JP5648037B2 - Pilot operated solenoid valve - Google Patents

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Description

本発明は、一次側継手と二次側継手との間の主弁ポートに対向してピストン室内にピストン弁を配設するとともに、ピストン弁のパイロットポートをパイロット弁で開閉し、ピストン室内のピストン背空間の圧力と一次側継手の圧力の差圧を利用して主弁ポートを弁開とするようにしたパイロット式電磁弁に関する。   According to the present invention, a piston valve is disposed in a piston chamber so as to face a main valve port between a primary side joint and a secondary side joint, and a pilot port of the piston valve is opened and closed by a pilot valve. The present invention relates to a pilot-type solenoid valve in which a main valve port is opened using a differential pressure between a pressure in a back space and a pressure on a primary side joint.

従来、パイロット式電磁弁として、例えば特開平11−344145号公報(特許文献1)に開示されたものがある。また、図8は従来のパイロット式電磁弁の一例を示す図である。本体部2には、一次側継手21と二次側継手22との間に隔壁23が形成され、隔壁23の上端側には主弁座24が形成されている。主弁座24には円形開口をなす主弁ポート24aが形成されている。本体部2にはシリンダケース3が螺合することにより固着されている。   Conventionally, as a pilot type electromagnetic valve, for example, there is one disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 11-344145 (Patent Document 1). FIG. 8 shows an example of a conventional pilot solenoid valve. In the main body 2, a partition wall 23 is formed between the primary side joint 21 and the secondary side joint 22, and a main valve seat 24 is formed on the upper end side of the partition wall 23. The main valve seat 24 is formed with a main valve port 24a having a circular opening. A cylinder case 3 is fixed to the main body 2 by screwing.

シリンダケース3の内側は円筒状のピストン室31となっており、このピストン室31内に略円柱形状のピストン弁4が内挿されている。ピストン弁4は、金属製のピストン部41とその下端に配設された樹脂製のシール部42とを有している。ピストン弁4の中心にはパイロットポート4aと導通路4bが形成されており、パイロットポート4aは導通路4bを介して二次側継手22に導通される。   Inside the cylinder case 3 is a cylindrical piston chamber 31 in which a substantially columnar piston valve 4 is inserted. The piston valve 4 has a metal piston portion 41 and a resin seal portion 42 disposed at the lower end thereof. A pilot port 4a and a conduction path 4b are formed at the center of the piston valve 4, and the pilot port 4a is conducted to the secondary side joint 22 through the conduction path 4b.

電磁駆動部5はプランジャチューブ51の端部に吸引子52を固着するとともに、プランジャチューブ51内にプランジャ53と、パイロット弁体6を内挿しており、プランジャ53とパイロット弁体6は、プランジャ53のボス部53aをパイロット弁体の嵌合溝6aに遊嵌することにより軸線L方向に僅かに遊びをもって連結されている。そして、プランジャ53とパイロット弁体6は、プランジャチューブ51内で軸線L方向(上下方向)に摺動可能になっている。パイロット弁体6とピストン弁4との間にはパイロット弁ばね61が圧縮して介在されている。また、プランジャ53と吸引子52との間にはプランジャばね53bが圧縮して介在されている。   The electromagnetic drive unit 5 has an attractor 52 fixed to the end of the plunger tube 51, and a plunger 53 and a pilot valve body 6 are inserted into the plunger tube 51. The plunger 53 and the pilot valve body 6 The boss portion 53a is loosely fitted in the fitting groove 6a of the pilot valve body, so that the boss portion 53a is connected with slight play in the axis L direction. The plunger 53 and the pilot valve body 6 are slidable in the axis L direction (vertical direction) within the plunger tube 51. A pilot valve spring 61 is compressed and interposed between the pilot valve body 6 and the piston valve 4. A plunger spring 53b is compressed and interposed between the plunger 53 and the suction element 52.

電磁駆動部5の電磁コイル54へ通電がなされていないときは、パイロット弁体6のニードル部6bがパイロットポート4aを弁閉状態とする。電磁コイル54に通電がなされると、プランジャ53が上昇し、プランジャ53のボス部53aがパイロット弁体6の上端に当接して係合する。これにより、プランジャ53とパイロット弁体6が共に上昇する。その後、プランジャ53が吸引子52に当接してプランジャ53が停止し、パイロット弁体6はパイロット弁ばね61のばね力によりさらに上昇する。   When the electromagnetic coil 54 of the electromagnetic drive unit 5 is not energized, the needle portion 6b of the pilot valve body 6 closes the pilot port 4a. When the electromagnetic coil 54 is energized, the plunger 53 rises and the boss portion 53a of the plunger 53 comes into contact with and engages with the upper end of the pilot valve body 6. Thereby, both the plunger 53 and the pilot valve body 6 rise. Thereafter, the plunger 53 comes into contact with the suction element 52 and the plunger 53 is stopped, and the pilot valve body 6 is further raised by the spring force of the pilot valve spring 61.

そして、プランジャ53に当接し、パイロット弁体6が停止してパイロットポート4aが全開となると、ピストン弁4上部のピストン背空間(ピストン室31)の流体がパイロットポート4aと導通路4bを介して二次継手22側に流出し、ピストン弁4上部のピストン背空間の圧力が低下する。これにより、ピストン背空間の圧力とピストン弁4の下部の圧力(一次側継手21の圧力)の圧力差により、ピストン弁4が上昇し、主弁ポート24aが全開となり、一次継手21から二次継手22に流体が流れる。   When the pilot valve body 6 stops and the pilot port 4a is fully opened by contacting the plunger 53, the fluid in the piston back space (piston chamber 31) above the piston valve 4 passes through the pilot port 4a and the conduction path 4b. It flows out to the secondary joint 22 side, and the pressure of the piston back space above the piston valve 4 decreases. Thereby, due to the pressure difference between the pressure in the piston back space and the pressure under the piston valve 4 (pressure in the primary side joint 21), the piston valve 4 rises, the main valve port 24a is fully opened, and the secondary joint 21 A fluid flows through the joint 22.

特開平11−344145号公報JP-A-11-344145

この種のパイロット式電磁弁では、ピストン弁に働くピストン背空間の圧力と一次側の圧力の差圧を利用して全開状態となるようにしている。なお、このピストン弁が上昇して安定した全開状態となる動作を行うのに必要な最低限の圧力差を以下、「最低作動圧力差」という。   In this type of pilot type solenoid valve, a fully open state is established by utilizing a differential pressure between the pressure in the piston back space acting on the piston valve and the pressure on the primary side. Hereinafter, the minimum pressure difference required to perform the operation in which the piston valve rises and becomes a stable fully opened state is referred to as a “minimum operating pressure difference”.

このように、パイロット式電磁弁では、最低作動圧力差以上の圧力差が必要であり、パイロット弁が弁開となった後、ピストン背空間の圧力が低くなる必要がある。しかしながら、従来のパイロット式電磁弁では、弁開時に、一次側から流れてくる流体の噴流の影響により、ピストン背空間の圧力が上手く二次側へ放出されず、ピストン弁が全開しづらかったり(中間停止状態)、弁開しづらくなる(最低作動圧力差を満足しない状態)おそれがあった。   Thus, in the pilot type solenoid valve, a pressure difference greater than the minimum operating pressure difference is required, and after the pilot valve is opened, the pressure in the piston back space needs to be lowered. However, in the conventional pilot type solenoid valve, when the valve is opened, the pressure of the piston back space is not released well to the secondary side due to the influence of the jet of fluid flowing from the primary side, and the piston valve may not be fully opened ( (Intermediate stop state), it may be difficult to open the valve (state that does not satisfy the minimum operating pressure difference).

なお、特許文献1にはピストン弁の二次側の突出部分を有するピストン弁が開示されているが、この突出部分は主弁ポートの弁開し始めに開口面積を小さくするために設けられたものである。この突出部分により一次側から流れてくる流体の噴流の影響をある程度抑えることができるが、突出部分の詳細な条件の具体的な構成はなく、改良の余地を残している。   Patent Document 1 discloses a piston valve having a projecting portion on the secondary side of the piston valve, but this projecting portion is provided to reduce the opening area at the beginning of valve opening of the main valve port. Is. Although this protruding portion can suppress the influence of the jet of fluid flowing from the primary side to some extent, there is no specific configuration of detailed conditions of the protruding portion, leaving room for improvement.

本発明は、上述の如き問題点を解消するためになされたものであり、パイロット式電磁弁において、ピストン弁が弁開し始めた時にピストン背空間の圧力を二次側に放出し易くし、安定したピストン弁の作動を実現することを課題とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and in a pilot-type solenoid valve, when the piston valve starts to open, it is easy to release the pressure in the piston back space to the secondary side, It is an object to realize a stable operation of the piston valve.

請求項1のパイロット式電磁弁は、一次側継手と二次側継手との間の主弁ポートに対向してピストン室内にピストン弁を配設するとともに、ピストン弁のパイロットポートをパイロット弁で開閉し、ピストン室内のピストン背空間の圧力と一次側継手の圧力の差圧を利用して主弁ポートを弁開とするようにしたパイロット式電磁弁において、前記ピストン弁の前記パイロットポートから前記二次継手側に開放する開口部の回りに突起を設け、前記突起の長さと前記ピストン弁の弁閉状態から全開状態となるまでのリフト量との比A、前記突起の軸線に直角な面の面積である突起面積と前記主弁ポートの口径面積との比Bが、
0.4≦A≦1.0…(1)
0<B≦0.08…(2)
の条件を満たすことを特徴とする。
The pilot type solenoid valve according to claim 1 has a piston valve disposed in the piston chamber facing the main valve port between the primary side joint and the secondary side joint, and the pilot port of the piston valve is opened and closed by the pilot valve. In the pilot type solenoid valve in which the main valve port is opened using the differential pressure between the pressure in the piston back space in the piston chamber and the pressure in the primary side joint, the pilot port of the piston valve Protrusions are provided around the opening that opens on the side of the next joint, and the ratio A between the length of the protrusions and the lift amount from the valve closed state to the fully open state of the piston valve, the surface perpendicular to the axis of the protrusions The ratio B between the projection area, which is the area, and the aperture area of the main valve port is:
0.4 ≦ A ≦ 1.0 (1)
0 <B ≦ 0.08 (2)
It satisfies the following conditions.

請求項1のパイロット式電磁弁によれば、上記(1)及び(2)の条件を満たすので、突起が一次側からの流体の流れの影響を抑えるのでピストン背空間の圧力を二次側へ放出し易くなって、安定したピストン弁の作動を実現できるとともに、突起が主弁ポートへの流路を塞ぐこともなく全開流量(全開Cv値)が低下することもない。   According to the pilot type solenoid valve of claim 1, since the above conditions (1) and (2) are satisfied, the protrusion suppresses the influence of the fluid flow from the primary side, so the pressure in the piston back space is moved to the secondary side. It becomes easy to discharge, and a stable operation of the piston valve can be realized, and the projections do not block the flow path to the main valve port, and the fully open flow rate (fully open Cv value) does not decrease.

本発明の実施形態のパイロット式電磁弁の非通電時の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view at the time of the deenergization of the pilot type solenoid valve of embodiment of this invention. 本発明の実施形態のパイロット式電磁弁のピストン弁を示す図である。It is a figure which shows the piston valve of the pilot type solenoid valve of embodiment of this invention. 本発明の実施形態のパイロット式電磁弁のピストン弁の全開状態を示す図である。It is a figure which shows the fully open state of the piston valve of the pilot type solenoid valve of embodiment of this invention. 本発明の実施形態における突起長さをリフト量まで変化させたときの最低作動圧力差の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of the minimum operating pressure difference when changing the protrusion length in embodiment of this invention to lift amount. 本発明の実施形態におけるピストン弁の全開時の有効開口面積を説明する図である。It is a figure explaining the effective opening area at the time of fully opening of the piston valve in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における突起長さに対する突起面積の相関図である。It is a correlation diagram of the protrusion area with respect to the protrusion length in the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態におけるピストン弁の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the piston valve in embodiment of this invention. 従来のパイロット式電磁弁の一例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows an example of the conventional pilot type solenoid valve.

次に、本発明のパイロット式電磁弁の実施形態を図面を参照して説明する。図1は実施形態のパイロット式電磁弁の非通電時の縦断面図、図2は同パイロット式電磁弁のピストン弁を示す図である。この実施形態のパイロット式電磁弁と前記図8に示す従来のパイロット式電磁弁との違いは、実施形態におけるピストン弁1の形状であり、図1において前記図8と同じ要素には同符号を付記してある。図1において、ピストン弁1以外の他の要素の構造及び動作は図8について説明した前述のとおりであり、重複する詳細な説明は省略する。   Next, an embodiment of a pilot solenoid valve of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a pilot type solenoid valve according to an embodiment when the pilot type solenoid valve is not energized, and FIG. 2 is a view showing a piston valve of the pilot type solenoid valve. The difference between the pilot type solenoid valve of this embodiment and the conventional pilot type solenoid valve shown in FIG. 8 is the shape of the piston valve 1 in the embodiment. In FIG. 1, the same elements as those in FIG. It is added. In FIG. 1, the structure and operation of other elements other than the piston valve 1 are as described above with reference to FIG. 8, and a detailed description thereof is omitted.

図1及び図2に示すように、実施形態におけるピストン弁1は、金属製(例えば真鍮)のピストン部11とその下端に配設された樹脂製のシール部12とを有している。ピストン部11の中心にはパイロットポート1aと導通路1bが形成されており、パイロットポート1aは導通路1bを介して二次側継手22に導通される。   As shown in FIGS. 1 and 2, the piston valve 1 in the embodiment includes a metal (for example, brass) piston portion 11 and a resin seal portion 12 disposed at the lower end thereof. A pilot port 1a and a conduction path 1b are formed at the center of the piston portion 11, and the pilot port 1a is conducted to the secondary side joint 22 through the conduction path 1b.

また、ピストン弁1(ピストン部11)の主弁ポート24aに対向する面には、導通路1bの開口部の軸線L周りに円筒状に突出した突起11aが形成されている。なお、突起11aはシール部12の面から突出する先端までの部分であり、この部分の長さが「突起長さd」である(図2)。また、図3はピストン弁1の全開状態を示す図である。ピストン弁1がピストン室31の上端に当接した状態が全開状態であり、図1に示す長さDがピストン弁1の「リフト量D」である。また、突起11aの先端の、軸線L回りの外周縁で囲まれた円の面積が「突起面積s」である。また、主弁ポート24aの口径面積をSとする。   Further, a projection 11a that protrudes in a cylindrical shape around the axis L of the opening of the conduction path 1b is formed on the surface of the piston valve 1 (piston portion 11) facing the main valve port 24a. The protrusion 11a is a portion from the surface of the seal portion 12 to the tip that protrudes, and the length of this portion is the “projection length d” (FIG. 2). FIG. 3 is a view showing a fully opened state of the piston valve 1. The state in which the piston valve 1 is in contact with the upper end of the piston chamber 31 is a fully open state, and the length D shown in FIG. 1 is the “lift amount D” of the piston valve 1. Further, the area of the circle surrounded by the outer peripheral edge around the axis L at the tip of the protrusion 11a is the “projection area s”. In addition, the bore area of the main valve port 24a is S.

以上の構成において、ピストン弁1の突起11aは、以下の条件となっている。
d/D=A
s/S=B
0.4≦A≦1.0…(1)
0<B≦0.08…(2)
In the above configuration, the protrusion 11a of the piston valve 1 has the following conditions.
d / D = A
s / S = B
0.4 ≦ A ≦ 1.0 (1)
0 <B ≦ 0.08 (2)

次に突起11aの突起長さdを変化させて最低作動圧力差を測定した検証結果について説明する。   Next, the verification result of measuring the minimum operating pressure difference by changing the protrusion length d of the protrusion 11a will be described.

図4は突起長さdをリフト量Dまで変化させたときの最低作動圧力差の測定結果を示す図である。横軸の突起長さの比は突起長さd/リフト量Dの値Aで表し、縦軸の最低作動圧力差はA=0.15の時の最低作動圧力差を1.0として規格化した値である。この測定結果から、突起長さの比は、突起長さd/リフト量Dの値Aが0.40以上にて、効果的に最低作動圧力差を下げることができることが判明した。なお、主弁ポートの口径、ピストン弁の径、リフト量、突起の形状を各種のものに振って検証したが、同様な傾向であることが確認できた。   FIG. 4 is a diagram showing the measurement result of the minimum operating pressure difference when the protrusion length d is changed to the lift amount D. FIG. The ratio of the protrusion length on the horizontal axis is expressed by the value A of the protrusion length d / lift amount D, and the minimum operating pressure difference on the vertical axis is normalized with the minimum operating pressure difference at A = 0.15 being 1.0 It is the value. From this measurement result, it was found that the protrusion length ratio can effectively reduce the minimum operating pressure difference when the protrusion length d / lift amount D value A is 0.40 or more. In addition, although the diameter of the main valve port, the diameter of the piston valve, the lift amount, and the shape of the protrusion were verified in various ways, it was confirmed that the same tendency was observed.

図5はピストン弁の全開時の有効開口面積を説明する図であり、図5はピストン弁の全開時の状態を示している。ピストン弁1の突起11aの端部から主弁ポート24aの開口端部までの距離Hに対応する線分をPとすると、軸線Lを回転中心として線分Pを母線とする回転体(円錐台)の側面の面積が有効開口面積である。この有効開口面積が主弁ポート24aの口径面積より小さいと、突起11aが主弁ポート24aの流量を低下させてしまう。したがって、全開時の有効開口面積が主弁ポート24aの口径面積より大きければ、突起11aは全開流量(全開Cv値)を低下させることがない。   FIG. 5 is a diagram for explaining an effective opening area when the piston valve is fully opened, and FIG. 5 shows a state when the piston valve is fully opened. Assuming that a line segment corresponding to the distance H from the end of the projection 11a of the piston valve 1 to the open end of the main valve port 24a is P, a rotating body (conical frustum) having the axis L as the center of rotation and the line segment P as a generating line. ) Is the effective opening area. If this effective opening area is smaller than the aperture area of the main valve port 24a, the protrusion 11a reduces the flow rate of the main valve port 24a. Therefore, if the effective opening area at the time of full opening is larger than the aperture area of the main valve port 24a, the protrusion 11a does not decrease the full opening flow rate (full opening Cv value).

図6は、突起長さに対する突起面積の相関図であり、横軸は図4と同様に突起長さの比を突起長さd/リフト量Dの値Aで表したもので、縦軸は突起面積の比を突起面積s/開口面積Sの値Bで表したものである。また、図中の曲線は、全開時の有効開口面積が口径面積Sと等しい状態を示す曲線である。したがって、この曲線の下側の領域であれば、突起11aは全開流量(全開Cv値)を低下させることがない。この領域のうち、図4で説明した値Aが0.40以上の領域は、図に斜線で示した領域であり、この領域を規定する突起面積の値Bは、
0<B≦0.08
の条件を満たすものである。
FIG. 6 is a correlation diagram of the projection area with respect to the projection length, and the horizontal axis represents the ratio of the projection length as the value A of the projection length d / lift amount D as in FIG. The ratio of the protrusion area is expressed by the value B of the protrusion area s / the opening area S. Further, the curve in the figure is a curve showing a state in which the effective opening area when fully opened is equal to the aperture area S. Therefore, if it is the area | region below this curve, the processus | protrusion 11a will not reduce a full open flow volume (full open Cv value). Among these regions, the region where the value A described with reference to FIG. 4 is 0.40 or more is a region indicated by hatching in the figure, and the projection area value B defining this region is
0 <B ≦ 0.08
It satisfies the following conditions.

以上の検証から、ピストン弁1の突起11aを前記(1)及び(2)の条件を満たすように設定してある。したがって、突起11aが主弁ポート24aへの流路を塞ぐこともなく全開流量(全開Cv値)が低下することもない。また、全閉時には、突起11aは主弁ポート24a内にあり、開き始めのときに一次側から主弁ポート24aに流体の噴流が生じるが、この噴流がパイロットポートを塞ぐのを突起11aにより阻止することができる。したがって、ピストン背空間の圧力を二次側へ放出し易くなって、安定したピストン弁1の作動を実現できる。   From the above verification, the protrusion 11a of the piston valve 1 is set so as to satisfy the conditions (1) and (2). Therefore, the protrusion 11a does not block the flow path to the main valve port 24a, and the fully open flow rate (fully open Cv value) does not decrease. Further, when fully closed, the protrusion 11a is in the main valve port 24a, and at the beginning of opening, a jet of fluid is generated from the primary side to the main valve port 24a, but the jet 11 blocks the jet from blocking the pilot port. can do. Therefore, it becomes easy to discharge the pressure in the piston back space to the secondary side, and a stable operation of the piston valve 1 can be realized.

図7はピストン弁1の変形例を示す図である。図7(A) は突起11aの直径を大きく(突起面積を大きく)した例である。図7(B) は突起11aの直径を小さく(突起面積を小さく)した例である。図7(C) はシール部12をピストン部11の内径部分をかしめて固定したものである。図7(D) はシール部12を別部品で押さえてピストン部11の内径部分をかしめて固定したものである。図7(E) はシール部12に突起11aを形成するとともに、シール部12をピストン部11の外径部分をかしめて固定した例である。   FIG. 7 is a view showing a modification of the piston valve 1. FIG. 7A shows an example in which the diameter of the protrusion 11a is increased (the protrusion area is increased). FIG. 7B shows an example in which the diameter of the protrusion 11a is reduced (the protrusion area is reduced). FIG. 7C shows the seal portion 12 fixed by caulking the inner diameter portion of the piston portion 11. FIG. 7 (D) shows a case where the seal portion 12 is pressed with another part and the inner diameter portion of the piston portion 11 is caulked and fixed. FIG. 7E shows an example in which the protrusion 11 a is formed on the seal portion 12 and the seal portion 12 is fixed by caulking the outer diameter portion of the piston portion 11.

1 ピストン弁
1a パイロットポート
1b 導通路
11 ピストン部
11a 突起
12 シール部
2 本体部
21 一次側継手
22 二次側継手
24 主弁座
24a 主弁ポート
3 シリンダケース
31 ピストン室
31a 内壁
5 電磁駆動部
51 プランジャチューブ
52 吸引子
53 プランジャ
54 電磁コイル
6 パイロット弁体
6b ニードル部
L 軸線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piston valve 1a Pilot port 1b Conduction path 11 Piston part 11a Protrusion 12 Seal part 2 Body part 21 Primary side joint 22 Secondary side joint 24 Main valve seat 24a Main valve port 3 Cylinder case 31 Piston chamber 31a Inner wall 5 Electromagnetic drive part 51 Plunger tube 52 Suction element 53 Plunger 54 Electromagnetic coil 6 Pilot valve body 6b Needle part L Axis line

Claims (1)

一次側継手と二次側継手との間の主弁ポートに対向してピストン室内にピストン弁を配設するとともに、ピストン弁のパイロットポートをパイロット弁で開閉し、ピストン室内のピストン背空間の圧力と一次側継手の圧力の差圧を利用して主弁ポートを弁開とするようにしたパイロット式電磁弁において、
前記ピストン弁の前記パイロットポートから前記二次継手側に開放する開口部の回りに突起を設け、
前記突起の長さと前記ピストン弁の弁閉状態から全開状態となるまでのリフト量との比A、前記突起の軸線に直角な面の面積である突起面積と前記主弁ポートの口径面積との比Bが、
0.4≦A≦1.0…(1)
0<B≦0.08…(2)
の条件を満たすことを特徴とするパイロット式電磁弁。
A piston valve is arranged in the piston chamber facing the main valve port between the primary side joint and the secondary side joint, and the pilot port of the piston valve is opened and closed by the pilot valve, so that the pressure in the piston back space in the piston chamber In the pilot type solenoid valve that opens the main valve port using the differential pressure between the pressure on the primary side joint and
Protrusions are provided around an opening that opens from the pilot port of the piston valve to the secondary joint side,
The ratio A between the length of the protrusion and the lift amount from the valve closed state to the fully open state of the piston valve, the protrusion area which is the area of the surface perpendicular to the axis of the protrusion, and the aperture area of the main valve port Ratio B is
0.4 ≦ A ≦ 1.0 (1)
0 <B ≦ 0.08 (2)
Pilot type solenoid valve characterized by satisfying the following conditions.
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