JP2018141412A - Exhaust device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、第1バンク及び第2バンクを有するV型の内燃機関の排気装置に関する。 The present invention relates to an exhaust device for a V-type internal combustion engine having a first bank and a second bank.
例えば特許文献1に開示されているようなV型の内燃機関は、左右にそれぞれ配置される第1バンク及び第2バンクを有している。第1バンクには第1バンク用排気管が接続されるとともに、第2バンクには第2バンク用排気管が接続されている。第1バンク用排気管及び第2バンク用排気管は、排気ガスの流れ方向の下流側で互いに合流している。そして、第1バンク用排気管と第2バンク用排気管との合流部には、一本の合流排気管が接続されている。合流排気管には触媒が設けられている。合流排気管内を流れる排気ガスは、触媒により浄化される。 For example, a V-type internal combustion engine as disclosed in Patent Document 1 has a first bank and a second bank arranged on the left and right, respectively. A first bank exhaust pipe is connected to the first bank, and a second bank exhaust pipe is connected to the second bank. The first bank exhaust pipe and the second bank exhaust pipe join together on the downstream side in the exhaust gas flow direction. A single merged exhaust pipe is connected to the merged portion of the first bank exhaust pipe and the second bank exhaust pipe. A catalyst is provided in the merged exhaust pipe. The exhaust gas flowing in the merged exhaust pipe is purified by the catalyst.
ところで、触媒は、活性化温度以上に温度が上昇することで、排気ガスの浄化能力を発揮するため、例えば、排気ガスの温度が低いときには、触媒の温度が活性化温度以上に上昇していないことがあり、触媒による排気ガスの浄化が十分に行われない虞がある。排気ガスの温度を上昇させるためには、燃料噴射量を増大させる必要があるため、燃費が悪化してしまう。 By the way, since the catalyst exhibits the exhaust gas purification ability when the temperature rises above the activation temperature, for example, when the temperature of the exhaust gas is low, the temperature of the catalyst does not rise above the activation temperature. In some cases, the exhaust gas may not be sufficiently purified by the catalyst. In order to increase the temperature of the exhaust gas, it is necessary to increase the fuel injection amount, so that the fuel consumption deteriorates.
また、触媒は、配置スペースを確保し易い場所である車両の床下に配置されることがある。触媒が車両の床下に配置されると、触媒は内燃機関から離間した状態で配置されることになるため、内燃機関から排気系を流れる間に排気ガスの熱が奪われて、排気ガスの温度が低下し易く、触媒の温度が活性化温度以上に上昇するまでの時間が長くなってしまう。 Further, the catalyst may be disposed under the floor of the vehicle, which is a place where it is easy to secure an arrangement space. When the catalyst is arranged under the floor of the vehicle, the catalyst is arranged in a state of being separated from the internal combustion engine, so that the heat of the exhaust gas is taken away from the internal combustion engine through the exhaust system, and the temperature of the exhaust gas is reduced. Tends to decrease, and the time until the temperature of the catalyst rises above the activation temperature becomes longer.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、燃費の悪化を抑制しつつ、触媒の温度を早期に活性化温度以上に上昇させることができる内燃機関の排気装置を提供することにある。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to exhaust an internal combustion engine that can raise the temperature of the catalyst earlier than the activation temperature while suppressing deterioration of fuel consumption. To provide an apparatus.
上記課題を解決する内燃機関の排気装置は、V型に配置される第1バンク及び第2バンクのうち前記第1バンクに接続される第1バンク用排気管と、前記第2バンクに接続される第2バンク用排気管と、前記第1バンク用排気管及び前記第2バンク用排気管をそれぞれ流れる排気ガスの流れ方向の下流側で前記第1バンク用排気管と前記第2バンク用排気管とが合流する合流部に接続される1本の合流排気管と、前記合流排気管に設けられる触媒と、を備えた内燃機関の排気装置であって、前記触媒は、前記第1バンクと前記第2バンクとの間であるバンク間に配置されている。 An exhaust system for an internal combustion engine that solves the above problems is connected to the first bank exhaust pipe connected to the first bank of the first bank and the second bank arranged in a V shape, and to the second bank. The second bank exhaust pipe, the first bank exhaust pipe and the second bank exhaust pipe on the downstream side in the flow direction of the exhaust gas flowing through the first bank exhaust pipe and the second bank exhaust pipe, respectively. An exhaust system for an internal combustion engine, comprising: one merged exhaust pipe connected to a merge portion where the pipe merges; and a catalyst provided in the merged exhaust pipe, wherein the catalyst includes the first bank It is arranged between banks that are between the second bank.
これによれば、バンク間は、第1バンク及び第2バンクからの熱がこもり易いため、バンク間に配置された触媒は、バンク間にこもった熱によって温度が低下し難くなり保温性が向上する。これにより、触媒の温度を活性化温度以上に上昇させるために、燃料噴射量を増大することにより排気ガスの温度を上昇させる必要が無いため、燃費の悪化を抑制しつつ、触媒の温度を早期に活性化温度以上に上昇させることができる。 According to this, since heat from the first bank and the second bank tends to be trapped between the banks, the temperature of the catalyst disposed between the banks is less likely to decrease due to the heat trapped between the banks, and the heat retention is improved. To do. Accordingly, it is not necessary to increase the temperature of the exhaust gas by increasing the fuel injection amount in order to raise the temperature of the catalyst above the activation temperature. Can be raised above the activation temperature.
上記内燃機関の排気装置において、前記第1バンク及び前記第2バンクは、複数の気筒を有しており、前記第1バンク及び前記第2バンク各々の前記複数の気筒の配列方向は一致しており、前記合流排気管には、前記触媒が複数設けられており、前記複数の触媒のケースはそれぞれ筒状であるとともに、前記ケースの長手方向が前記ケースの軸方向であり、前記複数の触媒は、各々のケースの軸方向が前記配列方向に一致し、且つ前記配列方向に対して直交する方向に並んで配置されているとよい。 In the exhaust system for an internal combustion engine, the first bank and the second bank have a plurality of cylinders, and the arrangement directions of the plurality of cylinders in each of the first bank and the second bank coincide with each other. A plurality of the catalysts are provided in the merging exhaust pipe, each of the plurality of catalyst cases is cylindrical, and a longitudinal direction of the case is an axial direction of the case; Are preferably arranged side by side in the direction in which the axial direction of each case coincides with the arrangement direction and is orthogonal to the arrangement direction.
これによれば、複数の触媒のケースの長手方向に延びる外面同士が、複数の触媒の並設方向で隣り合うため、例えば、複数の触媒のケースの短手方向に延びる外面同士が、複数の触媒の並設方向で隣り合う場合に比べて、隣り合う触媒のケース同士の熱伝達面積が確保し易くなる。したがって、複数の触媒の温度が低下し難くなり保温性が向上する。 According to this, since the outer surfaces extending in the longitudinal direction of the plurality of catalyst cases are adjacent in the direction in which the plurality of catalysts are arranged side by side, for example, the outer surfaces extending in the short direction of the plurality of catalyst cases are Compared to the case where the catalysts are arranged side by side in the juxtaposed direction, it becomes easier to ensure the heat transfer area between the cases of the adjacent catalysts. Therefore, the temperature of the plurality of catalysts is not easily lowered, and the heat retention is improved.
上記内燃機関の排気装置において、前記合流排気管には、前記触媒が二つ設けられており、前記二つの触媒を接続する接続排気管が前記バンク間に配置されているとよい。
これによれば、接続排気管内を流れる排気ガスの温度が、バンク間にこもった熱によって温度が低下し難くなり保温性が向上するため、二つの触媒のうち、接続排気管よりも下流側に配置される触媒の温度を活性化温度以上に上昇させ易くすることができる。
In the exhaust system for an internal combustion engine, the merged exhaust pipe may be provided with two of the catalysts, and a connection exhaust pipe for connecting the two catalysts may be disposed between the banks.
According to this, since the temperature of the exhaust gas flowing in the connection exhaust pipe is less likely to decrease due to the heat trapped between the banks and the heat retention is improved, of the two catalysts, the downstream of the connection exhaust pipe. It is possible to easily raise the temperature of the arranged catalyst to be higher than the activation temperature.
この発明によれば、燃費の悪化を抑制しつつ、触媒の温度を早期に活性化温度以上に上昇させることができる。 According to this invention, the temperature of the catalyst can be quickly raised to the activation temperature or higher while suppressing deterioration of fuel consumption.
以下、内燃機関の排気装置を具体化した一実施形態を図1及び図2にしたがって説明する。本実施形態の内燃機関は車両に搭載されている。
図1及び図2に示すように、内燃機関10は、シリンダブロック11を備えている。図2に示すように、シリンダブロック11は、本体部20と、第1バンクとしての左バンク21及び第2バンクとしての右バンク31と、を有する。なお、左バンク21は、左バンク21用の左シリンダヘッド22を含み、右バンク31は、右バンク31用の右シリンダヘッド32を含む。左バンク21及び右バンク31は、本体部20に対してそれぞれ分岐して延びてV型に配置されている。本体部20内には、クランクシャフト12が収容されている。
Hereinafter, an embodiment embodying an exhaust device for an internal combustion engine will be described with reference to FIGS. 1 and 2. The internal combustion engine of this embodiment is mounted on a vehicle.
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図1に示すように、左バンク21は4つの気筒23を有している。右バンク31は4つの気筒33を有している。よって、左バンク21及び右バンク31は、複数の気筒を有している。本実施形態の内燃機関10は、V型の8気筒ディーゼルエンジンである。左バンク21及び右バンク31各々の4つの気筒23,33の配列方向X1は一致している。
As shown in FIG. 1, the
図2に示すように、左バンク21の各気筒23内には、各気筒23内を往復動可能なピストン24がそれぞれ収納されている。各ピストン24は、コネクティングロッド25を介してクランクシャフト12に連結されている。そして、コネクティングロッド25により各ピストン24の往復運動がクランクシャフト12の回転運動に変換される。
As shown in FIG. 2,
また、右バンク31の各気筒33内には、各気筒33内を往復動可能なピストン34がそれぞれ収納されている。各ピストン34は、コネクティングロッド35を介してクランクシャフト12に連結されている。そして、コネクティングロッド35により各ピストン34の往復運動がクランクシャフト12の回転運動に変換される。
In addition, in each
シリンダブロック11の本体部20には、オイルパン15が取り付けられている。オイルパン15は、本体部20に対して左バンク21及び右バンク31とは反対側の端面(下面)に取り付けられている。オイルパン15内には、エンジンオイルが貯留されている。
An
左バンク21は、本体部20から延びるとともに右バンク31側に位置する左バンク傾斜面21aを有している。左バンク傾斜面21aは、左バンク21を形成するシリンダブロック11の部位の傾斜面211と、傾斜面211に連続する左シリンダヘッド22の面22aとを含む。
The
右バンク31は、本体部20から延びるとともに左バンク21側に位置する右バンク傾斜面31aを有している。右バンク傾斜面31aは、右バンク31を形成するシリンダブロック11の部位の傾斜面311と、傾斜面311に連続する右シリンダヘッド32の面32aとを含む。
The
本体部20は、左バンク傾斜面21aと右バンク傾斜面31aとを繋ぐ谷面20aを有している。そして、左バンク傾斜面21aにおける谷面20aとは反対側の縁部と右バンク傾斜面31aにおける谷面20aとは反対側の縁部とを繋ぐ仮想直線L1、左バンク傾斜面21a、右バンク傾斜面31a、及び谷面20aによって囲まれる空間は、左バンク21と右バンク31との間であるバンク間18になっている。
The
図1に示すように、排気装置40は、左バンク21に接続される第1バンク用排気管としての左バンク用排気管41と、右バンク31に接続される第2バンク用排気管としての右バンク用排気管51と、を備えている。左バンク用排気管41は、左バンク21の各気筒23内からの排気ガスを1本の排気管に集めるために使用されるエキゾーストマニホールドである。右バンク用排気管51は、右バンク31の各気筒33内からの排気ガスを1本の排気管に集めるために使用されるエキゾーストマニホールドである。また、排気装置40は、左バンク用排気管41及び右バンク用排気管51をそれぞれ流れる排気ガスの流れ方向の下流側で左バンク用排気管41と右バンク用排気管51とが合流する合流部60を有している。そして、排気装置40は、合流部60に接続される1本の合流排気管61を備えている。
As shown in FIG. 1, the
合流排気管61には、ターボチャージャを構成するタービン62が設置されている。なお、図1では、吸気通路に設けられるターボチャージャを構成するコンプレッサの図示を省略している。そして、合流排気管61内を流れる排気ガスの排気圧によってタービン62が回転し、タービン62の回転に伴ってコンプレッサが駆動することにより、吸気通路を流れる新気が圧縮されて内燃機関10への過給が行われる。
A
また、排気装置40は、合流排気管61に設けられる触媒としての第1触媒71及び第2触媒72を備えている。よって、合流排気管61には、触媒が複数設けられ、本実施形態において、合流排気管61には、触媒が二つ設けられている。第1触媒71及び第2触媒72は、合流排気管61においてタービン62よりも下流側に設けられている。第1触媒71は、合流排気管61において第2触媒72よりも上流側に設けられている。第1触媒71及び第2触媒72は合流排気管61に対して直列に設置されている。第1触媒71は、例えば、排気ガス中の燃料未燃成分を酸化して浄化する酸化触媒である。第2触媒72は、排気ガス中の窒素酸化物を浄化するNOx浄化触媒と排気ガス中のPMを捕集するDPFとが一体となったSCRF触媒である。
Further, the
合流排気管61は、第1排気管61a、第2排気管61b、及び第3排気管61cを有している。第1排気管61aは、タービン62と第1触媒71とを接続している。第2排気管61bは、第1触媒71と第2触媒72とを接続する接続排気管である。第3排気管61cは、第2触媒72に接続されるとともに第2触媒72を通過した排気ガスが流れる。第2触媒72は、第2排気管61bよりも下流側に配置されている。
The combined
図2に示すように、第1触媒71のケース71aは、円筒状である。ケース71aの長手方向はケース71aの軸方向である。第2触媒72のケース72aは、円筒状である。ケース72aの長手方向はケース72aの軸方向である。第1触媒71及び第2触媒72は、バンク間18に配置されている。本実施形態において、第1触媒71及び第2触媒72は、第1触媒71の大部分、及び第2触媒72の大部分が、バンク間18に位置するように、内燃機関10に対して配置されている。第1触媒71及び第2触媒72は、各々のケース71a,72aが、図示しない取付部材を介してシリンダブロック11に取り付けられている。
As shown in FIG. 2, the
図1に示すように、第1触媒71及び第2触媒72は、各々のケース71a,72aの軸方向が配列方向X1に一致し、且つ配列方向X1に対して直交する方向に互いに並んで配置されている。第1触媒71のケース71aの長手方向に延びる外面71bと、第2触媒72のケース72aの長手方向に延びる外面72bとは、第1触媒71及び第2触媒72の並設方向で隣り合っている。
As shown in FIG. 1, the
第1触媒71のケース71aの長手方向の一端には第1排気管61aが接続されるとともに、第1触媒71のケース71aの長手方向の他端には第2排気管61bが接続されている。第2触媒72のケース72aの長手方向の一端には第3排気管61cが接続されるとともに、第2触媒72のケース72aの長手方向の他端には第2排気管61bが接続されている。第2排気管61bは、バンク間18に配置されており、バンク間18で折り返されている。
A
次に、本実施形態の作用について説明する。
ところで、第1触媒71及び第2触媒72は、活性化温度以上に温度が上昇することで、排気ガスの浄化能力を発揮するため、例えば、排気ガスの温度が低いときには、第1触媒71及び第2触媒72の温度が活性化温度以上に上昇していないことがあり、第1触媒71及び第2触媒72による排気ガスの浄化が十分に行われない虞がある。
Next, the operation of this embodiment will be described.
By the way, the
バンク間18は、左バンク21及び右バンク31からの熱がこもり易いため、バンク間18に配置された第1触媒71及び第2触媒72は、バンク間18にこもった熱によって温度が低下し難くなり保温性が向上する。これにより、第1触媒71及び第2触媒72の温度が早期に活性化温度以上に上昇する。
Since the heat between the
上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
(1)第1触媒71及び第2触媒72をバンク間18に配置した。これによれば、バンク間18は、左バンク21及び右バンク31からの熱がこもり易いため、第1触媒71及び第2触媒72は、バンク間18にこもった熱によって温度が低下し難くなり保温性が向上する。これにより、第1触媒71及び第2触媒72の温度を活性化温度以上に上昇させるために、燃料噴射量を増大することにより排気ガスの温度を上昇させる必要が無いため、燃費の悪化を抑制しつつ、第1触媒71及び第2触媒72の温度を早期に活性化温度以上に上昇させることができる。
In the above embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The
(2)第1触媒71及び第2触媒72は、各々のケース71a,72aの軸方向が配列方向X1に一致し、且つ配列方向X1に対して直交する方向に並んで配置されている。これによれば、各々のケース71a,72aの外面71b,72b同士が、第1触媒71及び第2触媒72の並設方向で隣り合う。よって、例えば、各々のケース71a,72aの短手方向に延びる外面同士が、第1触媒71及び第2触媒72の並設方向で隣り合う場合に比べて、隣り合う第1触媒71及び第2触媒72のケース71a,72a同士の熱伝達面積が確保し易くなる。したがって、第1触媒71及び第2触媒72の温度が低下し難くなり保温性が向上する。
(2) The
(3)第2排気管61bがバンク間18に配置されている。これによれば、第2排気管61b内を流れる排気ガスの温度が、バンク間18にこもった熱によって温度が低下し難くなり保温性が向上するため、第2触媒72の温度を活性化温度以上に上昇させ易くすることができる。
(3) The
(4)バンク間18を第1触媒71及び第2触媒72の配置スペースとして有効利用している。このため、第1触媒71及び第2触媒72の配置スペースを別途用意する必要が無い。
(4) The inter-bank 18 is effectively used as an arrangement space for the
(5)第1触媒71及び第2触媒72を内燃機関10に近い位置に配置することができるため、排気ガスの温度が低下し難く、第1触媒71及び第2触媒72の温度が活性化温度以上に上昇するまでの時間を短くすることができる。
(5) Since the
(6)例えば、第1触媒71及び第2触媒72を、エンジンルームよりも後側の車両の乗員スペースの床下に配置すると、第1触媒71及び第2触媒72が内燃機関10から離間して、第1触媒71及び第2触媒72が冷え易くなる。しかし、本実施形態では、第1触媒71及び第2触媒72を内燃機関10に近い位置に配置することができるため、第1触媒71及び第2触媒72が冷え難い。
(6) For example, when the
(7)第2触媒72に所定量のPMが溜まると、排気温を高温としてその排気熱でPMを燃やしてフィルタを再生する、所謂、PM再生が行われる。このとき、本実施形態によれば、バンク間18にこもった熱によって第2触媒72の温度が低下し難いため、PM再生時の放熱が抑制され、PM再生に要する時間を短くすることができる。
(7) When a predetermined amount of PM accumulates in the
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 実施形態において、第1触媒71及び第2触媒72は、各々のケース71a,72aの軸方向が配列方向X1に一致し、且つ配列方向X1に並んで配置されていてもよい。この場合、第2排気管61bは、バンク間18で折り返されておらず、配列方向X1に延びている。
In addition, you may change the said embodiment as follows.
In the embodiment, the
○ 実施形態において、第1触媒71及び第2触媒72は、各々のケース71a,72aの軸方向が配列方向X1に対して直交する方向に一致し、且つ配列方向X1に並んで配置されていてもよい。
In the embodiment, the
○ 実施形態において、第1触媒71及び第2触媒72は、各々のケース71a,72aの軸方向が配列方向X1に対して直交する方向に一致し、且つ配列方向X1に対して直交する方向に並んで配置されていてもよい。
In the embodiment, the
○ 実施形態において、第1触媒71と第2触媒72とを接続する第2排気管61bが無く、第1触媒71のケース71a内と第2触媒72のケース72a内とが直接連通している構成であってもよい。
In the embodiment, there is no
○ 実施形態において、第1触媒71及び第2触媒72は、第1触媒71の全部、及び第2触媒72の全部が、バンク間18に位置するように、内燃機関10に対して配置されていてもよい。要は、第1触媒71及び第2触媒72は、第1触媒71の少なくとも一部、及び第2触媒72の少なくとも一部が、バンク間18に位置するように、内燃機関10に対して配置されていればよい。
In the embodiment, the
○ 実施形態において、左バンク21の気筒23の数、及び右バンク31の気筒33の数は特に限定されるものではない。
○ 実施形態において、触媒の数は特に限定されるものではない。
In the embodiment, the number of
In the embodiment, the number of catalysts is not particularly limited.
○ 実施形態において、触媒の種類は適宜変更してもよい。
○ 実施形態において、内燃機関10はディーゼルエンジン以外でもよく、例えばガソリンエンジンでもよい。
In the embodiment, the type of catalyst may be changed as appropriate.
In the embodiment, the
10…内燃機関、18…バンク間、21…第1バンクとしての左バンク、23,33…気筒、31…第2バンクとしての右バンク、40…排気装置、41…第1バンク用排気管としての左バンク用排気管、51…第2バンク用排気管としての右バンク用排気管、60…合流部、61…合流排気管、61b…接続排気管である第2排気管、71…触媒としての第1触媒、71a,72a…ケース、72…触媒としての第2触媒。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記第2バンクに接続される第2バンク用排気管と、
前記第1バンク用排気管及び前記第2バンク用排気管をそれぞれ流れる排気ガスの流れ方向の下流側で前記第1バンク用排気管と前記第2バンク用排気管とが合流する合流部に接続される1本の合流排気管と、
前記合流排気管に設けられる触媒と、を備えた内燃機関の排気装置であって、
前記触媒は、前記第1バンクと前記第2バンクとの間であるバンク間に配置されていることを特徴とする内燃機関の排気装置。 A first bank exhaust pipe connected to the first bank of the first bank and the second bank arranged in a V shape;
A second bank exhaust pipe connected to the second bank;
Connected to a junction where the first bank exhaust pipe and the second bank exhaust pipe merge on the downstream side in the flow direction of the exhaust gas flowing through the first bank exhaust pipe and the second bank exhaust pipe, respectively. One combined exhaust pipe to be
An exhaust device for an internal combustion engine comprising a catalyst provided in the merged exhaust pipe,
The exhaust system for an internal combustion engine, wherein the catalyst is disposed between banks which are between the first bank and the second bank.
前記第1バンク及び前記第2バンク各々の前記複数の気筒の配列方向は一致しており、
前記合流排気管には、前記触媒が複数設けられており、
前記複数の触媒のケースはそれぞれ筒状であるとともに、前記ケースの長手方向が前記ケースの軸方向であり、
前記複数の触媒は、各々のケースの軸方向が前記配列方向に一致し、且つ前記配列方向に対して直交する方向に並んで配置されていることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気装置。 The first bank and the second bank have a plurality of cylinders,
The arrangement directions of the plurality of cylinders in each of the first bank and the second bank are the same,
The merged exhaust pipe is provided with a plurality of the catalysts,
Each of the plurality of catalyst cases is cylindrical, and the longitudinal direction of the case is the axial direction of the case.
2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the plurality of catalysts are arranged side by side in a direction in which an axial direction of each case coincides with the arrangement direction and is orthogonal to the arrangement direction. Exhaust system.
前記二つの触媒を接続する接続排気管が前記バンク間に配置されていることを特徴とする請求項2に記載の内燃機関の排気装置。 The merging exhaust pipe is provided with two of the catalysts,
The exhaust system for an internal combustion engine according to claim 2, wherein a connection exhaust pipe for connecting the two catalysts is arranged between the banks.
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2017
- 2017-02-28 JP JP2017036336A patent/JP2018141412A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2022190252A1 (en) * | 2021-03-10 | 2022-09-15 | 本田技研工業株式会社 | V engine and working machine |
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