KR100461144B1 - 차량용 가속페달 작동장치 - Google Patents

차량용 가속페달 작동장치 Download PDF

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KR100461144B1
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Abstract

본 발명은 스로틀 밸브의 복귀성능시험시 가속페달을 작동시켜주는 차량용 가속페달 작동장치에 관한 것으로서, 스로틀 밸브의 원하는 개도량에 대응되게 조절된 스토퍼수단에 의해 작동축이 정확한 이동량만큼 전방 이동하여 가속페달을 가압하게 됨으로써, 스로틀 밸브의 정확한 개도량 구현이 가능하고, 시험이 용이해짐은 물론, 정확한 결과값을 얻을 수 있는 차량용 가속페달 작동장치를 제공하고자 한 것이다.
본 발명에 의하면, 시험인원이 축소될 수 있고, 시험의 실패 횟수를 줄일 수 있음은 물론, 회전수 안정동안 스로틀 밸브의 정확한 개도량 유지가 가능해지는 효과가 있다.

Description

차량용 가속페달 작동장치{Apparatus for operating acceleration pedal for vehicle}
본 발명은 스로틀 밸브의 복귀성능시험시 가속페달을 작동시켜주는 차량용 가속페달 작동장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스로틀 밸브의 원하는 개도량에 대응되게 조절된 스토퍼수단에 의해 작동축이 정확한 이동량만큼 전방 이동하여 가속페달을 가압하게 됨으로써, 스로틀 밸브의 정확한 개도량 구현이 가능하고, 시험이 용이해짐은 물론, 정확한 결과값을 얻을 수 있는 차량용 가속페달 작동장치에 관한 것이다.
일반적으로 차량용 가속페달은 가솔린 엔진에서는 혼합기의 흡입량을, 디젤 엔진에서는 연료의 분사량을 조절하여 엔진의 회전수를 조절하는 것으로서, 엔진 룸과 차 실내를 나누는 격벽 역할의 대쉬패널 하부에 브라켓을 매개로 하여 힌지 결합되어 있는 바, 이 힌지를 축으로 하여 회동 가능하게 설치된 것이다.
상기 가속페달은 일측에 스로틀 밸브로 연결되는 가속케이블이 연결되어 있다.
결국, 운전자가 가속페달을 발로 밟아 가압함에 따라 스로틀 밸브가 개도되고, 가압을 해제(가속페달에서 발을 뗌)함에 따라 스로틀 밸브가 아이들(idle) 상태로 복귀되는 바, 운전자가 밟게 되는 가압량에 따라 스로틀 밸브의 개도량과, 이 스로틀 밸브의 개도량에 따른 엔진의 회전수가 결정된다.
한편, 상기 가속페달 및 스로틀 밸브, 그리고 그 주변의 작동부품들을 포함하는 차량용 가속제어장치의 성능을 평가함에 있어서, 상기 가속페달을 가압하여 스로틀 밸브를 미리 정한 바의 개도량만큼 개도한 후 가압을 해제하여 스로틀 밸브가 아이들 상태로 복귀되는 시간을 측정하는 항목이 있다.
이러한 스로틀 밸브의 복귀시간 측정은 차량 개발시 반드시 실시되어야 하는 평가항목으로서, 법규에 정해진 개도량(100%, 75%, 50%, 25%)만큼 스로틀 밸브를 개도하여 복귀되는 시간을 측정하게 된다.
이를 좀 더 상세히 설명하면, 시동을 켠 후 기어레버의 저단상태에서, 시험자가 가속페달을 발로 직접 밟아가면서 스로틀 포지션 센서(TPS:Throttle Position Sensor, 이하 TPS라 약칭함)를 통해 스로틀 밸브가 정해진 개도량이 되었는지를 확인한다.
만약, 정해진 바의 개도량이 되었다면 가속페달의 가압을 일단 해제한 후 다시 처음 위치로 가압하였다가 다시 가압을 해제하여, 이때의 스로틀 밸브가 아이들 상태(개도량 0%)로 복귀되는 시간을 측정한다.
이러한 시험은 고온 및 상온, 저온의 실험실상태에서 실시됨과 더불어 스로틀 보디의 복귀스프링을 1개씩 번갈아 제거하여 실시되므로 동일한 개도량 조건하에서도 여러 번 시험이 반복 실시되는 것이다.
여기서, 상기 TPS는 스로틀 보디에서 스로틀 밸브의 개도각을 검출하도록 되어 있는 바, 이 개도각에 따른 공기 흡입량을 전기적 신호로 전환하여 출력하게 된다.
결국, 상기 TPS로부터 출력된 전기적 신호의 전압값을 읽게 되면 스로틀 밸브의 개도량을 계산할 수 있는 바, 시험자는 발로 가속페달을 밟으면서 TPS 신호를 읽어 필요한 스로틀 밸브의 개도량이 되었을 때 가속페달의 가압을 해제하고, 이후 TPS 신호를 읽으면서 스로틀 밸브의 개도량이 아이들 상태로 복귀됨을 확인, 이때의 복귀시간을 측정하게 되는 것이다.
그러나, 이러한 스로틀 밸브의 복귀성능시험을 실시함에 있어서, 종래에는 스로틀 밸브의 정해진 각 개도량 구현을 위하여 한 시험자가 실험실 내 차량에 탑승하여 가속페달을 가압하고 또 다른 시험자가 실험실 밖에서 멀티미터에 나타나는 TPS 신호를 읽어야 했으므로 두 시험자간 신호연락과정에서 시험에 실패하는 경우가 많았고, 시험과정이 불편함은 물론 정확한 결과값을 얻기가 어려운 문제점이 있었다.
또한, 구현된 스로틀 밸브의 개도량에서 엔진의 회전수가 안정되는 소정 시간동안 정확히 가압상태를 유지하였다가 작용력을 해제해야 하는 바, 시험자가 발로 직접 가속페달을 밟게 됨으로 해서 스로틀 밸브의 정확한 개도량 유지가 어려웠다.
또한, 가속페달을 정해진 스로틀 밸브의 개도량까지 밟고 해제하고 다시 이전 위치까지 밟는 것을 순간적으로 반복 실시해야 하는 시험방법의 특성상, 스로틀 밸브의 정확한 개도량을 반복적으로 구현하기가 어려운 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서,스로틀 밸브의 원하는 개도량에 대응되게 조절된 스토퍼수단에 의해 작동축이 정확한 이동량만큼 전방 이동하여 가속페달을 가압하게 됨으로써, 스로틀 밸브의 정확한 개도량 구현이 가능하고, 시험이 용이해짐은 물론, 정확한 결과값을 얻을 수 있는 차량용 가속페달 작동장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 시험인원이 축소될 수 있고, 시험의 실패 횟수를 줄일 수 있음은 물론, 회전수 안정동안 스로틀 밸브의 정확한 개도량 유지가 가능해지는 차량용 가속페달 작동장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 가속페달 작동장치의 구성을 나타낸 장치구성도,
도 2a와 도 2b는 본 발명에 따른 가속페달 작동장치의 작동상태도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 차체 플로어 3 : 스티어링 컬럼 커버
10 : 본체 12 : 상부지지대
14 : 높이조절수단 20 : 로드구동수단
21 : 액튜에이터 22 : 작동축
24 : 스토퍼 25 : 복귀스프링
30 : 가압로드 32 : 페달누름부
40 : 스토퍼수단 41 : 세팅바
44 : 가이드 50 : 전원차단수단
51 : 마이크로 스위치 53 : 타임 스위치
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은: 높이조절이 가능한 상부지지대(12)를 갖고 차체 소정 위치에 상하로 밀착고정되는 본체(10)와, 이 본체(10)에 설치된 액튜에이터(21) 및 이 액튜에이터(21) 구동으로 전진하고 구동 오프시 복귀스프링(25)에 의해 후진되는 작동축(22)을 포함하는 로드구동수단(20)과, 상기 본체(10) 전방에서 일단부가 상기 작동축(22) 선단부에 힌지 연결되고 작동축(22) 전진시 그 타단부에 힌지 연결된 페달누름부(32)를 통해 가속페달(5)을 밀게 되는 가압로드(30)와, 전진하는 작동축(22)을 조절된 위치에서 정지시켜주는 스토퍼수단(40)과, 상기 작동축(22)이 정지됨과 동시에 소정 시간 이후 액튜에이터(21)의 구동전원을 차단시키는 전원차단수단(50)을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 스토퍼수단(40)은 스로틀 밸브 개도량 100%, 75%, 50%, 25%의 각 단계에 맞게 전후 위치가 조절될 수 있는 세팅바(41)와, 상기 본체(10)에 고정설치되고 세팅바(41)가 안내되는 가이드(44)와, 상기 세팅바(41) 끝에 걸릴 수 있게 작동축(22) 소정 위치에 돌출 형성시킨 스토퍼(24)로 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전원차단수단(50)은 상기 세팅바(41) 하부면에서 노브(52)가 세팅바(41) 끝에 돌출되게 설치되어 상기 스토퍼(24)가 세팅바(41) 끝에 걸림과 동시에 온 작동되는 마이크로 스위치(51)와, 상기 액튜에이터(21)의 전원입력측에 설치되고 마이크로 스위치(51)의 온 작동신호를 받아 소정 시간 이후 액튜에이터(21)의 구동전원을 차단시키는 타임 스위치(53)로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명을 실시예에 의거 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.
첨부한 도 1은 본 발명에 따른 가속페달 작동장치의 구성을 나타낸 장치구성도이고, 도 2a와 도 2b는 본 발명에 따른 가속페달 작동장치의 작동상태도이다.
본 발명은 스로틀 밸브의 복귀성능시험시 스로틀 밸브의 정해진 각 개도량 구현을 위하여 가속페달 가압에 필요한 정확한 작동력을 제공해주는 차량용 가속페달 작동장치에 관한 것이다.
이에 도시한 바와 같이, 본 발명은 시험시 차체 플로어(1)상에서 지지되는 본체(10)를 포함하고, 이 본체(10)는 상하로 높이조절이 이루어지는 상부지지대(12)를 갖는다.
이 상부지지대(12)는 높이조절이 이루어져 상단부 끝이 시험시 스티어링 컬럼 커버(3) 하부면에 밀착고정되는 것으로서, 본체(10)에서 높이가 조절될 수 있도록 하는 높이조절수단(14)을 갖는다.
상기 높이조절수단(14)은 조작됨에 의해서 본체(10) 상측으로 결합된 상부지지대(12)를 상하 이동시키는 것으로서, 랙(rack)과 피니언(pinion)의 기어조합으로 실시될 수 있다.
이를 설명하면, 상기 상부지지대(12)에 그 상하 이동방향, 즉 길이방향으로 길게 랙(15)을 형성시키고, 본체(10) 상부에 랙(15)과 치합된 피니언(16)과, 이 피니언(16)을 회전구동시킬 수 있는 높이조절용 핸들(17)을 회전 가능하게 설치한다.
즉, 높이조절용 핸들(17)을 돌리면 피니언(16)이 회전되면서 랙(15)을 직선운동시키고, 이로써 상부지지대(12)가 본체(10)에서 상하 이동되는 구조인 것이다.
결국, 차체 플로어(1)상에 놓여진 본체(10)에서 상부지지대(12)를 상측으로 확장하여 그 상단부 끝을 스티어링 컬럼 커버(3) 하부면에 밀착고정하면 본 발명의 작동장치 전체가 시험위치에서 고정될 수 있게 된다.
또한, 본 발명에서는 시험시 스로틀 밸브(미도시됨)의 개도를 위해 이후 설명될 가압로드(30)가 전진하여 페달누름부(32)를 통해 가속페달(5)을 밀게 되는 바, 이 가압로드(30)는 본체(10) 내부에 설치된 로드구동수단(20)에 의해 전진한다.
상기 로드구동수단(20)은 전원공급시 액튜에이터(21) 구동으로 전후 길게 배치된 작동축(22)이 전진하여 가압로드(30)를 밀어주는 것으로서, 상기 액튜에이터(21)는 본체(10) 내부에 고정설치되고, 상기 작동축(22)의 선단부는 본체 전면홀(11)을 통과하여 본체(10) 전방에서 가압로드(30)와 힌지 연결된다.
여기서, 상기 액튜에이터(21)는 전원공급시 구동하여 작동축(22)을 전진시키는 바, 이 액튜에이터(21)의 구동전원은 전원공급수단(60)으로부터 공급된다.
또한, 상기 액튜에이터(21)의 구동전원은 온(on)/오프(off) 스위치(70)에 의해 단속되는 바, 이 온/오프 스위치(70)를 조작하여 액튜에이터(21)의 구동을 온/오프시키게 되어 있다.
또한, 상기 작동축(22)은 액튜에이터(21)의 구동이 오프됨과 동시에 후진할 수 있도록 복귀스프링(25)을 갖는다.
이 복귀스프링(25)은 작동축(22)이 통과하는 전면홀(11) 주변의 본체(10) 내측면과 작동축(22)의 지지단(23) 사이에 설치되는 것으로서, 액튜에이터(21) 구동에 의한 작동축(22) 전진으로 압축되고, 액튜에이터(21) 구동 오프시 그 탄성력으로 작동축(22)을 신속히 후진시키게 된다.
한편, 상기 가압로드(30)는 작동축(22)의 전진시 페달누름부(32)를 통해 가속페달(5)을 가압되게 밀어주는 것으로서, 일단부가 작동축(22)의 선단부에 힌지 연결되고 전후 길게 배치되어 타단부가 페달누름부(32)와 힌지 연결된다.
상기 페달누름부(32)는 가속페달(5)에 직접 접촉되어 가압로드(30)의 미는 힘으로 가속페달(5)을 누를 수 있게 설치된 것이다.
또한, 본 발명의 작동장치는 액튜에이터(21) 구동으로 전진하는 작동축(22)을 시험자가 원하는 조절된 위치에서 정지시켜주어 작동축(22)의 이동량이 조절될 수 있게 하는 스토퍼수단(40)을 포함한다.
상기 스토퍼수단(40)의 바람직한 실시예로서, 전후 위치가 조절될 수 있는 세팅바(41)와, 이 세팅바(41)가 안내되는 가이드(44)와, 상기 세팅바(41) 끝에 걸릴 수 있게 작동축(22)의 소정 위치에 돌출 형성시킨 스토퍼(24)로 구성된다.
여기서, 상기 세팅바(41)는 랙과 피니언의 기어구동에 의해 전후 위치가 조절되고, 상기 가이드(44)는 본체(10) 내부에 고정설치된다.
상기 세팅바(41)는 전후방 길게 배치되어 전후 이동방향, 즉 그 길이방향을 따라 길게 랙(42)이 형성된 것이다.
상기 피니언(43)은 상기 랙(42)과 치합된 채로 회전 가능하게 설치된 것으로서, 회전조작이 가능하도록 설치된 위치조절용 핸들(미도시됨)에 의해 구동된다.
이와 같이 하여, 시험자가 위치조절용 핸들을 조작하여 세팅바(41)의 전후 위치를 미리 세팅해놓으면 액튜에이터(21) 구동시 전진하는 작동축(22)이 스토퍼(24)가 세팅바(41)에 걸리어 더 이상 전진하지 못하게 된다.
결국, 세팅바(41)의 전후 위치가 조절됨에 따라서 작동축(22)의 이동량이 조절될 수 있는 것이다.
또한, 본 발명의 작동장치는 작동축(22)이 스토퍼수단(40)에 의해 정지됨을 감지하고 액튜에이터(21)의 구동전원을 자동 차단시키는 전원차단수단(50)을 포함하고, 이 전원차단수단(50)이 소정의 지연시간 이후 액튜에이터(21)의 구동전원을 차단시키도록 한다.
상기 액튜에이터(21)의 구동전원이 차단됨에 의해서 상기 작동축(22)은 복귀스프링(25)의 탄성력에 의해 신속히 후진하여 가속페달(5)의 가압상태를 해제하게된다.
상기 전원차단수단(50)이 소정의 지연시간 이후 액튜에이터(21)의 구동전원을 차단시키도록 한 것은 작동축(22)이 정지된 이후에도 가속페달(5)을 지연시간동안 가압상태로 유지하여 엔진의 회전수를 안정시키기 위함이다.
상기 전원차단수단(50)의 바람직한 실시예로서, 상기 작동축(22)의 스토퍼(24)가 세팅바(41) 끝에 걸림과 동시에 스토퍼(24)에 의해 노브(52)가 눌러지면서 온(on) 작동되는 마이크로 스위치(51)와, 상기 액튜에이터(21)의 전원입력측에 설치되어 마이크로 스위치(51)의 온 작동신호를 받아 소정의 지연시간 이후 액튜에이터(21)의 구동전원을 자동 차단시키는 타임 스위치(53)로 구성된다.
여기서, 상기 마이크로 스위치(51)는 세팅바(41) 하부면에 설치되고 작동축(22)의 스토퍼(24)에 의해 눌러질 수 있도록 노브(52)가 세팅바(41) 끝에서 일정정도 돌출되게 설치된다.
또한, 상기 타임 스위치(53)의 지연시간은 구현된 스로틀 밸브의 개도량에서 엔진의 회전수가 안정되는 시간이 고려된 것으로서, 시험자가 임의대로 조절할 수 있게 되어 있다.
이하, 본 발명을 이용한 복귀성능시험의 실시과정을 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명의 작동장치를 가속페달(5) 앞쪽의 차체 플로어(1)에 위치시키고, 높이조절용 핸들(17)을 조작, 상부지지대(12)의 상단부 끝을 스티어링 컬럼 커버(3) 하부면으로 밀착시킨다.
상기와 같이 본체(10)를 움직이지 않도록 고정시키고, 가압로드(30)의 각도를 조절한 후, 그 끝에 있는 페달누름부(32)를 가속페달(5) 위에 올려놓고, 액튜에이터(21)를 구동시켜 세팅바(41)의 전후 위치를 조절한다.여기서, 상기 가압로드(30)는 한쪽이 작동축(22)에 의해 지지되고 다른 한쪽은 통상의 탄력구조로 되어 있는 가속페달(5)에 의해 탄력적으로 받쳐지게 되므로 가압로드(30)의 페달누름부(32)와 가속페달(5) 간의 접촉부위에는 일정한 면압이 조성되고, 따라서 가압로드(30)는 작동축(22)과 가속페달(5) 사이에서의 지지상태를 확보할 수 있게 된다.
이때, 상기 세팅바(41)의 전후 위치는 작동축(22)의 이동량을 결정하고, 상기 작동축(22)의 이동량은 가속페달(5)의 가압량을 결정함과 더불어 스로틀 밸브의 개도량을 결정하는 바, 상기 세팅바(41)는 스로틀 밸브의 정해진 각 개도량(100%, 75%, 50%, 25%)에 대응되게 조절되어야 한다.
즉, TPS 신호의 전압값이 100%의 개도량에서 4.5V라면, 본 발명의 작동장치에 의해 가속페달(5)이 가압될 때 출력되는 TPS 신호의 전압값이 4.5V가 출력되도록 위치조절용 핸들을 조작해가면서 세팅바(41)의 전후 위치를 조절한다.
이때, 시험대상의 차량에서 스로틀 밸브의 정확한 개도량 구현시 출력되는 TPS 신호의 전압값을 미리 알고 있어야 하고, 이 TPS 신호의 전압값은 차종에 따라서 다를 수가 있으므로 시험전 반드시 해당 시험차량을 대상으로 측정되어야 한다.
상기와 같이 세팅바(41)의 위치조절이 끝난 후에는 액튜에이터(21)를 구동시켜 가속페달(5)을 가압한다(도 2a).
상기 액튜에이터(21)가 구동되면, 미리 설정해놓은 이동량만큼 작동축(22)은 전진한 후 스토퍼(24)가 세팅바(41)에 걸림과 동시에 정지되고, 이와 동시에 상기 스토퍼(24)가 마이크로 스위치(51)의 노브(52)를 누르게 되면서 마이크로 스위치(51)가 온 작동된다.
결국, 상기 마이크로 스위치(51)가 온 작동되면서 타임 스위치(53)도 온 작동되고, 이로써 타임 스위치(53)에 미리 설정해놓은 지연시간 이후 액튜에이터(21)의 구동전원이 차단되면서 복귀스프링(25)의 탄성력에 의해 작동축(22)이 신속히 후진하게 된다(도 2b).
이때, 시험자는 TPS 신호를 읽으면서 스로틀 밸브의 개도량이 아이들 상태로 복귀됨을 확인, 이때의 복귀시간을 측정하게 된다.
여기서, 상기 페달누름부(32)는 작동축(22)의 후진시 순간적으로 가속페달(5)에서 이탈되므로 스로틀 밸브의 복귀스프링(25)에 부하, 즉 간섭을 전혀 주지 않게 된다.
이후, 스로틀 밸브의 다른 개도량 상태, 즉 75%, 50%, 25%에 대응되게 세팅바(41)의 전후 위치를 조절하여 세팅바(41)의 각 위치에서 상기한 방법대로 스로틀 밸브의 복귀시간을 측정하게 된다.
이상에서 상술한 바와 같이, 스로틀 밸브의 원하는 개도량에 대응되게 조절된 스토퍼수단에 의해 작동축이 정확한 이동량만큼 전방 이동하여 가속페달을 가압해주는 가속페달 작동장치가 제공됨으로써, 다음과 같은 효과가 있다.
1) 차량에 탑승하여 가속페달을 밟던 시험자가 불필요하므로 시험인원이 축소될 수 있고, 종래 두 시험자간 신호연락과정에서 발생되었던 시험의 실패를 방지할 수 있다.
2) 시험자가 직접 가속페달을 가압하던 기존의 시험방법 대비 스로틀 밸브의 정확한 개도량 구현이 가능해지고, 시험이 용이해짐은 물론, 정확한 결과값을 얻을 수 있다.
3) 엔진의 회전수가 안정되는 동안 스로틀 밸브의 정확한 개도량 유지가 가능하다.

Claims (3)

  1. 높이조절이 가능한 상부지지대(12)를 갖고 차체 소정 위치에 상하로 밀착고정되는 본체(10);
    이 본체(10)에 설치된 액튜에이터(21) 및 이 액튜에이터(21) 구동으로 전진하고 구동 오프시 복귀스프링(25)에 의해 후진되는 작동축(22)을 포함하는 로드구동수단(20);
    상기 본체(10) 전방에서 일단부가 상기 작동축(22) 선단부에 힌지 연결되고 작동축(22) 전진시 그 타단부에 힌지 연결된 페달누름부(32)를 통해 가속페달(5)을 밀게 되는 가압로드(30);
    전진하는 작동축(22)을 조절된 위치에서 정지시켜주는 스토퍼수단(40);
    상기 세팅바(41) 하부면에서 노브(52)가 세팅바(41) 끝에 돌출되게 설치되어 상기 스토퍼(24)가 세팅바(41) 끝에 걸림과 동시에 온 작동되는 마이크로 스위치(51)와, 상기 액튜에이터(21)의 전원입력측에 설치되고 마이크로 스위치(51)의 온 작동신호를 받아 소정 시간 이후 액튜에이터(21)의 구동전원을 차단시키는 타임 스위치(53)로 구성되어서 상기 작동축(22)이 정지됨과 동시에 소정 시간 이후 액튜에이터(21)의 구동전원을 차단시키는 전원차단수단(50);
    을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 가속페달 작동장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 스토퍼수단(40)은 스로틀 밸브 개도량 100%, 75%, 50%, 25%의 각 단계에 맞게 전후 위치가 조절될 수 있는 세팅바(41)와, 상기 본체(10)에 고정설치되고 세팅바(41)가 안내되는 가이드(44)와, 상기 세팅바(41) 끝에 걸릴 수 있게 작동축(22) 소정 위치에 돌출 형성시킨 스토퍼(24)로 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 가속페달 작동장치.
  3. 삭제
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