JP2000356134A - 筒内噴射式内燃機関の排気環流装置 - Google Patents
筒内噴射式内燃機関の排気環流装置Info
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- JP2000356134A JP2000356134A JP11165041A JP16504199A JP2000356134A JP 2000356134 A JP2000356134 A JP 2000356134A JP 11165041 A JP11165041 A JP 11165041A JP 16504199 A JP16504199 A JP 16504199A JP 2000356134 A JP2000356134 A JP 2000356134A
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/12—Other methods of operation
- F02B2075/125—Direct injection in the combustion chamber for spark ignition engines, i.e. not in pre-combustion chamber
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃焼性が良好な、ＥＧＲガス通路の詰りやＥ
ＧＲバルブの故障を防止してＥＧＲ機能を確保した筒内
噴射式機関の排気環流装置を提供する。 【解決手段】 機関の排気系から吸気系に排気ガスを環
流させる筒内噴射式内燃機関の排気環流装置において、
排気ポート１９または排気マニホルド２内に触媒３を設
け、触媒３の直下にＥＧＲガス取出し口１１を設ける。
ＧＲバルブの故障を防止してＥＧＲ機能を確保した筒内
噴射式機関の排気環流装置を提供する。 【解決手段】 機関の排気系から吸気系に排気ガスを環
流させる筒内噴射式内燃機関の排気環流装置において、
排気ポート１９または排気マニホルド２内に触媒３を設
け、触媒３の直下にＥＧＲガス取出し口１１を設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、成層燃焼を行う筒
内噴射式内燃機関において排気ガスの一部を吸気系に環
流させる筒内噴射式内燃機関の排気環流装置に関する。
内噴射式内燃機関において排気ガスの一部を吸気系に環
流させる筒内噴射式内燃機関の排気環流装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年の公害対策車、特に大排気量、高出
力のエンジン搭載車は、ＥＧＲ（排気ガス再循環）装置
を装備している。ＥＧＲ装置は、エンジンの排気ガスの
一部としてのＥＧＲガスを吸気側へ再循環させて吸入空
気に混入させ、排気ガス中の不活性ガスのもつ熱容量に
より燃焼時の最高温度を下げ、ＮＯx （窒素酸化物）の
生成を低減するものである。
力のエンジン搭載車は、ＥＧＲ（排気ガス再循環）装置
を装備している。ＥＧＲ装置は、エンジンの排気ガスの
一部としてのＥＧＲガスを吸気側へ再循環させて吸入空
気に混入させ、排気ガス中の不活性ガスのもつ熱容量に
より燃焼時の最高温度を下げ、ＮＯx （窒素酸化物）の
生成を低減するものである。
【０００３】図２は従来技術による筒内噴射式内燃機関
の排気環流装置の概略構成図である。図２において、１
は筒内噴射式の機関本体、２は排気マニホルド、３は排
気マニホルド２内に設けられたＳＣ（Start Catalyst）
コンバータ、４’はＥＧＲガス通路、５はＥＧＲバル
ブ、６はＥＧＲガスの各気筒への分配性を向上させるた
めのＥＧＲサージタンク、７はＥＧＲガスの吸気マニホ
ルドへの供給口となるＥＧＲジェット、８は吸気マニホ
ルド、９は排気マニホルド２に接続された排気管、１０
はＭＣ（Main Catalyst ）コンバータ、１１’はＥＧＲ
ガス取出し口、１２はサージタンク、１３は吸気弁、１
４は排気弁、１５は燃料噴射弁、１６はピストン、１７
はピストン１６の頂面、１８は点火プラグ、１９は排気
ポートをそれぞれ示す。
の排気環流装置の概略構成図である。図２において、１
は筒内噴射式の機関本体、２は排気マニホルド、３は排
気マニホルド２内に設けられたＳＣ（Start Catalyst）
コンバータ、４’はＥＧＲガス通路、５はＥＧＲバル
ブ、６はＥＧＲガスの各気筒への分配性を向上させるた
めのＥＧＲサージタンク、７はＥＧＲガスの吸気マニホ
ルドへの供給口となるＥＧＲジェット、８は吸気マニホ
ルド、９は排気マニホルド２に接続された排気管、１０
はＭＣ（Main Catalyst ）コンバータ、１１’はＥＧＲ
ガス取出し口、１２はサージタンク、１３は吸気弁、１
４は排気弁、１５は燃料噴射弁、１６はピストン、１７
はピストン１６の頂面、１８は点火プラグ、１９は排気
ポートをそれぞれ示す。
【０００４】特開昭６３−２４８９６２号公報は、図２
に示すような、排気ポート直下の排気マニホルド２のＥ
ＧＲガス取出し口１１’からＥＧＲガスを取出して吸気
系に環流させるようにした筒内噴射式火花点火機関１の
排気環流構造を開示している。この構造により、排気系
の最上流でＥＧＲガスを取り出して比較的に高温の排気
ガスを吸気系に環流させ、燃焼を緩慢にして燃焼温度を
下げＮＯx を低減している。
に示すような、排気ポート直下の排気マニホルド２のＥ
ＧＲガス取出し口１１’からＥＧＲガスを取出して吸気
系に環流させるようにした筒内噴射式火花点火機関１の
排気環流構造を開示している。この構造により、排気系
の最上流でＥＧＲガスを取り出して比較的に高温の排気
ガスを吸気系に環流させ、燃焼を緩慢にして燃焼温度を
下げＮＯx を低減している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記特開昭６３−２４
８９６２号公報に開示のＥＧＲ装置それ自体は、筒内噴
射式の火花点火機関に限らず吸気ポート内に燃料を噴射
する通常の内燃機関においても採用されている一般的な
構成であり、同じ作用によりＮＯx を低減するものであ
るが、筒内噴射式の火花点火機関で可燃混合気を燃焼室
の点火プラグ周辺に偏在させて成層燃焼を行う場合、吸
入空気量を多くとるため吸入空気による冷却により燃焼
ガス温度が低くなり環流されるＥＧＲガス温度も低くな
る。成層燃焼においては、機関の圧縮行程に噴射した燃
料を気筒内の熱により極めて短時間の間に霧化させて混
合気を形成するため、ＥＧＲガス温度の低下により気筒
内の温度が低下すると、燃料の霧化が不十分となり、燃
焼性が不十分になり、未燃成分の排出量が増大してしま
うという問題がある。
８９６２号公報に開示のＥＧＲ装置それ自体は、筒内噴
射式の火花点火機関に限らず吸気ポート内に燃料を噴射
する通常の内燃機関においても採用されている一般的な
構成であり、同じ作用によりＮＯx を低減するものであ
るが、筒内噴射式の火花点火機関で可燃混合気を燃焼室
の点火プラグ周辺に偏在させて成層燃焼を行う場合、吸
入空気量を多くとるため吸入空気による冷却により燃焼
ガス温度が低くなり環流されるＥＧＲガス温度も低くな
る。成層燃焼においては、機関の圧縮行程に噴射した燃
料を気筒内の熱により極めて短時間の間に霧化させて混
合気を形成するため、ＥＧＲガス温度の低下により気筒
内の温度が低下すると、燃料の霧化が不十分となり、燃
焼性が不十分になり、未燃成分の排出量が増大してしま
うという問題がある。
【０００６】また、上記特開昭６３−２４８９６２号公
報に開示の装置の構造では、排気ガス中に含まれる未燃
成分（カーボン、燃料に含まれる洗浄剤、等）が、ＥＧ
Ｒガス通路４’、ＥＧＲバルブ５、等に付着し、ＥＧＲ
ガス通路の詰りやＥＧＲバルブの固着のおそれがある。
また、冷間始動時、加速時および高負荷時に補助燃料を
噴射するサブインジェクタ（図示せず）を吸気通路に備
えたものでは、ＥＧＲガス通路の詰りやＥＧＲバルブの
固着がさらに発生しやすい。ＥＧＲバルブの固着が発生
すると、ＥＧＲバルブ５が故障し、ＥＧＲ機能がなくな
り、ひいてはＮＯx を発生させてしまうという問題が生
じる。
報に開示の装置の構造では、排気ガス中に含まれる未燃
成分（カーボン、燃料に含まれる洗浄剤、等）が、ＥＧ
Ｒガス通路４’、ＥＧＲバルブ５、等に付着し、ＥＧＲ
ガス通路の詰りやＥＧＲバルブの固着のおそれがある。
また、冷間始動時、加速時および高負荷時に補助燃料を
噴射するサブインジェクタ（図示せず）を吸気通路に備
えたものでは、ＥＧＲガス通路の詰りやＥＧＲバルブの
固着がさらに発生しやすい。ＥＧＲバルブの固着が発生
すると、ＥＧＲバルブ５が故障し、ＥＧＲ機能がなくな
り、ひいてはＮＯx を発生させてしまうという問題が生
じる。
【０００７】それゆえ、本発明は上記問題を解決し、燃
料の十分な霧化により燃焼性が良好であり、かつＥＧＲ
ガス通路の詰りやＥＧＲバルブの故障を防止してＥＧＲ
機能を確保した筒内噴射式機関の排気環流装置を提供す
ることを目的とする。
料の十分な霧化により燃焼性が良好であり、かつＥＧＲ
ガス通路の詰りやＥＧＲバルブの故障を防止してＥＧＲ
機能を確保した筒内噴射式機関の排気環流装置を提供す
ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決する本発
明による筒内噴射式内燃機関の排気環流装置は、機関の
排気系から吸気系に排気ガスを環流させる筒内噴射式内
燃機関の排気環流装置において、排気ポートまたは排気
マニホルド内に触媒を設け、該触媒の直下にＥＧＲガス
取出し口を設けたことを特徴とする。
明による筒内噴射式内燃機関の排気環流装置は、機関の
排気系から吸気系に排気ガスを環流させる筒内噴射式内
燃機関の排気環流装置において、排気ポートまたは排気
マニホルド内に触媒を設け、該触媒の直下にＥＧＲガス
取出し口を設けたことを特徴とする。
【０００９】上記構成により、排気系上流の排気ポート
または排気マニホルド内からの高温の排気ガスを触媒作
用によりさらに高温にして吸気系へ環流するので、燃焼
室内での燃料の霧化が十分となり、燃焼性が向上する。
また、上記構成により、触媒下流の未燃成分の少ないク
リーンな排気ガスを吸気系に環流するので、ＥＧＲガス
通路の詰りやＥＧＲバルブの故障が防止され、ＥＧＲ機
能が確保される。
または排気マニホルド内からの高温の排気ガスを触媒作
用によりさらに高温にして吸気系へ環流するので、燃焼
室内での燃料の霧化が十分となり、燃焼性が向上する。
また、上記構成により、触媒下流の未燃成分の少ないク
リーンな排気ガスを吸気系に環流するので、ＥＧＲガス
通路の詰りやＥＧＲバルブの故障が防止され、ＥＧＲ機
能が確保される。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しつつ本発
明を詳細に説明する。図１は本発明の一実施例に係る筒
内噴射式内燃機関の排気環流装置の概略構成図である。
図１において、１は筒内噴射式の機関本体、２は排気マ
ニホルド、３は排気マニホルド２内に設けられたＳＣ
（Start Catalyst）コンバータ、４はＥＧＲガス通路、
５はＥＧＲバルブ、６はＥＧＲガスの各気筒への分配性
を向上させるためのＥＧＲサージタンク、７はＥＧＲガ
スの吸気マニホルドへの供給口となるＥＧＲジェット、
８は吸気マニホルド、９は排気マニホルド２に接続され
た排気管、１０はＭＣ（Main Catalyst ）コンバータ、
１１はＥＧＲガス取出し口、１２はサージタンク、１３
は吸気弁、１４は排気弁、１５は燃料噴射弁、１６はピ
ストン、１７はピストン１６の頂面、１８は点火プラ
グ、１９は排気ポートをそれぞれ示す。
明を詳細に説明する。図１は本発明の一実施例に係る筒
内噴射式内燃機関の排気環流装置の概略構成図である。
図１において、１は筒内噴射式の機関本体、２は排気マ
ニホルド、３は排気マニホルド２内に設けられたＳＣ
（Start Catalyst）コンバータ、４はＥＧＲガス通路、
５はＥＧＲバルブ、６はＥＧＲガスの各気筒への分配性
を向上させるためのＥＧＲサージタンク、７はＥＧＲガ
スの吸気マニホルドへの供給口となるＥＧＲジェット、
８は吸気マニホルド、９は排気マニホルド２に接続され
た排気管、１０はＭＣ（Main Catalyst ）コンバータ、
１１はＥＧＲガス取出し口、１２はサージタンク、１３
は吸気弁、１４は排気弁、１５は燃料噴射弁、１６はピ
ストン、１７はピストン１６の頂面、１８は点火プラ
グ、１９は排気ポートをそれぞれ示す。
【００１１】ＳＣコンバータ３内の触媒は、セラミック
担体三元触媒であり、排気系の上流側に位置する排気マ
ニホルド内部に設けられていることで、温度低下の少な
い排気ガスが供給されることによって、早期に活性化さ
れる。排気マニホルド２は下流で排気管９に接続されて
おり、排気管９内には主触媒としてのＭＣ（Main Catal
yst ）コンバータ１０が配設されている。ＭＣコンバー
タ１０内の触媒はＮＯx 吸蔵還元型三元触媒であり、排
気ガスの熱により活性化される。ＳＣコンバータ３およ
びＭＣコンバータ１０は、排気ガス中の３つの有毒成分
ＨＣ、ＣＯ、ＮＯx を同時に浄化する三元触媒を収容し
ているが、特にＭＣコンバータ１０は成層燃焼時に発生
するＮＯx を吸蔵し、均質燃焼時にこのＮＯx を浄化す
るＮＯx吸蔵還元型三元触媒とされている。
担体三元触媒であり、排気系の上流側に位置する排気マ
ニホルド内部に設けられていることで、温度低下の少な
い排気ガスが供給されることによって、早期に活性化さ
れる。排気マニホルド２は下流で排気管９に接続されて
おり、排気管９内には主触媒としてのＭＣ（Main Catal
yst ）コンバータ１０が配設されている。ＭＣコンバー
タ１０内の触媒はＮＯx 吸蔵還元型三元触媒であり、排
気ガスの熱により活性化される。ＳＣコンバータ３およ
びＭＣコンバータ１０は、排気ガス中の３つの有毒成分
ＨＣ、ＣＯ、ＮＯx を同時に浄化する三元触媒を収容し
ているが、特にＭＣコンバータ１０は成層燃焼時に発生
するＮＯx を吸蔵し、均質燃焼時にこのＮＯx を浄化す
るＮＯx吸蔵還元型三元触媒とされている。
【００１２】ＥＧＲガス通路４は、排気マニホルド２と
吸気マニホルド８とを連通しており、図２に示す従来方
式と較べると明確なように、ＥＧＲガス取出し口は、排
気マニホルド２内のＳＣコンバータ３の上流ではなく、
ＳＣコンバータ３の下流直下に設けられている。ＥＧＲ
ガス通路４内には、ＥＧＲバルブ５が配設されており、
ＥＧＲバルブ５は、ステップモータ（図示せず）により
駆動され、機関の水温、回転数、負荷、車速、等で定ま
る機関の運転状態に応じてＥＧＲ量を調節する。ステッ
プモータは図示しない電子制御ユニット（ＥＣＵ）によ
り制御される。
吸気マニホルド８とを連通しており、図２に示す従来方
式と較べると明確なように、ＥＧＲガス取出し口は、排
気マニホルド２内のＳＣコンバータ３の上流ではなく、
ＳＣコンバータ３の下流直下に設けられている。ＥＧＲ
ガス通路４内には、ＥＧＲバルブ５が配設されており、
ＥＧＲバルブ５は、ステップモータ（図示せず）により
駆動され、機関の水温、回転数、負荷、車速、等で定ま
る機関の運転状態に応じてＥＧＲ量を調節する。ステッ
プモータは図示しない電子制御ユニット（ＥＣＵ）によ
り制御される。
【００１３】燃料噴射弁１５はスワール型の燃料噴射弁
であり、広がり角が大きく噴霧の分散が多い貫徹力の弱
い噴霧状の燃料を噴射する。燃料噴射弁１５は斜め下方
を指向して燃焼室内の点火プラグ１８近傍に向かって燃
料噴射するように配置されている。ＥＣＵは、たとえば
マイクロコンピュータとして構成され、ＣＰＵ、ＲＯ
Ｍ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ、クロック発生器、Ａ
／Ｄコンバータ、入出力インターフェース、等が設けら
れている。
であり、広がり角が大きく噴霧の分散が多い貫徹力の弱
い噴霧状の燃料を噴射する。燃料噴射弁１５は斜め下方
を指向して燃焼室内の点火プラグ１８近傍に向かって燃
料噴射するように配置されている。ＥＣＵは、たとえば
マイクロコンピュータとして構成され、ＣＰＵ、ＲＯ
Ｍ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ、クロック発生器、Ａ
／Ｄコンバータ、入出力インターフェース、等が設けら
れている。
【００１４】本実施形態では、図１に示す構成、すなわ
ち排気マニホルド２内の触媒コンバータ３の直下にＥＧ
Ｒガス取出し口１１を設けたことにより、燃焼室から排
出された直後の高温の排気ガスを触媒作用によりさらに
高温にして吸気系へ環流でき、成層燃焼を行う場合、機
関１の燃焼室内での燃料の霧化が促進され、燃焼性が向
上する。
ち排気マニホルド２内の触媒コンバータ３の直下にＥＧ
Ｒガス取出し口１１を設けたことにより、燃焼室から排
出された直後の高温の排気ガスを触媒作用によりさらに
高温にして吸気系へ環流でき、成層燃焼を行う場合、機
関１の燃焼室内での燃料の霧化が促進され、燃焼性が向
上する。
【００１５】また、上記構成により、触媒下流の未燃成
分の少ないクリーンな排気ガスを吸気系に環流するの
で、ＥＧＲガス通路の詰りやＥＧＲバルブの故障が防止
され、ＥＧＲ機能が確保され、また、吸気バルブや燃料
噴射弁のノズル先端の噴射孔部分へのデポジット付着も
低減される。本実施形態では、排気マニホルド２内に触
媒コンバータ３を設け、その直下にＥＧＲガス取出し口
１１を設けているが、触媒コンバータ３は排気ポート１
９内に設けることもできる。この場合、触媒コンバータ
３に流入する排気ガスの温度はさらに上昇するので触媒
コンバータ３直下から取出されるＥＧＲガスの温度をさ
らに上昇させることができる。
分の少ないクリーンな排気ガスを吸気系に環流するの
で、ＥＧＲガス通路の詰りやＥＧＲバルブの故障が防止
され、ＥＧＲ機能が確保され、また、吸気バルブや燃料
噴射弁のノズル先端の噴射孔部分へのデポジット付着も
低減される。本実施形態では、排気マニホルド２内に触
媒コンバータ３を設け、その直下にＥＧＲガス取出し口
１１を設けているが、触媒コンバータ３は排気ポート１
９内に設けることもできる。この場合、触媒コンバータ
３に流入する排気ガスの温度はさらに上昇するので触媒
コンバータ３直下から取出されるＥＧＲガスの温度をさ
らに上昇させることができる。
【００１６】以上、図１を用いて本発明をガソリンエン
ジンに適用した例を説明したが、本発明はディーゼルエ
ンジンにも適用できることは言うまでもない。
ジンに適用した例を説明したが、本発明はディーゼルエ
ンジンにも適用できることは言うまでもない。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の構成によ
れば、高温かつクリーンなＥＧＲガスを吸気系に環流す
ることができるので、燃焼性を良好にするとともに、Ｅ
ＧＲガス通路の詰りやＥＧＲバルブの故障を防止するこ
とができる。
れば、高温かつクリーンなＥＧＲガスを吸気系に環流す
ることができるので、燃焼性を良好にするとともに、Ｅ
ＧＲガス通路の詰りやＥＧＲバルブの故障を防止するこ
とができる。
【図１】本発明の一実施例に係る筒内噴射式内燃機関の
排気環流装置の概略構成図である。
排気環流装置の概略構成図である。
【図２】従来技術による筒内噴射式内燃機関の排気環流
装置の概略構成図である。
装置の概略構成図である。
１…機関本体 ２…排気マニホルド ３…ＳＣ（Start Catalyst）コンバータ ４…ＥＧＲガス通路 ５…ＥＧＲバルブ ６…ＥＧＲサージタンク ７…ＥＧＲジェット ８…吸気マニホルド ９…排気管 １０…ＭＣ（Main Catalyst ）コンバータ １１…ＥＧＲガス取出し口 １２…サージタンク １３…吸気弁 １４…排気弁 １５…燃料噴射弁 １８…点火プラグ １９…排気ポート
フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G023 AA05 AA15 AB01 AC04 AD09 AE04 AE05 AG01 AG03 3G062 AA01 AA07 CA01 CA04 CA08 EA11 ED01 ED09 ED10 ED14 GA06 GA08 GA25 3G091 AA02 AA11 AA17 AA18 AA24 AB03 AB06 BA07 BA14 BA21 EA01 EA03 EA16 EA39 FA02 FA14 FA17 GB17X HA03 HB05
Claims (1)
- 【請求項１】 機関の排気系から吸気系に排気ガスを環
流させる筒内噴射式内燃機関の排気環流装置において、 排気ポートまたは排気マニホルド内に触媒を設け、該触
媒の直下にＥＧＲガス取出し口を設けたことを特徴とす
る筒内噴射式内燃機関の排気環流装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11165041A JP2000356134A (ja) | 1999-06-11 | 1999-06-11 | 筒内噴射式内燃機関の排気環流装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11165041A JP2000356134A (ja) | 1999-06-11 | 1999-06-11 | 筒内噴射式内燃機関の排気環流装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000356134A true JP2000356134A (ja) | 2000-12-26 |
Family
ID=15804722
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11165041A Pending JP2000356134A (ja) | 1999-06-11 | 1999-06-11 | 筒内噴射式内燃機関の排気環流装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000356134A (ja) |
-
1999
- 1999-06-11 JP JP11165041A patent/JP2000356134A/ja active Pending
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Legal Events
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061114 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070320 |