei dem der Steuerstrom der Elektromagnetventile 2 und 3 ausschliesslich mit Hilfe der strahlungsempfindlichen Dioden 29, 30 geregelt wird, sind die Reibung der mit der Wicklung 12 verbundenen Teile und die Trägheit dieser Teile äusserst gering. Dadurch
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kann der Speisedruck der Bremsorgane des Steuerstrom proportional gehalten werden, wobei die Ansprechzeit der Bremsorgane in bezug auf den ^eränderungszeitpunkt des die Wicklung 12 durchfliessenäen Stresses sehr kurz ist.
Die elektrodynamische Wicklung 12 kann durch malirere Wicklungen ersetzt werden, die am Spulenkörper 15 befestigt sind und von verschiedenen Stromquellen aus gespeist und von Strömen entgegengesetzter Richtungen durchflossen werden können. Sine der Stromquellen, die eine der die Wicklung 12 ersetzenden Wicklungen speist, kann durch eins Ausgangsspannung gebildet werden, die proportional der Verzögerung eines Rades ist, wobei die Äbbrenisurig des Rades von einer zweiten Stromquelle aus gesteuert wird, deren Ausgangsstroin an einer ebenfalls die Wicklung 12 ersetzenden zweiten Wicklung eine Kraft bewirkt, die jener an der ersten Wicklung durch die Verzögerungsausgangsspannung bewirkten Kraft entgegengerichtet ist.
Die von den an den elektrodynamischen Wicklungen 12 erzeugten Ampere-Wicklungen geregelte steuervorrichtung kann ebenfalls als Nachspeiseventil verwendet werden, das für jedes der Bremsorgane eines Fahrzeugs unabhängig vom Führerbremsventil ist, wobei der Steuerstrom für den Nachspeisedruck proportional der Wiederbeschleunigung des Rades nach einer Sperrung des Rades ist.
Der Erfindungsgegenstand ist nicht auf das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Insbesondere können die Photodioden von wSrmeempfindlichen Dioden er-
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ΒΙθϊϊ^ΕΌΪΪΘΪϊΟΙΙθΐ,Ιβ i-j.^'-E?iäIi'C a GSH25 Γ_",Γ-'=Τ
'beaufschlagüsar
2? angeordneten
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Beim -clargesfeeiltSM Ansftihrungsbeispiel liegt di<5 Wicklung 12 in einesa raöisl gc-rishteten Magnetfeld eines Dauernsagaeter* IOο ©ieses Magnetfeld ist öer riic'iitung unf dar Grosse riS.dk im wesenfcliehsn konstant, wis gross iiaaar such der die ung 12 ßesrclif lissssacfe stror:) sein raag. Ein in der -Wir- nq Ms££tiscfe©^'?:^griStfeld kann von einen Elektromagneten geliefert ^äRSiretei- Hssa^n Erregung rsgäUsar ist. Insbesondere üuxsh eimnk eleia _Eiis.äesisstanä öes Falirseags proportionalen Str©i®s s© össs an aar elslEtrodyns.Kisü&'uii Wickliirg 12 eine Kraft erssagt v?i^da -Sie gleichzeitig dem Steuerstrom und ds? Faforzeugbela&ing ■yerliSltnisgleich ist.
Die optisshe Ife-Ee^st^iereinricliturig 28 and die öffnung in äer Loehbieisäe 24 feSaasn durch einen aus biegsamen Lichtleiterfasern bestehenden Wellerlsitsr ersetzt werden, desseneines Ende anstelle der öffnung an der lochblende und dessen anderes Ende fest vor der Lichtquelle 27 angeordnet sind. Genifes einer anderen Variante kann der Schalter aus einem ortsfesten Wellenleiter und auf der Stange 16 ange ordneten strahlungserapfindlichen Bioden besteher, die miJs,
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UJ
festen Wellenleiter in Abhängigkeit von ö&b Steuerbefehlen abwechselnd snr Deckung gebracht 'ä&süen können.
Im beschriebenen Äsasfiährungsbeispiei siEÖ -SIs Elektromagnet« ventile 2 und 3 so geschaltet, fiass sie "ssi Erregung geöffnet sind» Als Variante körmsn die Blektromagnefryentile so geschaltet sein, dass si© bsi Irreg-aag &asdhl<os3&n sind. In diesem Fall huss das Strafilesißündel ainesa Querschnitt aufweisen, der beide Dioäeß gi(aica22eit.ig "amfasst und mindestens um den Durchmesser einer Diode senkrecht, zur Diodenachse verschiebbar sein. Das_Srackempfinaliche Organ ist dafür entsprechend ausgebildet.
Zwischen den Dioden «ai äen Siektromagnetvenfcilen können ¥erstSrkerstromkr©is@ angeordnet sein.
Es ist ebenfalls stöglieh, mehrere dem gleichen Zweck dienende um! an verschiedenen Fahrzeugen des Euges angeordnete Elektro ffiiagnetventiie mit Eilfe einer einzigen Diode und eines einzigen VerstSrkerstromkreises zu steuernc
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Claims (9)

  1. Patentansprüche :
    Iy - Steuervorrichtung, insbesondere in Druckmittelbremsanlagen von Fahrzeugen, für mindestens ein zwischen mindestens einer Druckmittelspeiseleitung und einer Druckmittelquelle oder einem Auslass vorgesehenes Elektromagnetventil, in dessen Erregerstromkreis ein von einem auf den Druck in der Druckmittelspeiseleitung ansprechenden beweglich gelagerten Organ betätigbarer Schalter angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das beweglich gelagerte druckempfindliche Organ (19, 20) eine elektrodynamische Wicklung 12 tra"gt, die im Luftspalt (11) eines ortsfest angeordneten Magneten liegt, mit einer regelbaren Steuergleichstromquelle (13) verbunden ist und entgegen der Druckmittelbeaufschlagung auf das den Schalter betätigende druckempfindliche Organ einwirkt.
  2. 2. - Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass der Schalter durch einen strahlungsempfindlichen Schalter gebildet wird, von dem eines der Aufbauteile (24, 28, 29, 3O) am druckempfindlichen Organ (19, 20) angeordnet ist.
  3. 3. - Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das beweglich gelagerte druckempfindliche Organ (19, 20) eine Lochblende (24) tra*gt, die im von einer auf der einen Seite der Blende vorgesehenen Strahlenquelle (27) ausgehenden und auf mindestens eine auf der anderen Seite des druckempfindlichen Organs vorgesehenen strahlungserapfindlichen Diode (29 oder 30) gerichteten parallelen Strahlenbündel
    (26) angeordnet ist, und dass die Diode im Erregerstromkreis mindestens eines Magnetventils (2 oder 3) liegt.
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  4. 4. - Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das beweglich gelagerte druckempfindliche Organ (19, 20) ein Ende eines biegsamen Wellenleiters trägt, dessen andere Ende vor einer Strahlungsquelle (28) liegt, dass der Ausgang des Wellenleiters in Abhängigkeit von der Stellung des druckempfindlichen Organs mit mindestens einer auf der Ausgangsseite des Wellenleiters angeordneten strahlungsempfindlichen Diode (29 oder 30) in Deckung bringbar ist, und dass die Diode im Erregerstromkreis mindestens eines Magnetventils (2 oder 3) liegt.
  5. 5. - Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das beweglich gelagerte druckempfindliche Organ (19, 20) wenigstens eine im Erregerstromkreis mindestens eines Magnetventils (2 oder 3) angeordnete strahlungsempfindliche Diode (29 oder 30) trägt, die in Abhängigkeit von der Stellung des druckempfindlichen Organs mit der Öffnung bzw. dem Ausgang einer bzw. eines vor einer Strahlungsquelle (28) fest angeordneten Lochblende bzw. Wellenleiters zur Deckung bringbar ist.
  6. 6. - Steuervorrichtung nach Anspruch 1, . dadurch gekennzeichnet , dass der Magnet (10) ein Dauermagnet ist.
  7. 7. - Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass der Magnet (10) ein Elektromagnet ist, dessen Erregerstromstärke von der Fahrzeuglast abhängt.
  8. 8. - Steuervorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche
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    1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das druckempfindliche Organ eine mit der Druckmittelspeiseleitung (6, 7, 22) verbundene kegelstumpfförmige Kammer (21) aufweist, die beidseitig durch fest miteinander verbundene Membranen (19, 20) verschiedenen Querschnitts begrenzt ist, sowie eine an einer der Membranen starr befestig« ten Verbindungsstange (16), die die Lochblende (24), den Wellenleiter oder die Diode (29 und/oder 30) sowie die elektrodynamische Wicklung (12) trSgt.
  9. 9. - Steuervorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass das druckempfindliche Organ (19, 20) zusatzlich einen im Erregerstromkreis mindestens eines Magnetventils (2 oder 3) angeordneten elektrischen Kontakt (25) trSgt, der zu der bzw. den strahlungsempfindlichen Dioden (29 oder/und 30) parallel geschaltet ist.
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