DE60013549T2 - Variable valve control device with a locking slide - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen eine Verbrennungskraftmaschine mit einem hydraulischen Steuerungssystem zur Steuerung des Betriebs eines verstellbaren Nockenwellentaktsystems (VCT-Systems) der Art, bei der die Position der Nockenwelle relativ zu der Position einer Kurbelwelle als Reaktion auf Öldruck umfänglich verändert wird. Bei einem solchen VCT-System ist ein elektrohydraulisches Steuerungssystem zur Ausführung der Umpositionierung der Nockenwelle vorgesehen, und es ist ein Verriegelungsystem vorgesehen, damit das elektrohydraulische Steuerungssystem wahlweise diese Umpositionierung vornehmen kann oder daran gehindert wird.The The present invention generally relates to an internal combustion engine with a hydraulic control system to control the operation an adjustable camshaft timing system (VCT system) of the type in which the position the camshaft relative to the position of a crankshaft in response on oil pressure peripherally changed becomes. In such a VCT system is an electro-hydraulic Control system for execution provided the repositioning of the camshaft, and it is a Locking system provided to allow the electro-hydraulic control system Optionally, this repositioning can make or prevented becomes.
Im besonderen betrifft die Erfindung ein mehrere Positionen aufweisendes VCT-System, das durch Motoröldruck betätigt wird und einen an einem Rotor befestigten Verriegelungskolben aufweist, wobei der Verriegelungskolben die Schwingung des Motors in einer Vorschubposition, einer Rückzugsposition und einer Vielzahl von Positionen dazwischen verhindert.in the In particular, the invention relates to a multi-position exhibiting VCT system powered by engine oil pressure actuated and having a locking piston attached to a rotor, wherein the locking piston, the vibration of the engine in a Feed position, a retraction position and prevents a variety of positions in between.
Es ist bekannt, daß sich die Leistung einer Verbrennungskraftmaschine durch Verwendung von zwei Nockenwellen verbessern läßt, der einen zur Betätigung der Einlaßventile für die verschiedenen Zylinder des Motors und der anderen zur Betätigung der Auslaßventile. Typischerweise wird die eine von diesen Nockenwellen von der Kurbelwelle des Motors über einen Kettenrad-Ketten-Antrieb oder einen Riemenantrieb angetrieben, und die andere von diesen Nockenwellen wird von der ersten über einen zweiten Kettenrad-Ketten-Antrieb oder einen zweiten Riemenantrieb angetrieben. Als Alternative können alle beide Nockenwellen von einem einzigen, von einer Kurbelwelle betätigten Kettenantrieb oder Riemenantrieb angetrieben werden. Ebenso bekannt ist, daß sich die Leistung einer Verbrennungskraftmaschine mit zwei Nockenwellen oder aber einer einzigen Nockenwelle durch Änderung des Positionsverhältnisses einer Nockenwelle relativ zu der Kurbelwelle verbessern läßt.It is known to be the performance of an internal combustion engine by using two To improve camshafts, the one for operation the intake valves for the different cylinders of the engine and the other to operate the Exhaust valves. Typically, the one of these camshafts from the crankshaft the engine over driven by a sprocket chain drive or a belt drive, and the other of these camshafts is from the first to a second Sprocket chain drive or a second belt drive driven. As an alternative, everyone can Both camshafts from a single, driven by a crankshaft chain drive or belt drive are driven. It is also known that the Performance of an internal combustion engine with two camshafts or but a single camshaft by changing the position ratio a camshaft can be improved relative to the crankshaft.
Ebenso bekannt ist, daß sich die Leistung eines Motors bei einem Motor mit einer oder mit mehreren Nockenwellen, insbesondere in bezug auf Leerlaufqualität, Brennstoffökonomie, Emissionsverminderung oder höheres Drehmoment, mit Hilfe eines VCT-Systems verbessern läßt. Beispielsweise kann die Nockenwelle "in Nachlauf gebracht" werden, damit sich die Einlaßventile bei Leerlauf zum Zwecke der Stabilität und bei hoher Motordrehzahl zwecks verbesserter Leistung verspätet schließen. Ebenso kann die Nockenwelle "in Vorlauf gebracht" werden, damit sich die Einlaßventile bei Betrieb im Mittelbereich verfrüht schließen, um einen höheren volumetrischen Wirkungsgrad mit entsprechend höheren Graden des Drehmoments zu erzielen. Bei einem Motor mit zwei Nockenwellen kommt der Nachlauf oder der Vorlauf der Nockenwelle durch Änderung des Positionsverhältnisses von einer der Nockenwellen, gewöhnlich der die Einlaßventile des Motors betätigenden Nockenwelle, relativ zu der anderen Nockenwelle und der Kurbelwelle zustande. Demgemäß wird durch den Nachlauf oder den Vorlauf der Nockenwelle der Takt des Motors hinsichtlich des Betriebs der Einlaßventile relativ zu den Auslaßventilen oder hinsichtlich des Betriebs der Ventile relativ zu der Position der Kurbelwelle verändert.As well it is known that the power of an engine on a one or more engine Camshafts, in particular with regard to no-load quality, fuel economy, Emission reduction or higher Torque, with the help of a VCT system. For example, can the camshaft "in Be castered, so that the intake valves at idle for the purpose of stability and at high engine speed in order improved performance delayed shut down. As well can the camshaft "in Be brought forward, so that the intake valves close prematurely when operating in the mid-range to a higher volumetric Efficiency with correspondingly higher To achieve degrees of torque. For an engine with two camshafts the caster or the supply of the camshaft comes through change the positional relationship from one of the camshafts, usually the intake valves of the motor Camshaft, relative to the other camshaft and the crankshaft conditions. Accordingly, by the wake or the flow of the camshaft, the clock of the engine in terms of the operation of the intake valves relative to the exhaust valves or regarding the operation of the valves relative to the position the crankshaft changed.
Bisher besaßen viele VCT-Systeme mit eingebauter Hydraulik einen innerhalb eines geschlossenen Gehäuses an einer Nockenwelle gesicherten schwingfähigen Rotor, wobei zwischen dem Rotor und dem Gehäuse eine Kammer gebildet ist. Der Rotor umfaßt von diesem nach außen ragende Flügel, um die Kammer in getrennte erste und zweite Fluidkammern zu teilen. Ein solches VCT-System umfaßt oft eine Fluid zuführende Konfiguration zur Überführung von Fluid innerhalb des Gehäuses von einer Seite des Flügels zur anderen oder umgekehrt, um dadurch den Motor in der einen oder der anderen Richtung in bezug auf das Gehäuse schwingen zu lassen. Diese Schwingung wirkt, um die Position der Nockenwelle relativ zu der Kurbelwelle vorzuschieben oder zurückzuziehen. Diese VCT-Systeme können sich entweder mit einem Hydrauliksystem, das als Reaktion auf durch die Nockenwelle fließende Drehmomentimpulse betätigt wird, "selbst antreiben" oder können direkt durch Öldruck von einer Ölpumpe angetrieben werden. Des weiteren sind mechanische Verbindungsvorrichtungen enthalten, um Rotor und Gehäuse entweder in vollkommen vorgeschobener Position oder vollkommen zurückgezogener Position relativ zueinander zu verriegeln.So far had Many VCT systems with built-in hydraulics one within one closed housing secured on a camshaft oscillating rotor, wherein between the rotor and the housing a chamber is formed. The rotor includes from this outwardly projecting Wings to to divide the chamber into separate first and second fluid chambers. Such a VCT system often includes a fluid feeding Configuration for the transfer of Fluid within the housing from one side of the wing to the other or vice versa, thereby the engine in one or the other direction with respect to the housing to swing. These Vibration acts to the position of the camshaft relative to the Advance or retract crankshaft. These VCT systems can either with a hydraulic system that reacts in response to the camshaft flowing torque pulses actuated becomes, "drive yourself" or can directly by oil pressure driven by an oil pump become. Furthermore, mechanical connecting devices are included, around rotor and housing either in fully advanced position or completely retracted Lock position relative to each other.
Leider
können
die obigen VCT-Systeme mehrere Nachteile aufweisen. Beispielsweise
wird in
Ein Nachteil bei Shirai et al. besteht darin, daß die Stifte derart wirken, daß sie den Rotor nur in zwei Umfangspositionen, entweder in vollkommen vorgeschobener oder vollkommen zurückgezogener, relativ zu dem Gehäuse verriegeln. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Stifte entweder in der vollkommen vorgeschobenen oder der vollkommen zurückgezogenen Position haften bleiben können und mithin das VCT verklemmen. Wenn das VCT von der einen Position in die andere wechselt, wird ein Teil des in die erste und in die zweite Kammer übertragenen Fluiddrucks zurück zu einem der Stifte gelenkt, um den Stift herauszuziehen. Demgemäß werden die Fluidkammern und der Stift gleichzeitig mit dem Fluiddruck beaufschlagt. Wenn der Fluiddruck in den Fluidkammern ausreicht, um den Rotor in Drehung zu versetzen, bevor der Stift vollkommen herausgezogen ist, belastet die Seite des Rotors den Stift und bewirkt, daß der Stift in dem radialen Loch haften bleibt und mithin das VCT außer Funktion setzt.One Disadvantage of Shirai et al. is that the pins act like this, that she the rotor only in two circumferential positions, either in fully advanced or completely withdrawn, relative to the housing lock. Another disadvantage is that the pins either in the fully advanced or completely withdrawn Position can adhere to and thus jamming the VCT. If the VCT from the one position in the other changes, becoming part of the first and the second Chamber transmitted Fluid pressure back directed to one of the pins to pull out the pin. Accordingly, become the fluid chambers and the pin acted upon simultaneously with the fluid pressure. When the fluid pressure in the fluid chambers is sufficient to keep the rotor to turn before the pen completely pulled out is, the side of the rotor loads the pin and causes the pin sticks in the radial hole and thus sets the VCT out of action.
In
In
In
Demgemäß ist bei sämtlichen oben genannten Referenzen nach dem Stand der Technik ein Verriegelungskolben enthalten, der innerhalb eines Gehäuses angebracht und in nur einer Position pro Verriegelungskolben mit einem Rotor verriegelbar ist. Beispielsweise ist bei der Referenz von Shirai et al. die Verriegelung nur in vollkommen vorgeschobener oder vollkommen zurückgezogener Position möglich, wobei zwei Verriegelungskolben verwendet werden. Weiterhin wird jeder Verriegelungskolben mit dem Rotor in diametralem Eingriff verriegelt, was zu den bei Sato erläuterten Haftungszuständen des VCT führen kann.Accordingly, at all above-mentioned references according to the prior art, a locking piston included inside a housing and in only one position per locking piston locked with a rotor is. For example, in the reference of Shirai et al. the lock only in completely advanced or completely withdrawn Position possible, where two locking pistons are used. Everyone will continue to do so Locking piston locked to the rotor in diametrical engagement, what the ones explained at Sato liability conditions of the VCT can.
Andere
verstellbare Ventiltaktmechanismen sind ausführlich in
Deshalb wird ein VCT-System benötigt, das die mit verstellbaren Nockenwellentaktanordnungen bei Verriegelungskolben nach dem Stand der Technik auftretenden Probleme durch Schaffung eines verstellbaren Nockenwellentaktsystems beseitigen kann, das einen Rotor und ein Gehäuse in mehr als einer Position pro Verriegelungskolben miteinander verriegelt, gegen ungewollte, durch diametrale Verklemmungszustände zwischen dem Verriegelungskolben und einem Verriegelungskolbenloch geschaffene Sperrbedingungen unanfällig ist und keinen Drehschlupf zwischen Rotor und Gehäuse zuläßt.Therefore, a VCT system is needed can eliminate the problems associated with adjustable camshaft timing arrangements in prior art locking pistons by providing an adjustable camshaft timing system that locks a rotor and housing together in more than one position per locking piston against unwanted diametrically jammed conditions between the locking piston and a locking piston bore Barrier conditions is unattractive and does not allow rotational slip between the rotor and the housing.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein VCT-System geschaffen, das die bei verstellbaren Nockenwellentaktanordnungen mit Verriegelungskolben nach dem Stand der Technik auftretenden Probleme durch Schaffung eines verstellbaren Nockenwellentaktsystems beseitigen kann, das einen Rotor und ein Gehäuse in mehr als einer Position pro Verriegelungskolben miteinander verriegelt, gegen ungewollte, durch diametrale Verklemmungszustände zwischen dem Verriegelungskolben und einem Verriegelungskolbenloch geschaffene Sperrbedingungen unanfällig ist und keinen Drehschlupf zwischen Rotor und Gehäuse zuläßt.According to the present Invention, a VCT system is provided, which in adjustable camshaft clock arrangements occurring with locking piston according to the prior art Problems by providing an adjustable camshaft timing system It can eliminate a rotor and a housing in more than one position per locking piston locked together against unwanted, by diametrically jamming conditions between the locking piston and a lock piston hole created lock conditions is unaffordable and allows no rotational slip between the rotor and the housing.
Demgemäß liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verstellbares Nockenwellentaktsystem (VCT-System) zu schaffen, das zumindest eines der oben genannten Probleme nach dem Stand der Technik beseitigt oder lindert.Accordingly, lies The present invention is based on the object, an adjustable Camshaft timing system (VCT system) to create at least one overcomes the above-mentioned problems of the prior art or relieves.
Eine weitere Aufgabe ist es, ein VCT-System zu schaffen, das einen Rotor an einem Gehäuse nicht nur in einer oder zwei Positionen, sondern in einer vollkommen vorgeschobenen Position, einer vollkommen zurückgezogenen Position und in wenigstens einer und vorzugsweise in mehreren Mittelpositionen dazwischen verriegeln kann.A Another object is to provide a VCT system that has a rotor not on a housing only in one or two positions, but in a completely advanced one Position, a completely withdrawn Position and in at least one and preferably in several middle positions can lock in between.
Noch eine weitere Aufgabe ist es, ein VCT-System zu schaffen, das einen Verriegelungskolben aufweist, der ein Ende des Kolbens abschließende Verriegelungsglieder aufweist, die mit anderen Verriegelungsgliedern verriegelt werden, die an einem sich mit dem Verriegelungskolben verriegelnden Teil angebracht sind, so daß der Rotor und das Gehäuse ohne Spiel dazwischen miteinander und derart verriegelt werden, daß sich der Kolben nicht verklemmt oder sperrt.Yet Another object is to provide a VCT system that has a Locking piston, the one end of the piston final locking members which are locked with other locking members, at a latching with the locking piston part are attached so that the Rotor and the housing interlocked with each other without intervening and in such a way that yourself the piston does not jam or lock.
Mithin wird mit der vorliegenden Erfindung eine Verbrennungskraftmaschine bereitgestellt, mit: einer Nockenwelle; einem drehfest auf der Nockenwelle befestigten Rotor, wobei der Rotor in bezug auf die Nockenwelle nicht schwingfähig ist; einem Gehäuse, das den Rotor umgibt und mit dem Rotor und der Nockenwelle drehbar ist und in bezug auf den Rotor und die Nockenwelle zwischen einer vollkommen zurückgezogenen Position und einer vollkommen vorgeschobenen Position schwingfähig ist; einem in einem von dem Rotor und dem Gehäuse ausgebildeten Kolbenkanal, wobei in diesem Kanal verschieblich ein Verriegelungskolben angebracht ist, der jeweils und lösbar in Eingriff mit dem anderen von dem Rotor und dem Gehäuse kommen kann, um so die relative Bewegung zwischen dem Rotor und dem Gehäuse zu verhindern; und einem Mittel zur Steuerung der Schwingung des Motors relativ zu dem Gehäuse; dadurch gekennzeichnet, daß der Verriegelungskolben einen Kolbenabschnitt und eine Welle aufweist, die radial von diesem ausgeht, wobei der Kolbenabschnitt einen fluidbetätigten Kolben mit dem Kanal bildet und die Welle daran ausgebildete Verriegelungsglieder aufweist, wobei der andere von dem Rotor und dem Gehäuse komplementäre Verriegelungsglieder aufweist, die gegenüber den auf der Welle getragenen Verriegelungsgliedern angeordnet sind, wobei die komplementären Verriegelungsglieder das Verriegelungsglied der Welle in der vollkommen zurückgezogenen Position, der vollkommen vorgeschobenen Position und in wenigstens einer Mittelposition dazwischen aufnehmen können, um so die Schwingung des Gehäuses in bezug auf die Nockenwelle zu verhindern.therefore becomes with the present invention an internal combustion engine provided with: a camshaft; a rotationally fixed on the camshaft fixed rotor, wherein the rotor with respect to the camshaft not able to oscillate is; a housing, surrounding the rotor and rotatable with the rotor and the camshaft is and with respect to the rotor and the camshaft between a completely withdrawn Position and a fully advanced position is oscillatory; a piston channel formed in one of the rotor and the housing, wherein in this channel slidably mounted a locking piston is, the respectively and solvable come into engagement with the other of the rotor and the housing can so as to prevent the relative movement between the rotor and the housing; and a means for controlling the vibration of the engine relative to the housing; characterized in that the Locking piston has a piston portion and a shaft, extending radially therefrom, wherein the piston portion is a fluid-actuated piston forms with the channel and the shaft formed thereon locking members wherein the other of the rotor and the housing complementary locking members that faces are arranged on the shaft carried on the locking members, where the complementary Locking members the locking member of the shaft in the perfect withdrawn Position, the fully advanced position and in at least can pick up a middle position in between, so the vibration of the housing to prevent with respect to the camshaft.
Um die Erfindung gut verständlich zu machen, werden im folgenden einige Ausführungsformen derselben beispielhaft beschrieben, wobei auf die anliegenden Zeichnungen verwiesen wird, in denen:Around the invention well understood In the following, some embodiments thereof will be exemplified with reference to the accompanying drawings, in which:
Im allgemeinen ist ein Hydrauliktaktsystem vorhanden, um die Phase eines Drehelements relativ zu einem anderen Drehelement zu verändern. Im besonderen wird mit der vorliegenden Erfindung ein mehrere Positionen aufweisendes, verstellbares Nockenwellentaktsystem (VCT) mit Antrieb durch Motoröldruck bereitgestellt, um den Takt einer Nockenwelle eines Motors relativ zu einer Kurbelwelle eines Motors zu verändern, um einen oder mehrere Betriebsparameter des Motors zu verbessern. Zwar wird die vorliegende Erfindung in bezug auf Verbrennungskraftmaschinen beschrieben, jedoch eignet sich das VCT-System ebenso gut für andere Milieus, in denen hydraulische Taktvorrichtungen verwendet werden. Demgemäß ist die vorliegende Erfindung nicht nur auf Verbrennungskraftmaschinen beschränkt.in the Generally, a hydraulic timing system is present to complete the phase to change a rotary member relative to another rotary member. in the In particular, with the present invention, a plurality of positions having, adjustable camshaft timing system (VCT) with drive by engine oil pressure provided relative to the timing of a camshaft of an engine to change a crankshaft of an engine to one or more Improve operating parameters of the engine. Although the present Invention described with respect to internal combustion engines, however The VCT system is equally suitable for other environments in which hydraulic timing devices are used. Accordingly, the present invention not limited only to internal combustion engines.
Nunmehr
wird im einzelnen auf die Figuren eingegangen, wobei in
Immer
noch in
Immer
noch in
Der
Rotor
Wie
in
Das äußere Schaftende
Eine
alternative Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist in auseinandergezogener Ansicht in
Der
Rotor
In
Betrieb dreht sich, wenn der Motor abgeschaltet ist, der Flügelphasensteller
Gemäß der bevorzugten
Ausführungsform und
nunmehr in
Mit
Hilfe des unter Druck stehenden, in das Dreiwege-Ein- und Ausschaltsteuerventil
Wiederum
in
Als
Alternative kann die Motorsteuereinheit
Des
weiteren kann der Rotor
Aus dem Obigen ist zu erkennen, daß ein bedeutender Vorteil des VCT gemäß der vorliegenden Erfindung darin besteht, daß Rotor und Gehäuse nicht nur in einer oder zwei Positionen, sondern in einer Vorschubposition, einer Rückzugsposition und einer Vielzahl von Positionen dazwischen relativ zueinander verriegelbar sind. Des weiteren ist nur ein Verriegelungskolben erforderlich, um das VCT in sämtlichen Positionen zu verriegeln.Out From the above it can be seen that one significant advantage of the VCT according to the present invention It is that rotor and housing not only in one or two positions, but in a feed position, a retreat position and a plurality of positions therebetween relative to each other are lockable. Furthermore, only one locking piston required to get the VCT in all Lock positions.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Verriegelungskolben nicht mit dem Teil verklemmt, mit dem er verriegelt wird, da zumindest die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung nicht auf diametraler Verriegelung beruht. Ebenso ist die vorliegende Erfindung unanfällig gegen freien Spielraum oder Schlupfzustände zwischen dem Rotor und des Gehäuse, die auf Grund eines Spielraums zwischen Verriegelungsgliedern entstehen.One Another advantage is that the locking piston is not jammed with the part with which he is locked, since at least the preferred embodiment the invention is not based on diametral locking. As well the present invention is not susceptible to free play or slip states between the rotor and the housing, which arise due to a clearance between locking members.
Zwar wurde die vorliegende Erfindung an Hand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben, es ist jedoch erkennbar, daß der Fachmann auch andere Formen anwenden kann. Beispielsweise könnte eine Strategie der Steuerung im offenen Regelkreis angewandt werden, um die Phasenverschiebung der Nockenwelle zustande zu bringen. Das System des verstellbaren Ventiltakts/verstellbaren Nockenwellentakts gemäß der vorliegenden Erfindung kann auch während des Betriebs entweder mit einem offenen Regelkreissystem oder einem geschlossenen Regelkreissystem gesteuert werden, was wiederum von den Bedürfnissen oder Wünschen des Benutzers abhängt. Bei einer offenen Regelkreissteuerung sind nur zwei Steuerungspositionen vorhanden, entweder eine Position, in der sich der Rotor mit einer festen Geschwindigkeit zum vollen Vorschub bewegt, oder eine Position, in der sich der Rotor mit der festen Geschwindigkeit zum vollen Rückzug bewegt, ohne daß versucht wird, die Bewegungsgeschwindigkeit des Rotors zur vollkommenen Vorschub- oder vollkommenen Rückzugsposition, je nachdem, zu modulieren oder die Bewegung des Rotors in irgendeiner Position zwischen dieser vollkommenen Vorschub- oder vollkommenen Rückzugsposition zu stoppen. Dagegen wird bei einer Steuerung im geschlossenen Regelkreis die Position des Rotors relativ zu dem Gehäuse überwacht, und das System wird an der einen oder anderen von einer Vielzahl von möglichen relativen Positionen des Rotors und des Gehäuses zwischen der vollkommenen Vorschub- oder vollkommenen Rückzugsposition verriegelt.Though The present invention has been described in terms of a preferred embodiment However, it is apparent that the skilled person also other Can apply forms. For example, a strategy could be the controller be applied in the open loop to the phase shift to bring the camshaft. The system of adjustable Valve clocks / variable camshaft clocks according to the present invention can also while operating with either an open loop system or a closed loop control system, which in turn is controlled by the needs or wishes of User depends. In open loop control, there are only two control positions either a position where the rotor is at a fixed speed moved to full feed, or a position in which the rotor with the fixed speed to full retreat moves without trying the speed of movement of the rotor to the perfect feed rate or perfect retreat position, depending on, to modulate or the movement of the rotor in any Position between this perfect feed or perfect return position to stop. In contrast, in a closed-loop control monitors the position of the rotor relative to the housing, and the system becomes at one or the other of a variety of possible relative positions of the rotor and the housing between the perfect ones Feed or complete retraction position locked.
Ebenso können alternative Steuerventilvorrichtungen zur Steuerung des Fluidstroms verwendet werden. Schließlich können verriegelnde Aufnahmeglieder anstelle von verriegelnden Einsteckgliedern an dem Verriegelungskolben angebracht werden, und entsprechend könnten an dem Teil, das mit dem Verriegelungskolben verriegelt wird, verriegelnde Einsteckglieder anstelle von verriegelnden Aufnahmegliedern angebracht werden.As well can alternative control valve devices for controlling the fluid flow be used. After all can locking receiving members in place of locking male members be attached to the locking piston, and could accordingly the part which is locked with the locking piston, locking male members be installed instead of locking receiving members.
Claims (10)
Applications Claiming Priority (4)
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