JP2013120843A - ソレノイド及びシフト装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】コストを低減する。
【解決手段】ソレノイド38では、プランジャ52のヨーク40内への移動が係止された状態で、コイル50が通電される。これにより、コイル50が通電された際には、プランジャ52のヨーク40外への移動を磁力により阻止できればよく、プランジャ52をヨーク40内に磁力により移動させる必要がないため、プランジャ52に作用されるヨーク40内への移動力を従来のコアにより増加させる必要がない。このため、フレーム42に従来のコアが組付けられておらず、部品点数を削減できて、コストを低減できる。
【選択図】図4

Description

本発明は、コイルが通電された際にプランジャが一側への移動力を作用されるソレノイド及び当該ソレノイドを備えたシフト装置に関する。
下記特許文献1に記載のシフトレバー装置は、電磁石であるマグネットを備えており、マグネットにプランジャ(可動鉄芯)が設けられる場合には、プランジャがコイル内に設けられると共に、プランジャ及びコイルがフレーム(ヨーク)に収容されている。このため、マグネット(コイル)が通電されて、コイルが磁力を発生することで、プランジャにフレーム内(コイル内)への移動力が作用されてプランジャのフレーム外(コイル外)への移動が阻止されると共に、マグネット(プランジャ)がヨークプレートを吸着する。
マグネットが通電されてプランジャのフレーム外への移動が阻止されると共にマグネットがヨークプレートを吸着した際には、シフトレバーの「P」シフト位置からの操作が許可される。一方、マグネットが通電されずにプランジャのフレーム外への移動が許可されると共にマグネットがヨークプレートを吸着しない際には、シフトレバーの「P」シフト位置からの操作が阻止される。
ここで、マグネットでは、コア(固定鉄芯)が、フレームに組付けられて、プランジャと同軸上に配置されており、マグネットが通電された際には、プランジャにコアへの磁力による吸着力が作用されることで、プランジャに作用されるフレーム内への移動力が増加されている。
しかしながら、このシフトレバー装置では、マグネット(プランジャ)にヨークプレートが付勢力により面接触されることで、プランジャがコアに接触されて、プランジャのフレーム内への移動が係止された状態で、マグネットが通電される。これにより、マグネットが通電された際には、プランジャのフレーム外への移動を阻止できればよく(プランジャをフレーム内に保持できればよく)、プランジャをフレーム内に移動させる(吸引する)必要がないため、プランジャに作用されるフレーム内への移動力をコアにより増加させる必要がない。
また、マグネットでは、フレームにコアが組付けられない構成にできれば、部品点数を削減できて、コストを低減できる。
特開2011−168264号公報
本発明は、上記事実を考慮し、コストを低減できるソレノイド及びシフト装置を得ることが目的である。
請求項1に記載のソレノイドは、通電可能にされたコイルと、前記コイル内に設けられ、前記コイルが通電された際に一側への移動力を作用されるプランジャと、前記プランジャが収容され、前記プランジャが接触されて前記プランジャの一側への移動が係止された状態で前記コイルが通電されるフレームと、を備えている。
請求項2に記載のシフト装置は、操作されることでシフト位置が変更されるシフト部材と、通電可能にされたコイルと、前記コイル内に設けられ前記コイルが通電された際に一側への移動力を作用されるプランジャと、前記プランジャが収容され前記プランジャが接触されて前記プランジャの一側への移動を係止した状態で前記コイルが通電されるフレームと、を有するソレノイドと、前記コイルの通電と非通電とが切替えられて前記プランジャの他側への移動の阻止と許可とが切替えられることで前記シフト部材の所定シフト位置からの操作の阻止と許可とが切替えられる阻止機構と、を備えている。
請求項1に記載のソレノイドでは、コイル内にプランジャが設けられており、コイルが通電された際に、プランジャが一側への移動力を作用される。また、プランジャがフレームに収容されている。
ここで、プランジャがフレームに接触されて、プランジャの一側への移動が係止された状態で、コイルが通電される。これにより、コイルが通電された際には、プランジャを一側に移動させる必要がないため、プランジャに作用される一側への移動力を増加させる必要がない。
このため、プランジャがフレームに接触されてプランジャの一側への移動が係止される構成にされて、フレームにコアが組付けられない構成にされている。これにより、部品点数を削減できて、コストを低減できる。
請求項2に記載のシフト装置では、ソレノイドにおいて、コイル内にプランジャが設けられており、コイルが通電された際に、プランジャが一側への移動力を作用される。また、プランジャがフレームに収容されている。
さらに、阻止機構では、コイルの通電と非通電とが切替えられて、プランジャの他側への移動の阻止と許可とが切替えられることで、シフト部材の所定シフト位置からの操作の阻止と許可とが切替えられる。
ここで、プランジャがフレームに接触されて、プランジャの一側への移動が係止された状態で、コイルが通電される。これにより、コイルが通電された際には、プランジャの他側への移動を阻止できればよく、プランジャを一側に移動させる必要がないため、プランジャに作用される一側への移動力を増加させる必要がない。
このため、プランジャがフレームに接触されてプランジャの一側への移動が係止される構成にされて、フレームにコアが組付けられない構成にされている。これにより、部品点数を削減できて、コストを低減できる。
本発明の実施の形態に係るシフトレバー装置のシフトロック機構におけるシフトロック時を示す上方から見た平面図である。 本発明の実施の形態に係るシフトレバー装置のシフトロック機構におけるシフトロック解除時を示す上方から見た平面図である。 本発明の実施の形態に係るシフトレバー装置を示す上方から見た平面図である。 本発明の実施の形態に係るシフトレバー装置のシフトロック機構におけるソレノイドを示す上方から見た断面図である。 本発明のソレノイドにおいてプランジャの離間ストロークとプランジャの移動力との関係を示すグラフである。 従来のソレノイドを示す断面図である。 従来のソレノイドと本発明のソレノイドとにおいてコイルへの印加電圧とプランジャのヨーク内への保持力との関係を示すグラフである。
図1には、本発明の実施の形態に係るシフト装置としてのシフトレバー装置10の主要部が上方から見た平面図にて示されており、図3には、シフトレバー装置10が上方から見た平面図にて示されている。なお、図面では、車両前方を矢印FRで示し、車両右方を矢印RHで示し、上方を矢印UPで示す。
本実施の形態に係るシフトレバー装置10は、所謂フロア式かつゲート式のものにされている。
図3に示す如く、シフトレバー装置10には、設置部材としての略長方体形箱状のハウジング12が設けられており、ハウジング12は、車両の車室における床部(フロア)の車両前側部かつ車両左右方向(車幅方向)中央部に設置されている。ハウジング12の上壁は、板状のカバー14にされており、カバー14には、操作路としての所定の屈曲形状の操作溝16が貫通形成されている。
シフトレバー装置10には、シフト部材としての略長尺円棒状のシフトレバー18が設けられている。シフトレバー18は、下端において、ハウジング12内の下端に支持されており、シフトレバー18は、下端を中心として、車両前後方向及び車両左右方向へ操作(回動)可能にされている。
シフトレバー18の上側部分は、カバー14の操作溝16に貫通されており、シフトレバー18が操作溝16に沿って操作されることで、シフト位置が、所定シフト位置としての「P」シフト位置、「R」シフト位置、「N」シフト位置、「D」シフト位置、「3」シフト位置、「2」シフト位置、及び、「L」シフト位置に変更可能にされている。また、シフトレバー18が「P」シフト位置から「R」シフト位置へ操作される際には、シフトレバー18が、車両右方(車幅方向一方)へ操作されて「PS」位置に到達された後に、車両後方及び車両左方(車幅方向他方)へこの順で操作される。
ハウジング12内には、図1に示すシフトロック機構20(シフトロックユニット)が固定されており、シフトロック機構20は、カバー14の操作溝16の「PS」位置の下側及び車両前側に配置されている。
シフトロック機構20には、阻止機構22が設けられている。
阻止機構22には、車両前側部分において、配置部材としての略直方体状の第1リンク24が設けられている。第1リンク24は、車両前側かつ車両右側の端部において、円軸状の回動軸26に回動可能に支持されており、第1リンク24は、初期位置である許可位置(図1に実線で示すロック解除位置)と阻止位置(図1に2点鎖線で示すロック位置)との間で、車両左右方向へ回動可能にされている。
第1リンク24の回動軸26には、付勢手段を構成する第1付勢手段としての第1リターンスプリング28が設けられており、第1リターンスプリング28は、捩りコイルスプリングにされて、第1リンク24を車両左側へ付勢している。
第1リンク24の車両後側部分には、円軸状の支持軸30が固定されており、支持軸30は、第1リンク24から下方へ突出されている。
第1リンク24の車両後側には、移動部材としてのU字形棒状の第2リンク32が設けられており、第2リンク32は、基端部32A(車両前側端部)において、第1リンク24の支持軸30に回動可能に支持されている。
第1リンク24の支持軸30には、付勢手段を構成する第2付勢手段としての第2リターンスプリング34が設けられており、第2リターンスプリング34は、捩りコイルスプリングにされて、第1リンク24と第2リンク32との間に架渡されている。第2リターンスプリング34は、第2リンク32を車両左側へ付勢しており、第2リンク32の回動は、第1リンク24に係止(制限)されている。これにより、第2リンク32が初期位置に配置されて、第2リンク32の先端部32B(車両後側端部)がカバー14の操作溝16の「PS」位置の下側に配置されている。また、第2リターンスプリング34の付勢力は、第1リターンスプリング28の付勢力に比し、大きくされている。
第2リンク32の先端部32Bの車両左側面は、阻止部としての平面状のロック面32Cにされており、ロック面32Cは、車両左右方向に垂直に配置されている。シフトレバー18が「P」シフト位置から操作されて「PS」位置に到達する際には、シフトレバー18によって第2リンク32のロック面32Cが車両右側へ押圧される。なお、ロック面32Cは、車両前方へ向かうに従い車両右方又は車両左方へ向かう方向に傾斜されてもよい。
第2リンク32の車両後側端の車両右側には、係止部材としての平板状の係止板36が固定されており、係止板36の車両左側面は、車両左右方向に垂直に配置されている。また、第2リンク32の車両後側端以外の部分の車両右側には、係止板36が配置されていない。なお、係止板36は、カバー14より高強度でゲート溝が貫通形成された板状の強度ゲートの一部(ゲート溝の周縁を含む)によって構成されてもよく、ゲート溝は、上記操作溝16と略同一の形状にされると共に、シフトレバー18が貫通されている。
阻止機構22(第1リンク24)の車両前側には、吸着手段及び切替手段としてのソレノイド38(電磁石)が固定されており、ソレノイド38は、第1リンク24の第1リターンスプリング28の付勢力による回動を係止して、第1リンク24を許可位置に係止している。
図4に示す如く、ソレノイド38には、収容部材としての長方体形箱状のヨーク40が設けられており、ヨーク40は、磁性体である金属製(例えば鉄製)にされている。ヨーク40には、第1ヨークとしての有底矩形筒状のフレーム42が設けられており、フレーム42は、車両前側壁が平板状の底壁42A(接触部)にされると共に、車両後側面が開放されている。ヨーク40には、第2ヨークとしての矩形板状のプレート44が設けられており、プレート44は、フレーム42の車両後側面を閉鎖している。プレート44には、円状の貫通孔46が貫通形成されており、貫通孔46は、ヨーク40と同軸上に配置されている。
ヨーク40内には、樹脂製のコイル枠48が収容されている。コイル枠48には、円筒状の巻筒48Aが設けられており、巻筒48Aは、フレーム42の底壁42Aとプレート44との間に架渡されている。巻筒48Aは、ヨーク40と同軸上に配置されており、巻筒48A内の全体は、プレート44の貫通孔46の全体に対向されている。巻筒48Aの車両前側端及び車両後側端には、外周において、外形矩形板状の鍔部48Bが一体に設けられており、一対の鍔部48Bは、それぞれフレーム42の底壁42A及びプレート44に接触された状態で、ヨーク40内(フレーム42内)に嵌合されている。
コイル枠48の巻筒48Aには、導電体である金属製(例えば銅製)のコイル50が巻回されており、これにより、コイル枠48にコイル50が装着されている。
コイル枠48の巻筒48A内及びプレート44の貫通孔46内には、磁性体である金属製(例えば鉄製)で円柱状のプランジャ52(可動鉄芯)が嵌合されており、プランジャ52は、巻筒48A内及び貫通孔46内を移動(スライド)可能にされている。プランジャ52の先端部52A(車両後側端部)は、プレート44から車両後側に突出されて、第1リンク24に連結されており、第1リンク24は、プランジャ52の移動によって回動可能にされている。プランジャ52は、第1リターンスプリング28の付勢力を第1リンク24を介して作用されており、プランジャ52の基端部52B(車両前側端部)は、フレーム42の底壁42Aに面接触されている。
ソレノイド38のコイル50は、車両の制御装置54に電気的に接続されている。制御装置54には、車両のブレーキ56が電気的に接続されており、ブレーキ56が操作されることで、車両が制動される。
ブレーキ56が操作された状態では、制御装置54の制御により、ソレノイド38のコイル50が通電されて、コイル50が磁力を発生することで、プランジャ52に磁力によるヨーク40内(コイル50内、車両前側)への移動力が作用されて、プランジャ52のヨーク40外(コイル50外、車両後側)への移動が阻止される(プランジャ52がヨーク40内に保持される)。これにより、ソレノイド38によって第1リンク24の車両右側(阻止方向)への回動が阻止されることで、第1リンク24が、許可位置に保持されて、許可状態(ロック解除状態)にされる。
上記第2リターンスプリング34の付勢力は、ソレノイド38によるプランジャ52のヨーク40外への移動の阻止力(プランジャ52のヨーク40内への保持力)と第1リターンスプリング28の付勢力との合計に比し、小さくされている。このため、上述の如くソレノイド38によって第1リンク24が許可位置に保持された状態では、第2リンク32が第2リターンスプリング34の付勢力に抗して回動可能にされて、第2リンク32のロック面32Cが車両右側かつ車両前側(許可方向)へ回動可能にされる。
一方、ブレーキ56が操作されない状態では、制御装置54の制御により、ソレノイド38のコイル50が通電されずに、コイル50が磁力を発生しないことで、プランジャ52に磁力によるヨーク40内への移動力が作用されずに、プランジャ52のヨーク40外への移動が許可される。これにより、第1リンク24の車両右側への回動が許可されることで、第1リンク24が、許可位置から阻止位置に向けて回動可能にされて、阻止状態(ロック状態)にされる。
次に、本実施の形態の作用を説明する。
以上の構成のシフトレバー装置10では、シフトレバー18が「P」シフト位置から操作されて「PS」位置に到達する際に、シフトレバー18によって第2リンク32のロック面32Cが車両右側へ押圧される。
ブレーキ56が操作されない状態では、制御装置54の制御によりソレノイド38のコイル50が通電されず、ソレノイド38のプランジャ52のヨーク40外への移動が許可される。また、第2リターンスプリング34の付勢力は、第1リターンスプリング28の付勢力に比し、大きくされている。
このため、シフトレバー18によって第2リンク32のロック面32Cが車両右側へ押圧された際には、図1に2点鎖線で示す如く、第2リターンスプリング34の付勢力に抗する第1リンク24に対する第2リンク32の回動が阻止された状態で、第1リターンスプリング28の付勢力に抗して第1リンク24及び第2リンク32が車両右側へ回動されて、第1リンク24が阻止位置に配置されると共に、第2リンク32が係止板36に係止される。これにより、シフトレバー18の押圧力による第2リンク32の回動が係止板36によって係止されて、第2リンク32のロック面32Cが車両右側かつ車両前側へ回動されないことで、第2リンク32のロック面32Cによってシフトレバー18の「PS」位置への操作が阻止されて、シフトレバー18の「P」シフト位置から「R」シフト位置への操作が阻止(ロック)される。
一方、ブレーキ56が操作された状態では、制御装置54の制御によりソレノイド38のコイル50が通電されて、ソレノイド38のプランジャ52のヨーク40外への移動が阻止される。また、第2リターンスプリング34の付勢力は、第1リターンスプリング28の付勢力とソレノイド38によるプランジャ52のヨーク40外への移動の阻止力との合計に比し、小さくされている。
このため、シフトレバー18によって第2リンク32のロック面32Cが車両右側へ押圧された際には、図2に2点鎖線で示す如く、第1リターンスプリング28の付勢力及びソレノイド38によるプランジャ52のヨーク40外への移動の阻止力に抗する第1リンク24及び第2リンク32の車両右側への回動が阻止された状態(第1リンク24が許可位置に配置された状態)で、第2リターンスプリング34の付勢力に抗して第2リンク32が回動されて、第2リンク32が係止板36に係止されない。これにより、第2リンク32のロック面32Cが車両右側かつ車両前側へ回動されることで、シフトレバー18の「PS」位置への操作が許可されて、シフトレバー18の「P」シフト位置から「R」シフト位置への操作が許可(ロック解除)される。
ここで、ソレノイド38では、プランジャ52が第1リターンスプリング28の付勢力を第1リンク24を介して作用されることで、プランジャ52の基端部52Bがフレーム42の底壁42Aに面接触されて、プランジャ52のヨーク40内(車両前側)への移動が係止された状態で、コイル50が通電される。これにより、コイル50が通電された際には、プランジャ52のヨーク40外(車両後側)への移動を磁力により阻止できればよく(プランジャ52をヨーク40内に磁力により保持できればよく)、プランジャ52をヨーク40内に磁力により移動させる(吸引する)必要がないため、プランジャ52に作用されるヨーク40内への移動力を従来のコア72(固定鉄芯、図6参照)により増加させる必要がない。
このため、プランジャ52の基端部52Bがフレーム42の底壁42Aに面接触されてプランジャ52のヨーク40内への移動が係止される構成にされて、フレーム42の底壁42Aに従来のコア72が組付けられない構成にされている。これにより、ソレノイド38において、部品点数を削減できると共に、フレーム42の底壁42Aにコア72を特にかしめにより組付ける必要をなくすことができて組付工程を削減でき、コストを低減できる。
また、ソレノイド38に従来のコア72が設けられていないため、ソレノイド38の品質(例えばコイル50の通電によるプランジャ52のヨーク40内への保持力及びコイル50の通電終了後に残留するプランジャ52のヨーク40内への保持力)におけるバラツキ要素を減らすことができる。このため、ソレノイド38の品質を安定させることができる。
さらに、ソレノイド38では、コイル枠48の巻筒48A内に従来のコア72が配置されていないため、プランジャ52の軸方向長さを長くできる。
このため、プランジャ52の質量を大きくでき、コイル50が通電されずに第1リンク24及び第2リンク32が回動軸26を中心として一体回動される際における第1リンク24及び第2リンク32の重心位置を、プランジャ52によってプランジャ52側に移動できて回動軸26に接近させることができる。これにより、第1リンク24及び第2リンク32の一体回動をスムーズにでき、第2リンク32の回動を係止板36によって適切に係止できて、シフトレバー18の「PS」位置への操作を適切に阻止できる。
しかも、プランジャ52がコイル枠48の巻筒48Aに案内(挿入)される軸方向長さを長くでき、プランジャ52の巻筒48Aに対する傾き量(位置のバラツキ)を小さくできる。
なお、本実施の形態では、プランジャ52の基端部52Bを円柱状にした。しかしながら、プランジャ52の基端部52Bを、例えば円錐台状にして、プランジャ52の基端部52Bの径をプランジャ52の基端側へ向かうに従い減少させてもよい。
さらに、本実施の形態では、第1リンク24及び第2リンク32を回動可能にした。しかしながら、第1リンク24及び第2リンク32の少なくとも一方をスライド可能にしてもよい。
また、本実施の形態では、シフトレバー18が交差する複数方向へ操作可能にされるゲート式のシフトレバー装置10にシフトロック機構20を適用した。しかしながら、シフトレバー18が一方向のみへ操作可能にされるストレート式のシフトレバー装置に適用してもよい。
特に、この場合には、シフトレバー18の上端(先端)に設けられた操作ボタンが操作されてグルーブドピン(移動部材)が移動されることで、シフトレバー18の「P」シフト位置(所定シフト位置)からの操作が可能にされる構成において、シフトロック機構20がグルーブドピンの移動の阻止と許可とを切替えることで、シフトロック機構20が「P」シフト位置からの操作の阻止と許可とを切替えてもよい。
さらに、本実施の形態では、シフトレバー装置10をフロア式のものにして車室の床部に設置した構成とした。しかしながら、シフトレバー装置10を車両のステアリングコラムに設置した構成や、シフトレバー装置10を車両のインストルメントパネルに設置した構成としてもよい。
(第1実験例)
図5は、横軸で示すプランジャ52のフレーム42底壁42Aからの軸方向における離間ストロークと縦軸で示すプランジャ52のヨーク40内への吸引力(移動力)との関係を示すグラフである。さらに、図5では、プランジャ52の基端部52Bが円柱状にされた場合を(A)で示し、プランジャ52の基端部52Bが円錐台状にされた場合を(B)〜(D)で示しており、(B)では、プランジャ52の基端部52Bにおける軸線に対する母線の傾斜角度が45°にされ、(C)では、プランジャ52の基端部52Bにおける軸線に対する母線の傾斜角度が25°にされ、(D)では、プランジャ52の基端部52Bの最大径がプランジャ52の基端部52B近傍の径に比し小さくされている。
図5に示す如く、プランジャ52の基端部52Bが(A)〜(D)の何れの場合でも、プランジャ52のフレーム42底壁42Aからの軸方向における離間ストロークを小さくすると、プランジャ52のヨーク40内への吸引力を大きくできる。また、プランジャ52のフレーム42底壁42Aからの軸方向における離間ストロークが極めて小さい(略0である)際におけるプランジャ52のヨーク40内への吸引力は、プランジャ52の基端部52Bが(C)、(D)、(B)、(A)の場合の順で大きくできる。
(第2実験例)
図6には、従来のソレノイド70が断面図にて示されている。さらに、図7は、従来のソレノイド70(コア72有り)と本発明のソレノイド38(コア72無し)とにおいて横軸で示すコイル50への印加電圧と縦軸で示すプランジャ52のヨーク40内への保持力(プランジャ52がヨーク40内への移動をコア72又はフレーム42の底壁42Aによって係止された状態からヨーク40外へ移動されるためにプランジャ52に作用させる必要がある移動力)との関係を示すグラフである。
図6に示す如く、従来のソレノイド70では、フレーム42の底壁42Aに有底円筒状のコア72が同軸上に組付けられており、コア72は、コイル枠48の巻筒48A内に嵌合されている。コア72内は、コア72と同軸上の円錐台状にされて底壁42A側へ向かうに従い径が減少されると共に、底壁42Aとは反対側に開放されている。プランジャ52の基端部52Bは、円錐台状にされて、径がプランジャ52の基端側へ向かうに従い減少されると共に、最大径がプランジャ52の基端部52B近傍の径に比し小さくされており、プランジャ52の基端部52Bは、コア72内に挿入可能にされている。
本第2実験例では、本発明のソレノイド38のプランジャ52が、従来のソレノイド70のプランジャ52と同一のものにされている。
図7に示す如く、本発明のソレノイド38では、コイル50への印加電圧に拘らず、プランジャ52のヨーク40内への保持力の従来のソレノイド70に対する減少量が少ない。しかも、本発明のソレノイド38では、コイル50への印加電圧が大きくなっても、プランジャ52のヨーク40内への保持力の従来のソレノイド70に対する減少量が僅かしか増加しない。
これにより、本発明のソレノイド38でも、コイル50への印加電圧に拘らず、プランジャ52のヨーク40内への保持力を高くでき、本発明のソレノイド38を適用できる装置の範囲を広くできる。
10 シフトレバー装置(シフト装置)
18 シフトレバー(シフト部材)
22 阻止機構
38 ソレノイド
42 フレーム
50 コイル
52 プランジャ

Claims (2)

  1. 通電可能にされたコイルと、
    前記コイル内に設けられ、前記コイルが通電された際に一側への移動力を作用されるプランジャと、
    前記プランジャが収容され、前記プランジャが接触されて前記プランジャの一側への移動が係止された状態で前記コイルが通電されるフレームと、
    を備えたソレノイド。
  2. 操作されることでシフト位置が変更されるシフト部材と、
    通電可能にされたコイルと、前記コイル内に設けられ前記コイルが通電された際に一側への移動力を作用されるプランジャと、前記プランジャが収容され前記プランジャが接触されて前記プランジャの一側への移動を係止した状態で前記コイルが通電されるフレームと、を有するソレノイドと、
    前記コイルの通電と非通電とが切替えられて前記プランジャの他側への移動の阻止と許可とが切替えられることで前記シフト部材の所定シフト位置からの操作の阻止と許可とが切替えられる阻止機構と、
    を備えたシフト装置。
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