JP6718677B2 - 車両用ブレーキシステムのブレーキ力補助装置、及び、車両用ブレーキシステム - Google Patents

車両用ブレーキシステムのブレーキ力補助装置、及び、車両用ブレーキシステム Download PDF

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Description

本発明は、車両用ブレーキシステムの車両への搭載性を向上することができるブレーキ力補助装置、及び、そのようなブレーキ力補助装置を含む車両用ブレーキシステムに関する。
従来の車両用ブレーキシステムとして、使用者によってブレーキ力が入力されるブレーキ操作機構と、ブレーキ力を倍力して伝達する倍力装置と、倍力されたブレーキ力によって押し込まれるピストンを内蔵しているマスタシリンダと、を含むものがある(例えば、特許文献1を参照。)。
特開2002−321611号公報
従来の車両用ブレーキシステムでは、ブレーキ操作機構とマスタシリンダとの間に倍力装置が介在していることに起因して、ブレーキ操作機構からマスタシリンダまでの全長が長くなって、車両への搭載性が低くなってしまう。
本発明は、上述の課題を背景としてなされたものであり、車両用ブレーキシステムの車両への搭載性を向上することができるブレーキ力補助装置を得るものである。また、本発明は、車両への搭載性が向上された車両用ブレーキシステムを得るものである。
本発明は、車両用ブレーキシステムのブレーキ力補助装置であって、前記車両用ブレーキシステムは、使用者によってブレーキ力が入力されるブレーキ操作機構と、前記ブレーキ操作機構によって押し込まれるピストンを内蔵しているマスタシリンダと、を含み、前記ブレーキ力補助装置は、モータと、前記モータの主軸の正方向への回転を前記ブレーキ操作機構に伝達して、前記ブレーキ操作機構による前記ピストンの押し込みを補助する伝達機構と、を含むものである。
本発明は、車両用ブレーキシステムであって、上述のブレーキ力補助装置を含むものである。
本発明では、ブレーキ力補助装置が、モータと、モータの主軸の正方向への回転をブレーキ操作機構に伝達して、ブレーキ操作機構によるピストンの押し込みを補助する伝達機構と、を含む。そのため、ブレーキ操作機構とマスタシリンダとの間に介在している倍力装置を省略して、ブレーキ操作機構からマスタシリンダまでの全長を短縮化することが可能となって、車両への搭載性が向上される。
本発明の実施の形態1に係る車両用ブレーキシステムの、構成の例を示す図である。 本発明の実施の形態1に係る車両用ブレーキシステムの、システム構成の例を示す図である。 本発明の実施の形態1に係る車両用ブレーキシステムの、作用を示す図である。 本発明の実施の形態1に係る車両用ブレーキシステムの、システム構成の変形例を示す図である。 本発明の実施の形態2に係る車両用ブレーキシステムの、構成の例を示す図である。 本発明の実施の形態2に係る車両用ブレーキシステムの、構成の変形例を示す図である。 本発明の実施の形態2に係る車両用ブレーキシステムの、構成の変形例を示す図である。
以下に、本発明に係る車両用ブレーキシステムのブレーキ力補助装置、及び、車両用ブレーキシステムについて、図面を用いて説明する。
なお、以下では、本発明に係る車両用ブレーキシステムのブレーキ力補助装置、及び、車両用ブレーキシステムが、四輪車に搭載されている場合について説明しているが、四輪車以外の他の車両(トラック、バス等)に搭載されていてもよい。また、以下で説明する構成、動作等は、一例であり、本発明に係る車両用ブレーキシステムのブレーキ力補助装置、及び、車両用ブレーキシステムは、そのような構成、動作等である場合に限定されない。
また、以下では、同一の又は類似する説明を、適宜簡略化又は省略している。また、各図において、同一の又は類似する部材又は部分については、符号を付すことを省略しているか、又は、同一の符号を付している。また、細かい構造については、適宜図示を簡略化又は省略している。
実施の形態1.
以下に、実施の形態1に係る車両用ブレーキシステムを説明する。
<車両用ブレーキシステムの構成及び動作>
実施の形態1に係る車両用ブレーキシステムの構成及び動作について説明する。
図1は、本発明の実施の形態1に係る車両用ブレーキシステムの、構成の例を示す図である。
図1に示されるように、車両用ブレーキシステム1は、車両100に搭載され、使用者によってブレーキ力が入力されるブレーキ操作機構10と、ブレーキ操作機構10に押し込まれるピストン11aを内蔵しているマスタシリンダ11と、車両100の車輪に対応して設けられているホイールシリンダ12と、ホイールシリンダ12のブレーキ液の液圧を制御する液圧制御ユニット13と、を含む。ホイールシリンダ12のブレーキ液の液圧が増加すると、車輪が制動される。また、液圧制御ユニット13は、使用者によるブレーキ操作機構10の操作等に応じて、各種バルブ、ボンプ等を制御して、ホイールシリンダ12のブレーキ液の液圧を制御する。
ブレーキ操作機構10は、車両100に回転可能に保持され、使用者の踏力が付与されるペダル10aと、ペダル10aの回転によって直進するプッシュロッド10bと、を含む。プッシュロッド10bとピストン11aとの間には、倍力装置が設けられておらず、ピストン11aは、プッシュロッド10bによって直接的に押し込まれる。
また、車両用ブレーキシステム1は、ブレーキ力補助装置14を含む。ブレーキ力補助装置14は、車両100に固定されている。ブレーキ力補助装置14は、筐体21と、筐体21に固定されているモータ22と、モータ22の主軸22aの正方向への回転をブレーキ操作機構10に伝達して、ブレーキ操作機構10によるピストン11aの押し込みを補助する伝達機構23と、を含む。
伝達機構23は、筐体21に回転可能に保持されている回転体31と、モータ22の主軸22aと回転体31とを連結するギア機構32と、長尺体33と、第1弾性体34と、を含む。長尺体33は、例えば、ゴム製のベルトであってもよく、また、ワイヤであってもよい。長尺体33の一端は、ブレーキ操作機構10のペダル10aに連結され、その他端は、回転体31の外周面に連結されている。第1弾性体34は、回転体31を、長尺体33の他端の巻き取りを加勢する方向に付勢する。第1弾性体34は、例えばバネ(引張バネ、圧縮バネ、捻りバネ等)である。
また、車両用ブレーキシステム1は、第2弾性体15を含む。第2弾性体15は、ブレーキ操作機構10のペダル10a及びプッシュロッド10bを、ブレーキ力の入力に抗する方向に付勢する。つまり、第2弾性体15は、ブレーキ操作機構10を、第1弾性体34による付勢を打ち消す方向に付勢して、第1弾性体34の分だけブレーキ操作機構10のペダル10aが回転し易くなって、ペダル10aが軽くなることを抑制している。第2弾性体15は、例えばバネ(引張バネ、圧縮バネ、捻りバネ等)である。
また、ブレーキ力補助装置14は、制御器(ECU)50を含む。制御器50は、1つであってもよく、また、複数に分かれていてもよい。また、制御器50が、ブレーキ力補助装置14以外の他の装置を制御する機能を有していてもよい。また、制御器50の一部又は全ては、例えば、マイコン、マイクロプロセッサユニット等で構成されてもよく、また、ファームウェア等の更新可能なもので構成されてもよく、また、CPU等からの指令によって実行されるプログラムモジュール等であってもよい。
図2は、本発明の実施の形態1に係る車両用ブレーキシステムの、システム構成の例を示す図である。
図2に示されるように、制御器50は、モータ22の主軸22aの正方向への回転の制御量を決定する制御量決定部51と、制御量決定部51で決定された制御量で、モータ22の主軸22aを正方向に回転させる動作制御部52と、を含む。
例えば、モータ22は、主軸22aの回転位置を検出する回転位置センサ22bを内蔵している、ブラシレスモータである。制御器50には、回転位置センサ22bの検出結果が入力される。制御量決定部51は、回転位置センサ22bで検出されたモータ22の主軸22aの回転位置に基づいて、制御量としての目標トルクを決定する。動作制御部52は、モータ22の主軸22aを正方向に回転させて、モータ22の主軸22aに、制御量決定部51で決定された目標トルクを出力させる。
使用者によってブレーキ操作機構10にブレーキ力が入力されて、ペダル10aの回転位置が変化すると、第1弾性体34によって、回転体31が長尺体33の他端を巻き取る方向に回転して、モータ22の主軸22aの回転位置が変化する。その回転位置に基づいて、モータ22の主軸22aに生じさせる目標トルクが決定され、モータ22の主軸22aがその目標トルクを出力するように正方向に回転する。モータ22のモータ22の主軸22aに生じたトルクによって、回転体31がギア機構32のギア比に応じた角度だけ回転して、長尺体33の他端が回転体31に巻き取られる。その巻き取りに伴って、ブレーキ操作機構10のペダル10aが、ピストン11aを押し込む方向に引っ張られる。ブレーキ操作機構10のペダル10aが引っ張られると、ブレーキ操作機構10のプッシュロッド10bによるピストン11aの押し込みが補助される。
使用者によるブレーキ操作機構10へのブレーキ力の入力が解除されると、マスタシリンダ11のブレーキ液の液圧及び第2弾性体15によって、ブレーキ操作機構10のプッシュロッド10b及びペダル10aが、ブレーキ力の入力前の状態に復帰する。その際、第1弾性体34によって、回転体31が長尺体33の他端の巻き取りを加勢する方向に付勢されていることで、長尺体33が弛まない状態で引き出される。また、それに伴う回転体31の回転によって、モータ22の主軸22aが逆方向に回転して、その回転位置が変化する。
図3は、本発明の実施の形態1に係る車両用ブレーキシステムの、作用を示す図である。なお、図3では、横軸がブレーキ操作機構10に入力されるブレーキ力であり、縦軸がブレーキ操作機構10によるピストン11aの押込力である。また、図3では、ブレーキ力補助装置14が無い場合の押込力がL1で示され、ブレーキ力補助装置14が有る場合の押込力がL2で示されてしめされている。
図3に示されるように、ブレーキ力補助装置14が有ることで領域Aの分だけブレーキ操作機構10によるピストン11aの押込力が補助される。
なお、図1では、長尺体33の一端がブレーキ操作機構10のペダル10aに連結されている場合が示されているが、長尺体33の一端が、ブレーキ操作機構10のブレーキ力の入力によって変位する他の部材(例えば、ブレーキ操作機構10のプッシュロッド10b等)に連結されていてもよい。
また、以上では、制御器50が、モータ22の主軸22aのトルクを制御することによって、ブレーキ操作機構10によるピストン11aの押込力を制御している場合を説明しているが、制御器50が、モータ22の主軸22aの回転位置を制御することによって、ブレーキ操作機構10によるピストン11aの押込力を制御してもよい。つまり、制御器50におけるモータ22の主軸22aの正方向への回転の制御量は、トルク以外であってもよい。
<車両用ブレーキシステムの効果>
実施の形態1に係る車両用ブレーキシステムの効果について説明する。
車両用ブレーキシステム1では、ブレーキ力補助装置14が、モータ22と、モータ22の主軸22aの正方向への回転をブレーキ操作機構10に伝達して、ブレーキ操作機構10によるピストン11aの押し込みを補助する伝達機構23と、を含む。そのため、ブレーキ操作機構10とマスタシリンダ11との間に介在している倍力装置を省略して、ブレーキ操作機構10からマスタシリンダ11までの全長を短縮化することが可能となって、車両100への搭載性が向上される。また、ブレーキ操作機構10及びマスタシリンダ11を着脱することなく、ブレーキ力補助装置14を着脱することができるため、組立性及びメンテナンス性が向上される。
好ましくは、車両用ブレーキシステム1では、伝達機構23が、ブレーキ操作機構10がブレーキ力の入力前の状態に復帰する際に、モータ22の主軸22aを逆方向に回転させ、ブレーキ力補助装置14が、制御器50を含み、制御器50が、モータ22の主軸22aの回転位置の検出結果に基づいて、モータ22の主軸22aの正方向への回転の制御量を決定する制御量決定部51と、制御量決定部51で決定された制御量で、モータ22の主軸22aを正方向に回転させる動作制御部52と、を含む。つまり、車両用ブレーキシステム1では、モータ22がそもそも備えている回転位置センサ22bを用いて、ブレーキ操作機構10に入力されたブレーキ力が検出されるため、車両用ブレーキシステム1のコスト性が向上される。
好ましくは、車両用ブレーキシステム1では、伝達機構23が、一端がブレーキ操作機構10に連結されている長尺体33と、モータ22の主軸22aの正方向への回転によって回転して、長尺体33の他端を巻き取る回転体31と、回転体31を、長尺体33の他端の巻き取りを加勢する方向に付勢する第1弾性体34と、を含む。そのため、使用者によってブレーキ操作機構10にブレーキ力が入力されると、ブレーキ操作機構10を引っ張り、そのブレーキ力が解除されると、長尺体33が弛まない状態でブレーキ操作機構10を復帰させる構造を、簡易な機構で実現することが可能となって、車両用ブレーキシステム1のコスト性が向上される。また、マスタシリンダ11の下側の空間を有効活用することが可能となって、車両100への搭載性が向上される。
<変形例>
図4は、本発明の実施の形態1に係る車両用ブレーキシステムの、システム構成の変形例を示す図である。
図4に示されるように、ブレーキ力補助装置14が、ブレーキ操作機構10に入力されたブレーキ力を、モータ22の主軸22aの回転位置以外によって、つまり、伝達機構23を介さずに検出する検出器24を含んでもよい。検出器24は、例えば、ペダル10aの回転角度を検出するものであってもよく、また、プッシュロッド10bの直進量を検出するものであってもよく、また、マスタシリンダ11のブレーキ液の液圧を検出するものであってもよい。制御量決定部51は、回転位置センサ22bの検出結果と検出器24の検出結果とに基づいて、制御量を決定する。そのように構成されることで、ブレーキ操作機構10に入力されたブレーキ力の検出の冗長性が向上される。また、各部材の剛性を加味したブレーキ制御を実行することが可能となる。なお、検出器24の検出結果が、ブレーキ力補助装置14以外の他の装置の制御に用いられてもよい。
実施の形態2.
以下に、実施の形態2に係る車両用ブレーキシステムについて説明する。
なお、実施の形態1に係る車両用ブレーキシステムと重複又は類似する説明は、適宜簡略化又は省略している。
<車両用ブレーキシステムの構成及び動作>
実施の形態2に係る車両用ブレーキシステムの構成及び動作について説明する。
図5は、本発明の実施の形態2に係る車両用ブレーキシステムの、構成の例を示す図である。
図5に示されるように、ブレーキ操作機構10は、ペダル10aに固定され、ペダル10aと共に回転する巻掛体10cを含む。伝達機構23は、筐体21に回転可能に保持されている回転体31と、モータ22の主軸22aと回転体31とを連結するギア機構32と、無端ベルト35と、を含む。無端ベルト35の一部は、巻掛体10cに巻き掛けられ、無端ベルト35の他の一部は、回転体31に巻き掛けられている。無端ベルト35は、例えば、内周面に形成されている歯が、巻掛体10cの外周面及び回転体31の外周面に形成されている歯に噛み合う、ゴム製の歯付ベルトである。搭載車種毎の仕様に、巻掛体10cの設計変更によって対応することで、ブレーキ力補助装置14が共通化される。
使用者によってブレーキ操作機構10にブレーキ力が入力されて、ペダル10a及び巻掛体10cの回転位置が変化すると、無端ベルト35によって回転体31が回転して、モータ22の主軸22aの回転位置が変化する。その回転位置に基づいて、モータ22の主軸22aに生じさせる目標トルクが決定され、モータ22の主軸22aがその目標トルクを出力するように正方向に回転する。モータ22のモータ22の主軸22aに生じたトルクによって、回転体31がギア機構32のギア比に応じた角度だけ回転して、無端ベルト35が送られる。その無端ベルト35の送りに伴って、ブレーキ操作機構10のペダル10aが、ピストン11aを押し込む方向に押し出される。ブレーキ操作機構10のペダル10aが押し出されると、ブレーキ操作機構10のプッシュロッド10bによるピストン11aの押し込みが補助される。
使用者によるブレーキ操作機構10へのブレーキ力の入力が解除されると、マスタシリンダ11のブレーキ液の液圧及び第2弾性体15によって、ブレーキ操作機構10のプッシュロッド10b、ペダル10a、及び巻掛体10cが、ブレーキ力の入力前の状態に復帰する。その際、無端ベルト35による回転体31の回転によって、モータ22の主軸22aが逆方向に回転し、その回転位置が変化する。
なお、図5では、ブレーキ操作機構10が、第2弾性体15によって、ブレーキ力の入力に抗する方向に付勢されている状態が示されているが、第2弾性体15が設けられていなくてもよい。
<車両用ブレーキシステムの効果>
実施の形態2に係る車両用ブレーキシステムの効果について説明する。
好ましくは、車両用ブレーキシステム1では、伝達機構23が、ブレーキ操作機構10に巻き掛けられている無端ベルト35と、モータ22の主軸22aの回転によって回転して、無端ベルト35を送る回転体31と、を含む。そのため、使用者によってブレーキ操作機構10にブレーキ力が入力されると、ブレーキ操作機構10を押し込み、そのブレーキ力が解除されると、無端ベルト35が弛まない状態でブレーキ操作機構10を復帰させる構造を、簡易な機構で実現することが可能となって、車両用ブレーキシステム1のコスト性が向上される。また、ブレーキ操作機構10の上側の空間を有効活用することが可能となって、車両100への搭載性が向上される。また、ブレーキ力補助装置14(特に、制御器50)を、車両100の車室側に配設することが可能であるため、ブレーキ力補助装置14(特に、制御器50)に要求される環境仕様(耐熱特性、耐水特性)が高くなってコスト性が低下してしまうことが抑制される。
<変形例>
図6は、本発明の実施の形態2に係る車両用ブレーキシステムの、構成の変形例を示す図である。
図6に示されるように、巻掛体10cの中心軸C2が、ペダル10aの回転軸C1に対して偏心していてもよい。巻掛体10cの中心軸C2が、ペダル10aの回転軸C1に対して回転体31から遠い側に位置する状態で、無端ベルト35が巻掛体10c及び回転体31に巻き掛けられていると、無端ベルト35に十分な張力が生じる。また、無端ベルト35の着脱作業においては、ペダル10aを作動域の外側まで回したり、巻掛体10cのペダル10aへの固定を解除して巻掛体10cを回したりして、巻掛体10cの中心軸C2が、ペダル10aの回転軸C1に対して回転体31に近い側に位置する状態にすることで、無端ベルト35の張力を無くす又は弱めることができる。つまり、巻掛体10cの中心軸C2が、ペダル10aの回転軸C1に対して偏心していることで、組立性及びメンテナンス性が向上される。
図7は、本発明の実施の形態2に係る車両用ブレーキシステムの、構成の変形例を示す図である。
図7に示されるように、巻掛体10cの全周方向のうちの一部の領域B1における径が、他の領域B2における径よりも大きくてもよい。巻掛体10cの一部の領域B1が、他の領域B2に対して回転体31から遠い側に位置する状態で、無端ベルト35が巻掛体10c及び回転体31に巻き掛けられていると、無端ベルト35に十分な張力が生じる。また、無端ベルト35の着脱作業においては、ペダル10aを作動域の外側まで回したり、巻掛体10cのペダル10aへの固定を解除して巻掛体10cを回したりして、一部の領域B1が、他の領域B2に対して回転体31に近い側に位置する状態にすることで、無端ベルト35の張力を無くす又は弱めることができる。つまり、巻掛体10cの全周方向のうちの一部の領域B1における径が、他の領域B2における径よりも大きいことで、組立性及びメンテナンス性が向上される。
以上、実施の形態1及び実施の形態2について説明したが、本発明は各実施の形態の説明に限定されない。例えば、各実施の形態の全て又は一部が組み合わされてもよい。
1 車両用ブレーキシステム、10 ブレーキ操作機構、10a ペダル、10b プッシュロッド、10c 巻掛体、11 マスタシリンダ、11a ピストン、12 ホイールシリンダ、13 液圧制御ユニット、14 ブレーキ力補助装置、15 第2弾性体、21 筐体、22 モータ、22a 主軸、22b 回転位置センサ、23 伝達機構、24 検出器、31 回転体、32 ギア機構、33 長尺体、34 第1弾性体、35 無端ベルト、50 制御器、51 制御量決定部、52 動作制御部、100 車両、A 領域、B1 一部の領域、B2 他の領域、C1 回転軸、C2 中心軸。

Claims (7)

  1. 車両用ブレーキシステムのブレーキ力補助装置であって、
    前記車両用ブレーキシステムは、
    使用者によってブレーキ力が入力されるブレーキ操作機構と、
    前記ブレーキ操作機構によって押し込まれるピストンを内蔵しているマスタシリンダと、を含み、
    前記ブレーキ力補助装置は、
    モータと、
    前記モータの主軸の正方向への回転を前記ブレーキ操作機構に伝達して、前記ブレーキ操作機構による前記ピストンの押し込みを補助する伝達機構と、を含
    前記伝達機構は、
    一端が前記ブレーキ操作機構に連結されている長尺体と、
    前記モータの主軸の正方向への回転によって回転して、前記長尺体の他端を巻き取る回転体と、
    前記回転体を、前記長尺体の他端の巻き取りを加勢する方向に付勢する第1弾性体と、を含む、
    車両用ブレーキシステムのブレーキ力補助装置。
  2. 前記伝達機構は、前記ブレーキ操作機構がブレーキ力の入力前の状態に復帰する際に、前記モータの主軸を逆方向に回転させ、
    前記ブレーキ力補助装置は、制御器を含み、
    前記制御器は、
    前記モータの主軸の回転位置の検出結果に基づいて、前記モータの主軸の正方向への回転の制御量を決定する制御量決定部と、
    前記制御量決定部で決定された前記制御量で、前記モータの主軸を正方向に回転させる動作制御部と、を含む、
    請求項1に記載の車両用ブレーキシステムのブレーキ力補助装置。
  3. 前記ブレーキ力補助装置は、前記ブレーキ操作機構に入力されたブレーキ力を前記伝達機構を介さずに検出する検出器を含み、
    前記制御量決定部は、更に前記検出器の検出結果に基づいて、前記制御量を決定する、
    請求項2に記載の車両用ブレーキシステムのブレーキ力補助装置。
  4. 前記車両用ブレーキシステムは、前記ブレーキ操作機構をブレーキ力の入力に抗する方向に付勢する第2弾性体を含む、
    請求項1〜3のいずれか1項に記載の車両用ブレーキシステムのブレーキ力補助装置。
  5. 車両用ブレーキシステムのブレーキ力補助装置であって、
    前記車両用ブレーキシステムは、
    使用者によってブレーキ力が入力されるブレーキ操作機構と、
    前記ブレーキ操作機構によって押し込まれるピストンを内蔵しているマスタシリンダと、を含み、
    前記ブレーキ力補助装置は、
    モータと、
    前記モータの主軸の正方向への回転を前記ブレーキ操作機構に伝達して、前記ブレーキ操作機構による前記ピストンの押し込みを補助する伝達機構と、を含み、
    前記伝達機構は、
    前記ブレーキ操作機構に巻き掛けられている無端ベルトと、
    前記モータの主軸の回転によって回転して、前記無端ベルトを送る回転体と、を含み、
    前記ブレーキ操作機構は、
    ペダルと、
    前記ペダルに固定され、前記無端ベルトが巻き掛けられている巻掛体と、を含み、
    前記巻掛体の中心軸は、前記ペダルの回転軸に対して偏心している、
    車両用ブレーキシステムのブレーキ力補助装置。
  6. 車両用ブレーキシステムのブレーキ力補助装置であって、
    前記車両用ブレーキシステムは、
    使用者によってブレーキ力が入力されるブレーキ操作機構と、
    前記ブレーキ操作機構によって押し込まれるピストンを内蔵しているマスタシリンダと、を含み、
    前記ブレーキ力補助装置は、
    モータと、
    前記モータの主軸の正方向への回転を前記ブレーキ操作機構に伝達して、前記ブレーキ操作機構による前記ピストンの押し込みを補助する伝達機構と、を含み、
    前記伝達機構は、
    前記ブレーキ操作機構に巻き掛けられている無端ベルトと、
    前記モータの主軸の回転によって回転して、前記無端ベルトを送る回転体と、を含み、
    前記ブレーキ操作機構は、
    ペダルと、
    前記ペダルに固定され、前記無端ベルトが巻き掛けられている巻掛体と、を含み、
    前記巻掛体の全周方向のうちの一部の領域における径が、他の領域における径よりも大きい、
    車両用ブレーキシステムのブレーキ力補助装置。
  7. 請求項1〜6の何れか一項に記載の車両用ブレーキシステムのブレーキ力補助装置を含む、
    車両用ブレーキシステム

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