CN100455784C - 内燃机的燃油喷射控制设备 - Google Patents

Abstract

内燃机包括一个直接把燃油喷入内燃机燃烧室的直接喷射器、一个把燃油喷入内燃机进气通道中的进气通道喷射器、和一个用来把包含汽化燃油的释放气释放到进气通道中的汽化燃油处理单元。燃油喷射控制设备包括一个探测部分和一个喷射控制部分。探测部分探测释放气中的汽化燃油量。喷射控制部分根据探测到的汽化燃油量改变直接喷射器和进气通道喷射器中至少一个喷射器的燃油喷射模式。这样就抑制了由于释放气而造成的内燃机燃烧故障。

Description

内燃机的燃油喷射控制设备

技术领域

本发明涉及具有喷射控制部分的内燃机的燃油喷射控制设备，燃油喷射控制设备用来控制直接喷射器的燃油喷射模式和进气通道喷射器的燃油喷射模式。

背景技术

已知一种传统的内燃机(例如参考日本待决专利公开No.5-231221)，它具有向进气通道喷射燃油的进气通道喷射器和直接向燃烧室喷射燃油的直接喷射器。在这种内燃机中，例如通过进气通道喷射器进行燃油喷射而利用直接喷射器所喷出的燃油的汽化热来降低燃烧室内的温度来提高空气进气效率。

另外，已知一种汽化燃油处理单元(如日本待决专利公开No.10-231758)。该单元包括燃油吸收机构，它吸收在内燃机油箱等供油系统中产生的汽化燃油。在适当的定时把吸收的燃油释放到进气通道中。

如果在具有进气通道喷射器和直接喷射器的内燃机中执行汽化燃油处理单元执行的前述释放操作，可能会产生下述的问题。

更具体地说，直接喷射器喷出的燃油倾向于以不均匀的方式分布在燃烧室中。也就是说，例如可能燃油在火花塞附近分布地相对较稠密，而在燃烧室的其余部分分布地相对较稀少。但是，与直接喷射器喷出的燃油相比，进气通道喷射器喷出的燃油在最终提供给燃烧室前已经充分汽化。因此与直接喷射器喷射燃油的情况相比，这种情况下的燃油分布倾向于变得相对较均匀。换言之，在前述的内燃机中，直接喷射器喷出的燃油和进气通道喷射器喷出的燃油在燃烧室中以不同的方式分布。

如果在这种内燃机中执行释放，可以假设释放对内燃机燃烧状态的影响也根据操作哪个喷射器而不同。但是，该问题还没有得到充分解决并且需要研制改进的燃油喷射控制设备。

发明内容

因此本发明的一个目的是给包括进气通道喷射器和直接喷射器的内燃机提供一种燃油喷射控制设备，它能够抑制由于释放气造成的内燃机燃烧故障。

为了实现前述和其它目标并且根据本发明的目的，本发明提供一种内燃机的燃油喷射控制设备，内燃机包括一个直接把燃油喷入内燃机燃烧室的直接喷射器、一个把燃油喷入内燃机进气通道中的进气通道喷射器、和一个用来把包含汽化燃油的释放气释放到进气通道中的汽化燃油处理单元，该控制设备的特征在于：

一个探测部分，用来探测释放气中的汽化燃油量；和

一个喷射控制部分，它根据探测到的汽化燃油量减少直接喷射器的燃油喷射量并增加进气通道喷射器的燃油喷射量。

本发明还提供一种内燃机的燃油喷射控制设备，内燃机包括一个直接把燃油喷入内燃机燃烧室的直接喷射器、一个把燃油喷入内燃机进气通道中的进气通道喷射器、和一个用来把包含汽化燃油的释放气释放到进气通道中的汽化燃油处理单元，控制设备的特征在于：

一个判断部分，用来判断是否满足使汽化燃油处理单元执行把释放气释放到进气通道中的条件；和

一个喷射控制部分，在满足条件时它减小直接喷射器的燃油喷射量并增加进气通道喷射器的燃油喷射量。

本发明还提供了一种内燃机的燃油喷射控制设备，内燃机包括一个直接把燃油喷入内燃机燃烧室的直接喷射器、一个把燃油喷入内燃机进气通道中的进气通道喷射器、和一个用来把包含汽化燃油的释放气释放到进气通道中的汽化燃油处理单元，该控制设备的特征在于：

一个探测部分，用来探测释放气中的汽化燃油量；和

一个喷射控制部分，用于根据探测到的汽化燃油量增加直接喷射器的燃油喷射压力。

本发明还提供了一种内燃机的燃油喷射控制设备，内燃机包括一个直接把燃油喷入内燃机燃烧室的直接喷射器、一个把燃油喷入内燃机进气通道中的进气通道喷射器、和一个用来把包含汽化燃油的释放气释放到进气通道中的汽化燃油处理单元，该控制设备的特征在于：

一个判断部分，用来判断是否满足使汽化燃油处理单元执行把释放气释放到进气通道中的条件；和

一个喷射控制部分，用于在满足条件时增加直接喷射器的燃油喷射压力。

通过下面结合附图的描述，本发明的其它方面和优点将变得明显，下面的描述利用例子说明本发明的原理。

附图说明

参考下面对目前优选实施例的描述并且结合附图可以最好地理解本发明以及它的目的和优点，在附图中：

图1的视图示意性地示出了燃油喷射控制设备的结构；

图2的流程图示出了根据本发明第一个实施例的燃油喷射控制过程；和

图3的流程图示出了根据本发明第二个实施例的燃油喷射控制过程。

具体实施方式

[第一个实施例]

现在描述本发明的第一个实施例。

第一个实施例的内燃机10具有气缸17(在图1中只示出了一个)。如图1所示，内燃机活塞14容纳在每个气缸17中并且在其中往复运动。每个活塞14的顶表面和相应气缸17的内壁18限定了燃烧室12。

进气通道11和排气通道13连接到燃烧室12。节流阀26位于进气通道11中并且调节提供给燃烧室12的进气量。

在第一个实施例的内燃机10中，每个气缸17设有两个喷射器，一个直接向燃烧室12喷射燃油(气缸中喷射燃油)的直接喷射器20A和一个进气通道喷射器20B。进气通道喷射器20B把燃油喷入进气通道11在节流阀26下游的部分中(进气通道11更靠近燃烧室12的部分)，该部分在燃烧室12的外部。直接喷射器20A喷出的燃油和经过处于打开状态的进气阀21引入燃烧室12中的空气混合，并且产生空气-燃油混合物。进气通道喷射器20B喷出的燃油在通过处于打开状态的进气阀21提供给燃烧室12之前就已经与进气通道11中的进气混合并且由此形成空气-燃油混合物。

当火花塞22点燃空气-燃油混合物时它们爆炸燃烧并且从燃烧室12经过处于打开状态的排气阀23排出到排气通道13。在排气通道13中使用了具有排气净化功能的催化装置27。

每组直接喷射器20A和进气通道喷射器20B分别连接输送管24A和输送管24B。每个输送管24A、24B把预定压力的燃油提供给相应组的喷射器20A、20B。给进气通道喷射器20B提供燃油的输送管24B由油箱92经过供油泵25供给预定压力的燃油。给直接喷射器20A提供燃油的输送管24A被供给经过高压油泵28的具有预定压力(比输送管24B的压力高)的燃油。高压油泵28进一步压缩已经由供油泵25压缩过的燃油。

在第一个实施例中，提供汽化燃油处理单元90把油箱92中产生的汽化燃油释放到进气通道11中。汽化燃油处理单元90包括保持吸收汽化燃油的活性炭的罐91、连接罐91和油箱92的引入通道93，和连接罐91和进气通道11在节流阀26下游的部分的释放通道94。在释放通道94中设有流量控制阀47来控制从罐91引导到进气通道11的汽化燃油(释放气)的量。

电子控制单元(ECU)50控制释放气的流动，或者执行释放控制过程。ECU 50执行对内燃机10的所有各种控制过程，包括空气-燃油比率控制过程和燃油喷射控制过程。ECU50包括算法部分、驱动电路、用于存储从每个控制过程的计算中得到的结果以及用于这类计算中的函数图的存储器52。换言之，ECU50形成燃油喷射控制部分来分别控制直接喷射器20A的燃油喷射量和进气通道喷射器20B的燃油喷射量。

内燃机10还包括用于探测内燃机10的运行条件的各种传感器。例如，进气量传感器42放置在进气通道11中节流阀26的上游位置处来探测进气量。内燃机转速传感器43布置在内燃机10的输出轴(未示出)附近来探测内燃机10的转速。加速器踏板传感器44设在加速器踏板60附近来探测加速器踏板60的踩下程度。冷却剂温度传感器45固定到气缸座(未示出)上来探测内燃机冷却剂的温度。

另外，氧气传感器46安装在排气通道13中催化装置27的上游处来探测与排气氧气浓度对应的空气-燃油比率。传感器42到46的探测结果送到ECU50。这样根据内燃机10的运行条件，ECU50根据探测结果执行控制过程。另外，ECU50根据以前述方式探测到的空气-燃油比率能够探测释放气中的汽化燃油浓度(下面简单地称之为汽化燃油浓度)。在示出的实施例中，ECU50探测作为与释放气中所含燃油量相关的量的汽化燃油浓度。换言之，ECU50形成探测部分来探测释放气中的燃油量。

一旦汽化燃油处理单元90开始释放操作，ECU50开始探测与空气-燃油比率对应的汽化燃油浓度。根据在预定时间内得到的探测结果，ECU50就获取汽化燃油浓度。获取的值写入存储器52。

下面参考图2解释控制直接喷射器20A喷射燃油和释放的过程。在第一个实施例中，直接喷射器20A喷射燃油的主要目的是通过冷却燃烧室12提高空气进气效率，而冷却是利用直接喷射器20A喷入燃烧室12中的燃油的汽化热来实现的。图2的流程图给出了ECU50以预定时间间隔反复执行的控制过程。

首先在步骤S100判断是否满足开始释放的条件(释放条件)。更具体地说，在示出的实施例中，ECU50判断是否满足下面这些条件：冷却剂温度传感器45探测到的内燃机冷却剂温度是否等于或大于预定值、当前是否不禁止喷射器20A和20B喷射燃油或内燃机10当前是否不处于“断油”状态、和是否内燃机10的运行条件已经在一定时间周期内保持基本不变。如果任何一个条件不满足，就表示不满足释放条件。ECU50形成判断部分来判断是否满足了释放条件。

设定和内燃机冷却剂温度以及内燃机运行条件相关的两个条件是为了保证只有在内燃机10运行在相对稳定的燃烧状态时才允许释放操作。设定和喷射器20A、20B相关的条件是为了如果不需要给内燃机10这样提供燃油的话就避免通过释放操作提供不必要的燃油。

如果步骤S100的判断结果是否定的，或者判断出不满足释放条件，就结束控制过程。但是，在步骤S100的判断结果是肯定的情况下，控制过程前进到步骤S110。然后判断汽化燃油浓度是否未知。在示出的实施例中，如果已经获取了汽化燃油浓度或对汽化燃油浓度的计算已经完成，那么就表示已知汽化燃油浓度。如果没有获取前述的浓度，就表示还没有把获取的值存储在存储器52中并且汽化燃油浓度是未知的。换言之，在步骤S110，判断获得汽化燃油浓度的过程是否已经完成。

如果步骤S110的判断结果是肯定的，或者判断出汽化燃油浓度是未知的，ECU50就在步骤S120禁止直接喷射器20A喷射燃油，即禁止气缸中的燃油喷射。更具体地说，只要汽化燃油浓度未知，就不可能精确地确定为了给内燃机10提供适合内燃机10运行条件的燃油量而必须由喷射器20A、20B喷出的燃油量。也就是说，例如如果所进行的燃油喷射与适合内燃机10在非释放状态下的运行条件的燃油量一致而在该状态下执行释放操作，燃烧室12中的空气-燃油比率就相应地增高。在该状态下，如果汽化燃油浓度相对较高，每个直接喷射器20A的燃油喷射可能过度增加相应火花塞22附近的空气-燃油比率，与燃烧室12其余部分的空气-燃油比率相比，火花塞22附近的空气-燃油比率倾向于相对较高。这样就增加了发生空气-燃油比率过高而点不着火的可能性。

在第一个实施例中，由于在步骤S120中禁止气缸中喷射燃油，就能够抑制由于释放气而引起的火花塞22附近的空气-燃油比率过高。以这种方式来避免如空气-燃油比率过高而点不着火等内燃机燃烧故障。在该阶段只要内燃机燃烧不出现故障，可以增加进气通道喷射器20B的燃油喷射量来补偿直接喷射器20A燃油喷射量的减少。但是，这种进气通道喷射器20B的燃油喷射量增加不一定必须执行。

随后在步骤S130执行释放操作。也就是说，只有在禁止气缸中喷射燃油并且每个燃烧室12中的燃油分布变得相对较均匀时才进行释放操作。这样避免释放操作引起内燃机燃烧故障。更具体地说，执行释放操作预定时间，该时间对应于流量控制阀47保持在打开状态的时间。释放操作后，执行前述获取汽化燃油浓度的步骤。

在该阶段，如果获取的汽化燃油浓度值已经存储在存储器52中(S140：NO)，就在步骤S150判断获取值是否高于预定值。反之，如果步骤S140的判断结果是肯定的，过程返回步骤S120。如果在相对较短的时间内完成了对汽化燃油浓度的获取，那么可以从过程中略去步骤S140，并且过程直接从执行释放的步骤S130前进到步骤S150，而不会引起任何问题。

另外，如果步骤S110的判断是否定的，与其中步骤S140的判断结果是否定的情况一样，过程前进到步骤S150。

如果步骤S150的判断结果是肯定的，或者判断出汽化燃油浓度比预定值高(释放气中的燃油量大于预定值)，过程返回到步骤S120。换言之，禁止气缸中喷射燃油以避免释放气引起内燃机燃烧故障。

反之，如果步骤S150的判断结果是否定的，那就表示释放气对内燃机燃烧的影响最小。因此在步骤S160，允许气缸中喷射燃油。在该状态下，直接喷射器20A的燃油喷射量和进气通道喷射器20B的燃油喷射量对应于不论是否引入前述汽化燃油浓度的释放气内燃机燃烧都能保持在稳定状态的值。随后在步骤S170执行释放。

第一个实施例具有下述优点。

(1)释放气影响内燃机10中的空气-燃油比率并且由此影响内燃机10的燃烧状态。在第一个实施例中，改变每个直接喷射器20A的燃油喷射量与相应进气通道喷射器20B的燃油喷射量之比使之与释放气中燃油量一致。从而抑制释放气对内燃机10的前述影响，并且有利地保持内燃机燃烧状态。

(2)在第一个实施例中，探测作为与释放气中燃油量相关的量的汽化燃油浓度。由于汽化燃油处理单元90的燃油吸收部分吸收的燃油量是变化的，释放气对内燃机燃烧的不利影响会很严重。但是，在示出的实施例中，探测汽化燃油浓度并且改变喷射器20A和20B之间的燃油喷射量比率使之与探测结果一致。这样就有效地抑制释放气的不利影响。

(3)在第一个实施例中，只有探测到的汽化燃油浓度比预定值高时，才改变燃油喷射量比率以减少直接喷射器20A的燃油喷射量。以这种方式抑制内燃机燃烧故障。另外，如果释放气的影响最小，可以进行控制燃油喷射量使之适合于正常的内燃机燃烧状态。

(4)在第一个实施例中，根据在预定时间内得到的探测结果执行对汽化燃油浓度的获取。另外，当这种获取未完成时，改变燃油喷射量比率。

更具体地说，如果未完成汽化燃油浓度获取并且汽化燃油浓度未知，就表示释放气对内燃机燃烧状态的不利影响程度也是未知的。因此在第一个实施例中，通过改变这种状态下的燃油喷射量比率，进一步可靠地抑制释放气的影响。

(5)与进气通道喷射器20B喷出的燃油相比，直接喷射器20A喷出的燃油没有充分汽化。因此每个直接喷射器20A喷出的燃油倾向于在燃烧室12中以不均匀的方式分布。但是，在第一个实施例中，由于改变燃油喷射量比率使得与直接喷射器20A对应的部分减少，避免出现由于不均匀的燃油分布引起在燃烧室12有限区域内形成过高的燃油浓度。因此也抑制不完全燃烧导致的排气性质恶化。

作为第一个实施例的另一种实施方法，如果例如释放气中的探测燃油量超过预定量，可以改变燃油喷射量比率使得与进气通道喷射器20B对应的部分减少。在这种情况下，通过避免进气通道喷射器20B的燃油喷射量和释放气中燃油量的总和或者从进气通道11馈送到燃烧室12的总燃油量变得过大能够抑制释放气的不利影响。

但是，在这种情况下，如果释放气中燃油量的探测结果(获取的值等)不是足够可靠，例如如果探测结果超过实际燃油量，可以把进气通道喷射器20B的燃油喷射量设定为一个相对较小的值，使得从进气通道11馈送给燃烧室12的实际总燃油量过度减小。与直接喷射器20A直接喷入燃烧室12的燃油相比，从进气通道11馈送给燃烧室12的燃油充分汽化。因此，为了稳定内燃机的燃烧，希望避免从进气通道11馈送给燃烧室12的总燃油量过度减小。

但是，在示出的实施例中，改变燃油喷射量比率使得与直接喷射器20A对应的部分减小。因此，尽管允许进气通道喷射器20B喷射足够量的燃油，并且这些燃油充分汽化，还是抑制了在每个燃烧室12中形成燃油浓度过高的有限区域。从而有效地抑制由于不完全燃烧造成的排气性质的恶化。

(6)在第一个实施例中，当要改变燃油喷射量比率时，暂停直接喷射器20A喷射燃油(相应的燃油喷射量设定为零)。以这种方式迅速校正不均匀的燃油分布。

(7)在确定汽化燃油浓度是否未知(步骤S110)前，判断是否满足释放条件(步骤S100)。如果不满足条件，不改变燃油喷射量比率。如上所述，引入到燃烧室12中的释放气影响内燃机10的燃烧状态。但是，在第一个实施例中，由于只有满足释放条件时才改变燃油喷射量比率，可靠地避免了燃油喷射量比率变化的影响，否则释放操作会导致这种影响。从而有利地保持内燃机10的燃烧。

[第二个实施例]

在本发明的第二个实施例中，与第一个实施例不同，如果满足释放条件，那么不论汽化燃油浓度是否未知都禁止气缸中喷射燃油。

更具体地说，如图3的流程图所示，在步骤S200判断是否满足释放条件。该判断对应于第一个实施例的步骤S100的判断。在第二个实施例中，如果步骤S200的判断结果是肯定的，过程前进到步骤S210并且禁止气缸中喷射燃油。步骤S210对应于第一个实施例中的步骤S120。因此，如果这时进行气缸中喷射燃油，直接喷射器20A的燃油喷射量改为零，从而改变直接喷射器20A和进气通道喷射器20B之间的燃油喷射量比率。完成步骤S210后，过程结束。

反之，如果步骤S200的判断结果是否定的，暂停过程并且不执行步骤S210。如果步骤S200的判断结果是肯定的，完成步骤S210后或者当满足非上述条件的不同的释放条件时，可以执行释放操作。

第二个实施例除了具有第一个实施例中的第(5)和(6)项所述的优点外，还具有下述优点。

(8)在第二个实施例中，判断是否满足释放条件。只有满足这些条件时才改变燃油喷射量比率。以这种方式抑制释放气对内燃机10燃烧状态的影响。从而有利地保持了内燃机的燃烧。

本发明不限于上述的描述，而是可以以下面的改进形式来具体实施。

在示出的实施例中，在步骤S120或步骤S210，终止直接喷射器20A的燃油喷射或者把直接喷射器20A的燃油喷射量设定为零。但是，直接喷射器20A的燃油喷射量不一定必须是零，而是可以减小到一个不是零的不同水平。

在第一个实施例中，使用氧气传感器46探测到的空气-燃油比率来探测汽化燃油浓度。但是，碳化氢(HC)传感器可以用在罐91或油箱92中，并且例如可以利用HC传感器探测汽化燃油浓度。或者，当执行释放操作导致内燃机10的燃烧故障时可以判断出汽化燃油浓度相对较高。

在第一个实施例中，获取汽化燃油浓度。但是，可以参考汽化燃油浓度的探测结果来进行判断是否要改变燃油喷射量比率，而不需获取汽化燃油浓度。

可以改变燃油喷射量比率使得对应于进气通道喷射器20B的部分减小。在这种情况下，通过避免进气通道喷射器20B的燃油喷射量和释放气中的燃油量的总和变得过大，抑制了释放气对内燃机10的不利影响。另外，只要内燃机10的燃烧没有故障，可以增加直接喷射器20A的燃油喷射量以补偿对燃烧室12供油量的减少。如果不需要这种补偿，可以减小或维持直接喷射器20A的燃油喷射量。

在示出的实施例中，通过改变燃油喷射量比率来抑制内燃机的燃烧故障。但是，可以增加直接喷射器20A的燃油喷射压力从而抑制内燃机燃烧故障。在这种情况下，通过利用ECU50调节高压油泵28的排出量来控制直接喷射器20A的燃油喷射压力。

更具体地说，在这种情况下，可以用“增加直接喷射器20A的燃油喷射压力”这一步骤来替换第一个实施例的步骤S120。可以用“使直接喷射器20A的燃油喷射压力返回到执行步骤S120前的状态”这一步骤来替换步骤S160。另外，在第二个实施例中，可以用“增加直接喷射器20A的燃油喷射压力”这一步骤来替换步骤S210。

在这些情况中，通过直接喷射器20A增高了的燃油喷射压力提高对燃烧室12中燃油的汽化。从而抑制燃烧室12中上述的不均匀燃油分布。因此就抑制了释放气对空气-燃油比率的不利影响，并且有利地维持了内燃机燃烧。

另外，通过改变燃油喷射量比率和直接喷射器20A的燃油喷射压力可以抑制由于释放气而造成的内燃机燃烧故障。

这些例子和实施例应认为是说明性的而不是限制性的，并且本发明不限于这里给出的具体细节，而是可以在所附权利要求的范围和等同体内进行改进。

Claims (8)

1.一种内燃机的燃油喷射控制设备，内燃机包括一个直接把燃油喷入内燃机燃烧室的直接喷射器、一个把燃油喷入内燃机进气通道中的进气通道喷射器、和一个用来把包含汽化燃油的释放气释放到进气通道中的汽化燃油处理单元，该控制设备的特征在于：

一个探测部分，用来探测释放气中的汽化燃油量；和

一个喷射控制部分，它根据探测到的汽化燃油量减少直接喷射器的燃油喷射量并增加进气通道喷射器的燃油喷射量。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于探测部分探测释放气中汽化燃油的浓度，并把它作为与汽化燃油量相关的值。

3.如权利要求1所述的设备，其特征在于如果汽化燃油量超过预定水平，喷射控制部分改变燃油喷射量。

4.如权利要求1所述的设备，其特征在于探测部分根据在预定时间周期内得到的汽化燃油量的探测结果获取汽化燃油量，并且其中没有完成这种获取过程时喷射控制部分改变燃油喷射量。

5.一种内燃机的燃油喷射控制设备，内燃机包括一个直接把燃油喷入内燃机燃烧室的直接喷射器、一个把燃油喷入内燃机进气通道中的进气通道喷射器、和一个用来把包含汽化燃油的释放气释放到进气通道中的汽化燃油处理单元，控制设备的特征在于：

一个判断部分，用来判断是否满足使汽化燃油处理单元执行把释放气释放到进气通道中的条件；和

一个喷射控制部分，在满足条件时它减小直接喷射器的燃油喷射量并增加进气通道喷射器的燃油喷射量。

6.如权利要求1到5中任何一项所述的设备，其特征在于减少直接喷射器的燃油喷射量包括中止直接喷射器的燃油喷射。

7.一种内燃机的燃油喷射控制设备，内燃机包括一个直接把燃油喷入内燃机燃烧室的直接喷射器、一个把燃油喷入内燃机进气通道中的进气通道喷射器、和一个用来把包含汽化燃油的释放气释放到进气通道中的汽化燃油处理单元，该控制设备的特征在于：

一个探测部分，用来探测释放气中的汽化燃油量；和

一个喷射控制部分，用于根据探测到的汽化燃油量增加直接喷射器的燃油喷射压力。

8.一种内燃机的燃油喷射控制设备，内燃机包括一个直接把燃油喷入内燃机燃烧室的直接喷射器、一个把燃油喷入内燃机进气通道中的进气通道喷射器、和一个用来把包含汽化燃油的释放气释放到进气通道中的汽化燃油处理单元，该控制设备的特征在于：

一个判断部分，用来判断是否满足使汽化燃油处理单元执行把释放气释放到进气通道中的条件；和

一个喷射控制部分，用于在满足条件时增加直接喷射器的燃油喷射压力。

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