(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融ガラス塊を内部に充填するためのボトム金型と、前記ボトム金型の上方にあらかじめ芯出しし固定されたシェル金型と、前記ボトム金型内の溶融ガラス塊を押圧成型してガラス製品をプレス成型するためのプランジャーとの間の成型時における位置合わせを行うプランジャー位置合わせ機構であって、前記位置合わせ機構は、前記プランジャーの上部に設けられたプランジャー支持体を圧縮空気または磁気浮上によりフローティング状態で保持するプランジャー支持体保持手段を有することを特徴とするプランジャー位置合わせ機構。
【請求項２】
前記位置合わせ機構は、プランジャーヘッド周辺部の複数箇所に設けられその長手方向がプランジャーの進退方向に略平行とされたキーと、前記シェル金型周辺部の前記キーと対応する位置に設けられたキー嵌合用溝部とを有する請求項１記載のプランジャー位置合わせ機構。
【請求項３】
前記キーは、プランジャーの進退方向に垂直な断面における形状が凸型形状とされ、前記凸型形状の突出部が前記キー嵌合用溝部に嵌合するものである請求項２記載のプランジャー位置合わせ機構。
【請求項４】
前記位置合わせ機構は、プランジャーヘッド周辺部の複数箇所に設けられた上部雌型キーと、シェル金型の前記上部雌型キーに対応する位置に設けられ、上部が雄型キーで下部が雌型キーとして機能する中間キーと、ボトム金型の前記中間キーに対応する位置に設けられる下部雄型キーとからなる請求項１記載のプランジャー位置合わせ機構。
【請求項５】
前記位置合わせ機構は、プランジャーヘッド周辺部の複数箇所に設けられその長手方向がプランジャーの進退方向に略平行とされたキーと、シェル金型とボトム金型との周辺部の前記キーと対応する位置に設けられたキー嵌合部とを有し、前記キーはプランジャーの進退方向に垂直な断面における形状が凹型形状とされ、前記キー嵌合部はプランジャーの進退方向に垂直な断面における形状が凸型形状とされ、前記凹型形状の凹部が前記キー嵌合部の凸部に嵌合するものである請求項１記載のプランジャー位置合わせ機構。
【請求項６】
前記キーが、サーメットと金属の複合材、金属と黒鉛の複合材、またはセラミックスと金属の複合材を含む材質からなることを特徴とする請求項２、３、４または５に記載のプランジャー位置合わせ機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ＴＶブラウン管およびＣＲＴ等用のパネル、ファンネルなどのガラス成型品をプレス成型するためのプランジャー位置合わせ機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の一個または二個のプランジャーに対して、複数倍のボトムを具備するモールド成型装置のプランジャーとボトムの相互位置合わせ機構においては、複数のボトムの位置バラツキや、熱による装置構成部材の膨張により、生産される製品の肉厚にバラツキが発生する。そのため、複数のボトムの平均的位置に合わせてプランジャー位置微調節機構でプランジャーを移動させて、製品の肉厚調節を行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、単一プランジャー（雄型）に対する複数のボトム（雌型）を具備するモールド成型装置での製造において、全ての製品を寸法精度良く成型するためには、製品の肉厚寸法バラツキを測定しながら、ボトムの平均的位置に合わせて、プランジャー微調節機構をオペレータが調節する必要がある。また特別に位置が移動しすぎているボトムについては、当該ボトムの位置を操業中にボトムの平均位置に移動させる必要があり、極めて生産性が低く、多大な人手と、危険を伴う欠点があった。
【０００４】
また、この方法による相互のモールドの位置合わせ方式では最悪の場合、金型干渉が起きる場合が多く、そのため、金型の寿命を損ない、金型の修正や金型交換や、そのためのダウンタイムによる生産性の低化を伴う欠点があり、加えて、金型干渉による金型の損傷粉、擦傷による金属粉が製品の内面に付着する欠点があった。
【０００５】
このような問題点を解決する手段として、特公昭５６−１１５６５号公報の装置等が知られている。このような装置によりプランジャー、シェル金型、ボトム金型の三者の芯が精度良く型合わせされる。しかしながらこの装置の問題点は、キーがガイドに挿入される際摩擦が発生し、摩擦粉がプランジャー上昇の際に成型された製品の内面に付着し不良品が発生する点にあった。
【０００６】
その原因は、プランジャーがプランジャー昇降装置に固定されていることにある。一般にガラスのプレス成型においてプランジャーは精度の良い直進運動をする必要性から、剛性の高いガイド柱の内側に昇降ヘッドを収め、油圧シリンダー等のアクチュエーターによって昇降動作がなされるが、プランジャーはこの昇降ヘッドに対ししっかりと保持されている。そこで、もしボトム金型とその上に同芯に固定されたシェル金型がプレス位置に停止した時、プランジャーの芯とのずれがキーとガイドのクリアランスが許容する以上あると、キーがガイドに挿入される際摩擦が発生することは避け得ない。
【０００７】
したがって、たとえ金型干渉による異物発生の問題が抑えられたとしても、キーとガイドの摩耗による異物発生の問題が生じていた。
【０００８】
本発明は上記従来技術の欠点に鑑みなされたものであって、一つまたは二つのプランジャーを有し、またそれぞれのプランジャーに対し複数のボトムを具備するモールド成型装置において、プランジャーの位置または姿勢をスムーズにかつ自由に変化できるフローティング状態を保ちながら、温度変化、経時変化に対して高精度摺動が可能で耐摩耗性を有するキーにより、プランジャーを対応すべきそれぞれのボトムの位置に高精度にアライメントさせ、被成型体を高精度に安定して生産することができるプランジャー位置合わせ機構の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明に係るプランジャー位置合わせ機構は、溶融ガラス塊を内部に充填するためのボトム金型と、前記ボトム金型の上方にあらかじめ芯出しし固定されたシェル金型と、前記ボトム金型内の溶融ガラス塊を押圧成型してガラス製品をプレス成型するためのプランジャーとの間の成型時における位置合わせを行うプランジャー位置合わせ機構であって、前記位置合わせ機構は、前記プランジャーの上部に設けられたプランジャー支持体を圧縮空気または磁気浮上によりフローティング状態で保持するプランジャー支持体保持手段を有することを特徴としている。
【００１０】
【００１１】
前記位置合わせ機構は、プランジャーヘッド周辺部の複数箇所に設けられその長手方向がプランジャーの進退方向に略平行とされたキーと、前記シェル金型周辺部の前記キーと対応する位置に設けられたキー嵌合用溝部とを有することが好ましい。
【００１２】
このとき、前記キーは、プランジャーの進退方向に垂直な断面における形状が凸型形状とされ、前記凸型形状の突出部が前記キー嵌合用溝部に嵌合するものであることが好ましい。
【００１３】
また、前記位置合わせ機構は、プランジャーヘッド周辺部の複数箇所に設けられた上部雌型キーと、シェル金型の前記上部雌型キーに対応する位置に設けられ、上部が雄型キーで下部が雌型キーとして機能する中間キーと、ボトム金型の前記中間キーに対応する位置に設けられる下部雄型キーとからなることが好ましい。
【００１４】
また、前記位置合わせ機構は、プランジャーヘッド周辺部の複数箇所に設けられその長手方向がプランジャーの進退方向に略平行とされたキーと、シェル金型とボトム金型との周辺部の前記キーと対応する位置に設けられたキー嵌合部とを有し、前記キーはプランジャーの進退方向に垂直な断面における形状が凹型形状とされ、前記キー嵌合部はプランジャーの進退方向に垂直な断面における形状が凸型形状とされ、前記凹型形状の凹部が前記キー嵌合部の凸部に嵌合するものであることが好ましい。
【００１５】
さらに、前記キーは、サーメットと金属の複合材、金属と黒鉛の複合材、またはセラミックスと金属の複合材を含む材質からなることが好ましい。
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【作用】
本発明のプランジャー位置合わせ機構は、基本的にはプランジャーの位置または姿勢をスムーズにかつ自由に変化できるフローティング状態を保つ機能（プランジャー支持体保持手段）を有するものである。これに、芯合わせされ対応すべきプランジャーとボトムが高精度にアライメントするための、摺動耐摩耗性の案内機能（キー）を有する部分を付加して構成することもできる。
【００１９】
前者の部分はプランジャーの位置や姿勢をスムーズかつ自由に変化させる構造であればよい。その方法としては圧縮空気によりその静圧にて浮上させる構造や磁気の吸引力または反発力で浮上させる構造が好ましく、他には潤滑油等の粘性流体、リンク機構、球状コロ（ボールベアリング）等により水平方向に遊動させる構造であってもよい。
【００２０】
成型時の瞬間的な衝動による製品への欠点を防止するため、浮上量等は上記機能を実現するためには、構成上必要な垂直方向の間隔は０．２ｍｍ以下が好ましく、また水平方向遊動量は対向する複数ボトムの水平位置のバラツキ範囲と熱膨張による相対位置の移動量により、１．０ｍｍ以上が好ましい。
【００２１】
後者の部分は、高精度アライメントの案内構造の部分であり温度変化、経時変化に対する寸法変化と摺動による摩耗損傷による寸法変化の防止が必要である。たとえば温度変化、経時変化に対して変化しにくい構造として、アライメント時に負荷される案内構造部分への外力に対向できる強度を担当する断面積の大きい部分と、高精度アライメントに影響する温度、経時変化によるキーの寸法変化を少なくする断面積の小さい部分とに機能分離した構造とすればよい。具体的には、断面が凸型の柱状体構造等がよい。
【００２２】
また、摩耗損傷による寸法変化防止のため、上記高精度アライメント機能の部分の材料として、工具鋼、軸受鋼、高張力鋼等の金属の母材の表面に、炭化珪素、窒化珪素、ホウ化ジルコニウム等のセラミックのプレートを取り付ける。また、工具鋼、軸受鋼、高張力鋼等の金属の表面の一部分に潤滑性の黒鉛を埋める場合、または工具鋼、軸受鋼、高張力鋼等の金属と炭化タングステン、ホウ化ジルコニウム等のサーメットとの複合構成とする場合等がある。金属と黒鉛の表面積の割合は黒鉛が金属面の２０〜２５％が好ましい。
【００２３】
また、高精度にアライメントする構造を形状により達成する方法として、基本構造として摺動アライメント案内の場合、雄側と雌側があり、雄側と雌側の構造材の材料が雄側の温度変化量と雌側の温度変化量による熱膨張の変化量が等しくなるような膨張係数を有する材料を選択するのが好ましいが、従来一般には難しい。
【００２４】
そのため、操業中の温度変化を見積って、常温（室温）時にまずアライメントの調節が可能である構造として、温度変化の大きい側または温度変化による熱膨張、収縮量の大きい側を雄形状とし、その量の小さい側を雌形状にし、常温および高温成型時の各々の温度状態で最適な高精度アライメントのためのクリアランスを、あらかじめ見積量によって設定することが可能になる構造とした。
【００２５】
具体的には、プランジャーヘッド周辺部の複数箇所に設けられた上部雌型キーと、ボトム金型上のシェル金型の前記上部雌型キーに対応する位置に設けられ上部が雄型キーで下部が雌型キーとして機能する中間キーと、ボトム金型の前記中間キーに対応する位置に設けられる下部雄型キーとからなる構造とした。
【００２６】
また、キーがプランジャーの進退方向に垂直な断面における形状が凹型形状とされ、シェル金型およびボトム金型周辺部の前記キーと対応する位置に設けられたキー嵌合部の、プランジャーの進退方向に垂直な断面における形状が凸型形状とされ、前記凹型形状の凹部が前記キー嵌合部の凸部に嵌合する構成とすることもできる。
【００２７】
これら一連の構造、材料、形状を同時に具備することにより、高精度のガラス製品が安定して生産され省人化、安全化、高品質化が可能となる。
【００２８】
また、金型干渉防止による金型寿命の延長によるコストダウン、人手による金型位置合わせ作業の省略による省人化、安全化、加えて生産の急速立ち上げによる歩留向上も可能となる。
【００２９】
【実施例】
以下図面を用いて本発明の実施例を説明する。図１から図９までの各図は前述の構成における各々の機能部分についての実施例を示したものである。
【００３０】
（実施例１）
まず図１には、プランジャーをフローティング状態とし位置や姿勢をスムーズかつ自由に変化させるためのプランジャー支持体保持手段の基本構成を示す。本例の保持手段は、プランジャー７の支持体であるベース１を圧縮空気によりフローティングさせる構成をとっている。圧縮空気の空気供給絞りノズル２とベース１の間隙に、圧縮空気を全面に供給し、その静圧によってベース１をスムーズに浮遊動（フローティング）させることが可能となる。
【００３１】
図１において、上部供給空気１０および下部供給空気１１は、上部空気供給管８および下部空気供給管９を通じて空気供給ヘッダー３内へ供給される。空気供給ヘッダー３内から空気供給絞りノズル２を通じて、ベース１が保持された枠体内の隙間へ圧縮空気を供給する。浮上確認センサー４はベース１との距離を計測することにより、前記枠体内でベース１が浮上したか否かの確認を行う。浮上確認センサー４は複数箇所に設けられていてもよい。
【００３２】
中心復元機構５は、バネ等の弾性力により、外力の負荷されない状態ではプランジャー７の中心軸が常に所定の軸線に戻るように、プランジャー７の進退方向に略垂直方向に弾性力を負荷している。中心復元機構５は、前記所定の軸線に垂直な面内に９０°ずつの角をなすよう４個設けられている。１２０°ずつの角をなすよう３個設けてもよく、ｎ個（ｎは２以上の整数）設ける場合は３６０°／ｎずつの角をなすようにする。
【００３３】
空気供給絞りノズル２とベース１との平坦度は浮上（フローティング）性能にとって極めて重要であり、その平坦度は全面にわたり平均表面粗さ１０μｍ以下の精度が必要である。
【００３４】
このときベース１は、常態では中心復元機構５の復元力による力以外に何らの拘束力を受けていないので、極めて小さな力で水平方向に動かすことができる。図中６はキーを示す。
【００３５】
次に、図２において（Ａ）は高精度アライメント機能のためのキー６とキーウエイ６Ｃの全体構成を示す。ボトム金型またはシェル金型１３の４カ所にキーウエイ６Ｃを高精度に取り付け、プランジャー７のヘッド部を取り付けたプランジャー固定アダプター１２に、高精度アライメント用雄型のキー６を取り付ける。
【００３６】
（Ｂ）は、温度変化に伴う熱膨張収縮による寸法変化によって悪化するアライメントを最小限度にするため、絶対幅を狭くしたアライメント摺動案内部分６Ｂと、アライメントの後成型時の反力が加わった際に変形が少なく支持できる強度補償機能部分６Ａを示すものである。強度補償機能部分６Ａとアライメント摺動案内部分６Ｂは一体型としてキー６を構成している。この構造によりキー６とキーウエイ６Ｃのアライメント精度は、クリアランスで２５〜５０μｍ程度まで向上させることが可能となる。
【００３７】
次に、図３において示すキー６は、摺動する部分の擦傷による摩耗を防止することによって、高精度アライメントを維持するための構成の実施例である。この例は工具鋼からなる金属母材のキー６のアライメント摺動案内部分６Ｂ部分に、黒鉛１４の丸棒を埋め込んで黒鉛１４の持つ潤滑油によって耐摩耗性を向上させた構造である。これにより、耐摩耗性（使用可能な期間）は黒鉛１４の丸棒の埋め込みの無いものに比べて約１０倍に向上させることが可能となる。
【００３８】
（実施例２）
図５はプランジャー３７のベース３１を磁力によって浮上させる場合の実施例であり、他の構成は実施例１と同様の構成とした例である。上部電磁石３２および下部電磁石３３は、ベース３１を磁力により吸引し浮上（フローティング）させる。ギャップセンサー３４、３５は浮上状態を維持する制御を行うためのものである。たとえば上部電磁石３２とベース３１のギャップが小さくなったら、ギャップセンサー３４、３５が応答良く検知して上部電磁石３２の電流を小さくし、下部電磁石３３の電流を大きくする。このような制御を行い、ベース３１の位置および姿勢を制御することにより、プランジャー３７の位置および姿勢を制御できる。
【００３９】
（実施例３）
図４は、嵌合相対するキー、キーウエイの雄、雌の関係を、生産スタートから経時的に温度変化量の大きい側を雄、小さい側を雌型形状とした実施例の図である。
【００４０】
ボトム金型１６に投入された被成型体（例えば溶融ガラス塊：ゴブ）１５に、それを押し込むプランジャー１７、さらにシェル金型１８が示されている。なお、プランジャー１７の形状は図１のプランジャー７とは異なっている。常温からの温度変化の大きいボトム金型１６に、下部雄型キーとしての雄型二分割のキープレート１９を取り付ける。
【００４１】
このキープレート１９と嵌合するシェル金型１８に取り付けた中間キーとしての雌雄一体のキープレート２０は、上部プランジャーヘッド２２に取り付けた上部雌型キーであるキープレート２１と嵌合する構造である。このような構造とすることにより、生産スタートから温度が上昇して定常温度になった際、スタート時には大きかったアライメントのための案内クリアランスが極めて小さくなり、高精度の製品を安定して生産することが可能となる。
【００４２】
すなわち、生産スタートからまずボトム金型１６の温度が上昇し二分割のキープレート１９の幅が広がる。これによりキープレート２０との間のクリアランスが狭まり、ガタつきが小さくなり精度が向上する。さらにキープレート２０の温度上昇によりその幅が広がるとその上側のキープレート２１との間のクリアランスが狭まり、位置合わせ精度が向上する。
【００４３】
このようなクリアランスの変化は、温度変化量に対応してあらかじめ設定しておくことができ、温度上昇の見積の精度により最小量が決定される。本図の場合２段嵌合案内アライメントであり、約５０μｍの合計クリアランスにすることが可能となる。
【００４４】
また、ボトム側雄型のキープレート１９と雌型のキープレート２１を嵌合するアライメント構造とすれば、さらに高精度にすることができ、約２５μｍのクリアランスまで最小化可能となる。
【００４５】
また、この実施例においては、成型後の温度下降時に温度の高い部材ほど冷却速度が速いので、キープレート２０の外側の面の幅はキープレート２１の幅より速く縮み、キープレート２１とキープレート２０とのクリアランスが大きくなる。このため焼きばめ現象によりキープレート相互が固着されることがなくなる。同様にキープレート２０と１９との間の焼きばめも防止される。
【００４６】
本実施例においては、キープレート１９の材質は高速度鋼であり、キープレート２０の材質はダイス鋼であり、キープレート２１の材質は高速度鋼である。
【００４７】
（実施例４）
図６〜図９にもう一つの実施例を示す。図６はプランジャー位置合わせ機構の一部断面側面図、図７は図６のＡ−Ａ１線およびＢ−Ｂ１線における断面平面図、図８、９は要部断面平面図である。上部雌型キー４１は上部プランジャーヘッド４４に設けられ、シェル金型４５およびボトム金型４６に設けられた雄型キー４２、４３と嵌合するようになっている。
【００４８】
常温においては上部雌型キー４１と雄型キー４２、４３との間には大きめのクリアランスがある。プレス成型が開始されると雄型キー４２、４３は、シェル金型４５およびボトム金型４６の高温部に近い部分に設けられているために温度が大きく上昇する。一方、上部雌型キー４１は、プランジャー４８の高温部から大きく離れた箇所に設けられているため、温度の上昇が少ない。したがって、生産スタートから温度が上昇して定常温度になった際、スタート時には大きかったアラインメントのための案内クリアランスが極めて小さくなり、高精度の製品を安定して生産することが可能になる。
【００４９】
ここで、図８はシェル金型４５におけるキー形状の断面平面図を示し、図９はボトム金型４６におけるキー形状の断面平面図を示したものである。図８では、雄型キー４２と上部雌型キー４１とのクリアランスＤ１  は、常温で大きめに設定してあり、生産時の高温で小さくなる。図９のクリアランスＤ２  も同様である。そして、生産停止時等に高温から常温へ温度が下降する際は、雄型キー４３の幅Ｂは上部雌型キー４１の凹部幅Ａよりも早く収縮するため、キー同士が接触固着して焼きばめに至ることがない。図９の雄型キー４３の幅Ｃ（実質的にＣ＝Ｂ）についても同様である。故にこの実施例でも、プレス成型後の温度下降時には上部雌型キー４１、雄型キー４２、４３との間で焼きばめが生じないことが、上記と同様に理解される。
【００５０】
本実施例においては、上部雌型キー４１の材質はダイス鋼であり、雄型キー４２の材質は高速度鋼である。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、プランジャーの位置や姿勢を自由に円滑に調整できる構造としているため、ボトム側の位置のバラツキおよび温度変化や経時変化による位置ずれを吸収して常に高精度の位置合わせ状態が確保され、高精度で高品質の製品が安定して生産されるとともに生産ラインにおける省人化および安全化が図られる。
【００５２】
また、温度変化による熱膨張、収縮量の大きい側を雄形状とし、その量の小さい側を雌形状にし、定常高温成型時の各々の温度状態で最適な高精度アライメントのためのクリアランスを事前に見積り設定することにより、温度上昇時に高精度のアライメントが達成されるとともに、温度下降時の焼きばめが防止される。
【００５３】
これら一連の構造、材料、形状を同時に具備することにより、高精度の製品が安定して生産され省人化、安定化、高品質化が可能となる。また、金型干渉防止による金型寿命の延長によるコストダウン、人手による金型位置合わせ作業の省略による省人化、安定化、加えて、生産の急速立ち上げによる歩留向上も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】圧縮空気によりプランジャーの位置または姿勢をスムーズにかつ自由に変化できるフローティング状態の保持手段を有する、本発明のプランジャー位置合わせ機構の一実施例を示した側断面図である。
【図２】（Ａ）は、温度変化に伴う寸法変化の少ない部分と必要な強度を保持する部分とを有するキーを設けたプランジャーと、シェル金型の斜視図、（Ｂ）は前記キーを示す斜視図である。
【図３】耐摩耗性材料を組合せたキーの一実施例を示す斜視図である。
【図４】生産中の定常温度で最適なアライメントのためのクリアランスを有するキーを設けた場合の一実施例を示す側面図である。
【図５】磁気浮上によりプランジャーの位置または姿勢をスムーズにかつ自由に変化できるフローティング状態の保持手段を有する、本発明のプランジャー位置合わせ機構の一実施例を示した側断面図である。
【図６】生産中の定常温度で最適なアライメントのためのクリアランスを有するキーを設けた場合の他の実施例を示す一部断面側面図である。
【図７】図６のＡ−Ａ１線およびＢ−Ｂ１線におけるプランジャー位置合わせ機構の断面平面図である。
【図８】図６のキー形状のシェル金型における要部断面平面図である。
【図９】図６のキー形状のボトム金型における要部断面平面図である。
【符号の説明】
１：ベース
２：空気供給絞りノズル
３：空気供給ヘッダー
４：浮上確認センサー
５：中心復元機構
６：キー
６Ａ：強度補償機能部分
６Ｂ：アラインメント摺動機能部分
６Ｃ：キーウエイ
７：プランジャー
８：上部空気供給管
９：下部空気供給管
１０：上部供給空気
１１：下部供給空気
１２：プランジャー固定アダプター
１３：ボトム金型またはシェル金型
１４：黒鉛
１５：被成型体
１６：ボトム金型
１７：プランジャー
１８：シェル金型
１９：キープレート（下部雄型キー）
２０：雌雄一体のキープレート（中間キー）
２１：キープレート（上部雌型キー）
２２：プランジャーヘッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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