JPS628358Y2 - - Google Patents

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JPS628358Y2
JPS628358Y2 JP5347879U JP5347879U JPS628358Y2 JP S628358 Y2 JPS628358 Y2 JP S628358Y2 JP 5347879 U JP5347879 U JP 5347879U JP 5347879 U JP5347879 U JP 5347879U JP S628358 Y2 JPS628358 Y2 JP S628358Y2
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flow rate
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 本案は内燃機関に装着される電子的燃料制御装
置に用いられる空気流量測定装置に係り、特に熱
線を用い、その発熱の度合の変化によつて空気流
量を測定する熱線式空気流量測定装置に関するも
のである。
[Detailed description of the invention] This invention relates to an air flow rate measuring device used in an electronic fuel control device installed in an internal combustion engine, and in particular uses a hot wire to measure the air flow rate based on changes in the degree of heat generated by the hot wire. The present invention relates to a type air flow rate measuring device.

電子的燃料制御装置は気化器のエアブリードや
ジエツトを通る空気、燃料の量を電気的に駆動さ
れる電磁弁によつて変えて空燃比(空気量/燃料
量)を制御する気化器方式、正圧に維持された燃
料を電磁弁に導びき電磁弁の開口面積もしくは開
口時間を変えて空燃比を制御する燃料噴射方式、
吸気路とは別の補助空気路(バイパスエア通路)
を設けこの補助空気路を通る空気量を電気的装置
例えばパルスモータで変えて空燃比を制御するバ
イパスエア方式等で代表されるように、内燃機関
の運転状態を表わすパラメータによつて内燃機関
へ供給される空気もしくは燃料あるいは空気と燃
料の供給量を電子的に制御して空燃比を最適状態
に維持しようとするものである。
The electronic fuel control device is a carburetor system that controls the air-fuel ratio (air amount/fuel amount) by changing the amount of air and fuel passing through the air bleed and jet of the carburetor using electrically driven solenoid valves. A fuel injection method that directs fuel maintained at positive pressure to a solenoid valve and controls the air-fuel ratio by changing the opening area or opening time of the solenoid valve.
Auxiliary air passage separate from the intake passage (bypass air passage)
The amount of air passing through this auxiliary air passage is controlled by an electric device, such as a pulse motor, to control the air-fuel ratio. It attempts to maintain the air-fuel ratio in an optimal state by electronically controlling the supplied air or fuel, or the supplied amounts of air and fuel.

そしてこの電子的燃料制御装置を構成するコン
トロールユニツトに入力されるパラメータの代表
として空気流量があげられるが、この空気流量の
測定装置として現在吸気路の一部に可動ベーンを
設け、このベーンの変位角によつて空気流量を測
定するベーン型や吸気路の圧力をダイヤフラムと
差動トランスを用いて検出し、これによつて空気
流量を測定するダイヤフラム−差動トランス型等
が実用化されている。しかしながらこれらの測定
装置は可動部分を有するためヒステリシスが存在
する、主たる構成が機械的構成をとつているため
装置自体が大型化するなどの問題があつた。
The air flow rate is a typical parameter input to the control unit that makes up this electronic fuel control system.Currently, a movable vane is installed in a part of the intake passage to measure the air flow rate. The vane type, which measures the air flow rate using a corner, and the diaphragm-differential transformer type, which uses a diaphragm and a differential transformer to detect the pressure in the intake passage and measure the air flow rate, are in practical use. . However, these measuring devices have problems such as the presence of hysteresis because they have movable parts, and the fact that the device itself becomes large because its main structure is mechanical.

そこで最近前述した測定装置とは異なり可動部
分を有せず、また機械的構成部分が無い熱線式の
空気流量計が堤案されている。この熱線式空気流
量計の原理は基本的には吸気路の途中に温度依存
抵坑を設け、この抵抗に流れる電流もしくは電圧
が空気流量の増減に伴つて変化するのを検出して
空気流量を測定するものであり、その一例として
米国特許第3747577号明細書に開示されている通
りである。
Therefore, unlike the above-mentioned measuring device, a hot wire type air flow meter has recently been proposed that does not have any moving parts or mechanical components. The principle of this hot-wire air flow meter is basically to install a temperature-dependent resistor in the middle of the intake path, and measure the air flow rate by detecting changes in the current or voltage flowing through this resistor as the air flow rate increases or decreases. An example of this is as disclosed in US Pat. No. 3,747,577.

そしてこの熱線式空気流量計の取付位置はスロ
ツトルバルブが設けられたスロツトルチヤンバで
あり、更にはスロツトルチヤンバに形成された吸
気路を迂回し、スロツトルチヤンバ直上のエアク
リーナとスロツトルバルブ上流を継ぐバイパス通
路の途中であつた。このような構成を採用した理
由は内燃機関がバツクフアイア(BACK FIRE)
を生じた時熱線が直接バツクフアイヤによる高温
の空気に触れないようにして、熱線の焼損を防止
するためである。
The installation position of this hot wire air flowmeter is the throttle chamber where the throttle valve is installed, and it also bypasses the intake passage formed in the throttle chamber and connects the air cleaner and throttle directly above the throttle chamber. It was located in the middle of the bypass passage that connects upstream of the tutle valve. The reason for adopting this configuration is that the internal combustion engine has BACK FIRE.
This is to prevent the hot wires from coming into direct contact with the high temperature air generated by the backup fire, thereby preventing the hot wires from being burnt out.

しかしながらこのように熱線をバイパス通路に
配置した場合、内燃機関を連続的に運転すると熱
線出力が減少してくるという現象を本考案者等は
確認した。このため内燃機関を連続運転した場合
熱線式空気流量計が時間の経過と共に真の空気量
を検出する度合が低下し排気ガス特性上、運転性
能上好ましかざる結果を招くようになる。そして
この熱線出力の低下は次に述べるような原因によ
つて生じるものと推察される。
However, when the hot wire is disposed in the bypass passage in this manner, the present inventors have confirmed the phenomenon that the hot wire output decreases when the internal combustion engine is continuously operated. For this reason, when the internal combustion engine is operated continuously, the degree to which the hot wire air flowmeter detects the true air amount decreases over time, resulting in unfavorable results in terms of exhaust gas characteristics and operating performance. It is presumed that this decrease in hot wire output is caused by the following reasons.

すなわち内燃機関がバツクフアイヤを生じた場
合、炎あるいは高温の空気はスロツトルチヤンバ
と機関燃焼室をつなぐ吸気マニホルド、スロツト
ルチヤンバを経てスロツトルチヤンバ直上のエア
クリーナに至るが、炎あるいは高温の空気はエア
クリーナに設けられたフイルターの通気抵抗のた
め圧力降下せず再び機関燃焼室に向い、この時そ
の一部が熱線が配置されたバイパス通路を通るよ
うになる。従つてバツクフアイアによつて運ばれ
てきたカーボン粒やエンジンオイルが熱線に付着
し、この操り返しによつて熱線がカーボン粒やエ
ンジンオイルで覆われ、その結果熱線が空気流に
よつて奪われる熱量が減少し熱線出力が低下する
ものである。
In other words, when an internal combustion engine produces a backfire, the flame or high-temperature air passes through the intake manifold that connects the throttle chamber and the engine combustion chamber, and the throttle chamber, and reaches the air cleaner directly above the throttle chamber. Due to the ventilation resistance of the filter installed in the air cleaner, the air does not drop in pressure and returns to the engine combustion chamber, and at this time, a portion of the air passes through the bypass passage where the hot wire is arranged. Therefore, the carbon grains and engine oil carried by the backfire adhere to the hot wire, and as a result of this return, the hot wire is covered with carbon grains and engine oil, and as a result, the amount of heat removed from the hot wire by the air flow increases. decreases, and the hot wire output decreases.

本案の目的はバツクフアイアによる熱線の経時
的熱線出力の低下を防止し、長期に渡つて熱線が
真の値に近い空気流量を検出することができる内
燃機関用熱線式空気流量測定装置を堤供するもの
である。
The purpose of this project is to provide a hot wire type air flow measuring device for an internal combustion engine that can prevent the reduction in hot wire output over time due to backfire and can detect an air flow rate close to the true value of the hot wire over a long period of time. It is.

本案の特徴は、スロツトルチヤンバの絞り弁と
エアクリーナの途中に別のエアクリーナから、合
流する通路を設け、この通路内に熱線を設けるこ
とにより、バツクフアイヤはその方向性により主
エアクリーナ方向に逆流し、熱線のとりつけられ
た通路には行きづらくし、熱線へカーボン粒やエ
ンジンオイルが流れるのを防止するようにしたも
のである。
The feature of this design is that a passage is provided between the throttle valve of the throttle chamber and the air cleaner to merge from another air cleaner, and by providing a hot wire in this passage, the backfire flows back toward the main air cleaner due to its directionality. This makes it difficult to access the passage where the hot wire is attached, and prevents carbon grains and engine oil from flowing into the hot wire.

以下図面に従い本案を詳細に説明する。 The present invention will be explained in detail below with reference to the drawings.

第1図は本案の一実施例になる熱線式空気流量
測定装置を用いた電子的燃料制御装置を示してお
り、10はスロツトルチヤンバで内部に吸気通路
11が形成されている。吸気通路11は途中で2
分割され一次側12と二次側13とを形成し、そ
れぞれに一次側スロツトルバルブ14、二次側ス
ロツトルバルブ15が配置されている。この一次
側12の通気面積は二次側13の通気面積より小
さく設計されており、またそれぞれのスロツトル
バルブ14,15は一般の複式気化器と同様に一
次側スロツトルバルブ14が所定開度開いた時二
次側スロツトルバルブ15が開くよう構成されて
いる。スロツトルチヤンバの上流側にはエアクリ
ーナ16があり、エアクリーナ内のフイルタ18
を通つて空気が吸入ダクト17を経てスロツトル
チヤンバ10の吸気路に流れるものである。ま
た、吸入ダクト17の途中にはダクト17より単
位長さ当りの体積が大きい緩衝室19が形成され
ている。
FIG. 1 shows an electronic fuel control system using a hot wire air flow rate measuring device according to an embodiment of the present invention, in which reference numeral 10 denotes a throttle chamber in which an intake passage 11 is formed. The intake passage 11 is 2 in the middle.
It is divided to form a primary side 12 and a secondary side 13, and a primary throttle valve 14 and a secondary throttle valve 15 are disposed on each side. The ventilation area of the primary side 12 is designed to be smaller than the ventilation area of the secondary side 13, and each throttle valve 14, 15 is designed so that the primary side throttle valve 14 is opened at a predetermined opening as in a general compound carburetor. The secondary throttle valve 15 is configured to open when opened. There is an air cleaner 16 on the upstream side of the throttle chamber, and a filter 18 inside the air cleaner
Air flows through the intake duct 17 to the intake passage of the throttle chamber 10. Further, a buffer chamber 19 having a larger volume per unit length than the duct 17 is formed in the middle of the suction duct 17.

又、スロツトルチヤンバにはベンチユリ50が
形成され、ベンチユリ部には、前記エアクリーナ
に至る吸気路とは別の通路51が設けられこの上
流には副エアクリーナ52が設置されている。
又、この通路51の途中には熱線21,22が配
置されており、一方の熱線21は空気流量検知用
であり、他方の熱線22は空気温度検知用であ
る。空気温度検知用の熱線22は空気温度を検知
し、空気の温度変化に対して出力を補償するもの
で、空気密度の影響を考慮したものである。熱線
21、22の出力はリード線23を介してコント
ロールユニツト24に入力され、このコントロー
ルユニツト24で演算処理あるいはプログラム処
理される。更にコントロールユニツト24には熱
線21,22の出力の他排気系に設けた酸素濃度
センサーからの出力O2sigや温度センサーからの
出力Tesigやクランク角センサーの出力θsigなど
が入力され、これら入力が総合的に演算、プログ
ラム処理されるようになつている。コントロール
ユニツト24ではアナログあるいはデイジタル的
な処理が行なわれ、この出力は燃料噴射用の電磁
弁25に送られて電磁弁25の開口面積あるいは
開口時間を変え燃料流量が制御されるものであ
る。またコントロールユニツト24の出力は点火
装置(図示せず)への入力信号IGsigや排気ガス
還流装置の排ガス流量制御弁(図示せず)への信
号EGRsigに利用される。
Further, a bench lily 50 is formed in the throttle chamber, and a passage 51 separate from the intake passage leading to the air cleaner is provided in the bench lily portion, and an auxiliary air cleaner 52 is installed upstream of this passage.
Further, hot wires 21 and 22 are arranged in the middle of this passage 51, one hot wire 21 is for detecting air flow rate, and the other hot wire 22 is for detecting air temperature. The air temperature detection hot wire 22 detects the air temperature and compensates the output for changes in air temperature, taking into account the influence of air density. The outputs of the hot wires 21 and 22 are inputted to a control unit 24 via a lead wire 23, where they are subjected to arithmetic processing or program processing. In addition to the outputs of the hot wires 21 and 22, the control unit 24 also receives the output O 2 sig from the oxygen concentration sensor installed in the exhaust system, the output Tesig from the temperature sensor, and the output θsig from the crank angle sensor. Comprehensive calculations and program processing are now possible. The control unit 24 performs analog or digital processing, and its output is sent to a fuel injection electromagnetic valve 25 to control the fuel flow rate by changing the opening area or opening time of the electromagnetic valve 25. The output of the control unit 24 is also used as an input signal IGsig to an ignition system (not shown) and a signal EGRsig to an exhaust gas flow control valve (not shown) of an exhaust gas recirculation system.

以上のような構成の内燃機関用熱線式空気流量
測定装置を用いた装置において、今機関にバツク
フアイアが生じた場合、カーボン粒やエンジンオ
イルを含んだ炎あるいは高温の空気のほとんどは
マニホルド、スロツトルチヤンバ10の吸気通路
11を経てエアクリーナに至る。
In a device using a hot-wire air flow measuring device for an internal combustion engine configured as described above, if a backfire occurs in the engine, most of the flames or high-temperature air containing carbon particles and engine oil will flow through the manifold and throttle. It reaches the air cleaner through the intake passage 11 of the chamber 10.

通路51はそのバツクフアイアの流れとは直角
の方向に向いているために、バツクフアイアが発
生した場合にもこの通路51の方向には入りづら
い。そのために、高温の空気の侵入が少なく、熱
線21,22にカーボン粒やエンジンオイルが付
着するのを防止することが可能となるものであ
る。特に連続的にバツクフアイアを生じた時には
カーボン粒、エンジンオイルの付着度合が大きく
なるが、このような場合においても熱線へのカー
ボン粒、エンジンオイルの付着量は大幅に減少す
ることが確認できた。
Since the passage 51 is oriented in a direction perpendicular to the flow of the backfire, it is difficult to enter the direction of the passage 51 even if a backup fire occurs. Therefore, there is little intrusion of high-temperature air, and it is possible to prevent carbon particles and engine oil from adhering to the hot wires 21 and 22. In particular, when backfire occurs continuously, the degree of adhesion of carbon particles and engine oil increases, but even in such cases, it was confirmed that the amount of adhesion of carbon particles and engine oil to the hot wire was significantly reduced.

第2図に従来の熱線式空気流量計と本考案の熱
線式空気流量計の空気流量−熱線出力の関係を示
しているが、実線は本案の流量計、破線は従来の
流量計を表している。この第2図から理解される
ように空気流量が増加するに伴い従来のものはカ
ーボン粒、エンジンオイルで被覆された分だけ熱
が奪われる量が少なくなり、空気が多く流れてい
るにもかかわらず、熱線出力が△Vだけ低い。す
なわち供給空気量が少ないという信号がコントロ
ールユニツト24に送られるようになる。従つて
機関へ供給される混合気は希薄気味となつて高速
時の運転性能が低下したり、失火による炭化水素
の多量発生という問題が生じる。これに対し本案
の流量計においてはバツクフアイアが生じてもカ
ーボン粒やエンジンオイルの熱線への付着度合が
少ないため熱線出力は真の空気流量にきわめて近
い値を長期に渡つて出力することができ高速時の
運転性能向上や炭化水素濃度低下という効果を達
成できるものである。
Figure 2 shows the relationship between air flow rate and hot wire output of a conventional hot wire air flowmeter and the hot wire air flowmeter of the present invention, where the solid line represents the flowmeter of the present invention and the broken line represents the conventional flowmeter. There is. As can be understood from this figure 2, as the air flow rate increases, the amount of heat removed by the conventional type decreases due to the amount covered with carbon particles and engine oil, even though a large amount of air is flowing. First, the hot wire output is lower by △V. In other words, a signal indicating that the amount of supplied air is small is sent to the control unit 24. Therefore, the air-fuel mixture supplied to the engine tends to be lean, leading to problems such as deterioration of driving performance at high speeds and generation of large amounts of hydrocarbons due to misfires. On the other hand, in the flowmeter of the present invention, even if backfire occurs, the degree of adhesion of carbon grains and engine oil to the hot wire is small, so the hot wire output can output a value extremely close to the true air flow rate over a long period of time, and can be used at high speeds. It is possible to achieve the effects of improving operating performance and reducing hydrocarbon concentration.

一方本実施例においては空気流量検知用の熱線
21の他に空気温度検知用の熱線22を設けたも
のを示しているが、熱線21,22の配置を本実
施例のように構成した場合次のような効果も達成
することができる。
On the other hand, in this embodiment, a heating wire 22 for detecting air temperature is provided in addition to the heating wire 21 for detecting air flow rate, but if the arrangement of the heating wires 21 and 22 is configured as in this embodiment, the following will occur. Effects such as this can also be achieved.

従来の装置のようにスロツトルチヤンバ直上の
エアクリーナとスロツトルバルブ上流を継ぐ通路
に2個の熱線を設けた場合、バツクフアイア時の
高温空気によつて、空気温度検知用の熱線がその
影響下に入り、異常な熱線出力を示すようにな
る。この状能を第3図に示しており、破線がその
時の熱線出力である。これから解るようにバツク
フアイアが生じると熱線出力は急激に立ち上が
り、定常状態に複帰するのに3〜4秒必要として
いる。従つてこの間に熱線出力は多くの空気が流
れているという信号をコントロールユニツトに与
え、この信号に基づいて燃料噴射弁が多くの燃料
を機関に供給するようになる。このため実際には
空気流量が少ないにもかかわらず余分の燃料が機
関に供給されるため混合気が極端に濃くなり一酸
化炭素濃度が異常に高くなるという問題があつ
た。
When two hot wires are installed in the passage that connects the air cleaner directly above the throttle chamber and upstream of the throttle valve as in conventional equipment, the hot wire for air temperature detection is affected by the high temperature air during backup. and begins to exhibit abnormal heat ray output. This state is shown in FIG. 3, and the broken line is the hot wire output at that time. As can be seen from this, when a backfire occurs, the hot wire output rises rapidly, and it takes 3 to 4 seconds to return to a steady state. Therefore, during this time the hot wire output provides a signal to the control unit that more air is flowing, and based on this signal the fuel injector will supply more fuel to the engine. As a result, extra fuel is supplied to the engine despite the fact that the air flow rate is small, causing the problem that the air-fuel mixture becomes extremely rich and the carbon monoxide concentration becomes abnormally high.

ところが、本実施例のように、スロツトルチヤ
ンバの絞り弁上流側とエアクリーナの間に合流す
る通路を主空気通路とは別に、全く独立に設けそ
の途中に熱線を組込むようにするとバツクフアイ
アが生じてもこの時の高温空気はは通路51に設
けた空気温度検用の熱線22にほとんど影響を与
えないことが確認された。第3図の実線にその時
の熱線出力を示しているが、バツクフアイアが少
しでも熱線出力は定常状態に比べそれほど大きく
なく、また定常状態に復帰する時間も1秒以下で
ある。従つて燃料噴射弁25から供給される燃料
は燃料噴射弁25の慣性やコントロールユニツト
24の処理時間との関係で実質的にバツクフアイ
アの影響を無視した量となりほぼ一定の空燃比を
維持できるものである。
However, as in this embodiment, if the passage connecting between the upstream side of the throttle valve of the throttle chamber and the air cleaner is provided completely independently from the main air passage, and a hot wire is inserted in the middle, a backfire occurs. However, it was confirmed that the high temperature air at this time had almost no effect on the hot wire 22 provided in the air passage 51 for testing the air temperature. The solid line in FIG. 3 shows the hot wire output at that time, and even if there is only a small amount of backfire, the hot wire output is not so large compared to the steady state, and the time to return to the steady state is less than 1 second. Therefore, the amount of fuel supplied from the fuel injection valve 25 is in an amount that substantially ignores the influence of the backup fire due to the inertia of the fuel injection valve 25 and the processing time of the control unit 24, and it is possible to maintain a substantially constant air-fuel ratio. be.

以上説明したように本案はスロツトルチヤンバ
の絞り弁とエアクリーナとの間に合流する通路を
主空気通路とは別に、全く独立に設け、その途中
に熱線を組込むことにより、バツクフアイアが生
じた時に、高温の炎又は空気は、主エアクリーナ
方向に至り熱線が設けられている通路にはほとん
ど至らず、実質的に停止され、よつて熱線にカー
ボン粒やエンジンオイルが付着するのが防止され
るので長期に渡つて熱線が真の空気量にきわめて
近い熱線出力を出力できる実用上きわめて有効な
熱線式空気流量測定装置を得ることができるもの
である。
As explained above, the present invention provides a passage that joins between the throttle valve of the throttle chamber and the air cleaner completely independently of the main air passage, and by incorporating a hot wire in the middle, it is possible to prevent backfire from occurring. , the high temperature flame or air reaches the direction of the main air cleaner and almost never reaches the passage where the hot wire is provided, and is substantially stopped, thus preventing carbon particles and engine oil from adhering to the hot wire. It is possible to obtain a practically extremely effective hot wire type air flow measuring device that can output a hot wire output that is extremely close to the true amount of air over a long period of time.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本案の一実施例になる熱線式空気流量
測定装置を用いた電子的燃料制御装置の概略構成
図、第2図は本案および従来の熱線式空気流量測
定装置の空気流量−熱線出力の関係を示す図、第
3図は本案および従来の熱線式空気流量測定装置
のバツクフアイア時の時間−熱線出の関係を示す
図である。 10……スロツトルチヤンバ、11……吸気通
路、12……一次側、13……二次側、14……
一次側スロツトルバルブ、15……二次側スロツ
トルバルブ、16……エアクリーナ、18……フ
イルタ、21,22……熱線、23……リード
線、24……コントロールユニツト、25……電
磁弁。
Figure 1 is a schematic configuration diagram of an electronic fuel control device using a hot wire air flow rate measuring device which is an embodiment of the present invention, and Figure 2 is an air flow rate vs. hot wire output of the hot wire type air flow rate measuring device of the present invention and a conventional hot wire type air flow rate measuring device. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between time during backup and hot wire output of the present invention and the conventional hot wire air flow measuring device. 10...Throttle chamber, 11...Intake passage, 12...Primary side, 13...Secondary side, 14...
Primary side throttle valve, 15...Secondary side throttle valve, 16...Air cleaner, 18...Filter, 21, 22...Heat wire, 23...Lead wire, 24...Control unit, 25...Solenoid valve .

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] スロツトルチヤンバ内の吸気通路を介して機関
に供給される空気量の一部を空気流量検出用の熱
線により測定する内燃機関用熱線式空気流量測定
装置において、主空気の流れる主エアクリーナ1
6とは別に、第2のエアクリーナ52および、こ
の第2のエアクリーナ52からスロツトルチヤン
バの絞り弁の上流のベンチユリ50に合流する上
記主空気が流れる主空気通路とは独立な通路51
を設け、その通路51内に前記熱線21を配置し
たことを特徴とする内燃機関用熱線式空気流量測
定装置。
In a hot wire type air flow measuring device for an internal combustion engine that measures a portion of the air amount supplied to the engine via an intake passage in a throttle chamber using a hot wire for detecting air flow rate, a main air cleaner 1 through which main air flows is used.
6, a second air cleaner 52 and a passage 51 independent from the main air passage through which the main air flows from the second air cleaner 52 to the bench lily 50 upstream of the throttle valve of the throttle chamber.
A hot wire type air flow measuring device for an internal combustion engine, characterized in that the hot wire 21 is disposed within the passage 51 of the hot wire air flow measuring device.
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