JP2017047732A - 動力伝達機構 - Google Patents

Abstract

【課題】複軸式の動力伝達機構において、低車速時においても、デファレンシャル装置へ導入される潤滑オイル量を安定させて、デファレンシャル装置の発熱部の温度上昇を抑える。
【解決手段】第２電動機ＭＧ２のロータ軸２５がデファレンシャル装置３０に連結されるドライブシャフトよりも上側に配置される複軸式のトランスアクスル１である。電動機室１７とギヤ室１８とを仕切る隔壁部２０を有するトランスアクスルケース１１と、オイルポンプ２から圧送されるオイルを第２電動機ＭＧ２に供給する第２冷却パイプ３と、隔壁部２０の電動機室１７側に設けられ、第２電動機ＭＧ２に供給されたオイルを受け止めるオイル受部４と、貯まったオイルがデファレンシャル装置３０へ導入されるように、デファレンシャル装置３０の上方に設けられるオイル貯部６と、隔壁部２０に貫通形成され、オイル受部４とオイル貯部６とを連通する連通孔５と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、電動機のロータ軸が、デファレンシャル装置に連結される車軸よりも上側に配置される複軸式の動力伝達機構に関するものである。

エンジンと電動機とを動力源とするハイブリッド車両では、エンジンから駆動輪へ動力を伝達する動力伝達機構を、各種ギヤやデファレンシャル装置をケース内に一括して組み込んだ所謂トランスアクスルとして構成することが従来から行われている。

この種のトランスアクスルとしては、エンジンと接続される出力軸や第１電動機のロータ軸が同軸上に配置される軸心と、第２電動機のロータ軸が配置される軸心と、デファレンシャル装置に連結される車軸が配置される軸心と、が異なる軸上に配置された複軸式のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３−１６６５４８号公報

ところで、上記トランスアクスルでは、ケース（トランスアクスルケース）が隔壁部によって、電動機が収容される電動機室と、デファレンシャル装置が収容されるギヤ室とに仕切られているとともに、ケースの下部（オイル溜まり部）に溜まったオイルを用いて、ケース内に収容された電動機の冷却やデファレンシャル装置の潤滑が行われることが多い。

具体的には、電動機室では、オイルポンプによってオイル溜まり部から吸い上げたオイルを第１および第２電動機に供給することで、これら第１および第２電動機の冷却を行うことが多い。このようにして第１および第２電動機に供給されたオイルは、ケース内を流下してオイル溜まり部に溜まり、再びオイルポンプで吸い上げられて、第１および第２電動機に供給される。

一方、ギヤ室では、回転するデフリングギヤによってオイル溜まり部から掻き揚げられたオイルをデファレンシャル装置に導入することで、デファレンシャル装置を支持するデフサイドベアリング、および、デファレンシャル装置の差動ギヤ部の潤滑を行うことが多い。このため、デファレンシャル装置に導入される潤滑オイル量は、デフリングギヤの回転速度、延いては、車速度に比例するようになっている。

このように、デファレンシャル装置に導入される潤滑オイル量は車速度に比例することから、低車速での運転状態においては、デフサイドベアリングや差動ギヤ部が必要とする潤滑オイル量に対して、掻き揚げによる供給オイル量が不足する場合がある。そうして、低車速にて大きなトルクまたは大きな差動が発生するような運転状態では、発熱量に対して放熱量が不足し、発熱部（デフサイドベアリングおよび差動ギヤ部）の温度上昇を招くおそれがあり、最悪の場合には、焼き付きが発生して車両ロックに至るという問題がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、複軸式の動力伝達機構において、低車速時においても、デファレンシャル装置へ導入される潤滑オイル量を安定させて、デファレンシャル装置の発熱部の温度上昇を抑えることにある。

前記目的を達成するため、本発明に係る動力伝達機構では、オイルポンプによって吸い上げられて電動機に供給されたオイルの一部を、デファレンシャル装置へ導入するようにしている。

具体的には、本発明は、電動機のロータ軸がデファレンシャル装置に連結される車軸よりも上側に配置される複軸式の動力伝達機構を対象としている。

そして、この動力伝達機構は、上記電動機が収容される電動機室と、上記デファレンシャル装置が収容されるギヤ室と、当該電動機室と当該ギヤ室とを仕切る隔壁部と、を有するケースと、エンジンによって駆動されるオイルポンプにより、上記ケースの下部から汲み上げられるオイルを、上記電動機の上部に供給するオイル供給部と、上記隔壁部の電動機室側に設けられ、上記電動機に供給されたオイルを受け止めるオイル受部と、貯まったオイルが上記デファレンシャル装置へ導入されるように、上記ギヤ室における当該デファレンシャル装置の上方に設けられるオイル貯部と、上記隔壁部に貫通形成され、上記オイル受部と上記オイル貯部とを連通する連通孔と、を備えることを特徴とするものである。

この構成では、オイルポンプによってケースの下部から汲み上げられたオイルは、例えば冷却パイプ等のオイル供給部により、電動機の上部に供給される。電動機の上部に供給されたオイルは、電動機の下部に流れ、その一部がオイル受部によって受け止められる。オイル受部によって受け止められたオイルは、隔壁部に貫通形成された連通孔を通って、電動機室からギヤ室に設けられたオイル貯部へ流れ、オイル貯部に貯められる。このようにして、デファレンシャル装置の上方に設けられたオイル貯部に貯まったオイルは、下方に落下してデファレンシャル装置のデフサイドベアリングや差動ギヤ部へ導入される。以上により、デフリングギヤによって掻き揚げられる潤滑オイル量が少ない低車速時においても、デファレンシャル装置へ導入される潤滑オイル量を安定させることができる。

以上説明したように、本発明に係る動力伝達機構によれば、低車速時においても、デファレンシャル装置へ導入される潤滑オイル量を安定させて、デファレンシャル装置の発熱部の温度上昇を抑えることができる。

本発明の実施形態に係るトランスアクスルにおける、オイルポンプによって圧送されるオイルの流れを示すブロック図である。 トランスアクスルにおける、オイルの流れを立体的に説明する概念図である。 デファレンシャル装置の一例を模式的に示す図である。 隔壁部の電動機室側の面を模式的に示す図である。 図４のV−V線の矢視断面図である。 隔壁部のギヤ室側の面を模式的に示す図である。 ハウジング部のギヤ室側の面を模式的に示す図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本実施形態に係るトランスアクスル１（図２参照）における、オイルポンプ２によって圧送されるオイルの流れを示すブロック図である。本実施形態のトランスアクスル１は、エンジン（図示せず）並びに第１および第２電動機ＭＧ１，ＭＧ２という２種類の動力源を備え、状況に応じ駆動力を最適に組み合わせて駆動輪（図示せず）に伝達して走行するタイプのハイブリッド車両に適用されるものである。このトランスアクスル１では、図１に示すように、オイルポンプ２によって圧送されるオイルが、３つの経路を通って各部の冷却や潤滑に用いられた後、オイル溜まり部１９（トランスアクスルケース１１の下部）に戻り、オイルストレーナ１２を介して再びオイルポンプ２によって吸い上げられるように構成されている。

第１の経路（図１の左側の経路）では、オイルポンプ２から圧送されたオイルは、オイルクーラ１３で冷却された後、第１電動機ＭＧ１の上方に設けられた第１冷却パイプ（図示せず）を流れ、第１冷却パイプから第１電動機ＭＧ１の上部に供給される。第１電動機ＭＧ１の上部に供給されたオイルは、第１電動機ＭＧ１のステータ１４を冷却しながら第１電動機ＭＧ１の下部に流れた後、オイル溜まり部１９に流れ着き、オイルストレーナ１２を介して再びオイルポンプ２によって吸い上げられる。

第２の経路（図１の真ん中の経路）では、オイルポンプ２から圧送されたオイルは、オイルクーラ１３で冷却された後、第２電動機ＭＧ２の上方に設けられた第２冷却パイプ３内を流れ、第２冷却パイプ３から第２電動機ＭＧ２の上部に供給される。第２電動機ＭＧ２の上部に供給されたオイルは、第２電動機ＭＧ２のステータ２４を冷却しながら第２電動機ＭＧ２の下部に流れた後、後述するオイル受部４、連通孔５、オイル貯部６等を経由してデファレンシャル装置３０に供給される。デファレンシャル装置３０に供給されたオイルは、デフサイドベアリング３１および差動ギヤ部３２を潤滑した後、オイル溜まり部１９に流れ着き、オイルストレーナ１２を介して再びオイルポンプ２によって吸い上げられる。

第３の径路（図１の右側の経路）では、オイルポンプ２から圧送されたオイルは、第１電動機ＭＧ１の筒状のロータ１５の内部を通って当該ロータ１５を冷却した後、当該ロータ１５と同軸で配置されたインプット軸１６を潤滑する。インプット軸１６を潤滑したオイルは、オイル溜まり部１９に流れ着き、オイルストレーナ１２を介して再びオイルポンプ２によって吸い上げられる。

以下では、本実施形態の要部である、第２の経路における図１の破線で囲った部分の構成について詳細に説明する。

図２は、トランスアクスル１における、オイルの流れを立体的に説明する概念図である。なお、図２では、図を見易くするために、トランスアクスル１を構成する部材の一部のみを示している。また、図２では、後述する隔壁部２０の厚さを誇張して示すとともに、第２電動機ＭＧ２およびデファレンシャル装置３０を円柱にて、また、オイルストレーナ１２、オイルポンプ２およびオイルクーラ１３を直方体にて簡略化して示している。

このトランスアクスル（動力伝達機構）１は、第２電動機ＭＧ２のロータ軸２５が、デファレンシャル装置３０に連結されるドライブシャフト（車軸）３３（図３参照）よりも上側に配置される複軸式のトランスアクスルである。より詳しくは、このトランスアクスル１は、図２に示すように、エンジンと接続されるインプット軸１６と、当該インプット軸１６と遊星歯車機構（図示せず）等を介して接続される第１電動機ＭＧ１のロータ１５とが同軸上に配置される第１軸Ｃ１と、第２電動機ＭＧ２のロータ軸２５が配置される第２軸Ｃ２と、ドライブシャフト３３側と動力伝達可能に接続される駆動軸（図示せず）が配置される第３軸Ｃ３と、デファレンシャル装置３０に連結されるドライブシャフト３３が配置される第４軸Ｃ４と、が異なる軸上に配置される複軸式のトランスアクスルとして構成されている。

これら遊星歯車機構、駆動軸、第１電動機ＭＧ１および第２電動機ＭＧ２は、非回転部材であるトランスアクスルケース１１内に収容されている。トランスアクスルケース１１は、第１電動機ＭＧ１および第２電動機ＭＧ２を収容する電動機室１７と、遊星歯車機構、駆動軸、デファレンシャル装置３０等を収容するギヤ室１８と、電動機室１７とギヤ室１８とを仕切る隔壁部２０と、を備えている。トランスアクスルケース１１は、主に電動機室１７を形成する第１ケース部１１ａと、電動機室１７とギヤ室１８とを仕切る隔壁部２０を含んで構成される第２ケース部１１ｂと、主にギヤ室１８を形成する第３ケース部１１ｃと、ギヤ室１８とエンジンが配置される空間とを仕切るハウジング部２１と、が互いに接続されることで一体的に構成されている。

図３は、デファレンシャル装置３０の一例を模式的に示す図である。デファレンシャル装置３０は、左右の駆動輪を駆動する左右一対のドライブシャフト３３および一対のサイドギヤ３８の間の差動を許容するとともに、これら左右一対のドライブシャフト３３に回転動力を伝達するように構成されている。デファレンシャル装置３０は、図３に示すように、一対のテーパニードルベアリングにより構成されるデフサイドベアリング３１を介して第２および第３ケース部１１ｂ，１１ｃのベアリング支持部４１，４２に回転自在に支持されるデフケース３４と、デフケース３４の外周部に固定されたデフリングギヤ３５と、シャフト３６を介してデフケース３４内に回転自在に支持されたピニオンギヤ３７と、ピニオンギヤ３７に噛み合う傘状のサイドギヤ３８と、を備えている。なお、以下では、これらシャフト３６、ピニオンギヤ３７およびサイドギヤ３８を差動ギヤ部３２ともいう。

デフリングギヤ３５は、駆動軸に設けられたファイナルドライブギヤ（図示せず）と噛み合うことで回転するように構成されている。そうして、このデファレンシャル装置３０では、回転するデフリングギヤ３５によってオイル溜まり部１９から掻き揚げられたオイルが、デフサイドベアリング３１や、デフケース３４内部に導入されることで、デフサイドベアリング３１や差動ギヤ部３２が潤滑されるようになっている。このため、デファレンシャル装置３０に導入される潤滑オイル量は、デフリングギヤ３５の回転速度、延いては、車速度に比例するようになっている。

このように、デファレンシャル装置３０に導入される潤滑オイル量は車速度に比例することから、低車速での運転状態においては、デフサイドベアリング３１や差動ギヤ部３２が必要とする潤滑オイル量に対して、デフリングギヤ３５の掻き揚げによる供給オイル量が不足する場合がある。そうして、低車速にて大きなトルクまたは大きな差動が発生するような運転状態では、発熱量に対して放熱量が不足し、デフサイドベアリング３１および差動ギヤ部３２の温度上昇を招き、最悪の場合には、焼き付きが発生して車両ロックに至る場合がある。

そこで、本実施形態では、上述の如く、第２の経路を設定し、第２電動機ＭＧ２に供給されたオイルをデファレンシャル装置３０に供給することで、デフリングギヤ３５による掻き揚げだけでは不足する潤滑オイル量を補うようにしている。かかる第２の経路を実現するべく、本実施形態のトランスアクスル１は、オイルポンプ２と、第２冷却パイプ３と、オイル受部４と、オイル貯部６と、連通孔５と、オイル案内部７と、を備えている。

オイルポンプ２は、エンジンによって駆動される機械式ポンプであり、インプット軸１６等を介してエンジンと連結されている。このオイルポンプ２がエンジンと連動して駆動することにより、オイル溜まり部１９に溜まったオイルが、オイルストレーナ１２を介してオイルポンプ２に吸い上げられ、オイルクーラ１３で冷却された後、冷却用オイルや潤滑用オイルとして各部に供給されるようになっている。

図４は、隔壁部２０の電動機室１７側の面を模式的に示す図であり、図５は、図４のV−V線の矢視断面図である。なお、図５では、図を見易くするために、断面のハッチングを省略している。第２冷却パイプ（オイル供給部）３は、図２および図４に示すように、トランスアクスルケース１１内における第２電動機ＭＧ２の上方に、軸方向に延びるように設けられている。第２冷却パイプ３は、例えば、磁性金属材料等により略円筒状に形成されている。第２冷却パイプ３は、軸方向一端部（ギヤ室１８とは反対側の端部）が開口しており、この開口した一端部がパイプ部材等を介してオイルクーラ１３と接続されることにより、オイルクーラ１３で冷却されたオイルの一部が、第２冷却パイプ３内に流入するようになっている。第２冷却パイプ３には、軸方向両端部に噴出孔３ａが形成されている。これらの噴出孔３ａは、第２電動機ＭＧ２におけるステータ２４のコイルエンド２４ａの上部に向けられており、各噴出孔３ａからオイルがステータ２４のコイルエンド２４ａの上部に供給されるようになっている。ステータ２４のコイルエンド２４ａの上部に供給されたオイルは、図４および図５の黒塗り矢印で示すように、ステータ２４を冷却しながら第２電動機ＭＧ２の下部へ流れる。

オイル受部４は、図４に示すように、隔壁部２０の電動機室１７側で、且つ、軸方向から見て、第２電動機ＭＧ２のステータ２４の下部と重なる位置に設けられている。オイル受部４は、断面半円状（円筒を反割りしたような形状）に形成されていて、図５に示すように、隔壁部２０の電動機室１７側の面から第２電動機ＭＧ２側に突出している。このようなオイル受部４を設けることで、第２電動機ＭＧ２の下部へ流れるオイルの一部が、当該オイル受部４によって受け止められるようになっている。

図６は、隔壁部２０のギヤ室１８側の面を模式的に示す図であり、図７は、ハウジング部２１のギヤ室１８側の面を模式的に示す図である。オイル貯部６は、図６および図７に示すように、ギヤ室１８におけるデファレンシャル装置３０の上方で、且つ、図５に示すように、オイル受部４よりも低い位置に設けられており、回転するデフリングギヤ３５と干渉しないようになっている。このオイル貯部６は、断面略Ｖ字状に形成されていて、上方に行くほどトランスアクスルケース１１の側壁側へ傾斜して延びる第１傾斜壁部６ａと、第１傾斜壁部６ａの下端部から上方に行くほどトランスアクスルケース１１の内側へ傾斜して延びる第２傾斜壁部６ｂとを有している。オイル貯部６は、図２に示すように、ギヤ室１８の軸方向における全長に亘って、換言すると、隔壁部２０のギヤ室１８側の面からハウジング部２１のギヤ室１８側の面まで延びるように形成されている。これにより、このオイル貯部６では、第１傾斜壁部６ａと、第２傾斜壁部６ｂと、隔壁部２０のギヤ室１８側の面と、ハウジング部２１のギヤ室１８側の面とによって区画される空間にオイルを貯めることが可能となっている。このように形成されたオイル貯部６をデファレンシャル装置３０の上方に設けることで、オイル貯部６に貯まったオイルは、液面が第２傾斜壁部６ｂの上端を超えると、オイル貯部６から溢れて下方に落下し、デフサイドベアリング３１や差動ギヤ部３２へ導入されるようになっている。

連通孔５は、図４〜図６に示すように、隔壁部２０に軸方向に貫通形成されていて、オイル受部４とオイル貯部６とを連通している。このように、隔壁部２０を軸方向に貫通する連通孔５を設けることで、オイル受部４で受け止められたオイルは、連通孔５を通って電動機室１７からギヤ室１８のオイル貯部６へ流れ、オイル貯部６に貯まりながらハウジング部２１まで至るようになっている。

上述の如く、オイル貯部６から溢れたオイルは下方に落下するが、車両が前後方向に傾いたり、慣性力が作用している場合には、オイルが真下に落下せず、落下しながらデファレンシャル装置３０よりもエンジン側へ流れてしまうため、ベアリング支持部４１に形成された給油孔４１ａ等にオイルが導入されないことも想定される。そこで、本実施形態では、オイル貯部６から溢れたオイルをデファレンシャル装置３０へ案内するオイル案内部７を、トランスアクスルケース１１に設けるようにしている。具体的には、オイル案内部７は、図６に示すように、隔壁部２０のギヤ室１８側の面に形成された、下端がベアリング支持部４１の給油孔４１ａに向くように上下に延びるリブによって構成されている。同様に、ハウジング部２１のギヤ室１８側の面にも、図７に示すように、上下に延びるリブによって構成されるオイル案内部７が形成されている。このように、オイル案内部７を設けることで、落下しながらエンジン側へ流れたオイルが、オイル案内部７に当たって給油孔４１ａ等に導かれることから、デフサイドベアリング３１や差動ギヤ部３２を潤滑することが可能となっている。

以上のように構成されたトランスアクスル１では、オイルポンプ２によってオイルストレーナ１２を介してトランスアクスル１の下部から吸い上げられたオイルは、オイルクーラ１３で冷却された後、第２冷却パイプ３から冷却用オイルとして第２電動機ＭＧ２におけるステータ２４のコイルエンド２４ａの上部に供給される。なお、第２電動機ＭＧ２の仕事量が多い場合、換言すると、高出力が要求されている場合には、エンジンの出力も大きくなることから、冷却用オイルとして第２電動機ＭＧ２の上部に供給されるオイル量は多くなるように設定される。

第２電動機ＭＧ２におけるステータ２４のコイルエンド２４ａの上部に供給されたオイルは、図４や図５の黒塗り矢印で示すように、鉄損や銅損によるステータ２４の発熱を吸収しながら第２電動機ＭＧ２の下部へ流れ、その一部がオイル受部４によって受け止められる（図４のハッチング部参照）。

そうして、オイル受部４によって受け止められたオイルは、図５のハッチング矢印で示すように、連通孔５を通って電動機室１７からギヤ室１８へ流れる。ギヤ室１８へ流れたオイルは、図５および図６の白抜き矢印で示すように、オイル貯部６に流れ落ち、図６および図７のハッチング部で示すようにオイル貯部６に貯まりながらハウジング部２１まで至る。

オイル貯部６内に貯まったオイルは、液面が第２傾斜壁部６ｂの上端を超えると、オイル貯部６から溢れて下方に落下し、デフサイドベアリング３１や差動ギヤ部３２へ導入される。落下しながらエンジン側へ流れたオイルはオイル案内部７に当たり、図６および図７の黒塗り矢印で示すように、給油孔４１ａ等に導かれることで、デフサイドベアリング３１および差動ギヤ部３２が潤滑される。

上述の如く、冷却用オイルとして第２電動機ＭＧ２の上部に供給されるオイル量は、第２電動機ＭＧ２の仕事量が多い場合は多くなることから、デフサイドベアリング３１や差動ギヤ部３２へ導入される潤滑オイル量も、第２電動機ＭＧ２の仕事量が多い場合は多くなる。したがって、本実施形態のトランスアクスル１によれば、従来潤滑オイル量が不足しがちであった、第２電動機ＭＧ２が高出力且つ低車速のモード（例えば低速登坂など）においても、デファレンシャル装置３０へ導入される潤滑オイル量を安定させて、デファレンシャル装置３０の発熱部（デフサイドベアリング３１および差動ギヤ部３２）の温度上昇を抑えることができ、これにより、焼き付きの発生によって車両ロックに至るのを抑えることができる。

しかも、第２冷却パイプ３、オイル受部４、オイル貯部６、連通孔５およびオイル案内部７をトランスアクスルケース１１に設けるという簡単な構成で潤滑オイル量を安定させることができることから、安価にて信頼性の高いトランスアクスル１を提供することが可能となる。

（その他の実施形態）
本発明は、実施形態に限定されず、その精神又は主要な特徴から逸脱することなく他の色々な形で実施することができる。

上記実施形態では、オイルポンプ２から圧送されたオイルをオイルクーラ１３で冷却した後、第２冷却パイプ３に供給するようにしたが、これに限らず、オイルクーラ１３を省略して、オイルポンプ２から直接オイルを第２冷却パイプ３に圧送するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、オイル貯部６を断面略Ｖ字状に形成したが、溢れたオイルがデファレンシャル装置３０へ導入されるのであれば、これに限らず、例えば、オイル貯部６を断面半円状に形成してもよい。

さらに、上記実施形態では、オイルを給油孔４１ａ等に導くためにオイル案内部７を設けたが、例えば、オイル貯部６から溢れたオイルがデフサイドベアリング３１へ確実に導入されるような配置や構造を採用するのであれば、オイル案内部７を省略してもよい。

このように、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

本発明によると、低車速時においても、デファレンシャル装置へ導入される潤滑オイル量を安定させて、デファレンシャル装置の発熱部の温度上昇を抑えることができるので、複軸式の動力伝達機構に適用して極めて有益である。

１ トランスアクスル（動力伝達機構）
２ オイルポンプ
３ 第２冷却パイプ（オイル供給部）
４ オイル受部
５ 連通孔
６ オイル貯部
１１ トランスアクスルケース（ケース）
１７ 電動機室
１８ ギヤ室
１９ オイル溜まり部（ケースの下部）
２０ 隔壁部
２５ ロータ軸
３０ デファレンシャル装置
３３ ドライブシャフト（車軸）
ＭＧ２ 第２電動機

Claims (1)

1. 電動機のロータ軸がデファレンシャル装置に連結される車軸よりも上側に配置される複軸式の動力伝達機構であって、
   上記電動機が収容される電動機室と、上記デファレンシャル装置が収容されるギヤ室と、当該電動機室と当該ギヤ室とを仕切る隔壁部と、を有するケースと、
   エンジンによって駆動されるオイルポンプにより、上記ケースの下部から汲み上げられるオイルを、上記電動機の上部に供給するオイル供給部と、
   上記隔壁部の電動機室側に設けられ、上記電動機に供給されたオイルを受け止めるオイル受部と、
   貯まったオイルが上記デファレンシャル装置へ導入されるように、上記ギヤ室における当該デファレンシャル装置の上方に設けられるオイル貯部と、
   上記隔壁部に貫通形成され、上記オイル受部と上記オイル貯部とを連通する連通孔と、を備えることを特徴とする動力伝達機構。

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