JP7059356B2 - エンジン - Google Patents

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Description

本発明は、芝刈り機、高圧洗浄機などの作業機に搭載可能なエンジンに関する。
一般的に、エンジンは、クランクシャフトの両端部を支持する第1及び第2軸受部を有するクランクケースと、ピストンが嵌装されるシリンダと、を備える。例えば、特許文献1には、クランクケースを、第1及び第2軸受部の軸線と斜めに交差する分割面で相互に接合される第1及び第2ケース半体により構成し第1ケース半体にシリンダ及び第1軸受部を一体に形成するとともに、第2ケース半体に第2軸受部を一体に形成したエンジンが記載されている。
日本国特開2017-160833号公報
しかしながら、特許文献1のエンジン構造では、エンジンのメンテナンスの際に第2ケース半体を取り外すことになるが、第2ケース半体を取り外した場合、ケース開口が下方を向くため、エンジンをフレームから下ろし、ケース開口が上方を向く姿勢でエンジンを分解する必要があり、作業工数が多くなるという課題があった。
本発明は、メンテナンスの際の作業工数を減らすことができるエンジンを提供する。
[1]第1の発明は、
第1クランクシャフト挿通孔を有する底部と、第1方向の一端部に前記底部が一体に形成され、前記第1方向の他端部にケース開口部を有する筒状部と、を備える、クランクケース本体と、
第2クランクシャフト挿通孔を有し、前記クランクケース本体の前記ケース開口部を覆うクランクケースカバーと、
前記第1クランクシャフト挿通孔及び第2クランクシャフト挿通孔に挿通するクランクシャフトと、
前記クランクケース本体の内部に位置するシリンダ基部と、
前記クランクケース本体の外部に位置するシリンダブロックと、を備え、
前記第1方向は、エンジンの上下方向であり、
前記クランクケースカバーが、前記クランクケース本体の上部に着脱可能に取り付けられ、
前記クランクシャフトは、前記クランクケース本体の前記底部が有する前記第1クランクシャフト挿通孔に隣接して設けられる第1軸受と、前記クランクケースカバーが有する前記第2クランクシャフト挿通孔に隣接して設けられる第2軸受と、の間で回転可能に支持され、
前記クランクケース本体の内部には、カムシャフトが設けられ、
前記カムシャフトは、前記シリンダ基部よりも下方に配置され
前記カムシャフトを回転可能に支持する前記カムシャフトの軸は、前記第1方向に延在し、一端が前記クランクケース本体の前記底部に支持され、他端が前記シリンダ基部の外壁の直下に配置され、
前記カムシャフトは、前記クランクシャフトに固着されるタイミングギヤと噛み合って回転駆動されるギヤ部を備え、前記クランクケースカバーを外した上面視において、前記ギヤ部の一部は前記シリンダ基部から露出し、前記ギヤ部の残部は前記シリンダ基部に覆われている、エンジンである。
[2]第2の発明は、
第1クランクシャフト挿通孔を有する底部と、第1方向の一端部に前記底部が一体に形成され、前記第1方向の他端部にケース開口部を有する筒状部と、を備える、クランクケース本体と、
第2クランクシャフト挿通孔を有し、前記クランクケース本体の前記ケース開口部を覆うクランクケースカバーと、
前記第1クランクシャフト挿通孔及び第2クランクシャフト挿通孔に挿通するクランクシャフトと、
前記クランクケース本体の内部に位置するシリンダ基部と、
前記クランクケース本体の外部に位置するシリンダブロックと、
動弁機構と、を備え、
前記第1方向は、エンジンの上下方向であり、
前記クランクケースカバーが、前記クランクケース本体の上部に着脱可能に取り付けられ、
前記クランクシャフトは、前記クランクケース本体の前記底部が有する前記第1クランクシャフト挿通孔に隣接して設けられる第1軸受と、前記クランクケースカバーが有する前記第2クランクシャフト挿通孔に隣接して設けられる第2軸受と、の間で回転可能に支持され、
前記動弁機構は、
前記クランクシャフトに固着されるタイミングギヤと、
前記クランクケース本体の前記底部に回転可能に支持されるカムシャフトと、
前記クランクケース本体の前記底部に揺動可能に支持される一対のリフタと、
ロッカアームシャフトを介して揺動可能に支持され、一端部が吸気バルブ又は排気バルブに当接する一対のロッカアームと、
該一対のロッカアームの他端部に前記一対のリフタを連結させる一対のプッシュロッドと、
前記吸気バルブ及び前記排気バルブをそれぞれ閉弁方向に付勢する一対のバルブスプリングと、を備え、
前記一対のプッシュロッドは、前記シリンダブロックの下部に形成されるプッシュロッド収容部に収容され
前記カムシャフトを回転可能に支持する前記カムシャフトの軸は、前記第1方向に延在し、一端が前記クランクケース本体の前記底部に支持され、他端が前記シリンダ基部の外壁の直下に配置され、
前記カムシャフトは、前記タイミングギヤと噛み合って回転駆動されるギヤ部を備え、前記クランクケースカバーを外した上面視において、前記ギヤ部の一部は前記シリンダ基部から露出し、前記ギヤ部の残部は前記シリンダ基部に覆われている、エンジンである。
本発明によれば、クランクケースカバーが、クランクケース本体の上部に着脱可能に取り付けられているので、エンジンのメンテナンスの際にクランクケースカバーを取り外すことで、上部からクランクケース本体の内部にアクセスすることができる。
本発明の一実施形態のエンジンの断面図である。 トップカバーを外したエンジンを前方斜め上方から見た斜視図である。 エンジンを前方斜め上方から見た分解斜視図である。 エンジン本体を前方斜め上方から見た分解斜視図である。 クランクケースカバーを外したエンジンの平面図である。 図5のA-A断面図である。 エンジンの動弁機構を前方斜め上方から見た斜視図である。 エンジンの動弁機構を前方斜め上方から見た分解斜視図である。
以下、本発明の一実施形態について、図1~図8を参照して説明する。なお、本実施形態のエンジンEは、歩行型芝刈り機などに搭載される小型汎用エンジンであり、OHVエンジンを構成している。本明細書等では説明を簡単且つ明確にするためにクランクシャフト2の軸心方向を上下方向(第1方向)、上下方向と直交し、シリンダ部1bが延出する方向を前後方向(第2方向)、上下方向及び前後方向と直交する方向を左右方向と定義し、図面には、エンジンEの前方をFr、後方をRr、左側をL、右側をR、上方をU、下方をD、として示す。
図1~図3に示すように、本実施形態のエンジンEは、クランクケース部1a及びシリンダ部1bを有するエンジン本体1と、クランクケース部1aに上下方向を向いて回転可能に支持されるクランクシャフト2と、シリンダ部1bに摺動自在に嵌装され、コンロッド3を介してクランクシャフト2に連結されるピストン4と、シリンダ部1bのヘッド部1cに設けられる吸気バルブ5、排気バルブ6及び点火プラグ7と、シリンダ部1bのヘッド部1cを覆うヘッドカバー8と、クランクシャフト2の回転に応じて吸気バルブ5及び排気バルブ6を動作させる動弁機構9と、クランクシャフト2の上端部に連結されるフライホイール10と、フライホイール10の上方に配置され、エンジンEの始動操作を行うリコイルスタータ11と、エンジンEの上部を覆うトップカバー12と、燃料が貯留される燃料タンク13と、空気を浄化するエアクリーナ14と、燃料と空気からなる混合気を生成してシリンダ部1b内に供給するキャブレタ15と、シリンダ部1bから排出される排気を消音しながら排出するマフラ16と、クランクシャフト2の回転数に応じてキャブレタ15のスロットルバルブ(図示せず)を自動的に開閉するガバナ機構17(図5、図6参照)と、エンジン本体1の温度に応じてキャブレタ15のスロットルバルブを自動的に開閉するオートチョーク機構18と、を備える。
[エンジン本体]
図4に示すように、エンジン本体1は、クランクケース本体19と、クランクケースカバー20と、シリンダユニット21と、を備える。
図4~図6に示すように、クランクケース本体19は、底部19aと、下端部に底部19aが一体に形成され、上端部にケース開口部19bを有する筒状部19cと、を備える。底部19aの中心部には、クランクシャフト2の下端側が挿通される第1クランクシャフト挿通孔19dが形成され、筒状部19cの前面部には、シリンダユニット21のシリンダ基部21aが挿通するシリンダ挿通孔19eが形成されている。なお、図4中、符号19iは、クランクケース部1aの内部に溜まったオイルを排出するドレン開口である。
図4に示すように、クランクケースカバー20は、クランクケース本体19のケース開口部19bを覆い、クランクケース本体19と一緒にエンジン本体1のクランクケース部1aを構成している。クランクケースカバー20の中心部には、クランクシャフト2の上端側が挿通される第2クランクシャフト挿通孔20aが形成されている。図1に戻って、クランクケースカバー20の第2クランクシャフト挿通孔20aに隣接して設けられる第2軸受22と、クランクケース本体19の第1クランクシャフト挿通孔19dに隣接して設けられる第1軸受23と、の間でクランクシャフト2が回転可能に支持される。
クランクケースカバー20は、複数のボルトB1を介してクランクケース本体19の上端部に着脱可能に取り付けられる。具体的に説明すると、クランクケースカバー20の周縁部には、上方からボルトB1が挿通される複数のボルト挿通孔20bが形成される一方、クランクケース本体19の上端部には、上方からボルトB1が締結される複数のボルト締結孔19fが形成されており、ボルト挿通孔20bを介してボルト締結孔19fにボルトB1を締結することにより、クランクケース本体19にクランクケースカバー20が取り付けられ、逆に、ボルト締結孔19fに対するボルトB1の締結を解除することにより、クランクケース本体19からクランクケースカバー20を取り外すことが可能になる。
このようなクランクケース本体19及びクランクケースカバー20によれば、エンジンEのメンテナンスの際にクランクケースカバー20を取り外すことで、上部からクランクケース本体19の内部にアクセスすることができる。特に、クランクシャフト2を取り換える際には、クランクケースカバー20を取り外し、クランクシャフト2を抜き取ることで、容易にクランクシャフト2を交換することが可能になる。
図4~図6に示すように、シリンダユニット21は、クランクケース本体19のシリンダ挿通孔19eに前方から挿通され、クランクケース本体19の内部に位置するシリンダ基部21aと、シリンダ基部21aから前方に延出し、クランクケース本体19の外部に位置するシリンダブロック21bと、を備え、シリンダユニット21が単体でエンジン本体1のシリンダ部1bを構成するとともに、シリンダブロック21bの前端部がヘッド部1cを構成している。シリンダ基部21a及びシリンダブロック21bの円筒部内周面は、ピストン4との摺動面であるシリンダボア21cを構成し、シリンダブロック21bの外周部には、多数の冷却フィン21dが突設されている。
このようなシリンダユニット21によれば、ボア径が異なる複数種類のシリンダユニット21を用意することにより、クランクケース本体19及びクランクケースカバー20を共通化しつつ、シリンダユニット21を取り換えるだけで排気量の異なるエンジン本体1を提供することが可能になる。
シリンダユニット21は、複数のボルトB2、B3を介してクランクケース本体19に着脱可能に取り付けられている。例えば、シリンダブロック21bの後端部に、前方からボルトB2が挿通される複数のボルト挿通孔(図示せず)を形成する一方、クランクケース本体19の前端部に、前方からボルトB2が締結される複数のボルト締結孔19gを形成すれば、シリンダブロック21bのボルト挿通孔を介してボルト締結孔19gにボルトB2を締結することにより、クランクケース本体19にシリンダユニット21を取り付けることができ、逆に、ボルト締結孔19gに対するボルトB2の締結を解除することにより、クランクケース本体19からシリンダユニット21を取り外すことが可能になる。
ただし、本実施形態のエンジン本体1では、複数のボルトB2、B3を介してシリンダユニット21をクランクケース本体19に着脱可能に取り付けるにあたり、上端部側のボルトB3は、クランクケース本体19の内部からシリンダユニット21に締結するようにしている。具体的に説明すると、クランクケース本体19の前端部には、クランクケース本体19の内部から前方に向かってボルトB3が挿通される複数のボルト挿通孔19hが形成される一方、シリンダブロック21bの後端部には、後方からボルトB3が締結される複数のボルト締結孔(図示せず)が形成されており、ボルトB3は、クランクケース本体19のボルト挿通孔19hを介してシリンダブロック21bのボルト締結孔に締結される。
このようなシリンダユニット21の取付構造によれば、少なくともシリンダブロック21bの上端部側に、ボルトB3を前方から締結させるためのスペースを形成する必要がないので、シリンダブロック21bの外部構造(例えば、冷却フィン21d)を邪魔することなく、シリンダユニット21をクランクケース本体19に取り付けることができ、エンジンEの冷却性能などを向上させることが可能になる。
[動弁機構]
図6~図8に示すように、動弁機構9は、クランクシャフト2に固着されるタイミングギヤ24と、クランクケース本体19の底部19aに回転可能に支持されるカムシャフト25と、クランクケース本体19の底部19aに段付ボルト26を介して揺動可能に支持される一対のリフタ27と、シリンダブロック21bの前端部にロッカアームシャフト28を介して揺動可能に支持され、一端部が吸気バルブ5又は排気バルブ6の前端部に当接する一対のロッカアーム29と、シリンダユニット21の下部に形成されるプッシュロッド収容部21eに収容され、一対のロッカアーム29の他端部にそれぞれリフタ27を連結させる一対のプッシュロッド30と、吸気バルブ5及び排気バルブ6をそれぞれ閉弁方向に付勢する一対のバルブスプリング31と、を備える。
カムシャフト25は、タイミングギヤ24と噛み合い、タイミングギヤ24に2分の1の減速比で回転駆動されるギヤ部25aと、ギヤ部25aの回転駆動に応じて一対のリフタ27を交互に押すカム部25bと、を備える。カム部25bがリフタ27を押すと、プッシュロッド30を介して対応するロッカアーム29の他端部が押され、該ロッカアーム29の一端部に連結される吸気バルブ5又は排気バルブ6が開く一方、カム部25bによるリフタ27の押しが解除されると、バルブスプリング31の付勢力で吸気バルブ5又は排気バルブ6が閉じる。
本実施形態のカムシャフト25は、シリンダユニット21のシリンダ基部21aよりも下方に配置されている。このようにカムシャフト25を配置すると、エンジンEのメンテナンスの際にクランクケースカバー20を取り外すだけで、カムシャフト25を取り外さなくても、上部からクランクケース本体19の内部にアクセスすることができる。
図6中、符号21gは、プッシュロッド収容部21eの後壁21fに設けられた連通孔である。連通孔21gは、クランクケース本体19のドレン開口19iからクランクケース部1aの内部に溜まったオイルを外部に排出する際に最下部となる位置に設けられ、ヘッド部1c及びプッシュロッド収容部21eに溜まったオイルをクランクケース部1aに導出する。したがって、オイル排出時にプッシュロッド収容部21eにオイルが溜まるのをより確実に抑制できる。
なお、前述した実施形態は、適宜、変形、改良、等が可能である。例えば、前述した実施形態では、前後方向を第2方向として説明したが、第2方向は左右方向としてもよい。
また、前述した実施形態では、シリンダユニット21をクランクケース本体19に着脱可能としたが、シリンダユニット21はクランクケース本体19と一体に形成されていてもよい。
[総括]
本明細書には少なくとも以下の事項が記載されている。なお、括弧内には、上記した実施形態において対応する構成要素等を示しているが、これに限定されるものではない。
(1) 第1クランクシャフト挿通孔(第1クランクシャフト挿通孔19d)を有する底部(底部19a)と、第1方向の一端部に前記底部が一体に形成され、前記第1方向の他端部にケース開口部(ケース開口部19b)を有する筒状部(筒状部19c)と、を備える、クランクケース本体(クランクケース本体19)と、
第2クランクシャフト挿通孔(第2クランクシャフト挿通孔20a)を有し、前記クランクケース本体の前記ケース開口部を覆うクランクケースカバー(クランクケースカバー20)と、
前記第1クランクシャフト挿通孔及び第2クランクシャフト挿通孔に挿通するクランクシャフト(クランクシャフト2)と、
前記クランクケース本体の内部に位置するシリンダ基部(シリンダ基部21a)と、
前記クランクケース本体の外部に位置するシリンダブロック(シリンダブロック21b)と、を備え、
前記第1方向は、エンジン(エンジンE)の上下方向であり、
前記クランクケースカバーが、前記クランクケース本体の上部に着脱可能に取り付けられている、エンジン。
(1)によれば、クランクケースカバーが、クランクケース本体の上部に着脱可能に取り付けられているので、エンジンのメンテナンスの際にクランクケースカバーを取り外すことで、上部からクランクケース本体の内部にアクセスすることができる。特に、クランクシャフトを取り換える際には、クランクケースカバーを取り外し、クランクシャフトを抜き取ることで、容易にクランクシャフトを交換することができる。
(2) (1)に記載のエンジンであって、
前記クランクケース本体の内部には、カムシャフト(カムシャフト25)が設けられ、
前記カムシャフトは、前記シリンダ基部よりも下方に配置されている、エンジン。
(2)によれば、カムシャフトがシリンダ基部よりも下方に配置されているので、エンジンのメンテナンスの際にクランクケースカバーを取り外すだけで、カムシャフトを取り外さなくても、上部からクランクケース本体の内部にアクセスすることができる。
(3) (1)又は(2)に記載のエンジンであって、
前記エンジンは、動弁機構(動弁機構9)を備え、
該動弁機構は、
前記クランクシャフトに固着されるタイミングギヤ(タイミングギヤ24)と、
前記クランクケース本体の前記底部に回転可能に支持されるカムシャフト(カムシャフト25)と、
前記クランクケース本体の前記底部に揺動可能に支持される一対のリフタ(リフタ27)と、
ロッカアームシャフト(ロッカアームシャフト28)を介して揺動可能に支持され、一端部が吸気バルブ(吸気バルブ5)又は排気バルブ(排気バルブ6)に当接する一対のロッカアーム(ロッカアーム29)と、
該一対のロッカアームの他端部に前記一対のリフタを連結させる一対のプッシュロッド(プッシュロッド30)と、
前記吸気バルブ及び前記排気バルブをそれぞれ閉弁方向に付勢する一対のバルブスプリング(バルブスプリング31)と、を備え、
前記一対のプッシュロッドは、前記シリンダブロックの下部に形成されるプッシュロッド収容部(プッシュロッド収容部21e)に収容されている、エンジン。
(3)によれば、動弁機構の一対のプッシュロッドが、シリンダブロックの下部に形成されるプッシュロッド収容部に収容されているので、エンジンのメンテナンスの際にクランクケースカバーを取り外すだけで、プッシュロッドを取り外さなくても、上部からクランクケース本体の内部にアクセスすることができる。また、プッシュロッド収容部がシリンダブロックの下部に一体的に形成されることで、部品点数を削減でき、製造コストを下げることができる。
(4) (3)に記載のエンジンであって、
前記プッシュロッド収容部には、前記クランクケース本体の内部に連通する連通孔(連通孔21g)が設けられている、エンジン。
(4)によれば、プッシュロッド収容部に溜まった連通孔を通ってクランクケース本体の内部に流れるので、プッシュロッド収容部にオイルが溜まるのを抑制できる。
(5) (4)に記載のエンジンであって、
前記連通孔は、前記クランクケース本体のドレン開口(ドレン開口19i)から前記クランクケース本体の内部に溜まったオイルを外部に排出する際に最下部となる位置に設けられている、エンジン。
(5)によれば、連通孔は、クランクケース本体のドレン開口からクランクケース本体の内部に溜まったオイルを外部に排出する際に最下部となる位置に設けられているので、オイル排出時にプッシュロッド収容部にオイルが溜まるのをより確実に抑制できる。
E エンジン
2 クランクシャフト
5 吸気バルブ
6 排気バルブ
9 動弁機構
19 クランクケース本体
19a 底部
19b ケース開口部
19c 筒状部
19d 第1クランクシャフト挿通孔
19e シリンダ挿通孔
19i ドレン開口
20 クランクケースカバー
20a 第2クランクシャフト挿通孔
21 シリンダユニット
21a シリンダ基部
21b シリンダブロック
21g 連通孔
21e プッシュロッド収容部
24 タイミングギヤ
25 カムシャフト
27 リフタ
28 ロッカアームシャフト
29 ロッカアーム
30 プッシュロッド
31 バルブスプリング

Claims (4)

  1. 第1クランクシャフト挿通孔を有する底部と、第1方向の一端部に前記底部が一体に形成され、前記第1方向の他端部にケース開口部を有する筒状部と、を備える、クランクケース本体と、
    第2クランクシャフト挿通孔を有し、前記クランクケース本体の前記ケース開口部を覆うクランクケースカバーと、
    前記第1クランクシャフト挿通孔及び第2クランクシャフト挿通孔に挿通するクランクシャフトと、
    前記クランクケース本体の内部に位置するシリンダ基部と、
    前記クランクケース本体の外部に位置するシリンダブロックと、を備え、
    前記第1方向は、エンジンの上下方向であり、
    前記クランクケースカバーが、前記クランクケース本体の上部に着脱可能に取り付けられ、
    前記クランクシャフトは、前記クランクケース本体の前記底部が有する前記第1クランクシャフト挿通孔に隣接して設けられる第1軸受と、前記クランクケースカバーが有する前記第2クランクシャフト挿通孔に隣接して設けられる第2軸受と、の間で回転可能に支持され、
    前記クランクケース本体の内部には、カムシャフトが設けられ、
    前記カムシャフトは、前記シリンダ基部よりも下方に配置され
    前記カムシャフトを回転可能に支持する前記カムシャフトの軸は、前記第1方向に延在し、一端が前記クランクケース本体の前記底部に支持され、他端が前記シリンダ基部の外壁の直下に配置され、
    前記カムシャフトは、前記クランクシャフトに固着されるタイミングギヤと噛み合って回転駆動されるギヤ部を備え、前記クランクケースカバーを外した上面視において、前記ギヤ部の一部は前記シリンダ基部から露出し、前記ギヤ部の残部は前記シリンダ基部に覆われている、エンジン。
  2. 第1クランクシャフト挿通孔を有する底部と、第1方向の一端部に前記底部が一体に形成され、前記第1方向の他端部にケース開口部を有する筒状部と、を備える、クランクケース本体と、
    第2クランクシャフト挿通孔を有し、前記クランクケース本体の前記ケース開口部を覆うクランクケースカバーと、
    前記第1クランクシャフト挿通孔及び第2クランクシャフト挿通孔に挿通するクランクシャフトと、
    前記クランクケース本体の内部に位置するシリンダ基部と、
    前記クランクケース本体の外部に位置するシリンダブロックと、
    動弁機構と、を備え、
    前記第1方向は、エンジンの上下方向であり、
    前記クランクケースカバーが、前記クランクケース本体の上部に着脱可能に取り付けられ、
    前記クランクシャフトは、前記クランクケース本体の前記底部が有する前記第1クランクシャフト挿通孔に隣接して設けられる第1軸受と、前記クランクケースカバーが有する前記第2クランクシャフト挿通孔に隣接して設けられる第2軸受と、の間で回転可能に支持され、
    前記動弁機構は、
    前記クランクシャフトに固着されるタイミングギヤと、
    前記クランクケース本体の前記底部に回転可能に支持されるカムシャフトと、
    前記クランクケース本体の前記底部に揺動可能に支持される一対のリフタと、
    ロッカアームシャフトを介して揺動可能に支持され、一端部が吸気バルブ又は排気バルブに当接する一対のロッカアームと、
    該一対のロッカアームの他端部に前記一対のリフタを連結させる一対のプッシュロッドと、
    前記吸気バルブ及び前記排気バルブをそれぞれ閉弁方向に付勢する一対のバルブスプリングと、を備え、
    前記一対のプッシュロッドは、前記シリンダブロックの下部に形成されるプッシュロッド収容部に収容され
    前記カムシャフトを回転可能に支持する前記カムシャフトの軸は、前記第1方向に延在し、一端が前記クランクケース本体の前記底部に支持され、他端が前記シリンダ基部の外壁の直下に配置され、
    前記カムシャフトは、前記タイミングギヤと噛み合って回転駆動されるギヤ部を備え、前記クランクケースカバーを外した上面視において、前記ギヤ部の一部は前記シリンダ基部から露出し、前記ギヤ部の残部は前記シリンダ基部に覆われている、エンジン。
  3. 請求項2に記載のエンジンであって、
    前記プッシュロッド収容部には、前記クランクケース本体の内部に連通する連通孔が設けられている、エンジン。
  4. 請求項3記載のエンジンであって、
    前記連通孔は、前記クランクケース本体のドレン開口から前記クランクケース本体の内部に溜まったオイルを外部に排出する際に最下部となる位置に設けられている、エンジン。
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