DE2730091C2 - Schrägkantengesteuerte Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen - Google Patents
Schrägkantengesteuerte Kraftstoffeinspritzpumpe für BrennkraftmaschinenInfo
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Description
3 4
Kennzeichenteil des Patentanspruchs angegebenen der Wand der Zylinderbohrung 13 angeordneten, zu-
Merkmalen gelöst Damit übt die innerhalb der ersten gleich als Saug- und Rückströmbohrung dienenden
Ausnehmung im Pumpenkolben angeordnete, einfach Steuerbohrung 31 zusammenwirkt Die zweite Ausneh-
uftd mit engen Bohrungstoleranzen zu fertigende Dros- mung 28 bildet eine Steuerkante 32, die mit einer zwei-
selbohrung keine zusätzliche Steuerfunktion aus, und 5 ten, der ersten Steuerbohrung 31 diametral gegenüber-
ß ihre Lage kann deshalb strömungs- und fertigungsgün- liegenden und mit gleichem Durchmesser versehenen
β stig frei gewählt werden. Die zugehörigen Steuerboh- Steuerbohrung 33 zusammenarbeitet
ώ rangen in der Wand des Pumpenzylinders können unbe- Wie aus der in F ϊ g. 2 dargestellten Abwicklung der
Ü einflußt von der Drosselbohrung bezüglich ihrer Lage Mantelfläche 26 des Pumpenkolbens 14 deutlich zu er-
'■' und Größe den Saug- und Abströmverhältnissen ange- io sehen ist, sind beide Ausnehmungen 27 und 28 getrennt
;'■'; paßt und deshalb auch mit entsprechend großem, dem voneinander in die Mantelfläche 26 eingearbeitet, und
I; Durchfluß angepaßtem Durchmesser ausgeführt wer- beide im vorliegenden Beispiel parallel zueinander ver-
% den, so daß auch keine durch Kerbwirkung verursachte laufenden Steuerkanten 29 und 32 sind bei einander
%. Zylinderrisse auftreten können. diametral gegenüberliegenden Steuerbohrungen 31 und
»ι1 Durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 2 ange- 15 32 um einen Betrag a in Achsrichtung des Pumpenkol-
H gebenen Merkmale können die mit den schrägen Steu- bens 14 gegeneinander versetzt angeordnet
ff erkanten versehenen Ausnehmungen in vorteilhafter Wie aus F i g. 1 zu ersehen, wird bei dem zum Druck-
Il Weise äußerst präzise und genau bei gleichbleibender ventil 23 hin gerichteten Förderhub des Pumpenkolbens
P Schleifscheibeneinstellung auf Umschlag geschliffen 14 die Steuerbohrung 31 zuerst von der Steuerkante 29
M werden, und auch die beiden in Hubrichtung zueinander 20 aufgesteuert und erst nach einem weiteren, dem Betrag
% versetzten Steuerbohrungen sind fertigungstechnisch a entsprechenden Teilhub öffnet dann die Steuerkante
ψ. günstig herstell- und meßbar. 32 eine Verbindung von dem mit 34 bezeichneten Pum-
§:! Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden penarbeitsraum zur Steuerbohrung 33. Der Pumpenar-
tt nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben. Es beitsraum 34 ist ein Teil der Zylinderbohrung 13 und
fe| zeigt 25 wird einerseits von einer Stirnfläche 35 des Pumpenkol-
it? F i g. 1 einen Längsschnitt durch den erfindungswe- bens 14 und andererseits vom Druckventil 23 begrenzt
Il sentlichen Teil einer als erstes Ausführungsbeispiel dar- Die Stirnfläche 35 des Pumpenkolbens 14 bildet mit
|i gestellten Kraftstoffeinspritzpumpe, dessen Mamtelfläche 26 in bekannter Weise eine waag-
;;: F i g. 2 eine Abwicklung der Mantelfläche des züge- rechte, sogenannte obenliegende Steuerkante, mit der
p hörigen Pumpenkolbens mit eingezeichneter Lage der 30 ein konstanter Förderbeginn erreicht wird. Der Pum-
U Steuerbohrungen, penkolben 14 enthält eine von seiner Stirnfläche 35 aus-
iV F i g. 3 einen Längsschnitt durch das zweite Ausfüh· gehende sacklochartige Längsbohrung 36, die über zwei
:i rungsbeispiel, Querbohrungen 37 und 38 mit den Ausnehmungen 27
£ F i g. 4 eine Abwicklung entsprechend F i g. 2, jedoch und 28 verbunden ist, wobei die die erste Ausnehmung
% für das zweite Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 und 35 27 mit der Längsbohrung 36 verbindende Querbohrung
ίί F i g. 5 eine Abwicklung entsprechend F i g. 4, jedoch 37 einen wesentlich kleineren Durchmesser als die
■!ι für das dritte Ausführungsbeispiel. Querbohrung 38 aufweist und so als Drosselbohrung
[I Die in den Fig. 1 bis 5 beschriebenen Ausführungs- bzw. Drosselstelle in der Verbindung vom Pumpenar-
f: beispiele sind als schrägkantengesteuerte Einzylinder- beitsraum 34 zu einem Raum niederen Druckes 39 dient.
■ Krahstoffeinspritzpumpen dargestellt, die Erfindung 40 Dieser Raum niederen Druckes 29 steht unter dem Vor-
' umfaßt selbstverständlich auch als Reiheneinspritzpum- förderpumpendruck des zufließenden Kraftstoffes und
iti pen bezeichnete Mehrzylinder-Kraftstoffeinspritzpum- dient zugleich als Saug- und Rückströmraum. Die Quer-
iji pen. bohrung 38 ist etwa mit gleichem Durchmesser wie die
|| Beim ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist in Längsbohrung 36 oder die Steuerbohrung 33 ausge-
|ί? ein nur teilweise dargestelltes Gehäuse 10 einer Ein- 45 führt, und stellt somit eine ungedrosselte Verbindung
|f spritzpumpe 11 ein Pumpenzylinder 12 eingesetzt, in vom Pumpenarbeitsraum 34 zum Saugraum 39 dar. Bei-
f| dessen Zylinderbohrung 13 ein Pumpenkolben 14 axial- de Querbohrungen 37 und 38 sind gleichachsig zueinan-
I und drehbeweglich geführt ist Der Pumpenzylinder 12 der und rechtwinklig zur Längsachse des Pumpenkol-
ώ stützt sich mit einer Ringschulter 15 auf einem Absatz bens 14 in diesen eingearbeitet, wodurch die Kalibrie-
£ 16 im Gehäuse 10 ab und wird mittels eines durch 50 rung der als Drosselbohrung ausgebildeten Querboh-
;■■ Schrauben 17 befestigten Spannflansches 18 unter Zwi- rung 37 und deren Entgratung erleichtert ist.
y schenschaltung eines Rohranschlußstücks 19 und eines Beide Ausnehmungen 27 und 28 haben an ihrem der
ii? Ventilkörpers 20 fest gegen diesen Absatz 16 gespannt. Stirnfläche 35 nächstliegenden Ende je eine Stoppnut
ty In dem Ventilkörper 20 ist ein mit einem Rücksaugbund 41, die zur Fertigungsvereinfachung beide gleich breit
|| 21 versehenes bewegliches Ventilglied 22 eines Gleich- 55 und gleich lang ausgeführt sind und im Gegensatz zu
ί raum-Entlastungsdruckventils 23 geführt Das Ventil- bekannten Stoppnuten jedoch nicht bis zur Stirnfläche
p glied 22 wird durch eine Feder 24 auf seinen Sitz im 35 des Pumpenkolbens 14 durchgehen, sondern mit ei-
K; Ventilkörper 20 gedrückt. An das Rohranschlußstück 19 nem solchen Abstand zu dieser Stirnfläche 35 enden,
[:! ist in bekannter Weise eine zur Einspritzdüse führende daß in der Drehlage des Pumpenkolbens, in der die
Ü] Druckleitung 25 angeschlossen, die hier nur angedeutet 60 Steuerbohrungen 31 und 32 mit diesen Stoppnuten 41
j- eingezeichnet ist. zusammenarbeiten, keine Druckförderung möglich ist,
Ö Der in bekannter Weise mit stets gleichbleibendem Ha dieser Abstand kürzer ist als die Durchmesser der
W1 Hub von einer hier nicht näher dargestellten Nocken- Steuerbohrungen 31 und 33 (siehe dazu F i g. 2 mit
?X welle angetriebene Pumpenkolben 14 weist zwei in sei- strichpunktiert eingezeichneten Steuerbohrungen 31
fi! ne mit 26 bezeichnete Mantelfläche eingearbeitete und 65 und 32).
ί einander diametral gegenüberliegende Ausnehmungen Die als zweites Ausführungsbeispiel in den F i g. 3 und
V 27 und 28 auf, von denen die erste Ausnehmung 27 mit 4 dargestellte Kraftstoffeinspritzpumpe 11' unterschei-
einer Steuerkante 29 versehen ist. welche mit einer in det sich von dem ersten AusführunesbeisDiel nach den
5 6
Fig. 1 und 2 in erster Linie dadurch, daß der Pumpen- den Stellung. Bei weiterem Aufwärtshub des Pumpenkolben
14' zwei Ausnehmungen 51 und 52 in seiner kolbens 14 öffnet die Steuerkante 29 der Ausnehmung
Mantelfläche 26' aufweist, deren erste Steuerkante 53 27 eine durch die Querbohrung 37 gedrosselte Verbingenau
parallel zu der von der zweiten Ausnehmung 52 dung vom Pumpenarbeitsraum 34 über die Längsbohgebildeten
zweiten Steuerkante 54 verläuft, und beide 5 rung 36 und Ausnehmung 27 im Pumpenkolben 14 und
Steuerkanten 53 und 54 haben auch einen genau glei- die Steuerbohrung 31 zum Saugraum 39. Dabei findet
chen Abstand von der Stirnfläche 35 des Pumpenkol- eine durch die Querbohrung 37 gedämpfte Rückströbens
14'. Anstelle der um den Betrag a zueinander ver- mung des im Pumpenarbeitsraumes 34 befindlichen
setzten Steuerkanten 29 und 32 des ersten Ausführungs- Kraftstoffes statt, die Förderung hört auf, und das Venbeispiels
sind bei diesem Ausführungsbeispiel nach 10 tilglied 22 schließt mit Hilfe der Kraft der Feder 24 und
F i g. 3 und 4 die beiden Steuerbohrungen 3V und 33' um des in der Druckleitung 25 befindlichen Kraftstoffes die
den Betrag a gegeneinander versetzt, so daß die das Verbindung zu dieser Druckleitung 25 und damit zur J|
Förderende steuernde Kante der mit der ersten Aus- Einspritzdüse. Dieses Schließen findet gedämpft statt, |
nehmung 51 zusammenwirkenden Steuerbohrung 31' was durch die drosselnde Querbohrung 37 bewirkt wird. f§
um das eine gedrosselte Vorabsteuerung bewirkende 15 Nach Durchlaufen des durch das Abstandsmaß a be- j|
Abstandsmaß a weiter entfernt von dem mit 55 bezeich- stimmten Teilhubes öffnet die zweite Steuerkante 32 die |i
neten pumpenarbeitsraumseitigen Ende des Pumpenzy- zugehörige Steuerbohrung 33 und die weitere Rück- |j!
linders 12' angeordnet ist als die entsprechende Kante strömung findet ungedämpft zum Saugraum 39 statt, da νξ
der anderen Steuerbohrung 33'. die Querbohrung 38 etwa den gleichen Durchmesser ||
Die erste Ausnehmung 51 ist wie die Ausnehmung 27 20 aufweist wie die Längsbohrung 36 und die Steuerboh- ig§
des ersten Ausführungsbeispiels über eine in eine rung 33. Damit wird verhindert, daß vor allem bei klei- Wi
Längsbohrung 36' des Pumpenkolbens 14' mündende, ner Last und weiter aufwärts gehendem Pumpenkolben ||
als Drosselbohrung ausgebildete Querbohrung 37' mit das Druckventil 23 nochmals aufgestoßen wird. f|
dem Pumpenarbeitsraum 34 verbunden. Um die mit Günstige Ergebnisse wurden mit einer Pumpenausrü- |§
dem Pumpenarbeitsraum verbundenen Toträume mög- 25 stung erzielt, bei der der Durchmesser D\ der Querboh- ||
liehst gering 211 halten, ist diese Querbohrung 37' mög- rung 37 höchstens ein Viertel des Durchmessers Eh der ||S
liehst nahe an die Stirnfläche 35 heran von der Stoppnut zugehörigen Steuerbohrung 31 beträgt Ein praktisches 5$
41 in die Längsbohrung 36' hineingebohrt Die Längs- Ausführungsbeispiel mit einem Pumpenkolbendurch- ||
bohrung 36' kann, da sie nur eine durch die Drosselung messer von 15 Millimetern wies ein Abstandsmaß a von f\
begrenzte Vorabsteuermenge durchlassen muß, we- 30 2 Millimetern, einen Durchmesser D\ von 0,8 bis 1.2 Mil- !;■
sentlich kleiner ausgeführt werden als die Längsboh- Iimetern und einen Durchmesser Eh der Steuerbohrung ΐ-t
rung 36 in F i g. 1. Dies ist dadurch möglich, daß anstelle von 6 Millimetern auf. |f
der Querbohrung 38 in F i g. 1 und 2 die zweite Ausneh- Das in den F i g. 3 und 4 dargestellte zweite Ausfüh- ip
mung 52 eine zur Stirnfläche 35 hin durchgehende rungsbeispiel hat die gleiche Wirkungsweise wie das r
Stoppnut 56 besitzt die so eine direkte ungedrosselte 35 zuvor beschriebene erste Ausführungsbeispiel, lediglich j»,
Verbindung zum Pumpenarbeitsraum 34 herstellt weist das dort mit 23' bezeichnete Druckventil keinen ;
Das dritte, lediglich durch die Abwicklung F i g. 5 dar- Rücksaugbund auf und ist somit als einfaches Rück-
gestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von schlagventil dargestellt Bei dieser Pumpe wird die Ent- i.»
dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten ersten Ausfüh- lastung der Druckleitung 25 ausschließlich durch die f;'
rungsbeispiel dadurch, daß die Steigungswinkel oc\ und 40 drosselnde Querbohrung 37' im Pumpenkolben 14' be- Jf
«2 der hier mit 29" und 32" bezeichneten Steuerkanten stimmt und die Entlastung läßt sich besonders vorteil- ||
geringfügig voneinander abweichea Der Steigungswin- haft an die Erfordernisse des Motors anpassen, wenn die |=
kel Λ2 der Steuerkante 32" ist etwas kleiner als der Stei- beiden Steuerkanten 53 und 54 wie beim dritten Ausfüh- p,
gungswinkel oc\ der Steuerkante 29" und die Lage bei- rungsbeispiel nach F i g. 5 einen unterschiedlichen Stei- ||
der Steuerkanten 29" und 32" der mit 27" und 28" be- 45 gungswinkel <x\ bzw. oti aufweisen (nicht dargestellt). |2
zeichneten Ausnehmungen des Pumpenkoibens 14" ¥rj'
sind im in F i g. 5 dargestellten Beispiel so angeordnet Hierzu 1 Blatt Zeichnungen ||
daß sie etwa mit gleichem Abstand von der Stirnfläche ||
35 an den Stoppnuten 41 beginnen und sich dann in "V
Richtung zur Steuerung einer größeren Fördermenge 50 :3
auseinanderbewegen. Damit wird erzielt daß bei kleine- f;
rer Laststellung beide Steuerkanten nahezu zugleich ψ
von den Steuerbohrungen 31 und 33 aufgesteuert wer- ?■
den. Bei größerer Last findet dann die erfindungsgemäß j
über die Querbohrung 37 gedrosselte Vorabsteuerung 55 't
über die Steuerbohrung 31 durch die Steuerkante 29" ^
statt Diese unterschiedliche Steigungsrichtung beider i:
Steuerkanten kann selbstverständlich sinngemäß auch
beim zweiten Ausführungsbeispiel angewendet werden,
beim zweiten Ausführungsbeispiel angewendet werden,
um auch dort eine lastabhängige Vorabsteuerung zu 60
erzielen. ;"■
Die Wirkungsweise der mit der Erfindung erreichba- >':
ren Vorabsteuerung wird nachfolgend anhand der j'J:
F i g. 1 und 2 erläutert i|
In F i g. 1 ist der Pumpenkolben 14 in der Stellung 65 K
gezeichnet die er kurz vor Ende der Pumpenförderung JJi
einnimmt das Ventilglied 22 des Druckventils 23 steht in g<;
seiner offenen, den Kraftstoffdurchfluß nicht behindern- £
Claims (2)
1. Schrägkantengesteuerte Kraftstoff einspritz- Bereich von 800 bis 1000 bar liegenden Spitzendrücken
pumpe für Brennkraftmaschinen mit einem axial- 5 im Pumpenarbeitsraum ausgesetzt sind Aus diesem
und drehbeweglich in einem Pumpenzylinder ge- Grunde ist die Zugbelastung in der Wand des zugehöriführten
Pumpenkolben, der in seiner Mantelfläche gen Pumpenzylinders entsprechend hoch und dieser Z>zwei
gegenüberliegende und von schrägen Steuer- linder dann auch entsprechend kerbempfindlich, so daß
kanten begrenzte Ausnehmtaigen aufweist, die bei- Pumpenausfälle durch Risse im Zylinder unvermeidlich
de stets mit dem Pumpenarbeitsraum in Verbindung 10 sind.
stehen, zur Beendigung des wirksamen Förderhubes Bei einer anderen bekannten Kraftstoffeinspritzpum-
über zwei in der Wand des Pumpenzylinders einan- pe abweichender Bauart (CH-PS 4 12 468. Figuren 9
der gegenüberliegende Steuerbohrungen mit einem und 11) wird die gewünschte Vorabsteuerung durch je
Raum niederen Druckes verbindbar sind und von - eine, den beiden einander gegenüberliegenden Steuer-
denen die erste Ausnehmung kurz vor der zweiten 15 bohrungen benachbarte und in Hubrichtung vorge-
von der zugehörigen Steuerbohrung aufsteuerbar schaltete Drosselbohrung in der Wand des Pumpenzy-
ist, als Teil einer mit einer Drosselbohrung versehe- linders erzielt Auch diese Konstruktion führt wegen der
nen Verbindung vom Pumpenarbeitsraum zum Kerbwirkung der kleinen Drosselbohrung zu Rissen in
Raum niederen Druckes dient und ausschließlich der Zylinderwand und damit zum Ausfall der Pumpe
über eine in eine sacklochartig vom Pumpenarbeits- 20 und konnte deshalb bisher nicht in der Praxis angewen-
raum aus sich in den Pumpenkolben erstreckende det werden. Als weiterer Nachteil wäre der durch den
Längsbohrung mündende Querbohrung mit dem Durchmesser der Drosselbohrung und die notwendige
Pumpenarbeitsraum verbunden ist, dadurchge- Wandstärke zwischen Drossel- und Steuerbohrung fest-
kennzeichnet, daß die die erste Ausnehmung gelegte und somit nicht unterscheidbare Mindestab-
(27; 51; 27") mit der Längsbohrung (36; 36') im Pum- 25 stand zwischen den zwei Bohrungen zu nennen, durch
penkolben (14; 14'; 14") verbindende Querbohrung den ein entsprechender zeitlicher Abstand zwischen
(37,37') als Drosselbohrung ausgebildet ist Vorabsteuerung und eigentlicher, das Förderende be-
2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, da- stimmender Absteuerung nicht unterschritten werden
durch gekennzeichnet, daß die schrägen Steuerkan- kann. Damit wäre auch durch diesen Nachteil die Anten
(53, 54) der beiden Ausnehmungen (51, 52) mit 30 wendbarkeit wesentlich eingeschränkt.
gleichem Steigungswinkel und gleicher Ausrichtung Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der vorste-
diametral gegenüberliegend angeordnet sind und hend beschriebenen Kraftstoffeinspritzpumpe (CH-PS
daß die mit der ersten Ausnehmung (51) zusammen- 4 12 468, Figur 12) wird die zuvor beschriebene Rißgearbeitende
Steuerbohrung (31') gegenüber der mit fahr vermieden, da diese Pumpe zur Dämpfung der
der zweiten Ausnehmung (52) zusammenarbeiten- 35 beim Absteuern auftretenden Druckwellen innerhalb
den Steuerbohrung (33') um einen einen Vorabsteu- des Pumpenkolbens eine als Drosselbohrung ausgebilerhub
festlegenden Betrag (a) vom Pumpenarbeits- dete Längsbohrung aufweist, die allerdings als einzige
raum (34) weg versetzt ist. Verbindung zwischen den beiden mit Steuerkanten ver
sehenen Ausnehmungen und dem Pumpenarbeitsraum
40 dient Mit dieser, die gesamte Absteuerkraftstoffmenge
auszulegenden Drossel ist weder eine genügend starke Dämpfung der auftretenden Druckwellen noch die er-
Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritz- forderliche gedrosselte Vorabsteuerung erzielbar. Aupumpe
nach dem gattungsbildenden Oberbegriff des ßerdem wird das Einspritzende verschleppt, was zu verPatentanspruchs
1. 45 schlechterten Abgasemissionswerten führt.
Es ist bereits eine Kraftstoffeinspritzpumpe der gat- Des weiteren sind aus den Figuren 3 und 4 der DE-
tungsgemäßen Bauart bekannt (US-PS 33 68 491), bei OS 21 32 054 ebenfalls in den Abströmweg vom Pumder
durch eine gedrosselte Absteuerung (Vorabsteue- penarbeitsraum zum Raum niederen Druckes eingefügrung)
kurz vor der eigentlichen Absteuerung zur Been- te, in der Wand des Pumpenzylinders und als Querbohdigung
der Einspritzung der für ein schnelles Spritzende 50 rung im Pumpenkolben befindliche Drosselbohrungen
notwendige Druckabfall im Pumpenarbeitsraum und in bekannt, durch die weder die eingangs näher erläuterte
der Einspritzleitung kurzzeitig verlangsamt wird, um Rißgefahr in der Wand des Pumpenzylinders beseitigt
Kavitation bzw. Erosion im Einspritzsystem und Nach- noch die erforderliche Vorabsteuerung bewirkt werden
spritzer am Einspritzventil zu vermeiden. Der Pumpen- können. Die beiden Drosselbohrungen dienen zur Verkolben
dieser Pumpe weist in seiner Mantelfläche zwei 55 ringerung der geförderten Kraftstoffeinspritzmenge in
gegenüberliegende und von schrägen Steuerkanten be- einem vorbestimmten Lastbereich und somit einer völgrenzte
Ausnehmungen auf, von denen die erste Aus- lig anderen Aufgabe.
nehmung kurz vor der zweiten von der zugehörigen, in Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu-
der Wand der Zylinderbohrung befindlichen Steuerboh- gründe, bei einer mit Vorabsteuerung arbeitenden
rung aufsteuerbar ist, wobei die mit der ersten Ausneh- 60 Kraftstoffeinspritzpumpe der gattungsgemäßen Bauart
mung zusammenwirkende Steuerbohrung selbst als auch bei sehr hohen Spitzendrücken von z.B. 1000 bar
Drosselbohrung ausgebildet ist. Abgesehen von der Zylinderrisse zu verhindern und trotz Eirihaitur." eines
Schwierigkeit, die Lage dieser Drosselbohrung in der vorbestimmten, genau festgelegten Abstandes zwischen
Zylinderwand mit genügend engen Toleranzen auf die Vorabsteuerung und endgültiger Absteuerung der Pum-Lage
der zugehörigen Steuerkante am Pumpenkolben 65 penförderung unabhängig davon die Größe und Lage
abzustimmen, tritt bei dieser Pumpenkonstruktion eine der Drosselbohrung an die strömungs- und fertigungsaus
der Kerbwirkung einer engen Drosselbohrung im mäßigen Erfordernisse anpassen zu können.
Pumpenzylinder herrührende Rißgefahr auf, die vor al- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im
Pumpenzylinder herrührende Rißgefahr auf, die vor al- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im
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