JP2006152966A - エンジンの燃料供給装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】燃料リターンレスにおいて燃料ベーパの発生し易い状況においてもインジェクタから燃料ベーパが噴出することが無く、良好な始動性能を得ることができるようにする。
【解決手段】インジェクタ2を有する燃料ギャラリ5の下流に圧力リークバルブユニット7を介して燃料リターンライン8を接続し、エンジン運転中に発生する吸気管負圧を負圧室16に導入し、ダイヤフラム17を介して切換弁体22にて第2燃料室15bと第3燃料室15cとを連通し、燃料ギャラリ5下流に連通する燃料プレリターンライン25から導入される燃料を第3燃料室15cへ導く。第3燃料室15cに配設されている第2感温動作弁部31は燃料温度がベーパ発生温度に近づくと開弁するため、燃料温度がベーパ発生温度以下のときは閉弁されてリターンレスとなり、燃料温度がベーパ発生温度に近づくと開弁して、燃料ギャラリ4,5内の燃料を循環させて燃料ベーパの発生を防止する。
【選択図】図4
【解決手段】インジェクタ2を有する燃料ギャラリ5の下流に圧力リークバルブユニット7を介して燃料リターンライン8を接続し、エンジン運転中に発生する吸気管負圧を負圧室16に導入し、ダイヤフラム17を介して切換弁体22にて第2燃料室15bと第3燃料室15cとを連通し、燃料ギャラリ5下流に連通する燃料プレリターンライン25から導入される燃料を第3燃料室15cへ導く。第3燃料室15cに配設されている第2感温動作弁部31は燃料温度がベーパ発生温度に近づくと開弁するため、燃料温度がベーパ発生温度以下のときは閉弁されてリターンレスとなり、燃料温度がベーパ発生温度に近づくと開弁して、燃料ギャラリ4,5内の燃料を循環させて燃料ベーパの発生を防止する。
【選択図】図4
Description
本発明は、通常のエンジン運転においてはインジェクタ側を終端とするリターンレスで燃料を供給するエンジンの燃料供給装置に関する。
従来、エンジンのインジェクタに対して燃料を供給する燃料供給装置としては、燃料ポンプから吐出される燃料を、燃料デリバリラインを経てインジェクタに対し、実際に噴射される量以上の燃料を供給し、余剰の燃料を燃料リターンラインを通して燃料タンクへ戻すリターンタイプの燃料供給装置が多く採用されている。
この種の燃料供給装置では、燃料ポンプの吐出量は常にほぼ一定であるため、インジェクタから噴射される燃料量が少ないときは、燃料タンクへ戻される余剰分の燃料(以下「余剰燃料」と称する)が増加する。余剰燃料はエンジンルーム内の燃料配管を通過する際に、エンジンの輻射熱などが受熱されるため、この余剰燃料が増加すると、燃料タンク内の燃料温度が上昇して、燃料蒸発ガス(以下、「エバポガス」と称する)の発生量が増加してしまい、エバポガスを吸着するキャニスタを大型化しなければならないなどの不都合が生じる。
この対策として、例えば特許文献1(特開平6−129325号公報)には、燃料デリバリラインに燃圧調整用のプレッシャレギュレータを介装すると共に、この燃料デリバリラインを経て燃料タンクへ余剰燃料を戻すリターンラインを廃止して、燃料タンクへ戻される余剰燃料の高温化を抑制する技術が開示されている。
更に、同文献には、燃料デリバリラインに混入したエアーや燃料ベーパによる噴射量低下を防止するために、インジェクタに連通する燃料ギャラリの上部に燃料パイプを配設し、この燃料パイプを燃料ギャラリの上流の燃料デリバリラインに分岐接続する技術が開示されている。
すなわち、燃料デリバリラインに混入したエアー、及び燃料デリバリライン中で発生した燃料ベーパは、燃料よりも軽いため、分岐部から燃料パイプに流れ込んで蓄えられる。そして、燃料パイプに蓄えられたエアー、及び燃料ベーパを燃料ギャラリの内圧と燃料パイプの内圧との差圧により燃料ギャラリへ送り込む際に、オリフィスを通過させて微細化させ、インジェクタから微細化させたエアーや燃料ベーパを排出させる。
特開平6−129325号公報
ところで、エンジンを高温状態から再始動(ホットスタート)させるような場合、燃料ギャラリに貯留されている燃料は、エンジンの輻射熱の影響を受けるため燃料ベーパの発生量が多くなる。
しかし、上述した特許文献1に開示されている技術では、燃料ベーパが多量に発生しているホットスタート時においても、燃料ベーパをインジェクタから燃料と共に噴射させる構成となっているため、ホットスタート時におけるインジェクタから噴射される燃料には多量の燃料ベーパが混入されることになる。インジェクタから噴射される燃料に燃料ベーパが混入されると、計量通りの燃料を各気筒に供給することができなくなり、空燃比に乱れが生じ、良好な始動性を得ることができなくなる問題がある。
本発明は、上記事情に鑑み、ホットスタート時においてもインジェクタから燃料ベーパが噴出することが無く、良好な始動性能を得ることのできるエンジンの燃料供給装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため本発明は、インジェクタと燃料ポンプとを連通する燃料デリバリラインと、上記インジェクタ上流側の上記燃料デリバリラインに配設して該インジェクタへ供給する燃料圧力を調圧する燃圧調整手段と、上記インジェクタの下流側に配設してエンジン停止時の上記燃料圧力を燃料タンク側へ逃がす燃圧リーク手段とを有するエンジンの燃料供給装置において、上記燃圧リーク手段に、燃料温度がベーパ発生温度に近づいたとき上記インジェクタ側と上記燃料タンク側とを遮断する第1感温動作部と、上記燃料温度がベーパ発生温度に近づいたとき上記インジェクタ側と上記燃料タンク側とを連通する第2感温動作部と、エンジン停止時は上記第1感温動作部と上記インジェクタ側とを連通し、エンジン運転中は上記第2感温動作部と上記インジェクタ側とを連通する切換手段とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、エンジン運転中は第2感温動作部とインジェクタ側とが連通されると共に、インジェクタへ供給する燃料の温度がベーパ発生温度に近づくと第2感温動作部がインジェクタ側と燃料タンク側とを連通してインジェクタ側の燃料を循環させるようにしたので、燃料ベーパの発生が防止され、従ってインジェクタから燃料ベーパが噴出することが無く、良好な始動性能を得ることができる。
以下、図面に基づいて本発明の一形態を説明する。図1に燃料供給装置の概略構成図を示す。
同図の符号1はエンジンで、本形態では、水平対向型或いはV型4気筒エンジンが示されている。エンジン1の各気筒にインジェクタ2が設けられている。各インジェクタ2は左右バンク毎に配設されている燃料ギャラリ4,5に配設されており、この各燃料ギャラリ4,5を含む燃料ライン3は、いわゆるライン圧力保持型燃料噴射システムを構成しており、一方の燃料ギャラリ4の上流に燃料デリバリライン6が接続され、他方の燃料ギャラリ5の下流側に圧力リークバルブユニット7を介して燃料リターンライン8が接続されている。更に、一方の燃料ギャラリ4の下流と他方の燃料ギャラリ5の上流とが連通ライン9を介して接続されている。尚、車種によっては、燃料ギャラリ5、連通ライン9を省略し、燃料デリバリライン6にインジェクタ2を直接接続させたものもある。
又、燃料デリバリライン6上流に燃料ポンプ10が接続されている。この燃料ポンプ10は燃料タンク11に臨まされたインタンク式燃料ポンプであり、イグニッションスイッチをONすることで駆動される。更に、エンジン1の各気筒に吸気マニホルド(図示せず)を介して吸気管12が連通され、この吸気管12の中に、各気筒へ供給する空気量を制御するスロットル弁(図示せず)が配設されている。
又、燃料デリバリライン6には、燃圧調整手段としてのプレッシャレギュレータ13が介装されている。プレッシャレギュレータ13は、インジェクタ2の噴射雰囲気であるスロットル弁下流の吸気管12内の圧力(吸気管圧力)に対して、インジェクタ2に印加される燃料圧力(相対圧)が常に一定になるように調圧する周知構成のレギュレータであり、調圧時の余剰燃料はタンクリターンライン14から燃料タンク11へ戻される。尚、本形態ではタンクリターンライン14が燃料リターンライン8の下流側に接続されている。
図2に示すように、圧力リークバルブユニット7は、燃料導入室15と負圧室16とが、ダイヤフラム17を介して区画されており、この負圧室16にダイヤフラムスプリング23が介装されている。燃料導入室15は、ダイヤフラム17側から第1〜第3燃料室15a〜15cの3室に仕切壁19.20を介して区画されており、この仕切壁19,20の中央にリーク孔19a,20aが開口されている。
又、ダイヤフラム17から燃料導入室15側にロッド21が延出されており、このロッド21の先端部がリーク孔19aを貫通している。又、このロッド21の先端部には、切換手段としての切換弁体22が固設されており、ダイヤフラム17の動作により第2燃焼室b内を移動してリーク孔19a或いは20aを選択的に閉口する。
又、負圧室16に吸気管12のスロットル弁下流側が負圧導入ライン24を介して連通されており、一方、第2燃料室15bが燃料ギャラリ5の下流側に燃料プレリターンライン25を介して連通されている。
更に、第1燃料室15aと第3燃料室15cとが、低圧リークライン26、高圧リターンライン27を介して、燃料リターンライン8に各々接続されている。又、第1燃料室15a、第3燃料室15cの各ライン26,27に連通する開口部に、第1、第2感温動作部としての第1、第2感温動作弁部30,31がそれぞれ配設されている。
図5に感温動作弁部30,31の断面図を示す。尚、両感温動作弁部30,31は同一の構成を有しているため、以下の説明では共通の部品については共通の符号を付し、又異なる部品については、第1燃料室15a側の部品をメインに記載し、第3燃料室15c側の部品については括弧書きで記載する。
燃料室15a(15c)に形成されている感温動作弁部30(31)は、バイメタル室32を有し、このバイメタル室32の中央にライン26(27)に連通する流出ポート33が開口されている。又、バイメタル室32の開口端側にリング部材34が固定され、更に、バイメタル室32の開口端に連続する内壁部に環状溝32aが形成されている。
バイメタル室32に感温バルブとしてのバイメタルバルブ35が配設されている。このバイメタルバルブ35は、円板状に形成されたバイメタル36を有し、このバイメタル36の中央に、流出ポート33を開閉する弁体37がスナップリング38,Oリング39を介して固設されている。このバイメタル36の外周が環状溝32aに臨まされ、又、弁体37は流出ポート33側へ収束するテーパ状に形成されている。この弁体37が流出ポート33に形成されている弁座33aに着座されることで、流出ポート33とバイメタル室32との間が遮断された閉弁状態となる。更に、環状溝32aのリング部材34と対設する側にボス32bが形成されている。
バイメタル36の周縁は、所定間隔を開けて対設するリング部材34とボス32bとにより、その移動が規制されており、図5(a)に示すように、バイメタル36がリング部材34側へ凸変形された状態では、弁体37の開弁状態が維持される。一方、図5(b)に示すように、バイメタル36がボス32b側へ凸変形された状態では、弁体37が流出ポート33に形成されている弁座33aに着座されると共に、バイメタル36の周縁がリング部材34に掛止されて弁体37の閉弁状態が維持される。
更に、バイメタル36にはリーク孔36aが所定に穿設されており、このリーク孔36a、及びバイメタル36の外周と環状溝32aの内壁との間から、燃料室15a(15c)に滞留する燃料がバイメタル室32に流れ込む。
ところで、上述したように第1、第2感温動作弁部30,31は同一の構成を有しているが、バイメタル36の特性は相違している。すなわち、第1燃料室15a側のバイメタル36は弁体37を、燃料が低温及び常温では開放状態とする常開タイプであり、一方、第3燃料室15c側のバイメタル36は弁体37を、燃料が低温及び常温では閉弁状態とする常閉タイプである。
従って、第1燃料室15a側のバイメタルバルブ35は、通常は図5(a)に示す開弁状態にあり、第1燃料室15aに導入される燃料の温度上昇により徐々に膨張し、燃料温度がベーパの発生し易い高温状態に達する直前で流出ポート33を閉塞する(図5(b)の状態)。一方、第3燃料室15c側のバイメタルバルブ35は、通常は図5(b)に示す閉弁状態にあり、第3燃料室15cに導入される燃料の温度上昇により徐々に膨張し、燃料温度がベーパの発生し易い高温状態に達する直前で開弁状態となる(図5(a)の状態)。
次に、このような構成による本形態の作用について説明する。エンジンが停止状態にあるとき、スロットル弁下流の吸気管12の内圧が大気圧(正圧)状態にあるため、この吸気管12に負圧導入ライン24を介して連通する圧力リークバルブユニット7の負圧室16には大気圧が導入される。従って、ダイヤフラム17はダイヤフラムスプリング23の付勢力で燃料導入室15側へ突出され、図2に示すように、ダイヤフラム17にロッド21を介して連設する切換弁体22が、第2燃料室15bと第3燃料室15cとを区画する仕切壁20に開口されているリーク孔20aを閉塞している。
その結果、エンジン停止時は、第1燃料室15aと第2燃料室15bとが、この両者間を区画する仕切壁19に開口されているリーク孔19aを介して連通される。一方、第1燃料室15aに設けられている第1感温動作弁部30のバイメタルバルブ35は、常温及び低温では開弁状態を維持する常開タイプであるため、エンジンが冷えた状態で停止しているときは、開弁状態となっており、燃料ギャラリ4,5内の圧力が逃がされる。従って、エンジン停止中はインジェクタ2に燃料圧力(以下「燃圧」と略称)が印加されず、このインジェクタ2からの燃料漏れを未然に防止することができる。
そして、図示しないイグニッションスイッチをONすると、燃料ポンプ10が駆動し、燃料タンク11に貯留されている燃料が燃料デリバリライン6側へ圧送される。燃料デリバリライン6の中途には、プレッシャレギュレータ13が介装されており、燃料ギャラリ4,5に対しては、このプレッシャレギュレータ13にて調圧された燃料が供給される。
上述したように、エンジンが冷えた状態では、第1感温動作弁部30の弁体37が開放されているため、燃料デリバリライン6、各燃料ギャラリ4,5に滞留する燃料は、燃料プレリターンライン25、第2燃料室15b、第1燃料室15a、第1感温動作弁部30を通り、流出ポート33から低圧リークライン26を介して燃料リターンライン8へ流され、燃料タンク11に戻される。
従って、燃料ライン3中に混入されているエアーはエンジン始動前に燃料ライン3から排出される。尚、低圧リークライン26にはオリフィスが介装されており、このオリフィスにより低圧リークライン26の流量が制限されているため、燃料ギャラリ4,5内の燃圧は燃料ポンプ10の駆動により次第に上昇される。
次いで、エンジンを始動させると、各燃料ギャラリ4,5に設けられている各インジェクタ2から各気筒に対し所定に計量された燃料が所定のタイミングで噴射され、エンジンが起動する。
一方、エンジン起動により、スロットル弁下流の吸気管12の内圧が負圧になると、この負圧が負圧導入ライン24を介して圧力リークバルブユニット7の負圧室16に導入され、ダイヤフラム17がダイヤフラムスプリング23の付勢力に抗して負圧室16側へ移動する。その結果、このダイヤフラム17にロッド21を介して連設する切換弁体22が、第2燃料室15bと第3燃料室15cとを区画する仕切壁20に開口されているリーク孔20aを閉塞している状態から(図2参照)、リーク孔20aを徐々に開弁する方向へ移動する(図3参照)。
この切換弁体22が移動する過程においては、図3に示すように、各燃料室15a〜15cを区画する仕切壁19,20に開口されているリーク孔19a,20aの双方が開放され、燃料ギャラリ5から供給される燃料は、第1燃料室15aと第3燃料室15cとの双方に供給され、次いで、図4に示すように、切換弁体22がリーク孔19aを閉塞し、仕切壁20に開口されているリーク孔20aのみを開放する。
第3燃料室15cに設けられている第2感温動作弁部31のバイメタルバルブ35は、常温及び低温では閉弁状態を維持する常閉タイプであるため、冷態始動時は閉弁されており、従って、冷態始動後の余剰燃料は、燃料ギャラリ4,5へ供給される前にプレッシャレギュレータ13からタンクリターンライン14側を経て燃料タンク11に戻され、燃料ギャラリ4,5側が終端の燃料リターンレスになる。
その後、エンジン運転中において、エンジン1の輻射熱等の影響で、圧力リークバルブユニット7の第3燃料室15cに流入する燃料の温度が上昇すると、第2感温動作弁部31のバイメタル36が徐々に膨張し、バイメタルバルブ35は燃料温度がベーパの発生し易く温度に達する前に、高圧リターンライン27に連通する流出ポート33を開弁する(図5(a)の状態)。
すると、燃料ギャラリ4,5に供給された燃料の余剰分が、第3燃料室15cから第2感温動作弁部31、高圧リターンライン27を経て燃料リターンライン8を通り、燃料タンク11へ戻されるため、燃料ギャラリ4,5内の燃料が循環されベーパ発生が未然に防止される。尚、この場合、高圧リターンライン27にはオリフィスが設けられており、このオリフィスにより高圧リターンライン27の流量を制限して燃料ギャラリ4,5内の燃圧は保持される。
又、エンジンを停止すると、スロットル弁下流の吸気管12の内圧が上昇し、その圧力が負圧導入ライン24を通り、圧力リークバルブユニット7の負圧室16に導入される。すると、ダイヤフラム17がダイヤフラムスプリング23の付勢力で次第に燃料導入室15側へ移動し、切換弁体22が第2燃料室15bと第3燃料室15cとを区画する仕切壁20のリーク孔20aを徐々に閉塞する。一方、第1燃料室15aと第2燃料室15bとの区画する仕切壁19に開口されているリーク孔19aが次第に開放され、第3燃料室15cに導入される燃料は、第1燃料室15a側へ流れる。
上述したように、第1燃料室15aに設けられている第1感温動作弁部30のバイメタル36は、低温及び常温で開弁状態を維持する常開タイプであるため、エンジン停止後、燃料温度がエンジン1の輻射熱等の影響で高温化すると、バイメタル36が次第に膨張し、燃料ベーパ発生直前でバイメタルバルブ35が流出ポート33を閉塞する。すると、燃料ライン3中に燃料ベーパが発生するが、この燃料ベーパは燃料温度の低下により液化するまで燃料ライン3中に保持される。そして、燃料温度が低下し、すなわち燃料ベーパが液化した後、バイメタルバルブ35が流出ポート33を開弁する。
その結果、流出ポート33を介して低圧リークライン26側から燃圧が逃がされ、燃料ライン3中の燃圧が低下するので、エンジン停止中におけるインジェクタ2からの燃料漏れが防止される。その際、燃料ベーパが燃料タンク11内に排出されることがないので、燃料タンク11内でのエバポガスの発生を抑制することもできる。又、エンジン停止中におけるインジェクタ2からの燃料漏れが防止されるので、始動時に空燃比がオーバリッチとなることが無く、良好な始動性を得ることができると共に、始動時の排気エミッションの低減を実現することができる。
又、ホットスタート時においては、圧力リークバルブユニット7の負圧室16に負圧が導入されるので、図4に示すように、第1燃料室15aと第3燃料室15cとが切換弁体22にて遮断され、又、第2燃料室15bと第3燃料室15cとが連通される。その際、燃料温度が燃料ベーパの発生する温度付近まで上昇している場合は、第2感温動作弁部31に設けたバイメタルバルブ35が開弁するので、燃料ギャラリ4,5に供給された燃料の余剰分が燃料リターンライン8を通り燃料タンク11へ排出されて循環されるので、燃料ギャラリ4,5内での燃料ベーパ発生が未然に防止され、良好な始動性を得ることができる。
このように、本形態では、燃料ギャラリ5の下流側に圧力リークバルブユニット7を設け、この圧力リークバルブユニット7に、吸気管圧力で動作する切換弁体22と燃料温度により開閉動作するバイメタルバルブ35を有する第1感温動作弁部30,31とを配設し、運転中は、切換弁体22の動作により燃料ギャラリ5と第2感温動作弁部31に配設されている第3燃料室15cとを連通し、燃料温度の上昇によりベーパ発生温度に達する手前で、第2感温動作弁部31に設けられているバイメタルバルブ35を開弁させて、余剰燃料を燃料ギャラリ5の下流から燃料リターンライン8側へ排出して循環させるようにしたので、燃料温度上昇による燃料ベーパ発生を未然に防止することができる。
又、エンジン停止時は、吸気管圧力で動作する切換弁体22の切換動作にて燃料ギャラリ5と第1感温動作弁部30に配設されている第1燃料室15aとを連通し、燃料温度がベーパ発生温度以下となり、燃料ベーパが液化された後、第1感温動作弁部30に設けられているバイメタルバルブ35を開弁させて、燃圧を燃料リターンライン8側へ排出するようにしたので、燃料タンク11側に燃料ベーパが排出されず、エバポガスの発生量を抑制することができる。更に、燃料ギャラリ4,5内の燃圧低下によりインジェクタ2からの燃料漏れを未然に防止することができる。
又、これらの動作を吸気管圧力と燃料温度とにより機械的に行うようにしたので、複雑な制御を必要とせず、構造が簡単で低コストで実現できるばかりでなく、圧力リークバルブユニット7を燃料ギャラリ5の下流に取付け、負圧導入ライン24をスロットル弁下流の吸気管12に接続するだけで、機能させることができるので、高い汎用性を得ることができる。
尚、本発明は上述した形態に限るものではなく、例えば感温バルブは、バイメタルバルブに限らず、温度変化(常温と高温)により二方向への変態特性が記憶されている形状記憶合金や形状記憶樹脂を代表とする形状記憶材料を用いて形成された弁体、或いは異なる温度(常温と高温)の変態特性を記憶する2枚の形状記憶材料を貼り合わせて形成した弁体であっても良い。
1…エンジン、2…インジェクタ、3…燃料ライン、4,5…燃料ギャラリ、6…燃料デリバリライン、7…圧力リークバルブユニット、8…燃料リターンライン、9…連通ライン、10…燃料ポンプ、11…燃料タンク、12…吸気管、13…プレッシャレギュレータ、14…タンクリターンライン、15…燃料導入室、15a…第1燃料室、15b…第2燃料室、15c…第3燃料室、16…負圧室、17…ダイヤフラム、19,20…仕切壁、19a,20a…リーク孔、21…ロッド、22…切換弁体、23…ダイヤフラムスプリング、24…負圧導入ライン、26…低圧リークライン、27…高圧リターンライン、30…第1感温動作弁部、31…第2感温動作弁部、32…バイメタル室、33…流出ポート、35…バイメタルバルブ、36…バイメタル、37…弁体
代理人 弁理士 伊 藤 進
代理人 弁理士 伊 藤 進
Claims (5)
- インジェクタと燃料ポンプとを連通する燃料デリバリラインと、上記インジェクタ上流側の上記燃料デリバリラインに配設して該インジェクタへ供給する燃料圧力を調圧する燃圧調整手段と、上記インジェクタの下流側に配設してエンジン停止時の上記燃料圧力を燃料タンク側へ逃がす燃圧リーク手段とを有するエンジンの燃料供給装置において、
上記燃圧リーク手段に、
燃料温度がベーパ発生温度に近づいたとき上記インジェクタ側と上記燃料タンク側とを遮断する第1感温動作部と、
上記燃料温度がベーパ発生温度に近づいたとき上記インジェクタ側と上記燃料タンク側とを連通する第2感温動作部と、
エンジン停止時は上記第1感温動作部と上記インジェクタ側とを連通し、エンジン運転中は上記第2感温動作部と上記インジェクタ側とを連通する切換手段と
を備えることを特徴とするエンジンの燃料供給装置。 - 上記第1感温動作部は上記燃料温度がベーパ発生温度に近づいたとき閉弁する感温バルブを備えている
ことを特徴とする請求項1記載のエンジンの燃料供給装置。 - 上記第2感温動作部は燃料温度がベーパ発生温度に近づいたとき開弁する感温バルブを備えている
ことを特徴とする請求項1或いは2記載のエンジンの燃料供給装置。 - 上記感温バルブはバイメタルバルブと形状記憶材料を用いて形成された弁体との一方を有している
ことを特徴とする請求項2或いは3記載のエンジンの燃料供給装置。 - 上記切換手段はスロットル弁下流の吸気管圧力によって動作し、該吸気管圧力が正圧のとき上記第1感温動作部と上記インジェクタ側とが連通され、上記吸気管圧力が負圧のとき上記第2感温動作部と上記インジェクタ側とが連通される
ことを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載のエンジンの燃料供給装置。
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