JP2022152262A - サブフレーム - Google Patents
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Abstract
【課題】剛性の高いサブフレームを提供する。【解決手段】サブフレームは、本体部１０と、本体部１０を車体に支持する車体支持部２０を備える。車体支持部２０は、前端において前後方向に垂直な第１面Ｓ１に沿って延びる前壁部２１と、後端において前後方向に垂直な第２面Ｓ２に沿って延びる後壁部２２と、前壁部２１と後壁部２２とを連結し、第１面Ｓ１及び第２面Ｓ２に対して交差する第３面Ｓ３に沿って延びる中央部２３と、を備えている。中央部２３は、第３面Ｓ３に垂直な第４面Ｓ４に沿って上方に突出する上リブ２４と、第３面Ｓ３に垂直な第５面Ｓ５に沿って下方に突出する下リブ２５とを有する。【選択図】図７
Description
本発明は、サブフレームに関する。
従来、車体の下部に固定されるサスペンションメンバーが知られている（例えば、特許文献１参照）。
しかし、特許文献１に記載のサスペンションメンバーは剛性に改善の余地があった。
本発明は、剛性の高いサブフレームを提供することを目的とする。
前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
（１）本発明に係るサブフレーム（例えば、実施形態のサブフレーム１００）は、本体部（例えば、実施形態の本体部１０）と、前記本体部を車体に支持する車体支持部（例えば、実施形態の車体支持部２０）を備えるサブフレームにおいて、前記車体支持部は、前端において前後方向に垂直な第１面（例えば、実施形態の第１面Ｓ１）に沿って延びる前壁部（例えば、実施形態の前壁部２１）と、後端において前後方向に垂直な第２面（例えば、実施形態の第２面Ｓ２）に沿って延びる後壁部（例えば、実施形態の後壁部２２）と、前記前壁部と前記後壁部とを連結し、前記第１面及び前記第２面に対して交差する第３面（例えば、実施形態の第３面Ｓ３）に沿って延びる中央部（例えば、実施形態の中央部２３）と、を備え、前記中央部は、前記第３面に垂直な第４面（例えば、実施形態の第４面Ｓ４）に沿って上方に突出する上リブ（例えば、実施形態の上リブ２４）と、前記第３面に垂直な第５面（例えば、実施形態の第５面Ｓ５）に沿って下方に突出する下リブ（例えば、実施形態の下リブ２５）とを有する。
（１）本発明に係るサブフレーム（例えば、実施形態のサブフレーム１００）は、本体部（例えば、実施形態の本体部１０）と、前記本体部を車体に支持する車体支持部（例えば、実施形態の車体支持部２０）を備えるサブフレームにおいて、前記車体支持部は、前端において前後方向に垂直な第１面（例えば、実施形態の第１面Ｓ１）に沿って延びる前壁部（例えば、実施形態の前壁部２１）と、後端において前後方向に垂直な第２面（例えば、実施形態の第２面Ｓ２）に沿って延びる後壁部（例えば、実施形態の後壁部２２）と、前記前壁部と前記後壁部とを連結し、前記第１面及び前記第２面に対して交差する第３面（例えば、実施形態の第３面Ｓ３）に沿って延びる中央部（例えば、実施形態の中央部２３）と、を備え、前記中央部は、前記第３面に垂直な第４面（例えば、実施形態の第４面Ｓ４）に沿って上方に突出する上リブ（例えば、実施形態の上リブ２４）と、前記第３面に垂直な第５面（例えば、実施形態の第５面Ｓ５）に沿って下方に突出する下リブ（例えば、実施形態の下リブ２５）とを有する。
この構成によれば、前記車体支持部は、前端において前後方向に垂直な第１面に沿って延びる前壁部と、後端において前後方向に垂直な第２面に沿って延びる後壁部と、前記前壁部と前記後壁部とを連結し、前記第１面及び前記第２面に対して交差する第３面に沿って延びる中央部と、を備えるものとした。そして、前記中央部は、前記第３面に垂直な第４面に沿って上方に突出する上リブと、前記第３面に垂直な第５面に沿って下方に突出する下リブとを有するものとした。これにより、車体支持部の上端にある車体連結部と本体部との間の位置関係を保持したまま、車体支持部の曲げ剛性を確保しつつ、車体支持部の断面の中立軸（又は図心）を本体部に寄せてできるだけ下方に位置させることができる。したがって、車体支持部の上端にある車体連結部を支点としたサブフレームの全体のねじれモードにおける固有振動数を高める、すなわち、サブフレームのねじれ剛性を高めることができる。よって、剛性の高いサブフレームを提供できる。また、中央部の位置を移動させることにより、ねじれモードにおける固有振動数を容易に調整することができ、サブフレームの設計自由度を上げることができる。
（２）車軸を支持するサスペンション装置を連結するサスペンション連結部（例えば、実施形態のサスペンション連結部１２）を備え、前記前壁部は、同一平面に沿って前記サスペンション連結部まで連続してよい。
この構成によれば、前記前壁部を、同一平面に沿って前記サスペンション連結部まで連続させた。これにより、サスペンション連結部の剛性を高めることができるとともに、車体支持部２０の剛性を高めることができる。
（３）前記車体支持部は、前記車体に連結する連結部材の座面（例えば、実施形態の座面４１）を下部に設けたボス部（例えば、実施形態のボス部４２）を有し、前記中央部は、前記座面よりも下方に位置してよい。
この構成によれば、前記車体支持部は、前記車体に連結する連結部材の座面を下部に設けたボス部を有するものとし、前記中央部を、前記座面よりも下方に位置させた。これにより、中立軸を本体部に寄せて位置させることができる。よって、車体支持部の上端にある車体連結部と本体部との間の位置関係を保持しつつも、車体支持部の曲げ剛性及びサブフレームの剛性を高めることができる。
（４）前記車体支持部は、前記中央部の上端から前記ボス部まで延びる補強壁（例えば、実施形態の補強壁５０）を有してよい。
この構成によれば、前記車体支持部は、前記中央部の上端から前記ボス部まで延びる補強壁を有することとした。これにより、車体連結部の剛性及び車体支持部の剛性をより高めることができる。
（５）前記本体部は、車幅方向に垂直な面に沿って前後方向に延びる本体側壁（例えば、実施形態の本体側壁１１）を有し、前記後壁部は、前記本体側壁より外方へ突出してよい。
この構成によれば、前記本体部は、車幅方向に垂直な面に沿って前後方向に延びる本体側壁を有することとし、前記後壁部を、前記本体側壁より外方へ突出させた。これにより、車体支持部の剛性及びサブフレームの剛性をより高めることができる。
（６）前記本体部は、下方に突出する本体リブ（例えば、実施形態の本体リブ１０Ｒ）を有し、前記前壁部及び前記後壁部のうちの少なくとも一方は、前記本体リブまで連続してよい。
この構成によれば、前記本体部は、下方に突出する本体リブを有することとし、前記前壁部及び前記後壁部のうちの少なくとも一方を、前記本体リブまで連続させた。これにより、車体支持部の剛性及びサブフレームの剛性をより高めることができる。
本発明によれば、剛性の高いサブフレームを提供できる。
以下、図面を参照し、本発明の一実施形態に係るサブフレーム１００を説明する。図面において、矢印ＦＲは車両の前方、矢印ＲＢは車両の後方、矢印ＵＰは車両の上方、矢印ＤＷは車両の下方、矢印Ｌは車両の左方、矢印Ｒは右方を示す。車両の左右方向を車幅方向という場合がある。車幅方向における車両の中心側を内方といい、車幅方向における車両の中心側から離れる方向を外方という場合がある。サブフレーム１００は、概ね左右対称の構造である。よって、以下、左右の構成部材に同じ符号を付して説明する場合がある。
図１は、発明に係る一実施形態のサブフレーム１００を上方前方からみた斜視図である。図２は、一実施形態のサブフレーム１００を下方前方からみた斜視図である。図３は、一実施形態のサブフレーム１００の平面図である。図４は、一実施形態のサブフレーム１００の底面図である。
（サブフレーム）
図１から図４に示すように、サブフレーム１００は、不図示の車体とともに車両の骨格の一部を構成する部材である。サブフレーム１００は、車体の下方に設けられている。
サブフレーム１００は、本体部１０と、本体部１０を車体に支持する車体支持部２０と、を備えている。本体部１０及び車体支持部２０は、例えば、ダイカスト成形方法によって、一体に形成されている。本体部１０及び車体支持部２０は、例えば、アルミニウム等の非鉄金属の合金製である。
図１から図４に示すように、サブフレーム１００は、不図示の車体とともに車両の骨格の一部を構成する部材である。サブフレーム１００は、車体の下方に設けられている。
サブフレーム１００は、本体部１０と、本体部１０を車体に支持する車体支持部２０と、を備えている。本体部１０及び車体支持部２０は、例えば、ダイカスト成形方法によって、一体に形成されている。本体部１０及び車体支持部２０は、例えば、アルミニウム等の非鉄金属の合金製である。
（本体部）
本体部１０は、車体支持部２０によって車体に支持されている。
本体部１０は、車軸（不図示）を支持するサスペンション装置（不図示）を連結するサスペンション連結部１２と、トルクロッド支持部１３と、を備えている。本体部１０は、車体との間の空間に、適宜、スタビライザ、ステアリングギヤボックス等の車両部品を配置している。
本体部１０は、車体支持部２０によって車体に支持されている。
本体部１０は、車軸（不図示）を支持するサスペンション装置（不図示）を連結するサスペンション連結部１２と、トルクロッド支持部１３と、を備えている。本体部１０は、車体との間の空間に、適宜、スタビライザ、ステアリングギヤボックス等の車両部品を配置している。
本体部１０は、車幅方向に垂直な面に沿って前後方向に延びる本体側壁１１を有している。これにより、サブフレーム１００のねじれ剛性及び曲げ剛性を高めることができる。
本体部１０は、下方に突出する本体リブ１０Ｒを有している。本体リブ１０Ｒは、板状体であり、本体部１０に複数設けられていてよい。複数の本体リブ１０Ｒは、互いに異なる向きの法線を有する平面に沿って配置されていてよく、互いに交差するように設けられてよい。これにより、サブフレーム１００のねじれ剛性及び曲げ剛性を高めることができる。
サスペンション連結部１２は、サスペンション装置のサスペンションアーム（不図示）をヒンジで支持している。サスペンション連結部１２は、例えば、本体部１０から二股に分かれた二つの板状体から構成されている。二つの板状体は、それぞれ、ヒンジを構成する軸を係止する孔を有している。サスペンション連結部１２は、本体部１０の左と右に、二対設けられていてよい。
＜トルクロッド支持部＞
トルクロッド支持部１３は、不図示のパワーユニットと連結されるトルクロッドＴＲを支持している。トルクロッドＴＲの一端は、ブッシュ（不図示）を介してサブフレーム１００にヒンジで連結されている。トルクロッドＴＲの他端は、エンジン等のパワーユニットに連結されている。トルクロッド支持部１３は、本体部１０における車幅方向の中央に配置されている。
トルクロッド支持部１３は、不図示のパワーユニットと連結されるトルクロッドＴＲを支持している。トルクロッドＴＲの一端は、ブッシュ（不図示）を介してサブフレーム１００にヒンジで連結されている。トルクロッドＴＲの他端は、エンジン等のパワーユニットに連結されている。トルクロッド支持部１３は、本体部１０における車幅方向の中央に配置されている。
詳細には、トルクロッド支持部１３は、本体部１０の上面から上方に突出している。トルクロッド支持部１３は、トルクロッドＴＲの一端を収容可能な空間を形成している。トルクロッド支持部１３は、トルクロッドＴＲを支持する軸Ｐの一端を支持する天板１３Ｗと、側板１３Ｖと、を有している。なお、軸Ｐは、トルクロッドＴＲを揺動自在に支持するヒンジを構成している。
天板１３Ｗは、本体部１０の上面に沿って略水平な面を有する板状体である。天板１３Ｗは、本体部１０の上面より上方に位置している。天板１３Ｗは、下方に、トルクロッドＴＲを収容できる空間を有している。天板１３Ｗは、本体部１０から上方に延びる側板１３Ｖを介して、本体部１０と一体に形成されている。天板１３Ｗは、平面視において略中央に第１軸支持部１３１を有している。天板１３Ｗの下方には、トルクロッドＴＲの収容空間と下開口部Ａ２とを隔てて、補強プレート３０が設けられる。天板１３Ｗに設けられた第１軸支持部１３１は、軸Ｐの一端を支持し、補強プレート３０に設けられた第２軸支持部１３２は、軸Ｐの他端を支持している。
天板１３Ｗは、本体部１０の上面に沿って略水平な面を有する板状体である。天板１３Ｗは、本体部１０の上面より上方に位置している。天板１３Ｗは、下方に、トルクロッドＴＲを収容できる空間を有している。天板１３Ｗは、本体部１０から上方に延びる側板１３Ｖを介して、本体部１０と一体に形成されている。天板１３Ｗは、平面視において略中央に第１軸支持部１３１を有している。天板１３Ｗの下方には、トルクロッドＴＲの収容空間と下開口部Ａ２とを隔てて、補強プレート３０が設けられる。天板１３Ｗに設けられた第１軸支持部１３１は、軸Ｐの一端を支持し、補強プレート３０に設けられた第２軸支持部１３２は、軸Ｐの他端を支持している。
（車体支持部）
図５は、一実施形態の左車体支持部２０Ａを上方前方からみた斜視図である。図６は、一実施形態の左車体支持部２０Ａを下方後方からみた斜視図である。図７は、図３におけるＡ－Ａ線断面斜視図である。
車体支持部２０は、本体部１０を車体に支持する部分である。車体支持部２０は、本体部１０の左側に配置されて車体の左側に支持される左車体支持部２０Ａと、本体部１０の右側に配置されて車体の右側に支持される右車体支持部２０Ｂと、を有している。左車体支持部２０Ａと右車体支持部２０Ｂとは、車幅方向に離れて左右対称に配置されている。
図５は、一実施形態の左車体支持部２０Ａを上方前方からみた斜視図である。図６は、一実施形態の左車体支持部２０Ａを下方後方からみた斜視図である。図７は、図３におけるＡ－Ａ線断面斜視図である。
車体支持部２０は、本体部１０を車体に支持する部分である。車体支持部２０は、本体部１０の左側に配置されて車体の左側に支持される左車体支持部２０Ａと、本体部１０の右側に配置されて車体の右側に支持される右車体支持部２０Ｂと、を有している。左車体支持部２０Ａと右車体支持部２０Ｂとは、車幅方向に離れて左右対称に配置されている。
左車体支持部２０Ａ及び右車体支持部２０Ｂは、上方に延びている。詳細には、左車体支持部２０Ａ及び右車体支持部２０Ｂは、上方に行くに連れて互いに離れるように、それぞれ、外方に斜めに延びている。左車体支持部２０Ａ及び右車体支持部２０Ｂにより、サブフレーム１００（本体部１０）は、車体と本体部１０との間に空間を形成した状態で、車体の車幅方向に架け渡されている。なお、サブフレーム１００は、車体支持部２０を、左車体支持部２０Ａと右車体支持部２０Ｂに限らず、更に有していてもよい。
車体支持部２０は、上部に、車体に連結される車体連結部４０を有している。車体連結部４０は、車体に連結するピン、ボルト等の連結部材（不図示）の座面４１を下部に設けたボス部４２を有している。このように、車体支持部２０は、車体連結部４０にボス部４２を有しているので、車体と車体支持部２０とを連結する車体連結部４０の剛性を高めることができ、サブフレーム１００を車体に確実に固定できる。
詳細には、図７に示すように、車体支持部２０は、前端において前後方向に垂直な第１面Ｓ１に沿って延びる前壁部２１と、後端において前後方向に垂直な第２面Ｓ２に沿って延びる後壁部２２と、前壁部２１と後壁部２２とを連結し、第１面Ｓ１及び第２面Ｓ２に対して交差する第３面Ｓ３に沿って延びる中央部２３と、を備えている。そして、中央部２３は、第３面Ｓ３に垂直な第４面Ｓ４に沿って上方に突出する上リブ２４と、第３面Ｓ３に垂直な第５面Ｓ５に沿って下方に突出する下リブ２５とを有している。これにより、車体支持部２０の上端にある車体連結部４０と本体部１０との間の位置関係を保持したまま、車体支持部２０の曲げ剛性を確保しつつ、車体支持部２０の断面の中立軸（又は図心）を本体部１０に寄せてできるだけ下方に位置させることができる。したがって、車体支持部２０の上端にある車体連結部４０を支点としたサブフレーム１００の全体のねじれモードにおける固有振動数を高める、すなわち、サブフレーム１００のねじれ剛性を高めることができる。よって、剛性の高いサブフレーム１００を提供できる。また、中央部２３の位置を移動させることにより、ねじれモードにおける固有振動数を容易に調整することができ、サブフレーム１００の設計自由度を上げることができる。
なお、第３面Ｓ３は、第１面Ｓ１及び第２面Ｓ２に対して垂直に交差してよい。なお、第４面Ｓ４と第５面Ｓ５とは、同一平面であってよい。すなわち、図７に示す断面において、上リブ２４と下リブ２５は、上下方向に直線状に連続していてよい。なお、前壁部２１、後壁部２２、中央部２３、上リブ２４及び下リブ２５は、上述のように第１面Ｓ１から第５面Ｓ５の仮想平面に沿っていればよく、肉厚は一律でなくてよく、一律であってもよい。
なお、第３面Ｓ３は、第１面Ｓ１及び第２面Ｓ２に対して垂直に交差してよい。なお、第４面Ｓ４と第５面Ｓ５とは、同一平面であってよい。すなわち、図７に示す断面において、上リブ２４と下リブ２５は、上下方向に直線状に連続していてよい。なお、前壁部２１、後壁部２２、中央部２３、上リブ２４及び下リブ２５は、上述のように第１面Ｓ１から第５面Ｓ５の仮想平面に沿っていればよく、肉厚は一律でなくてよく、一律であってもよい。
ここで、前壁部２１は、同一平面に沿ってサスペンション連結部１２まで連続している。言い換えると、図７に示すように、サスペンション連結部１２を構成する板状体は、第１面Ｓ１に沿って延びており、前壁部２１と上下方向に連続的に繋がっている。これにより、サスペンション連結部１２の剛性を高めることができるとともに、車体支持部２０の剛性を高めることができる。
図６に示すように、中央部２３は、ボス部４２に設けられた座面４１よりも下方に位置している。これにより、中立軸を本体部１０に寄せて位置させることができる。よって、車体支持部２０の上端にある車体連結部４０と本体部１０との間の位置関係を保持しつつも、車体支持部２０の曲げ剛性及びサブフレーム１００の剛性を高めることができる。
図５及び図６に示すように、車体支持部２０は、中央部２３の上端からボス部４２まで延びる補強壁５０を有している。補強壁５０は、上リブ２４又は下リブ２５の上端と前壁部２１及び後壁部２２との間に渡って設けられている。補強壁５０は、第１面Ｓ１、第２面Ｓ２、第４面Ｓ４又は第５面Ｓ５に対して垂直な面に沿って延びる板状体であってよい。補強壁５０は、ボス部４２の軸芯に平行な面に沿って延びる板状体であってよい。これにより、車体連結部４０の剛性及び車体支持部２０の剛性をより高めることができる。
図６及び図７に示すように、後壁部２２は、本体部１０の本体側壁１１より外方へ突出している。後壁部２２は、車体支持部２０の後端から本体部１０の外方まで、上下方向に連続して延びている。これにより、車体支持部２０の剛性及びサブフレーム１００の剛性をより高めることができる。
図２及び図６に示すように、前壁部２１及び後壁部２２のうちの少なくとも一方は、本体部１０の本体リブ１０Ｒまで連続している。なお、図２及び図６に示すように、前壁部２１及び後壁部２２の両方が、本体部１０の本体リブ１０Ｒまで連続していてもよい。これにより、車体支持部２０の剛性及びサブフレーム１００の剛性をより高めることができる。
なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、サスペンション連結部１２は、車体支持部２０を兼ねてよい。すなわち、サスペンション連結部１２は、適宜の締結具によって、サスペンション連結部１２と、サスペンション装置の一部と、車体の一部と、を共締めすることで、サスペンション装置に連結されるとともに、車体に支持されてもよい。
また、例えば、サブフレーム１００は、車体支持部２０を、左車体支持部２０Ａと右車体支持部２０Ｂに限らず、更に複数有していてもよい。その場合、いずれかの車体支持部に、上述の実施形態に係る車体支持部２０の特徴があればよい。
例えば、サスペンション連結部１２は、車体支持部２０を兼ねてよい。すなわち、サスペンション連結部１２は、適宜の締結具によって、サスペンション連結部１２と、サスペンション装置の一部と、車体の一部と、を共締めすることで、サスペンション装置に連結されるとともに、車体に支持されてもよい。
また、例えば、サブフレーム１００は、車体支持部２０を、左車体支持部２０Ａと右車体支持部２０Ｂに限らず、更に複数有していてもよい。その場合、いずれかの車体支持部に、上述の実施形態に係る車体支持部２０の特徴があればよい。
その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。
１０ 本体部
１０Ｒ 本体リブ
１１ 本体側壁
１２ サスペンション連結部
１３ トルクロッド支持部
１３Ｖ 側板
１３Ｗ 天板
２０ 車体支持部
２０Ａ 左車体支持部
２０Ｂ 右車体支持部
２１ 前壁部
２２ 後壁部
２３ 中央部
２４ 上リブ
２５ 下リブ
３０ 補強プレート
４０ 車体連結部
４１ 座面
４２ ボス部
５０ 補強壁
１００ サブフレーム
１３１ 第１軸支持部
１３２ 第２軸支持部
Ａ２ 下開口部
Ｐ 軸
Ｓ１ 第１面
Ｓ２ 第２面
Ｓ３ 第３面
Ｓ４ 第４面
Ｓ５ 第５面
ＴＲ トルクロッド
１０Ｒ 本体リブ
１１ 本体側壁
１２ サスペンション連結部
１３ トルクロッド支持部
１３Ｖ 側板
１３Ｗ 天板
２０ 車体支持部
２０Ａ 左車体支持部
２０Ｂ 右車体支持部
２１ 前壁部
２２ 後壁部
２３ 中央部
２４ 上リブ
２５ 下リブ
３０ 補強プレート
４０ 車体連結部
４１ 座面
４２ ボス部
５０ 補強壁
１００ サブフレーム
１３１ 第１軸支持部
１３２ 第２軸支持部
Ａ２ 下開口部
Ｐ 軸
Ｓ１ 第１面
Ｓ２ 第２面
Ｓ３ 第３面
Ｓ４ 第４面
Ｓ５ 第５面
ＴＲ トルクロッド
Claims (6)
- 本体部と、前記本体部を車体に支持する車体支持部を備えるサブフレームにおいて、
前記車体支持部は、
前端において前後方向に垂直な第１面に沿って延びる前壁部と、
後端において前後方向に垂直な第２面に沿って延びる後壁部と、
前記前壁部と前記後壁部とを連結し、前記第１面及び前記第２面に対して交差する第３面に沿って延びる中央部と、を備え、
前記中央部は、前記第３面に垂直な第４面に沿って上方に突出する上リブと、前記第３面に垂直な第５面に沿って下方に突出する下リブとを有する
ことを特徴とするサブフレーム。 - 車軸を支持するサスペンション装置を連結するサスペンション連結部を備え、
前記前壁部は、同一平面に沿って前記サスペンション連結部まで連続する
ことを特徴とする請求項１に記載のサブフレーム。 - 前記車体支持部は、前記車体に連結する連結部材の座面を下部に設けたボス部を有し、
前記中央部は、前記座面よりも下方に位置する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のサブフレーム。 - 前記車体支持部は、前記中央部の上端から前記ボス部まで延びる補強壁を有する
ことを特徴とする請求項３に記載のサブフレーム。 - 前記本体部は、車幅方向に垂直な面に沿って前後方向に延びる本体側壁を有し、
前記後壁部は、前記本体側壁より外方へ突出する
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のサブフレーム。 - 前記本体部は、下方に突出する本体リブを有し、
前記前壁部及び前記後壁部のうちの少なくとも一方は、前記本体リブまで連続する
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のサブフレーム。
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