JPH10176631A - 燃料噴射弁 - Google Patents
燃料噴射弁Info
- Publication number
- JPH10176631A JPH10176631A JP33790696A JP33790696A JPH10176631A JP H10176631 A JPH10176631 A JP H10176631A JP 33790696 A JP33790696 A JP 33790696A JP 33790696 A JP33790696 A JP 33790696A JP H10176631 A JPH10176631 A JP H10176631A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- injection hole
- fuel
- nozzle hole
- swirl
- injection valve
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
- F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
- F02M61/162—Means to impart a whirling motion to fuel upstream or near discharging orifices
- F02M61/163—Means being injection-valves with helically or spirally shaped grooves
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 上流のスワール溝で生成した旋回流を弱めず
に噴孔に導いて、広噴霧角を得ることのできる燃料噴射
弁を得る。 【解決手段】 らせん状のスワール溝１８を有するニー
ドル１３を備えた燃料噴射弁において、噴孔軸９に向か
うテーパー中心軸１１を持つテーパー状のサック部６
と、噴孔７からサック部６へ開口する噴孔入口１９の外
周にサック部６の壁面と噴孔７の壁面とを緩やかに連続
させる曲面部１２とを有している。らせん状のスワール
溝１８によってノズル中心軸５を中心とした旋回流とな
った燃料がテーパー状のサック部６に到達し、更に噴孔
７に流入する時、噴孔７からサック部６へ開口する噴孔
入口１９の外周に設けたサック部６の壁面と噴孔７の壁
面とを緩やかに連続させる曲面部１２の存在により、流
れの損失や乱れが発生しにくく、燃料の旋回流が乱れる
こと無く噴孔７内部まで維持される。
に噴孔に導いて、広噴霧角を得ることのできる燃料噴射
弁を得る。 【解決手段】 らせん状のスワール溝１８を有するニー
ドル１３を備えた燃料噴射弁において、噴孔軸９に向か
うテーパー中心軸１１を持つテーパー状のサック部６
と、噴孔７からサック部６へ開口する噴孔入口１９の外
周にサック部６の壁面と噴孔７の壁面とを緩やかに連続
させる曲面部１２とを有している。らせん状のスワール
溝１８によってノズル中心軸５を中心とした旋回流とな
った燃料がテーパー状のサック部６に到達し、更に噴孔
７に流入する時、噴孔７からサック部６へ開口する噴孔
入口１９の外周に設けたサック部６の壁面と噴孔７の壁
面とを緩やかに連続させる曲面部１２の存在により、流
れの損失や乱れが発生しにくく、燃料の旋回流が乱れる
こと無く噴孔７内部まで維持される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は直噴式内燃機関に用
いるのに適した、らせん状のスワール溝を有する燃料噴
射弁に関するものである。
いるのに適した、らせん状のスワール溝を有する燃料噴
射弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図３は特開平０６−１４７０５７号公報
に示されるらせん状のスワール溝を有するニードルを備
えた従来の燃料噴射弁の中心軸に沿った要部の側面断面
図である。図３において、ニードルはシート部より上流
において、ノズルボディとわずかなクリアランスを有す
る摺動部を持ち、その摺動部にはらせん状のスワール溝
が複数設けられている。
に示されるらせん状のスワール溝を有するニードルを備
えた従来の燃料噴射弁の中心軸に沿った要部の側面断面
図である。図３において、ニードルはシート部より上流
において、ノズルボディとわずかなクリアランスを有す
る摺動部を持ち、その摺動部にはらせん状のスワール溝
が複数設けられている。
【０００３】前記の様な燃料噴射弁では、噴射される燃
料はスワール溝を通過することで、溝方向への慣性力が
与えられるため、ニードル軸線を中心とした旋回流が生
成される。この旋回流をもった燃料が噴孔から外部へ噴
射される際、慣性のため、噴孔内の旋回の方向に向かっ
て噴射される。これにより噴霧全体としては、旋回流の
無い場合に比べて噴霧角が広くなる。
料はスワール溝を通過することで、溝方向への慣性力が
与えられるため、ニードル軸線を中心とした旋回流が生
成される。この旋回流をもった燃料が噴孔から外部へ噴
射される際、慣性のため、噴孔内の旋回の方向に向かっ
て噴射される。これにより噴霧全体としては、旋回流の
無い場合に比べて噴霧角が広くなる。
【０００４】このような広い噴霧角が得られる噴射弁
は、瞬時に広範囲に混合気を形成したい直噴式内燃機関
に適していると考えられ、多く用いられている。しか
し、現状では噴霧角４０°程度が限界であり、混合気の
形成される範囲は未だ限定されてしまっているため、よ
り広い噴霧角を持つ噴射弁が望まれている。
は、瞬時に広範囲に混合気を形成したい直噴式内燃機関
に適していると考えられ、多く用いられている。しか
し、現状では噴霧角４０°程度が限界であり、混合気の
形成される範囲は未だ限定されてしまっているため、よ
り広い噴霧角を持つ噴射弁が望まれている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の噴射弁ではシー
ト部上流で生成される旋回流は、噴孔内部を除いて、常
にニードル軸線を中心とした旋回方向となっている。し
かし、噴射弁のエンジン搭載スペースの制約から、噴孔
はニードル軸線に対し斜め方向に向けられることが多
い。
ト部上流で生成される旋回流は、噴孔内部を除いて、常
にニードル軸線を中心とした旋回方向となっている。し
かし、噴射弁のエンジン搭載スペースの制約から、噴孔
はニードル軸線に対し斜め方向に向けられることが多
い。
【０００６】すなわち、燃料の旋回流の中心と、噴孔の
中心は一致しないため、旋回流は噴孔へ流入する際の流
れ損失により急激に弱められてしまう。噴霧角は噴孔内
での旋回流の強さに大きく影響されるため、広噴霧角を
得るためには、上流のスワール溝で生成した旋回流を弱
めずに噴孔に導かなければならない。
中心は一致しないため、旋回流は噴孔へ流入する際の流
れ損失により急激に弱められてしまう。噴霧角は噴孔内
での旋回流の強さに大きく影響されるため、広噴霧角を
得るためには、上流のスワール溝で生成した旋回流を弱
めずに噴孔に導かなければならない。
【０００７】本発明は上流のスワール溝で生成した旋回
流を弱めずに噴孔に導いて、広噴霧角を得ることのでき
る燃料噴射弁を得ることを目的とする。
流を弱めずに噴孔に導いて、広噴霧角を得ることのでき
る燃料噴射弁を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために請求項１に記載の手段をとる。請求項１の構
成によれば、らせん状のスワール溝を有するニードルを
備えた燃料噴射弁において、噴孔軸に向かうテーパー中
心軸を持つテーパー状のサック部と、噴孔からサック部
へ開口する噴孔入口の外周にサック部の壁面と噴孔の壁
面とを緩やかに連続させる曲面部とを有しているので、
ニードルが上昇している時、シート部下方に流れ込む燃
料はらせん状のスワール溝によって与えられた慣性のた
め、ノズル中心軸を中心とした旋回流となり、燃料が更
に下降してテーパー状のサック部に到達すると、サック
部のテーパーに従って燃料が進み、旋回流の中心はテー
パー中心軸に徐々に合致し、噴孔入口まで達した燃料が
噴孔に流入する時、噴孔からサック部へ開口する噴孔入
口の外周に設けたサック部の壁面と噴孔の壁面とを緩や
かに連続させる曲面部の存在により、流れの損失や乱れ
が発生しにくくなっているので、燃料の旋回流も乱れる
こと無く噴孔内部まで維持される。
するために請求項１に記載の手段をとる。請求項１の構
成によれば、らせん状のスワール溝を有するニードルを
備えた燃料噴射弁において、噴孔軸に向かうテーパー中
心軸を持つテーパー状のサック部と、噴孔からサック部
へ開口する噴孔入口の外周にサック部の壁面と噴孔の壁
面とを緩やかに連続させる曲面部とを有しているので、
ニードルが上昇している時、シート部下方に流れ込む燃
料はらせん状のスワール溝によって与えられた慣性のた
め、ノズル中心軸を中心とした旋回流となり、燃料が更
に下降してテーパー状のサック部に到達すると、サック
部のテーパーに従って燃料が進み、旋回流の中心はテー
パー中心軸に徐々に合致し、噴孔入口まで達した燃料が
噴孔に流入する時、噴孔からサック部へ開口する噴孔入
口の外周に設けたサック部の壁面と噴孔の壁面とを緩や
かに連続させる曲面部の存在により、流れの損失や乱れ
が発生しにくくなっているので、燃料の旋回流も乱れる
こと無く噴孔内部まで維持される。
【０００９】この噴孔内部まで維持された強い旋回流に
より燃料には旋回方向に強い慣性力が与えられ、噴孔か
ら外部へ燃料が噴射される際には旋回方向に噴霧は進行
するが、旋回流の強い時には旋回方向が噴孔の軸線に対
して大きく傾けられることと、またこの強い慣性力によ
り燃料自体の粘性や表面張力、及び噴射された噴霧の進
行による空気流動の影響を受けにくくなっていることに
より、噴霧は噴孔の軸線に対して大きく傾いた方向に飛
散できる。
より燃料には旋回方向に強い慣性力が与えられ、噴孔か
ら外部へ燃料が噴射される際には旋回方向に噴霧は進行
するが、旋回流の強い時には旋回方向が噴孔の軸線に対
して大きく傾けられることと、またこの強い慣性力によ
り燃料自体の粘性や表面張力、及び噴射された噴霧の進
行による空気流動の影響を受けにくくなっていることに
より、噴霧は噴孔の軸線に対して大きく傾いた方向に飛
散できる。
【００１０】噴孔内の旋回流は噴孔中心ほど弱く、外で
は強いため、中心付近からの噴霧は噴孔軸線方向に、噴
孔外周付近の噴霧は軸線から大きく傾いた方向に飛散す
るので、噴霧全体として、従来より広い噴霧角が得られ
る。また、粘性や表面張力の影響を受けにくくなること
から、噴霧の微粒化が促進される。
は強いため、中心付近からの噴霧は噴孔軸線方向に、噴
孔外周付近の噴霧は軸線から大きく傾いた方向に飛散す
るので、噴霧全体として、従来より広い噴霧角が得られ
る。また、粘性や表面張力の影響を受けにくくなること
から、噴霧の微粒化が促進される。
【００１１】本発明の採用により、噴孔の向きによらず
広い噴霧角が得られ、エンジンへの搭載の自由度が大幅
に増し、さらに従来は気流による噴霧の拡がりにも頼っ
ていた混合気の形成が不要となるため、それに費やされ
る時間が必要無くなり、噴射時期の自由度が増す。さら
に、微粒化も同時に達成しているため、スモークや未燃
ガスの生成の無い良好な燃焼が実現できるという効果が
ある。
広い噴霧角が得られ、エンジンへの搭載の自由度が大幅
に増し、さらに従来は気流による噴霧の拡がりにも頼っ
ていた混合気の形成が不要となるため、それに費やされ
る時間が必要無くなり、噴射時期の自由度が増す。さら
に、微粒化も同時に達成しているため、スモークや未燃
ガスの生成の無い良好な燃焼が実現できるという効果が
ある。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１は本発明の燃料噴射弁の実施
形態を示す、中心軸に沿った要部の横断面図である。図
１において、ノズルボディ１は油溜まり２の下方にテー
パー状のシート面３を持ち、油溜まり２とシート面３の
間に摺動面４がある。これらは全てノズルボディ中心軸
５に対して対称形となっている。
形態を示す、中心軸に沿った要部の横断面図である。図
１において、ノズルボディ１は油溜まり２の下方にテー
パー状のシート面３を持ち、油溜まり２とシート面３の
間に摺動面４がある。これらは全てノズルボディ中心軸
５に対して対称形となっている。
【００１３】ノズルボディ１の先端には所望の内径と方
向にて、ノズルボディ１外部とサック部６とを連通する
噴孔７がある。サック部６はノズル中心軸５上でのシー
ト面３よりわずかに下方の点８と、噴孔７の軸線９上で
のサック部６への開口面内の点１０とを結ぶ直線を中心
軸１１とするテーパー状である。サック部６と噴孔７は
曲面部１２により緩やかに連続している。
向にて、ノズルボディ１外部とサック部６とを連通する
噴孔７がある。サック部６はノズル中心軸５上でのシー
ト面３よりわずかに下方の点８と、噴孔７の軸線９上で
のサック部６への開口面内の点１０とを結ぶ直線を中心
軸１１とするテーパー状である。サック部６と噴孔７は
曲面部１２により緩やかに連続している。
【００１４】ニードル１３は、ノズルボディ１のシート
面３のテーパー角に対してわずかに大きい面１４と、同
じくわずかに小さい面１５とを持ち、両者の境界となる
円環状のシート部１６にて、ノズルボディ１のシート面
３と密着可能である。シート部１６の上方には、ノズル
ボディ１の摺動面４とわずかにクリアランスを有する摺
動面１７があり、摺動面１７にはノズルボディ１のノズ
ル中心軸５と平行でない、らせん状のスワール溝１８が
複数設けられている。
面３のテーパー角に対してわずかに大きい面１４と、同
じくわずかに小さい面１５とを持ち、両者の境界となる
円環状のシート部１６にて、ノズルボディ１のシート面
３と密着可能である。シート部１６の上方には、ノズル
ボディ１の摺動面４とわずかにクリアランスを有する摺
動面１７があり、摺動面１７にはノズルボディ１のノズ
ル中心軸５と平行でない、らせん状のスワール溝１８が
複数設けられている。
【００１５】ノズルボディ１及びニードル１３とも、摺
動部４、１７より上方の構成は、例えば、図４に示す特
公平４−５４０６５号公報に示される公知かつ既存の燃
料噴射弁と同様である。次に、本実施形態の作動を説明
する。図２は燃料の流れの方向を記入した本実施形態の
作動説明図である。図２はニードル１３が上昇した燃料
噴射状態を表している。また、図２中の矢印は燃料の流
れの方向を表す。
動部４、１７より上方の構成は、例えば、図４に示す特
公平４−５４０６５号公報に示される公知かつ既存の燃
料噴射弁と同様である。次に、本実施形態の作動を説明
する。図２は燃料の流れの方向を記入した本実施形態の
作動説明図である。図２はニードル１３が上昇した燃料
噴射状態を表している。また、図２中の矢印は燃料の流
れの方向を表す。
【００１６】図２において、燃料ポンプから加圧されて
噴射弁内に流入した燃料は、摺動部１７上方の油溜まり
２に蓄えられている。噴射により噴孔７から外へ排出さ
れた燃料に相当する量を補うべく、燃料はスワール溝１
８を通過してサック部６方向へ流れるが、スワール溝１
８はらせん状となっていることにより、通過する燃料に
はスワール溝１８に沿った方向に慣性が作用する。従っ
て、スワール溝１８から下方に流出した燃料には慣性方
向の旋回流が発生する。エンジン運転時等には継続的に
噴射が行われ、燃料は順次、スワール溝１８を通過する
ので、燃料は常に旋回流を呈する。各構成要素がノズル
中心軸５に対して対称であるために、燃料がサック部６
に流入するまでは、この旋回流はノズル中心軸５を中心
として旋回している。
噴射弁内に流入した燃料は、摺動部１７上方の油溜まり
２に蓄えられている。噴射により噴孔７から外へ排出さ
れた燃料に相当する量を補うべく、燃料はスワール溝１
８を通過してサック部６方向へ流れるが、スワール溝１
８はらせん状となっていることにより、通過する燃料に
はスワール溝１８に沿った方向に慣性が作用する。従っ
て、スワール溝１８から下方に流出した燃料には慣性方
向の旋回流が発生する。エンジン運転時等には継続的に
噴射が行われ、燃料は順次、スワール溝１８を通過する
ので、燃料は常に旋回流を呈する。各構成要素がノズル
中心軸５に対して対称であるために、燃料がサック部６
に流入するまでは、この旋回流はノズル中心軸５を中心
として旋回している。
【００１７】燃料がサック部６に流入すると、燃料はテ
ーパー形状にならう様に流れ、旋回流の中心軸は、テー
パーの中心軸１１に徐々に合致していく。燃料が噴孔入
口１９まで達すると、曲面部１２によりサック部６と噴
孔７とが緩やかに連続しており、燃料は流れの乱れ、及
び損失をあまり受けずに噴孔７内に流入できる。それに
加えて、サック部６のテーパー中心軸１１と噴孔軸９と
が噴孔入口１９にて合致するので、前述の場合と同様
に、旋回流の中心軸は徐々に噴孔軸９にならう。従っ
て、旋回流の強さは大きく弱められることなく、噴孔７
内まで維持される。
ーパー形状にならう様に流れ、旋回流の中心軸は、テー
パーの中心軸１１に徐々に合致していく。燃料が噴孔入
口１９まで達すると、曲面部１２によりサック部６と噴
孔７とが緩やかに連続しており、燃料は流れの乱れ、及
び損失をあまり受けずに噴孔７内に流入できる。それに
加えて、サック部６のテーパー中心軸１１と噴孔軸９と
が噴孔入口１９にて合致するので、前述の場合と同様
に、旋回流の中心軸は徐々に噴孔軸９にならう。従っ
て、旋回流の強さは大きく弱められることなく、噴孔７
内まで維持される。
【００１８】噴孔７内から外部へ噴射される燃料の各粒
子には、噴孔７内での旋回流の方向に慣性力が与えられ
ているので、その方向に進行する。従来の噴射弁では、
この時点での旋回流は、噴孔７の位置、向き、及び噴孔
入口１９の形状による損失が原因となって、本実施形態
に比べて弱められているため、噴孔軸９方向からの傾き
は小さいが、本実施形態では噴孔軸９に対して傾きを大
きく取れる。これにより、広い角度に噴霧が噴射可能と
なる。
子には、噴孔７内での旋回流の方向に慣性力が与えられ
ているので、その方向に進行する。従来の噴射弁では、
この時点での旋回流は、噴孔７の位置、向き、及び噴孔
入口１９の形状による損失が原因となって、本実施形態
に比べて弱められているため、噴孔軸９方向からの傾き
は小さいが、本実施形態では噴孔軸９に対して傾きを大
きく取れる。これにより、広い角度に噴霧が噴射可能と
なる。
【００１９】また、噴霧は一般的に、外気の流れとの相
対速度が大きい程、噴霧と空気との摩擦により微粒化が
進むので、本実施形態でも噴霧自体の慣性力の増加及び
衝突する空気容積が増加することに伴い、相対速度は従
来に比べて大きくなるため、微粒化が促進される。ま
た、燃料が微粒化するには、燃料自体の粘性や表面張力
に勝る噴霧速度が必要とされるが、本実施形態では慣性
力の増加により噴霧自体の噴出速度が上がっている事か
らも、微粒化が促進される。
対速度が大きい程、噴霧と空気との摩擦により微粒化が
進むので、本実施形態でも噴霧自体の慣性力の増加及び
衝突する空気容積が増加することに伴い、相対速度は従
来に比べて大きくなるため、微粒化が促進される。ま
た、燃料が微粒化するには、燃料自体の粘性や表面張力
に勝る噴霧速度が必要とされるが、本実施形態では慣性
力の増加により噴霧自体の噴出速度が上がっている事か
らも、微粒化が促進される。
【図１】本発明の燃料噴射弁の実施形態を示す、中心軸
に沿った要部の横断面図である。
に沿った要部の横断面図である。
【図２】燃料の流れの方向を記入した本実施形態の作動
説明図である。
説明図である。
【図３】特開平０６−１４７０５７号公報に示されるら
せん状のスワール溝を有するニードルを備えた従来の燃
料噴射弁の中心軸に沿った要部の側面断面図である。
せん状のスワール溝を有するニードルを備えた従来の燃
料噴射弁の中心軸に沿った要部の側面断面図である。
【図４】特公平４−５４０６５号公報に示される公知か
つ既存の燃料噴射弁である。
つ既存の燃料噴射弁である。
１ ノズルボディ ３ シート面 ６ サック部 ７ 噴孔 ９ 噴孔軸 １１ テーパー中心軸 １２ 曲面部 １３ ニードル １６ シート部 １７ 摺動部 １８ スワール溝 １９ 噴孔入口
Claims (1)
- 【請求項１】 ノズル先端内部のサック部と外部とを連
通する噴孔を有するノズルボディと、該ノズルボディの
シート面に対し円環状に密着可能なシート部を有し、か
つ該シート部上流に前記ノズルボディに対してわずかに
クリアランスをもつ摺動部においてらせん状のスワール
溝を有するニードルとからなる燃料噴射弁において、噴
孔軸に向かうテーパー中心軸を持つテーパー状の前記サ
ック部と、前記噴孔から該サック部へ開口する噴孔入口
の外周に前記サック部の壁面と前記噴孔の壁面とを緩や
かに連続させる曲面部とを有することを特徴とする燃料
噴射弁。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33790696A JPH10176631A (ja) | 1996-12-18 | 1996-12-18 | 燃料噴射弁 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33790696A JPH10176631A (ja) | 1996-12-18 | 1996-12-18 | 燃料噴射弁 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10176631A true JPH10176631A (ja) | 1998-06-30 |
Family
ID=18313115
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33790696A Withdrawn JPH10176631A (ja) | 1996-12-18 | 1996-12-18 | 燃料噴射弁 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10176631A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1508689A1 (de) * | 1999-08-11 | 2005-02-23 | Robert Bosch Gmbh | Brennstoffeinspritzventil |
| EP1566539A1 (de) * | 2004-02-23 | 2005-08-24 | Wärtsilä Schweiz AG | Brennstoffeinspritzdüse |
| CN100376786C (zh) * | 1997-11-26 | 2008-03-26 | 株式会社日立制作所 | 喷油阀 |
| DE10214096B4 (de) * | 2001-03-29 | 2010-04-08 | DENSO CORPORATION, Kariya-shi | Kraftstoffeinspritzvorrichtung |
| CN102365450A (zh) * | 2010-04-08 | 2012-02-29 | 丰田自动车株式会社 | 燃料喷射阀 |
| WO2013098163A1 (de) * | 2011-12-30 | 2013-07-04 | Continental Automotive Gmbh | Düsennadel für einen injektor zur einspritzung von kraftstoff in zylinderbrennräume einer brennkraftmaschine und injektor mit solch einer düsennadel |
| US8827187B2 (en) | 2010-07-01 | 2014-09-09 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel injection valve and internal combustion engine |
-
1996
- 1996-12-18 JP JP33790696A patent/JPH10176631A/ja not_active Withdrawn
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100376786C (zh) * | 1997-11-26 | 2008-03-26 | 株式会社日立制作所 | 喷油阀 |
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