KR20030049214A - 자동차의 가변형 레벨링 밸브 장치 - Google Patents

자동차의 가변형 레벨링 밸브 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차의 가변형 레벨링 밸브 장치에 관한 것으로, 레벨링 밸브내 압축 공기의 공급 및 배출을 제어하는 로터의 장홈과 씰링부재 사이의 개폐량을 별도의 부재를 매개로 조절하여 단위 시간당 에어 스프링내로 유입되거나 에어 스프링으로부터 배출되는 압축 공기의 유동량을 제어함으로써, 선회시 발생하는 롤링의 정도에 따라 차체의 거동 자세의 회복에 소요되는 시간을 최대한으로 단축시켜 승차감과 조향감의 향상을 도모할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 차축(12)과 차체 사이에 배치된 에어 스프링(16)과; 상기 차축(12)의 거동 자세의 변화에 따라 상기 에어 스프링(16)으로 공급 내지 에어 스프링(16)으로부터 대기중으로 배출되는 압축 공기의 유동 방향을 조절하는 레벨링 밸브(22) 및; 이 레벨링 밸브(22)의 작동에 따라 상기 에어 스프링(16)으로 공급 내지 에어 스프링(16)으로부터 대기중으로 배출되는 압축 공기의 단위 시간당 유동량을 조절하는 유동량 조절 수단을 포함하여 구성됨과 더불어; 이 유동량 조절 수단의 작동은 차속을 검출하는 차속센서(62)와, 차고를 검출하는 차고센서(64) 및, 조향각을 검출하는 조향각센서(66)로부터 주행 정보를 입력받는 제어유니트(60)에 의해 제어되는 것을 특징으로 한다.

Description

자동차의 가변형 레벨링 밸브 장치{variable leveling valve for automotive vehicles}
본 발명은 자동차의 가변형 레벨링 밸브 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 레벨링 밸브내 압축 공기의 공급 및 배출 구멍의 크기를 차량의 거동 자세의 변화에 따라 가변적으로 조절하여 에어 스프링내에 유입되는 압축 공기의 유동량을 차량의 상태에 알맞게 능동적으로 변경함으로써, 주행중 발생하는 롤링을 최대한 억제하여 승차감과 조향감의 향상을 도모할 수 있도록 하는 자동차의 가변형 레벨링 밸브 장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동차에 구비된 현가장치는 차축과 차체 사이를 연결하여 주행중에 차축이 노면으로부터 받는 진동이나 충격을 차체에 직접적으로 전달되지 않거나 저감되도록 제어하여 차체와 적재된 화물의 손상을 방지하면서 승차감을 향상시키도록 하는 것이다.
이의 일례로서, 에어 현가장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 양측 선단에 차륜(10)을 지지하도록 차체의 횡방향을 따라 길게 배치되는 차축(12)과, 이 차축(12)의 좌/우측 선단에 수직한 방향으로 설치되는 지지부재(14), 이 지지부재(14)의 상단과 차체와의 사이에 설치되어 노면으로부터 전달되는 진동을 감쇠함과 더불어 차고를 조절하는 에어 스프링(16), 상기 차축(12)과 차체 프레임(18) 사이에서 차체의 횡방향을 따라 양단이 고정되는 래터럴 로드(20) 등을 포함하여 구성된다.
그리고, 상기 에어 스프링(16)에는 주행중 차량의 거동 자세의 변화에 따라 압축 공기의 공급 및 배출을 도모하는 레벨링 밸브(22)가 연결되는 바, 이 레벨링밸브(22)에는 상기 차축(12)과 차체 프레임(18) 사이의 이격 거리의 변화에 따라 연동하여 압축 공기의 공급 및 배출의 조절을 도모하는 레버(24)가 설치되고, 이 레버(24)에는 상기 차축(12)에 일측 선단이 고정되는 로드(26)가 회동가능하게 결합된다.
여기서, 상기 레벨링 밸브(22)는 도 2 내지 도 3의 (a),(b)에 각각 도시된 바와 같이, 어퍼 바디부(28)와 로어 바디부(30) 및 이들 사이에서 설치되어 상기 레버(24)의 회동에 따라 일체로 회동되는 로터(32)를 포함하여 구성된다.
먼저, 상기 어퍼 바디부(28)에는 레버(24)의 일측 선단과 결합되어 일체로 회동되어 상기 로터(32)를 회동시켜 주는 연결축(34)이 설치되어 있다.
그리고, 상기 로어 바디부(30)에는 압축 공기의 흡입구(36)와 배출구(38) 및 좌/우측 에어 스프링(16)과의 연통을 위한 연통 통로(40)가 형성되어 있다.
또한, 상기 로터(32)에는 만곡진 형상으로 형성되어 상기 흡입구(36)와 연통 통로(40) 내지 상기 배출구(38)와 연통 통로(40) 사이를 각각 선택적으로 연통시켜 주는 장홈(32a)이 구비되어 있다.
한편, 상기 로어 바디부(30)에는 연통 통로(40)와 교통되는 압력실(42)이 형성되어 있는 바, 이 압력실(42)에는 리턴 스프링(44)을 매개로 탄발지지되어 상기 로터(32)의 저면부와 밀착지지되는 씰링부재(46)가 설치되어 있다.
따라서, 주행중 차량의 거동 자세에 변화가 생기면, 상기 레버(24)가 회동하면서 연결축(34)을 매개로 하여 로터(32)를 회동시키게 되고, 이 로터(32)의 회동에 따라 상기 씰링부재(46)의 개폐가 이루어져 압축 공기의 유동이 이루어지게 된다.
즉, 상기 로어 바디부(30)에 구비된 흡입구(36)와 배출구(38)는 각각 상기 로터(32)의 장홈(32a)과 상기 씰링부재(46) 사이의 개폐에 따라 상기 압력실(42)과 연통 통로(40)와의 교통이 이루어져, 상기 에어 스프링(16)으로 압축 공기가 공급되거나, 상기 에어 스프링(16)내에 있던 압축 공기가 대기중으로 배출될 수 있게 된다. 이 결과, 차체의 롤링은 감소되고, 차량의 거동 자세는 안정될 수 있게 된다.
그런데, 상기와 같은 레벨링 밸브(22)에서는 레버(24)의 회동 각도에 따라 상기 흡입구(36) 내지 배출구(38)가 상기 압력실(42) 및 연통 통로(40)와의 교통이 이루어짐에 있어, 도 5에 도시된 바와 같이, 레버(24)의 회동 각도의 변화에 따른 압축 공기의 단위 시간당 유동량인 유동률(flow rate)에는 일률적인 변화 밖에 없기 때문에, 주행중 선회시 롤링의 발생시 상기 에어 스프링(16)으로 압축 공기의 주입 및 배출시 소요되는 시간이 롤링을 단시간내에 억제하는 데 필요한 정도에 크게 미치지 않게 되므로, 롤링의 회복 속도가 늦어지고, 이로 인해 주행 안정성, 특히 선회 안정성 및 응답 속도에 악영향을 미치게 되는 단점이 있다.
이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 레벨링 밸브내 압축 공기의 공급 및 배출을 제어하는 로터의 장홈과 씰링부재 사이의 개폐량을 별도의 부재를 매개로 조절하여 단위 시간당 에어 스프링내로 유입되거나 에어 스프링으로부터 배출되는 압축 공기의 유동량을 제어함으로써, 선회시 발생하는 롤링의 정도에 따라 차체의 거동 자세의 회복에 소요되는 시간을 최대한으로 단축시켜 승차감과 조향감의 향상을 도모할 수 있도록 하는 자동차의 가변형 레벨링 밸브 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 차축과 차체 사이에 배치된 에어 스프링과; 상기 차축의 거동 자세의 변화에 따라 상기 에어 스프링으로 공급 내지 에어 스프링으로부터 대기중으로 배출되는 압축 공기의 유동 방향을 조절하는 레벨링 밸브 및; 이 레벨링 밸브의 작동에 따라 상기 에어 스프링으로 공급 내지 에어 스프링으로부터 대기중으로 배출되는 압축 공기의 단위 시간당 유동량을 조절하는 유동량 조절 수단을 포함하여 구성됨과 더불어; 이 유동량 조절 수단의 작동은 차속을 검출하는 차속센서와, 차고를 검출하는 차고센서 및, 조향각을 검출하는 조향각센서으로부터 주행 정보를 입력받는 제어유니트에 의해 제어되는 것을 특징으로 한다.
도 1은 종래 자동차의 에어 현가장치를 도시한 정면도.
도 2는 도 1에 도시된 레벨링 밸브의 구성을 도시한 단면도.
도 3의 (a),(b)는 각각 도 2에 도시된 레벨링 밸브에서 어퍼 바디부와 로어 바디부를 도시한 상태도.
도 4의 (a),(b),(c)는 각각 도 2에 도시된 레벨링 밸브의 작동 상태를 도시한 도면.
도 5는 종래 레벨링 밸브에서 레버의 각도 변화에 따른 압축 공기의 유동률의 변화를 도시한 그래프.
도 6은 본 발명에 따른 레벨링 밸브의 구성을 도시한 단면도.
도 7의 (a),(b),(c)는 각각 도 6에 도시된 레벨링 밸브의 어퍼 바디부와 미들 바디부 및 로어 바디부를 도시한 상태도.
도 8은 본 발명에 따른 레벨링 밸브가 중립 상태인 경우를 도시한 상태도.
도 9의 (a),(b)는 각각 도 8에 도시된 레벨링 밸브가 레버의 각도 변화에 따라 작동되는 상태를 도시한 도면.
도 10은 본 발명에 따른 레벨링 밸브에서 레버의 각도 변화에 따른 압축 공기의 유동률의 변화를 도시한 그래프.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10-차륜12-차축
14-지지부재16-에어 스프링
18-차체 프레임20-래터럴 로드
22-레벨링 밸브24-레버
26-로드28-어퍼 바디부
30-로어 바디부32-로터
34-연결축36-흡입구
38-배출구40-연통 통로
42-압력실44-리턴 스프링
46-씰링부재48-미들 바디부
50-보조 로터52-보조 연결축
54-보조 압력실56-보조 리턴 스프링
58-보조 씰링부재60-제어유니트
62-차속센서64-차고센서
66-조향각센서
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 6은 본 발명에 따른 레벨링 밸브의 구성을 도시한 단면도이고, 도 7의 (a),(b),(c)는 각각 도 6에 도시된 레벨링 밸브의 어퍼 바디부와 미들 바디부 및 로어 바디부를 도시한 상태도인 바, 본 발명의 상세한 설명을 위해 종래 레벨링 밸브의 구성을 도시한 도 2 내지 도 3에서와 동일한 참조부위에는 동일한 참조부호를병기하기로 하고, 아울러 레벨링 밸브의 설치 상태를 도시한 도 1을 참고로 하여 설명한다.
본 발명은 도면에 도시된 바와 같이, 차륜(10)을 지지하도록 차체의 횡방향을 따라 길게 배치되는 차축(12)과, 이 차축(12)의 좌/우측 선단에 수직한 방향으로 설치되는 지지부재(14), 이 지지부재(14)의 상단과 차체와의 사이에 설치되어 노면으로부터 전달되는 진동을 감쇠함과 더불어 차고를 조절하는 에어 스프링(16), 상기 차축(12)과 차체 프레임(18) 사이에서 차체의 횡방향을 따라 양단이 고정되는 래터럴 로드(20) 및, 상기 에어 스프링(16)으로 압축 공기의 공급 및 배출을 조절하는 레벨링 밸브(22) 등을 포함하는 에어 현가장치에 있어서, 상기 레벨링 밸브(22)는 차축(12)상에 고정된 로드(26)와 연결된 레버(24)와 연결되어 주행중 차량의 거동 자세의 변화에 따라 압축 공기를 상기 에어 스프링(16)으로 공급하거나, 또는 상기 에어 스프링(16)내의 압축 공기를 대기중으로 배출시킨다.
또한, 상기 레벨링 밸브(22)는 차고의 변화에 따라 에어 스프링(16)으로 공급 내지 에어 스프링(16)으로부터 대기중으로 배출되는 압축 공기의 단위 시간당 유동량을 조절하는 유동량 조절 수단을 부가하여 구성된다.
이를 위해, 상기 레벨링 밸브(22)는 도 6 내지 도 7의 (a),(b),(c)에 각각 도시된 바와 같이, 어퍼 바디부(28)와 로어 바디부(30) 및 이들 사이에 배치되는 미들 바디부(48)를 포함함과 더불어, 상기 레버(24)의 회동에 따라 일체로 회동되어 압축 공기의 공급 및 배출을 조절하는 로터(32)와, 단위 시간당 압축 공기의 유동량을 조절하는 보조 로터(50)를 부가하여 구성된다.
먼저, 상기 어퍼 바디부(28)에는 레버(24)의 일측 선단과 결합되어 일체로 회동되어 상기 로터(32)를 회동시켜 주는 연결축(34)이 설치되어 있다.
그리고, 상기 로어 바디부(30)에는 압축 공기의 흡입구(36)와 배출구(38) 및 좌/우측 에어 스프링(16)과의 연통을 위한 연통 통로(40)가 형성되어 있다.
또한, 상기 로터(32)에는 만곡진 형상으로 형성되어 상기 흡입구(36)와 연통 통로(40) 내지 상기 배출구(38)와 연통 통로(40) 사이를 각각 선택적으로 연통시켜 주는 장홈(32a)이 구비되어 있다.
그리고, 상기 로어 바디부(30)에는 연통 통로(40)와 교통되는 압력실(42)이 형성되어 있는 바, 이 압력실(42)에는 리턴 스프링(44)을 매개로 탄발지지되어 상기 보조 로터(50)의 저면부와 밀착지지되는 씰링부재(46)가 설치되어 있다.
한편, 상기 미들 바디부(48)에는 상기 보조 로터(50)의 회동을 조절하도록 상기 로어 바디부(30)를 관통하여 설치된 보조 연결축(52)이 구비되어 있는 바, 이 보조 연결축(52)은 제어유니트(60)의 제어를 받아 동작되는 액츄에이터(도시안됨)의 작동에 의해 회동되고, 이 보조 연결축(52)의 회동에 따라 상기 보조 로터(50)의 회동이 이루어지게 된다.
또한, 상기 제어유니트(60)는 주행중 차속을 검출하는 차속센서(62)와, 차고를 검출하는 차고센서(64) 및, 조향각을 검출하는 조향각센서(66) 등으로부터 주행 정보를 입력받아 상기 보조 연결축(52)의 회동량을 결정하도록 되어 있다.
그리고, 상기 미들 바디부(48)에는 상기 로어 바디부(30)의 압력실(42)과 보조 로터(50)의 작동에 의해 선택적인 교통이 이루어지는 보조 압력실(54)이 형성되어 있는 바, 이 보조 압력실(54)에는 보조 리턴 스프링(56)을 매개로 탄발지지되어 상기 로터(32)의 저면부와 밀착지지되는 보조 씰링부재(58)가 설치되어 있다.
또한, 상기 보조 로터(50)에는 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 만곡진 형상으로 형성됨과 더불어 그 폭이 점진적으로 증가하도록 형성되어 상기 흡입구(36)와 연통 통로(40) 사이의 개폐량과, 상기 배출구(38)와 연통 통로(40) 사이의 개폐량을 조절하도록 하는 반월형상의 슬릿홀(50a)이 구비되어 있다.
따라서, 주행중 차량의 거동 자세에 변화가 생기면, 상기 레버(24)가 회동하면서 연결축(34)을 매개로 하여 로터(32)를 회동시키게 되고, 이 로터(32)의 회동에 따라 상기 씰링부재(46)의 개폐가 이루어져 압축 공기의 유동이 이루어지게 된다.
즉, 상기 로어 바디부(30)에 구비된 흡입구(36)와 배출구(38)는 각각 상기 로터(32)의 장홈(32a)과 상기 보조 씰링부재(58) 사이의 개폐와 함께 상기 보조 로터(50)의 슬릿홀(50a)과 상기 씰링부재(46) 사이의 개폐에 따라 상기 압력실(42)과 연통 통로(40)와의 교통이 이루어져, 상기 에어 스프링(16)으로 압축 공기가 공급되거나, 상기 에어 스프링(16)내에 있던 압축 공기가 대기중으로 배출될 수 있게 된다. 이 결과, 차체의 롤링은 감소되고, 차량의 거동 자세는 안정될 수 있게 된다.
이때, 상기 보조 연결축(52)과 연결된 보조 로터(50)는 이의 슬릿홀(50a)을 매개로 하여 상기 보조 압력실(54)과 압력실(42) 사이의 개폐량을 조절하게 되고, 이에 따라 상기 흡입구(36) 내지 배출구(38)와 상기 압력실(42) 사이의 개폐량이조절되어, 상기 에어 스프링(16)으로 공급 내지 에어 스프링(16)으로부터 대기중으로 배출되는 압축 공기의 단위 시간당 유동량인 유동률을 적절하게 조절할 수 있게 된다.
즉, 정상 상태의 주행중에는 상기 로터(32)의 장홈(32a)과 상기 보조 로터(50)의 슬릿홀(50a)이 각각 도 8에 도시된 바와 같이 일정한 상태를 유지하고 있다가, 차고의 변화에 따른 레버(24)의 회동이 이루어지면 도 9의 (a),(b)에 각각 도시된 바와 같이, 상기 로터(32)의 회동에 따라 상기 에어 스프링(16)으로 공급 내지 에어 스프링(16)으로부터 대기중으로 배출되는 압축 공기의 유동량을 조절할 수 있게 된다.
또한, 주행중 선회시와 같이 차량의 거동 자세에 변화를 초래하는 롤링의 발생시에는 상기 레버(24)의 회동에 따른 로터(32)의 회동은 물론, 상기 보조 연결축(52)의 회동이 제어유니트에 의해 제어되어 상기 보조 로터(50)의 회동이 수반되므로, 상기 로터(32)의 장홈(32a)과 상기 보조 로터(50)의 슬릿홀(50a) 사이의 개구되는 면적에 의해, 상기 에어 스프링(16)으로 공급되거나 에어 스프링(16)으로부터 대기중으로 배출되는 압축 공기의 단위 시간당 유동량인 유동률이 적절하게 조절될 수 있게 된다.
이때, 상기 제어유니트(60)는 차속센서(62)와 차고센서(64) 및 조향각센서(66)로부터 각각 차량의 주행 정보를 입력받아 상기 보조 연결축(52)의 회동량을 조절하게 된다.
이 결과, 주행중 선회시 발생하는 롤링의 정도에 따라, 상기 에어스프링(16)으로 압축 공기의 주입 및 배출시 소요되는 시간이 가변적으로 조절될 수 있으므로, 즉 도 10에 도시된 바와 같이, 레버(24)의 회동 각도의 변화에 따른 압축 공기의 단위 시간당 유동량인 유동률(flow rate)이 여러 가지의 형태로 가변적으로 변화될 수 있으므로, 롤링의 회복 속도의 제어가 가능해 지고, 이로 인해 주행 안정성, 특히 선회 안정성 및 응답 속도의 향상을 도모할 수 있는 이점이 있게 된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 자동차의 가변형 레벨링 밸브 장치에 의하면, 상기 흡입구(36) 내지 배출구(38)와, 상기 에어 스프링(16)과 연통되는 연통 통로(40) 사이의 교통량이 차량의 거동 자세의 변화에 따른 레버(24)의 회동으로 회동되는 로터(32)와 함께, 제어유니트의 제어에 따라 회동되는 보조 연결축(52)의 회동으로 회동되는 보조 로터(50)에 의해 적정 수준으로 조절될 수 있으므로, 주행중 선회시 차량의 거동 자세의 변화 정도에 따라 정상적인 차량의 거동 자세를 회복하는 데 소요되는 시간을 가변적으로 조절할 수 있게 된다.
즉, 상기 흡입구(36) 내지 배출구(38)로부터 상기 에어 스프링(16) 사이로 유동되는 압축 공기의 단위 시간당 유동량인 유동률의 제어로 인해 거동 자세의 안정된 회복에 소요되는 시간이 종래와 같이 획일적인 것이 아니라, 원하는 수준으로 조절될 수 있어 승차감과 조향감의 향상을 도모할 수 있게 된다.

Claims (4)

  1. 차축(12)과 차체 사이에 배치된 에어 스프링(16)과;
    상기 차축(12)의 거동 자세의 변화에 따라 상기 에어 스프링(16)으로 공급 내지 에어 스프링(16)으로부터 대기중으로 배출되는 압축 공기의 유동 방향을 조절하는 레벨링 밸브(22) 및;
    이 레벨링 밸브(22)의 작동에 따라 상기 에어 스프링(16)으로 공급 내지 에어 스프링(16)으로부터 대기중으로 배출되는 압축 공기의 단위 시간당 유동량을 조절하는 유동량 조절 수단을 포함하여 구성됨과 더불어;
    이 유동량 조절 수단의 작동은 차속을 검출하는 차속센서(62)와, 차고를 검출하는 차고센서(64) 및, 조향각을 검출하는 조향각센서(66)로부터 주행 정보를 입력받는 제어유니트(60)에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 자동차의 가변형 레벨링 밸브 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유동량 조절 수단은 상기 레벨링 밸브(22)의 어퍼 바디부(28)와 로어 바디부(30) 사이에서 배치되는 미들 바디부(48)와, 이 미들 바디부(48)상에 안착되어 상기 제어유니트(60)의 제어에 따라 회동되는 보조 연결축(52) 및, 이 보조 연결축(52)상에 결합된 보조 로터(50)로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차의 가변형 레벨링 밸브 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 보조 로터(50)에는 만곡진 형상으로 형성됨과 더불어 그 폭이 점진적으로 변화되는 슬릿홀(50a)이 형성된 것을 특징으로 하는 자동차의 가변형 레벨링 밸브 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 레버(24)와 결합되어 일체로 회동되는 연결축(34)과, 이 연결축(34)에 결합되는 로터(32)를 갖춘 어퍼 바디부(28)와;
    압축 공기의 유동을 위한 흡입구(36)와 배출구(38) 및 좌/우측 에어 스프링(16)과의 연통을 위한 연통 통로(40)와, 이 연통 통로(40)와 교통되는 압력실(42) 및, 이 압력실(42)내에 리턴 스프링(44)을 매개로 탄발지지되어 상기 보조 로터(50)의 저면부와 밀착되는 씰링부재(46)를 갖춘 로어 바디부(30);
    상기 어퍼 바디부(28)와 로어 바디부(30) 사이에서 보조 로터(50)와 결합된 보조 연결축(52)을 수용함과 더불어, 상기 로어 바디부(30)의 압력실(42)과 상기 보조 로터(50)의 작동에 의해 선택적인 교통이 이루어지는 보조 압력실(54)과, 이 보조 압력실(54)내에 보조 리턴 스프링(56)을 매개로 탄발지지되어 상기 로터(32)의 저면부와 밀착지지되는 보조 씰링부재(58)를 갖춘 미들 바디부(48)를 구비하고서;
    상기 로터(32)에는 만곡진 형상으로 형성되어 상기 흡입구(36)와 연통 통로(40) 내지 상기 배출구(38)와 연통 통로(40) 사이를 각각 선택적으로 연통시켜 주는 장홈(32a)이 형성되고, 상기 보조 로터(50)에는 상기 흡입구(36)와 연통 통로(40) 사이의 개폐량과, 상기 배출구(38)와 연통 통로(40) 사이의 개폐량을 조절하도록 하는 반월형상의 슬릿홀(50a)이 형성되며, 상기 보조 로터(50)에는 차속을 검출하는 차속센서(62)와, 차고를 검출하는 차고센서(64) 및, 조향각을 검출하는 조향각센서(66)로부터 주행 정보를 입력받는 제어유니트(60)의 제어에 의해 회동되는 보조 연결축(52)이 결합된 것을 특징으로 하는 자동차의 가변형 레벨링 밸브 장치.
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