JP6136757B2 - 船外機のエンジンの制御装置および制御方法 - Google Patents
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Description
なお、燃焼室の実際の温度と、検出されるエンジンの温度の差は、暖機が進行するにしたがって小さくなる。これに対して、吸気温度は外気温度とほぼ同じである。
上記実情に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、エンジン停止後に制御装置に通電することなく、前回の始動時のエンジンの状態に応じて再始動時の燃料噴射量を補正することである。
まず、本発明の実施形態にかかる船外機1が適用される船舶7の構成について、図1を参照して説明する。図1に示すように、船外機1は、船尾(たとえば、船舶7のトランサムボード71)に、ブラケット装置140を介して取り付けられて使用される。
船舶7の略中央部には、操舵室72が設けられる。操舵室72には、使用者(操船者)が着座する操舵席721と、使用者が操作する操作パネル722とが設けられる。
操作パネル722には、タコメーターや速度計などの計器類635や、モニターなどの表示装置636や、警告ブザーなどの報知装置637や、操舵ハンドル73などが設けられる。
操舵席721の側方には、船外機1を操作するためのリモコンボックス74が設けられる。リモコンボックス74には、スロットルレバー742と、シフトレバー741と、ストップスイッチ621(エマージェンシースイッチ)とが設けられる。スロットルレバー742は、スロットルボディー633を操作してスロットル開度を調整するための操作部材である。シフトレバー741は、船舶7の前進/後進/中立を切替えるための操作部材である。ストップスイッチ621は、船外機1を緊急停止させるためのスイッチである。
図2に示すように、船外機1は、駆動力源としてのエンジン11(内燃機関)を有する。エンジン11には、たとえばバーティカル型(縦型)の水冷四気筒エンジンが適用される。この場合には、エンジン11は、シリンダヘッド111、シリンダブロック112、クランクケース113などとの組み合わせにより構成される。そして、最も前側にクランクケース113が配置され、クランクケース113の後側にシリンダブロック112が配置され、さらにシリンダブロック112の後側にシリンダヘッド111が配置される。
エンジン11は、エンジンホルダ104の上側に配置される。エンジンホルダ104の下側には、オイルパン103が配置される。そして、エンジンホルダ104とエンジン11とオイルパン103とは、エンジンカバー101によって覆われる。
ドライブシャフトハウジング102の内部には、ドライブシャフト120が回転可能に収容される。ドライブシャフト120は、軸線が略垂直方向を向くように配置されており、その上端部はエンジン11のクランクシャフト114に連結され、下端部はギアケース121内に達する。
ギアケース121内には、ドライブシャフト120の下端部と、プロペラシャフト123と、シフト装置122(逆転器)とが収容される。シフト装置122は、ドライブシャフト120からプロペラシャフト123への回転動力の断続と回転方向の正逆の切換を行う。ドライブシャフト120の後端部には、推進プロペラ126が設けられる。このように、エンジン11の回転動力は、ドライブシャフト120とシフト装置122とプロペラシャフト123を通じて、推進プロペラ126に伝達される。
なお、シフト装置122は、シフトロッド125によって、エンジンカバー101内に設けられるアクチュエーター124と連結されている。アクチュエーター124は、リモコンボックス74に設けられるシフトレバー741によって遠隔操作される。使用者は、リモコンボックス74のシフトレバー741を操作することにより、船舶7の前進/後進/中立の切替えを行うことができる。
スイベルブラケット141は、上下方向に延伸するパイロットシャフト143を介して、船外機1の本体の前側に水平方向に回転可能(左右方向に揺動可能)に連結される。すなわち、スイベルブラケット141はパイロットシャフト143を回転可能に支持する。パイロットシャフト143の上端と下端は、それぞれ、アッパーマウントブラケット144とロアーマウントブラケット145を介して船外機1の本体の前側に固定される。アッパーマウントブラケット144には、ステアリングブラケット146が設けられる。ステアリングブラケット146は、図略のケーブルなどによって、操舵ハンドル73に連結される。使用者は、操舵ハンドル73の操作によって、船外機1の本体を、パイロットシャフト143を中心としてブラケット装置140に対して左右方向に操舵することができる。
トランサムブラケット142とスイベルブラケット141とは、左右方向に延伸するティルト軸147を介して、相対的に上下方向(ピッチング方向)に回転可能(揺動可能)に連結される。具体的には、ティルト軸147は左右方向に延伸するようにスイベルブラケット141に支持される。そして、トランサムブラケット142は、ティルト軸147を回転可能に支持する。
使用者は、ティルト軸147を中心として、船外機1の本体を上下方向にティルト操作およびトリム操作を行うことができる。なお、船外機1のティルトとトリムは、トリムアップ制御装置630とトリムダウン制御装置631(いずれも図2においては省略。図3参照)とが、使用者の操作にしたがって油圧により行う。
なお、エンジンホルダ104の前部には、左右一対のアッパーマウントユニット149が設けられる。そして、エンジンホルダ104とアッパーマウントブラケット144とは、左右一対のアッパーマウントユニット149を介して結合される。また、ドライブシャフトハウジング102の両側部には、一対のロアーマウントユニット150が設けられる。ドライブシャフトハウジング102とロアーマウントブラケット145とは、一対のロアーマウントユニット150を介して連結される。
船体速度検出器600は、船舶7の航行速度を検出する。カム軸信号検出器601は、エンジン11のカム軸(図略)の位相を検出する。クランク角信号検出器602(回転数検出器)は、エンジン11のクランクシャフト114の位相(以下、「クランク角」と記す)と回転数を検出する。スロットル開度検出器603(スロットルポジションセンサー)は、スロットル開度(エンジン11の吸気系4(後述)に含まれるスロットルボディー633の開度)を検出する。吸気圧力検出器604は、スロットルボディー633の下流側において、吸気系4の吸気圧力(吸気経路の内部圧力)を検出する。吸気温度検出器605は、吸気温度を検出する。冷却水温度検出器606は、冷却水の温度を検出する。排気温度検出器607は、エンジン11の排気温度を検出する。エンジン傾斜角度検出器608は、エンジン11の傾斜角(トリム角)を検出する。スロットル操作検出器609は、スロットルレバー742の操作量を検出する。マニホールド温度検出器610は、吸気系4のインテークマニホールド44の温度を検出する。シリンダー温度検出器611は、エンジン11の燃焼室の壁面の温度を検出する。シフト検出器622は、シフトレバー741のポジション(前進/後進/中立)を検出する。そして、これらの検出器による検出結果は、入力回路53に入力される。
なお、図3においては、船外機1のシステムが通信装置55を有し、船体速度検出器600による航行速度の検出結果はこの通信装置55を介してエンジン制御装置5に入力される構成を示す。ただし、他の検出器と同様に、船体速度検出器600による航行速度の検出結果は、入力回路53に入力される構成であってもよい。
メインスイッチ620は、船外機の始動と停止の操作を行うためのスイッチである。ストップスイッチ621(エマージェンシースイッチ)は、船外機1を緊急停止させるためのスイッチである。
スタートスイッチ626は、エンジン11を始動させるためのスイッチである。
設定スイッチ623は、船外機1の各種設定を行うためのスイッチである。
PTTスイッチ(UP)624は、船外機1をトリムアップさせるためのスイッチである。PTTスイッチ(DOWN)625は、船外機1をトリムダウンさせるためのスイッチである。
これらの各操作部材(スイッチ)が操作されると、操作に応じた制御信号がエンジン制御装置5の入力回路53に入力される。
トリムアップ制御装置630は、船外機1のトリムアップを行う。トリムダウン制御装置631は、船外機1のトリムダウンを行う。インジェクター632は、燃料を噴射して燃焼用の空気に燃料を混合する。スロットルボディー633は、燃焼用の空気の供給量を制御する。ISCバルブ634は、エンジン11のアイドリング回転数を制御する。計器類635、表示装置636、報知装置637は、船外機1や船舶7に関する情報を使用者に提示する。ヒューエルポンプ638は、燃料タンク(図略)からエンジン11に燃料を供給する。イグニッションコイル639は、エンジン11のスパークプラグ45(図4参照)で放電するための高電圧を作り出す。
エンジンスターター133は、スタートスイッチ626が操作されると、エンジン11のクランクシャフト114を回転させて(クランキングして)エンジン11を始動させる。
例えば、演算部51は、燃料の供給量情報に応じた制御信号をヒューエルポンプ638に出力する。燃料の噴射情報に応じた制御信号をインジェクター632に出力する。吸気量に応じた制御信号をスロットルボディー633に出力する。トリムアップ量とトリムダウン量に応じた制御信号をトリムアップ制御装置630やトリムダウン制御装置631に出力する。また、演算部51は、エンジン11の回転数信号や、各機器の異常を報知する信号を、操作パネル722の計器類635(たとえばタコメーター)や表示装置636(たとえばモニター)や報知装置(たとえばブザー)に出力する。さらに演算部51は、点火装置56(電源回路57が接続される)からの点火信号を、イグニッションコイル639に出力する。
エンジン11の吸気系4は、エアーインテークサイレンサー41と、空気量調整手段としてのスロットルボディー633と、空気付加手段としてのISCバルブ634(アイドルスピードコントロールバルブ)と、インテークマニホールド44とを有する。そして、これらが、吸気経路(燃焼用の空気の供給経路)を構成する。
エアーインテークサイレンサー41は、吸気音を低減する。エアーインテークサイレンサー41の下流側には、吸気温度を検出する吸気温度検出器605が設けられる。吸気温度検出器605により検出された吸気温度は、エンジン制御装置5の入力回路53に入力される。
スロットルボディー633は、エンジン11に供給する燃焼用の空気の流量を調整する。スロットルボディー633には、スロットル開度を検出するスロットル開度検出器603(スロットルポジションセンサー)が設けられる。エンジン制御装置5は、スロットル操作検出器609によるスロットルレバー742の操作量と、スロットル開度検出器603による開度の検出結果とに応じて、スロットル開度を制御する。
ISCバルブ634は、スロットル開度が全閉時(エンジン11のアイドリング回転時)において、燃焼用の空気を供給することにより、アイドリング回転時のエンジン11の回転数を制御する。また、スロットル開度が急激に全閉になった場合に、エンジン11の回転が停止することを防止または抑制する。
スロットルボディー633の下流側には、吸気圧力検出器604とインテークマニホールド44とが設けられる。吸気圧力検出器604は、スロットルボディー633の下流側において吸気圧力を検出する。インテークマニホールド44は、燃焼用の空気を各燃焼室(シリンダー)に分配する。
インテークマニホールド44の下流側には、各燃焼室の吸気ポート115が接続される。インテークマニホールド44または吸気ポート115には、燃料を噴射するインジェクター632が設けられる。
このほか、エンジン11には、燃焼室の壁面の温度を検出するシリンダー温度検出器611が設けられる。
図5に示すように、船外機1は、エンジン11と、発電機131と、バッテリー132と、エンジンスターター133(セルモーター)と、リコイル134とを有する。
発電機131は、エンジン11のクランクシャフト114に連結されており、クランクシャフト114の回転が伝達されて発電する。バッテリー132は、発電機131により充電される。発電機131により発電された電力は、直接的に、またはいったんバッテリー132に充電されて、船外機1の各部に供給される。エンジンスターター133は、エンジン11を始動させるためのモーターである。エンジンスターター133は、スタートスイッチ626が操作されると、バッテリー132に充電される電力によって回転してエンジン11を始動させる。リコイル134は、使用者の操作によってエンジン11を始動させる。なお、発電機131と、バッテリー132と、エンジンスターター133と、リコイル134とは、従来公知の構成が適用できる。したがって、詳細な説明は省略する。
なお、本実施形態では、シリンダー温度検出器611により検出される燃焼室の壁面の温度を、エンジン温度として扱う。エンジン11が始動すると、燃焼室温度は急激に上昇する。エンジン温度は、燃焼室温度に比較して、上昇の速度が遅い。このため、燃焼室温度とエンジン温度との差は、エンジンの始動直後は大きくなり、ある程度の時間が経過すると小さくなっていく。そして、エンジン11が停止すると、燃焼室温度とエンジン温度は徐々に低下していく。
なお、吸気温度は、燃焼室温度やエンジン温度に比較して変化が小さく、ほぼ一定で推移する。
そして、エンジン11の停止後に完冷機状態になる前に再始動する場合には、前回の運転時におけるエンジン11の状態に応じて、好ましい燃料噴射量が変化する。具体的には、次のとおりである。
エンジン11が完冷機状態から始動し、完暖機状態に達することなく停止した場合(半暖機状態)には、吸気ポート115などの温度が高温になっていない。このため、吸気ポート115の内部などに燃料が気化せずに残留していることがある。そして、この状態のエンジン11の停止直後(完冷機状態になる前)に再始動する場合には、完冷機状態から始動する場合に比較すると、吸気ポート115などの温度が高い。このため、インジェクター632から噴射された燃料の気化が促進されるとともに、前回の運転時の既に残留している燃料が気化し、燃焼室がオーバーリッチになりやすい。したがって、この場合には、再始動時における燃料噴射量の増量を完冷機状態からの始動に対して少なくすることが好ましい。
これに対して、エンジン11が完暖機状態に達してから停止した場合(半冷機状態)には、吸気ポート115などの内部も高温になっているため、インジェクター632から噴射された燃料の気化が促進されるが前回の運転時の燃料が残留していない。このため、この状態のエンジン11の停止直後(完冷機状態になる前)に再始動する場合には、残留燃料に起因するオーバーリッチは生じない。したがって、この場合には、再始動時における燃料噴射量の増量を半暖機状態での再始動の時ほど少なくしなくてもよい。つまり、半冷機状態の再始動時では、燃料噴射量の増量を完冷機状態から始動時と半暖機状態での再始動時の中間の増量とする。
なお、各マスの燃料噴射量の具体的な値は、エンジン11の仕様などに応じて適宜設定されるものであり、特に限定されない。
そして、これらの補正マップは、あらかじめ、エンジン制御装置5のメモリー52に、コンピューター読取可能に格納されている。
エンジン制御装置5は、前回の運転時においてエンジン11が完暖機状態に至ったか否かに応じて、これらの補正マップの一方を選択する。そして、選択した補正マップに決定される燃料噴射量となるように、インジェクター632を制御して燃料を噴射する。
ステップS101において、エンジン制御装置5が起動すると、この処理を開始する。なお、エンジン制御装置5は、エンジン11のクランク軸が回転により発電機131が発電を開始すると起動し、エンジン11が停止するとそれに伴って動作終了する。
ステップS103では、エンジン制御装置5は、取得したエンジン温度(燃焼室の壁面の温度)が閾値以上であるか否かを判定する。この閾値は、エンジン11が完暖機状態になったか否かの判定の基準となる値である。この閾値の具体的な値は特に限定されない。この閾値は、エンジン11の仕様などに応じて適宜設定されるものである。エンジン温度が閾値以上であると判定された場合には、ステップS104に進む。エンジン温度が閾値未満であると判定された場合には、ステップS106に進む。
ステップS105では、エンジン制御装置5は、完暖機フラグの値が「True」であることをメモリー52に記憶する。そして、この処理を終了する。
ステップS107では、エンジン制御装置5は、完暖機フラグの値が「False」であることを記憶する。そして、ステップS102に戻る。
このような構成であると、エンジン11が運転中に完暖機状態に達すると、エンジン11が停止した時点において、メモリー52には、完暖機フラグの値が「True」であると記憶されていることになる。一方、エンジン11が始動してから完暖機状態に達することなく停止した場合には、エンジン11が停止した時点において、メモリー52には、完暖機フラグの値が「False」であると記憶されていることになる。
ステップS202では、エンジン制御装置5は、エンジン11の前回の運転時に記憶した完暖機フラグの値が「True」であるか「Flase」であるかを判定する。「True」である場合には、ステップS203に進む。一方、「False」である場合には、ステップS204に進む。
ステップS203に進んだ場合には、前回の運転時にエンジン11が完暖機状態に達したことを示している。そこでこの場合には、エンジン制御装置5は、半冷機用の補正マップを選択する。
一方、スッテプS204に進んだ場合には、前回の運転時にエンジン11が完暖機状態に至らなかったことを示している。そこでこの場合には、エンジン制御装置5は、半暖機用の補正マップを選択する。
ステップS205では、エンジン制御装置5は、シリンダー温度検出器611から現在の燃焼室の壁面の温度(エンジン温度)を取得し、吸気温度検出器605から現在の吸気温度を取得する。
ステップS206では、エンジン制御装置5は、ステップS205で取得したエンジン温度と吸気温度とに応じて、ステップS203またはS204で選択した補正マップに決定される燃料噴射量になるように、インジェクター632を制御して燃料を噴射する。
Claims (3)
- 駆動力源としてのエンジンと、前記エンジンの再始動時における燃料噴射量を決定するマップと、を有する船外機のエンジンの制御装置であって、
始動時の吸気温度とエンジン温度との温度差に基づいてエンジン停止直後の再始動であることを判定する再始動判定部と、前回エンジン運転時のエンジン温度に基づいてエンジン停止時のエンジン暖機状態を判別する暖機状態判別部とを備え、
前記マップには、少なくとも、前記エンジンが前回の始動において完暖機状態に達している場合に使用する半冷機用の補正マップと、前記エンジンが前回の始動において完暖機状態に達することなく停止した場合に使用する半暖機用の補正マップと、が含まれることを特徴とする船外機のエンジンの制御装置。 - 前記エンジンの前回の運転時における温度が閾値以上になった場合には、再始動時において前記半冷機用の補正マップを選択し、
前記エンジンの前回の運転時における温度が閾値以上にならなかった場合には、再始動時において前記半暖機用の補正マップを選択することを特徴とする請求項1に記載の船外機のエンジンの制御装置。 - 駆動力源としてのエンジンを有し、マップを用いて前記エンジンの再始動時における燃料噴射量を決定する船外機のエンジンの制御方法であって、
前記マップには、少なくとも、前記エンジンが前回の始動において完暖機状態に達している場合に使用する半冷機用の補正マップと、前記エンジンが前回の始動において完暖機状態に達することなく停止した場合に使用する半暖機用の補正マップと、が含まれ、
始動時のエンジン温度が吸気温度に対して高くエンジン停止直後の再始動であると判断され、
前記エンジンの前回の運転時におけるエンジン温度が閾値以上になった場合には、前記半冷機用の補正マップを選択し、
前記エンジンの前回の運転時におけるエンジン温度が閾値以上にならなかった場合には、前記半暖機用の補正マップを選択することを特徴とする船外機のエンジンの制御方法。
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