DE3002172A1

DE3002172A1 - Anordnung eines prioritaetsventils

Info

Publication number: DE3002172A1
Application number: DE19803002172
Authority: DE
Inventors: Kestutis Biskis
Original assignee: International Harverster Corp
Current assignee: Navistar Inc
Priority date: 1979-01-22
Filing date: 1980-01-22
Publication date: 1980-07-24
Also published as: CA1131541A; US4213300A

Description

Anordnung eines Prioritätsventils

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung eines Prioritätsventils in einem Ventilgehäuse für die bevorzugte Beaufschlagung eines Motorventils mit Druckflüssigkeit und die nachrangige Beaufschlagung weiterer Ventile.

Eine derartige Anordnung eines Prioritätsventils läßt sich bei landwirtschaftlich genutzten Schleppern vorsehen, um die Druckmittelströmung auf das Steuerventil für den Kraftheber der Aushebehydraulik des Schleppers und auf andere Ventile oder Verbraucher in Abhängigkeit von der jeweils benötigten Druckmittelmenge zu verteilen.

Aus der US-PS 3 707 007 ist ein Steuerventil bekannt, welches die Anordnung variabler Zumeßöffnungen aufweist, die mit einem verdrehbaren Steuerglied zusammenwirken.

Die US-PS 3 979 908 zeigt ein Prioritätsventil, das in Abhängigkeit
eines Überströmventils arbeitet, jedoch keine ständige Strömungsverbindung zu einem bevorzugten Verbraucher zuläßt.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Prioritätsventil so anzuordnen, daß es in einem Hydrauliksystem mit geschlossener Mitte verwendet werden kann und sich für die Beaufschlagung des Steuerventils für den Kraftheber einer Aushebehydraulik bei Schleppern eignet, wobei ein an der Zumeßöffnung eines Regelventils abgegriffener Differentialdruck bzw. Teilstrom zur Vergrößerung des Fördergrades einer variablen Verdrängungspumpe verwendet werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Wenn in der durch Steuerdruck herbeigeführten Zwischenstellung des Schiebers des Prioritätsventils Druckflüssigkeit auch über das Regelventil fließt, gelangt der an der Zumeßöffnung abgegriffene Teilstrom an Druckflüssigkeit zum Steuerventil für die Aushebehydraulik. Baut sich an diesem Steuerventil wegen erhöhtem Kraftbedarf ein größerer Druck auf, wird hierdurch über eine Steuer leitung die variable Verdrängungspumpe in Richtung eines größeren Fördergrades gesteuert. Durch ein mechanisches Gestänge, das bis in die Fahrerkabine reicht, läßt sich das Regelventil um seine Schieberachse verdrehen, so daß es der Fahrer in der Hand hat, die Wirkung der Zumeßöffnung und damit die Durchflußmenge zum Steuerventil der Aushebehydraulik in Abhängigkeit von der gewünschten Hubgeschwindigkeit, aber auch in Abhängigkeit von der Lageregelung des an den Schlepper gekoppelten Arbeitsgerätes zu übersteuern. Andererseits läßt sich das für die Hubgeschwindigkeit maßgebende Betätigungsgestänge durch das für die Lageregelung verantwortliche Betätigungsgestänge übersteuern, um das ver-

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drehbare Regelventil in eine Drehlage zu bringen, in der die Zumeßöffnung voll geöffnet ist.

Durch einen verstellbaren Anschlag läßt sich in vorteilhafter Weise ein Mindestdurchtrittsquerschnitt der Zumeßöffnung herbeiführen»

Der Durchtrittsquerschnitt der Zumeßöffnung und damit der daran abgegriffene Teilstrom oder Differentialdruck bzw. auch jeder Druckabfall an dieser Zumeßöffnung gelangt als Steuergröße über eine Steuerleitung an die variable Verdrängungspumpe, die je nach den Bedingungen ihren Fördergrad vergrößert oder verkleinert.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein in der Beschreibung näher erläutertes Ausführungsbeispiel der Anordnung eines Prioritätsventils nach der Erfindung ist in den Zeichnungen wiedergegeben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf die Anordnung eines Prioritätsventils, teilweise im Schnitt,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Steuerung des mit dem Prioritätsventil zusammenwirkenden Regelventils,

Fig. 3 eine Seitenansicht auf die Steuerung und das Betätigungsgestänge,

Fig. 4 in einem Prinzipschaltbild den hydraulischen Kreislauf zwischen der Anordnung des Prioritätsventils und verschiedenen Ventilen,

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Wie Fig. 1 zeigt, besitzt das in einem Gehäuse 12 untergebrachte Prioritätsventil 10 eine Einlaßbohrung 14, die mit einer variablen Verdrängungspumpe 16 in Verbindung steht, und zwei Auslaßbohrungen 20 und 22, von denen die Auslaßbohrung 20 mit einem Motorventil 94 (Fig. 4) und die Auslaßbohrung 22 mit einem Zusatzventil 92 in Verbindung stehen. An diese Auslaßbohrungen gelangt über im Gehäuse 12 vorgesehene Kanäle von der Pumpe 16 gelieferte Druckflüssigkeit je nach Stellung des Schiebers 24 des Prioritätsventils.

Die Stellung des Prioritätsventilschiebers 24 wird bestimmt durch den an einer Bohrung 26 anliegenden Steuerdruck des Motorventils.

En Gehäuse 12 ist weiterhin eine Auslaßbohrung 30 vorgesehen, die mit dem Steuerventil 90 (Fig. 4) des Krafthebers in Verbindung steht und im Innern des Gehäuses 12 zu einer in der Bohrung eines Regelventils 42 angeordneten Zumeßöffnung 32 führt.

Ein Überströmventil 34 ist vorgesehen, um Druckflüssigkeit bei Uberdruckbedingungen über einen Kanal 36 in einen in der Zeichnung nicht dargestellten Flüssigkeitstank abzuleiten.

Der Schieber 24 des Prioritätsventils ist durch eine Feder 40 vorgespannt, die ihn in der in Fig. 1 dargestellten oberen Endstellung hält, wenn die Pumpe 16 abgeschaltet ist oder wenn vom Motorventil Druckflüssigkeit angefordert wird.

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Das Regelventil 42 hat einen mehrstufig abgesetzten Schieber mit einem mit Gewinde versehenen Ende 44, an das Betätigungshebel 46 und 50 angeschlossen sind. Der Schieber des Regelventils 42 ist mit einer als Ausfräsung ausgebildeten flachen Steuernut 48 versehen, die durch Verdrehen des Schiebers um seine Längsachse derart mit der Zumeßöffnung 32 zusammenwirkt, daß die Steuerkante der Steuernut 48 die Durchflußrate durch die Zumeßöffnung 32 bestimmt.

Wie am besten Fig. 2 zeigt, erstreckt sich der in bezug auf das Ende 44 innere Betätigungshebel 46 im wesentlichen schräg nach unten und der äußere Betätigungshebel 50 in die entgegengesetzte Richtung. Am Ende des inneren Betätigungshebels 46 ist eine Öffnung 52 zur Aufnahme eines Hebelgestänges vorgesehen, während auf Abstand zur Drehachse des Regelventilschiebers am Betätigungshebel ein Anschlag 54 vorgesehen ist, gegen den sich ein am äußeren Betätigungshebel 50 angeformter Vorsprung 56 abstützen kann. Der äußere Betätigungshebel 50 ist ebenfalls mit einer Öffnung 60 zur Aufnahme eines Hebelgestänges versehen.

Parallel zur einen Längsseite des inneren Betätigungshebels 46 ist am Gehäuse 12 eine Anlagefläche 62 angeformt, gegen die eine durch eine Kontermutter 66 arretierbare Einstellschraube 64 zur Anlage gebracht werden kann, um die Drehbewegung des inneren Betätigungshebels 46 und damit des mit diesem Hebel verbundenen Regelventilschiebers in der einen Richtung zu begrenzen.

Fig. 3 zeigt die zur Verstellung des Regelventils 42 verwendeten äußeren Hebelgestänge.

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Diese umfassen eine von der Fahrerkabine aus betätigbare Stellstange 70, die über die Öffnung 52 mit dem inneren Betätigungshebel 46 verbunden ist und die Hübgeschwindigkeit des Krafthebers repräsentiert, sowie eine ebenfalls von der Fahrerkabine aus betätigbare Stellstange 72 für die Lageregelung, die an einen Hebelarm 74 auf Abstand zu seinem Schwenkzapfen 76 gelenkig angeschlossen ist. Der Hebelann 74 weist jenseits des Schwenkzapfens 76 eine Verlängerung 80 auf, an der eine mit dem äußeren Betätigungshebel 50 über dessen Öffnung 60 gelenkig verbundene Steuerstange 82 angeschlossen ist. Diese Steuerstange 82 ist mit einem Langloch 84 versehen, welches eine begrenzte unabhängige Lagebewegung der Stellstange 72 erlaubt. Ära entgegengesetzten Ende greift an der Steuerstange 82 eine Feder 86 an, die den äußeren Betätigungshebel 50 im Gegenuhrzeigersinn zu drehen sucht.

Wie am besten aus Fig. 3 ersichtlich, wird der Öffnungsquerschnitt der Zumeßöffnung dadurch vergrößert, daß die für die Hubgeschwindigkeit verantwortliche Stellstange 70 unabhängig- von der für die Lageregelung abhängigen Stellstange 72 verstellt wird, bis der am inneren Betätigungshebel 46 angeordnete Anschlag 54 an dem am äußeren Betätigungshebel 46 vorgesehenen Vorsprung 56 zur Anlage kommt. Bei Verdrehung des inneren Betätigungshebels 46 und damit des Regelventils 42 im Gegenuhrzeigersinn, also bei Zug an dem Stellhebel 70, bewegt sich die Steuerstange 82 in der Zeichenebene der Fig. 3 nach links, ohne jedoch wegen des Langlochs 84 auf den Hebelarm 74 eine Wirkung auszuüben.

Der Öffnungsquerschnitt der Zumeßöffnung läßt sich aber auch durch die Stellstange 72 vergrößern, wenn der äußere Betätigungshebel 50 unabhängig vom inneren Betätigungshebel im Gegenuhrzeigersinn verdreht wird. Der Vergleich der Fig. 2 und 3 läßt die unterschiedlichen Hebelstellungen deutlich erkennen.

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In Fig. 4 ist in der Darstellung des Prioritätsventils 10 mit 32 die Zumeßöffnung angedeutet, mit 24 der Schieber des Prioritätsventils, mit 40 die an Schieber 24 angreifende Feder und mit 34 das Überströmventil. Die Verdrängungspumpe 16 enthält ein Äusgleichsystem und ist über eine Steuerleitung 112 mit dein Steuerventil 90 des Krafthebers, über eine Steuerleitung 114 mit dem Zusatzventil 92 und über eine Steuerleitung 116 mit dem Motorventil 94 verbunden.

Das Innere des Prioritätsventils enthält, wie die Fig. 1 und 4 zeigen, eine die Pumpeneinlaßbohrung 14 mit einer Ringnut des Schiebers 24 verbindende Kammer 96, eine die Auslaßbohrung 20 mit der gleichen Ringnut im Schieber 24 verbindende Kammer 100, eine die zum Zusatzventil 92 führende Auslaßbohrung 22 mit der Umfangsflache des Schiebers 24 verbindende Kammer 102, einen zu der Ringnut am Regelventil 42 führenden Kanal 106 sowie einen zur Zumeßöffnung 32 führenden Kanal 110, der andererseits mit der Auslaßbohrung 30 verbunden ist.

Die Arbeitsweise des Prioritätsventils und der damit in Verbindung stehenden Teile ist wie folgt.

Eine Funktion des Prioritätsventils ist es, Druckflüssigkeit primär dem Motorventil und dem Zusatzventil und sekundär dem Steuerventil für den Kraftheber zuzuführen. In der in Fig. 1 gezeigten Stellung des Schiebers 24 des Prioritätsventils erhält das Motorventil die gesamte von der Pumpe 16 geförderte Druckflüssigkeit. Die Pumpe erzeugt hierbei

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ständig einen önlaufdruck von 21 kg/cm (300 psi), der bei geöffnetem Motorventil den Schieber 24 des Prioritätsventils in der in Fig. 1 gezeigten Stellung hält, in welcher Druckflüssigkeit über die Kammer 96 entlang der Ringnut am Schieber 24 und über die Kammer 100 zum Motorventil fließt.

Wenn für das Motorventil keine Druckflüssigkeit erforderlich ist, jedoch das Zusatzventil Druckflüssigkeit verlangt, wird der Schieber 24 des Prioritätsventils in der Zeichenebene der Fig. 1 so weit nach unten verstellt, bis über die Ringnut am Schieber eine Strömungsverbindung zwischen der Kammer 96 und der Kammer 102 besteht. Der Schieber wird hierbei so weit verschoben, wie die Pumpe die erhöhte Druckflüssigkeitsanf orderung des Zusatzventils kompensiert. Der von der Pumpe erzeugte Druckaufbau gelangt hierbei über eine Steuer leitung 120 an den Schieber, wodurch dieser in der Zeichenebene der Fig. 1 so weit nach unten verstellt wird, bis eine Strcraungsverbindung zum Zusatzventil hergestellt ist. Dabei kann in dieser Stellung wegen der druckausgleichenden Wirkung der Feder auch Druckflüssigkeit zum Motorventil strömen. Bei erhöhter Druckflüssigkeitsanforderung durch das Motorventil wird die Verdrängungspumpe auf ihren Maximalhub verstellt, wodurch der Schieber des Prioritätsventils wieder in die obere Endstellung verschoben wird, in der er die Strömungsverbindung zum Zusatzventil unterbricht, um die gesamte Druckflüssigkeit zum Motorventil strömen zu lassen.

Sobald das Zusatzventil von der Pumpe Druckflüssigkeit zugeführt erhält, besteht eine Strömungsverbindung auch zum Steuerventil des

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Krafthebers über den mit der Kammer 102 verbundenen Kanal 106, die flache Steuernut 48, die Zumeßöffnung 32 und den mit der Auslaßbohrung 30 in Verbindung stehenden Kanal 110. Dabei behält jedoch das Motorventil Priorität vor dem Steuerventil für den Kraftheber.

Die Zumeßöffnung 32 wirkt als Hubgeschwindigkeitskontrolle für die Aushebegeschwindigkeit der am Schlepper vorgesehenen Aushebehydraulik. Je größer der Durchtrittsquerschnitt der Zumeßöffnung 32 ist, umso rfchnellar wird die Äushebehydraulxk angehoben, da entsprechend mehr Druckflüssigkeit durch das Steuerventil für die Äushebehydraulik fließt. Die Hubgeschwindigkeit kann unabhängig von der Fahrerkabine aus gesteuert, aber auch selbsttätig für einen größeren Durchfluß nachgestellt werden, indem die für die Hubgeschwindigkeit verantwortliche Stellstange in die der größten Hubgeschwindigkeit entsprechende Stellung ("Volles-Ausheben"-Stellung) versetzt worden ist.

Die Zumeßöffnung 32 hat immer einen minimalen (Dffnungsquerschnitt, der sich durch die Stellschraube 64 einstellen läßt.

Die Zumeßöffnung 32 wirkt auch als Steuerglied für die auf Last ansprechende Pumpe. Ein Druckabfall an der Zumeßöffnung, der durch Öffnen des Steuerventils für den Kraftheber eingeleitet wurde, gelangt über die Steuer leitung 112 zur Verdrängungspumpe 16.

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Claims

Patentansprüche

( I./ Anordnung eines Prioritätsventils in einem Ventilgehäuse für die

bevorzugte Beaufschlagung eines Motorventils mit Druckflüssigkeit und die nachrangige Beaufschlagung weiterer Ventile, dadurch gekennzeichnet, daß das Prioritätsventil (10) einen Schieber (24) enthält, der entgegen der Kraft einer ihn in die eine Endstellung drückenden Feder (40) durch an seine Enden anlegbare Steuerdrücke in Zwischenstellungen verschiebbar ist, in denen eine mit dem Pumpeneinlaß (14) verbundene Kammer (96) gleichzeitig mit einer weiteren Kammer (102) sowie mit einem um seine Schieberachse verdrehbaren,, den Durchtrittsquerschnitt an einer Zumeßöffnung (32) steuernden Regelventil (42) in Verbindung steht.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Gehäuse (12) des Prioritätsventils (10) eine zum Motorventil (94) führende Auslaßbohrung (20) und eine zu einem Zusatzventil (92) führende Auslaßbohrung (22) ausmünden, daß in das Gehäuse (12) eine in die den Schieber (24) aufnehmende Bohrung führende, den Druck im Motorventil (94) übertragende Steuerleitung (26) einmündet, daß im Innern des Gehäuses (12) die mit der Auslaßbohrung (22) verbundene Kammer (102) über einen Kanal (106) mit der das Regelventil (42) aufnehmenden Bohrung im Bereich einer mit der Zumeßöffnung (32) zusammenwirkenden Steuernut (48) verbunden ist, und daß die Zumeßöff-

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nung (32) über einen weiteren Kanal (110) mit einer zu einem weiteren Ventil (90) fahrenden Auslaßbohrung (30) verbunden ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (24) eine Ringnut aufweist, über welche die mit dem Pumpeneinlaß (14) verbundene Kammer (96) in der durch Federkraft verschobenen einen Endstellung Strömungsverbindung ausschließlich zu einer mit der Auslaßbohrung (20) für das Motorventil (94) verbundenen Kanmer (100) und in einer Zwischenstellung Strömungsverbindung zu dieser Kammer (100) und zu einer mit der Auslaßbohrung (22) für das Zusatzventil (92) verbundenen Kammer (102) hat.

4. Anordnung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet- daß in der Zwischenstellung des Schiebers (24) die Kammer (96) Strömungsverbindung über die Kammer (102) und den Kanal (106) zum Regelventil (42) im Bereich dessen Steuernut (48) hat.

5. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (24) in der federbelasteten Endstellung verbleibt, solange Druckflüssigkeit bei nicht eingeschränkter Durchflußrate vom Pumpeneinlaß (14) zum Motorventil (94) strömt.

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6. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (24) bei eingeschränkter Durchflußrate zwischen Puinpeneinlaß (14) und Motorventil (94) in die Zwischenstellung verschiebbar ist.

7. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (24) des Prioritätsventils (10) mit zwei die Ringnut begrenzenden Kolbenabschnitten versehen und in die eine Richtung durch die Kraft der Feder (40) und in die entgegengesetzte Richtung durch Steuerdruck verschiebbar ist.

8. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber des RegelVentils (42) um seine Längsachse durch außen angreifende Betätigungshebel (46, 50) verdrehbar ist.

Anordnung nach Anspruch 8_r dadurch gekennzeichnet, daß die Drehbewegung des Regelventilschiebers durch eine am Betätigungshebel (46) angeordnete, an einer Anlagefläche (62) des Gehäuses (12) anschlagende Einstellschraube (64) in einer Richtung begrenzt ist.

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10. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittelquelle eine kompensationsgesteuerte variable Verdrängungspumpe (16) ist.

11. Anordnung nach den Ansprüchen 5 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (24) des Prioritätsventils (10) seine federbelastete Endstellung einnimmt, wenn die Verdrängungspumpe (16) Druckflüssigkeit bei nicht eingeschränkter Durchflußrate zum Motorventil (94) pumpt.

12. Anordnung nach den Ansprüchen 6 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (24) des Prioritätsventils (10) seine durch Steuerdruck herbeigeführte Zwischenstellung einnimmt, wenn die Verdrängungspumpe (16) Druckflüssigkeit mit einer Fördermenge pumpt, die größer ist als die Durchflußrate zum Motorventil (94).

13. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber des Regelventils (42) eine als Längsausfräsung ausgebildete Steuernut (48) aufweist, deren eine Steuerkante durch Verdrehen des Schiebers um seine Längsachse den Durchtrittsquerschnitt der Zumeßöffnung (32) und damit die durch den Kanal (106) und durch den Kanal (110) zur Auslaßbohrung (30) fließende Strömungsmenge steuert.

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14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß an die über den Kanal (110) mit der Zumeßöffnung (32) in Verbindung stehende Auslaßbohrung (30) das Steuerventil (90) einer Aushebehydraulik für einen landwirtschaftlichen Schlepper anschließbar ist.

15. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der mit dem Pumpeneinlaß (14) verbundenen Kammer (96) ein bei Überdruckbedingungen zum Flüssigkeitstank hin öffnendes Überströmventil (34) angeordnet ist.

16. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Überströmventil (34) bei dem maximal von der variablen Verdrängungspumpe (16) entwickelten Druck öffnet.

17. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Betätigungshebel (46) mit einer bis in die Fahrerkabine reichenden Stellstange (70) verbunden ist und durch eine weitere bis in die Fahrerkabine reichende Stellstange (72) übersteuerbar ist.

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18. Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellstange (72) an einem auf Abstand von der Schieberachse des Regelventils (42) angeordneten drehbaren Habel (74) angreift, der jenseits seiner Drehachse (76) eine Verlängerung (80) aufweist, die mit dem äußeren Betätigungshebel (50) für das Regelventil (42) über eine Steuerstange (82) verbunden ist, an der eine Zugfeder (86) angreift, welche die Schieberachse des Regel ventils (42) in eine die Zumeßö'ffnung (32) schließende Drehstellung zu drehen sucht.

19. Anordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerstange (82) an ihrem mit der Verlängerung (80) des Hebels (74) verbundenen Ende eine Langlochführung (84) für eine Ereigangbewegung der Stellstange (72) aufweist.

20. Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Stellstange (70) die Hubgeschwindigkeit der Aushebehydraulik und mittels der Stellstange (72) die Lageregelung für das mit dem Schlepper gekoppelte Arbeitsgerät voreinstellbar oder übersteuerbar ist.

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