JP5012730B2 - Impeller mounting structure and turbocharger - Google Patents
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Description
本発明は、過給機におけるロータ軸にコンプレッサインペラを取付けるためのインペラ取付構造等に関する。 The present invention relates to an impeller mounting structure for mounting a compressor impeller on a rotor shaft in a supercharger.
近年、船舶用過給機、車両用過給機等の過給機は広く普及しており、過給機は、エンジンからの排気ガスのエネルギーによってタービンインペラを回転駆動させて、コンプレッサインペラをロータ軸(タービン軸)を介して連動して回転駆動させることにより、エンジンに供給される空気を過給するものである。ここで、タービンインペラは、ロータ軸の一端部に一体的に連結されている。そして、ロータ軸の一端部にコンプレッサインペラを取付けるための一般的なインペラ取付構造は、次のようになる(特許文献1参照)。 In recent years, superchargers such as a marine supercharger and a vehicular supercharger have become widespread, and the supercharger rotates the turbine impeller by the energy of exhaust gas from the engine to rotate the compressor impeller to the rotor. The air supplied to the engine is supercharged by being driven to rotate in conjunction with the shaft (turbine shaft). Here, the turbine impeller is integrally connected to one end of the rotor shaft. And the general impeller attachment structure for attaching a compressor impeller to the one end part of a rotor axis | shaft becomes as follows (refer patent document 1).
即ち、ロータ軸の一端側には、取付軸が縮径して形成されており、この取付軸は、ロータ軸の一部を構成するものである。また、取付軸は、コンプレッサインペラの中央部に形成した貫通穴に嵌挿可能であって、先端側に、雄ねじ部を有している。更に、取付軸の雄ねじ部には、コンプレッサインペラを取付軸の基端側の段差部へ押圧する締付ナットが螺合して設けられている。 That is, an attachment shaft is formed with a reduced diameter on one end side of the rotor shaft, and this attachment shaft constitutes a part of the rotor shaft. The mounting shaft can be inserted into a through hole formed in the central portion of the compressor impeller, and has a male screw portion on the tip side. Furthermore, a tightening nut that presses the compressor impeller to the stepped portion on the proximal end side of the mounting shaft is screwed onto the male thread portion of the mounting shaft.
従って、取付軸をコンプレッサインペラの貫通穴に嵌挿させる。そして、締付ナットを締め付けて、コンプレッサインペラを取付軸の基端側の段差部へ押圧する。これにより、ロータ軸にコンプレッサインペラを取付けることができる。
ところで、船舶用過給機等の過給機にあっては、メンテナンスの際にコンプレッサインペラに対して水洗浄等を行うことがある。一方、コンプレッサインペラの水洗浄等によって取付軸の先端部分から取付軸の外周面とコンプレッサインペラの貫通穴の内周面との隙間(換言すれば、取付軸とコンプレッサインペラの嵌め合い部)に水が侵入すると、取付軸とコンプレッサインペラの嵌め合い部に錆が発生して、取付軸及びコンプレッサインペラの劣化を招き、過給機の耐久性を高めることが困難になるという問題がある。 By the way, in a supercharger such as a marine supercharger, water washing or the like may be performed on a compressor impeller during maintenance. On the other hand, water is removed from the tip of the mounting shaft to the clearance between the outer peripheral surface of the mounting shaft and the inner peripheral surface of the through hole of the compressor impeller (in other words, the fitting portion between the mounting shaft and the compressor impeller) by washing the compressor impeller with water. If the intrusion occurs, rust is generated in the fitting portion between the mounting shaft and the compressor impeller, which causes deterioration of the mounting shaft and the compressor impeller, which makes it difficult to increase the durability of the turbocharger.
そこで、本発明は、前述の問題を解決することができる、新規な構成のインペラ取付構造及び過給機を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an impeller mounting structure and a supercharger having a novel configuration that can solve the above-described problems.
本発明の第1の特徴は、過給機におけるロータ軸にコンプレッサインペラを取付けるためのインペラ取付構造において、前記ロータ軸の一端側に縮径して形成され、前記コンプレッサインペラの中央部に形成した貫通穴に嵌挿可能であって、先端側に雄ねじ部を有し、前記ロータ軸の一部を構成する取付軸と、前記取付軸の前記雄ねじ部に螺合して設けられ、前記コンプレッサインペラを前記取付軸の基端側の段差部へ押圧する締付ナットと、前記締付ナットから突出した前記取付軸の先端部分を水密的に覆うことによって、前記取付軸の先端部分から前記取付軸の外周面と前記コンプレッサインペラの前記貫通穴の内周面との隙間に水が侵入することを防止するシールキャップと、を備えたことを要旨とする。 A first feature of the present invention is an impeller mounting structure for mounting a compressor impeller on a rotor shaft in a supercharger, wherein the compressor impeller is formed with a reduced diameter on one end side of the rotor shaft, and is formed at a central portion of the compressor impeller. The compressor impeller can be inserted into the through-hole, has a male screw portion on the tip side, and is screwed into the mounting shaft constituting a part of the rotor shaft and the male screw portion of the mounting shaft. A clamping nut that presses against the stepped portion on the proximal end side of the mounting shaft, and a tip end portion of the mounting shaft that protrudes from the clamping nut in a watertight manner, so that the mounting shaft extends from the distal end portion of the mounting shaft. And a seal cap that prevents water from entering the gap between the outer peripheral surface of the compressor impeller and the inner peripheral surface of the through hole of the compressor impeller .
本発明の特徴によると、前記取付軸を前記コンプレッサインペラの前記貫通穴に嵌挿させる。そして、前記締付ナットを締め付けて、前記コンプレッサインペラを前記取付軸の基端側の前記段差部へ押圧する。また、前記シールキャップによって前記締付ナットから突出した前記取付軸の先端部分を覆う。これにより、前記ロータ軸に前記コンプレッサインペラを取付けることができる。 According to a feature of the invention, the mounting shaft is inserted into the through hole of the compressor impeller. And the said fastening nut is fastened and the said compressor impeller is pressed to the said level | step-difference part of the base end side of the said attachment shaft. The tip end portion of the mounting shaft protruding from the tightening nut is covered by the seal cap. Thereby, the compressor impeller can be attached to the rotor shaft.
本発明の第2の特徴は、エンジンからの排気ガスのエネルギーを利用して、前記エンジンに供給される空気を過給する過給機において、第1の特徴からなるインペラ取付構造を備えたことを要旨とする。 According to a second aspect of the present invention, in the supercharger that supercharges the air supplied to the engine using the energy of the exhaust gas from the engine, the impeller mounting structure according to the first aspect is provided. Is the gist.
第2の特徴によると、第1の特徴による作用と同様の作用を奏する。 According to the 2nd characteristic, there exists an effect | action similar to the effect | action by a 1st characteristic.
本発明によれば、前記シールキャップによって前記締付ナットから突出した前記取付軸の先端部分を覆った状態で、前記ロータ軸に前記コンプレッサインペラを取付けているため、前記コンプレッサインペラに対して水洗浄等を行う場合でも、前記取付軸の先端部分から前記取付軸の外周面と前記コンプレッサインペラの前記貫通穴の内周面との隙間(換言すれば、前記取付軸と前記コンプレッサインペラの嵌め合い部)に水が侵入することを防止できる。よって、前記取付軸及び前記コンプレッサインペラの劣化を抑えて、前記過給機の耐久性を十分に高めることができる。 According to the present invention, the compressor impeller is attached to the rotor shaft while the tip end portion of the attachment shaft protruding from the clamping nut is covered by the seal cap. Even when performing the above, the gap between the tip end portion of the mounting shaft and the outer peripheral surface of the mounting shaft and the inner peripheral surface of the through hole of the compressor impeller (in other words, the fitting portion between the mounting shaft and the compressor impeller) ) Can be prevented from entering water. Therefore, deterioration of the mounting shaft and the compressor impeller can be suppressed, and the durability of the supercharger can be sufficiently increased.
(第1実施形態)
第1実施形態について図1及び図2を参照して説明する。
(First embodiment)
A first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
ここで、図1は、第1実施形態に係る船舶用過給機の側断面図、図2は、第1実施形態に係る船舶用過給機の要部の拡大側断面図である。なお、図面中、「F」は、前方向を指し、「R」は、後方向を指してある。 Here, FIG. 1 is a side sectional view of the marine turbocharger according to the first embodiment, and FIG. 2 is an enlarged side sectional view of a main part of the marine turbocharger according to the first embodiment. In the drawings, “F” indicates the forward direction, and “R” indicates the backward direction.
図1に示すように、第1実施形態に係る船舶用過給機1は、エンジン(図示省略)からの排気ガスのエネルギーを利用して、エンジンに供給される空気を過給するものである。そして、船舶用過給機1の具体的な構成等は、以下のようになる。 As shown in FIG. 1, the marine supercharger 1 according to the first embodiment supercharges the air supplied to the engine using the energy of the exhaust gas from the engine (not shown). . The specific configuration of the marine supercharger 1 is as follows.
船舶用過給機1は、ベアリングハウジング3を備えており、このベアリングハウジング3内には、複数のベアリング5が設けられてあって、複数のベアリング5には、前後方向へ延びたロータ軸(タービン軸)7が回転可能に設けられており、換言すれば、ベアリングハウジング3には、ロータ軸7がベアリング5を介して回転可能に設けられている。
The marine turbocharger 1 includes a bearing
ベアリングハウジング3の前側(一側)には、コンプレッサハウジング9が設けられている。また、コンプレッサハウジング9内には、コンプレッサインペラ11が設けられており、このコンプレッサインペラ11は、ロータ軸7の前端部(一端部)に一体的に連結されている。ここで、コンプレッサインペラ11は、ロータ軸7の前端部に一体的に連結されたコンプレッサハブ13と、このコンプレッサハブ13の外周面に等間隔に設けられた複数枚のコンプレッサブレード15とを備えている。
A
コンプレッサハウジング9の前側(換言すれば、コンプレッサインペラ11の入口側)には、空気を取り入れる空気取入口17が形成されており、この空気取入口17は、消音器(図示省略)に接続可能である。また、ベアリングハウジング3とコンプレッサハウジング9の間におけるコンプレッサインペラ11の出口側には、圧縮された空気を昇圧する環状のディフューザ流路19が形成されており、このディフューザ流路19は、空気取入口17に連通してある。更に、コンプレッサハウジング9の内部には、コンプレッサスクロール流路21がコンプレッサインペラ11を囲むように形成されており、このコンプレッサスクロール流路21は、ディフューザ流路19に連通してある。そして、コンプレッサハウジング9の適宜位置には、圧縮された空気を排出する空気排出口(図示省略)が形成されており、この空気排出口は、コンプレッサスクロール流路21に連通してあって、エンジンのシリンダに接続可能である。
An
ベアリングハウジング3の後側(他側)には、タービンハウジング23が設けられている。また、タービンハウジング23内には、タービンインペラ25が設けられており、このタービンインペラ25は、ロータ軸7の後端部(他端部)に一体的に連結されている。ここで、タービンインペラ25は、ロータ軸7の後端部に一体的に連結されたタービンハブ27と、このタービンハブ27の外周面に等間隔に設けられた複数枚のタービンブレード29とを備えている。
A
タービンハウジング23の適宜位置には、排気ガスを取り入れるガス取入口(図示省略)が形成されており、このガス取入口は、エンジンのシリンダ(図示省略)に接続可能である。また、タービンハウジング23の内部には、タービンスクロール流路31がタービンインペラ25を囲むように形成されており、このタービンスクロール流路31は、ガス取入口に連通してある。更に、タービンハウジング23の後側(換言すれば、タービンインペラ25の出口側)には、排気ガスを排出するガス排出口33が形成されており、このガス排出口33は、タービンスクロール流路31に連通してあって、排気ガス浄化装置(図示省略)に接続可能である。
A gas intake (not shown) for taking in exhaust gas is formed at an appropriate position of the
第1実施形態に係る船舶用過給機1は、インペラ取付構造35を備えており、このインペラ取付構造35は、ロータ軸7の前端部(一端部)にコンプレッサインペラ11を取付けるための構造である。そして、本発明の実施形態の要部であるインペラ取付構造35の具体的な構成は、次のようになる。
The marine turbocharger 1 according to the first embodiment includes an
即ち、図2及び図1に示すように、ロータ軸7の前端側(一端側)には、取付軸37が縮径して形成されており、この取付軸37は、ロータ軸7の一部を構成するものである。また、取付軸37は、コンプレッサハブ13の中央部(換言すれば、コンプレッサインペラ11の中央部)に形成した貫通穴13hに嵌挿可能であって、先端側に、雄ねじ部37sを有している。なお、ロータ軸7の前端側に取付軸37が縮径して形成されることによって、取付軸37の基端側に段差部Bが形成されるようなっている。
That is, as shown in FIGS. 2 and 1, a
取付軸37の雄ねじ部37sには、コンプレッサハブ13(換言すれば、コンプレッサインペラ11)を取付軸37の基端の段差部B側へ押圧する締付ナット39が螺合して設けられている。なお、本発明の実施形態にあっては、1つの締付ナット39を用いているが、複数の締付ナット39を用いても構わない。
A
取付軸37の雄ねじ部37sには、シールキャップ41が螺合して設けられており、このシールキャップ41は、締付ナット39から突出した取付軸37の先端部分を水密的に覆うものである。また、シールキャップ41の頭部は、先端方向に向かって徐々に細くなるような曲面形状を呈しており、シールキャップ41の頭部の肉厚は、シールキャップ41の周壁部の肉厚よりも厚くなっている。
A
なお、コンプレッサハブ13の前端面と締付ナット39の後側面との間及び締付ナット39の前側面とシールキャップ41の後側面との間に、ガスケット(図示省略)がそれぞれ設けられるようにしても構わない。
Gaskets (not shown) are provided between the front end surface of the
続いて、第1実施形態の作用及び効果について説明する。 Then, the effect | action and effect of 1st Embodiment are demonstrated.
ガス取入口からタービンハウジング23内に取り入れた排気ガスがタービンスクロール流路31を経由してタービンインペラ25側へ供給されると、排気ガスのエネルギーによってタービンインペラ25を回転駆動させることができ、コンプレッサインペラ11をロータ軸7を介して連動して回転駆動させることができる。これにより、空気取入口17からコンプレッサインペラ11側に取り入れた空気を圧縮して、ディフューザ流路19及びコンプレッサスクロール流路21を経由して空気排出口から排出することができ、エンジンのシリンダへ供給される空気を過給することができる。(第1実施形態に係る船舶用過給機1の一般的な作用)
When the exhaust gas taken into the
第1実施形態に係る船舶用過給機1の一般的な作用の他に、取付軸37をコンプレッサハブ13の貫通穴13hに嵌挿させる。そして、締付ナット39を締め付けて、コンプレッサハブ13を取付軸37の基端側の段差部Bへ押圧する。更に、シールキャップ41を締め付けて、シールキャップ41の後側面を締付ナット39の前側面に圧接させる。これにより、シールキャップ41によって締付ナット39から突出した取付軸37の先端部分を水密的に覆った状態で、ロータ軸7にコンプレッサインペラ11を取付けることができる(第1実施形態に係るインペラ取付構造35の作用(1))。
In addition to the general operation of the marine supercharger 1 according to the first embodiment, the
また、シールキャップ41の頭部が先端方向に向かって徐々に細くなるような曲面形状を呈しているため、空気取入口17からコンプレッサインペラ11側に取り入れる空気の流れを安定させることができる(第1実施形態に係るインペラ取付構造35の作用(2))。
In addition, since the head of the
従って、第1実施形態によれば、シールキャップ41によって締付ナット39から突出した取付軸37の先端部分を水密的に覆った状態で、ロータ軸7にコンプレッサインペラ11を取付けることができるため、コンプレッサインペラ11に対して水洗浄等を行う場合でも、取付軸37の先端部分から取付軸37の外周面とコンプレッサハブ13の貫通穴13hの内周面との隙間(換言すれば、取付軸37とコンプレッサハブ13の嵌め合い部)に水が侵入することを防止できる。よって、取付軸37及びコンプレッサインペラ11の劣化を抑えて、船舶用過給機1の耐久性を十分に高めることができる。
Therefore, according to the first embodiment, the
また、空気取入口17からコンプレッサインペラ11側に取り入れる空気の流れを安定させることができるため、エネルギー損失を抑えて、船舶用過給機1の圧縮効率を高めることができる。
Moreover, since the flow of the air taken in from the
(第2実施形態)
第2実施形態について図3を参照して説明する。
(Second Embodiment)
A second embodiment will be described with reference to FIG.
ここで、図3は、第2実施形態に係る船舶用過給機の要部の拡大側断面図である。なお、図面中、「F」は、前方向を指し、「R」は、後方向を指してある。 Here, FIG. 3 is an enlarged side cross-sectional view of a main part of the marine turbocharger according to the second embodiment. In the drawings, “F” indicates the forward direction, and “R” indicates the backward direction.
図3に示すように、第2実施形態に係る船舶用過給機43は、第1実施形態に係る船舶用過給機1と略同じ構成を有しており、第2実施形態に係る船舶用過給機43の具体的な構成のうち、第1実施形態に係る船舶用過給機1の具体的な構成と異なる部分についてのみ説明する。なお、第2実施形態に係る船舶用過給機43における複数の構成要素のうち、第1実施形態に係る船舶用過給機1における構成要素と対応するものについては、図中に同一番号を付して、説明を省略する。
As shown in FIG. 3, the
即ち、第2実施形態に係る船舶用過給機43は、ロータ軸7の前端部(一端部)にコンプレッサインペラ11を取付けるためのインペラ取付構造45を備えている。そして、インペラ取付構造45における締付ナット39の前側面には、シールキャップ47が一体的に設けられており、このシールキャップ47は、締付ナット39から突出した取付軸37の先端部分を水密的に覆うものである。また、シールキャップ47の頭部は、先端方向に向かって徐々に細くなるような曲面形状を呈しており、シールキャップ47の頭部の肉厚は、シールキャップ47の周壁部の肉厚よりも厚くなっている。
That is, the
なお、コンプレッサハブ13の前端面と締付ナット39の後側面との間に、ガスケット(図示省略)が設けられるようにしても構わない。
A gasket (not shown) may be provided between the front end surface of the
続いて、第2実施形態の作用等について簡単に説明する。 Next, the operation and the like of the second embodiment will be briefly described.
取付軸37をコンプレッサハブ13の貫通穴13hに嵌挿させる。そして、締付ナット39を締め付けて、コンプレッサハブ13を取付軸37の基端側の段差部Bへ押圧する。これにより、シールキャップ47によって締付ナット39から突出した取付軸37の先端部分を水密的に覆った状態で、ロータ軸7にコンプレッサインペラ11を取付けることができる。
The mounting
また、シールキャップ47の頭部が先端方向に向かって徐々に細くなるような曲面形状を呈しているため、空気取入口17からコンプレッサインペラ11側に取り入れる空気の流れを安定させることができる。
Further, since the head of the
よって、第2実施形態においても、第1実施形態と同様の効果を奏することができる。 Therefore, also in 2nd Embodiment, there can exist an effect similar to 1st Embodiment.
(第3実施形態)
第3実施形態について図4を参照して説明する。
(Third embodiment)
A third embodiment will be described with reference to FIG.
ここで、図4は、第3実施形態に係る船舶用過給機の要部の拡大側断面図である。なお、図面中、「F」は、前方向を指し、「R」は、後方向を指してある。 Here, FIG. 4 is an enlarged side sectional view of a main part of the marine turbocharger according to the third embodiment. In the drawings, “F” indicates the forward direction, and “R” indicates the backward direction.
図4に示すように、第3の実施形態に係る船舶用過給機49は、第1実施形態に係る船舶用過給機1と略同じ構成を有しており、第3実施形態に係る船舶用過給機49の具体的な構成のうち、第1実施形態に係る船舶用過給機1の具体的な構成と異なる部分についてのみ説明する。なお、第3実施形態に係る船舶用過給機49における複数の構成要素のうち、第1実施形態に係る船舶用過給機1における構成要素と対応するものについては、図中に同一番号を付して、説明を省略する。
As shown in FIG. 4, the
即ち、第3実施形態に係る船舶用過給機49は、ロータ軸7の前端部(一端部)にコンプレッサインペラ11を取付けるためのインペラ取付構造51を備えている。そして、インペラ取付構造51における取付軸37の雄ねじ部37sには、シールキャップ53が螺合して設けられており、このシールキャップ53は、締付ナット39から突出した取付軸37の先端部分を水密的に覆うものである。更に、シールキャップ53の周縁には、締付ナット39を水密的に覆う筒状のガード53gが形成されている。また、シールキャップ53の頭部は、先端方向に向かって徐々に細くなるような曲面形状を呈しており、シールキャップ53の頭部の肉厚は、シールキャップ53の周壁部の肉厚よりも厚くなっている。
That is, the
なお、コンプレッサハブ13の前端面と締付ナット39の後側面との間に、ガスケット(図示省略)が設けられるようにしても構わない。
A gasket (not shown) may be provided between the front end surface of the
続いて、第3実施形態の作用等について簡単に説明する。 Then, the effect | action etc. of 3rd Embodiment are demonstrated easily.
取付軸37をコンプレッサハブ13の貫通穴13hに嵌挿させる。そして、締付ナット39を締め付けて、コンプレッサハブ13を取付軸37の基端側の段差部Bへ押圧する。更に、シールキャップ53を締め付けて、シールキャップ53のガード53gの後端面をコンプレッサハブ13の前端面に圧接させる。これにより、シールキャップ53によって締付ナット39から突出した取付軸37の先端部分及び締付ナット39を水密的に覆った状態で、ロータ軸7にコンプレッサインペラ11を取付けることができる。
The mounting
また、シールキャップ53の頭部が先端方向に向かって徐々に細くなるような曲面形状を呈しているため、空気取入口17からコンプレッサインペラ11側に取り入れる空気の流れを安定させることができる。
In addition, since the head of the
よって、第3実施形態においても、第1実施形態と同様の効果を奏することができる。 Therefore, also in 3rd Embodiment, there can exist an effect similar to 1st Embodiment.
なお、本発明は、前述の実施形態の説明に限られるものではなく、その他、種々の態様で実施可能である。また、本発明に包含される権利範囲は、これらの実施形態に限定されないものである。 In addition, this invention is not restricted to description of the above-mentioned embodiment, In addition, it can implement in a various aspect. Further, the scope of rights encompassed by the present invention is not limited to these embodiments.
B 段差部
1 船舶用過給機
7 ロータ軸
11 コンプレッサインペラ
13 コンプレッサハブ
13h 貫通穴
15 コンプレッサブレード
35 インペラ取付構造
37 取付軸
37s 雄ねじ部
39 締付ナット
41 シールキャップ
43 船舶用過給機
45 インペラ取付構造
47 シールキャップ
49 船舶用過給機
51 インペラ取付構造
53 シールキャップ
53g ガード
B Stepped portion 1 Marine turbocharger 7
Claims (6)
前記ロータ軸の一端側に縮径して形成され、前記コンプレッサインペラの中央部に形成した貫通穴に嵌挿可能であって、先端側に雄ねじ部を有し、前記ロータ軸の一部を構成する取付軸と、
前記取付軸の前記雄ねじ部に螺合して設けられ、前記コンプレッサインペラを前記取付軸の基端側の段差部へ押圧する締付ナットと、
前記締付ナットから突出した前記取付軸の先端部分を水密的に覆うことによって、前記取付軸の先端部分から前記取付軸の外周面と前記コンプレッサインペラの前記貫通穴の内周面との隙間に水が侵入することを防止するシールキャップと、
を備えたことを特徴とするインペラ取付構造。 In the impeller mounting structure for mounting the compressor impeller on the rotor shaft in the turbocharger,
The rotor shaft is formed with a reduced diameter on one end side, and can be inserted into a through hole formed in the central portion of the compressor impeller, and has a male screw portion on the tip side, and constitutes a part of the rotor shaft Mounting shaft to
A tightening nut that is screwed into the male threaded portion of the mounting shaft and presses the compressor impeller to a stepped portion on the proximal end side of the mounting shaft;
By covering the tip end portion of the mounting shaft protruding from the clamping nut in a watertight manner, the clearance between the tip end portion of the mounting shaft and the outer peripheral surface of the mounting shaft and the inner peripheral surface of the through hole of the compressor impeller A seal cap that prevents water from entering ,
An impeller mounting structure characterized by comprising:
請求項1から請求項5のうちのいずれかの請求項に記載のインペラ取付構造を備えたことを特徴とする過給機。 In the supercharger that supercharges the air supplied to the engine using the energy of the exhaust gas from the engine,
A supercharger comprising the impeller mounting structure according to any one of claims 1 to 5.
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