JP2020137237A - Vibration wave motor, and lens barrel driving apparatus having vibration wave motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、振動波モータおよび振動波モータを備えた鏡筒駆動装置に関する。 The present invention relates to a vibration wave motor and a lens barrel drive device including a vibration wave motor.
従来、超音波モータには可動側に駆動源が配置され、駆動源へ電力を供給するためのフレキシブル基板が接続されるものがある。特許文献1では、駆動部の振動を阻害しないようにフレキシブル基板が屈曲変形する屈曲部を備えている超音波モータ、およびそのフレキシブル基板の配置と固定が開示されている。 Conventionally, some ultrasonic motors have a drive source arranged on the movable side and a flexible substrate for supplying electric power to the drive source is connected. Patent Document 1 discloses an ultrasonic motor having a bent portion in which the flexible substrate is bent and deformed so as not to hinder the vibration of the drive portion, and arrangement and fixing of the flexible substrate.
特許文献1の超音波モータの駆動部の構成では、駆動距離が長くなった際に必要以上に駆動部が大型化してしまうことがある。また、駆動方向に大型化した駆動部を駆動させるために、超音波モータユニットとしても駆動方向に更に大型化してしまうことがある。 In the configuration of the drive unit of the ultrasonic motor of Patent Document 1, when the drive distance becomes long, the drive unit may become larger than necessary. Further, in order to drive the drive unit that is enlarged in the drive direction, the ultrasonic motor unit may be further increased in size in the drive direction.
本発明の目的は、可動部を駆動方向に小型化した振動波モータを提供することである。 An object of the present invention is to provide a vibration wave motor in which a movable portion is miniaturized in the driving direction.
本発明の振動波モータは、圧電素子と振動板とからなる振動子と、該振動子を保持する保持部材と、前記圧電素子に固定され、前記圧電素子に給電するフレキシブル基板と、前記振動子と摩擦接触する摩擦部材と、前記振動子と該摩擦部材とを加圧する加圧手段と、を備え、前記振動子と前記摩擦部材とが相対移動し、前記フレキシブル基板は、前記相対移動の方向において、前記保持部材に固定される第1の折り返し部と、前記相対移動に伴い折り返し位置が変化する第2の折り返し部と、を備え、前記加圧手段の加圧中心は、前記相対移動の方向において前記第2の折り返し部の位置変化範囲と重なるように配置されることを特徴とする。 The vibration wave motor of the present invention includes a vibrator composed of a piezoelectric element and a vibrating plate, a holding member that holds the vibrator, a flexible substrate that is fixed to the piezoelectric element and supplies power to the piezoelectric element, and the vibrator. A friction member that makes frictional contact with the vibrator and a pressurizing means that pressurizes the vibrator and the friction member are provided, and the vibrator and the friction member move relative to each other, and the flexible substrate moves in the direction of the relative movement. The first folded portion fixed to the holding member and the second folded portion whose folding position changes with the relative movement are provided, and the pressurizing center of the pressurizing means is of the relative movement. It is characterized in that it is arranged so as to overlap the position change range of the second folded portion in the direction.
本発明によれば、可動部を駆動方向に小型化した振動波モータを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a vibration wave motor in which the movable portion is miniaturized in the driving direction.
(実施例1)
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。なお、図面において、振動波モータ100の相対移動の方向をX軸方向、後述の加圧手段による加圧方向をZ軸方向、X軸方向およびZ軸方向のいずれにも直交する方向をY軸方向とする。各軸方向において、ある一方の方向を正側の方向、正側の反対方向を負側の方向とする。
(Example 1)
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the relative movement direction of the
図1(A)、図1(B)、図2(A)、図2(B)は、いずれも実施例1の振動波モータ100の構成を示している。図1(A)は、実施例1の振動波モータ100の平面図であり、図1(B)は、振動波モータ100をY軸方向からみた側面図である。図2(A)は、図1(A)で示す断面線IIA−IIAにおける断面図であり、図2(B)は、振動波モータ100の底面図である。実施例1の振動波モータ100は、以下に述べる各部材により構成されている。
1 (A), 1 (B), 2 (A), and 2 (B) all show the configuration of the
図2(A)に示すように、振動波モータ100(超音波モータ)は、摩擦部材101、振動子104、振動子保持部材、フレキシブル基板116、加圧手段、案内手段等から構成されている。振動子104は、弾性を有する振動板102と圧電素子103により構成されている。振動板102と圧電素子103は、公知の接着剤等により固着されている。圧電素子103へ給電するためのフレキシブル基板116が圧電素子103に固定され、超音波領域の周波数を有する高周波電圧が印加されることにより超音波振動が励振される。
As shown in FIG. 2A, the vibration wave motor 100 (ultrasonic motor) is composed of a
振動子104と第1の保持部材105とは、公知の接着剤等により固定されているが、固定されればその方法は限定されない。第2の保持部材106は、薄板板金107を介して第1の保持部材105と連結されている。第1の保持部材105、第2の保持部材106と薄板板金107により振動子保持部材が構成される。摩擦部材101と固定側レール部材113はネジ等の公知の技術により固定枠部材112に固定されている。なお、第2の保持部材106は、被駆動部材(例えば、後述の光学レンズ3)に接続するための接続部106bを備える。
The
図1(A)、図2(B)に示すように、本発明の加圧手段であるバネ111は、4か所において加圧プレート110と可動側レール部材115を連結し、振動子104を摩擦部材101へ摩擦接触させる加圧力を付与している。位置Aを示すX印は4つのバネ111が発生する加圧力の加圧中心を示している。また、位置Aは後述する案内手段の案内中心とも一致している。図2(A)に示すように、加圧プレート110は、弾性部材108を貼り付ける貼付部材109と接触し、また貼付部材109と圧電素子103との間には、弾性部材108が配置されており、加圧力が伝達される。貼付部材109および弾性部材108は、加圧プレート110と圧電素子103との直接接触を妨げ、圧電素子103の損傷を防止している。
As shown in FIGS. 1 (A) and 2 (B), the
第2の保持部材106と可動側レール部材115は、不図示のネジ等で固定されるが、固定されればその方法は限定されない。可動側レール部材115は、V溝形状を有する可動側案内部115aを2つ備えており、それぞれのV溝に本発明の転動手段である転動ボール114が配置されている。一方、固定側レール部材113においても、V溝形状を有する固定側案内部113aが2つ備えられている。そして、固定側レール部材113が有する固定側案内部113aと、可動側レール部材115が有する可動側案内部115aにより転動ボール114が挟持されている。このような構成により相対移動の方向であるX軸方向への案内手段が構成される。
The
この際、転動ボール114を挟持する力は、4つのバネ111により発生する。そのため、2つの転動ボール114がバネ111の加圧中心である位置Aを挟むように配置されなければ力のバランスが崩れ、転動ボール114を介して可動側レール部材115が浮いてしまう。上記の理由から、可動側レール部材115の可動側案内部115aは加圧中心である位置Aに対し、対称に配置される。その結果、可動側案内部115aの案内中心も位置Aと一致する。この構成において、駆動距離が長い振動波モータ100を構成するためには、案内距離が長い案内手段が必要になり、そのため可動側案内部115aを相対移動の方向であるX軸方向に長くする必要がある。
At this time, the force for holding the rolling
振動板102は、接触部102aを備え、接触部102aは前述のバネ111の加圧力により加圧付勢された状態で摩擦部材101に接触している。フレキシブル基板116を介して圧電素子103に駆動電圧が印加されると超音波振動が励振され、振動子104に共振現象が起こる。この時、振動子104には2種の定在波が発生し、振動板102の接触部102aに略楕円運動がおこる。前述の振動板102と摩擦部材101の加圧接触状態において、振動子104に発生した略楕円運動が効率的に摩擦部材101へ伝達される。その結果、振動子104に接続する第2の保持部材106までの構成は、固定部材に対してX軸方向へ相対移動する。また、第2の保持部材106に接続する被駆動部材も一体となりX軸方向へと移動する。上記のように、振動子104から第2の保持部材106までの構成により振動波モータ100の可動部が構成される。
The
次にフレキシブル基板116の配置について説明する。なお、図面においてフレキシブル基板116は梨地で示されており、また、フレキシブル基板116が他の部材に隠れてしまう部分は破線で示されている。図1(A)に示すように、フレキシブル基板116は、固定部116aで圧電素子103に固定され、Y軸方向へ延在したのち、屈曲部116bで相対移動の方向であるX軸方向に略90度曲がり、そのまま延在する。そして、第1の折り返し部116cにおいてフレキシブル基板116は、フレキシブル基板116の面内で相対移動の方向に折り返し、そのまま延在する。この第1の折り返し部116cは、第2の保持部材106の屈曲ガイド106aのX軸方向の端部付近に固定されるため平面ターン形状を形成する。次に、フレキシブル基板116は、第2の折り返し部116dにおいて、略R形状で面外へと屈曲変形して相対移動の方向に折り返し、延在する。そして固定部116eで固定枠部材112に固定される。その後、フレキシブル基板116はY軸方向へ延在し、不図示の外部接続部へ接続される。
Next, the arrangement of the
図1(B)に示すように、第2の折り返し部116dは、第2の保持部材106の有する屈曲ガイド106aと、固定枠部材112が有する案内面112aによりガイドされ、加圧方向に略U字形状の屈曲形状(立ち上がりUターン形状)を形成する。屈曲ガイド106aおよび案内面112aは、相対移動の方向であるX軸方向に延在しており、振動波モータ100の可動部のX軸方向の相対移動に伴い、第2の折り返し部116dの折り返し位置は変化することができる。このように可動部の相対移動に伴い、第2の折り返し部116dの位置が相対移動の方向に変化することで、フレキシブル基板116の可動側(第1の折り返し部116c)と固定側(固定部116e)の固定位置の相対位置変化が吸収される。
As shown in FIG. 1 (B), the second folded-
次に、実施例1における振動波モータ100の可動部の相対移動について説明する。図3(A)は平面図を、図3(B)はY軸方向から見た側面図を示している。図3(A)および図3(B)の上半分に示す図は、振動波モータ100の可動部がX軸方向の正側のユニット端部に位置している状態を示している。この時、第2の折り返し部116dは振動波モータ100の可動部内でX軸方向の負側の端部に位置している。図3(B)に示すように、屈曲ガイド106aおよび案内面112aが相対移動の方向であるX軸方向に延在しているため、可動部がX軸方向の正側のユニット端部に位置していても、第2の折り返し部116dは屈曲形状を形成することができる。また第1の折り返し部116cは、固定されているのでX軸方向の負側の端部に位置している。
Next, the relative movement of the moving portion of the
図3(A)および図3(B)の下半分に示す図は、振動波モータ100の可動部がX軸方向の負側のユニット端部に位置している状態を示している。この時、第2の折り返し部116dは、振動波モータ100の可動部内でX軸方向の正側の端に位置している。図3(B)に示すように、屈曲ガイド106aおよび案内面112aが相対移動の方向であるX軸方向に延在しているため、可動部がX軸方向の負側のユニット端部に位置していても、第2の折り返し部116dは屈曲形状を形成することができる。また第1の折り返し部116cは、固定されているのでX軸方向の負側の端部に位置したままである。
The figures shown in the lower halves of FIGS. 3A and 3B show a state in which the movable portion of the
振動波モータ100の可動部が相対移動した際にも、相対移動の方向に延在した屈曲ガイド106aおよび案内面112aにフレキシブル基板116が案内されることで第2の折り返し部116dの屈曲形状が維持される。もし、振動波モータ100の駆動距離を長くする場合、可動部側に設けられる屈曲ガイド106aの寸法を長くすることが必要である。この要求に対して、振動波モータ100では、屈曲ガイド106aが相対移動の方向に長くなっており、この構成によって長い駆動距離を得ることができる一方、相対移動の方向には振動波モータ100が大型化していない。
Even when the movable portion of the
次に、第2の折り返し部116dの可動部内における位置変化範囲Bについて説明する。第2の折り返し部116dの可動部内における位置変化範囲Bは矢印で示されている。フレキシブル基板116が第1の折り返し部116cにおいて一度折り返されることで、第2の折り返し部116dの位置変化範囲Bは、振動波モータ100の加圧中心(すなわち可動部の中心)である位置Aから相対移動の方向の前後に延在させることができる。前述のとおり位置Aにおいて、加圧中心および案内中心は一致しているため、加圧中心および案内中心は第2の折り返し部116dの位置変化範囲Bと相対移動の方向で重なることになる。一方、第1の折り返し部116cは、相対移動の方向において加圧中心および案内中心である位置Aと重ならないように配置される。
Next, the position change range B in the movable portion of the second folded-
上記のような構成によって、振動波モータ100を大型化すること無しに、長い駆動距離を得ることができる。言い換えれば、従来と同程度の駆動距離を得るには、振動波モータ100の可動部を駆動方向に小型化することが可能である。次に、図4を用いて実施例1における可動部を駆動方向に小型化したことの効果について説明する。図4は、振動波モータ100の可動部をZ軸方向の負側から見た場合の拡大図である。矢印で示す長さC1は、第2の折り返し部116dの屈曲形状を案内するために必要な屈曲ガイド106aの相対移動の方向の長さを示している。矢印で示す長さD1は、案内手段を構成する2つの可動側案内部115aを直線状に配置した場合の駆動方向の長さを示している。
With the above configuration, a long drive distance can be obtained without increasing the size of the
実施例1の振動波モータ100では、相対移動の方向において、屈曲形状を案内する屈曲ガイド106aの長さC1が案内手段を構成する可動側案内部115aの長さD1の相対移動の方向の内側に含まれている。一方、例えば特許文献1の図11(a)に示された状態は、駆動部が駆動端開始位置に位置する場合を示しており、屈曲部が駆動部の長さの範囲から逸脱している。従来の構成の超音波モータでは、長い駆動距離を得るために駆動部の相対移動の方向の寸法が必要以上に大型化することとなる。
In the
しかしながら、実施例1の振動波モータ100では、長さC1と長さD1の不一致による可動部の必要以上の大型化を抑制することができるので、長い駆動距離を得ることできるという優れた効果がある。また、可動部を駆動方向に小型化した振動波モータ100を提供することができる。
However, in the
(実施例2)
以下に、実施例2を添付の図面に基づいて詳細に説明する。実施例2は、実施例1に対して第2の保持部材206とフレキシブル基板216の形状が異なっている。実施例2の説明では実施例1との差異のみを説明し、共通する部分の説明は省く。
(Example 2)
The second embodiment will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. In the second embodiment, the shapes of the second holding
図5(A)は、実施例2の振動波モータ200の平面図を示している。図5(B)は、Y軸方向からみた側面図を示している。以下、実施例2におけるフレキシブル基板216の配置について説明する。
FIG. 5A shows a plan view of the
フレキシブル基板216は、固定部216aで不図示の圧電素子103に固定され、Y軸方向へ延在したのち、屈曲部216bで相対移動の方向であるX軸方向に略90度曲がり、そのまま延在する。そして、第1の折り返し部216cにおいてフレキシブル基板216は、フレキシブル基板216の面外の方向へ180度折り畳まれ、そのまま延在する。この第1の折り返し部216cは、第2の保持部材206のX軸方向の端部付近に固定される。次に、フレキシブル基板216は、第2の折り返し部216dにおいて、略R形状で面外へと屈曲変形して相対移動の方向に折り返し、延在する。そして固定部216eで固定枠部材112に固定される。その後、フレキシブル基板216はY軸方向へ延在し、不図示の外部接続部へ接続される。
The flexible substrate 216 is fixed to a piezoelectric element 103 (not shown) by a fixing portion 216a, extends in the Y-axis direction, then bends approximately 90 degrees in the X-axis direction, which is a relative movement direction, at the bent portion 216b, and extends as it is. To do. Then, in the first folded-
第1の折り返し部216cは、面外へ折り畳まれる折り畳み形状であるため、第1の折り返し部216cと第2の折り返し部216dをY軸方向において重なる位置に配置することができる。そのため第1の折り返し部216cを固定するために第2の保持部材206をY軸方向に大型化する必要がない。結果として、長さE2で示す実施例2の振動波モータ200の可動部のY軸方向の寸法は、図1(A)における長さE1で示す実施例1の振動波モータ100の可動部のY軸方向の寸法より、小型化されることができる。
Since the first folded
ここで、第1の折り返し部216cは、折り畳まれて形成されるため、第2の保持部材206が有する屈曲ガイド206aと並行であり、X軸方向にその寸法が大型化しない。そのため、第2の折り返し部216dの屈曲形状の形成を阻害することはない。
Here, since the first folded-
以上のように、実施例2の振動波モータ200は、実施例1における効果と同様に、可動部の必要以上の大型化を抑制することができるので、長い駆動距離を得ることできるという優れた効果がある。また、加えて実施例2の振動波モータ200では、フレキシブル基板216の第1の折り返し部216cを面外への折り畳み形状で構成することにより、可動部を駆動方向に小型化しつつ駆動直交方向にも小型化した振動波モータ200を提供することができる。
As described above, the
(実施例3)
以下に、実施例3を添付の図面に基づいて詳細に説明する。実施例3は、実施例1および実施例2に対して可動側レール部材315と固定側レール部材313がそれぞれ有する案内部の構成が異なっている。実施例3の説明では実施例1と実施例2との差異のみを説明し、共通する部分の説明は省く。
(Example 3)
Hereinafter, Example 3 will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the third embodiment, the configurations of the guide portions of the movable
図6は、実施例3における振動波モータ300の可動部をZ軸方向の負側から見た場合の拡大図である。実施例3では転動ボール314が3つ配置され、可動側案内部315aおよび固定側案内部313a(不図示)も転動ボール314に対応した3か所に配置される。なお、図6においては、右側2つの転動ボール314が直線状に配置されている。しかしながら、固定側もしくは可動側の2か所の案内部がつながった構造であっても構わない。
FIG. 6 is an enlarged view of the movable portion of the vibration wave motor 300 according to the third embodiment when viewed from the negative side in the Z-axis direction. In the third embodiment, three rolling
実施例1と同様に転動ボール314を挟持する力は、4つのバネ111により発生する。そのため、3つの転動ボール314がバネ111の加圧中心である位置Aを挟むように配置されなければ力のバランスが崩れ、転動ボール314を介して可動側レール部材315が浮いてしまう。上記の理由から、可動側レール部材315の可動側案内部315aは加圧中心である位置Aに対し、対称に配置される。その結果、可動側案内部315aの案内中心も位置Aと一致する。3つの転動ボール314を備えた構成であっても、実施例1と同様にX軸方向への案内手段が構成される。
Similar to the first embodiment, the force for holding the rolling
次に、実施例3の効果について説明する。矢印で示す長さC3は実施例1と同様に屈曲ガイド306aの相対移動の方向の長さを示している。矢印で示す長さD3は、案内手段を構成する転動ボール314が3つの場合において、2つの可動側案内部315aを直線状に配置した場合の駆動方向の長さを示している。
Next, the effect of Example 3 will be described. The length C3 indicated by the arrow indicates the length in the relative movement direction of the bending
実施例3の振動波モータ300では、相対移動の方向において、屈曲形状を案内する屈曲ガイド306aの長さC3が案内手段を構成する可動側案内部315aの長さD3の相対移動方向の内側に含まれている。それゆえ、長さC3と長さD3の不一致による可動部の必要以上の大型化を抑制することができるので、長い駆動距離を得ることできるという優れた効果がある。また、可動部を駆動方向に小型化した振動波モータ300を提供することができる。
In the vibration wave motor 300 of the third embodiment, in the direction of relative movement, the length C3 of the bending
(適用例)
図7は、実施例1の振動波モータ100を適用した撮像装置の構成を示している。なお、振動波モータ100を備えた鏡筒駆動装置が撮像装置に搭載された場合について説明するが、これは本発明を限定するものではない。また、後述の撮像レンズ部1とカメラボディ2が一体となっている撮像装置について説明をするが、撮像レンズ部1は交換可能なレンズであっても構わない。
(Application example)
FIG. 7 shows the configuration of an image pickup device to which the
撮像装置本体は、撮像レンズ部1とカメラボディ2によって構成されている。撮像レンズ部1の内部において、光学レンズ3は振動波モータ100と連結されており、振動波モータ100を構成する振動子104が移動することにより、光学レンズ3は光軸5と略平行な方向に移動可能となる。これら光学レンズ3を含む鏡筒と振動波モータ100とにより、本発明の鏡筒駆動装置が構成される。光学レンズ3が合焦レンズである鏡筒駆動装置においては、撮像時に合焦レンズが光軸5と略平行な方向に移動し、被写体像はカメラボディ2の内部の撮像素子4の位置で結像し、合焦した像を生成することが可能となる。
The image pickup device main body is composed of an image pickup lens unit 1 and a
以上、本発明の好ましい実施例、適用例について説明したが、本発明はこれらの形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。 Although preferable examples and application examples of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these forms, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist thereof.
100、200、300 振動波モータ
3 光学レンズ
101 摩擦部材
102 振動板
103 圧電素子
104 振動子
106、206 保持部材(第2の保持部材)
111 バネ(加圧手段)
113a 案内手段(固定側案内部)
114、314 転動手段(転動ボール)
115a、315a 案内手段(可動側案内部)
116、216 フレキシブル基板
116c、216c 第1の折り返し部
116d、216d 第2の折り返し部
A 加圧中心、案内中心
B 位置変化範囲
100, 200, 300 Vibration wave motor 3
111 Spring (pressurizing means)
113a Guidance means (fixed side guide)
114, 314 Rolling means (rolling ball)
115a, 315a Guidance means (movable side guide)
116c, 216
Claims (8)
該振動子を保持する保持部材と、
前記圧電素子に固定され、前記圧電素子に給電するフレキシブル基板と、
前記振動子と摩擦接触する摩擦部材と、
前記振動子と該摩擦部材とを加圧する加圧手段と、
を備え、
前記振動子と前記摩擦部材とが相対移動し、
前記フレキシブル基板は、前記相対移動の方向において、前記保持部材に固定される第1の折り返し部と、前記相対移動に伴い折り返し位置が変化する第2の折り返し部と、を備え、
前記加圧手段の加圧中心は、前記相対移動の方向において前記第2の折り返し部の位置変化範囲と重なるように配置されることを特徴とする、振動波モータ。 An oscillator consisting of a piezoelectric element and a diaphragm,
A holding member that holds the oscillator and
A flexible substrate fixed to the piezoelectric element and supplying power to the piezoelectric element,
A friction member that makes frictional contact with the oscillator,
A pressurizing means for pressurizing the vibrator and the friction member, and
With
The vibrator and the friction member move relative to each other,
The flexible substrate includes a first folded portion fixed to the holding member in the direction of the relative movement, and a second folded portion whose folding position changes with the relative movement.
A vibration wave motor, wherein the pressurizing center of the pressurizing means is arranged so as to overlap the position change range of the second folded-back portion in the direction of the relative movement.
該振動子を保持する保持部材と、
前記圧電素子に固定され、前記圧電素子に給電するフレキシブル基板と、
該振動子と摩擦接触する摩擦部材と、
前記振動子と該摩擦部材とを加圧する加圧手段と、
該加圧手段による加圧力を受ける転動手段と、
該転動手段を備え前記振動子と前記摩擦部材の相対移動を案内する案内手段と、
を備え、
前記フレキシブル基板は、前記相対移動の方向において、前記保持部材に固定される第1の折り返し部と、前記相対移動に伴い折り返し位置が変化する第2の折り返し部と、を備え、
前記案内手段の案内中心は、前記相対移動の方向において前記第2の折り返し部の位置変化範囲と重なるように配置されることを特徴とする、振動波モータ。 An oscillator consisting of a piezoelectric element and a diaphragm,
A holding member that holds the oscillator and
A flexible substrate fixed to the piezoelectric element and supplying power to the piezoelectric element,
A friction member that makes frictional contact with the oscillator,
A pressurizing means for pressurizing the vibrator and the friction member, and
A rolling means that receives pressure from the pressurizing means and
A guiding means provided with the rolling means and guiding the relative movement of the vibrator and the friction member, and
With
The flexible substrate includes a first folded portion fixed to the holding member in the direction of the relative movement, and a second folded portion whose folding position changes with the relative movement.
A vibration wave motor, characterized in that the guide center of the guide means is arranged so as to overlap the position change range of the second folded portion in the direction of the relative movement.
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