JP6742671B2 - 車両用制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＩＤＳ（アイドリングストップ）制御を採用した車両に用いられる制御装置に関する。

近年、エンジンを駆動源とする車両には、燃費の向上などの目的で、ＩＤＳ制御が採用されてきている。ＩＤＳ制御を採用した車両では、たとえば、運転者のブレーキ操作により、車速が所定のＩＤＳ開始車速以下に低下すると、エンジンが自動的に停止（アイドリングストップ）される。その後、たとえば、運転者がブレーキ操作を解除すると、エンジンが自動的に再始動される。

ＩＤＳ制御を採用した車両において、変速機として、無段変速機（ＣＶＴ：Continuously Variable Transmission）などの自動変速機を搭載したものがある。自動変速機を搭載した車両は、自動変速機で使用される油圧を発生させるためのオイルポンプを必要とする。オイルポンプとして、エンジンの動力により駆動される機械式オイルポンプのみが搭載されていると、ＩＤＳ制御によるエンジンの停止中、機械式オイルポンプの駆動が停止するので、自動変速機に必要な油圧を確保することができない。そのため、かかる車両には、機械式オイルポンプに加えて、電動モータの動力により駆動される電動オイルポンプを搭載したものがある。

電動オイルポンプを搭載した車両では、ＩＤＳ制御によるエンジンの停止後、電動オイルポンプを作動させて、電動オイルポンプによる発生油圧を車両の前進走行時に係合される前進クラッチに供給し、エンジンの再始動前に前進クラッチを予め係合させておくことができる。これにより、エンジンの再始動時（ＩＤＳ復帰時）に、車両を速やかに発進（加速）させることができる。

特開２０１３−１８１４０８号公報

エンジンの再始動後は、エンジンの動力により機械式オイルポンプが駆動されて、機械式オイルポンプによる油圧が発生するので、電動オイルポンプがオフにされる。この電動オイルポンプの発生油圧と機械式オイルポンプの発生油圧との切り替わり時に、前進クラッチに供給される油圧が一時的に低下した場合、アクセル操作によってスロットルバルブが大きく開かれていると、前進クラッチの滑りが発生するおそれがある。

そこで、Ｄレンジ（前進レンジ）で電動オイルポンプが作動した状態からのＩＤＳ復帰時には、いわゆるスロットル閉じが行われる。スロットル閉じでは、スロットル上限ガードが設定され、スロットルバルブの開度（スロットル開度）がスロットル上限ガード以下に制限される。これにより、スロットル閉じが行われない場合と比較して、エンジントルクの増大を抑制することができる。

ところが、Ｄレンジで電動オイルポンプが作動した状態からのＩＤＳ復帰直後に、ＤレンジからＮレンジ（中立レンジ）を経てＲレンジ（後進レンジ）に切り替えるシフト操作がなされる場合がある。このシフト操作に対して、前進クラッチが解放されるとともに、Ｒレンジの構成に必要な後進クラッチが係合される。このとき、前述のスロットル閉じが行われていても、そのスロットル閉じが不十分であるために、後進クラッチの係合ショックが発生する場合があることが、本願発明者による研究の結果として判った。

本発明の目的は、ＩＤＳ制御によるエンジンの再始動時に走行レンジから中立レンジへの切り替え操作の後に中立レンジから走行レンジへの切り替え操作が行われた場合に、摩擦係合要素の掛け替えによる係合ショックの発生を抑制できる、車両用制御装置を提供することである。

前記の目的を達成するため、本発明に係る車両用制御装置は、エンジン、エンジンから車輪に伝達される動力を変速する自動変速機、自動変速機の走行レンジを構成するために係合される摩擦係合要素、エンジンの動力により摩擦係合要素を係合可能な第１係合手段、およびエンジンの動力によらずに摩擦係合要素を係合可能な第２係合手段を搭載した車両に用いられる制御装置であって、ＩＤＳ開始条件の成立に応じてエンジンを停止させ、ＩＤＳ復帰条件の成立に応じてエンジンを再始動させるＩＤＳ制御を実行するＩＤＳ制御手段と、第２係合手段による摩擦係合要素の係合状態でのＩＤＳ制御によるエンジンの再始動時に、エンジンのスロットルバルブの開度を第１態様で制限するスロットル閉じを実行し、その実行中に走行レンジから中立レンジへの切り替え操作の後に中立レンジから走行レンジへの切り替え操作が行われた場合に、第１態様よりも制限が強い第２態様のスロットル閉じを実行するスロットル閉じ制御手段とを含む。

この構成によれば、ＩＤＳ制御では、ＩＤＳ開始条件の成立（ＩＤＳ開始要求）に応じてエンジンが停止され、そのエンジンの停止中のＩＤＳ復帰条件の成立（ＩＤＳ復帰要求）に応じてエンジンが再始動される。

第２係合手段による摩擦係合要素の係合状態でのＩＤＳ制御によるエンジンの再始動時には、エンジンのスロットルバルブの開度を第１態様で制限するスロットル閉じが実行される。このスロットル閉じにより、エンジンの再始動による第１係合手段の作動に応じて第２係合手段の作動が停止されるときに、摩擦係合要素に滑りなどが発生することを抑制できる。

また、第１態様でのスロットル閉じの実行中に、自動変速機の走行レンジから中立レンジに切り替えられ、さらに中立レンジから走行レンジへの切り替えが行われた場合に、第１態様よりも制限が強い第２態様のスロットル閉じが実行される。これにより、摩擦係合要素と掛け替えられる別の摩擦係合要素に係合ショックが発生することを抑制できる。

本発明によれば、ＩＤＳ制御によるエンジンの再始動時に走行レンジから中立レンジへの切り替えの後に中立レンジから走行レンジへの切り替えが行われた場合に、適切なスロットル閉じが行われることにより、摩擦係合要素の掛け替えによる係合ショックの発生を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る制御装置が搭載された車両の要部の構成を示す図である。 トルクコンバータおよび無段変速機の構成を示すスケルトン図である。 ＩＤＳ制御時の車速、エンジン回転数、スロットル上限ガード、シフトレンジ、電動オイルポンプ（ＥＯＰ）のオン／オフ状態、ならびに前進クラッチおよび後進クラッチの係合／解放状態の時間変化の一例を示す図である。

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

＜車両の要部構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る制御装置が搭載された車両１の要部の構成を示す図である。

車両１は、エンジン２を駆動源とする自動車である。

エンジン２には、エンジン２の燃焼室への吸気量を調整するための電子スロットルバルブ、燃料を吸入空気に噴射するインジェクタ（燃料噴射装置）および燃焼室内に電気放電を生じさせる点火プラグなどが設けられている。また、エンジン２には、その始動のためのスタータが付随して設けられている。

また、車両１には、エンジン２の出力を駆動輪に伝達するため、トルクコンバータ３およびベルト式の無段変速機（ＣＶＴ：Continuously Variable Transmission）４が搭載されている。トルクコンバータ３および無段変速機４の構成については、後述する。

無段変速機４に付随して、トルクコンバータ３および無段変速機４の各部に油圧を供給するための油圧回路１１が設けられている。さらに、油圧の発生源として、エンジン２の動力により駆動される機械式オイルポンプ（ＭＯＰ）１２と、電動モータの動力により駆動される電動オイルポンプ（ＥＯＰ）１３とが設けられている。油圧回路１１には、機械式オイルポンプ１２および電動オイルポンプ１３が互いに独立して発生する油圧が供給されるようになっている。

車両１には、マイコン（マイクロコントローラユニット）を含む構成のＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）が備えられている。マイコンには、たとえば、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ、データフラッシュ（フラッシュメモリ）などが内蔵されている。車両１の各部を制御するため、車両１には、複数のＥＣＵが搭載されており、各ＥＣＵは、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信プロトコルによる双方向通信が可能に接続されている。複数のＥＣＵには、エンジン２、トルクコンバータ３および無段変速機４を制御するためのＥ／ＴＥＣＵ１４およびＩＤＳ（アイドリングストップ）制御のためのＩＤＳＥＣＵ１５が含まれる。

Ｅ／ＴＥＣＵ１４およびＩＤＳＥＣＵ１５には、それぞれ制御に必要な各種センサが接続されている。

＜駆動系統の構成＞
図２は、トルクコンバータ３および無段変速機４の構成を示すスケルトン図である。

トルクコンバータ３は、ポンプインペラ３１、タービンランナ３２およびロックアップ機構（ロックアップクラッチ）３３を備えている。ポンプインペラ３１には、エンジン２の出力軸（Ｅ／Ｇ出力軸）が連結されており、ポンプインペラ３１は、Ｅ／Ｇ出力軸と同一の回転軸線を中心に一体的に回転可能に設けられている。タービンランナ３２は、ポンプインペラ３１と同一の回転軸線を中心に回転可能に設けられている。ロックアップ機構３３は、ポンプインペラ３１とタービンランナ３２とを直結／分離するために設けられている。ロックアップ機構３３が係合（ロックアップオン）されると、ポンプインペラ３１とタービンランナ３２とが直結され、ロックアップ機構３３が解放（ロックアップオフ）されると、ポンプインペラ３１とタービンランナ３２とが分離される。

ロックアップオフの状態（ロックアップ解除状態）において、Ｅ／Ｇ出力軸が回転されると、ポンプインペラ３１が回転する。ポンプインペラ３１が回転すると、ポンプインペラ３１からタービンランナ３２に向かうオイルの流れが生じる。このオイルの流れがタービンランナ３２で受けられて、タービンランナ３２が回転する。このとき、トルクコンバータ３の増幅作用が生じ、タービンランナ３２には、Ｅ／Ｇ出力軸の動力（トルク）よりも大きな動力が発生する。

ロックアップオンの状態（ロックアップ係合状態）では、Ｅ／Ｇ出力軸が回転されると、Ｅ／Ｇ出力軸、ポンプインペラ３１およびタービンランナ３２が一体となって回転する。

無段変速機４は、ベルト式の無段変速機であり、トルクコンバータ３から入力される動力をデファレンシャルギヤ６に伝達する。無段変速機４は、インプット軸４１、アウトプット軸４２、ベルト伝達機構４３および前後進切替機構４４を備えている。

インプット軸４１は、トルクコンバータ３のタービンランナ３２に連結され、タービンランナ３２と同一の回転軸線を中心に一体的に回転可能に設けられている。

アウトプット軸４２は、インプット軸４１と平行に配置されている。アウトプット軸４２には、出力ギヤ４５が相対回転不能に支持されている。

ベルト伝達機構４３には、プライマリ軸５１およびセカンダリ軸５２が含まれる。プライマリ軸５１およびセカンダリ軸５２は、それぞれインプット軸４１およびアウトプット軸４２と同一軸線上に配置されている。

そして、ベルト伝達機構４３は、プライマリ軸５１に支持されたプライマリプーリ５３とセカンダリ軸５２に支持されたセカンダリプーリ５４とに、無端状のベルト５５が巻き掛けられた構成を有している。

プライマリプーリ５３は、プライマリ軸５１に固定された固定シーブ６１と、固定シーブ６１にベルト５５を挟んで対向配置され、プライマリ軸５１にその軸線方向に移動可能かつ相対回転不能に支持された可動シーブ６２とを備えている。可動シーブ６２に対して固定シーブ６１と反対側には、プライマリ軸５１に固定されたピストン６３が設けられ、可動シーブ６２とピストン６３との間に、ピストン室（油室）６４が形成されている。

セカンダリプーリ５４は、セカンダリ軸５２に対して固定された固定シーブ６５と、固定シーブ６５にベルト５５を挟んで対向配置され、セカンダリ軸５２にその軸線方向に移動可能かつ相対回転不能に支持された可動シーブ６６とを備えている。可動シーブ６６に対して固定シーブ６５と反対側には、セカンダリ軸５２に固定されたピストン６７が設けられ、可動シーブ６６とピストン６７との間に、ピストン室６８が形成されている。

なお、図示されていないが、可動シーブ６６とピストン６７との間には、ベルト５５に初期挟圧（初期推力）を与えるためのバイアススプリングが介在されている。バイアススプリングの弾性力により、可動シーブ６６およびピストン６７は、互いに離間する方向に付勢されている。

前後進切替機構４４は、インプット軸４１とベルト伝達機構４３のプライマリ軸５１との間に介装されている。前後進切替機構４４は、遊星歯車機構７１、後進クラッチＢ１および前進クラッチＣ１を備えている。

遊星歯車機構７１には、キャリア７２、サンギヤ７３およびリングギヤ７４が含まれる。

キャリア７２は、インプット軸４１に相対回転可能に外嵌されている。キャリア７２は、複数のピニオンギヤ７５を回転可能に支持している。複数のピニオンギヤ７５は、円周上に配置されている。

サンギヤ７３は、インプット軸４１に相対回転不能に支持されて、複数のピニオンギヤ７５により取り囲まれる空間に配置されている。サンギヤ７３のギヤ歯は、各ピニオンギヤ７５のギヤ歯と噛合している。

リングギヤ７４は、その回転軸線がプライマリ軸５１の軸心と一致するように設けられている。リングギヤ７４には、ベルト伝達機構４３のプライマリ軸５１が連結されている。リングギヤ７４のギヤ歯は、複数のピニオンギヤ７５を一括して取り囲むように形成され、各ピニオンギヤ７５のギヤ歯と噛合している。

前進クラッチＣ１は、油圧により、キャリア７２とサンギヤ７３とを直結（一体回転可能に結合）する係合状態（オン）と、その直結を解除する解放状態（オフ）とに切り替えられる。

後進クラッチＢ１は、キャリア７２とトルクコンバータ３および無段変速機４を収容するトランスミッションケースとの間に設けられ、油圧により、キャリア７２を制動する係合状態（オン）と、キャリア７２の回転を許容する解放状態（オフ）とに切り替えられる。

車両１の前進時には、後進クラッチＢ１が解放されて、前進クラッチＣ１が係合される。エンジン２の動力がインプット軸４１に入力されると、キャリア７２およびサンギヤ７３がインプット軸４１と一体に回転する。そのため、サンギヤ７３の回転は、リングギヤ７４に回転方向が逆転されずに伝達される。これにより、リングギヤ７４が回転し、ベルト伝達機構４３のプライマリ軸５１およびプライマリプーリ５３がリングギヤ７４と一体に回転する。プライマリプーリ５３の回転は、ベルト５５を介して、セカンダリプーリ５４に伝達され、セカンダリプーリ５４およびセカンダリ軸５２を回転させる。そして、セカンダリ軸５２と一体に、アウトプット軸４２および出力ギヤ４５が回転する。出力ギヤ４５が回転すると、デファレンシャルギヤ６から左右に延びるドライブシャフト７，８が回転して、駆動輪（図示せず）が回転することにより、車両１が前進する。

一方、車両１の後進時には、後進クラッチＢ１が係合されて、前進クラッチＣ１が解放される。エンジン２の動力がインプット軸４１に入力されると、キャリア７２が静止した状態で、サンギヤ７３がインプット軸４１と一体に回転する。そのため、サンギヤ７３の回転は、リングギヤ７４に逆転かつ減速されて伝達される。これにより、リングギヤ７４が回転し、ベルト伝達機構４３のプライマリ軸５１およびプライマリプーリ５３がリングギヤ７４と一体に回転する。プライマリプーリ５３の回転は、ベルト５５を介して、セカンダリプーリ５４に伝達され、セカンダリプーリ５４およびセカンダリ軸５２を回転させる。そして、セカンダリ軸５２と一体に、アウトプット軸４２および出力ギヤ４５が回転する。出力ギヤ４５は、デファレンシャルギヤ６（デファレンシャルギヤ６の入力ギヤ）と噛合している。出力ギヤ４５が回転すると、デファレンシャルギヤ６から左右に延びるドライブシャフト７，８が回転して、駆動輪（図示せず）が回転することにより、車両１が後進する。

＜ＩＤＳ制御＞
ＩＤＳ制御は、エンジン２のアイドリングを抑制することにより燃費の向上を図る技術である。ＩＤＳ制御に必要な情報として、ＩＤＳＥＣＵ１５には、車速およびブレーキペダルの操作量などの情報が入力される。

ＩＤＳ制御では、車両１の走行中に、ブレーキペダルが操作される（踏まれている）と、ＩＤＳＥＣＵ１５により、所定のＩＤＳ開始条件が成立しているか否かが判定される。ＩＤＳ開始条件は、たとえば、車速が所定のアイドリングストップ実施車速（たとえば、１０ｋｍ／ｈ）以下であり、かつ、ブレーキペダルが一定時間以上操作されているという条件である。ブレーキペダルが操作されている間、ＩＤＳ開始条件が成立しているか否かが一定の周期で判定される。そして、ＩＤＳ開始条件が成立すると、ＩＤＳＥＣＵ１５からＥ／ＴＥＣＵ１４にＩＤＳ要求が送信され、このＩＤＳ要求に応じて、Ｅ／ＴＥＣＵ１４により、エンジン２が停止（アイドリングストップ）される。

アイドリングストップの開始後は、ＩＤＳＥＣＵ１５により、所定のＩＤＳ復帰条件が成立しているか否かが一定の周期で判定される。ＩＤＳ復帰条件は、たとえば、アイドリングストップ中にブレーキペダルの操作が解除される（ブレーキペダルから運転者の足が離される）という条件である。ＩＤＳ復帰条件が成立すると、ＩＤＳＥＣＵ１５からＥ／ＴＥＣＵ１４にＩＤＳ復帰要求が送信され、このＩＤＳ復帰要求に応じて、Ｅ／ＴＥＣＵ１４により、スタータが作動されて、エンジン２が再始動される。

＜クラッチ制御・スロットル閉じ制御＞
図３は、ＩＤＳ制御時の車速、エンジン回転数、スロットル上限ガード、シフトレンジ、電動オイルポンプ（ＥＯＰ）１３のオン／オフ状態、ならびに前進クラッチＣ１および後進クラッチＢ１の係合／解放状態の時間変化の一例を示す図である。

ＩＤＳ制御が開始されると、前進クラッチＣ１が解放される（時刻Ｔ１１）。ＩＤＳ制御によるエンジン２の停止により、エンジン回転数が低下する。エンジン２の停止中は、スロットルバルブの開度（スロットル開度）を制限するスロットル上限ガードが所定値に設定される。

その後、所定のタイミング、たとえば、エンジン回転数および車速の両方が０になったタイミングで、前進クラッチＣ１を係合させるために、電動オイルポンプ１３がオンにされる（時刻Ｔ１２）。電動オイルポンプ１３のオンにより、電動オイルポンプ１３が油圧を発生し、その発生油圧が前進クラッチＣ１に供給されることにより、前進クラッチＣ１が係合する。

その後、運転者によるブレーキ操作が解除されて、ＩＤＳ復帰条件が成立すると、ＩＤＥ制御によりエンジン２が再始動される（時刻Ｔ１３）。

また、エンジン２の再始動により、アクセル操作が有効となる。そのため、アクセル操作に応じたエンジントルクの増大を抑制すべく、第１態様のスロットル上限ガードＤｅｏｐによるスロットル閉じが行われる。第１態様のスロットル上限ガードＤｅｏｐは、タイマ制御により、時間経過に伴って大きくなる（制限が弱くなる）ように変更される。このスロットル閉じにより、スロットル開度がスロットル上限ガードＤｅｏｐ以下に制限される。

スロットル閉じが行われることにより、運転者によるアクセル操作がなされても、そのアクセル操作に応じたエンジン回転数の上昇が抑制される。

エンジン２の再始動後に、無段変速機４のシフトレンジをＤレンジ（前進レンジ）からＮレンジ（中立レンジ）を経てＲレンジ（後進レンジ）に切り替えることを指示するシフト操作がなされる場合がある。この場合、前進クラッチＣ１が解放されて、ＤレンジからＮレンジに切り替わると（時刻Ｔ１４）、第１態様のスロットル上限ガードＤｅｏｐによるスロットル閉じが終了されて、第２態様のスロットル上限ガードＢによるスロットル閉じが行われる。第２態様のスロットル上限ガードＢは、第１態様のスロットル上限ガードＤｅｏｐよりも制限が強く、その制限の強さは、次に述べるクラッチ圧制御に適した強さ（スロットル閉じ量）である。このスロットル閉じにより、スロットル開度がスロットル上限ガードＢ以下に制限される。

そして、第２態様のスロットル上限ガードＢによるスロットル閉じと並行して、後進クラッチＢ１を係合させるためのクラッチ圧制御が行われる。このクラッチ制御では、後進クラッチＢ１の急係合によるベルト滑りおよびショックの発生を防止するため、ガレージ制御により、後進クラッチＢ１に供給される油圧（クラッチ圧）がスイープアップされる。

＜作用効果＞
ＩＤＳ制御では、ＩＤＳ開始条件の成立（ＩＤＳ開始要求）に応じてエンジン２が停止され、そのエンジン２の停止中のＩＤＳ復帰条件の成立（ＩＤＳ復帰要求）に応じてエンジン２が再始動される。

電動オイルポンプ１３による前進クラッチＣ１の係合状態でのＩＤＳ制御によるエンジン２の再始動時には、第１態様のスロットル上限ガードＤｅｏｐによるスロットル閉じが実行される。このスロットル閉じにより、エンジン２の再始動による機械式オイルポンプ１２の作動に応じて電動オイルポンプ１３の作動が停止されるときに、前進クラッチＣ１に滑りなどが発生することを抑制できる。

また、第１態様でのスロットル閉じの実行中に、無段変速機４のＮレンジを経由するＤレンジからＲレンジへの切り替えが行われた場合には、第１態様よりも制限が強い第２態様のスロットル上限ガードＢによるスロットル閉じが実行される。これにより、前進クラッチＣ１と掛け替えられる後進クラッチＢ１に係合ショックが発生することを抑制できる。

＜変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。

たとえば、前述の実施形態では、第１態様のスロットル上限ガードＤｅｏｐによるスロットル閉じが終了されて、第２態様のスロットル上限ガードＢによるスロットル閉じが行われるとしたが、アクセル操作がなされていない場合には、第１態様のスロットル上限ガードＤｅｏｐによるスロットル閉じの終了と第２態様のスロットル上限ガードＢによるスロットル閉じの開始とは、同時であってもよいし、時間差が設けられてもよい。

また、第２態様のスロットル上限ガードＢは、第１態様のスロットル上限ガードＤｅｏｐよりも制限が強く、その制限の強さがクラッチ圧制御に適した強さ（スロットル閉じ量）であるとしたが、第１態様のスロットル上限ガードＤｅｏｐよりも制限が強ければよい。

前述の実施形態では、無段変速機４を取り上げたが、本発明に係る制御装置は、有段式の自動変速機（ＡＴ：Automatic Transmission）に用いることもできる。また、動力分割式無段変速機に本発明に係る制御装置を用いることもできる。動力分割式無段変速機は、変速比の変更により動力を無段階に変速するベルト式の無段変速機構と、動力を一定の変速比で変速する一定変速機構とを備え、駆動源の動力を２系統に分割して伝達可能な変速機である。

その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１：車両
２：エンジン
４：無段変速機（自動変速機）
１２：機械式オイルポンプ（第１係合手段）
１３：電動オイルポンプ（第２係合手段）
１４：Ｅ／ＴＥＣＵ
Ｃ２：前進クラッチ（摩擦係合要素）

Claims (1)

1. エンジン、前記エンジンから車輪に伝達される動力を変速する自動変速機、前記自動変速機の走行レンジを構成するために係合される摩擦係合要素、前記エンジンの動力により前記摩擦係合要素を係合可能な第１係合手段、および前記エンジンの動力によらずに前記摩擦係合要素を係合可能な第２係合手段を搭載した車両に用いられる制御装置であって、
   ＩＤＳ開始条件の成立に応じて前記エンジンを停止させ、ＩＤＳ復帰条件の成立に応じて前記エンジンを再始動させるＩＤＳ制御を実行するＩＤＳ制御手段と、
   前記第２係合手段による前記摩擦係合要素の係合状態での前記ＩＤＳ制御による前記エンジンの再始動時に、前記エンジンのスロットルバルブの開度を第１態様で制限するスロットル閉じを実行し、その実行中に走行レンジから中立レンジへの切り替え操作の後に中立レンジから走行レンジへの切り替え操作が行われた場合に、前記第１態様よりも制限が強い第２態様のスロットル閉じを実行するスロットル閉じ制御手段とを含む、車両用制御装置。

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