JPS6322032B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6322032B2 JPS6322032B2 JP55142270A JP14227080A JPS6322032B2 JP S6322032 B2 JPS6322032 B2 JP S6322032B2 JP 55142270 A JP55142270 A JP 55142270A JP 14227080 A JP14227080 A JP 14227080A JP S6322032 B2 JPS6322032 B2 JP S6322032B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- discharge
- electrode
- insulating layer
- insulator
- gap
- 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
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
- H01T13/00—Sparking plugs
- H01T13/20—Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation
- H01T13/38—Selection of materials for insulation
Landscapes
- Spark Plugs (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は背後電極効果をもつた点火プラグに係
わり、背後電極効果と中心電極と接地電極間にも
たせ、放電特性、着火能力の向上を図つたもので
ある。
わり、背後電極効果と中心電極と接地電極間にも
たせ、放電特性、着火能力の向上を図つたもので
ある。
近年排気ガス規制、燃費の面から希薄混合気、
高圧縮化傾向が強くなつている希薄混合気、高圧
縮化いずれにおいても点火プラグに対しては着火
性の向上、電極摩耗の少ないこと、ならびに放電
電圧が低いことが要求される。一般に着火性向上
のためには放電ギヤツプの拡大化が有効である
が、内燃機関の燃焼室圧力が高くなると放電電圧
が高くなり、その結果放電ギヤツプを一定以上広
くすることができないという問題点がある。
高圧縮化傾向が強くなつている希薄混合気、高圧
縮化いずれにおいても点火プラグに対しては着火
性の向上、電極摩耗の少ないこと、ならびに放電
電圧が低いことが要求される。一般に着火性向上
のためには放電ギヤツプの拡大化が有効である
が、内燃機関の燃焼室圧力が高くなると放電電圧
が高くなり、その結果放電ギヤツプを一定以上広
くすることができないという問題点がある。
そこで背後電極効果を有効に利用して沿面放電
の放電々圧を低下させ、その分放電ギヤツプを広
くして着火性向上を計つた公知例として特開昭50
−20146号公報あるいは特開昭52−145647号公報
に記載された点火プラグがある。
の放電々圧を低下させ、その分放電ギヤツプを広
くして着火性向上を計つた公知例として特開昭50
−20146号公報あるいは特開昭52−145647号公報
に記載された点火プラグがある。
特開昭52−145647号公報に開示されたものは沿
面ギヤツプＬ、微小ギヤツプｌ、絶縁体の肉厚ｔ
の相関寸法で限定してある。着火性を向上させる
には沿面ギヤツプＬを大きくすれば良く、放電々
圧を下げるには沿面ギヤツプＬ、肉厚ｔを小さく
してやれば良い。また、通常の気中放電を行なわ
せる点火プラグの場合は放電雰囲気の圧力の上昇
に伴ない放電々圧は直線的に増加する。一方、上
記の背後電極効果を利用した点火プラグは圧力の
上昇に対して放電々圧が一定となる領域があるの
で、この領域を活用するようにＬ，ｌ，ｔを選ぶ
ことにより、エンジンの全運転領域における最大
の放電々圧を下げることができる。この様な放
電々圧の特徴は高圧縮化エンジンにとつて非常に
有利となる。
面ギヤツプＬ、微小ギヤツプｌ、絶縁体の肉厚ｔ
の相関寸法で限定してある。着火性を向上させる
には沿面ギヤツプＬを大きくすれば良く、放電々
圧を下げるには沿面ギヤツプＬ、肉厚ｔを小さく
してやれば良い。また、通常の気中放電を行なわ
せる点火プラグの場合は放電雰囲気の圧力の上昇
に伴ない放電々圧は直線的に増加する。一方、上
記の背後電極効果を利用した点火プラグは圧力の
上昇に対して放電々圧が一定となる領域があるの
で、この領域を活用するようにＬ，ｌ，ｔを選ぶ
ことにより、エンジンの全運転領域における最大
の放電々圧を下げることができる。この様な放
電々圧の特徴は高圧縮化エンジンにとつて非常に
有利となる。
ところが、上記Ｌ，ｌ，ｔの相関寸法の限定内
で点火プラグを作製し着火性について実験を行な
つたところ、圧縮化を上げていくと着火性が悪く
なつた。この原因を調べるために放電波形を観察
したところ、圧縮比を上げていくと第１図ａに示
すように容量放電が行なわれた後誘導放電が続か
ず、放電が切れ多量放電になる確率が高いことが
わかつた。一般に、放電によるエネルギーで火炎
核が形成され自力で火炎伝ぱするまで数百μsec以
上の時間がかかり、着火させるためには、放電開
始後連続して放電エネルギーを与える必要がある
ので、放電の切れのため火炎核に有効にエネルギ
ーが供給されず着火性が悪化したものである。ま
た、放電の切れが生じている時の放電経路を調べ
るために、沿面放電を行なう絶縁体表面に放電の
跡が観察できるような物質を塗布し放電させてみ
た。この時の放電経路を第１図ｂに示してある。
接地電極５の両端から絶縁体２の表面を沿つて中
心電極４に放電の跡１０が見られた。第１図ｂか
らわかるように、放電経路は絶縁体２の周方向に
大きく拡がつており、非常に不安定である。この
ため、容量放電により放電の経路ができても放電
経路が毎回の放電毎に不安定で火花長が長くなつ
た場合には放電により電離されたイオンが拡散し
て火花抵抗が大きくなり、放電が続かず放電切れ
が生じて着火性が悪化するのである。
で点火プラグを作製し着火性について実験を行な
つたところ、圧縮化を上げていくと着火性が悪く
なつた。この原因を調べるために放電波形を観察
したところ、圧縮比を上げていくと第１図ａに示
すように容量放電が行なわれた後誘導放電が続か
ず、放電が切れ多量放電になる確率が高いことが
わかつた。一般に、放電によるエネルギーで火炎
核が形成され自力で火炎伝ぱするまで数百μsec以
上の時間がかかり、着火させるためには、放電開
始後連続して放電エネルギーを与える必要がある
ので、放電の切れのため火炎核に有効にエネルギ
ーが供給されず着火性が悪化したものである。ま
た、放電の切れが生じている時の放電経路を調べ
るために、沿面放電を行なう絶縁体表面に放電の
跡が観察できるような物質を塗布し放電させてみ
た。この時の放電経路を第１図ｂに示してある。
接地電極５の両端から絶縁体２の表面を沿つて中
心電極４に放電の跡１０が見られた。第１図ｂか
らわかるように、放電経路は絶縁体２の周方向に
大きく拡がつており、非常に不安定である。この
ため、容量放電により放電の経路ができても放電
経路が毎回の放電毎に不安定で火花長が長くなつ
た場合には放電により電離されたイオンが拡散し
て火花抵抗が大きくなり、放電が続かず放電切れ
が生じて着火性が悪化するのである。
そこで本発明は上記の点に鑑み沿面放電を行な
わせる絶縁体の放電火花が通る部分を２層構造と
し、内側を誘導率の高い物質で構成することによ
り、放電火花が絶縁体の外周を回り込まないよう
にして放電経路のバラツキを小さくし、放電を安
定させ放電の切れを少なくして着火性の向上を図
ることを目的としたものである。
わせる絶縁体の放電火花が通る部分を２層構造と
し、内側を誘導率の高い物質で構成することによ
り、放電火花が絶縁体の外周を回り込まないよう
にして放電経路のバラツキを小さくし、放電を安
定させ放電の切れを少なくして着火性の向上を図
ることを目的としたものである。
以下本発明を図に示す実施例により説明する。
第２図は本発明の一実施例を示すものであり、第
２図ａは全体図、第２図ｂは第２図ａの要部拡大
部分断面図であり、第２図ｃは第２図ｂの下面図
である。第２図ａ，ｂ，ｃにおいて、１は金属製
栓体、２は栓体１にパツキン３により固定されて
いるAl2O3等の耐熱、耐高電圧性物質から成る絶
縁体、３はパツキン、４は前記絶縁体２により囲
まれ前記栓体１と絶縁されている中心電極、５は
前記栓体１の端面に取り付けられ栓体１を通して
ボデイアースされる接地電極である。また６は、
接地電極に対向する部分より中心電極４の軸方向
に平行に絶縁体２の内側に設けられた誘電率の高
いTiO2等から成る誘電体である。この内側の誘
電体６は予め焼成してあり、前記中心電極Ａと前
記絶縁体２の間に接着剤にて接着固定されてい
る。
第２図は本発明の一実施例を示すものであり、第
２図ａは全体図、第２図ｂは第２図ａの要部拡大
部分断面図であり、第２図ｃは第２図ｂの下面図
である。第２図ａ，ｂ，ｃにおいて、１は金属製
栓体、２は栓体１にパツキン３により固定されて
いるAl2O3等の耐熱、耐高電圧性物質から成る絶
縁体、３はパツキン、４は前記絶縁体２により囲
まれ前記栓体１と絶縁されている中心電極、５は
前記栓体１の端面に取り付けられ栓体１を通して
ボデイアースされる接地電極である。また６は、
接地電極に対向する部分より中心電極４の軸方向
に平行に絶縁体２の内側に設けられた誘電率の高
いTiO2等から成る誘電体である。この内側の誘
電体６は予め焼成してあり、前記中心電極Ａと前
記絶縁体２の間に接着剤にて接着固定されてい
る。
上記構成の本発明点火プラグにおいて、両電極
４，５間に高電圧を加えると、まず両電極４，５
の最短距離部、即ち微少ギヤツプｌにおいて強い
電界が形成される。しかし、中心電極４は絶縁体
２で被われているので微小ギヤツプｌでは放電せ
ず、絶縁体２が帯電され、その結果微小ギヤツプ
ｌの混合気がイオン化される。このイオン化は順
次電界の弱い方へ移動し、ついに接地電極５の先
端５ａおよび絶縁体２の表面２ａと中心電極４の
先端４ａの間がイオン化され、接地電極５の先端
５ａから微小ギヤツプｌ、絶縁体２の表面２ａを
経て中心電極４の先端４ａに放電し火花が飛ぶこ
とになる。
４，５間に高電圧を加えると、まず両電極４，５
の最短距離部、即ち微少ギヤツプｌにおいて強い
電界が形成される。しかし、中心電極４は絶縁体
２で被われているので微小ギヤツプｌでは放電せ
ず、絶縁体２が帯電され、その結果微小ギヤツプ
ｌの混合気がイオン化される。このイオン化は順
次電界の弱い方へ移動し、ついに接地電極５の先
端５ａおよび絶縁体２の表面２ａと中心電極４の
先端４ａの間がイオン化され、接地電極５の先端
５ａから微小ギヤツプｌ、絶縁体２の表面２ａを
経て中心電極４の先端４ａに放電し火花が飛ぶこ
とになる。
ここで、中心電極４には負の高電圧が印加され
るとする。微小ギヤツプｌを形成する絶縁体２の
表面に現われる正イオンは負の電界の大きい方向
に沿つて動く。従来例のように中心電極を被う絶
縁体が同一種類の材質の場合は第２図ｃのＸ方向
（絶縁体２の円周方向）の電界と第２図ｂに示す
Ｙ方向の電界との強さに大差が無いので、正イオ
ンはＸ方向にも進みやすい。
るとする。微小ギヤツプｌを形成する絶縁体２の
表面に現われる正イオンは負の電界の大きい方向
に沿つて動く。従来例のように中心電極を被う絶
縁体が同一種類の材質の場合は第２図ｃのＸ方向
（絶縁体２の円周方向）の電界と第２図ｂに示す
Ｙ方向の電界との強さに大差が無いので、正イオ
ンはＸ方向にも進みやすい。
ところが、本発明実施例のように誘電率の高い
誘電体６を接地電極５に対向する側に設け、これ
に対向しない側は誘電体６が位置していないと、
微小ギヤツプｌを形成する絶縁体２の表面の電位
が下がりＹ方向の電界強さも小さくなるが、Ｘ方
向は逆向きの電界となるので、正イオンはＸ方向
には進みにくくなる。従つて、放電経路はＹ方向
に最短となるようになり、かつＸ方向には放電経
路はできにくくなり、放電経路のバラツキが小さ
くなつて放電が安定し、放電の切れも発生しにく
くなるので、着火性を向上できる。
誘電体６を接地電極５に対向する側に設け、これ
に対向しない側は誘電体６が位置していないと、
微小ギヤツプｌを形成する絶縁体２の表面の電位
が下がりＹ方向の電界強さも小さくなるが、Ｘ方
向は逆向きの電界となるので、正イオンはＸ方向
には進みにくくなる。従つて、放電経路はＹ方向
に最短となるようになり、かつＸ方向には放電経
路はできにくくなり、放電経路のバラツキが小さ
くなつて放電が安定し、放電の切れも発生しにく
くなるので、着火性を向上できる。
第３図〜第７図は本発明における他の実施例を
示すものである。
示すものである。
第３図は接地電極５の両端のエツジに対向する
部分に誘電体６を設置したものであり、放電経路
をより安定させたものである。
部分に誘電体６を設置したものであり、放電経路
をより安定させたものである。
第４図は誘電体６を絶縁体２で完全に被つて誘
電体６が放電により破壊されないようにし、しか
も脱落を防止したものである。
電体６が放電により破壊されないようにし、しか
も脱落を防止したものである。
第５図は中心電極４の先端に環状鍔部４ｂを設
けて誘電体６を保護したものである。
けて誘電体６を保護したものである。
以上述べてきた実施例においては接地電極５は
２極であつたが、１極でもよく、２極以上の多極
でも同様の効果を出すことができる。
２極であつたが、１極でもよく、２極以上の多極
でも同様の効果を出すことができる。
第６図は接地電極が４極の場合の他の実施例を
示すものである。
示すものである。
また第７図は接地電極５に絶縁層７を設けて背
後電極効果を出そうとした他の実施例を示すもの
である。第７図ａは要部断面図、第７図ｂは下面
図、第７図ｃは第７図ｄの側面図である。接地電
極５は先端から一定の長さが細くなつており、こ
の細径部が絶縁層７により被われている。絶縁体
７は接地電極５の長手方向の内側において中心電
極４の側方と対向する部分に誘電体６が装着され
ている。
後電極効果を出そうとした他の実施例を示すもの
である。第７図ａは要部断面図、第７図ｂは下面
図、第７図ｃは第７図ｄの側面図である。接地電
極５は先端から一定の長さが細くなつており、こ
の細径部が絶縁層７により被われている。絶縁体
７は接地電極５の長手方向の内側において中心電
極４の側方と対向する部分に誘電体６が装着され
ている。
なお、本発明において、上記各実施例は誘電体
６としてTiO2を用いたが、BaTiO2、CaTiO2、
SrTiO2等のアルカリ類金属酸化物とTiO2との化
合物、あるいはPbTiO2、PbZrO3、PZT等の圧
電セラミツクスNaNbO3、KNbO3、NaTaO3、
KTaO3等でも良く、これらに添加物を加えて特
性を改善したものも用いることができる。
６としてTiO2を用いたが、BaTiO2、CaTiO2、
SrTiO2等のアルカリ類金属酸化物とTiO2との化
合物、あるいはPbTiO2、PbZrO3、PZT等の圧
電セラミツクスNaNbO3、KNbO3、NaTaO3、
KTaO3等でも良く、これらに添加物を加えて特
性を改善したものも用いることができる。
また、上記実施例では絶縁体２，７と誘電体６
とを製合せていわゆる絶縁層を２層構造とした
が、２層以上例えば３層、４層としてもよい。
とを製合せていわゆる絶縁層を２層構造とした
が、２層以上例えば３層、４層としてもよい。
更にまた、上記実施例では誘電体６の設置位置
はいずれも接地電極５あるいは中心電極４に対向
する領域内にのみであるが、誘電体６の一部が少
しはこの領域から外れていてもよい。但し、その
外れる量は第２図ｃのＸ方向に火花がほとんど走
らない程度に定める必要がある。
はいずれも接地電極５あるいは中心電極４に対向
する領域内にのみであるが、誘電体６の一部が少
しはこの領域から外れていてもよい。但し、その
外れる量は第２図ｃのＸ方向に火花がほとんど走
らない程度に定める必要がある。
以上要するに本発明においては、放電火花が絶
縁体の外周を回り込まないようにすることがで
き、従つて放電経路のバラツキを小さくし放電を
安定させ放電の切れを少なくして着火性の向上を
図ることができる。
縁体の外周を回り込まないようにすることがで
き、従つて放電経路のバラツキを小さくし放電を
安定させ放電の切れを少なくして着火性の向上を
図ることができる。
第１図ａは従来例の圧縮比を上げた場合の放電
電圧電流波形、第１図ｂは従来例の放電経路を示
す図、第２図ａは本発明点火プラグの一実施例を
示す部分破断面図、第２図ｂは第１図ａの要部を
拡大して示す部分断面図、第２図ｃは第２図ｂの
下面図、第３図、第４図、第６図は本発明の他の
実施例を示す下面図、第５図は本発明の他の実施
例を示す部分破断面図、第７図ａは本発明の他の
実施例を示す部分断面図、第７図ｂは下面図、第
７図ｃは第７図ａの断面図である。 １……栓体、２，７……絶縁体、２ａ……沿面
放電面、４……中心電極、５……接地電極、６…
…誘電体、ｌ……微小ギヤツプ。
電圧電流波形、第１図ｂは従来例の放電経路を示
す図、第２図ａは本発明点火プラグの一実施例を
示す部分破断面図、第２図ｂは第１図ａの要部を
拡大して示す部分断面図、第２図ｃは第２図ｂの
下面図、第３図、第４図、第６図は本発明の他の
実施例を示す下面図、第５図は本発明の他の実施
例を示す部分破断面図、第７図ａは本発明の他の
実施例を示す部分断面図、第７図ｂは下面図、第
７図ｃは第７図ａの断面図である。 １……栓体、２，７……絶縁体、２ａ……沿面
放電面、４……中心電極、５……接地電極、６…
…誘電体、ｌ……微小ギヤツプ。
Claims (1)
- １ 中心電極と接地電極とを備え、このうち一方
の電極を絶縁層で被覆し、前記絶縁層にギヤツプ
を介して他方の電極を付設し、前記絶縁層により
前記一方の電極の背後電極効果を利用して前記絶
縁層の外面および前記ギヤツプを経て前記両電極
間に沿面放電を行なわしめるようになし、かつ前
記絶縁層は絶縁層で被覆されていない他方の電極
と対向する部分を２層構造とし、その外側は耐
熱、耐高電圧性の物質で構成し、その内側は高誘
電物質で構成し、かつ前記他方の電極と対向して
いない部分の前記絶縁層は前記耐熱、耐高電圧性
の物質で構成したことを特徴とする点火プラグ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55142270A JPS5765683A (en) | 1980-10-10 | 1980-10-10 | Ignition plug |
| US06/309,847 US4476412A (en) | 1980-10-10 | 1981-10-08 | Spark plug |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55142270A JPS5765683A (en) | 1980-10-10 | 1980-10-10 | Ignition plug |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5765683A JPS5765683A (en) | 1982-04-21 |
| JPS6322032B2 true JPS6322032B2 (ja) | 1988-05-10 |
Family
ID=15311443
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55142270A Granted JPS5765683A (en) | 1980-10-10 | 1980-10-10 | Ignition plug |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4476412A (ja) |
| JP (1) | JPS5765683A (ja) |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3616668A1 (de) * | 1986-05-16 | 1987-11-19 | Bosch Gmbh Robert | Zuendkerze mit gleitfunkenstrecke |
| US4730582A (en) * | 1986-12-15 | 1988-03-15 | Lindsay Maurice E | Performing spark plug |
| US4748947A (en) * | 1987-06-22 | 1988-06-07 | Ford Motor Company | Ignition system and method for multi-fuel combustion engines |
| JP3135558B2 (ja) * | 1990-10-12 | 2001-02-19 | 日本特殊陶業株式会社 | スパークプラグ |
| US5152767A (en) * | 1990-11-23 | 1992-10-06 | Northgate Technologies, Inc. | Invasive lithotripter with focused shockwave |
| US6204594B1 (en) | 1998-06-12 | 2001-03-20 | Cooper Automotive Products, Inc. | Spark plug with pressure sensor |
| US6094990A (en) * | 1998-06-30 | 2000-08-01 | Cooper Automotive Products, Inc. | Spark plug with concentric pressure sensor |
| JP4187343B2 (ja) * | 1999-03-26 | 2008-11-26 | 日本特殊陶業株式会社 | セミ沿面放電型内燃機関用スパークプラグ |
| US20050040749A1 (en) * | 2003-08-20 | 2005-02-24 | Lindsay Maurice E. | Spark plug |
| US20050127809A1 (en) * | 2003-08-20 | 2005-06-16 | Lindsay Maurice E. | Spark plug |
| US20060033411A1 (en) * | 2003-08-20 | 2006-02-16 | Lindsay Maurice E | Spark plug |
| US7517235B2 (en) | 2006-12-28 | 2009-04-14 | General Electric Company | Press fit connection for mounting electrical plug-in outlet insulator to a busway aluminum housing |
| WO2008137701A2 (en) * | 2007-05-02 | 2008-11-13 | Honeywell International Inc. | Igniter |
| JP2008287917A (ja) * | 2007-05-15 | 2008-11-27 | Nippon Soken Inc | 内燃機関用のスパークプラグ |
| JP2012522356A (ja) * | 2009-03-31 | 2012-09-20 | フェデラル−モーグル・イグニション・カンパニー | ブリッジング接地電極を備えたスパーク点火装置およびその構築の方法 |
| US8671901B2 (en) * | 2009-11-30 | 2014-03-18 | GM Global Technology Operations LLC | Excess demand voltage relief spark plug for vehicle ignition system |
| ITMI20111896A1 (it) | 2011-10-19 | 2013-04-20 | St Microelectronics Srl | Metodo migliorato di rilevazione di una corrente di ionizzazione all'ignizione in motori a combustione interna e relative strutture di candele |
| JP6035232B2 (ja) * | 2013-11-28 | 2016-11-30 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | 点火装置 |
| JP6425949B2 (ja) | 2014-09-08 | 2018-11-21 | 株式会社Ｓｏｋｅｎ | 内燃機関用の点火プラグ |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2961563A (en) * | 1957-04-24 | 1960-11-22 | Renault | Slipping-spark ignition plugs |
| JPS5349643A (en) * | 1976-10-19 | 1978-05-06 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Rear electrode type spark plug with long discharge gap |
| JPS5430333A (en) * | 1977-08-11 | 1979-03-06 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Spark plug for internal combustion engine |
| JPS55155092U (ja) * | 1979-04-23 | 1980-11-08 | ||
| US4439707A (en) * | 1980-07-23 | 1984-03-27 | Nippon Soken, Inc. | Spark plug with a wide discharge gap |
-
1980
- 1980-10-10 JP JP55142270A patent/JPS5765683A/ja active Granted
-
1981
- 1981-10-08 US US06/309,847 patent/US4476412A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4476412A (en) | 1984-10-09 |
| JPS5765683A (en) | 1982-04-21 |
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