JP2009002250A - スロットル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レイアウト上の制約を伴うことなく、簡単な構成で高い防塵及び防水機能を確保することができるスロットル装置を提供すること。
【解決手段】スロットルボディ２にスロットルシャフト４を回動可能に支持せしめ、該スロットルシャフト４に、吸気通路３を開閉するスロットルバルブ５を取り付けるとともに、該スロットルバルブ５の開度を検出するスロットル開度センサ６を前記スロットルボディ２に取り付けて成るスロットル装置１において、空気の通過のみを許容する半透過膜から成るフィルタ９を前記スロットル開度センサ６に一体に設ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、エンジンに吸入される空気の量を制御するためのスロットル装置に関するものである。

自動二輪車や自動車等の一般車両、四輪バギー車（ＡＴＶ）やスノーモービル等の特殊車両の他、船外機等に搭載されるエンジンには、混合気形成のための空気が吸引されるが、その空気量はスロットル装置によって制御される。

ところで、スロットル装置には、スロットル開度を検出するためのスロットル開度センサが設けられており、このスロットル開度センサによって検出されたスロットル開度はエンジン制御ユニットにフィードバックされてエンジンの制御に供されている。

ここで、従来のスロットル装置の一例を図６に示す。

図６は従来のスロットル装置１０１の部分断面図であり、同図において、１０２はスロットルボディであって、その内部には吸気通路１０３が形成されている。そして、スロットルボディ１０２にはスロットルシャフト１０４が回動可能に挿通支持されており、このスロットルシャフト１０４には、吸気通路１０３を開閉するスロットルバルブ１０５が取り付けられている。

又、スロットルボディ１０２のスロットルシャフト１０４が貫通する部位の外部にはセンサ取付部１０２ａが一体に形成されており、このセンサ取付部１０２ａの開口端にスロットル開度センサ１０６が開口部を塞ぐようにリップシール１０７を介して取り付けられている。従って、センサ取付部１０２ａの内部には、スロットル開度センサ１０６によって密閉空間Ｓが画成されており、スロットルボディ１０２のスロットルシャフト１０４が貫通する部位はシール１０８によってシールされている。

ところで、スロットル開度センサ１０６には、例えばポテンショメータが使用され、該ポテンショメータのロータ１０６ａはスロットルシャフト１０４と同軸に配され、該ロータ１０６ａの端部とスロットルシャフト１０４の端部とが密閉空間Ｓ内での凹凸係合によって互いに連結されている。従って、スロットルシャフト１０４（スロットルバルブ１０５）の回動量がロータ１０６ａの回動量として検出され、これによってスロットル開度が検出される。

上述のようにスロットルボディ１０２のセンサ取付部１０２ａの内部に密閉空間Ｓを形成し、スロットルボディ１０２のスロットルシャフト１０４が貫通する部位をＶシール１０８によってシールしても、吸気通路１０３からの燃料やオイル等がシール１０８を通過して密閉空間Ｓへと漏れ出し、この漏れ出した燃料やオイル等がスロットル開度センサ１０６に侵入して該スロットル開度センサ１０６に悪影響を及ぼすという問題があった。又、密閉空間Ｓ内の温度上昇と共に該密閉空間Ｓの内圧が高くなり、スロットル開度センサ１０６に悪影響を及ぼすという問題もあった。

そこで、図７に示すように、センサ取付部１０２ａに呼吸孔１０２ｂを形成し、この呼吸孔１０２ｂを介して密閉空間Ｓを大気に連通させることによって密閉空間Ｓの内圧を大気圧に保つとともに、密閉空間Ｓから漏れ出た燃料等を呼吸孔１０２ｂから外部に排出する構成が採用されている。

又、図８に示すように、密閉空間Ｓに燃料排出管１３０と吸気管１３１を接続し、燃料排出管１３０をスロットルバルブ１０５の上流側に連通させ、吸気管１３１を不図示のエアクリーナの下流側に連通させることによって、密閉空間Ｓに漏れ出た燃料等を負圧によって吸気側にパージする構成が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
特開２００５−２９９５９９号公報 特開２００６−２９１７７７号公報

しかしながら、図７に示すようにスロットルボディ１０２のセンサ取付部１０２ａに呼吸孔１０２ｂを形成すると、使用環境が厳しいときには呼吸孔１０２ｂから水や粉塵が密閉空間Ｓに侵入し、種々の不具合が発生する可能性がある。

又、図８に示す密閉空間Ｓを吸気側に連通させる構成では、密閉空間Ｓをスロットルバルブ１０５の上流側やエアクリーナの下流側に接続するための配管が必要となり、部品点数や組立工数が増える他、レイアウトに制約を伴うという問題がある。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、レイアウト上の制約を伴うことなく、簡単な構成で高い防塵性及び防水機能を確保することができるスロットル装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、スロットルボディにスロットルシャフトを回動可能に支持せしめ、該スロットルシャフトに、吸気通路を開閉するスロットルバルブを取り付けるとともに、該スロットルバルブの開度を検出するスロットル開度センサを前記スロットルボディに取り付けて成るスロットル装置において、空気の通過のみを許容する半透過膜から成るフィルタを前記スロットル開度センサに一体に設けたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記スロットルボディの前記スロットルシャフトが貫通する部位の外部にセンサ取付部を形成するとともに、該センサ取付部の内部に前記スロットル開度センサによって密閉空間を画成し、該密閉空間を前記スロットル開度センサの内部を迂回する経路を通して外気と連通させ、その連通出口に前記フィルタを設けたことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記スロットルボディの前記スロットルシャフトが貫通する部位の外部にセンサ取付部を形成するとともに、該センサ取付部の内部に前記スロットル開度センサによって密閉空間を画成し、該密閉空間を前記スロットル開度センサの内部を通して外気と連通させ、その連通出口に前記フィルタを設けたことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、スロットルボディにスロットルシャフトを回動可能に支持せしめ、該スロットルシャフトに、吸気通路を開閉するスロットルバルブを取り付けるとともに、該スロットルバルブの開度を検出するスロットル開度センサを前記スロットルボディに取り付けて成るスロットル装置において、空気の通過のみを許容する半透過膜から成るフィルタを前記スロットルボディに一体に設けたことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記スロットルボディの前記スロットルシャフトが貫通する部位の外部にセンサ取付部を形成するとともに、該センサ取付部の内部に前記スロットル開度センサによって密閉空間を画成し、該密閉空間を前記フィルタを介して外気に連通させたことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、空気の通過のみを許容する半透過膜から成るフィルタをスロットル開度センサに一体に設けたため、配管等が不要となって部品点数及び組立工数を削減することができるとともに、外部からの水や埃のスロットル開度センサ内部への侵入がフィルタによって防がれ、レイアウト上の制約を伴うことなく、簡単な構成でスロットル装置に高い防塵性と防水性を確保することができる。尚、吸気通路から漏れ出た燃料がスロットル開度センサの内部に侵入しても、この燃料が気化すればフィルタを通過してガス状の燃料が外部に排出されるため、スロットル開度センサに高い作動安定性が確保される。

請求項２記載の発明によれば、密閉空間をスロットル開度センサの内部を迂回する経路を通して外気と連通させ、その連通出口にフィルタを設けたため、外部から密閉空間への水や埃の侵入がフィルタによって防がれるとともに、吸気通路から密閉空間へと漏れ出た燃料が気化してフィルタを通過して外部に排出され、スロットル開度センサの安定した作動が可能となる。又、密閉空間は外気に連通しているため、その内圧が大気圧に保たれ、該密閉空間の内圧の異常な上昇が防がれる。

請求項３記載の発明によれば、密閉空間をスロットル開度センサの内部を通して外気と連通させ、その連通出口にフィルタを設けたため、外部からスロットル開度センサ及び密閉空間への水や埃の侵入がフィルタによって防がれるとともに、吸気通路から密閉空間へと漏れ出た燃料が気化してスロットル開度センサ及びフィルタを通過して外部に排出され、スロットル開度センサの安定した作動が可能となる。又、密閉空間はスロットル開度センサとフィルタを介して外気に連通しているため、その内圧が大気圧に保たれ、該密閉空間の内圧の異常な上昇が防がれる。

請求項４及び５記載の発明によれば、空気の通過のみを許容する半透過膜から成るフィルタをスロットルボディに一体に設けたため、配管等が不要となって部品点数及び組立工数を削減することができるとともに、外部からの水や埃の密閉空間内への侵入がフィルタによって防がれ、レイアウト上の制約を伴うことなく、簡単な構成でスロットル装置に高い防塵性と防水性を確保することができる。尚、吸気通路から漏れ出た燃料が密閉空間内に侵入しても、この燃料が気化すればフィルタを通過して燃料が外部に排出されるため、スロットル開度センサへの燃料の侵入が防がれ、該スロットル開度センサに高い作動安定性が確保される。

［第１発明］
以下に第１発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

＜実施の形態１＞
図１は本発明に係るスロットル装置を備えたエンジン吸気系の構成を示す破断側面図であり、図示のエンジン１０は４サイクルエンジンであって、そのシリンダボディ１１のシリンダ１２内にはピストン１３が摺動自在に嵌挿されており、該ピストン１３はコンロッド１４を介して不図示のクランクシャフトに連結されている。

又、上記シリンダボディ１１の上部にはシリンダヘッド１５が被着されており、このシリンダヘッド１５には、吸気ポート１６を開閉する吸気バルブ１７と排気ポート１８を開閉する排気バルブ１９が設けられるとともに、シリンダ１２内に吸入された混合気を着火燃焼させるための点火プラグ２０が取り付けられている。

更に、シリンダヘッド１５には、吸気ポート１６に連なる吸気管２１と、排気ポート１８に連なる排気管２２が接続されており、吸気管２１の先端部（上流端）にはエアクリーナ２３が取り付けられている。又、吸気管２１のエアクリーナ２３の下流には、エアフローセンサ２４と本発明に係るスロットル装置１及びインジェクタ２５が設けられている。尚、排気管２２の後端部（下流端）は大気に開口しており、その途中には不図示の触媒コンバータ、サイレンサ等が設けられている。

ところで、吸気管２１の一部は絞られてベンチュリ部２１ａが形成されており、このベンチュリ部２１ａに本発明に係る前記スロットル装置１が組み付けられている。ここで、スロットル装置１の構成の詳細を図２に基づいて説明する。

図２はスロットル装置１の部分断面図であり、同図において、２はスロットルボディであって、その内部には吸気通路３が形成されている。そして、スロットルボディ２にはスロットルシャフト４が回動可能に挿通支持されており、このスロットルシャフト４には、吸気通路３を開閉する円板状のスロットルバルブ５が取り付けられている。

又、スロットルボディ２のスロットルシャフト４が貫通する部位の外部には円筒状のセンサ取付部２ａが一体に形成されており、このセンサ取付部２ａの開口端にスロットル開度センサ６が開口部を塞ぐようにリップシール７を介して取り付けられている。従って、センサ取付部２ａの内部には、スロットル開度センサ６によって密閉空間Ｓが画成されており、スロットルボディ２のスロットルシャフト４が貫通する部位はシール８によってシールされている。

ここで、スロットル開度センサ６には、例えばポテンショメータが使用され、該ポテンショメータのロータ６ａはスロットルシャフト４と同軸に配され、該ロータ６ａの一端端部とスロットルシャフト４の端部とが密閉空間Ｓ内での凹凸係合によって互いに連結されている。従って、スロットルシャフト４（スロットルバルブ５）の回動量がロータ６ａの回動量として検出され、これによってスロットル開度が検出される。

又、図１に示すように、スロットルシャフト４の他端部にはアクチュエータ２６が取り付けられており、このアクチュエータ２６によってスロットルシャフト４が回動せしめられることによってスロットルバルブ５が開閉され、これによって吸気管２１を流れる空気の量（エンジン１０への吸入空気量）が調整され、吸気管２１を流れる空気の流量は前記エアフローセンサ２４によって検出される。

而して、本実施の形態においては、図２に示すように、スロットル開度センサ６の外端面の一部にはフィルタ取付部６ｂが一体に突設されており、このフィルタ取付部６ｂの開口部には、空気の通過のみを許容する半透過膜から成るフィルタ９が一体に設けられている。そして、フィルタ９は、スロットル開度センサ６に一体に形成された庇状のカバー６ｃによって覆われている。従って、スロットル開度センサ６の内部はフィルタ９を介して外気と連通している。

ところで、図１に示すように、エンジン１０には、該エンジン１０の運転状態を制御するための制御ユニット（ＥＣＵ）２７が設けられており、この制御ユニット２７には、点火プラグ２０、エアフローセンサ２４、インジェクタ２５、スロットル開度センサ６、アクチュエータ２６、アクセルペダル２８に設けられたアクセル開度センサ２９が信号線によって接続されている。

以上のように構成されたエンジン１０が駆動されると、制御ユニット２７は、エアフローセンサ２４、スロットル開度センサ６及びアクセル開度センサ２９からそれぞれ入力される検出信号に基づいて点火プラグ２０とインジェクタ２５及びアクチュエータ２６をそれぞれ駆動制御し、点火プラグ２０の点火時期、インジェクタ２５の燃料噴射量と噴射タイミング及びスロットル装置１のスロットル開度をエンジン１０の運転状態に応じて最適に制御する。

即ち、エンジン１０が駆動されると、吸気行程においてシリンダ１２内に発生する吸気負圧に引かれて大気中の空気（新気）がエアクリーナ２３を経て吸気管２１に導入され、この空気はスロットル装置１のスロットルバルブ５によって流量が制御される。そして、この空気がスロットル装置１を通過して吸気管２１をエンジン１０に向かって流れる過程で、該空気にインジェクタ２５から適量の燃料が適当なタイミングで噴射されることによって所定空燃比（Ａ／Ｆ）の混合気が形成され、この混合気は、吸気バルブ１７によって開いた吸気ポート１６からシリンダ１２内に導入される。

シリンダ１２内に導入された混合気は、圧縮行程においてシリンダ１２内を上昇するピストン１３によって圧縮された後、点火プラグ２０によって着火燃焼せしめられ、この混合気の燃焼によって発生した排気ガスは、排気バルブ１９が排気ポート１８を開くとシリンダ１２内から排気管２２へと流出し、排気管２２を通って大気中に排出される。以後、以上のサイクルが繰り返されてエンジン１０が連続運転される。

而して、本実施の形態に係るスロットル装置１においては、空気の通過のみを許容する半透過膜から成るフィルタ９をスロットル開度センサ６に一体に設けたため、配管等が不要となって部品点数及び組立工数を削減することができるとともに、外部からの水や埃のスロットル開度センサ６内部への侵入がフィルタ９によって防がれる。このため、レイアウト上の制約を伴うことなく、簡単な構成でスロットル開度センサ６に高い防塵性と防水性を確保することができ、該スロットル開度センサ６の安定した作動が可能となって、スロットル開度が常に正確に検出される。特に、本実施の形態では、スロットル開度センサ６に一体に形成されてカバー６ｃによってフィルタ９を外部から覆うよう構成したため、外部からの水等がフィルタ９に直接掛かることがなく、又、カバー６ｃによってフィルタ９が外力等から保護されるため、該フィルタ９の損傷が防がれる。

又、シール８を通過して吸気通路３から燃料が密閉空間Ｓに漏れ出たとしても、この燃料が密閉空間Ｓ内で気化すれば、この気化した燃料はフィルタ９を通過して大気中に排出されるため、スロットル開度センサ６への燃料の侵入が防がれ、該スロットル開度センサ６の安定した作動が実現してスロットル開度が正確に検出される。

＜実施の形態２＞
次に、第１発明の実施の形態２を図３に基づいて説明する。

図３は第１発明の実施の形態２に係るスロットル装置の部分断面図であり、本図においては図２に示したものと同一要素には同一符号を付し、以下、本実施の形態の特徴についてのみ説明する。

本実施の形態は、スロットルボディ２のセンサ取付部２ａの内部に形成された密閉空間Ｓをスロットル開度センサ６の内部を迂回する経路６ｄを通して外気と連通させ、その連通出口であるフィルタ取付部６ｂの開口部にフィルタ９を設けたことを特徴とする。

而して、本実施の形態によれば、密閉空間Ｓをスロットル開度センサ６の内部を迂回する経路６ｄを通して外気と連通させ、その連通出口であるフィルタ取付部６ｂの開口部にフィルタ９を設けたため、外部から密閉空間Ｓへの水や埃の侵入がフィルタ９によって防がれる。

又、吸気通路３からシール８を通過して密閉空間Ｓへと漏れ出た燃料は気化し、この気化した燃料はフィルタ９を通過して密閉空間Ｓ外へ排出されるため、スロットル開度センサ６への燃料の侵入が防がれ、該スロットル開度センサ６の安定した作動が可能となって、正確なスロットル開度の検出が安定的になされる。

更に、密閉空間Ｓは外気に連通しているため、その内圧が常時大気圧に保たれ、該密閉空間Ｓの内圧の異常な上昇が防がれてスロットル開度センサ６への悪影響が回避される。

＜実施の形態３＞
次に、第１発明の実施の形態３を図４に基づいて説明する。

図４は第１発明の実施の形態３に係るスロットル装置の部分断面図であり、本図においても図２に示したものと同一要素には同一符号を付し、以下、それらについての再度の説明は省略する。

本実施の形態は、スロットルボディ２のセンサ取付部２ａの内部に形成された密閉空間Ｓをスロットル開度センサ６の内部を通して外気と連通させ、その連通出口であるフィルタ取付部６ｂの開口部にフィルタ９を設けたことを特徴とする。

而して、本実施の形態によれば、外部からスロットル開度センサ６及び密閉空間Ｓへの水や埃の侵入がフィルタ９によって防がれるとともに、吸気通路３から燃料が密閉空間Ｓへと漏れ出たとしても、この漏れ出た燃料が密閉空間Ｓ内で気化すれば、この気化した燃料がスロットル開度センサ６の内部及びフィルタ９を通過して外部に排出されるため、燃料がスロットル開度センサ６に侵入して該スロットル開度センサ６の作動性を害することがなく、スロットル開度センサ６の安定した作動が可能となってスロットル開度の正確な検出が安定的になされる。

又、密閉空間Ｓはスロットル開度センサ６の内部とフィルタ９を介して外気に連通しているため、その内圧が常時大気圧に保たれ、該密閉空間Ｓの内圧の異常な上昇が防がれてスロットル開度センサ６への悪影響が回避される。

［第２発明］
次に、第２発明の実施の形態を図５に基づいて説明する。

図５は第２発明に係るスロットル装置の部分断面図であり、本図においても図２に示したものと同一要素には同一符号を付しており、以下、本第２発明の要点のみについて説明する。

本実施の形態は、空気の通過のみを許容する半透過膜から成るフィルタ９をスロットルボディ２に一体に設けたことを特徴としている。即ち、本実施の形態においては、スロットルボディ２に一体に形成されたセンサ取付部２ａにはフィルタ取付部２ｂが一体に突設されており、このフィルタ取付部２ｂは密閉空間Ｓと外気に開口している。そして、このフィルタ取付部２ｂの外気への開口端面にはフィルタ９が一体に設けられており、このフィルタ９は、スロットル開度センサ６に一体に形成された庇状のカバー６ｃによって覆われている。従って、密閉空間Ｓはフィルタ９を介して外気と連通している。

而して、本実施の形態によれば、空気の通過のみを許容する半透過膜から成るフィルタ９をスロットルボディ２に一体に設けたため、配管等が不要となって部品点数及び組立工数を削減することができるとともに、外部からの水や埃の密閉空間Ｓ内への侵入がフィルタ９によって防がれる。このため、レイアウト上の制約を伴うことなく、簡単な構成で密閉空間Ｓに高い防塵性と防水性を確保することができ、スロットル開度センサ６への水や埃の浸入が防がれて該スロットル開度センサ６の安定した作動が可能となる。

又、吸気通路３から燃料がシール８を通過して密閉空間Ｓへと漏れ出たとしても、この漏れ出た燃料が密閉空間Ｓ内で気化すれば，この気化した燃料はフィルタ９を通過して外部に排出されるため、スロットル開度センサ６への燃料の侵入が防がれ、該スロットル開度センサ６に高い作動安定性が確保されてスロットル開度の正確な検出が安定的になされる。

更に、密閉空間Ｓはフィルタ９を介して外気に連通しているため、その内圧が常時大気圧に保たれ、該密閉空間Ｓの内圧の異常な上昇が防がれてスロットル開度センサ６への悪影響が回避される。

本発明は、ＤＣモータ室、ＳＴＭ（ステッピングモータ）室、その他のセンサ室の呼吸作用にも応用することができる。例えば、ＴＰＳ（スロットルポジションセンサ）室とＤＣモータ室とを配管で連結し、ＤＣモータ室側に半透過膜から成るフィルタを設けることも可能である。

本発明に係るスロットル装置を備えたエンジン吸気系の構成を示す破断側面図である。 第１発明の実施の形態１に係るスロットル装置の部分断面図である。 第１発明の実施の形態２に係るスロットル装置の部分断面図である。 第１発明の実施の形態３に係るスロットル装置の部分断面図である。 第２発明の実施の形態に係るスロットル装置の部分断面図である。 従来のスロットル装置の部分断面図である。 従来のスロットル装置の部分断面図である。 従来のスロットル装置の部分断面図である。

符号の説明

１ スロットル装置
２ スロットルボディ
２ａ スロットルボディのセンサ取付部
２ｂ スロットルボディのフィルタ取付部
３ 吸気通路
４ スロットルシャフト
５ スロットルバルブ
６ スロットル開度センサ
６ａ スロットル開度センサのロータ
６ｂ スロットル開度センサのフィルタ取付部
６ｃ スロットル開度センサのカバー
６ｄ スロットル開度センサの迂回経路
７ リップシール
８ Ｖシール
９ フィルタ
１０ エンジン
１１ シリンダボディ
１２ シリンダ
１３ ピストン
１４ コンロッド
１５ シリンダヘッド
１６ 吸気ポート
１７ 吸気バルブ
１８ 排気ポート
１９ 排気バルブ
２０ 点火プラグ
２１ 吸気管
２１ａ 吸気管のベンチュリ部
２２ 排気管
２３ エアクリーナ
２４ エアフローセンサ
２５ インジェクタ
２６ アクチュエータ
２７ 制御ユニット（ＥＣＵ）
２８ アクセルペダル
２９ アクセル開度センサ
Ｓ 密閉空間

Claims (5)

1. スロットルボディにスロットルシャフトを回動可能に支持せしめ、該スロットルシャフトに、吸気通路を開閉するスロットルバルブを取り付けるとともに、該スロットルバルブの開度を検出するスロットル開度センサを前記スロットルボディに取り付けて成るスロットル装置において、
   空気の通過のみを許容する半透過膜から成るフィルタを前記スロットル開度センサに一体に設けたことを特徴とするスロットル装置。
2. 前記スロットルボディの前記スロットルシャフトが貫通する部位の外部にセンサ取付部を形成するとともに、該センサ取付部の内部に前記スロットル開度センサによって密閉空間を画成し、該密閉空間を前記スロットル開度センサの内部を迂回する経路を通して外気と連通させ、その連通出口に前記フィルタを設けたことを特徴とする請求項１記載のスロットル装置。
3. 前記スロットルボディの前記スロットルシャフトが貫通する部位の外部にセンサ取付部を形成するとともに、該センサ取付部の内部に前記スロットル開度センサによって密閉空間を画成し、該密閉空間を前記スロットル開度センサの内部を通して外気と連通させ、その連通出口に前記フィルタを設けたことを特徴とする請求項１記載のスロットル装置。
4. スロットルボディにスロットルシャフトを回動可能に支持せしめ、該スロットルシャフトに、吸気通路を開閉するスロットルバルブを取り付けるとともに、該スロットルバルブの開度を検出するスロットル開度センサを前記スロットルボディに取り付けて成るスロットル装置において、
   空気の通過のみを許容する半透過膜から成るフィルタを前記スロットルボディに一体に設けたことを特徴とするスロットル装置。
5. 前記スロットルボディの前記スロットルシャフトが貫通する部位の外部にセンサ取付部を形成するとともに、該センサ取付部の内部に前記スロットル開度センサによって密閉空間を画成し、該密閉空間を前記フィルタを介して外気に連通させたことを特徴とする請求項４記載のスロットル装置。
   

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