JP2010077956A - 内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】ギヤハウジング１１を取り付けることで、バランサギヤ７の中心、クランクギヤ４の中心、アイドラギヤ８の中心の３軸の軸間距離を所定の関係に位置決めする。
【解決手段】ギヤハウジング１１の支持孔１７にアイドラギヤ８のシャフト部１５の他端を嵌合することで、ギヤハウジング１１内でバランサギヤ７の中心とアイドラギヤ８の中心を位置決めし、シリンダブロック２の支持孔１６にアイドラギヤ８のシャフト部１５の一端を嵌合してギヤハウジング１１をシリンダブロック２に取り付け、バランサギヤ７との関係が位置決めされたアイドラギヤ８の中心をクランクギヤ４の中心に対して位置決めする。
【選択図】図３

Description

本発明は、クランクシャフトと同期回転するバランサシャフトを備えた内燃機関に関する。

自動車等に搭載される多気筒内燃機関（エンジン）では、ピストンの上死点及び下死点で反転する時に振動（スラスト力）が生じると共に、ピストンの往復動に伴ってコネクティングロッドの傾斜による振動（ラジアル力）が生じる。これらの起振力を相殺するため、エンジンには、クランクシャフトに同期して回転するバランサシャフトが備えられている。一般に、クランクシャフトとバランサシャフトは、タイミングチェーン及びスプロケットを介して機械的に連結され、クランクシャフトの回転がバランサシャフトに同期して伝達される。

ところで、ディーゼルエンジンは、ガソリンエンジンに比べてトルク変動が大きいため、タイミングチェーンを用いてクランクシャフトとバランサシャフトとを連動させる場合には、タイミングチェーンの張力等をより精密に管理する必要がある。このような管理の煩雑さを避けるため、特にディーゼルエンジンでは、タイミングチェーンに代えてギヤを使用する傾向がある。

クランクシャフトとバランサシャフトをギヤ列により機械的に連結した構造は、従来から種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。このように、ギヤ列を用いて動力を伝達する場合、ギヤ同士の噛み合い時に過大な摩擦が生じて歯面に摩耗が発生したり、バックラッシ量が多くなって噛み合い異音が発生したりすることを避けるため、ギヤ同士の噛み合い精度を充分に確保する必要がある。そして、そのためには、各ギヤの軸間距離を決定するギヤ中心孔を、各ギヤが取り付けられるシリンダブロックに精度よく加工する必要がある。しかしながら、シリンダブロックに各ギヤのギヤ中心孔を精度よく加工することは一般に困難であり、高精度の加工を実現するためにはコスト高が助長されるという不都合がある。

従来から提案されている特許文献１の技術は、クランクシャフトの端部にクランクギヤを設けると共に、バランサシャフトの端部にバランサギヤを設け、クランクギヤとバランサギヤの間にアイドラギヤを噛み合せることによりクランクギヤの回転をバランサギヤに伝達している。そして、３つのギヤの軸間距離の精度誤差を吸収するため、アイドラギヤにシザースギヤを用い、ギヤ間のガタ詰めを行なっている。シザースギヤを用いることで、３つの軸間距離の累積公差を吸収してギヤ同士の噛み合い精度を維持することができる。

しかし、特許文献１の技術では、シザースギヤにより３つのギヤの軸間距離の精度誤差を吸収しているが、シザースギヤは複雑な構造を有する部品で高価であるため、高いコスト化を招きやすい。また、付勢力により噛み合いに応じた歯幅を得る構成であるため、調整具合により噛み合いが不適切になることがあり、こうなると、フリクションが増加し燃費の悪化や、異音が生じる虞がある。

特開２００７−２３９５２１号公報

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、ギヤ列を介してクランクシャフトとバランサシャフトを連結する構造において、ギヤハウジングをシリンダブロックへ取り付ける簡単な操作により、ギヤ列の回転中心の軸間距離を高精度に決定することができる内燃機関を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための請求項１に係る本発明の内燃機関は、シリンダブロックに回転自在に支持されるクランクシャフトと、前記クランクシャフトに固定されるクランクギヤと、前記シリンダブロックに設けられるバランサシャフトと、前記バランサシャフトに固定されるバランサギヤと、前記クランクギヤと前記バランサギヤとに噛み合うことで前記クランクギヤの回転を前記バランサギヤに伝達するアイドラギヤと、前記アイドラギヤ及び前記バランサギヤを収容して前記シリンダブロックの側部に取り付けられるギヤハウジングと、前記バランサギヤを収容した前記ギヤハウジングが前記シリンダブロックに組み付けられる際に、前記シリンダブロックと前記ギヤハウジングとの間で前記アイドラギヤの回転中心位置を位置決めする位置決め部とを備えたことを特徴とする。

請求項１に係る本発明では、ギヤハウジングをシリンダブロックに組み付ける際に、位置決め部により、シリンダブロックとギヤハウジングとの間でアイドラギヤの回転中心位置が位置決めされ、クランクギヤとアイドラギヤの回転中心位置及びバランサギヤとアイドラギヤの回転中心位置が位置決めされる。これにより、ギヤハウジングを組み付けることで、クランクギヤの中心、アイドラギヤの中心、バランサギヤの中心の各中心間距離が正確に位置決めされる。

従って、ギヤ列を介してクランクシャフトとバランサシャフトを連結する構造において、ギヤハウジングをシリンダブロックへ取り付ける簡単な操作により、ギヤ列の回転中心の軸間距離を高精度に決定することができる。つまり、ギヤの軸間距離を決定するためのギヤ中心孔を、ギヤが取り付けられるシリンダブロックに精度よく加工する必要がなく、困難でコストが嵩む加工を必要としない。

そして、請求項２に係る本発明の内燃機関は、請求項１に記載の内燃機関において、前記位置決め部は、前記アイドラギヤに設けられ回転中心軸となるギヤシャフトと、前記ギヤハウジング及び前記シリンダブロックにそれぞれ形成され、前記ギヤシャフトの中心軸を位置決めして支持する支持孔とからなることを特徴とする。

請求項２に係る本発明では、ギヤハウジング及びシリンダブロックに形成された支持孔にアイドラギヤのギヤシャフトを回転自在に嵌合することにより、アイドラギヤがギヤハウジング及びシリンダブロックに対してそれぞれ位置決めされ、クランクギヤの中心とアイドラギヤの中心、バランサギヤの中心とアイドラギヤの中心が位置決めされる。アイドラギヤのギヤシャフトは、アイドラギヤの中心孔に別体のシャフトを嵌合することが可能である。また、アイドラギヤの盤面に一体に形成することも可能である。

また、請求項３に係る本発明の内燃機関は、請求項２に記載の内燃機関において、前記ギヤハウジングの支持孔に前記ギヤシャフトが支持されることで、前記アイドラギヤと前記バランサギヤの中心位置が位置決めされて前記アイドラギヤが前記ギヤハウジングに取り付けられ、前記シリンダブロックの支持孔に前記ギヤシャフトを支持させて前記ギヤハウジングを前記シリンダブロックに組み付けることで、前記バランサギヤの中心位置との間で位置決めされている前記アイドラギヤの中心位置が、前記クランクギヤに対して位置決めされるよう構成されていることを特徴とする。

請求項３に係る本発明では、ギヤハウジングの支持孔にアイドラギヤのギヤシャフトを嵌合することにより、ギヤハウジング内でバランサギヤの中心とアイドラギヤの中心が位置決めされた状態になる。この状態でシリンダブロックの支持孔にアイドラギヤのギヤシャフトを嵌合してギヤハウジングをシリンダブロックに取り付けることにより、バランサギヤとの関係が位置決めされたアイドラギヤの中心がクランクギヤの中心に対して位置決めされる。これにより、バランサギヤの中心とクランクギヤの中心がアイドラギヤの中心を基準にして位置決めされ、バランサギヤの中心、クランクギヤの中心、アイドラギヤの中心の３軸の軸間距離が所定の関係に位置決めされる。

また、請求項４に係る本発明の内燃機関は、請求項１に記載の内燃機関において、前記位置決め部は、前記アイドラギヤの回転中心部に設けられる中心孔と、前記ギヤハウジングに設けられ前記アイドラギヤの前記中心孔に挿通されて回転中心軸となるハウジング固定ギヤシャフトと、前記シリンダブロックに設けられ前記ハウジング固定ギヤシャフトの中心軸を位置決めして支持するブロック支持孔とからなることを特徴とする。

請求項４に係る本発明では、ハウジング固定ギヤシャフトにアイドラギヤの中心孔を挿通し、ハウジング固定ギヤシャフトの端部をシリンダブロックのブロック支持孔に支持することにより、ハウジング固定ギヤシャフト（アイドラギヤ）を基準にしてバランサギヤの中心とクランクギヤの中心が位置決めされ、バランサギヤの中心、クランクギヤの中心、アイドラギヤの中心の３軸の軸間距離が所定の関係に位置決めされる。

また、請求項５に係る本発明の内燃機関は、請求項１に記載の内燃機関において、前記位置決め部は、前記アイドラギヤの回転中心部に設けられる中心孔と、前記シリンダブロックに設けられ前記アイドラギヤの前記中心孔に挿通されて回転中心軸となるブロック固定ギヤシャフトと、前記ギヤハウジングに設けられ前記ブロック固定ギヤシャフトの中心軸を位置決めして支持するハウジング支持孔とからなることを特徴とする。

請求項５に係る本発明では、ブロック固定ギヤシャフトにアイドラギヤの中心孔を挿通し、ブロック固定ギヤシャフトの端部をギヤハウジングのハウジング支持孔に支持することにより、ブロック固定ギヤシャフト（アイドラギヤ）を基準にしてバランサギヤの中心とクランクギヤの中心が位置決めされ、バランサギヤの中心、クランクギヤの中心、アイドラギヤの中心の３軸の軸間距離が所定の関係に位置決めされる。

本発明の内燃機関は、ギヤ列を介してクランクシャフトとバランサシャフトを連結する構造において、ギヤハウジングをシリンダブロックへ取り付ける簡単な操作により、ギヤ列の回転中心の軸間距離を高精度に決定することができる。

図１には本発明の一実施形態例に係る内燃機関の要部の分解状況、図２にはギヤハウジングを取り付けた状態の要部の斜視状況、図３には内燃機関の要部の断面状況、図４には図３中のＩＶ−ＩＶ線矢視状況、図５にはバランサシャフトとアイドラギヤとの関係を表す斜視状況を示してある。また、図６〜図８には位置決め部の他の実施形態例を表す要部の断面状況を示してある。

図１〜図５に示すように、エンジン１のシリンダブロック２にはクランクシャフト３が回転自在に支持され、クランクシャフト３の端部にはクランクギヤ４が固定されている。シリンダブロック２の下面側にはハウジング５が設けられ、ハウジング５にはバランサシャフト６が回転自在に支持されている。バランサシャフト６はクランクシャフト３に沿って平行に延びて配置され、バランサシャフト６の端部にはバランサギヤ７が設けられている。

バランサシャフト６は、例えば、互いに平行に２本設けられ、ギヤを介して同時に回転する構成とされている。バランサシャフト６にはマス部９が設けられ、クランクシャフト３の回転に同期して回転することで、図示しないピストンの往復動に伴って生じるエンジン１の起振力が相殺される。

バランサシャフト６のバランサギヤ７はクランクギヤ４とシリンダブロック２の端部の同一面内に配され、バランサギヤ７とクランクギヤ４との間にはアイドラギヤ８が設けられている。アイドラギヤ８はバランサギヤ７及びクランクギヤ４に噛み合い、クランクギヤ４の回転がアイドラギヤ８を介してバランサギヤ７に伝達される。

つまり、クランクシャフト３の回転がアイドラギヤ８を介してバランサシャフト６に伝達され、バランサシャフト６はクランクシャフト３の回転に同期して回転するようになっている。

バランサギヤ７及びアイドラギヤ８はギヤハウジング１１に支持され、アイドラギヤ８は位置決め部を介してギヤハウジング１１の所定位置に位置決め支持されている。ギヤハウジング１１をシリンダブロック２に取り付けることで、アイドラギヤ８が位置決め部を介してシリンダブロック２の所定位置に位置決めされて取り付けられ、クランクギヤ４の回転中心の位置と、バランサギヤ７の回転中心及びアイドラギヤ８の回転中心の位置が所定の軸間距離で位置決めされる。

つまり、シリンダブロック２とギヤハウジング１１との間でアイドラギヤ８の回転中心位置が位置決め部を介して位置決めされ、クランクギヤ４とアイドラギヤ８の回転中心位置及びバランサギヤ７とアイドラギヤ８の回転中心位置が位置決めされる。これにより、ギヤハウジング１１をシリンダブロック２に組み付けることで、クランクギヤ４の中心、アイドラギヤ８の中心、バランサギヤ７の中心の各中心間距離が正確に位置決めされる。

位置決め部を説明する。

図３に示すように、アイドラギヤ８の盤面にはシャフト部１５が一体にそれぞれ形成され、シャフト部１５はアイドラギヤ８の回転中心軸とされている。シリンダブロック２にはシャフト部１５の一端側の位置を位置決めして支持する支持孔１６が形成されている。また、ギヤハウジング１１にはシャフト部１５の他端側の位置を位置決めして支持する支持孔１７が形成され、シャフト部１５の他端側が支持孔１７に支持されることにより、バランサギヤ７の中心軸に対するアイドラギヤ８の中心軸の位置が所定の軸間距離に維持されてアイドラギヤ８がギヤハウジング１１に支持される。

上述した構成では、ギヤハウジング１１に形成された支持孔１７及びシリンダブロック２に形成された支持孔１６にアイドラギヤ８のシャフト部１５を回転自在に嵌合することにより、アイドラギヤ８がギヤハウジング１１及びシリンダブロック２に対してそれぞれ位置決めされる。これにより、クランクギヤ４の中心とアイドラギヤ８の中心、バランサギヤ７の中心とアイドラギヤ８の中心が位置決めされる。

つまり、ギヤハウジング１１の支持孔１７にアイドラギヤ８のシャフト部１５の他端を嵌合することにより、ギヤハウジング１１内でバランサギヤ７の中心とアイドラギヤ８の中心が位置決めされた状態になる。この状態で、シリンダブロック２の支持孔１６にアイドラギヤ８のシャフト部１５の一端を嵌合してギヤハウジング１１をシリンダブロック２に取り付けることにより、バランサギヤ７との関係が位置決めされたアイドラギヤ８の中心がクランクギヤ４の中心に対して位置決めされる。

これにより、バランサギヤ７の中心とクランクギヤ４の中心がアイドラギヤ８の中心を基準にして位置決めされ、バランサギヤ７の中心、クランクギヤ４の中心、アイドラギヤ８の中心の３軸の軸間距離が所定の関係に位置決めされる。

この時、ギヤハウジング１１のシリンダブロック２への組み付けと同時に軸間距離が位置決めされるので、エンジン１の組立作業の簡易化を図ることができる。また、シリンダブロック２に３軸の中心となるシャフト挿通孔を高精度に加工する必要がないので、加工コストを抑制することができる。また、シザースギヤ等の高価な別部品が必要ないので、コストを抑制することができると共に、フリクションを低減することができる。

従って、ギヤ列を介してクランクシャフト３とバランサシャフト６を連結する構造において、ギヤハウジング１１をシリンダブロック２へ取り付ける簡単な操作により、バランサギヤ７、クランクギヤ４、アイドラギヤ８の列の回転中心の軸間距離を高精度に決定することができる。つまり、ギヤの軸間距離を決定するためのギヤ中心孔を、ギヤが取り付けられるシリンダブロック２に精度よく加工する必要がなく、困難でコストが嵩む加工を必要としない。

ギヤ列の軸間距離が高精度に決定されることで、ギヤ同士の噛み合い精度の維持を適切にして、ギヤ同士の噛み合い時に過大な摩擦が生じて歯面に摩耗が発生したり、バックラッシ量が多くなって噛み合い異音が発生することをなくすことができる。振動を抑制する機器であるバランサシャフト６での噛み合い異音による騒音の発生をなくすことができる。

これにより、トルク変動が大きいディーゼルエンジンで、クランクシャフト３とバランサシャフト６を同期させるための機械的な連結機構としてギヤ列を容易に適用することができる。

図６〜図８に基づいて位置決め部の他の実施形態例を説明する。尚、位置決め部以外の部材は図１〜図５に示した部材と同一部材であるため、同一符号を付して重複する説明は省略してある。

図６に示した構成を説明する。

図６に示すように、クランクギヤ４とバランサギヤ７とにはアイドラギヤ２０が噛み合っている。アイドラギヤ２０の回転中心部には中心孔２１が設けられ、中心孔２１には回転中心軸となるギヤシャフト２２が固定されている。

シリンダブロック２にはギヤシャフト２２の一端側の位置を位置決めして支持する支持孔１６が形成されている。また、ギヤハウジング１１にはギヤシャフト２２の他端側の位置を位置決めして支持する支持孔１７が形成され、ギヤシャフト２２の他端側が支持孔１７に支持されることにより、バランサギヤ７の中心軸に対するアイドラギヤ２０の中心軸の位置が所定の軸間距離に維持されてアイドラギヤ８がギヤハウジング１１に支持される。

上述した構成では、ギヤハウジング１１に形成された支持孔１７及びシリンダブロック２に形成された支持孔１６にアイドラギヤ２０のギヤシャフト２２を回転自在に嵌合することにより、アイドラギヤ２０がギヤハウジング１１及びシリンダブロック２に対してそれぞれ位置決めされる。これにより、クランクギヤ４の中心とアイドラギヤ２０の中心、バランサギヤ７の中心とアイドラギヤ８の中心が位置決めされ、３軸の軸間距離が所定の関係に位置決めされる。

図６に示した構成では、アイドラギヤ２０の回転中心軸であるギヤシャフト２２が別体にされているので、アイドラギヤ２０の形状が簡素化され、部品加工のコストの低減を図ることができる。

図７に示した構成を説明する。

図７に示すように、クランクギヤ４とバランサギヤ７とにはアイドラギヤ２０が噛み合い、アイドラギヤ２０の回転中心部には中心孔２１が設けられている。ギヤハウジング１１にはアイドラギヤ２０の中心孔２１に挿通されて回転中心軸となるハウジング固定ギヤシャフト２３が形成されている。ハウジング固定ギヤシャフト２３はアイドラギヤ２０の中心孔２１を貫通し、端部がシリンダブロック２の支持孔１６（ブロック支持孔）に支持される。

上述した構成では、ハウジング固定ギヤシャフト２３にアイドラギヤ２０の中心孔２１を回転自在に嵌合し、ハウジング固定ギヤシャフト２３の端部をシリンダブロック２の支持孔１６（ブロック支持孔）に支持することにより、ハウジング固定ギヤシャフト２３（アイドラギヤ２０）を基準にしてバランサギヤ７の中心とクランクギヤ４の中心が位置決めされる。これにより、バランサギヤ７の中心、クランクギヤ４の中心、アイドラギヤ２０の中心の３軸の軸間距離が所定の関係に位置決めされる。

図７に示した構成では、アイドラギヤ２０の回転中心軸であるハウジング固定ギヤシャフト２３がギヤハウジング１１に形成されているので、アイドラギヤ２０の形状が簡素化され、部品点数の削減と部品加工のコストの低減を図ることができる。

図８に示した構成を説明する。

図８に示すように、クランクギヤ４とバランサギヤ７とにはアイドラギヤ２０が噛み合い、アイドラギヤ２０の回転中心部には中心孔２１が設けられている。シリンダブロック２にはアイドラギヤ２０の中心孔２１に挿通されて回転中心軸となるブロック固定ギヤシャフト２４が形成されている。ブロック固定ギヤシャフト２４はアイドラギヤ２０の中心孔２１を貫通し、端部がギヤハウジング１１の支持孔１７（ハウジング支持孔）に支持される。

上述した構成では、ブロック固定ギヤシャフト２４にアイドラギヤ２０の中心孔２１を回転自在に嵌合し、ブロック固定ギヤシャフト２４の端部をギヤハウジング１１の支持孔１７（ハウジング支持孔）に支持することにより、ブロック固定ギヤシャフト２４（アイドラギヤ２０）を基準にしてバランサギヤ７の中心とクランクギヤ４の中心が位置決めされ、バランサギヤ７の中心、クランクギヤ４の中心、アイドラギヤ２０の中心の３軸の軸間距離が所定の関係に位置決めされる。

図８に示した構成では、アイドラギヤ２０の回転中心軸であるブロック固定ギヤシャフト２４がシリンダブロック２に形成されているので、アイドラギヤ２０の形状が簡素化され、部品点数の削減と部品加工のコストの低減を図ることができる。

尚、内燃機関としてディーゼルエンジンを想定して上述した実施形態例を説明したが、ギヤ列を介してクランクシャフトとバランサシャフトを機械的に連結する構成の内燃機関であれば、ガソリンエンジン等、ディーゼルエンジン以外の内燃機関を適用することができる。

本発明は、クランクシャフトと同期回転するバランサシャフトを備えた内燃機関の分野で利用可能である。

本発明の一実施形態例に係る内燃機関の要部の分解斜視図である。 ギヤハウジングを取り付けた状態の要部の斜視図である。 内燃機関の要部の断面図である。 図３中のＩＶ−ＩＶ線矢視図である。 バランサシャフトとアイドラギヤとの関係を表す斜視図である。 位置決め部の他の実施形態例を表す要部の断面図である。 位置決め部の他の実施形態例を表す要部の断面図である。 位置決め部の他の実施形態例を表す要部の断面図である。

符号の説明

１ 多気筒ディーゼルエンジン（エンジン）
２ シリンダブロック
３ クランクシャフト
４ クランクギヤ
５ ハウジング
６ バランサシャフト
７ バランサギヤ
８ アイドラギヤ
９ マス部
１１ ギヤハウジング
１５ シャフト部
１６、１７ 支持孔
２０ アイドラギヤ
２１ 中心孔
２２ ギヤシャフト
２３ ハウジング固定ギヤシャフト
２４ ブロック固定ギヤシャフト

Claims (5)

1. シリンダブロックに回転自在に支持されるクランクシャフトと、
   前記クランクシャフトに固定されるクランクギヤと、
   前記シリンダブロックに設けられるバランサシャフトと、
   前記バランサシャフトに固定されるバランサギヤと、
   前記クランクギヤと前記バランサギヤとに噛み合うことで前記クランクギヤの回転を前記バランサギヤに伝達するアイドラギヤと、
   前記アイドラギヤ及び前記バランサギヤを収容して前記シリンダブロックの側部に取り付けられるギヤハウジングと、
   前記バランサギヤを収容した前記ギヤハウジングが前記シリンダブロックに組み付けられる際に、前記シリンダブロックと前記ギヤハウジングとの間で前記アイドラギヤの回転中心位置を位置決めする位置決め部とを備えた
   ことを特徴とする内燃機関。
2. 請求項１に記載の内燃機関において、
   前記位置決め部は、
   前記アイドラギヤに設けられ回転中心軸となるギヤシャフトと、
   前記ギヤハウジング及び前記シリンダブロックにそれぞれ形成され、前記ギヤシャフトの中心軸を位置決めして支持する支持孔とからなる
   ことを特徴とする内燃機関。
3. 請求項２に記載の内燃機関において、
   前記ギヤハウジングの支持孔に前記ギヤシャフトが支持されることで、前記アイドラギヤと前記バランサギヤの中心位置が位置決めされて前記アイドラギヤが前記ギヤハウジングに取り付けられ、
   前記シリンダブロックの支持孔に前記ギヤシャフトを支持させて前記ギヤハウジングを前記シリンダブロックに組み付けることで、前記バランサギヤの中心位置との間で位置決めされている前記アイドラギヤの中心位置が、前記クランクギヤに対して位置決めされるよう構成されている
   ことを特徴とする内燃機関。
4. 請求項１に記載の内燃機関において、
   前記位置決め部は、
   前記アイドラギヤの回転中心部に設けられる中心孔と、
   前記ギヤハウジングに設けられ前記アイドラギヤの前記中心孔に挿通されて回転中心軸となるハウジング固定ギヤシャフトと、
   前記シリンダブロックに設けられ前記ハウジング固定ギヤシャフトの中心軸を位置決めして支持するブロック支持孔とからなる
   ことを特徴とする内燃機関。
5. 請求項１に記載の内燃機関において、
   前記位置決め部は、
   前記アイドラギヤの回転中心部に設けられる中心孔と、
   前記シリンダブロックに設けられ前記アイドラギヤの前記中心孔に挿通されて回転中心軸となるブロック固定ギヤシャフトと、
   前記ギヤハウジングに設けられ前記ブロック固定ギヤシャフトの中心軸を位置決めして支持するハウジング支持孔とからなる
   ことを特徴とする内燃機関。
   

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