JP2009040089A - 車両前部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的大きな車両と前面衝突した場合に、相手車両が自車のフードに乗り上げることを回避できる車両前部構造を提供する。
【解決手段】フード２と、フード２のフードアウタパネルとフードインナパネルの断面逆ハット型の部分とで囲まれた閉空間内に設けられた電磁コイル６と、電気が蓄えられたキャパシタ装置１８と、車両の前面衝突を検知して衝突検知信号を出力する加速度センサ２０と、車両の前面衝突時にフード２の後端に当接してフード２の車両後方への後退を阻止する当接部１３と、車両の前面衝突時に、加速度センサ２０からの衝突検知信号に基づいて、キャパシタ装置１８に蓄えられた電気を電磁コイル６に通電する制御部２１とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は車両前部構造に係り、特に、電磁コイルが発生する電磁力を利用して、フードの剛性向上を図った車両前部構造に関する。

従来より、バンパ表板の裏側に前部電磁石取付用メンバを設け、この前部電磁石取付用メンバに間隔を開けて後部電磁石取付用メンバを車体フレームに取り付けるとともに、前部電磁石取付用メンバ及び後部電磁石取付用メンバの各々に複数の電磁石を対向配置した衝撃緩和装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

上記衝撃緩和装置においては、車両の前面衝突を検知する衝突検知器が設けられ、車両の前面衝突時に、衝突検知器からの衝突検知信号に基づいて、前部電磁石取付用メンバ及び後部電磁石取付用メンバにそれぞれ設けられた複数の電磁石に通電し、これら電磁石に電磁力を発生させることにより、衝突による衝撃力を緩和するようになっている。
特開平５−２３８３３６号公報

しかしながら、上記従来の技術では、相手車両が小さい場合は、電磁石で発生した電磁力で衝撃力を緩和することができるが、相手車両がＳＵＶ等の比較的大きな車両の場合は、衝突時に相手車両が自車のフードに乗り上げてしまうことがあり、衝突による衝撃力を充分に緩和することができない。

本発明の課題は、比較的大きな車両と前面衝突した場合、相手車両が自車のフードに乗り上げることを回避しつつ、衝突による衝撃力を緩和することのできる車両前部構造を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、車体の前部に設けられたフードの外側を形成するフードアウタパネルと、該フードアウタパネルの下面に取り付けられ断面逆ハット型の部分を有するフードインナパネルと、前記フードアウタパネルの下面と前記フードインナパネルの断面逆ハット型の部分とで囲まれた閉空間内に設けられた電磁コイルと、電気が蓄えられた電気蓄積手段と、車両の前面衝突を検知して衝突検知信号を出力する衝突検知手段と、前記車体に設けられ、車両の前面衝突時に前記フードインナパネルの後端に当接して前記フードの車両後方への後退を阻止する当接部と、車両の前面衝突時に、前記衝突検知手段からの衝突検知信号に基づいて、前記電気蓄積手段に蓄えられた電気を前記電磁コイルに通電する通電制御手段と、を備えたことを特徴としている。

上記構成によれば、車両の前面衝突時、通電制御手段は、衝突検知手段からの衝突検知信号に基づいて、電気蓄積手段に蓄えられた電気を電磁コイルに通電する。すると、電磁コイルには当該電磁コイルを外方へ拡げる力が作用する。その力のうち、電磁コイルを車両前方へ拡げる力と車両後方へ拡げる力によって、フードには車両前方への力と車両後方への力が加わることになる。フードの後端は車体の当接部に当接して車両後方への後退が阻止されており、一方、フードの前端は自由端であるから、フードに車両前方への力が加わると、フード全体は車両前方に向けて突っ張った格好となってフードの剛性が高くなる。その結果、衝突の相手車両がフードに乗り上げるのを回避することができるとともに、衝突による衝撃力をも緩和することができる。

本発明によれば、対車両衝突時に電磁コイルによって発生する力によりフードの剛性を高くすることで、比較的大きな車両と前面衝突した場合にも、相手車両が自車のフードに乗り上げることを回避することができ、さらには、衝突による衝撃力も緩和することができる。

以下、本発明の実施例を図面に従って説明する。

図１及び図２は本発明に係る車両前部構造を示しており、図１はその概略構成図を、図２は図１のＳＡ−ＳＡ線に沿った右側半分の断面図である。

車体１の前部にはフード２が設けられている。本実施例では、フード２はエンジンＥを有するエンジンルーム３の上部に設けられており、エンジンルーム３内の点検時に開閉される。フード２は、フード２の外側を形成するフードアウタパネル４と、フードアウタパネル４の下面に取り付けられ断面逆ハット型の部分５Ａ，５Ｂを有するフードインナパネル５とからなっている。断面逆ハット型の部分５Ａはフード２の両側端に設けられ、断面逆ハット型の部分５Ｂは、断面逆ハット型の部分５Ａよりも車幅方向内側に設けられている。また、断面逆ハット型の部分５Ａは、断面逆ハット型の部分５Ｂよりも横幅（車幅方向の幅）及び深さが大きく設定されている。

断面逆ハット型の部分５Ａは車両前後方向に配置され、その断面逆ハット型の部分５Ａとフードアウタパネル４とで囲まれた閉空間内に複数の電磁コイル６が収納されている。複数の電磁コイル６は車両前後方向に設けられており、ここでは、電磁コイル６は３個設けられ、車両前部から後部にかけて電磁コイル６Ａ，６Ｂ，６Ｃの順に配置されている（図５参照）。電磁コイル６Ａ，６Ｂ，６Ｃの巻数は、後部に配置された電磁コイルの方が前部に配置された電磁コイルよりも多い。すなわち、電磁コイル６Ｂの巻数は電磁コイル６Ａの巻数よりも多く、電磁コイル６Ｃの巻数は電磁コイル６Ｂの巻数よりも多くなっている。

また、図５に示すように、電磁コイル６Ａ，６Ｂ，６Ｃが収納された断面逆ハット型の部分５Ａの前端には前部壁７が、後端には後部壁８がそれぞれ設けられている。また、断面逆ハット型の部分５Ａの中間部には仕切り壁９，１０が設けられている。そして、電磁コイル６Ａは前部壁７と仕切り壁９との間の空間内に、電磁コイル６Ｂは仕切り壁９と仕切り壁１０との間の空間内に、電磁コイル６Ｃは仕切り壁１０と後部壁８との間の空間内に各々収納されている。なお、図５では、分かり易くするために、電磁コイル６Ａ，６Ｂ，６Ｃを有するフード２が、フードリッジパネル１１から離間した状態で示されている。

フード２はヒンジ１２を介してフードリッジパネル１１に取り付けられている。フードリッジパネル１１の後部には、車両の前面衝突時にフードインナパネル５の後端に当接して、フード２の車両後方への後退を阻止する当接部１３が設けられている。

次に、図２に示すように、エンジンルーム３の車幅方向外側にはフロントフェンダ１４が配設され、このフロントフェンダ１４の上部に上記フードリッジパネル１１が設けられている。フードリッジパネル１１は断面四角形の閉空間を有し、車両前後方向に配置されている。そして、フード２を閉めたとき、断面逆ハット型の部分５Ａはフードリッジパネル１１に対向するように構成されている。

フードリッジパネル１１は、図１に示すように、その前部がラジエータサポート１５の上部に、後部がフロントピラー１６の中央部にそれぞれ接合されている。また、エンジンルーム３の下部にはフロントサイドメンバ１７が配設され、このフロントサイドメンバ１７の前端部にはラジエータサポート１５の下部が接合されている。

エンジンルーム３の内部には、キャパシタ１８Ａ（図３参照）を有する、電気蓄積手段としてのキャパシタ装置１８が設けられ、このキャパシタ装置１８は上記電磁コイル６（６Ａ，６Ｂ，６Ｃ）に電気的に接続されている。また、車室１９の内部には、衝突検知手段としての加速度センサ２０及び通電制御手段としての制御部２１が設けられ、加速度センサ２０は制御部２１に、制御部２１はキャパシタ装置１８にそれぞれ電気的に接続されている。なお、図１において、２２はフロントタイヤである。

電磁コイル６は、図３に示すように、直列に接続されている。すなわち、電磁コイル６Ａと電磁コイル６Ｂとが配線２３Ａを介して接続され、また電磁コイル６Ｂと電磁コイル６Ｃとが配線２３Ｂを介して接続され、さらに、電磁コイル６Ａが配線２３Ｃを介して、電磁コイル６Ｃが配線２３Ｄを介してキャパシタ装置１８にそれぞれ接続されている。

キャパシタ装置１８の内部にはキャパシタ１８Ａ及びスイッチ１８Ｂが直列に接続され、上記の配線２３Ｃはスイッチ１８Ｂに、配線２３Ｄはキャパシタ１８Ａにそれぞれ接続されている。通常、キャパシタ装置１８内のスイッチ１８Ｂは開いているが、制御部２１は、加速度センサ２０からの衝突検知信号に基づいて、スイッチ１８Ｂを閉じるように構成されている。図には示してないが、キャパシタ１８Ａはオルタネータに接続され、キャパシタ１８Ａには、オルタネータで発電された電気（交流）が整流された後、蓄電されている。なお、スイッチ１８Ｂはタイマ付スイッチである。

図４は、電磁コイル６Ａ，６Ｃの外観を示している（図４では電磁コイル６Ａ，６Ｃの巻数は無視している）。電磁コイル６Ａ，６Ｃは、最上部の外径が最も大きく、下方へ行くにつれて外径が段々と小さくなり、最下部の外径が最も小さく設定されている。このため、電磁コイル６Ａ，６Ｃは、車両側面視で逆台形を成している。なお、電磁コイル６Ａ，６Ｃは、車両前面視又は車両後面視でも逆台形を成している。

電磁コイル６Ｂは、図には示してないが、電磁コイル６Ａ，６Ｃとは逆の形状を成している。すなわち、電磁コイル６Ｂは、最上部の外径が最も小さく、下方へ行くにつれて外径が段々と大きくなり、最下部の外径が最も大きく設定されている。このため、電磁コイル６Ｂは、車両側面視で台形を成している。なお、電磁コイル６Ｂは、車両前面視又は車両後面視でも台形を成している。

次に、本実施例の作用について、図４及び図５を用いて説明する。

車両の前面衝突時に、加速度センサ２０は衝突検知信号を出力し、その衝突検知信号は制御部２１に取り込まれる。そして、制御部２１はキャパシタ装置１８に制御信号を出力し、キャパシタ装置１８内部のスイッチ１８Ｂを閉にする。すると、キャパシタ１８Ａに蓄えられていた電気エネルギーが、図４に示すように、電磁コイル６Ａ，６Ｃ（又は６Ｂ）に大電流Ｉとなって瞬時に流れ、これにより、電磁コイル６Ａ，６Ｃ（又は６Ｂ）には、フレミング左手の法則により、コイル内部に下方に向けた磁界Ｂが発生するとともに、電磁コイル６Ａ，６Ｃ（又は６Ｂ）自体を外方へ拡げようとする強力な電磁力Ｆ１〜Ｆ４が発生する。なお、各電磁コイル６Ａ，６Ｃ（又は６Ｂ）においては、Ｆ１〜Ｆ４は各々方向は異なるが、大きさは同じである。

電磁コイル６Ａ，６Ｂ，６Ｃ自体を外方へ拡げようとする電磁力Ｆ１〜Ｆ４のうち、Ｆ３，Ｆ４は断面逆ハット型の部分５Ａの両側壁（車幅方向に沿った左右の壁）を押圧する。一方、電磁コイル６Ａにおいては、Ｆ１は前部壁７側へ、Ｆ２は仕切り壁９側へそれぞれ作用し、電磁コイル６Ｂにおいては、Ｆ１は仕切り壁９側へ、Ｆ２は仕切り壁１０側へそれぞれ作用し、電磁コイル６Ｃにおいては、Ｆ１は仕切り壁１０側へ、Ｆ２は後部壁８側へそれぞれ作用する。

この場合、電磁コイル６Ｃにおいて後部壁８側へ作用するＦ２は、矢印Ｆ５のようにフードリッジパネル１１の当接部１３に伝達され、さらに矢印Ｆ６，Ｆ７のようにフロントピラー１６へと分散される。

一方、電磁コイル６Ａにおいて前部壁７側へＦ１が作用すると、フード２の前端が自由端であるから、フード２全体には矢印Ｆ８のような力が作用して、フード２全体は車両前方に向けて突っ張った格好となる。また、このとき、電磁コイル６Ａ，６Ｂ，６Ｃによる各電磁力Ｆ１，Ｆ２によっても、フード２は車両前後方向に突っ張った状態となる。その結果、フード２の剛性が高くなり、衝突の相手車両がフード２に乗り上げるのを回避することができる。

ここで、電磁力の原理を述べる。キャパシタ１８Ａに高電圧で蓄えられた電気（電荷）を電磁コイル６Ａ，６Ｂ，６Ｃに瞬時に放電させると、電磁コイル６Ａ，６Ｂ，６Ｃには巨大な電流のパルスが流れ、電磁コイル６Ａ，６Ｂ，６Ｃの周りにごく短時間に強力な磁界Ｂが発生する。この磁界Ｂが形成する磁場の中に部材を置くと、誘導により部材の表面に二次電流が誘起される。電磁コイル６Ａ，６Ｂ，６Ｃによって生起した磁場と誘導電流によって生起した磁場は、互いに逆向きの関係であるから、遠ざけようと反発し合って、部材は強い拡張力（つまり、上記Ｆ１〜Ｆ４）を受ける。この場合、電磁コイル６Ａ，６Ｂ，６Ｃの側面に位置する部材は電気の良伝導体でなければならず、したがって、フード２はアルミニウム、アルミニウム合金又はアルミメッキ鋼板で形成されているのが好ましい。

図６は、車両の前面衝突時の車体反力について、本実施例による車両前部構造を搭載した車（実線）と、従来の車（点線）とを比較したものである。図６から、本実施例による車両前部構造を搭載した車においては、従来の車に比べて、車体反力が大幅に向上していることが分かる。

図７は、フード２に障害物Ｓがぶつかったとき、その障害物Ｓを保護する仕組みを説明したものである。すなわち、図７（ａ）に示すように、電磁コイル６が車両側面視で逆台形（又は台形）に形成されているので、フードアウタパネル４の外表面に矢印のように障害物Ｓがぶつかったとき、図７（ｂ）に示すように、電磁コイル６は容易に潰れ、障害物Ｓを保護することができる。なお、電磁コイル６の内側に電磁コイル６を支持する部材を設ける場合、前記部材としては、電磁コイル６を潰れやすくするために、周方向には強度が強く、上下方向には強度が低い樹脂複合材等を用いるのがよい。

本実施例によれば、車両後方の電磁コイルの方が巻数が多く、つまり車両前部の電磁コイルの方が後部の電磁コイルよりも巻数が少ないので、フード２は後部よりも前部の方が剛性が少し低くなって、衝突時の衝撃を車両前部で安全に吸収することが可能となる。

また、本実施例によれば、実質的にフード２の剛性を高めることができ、その分、フードリッジパネル１１等の板厚を最小限のものとすることが可能となり、その結果、車両重量の増大やコストアップ等を抑制することができる。

図８は実施例２を示している。本実施例では、電磁コイル６Ａ，６Ｂ，６Ｃとキャパシタ１８Ａとが並列接続されている。すなわち、キャパシタ装置１８には、１個キャパシタ１８Ａと、３個のスイッチ１８Ｃ，１８Ｄ，１８Ｅが設けられている。そして、電磁コイル６Ａの配線２４Ａがスイッチ１８Ｃに、配線２４Ｂがキャパシタ１８Ａにそれぞれ接続され、電磁コイル６Ｂの配線２４Ｃがスイッチ１８Ｄに、配線２４Ｄがキャパシタ１８Ａにそれぞれ接続され、電磁コイル６Ｃの配線２４Ｅがスイッチ１８Ｅに、配線２４Ｆがキャパシタ１８Ａにそれぞれ接続されている。なお、スイッチ１８Ｃ，１８Ｄ，１８Ｅはタイマ付スイッチである。

通常、スイッチ１８Ｃ，１８Ｄ，１８Ｅは開いているが、制御部２１は、加速度センサ２０からの衝突検知信号に基づいて、スイッチ１８Ｃ，１８Ｄ，１８Ｅを順次で閉じていく。

本実施例によれば、スイッチ１８Ｃ，１８Ｄ，１８Ｅを順次で閉じていくことにより、各電磁コイル６Ａ，６Ｂ，６Ｃの拡張力（つまり、Ｆ１，Ｆ２）を持続させることができる。

また、実施例１のように、電磁コイル６Ａ，６Ｂ，６Ｃとキャパシタ１８Ａとを直列接続すると、車両の前面衝突時に配線が切れたときに、電磁コイル６Ａ，６Ｂ，６Ｃのどれもが機能しなくなるが、本実施例によれば、電磁コイル６Ａ，６Ｂ，６Ｃのいずれかの配線が切れた場合でも、残りの電磁コイルを安全に機能させることができる。

図９は実施例３を示している。本実施例では、フード２だけでなく、フードリッジパネル１１の内部にも電磁コイルが設けられている。すなわち、フードリッジパネル１１の内部は仕切り壁３０，３１によって３つの空間に分けられ、各空間内に車両前方から後方にかけて電磁コイル３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃがこの順に配置されている。これら電磁コイル３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃは円筒状を成している。

電磁コイル３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃの巻数は、後部に配置された電磁コイルの方が前部に配置された電磁コイルよりも多い。すなわち、電磁コイル３２Ｂの巻数は電磁コイル３２Ａの巻数よりも多く、電磁コイル３２Ｃの巻数は電磁コイル３２Ｂの巻数よりも多くなっている。他の構成は実施例１の場合と同様である。

上記構成において、車両の前面衝突時に、電磁コイル６Ａ，６Ｂ，６Ｃに電流を流すと同時に、電磁コイル３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃにも電流を流す。このとき、電磁コイル３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃに流す電流と、電磁コイル６Ａ，６Ｂ，６Ｃに流す電流を同方向に流す。このようにすれば、フードリッジパネル１１の剛性も高めることが可能となって、電磁コイル６Ａ，６Ｂ，６Ｃへの電流供給によるフード２の剛性向上と相俟って、車両前部の剛性を相乗的に向上させることができる。

また、電磁コイル３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ及び電磁コイル６Ａ，６Ｂ，６Ｃに同方向に電流を流すようにしているので、電磁コイル３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ及び電磁コイル６Ａ，６Ｂ，６Ｃには各々下方に磁界Ｂが発生し、これら磁界Ｂによってフード２がフードリッジパネル１１側へ引き寄せられ、この点においても、車両前部の剛性を相乗的に向上させることができる。

さらに、フードインナパネル５（断面逆ハット型の部分５Ａの底面）とフードリッジパネル１１の上面には、互いに係合可能な凹凸部５Ｃ，１１Ａが形成されている。なお、これら凹凸部５Ｃ，１１Ａは実施例１の場合も形成されている。

このような凹凸部５Ｃ，１１Ａが形成されていれば、車両の前面衝突時に、フード２に衝撃力が加わったとき、その衝撃力は矢印Ｆ９のようにフード２からフードリッジパネル１１へ伝達され、さらに、矢印Ｆ１０，Ｆ１１，Ｆ１２のようにフロントピラー１６へ伝達されて分散される。その結果、フード２の大きな変形を防ぐことができる。

図１０は実施例４を示している。本実施例では、全体構成は実施例３の場合とほぼ同様であるが、電磁コイル３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃに流す電流を、電磁コイル６Ａ，６Ｂ，６Ｃに流す電流と逆方向に流すようにしている。すなわち、電磁コイル６Ａ，６Ｂ，６Ｃに流す電流は実施例３の場合と同様であるが、電磁コイル３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃに流す電流は実施例３の場合とは逆方向としている。

このようにすれば、電磁コイル６Ａ，６Ｂ，６Ｃには下方への磁界Ｂが発生するとともに、電磁コイル３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃには上方への磁界Ｂ’が発生するため、電磁コイル６Ａ，６Ｂ，６Ｃと電磁コイル３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃとの間に反発力が生じる。その結果、フード２には矢印Ｆ１３方向の力が作用して、フード２がフードリッジパネル１１から浮き上がった格好となる。その結果、フード２に障害物Ｓ（図７参照）がぶつかったときに、その障害物Ｓへの衝撃を和らげることができる。

以上、本発明の実施例を図面により詳述してきたが、上記各実施例は本発明の例示にしか過ぎないものであり、本発明は上記各実施例の構成にのみ限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、本発明に含まれることは勿論である。

例えば、上記各実施例では電磁コイル６Ａ，６Ｂ，６Ｃや電磁コイル３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃを車両前部に配置したが、これら電磁コイル６Ａ，６Ｂ，６Ｃや電磁コイル３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃを車両後部（トランク）に配置することもできる。

また、電気蓄積手段としては、キャパシタ１８Ａの代わりに、電池を用いることもできる。

実施例１による車両前部構造の概略構成図である。 図１のＳＡ−ＳＡ線に沿った右側半分の断面図である。 電磁コイルへの電気供給システムの回路図である。 電磁コイルの外観斜視図である。 図１の車両前部構造の要部を詳細に示す図である。 車両の前面衝突時の車体反力について、本実施例による車両前部構造を搭載した車と、従来の車とを比較した図である。 （ａ）は障害物がフードにぶつかる直前の様子を示す図、（ｂ）は障害物がフードにぶつかったときの様子を示す図である。 実施例２による、電磁コイルへの電気供給システムの回路図である。 実施例３による車両前部構造の要部を詳細に示す図である。 実施例４による車両前部構造の要部を詳細に示す図である。

符号の説明

１ 車体
２ フード
４ フードアウタパネル
５ フードインナパネル
５Ａ 断面逆ハット型の部分
６，６Ａ〜６Ｃ 電磁コイル
１１ フードリッジパネル
１３ 当接部
１８ キャパシタ装置（電気蓄積手段）
１８Ａ キャパシタ
１８Ｂ〜１８Ｅ スイッチ
２０ 加速度センサ（衝突検知手段）
２１ 制御部（通電制御手段）
３２Ａ〜３２Ｃ 電磁コイル

Claims (6)

1. 車体の前部に設けられたフードの外側を形成するフードアウタパネルと、
   該フードアウタパネルの下面に取り付けられ断面逆ハット型の部分を有するフードインナパネルと、
   前記フードアウタパネルの下面と前記フードインナパネルの断面逆ハット型の部分とで囲まれた閉空間内に設けられた電磁コイルと、
   電気が蓄えられた電気蓄積手段と、
   車両の前面衝突を検知して衝突検知信号を出力する衝突検知手段と、
   前記車体に設けられ、車両の前面衝突時に前記フードインナパネルの後端に当接して前記フードの車両後方への後退を阻止する当接部と、
   車両の前面衝突時に、前記衝突検知手段からの衝突検知信号に基づいて、前記電気蓄積手段に蓄えられた電気を前記電磁コイルに通電する通電制御手段と、を備えたことを特徴とする車両前部構造。
2. 前記電磁コイルは、その外形が車両側面視で台形または逆台形を成していることを特徴とする請求項１に記載の車両前部構造。
3. 前記電磁コイルは車両前後方向に複数設けられ、各電磁コイルの巻き数は、後部に配置された電磁コイルの方が前部に配置された電磁コイルよりも多いことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両前部構造。
4. 車両側部の前記フードインナパネルの下側にはフードリッジパネルが設けられ、
   前記フードリッジパネル内にも電磁コイルが設けられていることを特徴とする請求項１，２又は３に記載の車両前部構造。
5. 前記フードリッジパネル内の電磁コイルは車両前後方向に複数設けられ、各電磁コイルの巻き数は、後部に配置された電磁コイルの方が前部に配置された電磁コイルよりも多いことを特徴とする請求項４に記載の車両前部構造。
6. 前記フードインナパネル及び前記フードリッジパネルには、互いに係合可能な凹凸が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の車両前部構造。

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