JP2016223290A - Lubrication device of engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジン各部をオイルによって潤滑させるエンジンの潤滑装置に関する。 The present invention relates to an engine lubrication device that lubricates each part of an engine with oil.
従来、エンジン各部を潤滑および冷却するために、エンジンの下部に設けられたオイルパンに貯留されたオイルをエンジン各部に供給するようになされている。 Conventionally, in order to lubricate and cool each part of the engine, oil stored in an oil pan provided at the lower part of the engine is supplied to each part of the engine.
エンジン始動時にオイルを早期に昇温させてエンジンを早期暖機させるための技術として、オイルパンとは異なるオイル貯留部が設けられ、冷間駆動状態において、オイル貯留部にオイルを貯留させることで、オイルパンに貯留されるオイル量を減らすようになされた潤滑装置が提案されている(例えば、特許文献1)。この潤滑装置によれば、オイルパンに貯留されるオイル量を減らすことにより、オイルが早期に暖められることとなり、エンジンを早期に暖機することが可能となる。 As a technology for warming up the oil early when starting the engine and warming up the engine early, an oil reservoir different from the oil pan is provided, and in the cold drive state, the oil is stored in the oil reservoir. There has been proposed a lubricating device designed to reduce the amount of oil stored in an oil pan (for example, Patent Document 1). According to this lubricating device, by reducing the amount of oil stored in the oil pan, the oil is warmed early, and the engine can be warmed up early.
上記の潤滑装置では、オイルパンに貯留されるオイルをオイル貯留部に移送させるためのポンプをオイルポンプとは別に設ける必要があり、構造が複雑になるといった問題があった。 In the above-described lubrication apparatus, it is necessary to provide a pump for transferring the oil stored in the oil pan to the oil storage unit separately from the oil pump, and there is a problem that the structure becomes complicated.
そこで、本発明は、簡易な構成で、エンジンの早期暖機が可能なエンジンの潤滑装置を提供することを目的としている。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an engine lubrication device that can warm up the engine early with a simple configuration.
上記課題を解決するために、本発明のエンジンの潤滑装置は、クランクシャフトが配置されるクランクケース内と連通する内部空間にオイルを貯留可能なオイルパンと、前記オイルパンに貯留されたオイルを被供給部材に供給するためのオイル流路と、前記オイル流路に接続され、前記オイルパンに貯留されたオイルを、該オイル流路を介して被供給部材に供給する可変容量オイルポンプと、前記オイルパンの上方に設けられ、前記クランクシャフトおよび該クランクシャフトに回転自在に支持されたコンロッドの少なくとも一方の一部がオイルに浸る位置までオイルを貯留可能な撹拌用トレーと、前記オイル流路から分岐し、前記撹拌用トレーにオイルを移送するための分岐流路と、前記分岐流路に設けられ、前記オイル流路の圧力が所定の圧力閾値以上の場合に該分岐流路を連通させ、該オイル流路の圧力が該圧力閾値未満の場合に該分岐流路を閉塞させるバルブと、エンジンが冷間駆動状態であるかを判定する状態判定部と、前記状態判定部により前記エンジンが冷間駆動状態であると判定された場合、前記オイル流路の圧力が前記圧力閾値以上となるように前記可変容量オイルポンプを制御し、該状態判定部により該エンジンが冷間駆動状態でないと判定された場合、該オイル流路の圧力が該圧力閾値未満となるように該可変容量オイルポンプを制御するポンプ制御部と、を備える。 In order to solve the above problems, an engine lubrication device according to the present invention includes an oil pan capable of storing oil in an internal space communicating with the inside of a crankcase in which a crankshaft is disposed, and oil stored in the oil pan. An oil flow path for supplying to the supplied member; and a variable capacity oil pump connected to the oil flow path and supplying oil stored in the oil pan to the supplied member via the oil flow path; An agitation tray provided above the oil pan and capable of storing oil up to a position where at least a part of at least one of the crankshaft and a connecting rod rotatably supported by the crankshaft is immersed in the oil, and the oil flow path And a branch passage for transferring oil to the stirring tray, and provided in the branch passage, and the pressure of the oil passage is predetermined. Determine whether the engine is in a cold drive state with a valve that communicates the branch flow path when the pressure threshold is greater than or equal to, and closes the branch flow path when the pressure of the oil flow path is less than the pressure threshold When the state determination unit and the state determination unit determine that the engine is in a cold drive state, the variable capacity oil pump is controlled such that the pressure in the oil passage is equal to or higher than the pressure threshold, A pump control unit that controls the variable displacement oil pump so that the pressure of the oil flow path is less than the pressure threshold when the state determination unit determines that the engine is not in a cold drive state.
また、前記撹拌用トレーには、ドレーン孔が設けられ、前記ドレーン孔は、前記分岐流路を介して前記撹拌用トレーに移送されるオイル流量よりも、該ドレーン孔を通って前記オイルパンに移送されるオイル流量が少なくなる大きさであるとよい。 The stirring tray is provided with a drain hole, and the drain hole passes through the drain hole to the oil pan rather than the oil flow rate transferred to the stirring tray via the branch flow path. It is preferable that the flow rate of the transferred oil is small.
本発明によれば、簡易な構成で、エンジンの早期暖機を可能とすることができるエンジンの潤滑装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an engine lubrication device capable of early warm-up of an engine with a simple configuration.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, and other specific numerical values shown in the embodiments are merely examples for facilitating understanding of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified. In the present specification and drawings, elements having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted, and elements not directly related to the present invention are not illustrated. To do.
図1は、エンジンシステム1の構成を示す概略図である。図1に示すように、エンジンシステム1は、エンジン10、潤滑装置100およびECU(Engine Control Unit)200を含んで構成されている。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the engine system 1. As shown in FIG. 1, the engine system 1 includes an
エンジン10は、シリンダブロック20と、シリンダブロック20と一体形成されたクランクケース22と、シリンダブロック20の上部に接合されたシリンダヘッド24と、クランクケース22の下部に接合されたオイルパン26とが設けられている。なお、図1においては、シリンダブロック20、クランクケース22、シリンダヘッド24およびオイルパン26を断面図で示している。
The
シリンダブロック20には、複数のシリンダボア30が形成されており、複数のシリンダボア30には、それぞれピストン32が摺動自在にコンロッド34に支持されている。そして、エンジン10では、シリンダボア30と、シリンダヘッド24と、ピストン32の上面とによって囲まれた空間が燃焼室36として形成されている。
A plurality of
また、エンジン10では、クランクケース22の内部空間と、オイルパン26の内部空間とが連通してクランク室を形成している。クランク室内には、クランクシャフト40が回転自在に支持(配置)されており、コンロッド34がクランクシャフト40に回転自在に支持され、ピストン32がコンロッド34を介してクランクシャフト40に連結されている。
In the
シリンダヘッド24には、吸気ポート42および排気ポート44が燃焼室36に連通するように設けられている。吸気ポート42と燃焼室36との間には、吸気弁46の先端が位置し、排気ポート44と燃焼室36との間には、排気弁48の先端が位置している。
The
また、エンジン10では、シリンダヘッド24およびヘッドカバー(不図示)に囲まれたカム室内に、吸気弁用カム50および排気弁用カム52が設けられている。吸気弁用カム50は、吸気弁46の他端に当接されており、回転することで吸気弁46を上下方向に移動させる。これにより、吸気弁46は、吸気ポート42と燃焼室36との間を開閉する。排気弁用カム52は、排気弁48の他端に当接されており、回転することで排気弁48を上下方向に移動させる。これにより、排気弁48は、排気ポート44と燃焼室36との間を開閉する。
In the
シリンダヘッド24には、先端が燃焼室36内に位置するように点火プラグ54が設けられる。そして、吸気ポート42を介して燃焼室36に流入した空気と燃料との混合気が、所定のタイミングで点火プラグ54に点火されて燃焼される。かかる燃焼により、ピストン32が往復運動を行い、その往復運動が、コンロッド34を通じてクランクシャフト40の回転運動に変換される。
The
潤滑装置100は、オイルパン26、ストレーナ102、可変容量オイルポンプ104、オイル流路106、オイルフィルタ108、分岐流路110、チェックバルブ112および撹拌用トレー114、ECU200を含んで構成される。
The
ストレーナ102は、一端がオイルパン26内に配され、他端が可変容量オイルポンプ104に接続されている。可変容量オイルポンプ104は、クランクシャフト40の回転によって駆動され、オイルパン26に貯留されたオイルを、ストレーナ102を介して汲み上げ、汲み上げたオイルをオイル流路106に吐出する。
The
可変容量オイルポンプ104は、詳しくは後述するように、ECU200(ポンプ制御部206)の制御に基づいて、オイル流路106に吐出するオイル量、すなわち、オイル流路106の油圧を調整可能である。
As will be described in detail later, the variable
オイル流路106は、途中にオイルフィルタ108が設けられ、可変容量オイルポンプ104により送出されたオイルからスラッジや摩耗粉、ゴミなどがオイルフィルタ108により取り除かれる。そして、オイル流路106、および、エンジン10内に設けられたオイルギャラリを介して、エンジン各部の被供給部材にオイルが供給される。
The
また、オイル流路106には、分岐流路110が接続されている。分岐流路110は、オイル流路106から分岐した管であり、一端がオイル流路106に接続され、撹拌用トレー114に向けて開放されている。また、分岐流路110の途中には、チェックバルブ112が設けられている。チェックバルブ112は、オイル流路106(分岐流路110におけるチェックバルブ112よりも上流)の圧力が所定の開放圧力以上の場合に開弁して分岐流路110を連通させ、オイル流路106の圧力が開放圧力未満の場合に閉弁して分岐流路110を閉塞させる。
In addition, a
撹拌用トレー114は、鉛直上方が開口したオイルを貯留可能な容器であり、クランク室内におけるオイルパン26の鉛直上方であって、オイルが貯留された場合に、コンロッド34およびクランクシャフト40の少なくとも一方の一部がオイルに浸かる位置に設けられている。また、撹拌用トレー114は、底面にドレーン孔114aが形成されており、分岐流路110から移送されたオイルが、ドレーン孔114aを通ってオイルパン26に導かれる。ドレーン孔114aは、分岐流路110から撹拌用トレー114に移送されるオイル流量よりも、ドレーン孔114aを通ってオイルパン26に移送されるオイル流量が少なくなるように、その大きさが決定されている。
The stirring
また、潤滑装置100(エンジンシステム1)には、シリンダブロック20等のエンジン10内を流れる冷却水の温度をエンジン10の温度として計測する水温センサ(温度センサ)120、および、クランクシャフト40(エンジン10)の回転数を計測する回転数センサ122が設けられている。
Further, the lubrication apparatus 100 (engine system 1) includes a water temperature sensor (temperature sensor) 120 that measures the temperature of the cooling water flowing through the
このように構成されるエンジンシステム1では、エンジン10の始動直後等に、エンジン10が低温で駆動しているとされる冷間駆動状態である場合に、撹拌用トレー114にオイルを移送させ、撹拌用トレー114に貯留されているオイルの油面を、コンロッド34およびクランクシャフト40の少なくとも一方の一部がオイルに浸かる位置まで上昇させる。そして、コンロッド34およびクランクシャフト40の少なくとも一方によりオイルを撹拌させてオイル抵抗によりエンジン10の温度を上昇させ、エンジン10の暖機を行う。以下では、その具体的な処理について説明する。
In the engine system 1 configured as described above, oil is transferred to the stirring
ECU200は、中央処理装置(CPU)、プログラム等が格納されたROM、ワークエリアとしてのRAM、フラッシュメモリ等の記憶部などを含むマイクロコンピュータでなり、駆動制御部202、状態判定部204、ポンプ制御部206として機能する。
The ECU 200 is a microcomputer including a central processing unit (CPU), a ROM storing a program, a RAM as a work area, a storage unit such as a flash memory, and the like, and includes a
駆動制御部202は、エンジン10が始動されると、エンジン各部を制御してエンジン10を駆動させる駆動制御を行う。
When the
状態判定部204は、水温センサ120により計測されたエンジン10の温度が、冷間駆動状態とされる所定の温度閾値(例えば、60℃)以下であるかを判定することによって、エンジン10が冷間駆動状態であるかを判定する。
The
図2は、エンジン10の回転数と、オイル流路106の油圧との関係を説明する図である。ポンプ制御部206は、状態判定部204の判定結果に応じて、回転数センサ122により計測されるエンジン10の回転数に基づいて、オイル圧力マップを参照して、可変容量オイルポンプ104のデューティー比を制御する。これにより、ポンプ制御部206は、可変容量オイルポンプ104から吐出するオイル流量、つまり、オイル流路106の油圧を調整する。
FIG. 2 is a diagram for explaining the relationship between the rotational speed of the
具体的には、エンジン10が冷間駆動状態でないと判定された場合、ポンプ制御部206は、図2に示すように、エンジン10の回転数によらず、オイル流路106の油圧が、チェックバルブ112が開弁する圧力閾値α未満の要求吐出圧力となるように可変容量オイルポンプ104を制御する。なお、要求吐出圧力は、エンジン10の被供給部材にオイルを供給するために必要最小限の圧力であり、エンジン10がアイドリング回転数以上である場合には、最大吐出圧力が圧力閾値αよりも大きくなるので、エンジン10が駆動している間は、常に要求吐出圧力を維持することが可能である。
Specifically, when it is determined that the
オイル流路106の圧力を要求吐出圧力にすると、可変容量オイルポンプ104から吐出されたオイルは、オイル流路106を介してエンジン各部の被供給部材へ供給される。一方で、チェックバルブ112には圧力閾値α未満の圧力しか加えられないので、チェックバルブ112は閉弁しており分岐流路110は閉塞されているので、撹拌用トレー114にはオイルが移送されない。
When the pressure of the
図3は、オイルの移送を説明する図である。エンジン10が冷間駆動状態であると判定された場合、ポンプ制御部206は、オイルの油圧がエンジン10の回転数に応じた最大吐出圧力となるように、可変容量オイルポンプ104を制御する。このとき、可変容量オイルポンプ104から排出されたオイルは、オイル流路106を介してエンジン10の各部へ供給される。また、チェックバルブ112には圧力閾値α以上の圧力が加えられることになり、チェックバルブ112は開弁し、分岐流路110は連通されているので、撹拌用トレー114にオイルが移送される。
FIG. 3 is a diagram illustrating oil transfer. When it is determined that the
そして、図3(a)に示すように、撹拌用トレー114に貯留されたオイルの油面は、コンロッド34およびクランクシャフト40の一部(中心軸よりも低い部分)がオイルに浸かる位置まで上昇する。これにより、オイルが、コンロッド34およびクランクシャフト40により撹拌され、エンジン10を早期に暖機することが可能となる。なお、ドレーン孔114aは、分岐流路110から移送されたオイル流量よりも、ドレーン孔114aを通るオイル流量が少なくなるように、その大きさが決定されているので、撹拌用トレー114には、冷間駆動状態においてオイルが常に溜まるようになっている。
As shown in FIG. 3A, the oil level of the oil stored in the stirring
その後、エンジン10の温度が上昇し、エンジン10が冷間駆動状態でなくなると、ポンプ制御部206は、再び、オイル流路106の油圧が圧力閾値α未満の要求吐出圧力となるように可変容量オイルポンプ104を制御する。これにより、図3(b)に示すように、撹拌用トレー114に貯留されていたオイルが、ドレーン孔114aを通ってオイルパン26に導かれ、撹拌用トレー114にはオイルが貯留されていない状態となる。
Thereafter, when the temperature of the
このようにすることで、コンロッド34およびクランクシャフト40にオイルが接触しなくなり、オイルの撹拌によりオイルがミスト化して燃焼室36内に導かれて燃焼することによるオイル消費の懸念を回避することができる。また、オイルを撹拌することによるオイル抵抗もなくすことができ、燃費への影響を回避することができる。
By doing so, the oil does not come into contact with the connecting
以上のように、潤滑装置100では、エンジン10が冷間駆動状態の場合に、可変容量オイルポンプ104を最大吐出圧力に制御することでチェックバルブ112を開弁させ、分岐流路110を介してオイルを撹拌用トレー114に移送させる。また、潤滑装置100では、エンジン10が冷間駆動状態から非冷間駆動状態になった場合に、撹拌用トレー114に設けられたドレーン孔114aからオイルをオイルパン26に移送させる。これにより、従来の潤滑装置のように、オイルポンプとは別にオイル貯留部にオイルを移送させるためのポンプ等を設ける必要がなく、簡易な構成で、エンジン10を早期に暖機させることができる。
As described above, in the
また、潤滑装置100では、冷間駆動状態の場合に、可変容量オイルポンプ104を最大吐出圧力で駆動させることにより、可変容量オイルポンプ104に余剰仕事(最大吐出圧力−要求吐出圧力)をさせていることになる。これにより、エンジン10の負荷を高くすることになり、エンジン10の暖機が促進される。
Further, in the
また、潤滑装置100では、暖機が必要ない場合に、オイルの撹拌が行われないとともに、可変容量オイルポンプ104による余剰仕事が行われないため、オイル消費量の増加や、燃費への影響を抑制することができる。
Further, in the
図4は、オイル制御処理の流れを示すフローチャートである。次に、ECU200による上記のオイル制御処理の流れを説明する。
FIG. 4 is a flowchart showing the flow of the oil control process. Next, the flow of the oil control process performed by the
イグニッションスイッチ(不図示)がオンされると(S300)、駆動制御部202は、エンジン10を始動させ(S302)、状態判定部204は、エンジン10の温度(水温)、および、回転数センサ122により計測されるエンジン10の回転数を取得する(S304)。
When an ignition switch (not shown) is turned on (S300), the
そして、状態判定部204は、エンジン10の温度が温度閾値以下であるか、つまり、エンジン10が冷間駆動状態であるかを判定する(S306)。その結果、エンジン10の温度が温度閾値以下であれば(S306におけるYES)、ポンプ制御部206は、可変容量オイルポンプ104を最大吐出圧力で駆動させる(S308)。これにより、チェックバルブ112が開弁して分岐流路110が連通して、撹拌用トレー114にオイルが移送される。そして、撹拌用トレー114に貯留されたオイルの油面は、コンロッド34およびクランクシャフト40の一部がオイルに浸かる位置まで上昇する。これにより、オイルが、コンロッド34およびクランクシャフト40により撹拌され、エンジン10が早期暖機される。
And the
一方、エンジン10の温度が温度閾値以下でなければ(S306におけるNO)、ポンプ制御部206は、可変容量オイルポンプ104を要求吐出圧力で駆動させる(S310)。これにより、撹拌用トレー114にオイルが貯留されていた場合には、ドレーン孔114aを通ってオイルがオイルパン26に移送される。
On the other hand, if the temperature of the
可変容量オイルポンプ104を最大吐出圧力で駆動させた後(S308)、および、可変容量オイルポンプ104を要求吐出圧力で駆動させた後(S310)、駆動制御部202は、イグニッションスイッチがオフされたかを判定する(S312)。その結果、イグニッションスイッチがオフされていなければ(S312におけるNO)、S304の処理に戻って、S304〜S312の処理を繰り返し行う。
After the variable
一方、イグニッションスイッチがオフされていれば(S312におけるYES)、駆動制御部202は、エンジン10を停止させて(S314)、当該オイル制御処理を終了する。
On the other hand, if the ignition switch is turned off (YES in S312),
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to this embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Is done.
また、上記の実施形態では、エンジン10の温度として、水温センサ120により計測される水温を適応するようにしたが、油温センサが設けられ、油温センサにより計測される油温をエンジン10の温度として適応するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the water temperature measured by the
本発明は、エンジン各部をオイルによって潤滑させるエンジンの潤滑装置に利用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for an engine lubrication device that lubricates each part of the engine with oil.
1 エンジンシステム
10 エンジン
22 クランクケース
26 オイルパン
34 コンロッド
40 クランクシャフト
100 潤滑装置
104 可変容量オイルポンプ
106 オイル流路
110 分岐流路
112 チェックバルブ(バルブ)
114 撹拌用トレー
114a ドレーン孔
120 水温センサ(温度センサ)
204 状態判定部
206 ポンプ制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
114
204
Claims (2)
前記オイルパンに貯留されたオイルを被供給部材に供給するためのオイル流路と、
前記オイル流路に接続され、前記オイルパンに貯留されたオイルを、該オイル流路を介して被供給部材に供給する可変容量オイルポンプと、
前記オイルパンの上方に設けられ、前記クランクシャフトおよび該クランクシャフトに回転自在に支持されたコンロッドの少なくとも一方の一部がオイルに浸る位置までオイルを貯留可能な撹拌用トレーと、
前記オイル流路から分岐し、前記撹拌用トレーにオイルを移送するための分岐流路と、
前記分岐流路に設けられ、前記オイル流路の圧力が所定の圧力閾値以上の場合に該分岐流路を連通させ、該オイル流路の圧力が該圧力閾値未満の場合に該分岐流路を閉塞させるバルブと、
エンジンが冷間駆動状態であるかを判定する状態判定部と、
前記状態判定部により前記エンジンが冷間駆動状態であると判定された場合、前記オイル流路の圧力が前記圧力閾値以上となるように前記可変容量オイルポンプを制御し、該状態判定部により該エンジンが冷間駆動状態でないと判定された場合、該オイル流路の圧力が該圧力閾値未満となるように該可変容量オイルポンプを制御するポンプ制御部と、
を備えることを特徴とするエンジンの潤滑装置。 An oil pan capable of storing oil in an internal space communicating with the inside of the crankcase in which the crankshaft is disposed;
An oil flow path for supplying the oil stored in the oil pan to the supplied member;
A variable capacity oil pump connected to the oil flow path and supplying oil stored in the oil pan to a supplied member via the oil flow path;
A stirring tray provided above the oil pan and capable of storing oil to a position where at least one of the crankshaft and a connecting rod rotatably supported by the crankshaft is immersed in oil;
A branch channel for branching from the oil channel and transferring oil to the stirring tray;
Provided in the branch flow path, the branch flow path is communicated when the pressure of the oil flow path is equal to or higher than a predetermined pressure threshold value, and the branch flow path is set when the pressure of the oil flow path is lower than the pressure threshold value. A valve to be closed;
A state determination unit for determining whether the engine is in a cold drive state;
When the state determination unit determines that the engine is in a cold drive state, the variable capacity oil pump is controlled so that the pressure of the oil passage is equal to or higher than the pressure threshold, and the state determination unit A pump control unit that controls the variable capacity oil pump so that the pressure of the oil passage is less than the pressure threshold when it is determined that the engine is not in a cold drive state;
An engine lubrication device comprising:
前記ドレーン孔は、
前記分岐流路を介して前記撹拌用トレーに移送されるオイル流量よりも、該ドレーン孔を通って前記オイルパンに移送されるオイル流量が少なくなる大きさであることを特徴とする請求項1に記載のエンジンの潤滑装置。 The stirring tray is provided with a drain hole,
The drain hole is
2. The oil flow rate transferred to the oil pan through the drain hole is smaller than the oil flow rate transferred to the stirring tray via the branch flow path. The engine lubrication device described in 1.
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2015
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