JP2006200433A - 火花点火式エンジン - Google Patents
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Abstract
【課題】燃料の気化を促進することができる火花点火式エンジンを提供する。
【解決手段】シリンダヘッド４に設けた吸気ポート４ａ内にインジェクタ９から燃料を噴射する火花点火式エンジンにおいて、サイクルが爆発行程または排気行程前半となる期間中に、吸気ポート４ａの内壁面に向けて、インジェクタ９からの燃料噴射を開始９ａするようにした。低負荷または無負荷運転時には、上記期間中に燃料噴射を開始するが、高負荷または中負荷運転時には、サイクルが排気行程後半または吸気行程前半となる期間中に、吸気ポート４ａの内壁面に向けて、インジェクタ９からの燃料噴射を開始９ａする。
【選択図】 図１
【解決手段】シリンダヘッド４に設けた吸気ポート４ａ内にインジェクタ９から燃料を噴射する火花点火式エンジンにおいて、サイクルが爆発行程または排気行程前半となる期間中に、吸気ポート４ａの内壁面に向けて、インジェクタ９からの燃料噴射を開始９ａするようにした。低負荷または無負荷運転時には、上記期間中に燃料噴射を開始するが、高負荷または中負荷運転時には、サイクルが排気行程後半または吸気行程前半となる期間中に、吸気ポート４ａの内壁面に向けて、インジェクタ９からの燃料噴射を開始９ａする。
【選択図】 図１
Description
本発明は、火花点火式エンジンに関し、詳しくは、燃料の気化を促進することができる火花点火式エンジンに関するものである。
従来の火花点火式エンジンとして、本発明と同様、シリンダヘッドに設けた吸気ポート内にインジェクタから燃料を噴射するものがある(例えば、特許文献１参照)。
この種のエンジンでは、キャブレータよりも正確な空燃比の混合気を得ることができ、優れた排気ガス特性、出力特性を得ることができる利点がある。
この種のエンジンでは、キャブレータよりも正確な空燃比の混合気を得ることができ、優れた排気ガス特性、出力特性を得ることができる利点がある。
しかし、上記従来のエンジンでは、インジェクタからの燃料噴射開始が吸気行程中に行われ、燃料噴射が吸気弁口に向けて行われるため、問題が生じるおそれがある。
上記従来技術では、次の問題がある。
《問題》 燃料の気化が不十分になりやすい。
インジェクタからの燃料噴射開始が吸気行程中に行われ、燃料噴射が吸気弁口に向けて行われるため、燃料が吸気ポートの内壁面に接触せず、シリンダヘッドの熱が燃料の気化に利用されにくい。このため、燃料の気化が不十分になりやすく、排気ガス特性、出力特性、燃費特性等の各特性の改善を図ることが困難である。
《問題》 燃料の気化が不十分になりやすい。
インジェクタからの燃料噴射開始が吸気行程中に行われ、燃料噴射が吸気弁口に向けて行われるため、燃料が吸気ポートの内壁面に接触せず、シリンダヘッドの熱が燃料の気化に利用されにくい。このため、燃料の気化が不十分になりやすく、排気ガス特性、出力特性、燃費特性等の各特性の改善を図ることが困難である。
本発明は、上記問題点を解決することができる火花点火式エンジン、すなわち、燃料の気化を促進することができる火花点火式エンジンを提供することを課題とする。
請求項１に係る発明の発明特定事項は、次の通りである。
図１に例示するように、シリンダヘッド(４)に設けた吸気ポート(４ａ)内にインジェクタ(９)から燃料を噴射する火花点火式エンジンにおいて、
サイクルが爆発行程または排気行程前半となる期間中に、吸気ポート(４ａ)の内壁面に向けて、インジェクタ(９)からの燃料噴射を開始(９ａ)するようにした、ことを特徴とする火花点火式エンジン。
図１に例示するように、シリンダヘッド(４)に設けた吸気ポート(４ａ)内にインジェクタ(９)から燃料を噴射する火花点火式エンジンにおいて、
サイクルが爆発行程または排気行程前半となる期間中に、吸気ポート(４ａ)の内壁面に向けて、インジェクタ(９)からの燃料噴射を開始(９ａ)するようにした、ことを特徴とする火花点火式エンジン。
（請求項１に係る発明）
《効果》 燃料の気化を促進することができる。
サイクルが爆発行程または排気行程前半となる期間中は、燃焼熱または排気熱でシリンダヘッド(４)の温度が高まり、吸気ポート(４ａ)の内壁面の温度も高くなっている。本発明では、この期間中に、吸気ポート(４ａ)の内壁面に向けて、インジェクタ(９)からの燃料噴射を開始(９ａ)することにより、燃料を吸気ポート(４ａ)の内壁面に衝突させ、燃料にその熱を吸収させ、燃料の気化を促進させる。このため、排気ガス特性、出力特性、燃費特性等の各特性の改善を図ることができる。なお、サイクルが排気行程後半となる期間に噴射を開始(９ａ)すると、上記特性の改善が不十分となる場合がある。これは、燃焼までに気化の時間が十分に確保できないためと考えられる。
《効果》 燃料の気化を促進することができる。
サイクルが爆発行程または排気行程前半となる期間中は、燃焼熱または排気熱でシリンダヘッド(４)の温度が高まり、吸気ポート(４ａ)の内壁面の温度も高くなっている。本発明では、この期間中に、吸気ポート(４ａ)の内壁面に向けて、インジェクタ(９)からの燃料噴射を開始(９ａ)することにより、燃料を吸気ポート(４ａ)の内壁面に衝突させ、燃料にその熱を吸収させ、燃料の気化を促進させる。このため、排気ガス特性、出力特性、燃費特性等の各特性の改善を図ることができる。なお、サイクルが排気行程後半となる期間に噴射を開始(９ａ)すると、上記特性の改善が不十分となる場合がある。これは、燃焼までに気化の時間が十分に確保できないためと考えられる。
《効果》 急加速時のレスポンスを高めることができる。
燃料の気化が促進されるため、急加速時のレスポンスを高めることができる。
燃料の気化が促進されるため、急加速時のレスポンスを高めることができる。
(請求項２に係る発明)
《効果》 気化の促進機能が顕在化する。
低負荷または無負荷運転時は、中負荷または高負荷運転時に比べ、燃焼で発生する熱量が低く、燃料の気化が遅れがちであるが、本発明では、このような運転時には、吸気ポート(４ａ)の内壁面の温度が高くなる上記期間中を選んで、吸気ポート(４ａ)の内壁面に向けて、インジェクタ(９)からの燃料噴射を開始(９ａ)するため、気化の促進機能が顕在化する。
《効果》 気化の促進機能が顕在化する。
低負荷または無負荷運転時は、中負荷または高負荷運転時に比べ、燃焼で発生する熱量が低く、燃料の気化が遅れがちであるが、本発明では、このような運転時には、吸気ポート(４ａ)の内壁面の温度が高くなる上記期間中を選んで、吸気ポート(４ａ)の内壁面に向けて、インジェクタ(９)からの燃料噴射を開始(９ａ)するため、気化の促進機能が顕在化する。
（請求項３に係る発明）
請求項２に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 高負荷または中負荷運転時の排気ガス特性の悪化を抑制することができる。
吸気ポート(４ａ)の内壁面の温度が非常に高くなる高負荷または中負荷運転時には、サイクルが爆発行程または排気行程前半となる期間中に、吸気ポート(４ａ)の内壁面に向けて、インジェクタ(９)からの燃料噴射を開始すると、排気ガス特性が悪くなることがある。しかし、サイクルが排気行程後半または吸気行程前半となる期間中に、燃料噴射を開始すると、このような問題が生じないことがわかった。このため、この発明では、高負荷または中負荷運転時には、後者期間中に燃料噴射を開始することにより、排気ガス特性の悪化を抑制することができる。
請求項２に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 高負荷または中負荷運転時の排気ガス特性の悪化を抑制することができる。
吸気ポート(４ａ)の内壁面の温度が非常に高くなる高負荷または中負荷運転時には、サイクルが爆発行程または排気行程前半となる期間中に、吸気ポート(４ａ)の内壁面に向けて、インジェクタ(９)からの燃料噴射を開始すると、排気ガス特性が悪くなることがある。しかし、サイクルが排気行程後半または吸気行程前半となる期間中に、燃料噴射を開始すると、このような問題が生じないことがわかった。このため、この発明では、高負荷または中負荷運転時には、後者期間中に燃料噴射を開始することにより、排気ガス特性の悪化を抑制することができる。
（請求項４に係る発明）
請求項１から請求項３のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 インジェクタでの燃料沸騰を防止することができる。
図２に例示するように、シリンダヘッド(４)の吸気入口(５)に吸気管(６)の出口部(７)を接続し、吸気管(６)の周壁にインジェクタ取付ボス(８)を設け、このインジェクタ取付ボス(８)にインジェクタ(９)を取り付けたエンジンは、シリンダヘッド(４)の熱が吸気管(６)を介してインジェクタ取付ボス(８)に伝わりやすく、インジェクタ(９)での燃料沸騰が起こりやすい。しかし、本発明では、吸気ポート(４ａ)の内壁面に向けて燃料を噴射するため、燃料が吸気ポート(４ａ)の内壁面で気化し、その熱を奪い、シリンダヘッド(４)からインジェクタ(９)への入熱を抑制し、インジェクタ(９)での燃料沸騰を防止することができる。
請求項１から請求項３のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 インジェクタでの燃料沸騰を防止することができる。
図２に例示するように、シリンダヘッド(４)の吸気入口(５)に吸気管(６)の出口部(７)を接続し、吸気管(６)の周壁にインジェクタ取付ボス(８)を設け、このインジェクタ取付ボス(８)にインジェクタ(９)を取り付けたエンジンは、シリンダヘッド(４)の熱が吸気管(６)を介してインジェクタ取付ボス(８)に伝わりやすく、インジェクタ(９)での燃料沸騰が起こりやすい。しかし、本発明では、吸気ポート(４ａ)の内壁面に向けて燃料を噴射するため、燃料が吸気ポート(４ａ)の内壁面で気化し、その熱を奪い、シリンダヘッド(４)からインジェクタ(９)への入熱を抑制し、インジェクタ(９)での燃料沸騰を防止することができる。
（請求項５に係る発明）
請求項４に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 インジェクタでの燃料沸騰の防止機能を高めることができる。
図２に例示するように、インジェクタ取付ボス(８)の冷却風吹き当たり面(１１)に沿って流出する冷却風によって、インジェクタ取付ボス(８)を冷却するため、インジェクタ(９)での燃料沸騰の防止機能を高めることができる。
請求項４に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 インジェクタでの燃料沸騰の防止機能を高めることができる。
図２に例示するように、インジェクタ取付ボス(８)の冷却風吹き当たり面(１１)に沿って流出する冷却風によって、インジェクタ取付ボス(８)を冷却するため、インジェクタ(９)での燃料沸騰の防止機能を高めることができる。
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１から図４は本発明の実施形態に係る火花点火式エンジンを説明する図で、この実施形態では、空冷単気筒の火花点火式ガソリンエンジンについて説明する。
本発明の実施形態の概要は、次の通りである。
図３に示すように、シリンダブロック(１)の上部にシリンダヘッド(４)を組み付け、シリンダヘッド(４)の上部にヘッドカバー(２２)を組み付け、ヘッドカバー(２２)の上方に燃料タンク(２３)を配置している。吸気管(６)には、スロットル弁を収容したスロットルボディ(２７)を介してエアクリーナ(２８)に連通させている。
図３に示すように、シリンダブロック(１)の上部にシリンダヘッド(４)を組み付け、シリンダヘッド(４)の上部にヘッドカバー(２２)を組み付け、ヘッドカバー(２２)の上方に燃料タンク(２３)を配置している。吸気管(６)には、スロットル弁を収容したスロットルボディ(２７)を介してエアクリーナ(２８)に連通させている。
燃料噴射装置の構成は、次の通りである。
図２に示すように、スロットルボディ(２７)の上にはスロットル弁軸(２９)に取り付けたスロットル入力アーム(３０)を配置している。スロットル弁はメカニカルガバナ(図外)で制御される。スロットル弁の下流には吸気圧力センサ(３１)を設けている。吸気管(６)には、インジェクタ(９)が取り付けられている。インジェクタ(９)には、燃料ポンプ(３２)から燃料タンク(３３)内の燃料(３４)が圧送される。
図２に示すように、スロットルボディ(２７)の上にはスロットル弁軸(２９)に取り付けたスロットル入力アーム(３０)を配置している。スロットル弁はメカニカルガバナ(図外)で制御される。スロットル弁の下流には吸気圧力センサ(３１)を設けている。吸気管(６)には、インジェクタ(９)が取り付けられている。インジェクタ(９)には、燃料ポンプ(３２)から燃料タンク(３３)内の燃料(３４)が圧送される。
インジェクタからの燃料噴射量の制御手段は、次の通りである。
インジェクタ(９)の弁アクチュエータをコントローラ(３５)に連携させている。コントローラ(３５)には、吸気圧力センサ(３１)と回転数センサ(３６)とを連携させている。回転数センサ(３６)でエンジン回転数を検出し、吸気圧力センサ(３１)でスロットル弁の下流の吸気圧力を検出することにより、エンジン回転速度とエンジン負荷とを検出し、インジェクタ(９)の開弁時間を制御し、インジェクタ(９)からの燃料噴射量を調節する。コントローラ(３５)は点火時期も制御する。
インジェクタ(９)の弁アクチュエータをコントローラ(３５)に連携させている。コントローラ(３５)には、吸気圧力センサ(３１)と回転数センサ(３６)とを連携させている。回転数センサ(３６)でエンジン回転数を検出し、吸気圧力センサ(３１)でスロットル弁の下流の吸気圧力を検出することにより、エンジン回転速度とエンジン負荷とを検出し、インジェクタ(９)の開弁時間を制御し、インジェクタ(９)からの燃料噴射量を調節する。コントローラ(３５)は点火時期も制御する。
このエンジンの燃料噴射の工夫は、次の通りである。
図１(Ａ)に示すように、シリンダヘッド(４)に設けた吸気ポート(４ａ)内にインジェクタ(９)から燃料を噴射する。図１(Ｂ)に示すように、サイクルが爆発行程または排気行程前半となる期間中に、吸気ポート(４ａ)の内壁面に向けて、インジェクタ(９)からの燃料噴射を開始(９ａ)する。詳しくは、低負荷または無負荷運転時には、上記期間中に燃料噴射を開始(９ａ)するが、高負荷または中負荷運転時には、サイクルが排気行程後半または吸気行程前半となる期間中に、吸気ポート(４ａ)の内壁面に向けて、インジェクタ(９)からの燃料噴射を開始(９ａ)する。燃料噴射の開始時期は、コントローラ(３５)で制御する。
図１(Ａ)に示すように、シリンダヘッド(４)に設けた吸気ポート(４ａ)内にインジェクタ(９)から燃料を噴射する。図１(Ｂ)に示すように、サイクルが爆発行程または排気行程前半となる期間中に、吸気ポート(４ａ)の内壁面に向けて、インジェクタ(９)からの燃料噴射を開始(９ａ)する。詳しくは、低負荷または無負荷運転時には、上記期間中に燃料噴射を開始(９ａ)するが、高負荷または中負荷運転時には、サイクルが排気行程後半または吸気行程前半となる期間中に、吸気ポート(４ａ)の内壁面に向けて、インジェクタ(９)からの燃料噴射を開始(９ａ)する。燃料噴射の開始時期は、コントローラ(３５)で制御する。
インジェクタの取付構造は、次の通りである。
図２に示すように、シリンダヘッド(４)の吸気入口(５)に吸気管(６)の出口部(７)を接続し、吸気管(６)の周壁にインジェクタ取付ボス(８)を設け、このインジェクタ取付ボス(８)にインジェクタ(９)を取り付けている。
図２に示すように、シリンダヘッド(４)の吸気入口(５)に吸気管(６)の出口部(７)を接続し、吸気管(６)の周壁にインジェクタ取付ボス(８)を設け、このインジェクタ取付ボス(８)にインジェクタ(９)を取り付けている。
インジェクタの冷却構造は、次の通りである。
図２、図３に示すように、シリンダブロック(１)の前部に冷却ファン(２)を設け、この冷却ファン(２)をファンケース(３)で覆っている。ファンケース(３)内の冷却風(２５)(２６)は、シリンダブロック(１)の両脇やシリンダヘッド(４)の両脇を後方に向けて通過する。ファンケース(３)に切欠き部(１０)を設け、この切欠き部(１０)からインジェクタ取付ボス(８)をファンケース(３)外に露出させ、インジェクタ取付ボス(８)の周面のうち、送風上手側を冷却風吹き当たり面(１１)、送風下手側を反吹き当たり面(１２)として、ファンケース(３)内の冷却風の一部(１３)を、インジェクタ取付ボス(８)の冷却風吹き当たり面(１１)に沿って、切欠き部(１０)からファンケース(３)外に流出させるようにしている。
図２、図３に示すように、シリンダブロック(１)の前部に冷却ファン(２)を設け、この冷却ファン(２)をファンケース(３)で覆っている。ファンケース(３)内の冷却風(２５)(２６)は、シリンダブロック(１)の両脇やシリンダヘッド(４)の両脇を後方に向けて通過する。ファンケース(３)に切欠き部(１０)を設け、この切欠き部(１０)からインジェクタ取付ボス(８)をファンケース(３)外に露出させ、インジェクタ取付ボス(８)の周面のうち、送風上手側を冷却風吹き当たり面(１１)、送風下手側を反吹き当たり面(１２)として、ファンケース(３)内の冷却風の一部(１３)を、インジェクタ取付ボス(８)の冷却風吹き当たり面(１１)に沿って、切欠き部(１０)からファンケース(３)外に流出させるようにしている。
インジェクタの冷却促進構造は、次の通りである。
図２、図３に示すように、吸気管(６)の出口部(７)から送風下手側に第１遮風板(１４)を導出し、インジェクタ取付ボス(８)の反吹き当たり面(１２)から送風下手側に第２遮風板(１５)を導出し、第１遮風板(１４)と第２遮風板(１５)とを連続させ、この第１遮風板(１４)と第２遮風板(１５)とで、切欠き部(１０)のうち、吸気管(６)の出口部(７)よりも送風下手側の部分、及びインジェクタ取付ボス(８)よりも送風下手側の部分を覆っている。吸気管(６)と第１遮風板(１４)と第２遮風板(１５)とインジェクタ取付ボス(８)とを金属の一体成型物で構成している。この一体成型物は、鋳鉄による一体鋳造物である。シリンダヘッド(４)からインジェクタ取付ボス(８)に入熱された熱は、インジェクタ取付ボス(８)の周面からはもとより、第１遮風板(１４)と第２遮風板(１５)からも放熱される。また、第２切欠き部(１６)の隙間から冷却風が漏れにくい。
図２、図３に示すように、吸気管(６)の出口部(７)から送風下手側に第１遮風板(１４)を導出し、インジェクタ取付ボス(８)の反吹き当たり面(１２)から送風下手側に第２遮風板(１５)を導出し、第１遮風板(１４)と第２遮風板(１５)とを連続させ、この第１遮風板(１４)と第２遮風板(１５)とで、切欠き部(１０)のうち、吸気管(６)の出口部(７)よりも送風下手側の部分、及びインジェクタ取付ボス(８)よりも送風下手側の部分を覆っている。吸気管(６)と第１遮風板(１４)と第２遮風板(１５)とインジェクタ取付ボス(８)とを金属の一体成型物で構成している。この一体成型物は、鋳鉄による一体鋳造物である。シリンダヘッド(４)からインジェクタ取付ボス(８)に入熱された熱は、インジェクタ取付ボス(８)の周面からはもとより、第１遮風板(１４)と第２遮風板(１５)からも放熱される。また、第２切欠き部(１６)の隙間から冷却風が漏れにくい。
図２、図３に示すように、ファンケース(３)に第２切欠き部(１６)を設け、この第２切欠き部(１６)から吸気管(６)の入口部(１７)をファンケース(３)外に突出させ、吸気管(６)に風漏れ防止用のフランジ(１８)を設けている。このフランジ(１８)を第２切欠き部(１６)の開口周縁部にその内側から当接させ、このフランジ(１８)を第１遮風板(１４)と連続させ、このフランジ(１８)も前記一体成型物の構成要素としている。インジェクタ取付ボス(８)の熱は、第１遮風板(１４)を介してフランジ(１８)からも放熱される。第１遮風板(１４)と吸気管(６)との間にリブ板(１９)を介設し、このリブ板(１９)を第１遮風板(１４)と連続させ、このリブ板(１９)も前記一体成型物の構成要素としている。インジェクタ取付ボス(８)の熱は、第１遮風板(１４)を介してリブ板(１９)からも放熱される。リブ板(１９)に冷却風通過孔(２０)を設けている。リブ板(１９)の前方の冷却風(２１)は冷却風通過孔(２０)を介してリブ板(１９)の後方を供給され、シリンダブロック(１)を冷却する。冷却風通過孔(２０)を通過した冷却風(２１)は、シリンダヘッド(４)に内設された冷却風通路(２４)を通過する。
(１)‥ シリンダブロック、(２)‥ 冷却ファン、(３)‥ ファンケース、(４)‥ シリンダヘッド、(４ａ)‥ 吸気ポート、(５)‥ 吸気入口、(６)‥ 吸気管、(７)‥ 出口部、(８)‥ インジェクタ取付ボス、(９)‥ インジェクタ、(９ａ)‥ 開始、(１０)‥ 切欠き部、(１１)‥ 冷却風吹き当たり面、(１２)‥ 反吹き当たり面、(１３)‥ 冷却風の一部。
Claims (5)
- シリンダヘッド(４)に設けた吸気ポート(４ａ)内にインジェクタ(９)から燃料を噴射する火花点火式エンジンにおいて、
サイクルが爆発行程または排気行程前半となる期間中に、吸気ポート(４ａ)の内壁面に向けて、インジェクタ(９)からの燃料噴射を開始(９ａ)するようにした、ことを特徴とする火花点火式エンジン。 - 請求項１に記載した火花点火式エンジンにおいて、
低負荷または無負荷運転時、上記期間中に燃料噴射を開始(９ａ)するようにした、ことを特徴とする火花点火式エンジン。 - 請求項２に記載した火花点火式エンジンにおいて、
高負荷または中負荷運転時には、サイクルが排気行程後半または吸気行程前半となる期間中に、吸気ポート(４ａ)の内壁面に向けて、インジェクタ(９)からの燃料噴射を開始(９ａ)するようにした、ことを特徴とする火花点火式エンジン。 - 請求項１から請求項３のいずれかに記載した火花点火式エンジンにおいて、
シリンダヘッド(４)の吸気入口(５)に吸気管(６)の出口部(７)を接続し、吸気管(６)の周壁にインジェクタ取付ボス(８)を設け、このインジェクタ取付ボス(８)にインジェクタ(９)を取り付けたエンジンに適用する、ことを特徴とする火花点火式エンジン。 - 請求項４に記載した火花点火式エンジンにおいて、
シリンダブロック(１)の前部に冷却ファン(２)を設け、この冷却ファン(２)をファンケース(３)で覆い、ファンケース(３)に切欠き部(１０)を設け、この切欠き部(１０)からインジェクタ取付ボス(８)をファンケース(３)外に露出させ、インジェクタ取付ボス(８)の周面のうち、送風上手側を冷却風吹き当たり面(１１)、送風下手側を反吹き当たり面(１２)として、ファンケース(３)内の冷却風の一部(１３)を、インジェクタ取付ボス(８)の冷却風吹き当たり面(１１)に沿って、切欠き部(１０)からファンケース(３)外に流出させるようにした、ことを特徴とする火花点火式エンジン。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015148189A (ja) * | 2014-02-06 | 2015-08-20 | 株式会社クボタ | エンジン |
-
2005
- 2005-01-20 JP JP2005012548A patent/JP2006200433A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015148189A (ja) * | 2014-02-06 | 2015-08-20 | 株式会社クボタ | エンジン |
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