JP2007175737A - 鋳造装置及び方法、鋳造装置のキャビティ内の圧力測定装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】鋳造品の表面に製品番号などの表示情報を鋳造の際に形成するためのピン入子（型番ピンや打刻座ピン等）や、シリンダブロックのシリンダボアを形成する際に鋳ぐるまれるシリンダライナ等の鋳ぐるみ部材が保持されるボアピン（ボア入子）等の入子を鋳型に有する構成において、鋳造品質に主に影響するキャビティ内の圧力（減圧度）を直接的に検出することができ、キャビティ内の真の圧力に即した減圧度の監視を可能とする鋳造装置及び方法、鋳造装置のキャビティ内の圧力測定装置及び方法を提供する。
【解決手段】成形型である固定型３及び可動型５により構成されるキャビティ６内に溶湯を充填して鋳造を行う鋳造装置１であって、キャビティ６の成形面（キャビティ成形面６ａ）の一部を構成する入子２０に圧力検出手段を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、鋳造装置、鋳造方法、鋳造装置におけるキャビティ内の圧力測定装置及び圧力測定方法に関する。

従来から、成形型により構成されるキャビティ内に溶湯を充填して鋳造を行う鋳造装置においては、キャビティを構成する鋳型と、キャビティと連通して鋳型に設けられる射出スリーブと、この射出スリーブ内に摺動可能に設けられるプランジャチップを備え、射出スリーブ内に供給される溶湯をプランジャチップによりキャビティ内へと射出して鋳造を行う構成のものがある。
こうした鋳造装置に関し、キャビティ内を真空とした状態で鋳造する真空ダイカスト装置などの鋳造装置においては、キャビティ内や射出スリーブ内に存在するガスを吸引して除去するためや、溶湯の保持炉などから射出スリーブ内に溶湯を吸い上げて供給するため、キャビティ内及び射出スリーブ内を所定の減圧度（真空度）まで減圧することが行われる。

すなわち、鋳造品における巣などの鋳造欠陥の発生を防止して鋳造品質の向上を図るうえでは、キャビティ内や射出スリーブ内を所定の減圧度まで正確に減圧し、キャビティ内や射出スリーブ内のガスを確実に除去することや、射出スリーブ内に供給される溶湯の量を過不足なく適量とすることが必要となる。
このため、キャビティ内や射出スリーブ内の減圧度を検出する技術が従来から提案されており、例えば次に示す特許文献１や特許文献２に示されているようなものがある。

特許文献１においては、キャビティの成形面に設けられるセンサ孔に圧力センサを接続してキャビティ内の減圧度を直接測定する場合には、キャビティ内に充填される溶湯や成形面に塗布される離型剤によってセンサ孔が閉塞されてキャビティ内及び射出スリーブ内の真の減圧度を反映した値が検出されないこと等に鑑み、射出スリーブの溶湯が接触しない位置にセンサ孔を設け、このセンサ孔に圧力センサを接続する技術が示されている。すなわち、射出スリーブ内の減圧度を測定し、その測定した減圧度によって鋳造時のキャビティ内及び射出スリーブ内の減圧度を監視することとしている。
また、特許文献２では、キャビティと型外とを結ぶガス抜き通路を備えた真空ダイカスト装置において、金型とキャビティ内を減圧する真空装置との間に真空度を測定する圧力計を設けている場合、ガス抜き通路が離型剤などで詰まりが生じてキャビティ内の真空度が正確に計測されないことに鑑み、ガス抜き通路のキャビティ近傍にセンサ孔を設け、このセンサ孔の側壁に圧力センサを配設した構成が示されている。

一方、鋳造装置においては、鋳造品の表面に製品番号などの表示情報を鋳造の際に形成するためのピン入子（型番ピンや打刻座ピン等）を鋳型に有するものや、内燃機関のシリンダブロック等を鋳造する装置において、シリンダライナを鋳ぐるむことによりシリンダボアを形成するためのボアピン（ボア入子）等のようにキャビティ内において鋳ぐるみ部材（鋳ぐるみ対象部材）を保持するための入子を鋳型に有するものがある。
特開２００３−２８５１５１号公報 特開平８−２９４７６３号公報

前記特許文献に示されている従来技術においては、いずれも製品範囲（キャビティ内）外の位置における圧力測定であるため、キャビティ内の真の減圧度に対しては、間接的な測定となりその精度が十分であるとは言えない。

すなわち、特許文献１においては、圧力の測定位置（センサ孔が設けられる位置）がキャビティと連通する射出スリーブ内に設けられてはいるものの、その位置がキャビティ内から離れた位置となるため、キャビティ内の減圧度に対しては十分な測定精度が得られないと考えられる。また、圧力の測定位置が射出スリーブ内におけるプランジャチップの移動範囲にあると、キャビティ内への溶湯の射出の際にプランジャチップが測定位置（センサ孔の位置）を通過した後にもキャビティ内が減圧され続ける場合、その通過後に測定される値はキャビティ内の減圧度を正確に反映しているとは言えず、一連の鋳造過程を通してキャビティ内の正確な減圧度を測定することは難しいと考えられる。
また、特許文献２においては、圧力の測定位置がキャビティと連通するガス抜き通路のキャビティ近傍に設けられてはいるものの、その位置がキャビティに対して該キャビティを減圧するための真空装置側であるため、キャビティ内の真の減圧度より低い（減圧された）値が測定されると考えられる。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、鋳造品の表面に製品番号などの表示情報を鋳造の際に形成するためのピン入子（型番ピンや打刻座ピン等）や、シリンダブロックのシリンダボアを形成する際に鋳ぐるまれるシリンダライナ等の鋳ぐるみ部材が保持されるボアピン（ボア入子）等の入子を鋳型に有する構成において、鋳造品質に主に影響するキャビティ内の圧力（減圧度）を直接的に検出することができ、キャビティ内の真の圧力に即した減圧度の監視を可能とする鋳造装置及び方法、鋳造装置のキャビティ内の圧力測定装置及び方法を提供することにある。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、成形型により構成されるキャビティ内に溶湯を充填して鋳造を行う鋳造装置であって、前記キャビティの成形面の一部を構成する入子に圧力検出手段を設けたものである。

請求項２においては、請求項１に記載の鋳造装置であって、前記入子を、内部冷却構造を有しないものとし、該入子の内部に前記圧力検出手段を設けたものである。

請求項３においては、請求項２に記載の鋳造装置であって、前記入子は、前記成形面の一部を構成する成形面部を有するとともに該成形面部の近傍に中空部を構成する検出体を備え、前記圧力検出手段は、前記検出体における前記中空部を形成する内周面に貼設され、前記キャビティ内の圧力の変化にともなう前記検出体の変形を検出する歪ゲージであるものである。

請求項４においては、請求項３に記載の鋳造装置であって、前記中空部内に、前記歪ゲージの配設空間を確保するとともに前記検出体を補強する補強構造を設けたものである。

請求項５においては、請求項１に記載の鋳造装置であって、前記入子は、前記キャビティ内に突設され、鋳造品に鋳ぐるまれる鋳ぐるみ部材を保持するものであり、該入子の表面部であって、前記キャビティ内と連通する空間に面するとともに前記溶湯に直接触れない部分に、前記圧力検出手段を設けたものである。

請求項６においては、請求項５に記載の鋳造装置であって、前記入子は、前記鋳ぐるみ部材としてのシリンダライナを鋳ぐるんでシリンダボアを形成するためのボアピンであるものである。

請求項７においては、成形型により構成されるキャビティ内に溶湯を充填するとともに、前記キャビティ内の圧力を測定しながら鋳造を行う鋳造方法であって、前記キャビティの成形面の一部を構成する入子に設けられる圧力検出手段により圧力を検出し、該検出値に基づいて前記キャビティ内の圧力を測定するものである。

請求項８においては、成形型により構成されるキャビティ内に溶湯を充填して鋳造を行う鋳造装置のキャビティ内の圧力測定装置であって、前記キャビティの成形面の一部を構成する成形面部を有するとともに該成形面部の近傍に中空部を構成する検出体と、該検出体を支持固定するブロック体と、前記中空部における前記検出体の内周面に貼設され前記キャビティ内の圧力の変化にともなう前記検出体の変形を検出する歪ゲージと、を備えるものである。

請求項９においては、請求項８に記載の鋳造装置のキャビティ内の圧力測定装置であって、前記中空部内に、前記歪ゲージの配設空間を確保するとともに前記検出体を補強する補強構造を設けたものである。

請求項１０においては、成形型によりキャビティを構成するとともに、該キャビティの成形面の一部を構成する入子を備える鋳造装置のキャビティ内の圧力測定方法であって、前記キャビティ内の圧力の変化にともなう前記入子の変形を、該入子内部に貼設される歪ゲージにより検出し、該検出値に基づいて前記キャビティ内の圧力を測定するものである。

請求項１１においては、成形型によりキャビティを構成するとともに、該キャビティの成形面の一部を構成する入子を備える鋳造装置のキャビティ内の圧力測定方法であって、前記入子の周囲に形成され前記キャビティ内と連通するとともに該キャビティ内に充填される溶湯が流入しない空間内の圧力を検出し、該検出値に基づいて前記キャビティ内の圧力を測定するものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、入子においてキャビティに面する部分あるいは突出する部分を利用してキャビティ内の圧力を検出することができるため、キャビティ内の圧力（減圧度）を直接的に検出することができ、キャビティ内の真の圧力に即した減圧度の監視が可能となる。

請求項２においては、入子の内部に圧力検出手段を設けるために、入子の内部加工を施す際の制約を少なくすることができる。

請求項３においては、鋳造装置において既存の構成である入子を利用して、キャビティ内の圧力の影響を直接的に受ける検出体の変形の検出値の基づいてキャビティ内の圧力を測定することができ、キャビティ内の真の圧力により即した圧力を測定することが可能となる。

請求項４においては、検出体において、鋳造時の正圧に対する強度を増加させることができる。
また、歪ゲージにより検出される値の信頼性を向上することができ、キャビティ内の圧力をより精度よく測定することが可能となる。

請求項５においては、キャビティ内と連通する空間の圧力を検出することができるので、キャビティ内の圧力をより直接的に検出することが可能となる。
また、圧力検出手段は溶湯に直接触れることがないので、鋳造のサイクルが連続して行われる連続ショット中において、ショット毎の連続的な圧力測定が容易に可能となる。

請求項６においては、シリンダライナが鋳造時の鋳造圧により作用する力に対して補強機能を奏することとなるため、別途補強構造を設けることなく鋳造圧に耐えることができ、ショット毎の連続的な圧力測定が容易に可能となる。
また、シリンダライナを鋳ぐるむためのボアピンは、比較的大きくその周囲がキャビティに取り巻かれる入子となるので、キャビティ内の圧力をよく反映する位置に高い自由度を持って圧力検出手段を配置することが可能となる。

請求項７においては、入子においてキャビティに面する部分あるいは突出する部分を利用してキャビティ内の圧力を検出することができるため、キャビティ内の圧力（減圧度）を直接的に検出することができ、キャビティ内の真の圧力に即した減圧度の監視が可能となる。

請求項８においては、鋳造装置において既存の構成である入子を利用して、キャビティ内の圧力の影響を直接的に受ける検出体の変形の検出値の基づいてキャビティ内の圧力を測定することができ、キャビティ内の真の圧力に即した圧力を測定することが可能となる。

請求項９においては、検出体において、鋳造時の正圧に対する強度を増加させることができる。
また、歪ゲージにより検出される値の信頼性を向上することができ、キャビティ内の圧力をより精度よく測定することが可能となる。

請求項１０においては、鋳造装置において既存の構成である入子を利用して、キャビティ内の圧力の影響を直接的に受ける入子の変形の検出値の基づいてキャビティ内の圧力を測定することができ、キャビティ内の真の圧力に即した圧力を測定することが可能となる。

請求項１１においては、キャビティ内と連通する空間の圧力を検出することができるので、キャビティ内の圧力をより直接的に検出することが可能となる。
また、圧力検出手段は溶湯に直接触れることがないので、鋳造のサイクルが連続して行われる連続ショット中において、ショット毎の連続的な圧力測定が容易に可能となる。

次に、発明の実施の形態を説明する。
本発明に係る鋳造装置は、成形型により構成されるキャビティ内に溶湯を充填して鋳造を行う鋳造装置であって、前記キャビティの成形面の一部を構成する入子に圧力検出手段が設けられている。

ここで、前記キャビティの成形面の一部を構成する入子とは、次のようなものを指す。
鋳造装置により製造される鋳造品に関し、例えば内燃機関のクランクケースやシリンダブロック等には、製品管理上の製品番号や、製造履歴などを特定するための三次元バーコード等の識別番号のような表示情報が付されるものがある。このような表示情報を鋳造品に付すこととしている鋳造装置においては、鋳造品の表面に表示情報を鋳造の際に形成するための型番ピンや打刻座ピン等のピン入子を鋳型に有する構成のものがある。
このようなピン入子は、型番ピンの場合、例えばその先端部（先端面）に製品番号などの表示情報が成形部（成形面）として形成され、この先端部がキャビティ内に突出するかあるいは面するようにして鋳型内に設けられる。そして、鋳造が行われることにより鋳造品に表示情報が付される（転写される）。また、打刻座ピンの場合、同じくキャビティ内に突出する等して設けられ、これにより鋳造品に製品番号などの表示情報が打刻されるための平面部（打刻座）が形成される。そして、鋳造後において、鋳造品に形成された打刻座に対して打刻機が用いられて表示情報が打刻される。
つまりこれらの場合、型番ピン等のピン入子の一部がキャビティの成形面の一部を構成することとなり、ピン入子がキャビティの成形面の一部を構成する入子となる。

他方、内燃機関のシリンダブロック等を鋳造する鋳造装置においては、例えば円筒状のシリンダライナ等を鋳ぐるむことによってピストンの摺動面となるシリンダボアを形成する等のように、鋳ぐるみ部材を鋳造品に鋳ぐるむ鋳ぐるみ鋳造を行うものがある。
このような鋳ぐるみ鋳造装置においては、シリンダライナ等の鋳ぐるみ部材に嵌合されるボアピン（ボア入子）等の入子が鋳型に設けられキャビティ内に突出形成される。例えば多気筒のシリンダブロックを鋳造する鋳型の場合、気筒ごとにボアピンが形成されることとなる。
つまりこの場合、ボアピン等の入子がシリンダライナ等の鋳ぐるみ部材を介してキャビティの成形面の一部を構成することとなり、このボアピン等の入子がキャビティの成形面の一部を構成する入子となる。

すなわち、本発明に係る鋳造装置においては、上記のような型番ピンやボアピン等のようにキャビティの成形面の一部を構成する入子に、圧力センサ等の圧力検出手段が設けられる。
そして、前記圧力検出手段により圧力を検出し、この検出値に基づいてキャビティ内の圧力を測定する。

このように、キャビティの成形面の一部を構成する入子に圧力検出手段を設け、この圧力検出手段を用いてキャビティ内の圧力を測定することにより、入子においてキャビティに面する部分あるいは突出する部分を利用してキャビティ内の圧力を検出することができるため、鋳造品質に主に影響するキャビティ内の圧力（減圧度）を直接的に検出することができ、キャビティ内の真の圧力に即した減圧度の監視が可能となる。
以下、具体的な実施形態について説明する。

鋳造装置の第一実施形態について説明する。
まず、図１を用いて本実施形態に係る鋳造装置の構成について説明する。図１は鋳造装置の第一実施形態の構成を示す図である。
本実施形態に係る鋳造装置は、キャビティ内を減圧してダイカストする、いわゆる真空ダイカスト法に用いられるものである。この鋳造装置において、キャビティの成形面の一部を構成する入子として、型番ピンや打刻座ピン等のピン入子を鋳型に有する構成について説明する。

図１に示すように、本実施形態に係る鋳造装置１は、成形型として、固定盤２に取り付けられる固定型３と、可動盤４に取り付けられて固定型３に対して近接離間方向に移動可能に設けられる可動型５とを備え、可動型５が固定型３に対して進退することにより型締め及び型開きされる鋳型を構成する。可動型５の移動は図示しないシリンダ装置などにより行われる。
固定型３と可動型５との間には、キャビティ６が形成されている。つまり、固定型３が有する成形面と可動型５が有する成形面とにより、キャビティ６の成形面（以下、「キャビティ成形面６ａ」という。）が形成される。

キャビティ６には、真空ベント７を通じて設けられる真空バルブ８を介して減圧配管９が接続されており、この減圧配管９により、キャビティ６と減圧手段である真空ポンプ１０とが連通される。これにより、キャビティ６内は、真空ポンプ１０により、真空バルブ８を介して真空ベント７から減圧されて負圧となる構成となっている。
なお、減圧配管９においては、真空バルブ８と真空ポンプ１０との間に真空タンク１１が設けられる。

また、鋳造装置１においては、固定盤２及び固定型３に形成される孔部に挿嵌されることにより射出スリーブ１２設けられており、該射出スリーブ１２内はキャビティ６内と連通される。射出スリーブ１２内には、図示せぬシリンダ装置によりロッド１４を介して進退可能に設けられるプランジャチップ１３が摺動可能に設けられている。
射出スリーブ１２には、給湯口１２ａが設けられており、該給湯口１２ａの上方に設けられるラドル１５から注がれる溶湯（溶融金属）が給湯口１２ａを介して射出スリーブ１２内に供給される構成となっている。

このように構成される鋳造装置１において、成形型（固定型３及び可動型５）により構成されるキャビティ６内に溶湯が充填されて鋳造が行われる。具体的には、本実施形態に係る鋳造装置１における鋳造は次のようにして行われる。
まず、可動型５が固定型３に対して近接することにより、所定の型締め力による型締めが行われ、キャビティ６が形成される。
次に、前記シリンダ装置の動作によりプランジャチップ１３が射出スリーブ１２の給湯口１２ａよりも後退した状態で、ラドル１５から給湯口１２ａを介して射出スリーブ１２内に溶湯が供給される。
そして、真空ポンプ１０により真空バルブ８を介してキャビティ６内が所定の減圧度まで減圧されるとともに、プランジャチップ１３が前記シリンダ装置により押し出されて前進し、射出スリーブ１２内の溶湯がキャビティ６内に充填される。
キャビティ６内に充填された溶湯は、その凝固が完了した後に、可動型５が固定型３に対して離間することにより型開きが行われて鋳造品として取り出される。その後、キャビティ成形面６ａに離型剤が塗布される等して次の鋳造のサイクルに入る。

なお、本実施形態においては、鋳造装置１が、射出スリーブ１２内への溶湯の供給がラドル１５によって注がれることにより行われる、いわゆるコールドチャンバ方式のダイカスト法を採用する構成となっているが、これに限定されず、射出スリーブ１２内への溶湯の供給が、溶湯が貯留されている保持炉から吸い上げられることにより行われる、いわゆるホットチャンバ方式のダイカスト法を採用する鋳造装置であってもよい。

以上のように構成される鋳造装置１においては、キャビティ成形面６ａの一部を構成する入子２０が、固定型３に埋設固定されることにより設けられている。入子２０は、前記のとおり型番ピンや打刻座ピン等のピン入子であり、この入子２０の端面がキャビティ成形面６ａ（本実施形態においては固定型３側の成形面）の一部を構成する。つまり、鋳造装置１において鋳造される鋳造品には、キャビティ成形面６ａのうち入子２０により構成されるの部分において製品番号などの表示情報が形成されることとなる。
なお、本実施形態においては、固定型３側に入子２０が設けられる構成となっているが、これに限定されず、可動型５側に設けられる構成であってもよい。
そして、前述したように、鋳造装置１においてキャビティ成形面６ａの一部を構成する入子２０に圧力検出手段が設けられる。

ここで、本実施形態における入子２０としては、内部冷却構造を有しないものが用いられ、この入子２０の内部に圧力検出手段が設けられる。
すなわち、従来から、鋳造装置の鋳型に備えられる入子については、入子の過熱を防止するとともに鋳造品の冷却を促進する等のため内部冷却構造を備えるものがある。例えば、入子の内部に空洞である冷却水通路が未貫通状態に形成され、この冷却水通路に通水されることにより、入子がその内部から冷却される構造や、入子の内部に空洞が設けられ、この空洞に配管などを介して冷却水が貯留され、この冷却水により入子の内部から冷却が行われる構造である。
そして、本実施形態に係る入子２０には、上記ような内部冷却構造を有しない入子が用いられ、この入子２０の内部が、圧力検出手段が設けられるために利用される。
具体的には、前述したような型番ピンや打刻座ピン等のピン入子が用いられる。

このように、入子２０として内部冷却構造を有しないものを用い、この入子２０の内部に圧力検出手段を設けることにより、入子の内部に圧力検出手段を設けるために、入子の内部加工を施す際の制約を少なくすることができる。これにより、入子の内部における圧力検出手段の配置の自由度を高めることができる。
すなわち、前記のような内部冷却構造を有する入子においては、その内部に冷却水通路などが形成されるため、入子の内部での加工を施すことができる部分が限られることとなり、特に、比較的径などが小さい入子の場合は、入子の強度確保の観点などから内部加工は困難となる。そこで、内部冷却構造を有しない入子の内部に加工を施して圧力検出手段を設けることにより、その加工の際の制約を少なくすることができる。

以下、キャビティ６内の圧力測定装置として用いられる入子２０の具体的な構成について、図２及び図３を用いて説明する。図２は圧力測定装置として用いられる入子を示す側面一部断面図、図３は同じく分解側面図であり、（ａ）は成形ピンを示す図、（ｂ）は耐圧スペーサを示す図、（ｃ）はブロック体を示す図である。なお、図３においては、（ａ）及び（ｃ）のみ断面図としている。
本実施形態に係る入子２０は、キャビティ成形面６ａの一部を構成する検出体としての成形ピン２１と、この成形ピン２１を支持固定するブロック体２２とを備えている。
成形ピン２１は、キャビティ成形面６ａの一部を構成する成形面部２１ａを有するとともに、この成形面部２１ａの近傍に中空部２３を構成する。成形ピン２１は、一側が開口された有底の筒状に構成され、その底部により前記成形面部２１ａが構成されるとともに、筒部により側壁部２１ｂが構成される。そして、成形面部２１ａにおいて、成形ピン２１の外底面となる面が成形面２１ｃとなり、この成形面２１ｃに前述したような製品番号などの表示情報が形成される。
つまり、成形ピン２１は、その成形面部２１ａの成形面２１ｃがキャビティ６に面した状態あるいは突出した状態（本実施形態においては面した状態）で設けられ、この成形面部２１ａによりキャビティ成形面６ａの一部が構成される。

ブロック体２２は、前記のとおり成形ピン２１を支持固定するものであり、該成形ピン２１と略同じ外径を有する略円柱状に構成され、その一端側に成形ピン２１を支持するとともに、他端側には、固定型３が取り付けられる固定盤２に対して接する拡径された基部２２ａを有する。

成形ピン２１とブロック体２２とは、該ブロック体２２の先端部（キャビティ６側端部）が成形ピン２１の開口部に挿嵌されることにより互いに嵌合され、一体的に入子２０を構成する。これにより、入子２０の先端部、即ち成形ピン２１の成形面部２１ａの近傍において中空部２３が構成される。ここで、成形ピン２１の内周面２１ｄの開口部側及びブロック体２２の先端部の外周面にはそれぞれネジ部２１ｓ・２２ｓが形成されており、これらネジ部２１ｓ・２２ｓを介して成形ピン２１とブロック体２２とが螺嵌される。
このように、全体として略円柱状に構成される入子２０が、固定型３において一側が成形ピン２１の成形面２１ｃによりキャビティ６に面するとともに、他側がブロック体２２の基部２２ａを介して固定盤２に接した状態で内装される。

そして、成形ピン２１における中空部２３を形成する内周面２１ｄに、キャビティ６内の圧力の変化にともなう成形ピン２１の変形を検出する圧力検出手段としての歪ゲージ２４が貼設される。
成形面部２１ａによりキャビティ成形面６ａの一部を構成してキャビティ６に面するとともに、ブロック体２２に支持固定される成形ピン２１は、キャビティ６内の圧力変化の影響を受け、その圧力を受ける方向に変形（伸縮）する。すなわち、有底筒状に構成される成形ピン２１は、その成形面部２１ａを介して底側（図２において左側）からキャビティ６内の圧力変化を受け、この圧力変化によって側壁部２１ｂが伸縮することとなる。

そこで、キャビティ６内の圧力変化にともなって伸縮する側壁部２１ｂの内面である内周面２１ｄに歪ゲージ２４が貼設され、該歪ゲージ２４によってキャビティ６内の圧力変化にともなう成形ピン２１の変形が検出される。
したがって、成形ピン２１の成形面部２１ａの成形面２１ｃが略平面を構成する場合は、その平面に対する略垂直方向が、成形ピン２１がキャビティ６内の圧力変化を受ける方向となり、ブロック体２２が成形ピン２１を支持する方向となる。このため、これらの方向が入子２０の長手方向（成形ピン２１とブロック体２２との嵌合方向）と略同じ方向となるように入子２０が構成される。以下、入子２０がキャビティ６内の圧力の変化を受ける方向であるその長手方向に相当する方向を「圧力方向」という。

歪ゲージ２４は、成形ピン２１において、その側壁部２１ｂの内周面２１ｄに接着剤などが用いられて貼設される。本実施形態においては、内周面２１ｄに沿って４枚の歪ゲージ２４が貼設される。
歪ゲージ２４から延出されるケーブル（リード線）２５は、ブロック体２２内に形成される配線通路２２ｂ及び固定型３及び固定盤２に形成される配線通路２ａを介して導出され、アンプや出力部などを備えた周知の測定装置１６（図１参照）に接続される。

歪ゲージ２４は、検出体である成形ピン２１の変形（内周面２１ｄの力学的歪み）を検出することができるものであれば、その貼設される枚数や接続方法などは特に限定されず周知のものを用いることができる。ただし、検出される値に対する信頼性を高める観点からは、キャビティ６内の溶湯からの受熱などによる温度上昇の影響、即ち温度ドリフトの影響を受けない３線式の温度補償型のものが好ましい。

このような構成により、キャビティ６内が真空ポンプ１０によって減圧されると、成形ピン２１はキャビティ６内側方向へ伸長することとなり、この成形ピン２１の変形が歪ゲージ２４により検出される。この検出値がケーブル２５を介して測定装置１６に入力され、該測定装置１６おいて、圧力（減圧度）として出力されてキャビティ６内の圧力が測定される。
つまり、キャビティ６内の圧力の変化にともなう入子２０（の成形ピン２１）の変形が、この入子２０内部に貼設される歪ゲージ２４により検出され、この検出値に基づいてキャビティ６内の圧力が測定される。

このように、入子２０を、検出体としての成形ピン２１とブロック体２２と歪ゲージ２４とを備える、キャビティ６内の圧力測定装置として構成することにより、鋳造装置において既存の構成である型番ピン等の入子を利用して、キャビティ６内の圧力の影響を直接的に受ける成形ピン２１の変形の検出値の基づいてキャビティ６内の圧力を測定することができる。これにより、キャビティ６内の真の圧力に即した圧力（減圧度）を測定することが可能となる。

また、入子２０において、成形ピン２１により構成される中空部２３内には、歪ゲージ２４の配設空間を確保するとともに成形ピン２１を補強する補強構造としての耐圧スペーサ２６が設けられている。
耐圧スペーサ２６は、主に鋳造時の鋳造圧（正圧）により作用する力に対して成形ピン２１を補強する。すなわち、キャビティ６内が減圧されて成形ピン２１が伸長する方向を負圧方向とすると、耐圧スペーサ２６は主に正圧方向（図２の矢印Ａ参照）の力に対して成形ピン２１を補強する。
耐圧スペーサ２６は、成形ピン２１内の中空部２３の形状に沿う略円柱状の部材が、追い込み加工などにより形成される縮径部２６ａを備えて構成され、この縮径部２６ａにより歪ゲージ２４の配設空間が確保される。つまり、縮径部２６ａは、歪ゲージ２４が成形ピン２１の内周面２１ｄに貼設された状態で該歪ゲージ２４と耐圧スペーサ２６との干渉がないように少なくとも歪ゲージ２４の厚さ分の空間が確保されるように縮径される。

このような耐圧スペーサ２６が、成形ピン２１をブロック体２２に対して支持補強するように、中空部２３内において圧力方向の両端面が成形ピン２１の内底面２１ｅ、及びブロック体２２の先端面２２ｃに接触するように設けられる。
したがって、前述したように螺嵌されることにより互いに嵌合される成形ピン２１及びブロック体２２において、耐圧スペーサ２６が成形ピン２１及びブロック体２２に接触するまで、成形ピン２１とブロック体２２とが螺合される。
このように、圧力方向における耐圧スペーサ２６の両端面が成形ピン２１及びブロック体２２に対する接触支持面となるので、前記縮径部２６ａは、耐圧スペーサ２６において圧力方向の中途部、好ましくは略中央部に設けられる。換言すると、耐圧スペーサ２６においては、縮径部２６ａを間にして圧力方向の両端部に大径部２６ｂ・２６ｃが構成されることとなる。

そして、中空部２３における耐圧スペーサ２６の奥側（成形ピン２１側）の大径部（以下、「奥側大径部２６ｂ」という。）には、該耐圧スペーサ２６が成形ピン２１の開口側から装入される際に、成形ピン２１の内周面２１ｄに貼設される歪ゲージ２４との干渉を避けるための図示せぬ溝部などが形成されることとなる。
したがって、耐圧スペーサ２６においては、前述した縮径部２６ａの代わりに、奥側大径部２６ｂから連続する溝部などを設けることで歪ゲージ２４の配設空間を確保する構成することもできる。つまり、耐圧スペーサ２６は、歪ゲージ２４との関係においては、中空部２３に設けられる際及び設けられた状態で互いに干渉することのない形状を備えることにより、歪ゲージ２４の配設空間を確保することができる形状であればよい。

一方、中空部２３における耐圧スペーサ２６の手前側（ブロック体２２側）の大径部（以下、「手前側大径部２６ｃ」という。）には、歪ゲージ２４から延出されるケーブル２５の配線孔２６ｄが設けられる。つまり、手前側大径部２６ｃに設けられる配線孔２６ｄは、ブロック体２２に設けられる配線通路２２ｂと連通するように設けられ、歪ゲージ２４から延出されるケーブル２５は配線孔２６ｄを介してブロック体２２の配線通路２２ｂへと導かれる。

以上のようにして入子２０の中空部２３に設けられる耐圧スペーサ２６は、キャビティ６内が減圧される際の負圧に対しては成形ピン２１の伸長に影響を及ぼすことなく、鋳造時の正圧に対しては成形ピン２１を補強することとなる。
すなわち、入子２０において、鋳造時の正圧に対しては、固定盤２に対して支持されるブロック体２２に圧力方向に嵌合される成形ピン２１は、その成形面部２１ａを介してブロック体２２に対して押圧されるところ、この押圧力が耐圧スペーサ２６により支持されて補強される。一方、キャビティ６内の負圧に対しては、成形ピン２１は、耐圧スペーサ２６に関係なく伸長する。

このように、入子２０の中空部２３に補強構造としての耐圧スペーサ２６を設けることにより、成形ピン２１において、歪ゲージ２４が貼設されるとともに他の部分に対して比較的肉薄となる側壁部２１ｂの、鋳造時の正圧に対する強度を増加させることができる。これにより、成形ピン２１が鋳造時の正圧に耐えることが容易となり、成形ピン２１の長寿命化を図ることができて鋳造装置における連続的なショットに対して圧力測定を行うことが可能となる。
また、耐圧スペーサ２６は、キャビティ６内が減圧される際の負圧に対しては成形ピン２１の変形に影響を及ぼさず、鋳造時の正圧に対しても成形ピン２１を補強してその変形を抑制することとなるので、歪ゲージ２４により検出される値の信頼性を向上することができ、キャビティ６内の圧力をより精度よく測定することが可能となる。

続いて、鋳造装置の第二実施形態について説明する。
まず、図４及び図５を用いて本実施形態に係る鋳造装置の構成について説明する。図４は鋳造装置の第二実施形態の構成を示す図、図５は圧力検出手段を備える入子を示す側面断面図である。なお、前述した第一実施形態と共通する部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。
本実施形態に係る鋳造装置は、キャビティ内を減圧してダイカストする、いわゆる真空ダイカスト法に用いられるものであり、また、キャビティ内において、別部材を鋳ぐるむ鋳ぐるみ鋳造装置である。
つまり、本実施形態に係る鋳造装置においては、キャビティの成形面の一部を構成する入子として、鋳造製品に鋳ぐるまれる鋳ぐるみ部材を保持する入子が鋳型に備えられる。なお、以下の説明においては、鋳造品を内燃機関のシリンダブロックとし、このシリンダブロックに鋳ぐるまれる鋳ぐるみ部材としてシリンダライナを例に説明する。

図４に示すように、本実施形態に係る鋳造装置３１は、固定盤３２に取り付けられる固定型３３と、可動盤３４に取り付けられて固定型３３に対して近接離間方向に移動可能に設けられる可動型３５とを備え、可動型３５が固定型３３に対して進退することにより型締め及び型開きされる鋳型を構成する。可動型３５の移動は図示しないシリンダ装置などにより行われる。
固定型３３と可動型３５との間には、キャビティ３６が形成されている。つまり、固定型３３が有する成形面と可動型３５が有する成形面とにより、キャビティ３６の成形面（以下、「キャビティ成形面３６ａ」という。）が形成される。

すなわち、前記のとおり、キャビティ３６内は、真空ポンプ１０により真空バルブ８を介して真空ベントから減圧されて負圧となる構成となっている。
また、キャビティ３６内は、図示せぬシリンダ装置により進退可能に設けられるプランジャチップ１３を摺動可能に内装する射出スリーブ１２内と連通されている。

そして、本実施形態に係る鋳造装置３１においては、キャビティ成形面３６ａの一部を構成する入子４０が、可動型３５からキャビティ３６内に突設されている。
入子４０は、鋳ぐるみ部材であるシリンダライナ５０をキャビティ３６内において保持するボアピン（ボア入子）であり、この入子４０の側面がシリンダライナ５０を介してキャビティ成形面３６ａ（本実施形態においては可動型３５側の成形面）の一部を構成する。つまり、入子４０に保持されるシリンダライナ５０が、鋳造装置３１において鋳造されるシリンダブロックに鋳ぐるまれることにより、該シリンダブロックにおいてピストンが摺動自在に内装されるシリンダボアが形成される。
したがって、鋳造品が多気筒のシリンダブロックである場合、キャビティ３６内において気筒ごとの入子４０が一列に配設されることとなる。また、図示は省略するが、入子４０の周囲近傍には、シリンダブロックにおいてウオータジャケットを形成するための入子であるジャケットピン等がキャビティ内に突出形成される。
なお、本実施形態においては、可動型３５側に入子４０が設けられる構成となっているが、これに限定されず、固定型３３側に設けられる構成であってもよい。

このように構成される鋳造装置３１において、成形型（固定型３３及び可動型３５）により構成されるキャビティ３６内に溶湯が充填されて鋳造が行われる。具体的には、本実施形態に係る鋳造装置３１における鋳造は次のようにして行われる。
まず、固定型３３と可動型３５とを型開きさせた状態で、鋳ぐるみ部材を保持する入子４０に鋳ぐるみ部材としてのシリンダライナ５０が嵌合される。これにより、キャビティ３６内においてシリンダライナ５０が位置決めされた状態でボア入子４０により保持された状態となる。
この状態で、可動型３５が固定型３３に対して近接することにより、所定の型締め力による型締めが行われ、キャビティ３６が形成される。
次に、前記シリンダ装置の動作によりプランジャチップ１３が射出スリーブ１２の給湯口１２ａよりも後退した状態で、ラドル１５から給湯口１２ａを介して溶湯が射出スリーブ１２内に供給される。
そして、真空ポンプ１０により真空バルブ８を介してキャビティ３６内が所定の減圧度まで減圧されるとともに、プランジャチップ１３が前記シリンダ装置により押し出されて前進し、射出スリーブ１２内の溶湯がキャビティ３６内に充填される。
キャビティ３６内に充填された溶湯は、その凝固が完了した後に、可動型３５が固定型３３に対して離間することにより型開きが行われてシリンダライナ５０を鋳ぐるんだ鋳造品（シリンダブロック）として取り出される。その後、キャビティ成形面３６ａに離型剤が塗布される等して次の鋳造のサイクルに入る。

以上のように構成される鋳造装置３１においては、キャビティ３６内に突設される入子４０に対するシリンダライナ５０の嵌合や鋳造後の鋳造品の取出しを容易にする等のため、入子４０とシリンダライナ５０との間に隙間（クリアランス）５１が設けられる。
すなわち、図５に示すように、シリンダブロックにおいてシリンダボアを形成するためのボアピンである入子４０は、シリンダライナ５０の内部空間に沿うように略円柱状に突設され、この入子４０に嵌合されるシリンダライナ５０が位置決めされた状態で、入子４０の外周面４０ａとシリンダライナ５０の内周面５０ａとの間に隙間５１（間隔Ｇ参照）が形成される。

また、入子４０とシリンダライナ５０との間の隙間５１により形成される空間内には、鋳造品の取出しを容易とする等のため、キャビティ３６内に充填される溶湯が充填されない構成となっている。
具体的には、図５に示すように、入子４０に位置決めされた状態のシリンダライナ５０の両端面は、固定型３３及び可動型３５の成形面に対してそれぞれ溶湯密に衝合した状態、即ち、一側の端面５０ｂと固定型３３の成形面３３ａとの間、及び他側の端面５０ｃと可動型３５の成形面３５ａとの間それぞれにおいて、キャビティ３６内に充填される溶湯が流入しない程度の若干の隙間（例えば、０．０５ｍｍ）を隔てた状態となる。

そして、本実施形態においては、入子４０の表面部であって、キャビティ３６内と連通する空間に面するとともに該キャビティ３６内に充填される溶湯に直接触れない部分に圧力検出手段としての圧力センサ４１が設けられる。
すなわち、入子４０とシリンダライナ５０との間に形成される隙間５１には、前記のとおりキャビティ３６内に充填される溶湯は充填されないものの、この隙間５１は、キャビティ３６内と連通する空間となる。また、この空間に面することとなる入子４０の表面部であってシリンダライナ５０の内周面５０ａと対向する外周面４０ａは、キャビティ３６内に充填される溶湯に直接触れない部分となる。そこで、この入子４０の外周面４０ａ近傍となる入子４０の表面部に圧力センサ４１が設けられる。

なお、入子４０とシリンダライナ５０との間の隙間５１においては、例えば、溶湯圧によるライナの変形を防止するためのリブ等の突条が形成される等して、入子４０の外周面４０ａとシリンダライナ５０の内周面５０ａとが部分的に接する構成であってもよい。
つまり、隙間５１内においては、その一部には溶湯が流入する構成であっても、圧力センサ４１が設けられる部分として、入子４０の表面部であってキャビティ３６内と連通する空間に面するとともに溶湯に直接触れない部分が確保され、圧力センサ４１により圧力が検出される空間として、キャビティ３６と連通して溶湯が流入しない空間が確保される構成であればよい。

そして、前述したように入子４０の表面部に設けられる圧力センサ４１により、入子４０の周囲に形成され、キャビティ３６内と連通するとともに該キャビティ３６内に充填される溶湯が流入しない空間を形成する隙間５１内の圧力が検出され、この検出値に基づいてキャビティ３６内の圧力が測定される。

このようにして設けられる圧力センサ４１により、キャビティ３６内の圧力を検出することにより、キャビティ３６内と連通する空間の圧力を検出することができるので、キャビティ３６内の圧力（減圧度）をより直接的に検出することが可能となる。つまり、キャビティ３６と連通する空間を形成する隙間５１内は、キャビティ３６内の圧力と同一または略同一の圧力となるため、キャビティ３６内の真の圧力に即した減圧度の検出が可能となる。
また、圧力センサ４１は溶湯に直接触れることがないので、前述したような鋳造のサイクルが連続して行われる連続ショット中において、ショット毎の連続的な圧力測定が容易に可能となる。

なお、鋳造品に鋳ぐるまれる鋳ぐるみ部材としては、シリンダライナ５０に限られず、例えば、シリンダブロックにおいて下側（オイルパン側）に鋳ぐるまれ軸受キャップの接合面や軸受孔を形成するための補強壁や、自動車部品であるブレーキドラムに鋳ぐるまれるブレーキシュー等であってもよく、これらの鋳ぐるみ部材を保持するための入子であれば、圧力検出手段としての圧力センサ４１を設けることができる。

以下、本実施形態に即した具体的な構成について、図５及び図６を用いて説明する。図６は圧力検出手段を備える入子の分解側面図であり、（ａ）は圧力センサを示す図、（ｂ）は入子を示す図である。
本実施形態に係る入子４０は、前記のとおり鋳ぐるみ部材としてのシリンダライナ５０を鋳ぐるんでシリンダボアを形成するためのボアピンである。
入子４０は、その表面部において、キャビティ３６内と連通する空間である隙間５１に面するとともに溶湯に直接触れない部分に、圧力検出手段としての圧力センサ４１を備えている。

具体的には、入子４０の表面部に孔部４２が設けられ、該孔部４２に圧力センサ４１が埋設される。
圧力センサ４１は、圧力を検出するためのセンサ部４１ａと、このセンサ部４１ａから突設される係合部４１ｂとを備える。
圧力センサ４１のセンサ部４１ａとしては、鋳造熱に対する耐熱性を有するものであれば特に限定されず周知のものを用いることができ、例えばピラニ真空度計などが用いられる。
圧力センサ４１は、その係合部４１ｂを介して入子４０の孔部４２に対して嵌合され、この入子４０に対して一体的に設けられる。ここで、圧力センサ４１の係合部４１ｂの外周面及び入子４０の孔部４２の内周面にはそれぞれネジ部４１ｓ・４２ｓが形成されており、これらネジ部４１ｓ・４２ｓを介して圧力センサ４１が孔部４２に螺嵌される。

また、圧力センサ４１は、入子４０の孔部４２に埋設された状態で、入子４０の外周面４０ａから突出しないように設けられる。
すなわち、入子４０に設けられる孔部４２は、前記ネジ部４２ｓよりも入子４０の表面側にザグリ加工などにより形成される凹部４２ａを備えており、圧力センサ４１がその係合部４１ｂを介して孔部４２に嵌合されることにより、該圧力センサ４１のセンサ部４１ａが凹部４２ａに収まる構成となっている。
ここで、圧力センサ４１のセンサ部４１ａを隙間５１に近接させてキャビティ３６内の圧力をより直接的に検出する観点からは、圧力センサ４１が孔部４２に埋設された状態でセンサ部４１ａの外側となる面が、入子４０の外周面４０ａに近接するように（略同一面となるように）凹部４２ａが設けられることが好ましい。つまり、孔部４２の凹部４２ａの大きさ（深さ）は、圧力センサ４１のセンサ部４１ａの大きさに合わせて定められる。

圧力センサ４１から延出されるケーブル（リード線）４５は、入子４０を含む可動型３５内に形成される配線通路４０ｂ及び可動盤３４に形成される配線通路３４ａを介して導出され、アンプや出力部などを備えた周知の測定装置４６（図４参照）に接続される。
なお、圧力センサ４１において、センサ部４１ａから延出されることとなるケーブル４５は、例えば、係合部４１ｂ内に形成される挿通孔を介したり、係合部４１ｂのネジ部４１ｓの外側から迂回させたりすることにより、配線通路４０ｂ内へと延出されることとなる。

このような構成により、キャビティ３６内が真空ポンプ１０によって減圧されると、これと同様に隙間５１により形成される空間内も減圧され、該隙間５１内の圧力が入子４０に設けられる圧力センサ４１により検出される。この検出値がケーブル４５を介して測定装置４６に入力され、該測定装置４６おいて、圧力（減圧度）として出力されてキャビティ３６内の圧力が測定される。

このように、入子４０が、シリンダライナ５０を鋳ぐるんでシリンダボアを形成するためのボアピンである構成においては、シリンダライナ５０が鋳造時の鋳造圧により作用する力に対して補強機能を奏することとなるため、別途補強構造を設けることなく鋳造圧に耐えることができ、入子４０に設けられる圧力センサ４１により、ショット毎の連続的な圧力測定が容易に可能となる。
また、シリンダライナ５０を鋳ぐるむためのボアピンは、前述した型番ピン等の入子に対して比較的大きく、その周囲がキャビティ３６に取り巻かれる入子となるので、前述したような内部冷却構造を有する入子であっても、該入子においてキャビティ３６内の圧力をよく反映する位置に圧力センサを配置することが可能となる。つまり、ボアピンとなる入子４０における内部冷却構造の有無にかかわらず、キャビティ３６内の圧力をより直接的に検出することができる位置（具体的には、より隙間５１側）に高い自由度を持って設けることができる。

鋳造装置の第一実施形態の構成を示す図。 圧力測定装置として用いられる入子を示す側面一部断面図。 同じく分解側面図。 鋳造装置の第二実施形態の構成を示す図。 圧力検出手段を備える入子を示す側面断面図。 圧力検出手段を備える入子の分解側面図。

符号の説明

１ 鋳造装置
３ 固定型（成形型）
５ 可動型（成形型）
６ キャビティ
６ａ キャビティ成形面
２０ 入子（圧力測定装置）
２１ 成形ピン（検出体）
２１ａ 成形面部
２１ｄ 内周面
２２ ブロック体
２３ 中空部
２４ 歪ゲージ（圧力検出手段）
２６ 耐圧スペーサ（補強構造）
３１ 鋳造装置
３３ 固定型（成形型）
３５ 可動型（成形型）
３６ キャビティ
３６ａ キャビティ成形面
４０ 入子
４１ 圧力センサ（圧力検出手段）
５０ シリンダライナ（鋳ぐるみ部材）
５１ 隙間

Claims (11)

1. 成形型により構成されるキャビティ内に溶湯を充填して鋳造を行う鋳造装置であって、
   前記キャビティの成形面の一部を構成する入子に圧力検出手段を設けたことを特徴とする鋳造装置。
2. 前記入子を、内部冷却構造を有しないものとし、該入子の内部に前記圧力検出手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の鋳造装置。
3. 前記入子は、前記成形面の一部を構成する成形面部を有するとともに該成形面部の近傍に中空部を構成する検出体を備え、
   前記圧力検出手段は、前記検出体における前記中空部を形成する内周面に貼設され、前記キャビティ内の圧力の変化にともなう前記検出体の変形を検出する歪ゲージであることを特徴とする請求項２に記載の鋳造装置。
4. 前記中空部内に、前記歪ゲージの配設空間を確保するとともに前記検出体を補強する補強構造を設けたことを特徴とする請求項３に記載の鋳造装置。
5. 前記入子は、前記キャビティ内に突設され、鋳造品に鋳ぐるまれる鋳ぐるみ部材を保持するものであり、該入子の表面部であって、前記キャビティ内と連通する空間に面するとともに前記溶湯に直接触れない部分に、前記圧力検出手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の鋳造装置。
6. 前記入子は、前記鋳ぐるみ部材としてのシリンダライナを鋳ぐるんでシリンダボアを形成するためのボアピンであることを特徴とする請求項５に記載の鋳造装置。
7. 成形型により構成されるキャビティ内に溶湯を充填するとともに、前記キャビティ内の圧力を測定しながら鋳造を行う鋳造方法であって、
   前記キャビティの成形面の一部を構成する入子に設けられる圧力検出手段により圧力を検出し、該検出値に基づいて前記キャビティ内の圧力を測定することを特徴とする鋳造方法。
8. 成形型により構成されるキャビティ内に溶湯を充填して鋳造を行う鋳造装置のキャビティ内の圧力測定装置であって、
   前記キャビティの成形面の一部を構成する成形面部を有するとともに該成形面部の近傍に中空部を構成する検出体と、該検出体を支持固定するブロック体と、前記中空部における前記検出体の内周面に貼設され前記キャビティ内の圧力の変化にともなう前記検出体の変形を検出する歪ゲージと、を備えることを特徴とする鋳造装置のキャビティ内の圧力測定装置。
9. 前記中空部内に、前記歪ゲージの配設空間を確保するとともに前記検出体を補強する補強構造を設けたことを特徴とする請求項８に記載の鋳造装置のキャビティ内の圧力測定装置。
10. 成形型によりキャビティを構成するとともに、該キャビティの成形面の一部を構成する入子を備える鋳造装置のキャビティ内の圧力測定方法であって、
    前記キャビティ内の圧力の変化にともなう前記入子の変形を、該入子内部に貼設される歪ゲージにより検出し、該検出値に基づいて前記キャビティ内の圧力を測定することを特徴とする鋳造装置のキャビティ内の圧力測定方法。
11. 成形型によりキャビティを構成するとともに、該キャビティの成形面の一部を構成する入子を備える鋳造装置のキャビティ内の圧力測定方法であって、
    前記入子の周囲に形成され前記キャビティ内と連通するとともに該キャビティ内に充填される溶湯が流入しない空間内の圧力を検出し、該検出値に基づいて前記キャビティ内の圧力を測定することを特徴とする鋳造装置のキャビティ内の圧力測定方法。
    

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