JP6485391B2 - 荷役車両 - Google Patents

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Description

本発明は、荷役車両に関する。
荷役車両としては、例えば特許文献1に記載されているようなフォークリフトが知られている。特許文献1に記載の荷役車両は、荷役用油圧作動装置と、エンジンで駆動される荷役用ポンプと、荷役用ポンプと荷役用油圧作動装置とを接続する荷役用油圧配管と、荷役用油圧配管から分岐してタンクに接続される排出配管と、排出配管に設けられた切り替え弁と、エンジンの回転数が既定値より大きい場合に、排出配管を閉止させる一方、エンジンの回転数が既定値以下の場合に、排出配管を開放させるように切り替え弁を制御する制御装置と、排出配管における切り替え弁より下流側に設けられたサブリリーフバルブとを備えている。排出配管を流れる作動油の圧力がリリーフ圧より小さい場合、サブリリーフバルブが排出配管を閉止させる一方、排出配管を流れる作動油の圧力がリリーフ圧に達すると、サブリリーフバルブが排出配管を開放させる。
特開2012−62137号公報
しかしながら、上記従来技術のような荷役車両においては、荷役用ポンプと荷役用油圧作動装置との間の油圧負荷が上昇すると、荷役動作が一時的に停止するという現象が発生する場合がある。
本発明の目的は、荷役動作の一時的な停止を防止することができる荷役車両を提供することである。
本発明の一態様の荷役車両は、エンジンにより駆動される油圧ポンプと、油圧ポンプからの作動油によって動作する荷役装置と、荷役装置を動作させる指示操作を行うための荷役操作部と、油圧ポンプと荷役装置との間に配設された電磁比例制御弁と、荷役操作部の操作状態に応じて電磁比例制御弁を制御するバルブ制御部と、エンジンの回転数を検出する回転数検出部とを備え、バルブ制御部は、回転数検出部により検出されたエンジンの回転数が所定回転数よりも低いときは、電磁比例制御弁の開度が一定時間だけ制限されるように電磁比例制御弁を制御することを特徴とする。
このような荷役車両においては、荷役操作部により荷役装置を動作させる指示操作が行われると、バルブ制御部により荷役操作部の操作状態に応じて電磁比例制御弁が制御されることで、油圧ポンプから荷役装置に作動油が供給され、荷役装置が動作する。このとき、エンジンの回転数が所定回転数よりも低いときは、電磁比例制御弁の開度が一定時間だけ制限されるように電磁比例制御弁を制御することにより、油圧ポンプと荷役装置との間の油圧負荷の急激な上昇が抑えられる。これにより、荷役動作の一時的な停止を防止することができる。
荷役車両は、荷役装置の荷役負荷を検出する荷役負荷検出部と、負荷検出部により検出された荷役装置の荷役負荷に応じて、電磁比例制御弁の開度が制限されるバルブ開度制限時間を設定する制限時間設定部とを更に備え、バルブ制御部は、エンジンの回転数が所定回転数よりも低いときは、電磁比例弁の開度が制限時間設定部により設定されたバルブ開度制限時間だけ制限されるように電磁比例制御弁を制御してもよい。荷役装置の荷役負荷が重くなるほど、油圧ポンプと荷役装置との間の油圧負荷が高くなる。従って、荷役装置の荷役負荷に応じて、電磁比例制御弁の開度が制限されるバルブ開度制限時間を設定することにより、荷役装置の荷役負荷が軽いときは、荷役操作部の指示操作に対する荷役装置の応答性を確保することができ、荷役装置の荷役負荷が重いときは、荷役動作の一時的な停止を防止することができると共に、荷を滑らかに動かすことができる。
制限時間設定部は、荷役装置の荷役負荷に応じて、バルブ開度制限時間を段階的に設定してもよい。この場合には、負荷検出部の検出値のばらつきを吸収しつつ、バルブ開度制限時間を簡単に設定することができる。
荷役装置は、マストを前傾または後傾させるティルトシリンダを有し、荷役操作部は、ティルトシリンダを動作させる指示操作を行うためのティルト操作部であり、電磁比例制御弁は、油圧ポンプとティルトシリンダとの間に配設されており、バルブ制御部は、ティルト操作部によりマストを後傾させる指示操作が行われた場合に、エンジンの回転数が所定回転数よりも低いときは、電磁比例制御弁の開度が一定時間だけ制限されるように電磁比例制御弁を制御してもよい。この場合には、マストの後傾動作の一時的な停止を防止することができる。
本発明によれば、荷役動作の一時的な停止を防止することができる荷役車両が提供される。
本発明に係る荷役車両の一実施形態としてエンジン式のフォークリフトを示す概略構成図である。 リリーフ圧マップを示すグラフである。 ティルトシリンダによりマストを後傾させる際に、主コントローラにより実行される処理手順の詳細を示すフローチャートである。 電流値マップを示すグラフである。 時間とティルト操作レバーの操作量及びソレノイド電流値との関係を比較して示すグラフである。 バルブ開度制限時間マップを示すグラフである。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明に係る荷役車両の一実施形態としてエンジン式のフォークリフトの概略構成を示す図である。図1において、本実施形態の荷役装置であるフォークリフト1は、荷役装置2を備えている。荷役装置2は、マスト3と、このマスト3にリフトブラケット4を介して取り付けられ、荷が積載されるフォーク5と、このフォーク5を昇降させるリフトシリンダ6と、マスト3を前傾または後傾させるティルトシリンダ7とを備えている。
また、フォークリフト1は、走行動作及び荷役動作の駆動源となるエンジン8と、このエンジン8により駆動され、作動油を吐出する油圧ポンプ9と、作動油を貯留するタンク10と、油圧ポンプ9と荷役装置2との間に配設されたコントロールバルブ11と、リフトシリンダ6を動作させる指示操作を行うためのリフト操作レバー12と、ティルトシリンダ7を動作させる指示操作を行うためのティルト操作レバー13(ティルト操作部)とを備えている。リフト操作レバー12及びティルト操作レバー13は、荷役装置2を動作させる指示操作を行うための荷役操作部を構成している。
コントロールバルブ11は、リフト用電磁比例制御弁14と、ティルト用電磁比例制御弁15と、電磁比例リリーフ弁16とを有している。リフト用電磁比例制御弁14は、油圧ポンプ9とリフトシリンダ6との間に配設され、リフト用電磁比例制御弁制御部23(後述)から出力されるソレノイド電流値に比例して開弁することで、油圧ポンプ9からリフトシリンダ6に供給される作動油の流量を制御するバルブである。
ティルト用電磁比例制御弁15は、油圧ポンプ9とティルトシリンダ7との間に配設され、ティルト用電磁比例制御弁制御部24(後述)から出力されるソレノイド電流値に比例して開弁することで、油圧ポンプ9からティルトシリンダ7に供給される作動油の流量を制御するバルブである。
電磁比例リリーフ弁16は、油圧ポンプ9と荷役装置2との間を流れる作動油の圧力がリリーフ圧設定部26(後述)で設定されたリリーフ圧に達すると、作動油をタンク10に排出するバルブである。
また、フォークリフト1は、エンジン8を制御するエンジンECU(Electronic Control Unit)17と、リフト操作レバー12の操作状態(操作方向及び操作量)を検出するリフト操作検知センサ18と、ティルト操作レバー13の操作状態(操作方向及び操作量)を検出するティルト操作検知センサ19と、エンジン8の回転数を検出する回転数センサ20(回転数検出部)と、リフトシリンダ6とリフト用電磁比例制御弁14との間の圧力を荷役装置2の荷役負荷として検出する圧力センサ21(荷役負荷検出部)と、主コントローラ22とを備えている。
主コントローラ22は、リフト操作検知センサ18、ティルト操作検知センサ19、回転数センサ20及び圧力センサ21等の検出値を入力し、所定の処理を行い、コントロールバルブ11及びエンジンECU17を制御する。
主コントローラ22は、リフト用電磁比例制御弁制御部23と、ティルト用電磁比例制御弁制御部24と、制限時間設定部25と、リリーフ圧設定部26とを有している。
リフト用電磁比例制御弁制御部23は、リフト操作検知センサ18により検出されたリフト操作レバー12の操作状態に応じてリフト用電磁比例制御弁14を制御する。具体的には、リフト用電磁比例制御弁制御部23は、リフト操作レバー12の操作量に応じたソレノイド電流値をリフト用電磁比例制御弁14に出力する。
すると、フォーク5が昇降動作する。具体的には、リフト操作レバー12によりフォーク5の上昇動作が指示操作されると、油圧ポンプ9によりタンク10から作動油が汲み上げられ、その作動油がリフト用電磁比例制御弁14を通ってリフトシリンダ6に供給されることで、フォーク5が上昇する。リフト操作レバー12によりフォーク5の下降動作が指示操作されると、フォーク5の自重によってフォーク5が下降し、リフトシリンダ6からの作動油がリフト用電磁比例制御弁14を通ってタンク10に戻される。
ティルト用電磁比例制御弁制御部24は、ティルト操作検知センサ19により検出されたティルト操作レバー13の操作状態に応じてティルト用電磁比例制御弁15を制御するバルブ制御部である。具体的には、ティルト用電磁比例制御弁制御部24は、ティルト操作レバー13の操作量に応じたソレノイド電流値をティルト用電磁比例制御弁15に出力する。
すると、マスト3が傾動動作する。具体的には、ティルト操作レバー13によりマスト3の前傾動作または後傾動作が指示操作されると、油圧ポンプ9によりタンク10から作動油が汲み上げられ、その作動油がティルト用電磁比例制御弁15を通ってティルトシリンダ7に供給されることで、マスト3が前傾または後傾する。
また、ティルト用電磁比例制御弁制御部24は、ティルトシリンダ7によりマスト3を後傾させる際に、回転数センサ20により検出されたエンジン8の回転数(以下、単にエンジン回転数)が所定回転数(後述)よりも低いときは、ティルト用電磁比例制御弁15の開度が一定時間だけ制限されるようにティルト用電磁比例制御弁15を制御する。
制限時間設定部25は、ティルトシリンダ7によりマスト3を後傾させる際に、圧力センサ21により検出された荷役装置2の荷役負荷に応じて、ティルト用電磁比例制御弁15の開度が制限される時間(以下、バルブ開度制限時間という)を設定する。
リリーフ圧設定部26は、回転数センサ20により検出されたエンジン回転数に応じて電磁比例リリーフ弁16のリリーフ圧を設定し、そのリリーフ圧に対応するソレノイド電流値を電磁比例リリーフ弁16に出力する。リリーフ圧設定部26は、図2に示されるリリーフ圧マップを用いて、電磁比例リリーフ弁16のリリーフ圧を設定する。リリーフ圧マップは、エンジン回転数と電磁比例リリーフ弁16のリリーフ圧との関係を表すマップである。リリーフ圧マップは、エンジン回転数の規定範囲内においてエンジン回転数が低くなるほどリリーフ圧が低くなるように定められている。
図3は、ティルトシリンダ7によりマスト3を後傾させる際に、主コントローラ22により実行される処理手順の詳細を示すフローチャートである。
図3において、主コントローラ22は、まずティルト操作レバー13によりマスト3の後傾動作が指示操作されたかどうかを判断する(手順S101)。主コントローラ22は、マスト3の後傾動作が指示操作されたと判断したときは、回転数センサ20の検出値を取得する(手順S102)。
続いて、主コントローラ22は、回転数センサ20により検出されたエンジン回転数が所定回転数以上であるかどうかを判断する(手順S103)。ここで、所定回転数は、油圧ポンプ9と荷役装置2との間の油圧負荷によりエンストが発生する可能性がある回転数であり、アイドル回転数またはアイドル回転数よりも規定量だけ高い回転数である。所定回転数は、例えば750rpm〜1500rpmの範囲内の何れかの回転数である。
主コントローラ22は、エンジン回転数が所定回転数以上であると判断したときは、ティルト操作レバー13の操作量に応じたソレノイド電流値を求める(手順S104)。このとき、主コントローラ22は、図4に示されるような電流値マップを用いて、ティルト操作レバー13の操作量に応じたソレノイド電流値を求める。電流値マップは、ティルト操作レバー13の操作量とソレノイド電流値との関係を表すマップであり、ティルト操作レバー13の使用可能範囲内(最小操作量と最大操作量との間の範囲内)においてティルト操作レバー13の操作量が大きくなるほどソレノイド電流値が大きくなるように定められている。なお、ソレノイド電流値はティルト用電磁比例制御弁15の開度に対応しており、ソレノイド電流値が大きくなるほどティルト用電磁比例制御弁15の開度が大きくなる。
従って、図5(a)に示されるようにティルト操作レバー13が操作されると、ソレノイド電流値は、図5(b)の1点鎖線Qで示されるように、ティルト操作レバー13の操作量に応じて上昇する。
続いて、主コントローラ22は、手順S104で得られたソレノイド電流値をティルト用電磁比例制御弁15のソレノイド部(図示せず)に出力する(手順S105)。これにより、ティルト用電磁比例制御弁15は、ソレノイド電流値に対応した開度に従って開くようになる。
主コントローラ22は、手順S103においてエンジン回転数が所定回転数よりも低いと判断したときは、圧力センサ21の検出値を取得する(手順S106)。
続いて、主コントローラ22は、圧力センサ21により検出された荷役装置2の荷役負荷に応じたバルブ開度制限時間t(図5(b)参照)を求める(手順S107)。このとき、主コントローラ22は、図6に示されるようなバルブ開度制限時間マップを用いて、荷役装置2の荷役負荷に応じたバルブ開度制限時間tを求める。バルブ開度制限時間マップは、荷役装置2の荷役負荷とバルブ開度制限時間tとの関係を表すマップであり、荷役負荷が高くなるに従ってバルブ開度制限時間tが段階的に長くなるように定められている。
続いて、主コントローラ22は、ティルト用電磁比例制御弁15を開け始めた時点においてティルト用電磁比例制御弁15の開度を一定開度に制限するようなソレノイド電流値を求める(手順S108)。このとき、主コントローラ22は、図5(b)の実線Pで示されるように、ティルト用電磁比例制御弁15の開度をティルト操作レバー13の操作量に応じた開度よりも小さい開度(例えばティルト操作レバー13の操作量に応じた開度の1/2程度)に制限するようなソレノイド電流値を求める。
続いて、主コントローラ22は、手順S108で得られたソレノイド電流値をティルト用電磁比例制御弁15のソレノイド部(図示せず)に出力する(手順S109)。これにより、ティルト用電磁比例制御弁15の開度は、ソレノイド電流値に対応した開度に保持される。
続いて、主コントローラ22は、ソレノイド電流値の立ち上がり開始からの時間がバルブ開度制限時間tに達したかどうかを判断する(手順S110)。ソレノイド電流値の立ち上がり開始からの時間がバルブ開度制限時間tに達したと判断するまで、本手順S110が継続される。これにより、ティルト用電磁比例制御弁15の開度がバルブ開度制限時間tだけ一定開度に制限されることとなる。従って、ティルト用電磁比例制御弁15がティルト操作レバー13の操作量に応じた開度に従って開く動作が遅延することとなる。
主コントローラ22は、ソレノイド電流値の立ち上がり開始からの時間がバルブ開度制限時間tに達したと判断したときは、ティルト操作レバー13の操作量に応じたソレノイド電流値を求める(手順S111)。ソレノイド電流値を求める手法は、上記の手順S104と同様である。すると、ソレノイド電流値は、図5(b)の実線Pで示されるように、ティルト操作レバー13の操作量に応じて上昇する。
続いて、主コントローラ22は、手順S112で得られたソレノイド電流値をティルト用電磁比例制御弁15のソレノイド部(図示せず)に出力する(手順S112)。これにより、ティルト用電磁比例制御弁15は、ソレノイド電流値に対応した開度に従って開くようになる。
以上において、ティルト用電磁比例制御弁制御部24は、上記の手順S101〜S105,S108〜S112を実行する。制限時間設定部25は、上記の手順S106,S107を実行する。
ところで、エンジン回転数が低くなるほど、電磁比例リリーフ弁16のリリーフ圧が低くなる。従って、エンジン8の低回転時には、油圧ポンプ9と荷役装置2との間の油圧負荷が低くなるため、エンジン8への入力負荷が低減される。これにより、エンストを防ぐことができる。しかし、ティルトシリンダ7によりマスト3を後傾させるときは、荷の重量に加えて荷の摺動抵抗及びモーメントがティルトシリンダ7に加わる。このため、マスト3の後傾動作の開始時には、荷役装置2の荷役負荷による油圧負荷の変動が大きくなりやすくなる。その結果、以下の流れによって、マスト3の後傾動作が一時的に停止するという不具合が発生することがある。
(1)マスト3の後傾動作が開始される

(2)油圧負荷が増える

(3)エンジン回転数が低下する

(4)エンストを防ぐため、電磁比例リリーフ弁16のリリーフ圧が下がる

(5)電磁比例リリーフ弁16のリリーフ圧が荷役の作動圧を下回ると、マスト3の後傾動作が停止する

(6)油圧負荷が減るため、エンジン回転数が上昇する

(7)電磁比例リリーフ弁16のリリーフ圧が上昇する

(8)電磁比例リリーフ弁16のリリーフ圧が荷役の作動圧を上回ると、マスト3の後傾動作が復帰する

(2)油圧負荷が増える

このようにマスト3の後傾動作が一時的に停止する現象が繰り返し起こることがある。この現象は、ティルト操作レバー13が操作されることで油圧ポンプ9と荷役装置2との間の油圧負荷が急激に上昇するときに発生しやすい。
これに対し本実施形態では、回転数センサ20によりエンジン回転数が検出され、エンジン回転数が所定回転数よりも低いときは、ティルト用電磁比例制御弁15の開度が一定時間だけ制限されるようにティルト用電磁比例制御弁15が制御されるので、油圧ポンプ9と荷役装置2との間の油圧負荷の急激な上昇が抑えられる。従って、エンジン回転数が低下しにくくなるため、電磁比例リリーフ弁16のリリーフ圧が下がりにくくなる。その結果、電磁比例リリーフ弁16のリリーフ圧が荷役の作動圧を下回ることが防止されるため、マスト3の後傾動作の一時的な停止を防止することができる。
また、圧力センサ21により荷役装置2の荷役負荷が検出され、荷役装置2の荷役負荷に応じてバルブ開度制限時間tが設定され、エンジン回転数が所定回転数よりも低いときは、ティルト用電磁比例制御弁15の開度がバルブ開度制限時間tだけ制限されるようにティルト用電磁比例制御弁15が制御される。ここで、荷役装置2の荷役負荷が重くなるほど、油圧ポンプ9と荷役装置2との間の油圧負荷が高くなる。荷役負荷が軽いときは、油圧負荷が低く、マスト3の後傾動作の一時的な停止が発生しにくい。このため、荷役負荷が軽いときは、バルブ開度制限時間tを短くすることで、ティルト操作レバー13の操作に対する荷役装置2のティルトシリンダ7の応答性を確保することができる。荷役負荷が重いときは、油圧負荷が高く、マスト3の後傾動作の一時的な停止が発生しやすい。このため、荷役負荷が重いときは、バルブ開度制限時間tを長くすることで、マスト3の後傾動作の一時的な停止を防止すると共に、荷を滑らかに動かすことができる。
また、バルブ開度制限時間tは荷役装置2の荷役負荷に応じて段階的に設定されるので、圧力センサ21の検出値のばらつきを吸収しつつ、バルブ開度制限時間tを簡単に設定することができる。
なお、本発明は、上記実施形態には限定されない。例えば、上記実施形態では、バルブ開度制限時間tが荷役装置2の荷役負荷に応じて段階的に設定されているが、特にその形態には限られず、バルブ開度制限時間tが荷役装置2の荷役負荷に応じて連続的に設定されていてもよい。
また、上記実施形態では、荷役装置2の荷役負荷に応じてバルブ開度制限時間tが設定され、エンジン回転数が所定回転数よりも低いときは、ティルト用電磁比例制御弁15の開度がバルブ開度制限時間tだけ制限されるようにティルト用電磁比例制御弁15が制御されているが、特にその形態には限られず、荷役装置2の荷役負荷に関わらずバルブ開度制限時間tが一定であってもよい。
また、上記実施形態では、エンジン回転数が低くなるほどリリーフ圧が低くなるような電磁比例リリーフ弁16を用いているが、使用するリリーフ弁としては、特にそれには限られず、少なくとも2つのリリーフ圧を有していればよい。例えば、リリーフ圧が異なる2つの一般的なリリーフ弁を設け、エンジン回転数が低いときは、リリーフ圧が低いリリーフ弁を作動させ、エンジン回転数が高いときは、リリーフ圧が高いリリーフ弁を作動させてもよい。また、リリーフ弁の動作以外の要因によって、マスト3の後傾動作が一時的に停止する現象が起きるのであれば、リリーフ弁の種類及び数等としては特に限定されない。
さらに、上記実施形態では、ティルトシリンダ7によりマスト3を後傾させる際に、ティルト用電磁比例制御弁15の開度が一定時間だけ制限されるようにティルト用電磁比例制御弁15が制御されているが、特にその形態には限られず、リフトシリンダ6によりフォーク5を上昇させる際に、リフト用電磁比例制御弁14の開度が一定時間だけ制限されるようにリフト用電磁比例制御弁14を制御してもよい。この場合には、フォーク5の上昇動作の一時的な停止を防止することができる。
また、上記実施形態の荷役車両は、フォーク5を備えたフォークリフト1であるが、本発明は、フォークの代わりに、クランプまたはバケット等のアタッチメントを備えたエンジン式の荷役車両にも適用可能である。この場合には、アタッチメントを動かす際に、アタッチメント用電磁比例制御弁の開度が一定時間だけ制限されるようにアタッチメント用電磁比例制御弁を制御することにより、アタッチメントの動作の一時的な停止を防止することができる。
1…フォークリフト(荷役車両)、2…荷役装置、3…マスト、7…ティルトシリンダ、8…エンジン、9…油圧ポンプ、13…ティルト操作レバー(ティルト操作部、荷役操作部)、15…ティルト用電磁比例制御弁、20…回転数センサ(回転数検出部)、21…圧力センサ(荷役負荷検出部)、24…ティルト用電磁比例制御弁制御部(バルブ制御部)、25…制限時間設定部。

Claims (4)

  1. エンジンにより駆動される油圧ポンプと、
    前記油圧ポンプからの作動油によって動作する荷役装置と、
    前記荷役装置を動作させる指示操作を行うための荷役操作部と、
    前記油圧ポンプと前記荷役装置との間に配設され、前記油圧ポンプから前記荷役装置に供給される作動油の流量を制御する電磁比例制御弁と、
    前記油圧ポンプと前記荷役装置との間を流れる作動油の圧力がリリーフ圧に達すると、作動油を排出するリリーフ弁と、
    前記荷役操作部の操作状態に応じて前記電磁比例制御弁を制御するバルブ制御部と、
    前記エンジンの回転数を検出する回転数検出部と
    前記回転数検出部により検出された前記エンジンの回転数に応じて前記リリーフ弁のリリーフ圧を設定するリリーフ圧設定部とを備え、
    前記バルブ制御部は、前記回転数検出部により検出された前記エンジンの回転数が所定回転数よりも低いときは、前記電磁比例制御弁の開度が一定時間だけ制限されるように前記電磁比例制御弁を制御することを特徴とする荷役車両。
  2. 前記荷役装置の荷役負荷を検出する荷役負荷検出部と、
    前記負荷検出部により検出された前記荷役装置の荷役負荷に応じて、前記電磁比例制御弁の開度が制限されるバルブ開度制限時間を設定する制限時間設定部とを更に備え、
    前記バルブ制御部は、前記エンジンの回転数が前記所定回転数よりも低いときは、前記電磁比例制御弁の開度が前記制限時間設定部により設定された前記バルブ開度制限時間だけ制限されるように前記電磁比例制御弁を制御することを特徴とする請求項1記載の荷役車両。
  3. 前記制限時間設定部は、前記荷役装置の荷役負荷に応じて、前記バルブ開度制限時間を段階的に設定することを特徴とする請求項2記載の荷役車両。
  4. 前記荷役装置は、マストを前傾または後傾させるティルトシリンダを有し、
    前記荷役操作部は、前記ティルトシリンダを動作させる指示操作を行うためのティルト操作部であり、
    前記電磁比例制御弁は、前記油圧ポンプと前記ティルトシリンダとの間に配設されており、
    前記バルブ制御部は、前記ティルト操作部により前記マストを後傾させる指示操作が行われた場合に、前記エンジンの回転数が前記所定回転数よりも低いときは、前記電磁比例制御弁の開度が一定時間だけ制限されるように前記電磁比例制御弁を制御することを特徴とする請求項1〜3の何れか一項記載の荷役車両。
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