JP2009108846A - 自然力から電流を生成するスプリング運動エネルギー変換器 - Google Patents

Abstract

【課題】スプリング運動エネルギー変換器を提供する。
【解決手段】上部部分に、ハウジング、螺旋形の主金属スプリング６上に設置される第１円板、前記主金属スプリング６下に位置する第２円板９の下部に設けられる多数の永久磁石、金属ベアリングボールを収容する溝を有する第３円板の上面に設けられ、前記第２円板９の下部に設けられた永久磁石と同じ極性を持って対向する多数の永久磁石、前記第３円板の下部中心に垂直に熔接されている金属シャフト１６、前記第３円板の外周縁に沿って熔接されている四つのアーク状スプリングに回転可能に設置される四つのコマ１４を含み、下部部分に、ハウジング１５、金属シャフトに対するホールが形成され、前記下部部分の上端に設置される第４円板、前記金属シャフトに固定された電線束、前記下部の内壁に設置された多数の永久磁石２０、及び中心に他のホールが形成され、前記下部の下端に設置される第５円板を含む。
【選択図】図３ａ

Description

本発明はスプリング運動エネルギー変換器に係り、より詳しくは外部の自然力によって発電する電源発電機に関するものである。

電力発電機の二つの主要形態は、水圧または油圧発電機と火力発電機である。原子力発電機は火力発電機の一種である。しかし、前述のすべての発電機は電気を量産することに焦点を置いた巨大構造物である。小型自動車などのための小規模の電気発電のためのものとして、最近多く使用される電力発電機は内燃機関である。石油価格が毎年増加するにしたがい、太陽エネルギーまたは風力エネルギーなどの無限な代替自然エネルギー源を利用して電力を生産する趨勢にある。しかし、未だこのようなシステムの大部分は化石燃料によって生産される電気価格に比べて高い。発電に考慮されていない調査の必要性がある他の自然力がある。その一つは、風が周期的に吹くとき、木を繰り返し曲げる風力である。他の開発されない大きな自然力は波濤である。

Ｍｏｏｒｉｎｇの特許文献１は、大きな木が風によって揺れるとき、大きな木の力を機械的に導出して電力を生成することができる機能を有する電力発電システムに関するものである。このシステムは、ハウジングによってカバーされるフレームアセンブリーに搭載されるモジュラーユニット（ｍｏｄｕｌｅｒ ｕｎｉｔ）を活用する。このシステムは普通家庭用車に設置されるにはあまりにも大きすぎる。

Ｃｈａｎｇの特許文献２は、履物類に付着される電力生成システムであるが、これによって生産される電気は交通手段を動かすにはあまりにも小さすぎる。

アメリカ合衆国特許第６、８２５、５７４号明細書 アメリカ合衆国特許第６、７４４、１４５号明細書

本発明は前述した問題点を解決するためになされたもので、その目的は、豊富な外部の自然力から電流を生成し、かつ生産及び販売に経済的な自然力から電流を生成するスプリング運動エネルギー変換器を提供することにある。

前述した目的を達成するための本発明の第１実施例による自然力から電流を生成するスプリング運動エネルギー変換器は上部及び下部を含む。

前記上部は、ハウジング、螺旋形の主金属スプリング、前記主金属スプリング上に設置される第１円板、前記主金属スプリング下に位置する第２円板、前記第２円板の下部に設けられる多数の永久磁石、金属ベアリングボールを収容する溝を有する第３円板、前記第３円板の上面に設けられ、前記第２円板の下部に設けられた永久磁石と同じ極性を持って対向する多数の永久磁石、前記第３円板の下部中心に垂直に熔接されている金属シャフト、前記第３円板の外周縁に沿って熔接されている四つのアーク状スプリング、及び前記アーク状のスプリングの熔接端部の反対側端部に回転可能に設置される四つのコマを含む。

前記下部は、ハウジング、金属シャフト、中心の金属シャフトに対するホールが形成され、前記下部の上端に設置される第４円板、前記金属シャフトに固定された電線束、前記下部の内壁に設置された多数の永久磁石、及び中心の金属シャフトに対する他のホールが形成され、前記下部の下端に設置される第５円板を含む。

前記電線束は、前記主金属スプリングが外部力によって振動するときごとに繰り返し回転して交流電流電源を生成することができる。

前記四つのコマは、相異なる大きさを有する２対のコマでなり、四つのアーク状スプリングに設置されることができる。

本発明の第２実施例による自然力から電流を生成するスプリング運動エネルギー変換器は、上部及び下部を含む。

前記上部は、ハウジング、金属シャフト、螺旋形の第１金属スプリング、前記第１金属スプリング上に固定設置され、中心に前記金属シャフトが貫通する第１円板、前記第１金属スプリングの下に位置し、中心に前記金属シャフトが貫通する第１磁石円板、前記第１磁石円板と第２磁石円板との間に位置し、中心に前記金属シャフトが固定される第２円板、前記第２円板の下に位置し、中心に前記金属シャフトが貫通する第２磁石円板、第２円板の上面及び下面に設置され、外周縁に沿って熔接される多数のアーク状スプリング、前記第１磁石円板及び第２磁石円板の極性と同じ極性を持って対向するように前記アーク状スプリングにそれぞれ設置される多数のスプリング固定磁石、前記第２磁石円板の下に位置する第２金属スプリング、及び前記第２金属スプリングの下に設置され、中心に金属シャフトが貫通する円板貫通ホールが形成される第３円板を含む。

前記下部は、ハウジング、前記金属シャフト、中心の金属シャフトに対するホールが形成され、前記下部の上端に設置される第４円板、前記金属シャフトに固定される電線束、前記下部の内壁に設置される多数の磁石、及び中心の金属シャフトに対する他のホールが形成され、前記下部の下端に設置される第５円板を含む。

前記電線束は、前記第１金属スプリングが外部力によって振動するときごとに回転して電流を生成することができる。

前記第２円板の上側に設置されたスプリング固定磁石は、第１磁石円板の極性と同じ極性を持って対向するように設置され、前記第２円板の下側に設置されたスプリング固定磁石は第２磁石円板の極性と同じ極性を持って対向するように設置されることができる。

本発明によれば、豊富な外部の自然力から電流を生成し、かつ生産及び販売に経済的な自然力から電流を生成するスプリング運動エネルギー変換器を提供することができる。

以下、本発明の好ましい第１実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明の第１実施例によるエネルギー変換器２によって、多種の自然力１から電力を生成することを示すブロック図である。

重力、風力、磁気力、機械力、潮力または動物による力は本発明のエネルギー変換器２によって電力３及びその他の機械力４に変換できる。

図２は本発明の第１実施例によるエネルギー変換器２の斜視図である。本発明のエネルギー変換器２は、上部２−Ｕ及び下部２−Ｌを含む。図３ａは本発明の第１実施例によるエネルギー変換器２の図２のＡ−Ａ’線についての垂直断面を示すもので、主金属スプリング６に外部力５が加わるとき、構成要素の移動を示す図である。図４は上下が逆になった形状を示すもので、第２円板９、第３円板９−１、磁石１２及び第３円板９−１に熔接されたアーク状のスプリング１３を示す図である。

上部２−Ｕは、ハウジング７、螺旋形の主金属スプリング６、主金属スプリング６上に設置される第１円板８、金属ベアリングボール１１が収容される溝１０を有する第３円板９−１と主金属スプリング６との間に設置される第２円板９、第２円板９と第３円板９−１に挿着され、同一極性同士対向するようになっている多数の磁石１２、第３円板９−１の下部中心に垂直に熔接されている金属シャフト１６、第３円板９−１の外周縁に沿って熔接されている四つのアーク状スプリング１３、及びアーク状スプリング１３の熔接端部の反対側端部に回転可能に設置された四つのコマ１４を含む。

本発明の他の実施例は、四つコマが１組をなすコマセット１４−１が一つのコマの代わりに、適用できる。各セットは相異なる大きさの２対のコマでなる。

下部２−Ｌは、ハウジング１５、金属シャフト１６、中心側の金属シャフト１６に対するホール１８が形成されており、前記下部２−Ｌの上端に設置される第４円板１７、金属シャフト１６に固定される電線束１９、下部２−Ｌの内壁に設置される多数の磁石２０、及び中心側の金属シャフト１６に対する他のホール２２が形成されており、下部２−Ｌの下端に設置される第５円板２１を含む。

本発明の第１実施例によるエネルギー変換器２に外部力５が加われば、主金属スプリング６が圧縮され、第２円板９が加圧される。第２円板９が圧縮されれば、アーク状スプリング１３が外部力５によってねじれる。この際に、第３円板９−１は、アーク状スプリング１３の熔接端部の反対側端部に回転可能に設置されたコマ１４、及び溝１０に挿入されている金属ベアリングボール１１によって時計方向に回転される。

すると、金属シャフト１６は電線束１９を時計方向に回転させることになる。電線束１９が磁石２０の内部で回転することによって電力が生成される。

生成された電力は電線２３を介して図１に示す電気モーター３などの電気器具に送電される。

図３ｂは本発明の第１実施例によるエネルギー変換器２の図２のＡ−Ａ’線についての垂直断面を示すもので、主金属スプリング６から外部力５が除去されるとき、構成要素の運動を示す図である。外部力５が変換器２から除去されるとき、主金属スプリング６は元の形状に伸び、アーク状スプリング１３も元の形状及び位置に帰ることになる。この復元力は金属シャフト１６を反時計方向に回すことになり、電線束１９も反時計方向に回ることになる。すると、電力が生成される。しかし、電流方向は反対になる。

図５は金属シャフト１６と他の部分間の連結を示すための本発明の第１実施例によるエネルギー変換器２の下部２−Ｌの詳細断面図である。金属シャフト１６は上部金属シャフト１６−Ｕ及び下部金属シャフト１６−Ｌの２部分に分けられる。前記２部分は雄型連結部２３−Ｍ及び雌型連結部２３−Ｆからなり、単一体に結合される。雄型連結部２３−Ｍは外に突出したリボンスプリング（ｒｉｂｂｏｎ ｓｐｒｉｎｇ）である。

二つのプラスチックスリーブ２４−Ｕ、２４−Ｌは、第４円板１７に形成されたホール１８及び第５円板に形成された他のホール２２にそれぞれ設置される。前記スリーブ２４−Ｕ及びスリーブ２４−Ｌは、金属シャフトを滑らかに回転させるためにテプロン材でなっている。

下部金属シャフト１６−Ｌは、外部力５がエネルギー変換器２に加わったとき、全体金属シャフト１６が下降するように、第５円板２１に形成されたホール２２を通過する。

磁石２０の高さ２５は電線束１９の高さ２６と主金属スプリング６の高さの和である。エネルギー変換器２に外部力が加わらないときには、電線束１９の上端が磁石２０の上端に位置する。主金属スプリング６がまったく圧縮されるときは、電線束１９の下端が磁石２０の下端に位置する。よって、電線束１９は、主金属スプリングが外部力によって振動するときごとに繰り返し回転して交流電流電源を生成することになる。

図６は本発明の第１実施例によるエネルギー変換器２の運動による電流の方向を示す図である。外部力５が本発明のエネルギー変換器２に加われば、電線束１９は図３ａに示すように回転し、電流は一方向に生成し始める。主金属スプリング６が瞬間的な外部力５によって最大圧縮地点まで圧縮されるまで、前記電流方向は維持される。外部力５が除去されれば、主金属スプリング６は元の地点に戻り始め、主金属シャフト１６は電線束１９を反対方向に回転させる。すると、電流方向は反対に変わる。螺旋形の主金属スプリング６が繰り返し振動すれば、交流電流（Ａ／Ｃ）が生成される。

本発明の第１実施例によるエネルギー変換器２は、Ａ／Ｃ電流が必要な多くのシステムに適用可能である。また、繰り返し回転する金属シャフトは他の機械工具に直接的に連結されることもできる。

以下、本発明の第２実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。

図７は本発明の第２実施例によるエネルギー変換器３０の斜視図である。本発明の第２実施例によるエネルギー変換器３０は上部３０−Ｕ及び下部３０−Ｌを含む。

本発明の第２実施例によるエネルギー変換器３０の下部３０−Ｌは、本発明の第１実施例によるエネルギー変換器２の下部２−Ｌと同様であるので、ここで詳細な説明は省略する。

図８は本発明の第２実施例によるエネルギー変換器３０の図７のＢ−Ｂ’線についての垂直断面を示すもので、第２金属スプリング３３に外部力５が加わるときの構成要素の運動を示す図である。

図８を参照すれば、上部３０−Ｌは、上部中心に外部力伝達部材３１が挿入される挿入ホール７１が形成されたハウジング７、金属シャフト１６、金属シャフト１６の一側が挿入されるシャフト挿入ホール３１１が中心に形成され、シャフト挿入ホール３１１が形成された方向の一側面が第６円板３２の上面に接するように設置される外部力伝達部材３１、螺旋形の第２金属スプリング３３、第２金属スプリング３３上に固定設置され、中心に金属シャフト１６が貫通する第６円板貫通ホール３２１が形成される第６円板３２、第２金属スプリング３３の下に位置し、中心に金属シャフト１６が貫通する第１磁石円板貫通ホール３４１が形成される第１磁石円板３４、第１磁石円板３４及び第２磁石円板３８間に位置し、中心に金属シャフト１６が固定される第７円板３５、第７円板３５の下に位置し、中心に金属シャフト１６が貫通する第２磁石円板貫通ホール３８１が形成される第２磁石円板３８、第７円板３５の上面及び下面に設置され、外周縁に沿って熔接される多数の第２アーク状スプリング３６、第１磁石円板３４及び第２磁石円板３８の極性と同じ極性を持って対向するようにアーク状スプリング３６にそれぞれ設置される多数のスプリング固定磁石３７、第２磁石円板３８の下に位置する第３金属スプリング３９、及び第３金属スプリング３９の下に設置され、中心に金属シャフト１６が貫通する第８円板貫通ホール４０１が形成される第８円板４０を含む。

下部３０−Ｌは、ハウジング１５、金属シャフト１６、中心の金属シャフト１６に対するホール１８が形成され、下部３０−Ｌの上端に設置される第４円板１７、金属シャフト１６に固定される電線束１９、下部３０−Ｌの内壁に設置された多数の磁石２０、及び中心の金属シャフト１６に対する他のホール２２が形成され、下部３０−Ｌの下端に設置される第５円板２１を含む。

また、第７円板３５の上側に設置されたスプリング固定磁石３７は、第１磁石円板３４の極性と同じ極性を持って対向するように設置され、第７円板３５の下側に設置されたスプリング固定磁石３７は、第２磁石円板３８の極性と同じ極性を持って対向するように設置される。

アーク状スプリング３６のねじれ方向は、第７円板３５を同一回転方向に回転させる方向に設計される。

また、第７円板３５は、磁石に引き付けられない材質でなるのが好ましい。特に、ステンレススチールでなるのが一番好ましい。

また、外部力伝達部材３１が設置されるハウジング７の挿入ホール７１付近に防水処理用パッキングを設置することも好ましい。これは、外部から水がハウジング７の内部に流入することを防ぐことができる。

図９は本発明の第２実施例によるエネルギー変換器３０の図８の斜視図であって、第２金属スプリング３３に外部力が加わるときの構成要素の運動を示す図である。

図８及び図９を参照すれば、本発明の第２実施例によるエネルギー変換器３０に外部力５が伝達されれば、すなわち外部力５が外部力伝達部材３１に加われば、伝達される外部力５は第６円板３２に伝達され、この伝達された外部力５によって第６円板３２が前方に押し付けられ、第６円板３２が前方に押し付けられると、第２金属スプリング３３が圧縮される。

第２金属スプリング３３が圧縮されれば、第１磁石円板３４は第２金属スプリング３３の圧縮力によって前方に押し付けられることになる。

この際、第１磁石円板３４が押し付けられれば、第１磁石円板３４に対向する第２アーク状スプリング３６に設置されたスプリング固定磁石３７が第１磁石円板３４の極性によって反発することになる。

これにより、第１磁石円板３４に対向する第２アーク状スプリング３６が圧縮され、第２アーク状スプリング３６が圧縮されれば、圧縮力が第２アーク状スプリング３６のねじれ方向に作用して第７円板３５をねじれ方向に押すことになる。

同時に、第２磁石円板３８に対向する第２アーク状スプリング３６も第２磁石円板３８の同じ極性によって反発することになる。

この際、前記反発力によって後方に押し付けられる第２磁石円板３８は第３金属スプリング３９によって反発する。そして、第３金属スプリング３９はハウジング７内に固定された第８円板４０によって反発する。

すると、第２磁石円板３８が反発する。この際、第２磁石円板３８に対向する第２アーク状スプリング３６は前記反発力によって圧縮され、第２アーク状スプリング３６が圧縮されれば、圧縮力が第２アーク状スプリング３６のねじれ方向に作用して第７円板３５をねじれ方向に押すことになる。

これにより、第７円板３５は上部両側の一対のアーク状スプリング３６のねじれ方向に押し付けられ、下部両側の一対のアーク状スプリング３６のねじれ方向に引き付けられて、第７円板３５の上から見て、時計方向に回転する。

ついで、第７円板３５が時計方向に回転すれば、第７円板３５に熔接で固定された金属シャフト１６は時計方向に回転することになる。

すると、金属シャフト１６は電線束１９を時計方向に回すことになる。

この際、金属シャフト１６が熔接で固定された第７円板３５が回転すれば、金属シャフト１６は、第６円板３２の第６円板貫通ホール３２１、第１磁石円板３４の第１磁石円板貫通ホール３４１、第２磁石円板３８の第２磁石円板貫通ホール３８１及び第８円板４０の第８円板貫通ホール４０１内で回転する。

電線束１９が磁石２０の内部で回転することによって電力が生成される。

生成された電力は電線を介して、図１に示す電気モーター３などの電気器具に送電される。

前記本発明の第２実施例によるエネルギー変換器３０は、電流が必要な多くのシステムに適用可能である。また、回転する金属シャフト１６は他の機械工具に直接的に連結されることもできる。

また、第１磁石円板３４及び第２磁石円板３８を、磁石がない金属板、木板及び非金属板などで入れ替えることができ、スプリング固定磁石３７を、前記第１実施例と同様に、コマ１４で取り替えて設置することもできる。

すなわち、このようにすれば、前記第１実施例と同一の原理によって、第７円板３５を回転させて電力を生産することもできる。

本発明は前述した好ましい実施例に限定されず、請求範囲で請求する本発明の要旨を逸脱することなしに、本発明が属する技術分野で通常の知識を持った者であれば誰でも容易に変形実施可能であり、このような変更は本発明の範囲内に属するものである。

本発明によるエネルギー変換器は、電流が必要な多くのシステムに適用可能である。また、繰り返し回転する金属シャフトは他の機械工具に直接的に連結されることもできる。

本発明の第１実施例によるエネルギー変換器によって多種の自然力から電力を生成することを示すブロック図である。 本発明の第１実施例によるエネルギー変換器の斜視図である。 本発明の第１実施例によるエネルギー変換器の図２のＡ−Ａ’線についての垂直断面であって、主金属スプリングに外部力が加わるときの構成要素の運動を示す図である。 本発明の第１実施例によるエネルギー変換器の図２のＡ−Ａ’線についての垂直断面であって、主金属スプリングから外部力が除去されるときの構成要素の運動を示す図である。 第２円板、第３円板、磁石及び第３円板に熔接されるアーク状スプリングが逆になった状態を示す図である。 本発明の第１実施例によるエネルギー変換器の下部の詳細断面図である。 本発明の第１実施例によるエネルギー変換器の運動による電流の方向を示す図である。 本発明の第２実施例によるエネルギー変換器の斜視図である。 本発明の第２実施例によるエネルギー変換器の図７のＢ−Ｂ’線についての垂直断面であって、第２金属スプリングに外部力が加わるときの構成要素の運動を示す図である。 図８に示す本発明の第２実施例によるエネルギー変換器の斜視図であって、第２金属スプリングに外部力が加わるときの構成要素の運動を示す図である。

符号の説明

２ エネルギー変換器
２−Ｕ 上部
２−Ｌ 下部
３ 電力
４ 他の機械力
５ 外部力
６ 主金属スプリング
７ ハウジング
８ 第１円板
９ 第２円板
９−１ 第３円板
１０ 溝
１１ ベアリングボール
１２ 磁石
１３ アーク状スプリング
１４ コマ
１４−１ コマセット
１５ ハウジング
１６ 金属シャフト
１６−Ｕ 上部金属シャフト
１６−Ｌ 下部金属シャフト
１７ 第４円板
１８ ホール
１９ 電線束
２０ 磁石
２１ 第５円板
２２ ホール
２３ 電線
２３−Ｍ 雄型連結部
２３−Ｆ 雌型連結部
２４−Ｕ、２４−Ｌ プラスチックスリーブ
３０ エネルギー変換器
３０−Ｕ 上部
３０−Ｌ 下部
３１ 外部力伝達部材
３２ 第６円板
３３ 第２金属スプリング
３４ 第１磁石円板
３５ 第７円板
３６ 第２アーク状スプリング
３７ スプリング固定磁石
３８ 第２磁石円板
３９ 第３金属スプリング
４０ 第８円板

Claims (6)

1. 上部及び下部を含み、
   前記上部は、
   ハウジング、
   螺旋形の主金属スプリング、
   前記主金属スプリング上に設置される第１円板、
   前記主金属スプリング下に位置する第２円板、
   前記第２円板の下部に設けられる多数の永久磁石、
   金属ベアリングボールを収容する溝を有する第３円板、
   前記第３円板の上面に設けられ、前記第２円板の下部に設けられた永久磁石と同じ極性を持って対向する多数の永久磁石、
   前記第３円板の下部中心に垂直に熔接されている金属シャフト、
   前記第３円板の外周縁に沿って熔接されている四つのアーク状スプリング、及び
   前記アーク状のスプリングの熔接端部の反対側端部に回転可能に設置される四つのコマを含み、
   前記下部は、
   ハウジング、
   金属シャフト、
   中心の金属シャフトに対するホールが形成され、前記下部の上端に設置される第４円板、
   前記金属シャフトに固定された電線束、
   前記下部の内壁に設置された多数の永久磁石、及び
   中心の金属シャフトに対する他のホールが形成され、前記下部の下端に設置される第５円板を含むことを特徴とする、自然力から電流を生成するスプリング運動エネルギー変換器。
2. 前記電線束は、
   前記主金属スプリングが外部力によって振動するときごとに繰り返し回転して交流電流電源を生成することを特徴とする、請求項１に記載の自然力から電流を生成するスプリング運動エネルギー変換器。
3. 前記四つのコマは、
   相異なる大きさを有する２対のコマでなり、四つのアーク状スプリングに設置されることを特徴とする、請求項１に記載の自然力から電流を生成するスプリング運動エネルギー変換器。
4. 上部及び下部を含み、
   前記上部は、
   ハウジング、
   金属シャフト、
   螺旋形の第１金属スプリング、
   前記第１金属スプリング上に固定設置され、中心に前記金属シャフトが貫通する第１円板、
   前記第１金属スプリングの下に位置し、中心に前記金属シャフトが貫通する第１磁石円板、
   前記第１磁石円板と第２磁石円板との間に位置し、中心に前記金属シャフトが固定される第２円板、
   前記第２円板の下に位置し、中心に前記金属シャフトが貫通する第２磁石円板、
   第２円板の上面及び下面に設置され、外周縁に沿って熔接される多数のアーク状スプリング、
   前記第１磁石円板及び第２磁石円板の極性と同じ極性を持って対向するように前記アーク状スプリングにそれぞれ設置される多数のスプリング固定磁石、
   前記第２磁石円板の下に位置する第２金属スプリング、及び
   前記第２金属スプリングの下に設置され、中心に金属シャフトが貫通する円板貫通ホールが形成される第３円板を含み、
   前記下部は、
   ハウジング、
   前記金属シャフト、
   中心の金属シャフトに対するホールが形成され、前記下部の上端に設置される第４円板、
   前記金属シャフトに固定される電線束、
   前記下部の内壁に設置される多数の磁石、及び
   中心の金属シャフトに対する他のホールが形成され、前記下部の下端に設置される第５円板を含むことを特徴とする、自然力から電流を生成するスプリング運動エネルギー変換器。
5. 前記電線束は、
   前記第１金属スプリングが外部力によって振動するときごとに回転して電流を生成することを特徴とする、請求項４に記載の自然力から電流を生成するスプリング運動エネルギー変換器。
6. 前記第２円板の上側に設置されたスプリング固定磁石は、第１磁石円板の極性と同じ極性を持って対向するように設置され、前記第２円板の下側に設置されたスプリング固定磁石は第２磁石円板の極性と同じ極性を持って対向するように設置されることを特徴とする、請求項４に記載の自然力から電流を生成するスプリング運動エネルギー変換器。

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