WO2013124983A1 - ウオータジャケット中子 - Google Patents

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WO2013124983A1
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water jacket
core
female screw
pin insertion
bore pin
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Inventor
柴田　清
横山　英明
佐藤　浩一
Original Assignee
本田技研工業株式会社
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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/10—Cores; Manufacture or installation of cores
    • B22C9/103—Multipart cores
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C21/00—Flasks; Accessories therefor
    • B22C21/12—Accessories
    • B22C21/14—Accessories for reinforcing or securing moulding materials or cores, e.g. gaggers, chaplets, pins, bars
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/10—Cores; Manufacture or installation of cores
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/22—Moulds for peculiarly-shaped castings
    • B22C9/24—Moulds for peculiarly-shaped castings for hollow articles

Definitions

  • the present invention relates to an improvement of a water jacket core that forms a water jacket during casting on a cylinder block for a multi-cylinder engine in which a plurality of cylinder liners are arranged in a row.
  • the cylinder block is manufactured by casting. In the case of a water-cooled engine, it is necessary to provide a water jacket on the cylinder block. This water jacket is formed simultaneously with the core during casting.
  • the water jacket core is positioned in the radial direction by a bore pin and fixed to the casting mold with a bolt via a mounting flange integral with the bore pin (see, for example, Patent Document 1 and FIG. 1).
  • FIG. 7 is a cross-sectional view for explaining a conventional water jacket core.
  • a cavity 109 is formed by casting dies 97, 98, 99, and 100 for forming a cylinder block.
  • a cylinder liner 101 is held on the outer periphery of the bore pin BP, and a water jacket core 102 is disposed so as to surround the cylinder liner 101, and the water jacket core 102 is fixed to the casting mold 100 with bolts 103.
  • the water jacket core 102 includes a base portion 104 and a core main body portion 105 extending from the base portion 104.
  • the shape of the base portion 104 of the water jacket core 102 will be described with reference to FIG.
  • a plurality of holes 107 (four in this example) corresponding to the bore pins BP are formed on the bottom surface of the base portion 104, and a plurality of female screw portions 108 are provided so as to surround the holes 107.
  • the tip of the bolt 103 shown in FIG. 7 is screwed into the female screw portion 108 and fixed to the casting mold 100.
  • a molten aluminum is poured into the cavity 109, and when the molten metal hardens, a casting 111 of a cylinder block for a multi-cylinder engine is obtained.
  • the present inventors examined the cause of the unfavorable deformation, and paid attention to the heat flow during the examination process.
  • a part of the heat of the molten metal is transmitted from the core body part 105 to the base part 104, and is transmitted from the base part 104 to the casting mold 100. Furthermore, the flow of heat will be described with reference to FIG. 10. Heat flows from the base portion 104 to the casting mold 100 as indicated by arrows.
  • water jacket core can be prevented from collapsing, stress can be prevented from concentrating on the core during product casting extrusion, and the mass production durability can be improved.
  • This invention makes it a subject to provide the technique which prevents fall of a water jacket core and improves mass-production durability.
  • a plurality of bore bores for forming a cylinder bore, a core body portion for forming a water jacket, a base portion having a plurality of the bore pin insertion holes, and the bore pin insertion holes are enclosed.
  • the water jacket core provided with a plurality of female screw portions provided on the base portion, the bore pin insertion adjacent to the tangent line parallel to the center line passing through the center of the plurality of bore pin insertion holes and in contact with the bore pin insertion hole
  • a water jacket core is provided in which an intermediate female thread portion is disposed in the base portion in a region surrounded by an intermediate position of the hole.
  • the intermediate female screw portion is provided in a cooling hole formed in the core main body portion, and the core main body portion is made of a coolant injected from a liquid supply / recovery tool screwed into the intermediate female screw portion. It is preferable to perform forced cooling locally.
  • a female screw portion (intermediate female screw portion) is also provided in the Y-shaped portion of the water jacket core.
  • the female screw portion provided in this portion has a water cooling structure. As a result, it is possible to prevent thermal degradation of the female screw portion, and it is possible to increase the durability of the water jacket core.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along the line 2 in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line 3 in FIG. 1, showing a modification of the configuration in FIG. 2.
  • FIG. 4 is an exploded view of the configuration of FIG. 3. It is sectional drawing which shows the effect
  • FIG. 8 is a view on arrow 8-8 in FIG. 7. It is a figure explaining the malfunction matter in the conventional core. It is a figure explaining the flow of the heat in the conventional structure.
  • the base portion 11 of the water jacket core 10 has a plurality of holes 12 (four in this example) corresponding to the cylinders, and a plurality of female screw portions 13 so as to surround the holes 12. , 15 are provided.
  • the female screw portion 13 is provided outside the Y-shaped portion 16 formed between the adjacent holes 12 and 12, and the intermediate female screw portion 15 is provided in the Y-shaped portion 16. ing.
  • the position of the intermediate female screw portion 15 is accurately expressed as follows.
  • a center line 17 passing through the centers of the plurality of holes 12 is drawn.
  • Two tangent lines 18 and 19 are drawn which are in contact with the plurality of holes 12 apart from the center line 17 by the radius of the hole 12.
  • An orthogonal line 21 orthogonal to the center line 17 is drawn at an intermediate position between adjacent holes 12.
  • the intermediate female screw portions 15 and 15 are provided in a region between the two tangents 18 and 19 and on the orthogonal line 21 at positions close to the tangents 18 and 19.
  • the intermediate female screw portion 15 is provided at the tip of a bolt hole 24 formed from the base portion 11 side so as to hang from the base portion 11 to the core main body portion 22.
  • the casting mold 25 is also provided with a bolt hole 26.
  • the mounting hole provided in the flange portion BPF of the bore pin BP shown in the prior art and the bolt hole 24 of the base portion 11 are aligned with the bolt hole 26, and the intermediate portion is tightened from the casting mold 25 side via the washer 27.
  • the base part 11 and the core body part 22 are fixed to the casting mold 25 by inserting the attaching bolt 28 and screwing the tip of the intermediate part fastening bolt 28 into the female thread part 13.
  • FIG. 4 is an exploded view showing the structural component of the water cooling function of FIG.
  • a bolt hole 24 is formed from the base portion 11 side from the base portion 11 to the core main body portion 22, and an intermediate female screw portion 15 is provided at the tip of the bolt hole 24.
  • a cooling hole 29 is extended in the child main body 22.
  • the bolt hole 24, the intermediate female screw part 15, and the cooling hole 29 are provided in the base part 11 and the core main body part 22 in this order in series.
  • the liquid supply / recovery tool 30 for cooling is inserted into the bolt hole 24, the intermediate female screw portion 15, and the cooling hole 29.
  • the liquid supply / recovery tool 30 is applied to the hollow bolt 31, the drainage ring 33 applied to the bolt head 32 of the hollow bolt 31, the drainage pipe 34 extending from the drainage ring 33, and the drainage ring 33.
  • the intermediate female screw portion 15 and the screw portion 37 are fine screws in order to prevent water leakage.
  • the plug 40 has a first through hole 42 through which the refrigerant supplied from the liquid supply ring 35 is sent to the cooling pipe 41.
  • the base (plug 40 side) of the cooling pipe 41 is closed with a closing piece 43.
  • a gap 44 is secured between the inner periphery of the tip of the plug 40 and the outer periphery of the cooling pipe 41, and the second through hole 45 is formed in the plug 40 so that the refrigerant passing through the gap 44 reaches the drainage ring 33. Is opened.
  • annular groove 46 is provided in the liquid supply ring 35, and the coolant is caused to flow from the liquid supply pipe 36 to the first through hole 42 via the annular groove 46.
  • annular groove 47 is provided in the drainage ring 33 so that the refrigerant flows into the drainage pipe 34 via the second through hole 45 and the annular groove 47.
  • the warmed refrigerant moves outside the cooling pipe 41 toward the plug 40, passes through the hollow bolt 31, passes through the second through hole 45, and is discharged from the drain pipe 34.
  • the core main body portion 22 and the intermediate female screw portion 15 are cooled by the liquid supply / recovery tool 30.
  • the water jacket core 10 is fixed to the casting mold 25 with bolts 128, 128, and then the hollow bolts 31, 31 are located closer to the center line 17 than the bolts 128, 128.
  • the water jacket core 10 is fixed to the casting mold 25.
  • the base portion 11 is curved between the casting mold 25 and the base portion 11 in the vicinity of the center line 17, and the core body portions 22 and 22 are opened in a V shape. That is, a fall occurs.
  • the intermediate female screw portion 15 is added with the intermediate female screw portions 15 and 15 at positions close to the center line 17 and tightened with the hollow bolts 31 and 31, respectively, the casting mold 25 and the base portion 11 There was no concern about the occurrence of a gap between them (because it was small even if it occurred), and the core main body portions 22 and 22 could be further prevented from falling.
  • the intermediate female screw portion 15 is a pair of left and right, the number of the intermediate female screw portions 15 may be one or plural, and the bolts may have different sizes.
  • the hollow bolt 31 can be replaced with a normal bolt if a thermal measure such as cooling the casting mold 25 is taken. That is, if the thermal problem is mild, an anhydrous cooling structure can be achieved.
  • the intermediate female screw portion 15 provided in the Y-shaped portion 16 shown in FIG. 6 can be water-cooled. Further, with respect to the Y-shaped portion 16, if the intermediate female screw portion 15 is not provided, the outer peripheral line of the base portion 11 can be driven as indicated by an imaginary line. However, as in the present invention, the intermediate female screw portion 15 is moved to the Y-shaped portion. In the case of being provided at 16, the outer peripheral line of the base portion 11 can be expanded outward as shown by the solid line, and the area of the Y-shaped portion 16 can be increased to increase the rigidity.
  • the water jacket core used for casting the cylinder block for a four-cylinder engine has been described.
  • the number is arbitrary as long as the number of cylinders is two or more.
  • the configuration of the liquid supply / recovery tool may be changed as appropriate.
  • the present invention is suitable for a water jacket core used for casting a cylinder block for a multi-cylinder engine.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Abstract

　ウオータジャケット中子（10）は、ベース部（11）を含み、複数のシリンダボア形成用ボアピン挿通穴（12）の中心を通る中心線（17）に平行で、該ボアピン挿通穴に接する接線（18, 19）と、隣り合う該ボアピン挿通穴の中間位置とで囲まれた領域内の該ベース部に中間雌ねじ部（15）を備える。

Description

ウオータジャケット中子
　本発明は、複数のシリンダライナーが一列に並べられている多気筒エンジン用シリンダブロックに、鋳造時にウオータジャケットを形成するウオータジャケット中子の改良に関する。
　シリンダブロックは、鋳造により製造される。水冷エンジンの場合は、シリンダブロックにウオータジャケットを設ける必要がある。このウオータジャケットは、中子により鋳造時に同時形成される。
　ウオータジャケット中子は、ボアピンにて径方向に位置決めされて、ボアピンと一体の取付フランジを介して、鋳造金型にボルトで固定される（例えば、特許文献１、図１参照。）。
　図７は従来のウオータジャケット中子の説明用断面図である。シリンダブロックを形成するための鋳造金型９７、９８、９９、１００によりキャビティ１０９が形成される。ボアピンＢＰ外周に、シリンダライナー１０１が保持され、このシリンダライナー１０１を囲うようにしてウオータジャケット中子１０２が配置され、このウオータジャケット中子１０２が鋳造金型１００にボルト１０３で固定されている。
　ウオータジャケット中子１０２は、ベース部１０４と、このベース部１０４から延びる中子本体部１０５からなる。
　ウオータジャケット中子１０２のベース部１０４の形状を図８を参照して説明する。ベース部１０４の底面には、ボアピンＢＰに対応する穴１０７が複数個（この例では４個）開けられ、この穴１０７を囲うように複数の雌ねじ部１０８が設けられている。この雌ねじ部１０８に、図７に示すボルト１０３の先端がねじ込まれ、鋳造金型１００に固定される。
　鋳造成形時、キャビティ１０９へアルミニウムの溶湯を注湯し、溶湯が固まると多気筒エンジン用シリンダブロックの鋳物１１１が得られる。
　ウオータジャケット中子１０２を、鋳物１１１を押し出して分離するときに、図９に示すように、ウオータジャケット中子１０２がシリンダ軸線１１２に対して中子本体部１０５が外へ傾斜（αで示す）が発生し、製品鋳物押し出し分離時に、ウオータジャケット中子１０２に引張りや曲げ応力が発生し、量産耐久性が低下していた。
　本発明者らは、不都合な変形の原因を検討し、この検討の過程で熱の流れに注目した。図７において、溶湯の熱の一部は、中子本体部１０５からベース部１０４に伝わり、このベース部１０４から鋳造金型１００に伝わる。更に、図１０で、熱の流れを説明すると、ベース部１０４から矢印のように、熱が鋳造金型１００へ盛んに流れる。
　ところが、隣接する穴１０７、１０７に挟まれたＹ字部１１３は、鋳造金型１００から離れている上に、複数箇所（図面上下）から溶湯で加熱される。結果、Ｙ字部１１３に熱が溜まり、図９のような変形が発生することを解明した。
　ウオータジャケット中子の倒れを防止することができれば、製品鋳物押し出し時に中子に対して応力が集中することが防止でき、量産耐久性が向上する。
特開平８－１３２２１０号公報
　本発明は、ウオータジャケット中子の倒れを防止し量産耐久性を向上する技術を提供することを課題とする。
　請求項１に記載の発明によれば、複数のシリンダボア形成用ボアピン挿通穴と、ウオータジャケット形成用の中子本体部と、前記ボアピン挿通穴を複数有するベース部と、前記ボアピン挿通穴を囲うようにして前記ベース部に複数個設けられる雌ねじ部と、を備えるウオータジャケット中子において、前記複数のボアピン挿通穴の中心を通る中心線に平行で前記ボアピン挿通穴に接する接線と隣り合う前記ボアピン挿通穴の中間位置とで囲まれた領域内の前記ベース部に、中間雌ねじ部を配設したことを特徴とするウオータジャケット中子が提供される。
　請求項２に記載のごとく、中間雌ねじ部は、中子本体部にくり抜き形成した冷却穴に設けられており、中間雌ねじ部に各々ねじ込んだ液供給回収具から注入する冷却液で中子本体部を局部的に強制冷却するようにするのが好ましい。
　請求項１に係る発明では、ウオータジャケット中子のＹ字部にも雌ねじ部（中間雌ねじ部）が設けられている。結果、ウオータジャケット中子の倒れを大いに防止することができ、鋳造作業の円滑化を促すことができる。
　ただし、上記Ｙ字部には構造的に熱が溜まり易い。対策として、請求項２に係る発明では、この部位に設ける雌ねじ部を水冷構造にした。結果、雌ねじ部の熱劣化を防止することができ、ウオータジャケット中子の耐久性を高めることができる。
本発明に係るウオータジャケット中子の底面図である。 図１の２線断面図である。 図２の構成の変更例を示す、図１の３線断面図である。 図３の構成の分解図である。 図３の中空ボルトの作用を示す断面図である。 図面のY字部の拡大図である。 従来のウオータジャケット中子の説明用断面図である。 図７の８－８矢視図である。 従来の中子における不具合事項を説明する図である。 従来の構成における熱の流れを説明する図である。
　本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
　本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
　図１に示すように、ウオータジャケット中子１０のベース部１１には、シリンダに対応する穴１２が複数個（この例では４個）開けられ、この穴１２を囲うように複数の雌ねじ部１３、１５が設けられている。
　雌ねじ部１３、１５のうち、雌ねじ部１３は、隣り合う穴１２、１２間に形成されているＹ字部１６の外に設けられており、中間雌ねじ部１５は、Ｙ字部１６に設けられている。
　中間雌ねじ部１５の位置を正確に表すと次の通りである。
　複数の穴１２の中心を通る中心線１７を描く。この中心線１７から穴１２の半径だけ離れて複数の穴１２に接する、２本の接線１８、１９を描く。隣り合う穴１２の中間位置にて中心線１７に直交する直交線２１を引く。中間雌ねじ部１５、１５は、２本の接線１８、１９で挟まれた領域内で、且つ直交線２１上にて、接線１８、１９に近接した位置に設けられている。
　中間雌ねじ部１５の詳細構造を、図２で説明する。また、図２の変更実施例を図３及び図４で説明する。
　図２に示すように、中間雌ねじ部１５は、ベース部１１から中子本体部２２に掛けて、ベース部１１側から形成されたボルト穴２４の先に設けられている。鋳造金型２５にもボルト穴２６が設けられている。さらに、従来の技術で示したボアピンＢＰのフランジ部ＢＰＦに設けた取付穴と、このボルト穴２６にベース部１１のボルト穴２４を合わせ、座金２７を介して鋳造金型２５側から中間部締付ボルト２８を挿入し、この中間部締付ボルト２８の先端を雌ねじ部１３にねじ込むことで、鋳造金型２５にベース部１１及び中子本体部２２が固定される。
　一方、図３に示す変更実施例に係る中間雌ねじ部１５は、水冷機能が設けられた中空ボルトとしたものを示す。また、図４は、図３の水冷機能の構造部品を示す分解図である。
　図４に示すように、ベース部１１から中子本体部２２に掛けて、ベース部１１側からボルト穴２４が形成され、このボルト穴２４の先に中間雌ねじ部１５が設けられ、さらに、中子本体部２２内に冷却穴２９が延ばされている。
　ボルト穴２４、中間雌ねじ部１５及び冷却穴２９がこの順に直列にベース部１１及び中子本体部２２に設けられている。これらのボルト穴２４、中間雌ねじ部１５及び冷却穴２９に、冷却用の液供給回収具３０が挿入される。
　この液供給回収具３０は、中空ボルト３１と、この中空ボルト３１のボルト頭３２に当てられる排液リング３３と、この排液リング３３から延びる排液管３４と、排液リング３３に当てられる給液リング３５と、この給液リング３５から延びる給液管３６と、ボルト頭３２のねじ部３７にねじ込まれるプラグ４０と、このプラグ４０を貫通して延びる冷却パイプ４１とからなる。尚、中間雌ねじ部１５とねじ部３７は、水漏れ防止の為、細目ねじとする。
　プラグ４０には、給液リング３５で供給される冷媒を、冷却パイプ４１へ送る第１通孔４２が開けられている。また、冷却パイプ４１の基部（プラグ４０側）は閉塞片４３で塞がれている。さらには、プラグ４０の先端内周と冷却パイプ４１の外周との間に隙間４４が確保され、この隙間４４を通る冷媒が排液リング３３に到達するように、プラグ４０に第２通孔４５が開けられている。
　なお、プラグ４０は回されるため、第１通孔４２の方位は不定である。そこで、給液リング３５内に環状溝４６を設け、この環状溝４６を介して給液管３６から第１通孔４２へ冷媒を流すようにした。
　同様に、排液リング３３内に環状溝４７を設け、第２通孔４５及び環状溝４７を介して排液管３４へ冷媒を流すようにした。
　これらの構成要素を組み立てた形態が図３に示される。
　図３において、中空ボルト３１が、ばね座金４８を介して中間雌ねじ部１５にねじ込まれているため、鋳造金型２５にベース部１１及び中子本体部２２を熱膨張に対しても強固に固定することができる。
　そして、給液管３６から冷媒（水など）が第１通孔４２を通って冷却パイプ４１内に供給されると、冷媒は冷却パイプ４１内を先端に向かって移動し、冷却穴２９を満たす。この冷媒は移動中に中子本体部２２を冷却する。
　暖まった冷媒は、冷却パイプ４１の外をプラグ４０に向かって移動し、中空ボルト３１内を通り、第２通孔４５を通って、排液管３４から排出される。
　このようにして、中間雌ねじ部１５においては、液供給回収具３０により、中子本体部２２及び中間雌ねじ部１５が冷却される。
　図５に示すように、鋳造金型２５に、ボルト１２８、１２８でウオータジャケット中子１０が固定され、その上で、ボルト１２８、１２８より中心線１７寄りの部位にて、中空ボルト３１、３１で鋳造金型２５にウオータジャケット中子１０が固定されている。
　ボルト１２８、１２８だけであれば、中心線１７の近傍にて鋳造金型２５とベース部１１との間で、ベース部１１が湾曲し、中子本体部２２、２２がＶ字状に開く、すなわち、倒れが生じる。
　本発明では、中間雌ねじ部１５は、中心線１７寄りの部位に各々中間雌ねじ部１５、１５を追加し、中空ボルト３１、３１で締め付けるようにしたので、鋳造金型２５とベース部１１との間に隙間が発生する心配が無く（発生したとしても僅かであるため）、中子本体部２２、２２の倒れを更に防止することができた。
　中間雌ねじ部１５は、左右一対としたが、数は１本でも複数でも良く、ボルトのサイズを異ならせても良い。
　なお、鋳造金型２５を水冷するなど、熱的な対策が講じられていれば、中空ボルト３１を普通のボルトに交換することもできる。すなわち、熱的問題が軽度であれば、無水冷構造にすることが可能となる。
　更に、図６に示すＹ字部１６に設ける中間雌ねじ部１５は水冷することも可能である。
　また、Ｙ字部１６については、中間雌ねじ部１５が無ければ、ベース部１１の外周線は想像線で示すように追い込むことができるが、本発明のように、中間雌ねじ部１５をＹ字部１６に設ける場合は、ベース部１１の外周線は実線で示すように外側に拡げて、Ｙ字部１６の面積を増加し剛性を上げることも可能である。
　尚、実施例では４気筒エンジン用シリンダブロックの鋳造に用いるウオータジャケット中子を説明したが、気筒数は２以上であれば、数は任意である。
　また、液供給回収具の構成は、適宜変更することは差し支えない。
　本発明は、多気筒エンジン用シリンダブロックの鋳造に用いるウオータジャケット中子に好適である。
　１０…ウオータジャケット中子、１１…ベース部、１２…ボアピン挿通穴、１３…雌ねじ部、１５…中間雌ねじ部、１６…Ｙ字部、１７…中心線、１８、１９…接線、２１…直交線、２２…中子本体部、２５…鋳造金型、２８…中間部締付ボルト、２９…冷却穴、３０…液供給回収具、３１…中空ボルト、１０１…シリンダライナー、１２８…締付ボルト、ＢＰ…ボアピン。

Claims (2)

  1. 　複数のシリンダボア形成用ボアピン挿通穴と、
    　ウオータジャケット形成用の中子本体部と、
    　前記ボアピン挿通穴を複数有するベース部と、
    　前記ボアピン挿通穴を囲うようにして前記ベース部に複数個設けられる雌ねじ部と、
    を備えるウオータジャケット中子において、
    　前記複数のボアピン挿通穴の中心を通る中心線に平行で前記ボアピン挿通穴に接する接線と隣り合う前記ボアピン挿通穴の中間位置とで囲まれた領域内の前記ベース部に、中間雌ねじ部が配設されていることを特徴とするウオータジャケット中子。
  2. 　前記中間雌ねじ部は、前記中子本体部にくり抜き形成した冷却穴に設けられており、前記中間雌ねじ部に各々ねじ込んだ液供給回収具から注入する冷却液で前記中子本体部を局部的に強制冷却することができるようになっている、請求項１記載のウオータジャケット中子。
PCT/JP2012/054259 2012-02-22 2012-02-22 ウオータジャケット中子 WO2013124983A1 (ja)

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