JP2001501316A - 内燃機関における吸気管における圧力及び温度を検出する装置並びに該装置を製造する方法 - Google Patents

内燃機関における吸気管における圧力及び温度を検出する装置並びに該装置を製造する方法

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、内燃機関の吸気管における圧力及び温度を検出する装置であって、共通のケーシング内に温度センサと、評価回路と一緒にほとんど緊張なしに保持体に固定された圧力センサとが配置されている形式のものにおいて、ケーシングが少なくとも2つの互いに隔てられた室を有しており、これらの室のうちの1つの室が、管片を介して吸気管に接続されていて周囲に対してシールされている圧力室を形成していて、該圧力室内に、圧力センサが固定されている保持体の部分が配置されており、かつ別の室が、接続エレメントを備えた保持体の残りの部分を受容及び固定するために働き、しかも保持体の固定及び圧力センサのシールのために、機械的な緊張を遮断するシール接着結合部が設けられていることを特徴とする、内燃機関の吸気管における圧力及び温度を検出する装置である。

Description

【発明の詳細な説明】 内燃機関における吸気管における圧力及び 温度を検出する装置並びに該装置を製造する方法 背景技術 本発明はまず第1に、内燃機関の吸気管における圧力及び温度を検出する装置 であって、共通のケーシング内に温度センサと、評価回路と一緒にほとんど緊張 なしに保持体に固定された圧力センサとが配置されている形式のものに関する。 内燃機関の吸気管における圧力及び温度を検出する装置であって、温度センサ と圧力センサとが共通のケーシング内に配置されている形式の装置は、例えばド イツ連邦共和国特許第2851716号明細書に基づいて公知である。 例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第4317312号明細書に開示された 圧力センサと温度センサとの組合せは、第4図に示されている。 第4図に示された圧力センサではワン-チップ-シリコン-圧力センサ(図示せ ず)が使用され、この圧力センサはセンサセルを有しており、このセンサセルで は圧力はダイヤフラムの背側に導入され、ダイヤフラムの前側には絶対圧を測定 するために基準真空が設けられている。圧力センサは気密のTOケーシング82 内に装着されており、このケーシング82自体は、圧力及び温度を検出する装置 全体のケーシング80内に配置されている。ケーシング80内にはさらに、電磁 的な互換性に関して必要なコンデンサを備えたプリント配線板83が配置されて いる。プリント配線板83はさらに、ケーシング80に一体成形された管片85 内に配置されている扁平コネクタ接点84への接続のために働く。 圧力管片88内にはさらに、管状のプラスチックスリーブ87内に埋め込まれ たNTC抵抗の形の温度センサ86が配置されており、この温度センサ86の接 続導体は、NTCワイヤに溶接された挿入部材90を介して扁平コネクタ接点8 4と導電的に接続されている。 圧力及び温度を検出するこのような形式の装置は、極めて高価な形式でしか製 造することができず、例えば温度センサ86及び圧力センサ82の接続導体とプ リント配線板85及び扁平コネクタ接点との間における電気的な接続は、完全に 組み立てられた状態においてろう接接続部によって生ぜしめることが必要である 。したがってこのろう接接続部はシールのために後で接着剤89によって周囲を 埋められねばならない。 このような公知の装置におけるその他の問題点としては次のことが挙げられる 。すなわちこのような装置では、温度センサ86はプラスチックスリーブ87内 に配置されているので、そのために、温度センサ86は多くの使用において極め て長い応答時間を必要とする。 まだ公開されていないドイツ連邦共和国特許出願第19711939.5号明 細書に記載された、内燃機関の吸気管における圧力及び温度を検出する装置では 、圧力下にある媒体を導入するために、ケーシングに固定された管片部分と保持 体及び管片部分に機械的な緊張を遮断するシール接着結合部を介して結合された 中間部材が設けられている。 このような装置は確かに、管片部分及び保持体ともっぱら弾性的なシール接着 結合部を介して結合されている中間部材によって、素張の極めて良好な遮断を可 能にしている。しかしながらこのような装置には、その製造コストが比較的高価 であるという欠点がある。すなわちこの場合、最終的に管片部分を固定すること ができるようになる前に、まず初めに中間部材が保持体に固定されねばならない 。 さらにまた、圧力センサ内における緊張を完全に排除することが不可能である 。それというのは、保持体はケーシング壁に固定されていて、その限りでは、圧 力センサに作用する圧力によって片側において負荷され、これによってわずかな 緊張が生じ得るからである。 ゆえに本発明の課題は、冒頭に述べた形式の、内燃 機関の吸気管における圧力及び温度を検出する装置を改良して、極めて簡単に製 造することができ、しかも極めて正確な圧力測定を可能にする装置を提供するこ と、並びにこのような装置を製造する方法を提供することである。 発明の利点 この課題を解決するために本発明の構成では、冒頭に述べた形式の、内燃機関 の吸気管における圧力及び温度を検出する装置において、ケーシングが少なくと も2つの互いに隔てられた室を有しており、これらの室のうちの1つの室が、管 片を介して吸気管に接続されていて周囲に対してシールされている圧力室を形成 していて、該圧力室内に、圧力センサが固定されている保持体の部分が突入して おり、かつ別の室が、電気的な接続エレメントを備えた保持体の残りの部分を受 容及び固定するために働き、しかも保持体の固定及び圧力室のシールのために、 機械的な緊張を遮断するシール接着結合部が設けられている。 ケーシングが少なくとも2つの互いに隔てられた室を有しており、これらの室 のうちの1つの室に、評価回路を備えた圧力センサが固定されている保持体の部 分が突入しており、かつ別の室が、電気的な接続エレメントを備えた保持体の残 りの部分を固定するために働き、しかも保持体の固定及び圧力室のシールのため に、機械的な緊張を遮断するシール接着結合部が設け られている構成には、圧力センサが固定されている部分が、圧力室において全面 から圧力負荷されるという特に大きな利点がある。このような構成によって、保 持体の機械的な緊張は、例えばケーシング壁における固定形式に比べてより良好 に回避される。本発明による装置にはまた、圧力室が直接的に管片を介して吸気 管と接続されていることによって、管片と保持体との間におけるいかなる形式の 中間部材をも省くことができるという特別な利点もある。 後でさらに詳しく述べる簡単な組立てに関して特に有利な構成では、ケーシン グがベース部分と該ベース部分に結合されたカバー部分とを有しており、ベース 部分に管片が配置されていて、かつベース部分に保持体プレートが機械的な緊張 を遮断するシール接着結合部によって固定されており、カバー部分が、保持体の 上方に位置するように配置されていて、両方の室を形成するための壁を有してお り、該壁が、機械的な緊張を遮断するシール接着結合部によって保持体と結合さ れている。 ベース部分に固定されたカバー部分の緊張、つまり保持体ひいては圧力センサ に伝達されるおそれのある緊張を回避するために、本発明の有利な構成では、カ バー部分がベース部分にもっぱら、機械的な緊張を遮断するシール接着結合部を 介して固定されている。 原則的には、圧力センサが固定されている保持体は 自由に浮遊した状態で圧力室内に突入していることができる。しかしながら特に 組立てに関して有利な構成では、ベース部分には圧力室内に支持面が設けられて おり、該支持面に保持体が、機械的な緊張を遮断する少なくとも1つのシール接 着結合部によって固定されている。 周囲からの影響に対して圧力センサを守るために、本発明の有利な構成では、 圧力センサの回りにリングが配置されており、該リングと圧力センサとの間にお ける中間室が、耐薬品性(chemikalienbestaendig)のゲルによって満たされて いる。 そのためには、フッ化シリコン-ゲルが特に有利である。 測定すべき媒体に対して温度センサを特に直接的に接続もしくは接触させるこ とを可能にするために、温度センサはベース部分に、該温度センサが管片の内部 に突入するように、固定されていると有利である。 温度センサは管片内において原則的には種々様々な形式で固定することが可能 である。 本発明の1つの構成では、温度センサの接続導体が、管片に一体成形されたば ね弾性的なクリップ湾曲部材によって、管片に形成された2つのジョーにクラン プされるようになっている。このように構成すると、温度センサを極めて簡単な 形式で管片に取り付けかつ位置決めすることができるのみならず、クリップ湾曲 部材により与えられるクランプ結合部によって、温度センサの接続導体の損傷の ない固定を可能にすることができる。 温度センサ及びその接続導体を腐蝕又はその他の周囲からの影響による損傷及 び作用から守るために、本発明の別の有利な構成では、温度センサ及び該温度セ ンサの接続導体が、保護ラッカ又は保護被覆層によって、有利にはポリエステル イミドラッカによって、被覆されている。 特に、圧力室から外方に延びる温度センサの接続導体を、簡単に製造可能かつ 有利な形式でシールするために、本発明の有利な構成では、温度センサの接続導 体が、保持体とベース部分との間における単数又は複数のシール接着結合部を貫 いて案内されている。 本発明の別の構成では、温度センサが、管片に形成された受容部内に挿入され ていて、接着結合部によって固定されており、該接着結合部が保持体とベース部 分との間に配置されていて、温度センサの接続導体の端部を取り囲んでいる。 このような固定形式は特に、温度センサを上から管片内に固定できる点で、つ まり温度センサを固定するために圧力センサを固定するのと同じ取付け方向が与 えられている点で、有利である。 周囲からの影響による腐蝕及び損傷を回避するために、有利にはこの場合、温 度センサの接続導体が、接 触接続のために露出した端部を除いてテフロン被覆されており、露出した端部と 、テフロン被覆された接続導体の少なくとも1つの部分区分とが、接着剤内に埋 め込まれている。このようになっていると、同時に絶縁作用をも有している特に 安定的な結合部が得られる。それというのは、接着剤は、テフロン被覆されてい ない露出した接続端部に特に良好に固着するからである。 特に簡単な組立てを可能にするために本発明のさらに別の有利な構成では、温 度センサの接続導体を、ケーシング内に配置されていて外方に向かって案内され たコネクタ接続ピンと接触接続させるために、切断式端子接続部(Schneidklemm verbindung)が設けられている。 温度センサの接続導体を、ケーシング内に配置されていて外方に向かって案内 されたコネクタ接続ピンと接触接続させるために有利には、導電接着結合部及び /又はろう接結合部及び/又は溶接結合部が設けられている。 本発明の前記課題を解決する本発明の方法は、内燃機関の吸気管における圧力 及び温度を検出する装置を製造する方法であって、以下に記載のステップ、すな わち、 −ケーシングのベース部分における温度センサの固定、 −ベース部分に設けられたコネクタ接続ピンと接続導体との電気的な接触接続部 の製造、 −機械的な緊張を遮断するシール接着結合部によるベース部分における保持体の 固定、 −保持体の電気的な接点エレメントとベース部分に設けられた接点エレメントと の間における接点の製造、 −機械的な緊張を遮断するシール接着結合部による保持体及びベース部分におけ るカバー部分の固定 というステップを特徴とする、内燃機関の吸気管における圧力及び温度を検出す る装置を製造する方法である。 このような方法によって、内燃機関の吸気管における圧力及び温度を検出する 装置であって、極めて正確に作動する装置を、有利な形式で迅速ひいては安価に 製造することができる。 図面 次に図面につき本発明の有利な実施例を説明する。 第1図は、内燃機関の吸気管における圧力及び温度を検出する本発明による装 置の第1実施例を示す断面図である。 第2図は、温度センサを固定するために働きかつ管片部分に配置されたクリッ プ湾曲部材を示す平面図である。 第3図は、内燃機関の吸気管における圧力及び温度 を検出する本発明による装置の第2実施例を示す断面図である。 第4図は、内燃機関の吸気管における圧力及び温度を検出する、先行技術に基 づいて公知の装置を示す断面図である。 実施例の記載 第1図に示された、内燃機関の吸気管における圧力及び温度を検出する装置の 第1実施例は、全体を符号10で示されたケーシングを有しており、このケーシ ング10は、ベース部分12とカバー部分14とを有している。 ケーシング10は2つの室に、つまり圧力室16と別の室18とに分割されて おり、この別の室18内においては保持体20が、機械的な緊張を遮断するシー ル接着結合部22によってベース部分12に固定されている。保持体20はこの 場合、保持体20が単にベース部分12のウェブ13にだけ載設されるように、 ウェブ13に固定されている。ウェブ13は、ボンディングワイヤ23が保持体 20に接触接続されている箇所に配置されている。ボンディングワイヤ23は、 ベース部分12内に配置された扁平コネクタ接点30と、保持体20における電 気的な接続導体との間における電気的な接続部を形成している。 保持体20には、自体公知の圧力センサ40が配置されており、この圧力セン サ40はガラス台と、この ガラス台に配置されたシリコンチップとを有しており、このシリコンチップの表 面には例えば評価回路が設けられており、この評価回路は例えばピエゾ抵抗式の 抵抗素子から成るホイートストンブリッジの形で構成されている。圧力検出のた めに必要なダイヤフラムは、シリコンチップ背側のエッチングによって生ぜしめ られている。ガラス台とシリコンチップとの結合部は真空下で生ぜしめられ、そ の結果次いで、エッチングによって形成された空洞には真空が存在している。 カバー部分14に向けられた圧力センサ40は、例えばICリングであるリン グ42によって取り囲まれている。リング42と圧力センサ40との間における 圧力室44は、フッ化シリコン-ゲルによって満たされている。このフッ化シリ コン-ゲルによって、圧力センサ40はその細いワイヤゴールドボンディング(D uenndrahtgoldbond)をを含めて、内燃機関内における媒体例えばガソリン又は 排ガス凝縮体との接触及びコンタクトを確実に防止されている。 圧力センサ40は、圧力室16内に突入している保持体20の部分21に配置 されている。圧力室16は、ベース部分12と一体的に結合された管片15を介 して、内燃機関の吸気管(図示せず)と結合されている。評価回路は有利には圧 力センサ40のチップに装着されている。また、保持体20の、カバー部分14 に向けられた、圧力室16内に位置している側に、評 価回路を設けることも可能である。評価回路に加えてさらにEMV保護回路(EM V-Schutzbeschaltung)が、圧力室の外側に例えば室18内に設けられていても よい。 圧力室16内にはベース部分に支持面17が設けられており、この支持面17 には保持体20の部分21の自由端部が、機械的な緊張を遮断するシール接着結 合部25を介して固定されている。これは主として組立てのために役立ち、保持 体20が組立ての際に圧力室16内に内方旋回することを阻止する。 カバー部分14はベース部分12と、同様に機械的な緊張を遮断するシール接 着結合部27によって結合されている。 カバー部分14は圧力センサ40に隣接して壁19を有しており、この壁19 は保持体20と、機械的な緊張を遮断するシール接着結合部28を介して結合さ れている。この壁19によって特に簡単な形式で、ケーシングは2つの室16, 18に圧密に分割されることができる。同時に壁19は保持体20を安定化させ るためにも役立つ。 温度センサ70はベース部分12に次のように、すなわち該温度センサが管片 15内に突入するように、配置されている。温度センサ70の接続導体71はベ ース部分12と保持体20との間におけるシール接着結合部21を通して案内さ れている。 第1図及び第2図に示された実施例では、NTC抵抗の形をした温度センサは 、管片15に一体成形されたばね弾性的なクリップ湾曲部材95によって固定さ れている。クリップ湾曲部材95は第2図に組み付けられていない状態で示され ている。温度センサ70の接続導体71を固定するために、温度センサ70の接 続導体71に向けられた前方領域に係止突起97を有している2つのクランプエ レメント96は、クリップ湾曲部材95に設けられた係止開口98内に、矢印A で示された方向に沿って押圧され、その際にジョー96に一体成形されたクラン プ面99が温度センサ70の接続導体71に接触し、かつこの温度センサ70を 、管片部分15に一体成形された突出部91にしっかりとクランプするようにな っている。クリップ湾曲部材95はこの場合次のように、すなわちOリングパッ キン100(第1図)が管片15をシールするために、温度センサ70が上述の クリップ結合によって既に管片部分15に固定されている場合にしか、管片15 に差し嵌められ得ないように、構成されている。 温度センサ70のL字形に曲げられた接続導体71は、シール接着結合部22 を貫通案内された後で、自体公知の切断式端子接続部73を用いて、コネクタ接 続ピン30と導電接続される。コネクタ接続ピン30はそのためにその下部領域 にV字形の開口(図示せず)を有しており、この開口に温度センサ70の接続導 体71が自体公知の形式で押し込まれる。 温度センサ70及びその接続導体71は、ポリエステルイミド保護ラッカによ って被覆されており、これによって、外部から温度センサ70及びその接続導体 71に作用する媒体に対する保護のみならず、温度センサの特に有利な応働時間 をも達成することができる。 圧力室16内に圧力センサ40をこのように配置することによって特に有利な 形式で、圧力センサ40全体を圧力負荷された媒体内に位置させることが保証さ れ、これによって、圧力下にある媒体によって圧力センサの片側が負荷された場 合に生じ得る、圧力センサの緊張が、回避される。 さらに述べれば、支持面17が保持体20の部分21、つまり温度センサ40 が固定されている部分21に、シール接着結合部25を介して載設されていると いうことは、必ずしも必要なことではない。そして圧力センサ40が固定されて いる保持体20の部分21は、片持ち式につまり自由に浮遊するように圧力室1 6内に突入していてもよい。 第3図には、内燃機関の吸気管における圧力及び温度を検出する装置の第2実 施例が示されており、この場合第1実施例におけるエレメントと同一のエレメン トには、同一符号が付けられており、同一エレメントに対しては説明を省く。 この第2実施例では第1実施例とは異なり、温度センサ70はクリップ結合に よって管片15に固定されているのではなく、温度センサ70のために設けられ た受容部に上から押し込まれている。温度センサ70の接続導体71は、L字形 に曲げられており、その端部で、ベース部分12と保持体20との間に配置され たシール接着結合部22内において固定されている。温度センサ70の接続導体 71は接触接続のために露出したその端部を除いて、テフロン被覆されている。 シール接着結合部22はこの場合露出した端部と、テフロン被覆された接続導体 71の少なくとも1つの部分区分とを取り囲んでいる。このようにして、接着剤 が特に良好に露出した金属製の接続脚に固着することによって、特に良好な固定 部が得られる。 さらに、第1図に示された実施例とは異なり、温度センサ70の接続導体はコ ネクタ接続ピン30と、切断式端子接続部によってではなく、例えば導電接着結 合部又は溶接結合部又はろう接結合部によって、接触接続されている。 さらにまた、ベース部分12の縁部に配置された支持面17の代わりに、点状 の支持面17aが設けられており、これらの支持面17aは保持体20の下にお けるどこかの箇所に、例えば第3図に示されているように圧力センサ40の下に 、配置されている。 第1図及び第3図に示された圧力センサ40は有利 には以下のようにして製造される。まず初めに温度センサ70はベース部分12 の管片15に上述の形式で固定される。次いで温度センサ70の電気的な接続導 体71がコネクタ接続ピン30と接触接続される。このことは導電接着結合によ って行うことができる。この場合このような導電接着結合部の硬化時間は有利に は、保持体をベース部分に固定するシール接着結合部(これについては後で述べ る)の硬化時間と、組み合わせることが可能である。 さらに、保持体20はベース部分12に、機械的な緊張を十分に遮断するシー ル接着結合部22によって固定される。保持体20における導体路とコネクタ接 続ピン30との間における電気的な接点は、ボンディングワイヤ23によって製 造される。そして最後にカバー部分14が、保持体20とカバー部分14との間 におけるシール接着結合部28及びカバー部分14とベース部分12との間にお けるシール接着結合部27によって、ベース部分12に固定される。このように してカバー部分14及びベース部分12の構成に基づいて、両方の室16,18 が形成され、この場合圧力センサ40が固定されている保持体20の部分21は 、圧力室16内に配置されている。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1. 内燃機関の吸気管における圧力及び温度を検出する装置であって、共通のケ ーシング(10)内に温度センサ(70)と、評価回路と一緒にほとんど緊張な しに保持体(20)に固定された圧力センサ(40)とが配置されている形式の ものにおいて、ケーシング(10)が少なくとも2つの互いに隔てられた室(1 6,18)を有しており、これらの室のうちの1つの室が、管片(15)を介し て吸気管に接続されていて周囲に対してシールされている圧力室(16)を形成 していて、該圧力室(16)内に、圧力センサ(40)が固定されている保持体 (20)の部分(21)が配置されており、かつ別の室が、接続エレメント(2 3)を備えた保持体(20)の残りの部分を受容及び固定するために働き、しか も保持体(20)の固定及び圧力センサ(40)のシールのために、機械的な緊 張を遮断するシール接着結合部(22,28)が設けられていることを特徴とす る、内燃機関の吸気管における圧力及び温度を検出する装置。 2. ケーシング(10)がベース部分(12)と該ベース部分(12)に結合さ れたカバー部分(14)とを有しており、ベース部分(12)に管片(15)が 配置されていて、かつベース部分(12)に保 持体プレートが機械的な緊張を遮断するシール接着結合部(22)によって固定 されており、カバー部分(14)が、保持体の上方に位置するように配置されて いて、両方の室(16,18)を形成するための壁(19)を有しており、該壁 (19)が、機械的な緊張を遮断するシール接着結合部(28)によって保持体 (20)と結合されている、請求項1記載の装置。 3. カバー部分(14)がベース部分(12)にもっぱら、機械的な緊張を遮断 するシール接着結合部(27)を介して固定されている、請求項2記載の装置。 4. ベース部分には圧力室(16)内に支持面(17)が設けられており、該支 持面(17)に保持体が、機械的な緊張を遮断するシール接着結合部(25)に よって固定されている、請求項2記載の装置。 5. 圧力センサ(40)の回りにリング(42)が配置されており、該リング( 42)と圧力センサ(40)との間における中間室(44)が、耐薬品性のゲル によって満たされている、請求項1から4までのいずれか1項記載の装置。 6. 耐薬品性のゲルが、フッ化シリコン-ゲルである、請求項5記載の装置。 7. 温度センサ(70)はベース部分(12)に、該温度センサ(70)が管片 (15)の内部に突入す るように、固定されている、請求項1から6までのいずれか1項記載の装置。 8. 温度センサ(70)の接続導体(71)が、管片(15)に一体成形された ばね弾性的なクリップ湾曲部材(95)によって、管片(15)に形成された2 つのジョーにクランプされる、請求項7記載の装置。 9. 温度センサ(70)及び該温度センサの接続導体(71)が、保護ラッカ又 は保護被覆層によって、有利にはポリエステルイミドラッカによって、被覆され ている、請求項8記載の装置。 10.温度センサの接続導体(71)が、保持体(20)とベース部分(12)と の間における単数又は複数のシール接着結合部(22)を貫いて案内されている 、請求項8又は9記載の装置。 11.温度センサ(70)が、管片に形成された受容部内に挿入されていて、接着 結合部(22)によって固定されており、該接着結合部(22)が保持体とベー ス部分との間に配置されていて、温度センサ(70)の接続導体(71)の端部 を取り囲んでいる、請求項7記載の装置。 12.温度センサ(70)の接続導体(71)が、接触接続のために露出した端部 を除いてテフロン被覆されており、露出した端部と、テフロン被覆された接続導 体(71)の少なくとも1つの部分区分とが、 接着結合部(22)内に埋め込まれている、請求項11記載の装置。 13.温度センサ(70)の接続導体(71)を、ベース部分(12)に配置され ていて外方に向かって案内されたコネクタ接続ピン(30)と接触接続させるた めに、切断式端子接続部(73)が設けられている、請求項1から12までのい ずれか1項記載の装置。 14.温度センサ(70)の接続導体(71)を、ベース部分(12)に配置され ていて外方に向かって案内されたコネクタ接続ピン(30)と接触接続させるた めに、導電接着結合部及び/又はろう接結合部及び/又は溶接結合部が設けられ ている、請求項1から12までのいずれか1項記載の装置。 15.内燃機関の吸気管における圧力及び温度を検出する装置を製造する方法、特 に請求項1から14までのいずれか1項記載の装置を製造する方法であって、以 下に記載のステップ、すなわち、 −ケーシング(10)のベース部分(12)における温度センサ(70)の固定 、 −ベース部分(12)に設けられたコネクタ接続ピン(30)と接続導体(71 )との電気的な接触接続部の製造、 −弾性的なシール接着結合部(22)によるベース部分(12)における保持体 (20)の固定、 −保持体(20)の導体路とベース部分(12)におけるコネクタ接続ピン(3 0)との間における電気的な接点の製造、 −弾性的なシール接着結合部(27,28)による保持体(20)及びベース部 分(12)におけるカバー部分(14)の固定 というステップを特徴とする、内燃機関の吸気管における圧力及び温度を検出す る装置を製造する方法。
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