JPH02245418A - 空気圧縮式弁制御内燃機関 - Google Patents
空気圧縮式弁制御内燃機関Info
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- JPH02245418A JPH02245418A JP2035058A JP3505890A JPH02245418A JP H02245418 A JPH02245418 A JP H02245418A JP 2035058 A JP2035058 A JP 2035058A JP 3505890 A JP3505890 A JP 3505890A JP H02245418 A JPH02245418 A JP H02245418A
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- F02B23/02—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
- F02B23/06—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston
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- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野コ
本発明は、ピストン上側の方向で絞り部を形成している
円柱状部へつながっている円環状部を備えている燃焼室
がピストンに設けられるとともに、直接燃料が噴射され
、充填気が渦流化されている空気圧縮式弁制御内燃機関
であって前記円環状部の形成に寄与している中心に位置
する中央部が設けられ、この中央部の上部はピストンの
上死点において噴射ノズルの燃焼流領域の下側のごく近
くまで接近しているとともに絞り部と共働して円環状部
から燃焼室の円柱状部への狭い環状の連通流断面を形成
し、ノズル孔を設けている噴射ノズルの丸形先端部がシ
リンダ内で偏心配置されているものに関する。
円柱状部へつながっている円環状部を備えている燃焼室
がピストンに設けられるとともに、直接燃料が噴射され
、充填気が渦流化されている空気圧縮式弁制御内燃機関
であって前記円環状部の形成に寄与している中心に位置
する中央部が設けられ、この中央部の上部はピストンの
上死点において噴射ノズルの燃焼流領域の下側のごく近
くまで接近しているとともに絞り部と共働して円環状部
から燃焼室の円柱状部への狭い環状の連通流断面を形成
し、ノズル孔を設けている噴射ノズルの丸形先端部がシ
リンダ内で偏心配置されているものに関する。
［従来の技術］
上記冒頭部に述べた形式の内燃機関はヨーロッパ特許公
開公報０２７１４７８号から知られている。
開公報０２７１４７８号から知られている。
この内燃機関の燃焼室が中心領域から回転対称形の中央
部により形成されており、その上部が円柱状部により形
成された絞り部で狭い円環状の連通流断面を作り出して
いる。噴射ノズルの燃料流は、燃焼室の円環状部と円柱
部との間の連通領域の方に向けられている。狭くて環状
の連通流断面の形成によって高い混合形成エネルギーが
用意され、そこで生じる絞り損失はこの高められた混合
形成エネルギーとその結果体じる良好な燃焼度により補
償される。先端圧が６００〜１ 、０００バ一ル以上と
なる高い噴射圧をもつ内燃機関の場合、壁に分布する燃
料分配は、例えばスイス特許公報１７５４３３号から知
られている従来の一般的な円環状燃焼室に比べて良好と
なる。
部により形成されており、その上部が円柱状部により形
成された絞り部で狭い円環状の連通流断面を作り出して
いる。噴射ノズルの燃料流は、燃焼室の円環状部と円柱
部との間の連通領域の方に向けられている。狭くて環状
の連通流断面の形成によって高い混合形成エネルギーが
用意され、そこで生じる絞り損失はこの高められた混合
形成エネルギーとその結果体じる良好な燃焼度により補
償される。先端圧が６００〜１ 、０００バ一ル以上と
なる高い噴射圧をもつ内燃機関の場合、壁に分布する燃
料分配は、例えばスイス特許公報１７５４３３号から知
られている従来の一般的な円環状燃焼室に比べて良好と
なる。
ヨーロッパ公開公報０２７１４７８号による内燃機関の
燃焼室の中心の中央部と燃焼室の広い有効領域を持つ表
面は種々の噴射流によって燃料層が入り混じるという不
都合を防止する。同時に、この中央部は燃焼室の中心部
での乱流の弱いゾーンの形成を減少させる。充填気の渦
流と共働しながら狭い連通流断面によって作り出される
充填気の高い速度は長時間にわたって円環状部内で保持
され、燃料分布の最適化に役立つ。
燃焼室の中心の中央部と燃焼室の広い有効領域を持つ表
面は種々の噴射流によって燃料層が入り混じるという不
都合を防止する。同時に、この中央部は燃焼室の中心部
での乱流の弱いゾーンの形成を減少させる。充填気の渦
流と共働しながら狭い連通流断面によって作り出される
充填気の高い速度は長時間にわたって円環状部内で保持
され、燃料分布の最適化に役立つ。
この内燃機関の運転特性に好ましいものとして以下のこ
とが挙げられる；煙に関係する最大負荷を向上させる。
とが挙げられる；煙に関係する最大負荷を向上させる。
高い圧縮 （ε＝１９〜２４）を実現することが可能で
あり、このことから、短い発火過程による低い燃焼騒音
、低炭化水素放出、エンジンの良好な始動、エンジン効
率の向上が得られる。さらに、発火点を遅いほうに移す
ことが、混合形成エネルギーが長時間にわたって保持さ
れるという事実から実質的な煙の増加、燃費の悪化、Ｈ
Ｃの増加をともなうことなしに可能となる。これが可能
ということは、まず、窒素酸化物、燃焼騒音、そしてシ
リンダの先端圧を下げることの可能を意味している。
あり、このことから、短い発火過程による低い燃焼騒音
、低炭化水素放出、エンジンの良好な始動、エンジン効
率の向上が得られる。さらに、発火点を遅いほうに移す
ことが、混合形成エネルギーが長時間にわたって保持さ
れるという事実から実質的な煙の増加、燃費の悪化、Ｈ
Ｃの増加をともなうことなしに可能となる。これが可能
ということは、まず、窒素酸化物、燃焼騒音、そしてシ
リンダの先端圧を下げることの可能を意味している。
噴射ノズルの丸形先端部の偏心配置によって制限されて
噴射ノズルの先端領域のその軸に位置する燃焼室がピス
トンの偏心位置を占め、異なる壁厚さゆえに異なる熱負
荷がピストン周囲に沿って生じ、つまり給気路を通って
流れ込んでくる空気のピストン軸に対して方向づけられ
たねじれが燃焼室の偏心形態により円環状領域で燃料分
布のために完全には利用されない場合に、欠点が生じる
。
噴射ノズルの先端領域のその軸に位置する燃焼室がピス
トンの偏心位置を占め、異なる壁厚さゆえに異なる熱負
荷がピストン周囲に沿って生じ、つまり給気路を通って
流れ込んでくる空気のピストン軸に対して方向づけられ
たねじれが燃焼室の偏心形態により円環状領域で燃料分
布のために完全には利用されない場合に、欠点が生じる
。
［発明が解決しようとする課題］
本発明の課題は、冒頭部に記載された形式の内燃機関を
改善し、構造的な制限から噴射ノズルが偏心している内
燃機関でも前述した利点を完全に受け継ぐことができる
ものを提供することである。
改善し、構造的な制限から噴射ノズルが偏心している内
燃機関でも前述した利点を完全に受け継ぐことができる
ものを提供することである。
［課題を解決するための手段］
上記課題は、本発明によれば、燃焼室の軸が噴射ノズル
の丸形先端部とシリンダ軸の間に配置され、且つ環状連
通流断面の幅が異なっており、そのノズル体の丸形先端
部に最も近接した領域が最も狭くなっており、且つ前記
中心の中央部の上部が非対称に形成されるとともにピス
トンの上死点において噴射流との最小間隔を持つことに
より解決される。
の丸形先端部とシリンダ軸の間に配置され、且つ環状連
通流断面の幅が異なっており、そのノズル体の丸形先端
部に最も近接した領域が最も狭くなっており、且つ前記
中心の中央部の上部が非対称に形成されるとともにピス
トンの上死点において噴射流との最小間隔を持つことに
より解決される。
［作用・効果コ
燃焼室をピストンないしはシリンダの軸に対してずらせ
ることにより、ピストンに−様な熱的負荷を及ぼすこと
ができ、加えて、流入してくる空気の回転エネルギーを
良好に利用することができ、このことにより高い混合形
成エネルギーが得られる。その幅を変化させている連通
断面により、短い噴射流が生じる領域において、連通流
断面の幅の円環状体の円断面の直径に対する比が長い噴
射流が生じる領域のそれより小さくなる。このことは、
局地的な空気運動の強化によりこの領域において向上し
た噴射燃料の壁への分布がより緻密となることをもたら
す。
ることにより、ピストンに−様な熱的負荷を及ぼすこと
ができ、加えて、流入してくる空気の回転エネルギーを
良好に利用することができ、このことにより高い混合形
成エネルギーが得られる。その幅を変化させている連通
断面により、短い噴射流が生じる領域において、連通流
断面の幅の円環状体の円断面の直径に対する比が長い噴
射流が生じる領域のそれより小さくなる。このことは、
局地的な空気運動の強化によりこの領域において向上し
た噴射燃料の壁への分布がより緻密となることをもたら
す。
［その他の特徴コ
中心に位置する中央部の上部と噴射流との距離を最小に
するため、本発明では、中心に位置する中央部が実質的
に円錐体又は円錐台とじて形成され、これはピストンの
上死点においてノズル丸形端部を受け入れる開放部又は
凹部を備えている。これは、内錐形状をさらに変形させ
ることも可能であり、例えば、噴射流との要求される最
小距離をまもる限りは、上部を球の一部をすることもで
きる。
するため、本発明では、中心に位置する中央部が実質的
に円錐体又は円錐台とじて形成され、これはピストンの
上死点においてノズル丸形端部を受け入れる開放部又は
凹部を備えている。これは、内錐形状をさらに変形させ
ることも可能であり、例えば、噴射流との要求される最
小距離をまもる限りは、上部を球の一部をすることもで
きる。
本発明の枠内において更に変形された燃焼室として、平
均渦流レベル（ｎＤ／ ｎ ） ｍ−１，５〜３．０で
４〜９つの孔を持つノズルを用い、その際ｎＤは実験で
求められた渦流測定装置の羽根回転数であり、ｎは測定
された貫流量から算出されたエンジン回転数であり、イ
ンデックスｍは比ｎ１ｌｌ／ｎがピストンの上死点から
下死点までの間で求められた値の平均的な値であること
を示すものである場合、大変利点を有する。
均渦流レベル（ｎＤ／ ｎ ） ｍ−１，５〜３．０で
４〜９つの孔を持つノズルを用い、その際ｎＤは実験で
求められた渦流測定装置の羽根回転数であり、ｎは測定
された貫流量から算出されたエンジン回転数であり、イ
ンデックスｍは比ｎ１ｌｌ／ｎがピストンの上死点から
下死点までの間で求められた値の平均的な値であること
を示すものである場合、大変利点を有する。
その際、自由噴射の平均的な長さをシリンダ直径りの１
５〜３５％とするとよい。
５〜３５％とするとよい。
本発明による内燃機関の燃焼室の特に好適な実施形態と
して、前記中心に位置する中央部の上部の表面部をピス
トンの上死点において噴射流の中心軸への等価距離ｄ、
が２〜８胴となるように構成しているもの、あるいは、
前記中心に位置する中央部の上部の表面部をピストンの
上死点において噴射流の拡散円錐部への等価距離ｄ２が
１〜６ｍｍとなるように構成し、その際拡散円錐部の拡
散角：αが４〜２０度であるものもある。その場合、全
ての噴射流の中心軸にとっての共通な円錐体の軸が好ま
しくは円錐状又は円錐台状の上部の回転軸と一致するよ
うにすると好都合である。
して、前記中心に位置する中央部の上部の表面部をピス
トンの上死点において噴射流の中心軸への等価距離ｄ、
が２〜８胴となるように構成しているもの、あるいは、
前記中心に位置する中央部の上部の表面部をピストンの
上死点において噴射流の拡散円錐部への等価距離ｄ２が
１〜６ｍｍとなるように構成し、その際拡散円錐部の拡
散角：αが４〜２０度であるものもある。その場合、全
ての噴射流の中心軸にとっての共通な円錐体の軸が好ま
しくは円錐状又は円錐台状の上部の回転軸と一致するよ
うにすると好都合である。
［実施例］
図面において、同じ部材には同じ参照図番が付けられて
いる。直径りのシリンダ１内を軸方向に移動するピスト
ン２が円環状部４がら構成される燃焼室３を備えており
、この円環状部４の中心円半径はＲで示されており、そ
の円形断面の半径はｒで示されている。円形断面から偏
位して生じている面を円環状部のために用いることも勿
論可能である。これは、特に、円環状部４がそれぞれ異
なったＲとｒを持った２つの連続して互いにつながりあ
う部材が作りあげられているようなものに当てはまる。
いる。直径りのシリンダ１内を軸方向に移動するピスト
ン２が円環状部４がら構成される燃焼室３を備えており
、この円環状部４の中心円半径はＲで示されており、そ
の円形断面の半径はｒで示されている。円形断面から偏
位して生じている面を円環状部のために用いることも勿
論可能である。これは、特に、円環状部４がそれぞれ異
なったＲとｒを持った２つの連続して互いにつながりあ
う部材が作りあげられているようなものに当てはまる。
燃焼室３は、更にシリンダ軸１”に平行な軸４″ とピ
ストン上側５の方に開口している円柱状部６を備えてお
り、この円柱状部６が燃焼室３の円環状部４の向かい側
に絞り部６°を形成している。燃焼室３が中央部７を備
えており、この中央部７はその下部７′で燃焼室３の円
環状部４の形成に寄与しており、ピストン２の上死点に
おいてその上部１１が噴出ノズル８から出てくる燃料噴
射流９のすぐ下側に位置し、中央部７の上側の境界面が
噴射流によって全くかあるいは少しだけしか濡らされな
い、噴射流９が円環状部４における燃焼室の円柱状部６
への連通領域１０に方向づけられている。
ストン上側５の方に開口している円柱状部６を備えてお
り、この円柱状部６が燃焼室３の円環状部４の向かい側
に絞り部６°を形成している。燃焼室３が中央部７を備
えており、この中央部７はその下部７′で燃焼室３の円
環状部４の形成に寄与しており、ピストン２の上死点に
おいてその上部１１が噴出ノズル８から出てくる燃料噴
射流９のすぐ下側に位置し、中央部７の上側の境界面が
噴射流によって全くかあるいは少しだけしか濡らされな
い、噴射流９が円環状部４における燃焼室の円柱状部６
への連通領域１０に方向づけられている。
特に第１図から明らかなように、噴射ノズル８がシリン
ダ軸１′の外側に位置している。シリンダ軸１′の方向
へ燃焼室３が変位していることから、噴射ノズル８の丸
形先端部１２が偏心することとなり、ここでは実質的に
燃焼室３の軸４°に関して噴射流源１３が偏心配置され
ている。中心に位置する中央部７の上部１１がピストン
２の上死点において噴射流９に対して最小距離をとろう
とする場合、その上部１１は非対称に、例えば歪んだ円
錐体又は円錐台として形成されなければならず、その際
この円錐体の軸１６は全ての噴射流９の中心軸に共通な
円錐体の軸と一致させることができる。円環状部４と円
柱状部６の間の環状の連通部１４が、このことによりそ
の幅すを変化させており、特に第２図に明らかなように
、ノズル管８の丸形先端部１２に近い方の領域１５に狭
いところが位置する。
ダ軸１′の外側に位置している。シリンダ軸１′の方向
へ燃焼室３が変位していることから、噴射ノズル８の丸
形先端部１２が偏心することとなり、ここでは実質的に
燃焼室３の軸４°に関して噴射流源１３が偏心配置され
ている。中心に位置する中央部７の上部１１がピストン
２の上死点において噴射流９に対して最小距離をとろう
とする場合、その上部１１は非対称に、例えば歪んだ円
錐体又は円錐台として形成されなければならず、その際
この円錐体の軸１６は全ての噴射流９の中心軸に共通な
円錐体の軸と一致させることができる。円環状部４と円
柱状部６の間の環状の連通部１４が、このことによりそ
の幅すを変化させており、特に第２図に明らかなように
、ノズル管８の丸形先端部１２に近い方の領域１５に狭
いところが位置する。
第３図と第４図で示されている別実施例では、中央部７
の上部１１が円錐体として形成され、その先端部１７が
燃焼室３の軸４゛に対してずれており、このことにより
連通断面１４の幅すは点線１８によって図示された一定
値だけ偏位しており、その連通断面は領域１５のところ
で最も狭くなっている。
の上部１１が円錐体として形成され、その先端部１７が
燃焼室３の軸４゛に対してずれており、このことにより
連通断面１４の幅すは点線１８によって図示された一定
値だけ偏位しており、その連通断面は領域１５のところ
で最も狭くなっている。
第５ａ〜５ｂ図に示された燃焼室３の変形例は、それぞ
れ中心に位置する中央部７の上部１１の外形の一部だけ
を示しており、特に上部１１０表面部１９の噴射流９へ
の距離ないしはそれらの位置関係を表している。そのノ
ズル丸形先端部１２は、ここではピストンの上死点にお
いて上部１１の凹部２０に受け入れられる。
れ中心に位置する中央部７の上部１１の外形の一部だけ
を示しており、特に上部１１０表面部１９の噴射流９へ
の距離ないしはそれらの位置関係を表している。そのノ
ズル丸形先端部１２は、ここではピストンの上死点にお
いて上部１１の凹部２０に受け入れられる。
例えば、第５ａ図では、表面部１９はピストンの上死点
において噴射流９の中心軸２１までの等価距離ｄｌを２
〜８−としている。第５ｂ図では、表面部１９は噴射流
９の拡散円錐体２２が１〜６ｍｍ離れており、その距離
はｄ２で示されている。
において噴射流９の中心軸２１までの等価距離ｄｌを２
〜８−としている。第５ｂ図では、表面部１９は噴射流
９の拡散円錐体２２が１〜６ｍｍ離れており、その距離
はｄ２で示されている。
最後に、第５Ｃ図での表面部１９と噴射流９の中心軸２
１との間の距離ｄ、は式ｄ３−ｆ （ｘ）を満たしてお
り、ここでｆ （４２）は第６図に示されたグラフであ
り、２は噴射流源、つまり噴射基点から測定された噴射
流の長さである。拡散円錐体２２の開口角αは４〜２０
度となっている。
１との間の距離ｄ、は式ｄ３−ｆ （ｘ）を満たしてお
り、ここでｆ （４２）は第６図に示されたグラフであ
り、２は噴射流源、つまり噴射基点から測定された噴射
流の長さである。拡散円錐体２２の開口角αは４〜２０
度となっている。
尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にする為
に符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構造
に限定されるものではない。
に符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構造
に限定されるものではない。
第１図は本発明による内燃機関のシリンダに対する軸方
向断面図、第２図は第１図によるピストンの平面図、第
３図は第１図のピストンの別実施例を示す断面図、第４
図は第３図によるピストンの平面図、第５ａ〜５０図は
それぞれ燃焼室の外形を示す詳細図、第６図は噴射流の
中心軸とピストン表面との距離と噴射流長さとの関係を
示すグラフである。
向断面図、第２図は第１図によるピストンの平面図、第
３図は第１図のピストンの別実施例を示す断面図、第４
図は第３図によるピストンの平面図、第５ａ〜５０図は
それぞれ燃焼室の外形を示す詳細図、第６図は噴射流の
中心軸とピストン表面との距離と噴射流長さとの関係を
示すグラフである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ピストン上側の方向で絞り部を形成している円柱状
部へつながっている円環状部を備えている燃焼室がピス
トンに設けられるとともに、直接燃料が噴射され、充填
気が渦流化されている空気圧縮式弁制御内燃機関であっ
て、前記円環状部の形成に寄与している中心に位置する
中央部が設けられ、この中央部の上部はピストンの上死
点において噴射ノズルの燃焼流領域の下側のごく近くま
で接近しているとともに絞り部と共働して円環状部から
燃焼室の円柱状部への狭い環状の連通流断面を形成し、
ノズル孔を設けている噴射ノズルの丸形先端部がシリン
ダ内で偏心配置されているものにおいて、 前記燃焼室（３）の軸（４′）が噴射ノズル（８）の丸
形先端部（２）とシリンダ軸（１′）の間に配置され、
且つ 前記環状連通流断面（１４）の幅（ｂ）が異なっており
、その噴射ノズル（８）の丸形先端部（１２）に最も近
接した領域（１５）が最も狭くなっており、且つ前記中
心の中央部（７）の上部（１１）が非対称に形成される
とともにピストン（２）の上死点において噴射流（９）
との最小間隔を持つことを特徴とする空気圧縮式弁制御
内燃機関。 ２、前記中心に位置する中央部（７）が実質的に円錐体
又は円錐台として形成され、これはピストン（２）の上
死点においてノズル丸形端部（１２）を受け入れる開放
部又は凹部（２０）を備えていることを特徴とする請求
項１に記載の空気圧縮式弁制御内燃機関。 ３、平均的な渦流レベル（ｎ＿Ｄ／ｎ）ｍ＝１．５〜３
．０で４〜９つの孔を持つノズルを用い、その際ｎ＿Ｄ
は実験で求められた渦流測定装置の羽根回転数であり、
ｎは測定された貫流量から算出されたエンジン回転数で
あり、インデックスｍは比ｎ＿Ｄ／ｎがピストンの上死
点から下死点までの間で求められた値の平均的な値であ
ることを示すものであることを特徴とする請求項１又は
２に記載の空気圧縮式弁制御内燃機関。 ４、自由噴射の平均的な長さがシリンダ直径Ｄの１５〜
３５％であることを特徴とする請求項３に記載の空気圧
縮式弁制御内燃機関。 ５、前記中心に位置する中央部（７）の上部（１１）の
表面部（１９）をピストン（２）の上死点において噴射
流（９）の中心軸（２１）への等価距離ｄ＿１が２〜８
ｍｍとなるように構成することを特徴とする請求項１〜
４のいずれかに記載の空気圧縮式弁制御内燃機関。 ６、前記中心に位置する中央部（７）の上部（１１）の
表面部（１９）をピストン（２）の上死点において噴射
流（９）の拡散円錐部（２２）への等価距離ｄ＿２が１
〜６ｍｍとなるように構成し、その際拡散円錐部の拡散
角（α）が４〜２０度であることを特徴とする請求項１
〜４のいずれかに記載の空気圧縮式弁制御内燃機関。 ７、全ての噴射流（９）の中心軸（２１）にとっての共
通な円錐体の軸（１６）が好ましくは円錐状又は円錐台
状の上部（１１）の回転軸と一致することを特徴とする
請求項１〜６のいずれかに記載の空気圧縮式弁制御内燃
機関。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AT341/89 | 1989-02-15 | ||
| AT0034189A AT399912B (de) | 1989-02-15 | 1989-02-15 | Luftverdichtende, ventilgesteuerte brennkraftmaschine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02245418A true JPH02245418A (ja) | 1990-10-01 |
| JP2614773B2 JP2614773B2 (ja) | 1997-05-28 |
Family
ID=3488022
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2035058A Expired - Lifetime JP2614773B2 (ja) | 1989-02-15 | 1990-02-15 | 空気圧縮式弁制御内燃機関 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5000144A (ja) |
| EP (1) | EP0383001B1 (ja) |
| JP (1) | JP2614773B2 (ja) |
| AT (1) | AT399912B (ja) |
| DE (1) | DE58901046D1 (ja) |
| ES (1) | ES2030595T3 (ja) |
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- 1989-12-18 ES ES198989890325T patent/ES2030595T3/es not_active Expired - Lifetime
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