EP1482165A1 - Mehrlocheinspritzdüse für Brennkraftmaschinen und Verfahren zum Betreiben einer Mehrlocheinspritzdüse - Google Patents
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Definitions
- the invention relates in particular to a multi-hole injection nozzle for air-compressing, direct injection internal combustion engines according to the preamble of claim 1 and a method for operating a multi-hole injector according to the preamble of claim 6.
- the amount of to be fed Fuel depends largely on the operating condition of the motor vehicle engine. For example, the Motor vehicle engine operated in partial or full load. According to the operating mode selected in each case adjust the amount of fuel over the direct injection Nozzles are fed to the combustion chamber.
- a fuel injector is known.
- This injector has a nozzle body with a cavity.
- Nozzle bodies are sprayed with holes from the outside reach to the cavity.
- a nozzle needle slidably intended. Moving the needle causes the Spray holes are opened or closed.
- the nozzle needle is made in two parts. It has a displaceable outer needle body which is provided with a hole. There is an inside in the hole rer needle body so that it slide in the hole can.
- the end points of the displacement path of the outer and the inner needle body are different from each other by two Anchor points limited so that both needle bodies are independent move from each other and each different Release rows of spray holes through which fuel is then released can get into the interior of the combustion chamber.
- the inner needle body With the help of a spring, the inner needle body is against the outer needle body biased. So that the outer needle body be moved away from the spray holes and the openings a first row of spray holes is released during the inner needle body a second row of spray holes still closed holds. This opening is only one row of spray holes suitable for partial load operation. Only when the outer needle body is shifted by a defined minimum amount, the inner needle body also rises, so that the second row of spray holes released for full load operation becomes.
- the minimum stroke from the outer needle body is due to the location of another Anchor point determined at which the spring against an anchor point presses, which is arranged on the inner needle body is.
- the object of the present invention is therefore a multi-hole injection nozzle propose with it in a simple way is possible for different operating states different To release spray hole cross sections.
- this object is achieved by a multi-hole injection nozzle with the features of claim 1 and by Method according to claim 6 solved.
- a multi-hole injection nozzle thus has a nozzle needle that can slide in a nozzle body.
- the nozzle needle comprises an outer needle body with a Bolt and an inner needle body with a needle recess.
- the bolt is arranged so that it is in the needle recess is movable.
- the Needle recess designed to face the inner needle body runs axially.
- the inner needle body can be countered in particular with a spring an anchor point in the cavity of the nozzle body is provided to be biased.
- two rows of spray holes are preferably provided, the first of the outer needle body and the second is covered by the inner needle body.
- the spray holes of the different Spray hole rows also have different diameters his.
- the spray hole row the first will have a smaller diameter than that Row of spray holes that is opened second.
- the nozzle needle 14 has an outer needle body 24 which in a cavity of the Nozzle body 12 can slide.
- the outer needle body 24 is provided with a cavity 25 in its lower region.
- In an inner needle body 26 is introduced into the cavity 25 in such a way that it can slide in the cavity 25.
- the inner one The needle body 26 is resilient against the outer needle body 24, preferably mounted with a prestressed compression spring 15.
- Spray holes 20 arranged, one of which in cross section is shown.
- Spray holes are on a second bolt circle plane 18 22 arranged, one of which in cross section is shown.
- the outer needle body 24 is arranged so that he spray holes 22 of the second bolt circle level 18 can close when he is in his lowest position located. By moving the outer needle body 24 in the direction of arrow A from its lowest stop position out the openings of the spray holes 22 are released.
- the inner needle body 24 that is in the outer needle body can slide and is guided in it is arranged that he had the spray holes in his lowest position 20 covers the first row of spray holes 16 and thus closes.
- a needle recess 28 introduced in the inner needle body 26 in the inner needle body 26 there is also a needle recess 28 introduced. This is preferably an elongated hole with a Expansion formed axially to the inner needle body 26.
- a bolt 30 is arranged in the needle recess 28 so that he can slide in it in the axial direction.
- the bolt 30 is connected to the outer needle body 24 so that it is together is moved with it.
- FIG. 2 (a) is the state of the multi-hole injector 10 shown, both spray holes 20, 22 of the different Rows of spray holes are closed.
- the spray hole 20 is kept closed by the outer needle body 24, which is in its lowest position.
- the Spray hole 20 is closed by the inner needle body 26 held, which is also in its lowest position and by the spring 15 against the outer needle body 24 is biased and thus pressed in the direction of the spray hole 20 becomes.
- the bolt 30 is located approximately in the middle the longitudinal extent of the needle recess 28 and can in the direction of the arrow A can still be moved by an amount d without it abuts the edge 32 of the needle recess 28.
- Fig. 2 The conditions for the partial load operation of the nozzle 10 in the only a defined proportion of the spray holes provided 20, 22 to be opened is shown in Fig. 2 (b).
- the spring 15 By moving the outer needle body 24 in the direction of the arrow A over the pressure stage 34 (Fig. 1) also Spray hole 22 released, the spring 15 simultaneously the inner needle body 26 in the direction of the spray hole 20 presses so that it stays closed.
- the bolt 30 is also displaced in the needle recess 28, until it hits the upper edge of the needle recess.
- Fig. 2 (c) it is shown that the bolt 30 at the top 32 of the needle recess is fixed and there a firm connection between the outer needle body 24 and the inner Manufactures needle body 26.
- Another shift of the outer Needle body 24 in the direction of arrow A now has the consequence that the inner needle body 26 is raised and thus also the opening of the spray hole 20 is released. In this position can therefore fuel through both spray holes 20 and 22 get into the combustion chamber, so that the increased Fuel requirements are covered at full load can.
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Abstract
Es ist vorteilhaft, den von einer Kraftstoffeinspritzdüse eines Kraftfahrzeugmotors direkt in eine Brennkammer eingespritzte Kraftstoff abhängig vom Betriebszustand einzuspritzen. Bei einer bekannten Mehrlocheinspritzdüsen wird dies durch das unabhängige Öffnen und Schließen unterschiedlicher Spritzlochebenen erreicht, wobei in einem inneren Nadelkörper Anschlagpunkte eingearbeitet sind. Durch das Vorsehen einer Nadelausnehmung (28) im inneren Nadelkörper und eines Bolzens (30), der mit dem äußeren Nadelkörper (24) in Verbindung steht und in der Nadelausnehmung (28) verschiebbar ist wird ein unabhängiges Öffnen und Schließen der Spritzlochreihen (16, 18) auf einfache Weise erreicht. <IMAGE>
Description
Die Erfindung betrifft eine Mehrlocheinspritzdüse insbesondere
für luftverdichtende, direkt einspritzende Brennkraftmaschinen
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren
zum Betreiben einer Mehrlocheinspritzdüse nach dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 6.
Der von einer Kraftstoffeinspritzdüse eines Kraftfahrzeugmotors
direkt in eine Brennkammer eingespritzte Kraftstoff muss
mit hohem Druck eingespritzt werden. Von derartigen Düsen
wird gefordert, dass sie über einen bestimmten Zeitraum eine
definierte Menge an Kraftstoff einspritzen. Die Menge des zuzuführenden
Kraftstoffes hängt wesentlich von dem Betriebszustand
des Kraftfahrzeugmotors ab. Beispielsweise kann der
Kraftfahrzeugmotor in Teil- oder Volllast betrieben werden.
Entsprechend dem jeweils gewählten Betriebszustand ist auch
die Menge an Kraftstoff anzupassen, die über die direkteinspritzenden
Düsen dem Verbrennungsraum zugeführt werden.
Zur Steuerung der zugeführten Menge an Kraftstoff bei unterschiedlichen
Lastzuständen ist aus der EP 1 063 415 A2 bereits
eine Brennstoffeinspritzdüse bekannt. Diese Einspritzdüse
weist einen Düsenkörper mit einem Hohlraum auf. In dem
Düsenkörper sind Spritzlöcher eingebracht, die von der Außenseite
bis zum Hohlraum reichen. Im Hohlraum ist zum Öffnen
und Verschließen der Spritzlöcher eine Düsennadel verschiebbar
vorgesehen. Das Verschieben der Nadel bewirkt, dass die
Spritzlöcher geöffnet oder verschlossen werden. Da in den
Hohlraum Düsenreihen in unterschiedlichen Ebenen angeordnet
sind, ist es möglich, diese je nach Betriebszustand, zu
schließen. Hierzu ist die Düsennadel zweiteilig ausgeführt.
Sie weist einen verschiebbaren äußeren Nadelkörper auf, der
mit einer Bohrung versehen ist. In der Bohrung ist ein inne
rer Nadelkörper so eingesetzt, dass er in der Bohrung gleiten
kann. Die Endpunkte des Verschiebeweges des äußeren und des
inneren Nadelkörpers sind durch zwei voneinander verschiedene
Anschlagpunkte begrenzt, sodass sich beide Nadelkörper unabhängig
voneinander verschieben lassen und jeweils unterschiedliche
Spritzlochreihen freigeben, durch die dann Kraftstoff
in das Innere des Verbrennungsraumes gelangen kann.
Mit Hilfe einer Feder wird der innere Nadelkörper gegen den
äußeren Nadelkörper vorgespannt. Damit kann der äußere Nadelkörper
von den Spritzlöchern wegbewegt werden und die Öffnungen
einer ersten Spritzlochreihe wird freigeben, während der
innere Nadelkörper eine zweite Spritzlochreihe noch verschlossen
hält. Diese Öffnung nur einer Spritzlochreihe ist
für den Teillastbetrieb geeignet. Erst wenn der äußere Nadelkörper
um einen definierten Mindestbetrag verschoben wird,
hebt sich auch der innere Nadelkörper, so dass dann auch die
zweite Spritzlochreihe für den Volllastbetrieb freigegeben
wird. Der Mindesthub, der dabei von dem äußeren Nadelkörper
zurückgelegt werden muss ist durch die Lage eines weiteren
Anschlagspunkt bestimmt, an dem die Feder gegen einen Anschlagspunkt
drückt, der an dem inneren Nadelkörper angeordnet
ist.
Diese Lösung ist konstruktiv sehr aufwendig und bedingt hohe
Herstellungskosten, da ein zusätzlicher Anschlagspunkt innerhalb
des inneren Nadelkörpers verwirklicht werden muss.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Mehrlocheinspritzdüse
vorzuschlagen, mit der es auf einfache Weise
möglich ist, für unterschiedliche Betriebszustände unterschiedliche
Spritzlochquerschnitte freizugeben.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Mehrlocheinspritzdüse
mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 und durch das
Verfahren gemäß Patentanspruch 6 gelöst.
Gemäß der Erfindung weist eine Mehrlocheinspritzdüse also
eine Düsennadel auf, die in einem Düsenkörper gleiten kann.
Die Düsennadel umfasst einen äußeren Nadelkörper mit einem
Bolzen und einen inneren Nadelkörper mit einer Nadelausnehmung.
Der Bolzen ist dabei so angeordnet, dass er in der Nadelausnehmung
verschiebbar ist.
Durch diese konstruktiv einfache Maßnahme ist es möglich, eine
Verbindung zwischen dem äußeren Nadelkörper und dem inneren
Nadelkörper zu schaffen, die auch eine zeitlich aufeinander
abgestimmte Bewegung der beiden Nadelkörper zulässt. Je
nach Größe und Form der Nadelausnehmung kann der Bolzen in
der Nadelausnehmung unterschiedlich weit gleiten, sodass sich
der äußere Nadelkörper bewegt, ohne dass die Position des inneren
Nadelkörpers verändert wird. Wird nun die Position des
inneren Nadelkörpers etwa durch einen Anschlag und eine Vorspannfeder
definiert fixiert, so kann diese Position bei der
Bewegung des äußeren Nadelkörpers beibehalten werden. Durch
die Bewegung des äußeren Nadelkörpers können die Öffnungen
einer ersten Spritzlochreihe freigegeben werden, was im Teillastbetrieb
vorteilhaft ist. Bei zunehmender Last gleitet der
Bolzen in der Nadelausnehmung, bis er an einem Ende der Ausnehmung
durch Anschlag fixiert wird. Dann wird der innere Nadelkörper
mit in Bewegungsrichtung des äußeren Nadelkörpers
verschoben. Damit werden die von dem inneren Nadelkörper abgedeckten
Spritzlöcher ebenfalls freigegeben, sodass im Volllastbetrieb
der effektiv wirksame Querschnitt der Spritzlöcher
erhöht wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die
Nadelausnehmung so ausgeführt, dass sie zum inneren Nadelkörper
axial verläuft.
Der innere Nadelkörper kann insbesondere mit einer Feder gegen
einen Anschlagspunkt, der im Hohlraum des Düsenkörpers
vorgesehen ist, vorgespannt sein.
Weiterhin sind bevorzugt zwei Spritzlochreihen vorgesehen,
wobei die erste von dem äußeren Nadelkörper und die zweite
von dem inneren Nadelkörper abgedeckt wird.
Vorteilhafterweise können die Spritzlöcher der verschiedenen
Spritzlochreihen auch mit unterschiedlichen Durchmessern versehen
sein. Hier kann etwa die Spritzlochreihe, die zuerst
geöffnet wird mit einem kleineren Durchmesser haben, als die
Spritzlochreihe, die als zweites geöffnet wird.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist es möglich, auf konstruktiv
einfache Weise günstig herstellbare Mehrlocheinspritzdüsen
für verschiedene Betriebszustände, insbesondere
verschiedene Lastzustände zur Verfügung zu stellen. Teil- und
Volllastbetrieb können optimiert und der Kraftstoffverbrauch
gesenkt werden.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung
sind Gegenstand der nachfolgenden Figuren sowie deren
Beschreibungsteile.
Es zeigen im Einzelnen:
- Fig. 1:
- eine erfindungsgemäße Mehrlocheinspritzdüse mit einer zweiteiligen Düsennadel in Schnittdarstellung
- Fig. 2:
- schematisch die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Düsensteuerung im Querschnitt
Fig. 1 zeigt eine Mehrlocheinspritzdüse 10 mit einem Düsenkörper
12 und einer Düsennadel 14. Die Düsennadel 14 weist
einen äußeren Nadelkörper 24 auf, der in einem Hohlraum des
Düsenkörpers 12 gleiten kann. Der äußere Nadelkörper 24 ist
in seinem unteren Bereich mit einem Hohlraum 25 versehen. In
dem Hohlraum 25 ist ein innerer Nadelkörper 26 so eingebracht,
dass er in dem Hohlraum 25 gleiten kann. Der innere
Nadelkörper 26 ist gegen den äußeren Nadelkörper 24 federnd,
bevorzugt mit einer vorgespannten Druckfeder 15 gelagert.
In dem Düsenkörper 12 sind auf einer ersten Lochkreisebene 16
Spritzlöcher 20 angeordnet, von denen im Querschnitt eines
gezeigt ist. Auf einer zweiten Lochkreisebene 18 sind Spritzlöcher
22 angeordnet, von denen im Querschnitt wiederum eines
gezeigt ist. Der äußere Nadelkörper 24 ist dabei so angeordnet,
dass er die Spritzlöcher 22 der zweiten Lochkreisebene
18 verschließen kann, wenn er sich in seiner untersten Position
befindet. Durch eine Bewegung des äußeren Nadelkörpers
24 in Richtung des Pfeils A aus seiner untersten Anschlagposition
heraus werden die Öffnungen der Spritzlöcher 22 freigegeben.
Der innere Nadelkörper 24, der in dem äußeren Nadelkörper
gleiten kann und in diesem geführt wird, ist so angeordnet,
dass er in seiner untersten Position die Spritzlöcher
20 der ersten Spritzlochreihe 16 abdeckt und damit verschließt.
In dem inneren Nadelkörper 26 ist weiterhin eine Nadelausnehmung
28 eingebracht. Diese ist bevorzugt als Langloch mit einer
Ausdehnung axial zum inneren Nadelkörper 26 ausgebildet.
Wie in den Figuren 2(a) bis 2(c) vergrößert dargestellt, ist
ein Bolzen 30 in der Nadelausnehmung 28 so angeordnet, dass
er in ihr in axialer Richtung gleiten kann. Der Bolzen 30 ist
mit dem äußeren Nadelkörper 24 verbunden, so dass er zusammen
mit ihm bewegt wird.
In Fig. 2 (a) ist der Zustand der Mehrlocheinspritzdüse 10
gezeigt, wobei beide Spritzlöcher 20, 22 der unterschiedlichen
Spritzlochreihen geschlossen sind. Das Spritzloch 20
wird dabei von dem äußeren Nadelkörper 24 geschlossen gehalten,
der sich in seiner untersten Position befindet. Das
Spritzloch 20 wird von dem inneren Nadelkörper 26 geschlossen
gehalten, der sich ebenfalls in seiner untersten Position befindet
und von der Feder 15 gegen den äußeren Nadelkörper 24
vorgespannt ist und damit in Richtung des Spritzloches 20 gedrückt
wird. Der Bolzen 30 befindet sich etwa in der Mitte
der Längsausdehnung der Nadelausnehmung 28 und kann in Pfeilrichtung
A noch um einen Betrag d bewegt werden, ohne dass er
an den Rand 32 der Nadelausnehmung 28 stößt.
Die Verhältnisse für den Teillastbetrieb der Düse 10, in der
lediglich ein definierter Anteil der vorgesehenen Spritzlöcher
20, 22 geöffnet sein soll ist in Fig. 2 (b) gezeigt.
Durch die Bewegung des äußeren Nadelkörpers 24 in Pfeilrichtung
A über die Druckstufe 34 (Fig. 1) hinaus wird das
Spritzloch 22 freigegeben, wobei die Feder 15 gleichzeitig
den inneren Nadelkörper 26 in Richtung des Spritzloches 20
drückt, sodass dieses verschlossen bleibt. Gleichzeitig wird
der Bolzen 30 in der Nadelausnehmung 28 ebenfalls verschoben,
bis er an dem oberen Rand der Nadelausnehmung anstößt.
In Fig. 2 (c) ist gezeigt, dass der Bolzen 30 am oberen Rand
32 der Nadelausnehmung fixiert wird und dort eine feste Verbindung
zwischen dem äußeren Nadelkörper 24 und dem inneren
Nadelkörper 26 herstellt. Eine weitere Verschiebung des äußeren
Nadelkörpers 24 in Pfeilrichtung A hat nun zur Folge,
dass auch der innere Nadelkörper 26 angehoben wird und somit
auch die Öffnung des Spritzloches 20 freigegeben wird. In
dieser Stellung kann also Kraftstoff durch beide Spritzlöcher
20 und 22 in den Verbrennungsraum gelangen, so dass der erhöhte
Kraftstoffbedarf bei Volllastbetrieb gedeckt werden
kann.
Wird der Motor also im Teillastbereich betrieben, so wird nur
der äußere Nadelkörper 24 angehoben und es werden die Spritzlöcher
22 der Spritzlochreihe 18 freigegeben. Im Volllastbetrieb
wird durch eine längere Ansteuerdauer des Injektors zusätzlich
der innere Nadelkörper 26 angehoben, da der Bolzen
30 eine feste Verbindung der beiden Nadelkörper 24 und 26 bewirkt.
Diese wird Verbindung dann wieder aufgehoben, wenn die
Bewegungsrichtung des äußeren Nadelköpers 24 umgekehrt wird
und der äußere Nadelkörper 24 unter den Hub d bewegt wird.
Mit der erfindungsgemäßen Maßnahme ist es möglich, auf einfache
Weise den Teillast und Volllastbetrieb zu trennen, was zu
einem verbesserten Kraftstoffverbrauch und einer Verringerung
der Schadstoffemissionen führt. Gleichzeitig kann dieses Ziel
mit geringem Herstellungsaufwand erreicht werden, so dass
auch die Herstellungskosten für die Mehrlocheinspritzdüse gesenkt
werden.
Claims (7)
- Mehrlocheinspritzdüse (10) insbesondere direkt in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine ragende Düse mit einem Düsenkörper (12), einer Düsennadel (14), die in einem Hohlraum des Düsenkörpers (12) verschiebbar angeordnet ist und die einen äußeren Nadelkörper (24) und einen inneren Nadelkörper (26) aufweist, wobei der äußere Nadelkörper (24) einen Nadelhohlraum (25) aufweist, in dem der innere Nadelkörper (26) verschiebbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Nadelkörper (26) eine Nadelausnehmung (28) aufweist, in der ein mit dem äußeren Nadelkörper (24) verbundener Bolzen (30) verschiebbar angeordnet ist.
- Mehrlocheinspritzdüse (10) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Nadelausnehmung (28) als zum inneren Nadelkörper (26) axial verlaufendes Langloch ausgeführt ist.
- Mehrlocheinspritzdüse (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass der innere Nadelkörper (26) gegen einen Anschlagspunkt des äußeren Nadelkörpers (24) insbesondere mit einer Feder (15) vorgespannt ist.
- Mehrlocheinspritzdüse (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass in dem Düsenkörper (12) eine erste Spritzlochreihe (16) und eine zweite Spritzlochreihe (18) vorgesehen ist, wobei die Spritzlöcher (20) erste Spritzlochreihe (16) von dem inneren Nadelkörper (26) und die Spritzlöcher (22) der zweiten Spritzlochreihe (18) von dem äußeren Nadelkörper (24) freigegeben werden können.
- Mehrlocheinspritzdüse (10) nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Spritzlöcher (20) der ersten Spritzlochreihe (16) zum Durchmesser der Spritzlöcher (22) der zweiten Spritzlochreihe (18) verschieden, insbesondere größer ist.
- Verfahren zum Betreiben einer Mehrlocheinspritzdüse (10), insbesondere einer direkt in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine ragenden Düse bei unterschiedlichen Betriebszuständen, wobei die Mehrlocheinspritzdüse (10) einen Düsenkörper (12) und eine Düsennadel (14) aufweist und die Düsennadel (14) in einem Hohlraum des Düsenkörpers (12) verschiebbar angeordnet ist und einen äußeren Nadelkörper (24) und einen inneren Nadelkörper (26) aufweist, wobei der äußere Nadelkörper (24) einen Nadelhohlraum (25) aufweist, in dem der innere Nadelkörper (26) verschiebbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Nadelkörper (26) eine Nadelausnehmung (28) aufweist, in der ein mit dem äußeren Nadelkörper (24) verbundener Bolzen (30) bei verschiedenen Betriebszuständen, insbesondere Lastzuständen verschoben wird.
- Verfahren nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Erhöhung des Lastzustandes der Bolzen (30) mit dem äußeren Nadelkörper (26) verschoben und an einem Rand (32) der Nadelausnehmung (28) fixiert wird und der innere Nadelkörper (26) mit dem äußeren Nadelkörper (24) verschoben wird.
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| EP04101457A Ceased EP1482165A1 (de) | 2003-05-26 | 2004-04-08 | Mehrlocheinspritzdüse für Brennkraftmaschinen und Verfahren zum Betreiben einer Mehrlocheinspritzdüse |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1482165A1 (de) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP1835167A1 (de) * | 2006-03-14 | 2007-09-19 | Nikki Co., Ltd. | Brennstoffeinspritzventil |
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-
2004
- 2004-04-08 EP EP04101457A patent/EP1482165A1/de not_active Ceased
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