BR112012022689B1 - bloco de cilindro e método para o processamento de um bloco de cilindro - Google Patents

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Eiji Shiotani
Akira Shimizu
Daisuke Terada
Yoshito Utsumi
Yoshitsugu Noshi
Masami Tashiro
Shuji Adachi
Hiroaki Mochida
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Abstract

MÉTODO PARA PROCESSAMENTO DE BLOCO DE CILINDRO Um método para o processamento de um bloco de cilindro é descrito, onde uma protuberância se projetando na direção de um carter de motor é fornecida em uma borda do lado de cárter de motor de um orifício de cilindro e um revestimento pulverizado é formado em uma superfície interna do orifício de cilindro e uma superfície interna da protuberância contínua com a superfície interna do orifício de cilindro. Depois da formação do revestimento pulverizado, pelo menos parte da protuberância é removida juntamente com o revestimento pulverizado formado na superfície interna da protuberância. De acordo, mesmo no caso de remoção da parte de borda do orifício de cilindro no lado do cárter de motor, uma margem suficiente a ser removida pode ser garantia enquanto uma redução no tamanho do bloco de cilindro é alcançada.

Description

Campo Técnico
[001] A presente invenção refere-se a um método de processamento de um bloco de cilindro para formar um revestimento por pulverização em uma superfície interna de um orifício de cilindro, e um bloco de cilindro fornecido com um revesti- mento por pulverização formado no mesmo e um bloco de cilindro termicamente pul- verizado.
Técnica Fundamental
[002] A fim de se reduzir o consumo de combustível e emissões de exaus- tão de motores de combustão interna, e reduzir o tamanho e o peso dos motores, é altamente desejável se eliminar o uso de forros de cilindro que são utilizados para forrar blocos de cilindro de alumínio. Como uma alternativa, a pulverização térmica para formação de revestimentos pulverizados em superfícies internas dos orifícios de cilindro está sendo considerada.
[003] No caso de aplicação de pulverização térmica a um orifício de cilindro, uma pistola de pulverização térmica para fornecimento de um material de pulveriza- ção a um orifício de cilindro é girada no orifício de cilindro enquanto em movimento em uma direção axial para formar o revestimento pulverizado. Então, a superfície do revestimento no orifício de cilindro é submetido ao polimento de acabamento tal co- mo retificação.
[004] Em associação com tal processo, o documento de patente 1 descreve um processo de remoção de uma parte de borda de uma superfície interna de um orifício de cilindro em um lado de cárter, a fim de impedir o destacamento de um re- vestimento pulverizado especialmente no lado do cárter. Em outras palavras, a su- perfície interna do orifício de cilindro é removida incluindo a parte de borda do reves- timento pulverizado no lado do cárter depois da formação do revestimento pulveriza- do de tal forma que o diâmetro interno do orifício de cilindro na parte de borda do revestimento pulverizado no lado do cárter seja aumentado. Lista de Citação Literatura de Patente Documento de Patente 1: Publicação não examinada da patente japonesa No. 2007-211307.
Sumário da Invenção
[005] Em blocos de cilindro convencionais, como no caso descrito acima, uma superfície interna de um orifício de cilindro em uma parte de borda de um re- vestimento pulverizado em um lado de cárter é removida a fim de evitar o destaca- mento do revestimento pulverizado. No entanto, nesse caso no qual um bloco de cilindro é minimizado para reduzir o peso a fim de aperfeiçoar o consumo de com- bustível, existe um problema com a garantia de que uma margem suficiente da su- perfície interna do orifício de cilindro seja removida para impedir o destacamento do revestimento pulverizado.
[006] A presente invenção foi criada em vista de tal problema convencional. É um objetivo da presente invenção se garantir suficientemente uma margem pro- cessada de uma parte de borda de um orifício de cilindro em um lado de cárter en- quanto se alcança a miniaturização de um bloco de cilindro quando da remoção da parte de borda do orifício de cilindro juntamente com um revestimento pulverizado.
[007] Um método de processamento de um bloco de cilindro como um pri- meiro aspecto da presente invenção inclui: o fornecimento de uma protuberância se projetando na direção de um cárter em uma borda do lado do cárter de um orifício de cilindro e formando um revestimento pulverizado em uma superfície interna do orifí- cio de cilindro e uma superfície interna da protuberância contínua com a superfície interna do orifício de cilindro; e depois de formar o revestimento pulverizado, remo- ver pelo menos parte da protuberância juntamente com o revestimento pulverizado formado na superfície interna da protuberância.
[008] Um bloco de cilindro como um segundo aspecto da presente invenção inclui: um cilindro; uma protuberância fornecida em uma borda do lado do cárter de um orifício cilíndrico do cilindro e se projetando na direção de um cárter; e um reves- timento pulverizado formado em uma superfície interna do orifício de cilindro e uma superfície interna da protuberância contínua com a superfície interna do orifício de cilindro. Pelo menos parte da protuberância é removida junto com o revestimento pulverizado formado na superfície interna da protuberância.
[009] Um bloco de cilindro termicamente pulverizado como um terceiro as- pecto da presente invenção é um bloco de cilindro fornecido com um revestimento pulverizado formado em uma superfície interna de um orifício de cilindro. O bloco de cilindro termicamente pulverizado inclui: um cilindro; e uma protuberância fornecida em uma borda do lado do cárter de um orifício de cilindro do cilindro e se projetando na direção de um cárter. A protuberância possuindo uma parte de ponta que é mais fina do que uma parte de base. Breve Descrição dos Desenhos A figura 1 é uma vista transversal de um bloco de cilindro de acordo com uma modalidade da presente invenção; A figura 2 é uma vista do processo de produção do bloco de cilindro ilustrado na figura 1; A figura 3 é uma vista explicativa operacional na formação de superfície ás- pera (b) no processo de produção ilustrado na figura 2; A figura 4 é uma vista transversal ampliada da seção IV ilustrada na figura 1.
Descrição das Modalidades
[010] Uma modalidade da presente invenção será descrita com referência aos desenhos.
[011] Como ilustrado na figura 1, um bloco de cilindro 1 inclui um cilindro 2 e um cárter 9 que são formados integralmente. O bloco de cilindro 1 é fornecido com um revestimento pulverizado 5 que é pulverizado na superfície interna de um orifício de cilindro 3. O bloco de cilindro 1 pode ser feito de ferro fundido e uma liga de alu- mínio, e o revestimento pulverizado 5 pode ser constituído de um material metálico de base de ferro. Uma superfície áspera corrugada 7 é preliminarmente formada na base do bloco de cilindro 1 onde o revestimento pulverizado 5 é fornecido. A superfí- cie áspera 7 contribui para a aderência aperfeiçoada do revestimento pulverizado 5 à superfície interna do orifício de cilindro 3.
[012] Na presente modalidade, uma protuberância 11 é formada em uma borda do lado de cárter do orifício de cilindro 3 enquanto se projeta na direção do cárter 9 na direção axial do orifício de cilindro 3. A protuberância 11 é formada de forma circunferencial em torno da periferia do orifício de cilindro 3. O revestimento pulverizado 5 é contínuo em torno da superfície interna da protuberância 11.
[013] A protuberância 11 é formada de tal modo que uma parte de ponta 11a possui um formato aproximadamente triangular em seção transversal que é for- necido como uma margem de remoção e é removido pela usinagem depois do re- vestimento pulverizado 5 ser formado. A parte de ponta 11a da protuberância 11 também é fornecida com um revestimento pulverizado 5a que é contínuo com o re- vestimento pulverizado 5 fornecido na superfície interna do orifício de cilindro 3. Aqui, a parte de ponta 11a é indicada por uma linha de corrente de dois pontos nas figuras.
[014] A aderência do revestimento pulverizado 5 é particularmente ruim em uma parte de borda na direção axial do orifício do cilindro 3 em comparação com outras áreas do revestimento pulverizado 5. Dessa formam, a parte de ponta 11a da protuberância 11 é removida juntamente com o revestimento pulverizado 5a de mo- do a reduzir a área de aderência ruim e aumentar a aderência geral.
[015] A seguir, um método para o processamento do bloco de cilindro 1 ilus- trado na figura 1 será explicado com referência à figura 2. A figura 2 ilustra apenas o lado esquerdo do cilindro 2 na figura 1. A figura 2(a) ilustra o estado depois da fundi- ção do bloco de cilindro 1. Como ilustrado na figura 2(a), a protuberância 11 antes da remoção da parte de ponta 11a é formada na borda do orifício de cilindro 3 e se estende na direção do cárter 9.
[016] A protuberância 11 antes da remoção da parte de ponta 11a possui uma superfície interna 11b que é contínua com a superfície interna 3a do orifício de cilindro 3 na direção axial para definir a parte de borda do orifício de cilindro 3,. A protuberância 11 e a superfície interna 11b são formadas de maneira circular.
[017] No lado oposto da superfície interna 11b da protuberância 11, uma superfície inclinada 11c é formada. A superfície inclinada 11c é inclinada de tal for- ma que a ponta da protuberância 11 é localizada mais perto do centro do orifício de cilindro na direção radial do orifício do cilindro. A superfície inclinada 11c também é circunferencialmente formada em torno da periferia do orifício de cilindro 3.
[018] Isso é, a protuberância 11 possui uma espessura máxima L na parte de base em contato com o cilindro 2 ou cárter 9 e se torna mais fina na direção da ponta (no lado de borda inferior da figura 2(a)). Como um exemplo, o valor mínimo da espessura L pode ser de 4 mm., e o valor máximo de uma altura H da protube- rânciapode ser de 1,3 mm + [a espessura do revestimento pulverizado depois do processamento final/tan (ângulo de chanfradura)]. O ângulo de chanfradura corres- ponde a um ângulo α na figura 2(d).
[019] A seguir, como ilustrado na figura 2(b), a superfície áspera 7 é forma- da na superfície interna 3a do orifício de cilindro 3 na figura 2(a) pelo processamento de criação de base áspera. A superfície áspera 7 contribui para a aderência aperfei- çoada do revestimento pulverizado 5 formado posteriormente na superfície interna 3a do orifício de cilindro 3.
[020] O processamento de formação de base áspera pode ser realizado pe- lo uso de uma máquina de processamento de orifício como ilustrado na figura 3. Mais especificamente, um dispositivo com uma ferramenta (lâmina) 15 fixada à peri- feria da ponta de uma barra de perfuração 13 pode ser utilizado. A barra de perfura- ção 13 é movida para baixo na direção axial enquanto girada de modo que a super- fície interna 3a do orifício de cilindro 3 e a superfície interna 11b da protuberância 11 sejam formadas em um formato de furo de parafuso. De acordo, a superfície áspera corrugada 7 é formada na superfície interna 3a do orifício de cilindro 3 e a superfície interna 11b da protuberância 11.
[021] Depois que a superfície áspera 7 é formada como descrito acima, o revestimento pulverizado 5 é pulverizado na superfície interna 3a do orifício de cilin- dro 3 e a superfície interna 11b da protuberância 11, como ilustrado na figura 2(c). O revestimento pulverizado 5 é uniformemente formado na superfície interna 3a do orifício de cilindro 3 e a superfície interna 11b da protuberância 11. O método de pulverização pode ser como descrito no documento de patente 1; no entanto, o mé- todo de pulverização não está limitado a isso.
[022] Depois de o revestimento pulverizado 5 ser fornecido como ilustrado na figura 2(c), a parte de ponta 11a da protuberância 11 fornecida como uma parte processada e removível é removida como ilustrado na figura 2(d). O processamento de remoção da parte de ponta 11a pode ser realizado por uma barra de perfuração similar à ilustrada na figura 3 que é girada de forma excêntrica. No entanto, o méto- do de processamento não é particularmente limitado, e o processamento pode ser realizado a partir do lado do cárter 9. Depois da remoção da parte de ponta 11a, a superfície do revestimento pulverizado 5 é submetida ao processo de acabamento tal como o processamento retificação.
[023] A seguir, a configuração da protuberância 11 depois da remoção da parte de ponta 11a será explicada com referência à figura 4 que é a vista ampliada da seção IV na figura 1.
[024] Como ilustrado na figura 4, uma superfície de extremidade 11d da protuberâncias 11 fornecida depois que a parte de ponta 11a e parte do revestimen- to pulverizado 5 são removidas é inclinada de tal forma que um a extremidade de superfície interna de orifício de cilindro 11e esteja localizada no lado oposto do cár- ter 9 na direção axial do orifício de cilindro 3 com relação a uma extremidade oposta 11f da superfície interna de orifício de cilindro 3a na direção radial. Em outras pala- vras, a superfície de extremidade 11d na figura 4 é inclinada de tal forma que a parte de extremidade 11e no lado direito esteja localizada acima da parte de extremidade 11f no lado esquerdo na direção axial do orifício de cilindro 3. A superfície de extre- midade 11d é formada ao longo da circunferência do orifício de cilindro 3. Dessa forma, a superfície interna do orifício de cilindro 3 (mais precisamente, a superfície do revestimento pulverizado 5) cria um ângulo θ, que é um ângulo obtuso, com a superfície de extremidade 11d. Note-se que, a superfície de extremidade 11d pode ser fornecida horizontalmente sem ser inclinada (perpendicular ao eixo geométrico do orifício do cilindro 3).
[025] Como descrito acima, o revestimento pulverizado 5 fornecido na su- perfície interna do orifício de cilindro 3 possui aderência inferior particularmente na parte de borda do orifício de cilindro 3 voltada para o cárter 9 na direção axial em comparação com a outra área. Na presente modalidade, a borda do orifício de cilin- dro 3 é fornecida com a protuberância 11 na direção do cárter 9. Adicionalmente, a parte de ponta 11a que é parte da protuberância 11 é removida juntamente com a parte de aderência ruim do revestimento pulverizado 5 de modo a remover a base totalmente. De acordo, a aderência geral do revestimento pulverizado 5 no orifício de cilindro 3 pode ser aumentada para fornecer um bloco de cilindro de alta qualidade 1.
[026] Na presente modalidade, a protuberância 11 se projetando a partir do orifício de cilindro 3 n a direção do cárter 9 é fornecida como uma parte de remoção. Isso é, a protuberância 11 simplesmente se projeta para dentro do espaço do cárter 9. Portanto, o bloco de cilindro 1 é impedido de aumentar de tamanho e adicional- mente reduzido apesar da protuberância 11, que deve ser removida, ser fornecida. Adicionalmente, a protuberância 11 contribui para garantir que uma margem sufici- ente seja fornecida para as operações de remoção.
[027] Adicionalmente na presente modalidade, a protuberância 11 possui uma parte de ponta que é mais fina do que a parte de base de modo a reduzir adici- onalmente o volume da protuberância 11 enquanto aumenta a rigidez da protube- rância11. De acordo, a rigidez aumentada impede a deformação da protuberância 11 no momento de processamento de base áspera ilustrado na figura 3. Adicional- mente, a protuberância 11 é reduzida para um mínimo para diminuir a margem a ser removida. Dessa forma, o tempo que seria gasto para a remoção da margem pode ser reduzido e como resultado disso, os custos de produção podem ser reduzidos.
[028] A margem reduzida, que deve ser removida, pode impedir que cavi- dadesapareçam na superfície do material do bloco de cilindro 1 no momento do processo de fundição. De acordo, a qualidade do bloco de cilindro 1 é aperfeiçoada.
[029] De acordo com a presente modalidade, a superfície de extremidade 11d da protuberância 11 depois da remoção da parte de ponta 11a, que é a margem de remoção, é inclinada de tal forma que a extremidade de superfície interna de ori- fício de cilindro 11e é localizada no lado oposto do cárter 9 na direção axial do orifí- cio de cilindro 3 com relação à extremidade oposta 11f da superfície interna 3a. Co- mo ilustrado na figura 4, a superfície de extremidade inclinada 11d da protuberância 11 é formada entre a base do orifício de cilindro 3 e a superfície do revestimento pulverizado 5. Dessa forma, a superfície interna do orifício de cilindro 3 (mais preci- samente, a superfície do revestimento pulverizado 5) cria um ângulo obtuso θ com a superfície de extremidade 11d como ilustrado na figura 4. Visto que o ângulo θ é um ângulo obtuso, a base no lado do corpo de bloco de cilindro se projeta na direção do cárter 9 na direção axial do orifício de cilindro 3 com relação ao revestimento pulve- rizado 5. De acordo, o revestimento pulverizado 5 adere à base de forma mais está- vel de modo a impedir danos (destacamento e rachadura) ao revestimento pulveri- zado 5.
[030] A presente modalidade inclui a superfície inclinada 11c, que está vol- tada para uma parede interna 9a do cárter 9, fornecido na protuberância 11 no lado oposto da superfície interna do orifício de cilindro 3a depois da remoção da parte de ponta 11a, que é a margem de remoção. Portanto, no caso no qual um motor utili- zando o bloco de cilindro 1 da presente modalidade é operado, a rotação de um vi- rabrequim (não ilustrado nas figuras) faz com que o óleo flua ao longo da parede interna 9a e quantidades excessivas de óleo são impedidas de entrar no orifício de cilindro 3 pela superfície inclinada 11c. Como resultado disso, a quantidade de óleo consumida no orifício de cilindro 3 pode ser minimizada. De acordo, um usuário po- de reduzir os custos de manutenção e operação, e a quantidade de óleo contida no gás de exaustão pode ser reduzida para fornecer emissões de motor mais limpas.
[031] Na presente modalidade, a superfície da protuberância 11 voltada pa- ra a parede interna 9a é a superfície inclinada 11c inclinada de tal forma que a ponta da protuberância 11 seja localizada mais perto do centro do orifício de cilindro na direção radial. Portanto, durante a operação de motor, o óleo flui para baixo mais suavemente e, dessa forma, o óleo é impedido de entrar no orifício de cilindro 3 de forma mais confiável.
[032] De acordo com a presente modalidade, a parte de ponta 11a é remo- vida como parte da protuberância 11; no entanto, toda a protuberância 11 pode ser removida. Em cada caso, a superfície de extremidade fornecida depois da remoção é preferivelmente inclinada como a superfície de extremidade 11d ilustrada na figura 4.
[033] Apesar de a protuberância 11 possuir uma parte de ponta que é mais fina do que a parte de base, a espessura da protuberância 11 pode ser uniforme como um todo. Em tal caso, a superfície inclinada 11c ilustrada na figura 2(a) é for- necida como uma superfície voltada para a parede interna que é paralela à direção axial do orifício de cilindro 3. Mesmo se a superfície voltada para a parede interna for paralela à direção axial, o óleo que flui ao longo da parede interna 9a pode ser im- pedido de entrar no orifício de cilindro excessivamente.
[034] Todo o conteúdo do pedido de patente japonês No. P2010-054403 (depositado em 11 de março de 2010) é incorporado aqui por referência.
[035] Apesar de a presente invenção ter sido descrita acima por referência à modalidade, a presente invenção não será limitada à descrição da mesma, e será aparente aos versados na técnica que várias modificações e aperfeiçoamentos po- dem ser feitos dentro do escopo da presente invenção.
Aplicabilidade Industrial
[036] De acordo com a presente invenção, a parte a ser removida fornecida na borda do orifício de cilindro no lado do cárter se projeta a partir da superfície in- terna do orifício de cilindro na direção do cárter para impedir o destacamento do re- vestimento. De acordo, no caso de remoção da parte de borda do lado do cárter jun- tamente com o revestimento pulverizado, uma margem suficiente a ser removida pode ser garantida enquanto uma redução no tamanho do bloco de cilindro é alcan- çado. Lista de Sinais de Referência 1 bloco de cilindro 3 orifício de cilindro 3a superfície interna do orifício de cilindro 5 revestimento pulverizado 5a revestimento pulverizado na parte de borda da protuberância 9 cárter 9a parede interna do cárter 11 protuberância 11a parte de ponta da protuberância (parte da protuberância) 11b superfície interna da protuberância 11c superfície inclinada no lado oposto da superfície interna da protuberân- cia(superfície voltada para a parede interna) 11d superfície de extremidade da protuberância depois da remoção da parte de ponta

Claims (11)

1. Método para o processamento de um bloco de cilindro (1) compreenden- do: o fornecimento de uma protuberância (11) projetada na direção de um cárter (9) em uma borda de lado de cárter de um orifício de cilindro (3) e formando um re- vestimento pulverizado (5) em uma superfície interna (3a) do orifício de cilindro (3) e uma superfície interna (11b) da protuberância (11) contínua com a superfície interna (3a) do orifício de cilindro (3), em que o método é CARACTERIZADO pelo fato de compreender depois da formação do revestimento pulverizado (5), remoção de pelo me- nos parte da protuberância (11) juntamente com o revestimento pulverizado (5) for- mado na superfície interna (11b) da protuberância (11).
2. Método para o processamento de um bloco de cilindro (1), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de a protuberância (11) possuir uma parte de ponta que é mais fina do que uma parte de base.
3. Método para o processamento de um bloco de cilindro (1), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de uma superfície de extremi- dade (11b) da protuberância (11) fornecida após a remoção de pelo menos parte da protuberância (11) ser inclinada de tal forma que uma extremidade de superfície in- terna (11e) do orifício de cilindro seja localizada em um lado oposto do cárter (9) em uma direção axial do orifício de cilindro (3) com relação a uma extremidade oposta (11f) da superfície interna (3a) do orifício de cilindro (3).
4. Método para o processamento de um bloco de cilindro (1), de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de a superfície de extremidade incli- nada (11d) da protuberância (11) ser formada entre uma base do orifício de cilindro (3) e o revestimento pulverizado (5).
5. Método para o processamento de um bloco de cilindro (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de uma su- perfície voltada para a parede interna (11c) que está voltada para uma parede inter- na (9a) do cárter (9) ser fornecida na protuberância (11) em um lado oposto da su- perfície interna (3a) do orifício de cilindro (3) depois da remoção de pelo menos uma parte da protuberância (11).
6. Método para o processamento de um bloco de cilindro (1), de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de a superfície voltada para a parede interna (11c) da protuberância (11) ser inclinada de tal forma que uma ponta da pro- tuberância(11) seja localizada mais perto do centro do orifício de cilindro (3) em uma direção radial do orifício de cilindro (3).
7. Bloco de cilindro (1), compreendendo: um cilindro (2); uma protuberância (11) fornecida em uma borda de lado de cárter de um ori- fício de cilindro (3) do cilindro (2) e se projetando na direção de um cárter (9); e um revestimento pulverizado (5) formado em uma superfície interna (3a) do orifício de cilindro (3) e uma superfície interna (11b) da protuberância (11) contínua com a superfície interna (3a) do orifício de cilindro (3), em que o bloco de cilindro é CARACTERIZADO pelo fato de que: pelo menos parte da protuberância (11) é removida juntamente com o reves- timento pulverizado (5) formado na superfície interna (11b) da protuberância (11); e uma superfície (11c) voltada para uma parede interna (11c) voltada para uma parede interna (9a) do cárter (9) é fornecida na protuberância (11) em um lado oposto da superfície interna (3a) do furo de cilindro (3) após a remoção de pelo me- nos parte da protuberância (11).
8. Bloco de cilindro (1), de acordo com a reivindicação 7, no qual a protube- rância(11) possui uma parte de ponta que é mais fina do que uma parte de base.
9. Bloco de cilindro (1), de acordo com a reivindicação 7 ou 8, CARACTERIZADO pelo fato de uma superfície de extremidade (11d) da protube- rância(11) fornecida após a remoção da pelo menos parte da protuberância (11) ser inclinada de tal forma que uma extremidade de superfície interna do orifício de cilin- dro (11e) seja localizada em um lado oposto do cárter (9) em uma direção axial do orifício de cilindro (3) com relação a uma extremidade oposta (11f) da superfície in- terna (3a) do orifício de cilindro (3).
10. Bloco de cilindro (1), de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de a superfície de extremidade inclinada (11d) da pro- tuberância(11) ser formada entre uma base do orifício de cilindro (3) e o revestimen- to pulverizado (5).
11. Bloco de cilindro (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações de 7 a 10, CARACTERIZADO pelo fato de a superfície (11c) voltada para a parede in- terna da protuberância (11) ser inclinada de tal forma que uma ponta da protuberân- cia (11) seja localizada mais perto de um centro do orifício de cilindro (3) em uma direção radial do orifício de cilindro (3).
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