JP2008019735A - Fuel adding valve and fuel adding device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料添加弁および燃料添加装置に関する。 The present invention relates to a fuel addition valve and a fuel addition device.
内燃機関の排気通路に上流側から燃料添加弁と、NOx触媒とを備え、該NOx触媒に対して燃料添加弁から燃料を添加することにより、排気中のNOxを浄化することができる
。この燃料添加弁は、排気通路に備えられているため排気に常に晒されている。そのため、該燃料添加弁の先端に排気中の煤等のパティキュレートマター(以下、PMという。)が付着する。そして、燃料添加弁の温度が高くなると、該燃料添加弁の先端に付着したPMが固化し、該燃料添加弁から噴射される燃料量が少なくなってしまう。
A fuel addition valve and a NOx catalyst are provided in the exhaust passage of the internal combustion engine from the upstream side, and NOx in the exhaust gas can be purified by adding fuel from the fuel addition valve to the NOx catalyst. Since this fuel addition valve is provided in the exhaust passage, it is always exposed to the exhaust. Therefore, particulate matter such as soot in the exhaust (hereinafter referred to as PM) adheres to the tip of the fuel addition valve. When the temperature of the fuel addition valve increases, the PM adhering to the tip of the fuel addition valve solidifies, and the amount of fuel injected from the fuel addition valve decreases.
ここで、内燃機関に燃料を供給するための燃料噴射弁であれば、燃料噴射が非常に短い間隔で繰り返し行なわれているため、PMが付着しても噴射される燃料により吹き飛ばされる。しかし、排気通路に備えられる燃料添加弁は、NOxを還元するとき等に燃料を噴
射するため、燃料を噴射していない時間が長く、付着した煤等が固化し易い。
Here, in the case of a fuel injection valve for supplying fuel to the internal combustion engine, since fuel injection is repeatedly performed at very short intervals, even if PM adheres, it is blown off by the injected fuel. However, since the fuel addition valve provided in the exhaust passage injects fuel when reducing NOx or the like, the time during which fuel is not injected is long, and the attached soot and the like are easily solidified.
これに対し、排気通路に備わる燃料添加弁の周りに冷却水通路を設け、該燃料添加弁を冷却する技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。しかし、冷却水通路を別途設ける必要があるため、配置できる場所が限られ、またコストアップすることになる。 On the other hand, a technique is known in which a cooling water passage is provided around a fuel addition valve provided in an exhaust passage to cool the fuel addition valve (see, for example, Patent Document 1). However, since it is necessary to provide a cooling water passage separately, the place which can be arrange | positioned is restricted and the cost will increase.
また、煤等を除去するための燃料噴射を行う技術が知られている(例えば、特許文献2参照。)。しかし、燃料を消費するため、燃費が悪化してしまう。
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、燃料添加弁において、温度上昇を抑制できる技術を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the above problems, and it aims at providing the technique which can suppress a temperature rise in a fuel addition valve.
上記課題を達成するために本発明による燃料添加弁は、
内燃機関の排気通路に燃料を噴射する燃料添加弁において、
該燃料添加弁に燃料を供給するための燃料流入口と、
該燃料添加弁から燃料を排出するための燃料流出口と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a fuel addition valve according to the present invention provides:
In a fuel addition valve for injecting fuel into an exhaust passage of an internal combustion engine,
A fuel inlet for supplying fuel to the fuel addition valve;
A fuel outlet for discharging fuel from the fuel addition valve;
It is characterized by providing.
燃料流入口から燃料添加弁に燃料が流入することにより、該燃料添加弁から燃料の噴射が可能となるとともに、該燃料添加弁を冷却するための燃料を該燃料添加弁に供給することができる。 When fuel flows into the fuel addition valve from the fuel inlet, fuel can be injected from the fuel addition valve, and fuel for cooling the fuel addition valve can be supplied to the fuel addition valve. .
そして、燃料流出口から燃料を流出させることにより、該燃料添加弁内で温度が上昇した燃料を排出することができる。また、燃料添加弁から燃料を噴射していないときであっても燃料流出口から燃料を流出させることにより、燃料添加弁に多くの燃料を常に流通さ
せることができる。これにより、燃料添加弁を常に冷却することができるので、温度上昇を抑制できる。
Then, by letting the fuel flow out from the fuel outlet, the fuel whose temperature has increased in the fuel addition valve can be discharged. Further, even when fuel is not injected from the fuel addition valve, a large amount of fuel can always be circulated through the fuel addition valve by allowing the fuel to flow out from the fuel outlet. Thereby, since a fuel addition valve can always be cooled, a temperature rise can be suppressed.
また、上記課題を達成するために本発明による燃料添加装置は、
前記燃料添加弁を備え、
前記燃料流出口に接続され、該燃料流出口を通過する燃料が流通する燃料排出通路と、
前記燃料添加弁内の燃料の圧力を前記燃料排出通路において調節する圧力調節手段と、
をさらに備えることを特徴とする。
In addition, in order to achieve the above-described problem, a fuel addition device according to the present invention includes:
Comprising the fuel addition valve;
A fuel discharge passage connected to the fuel outlet and through which the fuel passing through the fuel outlet flows;
Pressure adjusting means for adjusting the pressure of fuel in the fuel addition valve in the fuel discharge passage;
Is further provided.
圧力調節手段は、燃料排出通路において燃料の流量を調節することにより、燃料添加弁内の燃料の圧力を調節する。これにより、燃料の噴射圧力を調節することができるので、燃料の噴射圧力を一定に維持することもできる。また、燃料添加弁内から多量の燃料が流出する場合には、燃料供給通路において燃料添加弁内の圧力を調節することが困難となるが、燃料排出通路において燃料添加弁内の圧力を調節すれば圧力調節が容易となる。 The pressure adjusting means adjusts the fuel pressure in the fuel addition valve by adjusting the flow rate of the fuel in the fuel discharge passage. Thereby, since the fuel injection pressure can be adjusted, the fuel injection pressure can also be kept constant. In addition, when a large amount of fuel flows out from the fuel addition valve, it is difficult to adjust the pressure in the fuel addition valve in the fuel supply passage, but the pressure in the fuel addition valve in the fuel discharge passage should be adjusted. This makes it easy to adjust the pressure.
本発明においては、前記燃料添加弁の温度を検出する燃料添加弁温度検出手段と、
前記燃料流入口から流入する燃料の量を調節する燃料供給量調節手段と、
を備え、
前記燃料添加弁温度検出手段により検出される温度が高いほど、前記燃料供給量調節手段は、前記燃料流入口から流入する燃料の量を増加させることができる。
In the present invention, fuel addition valve temperature detection means for detecting the temperature of the fuel addition valve;
Fuel supply amount adjusting means for adjusting the amount of fuel flowing in from the fuel inlet;
With
The higher the temperature detected by the fuel addition valve temperature detecting means, the more the fuel supply amount adjusting means can increase the amount of fuel flowing in from the fuel inlet.
燃料供給量調節手段は、燃料流入口から流入する燃料の量を調節するため、燃料添加弁に供給される燃料量を調節することができる。燃料添加弁に供給される燃料量が多くなると、該燃料添加弁からより多くの熱を奪うことができるため、該燃料添加弁の温度をより低下させることができる。つまり、燃料添加弁の温度に応じて、燃料添加弁への燃料流入量を調節することができる。 The fuel supply amount adjusting means can adjust the amount of fuel supplied to the fuel addition valve in order to adjust the amount of fuel flowing from the fuel inlet. When the amount of fuel supplied to the fuel addition valve increases, more heat can be taken from the fuel addition valve, and thus the temperature of the fuel addition valve can be further lowered. That is, the amount of fuel flowing into the fuel addition valve can be adjusted according to the temperature of the fuel addition valve.
本発明は、燃料添加弁において、温度上昇を抑制できる。 The present invention can suppress a temperature rise in a fuel addition valve.
以下、本発明に係る燃料添加弁および燃料添加装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。 Hereinafter, specific embodiments of a fuel addition valve and a fuel addition device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
以下、本発明の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。ここでは、本発明に係る燃料添加弁および燃料添加装置を車両駆動用のディーゼル機関に適用した場合を例に挙げて説明する。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Here, the case where the fuel addition valve and the fuel addition device according to the present invention are applied to a diesel engine for driving a vehicle will be described as an example.
図1は、本実施例に係る燃料添加弁11を適用する内燃機関1とその排気系の概略構成を示す図である。内燃機関1は、4つの気筒2を有する4サイクル・ディーゼル機関である。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine 1 to which a
内燃機関1は、各気筒2内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁3を備えている。各燃料噴射弁3は、燃料を所定圧まで蓄圧する蓄圧室(コモンレール)4と接続されている。
The internal combustion engine 1 includes a
前記コモンレール4は、燃料供給管5を介して高圧燃料ポンプ6と接続されている。この高圧燃料ポンプ6は、内燃機関1のクランクシャフトの回転トルクを駆動源として作動するポンプである。 The common rail 4 is connected to a high-pressure fuel pump 6 through a fuel supply pipe 5. The high-pressure fuel pump 6 is a pump that operates using the rotational torque of the crankshaft of the internal combustion engine 1 as a drive source.
また、内燃機関1には、燃料を貯留するための燃料タンク7が併設され、該燃料タンク7内には低圧で燃料を吐出する低圧燃料ポンプ8が設けられている。この低圧燃料ポンプ8は燃料供給管5を介して高圧燃料ポンプ6と接続されている。 The internal combustion engine 1 is also provided with a fuel tank 7 for storing fuel, and a low-pressure fuel pump 8 that discharges fuel at a low pressure is provided in the fuel tank 7. The low pressure fuel pump 8 is connected to the high pressure fuel pump 6 through the fuel supply pipe 5.
そして、燃料タンク7内に貯留されている燃料が低圧燃料ポンプ8により燃料供給管5へ吐出され、該燃料供給管5を流通する。燃料供給管5の途中で燃料が高圧燃料ポンプ6を通過することにより、該高圧燃料ポンプ6よりも下流の燃料の圧力が上昇する。そして、高圧燃料ポンプ6から吐出された燃料は、コモンレール4に流入する。このコモンレール4内の燃料の圧力も、高圧燃料ポンプ6により高められている。そして、この高圧の燃料が燃料噴射弁3に供給され、該燃料噴射弁3が開弁することにより気筒2内へ燃料が噴射される。
The fuel stored in the fuel tank 7 is discharged to the fuel supply pipe 5 by the low-pressure fuel pump 8 and flows through the fuel supply pipe 5. When the fuel passes through the high pressure fuel pump 6 in the middle of the fuel supply pipe 5, the pressure of the fuel downstream from the high pressure fuel pump 6 increases. Then, the fuel discharged from the high pressure fuel pump 6 flows into the common rail 4. The pressure of the fuel in the common rail 4 is also increased by the high pressure fuel pump 6. The high-pressure fuel is supplied to the
また、内燃機関1には、排気通路9が接続されている。この排気通路9の途中には、吸蔵還元型NOx触媒10(以下、NOx触媒10という。)が設けられている。NOx触媒
10は、流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中のNOxを吸蔵し、流入する排気の
酸素濃度が低く且つ還元剤が存在するときは吸蔵していたNOxを還元する機能を有する
。
An
このNOx触媒10に還元剤を供給するために、本実施例では燃料添加装置30を備え
ている。燃料添加装置30は、燃料添加弁11、添加燃料供給管13、流量調節弁14、燃料添加用コモンレール15、添加燃料排出管16、圧力制御弁17、添加燃料圧力センサ18を備えて構成されている。
In this embodiment, a
NOx触媒10よりも上流の排気通路9に、該排気通路9を流通する排気中に還元剤た
る燃料(軽油)を添加する燃料添加弁11を備えている。燃料添加弁11とコモンレール4とは、添加燃料供給管13を介して接続されている。添加燃料供給管13の途中には、コモンレール4側から順に流量調節弁14と燃料添加用コモンレール15とが設けられている。流量調節弁14は、添加燃料供給管13を流れる燃料の量を調節することにより、燃料添加弁11へ供給される燃料の量を調節する。燃料添加用コモンレール15では、燃料が所定の圧力に蓄圧される。なお、本実施例においては添加燃料供給管13が、本発明における燃料供給通路に相当する。また、本実施例においては流量調節弁14が、本発明における燃料供給量調節手段に相当する。
A
一方、燃料添加弁11には、添加燃料排出管16の一端が接続されている。この添加燃料排出管16の他端は燃料タンク7に接続されている。この添加燃料排出管16の途中には、該添加燃料排出管16を流通する燃料の量を調節することにより、燃料添加弁11から噴射される燃料の圧力を調節する圧力制御弁17が設けられている。なお、本実施例においては添加燃料排出管16が、本発明における燃料排出通路に相当する。また、本実施例においては圧力制御弁17が、本発明における圧力調節手段に相当する。
On the other hand, one end of an added
すなわち、コモンレール4から高圧の燃料が添加燃料供給管13に流れ込み、燃料添加用コモンレール15で一旦貯留される。その後、燃料添加用コモンレール15から燃料添加弁11へ燃料が供給される。そして、燃料添加弁11が開弁すると、排気中に燃料が噴射される。また、燃料添加弁11に供給されたものの該燃料添加弁11から排気中へ噴射されなかった燃料は、添加燃料排出管16を流通して燃料タンク7へ戻される。
That is, high-pressure fuel flows from the common rail 4 into the added
なお、燃料添加用コモンレール15には、該燃料添加用コモンレール15内の燃料の圧力を検出する添加燃料圧力センサ18が取り付けられている。
The fuel addition
以上述べたように構成された内燃機関1には、該内燃機関1を制御するための電子制御
ユニットであるECU12が併設されている。このECU12は、内燃機関1の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関1の運転状態を制御するユニットである。
The internal combustion engine 1 configured as described above is provided with an
また、ECU12には、添加燃料圧力センサ18の他、運転者がアクセルペダル21を踏み込んだ量に応じた電気信号を出力し機関負荷を検出可能なアクセル開度センサ22、及び機関回転数を検出するクランクポジションセンサ23が電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がECU12に入力されるようになっている。
In addition to the added
一方、ECU12には、燃料噴射弁3、燃料添加弁11、流量調節弁14、圧力制御弁17等が電気配線を介して接続され、これらの弁の開閉が該ECU12により制御される。
On the other hand, the
ここで、図2は、燃料添加弁11の概略構成図である。燃料添加弁11は、ケース41を備えて構成されている。このケース41には、該ケース41内に燃料が流入するための燃料流入口42と、該ケース41から燃料が流出するための燃料流出口43と、が形成されている。燃料流入口42と、燃料流出口43とは、ケース41内に夫々形成されている燃料流入通路48と燃料流出通路49とを介して連通されている。燃料流入通路48は、ケース41内に形成され、燃料流入口42から燃料噴射口50に至る通路である。ここで、燃料噴射口50は、ケース41の先端部分で該ケース41を貫通している。一方、燃料流出通路49は、ケース41の先端付近の燃料流入通路48から燃料流出口43に至る通路である。
Here, FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the
また、ケース41内には、該ケース41内で往復するニードル44が格納されている。このニードル44には、アーマチュア45が取り付けられている。また、ケース41には、ソレノイドコイル46が備えられ、該ソレノイドコイル46の中心軸側には鉄心47が備えられている。
A
このように構成された燃料添加弁11では、ソレノイドコイル46に電流が流されると、アーマチュア45が鉄心47に引き寄せられる。これにより、ニードル44の先端部分がケース41から離れるので、燃料流入通路48と燃料噴射口50とが連通される。そのため、燃料流入通路48内を流れる燃料が燃料噴射口50から噴射される。
In the
一方、燃料噴射口50から噴射されなかった燃料は、燃料流出通路49を流れて燃料流出口43から排出される。
On the other hand, the fuel that has not been injected from the
なお、燃料流入口42は添加燃料供給管13に接続され、燃料流出口43は添加燃料排出管16に接続されている。
The
このように燃料添加弁11内では、燃料流入口42から流入した燃料の一部が該燃料添加弁11の先端付近を通過した後に、燃料流出口43から流出するので、該燃料により燃料添加弁11の先端付近を冷却することができる。そのため、排気中のPMが燃料添加弁11の先端で固化することが抑制できる。
As described above, in the
また、燃料添加弁11の温度に応じて燃料の供給量を変更することにより、燃料添加弁11の温度を適切な値に維持することができる。ここで、燃料添加弁11の温度は、内燃機関1の運転状態(例えば機関回転数および機関負荷若しくはアクセル開度)に応じて変化するため、これらの値に基づいて推定することができる。なお、内燃機関1の運転状態と燃料添加弁11の温度との関係は、予め実験等により求めてECU12に記憶させておいてもよい。なお、本実施例においては燃料添加弁11の温度を求めるECU12が、本発明における燃料添加弁温度検出手段に相当する。
Moreover, the temperature of the
そして、燃料添加弁11の温度と、燃料添加弁11の熱容量と、から該燃料添加弁11の温度を目標値とするために必要な燃料量を算出する。この燃料量は、燃料流入口42から燃料添加弁11内へ流入させる燃料量である。なお、燃料添加弁11の温度と、燃料添加弁11内へ流入させる燃料量と、の関係は予め実験等により求めておいてもよい。
Then, from the temperature of the
この冷却に要する燃料量を燃料添加弁11に流入させるために、流量調節弁14および圧力制御弁17の開度を調節する。つまり、燃料添加弁11の温度が目標値よりも高いほど、該燃料添加弁11を通過する燃料量を増加させる。そして、燃料添加弁11を通過する燃料を増加させるほど、流量調節弁14の開度をより開き側に移動させる。このときに、圧力制御弁17を通過する燃料も増加させないと燃料添加弁11を通過する燃料の増加量が小さくなってしまうので、圧力制御弁17の開度を開き側に移動させる。さらに、燃料添加弁11内の燃料の圧力が所定値となるように、圧力制御弁17の開度を調節する。ここで、燃料添加弁11内の圧力と、添加燃料圧力センサ18により検出される燃料の圧力と、は等しいとする。
In order to allow the amount of fuel required for this cooling to flow into the
このときの燃料添加弁11および圧力制御弁17の移動量は、予め実験等により最適値を求めてECU12に記憶させておく。
At this time, the movement amounts of the
このようにして、燃料添加弁11の先端付近の温度に基づいて該燃料添加弁11を通過する燃料量を調節することにより、該燃料添加弁11の温度調節が可能となる。
In this way, the temperature of the
なお、本実施例では、燃料流出通路49がケース41の先端付近の燃料流入通路48に接続されているが、燃料流入口42付近の燃料流入通路48に接続されていても良い。すなわち、燃料添加弁11の一部でも冷却することができれば、該燃料添加弁11全体の温度を低下し得る。
In this embodiment, the
1 内燃機関
2 気筒
3 燃料噴射弁
4 コモンレール
5 燃料供給管
6 高圧燃料ポンプ
7 燃料タンク
8 低圧燃料ポンプ
9 排気通路
10 吸蔵還元型NOx触媒
11 燃料添加弁
12 ECU
13 添加燃料供給管
14 流量調節弁
15 燃料添加用コモンレール
16 添加燃料排出管
17 圧力制御弁
18 添加燃料圧力センサ
21 アクセルペダル
22 アクセル開度センサ
23 クランクポジションセンサ
41 ケース
42 燃料流入口
43 燃料流出口
44 ニードル
45 アーマチュア
46 ソレノイドコイル
47 鉄心
48 燃料流入通路
49 燃料流出通路
50 燃料噴射口
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal combustion engine 2
13 Added
Claims (3)
該燃料添加弁に燃料を供給するための燃料流入口と、
該燃料添加弁から燃料を排出するための燃料流出口と、
を備えることを特徴とする燃料添加弁。 In a fuel addition valve for injecting fuel into an exhaust passage of an internal combustion engine,
A fuel inlet for supplying fuel to the fuel addition valve;
A fuel outlet for discharging fuel from the fuel addition valve;
A fuel addition valve comprising:
前記燃料流出口に接続され、該燃料流出口から燃料添加弁外へ流出する燃料が流通する燃料排出通路と、
前記燃料添加弁内の燃料の圧力を前記燃料排出通路において調節する圧力調節手段と、
をさらに備えることを特徴とする燃料添加装置。 A fuel addition valve according to claim 1,
A fuel discharge passage connected to the fuel outlet and through which fuel flowing out of the fuel addition valve flows from the fuel outlet;
Pressure adjusting means for adjusting the pressure of fuel in the fuel addition valve in the fuel discharge passage;
The fuel addition apparatus further comprising:
前記燃料流入口に接続され、該燃料流入口から燃料添加弁内へ流入する燃料が流通する燃料供給通路と、
前記燃料流入口から燃料添加弁内へ流入する燃料の量を前記燃料供給通路において調節する燃料供給量調節手段と、
を備え、
前記燃料添加弁温度検出手段により検出される温度が高いほど、前記燃料供給量調節手段は、前記燃料流入口から流入する燃料の量を増加させることを特徴とする請求項2に記載の燃料添加装置。 Fuel addition valve temperature detecting means for detecting the temperature of the fuel addition valve;
A fuel supply passage connected to the fuel inlet and through which fuel flowing into the fuel addition valve flows from the fuel inlet;
Fuel supply amount adjusting means for adjusting the amount of fuel flowing from the fuel inlet into the fuel addition valve in the fuel supply passage;
With
The fuel addition according to claim 2, wherein the fuel supply amount adjusting means increases the amount of fuel flowing in from the fuel inlet as the temperature detected by the fuel addition valve temperature detecting means is higher. apparatus.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006190227A JP2008019735A (en) | 2006-07-11 | 2006-07-11 | Fuel adding valve and fuel adding device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2006190227A JP2008019735A (en) | 2006-07-11 | 2006-07-11 | Fuel adding valve and fuel adding device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2008019735A true JP2008019735A (en) | 2008-01-31 |
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Family Applications (1)
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JP2006190227A Withdrawn JP2008019735A (en) | 2006-07-11 | 2006-07-11 | Fuel adding valve and fuel adding device |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010168907A (en) * | 2009-01-20 | 2010-08-05 | Isuzu Motors Ltd | Device for injecting fuel into engine exhaust pipe and method of measuring injection amount |
JP2013533420A (en) * | 2010-06-21 | 2013-08-22 | スカニア シーブイ アクチボラグ | Method and apparatus related to cooling of a charging unit of an HC charging system for exhaust purification |
-
2006
- 2006-07-11 JP JP2006190227A patent/JP2008019735A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2010168907A (en) * | 2009-01-20 | 2010-08-05 | Isuzu Motors Ltd | Device for injecting fuel into engine exhaust pipe and method of measuring injection amount |
JP2013533420A (en) * | 2010-06-21 | 2013-08-22 | スカニア シーブイ アクチボラグ | Method and apparatus related to cooling of a charging unit of an HC charging system for exhaust purification |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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