TWI393623B - Clamping device - Google Patents
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Description
本發明係有關於一種鎖模裝置,特別是有關於一種由三相交流型的線型馬達進行模具開閉動作的鎖模裝置。
在習知技術中,在射出成形機中,樹脂從射出裝置的射出噴嘴射出而填充於固定模具與可動模具之間的模穴空間,使其固化而得到成形品。然後,配置鎖模裝置而使可動模具相對於上述固定模具移動而進行閉模、鎖模及開模。
在該鎖模裝置中,有藉由供給油至油壓缸而驅動的油壓式的鎖模裝置以及由電動機驅動的電動式的鎖模裝置,該電動式的鎖模裝置由於控制性高、不會污染周邊且能源效率高,因此利用較多。此時,藉由驅動電動機使滾珠螺桿旋轉而產生推力,該推力由肘節機構放大,而產生大的鎖模力(例如,專利文獻1)。
因此,在上述構造的電動式的鎖模裝置中,由於使用肘節機構,該肘節機構的特性上,改變鎖模力是困難的,反應性及穩定性差,在成形中無法控制鎖模力。於此,提供一種鎖模裝置,由滾珠螺桿所產生的推力做為直接鎖模力而使用。此時,由於電動機的扭力與鎖模力成正比,可控制成形中的鎖模力。
然而,在習知的鎖模裝置中,滾珠螺桿的耐荷重性降低,不僅無法產生大的鎖模力,由於產生於電動機的扭力漣波(torque ripple),使鎖模力產生變動。又,為了產生鎖模力,必須經常供給電流至電動機,由於電動機的銷耗電力及發熱量多,電動機的額定輸出變大,會提高鎖模裝置的成本。
於此,在開閉模動作中使用線型馬達,在鎖模動作中檢討利用電磁鐵的吸附力的鎖模裝置(例如,專利文獻2)。在該鎖模裝置中,從成形循環的效率化等的觀點,模具開閉時(模具移送時)的線型馬達的最佳速度圖形為在加速區間以最大加速度加速,之後,以等速度移動,在減速區間以最大檢速度減速,在模具關閉位置停止。在鎖模裝置的線型馬達中,根據該速度圖案正確地控制模具開閉動作,對應於成形循環而反覆進行。
[專利文獻1] 國際公開第06/098321號公報
[專利文獻2] 國際公開第05/090052號公報
因此,供給至三相交流型的線型馬達的各相的電流視線型馬達的位置而異。又,如上所述,線型馬達的動作圖案每次正確地被控制。而且,線型馬達的加速區域及減速區域的距離一般而言比線型馬達的磁極對間距還短。
因此,在鎖模裝置的線型馬達中,在加速區間及減速區間中,供給大的電流的相是固定的。結果,供給大電流的相的線圈的溫度異常地上升,可能導致線圈的破損。
而且,在用於肘節機構的鎖模裝置的旋轉式馬達的情況下,由於磁極間距相對於加速區間及減速區間的距離非常短,特定的相的溫度異常上升的可能性降低。
有鑑於此,本發明的目的在於提供一種鎖模裝置,可適當地防止線型馬達的線圈的溫度異常的上升。
為了解決上述問題,本發明的鎖模裝置由三相交流型的線型馬達進行開閉模動作,並具有溫度監視裝置,監視在上述線型馬達的三相的個別的線圈中,對於模具移送時的加速度最有幫助的線圈的溫度。
又,本發明的特徵為上述線型馬達的永久磁鐵的磁極對的間距比從模具移送的開始位置至加速度的峰值位置的距離長。
又,本發明的特徵為上述磁極對間距比模具移送的加速區間的距離及模具移送的減速區間的距離的至少其中之一還長。
又,本發明的特徵為對應於由上述溫度監視裝置所監視的溫度而使模具的移送停止。
又,本發明更包括一溫度檢測裝置,對於上述線型馬達的三相的全部的線圈,檢測出該線圈的溫度。
又,本發明的特徵為上述溫度監視裝置係根據上述溫度檢測裝置的檢測值,而檢測所選出的相的線圈的溫度。
根據本發明,其於提供一種鎖模裝置,可適當地防止線型馬達的線圈的溫度異常的上升。
參照圖式對本發明的實施形態做說明。首先,參照第1圖及第2圖說明本發明所適用的射出成形機的鎖模裝置。第1圖為第一實施形態的模具裝置及鎖模裝置的閉模時的狀態的側視圖。第2圖為第一實施形態中模具裝置及鎖模裝置的開模時的狀態的側視圖。
第1圖及第2圖的鎖模裝置10係支持於設於射出成形機的框架Fr上的二根軌道所形成的導件Gd上。固定板11係載置於導件Gd上,對應於框架Fr及導件Gd而固定。與固定板11以既定間隔配置,且與固定板11相向而配置做為電磁鐵保持構件的後板13。固定板11與後板13之間架設有四根做為連結構件的連桿14(圖中僅表示二根)。可動板12在與固定板11相向的狀態下,沿著連桿14於開閉模方向上可進退地配置(圖中於左右方向可移動)。因此,在可動板12上形成連桿14貫穿的導孔(未圖示)。
而且,在本說明書中,模具開閉方向,即移動版12的移動方向稱為水平方向,垂直於可動板12的移動方向稱為垂直方向。
在連桿14的前端部(圖中的右端部)形成第一螺紋部(未圖示),連桿14藉由使螺帽n1螺合於第一螺紋部結合而固定於固定板11上。外徑比連桿14小的導柱21一體成形於各連桿14的後端部(圖中的左端部)。導柱21從後板13的後端面(圖中的左端面)向後方突出而延伸。各導柱21的後板13的後端面的附近,形成第二螺紋部(未圖示),固定板11與後板13藉由螺帽n2螺合於第二螺紋部而連結固定。雖然導柱21與連桿14一體成形,但導柱21與連桿14不同個體形成亦可。
固定模具15與可動模具16分別固定於固定板11與可動板12上。由固定模具15及可動模具16而構成模具裝置19。藉由可動板12的進退,可動模具16相對於固定模具15移動,進行閉模、鎖模及開模。而且,當進行鎖模時,在固定模具15與可動模具16之間形成模穴,從射出裝置17的射出噴嘴18射出的做為成形材料的樹脂填充於模穴空間中。
與可動板12平行配置而由磁性體所形成的吸附板22從後板13在後方沿著導柱21可進退地配置,由導柱21導引。而且,在吸附板22上,在與各導柱21對應的位置上,形成供導柱21貫穿的導孔23。導孔23包含開口於前端面(圖中右端面)的大直徑部24以及與大直徑部24連接的小直徑部25。大直徑部24容納螺帽n2。小直徑部25開口於吸附板22的後端面,並具有供導柱21滑動的滑動面。為了使可動板12進退,做為模具開閉用的驅動部的線型馬達28配置於連結於可動板12的吸附板22與框架Fr之間。線型馬達28包括配置於框架Fr上、與導件Gd平行且對應於吸附板22的移動範圍配置的定子31以及固定於固定吸附板22下端的滑動基座Sb,與定子31相向且跨越既定範圍而形成的動子29。滑動基座Sb,如第2圖所示,在其兩側支持於導件Gd上,動子29沿著定子31可移動地被支持。滑動基座Sb覆蓋動子29的上面,並延伸於導件Gd的延伸方向。因此,在後板13的下端,形成供導件基座Gb及滑動基座Sb通過的空間81的腳部13a設於兩側。
定子31朝動子29突出,且以既定的間距形成多個磁極齒33的芯材34以及捲繞於各磁極齒33的線圈35。而且,磁極齒33相對於可動板12的移動方向呈直角方向,彼此平行地形成。其具有對應於動子29及導件基座Gb而以既定間隔配置的永久磁鐵(未圖示)。
因此,將既定的電流供給至線圈35而驅動線型馬達28時,使動子29進退。隨此,藉由滑動基座,使固定於滑動基座Sb的吸附板22以及由桿39使連結於吸附板22的可動板12進退,而進行開模及閉模。
當可動板12前進(圖中於右方向移動)而可動模具16抵接於固定模具15時,結束閉模。在閉模之後進行鎖模,在後板13與吸附板22之間配置有做為鎖模用的驅動部的電磁鐵單元37。又,連結可動板12與吸附板22的桿39係貫穿後板13及吸附板22而延伸。桿39在閉模及開模時,連動於吸附板22的進退而使可動板12進退,在鎖模時,由電磁鐵37所產生的鎖模力傳遞至可動板12。而且,由框架Fr、固定板11、可動板12、後板13、吸附板22、線型馬達28、電磁鐵單元37、桿39等構成鎖模裝置10。
電磁鐵單元37具有配置於後板13側的電磁鐵49以及配置於吸附板22側的吸附部51。後板13的後端面的既定部分,即在桿39的稍微上方及下方,於水平方向延伸的矩形的剖面形狀的做為線圈配置部的二條槽45彼此平行地形成。在槽45之間形成具有矩形的斷面形狀的芯材46,後板的芯材46以外的部分形成軛47。線圈48捲繞於芯材46上。
又,吸附板22的其端面的既定部分,在吸附板22上包圍桿39,與電磁鐵49相向的部分設置吸附部51。而且,後板13的芯材46、軛47及吸附板22由強磁性體所構成的薄板堆積所成的電磁層積鋼板所形成。又,雖然後板13與電磁鐵49分別配置,吸附板22與吸附部51分別配置,後板13的一部份形成電磁鐵,吸附板22的一部份形成吸附部。又,不一定要使用電磁層積鋼板,使用相同構件所構成的鐵芯而形成芯材46及軛47亦可。此時,間距間的距離可精密地設定。
因此,在電磁鐵單元37中,當電流供給至槽45內的線圈48時,電磁鐵49被激磁,吸附部51被吸附而產生鎖模力。
桿39在後端部(圖中左端部)與吸附板22連結,在前端部與可動板12連結。桿39在閉模時藉由吸附板22前進而前進,藉此可動板12前進。又,桿39在開模時藉由吸附板22後退(在圖中於左方向移動)而後退,藉此可動板12後退。
因此,在後板13的中央部分設有供桿39貫穿的孔41。又,在吸附板22的中央部分形成供桿39貫穿的孔42。而且,面向孔41的前端部的開口,配置有可滑動地支持桿39的套筒等的軸承構件Br1。又,在桿39的後端部形成螺紋43,相對於吸附板22而可旋轉地支持的做為模厚調整機構的螺帽44螺合於螺紋43。
在閉模結束的時間點上,吸附板22靠近後板13,在後板13與吸附板22之間形成間隙δ。當間隙δ變小或變大時,吸附部51無法充分地吸附,鎖模力變小。間隙δ的最適當值(距離或尺寸)係隨著模具裝置19的厚度變化而變化。
於此,在螺帽44的外周面形成大直徑的齒輪(未圖示),在吸附板22上配置做為模厚調整用的驅動部的模厚調整用馬達(未圖示),安裝於模厚調整用馬達的輸出軸的小直徑的齒輪嚙合於形成於螺帽44的外周面的齒輪。
對應於模具裝置19的厚度,驅動模厚調整用馬達,當做為模厚調整機構的螺帽44相對於螺紋43做既定量的旋轉時,調整桿39相對於吸附板22的位置,而調整吸附板22相對於固定板11及可動板12的位置,而使間隙δ成為最適當的值。即,藉由改變可動板12與吸附板22的相對位置,而進行模厚的調整。
該模厚的調整為粗調整隨著模厚的變化的間隙δ的距離,例如做0.1mm單位的微調整係由變更吸附板22在滑動基座Sb上的位置或變更後板13在導件Gd上的位置而進行。在鎖模裝置10上,吸附板22係安裝於從滑動基座Sb垂直豎立而安裝的安裝板27,藉由調整夾入吸附板22與安裝板27之間的墊片的厚度,而微調整間隙δ的距離。而且,安裝板27具有肋27a,即使鎖模力的反作用力作用於安裝板27上,安裝板27的安裝面也不會傾倒而維持其垂直度。
又,為了保持電磁鐵與吸附板的平行度,最好夾入與電磁鐵或吸附板的面整體相同大小的墊片,但難以使用與這種尺寸相同厚度的墊片。於此,例如在大略四邊形的吸附板的四個角落附近以螺栓結合時,只在結合的四個位置附近夾入小的墊片。此時,在未夾入墊片的部分形成間隙,使吸附板變形而平面度變差,會產生相對於基座的平行度變差的問題。
而且,由模厚調整用馬達、齒輪、螺帽44及桿39等構成模厚調整裝置。又,由齒輪構成將模厚調整用馬達的旋轉傳遞至螺帽44的旋轉傳遞部。然後,由螺帽44及螺紋43構成運動方向變換部,在運動方向變換部中,螺帽44的旋轉運動轉換成桿39的直進運動。
鎖模裝置10的線型馬達28及電磁鐵49的驅動係由控制部60所控制。控制部60具有CPU及記憶體等,也具有對應於CPU演算的結果,將電流供給至線型馬達28的線圈35與電磁鐵49的線圈48的電路。控制部60也做為溫度監視裝置,與配置於線型馬達28的做為溫度檢測裝置的熱敏電阻(溫度感測器)連接。而且,控制部60在第2圖為了方便而省略。
第3圖表示熱敏電阻與控制部的關係。在同一圖中,線型馬達28中的動子29與定子31被放大表示。在同一圖中,與第1圖或第2圖相同的部分給予、相同的符號,而適當地省略其說明。
在第3圖中,三個熱敏電阻62u、62v及62w(以下總稱為「熱敏電阻62」),分別配置成可檢測U相的線圈35、V相的線圈35以及W相的線圈35w的溫度。即,對於三相的線圈全部配置熱敏電阻62。
控制部60經由切換器61連接於熱敏電阻62。在連接於控制部60之前,切換器61切換至從三相中選擇做為監視對象的相所對應的熱敏電阻62。控制部60監視由切換器61連接的熱敏電阻62所檢測出的溫度,對應於該溫度而進行後述的控制。切換器61所進行的連接前的切換可由控制部60自動地執行,也可手動地執行。在後者(手動)的情況下,切換器61可為理論性的元件。即,不經由切換器61,可直接地連接控制部60與對應於做為監視對象的相的熱敏電阻62。而且,切換器61例如可由一般性的開關構成。
哪一相成為監視對象係根據在測試性地進行的開閉模具動作之際由三個熱敏電阻62所檢測出的檢測值而選擇。即,在該模具開閉動作中,監視由全部的熱敏電阻62所檢測出的溫度。結果,將檢測出最高溫度的熱敏電阻62(溫度)選擇做為監視對象。
那麼,在第3圖中,永久磁鐵32以N極與S極的各磁極交互地等間隔地配置於動子29上。於此,同極的永久磁石的間隔稱為「磁極對間距」。在同一圖中,以磁極對間距2P表示。因此,各永久磁鐵32之間的間隔為「磁極對間距2P÷2」。
在同一圖中,又,表示了在鎖模裝置10的模具開閉時(模具移送時)的加減速距離L。加減速距離L稱為模具移送時,被加速的區間(加速區間)的距離(從模具移送開始至等速狀態的距離),或被減速的區間(減速區間)的距離((從等速狀態至停止狀態的距離)。而且,圖示的加減速距離L是為了表示與磁極對間距2P的相對關係而記載的長度,並非表示加減速距離L的絕對區間(位置)。即,在圖中,磁極對2P表示成比加減速距離(加速區間的距離及減速區間的距離的至少其中之一)還長。
在該線型馬達28中,傾向於加減速時的電流供給係集中於特定的相。結果,該特定的相的溫度可能比其他相高得多。特別是,在射出成形機的鎖模裝置中,在量產成形中,由於開模位置及閉模位置係由成形條件決定,線型馬達28在同一區間中反覆加減速。此時,電流集中在特定相中流動的可能性變高。
於此,在本實施形態中,測試性地進行的模具開閉動作之際所檢測出的最高溫度的熱敏電阻62(的溫度)被選擇做為監視對象。藉此,可防止異常的檢測的遺漏。即,當任意地選擇監視對象時,選擇上述特定的相以外的相做為監視對象,結果雖然可能無法檢測出該特定的相的溫度異常地升高,但是以本實施形態的監視方法是不會發生上述情事。
又,根據本實施形態的監視方法,通常運用時,由於僅一個相(上述特定的相)成為監視對象,與全部的相成為監視對象的情況相比,可減低與溫度監視有關的成本。連接控制部60與熱敏電阻62的設施或機器等可僅對應於上述特定的相設置。
而且,加減速距離L並不限定於加速度完全為0的距離。其速度圖形可假定為在模具移送開始之後以大的加速度加速,之後以小的加速度加速,在此種速度圖形中,加減速距離L的概念是包含從模具移送的開始位置到加速度降低的距離或從模具移送的開始位置到達加速度的峰值的距離。
接著,參照第4圖說明鎖模裝置10的動作。第4圖為使用於模具開閉動作的線型馬達的動作圖形的例子的圖。在同一圖中,(A)表示線型馬達28的動子29的位置與速度的關係,(B)表示線型馬達28的動子29的位置與、加速度的關係,(C)表示線型馬達28的動子29的位置與供給至線型馬達28的線圈35的電流值的關係,(D)為線型馬達28的動子的位置與線型馬達28的三相(U相:中心線,V相:實線,W相:虛線)的個別線圈35的電流的相位的例子。而且,在(A)、(B)、(C)及(D)中,橫軸(位置)是一致的。
在第2圖所示的狀態中,控制部60供給電流至線圈35。藉此,線型馬達28被驅動,吸附板22與可動板12一起前進。控制部60在加速區間中將用於得到最大加速度的電流供給至線圈35。因此,線型馬達28的動子29在加速區間中由最大加速度加速。此時,對於U相的線圈35施加對應於開模位置的電流值Ua。同樣地,對V相的線圈35施加電流值Va,對W相施加電流值Wa。施加於W相的電流值Wa如圖般的微小。之後,當如(A)所示的加速持續時,可動板12的開模速度依次地增加。然後,如(D)所示,流動於U相的電流值也增加。一方面,流動於V相的電流慢慢地接近0[A]。在此情況下,加速時流入U相的電流最多,U相的發熱量與其他相相比也變大。
當線型馬達28的位置超過加速區間時,控制部60使電流的供給量降低。結果,線型馬達28以等速移動。
接著,當線型馬達28的動子29到達減速區間的開始位置時,控制部60將用於得到最大減速度的電流(與加速區間相反的電流)供給至線圈35。此時,對U相的線圈35施加對應於減速開始位置的電流值Ub。同樣地,對V相的線圈35施加電流值Vb,對W相施加電流值Wb。施加於V相的電流值Vb,如圖般的微小。之後,當如(A)所示的減速持續時,可動板12的閉模速度依次地減少。然後,如(D)所示,流動於U相的電流值也增加。一方面,流動於W相的電流慢慢地接近0[A]。在此情況下,減速時流入U相的電流最多,U相的發熱量與其他相相比也變大。之後,線型馬達28的動子29以最大減速度減速,而停止於閉模位置。停止時的各相的電流值為Uc、Vc、Wc。
接著,控制部60係供給電流於線圈48。藉此,磁性體的吸附板22的吸附部51由電磁鐵49的吸附力所吸附。結果,經由吸附板22及桿39將吸附力做為鎖模力而傳遞至可動板12,進行鎖模。
又,控制部60以鎖模力做為目標設定值而決定供給至線圈48的電流值,藉由將該電流供給至線圈48而控制鎖模。在進行鎖模的期間,在射出裝置17中,熔融的樹脂從射出噴嘴18射出,而填充於模具裝置19的模穴中。
當模穴空間內的樹脂固化時,在第1圖所示的狀態中,控制部60停止對線圈48供給電流。此時,即使停止供給電流至線圈48,由於磁氣殘留於吸附部51,當對線圈48進行鎖模之際,朝反方向供給電流,而除去殘留於吸附部51的磁氣。接著,控制部60在閉模時供給反方向的電流至線圈35。此時,電流係對應於閉模位置的電流值(Uc(參照D))與上下相反的波形而施加電流至U相的線圈35。
藉此,線型馬達28被驅動,使可動板12後退,如第2圖所示,可動模具16移動至後退極限位置,進行開模。此為即使在開模動作中,由於波形(D)為上下對稱,進入U相的電流量最多,U相的發熱量比其他相大。之後,控制部60在開模時,根據與閉模時相同的速度圖形控制線型馬達28。
如上所述,在閉模時及開模時(模具移送時),控制部60也一併地實施以下的處理。第5圖為說明模具移送時由控制部實施的處理順序的圖。
在步驟S101中,控制部60藉由經切換器61而連接的熱敏電阻62(即,對應於做為預先監視的對象而選擇的相的熱敏電阻62)而接受檢測值(線圈35的檢測溫度)的輸入。根據第4D圖,在本實施形態中,在加速區間中供給最大的電流的是U相。因此,由U相的熱敏電阻62u輸入檢測溫度。
接著,控制部60算出從初期狀態起的上升溫度(S102)。所謂初期狀態是指電流供給至線圈35前的狀態。即,控制部60保持初期狀態的檢測溫度(初期溫度)。從步驟S101中輸入的檢測溫度減去初期溫度而算出上升溫度。
接著,控制部60判定是否超過預先設定上升溫度的門檻值(S103)。而且,步驟S101~S103在模具移送時反覆進行。在上升溫度超過門檻值的情況下(在S103中為Yes),控制部60停止線型馬達28的模具移送(S104)。
而且,在第5圖中,雖然將上升溫度與門檻值做比較的例子做說明,但將檢測溫度與門檻值比較亦可。
如上所述,根據本實施形態的鎖模裝置10,由於在三相中選擇為了得到加速度而供給最大電流的相(即,對加速度最有貢獻的相),可適當地防止由線圈35的發熱所造成的異常狀況。
而且,在加速區間與減速區間中,即使在供給最多電流的相相異的情況下,測試性的開閉模動作之際所檢測出的溫度最高的相成為監視對象。又,測試性的開閉模動作之際所檢測出的溫度最高的相為兩個的情況下,可選擇其中任何一相成為監視對象。在任一種情況下,可監視最高的溫度。
以上雖然針對本發明的實施例做詳細說明,但本發明並不限於特定的實施形態,在申請專利範圍所記載的本發明的要旨的範圍內,可做各種的變形、變更。
本案的國際申請案係根據2008年4月8日提申的日本專利申請案2008-100266號而主張優先權,2008-100266號的全部內容係援用於本國際申請案。
10...鎖模裝置
11...固定板
12...可動板
13...後板
13a...腳部
14...連桿
15...固定模具
16...可動模具
17...射出裝置
18...射出噴嘴
19...模具裝置
21...導柱
22...吸附板
23...導孔
24...大直徑部
25...小直徑部
28...線性馬達
29...動子
31...定子
33...磁極齒
34...芯材
35...線圈
37...電磁鐵單元
39...桿
41、42...孔
43...螺紋
44...螺帽
46...芯材
47...軛
48...線圈
49...電磁鐵
51...吸附部
60...控制部
61...切換器
62u、62v、62w...熱敏電阻
81...空間
Fr...框架
Gd...導件
Gb...導件基座
Sb...滑動基座
第1圖為本發明的實施形態的模具裝置及鎖模裝置的閉模時的狀態的側視圖。
第2圖為本發明的實施形態的模具裝置及鎖模裝置的開模時的狀態的側視圖。
第3圖為熱敏電阻與控制部的關係的圖。
第4圖(A)~(D)為使用於模具開閉動作的線型馬達的動作圖案的例子的圖。
第5圖為在模具移送時說明由控制部實施的處理順序的圖。
29...動子
31...定子
33...磁極齒
34...芯材
35...線圈
62u、62v、62w...熱敏電阻
60...控制部
61...切換器
Claims (6)
- 一種鎖模裝置,由三相交流型的線型馬達進行開閉模動作,並具有溫度監視裝置,監視在上述線型馬達的三相的個別的線圈中,對於模具移送時的加速度最有幫助的線圈的溫度。
- 如申請專利範圍第1項所述之鎖模裝置,其中上述線型馬達的永久磁鐵的磁極對的間距比從模具移送的開始位置至加速度的峰值位置的距離長。
- 如申請專利範圍第1項所述之鎖模裝置,其中上述磁極對間距比模具移送的加速區間的距離及模具移送的減速區間的距離的至少其中之一還長。
- 如申請專利範圍第1項所述之鎖模裝置,其中對應於由上述溫度監視裝置所監視的溫度而使模具的移送停止。
- 如申請專利範圍第1、2、3或4項中任一項所述之鎖模裝置,其更包括一溫度檢測裝置,對於上述線型馬達的三相的全部的線圈,檢測出該線圈的溫度。
- 如申請專利範圍第5項所述之鎖模裝置,其中上述溫度監視裝置係根據上述溫度檢測裝置的檢測值,而檢測所選出的相的線圈的溫度。
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