JPH0310040B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0310040B2 JPH0310040B2 JP62235274A JP23527487A JPH0310040B2 JP H0310040 B2 JPH0310040 B2 JP H0310040B2 JP 62235274 A JP62235274 A JP 62235274A JP 23527487 A JP23527487 A JP 23527487A JP H0310040 B2 JPH0310040 B2 JP H0310040B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotor
- diameter
- type
- roots
- involute
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
- F01C1/00—Rotary-piston machines or engines
- F01C1/08—Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing
- F01C1/12—Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
- F01C1/126—Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with elements extending radially from the rotor body not necessarily cooperating with corresponding recesses in the other rotor, e.g. lobes, Roots type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
- F01C1/00—Rotary-piston machines or engines
- F01C1/08—Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing
- F01C1/082—Details specially related to intermeshing engagement type machines or engines
- F01C1/084—Toothed wheels
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
- F04C18/08—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
- F04C18/12—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
- F04C18/126—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with radially from the rotor body extending elements, not necessarily co-operating with corresponding recesses in the other rotor, e.g. lobes, Roots type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C2220/00—Application
- F04C2220/10—Vacuum
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)
- Rotary Pumps (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、真空ポンプ等に用いるルーツ型ポン
プ等のルーツ型回転機械に関するものである。
プ等のルーツ型回転機械に関するものである。
ルーツ型ポンプの回転機械が安定した運転を行
なうためには、回転軸に充分な剛性を与えること
が設計上の最重要項目である。しかしながら、ロ
ータ外径Dに対して、回転軸径dをむやみに太く
することは、回転当りの論理排気量を減らすこと
に連なるので、排気量及び機械強度を考慮した適
切な軸径dを採用することが要求されている。通
常、ルーツ型ポンプのロータ形状として知られて
いる形状には、エンベロープ型、インボリユート
型、サイクロイド型がある。ここで、エンベロー
プ型とサイクロイド型は、ロータ外径D(歯先円
の直径)と回転軸径d、即ち短径(歯底円の直
径)の比D/dが一義的に決まつてしまうのに対
し、インボリユート型はインボリユート曲線の圧
力角αをある範囲で変化させることにより、この
比D/dを任意に変えることができるという特徴
を有している。
なうためには、回転軸に充分な剛性を与えること
が設計上の最重要項目である。しかしながら、ロ
ータ外径Dに対して、回転軸径dをむやみに太く
することは、回転当りの論理排気量を減らすこと
に連なるので、排気量及び機械強度を考慮した適
切な軸径dを採用することが要求されている。通
常、ルーツ型ポンプのロータ形状として知られて
いる形状には、エンベロープ型、インボリユート
型、サイクロイド型がある。ここで、エンベロー
プ型とサイクロイド型は、ロータ外径D(歯先円
の直径)と回転軸径d、即ち短径(歯底円の直
径)の比D/dが一義的に決まつてしまうのに対
し、インボリユート型はインボリユート曲線の圧
力角αをある範囲で変化させることにより、この
比D/dを任意に変えることができるという特徴
を有している。
第5図は通常のインボリユート型ロータを示す
図で、歯先部12a,13aはインボリユート曲
線部12c,13cとロータ外径(歯先円の直
径)の円と交わつて形成され、歯底部12b,1
3bはインボリユート曲線部12c,13cと交
わり軸径dの円と接する2個の円弧(半径r0)で
形成されている。1回転当りの理論排気容積は、
ハウジング11とロータ12との閉じ込め空間4
の6倍(3葉ロータの場合)に当り、通常次式で
表わされる。
図で、歯先部12a,13aはインボリユート曲
線部12c,13cとロータ外径(歯先円の直
径)の円と交わつて形成され、歯底部12b,1
3bはインボリユート曲線部12c,13cと交
わり軸径dの円と接する2個の円弧(半径r0)で
形成されている。1回転当りの理論排気容積は、
ハウジング11とロータ12との閉じ込め空間4
の6倍(3葉ロータの場合)に当り、通常次式で
表わされる。
V=KD2L
V:1回転当りの理論排気容積
D:ロータ外径
L:ロータ厚さ(ロータが占める空間の奥行き
長さ) K:理論容積係数 理論容積係数Kはロータ・プロフイールによつ
て決まり、該理論容積係数Kをできるだけ大きく
することがポンプの排気量を増やすことになる。
長さ) K:理論容積係数 理論容積係数Kはロータ・プロフイールによつ
て決まり、該理論容積係数Kをできるだけ大きく
することがポンプの排気量を増やすことになる。
しかしながら、上記インボリユート型ポンプに
おいて、例えば第5図に示す形状では、ロータ1
2とロータ13との噛み合い部分で封印空間15
が生じており、該封印空間15は吐出側から閉じ
込み途中にロータ12とロータ13の噛み合いで
圧縮された後、吸込側へ開放されている。この動
作は振動、騒音の発生、動力消費の増大、排気量
の減少等ポンプとしての損失に関連するという欠
点がある。特にこの封印空間は、圧力角αが小さ
い程大きくなるという欠点がある。
おいて、例えば第5図に示す形状では、ロータ1
2とロータ13との噛み合い部分で封印空間15
が生じており、該封印空間15は吐出側から閉じ
込み途中にロータ12とロータ13の噛み合いで
圧縮された後、吸込側へ開放されている。この動
作は振動、騒音の発生、動力消費の増大、排気量
の減少等ポンプとしての損失に関連するという欠
点がある。特にこの封印空間は、圧力角αが小さ
い程大きくなるという欠点がある。
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、上
記インボリユート型ロータの欠点である封印空間
を減少させ、且つインボリユート型ロータの長所
であるインボリユート曲線の圧力角αをある範囲
で変化させることにより、ロータ外径Dと軸径d
との比D/dを任意に選定できるインボリユート
型のルーツ型回転機械を提供することにある。
記インボリユート型ロータの欠点である封印空間
を減少させ、且つインボリユート型ロータの長所
であるインボリユート曲線の圧力角αをある範囲
で変化させることにより、ロータ外径Dと軸径d
との比D/dを任意に選定できるインボリユート
型のルーツ型回転機械を提供することにある。
上記問題点を解決するため本発明は、吸込口と
吐出口を有するハウジング内に相反方向に回転す
る2軸から成る少なくとも1段のロータによつて
前記吸込口側より吐出口へ気体を排出するルーツ
型回転機械において、ロータの基礎円(第1図の
直径Rの円)上に中心を持ちインボリユートに比
較的滑らかに接する円弧(半径r)で歯先部を形
成すると共に基礎円上に中心を持ち半径(r+ク
リアランス)でインボリユート曲線と交わる円弧
で歯底部を形成し、且つ前記ロータとロータとの
間のクリアランスを略一定に保ち、更にロータの
外径D(歯先円の径)と軸径d(歯底円の径)の比
D/dを (n+1)/(n−1)≦D/d≦{1 +sin(180/2n)}/{1 −sin(180/2n)} 但し、nはロータ葉数でn≧3 としたことを特徴とする。
吐出口を有するハウジング内に相反方向に回転す
る2軸から成る少なくとも1段のロータによつて
前記吸込口側より吐出口へ気体を排出するルーツ
型回転機械において、ロータの基礎円(第1図の
直径Rの円)上に中心を持ちインボリユートに比
較的滑らかに接する円弧(半径r)で歯先部を形
成すると共に基礎円上に中心を持ち半径(r+ク
リアランス)でインボリユート曲線と交わる円弧
で歯底部を形成し、且つ前記ロータとロータとの
間のクリアランスを略一定に保ち、更にロータの
外径D(歯先円の径)と軸径d(歯底円の径)の比
D/dを (n+1)/(n−1)≦D/d≦{1 +sin(180/2n)}/{1 −sin(180/2n)} 但し、nはロータ葉数でn≧3 としたことを特徴とする。
ルーツ型回転機械を上記の如く構成することに
より、一定のロータ外径Dが与えられた時、ある
範囲で任意の軸径dが選定できる。第4図に示す
軸剛性と回転当りの理論容積係数を考慮し、最適
な軸径dを選定でき、且つ振動、騒音の発生、動
力消費の増大、排気量の減少等の要因となる封印
空間が殆ど無く、常に略一定のロータ間のクリア
ランスが保てるインボリユート型ロータを作成で
きる。
より、一定のロータ外径Dが与えられた時、ある
範囲で任意の軸径dが選定できる。第4図に示す
軸剛性と回転当りの理論容積係数を考慮し、最適
な軸径dを選定でき、且つ振動、騒音の発生、動
力消費の増大、排気量の減少等の要因となる封印
空間が殆ど無く、常に略一定のロータ間のクリア
ランスが保てるインボリユート型ロータを作成で
きる。
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明
する。
する。
第1図は本発明に係るルーツ型ポンプの1個の
ロータ形状を示す図、第2図は該ロータを用いた
ルーツ型ポンプの概略断面構造を示す図である。
図示する如く通常のインボリユート型ロータの基
礎円(直径Rの円)上に中心を持ちインボリユー
ト曲線部2c,3cに接する円弧(半径r)で外
径D′の歯先部2a,3aを形成し、同様に基礎
円上に中心を持ち半径(r+クリアランス)でイ
ンボリユート曲線と交わる円弧で軸径d′となる歯
底部2b,3bを形成する。これにより元のイン
ボリユート型ロータの外径Dと軸径dの比D/d
より小さい、新しいインボリユート型のロータ
{外径D′(<D)、短径d′(>d)}が得られる。
ロータ形状を示す図、第2図は該ロータを用いた
ルーツ型ポンプの概略断面構造を示す図である。
図示する如く通常のインボリユート型ロータの基
礎円(直径Rの円)上に中心を持ちインボリユー
ト曲線部2c,3cに接する円弧(半径r)で外
径D′の歯先部2a,3aを形成し、同様に基礎
円上に中心を持ち半径(r+クリアランス)でイ
ンボリユート曲線と交わる円弧で軸径d′となる歯
底部2b,3bを形成する。これにより元のイン
ボリユート型ロータの外径Dと軸径dの比D/d
より小さい、新しいインボリユート型のロータ
{外径D′(<D)、短径d′(>d)}が得られる。
第3図はインボリユート型ロータの外径と軸径
との比D/d(D′/d′)とインボリユート曲線の
圧力角αとの関係を示す。第3図より、圧力角α
をパラメータに外径Dと軸径dの比D/dを求め
ることができる。この圧力角αはインボリユート
曲線の形状を表わすものであるので、ある圧力角
αを与えたとき、外径Dと軸径dの比D/dは一
定となるので、圧力角が一定なら外径Dと、それ
と異なつた外径D′を与えた時、ロータ形状は相
似の関係にある。このことは、一定のロータ外径
Dを与えた時、その回転軸として必要な軸径dと
から、圧力角αを求めることにより、ロータ形状
が決まることを意味する。
との比D/d(D′/d′)とインボリユート曲線の
圧力角αとの関係を示す。第3図より、圧力角α
をパラメータに外径Dと軸径dの比D/dを求め
ることができる。この圧力角αはインボリユート
曲線の形状を表わすものであるので、ある圧力角
αを与えたとき、外径Dと軸径dの比D/dは一
定となるので、圧力角が一定なら外径Dと、それ
と異なつた外径D′を与えた時、ロータ形状は相
似の関係にある。このことは、一定のロータ外径
Dを与えた時、その回転軸として必要な軸径dと
から、圧力角αを求めることにより、ロータ形状
が決まることを意味する。
ロータ2とロータ3がインボリユート曲線部分
2c,3c同志でシールされている場合は、イン
ボリユート曲線の特徴から略一定のクリアランス
が保たれ、歯先部2aと歯底部2bの円弧同志で
は歯底部2bの円弧の半径を歯先部2aの円弧の
半径rにクリアランス量を加えた(r+クリアラ
ンス)とすることにより、常に略一定のクリアラ
ンスを保たれるようになる。
2c,3c同志でシールされている場合は、イン
ボリユート曲線の特徴から略一定のクリアランス
が保たれ、歯先部2aと歯底部2bの円弧同志で
は歯底部2bの円弧の半径を歯先部2aの円弧の
半径rにクリアランス量を加えた(r+クリアラ
ンス)とすることにより、常に略一定のクリアラ
ンスを保たれるようになる。
更に、この組合せにより、第2図に示すよう
に、第5図の従来例の欠点であつた封印空間5を
減少させる効果がえられる。
に、第5図の従来例の欠点であつた封印空間5を
減少させる効果がえられる。
上記実施例で説明したように、一定のロータ外
径Dが与えられた時、インボリユート曲線圧力角
αをパラメータとすることにより、ある範囲で任
意の軸径dが選定できるので、第4図に示す、軸
剛性と回転当りの理論容積係数を考慮した最適軸
径dが選定される。即ち、外径Dと軸径dの比
D/dが、一義的に決定されるサイクロイド型と
エンベロープ型との間の範囲 (n+1)/(n−1)≦D/d≦{1 +sin(180/2n)}/{1 −sin(180/2n)} 但し、nはロータ葉数でn≧3 で軸経dを最適に選定できる。また、ロータ2と
ロータ3の間に封印空間が殆ど無く、常に略一定
のロータクリアランスが保たれることにもなる。
径Dが与えられた時、インボリユート曲線圧力角
αをパラメータとすることにより、ある範囲で任
意の軸径dが選定できるので、第4図に示す、軸
剛性と回転当りの理論容積係数を考慮した最適軸
径dが選定される。即ち、外径Dと軸径dの比
D/dが、一義的に決定されるサイクロイド型と
エンベロープ型との間の範囲 (n+1)/(n−1)≦D/d≦{1 +sin(180/2n)}/{1 −sin(180/2n)} 但し、nはロータ葉数でn≧3 で軸経dを最適に選定できる。また、ロータ2と
ロータ3の間に封印空間が殆ど無く、常に略一定
のロータクリアランスが保たれることにもなる。
なお、上記実施例では3葉ロータを例に説明し
たが、本発明に係るルーツ型回転機械においては
3葉以上のロータであればよいことは当然であ
る。なお、本発明にはロータ外径(歯先部)に溝
加工等円弧から外れた局所的を形成してもよい。
また、上記実施例ではルーツ型ポンプを説明した
が、本発明はルーツ型ポンプ以外にもルーツ型流
量計等のルーツ型回転機械に広く利用できる。
たが、本発明に係るルーツ型回転機械においては
3葉以上のロータであればよいことは当然であ
る。なお、本発明にはロータ外径(歯先部)に溝
加工等円弧から外れた局所的を形成してもよい。
また、上記実施例ではルーツ型ポンプを説明した
が、本発明はルーツ型ポンプ以外にもルーツ型流
量計等のルーツ型回転機械に広く利用できる。
以上説明したように本発明によれば下記のよう
な優れた効果が得られる。
な優れた効果が得られる。
一定のロータ外径Dが与えられた時、例えば、
第4図に示す軸剛性と回転当りの理論容積係数を
考慮し、ある範囲で最適な軸径dを選定でき、且
つ振動、騒音の発生、動力消費の増大、排気量の
減少等の要因となる封印空間が殆ど無く、常に略
一定のロータ間のクリアランスを保てるインボリ
ユート型ロータを用いたルーツ型ポンプを提供で
きる。
第4図に示す軸剛性と回転当りの理論容積係数を
考慮し、ある範囲で最適な軸径dを選定でき、且
つ振動、騒音の発生、動力消費の増大、排気量の
減少等の要因となる封印空間が殆ど無く、常に略
一定のロータ間のクリアランスを保てるインボリ
ユート型ロータを用いたルーツ型ポンプを提供で
きる。
第1図は本発明に係るルーツ型ポンプのロータ
形状を示す図、第2図は該ロータを用いたルーツ
型ポンプの概略断面構造を示す図、第3図はイン
ボリユート型ロータの外径Dと軸径dとの比D/
dとインボリユート曲線の圧力角αとの関係を示
す図、第4図は外径Dと軸径dとの比D/dと軸
剛性比A及び回転当りの理論容積係数Kの関係を
示す図、第5図は従来のルーツ型ポンプの概略断
面構造を示す図である。 図中、1……ハウジング、2,3……ロータ、
4……空間。
形状を示す図、第2図は該ロータを用いたルーツ
型ポンプの概略断面構造を示す図、第3図はイン
ボリユート型ロータの外径Dと軸径dとの比D/
dとインボリユート曲線の圧力角αとの関係を示
す図、第4図は外径Dと軸径dとの比D/dと軸
剛性比A及び回転当りの理論容積係数Kの関係を
示す図、第5図は従来のルーツ型ポンプの概略断
面構造を示す図である。 図中、1……ハウジング、2,3……ロータ、
4……空間。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 吸込口と吐出口を有するハウジング内に相反
方向に回転する2軸から成る少なくとも1段のロ
ータによつて前記吸込口側より吐出口側へ気体を
排出するルーツ型回転機械において、前記ロータ
をその歯先部及び歯底部を円弧で形成すると共
に、前記歯先部と歯底部とをインボリユート曲線
で滑らかに連続させ、且つ前記ロータとロータと
の間のクリアランスを略一定に保ち、更にロータ
の歯先円の径(外径)Dと歯底円の径(軸径)d
の比D/dを (n+1)/(n−1)≦D/d≦{1 +sin(180/2n)}/{1 −sin(180/2n)} 但し、nはロータ葉数でn≧3 としたことを特徴とするルーツ型回転機械。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62235274A JPS6477782A (en) | 1987-09-19 | 1987-09-19 | Rotary machine of roots type |
DE8888115237T DE3871053D1 (de) | 1987-09-19 | 1988-09-16 | Roots-drehkolbenmaschine. |
EP88115237A EP0308827B1 (en) | 1987-09-19 | 1988-09-16 | Roots type rotary machine |
KR1019880012088A KR970009957B1 (ko) | 1987-09-19 | 1988-09-19 | 루우트 타입 회전기계 |
US07/449,420 US4943214A (en) | 1987-09-19 | 1989-12-15 | Two-shaft type rotary machine having a tip circle diameter to shaft diameter within a certain range |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62235274A JPS6477782A (en) | 1987-09-19 | 1987-09-19 | Rotary machine of roots type |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6477782A JPS6477782A (en) | 1989-03-23 |
JPH0310040B2 true JPH0310040B2 (ja) | 1991-02-12 |
Family
ID=16983670
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62235274A Granted JPS6477782A (en) | 1987-09-19 | 1987-09-19 | Rotary machine of roots type |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4943214A (ja) |
EP (1) | EP0308827B1 (ja) |
JP (1) | JPS6477782A (ja) |
KR (1) | KR970009957B1 (ja) |
DE (1) | DE3871053D1 (ja) |
Families Citing this family (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AT397134B (de) * | 1991-02-19 | 1994-02-25 | Hoerbiger Ventilwerke Ag | Ventil |
GB9200217D0 (en) * | 1992-01-07 | 1992-02-26 | Snell Michael J | Water turbines |
DE19849804C2 (de) * | 1998-10-29 | 2001-10-04 | Voith Turbo Kg | Baureihe für Zahnradpumpen mit unterschiedlicher Förderleistung und Verfahren zur Herstellung der einzelnen Zahnradpumpen der Baureihe |
US6644947B2 (en) * | 2002-03-14 | 2003-11-11 | Tuthill Corporation | Wave tooth gears using identical non-circular conjugating pitch curves |
CN100439716C (zh) * | 2002-12-31 | 2008-12-03 | 北京依品非标准设备有限公司 | 一种用于无油真空泵的渐开线、直线爪型转子结构 |
GB0319344D0 (en) * | 2003-08-18 | 2003-09-17 | Boc Group Plc | Reducing exhaust pulsation in dry pumps |
US10487828B2 (en) * | 2004-10-12 | 2019-11-26 | Joe Dick Rector | Self-priming positive displacement pump with sectioned dividing wall |
JP4732833B2 (ja) * | 2005-08-22 | 2011-07-27 | 樫山工業株式会社 | スクリューロータおよび真空ポンプ |
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