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JP4193683B2 - 電動式船外機 - Google Patents

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JP4193683B2
JP4193683B2 JP2003404792A JP2003404792A JP4193683B2 JP 4193683 B2 JP4193683 B2 JP 4193683B2 JP 2003404792 A JP2003404792 A JP 2003404792A JP 2003404792 A JP2003404792 A JP 2003404792A JP 4193683 B2 JP4193683 B2 JP 4193683B2
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Description

本発明は、電動式船外機に関する。
一般に、船外機はその動力源としてガソリン等を用いる内燃機関、いわゆるガソリンエンジン等を用いている。ガソリンエンジンは、燃料系統や吸・排気系統、電気系統、潤滑系統、さらには駆動系統と、構造が複雑であり部品点数も多く、さまざまな問題の原因となる箇所が多く含まれている。
さらに、近年においては環境問題がクローズアップされており、ガソリンや潤滑オイルの漏れ、排気ガスの水中への排出など、ガソリンエンジン搭載の船外機には問題点が多い。
そこで、これらの問題点を鑑み、動力源に電動モータを備えた船外機が考案されている(例えば特許文献1参照)。このような船外機は、水中のプロペラ前方に電動モータを配置して船内に配置したバッテリから電源を供給するようにしている。
特開昭59−45296号公報(第三頁〜第四頁、および第2図)
しかしながら、従来の電動式船外機は発熱する電動モータを冷却するためにこの電動モータを水中に配置しているため、水中での抵抗を考慮すると電動モータの大型化、すなわちガソリンエンジンの代替は困難である。また、大型の電動モータを水中に配置するにはこの電動モータの支持部材も大型化しなければならないなどの問題があり、電動式船外機は小型小出力の電動モータしか用いられなかった。
以上のことから、従来の電動式船外機はトローリングや接岸時等に用いられる補機としての使い道しかなかった。
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、高出力のガソリンエンジンを代替可能な且つコンパクトな電動式船外機を提供することを目的とする。
本発明に係る電動式船外機は、上述した課題を解決するために、請求項1に記載したように、船外機を上下方向に上からアッパーユニット、ミドルユニットおよびロアーユニットに三分割し、その中間部に位置するミドルユニットの上下を、マウント装置を介して船体に取り付けると共に、電動モータと、この電動モータに電力を供給するバッテリと、上記電動モータを制御する制御ユニットとを備え、上記ミドルユニットは、前記船体のトランサム固定のブラケット装置の後方位置に、アッパーマウントが収納されるマウントケースと、このマウントケースの下部に設けられロアーマウントが取り付けられるミドルケースとで構成され、上記ロアーマウントの上方で上記ミドルケース内部を液密に上下に区画する隔壁を設け、この隔壁より上方の上記ミドルケース内部に上記電動モータを収納したしたものである。
また、上述した課題を解決するために、請求項2に記載したように、上記電動モータの出力軸と、この電動モータの出力をプロペラに伝達するドライブシャフトとを連結する減速ギヤの収納スペースを上記隔壁の上側に設けたものである。
一方、本発明に係る電動式船外機は、上述した課題を解決するために、請求項3に記載したように、船外機を上下方向に上からアッパーユニット、ミドルユニットおよびロアーユニットに三分割し、その中間部に位置するミドルユニットの上下を、マウント装置を介して船体に取り付けると共に、電動モータと、この電動モータに電力を供給するバッテリと、上記電動モータを制御する制御ユニットとを備え、上記マウント装置間の、上記ミドルユニットを構成するミドルケース内に上記電動モータを配置し、上記電動モータの出力軸と、この電動モータの出力をプロペラに伝達するドライブシャフトとを連結する減速ギヤの収納スペースを設けると共に、上記減速ギヤは、上記電動モータの出力軸に結合されるドライブギヤと上記ドライブシャフトに結合されるドリブンギヤで構成され、上記収納スペースの前側にドリブンギヤを、後側にドライブギヤを収納したものである。
また、上述した課題を解決するために、請求項4に記載したように、上記ミドルケースを隔壁で上下に区画し、この隔壁より上方のミドルケース内部に上記電動モータを収納し、上記減速ギヤの収納スペースを上記隔壁の上側に設けたものである。
さらに、上述した課題を解決するために、請求項5に記載したように、上記電動モータの周囲に冷却ジャケットを形成し、この冷却ジャケットと上記減速ギヤの収納スペースを連通させたものである。
他方、上述した課題を解決するために、請求項6に記載したように、船外機を上下方向に上からアッパーユニット、ミドルユニット、ロアーユニットに三分割し、その中間部に位置するミドルユニットの上下をマウント装置を介して船体に取り付けると共に、電動モータと、この電動モータに電力を供給するバッテリと、上記電動モータを制御する制御ユニットとを備え、上記ミドルユニットは、アッパーケースを載置したマウントケースと、このマウントケースの下部に設けられロアーマウントが取り付けられるミドルケースとで構成され、このミドルケース内に上記電動モータを配置すると共に、三分割された上記船外機の上部に位置するアッパーユニットの内部であって上記マウントケース上のアッパーケース内に上記バッテリおよび制御ユニットを上下方向に配置し、かつ上記バッテリは着脱可能に上記制御ユニットの上方に略水平に配置したものである。
また、上述した課題を解決するために、請求項7に記載したように、上記アッパーユニットは上記バッテリ着脱用の蓋部材を開閉自在に備えると共に、この蓋部材の前面に表示パネルを一体に設けたものであり、さらに、請求項8に記載したように、上記蓋部材に、この蓋部材のロック開閉操作兼用のキーを用いるメインスイッチを設けたものである。
本発明に係る電動式船外機によれば、電動モータを大型化できて高出力のガソリンエンジンを代替可能となる。また、船外機全体をコンパクトにまとめることができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明に係る船外機の第一実施形態を示す縦断面図である。図1に示すように、この船外機1Aは上下方向に上からアッパーユニット2、ミドルユニット3、そしてロアーユニット4に大きく三分割されて構成される。
上部に位置するアッパーユニット2はその最上部が開口された左右二分割構造の合成樹脂製アッパーケース5と、このアッパーケース5の開口を塞ぐ蓋部材6とから構成され、この蓋部材6はアッパーケース5開口部の後縁に設けられたヒンジ7を介して開閉自在に取り付けられる。
一方、中間部に位置するミドルユニット3を構成するミドルケース8はその上部にマウントケース9が設けられ、このマウントケース9にマウント装置を構成するアッパーマウント10が収納されると共に、このマウントケース9上に上記アッパーケース5が載置される。また、ミドルケース8の下部には他のマウント装置を構成するロアーマウント11が取り付けられる。
ロアーマウント11の上方にはミドルケース8の内部を上下に区画する隔壁12が一体または一体的に設けられる。なお、この隔壁12は別体でもよい。そして、この隔壁12より上方のミドルケース8内部はモータルーム13として設定され、このモータルーム13にこの船外機1Aの動力源としての電動モータ14が収納される。
ミドルケース8の下部にはロアーユニット4を構成するロアーケース15が設けられる。ロアーケース15の内部にはプロペラシャフト16が軸支され、その後端にプロペラ17が設けられる。そして、アッパーマウント10およびロアーマウント11が船外機1Aを船体21へ支持するブラケット装置18のスイベル部19に水平方向に回転自在に支持されると共に、ブラケット装置18のクランプ部20が船体21のトランサム21aに固定され、スイベル部19はこのクランプ部20にチルト軸22を介して上下方向にチルト可能に軸支される。
さらに、アッパーマウント10が取り付けられたスイベル部19上部にはステアリングブラケット23が形成され、このステアリングブラケット23にハンドルブラケット24を介して操舵ハンドル25が取り付けられる。操舵ハンドル25は前方(図における左方)に向かって延び、この操舵ハンドル25を水平方向に振ることにより船外機1A全体の向きを変えて船体21の操舵を行うことができるように構成される。
一方、上記隔壁12の上側にはドリブンギヤ26およびドライブギヤ27から構成される減速ギヤの収納スペース28が凹設される。この収納スペース28の前側にはドリブンギヤ26が、後側にはドライブギヤ27がそれぞれ収納され、収納スペース28の上面はモータ取り付けベース29Aによって塞がれることにより減速ギヤ室を形成する。
モータルーム13内のアッパーマウント10とロアーマウント11との間において、電動モータ14はモータ取り付けベース29Aの上部にその出力軸30がほぼ鉛直方向を向くよう縦置きに設けられ、例えばボルト31によって固定される。また、電動モータ14の出力軸30は上記ドライブギヤ27に例えばスプライン結合される。
一方、上記ドリブンギヤ26はその中心軸32がオイルシール33を介して下方に突出し、この中心軸32にドライブシャフト34が例えばスプライン結合されてミドルケース8およびロアーケース15の内部を下方に向かって延びる。そして、このドライブシャフト34の下端がベベルギヤ35を介してプロペラシャフト16に連結される。電動モータ14の出力、すなわち出力軸30の回転はドライブギヤ27、ドリブンギヤ26、ドライブシャフト34およびベベルギヤ35を経てプロペラシャフト16に伝達され、プロペラ17を回転させる。上述した電動モータ14出力の伝達構造により、減速ギヤ26,27の収納スペース28をコンパクトな形に配設でき、電動モータ14の出力を効率よくプロペラ17に伝達することができる。
図2は前記操舵ハンドル25の平面図である。図1および図2に示すように、操舵ハンドル25を構成するハンドルハウジング36の先端には上記電動モータ14出力調整用のスロットルグリップ37が設けられると共に、ハンドルハウジング36内にはスロットルグリップ37の回動を電気信号に変換する可変抵抗器38が配置される。また、ハンドルハウジング36の上面には電動モータ14の正・逆転を切り替えるシフトスイッチ39が設けられる。(図中、Fボタン40は正転(前進)、Rボタン41は逆転(後進)を示す)。さらに、これらのシフトスイッチ39は、例えばFボタン40を押すと内蔵された図示しないLEDが点灯して操船者にシフト状態を示すように構成される。さらにまた、Rボタン41はスロットルグリップ37が全閉状態(図2における「全閉」位置)、すなわち電動モータ14が停止している状態でなければ切り替えられないように制御される。
ハンドルハウジング36の上面にはシフトスイッチ39に隣接してトローリングスイッチ42(Tボタン)が設けられる。トローリングスイッチ42は、スロットルグリップ37を図2における「トローリング」位置にあるときに使用可能であり、トローリングスイッチ42を押すことにより電動モータ14を予め設定された極低回転数で駆動するように制御される。また、トローリングスイッチ42を押す毎に所定の回転数、例えば200rpmづつ回転数を上昇させるように設定することも可能である。さらに、この回転数の上限を、例えば1000rpmに設定してもよい。そして、このトローリング状態はスロットルグリップ37を全閉状態(図2における「全閉」位置)に戻すことにより解除されるよう設定してもよい。
従来のガソリンエンジン搭載の船外機では、トローリング回転数をエンジンが停止しないよう所定の回転数以下には落とせないが、電動モータ14搭載の船外機1Aはその特徴の一つとして極低速の回転数を選択でき、トローリング回転数の設定幅が広がる。
アッパーケース5内のマウントケース9上には電動モータ14に電力を供給する例えばリチウムイオンバッテリ等の充電式バッテリ43と、電動モータ14の回転数等を制御する制御ユニット44とが上下方向に配置される。なお、バッテリ43は制御ユニット44の上方に配置される。また、バッテリ43は図示しない充電器付きとしてもよいが、船外機1A以外の場所(例えばマリーナや自宅)で充電作業できるよう、着脱可能に設定される。
バッテリ43は例えばバッテリベース45に取り付けられる。このバッテリベース45は図示しないリンク機構を介して前記蓋部材6に作動連結され、この蓋部材6の開操作に連動してバッテリ43を前上がりに傾斜させてバッテリ43の着脱を容易にする。なお、蓋部材6を開操作した状態におけるバッテリ43の位置を図1に二点鎖線で示す。さらに、蓋部材6の前面には表示パネル46が一体に設けられる。
図3は図1のIII矢視図であり、表示パネル46の正面図を示す。この表示パネル46にはバッテリ43の残量表示灯47や電動モータ14の温度警告灯48、さらにはキー式のメインスイッチ49が設けられる。キー(図示せず)は中央のOFF位置で抜き差し可能に設定され、ON位置に回すと運転可能に、OPEN位置に回すと蓋部材6のロック(図示せず)が解除されるように構成される。すなわちメインスイッチ49のキーは蓋部材6のロック開閉操作キーを兼ねており、また、メインスイッチ49がOFF位置でなければバッテリ43の着脱(交換)ができない構造とされる。
電動モータ14はシフトスイッチ39によって簡単に正・逆転を切り替えることができるので、従来必要であったドライブシャフト34とプロペラシャフト16とを連結するシフト機構が不要となり、電動モータ14搭載の船外機1Aの下部はガソリンエンジン搭載の船外機の下部より小型化が可能となる。船外機1Aの下部は通常水中に没しているため、ミドルケース8やロアーケース15の小型化により水中抵抗が低減して推進効率が向上する。
同様に、電動モータ14は排気ガスを排出しないので、ミドルケース8やロアーケース15に排気通路を設ける必要がなく、ドライブシャフト34や後述する冷却水パイプ50が通るスペースさえ確保できればよいので、ミドルケース8やロアーケース15の小型化が図れる。
また、電動モータ14は排気ガスを排出しないので、従来排気ガスが排出されていたプロペラ17のハブ17aを小さくできる。その結果、プロペラ17の翼面積を大きくできるので、推進効率が向上する。
ところで、上述した本発明に係る船外機1Aの第一実施形態においては電動モータ14の出力軸30とドライブシャフト34との間にドライブギヤ27およびドリブンギヤ26からなる減速ギヤを設けた例を示したが、図4に示す本発明に係る電動船外機の第二実施形態のように、負荷の小さい小型の船外機1Bにおいては電動モータ14の出力軸30とドライブシャフト34とを直結してもよい。この場合、モータ取り付けベース29Bがミドルケース8の内部を上下に区画する隔壁を兼ね、モータルーム13を液密に保つ。なお、第二実施形態において、第一実施形態に示す船外機1Aと同一の構成部材には同一の符号を付して説明を省く。
本発明に係る船外機1Aの動力源である電動モータ14は高回転で連続運転をすると電動モータ14そのものが発熱するといった特性がある。そこで、本発明に係る船外機1Aには電動モータ14から発生する熱を除去したり緩和したりする冷却装置が備えられる。
本発明の第一および第二実施形態に示す船外機1A,1Bの冷却装置は水冷式である。電動モータ14の周囲にはモータカバー51が取り付けられ、電動モータ14とモータカバー51との間に冷却水が流れる、冷却ジャケットであるウォータジャケット52が形成される。一方、例えばミドルケース8内のロアーケース15上面にはドライブシャフト34の回転によって駆動される例えば容積変動型冷却水ポンプ53が設けられ、この冷却水ポンプ53から上方の隔壁12下面に向かって前記冷却水パイプ50がドライブシャフト34に沿ってミドルケース8内を延びる。そして、隔壁12およびモータ取り付けベース29A(第二実施形態においてはモータ取り付けベース29B)内には冷却水パイプ50と電動モータ14のウォータジャケット52とを連通する連通路54が形成される。
電動モータ14の回転に伴ってドライブシャフト34が回転すると、冷却水ポンプ53内の図示しないインペラが回転してロアーケース15に設けられた取水口55から外部の水を冷却水として取り込み、この冷却水を電動モータ14の周囲に形成されたウォータジャケット52に圧送して電動モータ14を強制的に冷却する。また、電動モータ14を冷却した後の冷却水は、例えば隔壁12およびモータ取り付けベース29A(第二実施形態においてはモータ取り付けベース29B)に形成される図示しない冷却水排出通路からミドルケース8内に排出され、ロアーケース15から外部に排出されるようになっている。
なお、詳細には図示しないが、例えばモータカバー51にはウォータフラッシュ用の栓(図示せず)が設けられており、例えば船外機1A,1Bの使用後に水道水のホース等をこの栓に接続すれば、ウォータジャケット52の洗浄が容易に行われ、冷却効率の低下を防止できる。
そして、これらの水冷式の冷却装置は、航走時の冷却水を電動モータ14に送ることによって確実に電動モータ14の過熱を抑えることができると共に、従来ガソリンエンジン等に用いられていたものと同様の揚水構造を有するため、信頼性が高く、メンテナンスも容易である。また流用部品も多いため、経済的である。
そして、電動モータ14の冷却が冷却水によって行われるため、アッパーケース5やミドルケース8に換気用の外気取り入れ口を設ける必要がない。その結果、航走時の飛沫や雨水等の外部からの水分がアッパーケース5内やモータルーム13内に浸入しないので、電動モータ14やバッテリ43、制御ユニット44等の電装品の耐久性が向上する。
図5は、本発明の第三実施形態である電動船外機1Cの縦断面図であり、図6は図5のVI−VI線に沿う断面図である。なお、第三実施形態において、第一実施形態に示す船外機1Aと同一の構成部材には同一の符号を付して説明を省く。
図5および図6に示すように、この船外機1Cの電動モータ14に用いられる冷却装置は油冷式であって、電動モータ14の周囲には冷却油が流れる、他の冷却ジャケットであるオイルジャケット56が形成される。一方、上記隔壁12内に設けられたドライブギヤ27およびドリブンギヤ26からなる減速ギヤはオイルポンプとして機能する。そして、これらの減速ギヤ26,27が収納される収納スペース28がオイル溜まりとして利用される。
冷却油が吐出される側の隔壁12内部には収納スペース28(オイル溜まり)に繋がる第一オイル通路57が形成される。また、隔壁12の内部およびモータ取り付けベース29Aの内部には第一オイル通路57の下流とオイルジャケット56とを連通する第二オイル通路58が形成される。そして、例えばドライブギヤ27およびドリブンギヤ26の中心を結ぶ線59を挟んで第二オイル通路58の反対側にはオイルジャケット56と収納スペース28(オイル溜まり)とを連通する第三オイル通路60が形成される。さらに、隔壁12の下面には放熱フィン61が形成される。
電動モータ14の回転に伴ってその出力軸30が回転すると、ドライブギヤ27およびドリブンギヤ26がオイルポンプとして機能し、収納スペース28(オイル溜まり)内の冷却油を電動モータ14の周囲に形成されたオイルジャケット56に圧送して電動モータ14を強制的に冷却する。また、電動モータ14を冷却した後の冷却油は収納スペース28(オイル溜まり)に戻されるように、すなわち冷却油が循環されるようになっている。
この油冷式冷却装置は、オイルジャケット56の近くにオイルポンプとして機能する減速ギヤ26,27を配置しているため、部品点数の削減が図れると共に、冷却水を外部から汲み上げるよりメカニカルロスが少なく、よって電動モータ14の冷却効率が向上する。また、従来の冷却水ポンプを使用しないため、モータルーム13下方のミドルケース8やロアーケース15を小型化でき、特にこれらはその一部が水中に没しているため、小型化により水中抵抗が低減して推進効率が向上する。
さらに、油冷式冷却装置は、冷却媒体として外部の水を取り込まないため、冷却経路内部の腐食が起こらない。また、油冷式は水冷式より冷却効率が高い。さらにまた、隔壁12の下面に形成した放熱フィン61に走行時の動圧を利用して海水等の水が掛かるように構成すれば冷却油の冷却効率を向上させることができる。
以上説明したように、高回転で連続運転をすると発熱する電動モータ14に冷却装置を備えたことにより、電動モータ14を大型化できて高出力のガソリンエンジンを代替可能となる。また、船外機1A,1B,1Cの上部に主要な構成部材を集中して配置できるので、船外機1A,1B,1C全体をコンパクトにまとめることができる。また、バッテリ43を着脱可能としたので、予備のバッテリを用意することにより簡単な交換作業で長時間の使用が可能となる。
そして、電動モータ14はガソリンエンジンと異なりガソリンや潤滑オイルの漏れ、排気ガスの水中への排出などがなく、また、振動や騒音も著しく低いため、ユーザーや環境にやさしい。
本発明に係る電動式船外機の第一実施形態を示す縦断面図。 操舵ハンドルの平面図。 図1のIII矢視図(表示パネルの正面図)。 本発明に係る電動式船外機の第二実施形態を示す縦断面図。 本発明に係る電動式船外機の第三実施形態を示す縦断面図。 図5のVI−VI線に沿う断面図。
符号の説明
1A,1B,1C 電動式船外機
2 アッパーユニット
3 ミドルユニット
6 蓋部材
8 ミドルケース
10 アッパーマウント(マウント装置)
11 ロアーマウント(マウント装置)
12 隔壁
14 電動モータ
17 プロペラ
21 船体
25 操舵ハンドル
26 ドリブンギヤ(減速ギヤ)
27 ドライブギヤ(減速ギヤ)
28 減速ギヤの収納スペース
30 電動モータの出力軸
34 ドライブシャフト
43 バッテリ
44 制御ユニット
46 表示パネル
49 メインスイッチ
52 ウォータジャケット(冷却ジャケット)
56 オイルジャケット(冷却ジャケット)

Claims (8)

  1. 船外機を上下方向に上からアッパーユニット、ミドルユニットおよびロアーユニットに三分割し、その中間部に位置するミドルユニットの上下を、マウント装置を介して船体に取り付けると共に、電動モータと、この電動モータに電力を供給するバッテリと、上記電動モータを制御する制御ユニットとを備え、
    上記ミドルユニットは、前記船体のトランサム固定のブラケット装置の後方位置に、アッパーマウントが収納されるマウントケースと、このマウントケースの下部に設けられロアーマウントが取り付けられるミドルケースとで構成され、
    上記ロアーマウントの上方で上記ミドルケース内部を液密に上下に区画する隔壁を設け、この隔壁より上方の上記ミドルケース内部に上記電動モータを収納したことを特徴とする電動式船外機。
  2. 上記電動モータの出力軸と、この電動モータの出力をプロペラに伝達するドライブシャフトとを連結する減速ギヤの収納スペースを上記隔壁の上側に設けた請求項1に記載の電動式船外機。
  3. 船外機を上下方向に上からアッパーユニット、ミドルユニットおよびロアーユニットに三分割し、その中間部に位置するミドルユニットの上下を、マウント装置を介して船体に取り付けると共に、電動モータと、この電動モータに電力を供給するバッテリと、上記電動モータを制御する制御ユニットとを備え、
    上記マウント装置間の、上記ミドルユニットを構成するミドルケース内に上記電動モータを配置し、
    上記電動モータの出力軸と、この電動モータの出力をプロペラに伝達するドライブシャフトとを連結する減速ギヤの収納スペースを設けると共に、
    上記減速ギヤは、上記電動モータの出力軸に結合されるドライブギヤと上記ドライブシャフトに結合されるドリブンギヤで構成され、上記収納スペースの前側にドリブンギヤを、後側にドライブギヤを収納したことを特徴とする電動式船外機。
  4. 上記ミドルケースを隔壁で上下に区画し、この隔壁より上方のミドルケース内部に上記電動モータを収納し、上記減速ギヤの収納スペースを上記隔壁の上側に設けた請求項3に記載の電動式船外機。
  5. 上記電動モータの周囲に冷却ジャケットを形成し、この冷却ジャケットと上記減速ギヤの収納スペースを連通させた請求項2、3または4に記載の電動式船外機。
  6. 船外機を上下方向に上からアッパーユニット、ミドルユニット、ロアーユニットに三分割し、その中間部に位置するミドルユニットの上下をマウント装置を介して船体に取り付けると共に、電動モータと、この電動モータに電力を供給するバッテリと、上記電動モータを制御する制御ユニットとを備え、
    上記ミドルユニットは、アッパーケースを載置したマウントケースと、このマウントケースの下部に設けられロアーマウントが取り付けられるミドルケースとで構成され、このミドルケース内に上記電動モータを配置すると共に、
    三分割された上記船外機の上部に位置するアッパーユニットの内部であって上記マウントケース上のアッパーケース内に上記バッテリおよび制御ユニットを上下方向に配置し、かつ上記バッテリは着脱可能に上記制御ユニットの上方に略水平に配置したことを特徴とする電動式船外機。
  7. 上記アッパーユニットは上記バッテリ着脱用の蓋部材を開閉自在に備えると共に、この蓋部材の前面に表示パネルを一体に設けた請求項1〜6のいずれか一項に記載の電動式船外機。
  8. 上記蓋部材に、この蓋部材のロック開閉操作兼用のキーを用いるメインスイッチを設けた請求項7に記載の電動式船外機。
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