JP2005129378A - 火花点火装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ２本の並列配置された高圧電極を有する点火プラグの２本の高圧電極のそれぞれに２個の電源をコネクタを介して接続してなる火花点火装置において、点火プラグに対して間違った向きにコネクタを装着しようとしたときであっても、コネクタの取り付けを簡単に行うことができるようにする。
【解決手段】 コネクタ３は、軸一端側において２本の接続端子１６１、１６２に電気的に接続されるものであり、コネクタ３の接続端面３４には、２本の接続端子１６１、１６２がそれぞれ挿入される２個の開口部３５１、３５２が設けられ、２本の接続端子１６１、１６２は、コネクタ３の軸３ａからずれて配置されており、コネクタ３の接続端面３４は、コネクタ３の軸３ａと直交する面から傾いた傾斜面となっている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、並列に配置された２本の高圧電極を有する点火プラグを有する火花点火装置に関する。

２本の高圧電極を有する点火プラグとしては、軸方向に略平行に配置された２本の高圧電極と、これら高圧電極の一端部との間に放電ギャップを介して対向する接地電極とを有するものが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

このような点火プラグは、放電破壊電圧が高い条件で確実に放電させるために、着火性を向上させるべく、２本の高圧電極を有することで、２つの放電ギャップを構成したものである。
特開昭６１−４２８９０号公報

一般に点火プラグは、エンジンブロックに形成された細長いプラグホールの底にネジ止めされて取り付けられるため、装着時において、このネジの回転方向すなわちプラグの軸回りの回転方向に対して点火プラグがどのような向きとなっているかを確認することは極めて困難である。

したがって、上記のような２本の高圧電極が平行して配置されている点火プラグでは、装着された点火プラグの向きに合わせてコネクタを取り付けることが困難である。このことは、具体的には次のようなことである。

２本の高圧電極が平行して配置されている点火プラグでは、２本の高圧電極のそれぞれにおいて、他端部すなわち放電ギャップとは反対側の端部に、接続端子が設けられている。そして、この接続端子を介して２本の高圧電極のそれぞれに電源が接続され、この電源によって高圧電極に高電圧を印加することが可能になる。

ここで、２本の接続端子と２個の電源とは、プラグホールの形状に合わせた細長形状のコネクタを介して電気的に接続される。

通常、点火プラグ用のコネクタは、プラグ側の接続端子が挿入される開口部（孔）を有し、この開口部に接続端子を挿入することで、コネクタと点火プラグとの接続を行う。そのため、２本の高圧電極が平行配置された点火プラグに対しては、コネクタにおける接続端子挿入用の開口部も２個必要である。

しかし、２本の高圧電極を有する点火プラグを、細長いプラグホールの底に装着した状態においては、軸回りの回転方向に対する点火プラグの向きを確認することが困難であるため、点火プラグの２本の接続端子とコネクタの２個の開口部との位置あわせも難しいものとなる。

そこで、本発明は上記問題に鑑みて、２本の並列配置された高圧電極を有する点火プラグと２本の高圧電極のそれぞれに対応して設けられた２個の電源とをコネクタを介して接続してなる火花点火装置において、点火プラグに対して間違った向きにコネクタを装着しようとしたときであっても、コネクタの取り付けを簡単に行うことができるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、軸方向に並列に配置された２本の高圧電極（１５１、１５２）およびこれら高圧電極（１５１、１５２）の一端部との間に放電ギャップを介して対向する接地電極（１７１、１７２）を有するとともに、２本の高圧電極（１５１、１５２）の他端部のそれぞれに接続端子（１６１、１６２）を有する点火プラグ（１）と、２本の高圧電極（１５１、１５２）のそれぞれに対応して設けられ、高圧電極（１５１、１５２）に高電圧を印加するための２個の電源（２１、２２）と、接続端子（１６１、１６２）に装着され、それぞれの高圧電極（１５１、１５２）と電源（２１、２２）とを電気的に接続する細長形状を有するコネクタ（３）とを備える火花点火装置であって、次のような特徴点を有する。

・コネクタ（３）は、軸一端側において２本の接続端子（１６１、１６２）に電気的に接続されるものであり、コネクタ（３）のうち２本の接続端子（１６１、１６２）に接続される側に位置する接続端面（３４）には、２本の接続端子（１６１、１６２）がそれぞれ挿入される２個の開口部（３５１、３５２）が設けられていること。

・２本の接続端子（１６１、１６２）は、コネクタ（３）の軸（３ａ）からずれて配置されており、コネクタ（３）の接続端面（３４）は、コネクタ（３）の軸（３ａ）と直交する面から傾いた傾斜面となっていること。本発明の火花点火装置は、これらの点を特徴としている。

それによれば、点火プラグ（１）の向きに対してコネクタ（３）を間違った向きに装着した場合、傾斜面であるコネクタ（３）の接続端面（３４）においてコネクタ（３）の軸（３ａ）からずれた位置すなわち接続端面（３４）の中心からずれた位置に、点火プラグ（１）の少なくとも一方の接続端子（１６１、１６２）が当接する。

このとき、コネクタ（３）を押し込もうとする力によってコネクタ（３）が回転し、接続端子（１６１、１６２）と傾斜面である接続端面（３４）とが滑り合うことにより、接続端子（１６１、１６２）は開口部（３５１、３５２）まで導かれる。そして、接続端子（１６１、１６２）は開口部（３５１、３５２）に挿入され、接続端子（１６１、１６２）とコネクタ（３）との接続を行うことができる。

よって、本発明によれば、点火プラグ（１）に対して間違った向きにコネクタ（３）を装着しようとしたときであっても、コネクタ（３）が正しい向きに回転するため、コネクタ（３）の取り付けを簡単に行うことができる。

また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の点火装置において、２本の接続端子（１６１、１６２）は、コネクタ（３）側へ突出する長さが異なるものであり、コネクタ（３）における接続端面（３４）は、突出する長さの大きい方の接続端子（１６１）に対応する開口部（３５１）の方が、突出する長さの小さい方の接続端子（１６２）に対応する開口部（３５２）よりも点火プラグ（１）から遠ざかるように、傾いていることを特徴としている。

請求項１に記載の火花点火装置としては、具体的に、このような構成を有するものにできる。

また、請求項３に記載の発明では、請求項１に記載の火花点火装置において、コネクタ（３）における接続端面（３４）は、点火プラグ（１）に向かって凹となるように形成されたＶ字形状の傾斜面であり、開口部（３５１、３５２）は、Ｖ字形状の傾斜面の底部に位置していることを特徴としている。

請求項１に記載の火花点火装置としては、具体的に、このような構成を有するものにできる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る火花点火装置を示す構成図である。

この火花点火装置は、放電ギャップで放電して燃焼室４内の混合気を着火させる点火プラグ１、点火プラグ１に高電圧を印加する２個の電源２１、２２、点火プラグ１と電源２１、２２とを接続するコネクタ３を備えている。

点火プラグ１は、１気筒２点点火を行うために、一対の点火プラグを一体化したもので、一対の放電ギャップを有する。

そして、それらの放電ギャップを内燃機関の１つの燃焼室４に共に臨ませた状態でエンジンブロック５に装着され、放電ギャップで放電して燃焼室４内の混合気を着火させるものである。

なお、本実施形態では、同じ構成要素が２個存在するものについては、これら２個のものを区別して呼称する場合、図１中の左側に位置するものを第１、右側に位置するものを第２、として呼称することとする。また、以下、非燃焼室側というのは、燃焼室４とは反対側の方向（つまり、図１中の上方）を表すものである。

点火プラグ１は、導電性の鉄鋼材料よりなる略円筒形状の取付金具１１を有しており、この取付金具１１の外周には雄ネジ１２が設けられている。

点火プラグ１は、エンジンブロック（エンジンヘッド）５に形成された細長いプラグホール６に挿入されるとともに、このプラグホール６に形成された雌ネジ６１と上記雄ネジ１２とがネジ結合されている。

取付金具１１の内部には、アルミナセラミック等からなる略円筒形状の２本の碍子１３１、１３２が収納されており、これら碍子１３１、１３２は、取付金具１１にネジ結合された碍子押さえ１４を介して取付金具１１に固定されている。

そして、これら碍子１３１、１３２の一端（燃焼室４側の端部）およびこれと反対側の他端は、取付金具１１から突出している。

それぞれの碍子１３１、１３２において、その内部には、図示しない軸孔が設けられており、この軸孔に高圧電極１５１、１５２およびこれに導通する接続端子としてのステム１６１、１６２が挿入されて保持されている。

高圧電極１５１、１５２は、その一端部が碍子１３１、１３２の一端から突出して燃焼室４に露出している。また、図示しないが、高圧電極１５１、１５２の他端部は、碍子１３１、１３２の内部にて、抵抗体や導電性ガラスシール材等を介してステム１６１、１６２の一端部と電気的に接続されている。

そして、ステム１６１、１６２の他端部は、碍子１３１、１３２の他端から非燃焼室側へ突出している。

本実施形態では、図１に示されるように、左側に位置する第１の碍子１３１の他端部側（非燃焼室側）の部位は、右側に位置する第２の碍子の他端部側の部位よりも長くなっている。

つまり、それに応じて、第１のステム１６１の他端部の方が、第２のステム１６２の他端部よりも非燃焼室側に突出した段違いの状態となっている。

ここで、高圧電極１５１、１５２は、たとえば内材がＣｕ等の熱伝導性に優れた金属材料、外材がＮｉ基合金等の耐熱性および耐食性に優れた金属材料により構成された円柱体からなる。また、ステム１６１、１６２は、たとえば導電性の鉄鋼材料よりなる円柱体である。

また、上記抵抗体は、たとえば炭素粉末とガラス粉末を混合した粉末状の抵抗材を焼き固めて円柱状に形成したもので、所定の電気抵抗値を有する。また、上記導電性ガラスシール材は、たとえば銅とガラスを主成分とするもので、電気良導体であると共に、燃焼ガスの洩れを防止するものである。

一方、取付金具１１における燃焼室４側の端部には、一対の接地電極１７１、１７２が溶接等により固定されている。この接地電極１７１、１７２は、たとえばＮｉ基合金等からなる角柱より構成されている。

そして、本点火プラグ１においては、第１の高圧電極１５１の一端部と第１の接地電極１７１の端部とが、第１の放電ギャップを隔てて対向し、第２の高圧電極１５１の一端部と第２の接地電極１７２の端部とが、第２の放電ギャップを隔てて対向している。

このように、本実施形態の点火プラグ１は、プラグの軸方向に並列に配置された２本の高圧電極１５１、１５２およびこれら高圧電極１５１、１５２の一端部との間に放電ギャップを介して対向する接地電極１７１、１７２を有するとともに、２本の高圧電極１５１、１５２の他端部のそれぞれに接続端子としてのステム１６１、１６２を有する構成となっている。

本例では、２本の碍子１３１、１３２は、プラグの軸方向に平行に配置されており、それによって、２本の高圧電極１５１、１５２およびステム１６１、１６２も互いに平行に配置されている。

なお、２本の碍子１３１、１３２は、プラグの軸方向に平行状態から互いに傾斜していてもよく、それに伴い、２本の高圧電極１５１、１５２およびステム１６１、１６２も互いに傾斜して配置されていてもよい。

そして、２個の電源２１、２２は、第１の高圧電極１５１に対応して設けられ、この第１の高圧電極１５１に高電圧を印加するための第１の電源２１と、第２の高圧電極１５２に対応して設けられ、この第２の高圧電極１５２に高電圧を印加するための第２の電源２２とからなる。

そして、これら高圧電極１５１、１５２と電源２１、２２とは、それぞれ、細長形状を有するコネクタ３を介して、電気的に接続されている。このコネクタ３は、プラグホール６内に挿入されて、プラグホール６内において点火プラグ１における非燃焼室側の端部側に位置している。

コネクタ３は、高耐熱、高絶縁性の樹脂からなるコネクタ本体３１と、このコネクタ本体３１の内部に設けられた２本の導電線３２１、３２２と、各導電線３２１、３２１における点火プラグ側の端部のそれぞれに導通する導電バネ３３１、３３２とから構成されている。ここで、導電バネ３３１、３３２と導電線３２１、３２２とは溶接等により接続されている。

そして、コネクタ３は、軸一端側（点火プラグ側の端部側）において２本のステム（接続端子）１６１、１６２に電気的に接続されており、これとは反対側の軸他端側において２個の電源２１、２２に電気的に接続されている。

具体的には、コネクタ３におけるコネクタ本体３１のうち２本のステム１６１、１６２に接続される側に位置する接続端面３４には、２本のステム１６１、１６２がそれぞれ挿入される２個の開口部３５１、３５２が設けられており、これら開口部３５１のそれぞれには、導電バネ３３１、３３２が望んだ形となっている。

そして、点火プラグ１における第１のステム１６１の他端部は、コネクタ３における第１の開口部３５１に挿入されて第１の導電バネ３３１に接触しており、点火プラグ１における第２のステム１６２の他端部は、コネクタ３における第２の開口部３５２に挿入されて第２の導電バネ３３２に接触している。

こうして、第１の高圧電極１５１と第１の電源２１との間、および、第２の高圧電極１５２と第２の電源２２との間は、それぞれ、コネクタ３を介して、電気的に接続された形となっている。

ここで、本実施形態においては、点火プラグ１における２本のステム１６１、１６２は、図１中の一点鎖線で示すコネクタ３の軸（中心軸）３ａからずれて配置されている。また、コネクタ３の接続端面３４は、コネクタ３の軸３ａと直交する面から傾いた傾斜面となっている。

特に、本実施形態では、図１に示されるように、２本のステム１６１、１６２は、コネクタ３側へ突出する高さが異なるものであり、コネクタ３における接続端面３ａは、突出する長さの大きい方の第１のステム１６１に対応する第１の開口部３５１の方が、突出する長さの小さい方の第２のステム１６２に対応する第２の開口部３５２よりも点火プラグ１から遠ざかるように、傾いている。

つまり、コネクタ本体３１の長手方向に直角な面から傾斜しているコネクタ３の接続端面３４において、２個の開口部３５１、３５２は、当該接続端面３４の傾斜方向に沿って配置されている。

このような構成を有する本実施形態の火花点火装置は、次のようにして組み付けることができる。

まず、点火プラグ１をプラグホール６に挿入するとともに、取付金具１１の雄ネジ１２を介してプラグホール６の雌ネジ６１とをネジ締めする。これにより、点火プラグ１をエンジンブロック５へネジ結合して固定する。

続いて、コネクタ３をプラグホール６へ挿入して、点火プラグ１の２個のステム１６１、１６２のそれぞれをコネクタ３の開口部３５１、３５２へ挿入することにより、点火プラグ１とコネクタ３とを電気的に接続する。また、コネクタ３と各電源２１、２２とを電気的に接続する。

このようにして組み付けられた本実施形態の火花点火装置においては、２個の電源２１、２２から２本の高圧電極１５１、１５２に対して、高電圧を印加して２個の放電ギャップで同時に点火させたり、タイミングをずらして点火させたりする。それによって、着火性に優れた放電が可能となる。

ところで、本実施形態によれば、軸方向に並列に配置された２本の高圧電極１５１、１５２およびこれら高圧電極１５１、１５２の一端部との間に放電ギャップを介して対向する接地電極１７１、１７２を有するとともに、２本の高圧電極１５１、１５２の他端部のそれぞれに接続端子としてのステム１６１、１６２を有する点火プラグ１と、２本の高圧電極１５１、１５２のそれぞれに対応して設けられ高圧電極１５１、１５２に高電圧を印加するための２個の電源２１、２２と、ステム１６１、１６２に装着され、それぞれの高圧電極１５１、１５２と電源２１、２２とを電気的に接続する細長形状を有するコネクタ３とを備える火花点火装置であって、次のような特徴点を有する装置が提供される。

・コネクタ３は、軸一端側において２本のステム１６１、１６２に電気的に接続されるものであり、コネクタ３の接続端面３４には、２本のステム１６１、１６２がそれぞれ挿入される２個の開口部３５１、３５２が設けられていること。

・２本のステム１６１、１６２は、コネクタ３の軸３ａからずれて配置されており、コネクタ３の接続端面３ａは、コネクタ３の軸３ａと直交する面から傾いた傾斜面となっていること。

このような特徴点を有する本実施形態の火花点火装置によれば、コネクタ３を間違った向きに装着した場合、傾斜面であるコネクタ３の接続端面３４においてコネクタ３の軸３ａからずれた位置すなわち接続端面３４の中心からずれた位置に、点火プラグ１の少なくとも一方のステム１６１、１６２が当接する。

このとき、コネクタ１を押し込もうとする力によってコネクタ３が軸３ａ回りに回転し、ステム１６１、１６２と傾斜面である接続端面３４とが滑り合うことにより、ステム１６１、１６２は開口部３５１、３５２まで導かれる。そして、ステム１６１、１６２は開口部３５１、３５２に挿入され、導電バネ３３１、３３２と接触してコネクタ３との接続が行われる。

このコネクタ３の接続作用について図２を参照して、より具体的に説明する。図２は点火プラグ１に対してコネクタ３を正しくない向きに向けて装着しようとしているところである。

本実施形態では、特に、点火プラグ１における第１の碍子１３１は第２の碍子１３２よりも長く、第１のステム１６１の他端部の方が、第２のステム１６２の他端部よりも非燃焼室側に突出した段違いの状態となっているため、第１のステム１６１の他端部の方がコネクタ３の接続端面３４に先に当接する。

この当接点は、コネクタ３の軸３ａからずれており、また、コネクタ３の接続端面３４が傾斜しているので、コネクタ３の挿入に伴うコネクタ３を押し込もうとする力によって、コネクタ３は図２中の矢印Ｙ方向に回転する。

そして、コネクタ３をさらにプラグホール６に挿入していくと、点火プラグ１とコネクタ３の向きが合って、簡単に接続することができる。

以上のように、本実施形態によれば、点火プラグ１に対して間違った向きにコネクタ３を装着しようとしたときであっても、コネクタ３が正しい向きに回転するため、コネクタ３の取り付けを簡単に行うことができる。

（第２実施形態）
上記第１実施形態では、第１のステム１６１には第１の開口部３５１を介して第１の導電バネ３３１が当接し、第２のステム１６２には第２の開口部３５２を介して第２の導電バネ３３２が当接するように接続する例を示した。

しかし、上記の組合せが逆になることが許されるならば、より単純な構成で目的を達することができる。

つまり、本発明の第２実施形態では、上記の接続の組合せであっても、その逆に、第１のステム１６１が第２の導電バネ３３２に当接し、第２のステム１６２が第１の導電バネ３３１に当接するものでも、どちらでもよい接続例を示すものである。

図３は、本実施形態の要部構成を示す概略断面図であり、（ａ）は、２つ並んだ第１の碍子１３１と第２の碍子１３２とが重なって見える向きの断面図を示し、（ｂ）は（ａ）の横断面図を示す。以下、上記第１実施形態と相違するところを中心に説明する。

図３に示されるように、本実施形態では、コネクタ３におけるコネクタ本体３１のうち２本のステム１６１、１６２に接続される側に位置する接続端面３４は、点火プラグ１に向かって凹となるように形成されたＶ字形状の傾斜面であり、開口部３５１、３５２は、当該Ｖ字形状の傾斜面の底部に位置している。

また、本実施形態では、上記実施形態のように２本の碍子１３１、１３２の長さが同じであり、第１のステム１６１の他端部と第２のステム１６２の他端部とでは、非燃焼室側に突出する高さが同じ状態となっている。

次に、本実施形態の構成におけるコネクタ３の接続作用を説明する。

上記第１実施形態と同様に、点火プラグ１に対してコネクタ３を正しくない向きに向けて装着しようとすると、点火プラグ１のステム１６１、１６２がコネクタ３の接続端面３４に当接する。

この当接点は、コネクタ３の軸３ａからずれており、また、コネクタ３の接続端面３４が傾斜しているので、コネクタ３を押し込もうとする力に対して、コネクタ３がその軸３ａ回りに回転する。

そして、コネクタ３をさらにプラグホール６に挿入していくと、点火プラグ１とコネクタ３の向きが合って、簡単に接続することができる。

このように、本実施形態によっても、点火プラグ１に対して間違った向きにコネクタ３を装着しようとしたときであっても、コネクタ３が正しい向きに回転するため、コネクタ３の取り付けを簡単に行うことができる。

（他の実施形態）
なお、上記実施形態では、接続端子は、高圧電極とは別体で導電ガラス等を介して高圧電極と導通するステムであったが、高圧電極の他端部に設けられる接続端子は、これに限定されるものではない。

たとえば、接続端子は、高圧電極と一体のものであってもよい。この場合、たとえば、高圧電極における放電ギャップ側とは反対の端部が碍子の他端部から突出するように延びた構成とすればよい。

また、上記実施形態では、接地電極は、２本の高圧電極に対応して２個設けられていたが、たとえば２本の高圧電極に対して共通の１個の接地電極が設けられている構成であってもよい。このような構成は、たとえば上記特許文献１に記載されている。

以上述べてきたように、本発明は、２本の並列配置された高圧電極を有する点火プラグと２本の高圧電極のそれぞれに対応して設けられた２個の電源とをコネクタを介して接続してなる火花点火装置において、コネクタの接続端面を傾斜させるとともに、２本の接続端子をコネクタの軸からずらしたことを要部とするものであり、他の部分は適宜設計変更可能である。

本発明の第１実施形態に係る火花点火装置の全体構成を示す概略断面図である。 上記第１実施形態の作用効果を説明するための図である。 本発明の第２実施形態の要部構成を示す概略断面図であり、（ａ）は、２つ並んだ碍子が重なって見える向きの断面図を示し、（ｂ）は（ａ）の横断面図を示す。

符号の説明

１…点火プラグ、３…コネクタ、３ａ…コネクタの軸、２１、２２…電源、
３４…コネクタの接続端面、１５１、１５２…高圧電極、
１６１、１６２…接続端子としてのステム、１７１、１７２…接地電極、
３５１、３５２…コネクタの開口部。

Claims (3)

1. 軸方向に並列に配置された２本の高圧電極（１５１、１５２）およびこれら高圧電極（１５１、１５２）の一端部との間に放電ギャップを介して対向する接地電極（１７１、１７２）を有するとともに、前記２本の高圧電極（１５１、１５２）の他端部のそれぞれに接続端子（１６１、１６２）を有する点火プラグ（１）と、
   前記２本の高圧電極（１５１、１５２）のそれぞれに対応して設けられ、前記高圧電極（１５１、１５２）に高電圧を印加するための２個の電源（２１、２２）と、
   前記接続端子（１６１、１６２）に装着され、それぞれの前記高圧電極（１５１、１５２）と前記電源（２１、２２）とを電気的に接続する細長形状を有するコネクタ（３）とを備える火花点火装置であって、
   前記コネクタ（３）は、軸一端側において前記２本の接続端子（１６１、１６２）に電気的に接続されるものであり、
   前記コネクタ（３）のうち前記２本の接続端子（１６１、１６２）に接続される側に位置する接続端面（３４）には、前記２本の接続端子（１６１、１６２）がそれぞれ挿入される２個の開口部（３５１、３５２）が設けられており、
   前記２本の接続端子（１６１、１６２）は、前記コネクタ（３）の軸（３ａ）からずれて配置されており、
   前記コネクタ（３）の前記接続端面（３４）は、前記コネクタ（３）の軸（３ａ）と直交する面から傾いた傾斜面となっていることを特徴とする火花点火装置。
2. 前記２本の接続端子（１６１、１６２）は、前記コネクタ（３）側へ突出する長さが異なるものであり、
   前記コネクタ（３）における前記接続端面（３４）は、前記突出する長さの大きい方の前記接続端子（１６１）に対応する前記開口部（３５１）の方が、前記突出する長さの小さい方の前記接続端子（１６２）に対応する前記開口部（３５２）よりも前記点火プラグ（１）から遠ざかるように、傾いていることを特徴とする請求項１に記載の点火装置。
3. 前記コネクタ（３）における前記接続端面（３４）は、前記点火プラグ（１）に向かって凹となるように形成されたＶ字形状の傾斜面であり、前記開口部（３５１、３５２）は、前記Ｖ字形状の傾斜面の底部に位置していることを特徴とする請求項１に記載の火花点火装置。
   

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