CN1206783A - 双动活塞型压缩机 - Google Patents

Abstract

一种例如用于内燃发动机升压的双动活塞型压缩机。设有泵活塞主体20和泵活塞25,其中泵活塞主体20两端被第1及第2泵缸盖23₁、23₂关闭,泵活塞25在两端设有第1及第2活塞端头25₁、25₂,在其与第1及第2泵缸盖23₁、23₂之间,分别划成各自的第1及第2泵室36₁、36₂;配置了曲轴26和连杆40,其中曲轴26设在该泵活塞25设置的工作室37上,连杆40把它连接在泵活塞25,通过泵曲轴26的旋转强制泵活塞25往复运动。

Description

双动活塞型压缩机

本发明涉及一种例如用于为给内燃发动机升压的压缩机，特别是涉及一种利用泵活塞的往复运动，进行的气体的吸入和排出的双动活塞型压缩机。

以前，为给内燃发动机升压，曲轴与泵缸中形成的单一的泵室的泵活塞连接，根据此泵活塞的往复运动，使其在上述泵室中进行泵作用的单动活塞型压缩机，这种压缩机在公知的特公昭55-27218的公报上已被公开。

在如上所述的单动活塞型压缩机中，泵活塞往复运动一次，只得到一次泵作用，所以每单位排出量的活塞尺寸大，压缩机的小型化是困难的。

本发明是鉴于上述原因而完成的，其目的在于提供一种单位平均排出量的泵活塞尺寸小、紧凑，且持久性良好的双动活塞型压缩机。

为达到上述目的，本发明的压缩机包括：有两端被第一及第二泵缸盖关闭的气缸孔的泵气缸主体，两端有在其和第一和第二泵缸盖之间、各自区划成第一及第二泵室的第一及第二活塞端头、自由滑动地嵌套于气缸孔的泵活塞；其第1特征在于这个泵活塞形成两个活塞端头之间贯通的工作室，在此工作室上设有连接于旋转驱动源的泵曲轴的曲轴销，和将一端自由摇动地连接在这个曲柄销上，同时，将另一端摇动自如地连接在设在泵活塞上的连杆上，利用泵曲轴的旋转，强制使泵活塞往复运动。

根据这一特征，单一的泵活塞使第一和第二泵室工作，能够增加气体综合排气量，因此，每综合单位排气量的泵活塞各部分的尺寸可缩小。还有，由于采用连杆，在泵气缸轴的旋转中，与活塞销对应的连杆的摇动速度的变化总是平滑的，能够提高支承活塞的连杆轴承支座的耐久性。

本发明在上述特征之外还有如下第2特征，在各个泵缸盖设置了下述阀：在各泵室减压时打开而使各泵室吸入气体的吸入阀，及各个泵室升压时打开从各泵室排出气体的排出阀。

根据这一特征，吸入阀和排出阀的安装会变得容易，并且会有助于压缩机进一步小型化。

另外本发明，在第一特征之上还有如下第3特征，通过滚针轴承，使泵曲轴的曲轴销与在连杆的一端形成的第一轴承孔嵌合，而且，通过滚针轴承，将活塞销嵌合在连杆的另一端形成的第二轴承孔上。

根据该特征，各个滚针轴承都是小直径的，并且负荷容量大，因此能够提高连杆和曲轴销及活塞销相互间的连接强度，能充分提高高速运转时的忍耐度。

另外，本发明在第3特征之上还有第4特征：在第一及第二轴承孔处，夹着滚针轴承，安装了密封该轴承孔的第一及第二密封部件。

根据这一特征，能防止从各个轴承孔流出润滑油，不断有效地润滑各个滚针轴承。

另外本发明在第4特征之上，还有第5特征，在连杆处，形成封入润滑油的储油室，同时使该储油室连通第一及第二轴承孔。

根据本特征，随着连杆的摇动，储油室的润滑油，因往复运动的惯性力作用向各自的储油室自然地供给润滑油，更好地有效润滑各自的滚针轴承。

本发明，在第一特征之上，还有第6特征，由泵主体自由旋转地支承曲轴。

根据这一特征，泵曲轴可以由高刚度的泵气缸主体牢固地支承。

图1是设有本发明双动活塞型压缩机的自动两轮车用内燃发动机纵断面侧面图。图2是图1的沿2-2线的断面图。图3是图1的沿3-3线的断面图。图4是图1中的双动活塞型压缩机扩大的纵断面侧面图。图5是图4的沿5-5线的断面图。图6是图5的沿6-6线的断面图。图7是沿图4的箭头的视图。图8是上述压缩机主要部分平面分解图。图9是上述压缩机主要部分纵断面分解图。图10是显示上述内燃发动机的吸入阀、排出阀及升压阀的开关时序和上述压缩机的泵活塞工作时序的线图。图11是显示上述压缩机中泵活塞侧的滚针轴承运转速度变化的线图。图12是显示上述压缩机中溢流阀附近的变形例断面图。

对本发明实施的形式，参照附图所示本发明实施例，进行以下说明。

在图1至图3中，符号E表示备有本发明双动活塞型压缩机C的自动二轮车用内燃发动机。这个内燃发动机E的发动机主体1，由通过在缸体1a的上端面用螺栓将缸盖1b连接而构成，在这个缸盖1b，形成了靠近容纳在缸体1a的活塞2的端头的燃烧室3、和与这个燃烧室3分别相连的吸气口4、排气口5、及升压口6。在缸盖1b，安装了分别开闭吸气口4、排气口5及过压口6的吸入阀7、排出阀8、升压阀9和点燃导入燃烧室3的混合气体的点火栓10，开闭上述三个阀7、8、9的一个阀凸轮轴11；这时升压阀9及点火栓10，与阀凸轮轴11的轴线方向成V字形排列，并且吸入阀7和排出阀8在与凸轮轴11的轴线方向成直行的方向成V字型排列，分别配置。各个阀7、8、9都安装了朝着关闭方向弹压的阀弹簧12、13、14。

阀凸轮轴11，通过左右一对球形轴承16、15，被支承在缸盖1b，上述两个轴承15、16之间配置了吸气用凸轮11i及排气凸轮11e，右方的轴承16外的突出端，配置了升压用凸轮11c。并且在这个阀凸轮轴11的左方的轴承15外侧的突出端固装有通过链条17被与活塞2相连接的曲柄轴(未图示)驱动的被动链轮18。吸气及排气用的凸轮11i、11e，通过吸气及排气用的摇杆臂19i、19e，与吸入阀7及排出阀8卡合，升压用凸轮11c作成锥形，与升压阀9直接卡合。

因而，如果由无图示的曲轴通过链条17，驱动阀凸轮轴11，则由于吸气、排气及升压凸轮11i、11e、11c和阀簧12、13、14的协动作用，就能按照图10所示的时序分别开闭吸入阀、排出阀及升压阀7、8、9。

前述吸气口4及排气口5，象一般的内燃发动机那样，连通吸气岐管和排气岐管(都无图示)，升压口6与邻接在升压用凸轮11c外端的本发明的双动活塞式空压机C的排出导管57连通。

在图4、图5及图7中，双动活塞型压缩机C有如下设置：使轴承支座头21、22突出于左右两外侧面上的泵气缸主体20，和在此泵气缸主体20的气缸孔24自由滑动地嵌合的泵活塞25，以及驱动该泵活塞25的泵曲轴26。该泵气缸主体20将左方的轴承支座端头21(参见图7)与前述缸盖1b右侧壁的安装孔27嵌合，由螺栓28连接。

泵活塞25，没有设立活塞环，能在泵气缸主体20的气缸孔24内直接滑动，这些滑动面上涂有润滑用的润滑脂。

在轴承支座头21、22处，有到达泵气缸主体20里面的轴承支座孔21a、22a，在轴承支座孔21a、22a中，安装着球形轴承29、30，支承着泵曲轴26，同时泵曲轴26的另一端，通过花键31，与前述阀凸轮轴11结合。而且，左方的轴承孔21a，在轴承29外侧，安装着与泵曲轴26外周紧密相连的油封32。这个油封32采用了能承受后面所述溢流阀75开阀压力程度的高压型。

在右方轴承支座孔21a安装有与轴承30的外侧面邻接的密封塞33，同时覆盖密封塞33的冒34，被用螺纹紧固在轴承支座头22的外侧。

泵气缸主体20的缸孔24的两端，被成对的第一及第二泵缸盖23₁、23₂封闭，在其和缸盖23₁及23₂之间区分成第一及第二泵室36₁、36₂的第一及第二活塞头25₁、25₂，形成于泵活塞25的两端。

在泵活塞25处，形成有向第一活塞端头25₂侧偏移并贯通两个活塞端头25₁、25₂的圆形工作室37和横向贯通第一活塞端头25₁并支持活塞销39的活塞销孔38，在该工作室37，容纳着泵曲轴26的曲轴销26a和将该曲轴销26a连接在活塞销39的连杆40。

连杆40，在曲轴销26a侧的端部有第一轴承孔40a、在活塞销39侧的端部有第二轴承孔40b，这些轴承孔40a、40b处安装的第一及第二滚针轴承41、42，分别支承着上述曲轴销26a及活塞销39。并且在第一轴承孔40a处，夹着第一滚针轴承41，安装了与曲轴销26a外周密接的左右一对密封部件43、43，在第二轴承轴孔40b，夹着第二滚针轴承42安装了与活塞销39外周而密接的左右一对密封部件44、44。

在连杆40形成有在其中间部分由冒45密闭的储油室46，同时分别与两个轴承孔40a、40b连通的油孔47、48穿过这个储油室46，储油室46中封装有润滑用的润滑脂。

泵活塞25，为了容易加工，在前述工作室37及前述活塞销孔38之间，分成两个活塞半体25a、25b，这两个活塞半体25a、25b由多个螺栓49连接。

如图4至图6所示，在第一及第二泵缸盖23₁、23₂分别在其和泵气缸主体20的对面上设有嵌合孔50、比该嵌合孔直径小的环状排气室51和被该排气室51围绕的圆筒形的吸气室52，在将这些嵌合孔50嵌合在与泵气缸主体20的两端头外部的状态下，用几个通孔螺栓53及螺帽54将两个泵缸盖23₁、23₂相互结合为一体。

并且在两个泵缸盖23₁、23₂上，安装了连通吸入室52、52之间的第一连通管55₁，和连通排气室51、51间的第二连通管55₂，特别是在第二泵缸盖23₂连接有在内燃发动机E的没有图示的吸气岐管中间部连通的该吸气室52的吸入导管56，和在内燃发动机E升压口6连通该排气室51的排气导管57。

泵气缸主体20及各自泵缸盖23₁、23₂之间在嵌合孔50上，阀装置58被如下设置。

即，如图8及图9所示，阀门装置58由环状背板60、薄壁吸入阀板61、阀座板62、及薄壁形排出阀板63依次重叠构成。这些构成部件60、61、62、63，其各自外周形成与泵气缸主体20的端部具有大致相同外径的圆形。并且这个阀装置58在泵气缸主体20的端面侧配置了背板60，和该泵气缸主体20的端部一起嵌合在对应的泵气缸主体端部23₁、23₂的嵌合孔50内，夹在泵气缸主体20及各泵缸盖23₁、23₂之间。这个夹紧力如前所述，一边通过贯穿螺栓53及螺帽54夹紧泵气缸主体20，一边利用了第一及第二泵缸盖23₁、23₂相结合的结合力。

这时，第一定位销65₁嵌合在设于泵缸盖23₁、23₂，排出阀板63及在阀座板62上设置的第一定位孔64₁，同时第二定位销65₂嵌合在设于阀座62、吸入阀板61，及背板60的第二定位孔64₂。

在阀座板62上，四组三个一组的吸入孔67，每隔90度穿设于其中心位置周围，而且，接近其外周，穿设有两组七个一组的排气孔68，成180度间隔布置。

在吸入阀板61，设置了与上述四组吸入孔67对应的四个吸入簧片阀61a，及为使将上述两组排气孔68不闭塞绕其而设的两个圆弧形长孔69。各吸入簧片阀61a，为使底部尽力向吸入阀板61的外周靠近，顶部尽力向吸入阀板61的中心靠近，使其向吸入阀板61的半径方向延伸，通过沿着其周围，在吸入阀板61上切口而形成。

背板60的内周，设置了与上述各吸入簧片阀61a的底部对应的缺口形限制部60a，由该限制部60a规定了吸入簧片阀61a的挠曲支点。这样一旦形成缺口形限制部61a，就可以不受泵气缸主体20的气缸孔24开口边缘影响，尽可能使吸入引导簧片61a的弯曲长度加长。如果想让这个弯曲长度变短时只要使限制部60a形成凸形就可以。

排出阀板63，设置了与上述两组排气孔68对应的两个排气簧片阀63a及为不堵塞上述四组吸入孔67而包围其的大直径圆形孔70。排气簧片阀63a沿其周围在排气板63切口形成。

而且在阀座板62的上面，贯通上述圆孔70，形成与对应的缸盖23₁、23₂的吸入室52内周面嵌合的环状隔壁62a，由此隔开吸入室52及排气室51。

如图5所示，在泵气缸主体20的侧壁，设置了在其外侧开口的阀安装孔71，及贯通此阀安装孔71底壁的溢流孔72，使该溢流孔与前述工作室37连通的环状沟77形成于泵缸体20的内周面。阀盖73与前述第一连通管55₁的外周气密嵌合，在第一连通管55₁内连通阀盖73的通孔74，在第一连通管55的周壁上穿通设置有多个。在阀盖73容纳了能够开闭上述溢流孔72的溢流阀75及利用规定的设计负载向关闭方向弹压的阀弹簧76。

另外，在图4中，符号80是设在各泵缸盖23₁、23₂上到达吸入室52的检查孔，通常由螺栓81闭锁。

下面说明关于本实施例的作用。

在内燃发动机E运行中，压缩机C的泵曲轴26由工作阀凸轮轴11驱动，通过连杆40，使泵活塞25强制性地往复运动，伴随这一运动，在第一及第二泵室36₁、36₂交互重复进行减压、加压。

在第一泵室36₁减压时，根据排气簧片阀63a的排气孔68之闭锁，和吸入簧片阀61a的吸入孔67之开启，内燃发动机E的无图示的吸气岐管内的空气从吸入导管56顺序经过第一连通管55₁、吸入室52、吸入孔67，被吸入该泵室36₁。而且在该泵室36₁加压时，根据由于吸入簧片阀61a使吸入孔67闭锁和由于排气簧片阀63a使排气孔68开启，该泵室36₁的加压空气从排气室68依次经过排气室51、第二连通管55₂、排气导管57送到内燃发动机E的升压口6。

在第二泵室36₂减压时，利用与第一泵室36₁的情况一样的排气簧片阀63a的闭阀和吸入簧片阀61的开启，内燃发动机E的吸气岐管内的空气，从吸入导管56，不经第一连通管55₁，被吸入吸气室52、吸入孔67、泵室36₂。而且，该泵室36₂加压时，利用和第一泵室36₁的情况一样的吸入簧片阀61a的关阀和排气簧片阀63的开启，该泵室36₂的加压空气，由排气孔68向排气室51而且不经第二连通管55₂，向排气导管57排气，供给内燃发动机升压口6。

另外在内燃发动机E中，吸入阀7、排出阀8及升压阀9按图10所示的时序开闭，特别是升压阀9，从吸气行程到压缩行程，只是在吸入阀7就要关闭前及关闭之后的一定时间内打开阀。并且升压阀9关闭时，由如上所述的第一及第二泵室36₁、36₂供给的高压空气，在升压口6蓄压，升压阀9开阀时，即，从吸气行程结束到压缩行程开始，从升压口6向燃烧室3给高压空气增压。其结果是，能提高填充效率，充分发挥内燃发动机的高输出能力。

因此对于压缩机C，由于通过一个泵活塞25使第一及第二泵室36₁、36₂交互工作，所以由于单位综合平均排气量的泵活塞25各部分尺寸变小而能够大大地实现压缩机C的小型化。

并且，泵曲轴26，由于是通过在泵气缸主体20的两侧壁上的一对球型轴承29、30支持，所以能够由高刚性的泵气缸主体20牢固地支持泵曲轴26。

而且泵活塞25，由于通过连杆40由泵曲轴26驱动，而在泵曲轴26的旋转中，相对活塞销39连杆40的摇动速度变化是很平滑的，因此，如图11所示，支持活塞销39的滚针轴承42的旋转速度的变化也常常变得平滑，能够提高其耐久性。

而且，泵活塞25，由于在没有设置活塞环的泵气缸主体20的气缸孔24内直接滑动，所以由其滑动阻力引起的动力损失能够抑制的很小。但是由于没有活塞环，各泵室36₁、36₂的高压空气通过泵活塞25和气缸孔24内的微小间隙向工作室37泄漏不可避免，这样不如通过利用该泄漏使工作室37升压，从而使第一及第二泵室36₁、36₂加压时的压力与工作室37的压力差减小。其结果，向工作室37的泄漏量减小，能够提高各自泵室36₁、36₂的工作效率。

在工作室37内压力上升超过了规定的压力时，溢流阀75开启，通过工作室37中多余的压力向压力较低的第一连通管55₁排放，因此防止了工作室37的过度升压，能够提高油封32及其它油封条的耐久性，同时，还可防止由工作室37向内燃发动机E缸盖1b泄漏气体。并且，由于向第一连通管55₁排放的气体再次向第一及第二泵室36₁、36₂吸入进去，不向外部排放，没有浪费。

另外，连杆40的两端的第一及第二轴承支座孔40a、40b，分别通过第一及第二滚针轴承41、42支承曲轴销26a及活塞销39，所以各自的滚针轴承41、42即使有较小的直径其负荷容量也大，因此，泵曲轴26及泵活塞25之间的连接强度高，而能够充分耐高速旋转。并且，各轴承孔40a、40b各由一对密封部件43、43及44、44密封两端，同时，通过在连杆40中间部分形成的储油室46处的油孔47、48连通着，所以，随着泵曲轴26的旋转连杆40摇动时，储油室46的润滑脂通过离心力的作用自然供给到各轴承孔40a、40b，润滑各滚针轴承41、42时，更能提高其耐久性。

另外，构成阀装置58的背板60、吸入阀板61、阀座板62，及排出阀板63，由于其外围全部形成了与泵气缸主体20端部具有大致相同外径的圆形，所以将这些嵌合在与泵气缸主体20端部对应的泵缸盖23₁、23₂的嵌合孔50内，能够夹在泵气缸主体20及各自的泵缸盖23₁、23₂之间。因此在能够容易进行阀装置58的装配的同时，由于用泵缸盖23₁、23₂将这些盖住，这样就能保护与其它物质的接触。

另外这种情况，作为对阀装置58的夹紧力，由于利用了通孔螺栓53及螺帽54对泵气缸主体20和第一及第二泵缸盖23₁、23₂的结合力，所以阀装置58不需专用安装部件，有助于结构的简化。并且在各自的泵缸盖23₁、23₂、排出阀板63及阀座板62设立的第一定位孔64₁处嵌合了第一定位销65₁，同时在阀座板62、吸入阀板61及背板60处设立的第二定位孔64₂嵌合了第二定位销65₂，所以在阀装置58组装时，能容易、确实地保持各构成材料在泵缸盖23₁、23₂轴线附近的定位，因而防止阀装置58的误组装，能确保阀长期正常的阀工作。

图12显示本发明的另外实施例，右方的球轴承30被螺紧在泵气缸主体20右方轴承支座头22的密封盖34′直接压着，这个密封盖34′的端壁上设置着溢流孔72及阀安装孔71。另外靠近密封盖34′配置第一连通管55₁，在这里安装的阀盖73嵌合在上述阀安装孔71上。在这个阀盖73上，同前述实施的例子一样容纳了溢流阀75及阀弹簧76。另外，在泵曲轴26上，设置将工作室37连通在密封盖34′内的通孔82。其它结构由于同前述实施例一样，所以与以前实施例对应的部分，用同一符号表示，并且省略了这些说明。

并且即使这个实施例，也能将工作室37的超额压力从溢流孔72排放到低压的第一连通管55₁中。

本发明不限于上述各实施例，在不脱离本发明要旨的范围内可作种种变更。例如，能够把活塞环安装在泵活塞25的外围。

如上那样，根据本发明的第一特征，设有泵气缸主体和活塞端头，其中泵气缸主体两端有通过第一及第二泵缸盖关闭的气缸孔；而泵活塞在两端设有与第一及第二泵缸盖之间分别分成第1第2泵室的第一及第二活塞端头，自由滑动地嵌合在泵气缸孔上。在该泵活塞上，形成贯通两个活塞端头间的工作室，该工作室中设有与旋转驱动源相连的泵曲轴的曲轴销和连杆，其中，连杆一端摇动自由的连接在这个曲轴销上，同时另一端自由摇动地连接在泵活塞上设置的活塞销上；由于通过泵曲轴的旋转强制泵活塞往复运动，因此，由单一的泵活塞使第一及第二泵室工作，从而，能使气体的综合排气量增加，所以缩短泵活塞各部分尺寸，能够谋求压缩机的小型化。而且由于采用连杆，在泵曲轴旋转中，对应活塞销的连杆摇动速度的变化变为通常顺利，能够提高支持活塞销的连杆的轴承部的耐久性。

另外根据本发明的第二特征，在各泵缸盖，由于设置了各泵室减压时开启而使气体吸入各自泵室的吸入阀及各泵室升压时开启而使气体从各泵室排出的排出阀，因此能够容易地安装吸入阀及排出阀，同时实现压缩机的更加微型化。

而且根据本发明的第3特征，由于在连杆一端形成的第一轴承孔上，介由滚针轴承与泵曲轴的曲轴销嵌合，另外在连杆的另一端形成的第二轴承孔上，介由滚针轴承与活塞销嵌合，所以各自的滚针轴承直径小、负载容量大，因而能够提高连杆和曲轴销及活塞销之间的连接强度，能够充分耐高速旋转。

而且另外根据本发明的第4特征，在第1及第2轴承孔上，由于安装了夹着各滚针轴承而密封该轴承孔内的第1及第2密封部件，所以能够防止从各轴承孔流出润滑油，可经常有效地润滑各滚针轴承。

而且另外根据本发明的第5特征，在连杆形成封入润滑油的储油室，同时由于该储油室连通在第1及第2轴承孔上，所以随着连杆摇动，储油室的润滑油通过离心力的作用被自然供给到储油室，能有效地润滑各滚针轴承。

而且另外根据本发明的第6特征，由于曲轴自由运转地支撑在泵气缸主体上，所以通过高刚性的泵气缸主体能够牢固地支承泵曲轴。

Claims (6)

1、一种双动活塞型压缩机，其特征在于：设有泵气主体(20)和泵活塞(25)，其中泵气缸主体(20)含有两端被第1及第2泵缸盖(23₁、23₂)关闭的气缸孔(24)，泵活塞(25)在两端设有第1及第2活塞端头(25₁、25₂)、在其与第1及第2泵缸盖(23₁、23₂)之间分别划成各自的第1及第2泵室(36₁，36₂)、并自由滑动地嵌合在气缸孔(24)上；在这个泵活塞(25)上，装有曲轴(26)的曲轴销(26a)和连杆(40)，形成贯通两个活塞端头(25₁、25₂)的工作室(37)，在此工作室(37)上设有连接在旋转驱动源(E)的泵曲轴(26)；连杆(40)将一端自由摇动地连接在这个曲轴销(26a)上，同时，将另一端自由摇动地连接在泵活塞(25)处设置的活塞销(39)上，通过泵曲轴销(26)的旋转强制泵活塞(25)往复运动。

2、一种如权利要求1记载的双动活塞型压缩机，其特征在于：

在各泵缸盖(23₁、23₂)上，设置了各泵室(36₁、36₂)减压时打开阀，将气体吸入各泵室(36₁、36₂)的吸入阀(61a)、及各泵室(36₁、36₂)升压时打开阀从各泵室(36₁、36₂)排出气体的排出阀(63a)。

3、一种如权利要求1记载的双动活塞型压缩机，其特征在于：

在连杆(40)的一端形成的第一轴承孔(40a)上，通过滚针轴承(41)与泵曲轴(26)的曲轴销(26a)嵌合，另外在连杆(40)的另一端形成的第1轴承孔(40b)通过滚针轴承(42)与活塞(39)嵌合着。

4、一种如权利要求3记载的双动活塞型压缩机，其特征在于：

在第一及第二轴承孔(40a、40b)上，安装着夹持各滚针轴承(41，42)、密封该轴承孔的第1及第2密封部件(43、44)。

5、一种如权利要求4记载的双动活塞型压缩机，其特征在于：

在连杆(40)上形成装入润滑油的储油室(46)，同时，把这个储油室(46)连通在第1及第2轴承孔(40a、40b)上。

6、一种如权利要求1记载的双动活塞型压缩机，其特征在于：

把泵曲轴(26)自由旋转地支承在泵气缸主体(20)上。

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