JP2017186996A - ロッカアーム - Google Patents

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Abstract

【課題】小型化が可能なロッカアームを提供する。
【解決手段】カム31に当接可能なローラ49と、一対の壁部46A,46Bと、ローラ49を回動可能に支持する円柱状の支持軸47と、支持軸47とローラ49の間に介在される軸受54と、一対の壁部46A,46Bを挟み込む形で対向配置される一対の板状部71A,71Bと、を備え、壁部46Aは、支持軸47の一端部47Gが挿通される貫通孔48Aを有し、壁部46Bは、支持軸47の他端部47Hが挿通される貫通孔48Bを有し、板状部71Aは、支持軸47の一端面47Aに当接する形で配され、板状部71Bは、支持軸47の他端面47Bに当接する形で配されていることに特徴を有する。
【選択図】図2

Description

本発明は、ロッカアームに関する。
従来、車両用エンジンにおいて、カムからの押圧力をバルブに伝達するロッカアームが知られている(例えば、特許文献1)。ロッカアームは、カムに当接するローラを備えている。このようなローラが支持軸によって回動可能に支持されている。支持軸の取付構造としては、ローラを挟む形で配される一対の壁部に対して、支持軸がそれぞれかしめ固定される構成のものが知られている。
特開2008−075482号公報
上述した支持軸を壁部に対してかしめる構成では、支持軸を円筒状としつつ、かしめ強度を確保するために支持軸の板厚を大きくする必要が生じ、支持軸の外径が大きくなり易い。このため、ロッカアームの小型化が困難となる。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、小型化が可能なロッカアームを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明は、カムに当接可能なローラと、前記ローラの回動軸の軸方向に沿って配列されると共に、前記ローラを挟む形で互いに対向配置される一対の壁部と、前記軸方向に沿って延び、前記ローラを回動可能に支持する円柱状の支持軸と、前記支持軸と前記ローラの間に介在される軸受と、前記一対の壁部を挟み込む形で対向配置される一対の板状部と、を備え、前記一対の壁部のうち一方の壁部は、前記支持軸の一端部が挿通される第1貫通孔を有し、前記一対の壁部のうち他方の壁部は、前記支持軸の他端部が挿通される第2貫通孔を有し、前記一対の板状部のうち一方の板状部は、前記支持軸の一端面に当接する形で配され、前記一対の板状部のうち他方の板状部は、前記支持軸の他端面に当接する形で配されていることに特徴を有する。
このような構成とすれば、支持軸は、一対の板状部によって軸方向の位置決めがされる。この結果、支持軸を壁部に対してかしめることなく固定することができる。支持軸を壁部に対してかしめる構成では、支持軸を円筒状としつつ、かしめ強度を確保するために支持軸の板厚を大きくする必要が生じ、支持軸の外径が大きくなり易い。本願発明では、円柱状をなす支持軸を用いることができ、かしめ強度を確保する必要もないから、支持軸を壁部に対してかしめる構成と比べて、支持軸の外径を小さくすることが可能となり、ロッカアームの小型化を図ることができる。
また、前記一対の板状部を連結する連結部を備え、前記一方の板状部は、前記一端面における中心部に形成された第1凹部に嵌合する第1突部を備え、前記他方の板状部は、前記他端面における中心部に形成された第2凹部に嵌合する第2突部を備えているものとすることができる。
このような構成とすれば、一対の板状部を支持軸に対して固定することができる。また、第1凹部及び第2凹部は、それぞれ支持軸の端面における中心部に形成されている。このため、第1突部を第1凹部に嵌合させ、第2突部を第2凹部に嵌合させた場合において、各突部が支持軸の回動を妨げることがなく、支持軸を回動可能に固定することができる。
また、前記一方の壁部に対して前記ローラ側から係止する第1係止部と、前記一方の板状部と前記第1係止部とを連結する第1連結部と、を備え、前記第1係止部は、前記支持軸が挿通される第1挿通孔を有すると共に前記一方の壁部と前記ローラの間に介在されているものとすることができる。
このような構成とすれば、一方の板状部を一方の壁部に対して取り付けることができる。また、第1係止部がローラと一方の壁部の間に介在されているから、ローラと一方の壁部が直接接触する事態を抑制でき、壁部が摩耗する事態を抑制することができる。
本発明によれば、小型化が可能なロッカアームを提供することができる。
本発明の実施形態1に係る車両用エンジンを示す図 図1のロッカアームを示す断面図(図1のII−II線で切断した図に対応) 実施形態2に係るロッカアームを示す側面図 図3のロッカアームを示す断面図(図3のIV−IV線で切断した図に対応) 壁部に組み付ける前の状態の保持部材170Aを示す平面図
<実施形態1>
本発明の実施形態1を図1から図2によって説明する。本実施形態の車両用エンジン5は、図1に示すように、シリンダヘッド1と、シリンダヘッド1の上部に取り付けられるカムハウジング17と、動弁装置20と、を備えている。シリンダヘッド1には、吸気ポート3を開閉する吸気バルブ10と、排気ポートを開閉する排気バルブ(図示せず)と、がそれぞれ取り付けられている。以下、吸気バルブ10及び、この吸気バルブ10を開閉する吸気側の動弁装置20について詳しく説明する。なお、排気バルブ及び排気側の動弁装置については、吸気側と同様の構成である。
吸気バルブ10は、円板状の弁部材11と、この弁部材11の上面から上方に延びる丸棒状のバルブステム12と、を備えている。弁部材11は、シリンダヘッド1に設けられ、シリンダ(図示せず)の内部空間と連通する吸気通路2に配され、シリンダと吸気通路2とを連通する吸気ポート3を開閉可能となっている。バルブステム12は、吸気通路2の外壁を貫通しており、弁部材11側とは逆側の端部が外側(図1の上側)に突出している。
バルブステム12の上端付近には、円板状のスプリングリテーナ13が取り付けられている。シリンダヘッド1の外面(上面)とスプリングリテーナ13との間には、バルブスプリング14が自然長よりも圧縮された状態で組み込まれている。このバルブスプリング14の弾性力によって、吸気バルブ10は、ロッカアーム40側(図1の上側)に付勢され、弁部材11が吸気ポート3を閉塞するように付勢されている。
動弁装置20は、吸気バルブ10の開閉を行うものとされる。動弁装置20は、カム31を有するカムシャフト30と、ロッカアーム40と、ピボット50と、を備えている。ロッカアーム40は、カム31の回転に従って揺動し、カム31の回転運動を上下運動に変換して吸気バルブ10に伝達する部材である。ピボット50は、ロッカアーム40の揺動支点を支える部材であり、例えば、カムハウジング17に取り付けられている。なお、ピボット50の代わりにラッシュアジャスタが設けられていてもよい。
カムシャフト30は、中空の丸棒であって、バルブステム12の先端からやや離れた位置に、バルブステム12に対して垂直に配置され、カムハウジング17とカムキャップ(図示せず)との間で回動可能に支持されている。カムシャフト30には、カム31が固定されている。カム31は、正面視略卵形状をなす板状のカムであって、カムシャフト30を挿通するためのシャフト孔32を備えている。シャフト孔32は、カム31の一方の板面から他方の板面まで貫通する貫通孔である。カム31は、カムシャフト30に固定され、カムシャフト30と共に回転可能となっている。カム31は、回転中心(シャフト孔32の中心)から外周面までの距離が一定の円形であるベース円部33と、回転中心(シャフト孔32の中心)から外周面までの距離がベース円部33よりも大きなカムノーズ部(図示せず)とを有している。
ロッカアーム40は、カム31の回転軸と直交する方向(図1の左右方向)に長い形状をなし、カム31とバルブステム12との間に配されている。ロッカアーム40は、カム31に当接可能なローラ49と、ローラ49を回転可能に保持するアーム本体41と、を備えている。アーム本体41の一端部は、ピボット50に揺動可能に支持される揺動支点部42とされる。一方、アーム本体41の他端部には、シム60を介して吸気バルブ10に当接するバルブ当接部44(図1の破線)が設けられている。
シム60は、バルブステム12とバルブ当接部44の間に介在されるスペーサ部材である。シム60は、厚さの異なる複数のシムのうち、適切なものが選択される。シム60の厚さを調整することで、カム31とローラ49の間のクリアランスS1を調整することができる。なお、本実施形態のようなバルブステム12に取り付けられるシム60は、ステムキャップやステムエンドキャップとも呼ばれる。
揺動支点部42は、ピボット50の先端形状に倣う形状をなしており、その下面には、球状凹部43(図1において破線で示す)が形成されている。球状凹部43には、ピボット50の先端部51が嵌合される。バルブ当接部44の下面は、図1の破線に示すように、シム60に当接するバルブ受け面45とされる。バルブ受け面45は、シム60側にわずかに突き出す曲面とされる。
本実施形態では、カム31のベース円部33がローラ49に対向している状態(ベース状態)では、吸気バルブ10はバルブスプリング14の付勢力により上方向に付勢され、閉状態(弁部材11が吸気ポート3を塞いだ状態)となる。また、カム31のカムノーズ部がローラ49に当接している状態(リフト時)には、カム31によりロッカアーム40が押し下げられる。これに伴い、バルブ当接部44により、吸気バルブ10が押し下げられ、吸気バルブ10が開状態となる。
アーム本体41は、図2に示すように、ローラ49を挟む形で互いに対向配置される一対の壁部46A,46Bを有している。一対の壁部46A,46Bは、ローラ49の回動軸R1の軸方向(図2の左右方向)に沿って配列されている。一対の壁部46A,46Bには、支持軸47が取り付けられている。支持軸47は、ローラ49を回動可能に支持するもので、ローラ49の回動軸R1を構成する軸部材とされる。支持軸47は、例えば、回動軸R1の軸方向に沿って延びる円柱状をなしている。また、支持軸47には、例えばズブ焼入れによる硬化処理が施されている。
ローラ49は、図2に示すように、円筒状をなしており、ローラ49と支持軸47の間には、軸受54が介在されている。軸受54は、例えば、ころ軸受とされ、回動軸R1を中心として環状に複数個配列された円柱状の転動体52(ころ)によって構成されている。これにより、ローラ49は、支持軸47に対して、回動軸R1を中心として回動可能となっている。また、ローラ49の上端は、壁部46A,46Bの上面よりも高い位置に配されている。これにより、ローラ49は、その上端において、カム31の外周面に当接するものとされる。
壁部46A(一方の壁部)は、支持軸47の一端部47Gが挿通される貫通孔48A(第1貫通孔)を有し、壁部46B(他方の壁部)は、支持軸47の他端部47Hが挿通される貫通孔48B(第2貫通孔)を有している。支持軸47は、保持部材70によって、貫通孔48A及び貫通孔48Bに対して抜け止めされている。また、貫通孔48A及び貫通孔48Bは支持軸47の形状に倣う円形状をなしており、支持軸47は、回動軸R1を中心として一対の壁部46A,46Bに対して回動可能となっている。
保持部材70は、例えば金属製とされ、一対の壁部46A,46Bを挟み込む形で対向配置される一対の板状部71A,71Bと、一対の板状部71A,71Bを連結する連結部72と、を備えている。連結部72は、例えば板状をなし、一対の壁部46A,46Bに対して、カム31とは反対側(図2の下側)に配されている。
板状部71A(一方の板状部)は、壁部46Aにおけるローラ49と反対側の面46Eに当接すると共に、支持軸47の一端面47Aに当接する形で配されている。つまり、板状部71Aは、反対側の面46E及び一端面47Aを部分的に覆うものとされる。板状部71B(他方の板状部)は、壁部46Bにおけるローラ49と反対側の面46Fに当接すると共に、支持軸47の他端面47Bに当接する形で配されている。つまり、板状部71Bは、反対側の面46F及び他端面47Bを部分的に覆うものとされる。このように板状部71A及び板状部71Bは、支持軸47の端面を覆うことで、支持軸47が貫通孔48A及び貫通孔48Bから抜ける事態を抑制する構成となっている。
支持軸47の一端面47Aは、円形状をなし、その中心部には、略円錐状の凹部47E(第1凹部)が形成されている。凹部47Eには、板状部71Aに形成された突部71E(第1突部)が嵌合されている。また、支持軸47の他端面47Bは、円形状をなし、その中心部には、略円錐状の凹部47F(第2凹部)が形成されている。凹部47Fには、板状部71Bに形成された突部71F(第2突部)が嵌合されている。これにより、保持部材70が支持軸47に対して固定される構成となっている。
凹部47E,47Fは、支持軸47の回動軸R1と同軸上に配されている。このため、支持軸47の一対の壁部46A,46Bに対する回動が突部71E,71Fによって妨げられる事態を抑制することができる。なお、突部71Eは、例えば、図2に示すポンチ80によって板状部71Aの一部を支持軸47側に押圧し、屈曲させることで形成されている。突部71Fは、例えば、図2に示すポンチ80によって板状部71Bの一部を支持軸47側に押圧し、屈曲させることで形成されている。なお、突部71E及び突部71Fの形成方法はこれに限定されない。
次に、本実施形態の効果について説明する。本実施形態によれば、支持軸47は、一対の板状部71A,71Bによって軸方向の位置決めがされる。この結果、支持軸47を壁部46A,46Bに対してかしめることなく固定することができる。支持軸47を壁部46A,46Bに対してかしめる構成では、支持軸47を円筒状としつつ、かしめ強度を確保するために支持軸47の板厚を大きくする必要が生じ、支持軸47の外径が大きくなり易い。本実施形態では、円柱状をなす支持軸47を用いることができ、かしめ強度を確保する必要もないから、支持軸を壁部46A,46Bに対してかしめる構成と比べて、支持軸47の外径を小さくすることが可能となる。
また、本実施形態によれば、凹部47E,47Fに対して突部71E,71Fをそれぞれ嵌合させることで、一対の板状部71A,71Bを支持軸47に対して固定することができる。また、凹部47E及び凹部47Fは、それぞれ支持軸47の端面における中心部に形成されている。このため、突部71Eを凹部47Eに嵌合させ、突部71Fを凹部47Fに嵌合させた場合において、各突部71E,71Fが支持軸47の回動を妨げることがなく、支持軸47を回動可能に固定することができる。
また、本実施形態では、支持軸47を壁部46A,46Bに対してかしめることなく固定することができ、一対の壁部46A,46Bに対して回動可能に取り付けることができる。ロッカアーム40が動作する際には、カム31からの押圧力に起因して、支持軸47におけるカム31側の面に対して荷重(ラジアル荷重)が作用する。仮に、支持軸47が一対の壁部46A,46Bに対して回動不能に固定されている場合には、支持軸47において荷重を受ける部分(カム31側の面)が常に同じ部分となり、その部分が他の部分に比べて摩耗し易くなる。上記構成では、支持軸47が回動可能となっているから、ロッカアーム40の動作時には、ローラ49の回動に伴って支持軸47が回動し、支持軸47において荷重を受ける部分が支持軸47の周方向に亘って変化することになる。これにより、支持軸47の一部が集中的に摩耗する事態を抑制することができ、支持軸47の長寿命化を図ることができる。
また、本実施形態では、板状部71Aが、壁部46Aにおけるローラ49と反対側の面46E及び支持軸47の一端面47Aに当接する構成となっている。これにより、板状部71Aが支持軸47のみに当接する構成と比べて、板状部71Aをより確実に位置決めすることができ、支持軸47の位置決めを確実に行うことができる。
<実施形態2>
次に、本発明の実施形態2を図3から図5によって説明する。実施形態2では、保持部材の構成が上記実施形態と相違する。なお、上記実施形態と同一部分には、同一符号を付して重複する説明を省略する。本実施形態のロッカアーム140においては、図3及び図4に示すように、一対の保持部材170A,170Bを備えている。ロッカアーム140のアーム本体141は、ローラ49を挟む形で互いに対向配置される一対の壁部146A,146Bを備えている。保持部材170Aは、壁部146Aに設けられ、保持部材170Bは、壁部146Bに設けられている。
保持部材170Aは、図4に示すように、壁部146Aに対してローラ49側から係止する係止部171A(第1係止部)と、支持軸47を外側から覆う板状部173Aと、係止部171Aと板状部173Aとを連結する連結部172A(第1連結部)と、を備えている。
保持部材170Aは、例えば金属製とされ、図5に示す板材を折り曲げることで構成されている。係止部171Aは、壁部146Aとローラ49の間に配されており、図4及び図5に示すように、ローラ49の側面(円形状)よりも小さい円形状をなしている。係止部171Aには、壁部146Aに形成された貫通孔148Aと重なる挿通孔174A(第1挿通孔)が形成されている。支持軸47の一端部は、貫通孔148A及び挿通孔174Aの双方に挿通されている。言い換えると、保持部材170A,170Bは、支持軸47に対して回動可能に取り付けられている。
板状部173A(一方の板状部)は、壁部146Aにおけるローラ49と反対側の面146Eに当接すると共に、支持軸47の一端面47Aに当接する形で配されている。つまり、板状部173Aは、反対側の面146E及び一端面47Aを覆うものとされる。連結部172Aは、壁部146Aをカム31側(図4の上側)から覆う形で配されており、具体的には、壁部146Aにおけるカム31側の面に当接する形で配されている。板状部173Aは、連結部172Aの外側の端部からカム31とは反対側に延び、少なくとも支持軸47の中心(回動軸R1)を覆う形で配されている。
保持部材170Bは、例えば金属製とされ、図4に示すように、壁部146Bに対してローラ49側から係止する係止部171B(第2係止部)と、支持軸47を外側から覆う板状部173Bと、係止部171Bと板状部173Bとを連結する連結部172B(第2連結部)と、を備えている。係止部171Bは、壁部146Bとローラ49の間に配されており、ローラ49の側面(円形状)よりも小さい円形状をなしている。係止部171Bには、壁部146Bに形成された貫通孔148Bと重なる挿通孔174B(第2挿通孔)が形成されている。支持軸47の他端部は、貫通孔148B及び挿通孔174Bの双方に挿通されている。
板状部173B(他方の板状部)は、壁部146Bにおけるローラ49と反対側の面146Fの一部を覆うと共に、支持軸47の他端面47Bに当接する形で配されている。つまり、板状部173Bは、反対側の面146F及び他端面47Bを覆うものとされる。連結部172Bは、壁部146Bをカム31側から覆う形で配されている。具体的には、壁部146Bにおけるカム31側の面に当接する形で配されている。板状部173Bは、連結部172Bの外側の端部からカム31とは反対側に延びると共に、延設方向の中心部173Dが支持軸47側に向かって突き出す湾曲形状をなしている。板状部173Bの中心部173Dは、支持軸47の他端面47Bに当接されている。なお、板状部173Bは、少なくとも支持軸47の中心(回動軸R1)を覆う形で配されている。
また、保持部材170Bが壁部146Bに取り付けられる前の状態では、中心部173Dと係止部171Bの対向間隔が壁部146Bの板厚よりもわずかに小さい値で設定されている。このため、保持部材170Bが壁部146Bに取り付けられた状態では、中心部173Dが支持軸47の他端面47Bの中心部に対して弾性的に当接する構成となっている。また、図4に示すように、連結部172A,172Bにおけるカム側の面(図4の上面)は、ローラ49の外周面よりもローラ49の内側(図3の下側)に配されている。なお、中心部173Dの当接箇所は、支持軸47の他端面47Bの中心部に限定されないが、中心部に当接することで支持軸47をより安定して保持することができる。
次に、本実施形態の保持部材170A,170B、及び支持軸47の組付手順について説明する。まず、図4に示すように、保持部材170Bを壁部146Bに取り付け、板状部173Aを折り曲げる前の状態(図4において折り曲げる前の板状部に符号173Eを付す)の保持部材170Aをローラ49と壁部146Aの間に配置する。
続いて、支持軸47を貫通孔148A、挿通孔174A、軸受54の内部、挿通孔174B、貫通孔148Bの順に挿通する。次に、板状部173Aを係止部171Aに対して折り曲げ、一端面47Aを覆うようにする。これにより、一対の板状部173A,173Bによって支持軸47の端面が覆われ、支持軸47が貫通孔48A及び貫通孔48Bから抜け止めされる。
本実施形態によれば、板状部173Aを壁部146Aに対して取り付けることができ、板状部173Bを壁部146Bに対して取り付けることができる。また、係止部171Aがローラ49と壁部146Aの間に介在されているから、ローラ49と壁部146Aが直接接触する事態を抑制でき、係止部171Bがローラ49と壁部146Bの間に介在されているから、ローラ49と壁部146Bが直接接触する事態を抑制できる。この結果、壁部146A,146Bが摩耗する事態を抑制することができる。
そして、保持部材170A,170Bの表面は、例えば、支持軸47の表面や壁部146A,146Bの表面よりも摩擦係数が小さい構成となっている。これにより、ローラ49及び支持軸47が壁部146A,146Bに直接接触する構成と比べて、ローラ49回転時の摩擦を低減することができる。なお、保持部材170A,170Bの表面の摩擦係数を低減させるための方法としては、壁部146A,146Bや支持軸47よりも摩擦係数が小さい材質を用いる方法や、保持部材170A,170Bに表面処理(例えばダイヤモンドライクカーボンコーティングなど)を施す方法などを例示することができる。また、保持部材170A,170B、支持軸47、壁部146A,146Bの摩擦係数の関係は上述したもの限定されない。例えば、保持部材170A,170Bの摩擦係数が、支持軸47又は壁部146A,146Bのうちいずれか一方より低い構成であってもよい。
また、本実施形態では、板状部173Bが湾曲形状をなしており、支持軸47の他端面47Bに対して弾性的に当接する構成となっている。この結果、支持軸47と一対の板状部173A,173Bとの間の隙間を無くすことができ、一対の板状部173A,173Bによって支持軸47を挟持することができる。また、本実施形態では、保持部材170Bについては、壁部146Bに取り付ける際に加工を行う必要がなく、取り付けに係る作業性が良好となる。
<他の実施形態>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
(1)上記実施形態では、軸受54として、ころ軸受を例示したが、これに限定されない。軸受54として、例えば、玉軸受などを用いてもよい。
(2)上記実施形態では、吸気側の動弁装置20が備えるロッカアーム40について例示したが、これに限定されない。例えば、ロッカアーム40を排気側の動弁装置に用いてもよい。
(3)上記実施形態2において、壁部146A,146Bの各々に保持部材170Aが取り付けられていてもよい。
31…カム、40,140…ロッカアーム、46A,146A…壁部(一方の壁部)、46B,146B…壁部(他方の壁部)、47…支持軸、47A…支持軸の一端面、47B…支持軸の他端面、47E…凹部(第1凹部)、47F…凹部(第2凹部)、47G…支持軸の一端部、47H…支持軸の一端部、48A…貫通孔(第1貫通孔)、48B…貫通孔(第2貫通孔)、49…ローラ、54…軸受、71A,173A…板状部(一方の板状部)、71B,173B…板状部(他方の板状部)、71E…突部(第1突部)、71F…突部(第2突部)、72…連結部、171A…係止部(第1係止部)、172A…連結部(第1連結部)、174A…挿通孔(第1挿通孔)、R1…ローラの回動軸

Claims (3)

  1. カムに当接可能なローラと、
    前記ローラの回動軸の軸方向に沿って配列されると共に、前記ローラを挟む形で互いに対向配置される一対の壁部と、
    前記軸方向に沿って延び、前記ローラを回動可能に支持する円柱状の支持軸と、
    前記支持軸と前記ローラの間に介在される軸受と、
    前記一対の壁部を挟み込む形で対向配置される一対の板状部と、を備え、
    前記一対の壁部のうち一方の壁部は、前記支持軸の一端部が挿通される第1貫通孔を有し、
    前記一対の壁部のうち他方の壁部は、前記支持軸の他端部が挿通される第2貫通孔を有し、
    前記一対の板状部のうち一方の板状部は、前記支持軸の一端面に当接する形で配され、
    前記一対の板状部のうち他方の板状部は、前記支持軸の他端面に当接する形で配されているロッカアーム。
  2. 前記一対の板状部を連結する連結部を備え、
    前記一方の板状部は、前記一端面における中心部に形成された第1凹部に嵌合する第1突部を備え、
    前記他方の板状部は、前記他端面における中心部に形成された第2凹部に嵌合する第2突部を備えている請求項1に記載のロッカアーム。
  3. 前記一方の壁部に対して前記ローラ側から係止する第1係止部と、
    前記一方の板状部と前記第1係止部とを連結する第1連結部と、を備え、
    前記第1係止部は、前記支持軸が挿通される第1挿通孔を有すると共に前記一方の壁部と前記ローラの間に介在されている請求項1に記載のロッカアーム。
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