JP2017115922A - Bypass valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、オイルクーラにオイルを供給する回路内に配置され、オイルクーラに供給されるオイルを迂回させることが可能なバイパスバルブに関する。 The present invention relates to a bypass valve that is arranged in a circuit that supplies oil to an oil cooler and that can bypass the oil supplied to the oil cooler.
形状記憶合金製のスプリングを用いたオイルクーラのバイパスバルブが従来から知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, an oil cooler bypass valve using a spring made of a shape memory alloy is known.
例えば、特許文献1、2には、弁体を閉弁方向に付勢する第1のコイルスプリングと、弁体を開弁方向にする形状記憶合金製の第2のコイルスプリングと、を有するバイパスバルブが開示されている。
For example, in
形状記憶合金製のコイルスプリングを用いた従来のバイパスバルブでは、オイルの温度が高くなると、形状記憶合金製のコイルスプリングである第2のコイルスプリングのコイル長が長くなり、第2コイルスプリングによる閉弁方向の付勢力が第1コイルスプリングによる開弁方向の付勢力よりも大きくなって、バイパスバルブが閉弁する。 In a conventional bypass valve using a shape memory alloy coil spring, when the oil temperature rises, the coil length of the second coil spring, which is a shape memory alloy coil spring, increases and the second coil spring closes. The biasing force in the valve direction becomes larger than the biasing force in the valve opening direction by the first coil spring, and the bypass valve is closed.
しかしながら、形状記憶合金製のコイルスプリングを用いた従来のバイパスバルブにおいては、弁体を閉弁方向に付勢する形状記憶合金製のコイルスプリングのほかに、当該弁体を開弁方向に付勢するコイルスプリングが必要となるため、バイパスバルブが大型化するとともに、レイアウトの自由度が低下するという問題がある。 However, in a conventional bypass valve using a shape memory alloy coil spring, in addition to a shape memory alloy coil spring that biases the valve body in the valve closing direction, the valve body is biased in the valve opening direction. Therefore, there is a problem that the bypass valve is increased in size and the degree of freedom in layout is reduced.
本発明のバイパスバルブは、オイルクーラを迂回したオイルが通流するバイパス通路と上記オイルクーラを通過したオイルが通流する出口側通路との接続部分に配置され、閉弁時に上記バイパス通路から上記出口側通路へのオイルの流れを遮断するものであって、上記バイパス通路内のオイルから開弁方向の力を受ける弁体と、上記弁体を常時付勢するコイルスプリングと、を有し、上記コイルスプリングは、上記弁体を閉弁方向に付勢する1本の形状記憶合金からなるコイルスプリングのみであることを特徴としている。 The bypass valve of the present invention is disposed in a connecting portion between a bypass passage through which oil that bypasses the oil cooler flows and an outlet side passage through which oil that has passed through the oil cooler flows. Oil flow to the outlet side passage is blocked, and has a valve body that receives a force in the valve opening direction from the oil in the bypass passage, and a coil spring that constantly biases the valve body, The coil spring is only a coil spring made of one shape memory alloy that urges the valve body in the valve closing direction.
上記弁体は、筒状を呈して内側にオイルが通流する内部通路を有し、上記バイパスバルブの閉弁時には、上記オイルクーラを通過したオイルが上記内部通路を通流するようにしてもよい。 The valve body has a cylindrical inner passage through which oil flows, and when the bypass valve is closed, the oil that has passed through the oil cooler flows through the inner passage. Good.
また、上記コイルスプリングは、上記内部通路に配置するようにしてもよい。 The coil spring may be disposed in the internal passage.
本発明によれば、弁体を付勢するコイルスプリングが形状記憶合金製の1本のコイルスプリングのみであるため、形状記憶合金製のコイルスプリングを用いたバイパスバルブを小型化することができ、レイアウトの自由度を向上させることができる。 According to the present invention, since the coil spring for biasing the valve body is only one coil spring made of shape memory alloy, the bypass valve using the coil spring made of shape memory alloy can be miniaturized, The degree of freedom in layout can be improved.
そして、バイパスバルブに用いるコイルスプリングを形状記憶合金製とすることで、高温時のコイルスプリングのばね定数を相対的に大きくすることができ、バイパス通路のオイルの圧力と出口側通路内のオイルの圧力との圧力差の他、オイルの温度によってもバイパスバルブを開閉することが可能となる。 The coil spring used for the bypass valve is made of a shape memory alloy, so that the spring constant of the coil spring at a high temperature can be relatively increased, and the oil pressure in the bypass passage and the oil in the outlet side passage can be increased. In addition to the pressure difference from the pressure, the bypass valve can be opened and closed depending on the temperature of the oil.
また、形状記憶合金製のコイルスプリングをオイルが通流する弁体の内部通路内に配置すれば、オイルの温度に変化に、コイルスプリングの温度を速やかに追従させることができ、オイルの温度に応じて精度よくバイパスバルブの開閉させることが可能となる。 In addition, if a coil spring made of shape memory alloy is placed in the internal passage of the valve body through which oil flows, the temperature of the coil spring can quickly follow the change in the temperature of the oil, and the temperature of the oil can be controlled. Accordingly, the bypass valve can be opened and closed with high accuracy.
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図1及び図2は、第1実施例のバイパスバルブ1をオイルクーラ2のオイルバイパス構造ともに模式的に示すものであって、図1はバイパスバルブ1の閉弁時における断面図であり、図2はバイパスバルブ1の開弁時における断面図である。なお、以下の説明では、説明の便宜上、図1、図2の姿勢を基準として、「上」、「下」、「頂部」、「底部」等の用語を用いているが、実際のオイルクーラ2の使用時には、図1、図2の取り付け姿勢に限定されるものではない。また、図1、図2においては、便宜上、一部の部材の断面に対してハッチングを省略している。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 and 2 schematically show the
このオイルクーラ2は、自動車のエンジンオイルを冷却水との熱交換により冷却するものであり、ブロックとしての内燃機関のシリンダブロック3に直接取り付けられている。
The
オイルクーラ2は、オイルと冷却水との熱交換を行う熱交換部4と、熱交換部4の上面に取り付けられる比較的厚肉の頂部プレート5と、熱交換部4の最下面に取り付けられる第1底部プレート6と、第1底部プレート6の下面に取り付けられ、シリンダブロック3のオイルクーラ取り付け面8にボルト(図示せず)により固定される比較的厚肉の第2底部プレート7と、から大略構成されている。
The
熱交換部4は、基本的な形状が同一の矩形状をなす浅皿状のコアプレート9をフィンプレート10とともに多数積層することで、隣接する2枚のコアプレート9、9間に、オイル流路11と冷却水流路12とを交互に構成するようにしたものである。なお、コアプレート9としては、実際には細部が異なる複数種のコアプレート9を含み、これらが適宜に組み合わせてある。
The
多数のコアプレート9、多数のフィンプレート10、頂部プレート5、第1、第2底部プレート6、7は、ロー付けによって互いに接合され一体化されている。詳しくは、これらの各部品は、アルミニウム合金の基材の表面にロー材層を被覆したいわゆるクラッド材を用いて形成されており、各部を所定の位置に仮組付して炉内で加熱することにより、一体にロー付けされる。
The
第1底部プレート6は、熱交換部4の最下面と第2底部プレート7との間に位置している。この第1底部プレート6には、第1底部プレート6の対角線上に沿った長穴状の第1貫通穴15が形成されている。この第1貫通穴15は、一端側が熱交換部4の最下面に形成されたオイル導入口16と連通し、他端側が熱交換部4の最下面に形成されたオイル排出口17と連通するよう形成されている。この第1貫通穴15は、熱交換部4の最下面と第2底部プレート7の上面とともに熱交換部4を迂回したオイルが通流するバイパス通路18を構成する。バイパス通路18は、オイルクーラ2が取り付けられるシリンダブロック3のオイルクーラ取り付け面8と平行になっている。
The
第2底部プレート7には、熱交換部4内のオイル流路11に導入されるオイルが通流する断面円形の第2オイル入口側貫通穴21と、熱交換部4内のオイル流路11から排出されるオイルが通流する断面円形の第2オイル出口側貫通穴22、が形成されている。第2オイル入口側貫通穴21は、下端がシリンダブロック3に形成されたブロック側オイル導入路23と連通しているとともに、上端が第1底部プレート6に形成された第1貫通穴15の一端側と連通している。第2オイル出口側貫通穴22は、下端がシリンダブロック3に形成されたブロック側オイル排出路24と連通しているとともに、上端が第1底部プレート6に形成された第1貫通穴15の他端側と連通している。
The
熱交換部4のオイル導入口16には、ブロック側オイル導入路23と、第2オイル入口側貫通穴21と、第1貫通穴15の一端側の部分等によって構成される入口側通路25からオイルが導入される。また、熱交換部4のオイル排出口17からは、第1貫通穴15の他端側の部分と、第2オイル出口側貫通穴22と、ブロック側オイル排出路24等とによって構成される出口側通路26にオイルが排出される。
The
なお、第1、第2底部プレート6、7には、図示はしないが、熱交換部4内の冷却水流路12に導入される冷却水が通流する通路用の穴と、熱交換部4内の冷却水流路12から排出される冷却水が通流する通路用の穴が形成されている。
Although not shown, the first and
シリンダブロック3に形成されたブロック側オイル排出路24は、オイルクーラ取り付け面8側に位置する断面円形の上流側穴部27と、この上流側穴部27に接続された断面円形の下流側穴部28と、を有している。
The block-side
上流側穴部27は、その内径がバイパスバルブ1の下端側の外径よりも大きくなるよう形成されているとともに、オイルクーラ取り付け面8に対してその中心軸が直交するよう形成されている。下流側穴部28は、その内径が上流側穴部27の内径よりも小径に形成されている。
The upstream hole 27 is formed so that its inner diameter is larger than the outer diameter on the lower end side of the
なお、図1及び図2中の29はオイルクーラ取り付け面8において第2オイル入口側貫通穴21の周囲をシールするシール材であり、30はオイルクーラ取り付け面8において第2オイル出口側貫通穴22の周囲をシールするシール材である。また、第1貫通穴15の幅は、オイル導入口16、オイル排出口17、第2オイル入口側貫通穴21及び第2オイル出口側貫通穴22の直径よりも大きく形成されている。そのため組み付け状態では、オイル導入口16、オイル排出口17、第2オイル入口側貫通穴21及び第2オイル出口側貫通穴22が第1貫通穴15の内側に位置している。
In FIG. 1 and FIG. 2, 29 is a sealing material for sealing the periphery of the second oil inlet side through
オイルクーラ2を通過したオイルが通流する出口側通路26には、バイパスバルブ1が配置されている。バイパスバルブ1は、図3〜図5に示すように、段付き円筒状の弁体31と、弁体31が収容されるケーシング32と、ケーシング32に収容され、弁体31を閉弁方向(図1、図2における上方側)に常時付勢する形状記憶合金製のコイルスプリング33と、を有している。つまり、バイパスバルブ1は、弁体31を常時付勢するコイルスプリングとして形状記憶合金製のコイルスプリング33のみを有している。
The
弁体31は、例えば樹脂材料からなり、内部に当該弁体31の軸方向(図1、図2における上下方向)に沿ってオイルが通流する内部通路34が形成されている。この弁体31は、相対的に小径となる上端部35と、相対的に大径となる下端部36と、を有し、上端部35と下端部36とが連続する部分の内外周に、それぞれ全周に亙って連続する弁体内周側段差面37と弁体外周側段差面38とが形成されている。弁体外周側段差面38は、バイパス通路18内のオイルから弁体31の開弁方向(図1、図2における下方側)の力を受ける受圧面となっている。
The
ここで、弁体31の閉弁方向及び開弁方向は、それぞれ弁体31の軸方向に沿ったものである。
Here, the valve closing direction and the valve opening direction of the
弁体31は上端部35の上端内周側には、全周に亙って連続する環状の突出壁39が形成されている。そして、この突出壁39の内周側が弁体31の上端側の開口となっている。換言すると、弁体31は、段付き有底円筒状に形成され、かつ上端側に位置する底壁には貫通穴が形成されたものである。
The
弁体内周側段差面37と突出壁39の内側面は、内部通路34内のオイルから弁体31の閉弁方向の力を受ける受圧面となっている。
The inner surface of the valve body peripheral
ケーシング32は、樹脂材料からなり、弁体31を収容する有底円筒状の上部ケーシング41と、段付き有底円筒状の下部ケーシング42と、を有している。
The
上部ケーシング41は、弁体31の上端が押し付けられる上端側の底壁43の中央に、オイル排出口17と弁体31の内部通路34とを連通させる断面円形の貫通穴からなる上端開口部44が形成されている。また上部ケーシング41は、側壁45の上端側に、周方向に沿った複数の貫通穴により複数の側方開口部46が形成されている。この側方開口部46からバイパス通路18内のオイルの圧力が弁体31の弁体外周側段差面38に作用する。
The
上部ケーシング41の内径は、弁体31の下端部36が摺動可能となるように設定される。つまり、上部ケーシング41の内径は、弁体31の下端部36と所定のクリアランスを有するように設定される。
The inner diameter of the
下部ケーシング42は、相対的に大径となる上端側の大径部47と、相対的に小径となる下端側の小径部48と、を有し、大径部47と小径部48とが連続する部分の内外周に、それぞれ全周に亙って連続するケーシング内周側段差面49と、ケーシング外周側段差面50が形成されている。
The
下部ケーシング42は、小径部48が底壁51を有し、この底壁51の中央に、断面円形の貫通穴からなる下端開口部52が形成されている。また、下部ケーシング42の小径部48の内径は、弁体31の下端部36の内径よりも小径となるように設定されている。
In the
下部ケーシング42の大径部47には、上部ケーシング41の下端側が挿入され、上部ケーシング41の下端外周の突起53が下部ケーシング42の大径部47の開口54に係合することで両者が固定されている。換言すると、上部ケーシング41と下部ケーシング42は、スナップフィットにより互いに連結される。
The lower end side of the
コイルスプリング33は、例えばニッケル及びチタンを含んでなるNi−Ti系合金からなり、変態温度が概ね60℃〜100℃の間の所定温度となるように設定されている。このコイルスプリング33は、弁体31及びケーシング32の内周側に配置され、弁体31の突出壁39と下部ケーシング42の下端側の底壁51との間に挟み込まれている。また、コイルスプリング33は、弁体31の内部通路34内に位置しており、流体通路34を通流するオイルに直接接している。
The
このバイパスバルブ1は、上端側が第2底部プレート7の第2オイル出口側貫通穴22からオイルクーラ2に挿入され、上部ケーシング41上端の底壁43が熱交換部4の最下面に密着した状態で、下部ケーシング42の大径部47上端の外周側の突起55を第2オイル出口側貫通穴22の上部開口縁に係合させることで、オイルクーラ2に固定されている。
The
このとき、オイル排出口17と上端開口部44が重なり合った状態となる。また、バイパスバルブ1の上端側は、バイパス通路18内に配置される。すなわち、バイパスバルブ1は、出口側通路26とバイパス通路18との接続部分に配置されているとともに、弁体31の軸直角方向からバイパス通路18が接続されている。換言すると、バイパスバルブ1には、弁体31の進退方向に直交する方向からバイパス通路18が接続されている。
At this time, the
バイパスバルブ1の下端側は、オイルクーラ2をシリンダブロック3に取り付ける際に、ブロック側オイル排出路24の上流側穴部27に収容される。
The lower end side of the
なお、弁体31の開弁方向へのスライド移動は、ケーシング内周側段差面49に弁体31の下端部36の下端が突き当たることで規制される。また、弁体31の内部通路34は、バイパスバルブ1の開閉状態に関わらずオイルが常に通流した状態となっているものであり、実質的に出口側通路26の一部として機能する。
The sliding movement of the
ここで、図6を用いてバイパスバルブ1に用いられるコイルスプリング33のばね特性の概略を説明する。
Here, the outline of the spring characteristic of the
コイルスプリング33は、形状記憶合金からなっているので、高温時のばね定数が低温時に比べて大きくなっている。
Since the
高温時におけるコイルスプリング33は、荷重を印加すると、印加した荷重に応じてコイル長が短くなり、印加した荷重を取り除くと(解放すると)、コイル長は荷重を印加する前の長さに戻る。つまり、高温時におけるコイルスプリング33は、印加した荷重を取り除いた際に、基本的には歪みが残らない。
When a load is applied to the
低温時におけるコイルスプリング33は、低荷重でも大きく歪むとともに、荷重を取り除いても歪みが残った状態となる。すなわち、低温時におけるコイルスプリング33は、所定の荷重A(低荷重)を印加すると、印加した荷重Aに応じてコイル長が短くなるが、印加した荷重Aを取り除いても(解放しても)、コイル長は荷重Aを印加する前の長さ(高温時のコイル長)まで戻らない。また、印加した荷重Aを取り除いた後に同一の荷重Aを再び印加すると、前回荷重Aを印加した際のコイル長までコイルスプリング33は短くなるが、再び印加した荷重Aを取り除いても、前回荷重Aを取り除いた際のコイル長までしかコイルスプリング33のコイル長は戻らない。そして、このような状態(歪みが残った状態)のコイルスプリング33は、加熱することにより高温時のコイル長に戻すことができる。
The
次にバイパスバルブ1の動作について説明する。
Next, the operation of the
熱交換部4内のオイル流路11に目詰まり等がなければ、弁体31の内部通路34を流れるオイルの圧力と、入口側通路25と連通するバイパス通路18のオイルの圧力との圧力差が基本的には小さくなる。つまり、弁体外周側段差面38に作用して弁体31を開弁方向へと付勢するバイパス通路18内のオイルの圧力と、弁体内周側段差面37及び突出壁39の内面に作用して弁体31を閉弁方向へと付勢する内部通路34内のオイルの圧力との圧力差が基本的には小さくなる。
If there is no clogging or the like in the
そのため、バイパスバルブ1は、弁体31の内部通路34を流れるオイルの圧力が相対的に低下していなければ、図1に示すように閉弁状態となる。このとき弁体31はコイルスプリング33の付勢力により閉弁方向に上部ケーシング41の底壁43に押し付けられた状態となり、バイパス通路18から出口側通路26へオイルが流れなくなる。すなわち、バイパスバルブ1の閉弁時には、弁体31によってバイパス通路18から出口側通路26へのオイルの流れが遮断される。そして、内部通路34が熱交換部4のオイル排出口17と直接連続するため、入口側通路25を流れるオイルは、必ず熱交換部4を経て出口側通路26へと流れ込むことになり、熱交換部4の性能に応じてオイルは冷却される。
Therefore, the
熱交換部4内のオイル流路11に目詰まり等が生じて圧力損失が増大すると、弁体31の内部通路34を流れるオイルの圧力が相対的に低下する。つまり、弁体外周側段差面38に作用して弁体31を開弁方向へと付勢するバイパス通路18内のオイルの圧力が、弁体内周側段差面37及び突出壁39の内側面に作用して弁体31を閉弁方向へと付勢する内部通路38内のオイルの圧力よりも大きくなる。
When clogging or the like occurs in the
そのため、バイパスバルブ1は、コイルスプリング33の付勢力よりも弁体外周側段差面38に作用するバイパス通路18内のオイルの圧力が大きくなると、図2に示すように開弁状態となる。このとき弁体31は開弁方向にスライド移動した状態となり、弁体31の内部通路34とバイパス通路18とが連通する。そして、入口側通路25のオイルは、バイパス通路18へ流れ込むことにより熱交換部4を迂回して出口側通路26へと流れることが可能となり、入口側通路25のオイルの圧力が過度に高くなることが回避される。
Therefore, when the pressure of the oil in the
オイルの温度が低い場合、オイルの粘度が高くなり、オイルがオイルクーラ2を流れる際の通流抵抗が相対的に大きくなる。つまり、オイルの温度が低くなると、オイルクーラ2における圧力損失が相対的に大きくなり、バイパス通路18内のオイルの圧力が出口側通路26内のオイルの圧力よりも高くなる。
When the temperature of the oil is low, the viscosity of the oil becomes high, and the flow resistance when the oil flows through the
そのため、オイルの温度が低い場合、コイルスプリング33のばね定数が小さいこともあり、図2に示すようにバイパスバルブ1は開弁状態となる。
Therefore, when the temperature of the oil is low, the spring constant of the
オイルの温度が高い場合、オイルの粘度が低くなり、オイルがオイルクーラ2を流れる際の通流抵抗が相対的に小さくなる。つまり、オイルの温度が高くなると、オイルクーラ2の圧力損失が相対的に小さくなり、バイパス通路18内のオイルの圧力と出口側通路26内のオイルの圧力との圧力差が小さくなる。
When the temperature of the oil is high, the viscosity of the oil becomes low, and the flow resistance when the oil flows through the
そのため、オイル温度が高い場合は、コイルスプリング33のばね定数が大きいこともあり、図1に示すようにバイパスバルブ1は基本的に閉弁状態となる。
Therefore, when the oil temperature is high, the spring constant of the
このような第1実施例のバイパスバルブ1においては、弁体31を付勢するコイルスプリングが形状記憶合金製の1本のコイルスプリング33のみであるため、形状記憶合金製のコイルスプリング33を用いたバイパスバルブ1を小型化することができ、レイアウトの自由度を向上させることができる。
In such a
また、コイルスプリング33を形状記憶合金製とすることで、高温時のコイルスプリング33のばね定数を相対的に大きくすることができ、バイパス通路18のオイルの圧力と出口側通路26内のオイルの圧力との圧力差の他、オイルの温度によってもバイパスバルブ1を開閉することが可能となる。詳述すると、オイルの温度が低い場合には、バイパスバルブ1を開弁してバイパス通路18と出口側通路26とを連通させ、オイルクーラ2を迂回してオイルを通流させることが可能となる。オイルの温度が高い場合には、基本的にはバイパスバルブを閉弁してオイルをオイルクーラで冷却することが可能となる。
Further, by making the
そして、コイルスプリング33は、弁体31の内部通路34に配置されているので、オイルの温度変化にコイルスプリング33の温度を速やかに追従させることができ、オイルの温度に応じて精度良くバイパスバルブ1の開閉させることが可能となる。
And since the
次に、本発明の他の実施例について説明するが、上述した第1実施例と同一の構成要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 Next, another embodiment of the present invention will be described. The same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
図7〜図9は、本発明の第2実施例のバイパスバルブ62を示している。このバイパスバルブ62は、上述した第1実施例のバイパスバルブ1と略同一構成となっているが、この第2実施例のバイパスバルブ62は、上述した第1実施例のバイパスバルブ1の上部ケーシング41を省略したものとなっている。
7 to 9 show the
すなわち、第2実施例におけるバイパスバルブ62は、段付き有底円筒状のケーシング42に弁体31と形状記憶合金製のコイルスプリング33が収容され、閉弁時に弁体31が熱交換部4の最下面に直接押し付けられる構成となっている。
That is, in the second embodiment, the
このような第2実施例においても、上述した第1実施例と略同様の作用効果を得ることが可能である。 Also in the second embodiment, it is possible to obtain substantially the same operational effects as those of the first embodiment described above.
また、この第2実施例においては、バイパスバルブ62の部品点数を相対的に少なくできる利点がある。
Further, the second embodiment has an advantage that the number of parts of the
1…バイパスバルブ
31…弁体
32…ケーシング
33…コイルスプリング
34…内部通路
DESCRIPTION OF
Claims (3)
上記バイパス通路内のオイルから開弁方向の力を受ける弁体と、上記弁体を常時付勢するコイルスプリングと、を有し、
上記コイルスプリングは、上記弁体を閉弁方向に付勢する1本の形状記憶合金からなるコイルスプリングのみであることを特徴とするバイパスバルブ。 It is arranged at the connection part between the bypass passage through which the oil bypassing the oil cooler flows and the outlet side passage through which the oil that has passed through the oil cooler flows. In the bypass valve that shuts off the flow,
A valve body that receives force in the valve opening direction from the oil in the bypass passage, and a coil spring that constantly biases the valve body,
2. The bypass valve according to claim 1, wherein the coil spring is only a coil spring made of one shape memory alloy that urges the valve body in a valve closing direction.
上記バイパスバルブの閉弁時には、上記オイルクーラを通過したオイルが上記内部通路を通流することを特徴とするバイパスバルブ。 The valve body has a cylindrical shape and has an internal passage through which oil flows.
A bypass valve characterized in that when the bypass valve is closed, oil that has passed through the oil cooler flows through the internal passage.
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