JP6012208B2 - エンジンの燃料供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの燃料供給装置に関する。詳しくは、２つの気筒群にそれぞれデリバリパイプを備えるエンジンの燃料供給装置に関する。

従来から、Ｖ型または水平対向等の一対の気筒群を有するエンジンでは、各気筒の燃料噴射弁に燃料を供給するための燃料を蓄えておくデリバリパイプを、気筒群毎に設ける構成が一般的である。

上記のようなデリバリパイプ内には、燃料噴射弁による燃料の噴射によって圧力の脈動が生じる。そのため、デリバリパイプに接続する接続管の端部にオリフィスを設けて、圧力の脈動を抑えることが行われる。
例えば、一方のデリバリパイプ（一方の高圧アキュムレータの第１の高圧アキュムレータ容積）と分岐部（一方の高圧アキュムレータの第２の高圧アキュムレータ容積）との接続部、分岐部と他方のデリバリパイプ（他方の高圧アキュムレータ）との接続部、分岐部と燃料供給管（圧力管路）との接続部、にそれぞれオリフィス（絞り）を設けている（特許文献１参照）。

特表２００９−５２４７６１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の装置では、各デリバリパイプと分岐部との接続部のオリフィスは、いずれも分岐部の一方側に設けられ、分岐部と燃料供給管との接続部のオリフィスは、分岐部の他方側に設けられる。
そのため、両デリバリパイプ間を伝わる圧力脈動を効果的に抑制することは困難である。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、２つのデリバリパイプ間を伝わる圧力脈動を効果的に抑制することのできる、エンジンの燃料供給装置を提供することを目的とする。

本発明のエンジンの燃料供給装置（例えば、後述のエンジン１の燃料供給装置１０）は、それぞれ複数の気筒（例えば、後述の気筒３ａ、３ｂ）からなる２つの気筒群（例えば、後述の気筒群２ａ、２ｂ）と、前記気筒に対して燃料を噴射するための複数の燃料噴射弁（例えば、後述の燃料噴射弁１１ａ、１１ｂ）と、対応する前記気筒群の複数の前記燃料噴射弁に対して燃料を送出するための２つのデリバリパイプ（例えば、後述のデリバリパイプ１２ａ、１２ｂ）と、燃料供給源（例えば、後述の燃料タンク１７）に接続された燃料供給管（例えば、後述の燃料供給管１８）と、前記燃料供給管に接続すると共に、前記デリバリパイプへと燃料を分岐して送出する分岐部（例えば、後述の分岐部２０）と、を有するエンジンの燃料供給装置であって、前記分岐部は内部にオリフィス（例えば、後述のオリフィス２５）を有し、前記オリフィスの端部（例えば、後述の端部２５ｂ）に向けて、前記燃料供給管が接続することを特徴とする。

この発明によれば、２つのデリバリパイプは、分岐部を介して互いに接続しているため、燃料噴射弁の噴射によって生じる圧力の脈動が、両デリバリパイプ間を伝わり、それら脈動によって共振する共振周波数が存在する。
燃料供給管は、燃料供給管から、高圧燃料ポンプ、車両の床下配管、低圧燃料ポンプおよび燃料タンクに接続されている。すなわち、燃料供給管から燃料タンクに至る経路全体は、両デリバリパイプ間の容積と比較して、非常に大きな容積を有する。
そのため、分岐部にオリフィスを設けて、そのオリフィスの端部に燃料供給管の接続用管部を接続することで、両デリバリパイプ間を伝わる圧力脈動に対して、燃料供給管側が大容積のサイドブランチのごとく作用し、圧力の脈動を緩和する。
サイドブランチの入口部分をオリフィスにより絞ることによって、減衰させたい周波数（共振周波数）のチューニングが可能となり、一般的に絞りを強くすることによって、減衰させたい周波数が低周波側にシフトする。
したがって、２つのデリバリパイプ間を伝わる圧力脈動を効果的に抑制することができる。

この場合、前記オリフィスの燃料の流通方向と、前記燃料供給管の燃料の流通方向とが略直交することが好ましい。

この発明によれば、オリフィスの燃料の流通方向と、燃料供給管の燃料の流通方向とを略直交させることによって、上述のサイドブランチによる圧力脈動低減の効果をさらに高めることができる。

この場合、前記デリバリパイプへの燃料の流通方向は、それぞれの前記デリバリパイプの長手方向と略同一であることが好ましい。

この発明によれば、それぞれのデリバリパイプの燃料の流通方向を、デリバリパイプの長手方向と略同一方向にすることによって、両デリバリパイプ間を圧力の脈動が伝わりやすくなり、共振周波数を高周波側へとシフトすることができるため、共振による振動、騒音を防止することができる。

この場合、前記分岐部の前記オリフィスの端部側と一方の前記デリバリパイプ（例えば、後述のデリバリパイプ１２ａ）とは接続管（例えば、後述の接続管４０）を介して連通しており、前記接続管と一方の前記デリバリパイプとの接続部分（例えば、後述の接続部材１５ａ）、および、前記接続管と前記分岐部との接続部分（例えば、後述の接続部材３５）に、オリフィス（例えば、後述のオリフィス１６ａ、３６）をそれぞれ設けることが好ましい。

この発明によれば、接続管にオリフィスを設けることで、両デリバリパイプを伝わる圧力の脈動を緩和することができる。

この場合、前記分岐部は、他方の前記デリバリパイプ（例えば、後述のデリバリパイプ１２ｂ）の端部に一体的に設けられることが好ましい。

この発明によれば、分岐部を他方のデリバリパイプの端部に一体的に設けることで、デリバリパイプの内部に分岐部を設けることができるため、構成部品を削減することができる。

この場合、前記分岐部はジョイント部材（例えば、後述のジョイント部材２１）で構成されていることが好ましい。

この発明によれば、分岐部をジョイント部材で構成することで、デリバリパイプ以外の他の構成部品に固定する必要がなくなり、余分な締結部を新たに設ける必要性がなくなる。

本発明によれば、２つのデリバリパイプ間を伝わる圧力脈動を効果的に抑制することができる。

本発明の一実施形態に係るエンジンの燃料供給装置を模式的に示す図である。 図１の燃料供給装置の要部を具体的に示す平面図である。 図２の分岐部を示す拡大断面図である。 図２の接続部分を示す拡大断面図である。 図１の燃料供給装置の周波数−圧力特性を示すグラフである。 比較のための燃料供給装置の一例を示す要部の平面図である。 図６の分岐部を示す拡大断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るエンジン１の燃料供給装置１０を模式的に示す図である。図２は、燃料供給装置１０の要部を具体的に示す平面図であり、図３、図４は、それぞれ、分岐部、接続部分の拡大断面図である。

本実施形態に係るエンジン１の燃料供給装置１０は、分岐部２０内にオリフィス２５を挟んで２つのデリバリパイプ１２ａ、１２ｂへの流路を実質的に直線状に形成し、このオリフィス２５の端部２５ｂに向けて燃料供給管１８を接続することにより、２つのデリバリパイプ１２ａ、１２ｂに対して１つの分岐部２０のみを用いることができるものである。以下、詳細に説明する。

図１に示すように、エンジン１は、２つの気筒群２ａ、２ｂを備える。一方の気筒群２ａは、複数の気筒３ａを備える。他方の気筒群２ｂは、複数の気筒３ｂを備える。本実施形態では、気筒群２ａの気筒３ａの数および気筒群２ｂの気筒３ｂの数は、いずれも３つである。したがって、本実施形態では、エンジン１として、例えばＶ６エンジンを想定している。

燃料供給装置１０は、気筒群２ａの各気筒３ａに対してそれぞれ燃料を噴射するための３つの燃料噴射弁１１ａと、気筒群２ｂの各気筒３ｂに対してそれぞれ燃料を噴射するための３つの燃料噴射弁１１ｂと、を備える。

燃料供給装置１０は、対応する気筒群２ａの３つの燃料噴射弁１１ａに対して燃料を送出するためのデリバリパイプ１２ａと、対応する気筒群２ｂの３つの燃料噴射弁１１ｂに対して燃料を送出するためのデリバリパイプ１２ｂと、を備える。

燃料供給装置１０は、燃料供給源としての燃料タンク１７と、燃料タンク１７に接続される燃料供給管１８と、燃料供給管１８および２つのデリバリパイプ１２ａ、１２ｂに接続されて、燃料供給管１８からの燃料を両デリバリパイプ１２ａ、１２ｂへと分岐して送出する分岐部２０と、を備える。

図２、図３に示すように、分岐部２０は、ジョイント部材２１を備える。ジョイント部材２１は、デリバリパイプ１２ｂの端部に一体的に取り付けられる端部２２と、端部２２の反対側に位置する端部２３とを備える。
ジョイント部材２１には、端部２２から端部２３まで貫通する流通路２４が形成されている。流通路２４の長手方向中間部には、内径を縮小したオリフィス２５が形成されている。
オリフィス２５は、ジョイント部材２１の端部２２に近い側の端部２５ａと、ジョイント部材２１の端部２３に近い側の端部２５ｂと、後述する端部２５ｃとを有する。流通路２４の軸線と、オリフィス２５の軸線とは、同一線上にある。

ジョイント部材２１の端部２３には、接続用管部３０が一体に嵌合される。すなわち、ジョイント部材２１の端部２３側における流通路２４には、端部２３から所定深さまでの部分に、接続用管部３０の端部３１を嵌合するために内径を拡大した嵌合部２６が形成されている。嵌合部２６の軸線は、オリフィス２５および流通路２４の軸線と同一線上にある。接続用管部３０については後述する。

ジョイント部材２１には、オリフィス２５の端部２５ｂ付近における側部２７に、燃料供給管１８の接続用管部１８ａが一体に嵌合される。すなわち、ジョイント部材２１の側部２７には、側面から所定深さまでの部分に、接続用管部１８ａを嵌合するための嵌合部２８が形成されている。
嵌合部２８の内径は、嵌合部２６の内径と略同じである。

ジョイント部材２１には、嵌合部２８の奥側に、流通路２９が形成されている。
流通路２９の内径は、流通路２４の内径と略同じである。
流通路２９の軸線は、嵌合部２８の軸線と同一線上にあり、オリフィス２５および流通路２４の軸線と略直交する。
流通路２９と、オリフィス２５および流通路２４とは、略９０°の角度をなして互いに連なる。
したがって、オリフィス２５の燃料の流通方向と、燃料供給管１８の接続用管部１８ａの燃料の流通方向とは、互いに略直交する。

流通路２９の先端部（奥側端部）は、オリフィス２５の端部２５ｂ側に開口している。そのため、オリフィス２５の半径方向において流通路２９と対向する側（図３において左側）では、オリフィス２５の端部２５ｂは、流通路２９の影響を受けない本来の位置に存在する。
一方、流通路２９側（図３において右側）では、図３において流通路２９の上側の側面と略一致する位置に、オリフィス２５の端部２５ｃが存在する。

換言すれば、オリフィス２５における燃料供給管１８の接続用管部１８ａが接続する側の端部２５ｃは、接続用管部１８ａにおけるオリフィス２５に近接する側（端部２５ａに近い側）の側面から延びる仮想線１８ｃ上と略同じ位置に配置される。
一方、端部２５ｃに対して、オリフィス２５の半径方向において対向する側の端部２５ｂは、上述の側面（仮想線１８ｃ）よりも接続用管部１８ａの半径方向内側に位置する。

図２〜図４に示すように、接続用管部３０は、中間部３２がわずかに屈曲した形状であり、端部３１から中間部３２までの接続用管部３０の軸線は、流通路２４およびオリフィス２５の軸線と同一線上にある。
接続用管部３０の反対側の端部には、接続部材３５の基端部が嵌合される。接続部材３５の先端部には、オリフィス３６が形成されている。

デリバリパイプ１２ａの端部には、接続用管部１３ａの取付け端部が嵌合される。接続用管部１３ａは、接続用管部３０と同様に、中間部１４ａがわずかに屈曲した形状であり、取付け端部から中間部１４ａまでの接続用管部１３ａの軸線は、デリバリパイプ１２ａの長手方向軸線と同一軸線上にある。
接続用管部１３ａの反対側の端部には、接続部材１５ａの基端部が嵌合される。接続部材１５ａの先端部には、オリフィス１６ａが形成されている。

デリバリパイプ１２ａの端部から接続用管部１３ａを介して延出する接続部材１５ａと、ジョイント部材２１（分岐部２０）の端部２３から接続用管部３０を介して延出する接続部材３５とは、接続管４０によって接続される。
そのため、接続管４０とデリバリパイプ１２ａとの接続部分としての接続部材１５ａには、オリフィス１６ａが設けられる。接続管４０とジョイント部材２１（分岐部２０）との接続部分としての接続部材３５には、オリフィス３６が設けられる。

接続管４０とデリバリパイプ１２ａとの接続部分としての接続部材１５ａは、デリバリパイプ１２ａへの燃料の流通方向と略同一方向に延びる。接続管４０とジョイント部材２１（分岐部２０）との接続部分としての接続部材３５は、デリバリパイプ１２ｂへの燃料の流通方向と略同一方向に延びる。
したがって、２つのデリバリパイプ１２ａ、１２ｂへの燃料の流通方向は、それぞれのデリバリパイプ１２ａ、１２ｂの長手方向と略同一である。

次に、上記のように構成されたエンジン１の燃料供給装置１０の作用について説明する。
燃料タンク１７から燃料供給管１８を介して供給される燃料は、燃料供給管１８の接続用管部１８ａから分岐部２０のジョイント部材２１に導入される。
ジョイント部材２１に導入された燃料は、流通路２９から一方はオリフィス２５へ、他方は流通路２４（図３の下側の流通路２４）へと分岐して送出される。

オリフィス２５へ送出された燃料は、オリフィス２５および流通路２４（図３の上側の流通路２４）を通ってデリバリパイプ１２ｂ内へと送出される。

流通路２４（図３の下側の流通路２４）へ送出された燃料は、接続用管部３０を通って接続部材３５のオリフィス３６を通り、続いて接続管４０を通り、さらに接続部材１５ａのオリフィス１６ａを通り接続用管部１３ａを通って、デリバリパイプ１２ａ内へと送出される。

図５は、図１の燃料供給装置１０の周波数−圧力特性を示すグラフであり、横軸は周波数、縦軸は圧力を示す。
図５において、鎖線で示す波形１は、従来の周波数−圧力特性を示す。破線で示す波形２は、２つのデリバリパイプ１２ａ、１２ｂへの燃料の流通方向を、それぞれのデリバリパイプ１２ａ、１２ｂの長手方向と略同一にした場合の周波数−圧力特性を示す。実線で示す波形３は、波形２の条件に加えて、分岐部２０（ジョイント部材２１）のオリフィス２５の端部２５ｂに向けて、燃料供給管１８の接続用管部１８ａを接続した場合の周波数−圧力特性を示す。

図５に示すように、２つのデリバリパイプ１２ａ、１２ｂへの燃料の流通方向を、それぞれのデリバリパイプ１２ａ、１２ｂの長手方向と略同一にした場合（波形２参照）は、従来（波形１参照）に比べて、圧力のピークが高周波方向にシフトする。
さらに、分岐部２０（ジョイント部材２１）のオリフィス２５の端部２５ｂに向けて、燃料供給管１８の接続用管部１８ａを接続した場合（波形３参照）は、波形２に比べて、圧力のピークが低下し、脈動が減衰する。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）２つのデリバリパイプ１２ａ、１２ｂは、分岐部２０を介して互いに接続している。そのため、燃料噴射弁１１ａ、１１ｂの噴射によって生じる圧力の脈動が、両デリバリパイプ１２ａ、１２ｂ間を伝わり、それら脈動によって共振する共振周波数が存在する。
燃料供給管１８は、燃料供給管１８から、高圧燃料ポンプ（図示省略）、車両の床下配管（図示省略）、低圧燃料ポンプ（図示省略）および燃料タンク１７に接続されている。すなわち、燃料供給管１８から燃料タンク１７に至る経路全体は、両デリバリパイプ１２ａ、１２ｂ間の容積と比較して、非常に大きな容積を有する。
そのため、分岐部２０にオリフィス２５を設けて、そのオリフィス２５の端部２５ｂに燃料供給管１８の接続用管部１８ａを接続することで、両デリバリパイプ１２ａ、１２ｂ間を伝わる圧力脈動に対して、燃料供給管１８側が大容積のサイドブランチのごとく作用し、圧力の脈動を緩和する。
サイドブランチの入口部分をオリフィス２５により絞ることによって、減衰させたい周波数（共振周波数）のチューニングが可能となり、一般的に絞りを強くすることによって、減衰させたい周波数が低周波側にシフトする。
したがって、２つのデリバリパイプ間を伝わる圧力脈動を効果的に抑制することができる。

（２）オリフィス２５の燃料の流通方向と、燃料供給管１８の接続用管部１８ａの燃料の流通方向とが略直交する。
これにより、上述のサイドブランチによる圧力脈動低減の効果をさらに高めることができる。

（３）２つのデリバリパイプ１２ａ、１２ｂへの燃料の流通方向は、それぞれのデリバリパイプ１２ａ、１２ｂの長手方向と略同一である。
これにより、両デリバリパイプ１２ａ、１２ｂ間を圧力の脈動が伝わりやすくなり、共振周波数を高周波側へとシフトすることができるため、共振による振動、騒音を防止することができる。

（４）分岐部２０のオリフィス２５の端部２５ｂ側と、デリバリパイプ１２ａとは、接続管４０を介して連通しており、接続管４０と前記デリバリパイプ１２ａとの接続部分（接続部材１５ａ）にオリフィス１６ａを設け、接続管４０と分岐部２０との接続部分（接続部材３５）にオリフィス３６を設けた。
これにより、両デリバリパイプ１２ａ、１２ｂを伝わる圧力の脈動を緩和することができる。

（５）分岐部２０は、デリバリパイプ１２ｂの端部に一体的に設けられる。
これにより、デリバリパイプ１２ｂの内部に分岐部を設けることができるため、構成部品を削減することができる。

（６）分岐部２０は、ジョイント部材２１で構成されている。
これにより、デリバリパイプ１２ｂ以外の他の構成部品に分岐部２０を固定する必要がなくなり、余分な締結部を新たに設ける必要性がなくなる。

なお、上記実施形態では、分岐部２０のジョイント部材２１を、デリバリパイプ１２ｂの端部においてその外側に一体的に取り付けたが、これに限定されない。
例えば、デリバリパイプ１２ｂの端部においてその内側に、分岐部２０のジョイント部材２１を取り付けてもよい。

また、例えば、接続管４０を介してデリバリパイプ１２ａとジョイント部材２１とを接続しているように、デリバリパイプ１２ｂとジョイント部材２１も、同様の接続管を介して接続してもよい。

次に、上記実施形態の燃料供給装置１０と比較するための燃料供給装置１１０の一例について、図６、図７を参照して説明する。
図６に示すように、デリバリパイプ１１２ｂには、ジョイント部材１２１ｂが接続される。デリバリパイプ１１２ａには、ジョイント部材１２１ａが接続される。ジョイント部材１２１ｂから延びる接続部材１１５ｂと、ジョイント部材１２１ａから延びる接続部材１１５ａとが、燃料ホース１４０により連結されることによって、両デリバリパイプ１１２ａ、１１２ｂは互いに接続される。ジョイント部材１２１ｂには、燃料供給管１１８が接続される。

図７は、デリバリパイプ１１２ｂに接続されるジョイント部材１２１ｂの拡大断面を示す。
図７に示すように、ジョイント部材１２１ｂの内部には、圧力の脈動を抑える目的で、オリフィス１２５ｂが設けられる。すなわち、ジョイント部材１２１ｂには、デリバリパイプ１１２ｂと連通する流通路１２４ｂと、流通路１２４ｂの奥側端部から延びるオリフィス１２５ｂとが形成される。流通路１２４ｂの軸線およびオリフィス１２５ｂの軸線は、同一線上にある。
ジョイント部材１２１ｂには、接続部材１１５ｂと、燃料供給管１１８とが接続される。接続部材１１５ｂの先端側の内部には、圧力の脈動を抑える目的で、オリフィスが形成される。このオリフィスは、図示してないが、図４に示すオリフィスと同様のものである。そこで、このオリフィスを、以下、オリフィス（１１６ｂ）で表す。

図７には、デリバリパイプ１１２ａに接続されるジョイント部材１２１ａの拡大断面が示されていない。しかし、ジョイント部材１２１ａは、燃料供給管１１８が接続されない点を除き、ジョイント部材１２１ｂと略同様のものである。そこで、ジョイント部材１２１ｂの各部と同様の部分には、ジョイント部材１２１ｂで用いた符号のｂをａに代えて括弧を付けて表す。
ジョイント部材（１２１ａ）の内部には、圧力の脈動を抑える目的で、オリフィス（１２５ａ）が設けられる。すなわち、ジョイント部材（１２１ａ）には、デリバリパイプ（１１２ａ）と連通する流通路（１２４ａ）と、流通路（１２４ａ）の奥側端部から延びるオリフィス（１２５ａ）とが形成される。流通路（１２４ａ）の軸線およびオリフィス（１２５ａ）の軸線は、同一線上にある。
ジョイント部材（１２１ａ）には、接続部材（１１５ａ）が接続される。接続部材（１１５ａ）の先端側の内部には、圧力の脈動を抑える目的で、オリフィス（１１６ａ）が形成される。

したがって、比較例の燃料供給装置１１０の場合、ジョイント部材１２１ａ、１２１ｂ、接続部材１１５ａ、１１５ｂの合計４箇所に、オリフィス１２５ａ、１２５ｂ、（１１６ａ）、（１１６ｂ）がそれぞれ形成される。

しかしながら、上記のような比較例の燃料供給装置１１０には、以下のような問題点がある。
元来、デリバリパイプ１１２ａ、１１２ｂと接続部材１１５ａ、１１５ｂとの間のジョイント部材１２１ａ、１２１ｂは、燃料漏れや、応力集中による損傷等を防ぐために、高剛性および精密な加工を必要とする。
オリフィス１２５ａ、１２５ｂ、（１１６ａ）、（１１６ｂ）は、圧力脈動を緩和するという利点を有する一方で、加工工数の増加や、圧力抵抗増大による圧力損失、縮径による異物の咬み込み等の問題を生じる。
また、デリバリパイプ１１２ａ、１１２ｂへの燃料の流出入方向に対して、接続部材１１５ａ、１１５ｂを９０°角度をもって取り付けているが、この構成では圧力損失が増大する。

１…エンジン
２ａ、２ｂ…気筒群
３ａ、３ｂ…気筒
１０…燃料供給装置
１１ａ、１１ｂ…燃料噴射弁
１２ａ、１２ｂ…デリバリパイプ
１５ａ…接続部材
１６ａ…オリフィス
１７…燃料タンク
１８…燃料供給管
２０…分岐部
２１…ジョイント部材
２５…オリフィス
２５ｂ…端部
３５…接続部材
３６…オリフィス
４０…接続管

Claims (4)

1. それぞれ複数の気筒からなる２つの気筒群と、
   前記気筒に対して燃料を噴射するための複数の燃料噴射弁と、
   対応する前記気筒群の複数の前記燃料噴射弁に対して燃料を送出するための第１のデリバリパイプおよび第２のデリバリパイプと、
   燃料供給源に接続された燃料供給管と、
   前記燃料供給管に接続すると共に、前記第１および第２のデリバリパイプへと燃料を分岐して送出する分岐部と、
   を有するエンジンの燃料供給装置であって、
   前記分岐部は、前記第１のデリバリパイプとは接続管を介して接続され、かつ、前記第２のデリバリパイプの端部に一体的に設けられるジョイント部材で構成され、
   前記ジョイント部材は、前記接続管側の端部から前記第２のデリバリパイプ側の端部まで貫通する流通路の中間部に、所定長さの単一のオリフィスを有し、
   前記オリフィスの一端部に向けて、前記燃料供給管が接続することを特徴とするエンジンの燃料供給装置。
2. 前記オリフィスの燃料の流通方向と、前記燃料供給管の燃料の流通方向とが略直交することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの燃料供給装置。
3. 前記第１および第２のデリバリパイプへの燃料の流通方向は、それぞれの前記デリバリパイプの長手方向と略同一であることを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンの燃料供給装置。
4. 前記接続管と前記第１のデリバリパイプとの接続部分、および、前記接続管と前記ジョイント部材との接続部分に、他のオリフィスをそれぞれ設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のエンジンの燃料供給装置。
   

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