JP2012022983A - 接点装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大型化を抑制しつつより大きな接圧を得ることができる接点装置を提供する。
【解決手段】固定接点３２を有する固定端子３３と、固定接点３２に接離する可動接点３４を上面に有し、挿通孔３５ｂが形成される可動接触子３５と、可動接触子３５の上面側に配設されて挿通孔６ａが形成されるヨーク板６と、可動接触子３５の下面側に配設されて挿通孔７ｃが形成され、可動接触子３５を介してヨーク板６に対向するヨーク板７と、可動接触子３５を固定接点３２側へ付勢する接圧ばね３６と、可動接触子３５の固定接点３２側への移動を規制する当接部５２と、当接部５２に連結されて挿通孔６ａ、３５ｂ、７ｃを移動自在に挿通する磁性材料からなる軸部５１と、可動接点３４が固定接点３２に接離するように軸部５１を駆動させる電磁石ブロック２とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、接点装置に関するものである。

従来から、図８に示すように、固定接点３２を有する固定端子３３と、可動接点７２を有する可動接触子７１と、ヨーク板８１と、接圧ばね３６と、可動軸９１と、ケース３１と、駆動手段２とを備えた接点装置が知られている（例えば特許文献１参照）。

可動接触子７１は、略矩形平板状に形成されて上面の左右両端側に可動接点７２が各々形成され、略中央に挿通孔７１ａが形成される。

ヨーク板８１は、矩形平板状に形成されて上面が可動接触子７１の下面に当接した状態で当該可動接触子７１に固定される。また、ヨーク板８１は、その略中央に挿通孔８１ａが形成される。

可動軸９１は、可動接触子７１の挿通孔７１ａ及びヨーク板８１の挿通孔８１ａを移動自在に挿通する棒体状の軸部９１１と、磁性材料から矩形平板状に形成されて軸部９１１の上端に固定されるヨーク当接部９１２とから構成される。

ヨーク当接部９１２は、ヨーク板８１と略等しい厚さに形成され、可動接触子７１の上面に対向して当該可動接触子７１の固定接点３２側への移動を規制する。また、ヨーク当接部９１２は、可動接触子７１を介してヨーク板８１に対向する。

接圧ばね３６は、コイルスプリングからなり、その内径部に可動軸９１の軸部９１１が挿通し、上端がヨーク板８１の下面に当接して当該ヨーク板８１を介して可動接触子７１を固定接点３２側へ押圧する。

駆動手段２は、電磁石が用いられ、当該電磁石に可動軸９１における軸部９１１の下端が接続される。

そして、駆動手段２によって可動軸９１が上方向へ移動してヨーク当接部９１２が固定接点３２側へ移動し、当該移動に伴って可動接触子７１に対する固定接点３２側への規制が解除される。そして、可動接触子７１が、接圧ばね３６の付勢力によって固定接点３２側へ移動して可動接点７２と固定接点３２とが当接する。

上記接点装置では、固定接点３２と可動接点７２との間（接点間）に短絡電流等の大電流が流れた際、可動接触子７１の周囲に発生する磁場の影響によって、可動接触子７１に対して下向きの接点反発力が働く。

また、上記接点装置では、可動接点７２が固定接点３２に当接して可動接触子７１に電流が流れた際、可動接触子７１の周囲に当該可動接触子７１を中心としてヨーク当接部９１２及びヨーク板８１を通る磁束が形成される。これにより、ヨーク当接部９１２とヨーク板８１との間に磁気吸引力が働き、当該磁気吸引力によって上記接点反発力を抑制して接点間における接圧の低下の抑制を図っている。

特開２０１０−０１００５６号公報

しかしながら、上記接点装置では、大型化を抑制しつつより大きな接圧を得ることができる接点装置が望まれていた。

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、大型化を抑制しつつより大きな接圧を得ることができる接点装置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の接点装置は、固定接点を有する固定端子と、前記固定接点に接離する可動接点を一面に有し、第一の挿通孔が形成される可動接触子と、前記可動接触子の一面側に配設されて第二の挿通孔が形成される第一のヨークと、前記可動接触子の他面側に配設されて第三の挿通孔が形成され、前記可動接触子を介して前記第一のヨークに対向する第二のヨークと、前記可動接触子を前記固定接点側へ付勢する接圧ばねと、前記可動接触子の前記固定接点側への移動を規制する規制手段と、前記規制手段に連結されて前記第一乃至第三の挿通孔を移動自在に挿通する磁性材料からなる可動軸と、前記可動接点が前記固定接点に接離するように前記可動軸を駆動させる駆動手段とを備えることを特徴とする。

この接点装置において、前記可動接触子は、通電された際にその周囲に前記第一、第二のヨークを通る磁束を形成し、前記第一のヨークは、前記可動接触子に対向する面において前記磁束が入射する箇所及び出射する箇所のそれぞれに第一のテーパー面が形成され、前記第二のヨークは、前記可動接触子に対向する面において前記第一のテーパー面と対向する箇所に、当該第一のテーパー面と平行な第二のテーパー面が形成されることが好ましい。

この接点装置において、前記可動接触子は、その他面が前記第二のヨークに当接し、
前記可動接触子の他面と、当該他面に対向する前記第二のヨークの一面とのいずれか一方には、第一の凸部が形成され、いずれか他方には、前記第一の凸部が嵌まり込む第一の凹部が形成されることが好ましい。

この接点装置において、前記第二のヨークは、一面が前記可動接触子に対向して他面に第二の凸部が形成され、前記接圧ばねは、コイルばねから形成されてその一端側内径部に前記第二の凸部が嵌まり込むことが好ましい。

本発明では、大型化を抑制しつつより大きな接圧を得ることが可能な接点装置を提供することができる。

本発明の実施形態１における接点装置の断面図を示す。 同上における接点装置の斜視図を示す。 同上における接点装置の要部概略図を示す。 同上における接点装置の要部概略図を示す。 同上における接点装置を備える電磁継電器の断面図を示す。 同上における電磁継電器の外観図を示す。 同上における電磁継電器の分解斜視図を示す。 従来例における接点装置の断面図を示す。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態）
本実施形態の接点装置について図１〜４を用いて説明を行う。なお、図１における上下左右を基準とし、上下左右方向と直交する方向を前後方向として説明を行う。

本実施形態の接点装置は、図１、２に示すように、固定接点３２を有する固定端子３３と、可動接点３４を有する可動接触子３５と、ヨーク板７と、接圧ばね３６と、可動軸５と、ヨーク板６と、電磁石ブロック（駆動手段）２とを備えている。

固定端子３３は、銅等の導電性材料により略円柱状に形成され、上端に鍔部３３ａが形成されて下端に固定接点３２が固着される。なお、固定接点３２は、固定端子３３と一体に形成されていてもよい。また、固定端子３３の上面から軸方向へねじ孔３３ｂが形成されており、図示しない外部負荷等がねじ孔３３ｂに図示しないねじによって共締め固定される。

可動接触子３５は、略矩形平板状に形成されて上面の左右両端側に可動接点３４が各々固着され、下面略中央には略矩形板状の位置決め凸部（第一の凸部）３５ａが形成される。また、可動接触子３５は、その略中央に厚み方向に挿通する挿通孔（第一の挿通孔）３５ｂが形成されている。そして、可動接触子３５は、可動接点３５を固定接点３２に対向させた状態で配設される。

ヨーク板（第一のヨーク、規制手段）６は、磁性材料から矩形板状に形成され、可動接触子３５の上面に対向して配設される。また、ヨーク板６の略中央には、厚み方向に挿通する挿通孔（第二の挿通孔）６ａが形成される。更に、ヨーク板６は、下面における前端及び後端の各角部が面取り処理されて傾斜面（第一のテーパー面）６ｂが各々形成されている。

ヨーク板７（第二のヨーク）は、磁性材料から矩形板状に形成され、可動接触子３５の下面に対向して配設される。ここで、ヨーク板７の上面略中央には、略矩形板状の凹部（第一の凹部）７ａが形成され、更に、下面略中央には、略円板状の凸部（第二の凸部）７ｂが形成されている。また、ヨーク板７略中央には、厚み方向に沿って挿通する挿通孔（第三の挿通孔）７ｃが形成される。そして、ヨーク板７は、凹部７ａに、可動接触子３５の位置決め凸部３５ａが嵌め込まれて当該可動接触子３５に対して位置決めされる。

更に、ヨーク板７は、上面の前端及び後端に、前後方向における先端側へ向かうに従って上方向へ傾斜する傾斜面（第二のテーパー面）７ｄが形成されている。ここで、傾斜面７ｄは、ヨーク板６における傾斜面６ｂと略平行に形成されると共に、当該傾斜面６ｂと上下方向において対向する。

接圧ばね３６は、コイルスプリングが用いられ、上端側の内径部にヨーク板７における凸部７ｂが嵌め込まれて当該ヨーク板７に対して位置決めされる。そして、接圧ばね３６の付勢力によってヨーク板７を介して可動接触子３５が上方へ押圧される。

可動軸５は、軟鉄等の磁性材料からなる棒体状の軸部５１と、軸部５１の上端に当該軸部５１と一体に設けられる矩形鍔状の当接部（規制部）５２とから構成される。なお、当接部５１と当接部５２とは、磁性材料により一体成型されていてもよい。

軸部５１は、長尺丸棒状に形成され、ヨーク板６の挿通孔６ａ、及び可動接触子３５の挿通孔３５ｂ、及びヨーク板７の挿通孔７ｃを移動自在に挿通する。

当接部５２は、軸部５１の上端に形成され、ヨーク板６の上面に当接した状態で当該ヨーク板６と例えば溶着等によって固定される。そして、当接部５２は、ヨーク板６を介して可動接触子３５の上方向（固定接点３２側）への移動を規制する。

電磁石ブロック２は、可動軸５における軸部５１の下端側が接続され、通電の入り切りに応じて可動軸５を上方向へ移動させる。ここで、本実施形態の接点装置は、所謂常開型の接点装置であり。電磁石ブロック２が通電された際に、可動接点３４が固定接点３２に当接するものである。以下、本実施形態の接点装置の動作について詳細に説明を行う。

まず、電磁石ブロック２が通電されると、当該電磁石ブロック２によって可動軸５が上方へ移動し、可動軸５における当接部５２が上方へ変位して可動接触子３５の上方への移動の規制が解除される。すると、可動接触子３５は、ヨーク板７を介して接圧ばね３６から受ける上方への付勢力によって固定接点３２側へ変位し、可動接点３４と固定接点３２とが互いに当接して接点間が導通する。ここで、当接部５２は、駆動手段２によって変位後の位置が保たれる。

そして、接点間が導通して可動接触子３５に電流が流れることで図３に示すように、可動接触子３５の周囲に磁場が発生し、ヨーク板６、７が共に磁化されて、当該ヨーク板６，７が互いに引き付け合う。つまり、ヨーク板６、７間に磁気吸引力が発生する。なお、可動接触子３５には、図３における紙面前方から後方へ向けて電流が流れており、ヨーク板６には、左から右へ向かって磁束が通り、ヨーク板７には、右から左へ向かって磁束が通っている。

ここで、可動軸５は、電磁石ブロック２によってその位置が保たれていることから当接部５２に固定されたヨーク板６の位置は保持される。そして、ヨーク板７が、ヨーク板６ら磁気吸引力を受けて可動接触子３５を固定接点３２側へ押圧する。ここで、上記磁気吸引力は、接点間が当接する際、若しくは、短絡電流等の大電流が可動接触子３５に流れた際に、可動接触子３５に発生する接点反発力（下向きの力）とは、略１８０度反対方向に働く。つまり、ヨーク板６、７間に働く磁気吸引力は、接点反発力を最も効率よく打ち消す方向に働く力となっている。

ここで、例えば、ヨーク板７の挿通孔７ｃを挿通する可動軸５の軸部５１が非磁性材料からなる場合、図４（ａ）に示すように、挿通孔７ｃが磁気ギャップとなることから、挿通孔７ｃを通る磁束に漏れが発生する。

しかしながら、本実施形態の接点装置では、軸部５１が磁性材料から形成されていることから、図４（ｂ）に示すように、挿通孔７ｃを通る磁束は、磁性材料からなる軸部５１内を通過して再度ヨーク板７に入る。従って、挿通孔７ｃを通る磁束の漏れを抑制でき、ヨーク板７における磁束密度の減少を抑えることができる。同様に、ヨーク板６についても、当該ヨーク板６の挿通孔６ａを磁性材料からなる軸部５１が挿通することで、ヨーク板６における磁束密度の減少を抑えることができる。これにより、ヨーク板６，７間における磁気吸引力を増大させることができる。なお、当接部５２を磁性材料から形成することで、上記磁気吸引力を更に増大させることができる。

従って、本実施形態の接点装置では、別途部品を設けることなく既存の軸部５１を磁性材料から形成することで、大型化を抑制しつつより大きな接圧を得ることができる。

また、本実施形態の接点装置では、ヨーク当接部５２の下面の前後両端に傾斜面５２ａが各々形成され、ヨーク板６の上面の前後両端には、傾斜面５２ａと対向すると共に当該傾斜面に平行となる傾斜面６ｄが各々形成されている。そのため、ヨーク当接部５２とヨーク板６とは、互いに対向する面積が大きくなり、上記磁気吸引力がより強く働いて上記接点反発耐量をより増大させることができる。

そして、上記本実施形態の接点装置は、例えば、図７に示すような電磁継電器に用いられる。

上記電磁継電器は、図５（ａ）、（ｂ）、図６（ａ）、（ｂ）、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、中空箱型のハウジング４内に、電磁石ブロック（駆動手段）２と接点ブロック３とを一体に組み合わせて構成される内器ブロック１を収納する。以下、図５（ａ）における上下左右を基準とし、上下左右方向と直交する方向を前後方向とする。

電磁石ブロック２は、励磁巻線２２が巻回するコイルボビン２１と、励磁巻線２２の両端がそれぞれ接続される一対のコイル端子２３と、コイルボビン２１内に配設固定される固定鉄心２４と、可動鉄心２５と、継鉄２６と、復帰ばね２７とを備える。

コイルボビン２１は、樹脂材料により上端及び下端に鍔部２１ａ、２１ｂが形成された略円筒状に形成され、鍔部２１ａ、２１ｂ間の円筒部２１ｃには励磁巻線２２が巻回されている。また、円筒部２１ｃの下端側の内径は、上端側の内径よりも拡径されている。

励磁巻線２２は、図７（ｃ）に示すように、コイルボビン２１の鍔部２１ａに設けられる一対の端子部１２１に端部が各々接続され、端子部１２１に接続されるリード線１２２を介して一対のコイル端子２３とそれぞれ接続される。

コイル端子２３は、銅等の導電性材料から形成され、半田等によりリード線１２２と接続される。

継鉄２６は、図５（ａ）に示すように、コイルボビン２１の上端側に配設される継鉄板２６Ａと、コイルボビン２１の下端側に配設される継鉄板２６Ｂと、継鉄板２６Ｂの左右両端から継鉄板２６Ａ側へ延設される一対の継鉄板２６Ｃとから構成される。

継鉄板２６Ａは、略矩形板状に形成され、その上面側略中央には凹部２６ａが形成されており、当該凹部２６ａの略中央には挿通孔２６ｃが形成されている。

そして、挿通孔２６ｃには、上端に鍔部２８ａが形成される有底円筒状の円筒部材２８が挿通し、鍔部２８ａが凹部２６ａに接合される。ここで、円筒部材２８の円筒部２８ｂ内の下端側には、磁性材料から略円柱状に形成される可動鉄心２５が配設される。更に円筒部２８ｂ内には、磁性材料から略円筒状に形成されて軸方向において可動鉄心２５と対向する固定鉄心２４が配設される。

また、継鉄板２６Ａの上面には、周縁部が継鉄板２６Ａにおける挿通孔２６ｃの開口周縁に固定される略円板状のキャップ部材４５が設けられ、当該キャップ部材４５によって可動鉄心２５の抜け止めがなされる。また、キャップ部材４５は、その略中央が上方向へ略円柱状に凹んで凹部４５ａが形成され、当該凹部４５ａ内に固定鉄心２４の上端に形成される鍔部２４ａが収納される。

そして、コイルボビン２１における下端側の内周面と、円筒部材２８の外周面との間に形成される隙間部分には、磁性材料からなる円筒状のブッシュ２６Ｄが嵌合されている。そして、ブッシュ２６Ｄは、継鉄板２６Ａ〜２６Ｃと固定鉄心２４と可動鉄心２５と共に磁気回路を形成している。

復帰ばね２７は、固定鉄心２４の内径２４ｂを挿通すると共に、下端が可動鉄心２５の上面と当接し、上端がキャップ部材４５の下面に当接する。ここで、復帰ばね２７は、可動鉄心２５とキャップ部材４５との間に圧縮状態で設けられており、可動鉄心２５を下方へ弾性付勢するものである。

次に、接点ブロック３は、ケース３１と、一対の固定端子３３と、と可動接触子３５と、ヨーク板６、７と、接圧ばね３６と、可動軸５とを備える。

可動軸５は、軸部５１が、ヨーク板６の挿通孔６ａ、可動接触子３５の挿通孔３５ｂ、ヨーク板７の挿通孔７ｃ、接圧ばね３６、キャップ部材４５の略中央に形成される挿通孔４５ｂ、復帰ばね２７を挿通する。そして、軸部５１は、下端部にねじ部５１ａが形成され、当該ねじ部５１ａが、可動鉄心２５に軸方向に沿って形成されるねじ孔２５ａに螺合することで可動鉄心２５と接続する。

ケース３１は、セラミック等の耐熱性材料から下面が開口した中空箱型に形成され、その上面には前記固定端子３３が貫設する２つの貫通穴３１ａが並設される。そして、固定接点端子３３が、鍔部３３ａをケース３１の上面から突出させた状態で貫通穴３１ａに貫設されてろう付けにより接合される。

また、図５（ａ）に示すように、ケース３１の開口周縁にはフランジ３８の一端がろう付けにより接合される。そして、フランジ３８の他端が第一の継鉄板２６Ａとろう付けにより接合される。

更に、ケース３１の開口部には、固定接点３２と可動接点３４との間で発生するアークを、ケース３１とフランジ３８との接合部から絶縁するための絶縁部材３９が設けられている。

絶縁部材３９は、セラミックや合成樹脂等の絶縁性材料から上面が開口した略中空直方体状に形成され、下面略中央に形成される矩形枠３９ａ内の凹部に前記キャップ部材４５の凸部４５ａが嵌合する。また、絶縁部材３９の周壁の上端側がケース３１の周壁の内面に当接することで、固定接点３２と可動接点３４とからなる接点部から、ケース３１とフランジ部３８とからなる接合部の絶縁を図っている。

更に、絶縁部材３９の内底面の略中央には、接圧ばね３６の外径と略同サイズの内径を有する円環状の壁部３９ｃが形成され、当該壁部３９ｃの略中央には、可動軸５が挿通する挿通孔３９ｂが形成される。そして、当該壁部３９ｃ内に接圧ばね３６の下端部が嵌め込まれることで接圧ばね３６の位置ずれが防止される。

ハウジング４は、樹脂材料によって略矩形箱状に形成され、上面が開口した中空箱型のハウジング本体４１と、ハウジング本体４１の開口に覆設する中空箱型のカバー４２とから構成される。

ハウジング本体４１は、左右側壁の前端に電磁継電器を取り付け面にねじ留めにより固定する際に用いられる挿通孔１４１ａが形成された突部１４１が設けられている。また、ハウジング本体４１の上端側の開口周縁には段部４１ａが形成されており、下端側に比べて外周が小さくなっている。そして、段部４１ａよりも上方の前面にはコイル端子２３の端子部２３ｂが嵌め込まれる一対のスリット４１ｂが形成されている。更に、段部４１ａよりも上方の後面には、一対の凹部４１ｃが左右方向に並設されている。

カバー４２は、下面が開口した中空箱型に形成されており、後面にはハウジング本体４１に組み付ける際にハウジング本体４１の凹部４１ｃに嵌まり込む一対の突部４２ａが形成されている。また、カバー４２の上面には、上面を左右に略２分割する仕切り部４２ｃが形成され、当該仕切り部４２ｃによって２分割された上面にはそれぞれ、固定端子３３が挿通する一対の挿通孔４２ｂが形成される。

そして、図７（ｃ）に示すように、ハウジング４に電磁石ブロック２及び接点ブロック３からなる内器ブロック１収納する際には、コイルボビン２１の下端の鍔部２１ｂとハウジング本体４１の底面との間に略矩形状の下側クッションゴム４３を介装し、ケース３１とカバー４２との間に固定端子３３の鍔部３３ａが挿通する挿通孔４４ａが形成された上側クッションゴム４４を介装する。

上記構成からなる電磁継電器では、復帰ばね２７が接圧ばね３６よりも高いばね係数を有することで、復帰ばね２７の付勢力によって可動鉄心２５が下方へ摺動し、それに伴って可動軸５も下方へ移動する。これにより、可動接触子３５は、ヨーク当接部５２に下方へ押圧されて当該ヨーク当接部５２と共に下方へ移動する。そのため、初期状態では可動接点３４が固定接点３２と離間している。

そして、励磁巻線２２が通電され、可動鉄心２５が固定鉄心２４に吸引されて上方へ摺動すると、可動鉄心２５に連結された可動軸５も連動して上方へ移動する。これにより、可動軸５の当接部５２が固定接点３２側へ移動し、可動接触子３５に対する上方への移動の規制が解除される。そして、可動接触子３５は、接圧ばね３６の付勢力によりヨーク板７と共に固定接点３２側へ移動し、可動接点３４が固定接点３２に当接して接点間が導通する。

また、励磁巻線２２への通電がオフされると、復帰ばね２７の付勢力によって可動鉄心２５が下方へ摺動し、それに伴って可動軸５も下方へ向かって移動する。そのため、当接部５２が下方へ移動して可動接触子３５も下方へ移動するので、固定接点３２と可動接点３４とが離間し、接点間が遮断される。

そして、上記電磁継電器は、本実施形態における接点装置を備えることで、大型化を抑制して接点間における接圧を十分に維持可能となっている。

２ 電磁石ブロック（駆動手段）
５ 可動軸
６ ヨーク板（第一のヨーク、規制手段）
６ｂ 傾斜面（第一のテーパー面）
７ ヨーク板（第二のヨーク）
７ａ 凹部（第一の凹部）
７ｂ 凸部（第二の凸部）
７ｄ 傾斜面（第二のテーパー面）
３２ 固定接点
３３ 固定端子
３４ 可動接点
３５ 可動接触子
３５ａ 位置決め凸部（第一の凸部）
３６ 接圧ばね
５１ 軸部
５２ 当接部（規制手段）

Claims (4)

1. 固定接点を有する固定端子と、
   前記固定接点に接離する可動接点を一面に有し、第一の挿通孔が形成される可動接触子と、
   前記可動接触子の一面側に配設されて第二の挿通孔が形成される第一のヨークと、
   前記可動接触子の他面側に配設されて第三の挿通孔が形成され、前記可動接触子を介して前記第一のヨークに対向する第二のヨークと、
   前記可動接触子を前記固定接点側へ付勢する接圧ばねと、
   前記可動接触子の前記固定接点側への移動を規制する規制手段と、
   前記規制手段に連結されて前記第一乃至第三の挿通孔を移動自在に挿通する磁性材料からなる可動軸と、
   前記可動接点が前記固定接点に接離するように前記可動軸を駆動させる駆動手段とを備えることを特徴とする接点装置。
2. 前記可動接触子は、通電された際にその周囲に前記第一、第二のヨークを通る磁束を形成し、
   前記第一のヨークは、前記可動接触子に対向する面において前記磁束が入射する箇所及び出射する箇所のそれぞれに第一のテーパー面が形成され、
   前記第二のヨークは、前記可動接触子に対向する面において前記第一のテーパー面と対向する箇所に、当該第一のテーパー面と平行な第二のテーパー面が形成されることを特徴とする請求項１記載の接点装置。
3. 前記可動接触子は、その他面が前記第二のヨークに当接し、
   前記可動接触子の他面と、当該他面に対向する前記第二のヨークの一面とのいずれか一方には、第一の凸部が形成され、いずれか他方には、前記第一の凸部が嵌まり込む第一の凹部が形成されることを特徴とする請求項１または２記載の接点装置。
4. 前記第二のヨークは、一面が前記可動接触子に対向して他面に第二の凸部が形成され、
   前記接圧ばねは、コイルばねから形成されてその一端側内径部に前記第二の凸部が嵌まり込むことを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載の接点装置。
   
   

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