| 【発明の名称】 |
電動式舵取装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】小林 正典
【氏名】斎藤 善之
【氏名】小串 晃二
【氏名】田中 忠夫
【氏名】筒井 高志
【氏名】伊藤 義夫
【氏名】大塚 辰男
【氏名】山元 達裕
【氏名】村上 裕昭
【氏名】喜多見 悦郎
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| 【要約】 |
【課題】ウォーム及びウォームホイールの回転中心間の距離を小さくできるとともに、ウォームがウォームホイールの歯すじに沿って移動することを防止でき、バックラッシュをなくすることができるようにする。
【解決手段】操舵補助用のモータの回転に連動するウォーム７１及び該ウォーム７１と噛合し、操舵軸に取付けられるウォームホイール７２を備え、前記ウォーム７１を前記ウォームホイール７２の方向及び前記ウォームホイール７２のアキシアル方向へ偏倚が可能とし、該ウォーム７１を複数の周方向位置から前記偏倚の夫々の方向へ付勢する板ばね３１又は転動体及びコイルばねを設けてバックラッシュをなくするようにした。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 操舵補助用のモータの回転に連動するウォーム及び該ウォームと噛合し、操舵軸に取付けられるウォームホイールを備え、前記モータの回転によって操舵補助するようにした電動式舵取装置において、前記ウォームは前記ウォームホイールの方向及び前記ウォームホイールのアキシアル方向への偏倚が可能であり、該ウォームを複数の周方向位置から前記偏倚の夫々の方向へ付勢する手段が設けてあることを特徴とする電動式舵取装置。
【請求項２】 前記手段は板ばねである請求項１記載の電動式舵取装置。
【請求項３】 前記板ばねは、前記ウォームが収容されるハウジングの内面に当接する折曲片を両端に有している請求項２記載の電動式舵取装置。
【請求項４】 前記ウォームは軸部を有し、前記手段は前記軸部に嵌合される玉軸受の外周に当接する当接体と、該当接体を前記玉軸受へ付勢するコイルばねと、これら当接体及びコイルばねを保持する保持筒とを複数備え、夫々の保持筒が、前記ウォームが収容されるハウジングに取付けてある請求項１記載の電動式舵取装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は操舵補助力の発生源としてモータを用いてなる電動式舵取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図９は従来の電動式舵取装置の構成を示す断面図である。電動式舵取装置は、操舵輪１０１に連なる第１操舵軸１０２と、該第１操舵軸１０２及び第１操舵軸１０２にトーションバー１０３を介して連結される第２操舵軸１０４の回転方向への相対変位量により操舵トルクを検出するトルクセンサ１０５と、該トルクセンサ１０５の検出結果に基づいて駆動される操舵補助用のモータ１０６の出力軸に繋がり、該出力軸の回転を減速して前記第２操舵軸１０４に伝達するウォーム１０７及びウォームホイール１０８を有する減速機構１０９とを備え、操舵輪１０１の回転に応じた舵取機構の動作を前記モータ１０６の回転により補助し、舵取りのための運転者の労力負担を軽減するように構成されている。
【０００３】また、前記ウォーム１０７が両端に有する軸部及びウォームホイール１０８が設けられる第２操舵軸１０４は、その軸長方向の両端側が軸受により支持されて、径方向及び軸長方向への移動が阻止されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、以上の如くウォーム及びウォームホイールが用いられる場合、その歯の部分にバックラッシュが生ずることになるため、従来においては、ウォーム及びウォームホイールを組み付けるとき、加工精度の範囲内で前記バックラッシュが生じないように組み付けられているが、ウォーム、該ウォームの軸部、ウォームを支持する軸受部、ウォームホイール及び該ウォームホイールを支持する第２操舵軸などの寸法誤差により、組立て後に比較的大きな割合でバックラッシュが生ずることになる。
【０００５】また、近年のように操舵補助力の高出力化が進んだ場合、ウォーム及びウォームホイールの歯の摩耗が増大して、前記バックラッシュの発生が避けられないという問題がある。この場合、前記ウォーム及び第２操舵軸は、その移動が阻止されているため、前記バックラッシュを調整することができず、バックラッシュによる音鳴りが自動車の室内に洩れることになる。
【０００６】本発明の出願人はウォームをウォームホイールの方向へ偏倚が可能とし、該ウォームをその偏倚方向へ付勢する手段を設けることによりバックラッシュをなくすことができるようにした電動式舵取装置を先に提案した（特願平１０−２１０９９４号公報）。
【０００７】ところが、前記ウォームホイールは回転中心線に対しその歯すじが回転方向へ捩じれているため、ウォームからウォームホイールへ回転トルクが加わるとき、換言すればモータの回転によって操舵補助するとき、前述の寸法誤差によりウォームがウォームホイールの歯すじに沿って移動し、ウォーム及びウォームホイールの噛合点がウォームホイールのアキシアル方向へ偏倚することになる。従って、ウォームをウォームホイールの方向へ付勢するだけではウォームがウォームホイールの歯すじに沿って移動することを防止できず、前記バックラッシュの発生が未だ避けられない。
【０００８】本発明は上記問題点を解決することができる電動式舵取装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】第１発明に係る電動式舵取装置は、操舵補助用のモータの回転に連動するウォーム及び該ウォームと噛合し、操舵軸に取付けられるウォームホイールを備え、前記モータの回転によって操舵補助するようにした電動式舵取装置において、前記ウォームは前記ウォームホイールの方向及び前記ウォームホイールのアキシアル方向への偏倚が可能であり、該ウォームを複数の周方向位置から前記偏倚の夫々の方向へ付勢する手段が設けてあることを特徴とする。
【００１０】第１発明にあっては、ウォームをウォームホイールの方向へ付勢することによってウォーム及びウォームホイールの回転中心間の距離を小さくでき、さらに、ウォームをウォームホイールのアキシアル方向へ付勢することによって、ウォームがウォームホイールのアキシアル方向へ移動することを規制できる。このためウォームからウォームホイールへ回転トルクが加わるとき、ウォームなどの部品の寸法誤差に影響されることなく、ウォームがウォームホイールの歯すじに沿って移動することを防止でき、バックラッシュをなくすることができる。
【００１１】第２発明に係る電動式舵取装置は、前記手段は板ばねであることを特徴とする。
【００１２】第２発明にあっては、一つの板ばねによってウォームをウォームホイールの方向及びウォームホイールのアキシアル方向へ付勢することができるため、複数の周方向位置に付勢する手段を夫々設けてウォームを付勢する場合に比べて付勢する手段の個数を少なくでき、該手段の加工性及び組付け作業性をより一層良好にできる。
【００１３】第３発明に係る電動式舵取装置は、板ばねは、前記ウォームが収容されるハウジングの内面に当接する折曲片を両端に有していることを特徴とする。
【００１４】第３発明にあっては、ウォームが収容されるハウジングの内面に前記折曲片を当接させることにより板ばねを撓ませ、板ばねの両端からウォームを付勢することができる。
【００１５】第４発明に係る電動式舵取装置は、ウォームは軸部を有し、前記手段は前記軸部に嵌合される玉軸受の外周に当接する当接体と、該当接体を前記玉軸受へ付勢するコイルばねと、これら当接体及びコイルばねを保持する保持筒とを複数備え、夫々の保持筒が、前記ウォームが収容されるハウジングに取付けてあることを特徴とする。
【００１６】第４発明にあっては、複数の周方向位置にコイルばねを配することができるため、板ばねに比べて付勢する力を大きくでき、さらに、ウォーム及びウォームホイールの歯の形状、ウォームが歯すじに沿って移動する方向及び移動する力の大きさ等に対応して夫々のばね復元力を異ならせることができ、付勢する力をより一層適正にできる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
実施の形態１図１は本発明に係る電動式舵取装置の全体の断面図である。電動式舵取装置は、操舵輪１に繋がる第１操舵軸２と、該第１操舵軸２及び第１操舵軸２にトーションバー３を介して連結される第２操舵軸４の相対回転変位量により操舵トルクを検出するトルクセンサ５と、前記第２操舵軸４の回転を舵取機構に伝達する等速ジョイント（図示せず）と、前記トルクセンサ５の検出結果に基づいて駆動される操舵補助用のモータ６の回転に連動し、該回転を減速して第２操舵軸４に伝達するウォーム７１及びウォームホイール７２を有する減速機構７と、前記第１操舵軸２を取り囲んで支持する第１軸ハウジング９及び第２軸ハウジング１０と、前記トルクセンサ５及び減速機構７が収容されるハウジング８と、前記第１軸ハウジング９を車体に取付ける取付ブラケット１２とを備えている。そして、ハウジング８に前記モータ６が取付けられており、また、第１軸ハウジング９の他端部が第２軸ハウジング１０の一端部に軸長方向相対移動が可能に嵌合してある。
【００１８】第１操舵軸２は、一端部に前記操舵輪１が取付けられ、中間部が軸受１３を介して円筒状の前記第１軸ハウジング９に支持される筒状の第１軸体２ａと、該第１軸体２ａの他端部に相対回転が不能であり、軸長方向への移動が可能に嵌合される棒状の第２軸体２ｂと、該第２軸体２ｂにダウエルピン２ｃにより連結される筒状の第３軸体２ｄとを備えており、第１及び第２軸体２ａ，２ｂ間に、運転者から前記操舵輪１に作用する衝撃エネルギーを吸収する合成樹脂製の衝撃エネルギー吸収体２ｅが設けてあり、また、第３軸体２ｄと第２操舵軸４との間に前記トルクセンサ５を配置している。
【００１９】また、第２操舵軸４は、筒状に形成されており、一端部が第２軸体２ｂの他端部に前記ダウエルピン２ｃにより連結されているトーションバー３の他端部に嵌合され、ダウエルピン４ａにより連結されている。第２操舵軸４の軸長方向中間は一対の軸受１４，１５を介して前記ハウジング８に回転が可能に支持されており、また、これら軸受１４，１５間の嵌合部４ｂに前記ウォームホイール７２が嵌合固定されている。
【００２０】図２は減速機構及びモータ部分の断面図である。減速機構７は、前記モータ６の出力軸６０に繋がる軸部７１ａを有するウォーム７１と、前記第２操舵軸４の嵌合部４ｂに固定されるウォームホイール７２とを備え、これらウォーム７１及びウォームホイール７２の噛合により前記出力軸６０の回転を減速して第２操舵軸４に伝達し、該第２操舵軸４から等速ジョイントを経て舵取機構へ伝達するようにしている。
【００２１】ウォーム７１は、第２操舵軸４の軸芯と交叉するように配置され、その両端の軸部７１ａが第１及び第２の玉軸受１６、１７を介して前記ハウジング８内に回転が可能に支持されており、また、一端部が継筒１８の内面にスプライン嵌合されて前記出力軸６０に連結されている。
【００２２】図３は図２のII−II線の断面図である。以上の如くハウジング８に支持されているウォーム７１は、前記出力軸６０と反対側に配置される第２の玉軸受１７を前記ウォームホイール７２の方向(a) 及びウォームホイール７２のアキシアル方向(b) ，(b) へ偏倚が可能としてあり、該玉軸受１７を２つの周方向位置から前記偏倚の夫々の方向へ付勢する手段３０としての板ばね３１を前記ハウジング８内に保持してある。
【００２３】第２の玉軸受１７の偏倚は、該玉軸受１７が支持されるハウジング８内の軸受孔８１を玉軸受１７の外径よりも大径とし、これら軸受孔８１及び玉軸受１７の間の環状の偏倚空間２０に偏倚させる。尚、ウォームホイール７２方向への偏倚はウォーム７１のウォームホイール７２との噛合によって制限される。
【００２４】図４は板ばね３１の正面図である。板ばね３１は、両端に折曲片３１ａ、３１ａを有する湾曲状に形成され、前記偏倚空間２０に配置されている。この偏倚空間２０では、ウォーム７１をウォームホイール７２の方向(a) へ付勢する位置に対し約７５°となる二つの位置(c)、(c) の間に配置され、一対の折曲片３１ａ、３１ａの端縁が軸受孔８１の内面に当接することによって中間部が撓み、この撓みによるばね復元力が両端から第２の玉軸受１７に加わり、該玉軸受１７が前記ばね復元力の分力によって前記方向(a) 、(b) ，(b) へ付勢されている。
【００２５】即ち、ウォーム７１をウォームホイール７２の方向(a) へ付勢する位置に対し約７５°となる二つの位置(c) 、(c) から第２の玉軸受１７をばね復元力によって付勢することにより、ばね復元力の分力を前記方向(a) 、(b) ，(b) へ夫々加えることができ、ウォーム７１をウォームホイール７２の方向(a) へ付勢することができるとともに、ウォームホイール７２のアキシアル方向(b) ，(b) へ付勢することができ、ウォーム７１などの部品の寸法誤差に影響されることなくウォーム７１がウォームホイール７２のアキシアル方向へ移動することを規制できる。
【００２６】実施の形態１において、ウォーム７１を組み込む場合、ハウジング８内に板ばね３１及び該板ばね３１によって付勢される第２の玉軸受１７を予め挿入し、該玉軸受１７の孔に軸部７１ａの一端を嵌合するとともに、ウォーム７１をウォームホイール７２に噛合させる。これによって、板ばね３１の両端から第２の玉軸受１７を介して方向(a) 、(b) ，(b) へウォーム７１を付勢することができる。
【００２７】そして、方向(a) への付勢によって、ウォーム７１及びウォームホイール７２の回転中心間の距離を小さくでき、バックラッシュを良好になくすることができる。また、方向(b) ，(b) への付勢によって、ウォーム７１がウォームホイール７２のアキシアル方向へ移動することを規制できるため、ウォーム７１からウォームホイール７２へ回転トルクが加わるとき、ウォーム７１などの部品の寸法誤差に影響されることなく、ウォーム７１がウォームホイール７２の歯すじに沿って移動することを規制でき、バックラッシュをなくすることができる。
【００２８】また、ウォーム７１及びウォームホイール７２の歯の摩耗が増大する場合、板ばね３１のばね復元力の分力によってウォーム７１を方向(a) 、(b) ，(b) へ付勢することができ、前述した如くバックラッシュをなくすることができる。
【００２９】尚、実施の形態１において、前記折曲片３１ａ、３１ａは湾曲の凸面側へ折曲げる他、湾曲の凹面側へ折曲げ、その端縁を玉軸受１７の外周面に当接させてもよい。
【００３０】実施の形態２図５は実施の形態２におけるウォーム支持部分の構成を示す断面図である。実施の形態２の電動式舵取装置は、付勢する手段３０として板ばね３１が、周方向の一箇所に切欠を有する環状湾曲部の中間に平坦状の一対の付勢部３１ｂ、３１ｂを備えたものであり、この板ばね３１を前記偏倚空間２０に配置し、板ばね３１の中央部及び両端部を前記軸受孔８１に接触させることによって一対の付勢部３１ｂ、３１ｂを前記位置(c) 、(c) に配し、板ばね３１をその中央部を中心として撓ませ、一対の付勢部３１ｂ、３１ｂを第２の玉軸受１７の外周面に当接させ、ばね復元力の分力によって前記玉軸受１７を前記方向(a) 、(b) ，(b)へ付勢するように構成されている。
【００３１】板ばね３１の付勢部３１ｂ、３１ｂは、ウォーム７１をウォームホイール７２の方向(a) へ付勢する位置に対し約６５°となる一対の位置(c) 、(c) に配されている。また、板ばね３１の両端には凸面側へ折り曲げられた一対の引掛片３１ｃ，３１ｃを有し、これら引掛片３１ｃ，３１ｃに係合する引掛凹部８２が前記軸受孔８１に設けてあり、板ばね３１の移動を確実に拘束してある。
【００３２】その他の構成及び作用は実施の形態１と同じであるため、同様の部品については同じ符号を付し、その詳細な説明及び作用を省略する。
【００３３】実施の形態２にあっては、ウォーム７１をウォームホイール７２の方向(a) へ付勢する位置に対し約６５°となる二つの位置(c) 、(c) から第２の玉軸受１７をばね復元力によって付勢するため、実施の形態１と同様、ばね復元力の分力を方向(a) 、(b) ，(b) へ加えることができ、ウォーム７１をウォームホイール７２の方向(a) へ付勢することができ、ウォーム７１及びウォームホイール７２の回転中心間の距離を小さくできるとともに、ウォームホイール７２のアキシアル方向(b) ，(b) へ付勢することができ、ウォーム７１がウォームホイール７２のアキシアル方向へ移動することを規制できる。
【００３４】実施の形態３図６は実施の形態３におけるウォーム支持部分の構成を示す断面図である。実施の形態３の電動式舵取装置は、付勢する手段３０として実施の形態１、２の板ばね３１を用いる代わりに、前記玉軸受１７の外周面に当接する当接体である転動体３２と、該転動体３２を第２の玉軸受１７へ付勢するコイルばね３３と、これら転動体３２及びコイルばね３３を保持するキャップ状の保持筒３４とを備え、該保持筒３４がウォーム７１をウォームホイール７２の方向(a) へ付勢する位置に対し約６０°となる二つの位置(c) 、(c) のハウジング８に穿設された二つのねじ孔８３，８３に緊締されている。尚、保持筒３４の端部にはロックナット３５が弛緩を可能として螺合されている。
【００３５】その他の構成及び作用は実施の形態１と同じであるため、同様の部品については同じ符号を付し、その詳細な説明及び作用を省略する。
【００３６】実施の形態３にあっては、ウォーム７１をウォームホイール７２の方向(a) へ付勢する位置に対し約６０°となる二つの位置(c) 、(c) から第２の玉軸受１７をばね復元力によって付勢するため、実施の形態１と同様、ばね復元力の分力を前記方向(a) 、(b) ，(b) へ加えることができ、ウォーム７１をウォームホイール７２の方向へ付勢することができ、ウォーム７１及びウォームホイール７２の回転中心間の距離を小さくできるとともに、ウォームホイール７２のアキシアル方向(b) ，(b) へ付勢することができ、ウォーム７１がウォームホイール７２のアキシアル方向へ移動することを規制できる。
【００３７】また、ねじ孔８３に緊締された保持筒３４を操作することによってコイルばね３３の撓み量を変え、第２の玉軸受１７へ付勢する力を調節することができるため、ウォーム７１及びウォームホイール７２の歯の形状、ウォーム７１が歯すじに沿って移動する方向及び移動する力の大きさ、前記歯の摩耗量等によって付勢する力を調節でき、バックラッシュをより一層良好になくすることができる。
【００３８】実施の形態４図７は実施の形態４におけるウォーム支持部分の構成を示す断面図である。実施の形態４の電動式舵取装置は、実施の形態３の転動体３２、コイルばね３３、保持筒３４を備えた付勢する手段３０を、ウォーム７１をウォームホイール７２の方向(a) へ付勢する位置と、ウォーム７１をウォームホイール７２のアキシアル方向(b) ，(b) へ付勢する二つの位置との３位置に設けたものである。
【００３９】その他の構成及び作用は実施の形態１、３と同じであるため、同様の部品については同じ符号を付し、その詳細な説明及び作用を省略する。
【００４０】実施の形態４にあっては、前記方向(a) へ付勢する位置に設けられた付勢する手段３０によってウォーム７１をウォームホイール７２の方向(a) へ付勢することができ、前記方向(b) ，(b) へ付勢する一対の位置に設けられた付勢する手段３０，３０によってウォーム７１がウォームホイール７２のアキシアル方向へ移動することを規制できる。また、ウォーム７１及びウォームホイール７２の歯の形状、ウォーム７１が歯すじに沿って移動する方向及び移動する力の大きさ、前記歯の摩耗量等によって前記方向(a) 、(b) ，(b) へ付勢する力を調節でき、バックラッシュをより一層良好になくすることができる。
【００４１】尚、実施の形態１，２の板ばね３１は、実施の形態３，４の如くウォーム７１をウォームホイール７２の方向(a) へ付勢する位置と、ウォーム７１をウォームホイール７２のアキシアル方向(b) ，(b) へ付勢する二つの位置との３位置に前記折曲片３１ａ又は付勢部３１ｂを設けるようにしてもよい。
【００４２】実施の形態５図８は実施の形態５におけるウォーム支持部分の構成を示す断面図である。実施の形態５の電動式舵取装置は、実施の形態３、４のキャップ状の保持筒３４をねじ孔８３に緊締する代わりに、保持筒３４を前記ねじ孔８３に代えてハウジング８に穿設された保持孔８４にハウジング８の内側から圧入したものである。
【００４３】保持筒３４の開口縁には、内部に挿入された転動体３２の脱落を防止するための絞り部３４ａと、保持孔８４への圧入量を規制する規制片３４ｂとが一体に設けられている。
【００４４】実施の形態５にあっては、コイルばね３３の力によって保持筒３４を保持孔８４内へ付勢することができるため、保持筒３４の抜け出しを防ぐための特別の抜け出し防止手段が必要でない。
【００４５】尚、実施の形態３、４、５の如く転動体３２を有する付勢する手段３０を用いた場合、付勢する手段３０と第２の玉軸受１７との接触が点接触となるため、付勢する手段の位置に違いがある場合においても転動体３２に代えて非転動体を用いたときに比べて前記方向(a) 、(b) ，(b) へ付勢する力の差を小さくできる。
【００４６】また、実施の形態１、２、３の如くウォーム７１をウォームホイール７２の方向(a) へ付勢する位置に対し周方向へ変位した二つの位置(c) 、(c) に付勢する手段３０の付勢部を設ける場合、前記位置(c) 、(c) は前記方向(a) へ付勢する位置に対し約６０°乃至７５°とするが、その角度はばね復元力の分力を前記方向(a) 、(b) ，(b) へ加えることができる角度であれば特に制限されるものでない。
【００４７】また、実施の形態３、４の如くねじ孔８３に緊締された保持筒３４を有する付勢する手段３０を用いた場合、前記転動体３２及びコイルばね３３をなくし、保持筒３４を第２の玉軸受１７の外周面に当接するねじ体とし、該ねじ体の操作により第２の玉軸受１７を前記方向(a) 、(b) ，(b) へ付勢するようにしてもよい。
【００４８】
【発明の効果】以上詳述した如く第１発明によれば、ウォーム及びウォームホイールの回転中心間の距離を小さくできるとともに、ウォームがウォームホイールのアキシアル方向へ移動することを防止できるため、ウォームからウォームホイールへ回転トルクが加わるとき、ウォームなどの部品の寸法誤差に影響されることなく、ウォームがウォームホイールの歯すじに沿って移動することを防止でき、バックラッシュを良好になくすることができる。
【００４９】第２発明によれば、一つの板ばねによってウォームをウォームホイールの方向及びウォームホイールのアキシアル方向へ付勢することができるため、複数の周方向位置に付勢する手段を夫々設けてウォームを付勢する場合に比べて付勢する手段の個数を少なくでき、該手段の加工性及び組付け作業性をより一層良好にでき、コストをより一層低減できる。
【００５０】第３発明によれば、両端の折曲片をハウジングの内面に当接させることによりウォームを付勢することができるため、付勢する手段の組付けを容易にでき、組付け作業性を良好にできる。
【００５１】第４発明によれば、複数の周方向位置にコイルばねを配することができるため、板ばねに比べて付勢する力を大きくでき、さらに、ウォーム及びウォームホイールの歯の形状、ウォームが歯すじに沿って移動する方向及び移動する力の大きさ等に対応して夫々のばね復元力を異ならせることができ、付勢する力をより一層適正にできる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００１２４７
【氏名又は名称】光洋精工株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年１０月８日（１９９９．１０．８） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７８８６８
【弁理士】
【氏名又は名称】河野 登夫
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１０８０２５（Ｐ２００１−１０８０２５Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年４月２０日（２００１．４．２０） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２８８８７７ |
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