JP2018131976A - 組み付け方法及び組み付け構造 - Google Patents

Abstract

【課題】排気浄化装置の組み付け作業性を効果的に向上させる。【解決手段】ケーシング４１の一端側を第１ボルト８０にナット８１で仮付けする作業、ケーシング４１の一端側と他端側との間の所定箇所をエンジン１０の側部１６に第２ボルト８２〜８５で仮付けする作業及び、ケーシング４１の他端側をエンジン１０の側部１４に第３ボルト８６〜８９で仮付けする作業を順不同で行う第１工程と、第２ボルト８２〜８５を仮締めする第２工程と、第１ボルト８０に螺合するナット８１を仮締めする第３工程と、第３ボルト８６〜８９を仮締めする第４工程と、仮締めされたナット８１を本締めする第５工程と、仮締めされた第２ボルト８２〜８５及び第３ボルト８６〜８９を順不同で本締めする第６工程とを有する。【選択図】図２

Description

本発明は、組み付け方法及び、組み付け構造に関し、特に、エンジンの排気浄化装置の組み付けに関する。

一般的に、エンジンの排気浄化装置には、排気ガス中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ等を浄化する触媒コンバータや、排気ガス中の煤等を捕集するパティキュレイト・フィルタ等が設けられている。

この種の排気浄化装置においては、エンジン周囲のスペース上の制約、或は、触媒コンバータに流入する排気ガスの温度低下を抑制すべく、排気マニホールドに直結された過給機の出口側フランジにコンバータケースの入口側フランジを直接的に組み付ける構造が種々提案されている（例えば、特許文献１，２等参照）。

特開２０１２−１４５０６５号公報 特開２０１５−１１７５９０号公報

ところで、一般的な排気浄化装置は重量が重く、コンバータケースの入口側フランジを過給機の出口側フランジに組み付けようとすると、作業者は片方の手でコンバータケースを支えながら、もう片方の手のみを用いてナット等の締め付け作業を行わなければならず、組み付け作業性の悪化を招く課題がある。

また、排気浄化装置の組み付け作業においては、作業効率を向上させるために、過給機の出口側フランジにスタッドボルトの一端側を予め取り付けておき、該スタッドボルトの他端側をコンバータケースの入口側フランジに形成された貫通穴に挿通させて、ナットの締め付け作業を行う場合がある。しかしながら、このような作業工程において、ナットの締め付け時に排気浄化装置がその自重により傾くと、スタッドボルトが入口側フランジの貫通穴に接触して競ってしまい、締め付け軸力を低下させることで、所謂締め付け不良を引き起こす課題がある。

また、排気浄化装置が自重により傾いた状態でナットの締め付けを行うと、過給機の出口側フランジとコンバータケースの入口側フランジとの隙間を封止するガスケットのシール面が不均一となり、排気ガス漏れを引き起こす課題もある。

本開示の技術は、排気浄化装置の組み付け作業性を効果的に向上させることを目的とする。

本開示の組み付け方法は、エンジンの排気浄化装置の組み付け方法であって、前記排気浄化装置のケーシングの一端側を前記エンジンの排気系部品の出口部に取り付けられた第１ボルトにナットで仮付けする作業、前記ケーシングの一端側と他端側との間の所定箇所を前記エンジンの側部に形成された第１雌螺子穴と螺合する第２ボルトで仮付けする作業及び、前記ケーシングの他端側を前記エンジンの側部に形成された第２雌螺子穴と螺合する第３ボルトで仮付けする作業を順不同で行う第１工程と、前記第１雌螺子穴に螺合する前記第２ボルトを仮締めする第２工程と、前記第１ボルトに螺合する前記ナットを仮締めする第３工程と、前記第２雌螺子穴に螺合する前記第３ボルトを仮締めする第４工程と、仮締めされた前記ナットを本締めする第５工程と、仮締めされた前記第２ボルト及び前記第３ボルトを順不同で本締めする第６工程と、を有することを特徴とする。

また、本開示の組み付け方法は、前記ケーシングの一端側に入口側フランジが設けられると共に、前記排気系部品の前記出口部に出口側フランジが設けられ、前記第１工程にて前記入口側フランジと前記出口側フランジとの間にガスケットが取り付けられてもよい。

また、本開示の組み付け方法は、前記入口側フランジに前記第１ボルトを挿通させる第１貫通穴が形成されると共に、該第１貫通穴の穴径が前記第１ボルトの外径と同径に形成されてもよい。

また、本開示の組み付け方法は、前記ケーシングの前記所定箇所が第１ブラケットを介して前記エンジンの側部に固定されると共に、前記ケーシングの前記他端側が第２ブラケットを介して前記エンジンの側部に固定され、前記第１ブラケットに前記第２ボルトを挿通させる第２貫通穴が形成されると共に、該第２貫通穴の穴径が前記第２ボルトの外径よりも大きく形成され、前記第２ブラケットに前記第３ボルトを挿通させる第３貫通穴が形成されると共に、該第３貫通穴の穴径が前記第３ボルトの外径よりも大きい長穴状に形成されてもよい。

本開示の組み付け構造は、エンジンの排気浄化装置の組み付け構造であって、前記排気浄化装置のケーシングの入口側に設けられ、前記エンジンの排気系部品の出口側フランジに取り付けられた第１ボルトにナットを介して固定される入口側フランジと、前記ケーシングの入口側と出口側との間の所定箇所を前記エンジンの側部に第２ボルトを介して固定する第１ブラケットと、前記ケーシングの出口側を前記エンジンの側部に第３ボルトを介して固定する第２ブラケットと、を備え、前記入口側フランジに前記第１ボルトを挿通させる第１貫通穴が形成されると共に、該第１貫通穴の穴径が前記第１ボルトの外径と同径に形成され、前記第１ブラケットに前記第２ボルトを挿通させる第２貫通穴が形成されると共に、該第２貫通穴の穴径が前記第２ボルトの外径よりも大きく形成されたことを特徴とする。

また、本開示の組み付け構造は、前記入口側フランジと前記出口側フランジとの間にガスケットが取り付けられてもよい。

また、本開示の組み付け構造は、前記第２ブラケットに前記第３ボルトを挿通させる第３貫通穴が形成されると共に、該第３貫通穴の穴径が前記第３ボルトの外径よりも大きい長穴状に形成されてもよい。

本開示の技術によれば、排気浄化装置の組み付け作業性を効果的に向上させることができる。

本発明の一実施形態に係るエンジン及び排気浄化装置を示す模式的な斜視図である。 本発明の一実施形態に係る排気浄化装置の固定部位を説明する模式的な分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係る排気浄化装置の組み付け作業工程を説明するフロー図である。

以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係る排気浄化装置の組み付け方法及び組み付け構造について説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

図１に示すように、エンジン１０は、例えば、直列多気筒エンジンであって、シリンダブロック１１と、シリンダブロック１１の上部に取り付けられたシリンダヘッド１２と、シリンダヘッド１２の上部に取り付けられたヘッドカバー１３と、シリンダブロック１１の下部に取り付けられたクランクケース１４と、クランクケース１４の下部に取り付けられたオイルパン１５と、エンジン１０の長手方向（クランク軸方向）の側端部に設けられたフライホイールハウジング１６とを備えている。

シリンダヘッド１２の短手方向（クランク軸と直交する方向）の側面部には、排気マニホールド２０の各枝管２１が取り付けられている。また、排気マニホールド２０の集合部２２には、図示しないガスケットを介して過給機３０のタービンハウジング３１が取り付けられている。タービンハウジング３１の出口部には、排気浄化装置４０が直接的に取り付けられる。なお、符号３３は、過給機３０のコンプレッサハウジングを示している。

排気浄化装置４０は、図示しない酸化触媒コンバータやパティキュレイト・フィルタ等を収容するコンバータケース４１を備えている。コンバータケース４１は、排気上流側から順に、略Ｌ字状に屈曲して形成された拡径管４２と、略円筒状に形成されてその内部に図示しないハニカム構造担体等を収容する円筒管４３と、略Ｌ字状に屈曲して形成された縮径管４４とを有する。

拡径管４２の小径側端（入口端）には、コンバータ入口側フランジ４５が設けられている。コンバータ入口側フランジ４５は、ガスケット３７を介してタービンハウジング３１の過給機出口側フランジ３２に取り付けられる。

縮径管４４の小径側端（出口端）には、コンバータ出口側フランジ４６が設けられている。コンバータ出口側フランジ４６には、何れも図示しない他の触媒コンバータや消音装置等に排気ガスを導くための排気管が取り付けられる。

本実施形態の組み付け構造及び組み付け方法において、排気浄化装置４０は、コンバータケース４１の長手方向を上下方向に向けた状態で、エンジン１０の側部に近接して組み付けられる。

より詳しくは、排気浄化装置４０は、その上端部のコンバータ入口側フランジ４５を過給機出口側フランジ３２に固定されると共に、コンバータケース４１の長手方向（管軸方向）の略中間位置（円筒管４３の上端側）を第１ブラケット６０によりフライホイールハウジング１６の側部に固定され、さらに、コンバータケース４１の下端側（円筒管４３の下端部）を第２ブラケット７０によりクランクケース１４の側部に固定される。以下、これら計３カ所の固定部位の詳細について説明する。

図２に示すように、コンバータ入口側フランジ４５には、一対の上側貫通穴５０，５１（第１貫通穴の一例）及び、一対の下側貫通穴５２，５３（第１貫通穴の一例）が設けられている。これら４個の各貫通穴５０〜５３には、組み付け時において、過給機出口側フランジ３２に予め取り付けられた４本のスタッドボルト８０（第１ボルトの一例）がそれぞれ挿入される。コンバータ入口側フランジ４５の各貫通穴５０〜５３から突出されるスタッドボルト８０の先端部には、４個のナット８１がそれぞれ締め付けられるようになっている。

本実施形態において、上側貫通穴５０，５１は、好ましくは、その穴径をスタットボルト８０の外径と略同径に形成された小径穴とされ、下側貫通穴５２，５３は、その穴径をスタッドボルト８０の外径よりも僅かに大きく形成された必要最小限の中径穴とされている。

第１ブラケット６０は、断面略Ｌ字状を呈しており、エンジン１０の長手方向（クランク軸方向）に延びる上下一対の第１及び第２円筒ボス部６１，６２と、これら第１及び第２円筒ボス部６１，６２に対して略垂直に設けられた上下一対の第３及び第４円筒ボス部６３，６４とを有する。組み付け時において、第１及び第２円筒ボス部６１，６２の各筒穴（第２貫通穴の一例）には、コンバータケース４１の長手方向略中間位置（円筒管４３の上端側）に形成された上下一対の雌螺子穴５４，５５（第１雌螺子穴の一例）に螺合される一対のボルト８２，８３（第２ボルトの一例）がそれぞれ挿入される。第３及び第４円筒ボス部６３，６４の各筒穴（第２貫通穴の一例）には、フライホイールハウジング１６の側部に形成された上下一対の雌螺子穴５６，５７（第１雌螺子穴の一例）に螺合される一対のボルト８４，８５（第２ボルトの一例）がそれぞれ挿入される。

本実施形態において、第３円筒ボス部６３の筒穴は、好ましくは、その穴径をボルト８４の外径よりも僅かに大きく形成された必要最小限の中径穴とされている。第１円筒ボス部６１、第２円筒ボス部６２及び、第４円筒ボス部６４の各筒穴は、好ましくは、その穴径をボルト８２，８３，８５の外径よりも大きく形成された大径穴とされている。

第２ブラケット７０は、板部材を略Ｌ字状に屈曲して形成されており、第１板部７１と、第２板部７２とを有する。第１板部７１には、上下一対の長穴７３，７４（第３貫通穴の一例）が貫通形成され、第２板部７２には上下一対の大径穴７５，７６（第３貫通穴の一例）が貫通形成されている。組み付け時において、各長穴７３，７４には、円筒管４３の下端側に溶接等で固定された上下一対のナット９０，９１に螺合される一対のボルト８６，８７（第３ボルトの一例）がそれぞれ挿入される。各長穴７３，７４は、好ましくは、その長手方向がエンジン１０の幅方向（クランク軸と直交する方向）となるように形成されている。各大径穴７５，７６には、クランクケース１４の側部に形成された上下一対の雌螺子穴９２，９３（第２雌螺子穴の一例）に螺合される一対のボルト８８，８９（第３ボルトの一例）がそれぞれ挿入される。各大径穴７５，７６は、好ましくは、その穴径をボルト８８，８９の外径よりも大きく形成されている。

次に、図３のフロー図に基づいて、本実施形態に係る排気浄化装置４０の組み付け作業工程について説明する。なお、以下の説明において、「仮付け」とは、例えば、ボルト８２〜８９又はナット８１の螺子部を被螺合体に対して約２〜３山程度噛ませた状態をいい、「仮締め」とは、例えば、ボルト８２〜８９又はナット８１を０〜７Ｎｍ程度のトルクで座面が着座する所定位置まで被螺合体に締めた状態をいい、「本締め」とは、ボルト８２〜８９又はナット８１を仮締めよりも大きい規定トルクまで締め付けた状態をいう。

まず、第１作業工程：Ｓ１０では、排気浄化装置４０をエンジン１０の側部に仮保持させる「仮付け工程」が実施される。「仮付け工程」では、予め過給機出口側フランジ３２に取り付けられた４本のスタッドボルト８０にガスケット３７を取り付けると共に、コンバータ入口側フランジ４５の各貫通穴５０〜５３をスタッドボルト８０に挿入させ、該スタッドボルト８０の先端にナット８１を軽く螺合させることで、コンバータケース４１の上端側を過給機３０に仮保持させる。

また、第１ブラケット６０の各円筒ボス６１〜６４にボルト８２〜８５をそれぞれ挿入すると共に、これらボルト８２〜８５を雌螺子穴５４〜５７に軽く螺合させることで、コンバータケース４１の上下方向略中間位置を第１ブラケット６０によりフライホイールハウジング１６に仮保持させる。

さらに、第２ブラケット７０の長穴７３，７４にボルト８６，８７をそれぞれ挿入して雌螺子穴９０，９１に軽く螺合させると共に、第２ブラケット７０の大径穴７５，７６にボルト８８，８９をそれぞれ挿入して雌螺子穴９２，９３に軽く螺合させることで、コンバータケース４１の下端側を第２ブラケット７０によりクランクケース１４に仮保持させる。

これらコンバータケース４１の計３カ所を仮付けする各作業工程は順不同である。このように、エンジン１０の側部に排気浄化装置４０のコンバータケース４１を上端側、中間位置、下端側の計３カ所で仮保持させることで、以降の工程において、作業者は重量の重い排気浄化装置４０を片方の手で支える必要がなくなり、組み付け作業を容易に行えるようになる。

次いで、第２作業工程：Ｓ２０では、第１ブラケット６０に挿入された各ボルト８２〜８５を仮締めする「第１仮締め工程」が実施される。「第１仮締め工程」では、第２円筒ボス部６２の筒穴（大径穴）に挿入された最も長いボルト８３を座面が着座するまで仮締めし、第３円筒ボス部６３の筒穴（中径穴）に挿入されたボルト８４を座面が着座するまで仮締めし、第４円筒ボス部６４の筒穴（大径穴）に挿入されたボルト８５を座面が着座するまで仮締めし、最後に第１円筒ボス部６１の筒穴（大径穴）に挿入されたボルト８２を座面が着座するまで仮締めする。各ボルト８２〜８５の仮締め順序は、ボルト長さや各円筒ボス部６１〜６４の穴径に応じて適宜入れ替えてもよい。

このように、コンバータケース４１の上下方向略中間位置を保持する第１ブラケット６０から仮締めを行うことで、以降の作業工程においては、排気浄化装置４０の傾きや上下方向のがたつきが効果的に抑止されるようになる。

次いで、第３作業工程：Ｓ３０では、スタッドボルト８０に軽く螺合されたナット８１を仮締めする「第２仮締め工程」が実施される。「第２仮締め工程」では、第２作業工程：Ｓ２０にて仮締めした第１ブラケット６０により排気浄化装置４０の傾きやがたつきが抑止された状態で各ナット８１の仮締めが行われる。これにより、コンバータ入口側フランジ４５がガスケット３７を挟んで過給機出口側フランジ３２と略平行に保たれた状態で各ナット８１の仮締めを行うことが可能になる。

次いで、第４作業工程：Ｓ４０では、第２ブラケット７０に挿入された各ボルト８６〜８９を仮締めする「第３仮締め工程」が実施される。「第３仮締め工程」では、第１板部７１の長穴７３，７４に挿入されたボルト８６，８７を座面が着座するまで仮締めし、第２板部７２の大径穴７５，７６に挿入されたボルト８８，８９を座面が着座するまで仮締めする。各ボルト８６〜８９の仮締め順序は、何れの順であってもよい。

本実施形態において、各長穴７３，７４は、その長手方向がエンジン１０の幅方向（左右方向）に向くように形成されているので、各ボルト８６，８７の仮締め時に排気浄化装置４０の左右方向のズレを効果的に吸収することができる。また、大径穴７５，７６は、その穴径をボルト８８，８９の外径よりも大きく形成されているので、各ボルト８８，８９の仮締め時に排気浄化装置４０の前後上下方向のズレを効果的に吸収することができる。

次いで、第５作業工程：Ｓ５０では、スタッドボルト８０に仮締めされたナット８１を本締めする「第１本締め工程」が実施される。このように、仮締め後の最初の本締めをコンバータ入口側フランジ４５から行うことで、スタッドボルト８０の競りがない状態でナット８１を確実に締め付けることができる。また、過給機出口側フランジ３２とコンバータ入口側フランジ４５とが略平行に維持されるので、ガスケット３７に均一に荷重を掛けながらナット８１を締め付けることができる。

次いで、第６作業工程：Ｓ６０では、第１ブラケット６０に仮締めされた各ボルト８２〜８５を本締めする「第２本締め工程」が実施され、さらに、第７作業工程：Ｓ７０では、第２ブラケット７０に挿入された各ボルト８６〜８９を本締めする「第３本締め工程」が実施されて、排気浄化装置４０の組み付け作業を終了する。これら第２及び第３本締め工程においても、第１本締め工程と同様に、各ボルト８２〜８９を競りがない状態で確実に締め付けることができる。なお、第６作業工程及び、第７作業工程は順不同である。

以上詳述したように、本実施形態によれば、排気浄化装置４０のコンバータケース４１を上端側、中間位置、下端側の計３カ所をエンジン１０の側部に仮付けした後に、ボルトナット類の仮締め及び本締めの各作業工程が行われるようになっている。これにより、仮締め及び本締めの各作業工程において、作業者は重量の重い排気浄化装置４０を片方の手で支えることなく、両方の手を用いて組み付け作業を行えるようになり、組み付け作業性を効果的に向上させることができる。

また、仮締め工程をコンバータケース４１の略中間位置を保持する第１ブラケット６０から行い、仮締め後の最初の本締めをコンバータ入口側フランジ４５から行うことで、スタッドボルト８０の競りがない状態でナット８１を締め付けつつ、各ボルト８２〜８９についても競りがない状態で確実に締め付けることが可能となり、締め付け不良を効果的に防止することができる。また、ナット８１の本締めを過給機出口側フランジ３２とコンバータ入口側フランジ４５とが略平行に維持された状態で行えるため、ガスケット３７のシール面が均一となり、排気ガス漏れを効果的に防止することができる。

なお、本発明は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。

例えば、コンバータ入口側フランジ４５は、過給機出口側フランジ３２に直接的に取り付けられるものとして説明したが、これらの間に排気スロットルバルブ等の他の排気系部品を備える場合には、コンバータ入口側フランジ４５を当該他の排気系部品の出口側フランジに取り付けるように構成してもよい。また、エンジン１０が過給機３０を備えない場合には、コンバータ入口側フランジ４５を排気マニホールド２０の集合部２２に直接的に取り付けるように構成してもよい。これら何れの場合も、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

また、第１ブラケット６０は、フライホイールハウジング１６に取り付けられ、第２ブラケット７０はクランクケース１４に取り付けられるものとして説明したが、コンバータケース４１の長さ等に応じて、これらをシリンダブロック１１等、エンジン１０の他の側部に取り付けるように構成してもよい。

１０ エンジン
１１ シリンダブロック
１２ シリンダヘッド
１４ クランクケース
１６ フライホイールハウジング
２０ 排気マニホールド
２２ 集合部
３０ 過給機
３１ タービンハウジング
３２ 過給機出口側フランジ
４０ 排気浄化装置
４１ コンバータケース
４２ 拡径管
４３ 円筒管
４４ 縮径管
４５ コンバータ入口側フランジ
４６ コンバータ出口側フランジ
５０，５１ 上側貫通穴
５２，５３ 下側貫通穴
６０ 第１ブラケット
６１ 第１円筒ボス部
６２ 第２円筒ボス部
６３ 第３円筒ボス部
６４ 第４円筒ボス部
７０ 第２ブラケット
７１ 第１板部
７２ 第２板部
７３，７４ 長穴
７５，７６ 大径穴
８０ スタッドボルト
８１ ナット
８２〜８９ ボルト

Claims (7)

1. エンジンの排気浄化装置の組み付け方法であって、
   前記排気浄化装置のケーシングの一端側を前記エンジンの排気系部品の出口部に取り付けられた第１ボルトにナットで仮付けする作業、前記ケーシングの一端側と他端側との間の所定箇所を前記エンジンの側部に形成された第１雌螺子穴と螺合する第２ボルトで仮付けする作業及び、前記ケーシングの他端側を前記エンジンの側部に形成された第２雌螺子穴と螺合する第３ボルトで仮付けする作業を順不同で行う第１工程と、
   前記第１雌螺子穴に螺合する前記第２ボルトを仮締めする第２工程と、
   前記第１ボルトに螺合する前記ナットを仮締めする第３工程と、
   前記第２雌螺子穴に螺合する前記第３ボルトを仮締めする第４工程と、
   仮締めされた前記ナットを本締めする第５工程と、
   仮締めされた前記第２ボルト及び前記第３ボルトを順不同で本締めする第６工程と、を有する
   ことを特徴とする組み付け方法。
2. 前記ケーシングの一端側に入口側フランジが設けられると共に、前記排気系部品の前記出口部に出口側フランジが設けられ、前記第１工程にて前記入口側フランジと前記出口側フランジとの間にガスケットが取り付けられる
   請求項１に記載の組み付け方法。
3. 前記入口側フランジに前記第１ボルトを挿通させる第１貫通穴が形成されると共に、該第１貫通穴の穴径が前記第１ボルトの外径と同径に形成された
   請求項２に記載の組み付け方法。
4. 前記ケーシングの前記所定箇所が第１ブラケットを介して前記エンジンの側部に固定されると共に、前記ケーシングの前記他端側が第２ブラケットを介して前記エンジンの側部に固定され、
   前記第１ブラケットに前記第２ボルトを挿通させる第２貫通穴が形成されると共に、該第２貫通穴の穴径が前記第２ボルトの外径よりも大きく形成され、
   前記第２ブラケットに前記第３ボルトを挿通させる第３貫通穴が形成されると共に、該第３貫通穴の穴径が前記第３ボルトの外径よりも大きい長穴状に形成された
   請求項１から３の何れか一項に記載の組み付け方法。
5. エンジンの排気浄化装置の組み付け構造であって、
   前記排気浄化装置のケーシングの入口側に設けられ、前記エンジンの排気系部品の出口側フランジに取り付けられた第１ボルトにナットを介して固定される入口側フランジと、
   前記ケーシングの入口側と出口側との間の所定箇所を前記エンジンの側部に第２ボルトを介して固定する第１ブラケットと、
   前記ケーシングの出口側を前記エンジンの側部に第３ボルトを介して固定する第２ブラケットと、を備え、
   前記入口側フランジに前記第１ボルトを挿通させる第１貫通穴が形成されると共に、該第１貫通穴の穴径が前記第１ボルトの外径と同径に形成され、
   前記第１ブラケットに前記第２ボルトを挿通させる第２貫通穴が形成されると共に、該第２貫通穴の穴径が前記第２ボルトの外径よりも大きく形成された
   ことを特徴とする組み付け構造。
6. 前記入口側フランジと前記出口側フランジとの間にガスケットが取り付けられる
   請求項５に記載の組み付け構造。
7. 前記第２ブラケットに前記第３ボルトを挿通させる第３貫通穴が形成されると共に、該第３貫通穴の穴径が前記第３ボルトの外径よりも大きい長穴状に形成された
   請求項５又は６に記載の組み付け構造。

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