JP2018025152A - エンジンの排気還流装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸気マニホールドの振動を抑制する効果を高め、かつエンジンの軽量化を図ることができるエンジンの排気還流装置を提供すること。【解決手段】吸気マニホールド２０が、上流端周辺部２１におけるシリンダブロック１３と対向する壁面２１Ａに、排気ガスを導入する排気ガス導入口２２を有する。ＥＧＲクーラ３５が、シリンダブロック１３の外壁１３Ａに固定されている。ＥＧＲクーラ３５が、上流端周辺部２１とシリンダブロック１３の外壁１３Ａとに挟まれる空間Ｓに向いて開口する排気ガス出口３５Ｂを有する。排気還流管３１が、排気ガス出口３５Ｂと排気ガス導入口２２とを連結するＬ字形状に湾曲したクーラ出口側排気還流管３３を有する。【選択図】図３

Description

本発明は、エンジンの排気還流装置に関する。

自動車等の車両において、エンジンには吸気マニホールドが設けられており、この吸気マニホールドの吸気流れ方向の下流側端部は、シリンダヘッドの吸気ポートに連通するようにシリンダヘッドの側面に連結されている。

このように構成されたエンジンにおいて、吸気マニホールドは、車体やエンジンからの振動を受けてシリンダヘッドとの連結部を支点にして振動してしまう。吸気マニホールドが振動してしまうと、快適性を損ねたり、吸気配管等の吸気係の構成部材の耐久性を損なってしまうおそれがある。

これに対し、特許文献１に記載された技術が知られている。特許文献１に記載のものは、スティフナによって吸気マニホールドをエンジンに支持させることで、吸気マニホールドの振動を低減するようになっている。

一方、自動車等の車両において、エンジンには排気還流装置が設けられており、排気還流装置は、排気ガスを吸気マニホールドに還流している。この種の排気還流装置として特許文献２に記載の技術が知られている。特許文献２に記載のものは、排気ガスを吸気マニホールドに還流させる排気還流管と、この排気還流管の途中に設けられたＥＧＲクーラを備えており、ＥＧＲクーラを吸気管の下方に配置し、かつ、吸気管を支持するブラケットにＥＧＲクーラを取付けるようになっている。特許文献２に記載の技術によれば、ブラケットによりＥＧＲクーラと吸気管の両方が支持されているため、吸気および排気装置をコンパクト化することが期待できる。

特開平１１−５０９２３号公報 特開２００８−１８０１７３号公報

しかしながら、特許文献１に記載のものは、スティフナを追加することでエンジンの重量増加を引き起こしてしてしまうという問題があった。また、特許文献１、２に記載のものは、吸気管の振動を十分に抑制するために、スティフナまたはブラケットの剛性を大幅に増加させる必要があり、スティフナまたはブラケットの重量増加によりエンジンの重量増加を引き起こしているという問題があった。

本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、吸気マニホールドの振動を抑制する効果を高め、かつエンジンの軽量化を図ることができるエンジンの排気還流装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、シリンダブロックの上部に配置されるシリンダヘッドと、前記シリンダヘッドに連結される吸気マニホールドと、排気ガスを前記吸気マニホールドの吸気通路に還流させる排気還流管と、前記排気還流管の途中に配置されるＥＧＲクーラと、を有し、前記吸気マニホールドが前記シリンダヘッドから湾曲して下方へ延び、かつ、前記吸気マニホールドの吸気流れ方向の上流端周辺部が前記シリンダブロックの側方に配置されるエンジンの排気還流装置において、前記吸気マニホールドが、前記上流端周辺部における前記シリンダブロックと対向する壁面に、排気ガスを導入する排気ガス導入口を有し、前記ＥＧＲクーラが、前記シリンダブロックの外壁に固定され、前記ＥＧＲクーラが、前記上流端周辺部と前記シリンダブロックの外壁とに挟まれる空間に向いて開口する排気ガス出口を有し、前記排気還流管が、前記排気ガス出口と前記排気ガス導入口とを連結するＬ字形状に湾曲したクーラ出口側排気還流管を有することを特徴とする。

このように上記の本発明によれば、吸気マニホールドの振動を抑制する効果を高め、かつエンジンの軽量化を図ることができる。

図１は、本発明の一実施例に係る排気還流装置を備えるエンジンの正面図である。 図２は、図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。 図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図である。

本発明の一実施の形態に係るエンジンの排気還流装置は、シリンダブロックの上部に配置されるシリンダヘッドと、シリンダヘッドに連結される吸気マニホールドと、排気ガスを吸気マニホールドの吸気通路に還流させる排気還流管と、排気還流管の途中に配置されるＥＧＲクーラと、を有し、吸気マニホールドがシリンダヘッドから湾曲して下方へ延び、かつ、吸気マニホールドの吸気流れ方向の上流端周辺部がシリンダブロックの側方に配置されるエンジンの排気還流装置において、吸気マニホールドが、上流端周辺部におけるシリンダブロックと対向する壁面に、排気ガスを導入する排気ガス導入口を有し、ＥＧＲクーラが、シリンダブロックの外壁に固定され、ＥＧＲクーラが、上流端周辺部とシリンダブロックの外壁とに挟まれる空間に向いて開口する排気ガス出口を有し、排気還流管が、排気ガス出口と排気ガス導入口とを連結するＬ字形状に湾曲したクーラ出口側排気還流管を有することを特徴とする。これにより、本発明の一実施の形態に係るエンジンの排気還流装置は、吸気マニホールドの振動を抑制する効果を高め、かつエンジンの軽量化を図ることができる。

以下、本発明の一実施例に係るエンジンの排気還流装置について図面を用いて説明する。図１から図３は、本発明の一実施例に係るエンジンの排気還流装置を示す図である。図１から図３において、上下左右方向は、車両に搭乗する運転者から見た方向を示している。

まず、構成を説明する。図１において、エンジン１０は、４つの気筒が直列で配置された４気筒エンジンであり、矢印Ａで示す気筒列方向が車両の左右方向となるように、図示しない車両のエンジンルームに横置きで配置されている。

エンジン１０は、シリンダブロック１３と、シリンダブロック１３の上部に設けられるシリンダヘッド１４と、シリンダヘッド１４の上端を閉塞するシリンダヘッドカバー１５と、シリンダブロック１３の下部に設けられ、オイルが貯留されるオイルパン１６とを備えている。これらシリンダブロック１３、シリンダヘッド１４、シリンダヘッドカバー１５およびオイルパン１６は、エンジン本体１１を構成している。

図２において、シリンダブロック１３には複数のシリンダ１３Ｂが形成されており、このシリンダ１３Ｂには図示しないピストン１３Ｃが往復動自在に収容され、ピストン１３Ｃの往復運動は、シリンダブロック１３に収容された図示しないクランクシャフト１３Ｄの回転運動に変換される。

シリンダヘッド１４には複数の吸気ポート１４Ａおよび排気ポート１４Ｂが形成されており、この吸気ポート１４Ａおよび排気ポート１４Ｂは、シリンダヘッド１４の図示しない燃焼室に連通している。

図１、図２、図３において、シリンダヘッド１４の後側面には吸気マニホールド２０がボルトで連結されており、この吸気マニホールド２０は、シリンダヘッド１４から湾曲して下方へ延びている。吸気マニホールド２０の内部には吸気通路２０Ａが形成されており、吸気通路２０Ａでは矢印Ｂで示す吸気流れ方向に空気が流れる。吸気マニホールド２０は、吸気流れ方向の下流側で分岐しており、吸気通路２０Ａを通った空気を各気筒の吸気ポート１４Ａに分配している。吸気マニホールド２０の吸気流れ方向の上流端周辺部２１は、シリンダブロック１３の側方に配置されている。

吸気マニホールド２０は、吸気通路２０Ａにおける分岐箇所の直前にサージタンク２４を備えている。サージタンク２４は、吸気通路２０Ａにおける他の部位よりも通過断面積が広く形成されており、吸気マニホールド２０に導入された空気を一時的に蓄えてから各気筒の吸気ポート１４Ａに供給している。

また、エンジン１０は、吸気配管１９を備えており、吸気配管１９は、図示しないエアクリーナを通過して濾過された空気を吸気マニホールド２０に導入している。

吸気配管１９は、エンジン本体１１の前方からエンジン本体１１の右側面の近傍を通って後方に延びている。そして、吸気配管１９は、エンジン本体１１の後面の右端部側に配置されたオルタネータ１７の下方を通過するように、エンジン本体１１の後方において順次、左方、左上方向に延び、吸気マニホールド２０の吸気流れ方向の上流端に連結されている。なお、吸気配管１９はゴム等の軟質な材料から構成されている。また、吸気配管１９は、部位ごとに分割された分割構造になっている。

エンジン１０には排気還流装置３０が設けられており、排気還流装置３０は、排気ガスを吸気マニホールド２０の吸気通路２０Ａに還流させる排気還流管３１と、排気還流管３１の途中に配置されるＥＧＲクーラ３５と、を有している。排気還流管３１およびＥＧＲクーラ３５は、シリンダブロック１３の後側面に配置されている。排気還流管３１およびＥＧＲクーラ３５には、矢印Ｃで示す排気流れ方向に排気ガスが流れる。

ＥＧＲクーラ３５は、筒状の本体部３５Ｃと、本体部３５Ｃの排気流れ方向の上流端に設けられた排気ガス入口３５Ａと、本体部３５Ｃの排気流れ方向の下流端に設けられた排気ガス出口３５Ｂと、を有する。ＥＧＲクーラ３５は、本体部３５Ｃに流通する冷却水との熱交換により、排気ガスを冷却する。ＥＧＲクーラ３５の本体部３５Ｃが筒状であるため、ＥＧＲクーラ３５の設置空間の長さが必要になる。このため、ＥＧＲクーラ３５は、エンジン本体１１の後面の左端部側に配置されたスタータ１８の左方の空間であって、吸気マニホールド２０とシリンダヘッド１４との連結部の下方の空間に、概ね水平の姿勢で配置されている。

排気還流管３１は、ＥＧＲクーラ３５の排気流れ方向の上流側に連結されるクーラ入口側排気還流管３２と、ＥＧＲクーラ３５の排気流れ方向の下流側に連結されるクーラ出口側排気還流管３３とを有する。

クーラ入口側排気還流管３２には、排気ポート１４Ｂから排出された排気ガスが、シリンダヘッド１４の外部に設けられた図示しない還流管、またはシリンダヘッド１４の内部に形成された還流通路を介して導入される。

本実施例では、吸気マニホールド２０は、上流端周辺部２１におけるシリンダブロック１３と対向する壁面２１Ａに、排気ガス導入口２２を有しており、この排気ガス導入口２２から吸気通路２０Ａに排気ガスが導入される。

吸気マニホールド２０は、クーラ出口側排気還流管３３が締結部材４１によって締結される取付部２３を排気ガス導入口２２の外側に有する。また、吸気マニホールド２０をシリンダブロック１３の外壁１３Ａと反対側から見た場合、取付部２３が、吸気マニホールド２０の上流端周辺部２１の幅方向両側部より外方に突出する突出部２３Ａを有する。この突出部２３Ａには、締結部材４１が着座する座面２３Ｂが形成されている。

サージタンク２４は、吸気マニホールド２０における排気ガス導入口２２より吸気流れ方向の下流側に配置されており、エンジン１０の気筒列方向に延びている。

サージタンク２４における気筒列方向の中心部を通って鉛直方向に延びる仮想平面ＶＰを設定した場合、排気ガス導入口２２が、仮想平面ＶＰに対して一方側（右方側）へ偏倚した位置に配置されている。ＥＧＲクーラ３５は、排気ガス入口３５Ａが仮想平面ＶＰに対して他方側（左方側）に位置するようにシリンダブロック１３に固定されている。

ＥＧＲクーラ３５は、ＥＧＲクーラブラケット３７を介して、シリンダブロック１３の後面の外壁１３Ａに固定されている。ＥＧＲクーラ３５は、下方かつ右方に向くように傾斜する姿勢で配置されている。排気ガス出口３５Ｂは、上流端周辺部２１とシリンダブロック１３の外壁１３Ａとに挟まれる空間Ｓに向いて開口している。

クーラ出口側排気還流管３３は、Ｌ字形状に湾曲しており、排気ガス出口３５Ｂと排気ガス導入口２２とを連結している。クーラ出口側排気還流管３３は、排気ガス出口３５Ｂ側にフランジ３３Ａを有し、このフランジ３３Ａにより排気ガス出口３５Ｂに連結されている。クーラ出口側排気還流管３３は、排気ガス導入口２２側にフランジ３３Ｂを有し、このフランジ３３Ｂにより排気ガス導入口２２に連結されている。
クーラ出口側排気還流管３３は、フランジ３３Ａから下方かつ右方に延びた後、後方に向かって９０°湾曲し、さらに後方に延びている。

クーラ出口側排気還流管３３は、単一の湾曲部３３Ｃを有する。クーラ出口側排気還流管３３において、湾曲部３３Ｃの中間位置と排気ガス出口３５Ｂとの間の管長Ｌ１は、湾曲部３３Ｃの中間位置と排気ガス導入口２２との間の管長Ｌ２よりも短く設定されている。

クーラ出口側排気還流管３３は、円筒状の金属から構成される。具体的には、クーラ出口側排気還流管３３は、金属製の部分ベローズ管と直管からなり、湾曲部３３Ｃから排気ガス出口３５Ｂに渡って蛇腹状のベローズ加工が施されている。また、クーラ出口側排気還流管３３は、湾曲部３３Ｃから排気ガス導入口２２に渡る部位は、ベローズ加工の施されていない直管になっている。すなわち、クーラ出口側排気還流管３３は、吸気流れ方向の上流端であるフランジ３３Ａから湾曲を開始して、フランジ３３Ａの近傍まで湾曲部３３Ｃとなるように構成されている。これにより、クーラ出口側排気還流管３３の管長Ｌ１の部位の長さを可能な限り短くできるので、この箇所が車両前後方向に振動することを抑制できる。また、管長Ｌ２の部位における直管部分が伸縮しないので、クーラ出口側排気還流管３３の車両前後方向の剛性をさらに高めることができる。

次に作用を説明する。吸気マニホールド２０は、エンジン１０で発生した振動または車両の走行に伴う振動を受けて、シリンダヘッド１４との連結部を固定端として振動する。このため、吸気マニホールド２０は、シリンダヘッド１４への連結部から最も離れた上流端周辺部２１において、シリンダブロック１３の外壁１３Ａと交差する方向、すなわち前後方向に振動し易い。

本実施例では、吸気マニホールド２０が、上流端周辺部２１におけるシリンダブロック１３と対向する壁面２１Ａに、排気ガスを導入する排気ガス導入口２２を有する。また、ＥＧＲクーラ３５が、シリンダブロック１３の外壁１３Ａに固定されている。

さらに、ＥＧＲクーラ３５が、上流端周辺部２１とシリンダブロック１３の外壁１３Ａとに挟まれる空間Ｓに向いて開口する排気ガス出口３５Ｂを有する。また、排気還流管３１が、排気ガス出口３５Ｂと排気ガス導入口２２とを連結するＬ字形状に湾曲したクーラ出口側排気還流管３３を有する。

この構成により、吸気マニホールド２０の排気ガス導入口２２と、ＥＧＲクーラ３５の排気ガス出口３５Ｂとの間の距離を短縮するように、ＥＧＲクーラ３５をシリンダブロック１３の外壁１３Ａに固定できる。

そして、ＥＧＲクーラ３５の排気ガス出口３５Ｂと吸気マニホールド２０の排気ガス導入口２２との間を、閉断面であり、Ｌ字形状に湾曲する全長が短いクーラ出口側排気還流管３３によって連結できる。

これにより、クーラ出口側排気還流管３３をスティフナとして機能させることができ、吸気マニホールド２０の上流端周辺部２１がシリンダブロック１３の外壁１３Ａと交差する方向（前後方向）に振動することを確実に防止できる。

また、本実施例では、スティフナを使用せずに吸気マニホールド２０の振動を抑制できるため、エンジンの軽量化を図ることができる。

この結果、吸気マニホールドの振動を抑制する効果を高め、かつエンジンの軽量化を図ることができる。

また、本実施例では、クーラ出口側排気還流管３３が、単一の湾曲部３３Ｃを有し、クーラ出口側排気還流管３３が、湾曲部３３Ｃの中間位置と排気ガス出口３５Ｂとの間の管長Ｌ１が、湾曲部３３Ｃの中間位置と排気ガス導入口２２との間の管長Ｌ２よりも短く設定されている。

この構成により、クーラ出口側排気還流管３３の湾曲部３３Ｃの中間位置と排気ガス出口３５Ｂとの間の管長Ｌ１を短縮できるため、クーラ出口側排気還流管３３を車両前後方向に振動し難くでき、吸気マニホールド２０の振動抑制効果を高めることができる。

また、本実施例では、吸気マニホールド２０は、クーラ出口側排気還流管３３が締結部材４１によって締結される取付部２３を排気ガス導入口２２の外側に有する。また、吸気マニホールド２０をシリンダブロック１３の外壁１３Ａと反対側から見た場合、取付部２３が、吸気マニホールド２０の上流端周辺部２１の幅方向両側部より外方に突出する突出部２３Ａを有し、突出部２３Ａに、締結部材４１が着座する座面２３Ｂが形成されている。

この構成により、吸気マニホールド２０に対してシリンダブロック１３の外壁１３Ａとは反対側から、クーラ出口側排気還流管３３のフランジ３３Ｂを、吸気マニホールド２０側の取付部２３に締結できる。

また、吸気マニホールド２０の上流端周辺部２１とシリンダブロック１３の外壁１３Ａとの間に締結作業用の空間を確保する必要がなくなり、吸気マニホールド２０の上流端周辺部２１をよりシリンダブロック１３の外壁１３Ａに近づけることができる。

このため、クーラ出口側排気還流管３３の管長Ｌ１をさらに短縮でき、吸気マニホールド２０の振動抑制効果を高めることができる。

また、本実施例では、吸気マニホールド２０が、排気ガス導入口２２より吸気流れ方向の下流側に、エンジン１０の気筒列方向Ａに延びるサージタンク２４を有する。また、サージタンク２４における気筒列方向の中心部を通って鉛直方向に延びる仮想平面ＶＰを設定した場合、排気ガス導入口２２が、仮想平面ＶＰに対して一方側へ偏倚した位置に配置されている。

この構成により、サージタンク２４の下側、かつ排気ガス導入口２２より気筒列方向Ａで仮想平面ＶＰ側の空間が、その反対側より大きくなる。

さらに、本実施例では、ＥＧＲクーラ３５が、筒状の本体部３５Ｃと、本体部３５Ｃの排気流れ方向の上流端に設けられた排気ガス入口３５Ａと、本体部３５Ｃの排気流れ方向の下流端に設けられた排気ガス出口３５Ｂと、を有する。また、排気ガス入口３５Ａが仮想平面ＶＰに対して他方側に位置するように、ＥＧＲクーラ３５がシリンダブロック１３に固定されている。

この構成により、排気ガス入口３５Ａと排気ガス出口３５Ｂとの間隔が長いＥＧＲクーラ３５であっても、その排気ガス出口３５Ｂを吸気マニホールド２０の排気ガス導入口２２に近づけることが容易になる。

また、本実施例では、クーラ出口側排気還流管３３が、円筒状の金属からなる。

この構成により、クーラ出口側排気還流管３３が円筒状の金属からなるため、クーラ出口側排気還流管３３を薄肉に形成しても十分な強度を持たせることができる。また、クーラ出口側排気還流管３３の形状が円筒状であるため、板金等からなる従来の平面状のスティフナのように振動方向によって騒音や振動が悪化するおそれがない。

また、本実施例では、クーラ出口側排気還流管３３が、湾曲部３３Ｃから排気ガス出口３５Ｂに渡る部分のみがベローズ加工が施された部分ベローズ管からなる。

この構成により、クーラ出口側排気還流管３３における、湾曲部３３Ｃから排気ガス導入口２２に渡る部位が、ベローズ加工の施されていない直管となる。このため、クーラ出口側排気還流管３３の、シリンダブロック１３の外壁１３Ａと交差する方向（前後方向）の剛性を高めることができる。したがって、吸気マニホールド２０の上流端周辺部２１が、シリンダブロック１３の外壁１３Ａと交差する方向（前後方向）に振動するのを、より効果的に抑制できる。

本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１０...エンジン、１３...シリンダブロック、１３Ａ...外壁、１４...シリンダヘッド、２０...吸気マニホールド、２０Ａ...吸気通路、２１...上流端周辺部、２１Ａ...壁面、２２...排気ガス導入口、２３...取付部、２３Ａ...突出部、２３Ｂ...座面、２４...サージタンク、３０...排気還流装置、３１...排気還流管、３３...クーラ出口側排気還流管、３３Ｃ...湾曲部、３５...ＥＧＲクーラ、３５Ａ...排気ガス入口、３５Ｂ...排気ガス出口、３５Ｃ...本体部、４１...締結部材、Ａ...気筒列方向、Ｂ...吸気流れ方向、Ｃ...排気流れ方向、Ｌ１...管長（湾曲部の中間位置と排気ガス出口との間の管長）、Ｌ２（湾曲部の中間位置と排気ガス導入口との間の管長）...管長、Ｓ...空間、ＶＰ...仮想平面

Claims (6)

1. シリンダブロックの上部に配置されるシリンダヘッドと、
   前記シリンダヘッドに連結される吸気マニホールドと、
   排気ガスを前記吸気マニホールドの吸気通路に還流させる排気還流管と、
   前記排気還流管の途中に配置されるＥＧＲクーラと、を有し、
   前記吸気マニホールドが前記シリンダヘッドから湾曲して下方へ延び、かつ、前記吸気マニホールドの吸気流れ方向の上流端周辺部が前記シリンダブロックの側方に配置されるエンジンの排気還流装置において、
   前記吸気マニホールドが、前記上流端周辺部における前記シリンダブロックと対向する壁面に、排気ガスを導入する排気ガス導入口を有し、
   前記ＥＧＲクーラが、前記シリンダブロックの外壁に固定され、
   前記ＥＧＲクーラが、前記上流端周辺部と前記シリンダブロックの外壁とに挟まれる空間に向いて開口する排気ガス出口を有し、
   前記排気還流管が、前記排気ガス出口と前記排気ガス導入口とを連結するＬ字形状に湾曲したクーラ出口側排気還流管を有することを特徴とするエンジンの排気還流装置。
2. 前記クーラ出口側排気還流管が、単一の湾曲部を有し、
   前記クーラ出口側排気還流管が、前記湾曲部の中間位置と前記排気ガス出口との間の管長が、前記湾曲部の中間位置と前記排気ガス導入口との間の管長よりも短く設定されていることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気導入装置。
3. 前記吸気マニホールドが、前記クーラ出口側排気還流管が締結部材によって締結される取付部を前記排気ガス導入口の外側に有し、
   前記吸気マニホールドを前記シリンダブロックの外壁と反対側から見た場合、
   前記取付部が、前記吸気マニホールドの上流端周辺部の幅方向両側部より外方に突出する突出部を有し、
   前記突出部に前記締結部材が着座する座面が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気還流装置。
4. 前記吸気マニホールドが、前記排気ガス導入口より吸気流れ方向の下流側に、前記エンジンの気筒列方向に延びるサージタンクを有し、
   前記サージタンクにおける前記気筒列方向の中心部を通って鉛直方向に延びる仮想平面を設定した場合、前記排気ガス導入口が、前記仮想平面に対して一方側へ偏倚した位置に配置されており、
   前記ＥＧＲクーラが、筒状の本体部と、前記本体部の排気流れ方向の上流端に設けられた排気ガス入口と、前記本体部の排気流れ方向の下流端に設けられた前記排気ガス出口とを有し、
   前記排気ガス入口が前記仮想平面に対して他方側に位置するように、前記ＥＧＲクーラが前記シリンダブロックに固定されていることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気還流装置。
5. 前記クーラ出口側排気還流管が、円筒状の金属からなることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載のエンジンの排気還流装置。
6. 前記クーラ出口側排気還流管が、前記湾曲部から前記排気ガス出口に渡る部分のみがベローズ加工が施された金属製の部分ベローズ管からなることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載のエンジンの排気還流装置。

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