JP5660775B2 - 可変抵抗器 - Google Patents

Description

本発明は可変抵抗器、特に、単位距離当たりの電気抵抗値が一方側から他方側に向かって徐々に変化することを特徴とする抵抗基板を備えた可変抵抗器に関する。

従来、可変抵抗器は抵抗基板と該抵抗基板に摺動する摺動体とを有し、該摺動体の移動距離に対して、電気抵抗値が直線的に変化するものと非直線的に変化するものとがあった。すなわち、非直線的に変化することによって、摺動体の移動距離に対する電気抵抗値の変化率を、小電気抵抗域と大電気抵抗域とにおいて相違させていた。このとき、かかる相違を滑らかにする発明が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−１４５７１０号公報（第４−５頁、図５）

しかしながら、特許文献１に開示された発明は、矩形状ベタ印刷域とこれに続くドット状離散印刷域とを有する特殊印刷を繰り返すものであって、一方の特集印刷によるドット状離散印刷域に、他方の特集印刷による矩形状ベタ印刷域を重ねるものである。
このため、特殊印刷の繰り返しによって作業が繁雑になり、製造コストが上昇するという問題がある。また、摺動体の移動距離に対する電気抵抗値を、複数の一定の直線変化域と、これらを滑らかに繋ぐ非直線変化域とにすることはできるものの、最少の電気抵抗値と最大の電気抵抗値との幅を大きくしようとすると、装置が大型になるという問題がある。
なお、電気抵抗値が直線的に変化する可変抵抗器において、最少の電気抵抗値と最大の電気抵抗値との幅を大きくしようとすると、装置が大型になるという問題がある。

本発明は上記問題を解決するものであって、簡素に製造することが可能で、しかも、最少の電気抵抗値と最大の電気抵抗値との幅を大きくしても、装置を小型に抑えることができる抵抗基板を備えた可変抵抗器を得ることにある。

（１）本発明に係る可変抵抗器は、不電導体からなる絶縁面と、該絶縁面に形成された導電層と、から形成され、
前記導電層は、長辺方向に長い長辺と短辺方向に短い短辺とを具備する矩形状の複数の帯状範囲によって形成され、前記複数の帯状範囲は互いに長辺において隣接し、
前記複数の帯状範囲のそれぞれにおける単位距離当たりの電気抵抗値が、長辺方向で一定であり、且つ、短辺方向の一方側に形成された前記帯状範囲から短辺方向の他方側に形成された前記帯状範囲に向かって徐々に変化する抵抗基板と、
第１の端子が設置され、前記抵抗基板の導電層に摺動する導電性を有する第１の刷毛と、第２の端子が設置され、前記抵抗基板の導電層に摺動する導電性を有する第２の刷毛と、を備え、
前記第１の刷毛が、前記複数の帯状範囲のうちの何れか一方の帯状範囲から他方の帯状範囲に向けて前記抵抗基板の導電層に摺動すると共に、
前記第２の刷毛が、前記複数の帯状範囲のうちの何れかの帯状範囲を長辺方向に摺動するか、あるいは、前記複数の帯状範囲のうちの何れか一方の帯状範囲から他方の帯状範囲に向けて前記抵抗基板の導電層に摺動することを特徴とする。
（２）また、第１の端子が設置された導電性を有する表面を具備する集電基板と、前記集電基板の表面を摺動する導電性を有する第１の刷毛と、導電層に短絡した第２の端子が設置された抵抗基板と、前記抵抗基板の導電層に摺動する導電性を有する第２の刷毛と、前記第２の刷毛と前記第１の刷毛とを接続する導電性を有する接続部と、を備え、
前記抵抗基板は、不電導体からなる絶縁面と、該絶縁面に形成された導電層と、から形成され、前記導電層は、長辺方向に長い長辺と短辺方向に短い短辺とを具備する矩形状の複数の帯状範囲によって形成され、前記複数の帯状範囲は互いに長辺において隣接し、前記複数の帯状範囲のそれぞれにおける単位距離当たりの電気抵抗値が、長辺方向で一定であり、且つ、短辺方向の一方側に形成された前記帯状範囲から短辺方向の他方側に形成された前記帯状範囲に向かって徐々に変化するものであって、
前記接続部が移動することによって、前記第２の刷毛が前記複数の帯状範囲のうちの何れかの帯状範囲を長辺方向に摺動すると共に、前記長辺方向に平行な方向で前記第１の刷毛が前記集電基板の表面を摺動することを特徴とする。
（３）そして、第１の端子が設置された導電性を有する表面を具備する集電基板と、前記集電基板の表面を摺動する導電性を有する第１の刷毛と、導電層に短絡した第２の端子が設置された抵抗基板と、前記抵抗基板の導電層に摺動する導電性を有する第２の刷毛と、前記第２の刷毛と前記第１の刷毛とを接続する導電性を有する接続部と、を備え、
前記抵抗基板は、不電導体からなる絶縁面と、該絶縁面に形成された導電層と、から形成され、前記導電層は、長辺方向に長い長辺と短辺方向に短い短辺とを具備する矩形状の複数の帯状範囲によって形成され、前記複数の帯状範囲は互いに長辺において隣接し、前記複数の帯状範囲のそれぞれにおける単位距離当たりの電気抵抗値が、長辺方向で一定であり、且つ、短辺方向の一方側に形成された前記帯状範囲から短辺方向の他方側に形成された前記帯状範囲に向かって徐々に変化するものであって、
前記接続部が移動することによって、前記第２の刷毛が、前記複数の帯状範囲のうちの何れか一方の帯状範囲から他方の帯状範囲に向けて前記抵抗基板の導電層に摺動すると共に、前記複数の帯状範囲のうちの何れか一方の帯状範囲から他方の帯状範囲に向かう方向に平行な方向で、前記第１の刷毛が前記集電基板の表面を摺動することを特徴とする。
（４）前記導電層が、導電性ペーストを用いた印刷によって形成され、
前記印刷された導電性ペーストの単位面積当たりの密度が、前記導電層の一方側から他方側に向かって徐々に変化することを特徴とする。

（ｉ）本発明に係る抵抗基板は、導電層の単位距離当たりの電気抵抗値が、導電層の一方側から他方側に向かって除々（段階的または連続的）に変化する（「グラデーション」に同じ）。したがって、一方の刷毛を導電層の所定位置に当接して、他方の刷毛を一方の刷毛から離れた位置に摺動すると、両刷毛間の電気抵抗値は滑らかに変化する。
このとき、導電層の単位距離当たりの電気抵抗値を、導電層の一方側と他方側とを結ぶ方向（仮に、Ｙ方向とする）に変化し、導電層の一方側と他方側とを結ぶ方向に直角の方向（仮に、Ｘ方向とする）において一定にしておけば、他方の刷毛を一方の刷毛に対して他方側に（Ｙ方向に）摺動すると、また、両刷毛間の電気抵抗値は大きく変動し、他方の刷毛を一方の刷毛に対して一方側において（Ｘ方向に）摺動すると、両刷毛間の電気抵抗値は僅かに変動し、さらに、他方の刷毛を一方の刷毛に対して他方側に（Ｙ方向に）摺動した後、他方の刷毛を一方の刷毛に対して一方側において（Ｘ方向に）摺動すると、両刷毛間の電気抵抗値は大きく変動した状態で、微調整することが可能になる。

（ｉｉ）また、導電層が導電性ペーストを用いた傾斜印刷（グラデーション印刷）によって形成されるから、作業が簡素で製造コストを抑えることができる。なお、印刷された導電性ペーストはレベリング効果によって互いに連結（短絡）するから、印刷された導電性ペーストの密度が高い単位面積では、電気抵抗値が小さく、反対に、印刷された導電性ペーストの密度が低い単位面積では、電気抵抗値が大きくなる。

（ｉｉｉ）また、印刷が複数の点であって、単位面積当たりの数（点の中心間の距離）、若しくは点自体の広がり（直径）または厚さが除々に変化するものであるから、印刷パターンの設計や印刷が簡素であって、単位面積当たりの電気抵抗値の変化状態を推定することができる。
（ｉｖ）また、印刷が複数の線であって、単位面積当たりの数（線の中心間の距離）、若しくは幅または厚さが除々に変化するものであるから、印刷パターンの設計や印刷が簡素であって、単位面積当たりの電気抵抗値の変化状態を推定することができる。

（ｖ）また、導電層が導電性蒸着材を用いた蒸着によって、厚さまたは密度が除々に変化するように形成されるから、印刷と同様の作用効果が得られる。なお、導電性蒸着材は蒸着膜の厚さが徐々に変化するように蒸着したり、均一の蒸着膜厚さに蒸着した後、厚さが徐々に変化するように剥がしてもよい。
（ｖｉ）また、導電層がメッキによるメッキ層であって、その厚さまたは密度が除々に変化するように形成されるから、印刷と同様の作用効果が得られる。なお、メッキ層の厚さが徐々に変化するようにメッキしたり、均一のメッキ層を形成した後、厚さが徐々に変化するように剥がしてもよい。

（ｖｉｉ）さらに、本発明に係る可変抵抗器は、前記作用効果を奏する抵抗基板と、抵抗基板に摺動する第２の刷毛と、抵抗基板に当接する第１の刷毛と、を有するから、第２の刷毛を摺動することによって、第１の端子と第２の端子との間の電気抵抗値を滑らかに変化させることができる。
（ｖｉｉｉ）このとき、第１の刷毛が抵抗基板に摺動するから、第１の端子と第２の端子との間の電気抵抗値の変化割合（単位摺動距離に対する変化割合）を大幅に変更することが可能になる。
（ｉｘ）また、前記作用効果を奏する抵抗基板に第１の端子が設置され、集電基板に第２の端子が設置され、両者を短絡（接続）する接続部を有し、第１の端子と、第２の刷毛との距離が変動するするから、接合部を移動することによって、第１の端子と第２の端子との間の電気抵抗値を滑らかに変化させることができる。
（ｘ）このとき、第１の刷毛が集電基板に摺動するから、接合部の形態が簡素になる。

本発明の実施の形態１に係る抵抗基板を模式的に示す平面図。 本発明の実施の形態１に係る抵抗基板を模式的に示す平面図。 本発明の実施の形態１に係る抵抗基板を模式的に示す平面図。 本発明の実施の形態２に係る可変抵抗器を模式的に示す平面図。 本発明の実施の形態２に係る可変抵抗器を模式的に示す平面図。

［実施の形態１：抵抗基板］
図１〜図３は本発明の実施の形態１に係る抵抗基板を模式的に示す平面図である。なお、各図において同じ部分または相当する部分には同じ符号を付し、一部の説明を省略する。
図１において、抵抗基板１は、不電導体からなる矩形状である絶縁面２と、絶縁面２に形成された矩形状の導電層３と、から形成されている。このとき、導電層３の単位距離当たりの電気抵抗値が、導電層の図中Ｙ方向で一方側から他方側に向かって除々に変化している。
すなわち、図１において左右方向を「Ｘ方向」、上下方向を「Ｙ方向」とすると、導電層３はＸ方向に伸びる帯状範囲３ａ、３ｂ・・・３ｉがＹ方向に並んでいる。帯状範囲３ａ、３ｂ・・・３ｉには、それぞれＹ方向に、線状の導電性ペーストが複数本印刷され、それぞれレベリング効果によって連結（短絡）している。なお、以下の説明において、印刷された線状の導電性ペーストを「印刷線」と称する。

このとき、帯状範囲３ａ、３ｂ・・・３ｉにおける印刷線の密度（単位面積当たりの印刷インクの量に相当し、印刷線の中心間の距離が近く、印刷線の幅が広く、印刷線の厚さが厚い程、高密度になる）は、それぞれの帯状範囲内においては一定で、帯状範囲３ａから帯状範囲３ｉに向かって除々に小さく（粗く）なっている。例えば、それぞれの帯状範囲内における印刷線の線幅は一定で、印刷線の中心間距離が帯状範囲３ａから帯状範囲３ｉに向かって除々に広くなったり、それぞれの帯状範囲内における印刷線の中心間距離は一定で、線幅が帯状範囲３ａから帯状範囲３ｉに向かって除々に細くなったりしている。
すなわち、帯状範囲３ｂ内の単位距離間の電気抵抗値Ωｂは、帯状範囲３ａ内の単位距離間の電気抵抗値Ωａより大きく（Ωａ＜Ωｂ）、また、帯状範囲３ｃ内の単位距離間の電気抵抗値Ωｃは電気抵抗値Ωｂより大きく（Ωｂ＜Ωｃ）、同様に、帯状範囲３ｄ、３ｅ・・・３ｉ内の単位距離間の電気抵抗値を電気抵抗値Ωｄ、Ωｅ・・・Ωｈ、Ωｉとすると、「Ωｄ＜Ωｅ＜・・・＜Ωｈ＜Ωｉ」の関係がある。

したがって、一対の刷毛を帯状範囲３ａにおける最も近接した二点に当接した場合には、当該刷毛間の電気抵抗値は最も小さく、一方、一対の刷毛を帯状範囲３ｉにおける最も離れた二点に当接した場合には、当該刷毛間の電気抵抗値は最も大きくなる。
また、それぞれの帯状範囲内において、一対の刷毛が当接する二点間の距離を変更する（Ｘ方向に摺動する）と、当該距離に略比例して、当該刷毛間の電気抵抗値は変動する。このとき、帯状範囲３ａ、３ｂ・・・、３ｈ、３ｉにおける所定距離の変化に対応した電気抵抗値の変化の割合を割合ΔΩａ、ΔΩｂ・・・ΔΩｈ、ΔΩｉとすると、「ΔΩａ＜ΔΩｂ＜・・・＜ΔΩｈ＜ΔΩｉ」の関係がある。
さらに、一対の刷毛の一方の刷毛を帯状範囲３ａに当接して、他方の刷毛を帯状範囲３ｂから帯状範囲３ｉに向かって摺動すると、一対の刷毛間の電気抵抗値は段階的に増加する。

なお、図１には８行の帯状範囲を描いているが、本発明は帯状範囲の数や幅（Ｙ方向の幅）を限定するものではなく、例えば、幅を狭くして１０以上に増してもよい。
また、以上は、印刷線の線幅は一定で、印刷線の中心間距離が除々に変化するものを示しているが、本発明はこれに限定するものではなく、印刷線の中心間距離を一定（単位面積当たりの本数を一定）にして、印刷線の線幅あるいは線厚さを除々に変化するようにしてもよい。

図２において、抵抗基板８は、印刷線がＸ方向に印刷されている。このとき、帯状範囲４ａ、４ｂ・・・４ｉにおける印刷線は、それぞれ導電層４のＸ方向の全幅に渡って、それぞれの帯状範囲においては一定の間隔で描かれている。そして、それぞれの帯状範囲における印刷線の密度は、帯状範囲４ａから帯状範囲４ｉに向かって除々に小さく（粗く）なっている。
例えば、それぞれの帯状範囲内における印刷線の線幅は一定で、印刷線の中心間距離が帯状範囲４ａから帯状範囲４ｉに向かって除々に広くなったり、それぞれの帯状範囲内における印刷線の中心間距離は一定で、線幅が帯状範囲３ａから帯状範囲３ｉに向かって除々に細くなったりしている。
すなわち、抵抗基板８は、抵抗基板１と同様に、、帯状範囲４ａ、４ｂ・・・、４ｈ、４ｉにおける単位距離間の電気抵抗値を「Ωａ、Ωｂ・・・Ωｈ、Ωｉ」とすると、「Ωａ＜Ωｂ＜・・・Ωｈ＜Ωｉ」および「ΔΩａ＜ΔΩｂ＜・・・＜ΔΩｈ＜ΔΩｉ」の関係がある。
なお、図２には８行の帯状範囲を描いているが、本発明は帯状範囲の数や幅（Ｙ方向の幅）を限定するものではない。例えば、Ｙ方向の全域にわたって、一定線幅の印刷線の間隔を除々に広くしたり、一定間隔の印刷線の線幅を除々に狭くしたりして、帯状範囲の境界を無くしてもよい。

図３において、抵抗基板９は、印刷線がＸ方向およびＹ方向の２方向に印刷されている。すなわち、抵抗基板９の導電層５は、抵抗基板１の導電層３と抵抗基板８の導電層４とを重ね合わせたものに同じである。
したがって、抵抗基板９は、抵抗基板１および抵抗基板８と同様に、帯状範囲５ａ、５ｂ・・・、５ｈ、５ｉにおける単位距離間の電気抵抗値を「Ωａ、Ωｂ・・・Ωｈ、Ωｉ」とすると、「Ωａ＜Ωｂ＜・・・＜Ωｈ＜Ωｉ」および「ΔΩａ＜ΔΩｂ＜・・・＜ΔΩｈ＜ΔΩｉ」の関係がある。
なお、図３は２方向に印刷された印刷線を描いているが、かかる線状の印刷に代えて、点状の印刷を前記に準じて施してもよい。すなわち、一定径の点を間隔を変更して印刷したり、一定間隔の点を径（面積）を変更して印刷してもよい。
さらに、印刷に代えて、導電層の全域に導電性蒸着材を用いた蒸着を施し、蒸着された導電性蒸着材の厚さが導電層の一方側から他方側に向かって除々に変化するようにしてもよい。このとき、厚さが変化するように蒸着しても、一定厚さに蒸着した後、厚さを変更しても（削り取っても）よい。また、蒸着に代えて、メッキによって、メッキ厚さが除々に変化するようにしても同様の作用効果が得られる。

［実施の形態２：可変抵抗器］
図４および図５は本発明の実施の形態２に係る可変抵抗器を模式的に示す平面図である。なお、各図において実施の形態１と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付し、一部の説明を省略する。
図４において、可変抵抗器６は、抵抗基板１と、第１の端子１１が設置され、抵抗基板１の導電層３に当接する導電性を有する第１の刷毛１２と、第２の端子２１が設置され、抵抗基板１の導電層３に摺動する導電性を有する第２の刷毛２２と、第２の刷毛２２を移動する図示しない第２の刷毛移動手段と、を備えている。
したがって、第２の刷毛２２を摺動（移動）することによって、第１の刷毛１２と第２の刷毛２２との間の電気抵抗値を変更することができる。
すなわち、第２の刷毛２２をＸ方向に摺動することによって、前記電気抵抗値は微調整され、第２の刷毛２２をＹ方向に摺動することによって、前記電気抵抗値は大きく変化させることが可能になる。また、第２の刷毛２２を円弧状に（例えば、第１の刷毛１２を回転中心にして）旋回させてもよい。

なお、本発明は第１の刷毛１２や第２の刷毛２２の形式、あるいは第２の刷毛移動手段等の形式を限定するものはない。
さらに、第１の刷毛１２に図示しない第１の刷毛移動手段を設け、第１の刷毛１２が抵抗基板１の導電層３に摺動するようにしてもよい。このとき、第１の刷毛１２をＹ方向に移動することによって、前記電気抵抗値をより広い範囲で変化させることが可能になる。

図５において、可変抵抗器７は、第１の端子１１が設置された導電性を有する表面３１を具備する集電基板３０と、集電基板３０の表面３１に摺動する導電性を有する第１の刷毛１２と、導電層３に短絡した第２の端子２１が設置された抵抗基板１と、抵抗基板１の導電層３に摺動する導電性を有する第２の刷毛２２と、第２の刷毛２２と第１の刷毛１２とを接続する導電性を有する接続部４０と、接続部４０を移動する図示しない接続部移動手段と、を備えている。
したがって、接続部４０を移動することによって、第１の刷毛１２と第２の刷毛２２との間の電気抵抗値を変更することができる。
なお、本発明は、接続部４０の移動要領を限定するものではなく、Ｘ方向またはＹ方向の一方または両方に直線的に移動しても、接続部４０の所定位置を回転中心にして旋回してもよい。

本発明によれば、狭い面積でありながら、電気抵抗値を広い範囲で変更可能であり、しかも、それぞれの電気抵抗域において電気抵抗値を微調整することができるから、各種可変抵抗器に使用される抵抗基板として広く利用することができる。

１ 抵抗基板
２ 絶縁面
３ 導電層
３ａ 帯状範囲
３ｂ 帯状範囲
３ｃ 帯状範囲
３ｄ 帯状範囲
３ｅ 帯状範囲
３ｆ 帯状範囲
３ｇ 帯状範囲
３ｈ 帯状範囲
３ｉ 帯状範囲
４ 導電層
５ 導電層
６ 可変抵抗器
７ 可変抵抗器
８ 抵抗基板
９ 抵抗基板
１１ 第１の端子
１２ 第１の刷毛
２１ 第２の端子
２２ 第２の刷毛
３０ 集電基板
３１ 導電性を有する表面
４０ 接続部

Claims (4)

1. 不電導体からなる絶縁面と、該絶縁面に形成された導電層と、から形成され、
   前記導電層は、長辺方向に長い長辺と短辺方向に短い短辺とを具備する矩形状の複数の帯状範囲によって形成され、前記複数の帯状範囲は互いに長辺において隣接し、
   前記複数の帯状範囲のそれぞれにおける単位距離当たりの電気抵抗値が、長辺方向で一定であり、且つ、短辺方向の一方側に形成された前記帯状範囲から短辺方向の他方側に形成された前記帯状範囲に向かって徐々に変化する抵抗基板と、
   第１の端子が設置され、前記抵抗基板の導電層に摺動する導電性を有する第１の刷毛と、第２の端子が設置され、前記抵抗基板の導電層に摺動する導電性を有する第２の刷毛と、を備え、
   前記第１の刷毛が、前記複数の帯状範囲のうちの何れか一方の帯状範囲から他方の帯状範囲に向けて前記抵抗基板の導電層に摺動すると共に、
   前記第２の刷毛が、前記複数の帯状範囲のうちの何れかの帯状範囲を長辺方向に摺動するか、あるいは、前記複数の帯状範囲のうちの何れか一方の帯状範囲から他方の帯状範囲に向けて前記抵抗基板の導電層に摺動することを特徴とする可変抵抗器。
2. 第１の端子が設置された導電性を有する表面を具備する集電基板と、前記集電基板の表面を摺動する導電性を有する第１の刷毛と、導電層に短絡した第２の端子が設置された抵抗基板と、前記抵抗基板の導電層に摺動する導電性を有する第２の刷毛と、前記第２の刷毛と前記第１の刷毛とを接続する導電性を有する接続部と、を備え、
   前記抵抗基板は、不電導体からなる絶縁面と、該絶縁面に形成された導電層と、から形成され、前記導電層は、長辺方向に長い長辺と短辺方向に短い短辺とを具備する矩形状の複数の帯状範囲によって形成され、前記複数の帯状範囲は互いに長辺において隣接し、前記複数の帯状範囲のそれぞれにおける単位距離当たりの電気抵抗値が、長辺方向で一定であり、且つ、短辺方向の一方側に形成された前記帯状範囲から短辺方向の他方側に形成された前記帯状範囲に向かって徐々に変化するものであって、
   前記接続部が移動することによって、前記第２の刷毛が前記複数の帯状範囲のうちの何れかの帯状範囲を長辺方向に摺動すると共に、前記長辺方向に平行な方向で前記第１の刷毛が前記集電基板の表面を摺動することを特徴とする可変抵抗器。
3. 第１の端子が設置された導電性を有する表面を具備する集電基板と、前記集電基板の表面を摺動する導電性を有する第１の刷毛と、導電層に短絡した第２の端子が設置された抵抗基板と、前記抵抗基板の導電層に摺動する導電性を有する第２の刷毛と、前記第２の刷毛と前記第１の刷毛とを接続する導電性を有する接続部と、を備え、
   前記抵抗基板は、不電導体からなる絶縁面と、該絶縁面に形成された導電層と、から形成され、前記導電層は、長辺方向に長い長辺と短辺方向に短い短辺とを具備する矩形状の複数の帯状範囲によって形成され、前記複数の帯状範囲は互いに長辺において隣接し、前記複数の帯状範囲のそれぞれにおける単位距離当たりの電気抵抗値が、長辺方向で一定であり、且つ、短辺方向の一方側に形成された前記帯状範囲から短辺方向の他方側に形成された前記帯状範囲に向かって徐々に変化するものであって、
   前記接続部が移動することによって、前記第２の刷毛が、前記複数の帯状範囲のうちの何れか一方の帯状範囲から他方の帯状範囲に向けて前記抵抗基板の導電層に摺動すると共に、前記複数の帯状範囲のうちの何れか一方の帯状範囲から他方の帯状範囲に向かう方向に平行な方向で、前記第１の刷毛が前記集電基板の表面を摺動することを特徴とする可変抵抗器。
4. 前記導電層が、導電性ペーストを用いた印刷によって形成され、
   前記印刷された導電性ペーストの単位面積当たりの密度が、前記導電層の一方側から他方側に向かって徐々に変化することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の可変抵抗器。

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