KR101023754B1 - 지상주행이 가능한 비행체 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수직이착륙하여 지상에서의 주행 및 공중에서의 비행이 가능하게 되는 지상주행이 가능한 비행체 시스템에 관한 것이다.

이는 특히, 본체의 저면에 연결되는 3개 이상의 바퀴로서 주행하고, 상기 본체를 중심으로 그 양측에 대칭토록 설치되는 날개를 통하여 활공력을 발생시키며, 상기 날개 및 본체의 적어도 일부에 복수의 추진기가 각각 구비되어 양력 및 추력을 발생시키고, 상기 날개는 다수의 구획공간으로 분할되어 가스 또는 공기의 압력에 접철되거나 형상변형이 가능토록 하는 구성으로 이루어 진다.

이에 따라서, 지상의 도로에서 주행하다가 교통체증이 되면 이륙하여 공중을 비행하게 되고 필요에 따라서는 공중을 비행하다가 착륙하여 지상의 도로를 주행하여 이동하게 되므로 교통체증에 제한을 받지않고 목적지까지의 빠른 이동이 가능토록 되는 것이다.

추력, 양력, 활공력, 날개, 본체

Description

지상주행이 가능한 비행체 시스템{a flying body with traveling ground}

본 발명은 정지 또는 이동간에 이착륙이 가능토록 하는 구성으로 지상에서의 주행 및 공중에서의 비행이 가능하게 됨은 물론 전체적인 중량을 경량화하여 연비소모를 최소화 하게 되면서도 안전성이 우수하며, 목적지에 최단시간에 도달할 수 있도록 하는 지상주행이 가능한 비행체 시스템에 관한 것이다.

최근에 이르러 산업의 발달, 소득의 증대에 따라 지상교통수단인 자동차의 수효는 급증하고 있고, 이에 반해 자동차가 주행할 수 있는 도로는 한정되어 있기 때문에 교통체증 등의 심각한 교통문제가 대두되고 있다.

한편, 이러한 교통문제를 해결하고자 여러 가지 방안이 모색되고 있는바, 이는 도로 구조상 도로의 확장은 어느 정도 제한되어 있어 인위적인 수단으로 자동차의 순번운행 등의 제안이 도출되고 있으나 경제적 안정생활의 영위로 자동차의 수효가 급증하고 있기 때문에 이러한 인위적인 강구책은 근본적인 문제해결을 이루지 못하고 있다.

따라서, 상술한 도로구조에 있어서 지상교통수단이 갖는 문제점을 해결하기 위한 강구책은 다른 각도에서 모색할 수밖에 없는 실정에 도래하고 있는 데 이는 지상이 아닌 지하 또는 공중의 교통수단을 이용하는 것이다.

그러나, 상기 지하교통수단(예를 들면 지하철)은 지하에 이동공간을 형성하게 되므로 공사에 따른 막대한 비용이 소요될 뿐 아니라 지질구조상 여러 가지 제한을 받는 문제점을 갖고 있다.

또한, 상기 공중교통수단(예를 들면 비행기)은 이착륙에 따른 넓은 공간의 확보가 필요하고 또한 근거리 이동에 따른 지상주행의 곤란 등의 문제점을 갖고 있어 현실적으로 근본적인 교통문제의 해결에는 이르지 못하였다.

결국 상술한 바와같은 교통수단이 갖는 문제점을 극복하여 지상의 도로에서 주행하다가 교통체증이 되면 이륙하여 공중을 비행하게 되고 필요에 따라서는 공중을 비행하다가 착륙하여 지상의 도로를 주행하면서 이동하게 되므로 교통체증에 제한을 받지 않고 목적지까지의 빠른 이동이 제공되는 교통수단이 요구되었다.

이와같은 교통체증을 방지하기 위한 한 방편으로 본원발명의 출원인이 등록특허공보 제150340호에 지상주행 및 공중비행을 겸하는 에어카를 제시한 바 있으며 그 구성은 도1에서와 같이, 본 발명의 에어카는 수평, 수직으로 방향전환하여 부상, 하강 및 전후진을 가능하게 하는 프로펠라수단(12)을 각각 구비한 양측날개수단(10)(10)과 이 양측날개수단이 수평, 수직으로 절첩(접철 또는 접이)가능하게 설치되고 하부에 좌, 우구동바퀴를 갖는 몸체(20) 및 상기 양측날개수단과 몸체의 외측으로 구비되되 내부가 다수의 구획간(5a)에 의해 구획공간부(5b)를 다수 형성하여 이 구획공간부에 가스의 공급 및 회수를 함에 따라 팽창 및 수축작동하는 실리콘재를 사용하는 튜브수단(5)을 구비한다.

그리고, 상기 프로펠라수단(12)은 유압모터(M3)에 의해 구동되는 프로펠라(13)가 날개수단(10)(10)에 회동축으로 축설되고, 상기 프로펠라(13)는 회전날개익(13a)의 각도를 변환 조절하여 이착륙시 및 주행, 비행시의 속도가감을 이루게 되며, 좌우방향타(6')를 갖는 수직날개(6)와 상하방향타(8')를 갖는 수평날개(8)로 이루어 진다.

그러나, 상기 에어카는, 몸체(20)의 양측에 프로펠라(13)가 구비되는 구성으로 이륙시 몸체(20)의 전,후방향에서 정확한 균형이 이루어 지지않을 경우 안정적인 이륙 및 착륙이 힘들게 되고, 비행중 어느 한 쪽의 날개에 구비되는 프로펠라에 이상이 발생 될 경우 정상적인 비행이 힘들게 되는 단점이 있는 것이다.

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 지상의 도로에서 주행하다가 교통체증이 되면 이륙하여 공중을 비행하게 되고 필요에 따라서는 공중을 비행하다가 착륙하여 지상의 도로를 주행하여 이동하게 되므로 교통체증에 제한을 받지않고 목적지까지의 빠른 이동이 가능하도록 하고, 전체가 튜브형상으로 이루어져 충돌시의 충격완화가 가능하여 안정적인 사용이 가능토록 하며, 사용상태에 따라 날개의 형상 및 각 프로펠라에서 발생되는 양력이 적절하게 변형되어 비행성능을 향상시키도록 하는 지상주행이 가능한 비행체 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 본체의 저면에 연결되는 3개 이상의 지상구동용 바퀴로서 주행하고, 상기 본체를 중심으로 그 양측에 대칭토록 설치되는 날개를 통하여 활공력을 발생시키며, 상기 날개 및 본체의 적어도 일부에 복수의 추진기가 각각 구비되어 양력 및 추력을 발생시키고, 상기 날개는 다수의 구획공간으로 분할되어 주입되는 가스나 공기의 압력에 접철되거나 일부 형상을 변형토록 하는 지상주행이 가능한 비행체 시스템을 제공한다.

이상에서 살펴본 바와같이 본 발명의 비행체 시스템은, 경량화에 의한 에너지 절약이 가능토록 되며, 지상의 도로에서 주행하다가 교통체증이 되면 이륙하여 공중을 비행하게 되고 필요에 따라서는 공중을 비행하다가 착륙하여 지상의 도로를 주행하여 이동하게 되므로 교통체증에 제한을 받지않고 목적지까지의 빠른 이동이 가능토록 되고, 전체가 튜브형상으로 이루어져 충돌시의 충격완화가 가능하여 안정적인 사용이 가능토록 하며, 사용상태에 따라 날개의 형상및 각 프로펠라에서 발생되는 양력이 적절하게 변형되어 비행성능을 향상시키도록 하는 효과가 있는 것이다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도2 내지 도7에서 도시한 바와같이 본 발명은, 본체(200)의 저면에 3개 이상의 지상구동용 바퀴(220)가 구비되고, 상기 바퀴(220)는 제어블럭(228)이 일체로 구비되어 유압이나 공압에 의해 그 높이조절이 가능토록 되면서 회전방향이 제어토록 설치된다.

이때, 상기 바퀴(220)에는 모터(미도시)가 더 연결되어 회전가능토록 된다.

그리고, 상기 본체(200)는, 일반적인 비행체와 동일하게 듀랄류민등의 재질을 사용하여도 되며, 뼈대를 형성하는 조정실(209)을 제외한 나머지 부분을 하기에서 설명하는 바와같이 격벽을 통하여 구분되는 복수의 구획공간으로 이루어진 튜브체로 이루어져도 좋다.

이때, 상기 구획공간은, 펌프(205)를 통하여 다수의 구획공간에 동시에 또는 선택적으로 공기를 공급 및 배출토록 설치된다.

그리고, 상기 튜브체는, 내열 특수 섬유로서 뼈대역할을 하는 그물망에 실리콘이 코팅되는 구성으로 이루어 진다.

더하여, 상기 본체(200)에는 수평상태를 감지하는 자이로센서(207)가 구비되며, 상기 자이로센서(207)에 연결되는 조정간(206)이 조정실(209)의 내측에 설치된다.

한편, 상기 본체(200)의 후방에는 비행체에 방향성을 제공하도록 상하조정유니트(204) 및 좌우조정유니트(202)가 더 구비된다.

그리고, 상기 본체(200)의 양측에는 가변수단(300)을 통하여 날개(100)가 각각 연결된다.

이때, 상기 가변수단(300)은, 날개와 본체의 연결부에 구비되는 복수의 가변챔버로서 이루어 진다.

상기 가변챔버는, 일측에 팽창정도를 조절하는 체적변환부(303)가 더 구비된다.

계속하여, 상기 날개(100)는, 본체(200)의 양측에 가변수단(300)을 통하여 각각 연결될 때 2개이상의 프로펠러(130)가 각각 설치된다.

그리고, 상기 프로펠러(130)는, 날개(100)의 상,하부를 관통하는 장착부(105)에 회동축(190)을 통하여 연결되는 지지유니트(170)에 위치변환수단(180)을 개재하여 연결되면서 동력발생부(160)에 직접연결된다.

이때, 상기 위치변환수단(180)은, 회전되는 제1플레이트(183)와 일방향으로 틸팅되는 제2플레이트(185)의 연결구조로 이루어 진다.

또한, 상기 동력발생부(160), 일반적인 연료전지 등의 전원으로 구동되는 모터 또는 내연기관 중에서 선택되어 사용된다.

그리고, 상기 날개(100)는, 격벽(101)을 통하여 연결되는 복수의 구획공간(103)을 구비된다.

더하여, 상기 날개(100)는, 중앙부에 조절챔버(107)가 더 구비되는 구성으로 이루어 진다.

이때, 상기 구획공간(103)및 조절챔버(107)은, 펌프(205) 및 이에 연결되는 배관을 통하여 동시에 또는 선택적으로 공기를 공급 및 배출토록 설치된다.

또한, 상기 날개(100)는, 외부날개와 내부날개를 갖는 이중구조로도 이루어 질 수 있다. 내부날개는 조절챔버(107)에 해당하고, 외부날개는 격벽(101)을 포함하는 구획공간(103)에 해당한다.

그리고, 상기 본체(200)는, 풍속계(265) 및 풍향계(267)가 더 구비되며, 상기 날개(100)의 후방에 좌,우롤링을 제어하는 에어런(800)이 각각 구비되는 구성으로 이루어 진다.

한편, 상기 본체(200)는, 조정실(209)의 저부에 수동 또는 자동에 의해 슬라이딩 동작되는 방탄부재(950)가 더 구비되며, 상기 본체의 상부 일측에 양력증대와 충돌시 조정실(209)을 보호하는 풍선(900)이 더 구비된다.

이때, 상기 풍선(900)은 일반적으로 본체(200)에 내장되나 비상시 본체(200)의 무게중심에 위치토록 연결되는 복수의 와이어를 통하여 낙하산 등의 역할을 수행함으로써 비상시 사용이 가능토록 되고, 상기 와이어는 견인용 케이블로도 사용될 수 있다.

또한, 상기 날개(100)는, 그 가장자리에 지퍼부재(970)가 구비되어 미 사용시 여행 캐리어처럼 접을 수 있도록 되고, 그 일측에 이동이 용이하도록 손잡이(975)가 더 구비된다.

더하여, 상기 본체(200)의 전방에는 보조프로펠라(980)가 더 구비된다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 동작을 설명한다.

도2 내지 도7에서와 같이, 본체(200)의 저면에 연결되는 3개 이상의 지상구동용 바퀴(220)를 통하여 지상주행이 가능토록 되고, 상기 바퀴는 조정간(206)와 연동되는 구성으로 조정간의 조작시 방향전환이 가능토록 된다.

그리고, 상기 바퀴(220)는, 제어블럭(228)을 통하여 유체의 압력이 전달될 때 그 높이가 조절토록 되어 불균일한 지면에 착륙시에도 비행체의 수평유지가 가능토록 된다.

또한, 상기 바퀴(220)의 주행이 가능토록 하는 동력은 저속주행및 주차시에는 본체(200)에서 공급되는 전원으로서 동작되는 모터를 통하여 주행력이 전달되어도 되며, 고속주행시에는 날개(100)에 설치되는 프로펠러(130)의 추진력을 통하여 주행하여도 된다.

더하여, 상기 본체(200)는, 내부에 수납공간 및 조정실(209)등이 구비되는 구성으로 경량이면서 일정한 강도를 유지하는 듀랄류민이나 티타늄 등의 재료를 사용하여 제작하여도 되며, 조정간 및 일부의 프레임을 제외한 외피부분을 공기나 가스등의 주입이 가능한 튜브체로 형성하여도 된다.

이때, 상기 본체(200)의 외부를 튜브체로 형성할 경우 그 내측에 주입되는 기체를 공기나 헬륨 등의 기체로 채울 경우 양력을 상승시켜 동력소모를 최소화 함은 물론 추락 등에 그 충격을 흡수토록 하여 사용자를 한층 안전하게 보호할 수 있게 된다.

그리고, 상기 비행체에 양력을 제공하는 날개(100)는 본체(200)를 중심으로 그 양측에 설치되어 균형을 유지토록 되고, 상기 날개(100) 역시 튜브체로 이루어져 그 내측에 격벽(101)을 통하여 다수의 구획공간(103)이 구비되어 상기에서 설명된 튜브체로 이루어진 본체와 동일한 효과를 가져오게 된다.

더하여, 상기 날개(100)는, 본체(200)에 힌지축(미도시)으로서 연결될 때 그 상하부에 가변수단(300)이 구비되어 이에 펌프(205)로서 공기를 주입함으로써 날개(100)가 본체와의 연결부 수평선상에서 상부 및 하부로 향하는 경사도를 조절할 수 있게 된다.

그리고, 상기 가변수단(300)은, 내측에 공기주입시 팽창하는 가변챔버로서 이루어져 상부에 공기를 다량 주입하거나 하부에 공기를 다량 주입할 경우 일정부분까지만 신축토록 외부에 가이드판을 구비하는 신축성 튜브나 플라스틱재의 주름부로 이루어진 체적변환부(303)의 팽창을 통하여 날개(100)가 본체를 중심으로 수직방향으로 접히게 됨으로써 최소의 공간에서 주행 및 보관이 가능토록 된다.

또한, 상기 날개(100)는, 펌프(205)나, 동력원으로 사용되는 엔진의 배기압에 의한 기체가 공급되며, 상기 기체는 분기유니트(201)를 통하여 선택적으로 공급토록 되고, 각각의 구획공간(103)에 라인이 각각 연결되어 다수의 구획공간(103)에 기체의 공급이 동시에 주입이 가능토록 된다.

계속하여, 상기 날개(100)에는 각각 2개이상의 프로펠러(130)가 구비되는 구성으로 비행체(200)의 전체적인 무게중심에 대하여 방향성을 향상시키게 된다.

그리고, 상기 프로펠러(130)는, 위치변환수단(180)을 통하여 회전및 틸팅이 가능토록 되어 전방향에서 각도 조절이 가능토록 됨으로써 별도의 상하조정유니트(204) 및 좌우조정유니트(202)가 없이도 방향조절이 가능토록 되며, 호버링 및 3차원방향전환과 전후진이 가능토록 된다.

한편, 본 발명의 프로펠러(130)는, 도6a,b에서와 같이 회동축(190)을 통하여 회전가능토록 동력발생부(160)가 연결되어 날개와 소정각도를 이루는 방향에서 추진력을 발생시키도록 한다.

상기 본체(200)의 전방에는 보조프로펠라(980)가 더 구비된다.

이때, 상기 본체(200)의 전방에 구비되는 보조프로펠라(980)를 동작시키면 비행 및 주행속도를 증가시키게 된다.

또한, 상기 보조프로펠라(980)는 정지비행 및 수직이착륙시 풍속에 따라 틸팅조절 및 회전속도를 변화함으로써 프로펠러(130)의 동작에 의한 정지비행 이나 수직이착륙이 안정적으로 이루어지게 한다.

한편, 상기 프로펠러(130)에 의해 발생되는 추진력은 날개(100)의 형상에 의해 양력을 발생토록 하고, 상기 상하조정유니트(204) 및 좌우조정유니트(202), 에어런(800)의 조정을 통하여 비행체의 제어가 가능토록 된다.

그리고, 상기 날개(100)는, 구획공간(103)의 수직방향에 별도의 조절챔버(107)가 구비되는 구성으로 기체의 주입에 따라 그 폭이 확대 및 축소토록 됨으 로써 비행여건에 따라 다양한 형상의 날개를 제공하게 된다.

또한, 상기 본체(200)에는 풍속계(265)와 풍향계(267)이 구비되어 비행체가 비행할 때의 외부의 항력을 판단하게 되며, 이에 의하여 각 프로펠러(130)의 각도와 회전수를 조절하여 추진력 및 양력을 발생시키고, 상기 비행체의 현재상태를 자이로센서(207)가 감지하여 추진력 및 양력을 적절하게 조절하게 된다.

이상과 같이 본 발명의 비행체 시스템은, 풍속계(265)와 풍향계(267)등으로 비행하고자 하는 방향에서의 외부환경요인에 의해 항력을 파악하게 되고, 자이로센서(207)에 의해 비행체의 현재상태를 파악한 후 상기 조정간(206)에 연결되는 펌프(205)와 동력전달부(160), 위치변환수단(180)등을 조작하여 추진력 및 양력을 발생시키면서 비행체의 방향성을 결정하게 된다.

이때, 상기 위치변환수단(180)에 의해 그 각도가 조절되는 프로펠러(130)는 추진력만을 제공토록 하면서 조정간(206)에 연결되는 상하조정유니트(204) 및 좌우조정유니트(202), 에어런(800)의 조정을 통하여 비행체를 제어하여도 되는 것이다.

한편, 상기 본체(200)는, 복수의 카메라(미도시)가 장착되어 그 상황을 외부에 유,무선으로 전달하여 이에 호환되는 핸드폰등의 무선기기를 통하여 외부에서 무선조정이 가능토록 된다.

이상과 같이 본 발명의 비행체시스템은, 날개가 접힐 수 있게 되어 주차공간을 적게 점유하게 되므로 주차공간활용이 효율적이게 됨은 물론 상기의 경우 좁은 길의 통과시에도 유리하게 된다.

또한, 옥상 및 베란다등의 주차가 가능토록 되고, 지상에서 주행을 하다가 도로의 교통체증이 나타나게 되면 비행체의 날개(100)를 펼친 후 이륙하여 비행 이동함으로써 교통체증을 해소하고, 대중교통의 원활한 소통으로 국가경제에 이바지 할수 있게 되는 것이다.

도1은 종래의 비행체를 도시한 평면도 이다.

도2 내지 도4는 각각 본 발명에 따른 비행체를 도시한 측면도와 배면도, 평면도이다.

도5는 본 발명의 비행체 시스템에서 날개를 접은 상태를 도시한 측면도 이다.

도6a,b는 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 비행체 시스템을 도시한 측면도 및 배면도 이다.

도7은 본 발명에 따른 비행체 시스템의 제어상태를 도시한 블록도 이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100...날개 107...조절챔버

130...프로펠러 160...동력발생부

200...본체 205...펌프

209...조정실

Claims (16)

1. 본체의 저면에 연결되는 3개 이상의 바퀴로서 주행하고, 상기 본체를 중심으로 그 양측에 대칭토록 설치되는 날개를 통하여 활공력을 발생시키며, 상기 날개 및 본체의 적어도 일부에 조정간에 의해 동작하는 복수의 프로펠러가 각각 동력발생부에 연결되어 본체에 양력 및 추력을 발생시키고, 상기 날개는 다수의 구획공간으로 분할되어 기체의 압력에 접철되거나 형상 변경이 가능토록 하며,

   상기 날개는, 가변수단을 통하여 본체의 양측에 각각 연결되어 본체를 중심으로 경사각을 변동토록 설치되고, 상기 가변수단은, 복수의 가변챔버로서 이루어 지면서 그 일측에 팽창정도를 조절하는 체적변환부가 더 구비되어 날개의 상하 경사각을 조절토록 하며,

   상기 날개는, 본체의 내부에 설치되는 펌프로서 기체가 공급되는 다수의 구획공간으로 이루어지고, 상기 구획공간은, 격벽을 통하여 구분되면서 펌프로서 기체가 동시 및 선택적으로 공급토록 되고, 일측에 조절챔버가 더 구비되어 날개의 면적을 변형토록 하는 것을 특징으로 하는 지상주행이 가능한 비행체 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 프로펠러는, 수직상승 한 후 위치변환수단을 통하여 날개에서 경사각이 조절토록 되어 호버링 및 3차원방향전환과 전,후진이 가능토록 되는 것을 특징으로 하는 지상주행이 가능한 비행체 시스템.
3. 제1항에 있어서, 상기 프로펠러는, 위치변환수단을 통하여 수직상승한 후 그 경사도가 세팅되어 추진력 및 양력을 발생시킬 때 본체의 후방에 설치되는 상하조정유니트, 좌우조정유니트 및 에어런과 연동하여 방향을 조절하도록 하는 것을 특징으로 하는 지상주행이 가능한 비행체 시스템.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 위치변환수단은, 날개의 장착부에 구비되는 회동축을 통하여 연결되는 지지유니트에 구비되어 회전되는 제1플레이트와 상기 제1플레이트를 중심으로 틸팅되는 제2플레이트로 이루어져 전방향에서 회전및 틸팅되도록 하는 것을 특징으로 하는 지상주행이 가능한 비행체 시스템.
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에 있어서, 상기 조정간은, 수평상태를 감지하는 자이로센서가 구비되며, 풍속계와 풍향계가 더 구비되어 풍속과 풍향에 따른 방향전환과 호버링 및 이착륙시 안정된 자세를 제어하도록 하는 것을 특징으로 하는 지상주행이 가능한 비행체 시스템.
8. 제1항에 있어서, 상기 조정간은, 상하조정유니트와 좌우조정유니트 및 미익이 구비되어 비행체의 자세를 조절토록 하는 것을 특징으로 하는 지상주행이 가능한 비행체 시스템.
9. 제1항에 있어서, 상기 동력발생부는, 전원으로 구동되는 모터 또는 내연기관인 것을 특징으로 하는 지상주행이 가능한 비행체 시스템.
10. 제1항에 있어서, 상기 본체는, 그 전방에 보조프로펠라가 더 장착되는 것을 특징으로 하는 지상주행이 가능한 비행체 시스템.
11. 제1항에 있어서, 상기 본체는, 그 상부 일측에 풍선이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 지상주행이 가능한 비행체 시스템.
12. 제1항에 있어서, 상기 날개는, 외부날개와 내부날개의 이중구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 지상주행이 가능한 비행체 시스템.
13. 제1항에 있어서, 상기 바퀴는, 유체의 압력의 의해 승하강이 조절토록 되는 것을 특징으로 하는 지상주행이 가능한 비행체 시스템.
14. 제1항에 있어서, 상기 날개는, 그 가장자리에 지퍼가 구비되는 것을 특징으 로 하는 지상주행이 가능한 비행체 시스템.
15. 제1항에 있어서, 상기 본체는, 조정간의 저면에 슬라이딩되는 방탄부재가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 지상주행이 가능한 비행체 시스템.
16. 제1항에 있어서, 상기 본체는, 복수의 카메라가 장착되어 외부에서의 무선조정이 가능토록 되는 것을 특징으로 하는 지상주행이 가능한 비행체 시스템.

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