JPH0536990Y2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0536990Y2 JPH0536990Y2 JP1987024211U JP2421187U JPH0536990Y2 JP H0536990 Y2 JPH0536990 Y2 JP H0536990Y2 JP 1987024211 U JP1987024211 U JP 1987024211U JP 2421187 U JP2421187 U JP 2421187U JP H0536990 Y2 JPH0536990 Y2 JP H0536990Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- porosity
- ceramic
- combustion chamber
- hollow body
- cylinder head
- 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.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B19/00—Engines characterised by precombustion chambers
- F02B19/16—Chamber shapes or constructions not specific to sub-groups F02B19/02 - F02B19/10
- F02B19/165—The shape or construction of the pre-combustion chambers is specially adapted to be formed, at least in part, of ceramic material
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
Description
(産業上の利用分野)
本考案は、内燃機関の副燃焼室に関するもので
ある。 (従来の技術) デイーゼル機関等の副燃焼室を有する内燃機関
において、始動性の改善およびエミツシヨン対策
としての断熱の為に、セラミツクスの使用が種々
検討されている。例えば副燃焼室を、金属製シリ
ンダヘツドとは別に断熱性及び耐熱・耐食性に富
むセラミツクスで形成し、これをシリンダヘツド
側に形成したほぼ半球状の凹陥部に嵌装する構造
のものが知られている。しかし、断熱効果が大き
いとセラミツクス内外壁の温度勾配が大きく、加
熱または冷却の熱衝撃、燃焼による急激な圧力変
化等により破損し易い。従つて、この破損を防止
するために、エンジンヘツド鋳造時にセラミツク
部品を直接鋳ぐるみし初期圧縮応力を加える方法
が用いられている。しかし、鋳ぐるみによる場合
はどうしても寸法精度が悪くなるので鋳ぐるみし
たのちセラミツクスを機械加工することが必要で
あり、そのためにセラミツクスを多孔質にすると
機械加工がし易くなる。しかし、多孔質にすると
強度及び耐久性が悪くなるので、機械加工が容易
で鋳ぐるみ可能で、しかも断熱性に優れた多孔質
のセラミツクスを用い、該セラミツクスの気孔を
何らかの材料によつて埋めることによつて強度及
び耐久性の向上を図ることが考えられた。即ち、
チタン酸アルミニウムまたはコーデイエライトを
主成分とした機械加工可能な気孔率(真気孔率を
言い以下単に気孔率と呼ぶ)5〜50%の多孔質セ
ラミツクスよりなる中空体をシリンダヘツド内壁
面に鋳ぐるみしてのち、所要寸法精度に機械加工
し、更に該セラミツクスに無機質溶液またはセラ
ミツクス懸濁液を含浸させてなる副燃焼室とした
ものがある(実願昭61−44713号)。 なお、真気孔率とは与えられた物質のもつ気孔
の全体積をV1、気孔を含めてその物質の全体積
をV2としたときV1/V2×100%で示されるもの
であるが、気孔には開口気孔と密封気孔とがある
ので真気孔率は開口気孔率(見掛気孔率と呼ばれ
る)と密封気孔率との和ということになる。この
見掛気孔率はJIS R 2205に従つて測定される。
密封気孔率は次の方法で測定される。即ち、与え
られた試験体の乾燥秤量したときの重量をW1と
し、これを清水中で煮沸し常温まで冷却したあと
水中に吊るし秤量したときの重量をW2とし、つ
いでこの飽水試料を水から出し、表面の過剰水分
をよくしぼつた湿布でぬぐい去つて秤量したとき
の重量をW3とする。更に試験体を微粉砕し、ピ
クノメーターなどにより真比重Sを測定し以下の
式で求められる。即ち、 見掛気孔率(%) ={(W3−W1)/(W3−W2)}×100 (1) 密封気孔率(%) =〔(W1−W2)/(W3−W2) −W1/{S×(W3−W2)}〕×100 (2) 従つて 真気孔率(%)=(1)式+(2)式 ={1−W1/{S×(W3−W2)}〕×100(3) として求められる。 (考案が解決しようとする問題点) 上記の如く多孔質セラミツクスを含浸処理する
には含浸処理液を必要とするとともに、含浸処理
工程及び乾燥処理工程並びにこれらの設備が必要
となり、手間がかかりコストアツプになる。 (問題点を解決するための手段) その手段は、セラミツクスよりなる中空体をシ
リンダヘツド内壁内に設けてなる内燃機関の副燃
焼室において、上記中空体が気孔率(真気孔率)
5〜20%のチタン酸アルミニウムを主成分とする
多孔質セラミツクスであり、当該多孔質セラミツ
クスをシリンダヘツド内壁面に鋳ぐるみしてなる
内燃機関の副燃焼室である。 (作用) 上記の如くセラミツクス中空体の含浸処理を施
さないので、含浸処理工程及び乾燥処理工程が削
減され、しかも含浸処理液並びに含浸及び乾燥の
設備が不要となり作業効率が良くコスト低減とな
る。また上記の如くセラミツクスとしてチタン酸
アルミニウムを使用するので熱膨張率が小さく、
熱衝撃に強く、鋳造合金による鋳ぐるみが容易
で、更に熱伝導率がアルミナや窒化けい素の1/10
以下と小さいので断熱効果に優れている。また多
孔質セラミツクスとしたことにより機械加工も容
易となる。このチタン酸アルミニウムを主成分と
する多孔質セラミツクスの気孔率を5〜20%とし
たのは、後述の如く5%未満では機械加工がむず
かしく、使用部品としての強度は2Kg/mm2以上要
求されるが20%を超えると十分な機械強度が得ら
れないために、機械加工が可能でしかも十分な強
度が得られる範囲としての気孔率を5〜20%と限
定したものである。 (実施例) 第1図は、本考案による副燃焼室の中間製品3
Aの実施例の断面図であり、チタン酸アルミニウ
ムを主成分とする釣鐘形状のセラミツク中空体1
をシリンダヘツドとなるアルミ合金2にて鋳ぐる
みし、中空体1の内壁面1a及び開口部端面1b
をフライス盤等にて研削し所要の寸法精度に仕上
げたものである。比較例として上記と全く同様に
製作し仕上げたのちセラミツク中空体1に水ガラ
スを主成分とする水溶液を含浸して乾燥させて副
燃焼室の中間製品3Aを製作した。 上記実施例と比較例について機械加工性及び耐
久性を調べた結果を第1表に示す。なお、機械加
工性についてはセラミツク中空体1の内壁面1a
をフライス盤にて研削し、これに用いた研削工具
の減り具合により判断し、耐久性についてはガス
バーナーにより800℃室温のヒートサイクルを
3000サイクル繰り返した結果である。
ある。 (従来の技術) デイーゼル機関等の副燃焼室を有する内燃機関
において、始動性の改善およびエミツシヨン対策
としての断熱の為に、セラミツクスの使用が種々
検討されている。例えば副燃焼室を、金属製シリ
ンダヘツドとは別に断熱性及び耐熱・耐食性に富
むセラミツクスで形成し、これをシリンダヘツド
側に形成したほぼ半球状の凹陥部に嵌装する構造
のものが知られている。しかし、断熱効果が大き
いとセラミツクス内外壁の温度勾配が大きく、加
熱または冷却の熱衝撃、燃焼による急激な圧力変
化等により破損し易い。従つて、この破損を防止
するために、エンジンヘツド鋳造時にセラミツク
部品を直接鋳ぐるみし初期圧縮応力を加える方法
が用いられている。しかし、鋳ぐるみによる場合
はどうしても寸法精度が悪くなるので鋳ぐるみし
たのちセラミツクスを機械加工することが必要で
あり、そのためにセラミツクスを多孔質にすると
機械加工がし易くなる。しかし、多孔質にすると
強度及び耐久性が悪くなるので、機械加工が容易
で鋳ぐるみ可能で、しかも断熱性に優れた多孔質
のセラミツクスを用い、該セラミツクスの気孔を
何らかの材料によつて埋めることによつて強度及
び耐久性の向上を図ることが考えられた。即ち、
チタン酸アルミニウムまたはコーデイエライトを
主成分とした機械加工可能な気孔率(真気孔率を
言い以下単に気孔率と呼ぶ)5〜50%の多孔質セ
ラミツクスよりなる中空体をシリンダヘツド内壁
面に鋳ぐるみしてのち、所要寸法精度に機械加工
し、更に該セラミツクスに無機質溶液またはセラ
ミツクス懸濁液を含浸させてなる副燃焼室とした
ものがある(実願昭61−44713号)。 なお、真気孔率とは与えられた物質のもつ気孔
の全体積をV1、気孔を含めてその物質の全体積
をV2としたときV1/V2×100%で示されるもの
であるが、気孔には開口気孔と密封気孔とがある
ので真気孔率は開口気孔率(見掛気孔率と呼ばれ
る)と密封気孔率との和ということになる。この
見掛気孔率はJIS R 2205に従つて測定される。
密封気孔率は次の方法で測定される。即ち、与え
られた試験体の乾燥秤量したときの重量をW1と
し、これを清水中で煮沸し常温まで冷却したあと
水中に吊るし秤量したときの重量をW2とし、つ
いでこの飽水試料を水から出し、表面の過剰水分
をよくしぼつた湿布でぬぐい去つて秤量したとき
の重量をW3とする。更に試験体を微粉砕し、ピ
クノメーターなどにより真比重Sを測定し以下の
式で求められる。即ち、 見掛気孔率(%) ={(W3−W1)/(W3−W2)}×100 (1) 密封気孔率(%) =〔(W1−W2)/(W3−W2) −W1/{S×(W3−W2)}〕×100 (2) 従つて 真気孔率(%)=(1)式+(2)式 ={1−W1/{S×(W3−W2)}〕×100(3) として求められる。 (考案が解決しようとする問題点) 上記の如く多孔質セラミツクスを含浸処理する
には含浸処理液を必要とするとともに、含浸処理
工程及び乾燥処理工程並びにこれらの設備が必要
となり、手間がかかりコストアツプになる。 (問題点を解決するための手段) その手段は、セラミツクスよりなる中空体をシ
リンダヘツド内壁内に設けてなる内燃機関の副燃
焼室において、上記中空体が気孔率(真気孔率)
5〜20%のチタン酸アルミニウムを主成分とする
多孔質セラミツクスであり、当該多孔質セラミツ
クスをシリンダヘツド内壁面に鋳ぐるみしてなる
内燃機関の副燃焼室である。 (作用) 上記の如くセラミツクス中空体の含浸処理を施
さないので、含浸処理工程及び乾燥処理工程が削
減され、しかも含浸処理液並びに含浸及び乾燥の
設備が不要となり作業効率が良くコスト低減とな
る。また上記の如くセラミツクスとしてチタン酸
アルミニウムを使用するので熱膨張率が小さく、
熱衝撃に強く、鋳造合金による鋳ぐるみが容易
で、更に熱伝導率がアルミナや窒化けい素の1/10
以下と小さいので断熱効果に優れている。また多
孔質セラミツクスとしたことにより機械加工も容
易となる。このチタン酸アルミニウムを主成分と
する多孔質セラミツクスの気孔率を5〜20%とし
たのは、後述の如く5%未満では機械加工がむず
かしく、使用部品としての強度は2Kg/mm2以上要
求されるが20%を超えると十分な機械強度が得ら
れないために、機械加工が可能でしかも十分な強
度が得られる範囲としての気孔率を5〜20%と限
定したものである。 (実施例) 第1図は、本考案による副燃焼室の中間製品3
Aの実施例の断面図であり、チタン酸アルミニウ
ムを主成分とする釣鐘形状のセラミツク中空体1
をシリンダヘツドとなるアルミ合金2にて鋳ぐる
みし、中空体1の内壁面1a及び開口部端面1b
をフライス盤等にて研削し所要の寸法精度に仕上
げたものである。比較例として上記と全く同様に
製作し仕上げたのちセラミツク中空体1に水ガラ
スを主成分とする水溶液を含浸して乾燥させて副
燃焼室の中間製品3Aを製作した。 上記実施例と比較例について機械加工性及び耐
久性を調べた結果を第1表に示す。なお、機械加
工性についてはセラミツク中空体1の内壁面1a
をフライス盤にて研削し、これに用いた研削工具
の減り具合により判断し、耐久性についてはガス
バーナーにより800℃室温のヒートサイクルを
3000サイクル繰り返した結果である。
【表】
備考:△は機械加工性が悪いもの、○は
機械加工性が良好なもの、×は耐
久性が悪いものを示す。
第1表に見られる如く試料No.1即ち気孔率が4
%のものは工具の減りが極めて速く機械加工性が
悪い。試料No.7〜No.8即ち気孔率が25%の場合は
含浸処理を施さない試料No.7においてヒートサイ
クル後にクラツクが認められ耐久性が十分でな
い。その他の試料No.2〜No.6即ち気孔率が5〜20
%の場合は含浸処理の有無にかかわらず同等の結
果が得られた。このことから気孔率5〜20%と限
定すれば必ずしも含浸処理を必要としないことが
判る。 第2図は本考案による他の実施例で、上記実施
例と同様にチタン酸アルミニウムを主成分とする
気孔率12%の釣鐘形状のセラミツク中空体1をア
ルミ合金2にて鋳ぐるみし、所要寸法精度に研削
してのち燃料噴射ノズル挿入孔4及びグロープラ
グ挿入孔5を穿設しそれぞれ燃料噴射ノズル6及
びグロープラグ7並びに噴口8aを有するセラミ
ツクス製口金8を装着して副燃焼室3を構成し
た。しかるのち該副燃焼室3を水温80℃、回転数
3000rpmにて運転した結果セラミツク中空体1に
は全く異常はなかつた。 なお上記においてはチタン酸アルミニウムを主
成分とする場合について述べたがコーデイエライ
ト等の低膨張性セラミツクスについても同様であ
る。 (考案の効果) 本考案の副燃焼室の構成には煩雑な含浸処理を
必要としないので、工数の削減および材料の節減
とともに含浸設備も不要となり作業性が向上し、
コストが低減されるという効果がある。しかもチ
タン酸アルミニウムの使用により熱衝撃性、断熱
性に優れており、かつ鋳ぐるみが容易であり多孔
質であるために鋳ぐるみ後の機械加工も可能で所
要の寸法精度に仕上げることが容易であるととも
に含浸処理を行わないので気孔率を最適に調節す
ることのみで十分な強度と耐久性をもつた製品の
多量生産が可能である。
機械加工性が良好なもの、×は耐
久性が悪いものを示す。
第1表に見られる如く試料No.1即ち気孔率が4
%のものは工具の減りが極めて速く機械加工性が
悪い。試料No.7〜No.8即ち気孔率が25%の場合は
含浸処理を施さない試料No.7においてヒートサイ
クル後にクラツクが認められ耐久性が十分でな
い。その他の試料No.2〜No.6即ち気孔率が5〜20
%の場合は含浸処理の有無にかかわらず同等の結
果が得られた。このことから気孔率5〜20%と限
定すれば必ずしも含浸処理を必要としないことが
判る。 第2図は本考案による他の実施例で、上記実施
例と同様にチタン酸アルミニウムを主成分とする
気孔率12%の釣鐘形状のセラミツク中空体1をア
ルミ合金2にて鋳ぐるみし、所要寸法精度に研削
してのち燃料噴射ノズル挿入孔4及びグロープラ
グ挿入孔5を穿設しそれぞれ燃料噴射ノズル6及
びグロープラグ7並びに噴口8aを有するセラミ
ツクス製口金8を装着して副燃焼室3を構成し
た。しかるのち該副燃焼室3を水温80℃、回転数
3000rpmにて運転した結果セラミツク中空体1に
は全く異常はなかつた。 なお上記においてはチタン酸アルミニウムを主
成分とする場合について述べたがコーデイエライ
ト等の低膨張性セラミツクスについても同様であ
る。 (考案の効果) 本考案の副燃焼室の構成には煩雑な含浸処理を
必要としないので、工数の削減および材料の節減
とともに含浸設備も不要となり作業性が向上し、
コストが低減されるという効果がある。しかもチ
タン酸アルミニウムの使用により熱衝撃性、断熱
性に優れており、かつ鋳ぐるみが容易であり多孔
質であるために鋳ぐるみ後の機械加工も可能で所
要の寸法精度に仕上げることが容易であるととも
に含浸処理を行わないので気孔率を最適に調節す
ることのみで十分な強度と耐久性をもつた製品の
多量生産が可能である。
第1図は本考案による副燃焼室のセラミツク中
空体をシリンダヘツド内壁面に鋳ぐるみした状態
を示す実施例の断面図で、第2図は燃料噴射ノズ
ル、グロープラグ及び口金を装着した本考案実施
例の副燃焼室の断面図である。 1……セラミツク中空体、2……シリンダヘツ
ド、3……副燃焼室。
空体をシリンダヘツド内壁面に鋳ぐるみした状態
を示す実施例の断面図で、第2図は燃料噴射ノズ
ル、グロープラグ及び口金を装着した本考案実施
例の副燃焼室の断面図である。 1……セラミツク中空体、2……シリンダヘツ
ド、3……副燃焼室。
Claims (1)
- 【実用新案登録請求の範囲】 セラミツクスよりなる中空体をシリンダヘツド
内壁内に設けてなる内燃機関の副燃焼室におい
て、 上記中空体が気孔率(真気孔率)5〜20%のチ
タン酸アルミニウムを主成分とする多孔質セラミ
ツクスであり、当該多孔質セラミツクスをシリン
ダヘツド内壁面に鋳ぐるみしてなることを特徴と
する内燃機関の副燃焼室。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1987024211U JPH0536990Y2 (ja) | 1987-02-23 | 1987-02-23 | |
| US07/156,570 US4899707A (en) | 1987-02-23 | 1988-02-17 | Engine cylinder head with precombustion chambers using ceramics insert |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1987024211U JPH0536990Y2 (ja) | 1987-02-23 | 1987-02-23 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63132831U JPS63132831U (ja) | 1988-08-30 |
| JPH0536990Y2 true JPH0536990Y2 (ja) | 1993-09-20 |
Family
ID=12131965
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1987024211U Expired - Lifetime JPH0536990Y2 (ja) | 1987-02-23 | 1987-02-23 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4899707A (ja) |
| JP (1) | JPH0536990Y2 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10544732B2 (en) | 2011-07-28 | 2020-01-28 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Rotary internal combustion engine with removable subchamber insert |
| US10557407B2 (en) | 2011-07-28 | 2020-02-11 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Rotary internal combustion engine with pilot subchamber |
| US9038594B2 (en) | 2011-07-28 | 2015-05-26 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Rotary internal combustion engine with pilot subchamber |
| US9528434B1 (en) | 2011-07-28 | 2016-12-27 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Rotary internal combustion engine with pilot subchamber |
| US9429066B2 (en) * | 2013-07-30 | 2016-08-30 | Kubota Corporation | Subchamber type combustion chamber for diesel engine |
| WO2017089645A1 (en) * | 2015-11-27 | 2017-06-01 | Wärtsilä Finland Oy | A method of manufacturing a prechamber element for an internal combustion piston engine, a use of a base material in a prechamber element and a prechamber element for an internal combustion piston engine |
| US10041402B2 (en) | 2016-05-12 | 2018-08-07 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Internal combustion engine with split pilot injection |
| US10145291B1 (en) | 2017-10-10 | 2018-12-04 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Rotary engine and method of combusting fuel |
| US10801394B2 (en) | 2017-11-29 | 2020-10-13 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Rotary engine with pilot subchambers |
| US11359537B1 (en) * | 2021-06-30 | 2022-06-14 | Saudi Arabian Oil Company | Spark ignition engine, pre-chamber, and method for cooling a pre-chamber |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4861817A (ja) * | 1971-11-30 | 1973-08-29 | ||
| JPS5248602B2 (ja) * | 1973-03-06 | 1977-12-10 | ||
| JPS544914A (en) * | 1977-06-14 | 1979-01-16 | Asahi Glass Co Ltd | Highhdense lowwexpandable sintered body |
| JPS5416012A (en) * | 1977-07-07 | 1979-02-06 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Cyclinder head for internal combustion engine with precombustion chamber |
| US4559911A (en) * | 1978-07-28 | 1985-12-24 | Bodine Albert G | Modification of diesel engine precombustion chamber to attenuate detonation and improve combustion |
| JPS6014890Y2 (ja) * | 1978-11-02 | 1985-05-11 | 日本特殊陶業株式会社 | 多気筒内燃機関の副室 |
| DE3123398C2 (de) * | 1981-06-12 | 1985-04-25 | MTU Motoren- und Turbinen-Union München GmbH, 8000 München | Vorbrennkammer für Dieselmaschinen |
| DE3137731A1 (de) * | 1981-09-23 | 1983-04-14 | Battelle-Institut E.V., 6000 Frankfurt | Hochtemperatur- und thermoschockbestaendige kompaktwerkstoffe und beschichtungen |
| JPS5977062A (ja) * | 1982-10-25 | 1984-05-02 | Ngk Insulators Ltd | エンジン部品 |
| FR2543617B1 (fr) * | 1983-03-29 | 1985-07-12 | Renault | Culasse pour moteurs a combustion a allumage par compression |
| DE3475932D1 (en) * | 1983-10-06 | 1989-02-09 | Mazda Motor | Structure of divided combustion chamber for diesel engine |
| JPS60113021A (ja) * | 1983-11-24 | 1985-06-19 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の副室用口金部品 |
-
1987
- 1987-02-23 JP JP1987024211U patent/JPH0536990Y2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1988
- 1988-02-17 US US07/156,570 patent/US4899707A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4899707A (en) | 1990-02-13 |
| JPS63132831U (ja) | 1988-08-30 |
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