JP2017195050A - 車両用灯具 - Google Patents

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Abstract

【課題】良好な配光パターンが得られる車両用灯具を提供する。【解決手段】第１の光Ｌ１を出射する第１の光源２と、第１の光Ｌ１を車両進行方向の下方側に向けて反射する第１の反射部材３と、第１の反射部材３により反射された第１の光Ｌ１の一部を車両進行方向の上方側に向けて反射する第２の反射部材４と、第２の反射部材４の下方に配置されて、車両進行方向に向けて第２の光Ｌ２を出射する第２の光源５と、第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２を車両進行方向に向けて投影する投影レンズ６とを備え、投影レンズ６は、少なくとも第２の光Ｌ２の一部Ｌ３を当該第２の光Ｌ２の光軸よりも下方に向けて屈折させる屈折面１４を有する。【選択図】図３

Description

本発明は、車両用灯具に関する。
例えば、車両用前照灯（ヘッドランプ）などの車両用灯具は、光源と、光源から出射された光を車両進行方向に向けて反射するリフレクタと、リフレクタにより反射された光の一部を遮光（カット）するシェードと、シェードにより一部がカットされた光を車両進行方向に向けて投影する投影レンズとを備えている。このような車両用灯具では、すれ違い用ビーム（ロービーム）として、シェードの前端によって規定される光源像を投影レンズにより反転投影することで、上端にカットオフラインを含むロービーム用配光パターンを形成している。
また、車両用灯具では、車両進行方向に向けて光を出射する別の光源をシェードの下方に配置し、走行用ビーム（ハイビーム）として、この光源が出射する光を投影レンズにより投影することで、ロービーム用配光パターンの上方にハイビーム用配光パターンを形成している（例えば、特許文献１を参照。）。
さらに、最近では、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの発光素子を並べて配置し、各発光素子の点灯を切り替えることによって、ハイビーム用配光パターンの配光を可変に制御する配光可変ヘッドランプ（ＡＤＢ）の開発も進められている。ＡＤＢは、車載カメラで前走車や対向車、歩行者などを認識し、前方のドライバーや歩行者に眩しさを与えることなく、夜間におけるドライバーの前方視界を拡大する技術である。
特開２００６−１６４７３５号公報
ところで、上述したすれ違い用ビーム（ロービーム）と走行用ビーム（ハイビーム）とを同一の投影レンズで投影した場合、例えば図９に示すように、ロービーム用配光パターンＰ１’のカットオフラインＣＬ’と、ハイビーム用配光パターンＰ２’との間に、シェードの厚みに応じた暗部（光が照射されない領域）Ｂが発生することがある。この場合、良好な配光パターンを得ることは困難である。
本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、良好な配光パターンが得られる車両用灯具を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
〔１〕 第１の光を出射する第１の光源と、
前記第１の光を車両進行方向の下方側に向けて反射する第１の反射部材と、
前記第１の反射部材により反射された前記第１の光の一部を車両進行方向の上方側に向けて反射する第２の反射部材と、
前記第２の反射部材の下方に配置されて、車両進行方向に向けて第２の光を出射する第２の光源と、
前記第１の光及び前記第２の光を車両進行方向に向けて投影する投影レンズとを備え、
前記投影レンズは、少なくとも前記第２の光の一部を当該第２の光の光軸よりも下方に向けて屈折させる屈折面を有し、
前記投影レンズにより投影される前記第１の光が、上端に前記第２の反射部材の前端により規定されるカットオフラインを含む第１の配光パターンを形成し、
前記投影レンズにより投影される前記第２の光が、前記第１の配光パターンの上方に位置して、前記屈折面により下方に向けて屈折された光によって前記カットオフラインと一部重なる第２の配光パターンを形成することを特徴とする車両用灯具。
〔２〕 前記屈折面は、前記投影レンズのうち、前記第１の反射部材により車両進行方向の下方側に向けて反射された第１の光が通過する下部領域と、前記第２の反射部材により車両進行方向の上方側に向けて反射された第１の光が通過する上部領域との間の中間領域に配置されていることを特徴とする前記〔１〕に記載の車両用灯具。
〔３〕 前記投影レンズは、前記屈折面に入射した光を拡散させる光拡散部を有することを特徴とする前記〔１〕又は〔２〕に記載の車両用灯具。
〔４〕 前記投影レンズは、少なくとも前記第１の光の一部を当該第１の光の光軸よりも上方に向けて回折させる回折面を有し、
前記回折面により回折された光が、前記カットオフラインの上方に第３の配光パターンを形成することを特徴とする前記〔１〕〜〔３〕の何れか一項に記載の車両用灯具。
〔５〕 前記回折面は、前記投影レンズのうち、その中央を除く周辺領域に配置されていることを特徴とする前記〔４〕に記載の車両用灯具。
〔６〕 前記投影レンズは、車両進行方向とは反対方向に、前記屈折面を含む第１のレンズと、前記回折面を含む第２のレンズとが、この順で並んで配置された構成を有することを特徴とする前記〔４〕又は〔５〕に記載の車両用灯具。
〔７〕 前記第２の光源は、複数の発光素子を有し、
前記複数の発光素子の点灯を切り替えることによって、前記第２の配光パターンの配光が可変に制御されることを特徴とする前記〔１〕〜〔６〕の何れか一項に記載の車両用灯具。
以上のように、本発明によれば、良好な配光パターンが得られる車両用灯具を提供することが可能である。
本発明の第１の実施形態に係る車両用灯具の外観を示す斜視図である。 図１に示す車両用灯具の構成を示す分解斜視図である。 図１に示す車両用灯具の構成を示す断面図である。 図１に示す車両用灯具において、第１の光及び第２の光によって仮想鉛直スクリーンの面上に形成された配光パターンを示す模式図である。 本発明の第２の実施形態に係る車両用灯具の構成を示す断面図である。 図５に示す車両用灯具が備える第１のレンズを後面側から見た斜視図である。 本発明の第３の実施形態に係る車両用灯具の構成を示す断面図である。 図７に示す車両用灯具が備える第２のレンズを後面側から見た正面図である。 従来の車両用灯具において、ロービーム用配光パターンとハイビーム用配光パターンとの間に暗部が発生した状態を示す模式図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面においては、各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがあり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態として、例えば図１〜図３に示す車両用灯具１について説明する。なお、図１は、車両用灯具１の外観を示す斜視図である。図２は、図１に示す車両用灯具１の構成を示す分解斜視図である。図３は、図１に示す車両用灯具１の構成を示す断面図である。また、以下に示す図面では、ＸＹＺ直交座標系を設定し、Ｘ軸方向を車両用灯具１の前後方向、Ｙ軸方向を車両用灯具１の左右方向、Ｚ軸方向を車両用灯具１の上下方向として、それぞれ示すものとする。
本実施形態の車両用灯具１は、車両用前照灯（ヘッドライト）として、すれ違い用ビーム（ロービーム）と走行用ビーム（ハイビーム）とを車両進行方向に向けて照射するものである。また、この車両用灯具１は、走行用ビーム（ハイビーム）の配光を可変に制御する配光可変ヘッドランプ（ＡＤＢ）である。
具体的に、この車両用灯具１は、ロービーム（ＬＢ）用光源ユニット（第１の光源）２と、リフレクタ（第１の反射部材）３と、セパレータ（第２の反射部材）４と、ＡＤＢ用光源ユニット（第２の光源）５と、投影レンズ６とを備えている。これらは、ヒートシンクとなる筐体７に一体に取り付けられている。また、筐体７には、冷却ファン８がハウジング９を介して取り付けられている。
車両用灯具１では、冷却ファン８により送風しながら、各光源ユニット２，５で発生した熱を筐体（ヒートシンク）７から放熱させることで、各光源ユニット２，５の冷却を行っている。
ＬＢ用光源ユニット２は、すれ違い用ビーム（ロービーム）となる第１の光Ｌ１を出射する第１の光源である。ＬＢ用光源ユニット２には、パッケージ内にＬＥＤが搭載されたＬＥＤモジュールが用いられている。また、ＬＥＤモジュールには、白色光を発するＬＥＤが用いられている。さらに、ＬＥＤには、車両照明用の高出力タイプのものが使用されている。
ＬＢ用光源ユニット２は、光源ホルダ２ａに保持された状態で、筐体７の上面７ａに熱伝導グリス（図示せず。）を介して取り付けられている。これにより、ＬＢ用光源ユニット２は、第１の光Ｌ１を上方（＋Ｚ方向）に向けて放射状に出射する。
なお、ＬＢ用光源ユニット２には、上述したＬＥＤ以外にも、レーザーダイオード（ＬＤ）などの発光素子を用いることができる。また、上述した発光素子以外の光源を用いてもよい。さらに、発光素子の数については、１つ限らず、複数であってもよい。
リフレクタ３は、第１の反射部材として、例えばアルミダイキャストなどの反射部材からなる。リフレクタ３は、ＬＢ用光源ユニット２の上方を覆うように筐体７の上面７ａに取り付けられている。リフレクタ３は、車両の前後方向（Ｘ軸方向）に沿った断面（Ｘ軸断面）において、その基端（後端）側から先端（前端）側に向かって、ＬＢ用光源ユニット２の中心（発光点）を焦点とする放物線を描くように湾曲して形成されている。リフレクタ３は、そのＬＢ用光源ユニット２と対向する面（内面）が反射面とされている。リフレクタ３は、この反射面によって、ＬＢ用光源ユニット２から出射された第１の光Ｌ１を車両進行方向（＋Ｘ軸方向）に向けて反射する。
セパレータ４は、第２の反射部材として、例えばアルミダイキャストなどの反射部材からなる。セパレータ４は、ＡＤＢ用光源ユニット（第２の光源）５を前方に臨ませる開口部４ａと、開口部４ａの上端に沿った位置から前方に向けて突出された上部シェード４ｂと、開口部の下端に沿った位置から前方に向けて突出された下部シェード４ｃとを有している。セパレータ４は、筐体７の上面７ａよりも前方に上部シェード４ｂが位置するように筐体７の前面７ｂに取り付けられている。
これにより、セパレータ４のうち、上部シェード４ｂの上面は、リフレクタ３により反射された第１の光Ｌ１の一部を車両進行方向の上方側に向けて反射する。また、上部シェード４ｂの下面及び下部シェード４ｃの上面は、開口部４ａを通してＡＤＢ用光源ユニット５から出射された第２の光Ｌ２を投影レンズ６に向けて反射する。
ＡＤＢ用光源ユニット５は、ＡＤＢ用ビーム（ハイビーム）となる第２の光Ｌ２を出射する第２の光源である。ＬＢ用光源ユニット２は、白色光を発する複数のＬＥＤ（発光素子）を並べて配置し、各ＬＥＤの点灯を切り替えることによって、後述するＡＤＢ用配光パターンＰ２の配光を可変に制御することが可能となっている。
ＡＤＢ用光源ユニット５は、セパレータ４の開口部４ａから前方に臨む位置に複数のＬＥＤが並ぶように、筐体７の前面７ｂに熱伝導グリス（図示せず。）を介して取り付けられている。なお、ＡＤＢ用光源ユニット５を構成する複数の発光素子については、上述したＬＥＤ以外にも、ＬＤなどの発光素子を用いてもよい。
投影レンズ６は、車両進行方向とは反対方向（−Ｘ軸方向）に、第１のレンズ１０と、第２のレンズ１１とが、この順で並んで配置された複合レンズを構成している。このうち、第１のレンズ１０は、前面１０ａがレンズ面（凸面）、後面１０ｂが平面とされている。一方、第２のレンズ１１は、前面１１ａが平面、後面１１ｂがレンズ面（凸面）とされている。
第１のレンズ１０及び第２のレンズ１１は、前面側のリテーナ１２と後面側のレンズホルダ１３との間に挟み込まれた状態で、これらリテーナ１２及びレンズホルダ１３により互いの外周部が保持されることによって、投影レンズ６として一体に配置されている。また、投影レンズ６は、リテーナ１２及びレンズホルダ１３を筐体７の前面７ｂに取り付けることによって、リフレクタ３及びセパレータ４の前方に配置されている。投影レンズ６は、第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２を車両進行方向（＋Ｘ軸方向）に向けて拡大して投影する。
投影レンズ６は、第１のレンズ１０の後面１０ｂに屈折面１４を有している。屈折面１４は、投影レンズ６のうち、リフレクタ３により車両進行方向の下方側に向けて反射された第１の光Ｌ１ａ（Ｌ１）が通過する下部領域Ｅ１と、上部シェード４ｂの上面により車両進行方向の上方側に向けて反射された第１の光Ｌ１ｂ（Ｌ１）が通過する上部領域Ｅ２との間の中間領域Ｅ３に配置されている。
屈折面１４は、中間領域Ｅ３に対応した第１のレンズ１０の後面１０ｂの一部を切り欠くことによって、前傾の傾斜面として形成されている。これにより、屈折面１４に入射した第２の光Ｌ２を、第３の光Ｌ３として当該第２の光Ｌ２の光軸よりも下方に向けて屈折させることができる。
以上のような構成を有する車両用灯具１において、投影レンズ６に正対した仮想鉛直スクリーンに対して、投影レンズ６の前方に照射される第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２を投影したときの光源像（第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２による配光パターンＰ１，Ｐ２）を図４に示す。
投影レンズ６により投影される第１の光Ｌ１は、すれ違い用ビーム（ロービーム）として、投影レンズ６の後側焦点の近傍に形成される光源像を反転投影して、上端に上部シェード４ｂ（セパレータ４）の前端により規定されるカットオフラインＣＬを含むロービーム（ＬＢ）用配光パターン（第１の配光パターン）Ｐ１を形成する。
一方、投影レンズ６により投影される第２の光Ｌ２は、ＡＤＢ用ビーム（走行用ビーム）として、ＬＢ用配光パターンＰ１の上方に位置して、屈折面１４により下方に向けて屈折された第３の光Ｌ３によってカットオフラインＣＬと一部重なるＡＤＢ用配光パターン（第２の配光パターン）Ｐ２を形成する。
以上のように、本実施形態の車両用灯具１では、上述した屈折面１４により下方に向けて屈折された第３の光Ｌ３によって、ＬＢ用配光パターンＰ１の上方にカットオフラインＣＬと一部重なるＡＤＢ用配光パターンＰ２を形成することが可能である。
したがって、本実施形態の車両用灯具１によれば、ＬＢ用配光パターンＰ１とＡＤＢ用配光パターンＰ２との間に、上部シェード４ｂ（セパレータ４）の厚みに応じた暗部（光が照射されない領域）を発生させることなく、良好な配光パターンＰ１，Ｐ２を得ることが可能である。
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態として、例えば図５及び図６に示す車両用灯具１Ａについて説明する。なお、図５は、車両用灯具１Ａの構成を示す断面図である。図６は、第１のレンズ１０を後面１０ｂ側から見た斜視図である。また、以下の説明では、上記車両用灯具１と同等の部位については、説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。
本実施形態の車両用灯具１Ａは、上記車両用灯具１の構成に加えて、屈折面１４に入射した光Ｌ２を拡散させる光拡散部１５を設けた構成である。具体的に、この光拡散部１５は、屈折面１４に形成された複数の凸面からなる。
なお、本実施形態では、金型成形による都合のため、光拡散部１５が複数の凸面により形成されているが、金型成形以外の方法により形成する場合は、上述した凸面に限定されることなく、例えばディンプル加工により複数の凹面を形成することも可能である。
本実施形態の車両用灯具１Ａでは、このような光拡散部１５を設けることによって、屈折面１４に入射した光Ｌ２（第３の光Ｌ３）を上下方向（Ｚ軸方向）及び左右方向（Ｙ軸方向）に亘って拡散させることが可能である。
以上のように、本実施形態の車両用灯具１Ａでは、光拡散部１５が屈折面１４に入射した第２の光Ｌ２（第３の光Ｌ３）を上下方向（Ｚ軸方向）に拡散させることによって、ＬＢ用配光パターンＰ１とＡＤＢ用配光パターンＰ２との境界における繋がりを改善することができる。また、投影レンズ６の下部領域Ｅ１及び上部領域Ｅ２を通過した第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２と、投影レンズ６の中間領域Ｅ３を通過した第３の光Ｌ３との繋がりを改善して、良好な配光パターンＰ１，Ｐ２を得ることが可能である。
また、この車両用灯具１Ａでは、光拡散部１５が屈折面１４に入射した第２の光Ｌ２（第３の光Ｌ３）を左右方向（Ｙ軸方向）に拡散させることによって、この光拡散部１５を設けなかった場合よりも、ＡＤＢ用配光パターンＰ２の幅方向（Ｙ軸方向）における各セグメント（各発光素子から出射された光の照射領域）の繋がりを改善することが可能である。
なお、上記実施形態では、光拡散部１５によって屈折面１４に入射した第２の光Ｌ２（第３の光Ｌ３）を左右方向（Ｙ軸方向）と上下方向（Ｚ軸方向）とに拡散させる構成となっているが、このような構成に必ずしも限定されるものでない。場合によっては、光拡散部１５が屈折面１４に入射した第２の光Ｌ２（第３の光Ｌ３）を上下方向（Ｚ軸方向）のみ拡散させる構成や、光拡散部１５が屈折面１４に入射した第２の光Ｌ２（第３の光Ｌ３）を左右方向（Ｙ軸方向）のみ拡散させる構成とすることも可能である。
また、光拡散部１５は、上述した屈折面１４だけでなく、第１のレンズ１０の前面１０ａのうち、その全面に亘って形成されていてもよい。第１のレンズ１０の前面１０ａに光拡散部１５が設けられた場合、この光拡散部１５は、主としてＬＢ用配光パターンＰ１におけるカットオフラインＣＬをぼかす作用を有することになる。このため、ＬＢ用配光パターンＰ１とＡＤＢ用配光パターンＰ２との繋がりを更に改善することが可能である。
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態として、例えば図７及び図８に示す車両用灯具１Ｂについて説明する。なお、図７は、車両用灯具１Ｂの構成を示す断面図である。図８は、第２のレンズ１１を後面１１ｂ側から見た正面図である。また、以下の説明では、上記車両用灯具１と同等の部位については、説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。
本実施形態の車両用灯具１Ｂは、上記車両用灯具１（又は車両用灯具１Ａ）の構成に加えて、第１の光Ｌ１の一部（以下、第４の光Ｌ４という。）を当該第１の光Ｌ１の光軸よりも上方に向けて回折させる回折面１６を設けた構成である。具体的に、この回折面１６は、第２のレンズ１１の後面１１ｂのうち、その中央を除く周辺領域Ｅ４に配置されている。回折面１６は、この周辺領域Ｅ４に形成された回折光学素子（ＤＯＥ）により構成されている。
この構成の場合、第１の光Ｌ１のうち、回折面１６により上方に向けて回折された第４の光Ｌ４によって、カットオフラインＣＬの上方にオーバーヘッド（ＯＨ）用配光パターン（第３の配光パターン）を形成することができる。
また、周辺領域Ｅ４に配置されるＤＯＥ（回折面１６）の割合を変更することによって、ＯＨ用配光パターンを形成する第４の光Ｌ４の光量を調整することが可能である。すなわち、周辺領域Ｅ４に配置されるＤＯＥ（回折面１６）の割合を大きくすれば、第４の光Ｌ４の光量を相対的に上げることができる一方、その割合を小さくすれば、第４の光Ｌ４の光量を相対的に下げることができる。
さらに、回折面１６を設けた場合、ＡＤＢ用配光パターンＰ２の各セグメントの幅方向（Ｙ軸方向）に発生する色むら（色収差）も低減することが可能である。
なお、本発明は、上記第１〜第３の実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記車両用灯具１，１Ａ，１Ｂでは、第２の光源として、ＡＤＢ用光源ユニット５を用いた構成となっているが、このＡＤＢ用光源ユニット５に限らず、通常の走行用ビーム（ハイビーム）を出射するハイビーム（ＨＢ）用光源ユニットを第２の光源として用いてもよい。
また、上記投影レンズ６は、２枚のレンズ（第１のレンズ１０及び第２のレンズ１１）を組み合わせた複合レンズにより構成されているが、組み合わされるレンズの枚数を更に増やすことも可能である。一方、非球面レンズ等を用いて、投影レンズ６を構成するレンズの枚数を少なくする（場合によっては１枚のレンズにする）ことも可能である。
１，１Ａ，１Ｂ…車両用灯具 ２…ロービーム（ＬＢ）用光源ユニット（第１の光源） ３…リフレクタ（第１の反射部材） ４…セパレータ（第２の反射部材） ５…ＡＤＢ用光源ユニット（第２の光源） ６…投影レンズ ７…筐体（ヒートシンク） ８…冷却ファン ９…ハウジング １０…第１のレンズ １１…第２のレンズ １２…リテーナ １３…レンズホルダ １４…屈折面 １５…光拡散部 １６…回折面 Ｅ１…下部領域 Ｅ２…上部領域 Ｅ３…中間領域 Ｐ１…ロービーム（ＬＢ）用配光パターン（第１の配光パターン） Ｐ２…ＡＤＢ用配光パターン（第２の配光パターン） ＣＬ…カットオフライン Ｌ１…第１の光（すれ違い用ビーム（ロービーム）） Ｌ２…第２の光（ＡＤＢ用ビーム（走行用ビーム）） Ｌ３…第３の光 Ｌ４…第４の光

Claims (7)

  1. 第１の光を出射する第１の光源と、
    前記第１の光を車両進行方向の下方側に向けて反射する第１の反射部材と、
    前記第１の反射部材により反射された前記第１の光の一部を車両進行方向の上方側に向けて反射する第２の反射部材と、
    前記第２の反射部材の下方に配置されて、車両進行方向に向けて第２の光を出射する第２の光源と、
    前記第１の光及び前記第２の光を車両進行方向に向けて投影する投影レンズとを備え、
    前記投影レンズは、少なくとも前記第２の光の一部を当該第２の光の光軸よりも下方に向けて屈折させる屈折面を有し、
    前記投影レンズにより投影される前記第１の光が、上端に前記第２の反射部材の前端により規定されるカットオフラインを含む第１の配光パターンを形成し、
    前記投影レンズにより投影される前記第２の光が、前記第１の配光パターンの上方に位置して、前記屈折面により下方に向けて屈折された光によって前記カットオフラインと一部重なる第２の配光パターンを形成することを特徴とする車両用灯具。
  2. 前記屈折面は、前記投影レンズのうち、前記第１の反射部材により車両進行方向の下方側に向けて反射された第１の光が通過する下部領域と、前記第２の反射部材により車両進行方向の上方側に向けて反射された第１の光が通過する上部領域との間の中間領域に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
  3. 前記投影レンズは、前記屈折面に入射した光を拡散させる光拡散部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用灯具。
  4. 前記投影レンズは、少なくとも前記第１の光の一部を当該第１の光の光軸よりも上方に向けて回折させる回折面を有し、
    前記回折面により回折された光が、前記カットオフラインの上方に第３の配光パターンを形成することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の車両用灯具。
  5. 前記回折面は、前記投影レンズのうち、その中央を除く周辺領域に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の車両用灯具。
  6. 前記投影レンズは、車両進行方向とは反対方向に、前記屈折面を含む第１のレンズと、前記回折面を含む第２のレンズとが、この順で並んで配置された構成を有することを特徴とする請求項４又は５に記載の車両用灯具。
  7. 前記第２の光源は、複数の発光素子を有し、
    前記複数の発光素子の点灯を切り替えることによって、前記第２の配光パターンの配光が可変に制御されることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の車両用灯具。
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