JP4818872B2 - 自動二輪車の排気装置及び該排気装置を備えた自動二輪車 - Google Patents

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Description

本発明は、エンジンに接続された第1排気管と、該第1排気管に接続された排気チャンバと、該排気チャンバに接続された第2排気管とを有する自動二輪車の排気装置及び該排気装置を備えた自動二輪車に関する。
例えば、V型4気筒エンジンを搭載した自動二輪車の排気装置として、左,右前側気筒に接続された左,右前側排気管と、左,右後側気筒に接続された左,右後側排気管と、これら4本の排気管が接続された1つの膨張室と、該膨張室に接続された左,右2本のマフラとを備えたものがある(例えば、特許文献1参照)。
また、上記特許文献1では、エンジン出力の改善を図る観点から、上記膨張室内に位置する左の前側,後側排気管の下流端開口及び右の前側,後側排気管の下流端開口にそれぞれ通路面積を変化させる左,右一対の排気制御弁(通路面積調整機構)を配置する構造を採用している。
特公平7−111139号公報
ところで、上記従来の排気装置のように、膨張室内に左,右一対の通路面積調整機構を配置する構造を採用した場合には、部品点数が増えるとともに、コストが上昇するという問題がある。
本発明は、上記従来の状況に鑑みてなされたもので、通路面積調整機構を配置する場合の部品点数及びコストを低減できる自動二輪車の排気装置及び該排気装置を備えた自動二輪車を提供することを課題としている。
本発明は、エンジンに接続された第1排気管と、該第1排気管に接続された排気チャンバと、該排気チャンバに接続された第2排気管とを有する自動二輪車の排気装置であって、上記排気チャンバは、箱状のチャンバ本体と、該チャンバ本体の内部を隔壁で画成する複数の膨張室と、該各膨張室同士を接続する複数の連通路とを有し、該連通路の何れか1つに触媒が配置され、かつ該触媒より下流側の連通路に通路面積を調整可能に構成された通路面積調整機構が配置されており、上記第1排気管は、複数の排気管を含み、該複数の排気管の一部は、排気ガスを、上記排気チャンバの触媒より上流側の第1膨張室内の中央部に、略車幅方向外側から内側に向かって流入させるように、残りの排気管は、排気ガスを、上記排気チャンバの第1膨張室内の中央部に、略上下方向上側から下側に向かって流入させるように上記第1膨張室に接続されていることを特徴としている。
本発明に係る排気装置によれば、排気チャンバ内を複数の膨張室に画成し、該各膨張室同士を接続する連通路のうち少なくとも1つに通路面積調整機構を配置したので、複数の排気管を有する複数気筒エンジンの場合でも、1つの通路面積調整機構で対応でき、部品点数及びコストの上昇を低減できる。
また各膨張室同士を接続する連通路内に通路面積調整機構を配置する構成としたので、連通路を通路面積調整機構の一部を構成する部品として利用可能であり、それだけバルブの構造を簡素化できる。
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図1ないし図12は、本発明の一実施形態による自動二輪車の排気装置を説明するための図である。なお、本実施形態でいう前後,左右とは、シートに着座した状態で見た場合の前後,左右を意味する。
図において、1は自動二輪車を示しており、該自動二輪車1は、ツインスパー型の車体フレーム2と、該車体フレーム2に搭載されたエンジン3と、上記車体フレーム2の前,後に配置された前輪4,後輪5とを備えている。
上記車体フレーム2は、これの前端に位置するヘッドパイプ6と、該ヘッドパイプ6から左,右に拡開しつつ後斜め下方に延びる左,右のメインフレーム2aと、該メインフレーム2aから後斜め上向きに延びる左,右のシートレール2cとを有している。なお、2bはメインフレーム2aの後部に位置するリヤアームブラケット部である。
上記ヘッドパイプ6によりフロントフォーク7が左右操向可能に枢支されている。該フロントフォーク7の下端部に上記前輪4が軸支され、上端部には操向ハンドル8が固定されている。
上記リヤアームブラケット部2bには、リヤアーム9の前端部がピボット軸10を介して上下揺動可能に枢支されており、該リヤアーム9の後端部に上記後輪5が軸支されている。
上記左,右のシートレール2c上には、鞍乗型のメインシート11と、該メインシート11の後側に位置する鞍乗型のタンデムシート12とが搭載されている。上記メインシート11の前側には外装品としてのタンクカバー13が配置されている。
上記エンジン3は、Vバンクをなすよう配置された左,右前側気筒と左,右後側気筒とを有する4サイクルV型4気筒エンジンであり、上記左,右のメインフレーム2aに固定された左,右の懸架ブラケット15,15により該エンジンの上部が懸架支持され、上記リヤアームブラケット部2bに固定された懸架ブラケット15a等により該エンジンの後壁部が懸架支持されている。
上記エンジン3は、Vバンクを形成する前,後シリンダブロック17,18の下合面に、クランク軸19が収容されたクランクケース20を結合し、上記前,後シリンダブロック17,18の上合面に前,後シリンダヘッド21,22を結合し、さらに該前,後シリンダヘッド21,22に前,後ヘッドカバー23,24を装着した構造を有する。
上記クランクケース20の後側には、変速機構(不図示)が収容された変速機ケース20aが一体的に接続形成されている。この変速機ケース20aの上壁部及び底壁部は、上記リヤフレーム2bにボルト締め固定されている。なお、25は、エンジン動力の出力軸である。
上記エンジン3の吸気装置29は、前,後シリンダヘッド21,22のVバンク内側壁に、左,右の前,後吸気ポート(不図示)に連通するよう接続された左,右の前側,後側吸気管26,27と、該左,右の前側,後側吸気管26,27に接続されたスロットルボディ(不図示)と、該各スロットルボディに接続された共通のエアクリーナ(不図示)とを備えている。
上記エアクリーナは、上記左,右のメインフレーム2a間のタンクカバー13の下方に配置され、上記左,右の前側,後側吸気管26,27は、Vバンク内側壁から略垂直上方に延びるよう形成されている。また上記タンクカバー13の左,右側方には、エンジン3に空気を供給する左,右の吸気ダクト14,14が配置されており、該左,右の吸気ダクト14は上記エアクリーナに接続されている。
上記エンジン3の排気装置30は、該エンジン3に接続された上流側排気管(第1排気管)31と、該上流側排気管31に接続された1つの排気チャンバ32と、該排気チャンバ32に接続された左,右のマフラ(第2排気管)33,33とを備えている。上記第1排気管31は、排気ガスを、上記排気チャンバ32の第1膨張室a内に、略車幅方向外側から内側に向かって流入させる第3排気管34と、排気ガスを、上記排気チャンバ32の第1膨張室a内に、略上下方向上側から下側に向かって流入させる第4排気管35とを含む。さらにまた上記第3排気管34は、上記左前側気筒17に接続された第5排気管34′と、上記右前側気筒17に接続された第6排気管34′′とを含む。上記第4排気管35は、上記左後側気筒18に接続された第7排気管35′と、上記右後側気筒18に接続された第8排気管35′′とを含む。詳細には、以下の構造となっている。
上記上流側排気管31は、前シリンダヘッド21のVバンク外側壁(前側壁)に、該外側壁に開口する左,右の前排気ポートに連通するよう接続された左,右の横向き排気管(第5,第6排気管)34′,34′′と、上記後シリンダヘッド22のVバンク外側壁(後側壁)に、該外側壁に開口する左,右の後排気ポートに連通するよう接続された左,右の縦向き排気管(第7,第8排気管)35′,35′′とで構成されている。
上記左,右の横向き排気管34′,34′′は、上記前シリンダヘッド21から車幅方向外側に張り出しつつ下方に延びる下向き傾斜部34aと、該傾斜部34aの下端からクランクケース20の下側方を後方に略直線状に延びる水平部34bと、該水平部34bの後端から車幅方向内側に湾曲するよう延びる横湾曲部34cとを有する。この左,右の水平部34b同士は車幅方向に延びる連通パイプ36により連通接続されている。
上記左,右縦向き排気管35′,35′′は、上記後シリンダヘッド22から変速機ケース20aの後側を下方に湾曲して延びる縦湾曲部35aと、該縦湾曲部35aに続いて下方に略直線状に延びる垂直部35bとを有する。
上記排気チャンバ32は、エンジン3の変速機ケース20aと後輪5との間に配置され、かつピボット軸10を含むリヤアーム9の下方に配置されている。この排気チャンバ32は、これの前端に突出形成された前フランジ32aがクランクケース20に取付けられ、上壁の左,右側縁部に起立形成された左,右フランジ32b,32bが不図示のブラケットを介してリヤフレーム2bに取付けられている。
上記排気チャンバ32は、アッパ部材37aとロア部材37bとの外周縁部同士を結合してなる密閉箱状のチャンバ本体37と、該チャンバ本体37の内部を第1,第2隔壁38a,38bで前後方向に画成された第1,第2,第3膨張室a〜cと、第1膨張室aと第2膨張室bとを連通する第1連通路39と、第2膨張室bと第3膨張室cとを連通する第2連通路40とを有する。
上記第1〜第3膨張室a〜cは、前側から第1膨張室a,第3膨張室c,第2膨張室bの順で配置されており、排気ガスの流れ方向で見たとき、上記左,右横向き排気管34及び左,右縦向き排気管35が接続された第1膨張室aと、上記左,右のマフラ33が接続された第3膨張室cとの間に第2膨張室bが位置している。
上記第1膨張室aの容積は、第2,第3膨張室b,cの容積より大きく設定され、第2膨張室bの容積は第3膨張室cの容積より大きく設定されている。
上記チャンバ本体37は、上方から見ると、前端壁37cと該前端壁37cから後斜め外側に拡開して延びる左,右前傾斜壁37d,37dと、該左,右前傾斜壁37dから後方に延びる左,右側壁37e,37eと、該左,右側壁37eの後端同士を車幅方向に連結する後壁37fとを有する概ね六角形状をなしている。
上記チャンバ本体37の左,右前傾斜壁37dには、上記左,右横向き排気管34′,34′′の横湾曲部34c,34cが第1膨張室aに連通するよう接続されている。これにより左,右横向き排気管34′,34′′内を流れる排気ガスは、第1膨張室a内に車幅方向外側から内側に向って流入するようになっている。
また、上記右横向き排気管34′′は、横湾曲部34cに続いて第1膨張室a内の中央部に向って延びる延長部34dを有する。この延長部34dは、第1膨張室a内の左,右縦向き排気管35′,35′′の後側で、かつ該両排気管の車幅方向中央部に開口するよう配置されている。
上記チャンバ本体37の前端壁37cの近傍には、上記左,右縦向き排気管35′,35′′の垂直部35b,35bが車幅方向に並列配置され、上記第1膨張室aに連通するよう接続されている。これにより左,右縦向き排気管35′,35′′内を流れる排気ガスは、第1膨張室a内に上下方向上側から下側に向って流入するようになっている。
上記チャンバ本体37の天壁37gの車幅方向内側端部には、ボス部37hが第1膨張室a内に連通するよう形成されている。該ボス部37hには、酸素濃度検出センサ42の検出部42aが第1膨張室a内に位置するよう挿入されている。この酸素濃度検出センサ42は、チャンバ本体37,左,右のリヤフレーム2b,ピボット軸10及びリヤアーム9により囲まれており、外力にる損傷を抑制できるようになっている。
上記酸素濃度検出センサ42は、第1膨張室a内における左,右横向き排気管34′,34′′及び左,右縦向き排気管35′,35′′の合流部分Aより離れた位置に配置されている。換言すれば、上記延長部34dは、排気ガスを酸素濃度検出センサ42から遠ざかる方向に導くように配置されており、各排気管からの排気ガスが互いに撹拌された後の混合ガスが酸素濃度検出センサ42の検出部42aに接触するようになっている。
上記第1連通路39は、第3膨張室cを形成する第1,第2隔壁38a,38bを貫通して第1膨張室aと第2膨張室bとを連通するよう配置されている。該第1連通路39は、上方から見て、チャンバ本体37の酸素濃度検出センサ42の反対側に配置されており、これの排気ガス流入口39aは、第1膨張室aの排気ガス合流部分Aに近接するように配置されている。
上記第1連通路39には触媒43が配置されている。この触媒43は、上記連通路39を構成する金属製筒体43a内に排気ガスを浄化するハニカム状の触媒本体43bを配置した構造を有している。
上記触媒43は、横断面視で長円状をなしており、該長円の長軸が車幅方向を向くように配置されている(図7参照)。
上記第2連通路40は、第2隔壁38bを貫通して第2膨張室bと第3膨張室室cとを連通するよう構成され、チャンバ本体37の右側壁37eに近接するように配置されている。該第2連通路40は、第1連通路39の右側に並列配置されており、これの排気ガス流入口40aは、第1連通路30の排気ガス流出口39bより車両後方に偏位するように配置されている。
各気筒からの排気ガスは、左,右横向き排気管34′,34′′及び左,右縦向き排気管35′,35′′を通って排気チャンバ32の第1膨張室a内に流入する。第1膨張室aで合流した排気ガスは、第1連通路39の触媒43を通って第2膨張室bに流れ、該第2膨張室bから第2連通路40を通って第3膨張室cに流入し、ここから左,右のマフラ33を通って外部に排出される。
上記第2連通路40には、該連通路40の通路面積を調整可能に構成された通路面積可変バルブ(通路面積調整機構)45が配置されている。
この通路面積可変バルブ45は、上記第2連通路40を構成する円筒状の連通パイプ45aと、該連通パイプ45aを車幅方向に貫通するように配置されたバルブ軸45bと、上記連通パイプ45a内に位置するよう該バルブ軸45bに固定されたバルブ板45cとを有している。
上記バルブ軸45bは、車幅方向に向けて配置され、かつ右側端部はチャンバ本体37の右側壁37eを貫通して外方に突出している。このバルブ軸45bの突出部45dには、従動プーリ46が装着されており、該従動プーリ46はケーブル47を介して駆動モータ48の回転軸に装着された駆動プーリ49に連結されている。この駆動モータ48は、シートフレーム2cの下方のサイドカバー50内に配置されている。
上記通路面積可変バルブ45は、不図示のコントローラにより開閉制御される。該コントローラは、エンジン回転数,エンジン負荷等に基づいてエンジン運転状態を検出し、該エンジン運転状態に応じて上記通路面積可変バルブ45の開度を制御する。
上記左,右のマフラ33は、上記排気チャンバ32の左,右側壁37e,37eに第3膨張室cに連通するように接合された下流側排気管33a,33aと、該左,右の下流側排気管33aに着脱可能に接続されたマフラ本体33b,33bとを有する。
上記左,右のマフラ33は、図1に示すように、上記後輪5の回転軸5aの中心を通る鉛直線Bより前側に配置されている。また左,右のマフラ33は、これの前後方向中心Dが後輪5の前縁5b付近に位置するよう配置されている。
上記左,右のマフラ33は、排気チャンバ32から後斜め上向きに延び、かつ車幅方向外側に張り出すように配置されている。
上記左,右のマフラ本体33bは、上記下流側排気管33aにジョイント55を介して接続されたテールパイプの外周部を囲むよう形成されたケーシング52と、該ケーシング52の後端壁を覆うように装着されたテールキャップ53とを有し、取付ブラケット52dを介して車体に取り付けられている。上記テールキャップ53は、上記ケーシング52の後縁部を囲むように形成されたリング状のアウタキャップ60と、上記ケーシング52の後端壁を覆うように配置されたインナキャップ61とで構成されている。
上記ケーシング52と排気チャンバ32との間には、下流側排気管33aの外側方を覆う外装カバー57が配置されている。この外装カバー57は、ケーシング52に続いて上流側(下側)にいくほど細くなる尖り形状をなしており、ケーシング52の一部を構成している。
本実施形態では、V型4気筒エンジン3の左,右前側気筒に接続された左,右横向き排気管34′,34′′及び左,右後側気筒に接続された左,右縦向き排気管35′,35′′が接続された第1膨張室aと、左,右のマフラ33が接続された第3膨張室cと、排気ガスの流れ方向で見たとき第1,第3膨張室a,cの間に位置する第2膨張室bとを設けたので、チャンバ本体37をコンパクトに保持しつつ3つの膨張室を確保でき、実質的な排気管長を長くして消音効果を高めることができる。
本実施形態の排気装置によれば、左,右横向き排気管34′,34′′と、左,右縦向き排気管35′,35′′とを1つの排気チャンバ32に接続し、該排気チャンバ32内の膨張室同士を連通する第2連通路40に通路面積可変バルブ45を配置したので、4本の排気管34′,34′′,35′,35′′を有する4気筒エンジンの場合にも、1つの通路面積可変バルブ45で対応でき、部品点数及びコストの上昇を低減できる。
また、第2,第3膨張室b,cを連通する第2連通路40を、通路面積可変バルブ45の連通パイプ45aに兼用したので、この点からも部品点数を削減でき、バルブの構造を簡素化できる。しかも上記第2連通路40をチャンバ本体37の右側壁37eに近接させて配置したので、バルブ軸45bを長くすることなく該方に突出させることができ、開閉駆動機構を含めた構造を簡素化できる。さらにまたバルブ軸45bを車幅方向に向けて配置したので、排気チャンバ32の上下方向寸法を小さくすることができ、最低地上高を大きく確保することが可能となる。
本実施形態では、排気チャンバ32の第1膨張室aに、車幅方向外側から内側に向って流入させる左,右横向き排気管34′,34′′と、上下方向上側から下側に向って流入させる左,右縦向き排気管35′,35′′とを接続したので、各気筒からの排気ガスを第1膨張室a内で確実に混合させることができる。そして第1膨張室aと第2膨張室bとを連通する第1連通路39内に触媒43を配置したので、4本の排気管34,35からの排気ガスは互いに混合した後、直ちに触媒43に流入することとなり、触媒を1つにしつつ浄化効率を向上できる。また4本の排気管に対して1つの触媒で済むので、部品点数及びコストの上昇を低減できる。
本実施形態では、触媒43の筒体43aを、第3膨張室cを貫通して第1,第2膨張室a,bを連通するように配置したので、筒体43aが第1連通路39を兼ねることとなり、部品点数を低減できる。
また上記触媒42を、車幅方向に長円状をなすよう形成したので、排気チャンバ32の上下方向寸法を小さくすることができ、最低地上高を大きく確保することができる。
本実施形態では、右横向き排気管34′,34′′に、該排気管からの排気ガスを酸素濃度検出センサ42から遠ざかる方向に導く延長部34dを形成したので、つまり特定の排気管からの排気ガスが酸素濃度検出センサ42の検出部42aに直接当たることがないようにしたので、全気筒の空燃比を精度よく検出することができる。
本実施形態では、V型4気筒エンジン3に接続された左,右横向き排気管34′,34′′及び左,右縦向き排気管35′,35′′を、それぞれ排気チャンバ32の左,右前傾斜壁37d,37d及び上壁37gに接続したので、各排気管を干渉することなくコンパクトに配置することができる。
本実施形態では、排気チャンバ32を、エンジン3と後輪5との間に配置したので、両者3,5の間の空間を有効利用して容量の大きい排気チャンバ32を配置できる。
本発明の一実施形態による排気装置が配設された自動二輪車の側面図である。 上記排気装置が接続されたエンジンの車体フレームへの搭載状態を示す側面図である。 上記排気装置の側面図である。 上記排気装置の平面図である。 上記排気装置の排気チャンバの平面図である。 上記排気チャンバの側面図である。 上記排気チャンバの断面背面図である。
符号の説明
1 自動二輪車
3 V型4気筒エンジン
5 後輪
30 排気装置
31 上流側排気管(第1排気管)
32 排気チャンバ
33 マフラ(第2排気管)
34 第3排気管
34′,34′′左,右横向き排気管(第5,第6排気管)
34d 延長部
35 第4排気管
35′,35′′左,右縦向き排気管(第7,第8排気管)
37 チャンバ本体
37d 第1膨張室の側壁
37g 第1膨張室の天壁
38a,38b 隔壁
39,40 連通路
42 酸素濃度検出センサ
42a 検出部
43 触媒
45 通路面積可変バルブ(通路面積調整機構)
45a 連通パイプ(連通路)
45b バルブ軸
45c バルブ板
a 第1膨張室
b 第2膨張室
c 第3膨張室

Claims (17)

  1. エンジンに接続された第1排気管と、該第1排気管に接続された排気チャンバと、該排気チャンバに接続された第2排気管とを有する自動二輪車の排気装置であって、
    上記排気チャンバは、箱状のチャンバ本体と、該チャンバ本体の内部を隔壁で画成する複数の膨張室と、該各膨張室同士を接続する複数の連通路とを有し、
    該連通路の何れか1つに触媒が配置され、かつ該触媒より下流側の連通路に通路面積を調整可能に構成された通路面積調整機構が配置されており、
    上記第1排気管は、複数の排気管を含み、該複数の排気管の一部は、排気ガスを、上記排気チャンバの触媒より上流側の第1膨張室内の中央部に、略車幅方向外側から内側に向かって流入させるように、残りの排気管は、排気ガスを、上記排気チャンバの第1膨張室内の中央部に、略上下方向上側から下側に向かって流入させるように上記第1膨張室に接続されている
    ことを特徴とする自動二輪車の排気装置。
  2. 請求項1において、上記排気チャンバは、上記第1排気管が接続された第1膨張室と、上記第2排気管が接続された第3膨張室と、上記第1膨張室と第3膨張室との間に接続された第2膨張室とを有することを特徴とする自動二輪車の排気装置。
  3. 請求項2において、上記通路面積調整機構は、上記第2膨張室と第3膨張室とを連通する連通路を含むことを特徴とする自動二輪車の排気装置。
  4. 請求項3において、上記通路面積調整機構は、上記チャンバ本体の側壁に近接するように配置された連通管と、該連通管を貫通するように配置されたバルブ軸と、上記連通管内に配置され、上記バルブ軸に固定されたバルブ板とを有し、上記バルブ軸は、車幅方向を向くように配置され、かつ上記側壁を貫通して外部に露出していることを特徴とする自動二輪車の排気装置。
  5. 請求項2において、上記触媒は、上記第1膨張室と上記第2膨張室とを連通する連通路に配置されていることを特徴とする自動二輪車の排気装置。
  6. 請求項において、酸素濃度検出センサを備え、上記第1膨張室内に酸素濃度検出センサの検出部が配設されていることを特徴とする自動二輪車の排気装置。
  7. 請求項において、上記第1排気管の一部は、第1膨張室内の中央部に向かって突出する延長部を有し、該延長部は、上記酸素濃度検出センサから遠ざかる方向に指向していることを特徴とする自動二輪車の排気装置。
  8. 請求項において、上記エンジンは、前側気筒と後側気筒とを有するV型エンジンであり、上記第1排気管の一部の前端は上記前側気筒に接続され、該第1排気管の一部の後端は上記第1膨張室の側壁に接続されていることを特徴とする自動二輪車の排気装置。
  9. 請求項において、上記第1排気管の残りの前端は上記後側気筒に接続され、該第1排気管の残りの後端は上記第1膨張室の天壁に接続されていることを特徴とする自動二輪車の排気装置。
  10. 請求項において、上記エンジンは、左前側気筒及び右前側気筒と左後側気筒及び右後側気筒とを有するV型4気筒エンジンであり、上記第1排気管の一部は、上記左前側気筒に接続された排気管と、上記右前側気筒に接続された排気管とを含むことを特徴とする自動二輪車の排気装置。
  11. 請求項10において、上記第1排気管の残りは、上記左後側気筒に接続された排気管と、上記右後側気筒に接続された排気管とを含むことを特徴とする自動二輪車の排気装置。
  12. 請求項において、上記第1排気管の一部は、上記第1膨張室内の中央部に向かって突出する延長部を有し、該延長部が接続されている側の上記第1膨張室の側壁と上記延長部との間に上記酸素濃度検出センサの検出部が位置していることを特徴とする自動二輪車の排気装置。
  13. 請求項2において、上記各膨張室は、車両前側から第1膨張室,第3膨張室,第2膨張室の順に配置されていることを特徴とする自動二輪車の排気装置。
  14. 請求項5において、上記連通路は上記第3膨張室を貫通していることを特徴とする自動二輪車の排気装置。
  15. 請求項5において、上記触媒は、横断面視で長円状をなし、かつ該長円の長軸が車幅方向を向くように配置されていることを特徴とする自動二輪車の排気装置。
  16. 請求項13において、上記第2膨張室と第3膨張室とを連通する連通路に、上記通路面積調整機構が配置されていることを特徴とする自動二輪車の排気装置。
  17. 後輪と、請求項1に記載の排気装置とを備えた自動二輪車であって、
    上記排気チャンバは、上記エンジンと後輪との間に配置されていることを特徴とする自動二輪車。
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