JP4003875B2 - 多気筒内燃機関 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動二輪車等の車両に搭載され、オイルフィルタとオイルクーラとバランサとを備えた多気筒内燃機関に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の多気筒内燃機関では、オイルフィルタはオイルクーラと共に内燃機関前面にその円筒形ケースの軸線を前後方向に向けてとりつけられている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。オイルフィルタのケースはフィルタエレメント交換のために、その円筒形ケースの軸線の方向、すなわち前後方向に移動させて着脱されるものであるが、多気筒内燃機関では気筒数に応じた数の排気管が内燃機関の前面に並んでいるので、排気管が邪魔になって、着脱作業がやりにくいという状況があった。
【０００３】
また、従来から、オイルクーラが内燃機関の前面の左右方向ほぼ中央部に設置されている例がある（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。またバランサが内燃機関の前面の左右方向ほぼ中央部に設置されている例もある（例えば、特許文献３参照。）。しかし、この双方を共に内燃機関の前面のほぼ中央部に設置している従来例は見当たらない。通常は、上記の一方を内燃機関前面の中央部に設置した場合は、他方は内燃機関の後部、あるいは下部に設置されていた。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２２７３１７号公報（図２、図５）
【特許文献２】
特開平８−２３２６２６号公報（図６）
【特許文献３】
特開平６−１９３６８１号公報（図２）。
【０００５】
【解決しようとする課題】
本発明は上記従来技術の課題を解決し、オイルフィルタの取付け位置を改善し、フィルタエレメント交換を行うためのフィルタケースの着脱を容易にしようとするものである。
また、上記オイルフィルタの位置に関連して、オイルクーラの取り付け位置を工夫し、走行風による空冷効果によるオイル冷却を可能にし、更にメインギャラリへのオイル供給位置を工夫して、各軸受部へ供給される油圧の均一化、各軸受部の冷却の均一化も図ろうとするものである。
さらに、オイルクーラとバランサの設置位置を改善し、内燃機関の左右方向の重量バランスを適切に保持できるようにしようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段および効果】
本発明は上記課題を解決したものであって、請求項１に記載の発明は、
車両に搭載される多気筒内燃機関であって、該内燃機関内に車両の左右方向に配置されたクランク軸と、車両の前後方向に関してクランク軸の後方に配設された変速機と、車両の前後方向に関して前記内燃機関の前部に配置されたオイルフィルタ、オイルクーラおよびバランサと、前記クランク軸に平行に前記内燃機関の内部に設けられ、前記クランク軸の軸受にオイルを供給するメインギャラリとを備える多気筒内燃機関において、
前記オイルクーラは、前記内燃機関の前部中央に取付けられ、前記バランサは、クランク軸の方向で前記オイルクーラに対し一方向に変位した位置に配置され、前記オイルフィルタは、クランク軸の方向で前記オイルクーラに対し他方向に変位した位置に取付けられ、
前記内燃機関内には、オイルポンプから前記オイルフィルタにオイルを送る第１油路と、前記オイルフィルタから前記オイルクーラにオイルを送る第２油路と、前記オイルクーラから前記メインギャラリにオイルを送る第３油路とが設けられ、
前記第３油路は、内燃機関の前部中央部からクランク軸に直交する方向に前記メインギャラリのほぼ中央部に向かい直線状に形成され、
前記オイルクーラは、前記クランク軸方向視で、前記バランサの回転範囲に対しオーバラップして形成される
ことを特徴とする。
【０００７】
請求項１に記載の発明では、内燃機関の前面に取付けてあるオイルクーラは水冷式の場合でも、走行風による空冷効果もあるので、オイル冷却効率が高い。
【０００８】
さらに、メインギャラリのほぼ中心にオイルを供給するので、各軸受部へ供給される油圧が均一化し安定する。またオイルクーラで冷却されたオイルが軸受部へ供給されるので、軸受部は均一に冷却される。
【０００９】
また、オイルクーラとバランサとが共に内燃機関の前部中央に設置されるので、内燃機関の左右方向の重量バランスを適切に保持することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の多気筒内燃機関において、多気筒内燃機関の中央側気筒に属する一対のクランクウエブのいずれか一方に駆動歯車を設け、該駆動歯車を前記バランサの従動歯車に噛合わせてバランサを駆動することを特徴とする。これにより狭いスペースでバランサ駆動機構を構成することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に多気筒内燃機関において、前記オイルフィルタが、多気筒内燃機関の側面に取付けられるとともに、前記クランク軸方向視で、前記バランサの回転範囲に対しオーバラップして形成されることを特徴とする。オイルフィルタのフィルタエレメントを収納したケースが内燃機関の側面に取付けられているので、フィルタ交換を行うためのケースの着脱が容易になる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載の多気筒内燃機関において、前記多気筒内燃機関が４気筒機関であり、前記バランサが、前記クランク軸方向で中央側気筒の前側に配置され、前記第３油路は、前記クランク軸の方向で前記バランサと前記第２油路の間に形成され、前記第１油路と前記第３油路は、その一部が平行で互いに隣接して形成されるとともに、前記中央側気筒に対応する位置より前記オイルフィルタ寄りの位置に配置されることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の多気筒内燃機関において、前記第２油路が、直線状をなすとともに、内燃機関の最前部に形成されるとともに、前記第１油路の一部が前記第２油路と平行かつ隣接して形成されることを特徴とする。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の多気筒内燃機関において、前記第１油路のクランク軸と直交する部分がメインギャラリよりクランク軸側に形成されるとともに、クランク軸方向でクランク軸の２つの軸受の間の略中央に配置されることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態に係る水冷４気筒ウェットサンプ式内燃機関２を搭載した自動二輪車１の側面図である。部分的に断面図が示してある。この自動二輪車１のヘッドパイプ３に連なる車体フレーム４には、燃焼装置部５と変速機部６とを一体化した内燃機関２が懸架されている。車体フレーム４は複数の部材から構成されている。ヘッドパイプ３にはフロントフォーク７が回動可能に支持され、その上端には操縦用ハンドル８が装着され、下端には前輪９が軸支されている。車体フレーム４の後部には、リヤフォーク10がその前端を枢支され、上下方向に揺動可能になっている。リヤフォーク10の中央下部に三角形リンク部材62がその一つの角部で枢支され、同三角形リンク部材62の他の角部に棒状リンク部材63が枢支され、同棒状リンク部材63の他端は車体フレーム４の下部に枢支されている。車体フレーム４と上記三角形リンク部材62の第３の角部との間には、リヤクッション11が介装されている。リヤフォーク10の後端には後輪12が軸支されている。この後輪12は内燃機関２の変速機部のカウンタ軸軸端に装着されている駆動スプロケットと後輪の軸に装着された従動スプロケット13とに巻回されたチェーン14によって駆動される。変速機部のカウンタ軸はクランク軸などと平行で、車体の左右方向に向けて配置されている。内燃機関２の前側に設けられている排気ポートに連なる排気管15は内燃機関の下部側方を回って車体後部に至り、排気消音器16に接続されている。車体フレーム４の上部には、燃料タンク17が装着され、その後方にシート18が装備されている。この内燃機関は水冷式であり、シリンダやオイルを冷却する過程で昇温した水は、ラジエータ19で冷却される。
【００１６】
図２は上記水冷４気筒ウェットサンプ式内燃機関２の縦断面図である。この内燃機関２は燃焼装置部５と変速機部６とが一体化されている。矢印ｆは前方を指している。内燃機関２の外殻は、下部クランクケース20、上部クランクケース21、シリンダヘッド22、シリンダヘッドカバー23および下部のオイルパン24から成っている。シリンダ25は上部クランクケース21と一体になっている。下部クランクケース20と上部クランクケース21との間の軸受に、クランク軸26および変速機のメイン軸27が回転可能に支持されている。メイン軸27の下方には変速機のカウンタ軸28が回転可能に支持され、メイン軸27の後方にはシフトドラム29が回動可能に支持されている。シリンダ25内にはピストン30が摺動可能に収容されている。同ピストン30とクランク軸26のクランクピン31との間はコンロッド32で接続されている。
【００１７】
シリンダヘッド22の下部の、ピストン30の上面に対向する部分に燃焼室33が設けてある。燃焼室33には吸気ポート34と排気ポート35の内端が開口している。吸気ポート34の外端には、図示していないが、吸気マニホールド、キャブレター、エアクリーナ等がつながっている。排気ポート35の外端には、図１に示した排気管15、排気消音器16がつながっている。燃焼室33に臨んで、吸気ポート34と排気ポート35を開閉する吸気弁36、排気弁37が設けてある。シリンダヘッド22の上部とシリンダヘッドカバー23の内部に動弁機構38が設けてある。
【００１８】
下部クランクケース20の下部にオイルポンプ39が設けてある。オイルポンプ39は、メイン軸27の駆動スプロケットに掛け回されているチェーン40によって駆動される。オイルポンプ39の吸入口に上端が接続され、下方のオイルパン24内へ向けてラッパ状に広がりながら伸びる吸入管41が設けてある。吸入管41の下端の大径部に、ストレーナ42が取付けてある。43はオイルレベル確認用覗き窓である。ストレーナ42と吸入管41の内部が、オイルパン24からのオイル吸入油路Ａである。
【００１９】
下部クランクケース20の右側面にオイルフィルタ44が設けてある。下部クランクケース20の前面にオイルクーラ45が設けてある。下部クランクケース20の内部において左右方向にメインギャラリ46が設けてある。オイルポンプ39で吸い上げられ圧力上昇したオイルは、油路Ｂを経由してオイルフィルタ44に送られる。オイルフィルタ44で浄化されたオイルは油路Ｃを経てオイルクーラ45へ送られ、冷却される。冷却されたオイルは、油路Ｄを経てメインギャラリ46へ送られ、そこからクランクケース20、21の各軸受部へ送られ、クランク軸26の回転摺動部の潤滑・冷却に供せられる。図中の小矢印はオイルの流れを示している。油路Ｂから油路Ｆが分岐し、下端にリリーフバルブ47が連なっている。オイルポンプに過剰圧力が生じた時に、上記リリーフバルブ47によって油圧が解放される。オイルクーラ45の近くにバランサ70がある。
【００２０】
図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図であり、クランクケース20、21の横断面を前から見た図である。図のほぼ中央に左右方向に向くクランク軸26がある。クランク軸26には４箇所のクランクピン31があり、４個のピストン30（図２）のそれぞれに連なる各コンロッド32の大端部32ａが接続されている。クランク軸26は下部クランクケース20と上部クランクケース21とによって形成される５ヶ所の軸受部50で支持されている。下部クランクケース20にはメインギャラリー46が仕切壁状の部分を貫いて左右方向に穿設してある。メインギャラリー46の上部に接して、油路Ｂ（図２、図５）の断面が見える。51はメインギャラリーのオイル入口であり、オイルクーラ45から油路Ｄ（図２、図５）を経て送られたオイルがここからメインギャラリ46内へ入る。油路Ｅが、メインギャラリー46から各軸受部50へ向けて、下部クランクケース20に穿設してある。
【００２１】
クランク軸26の、上記各軸受部50に支持されている部分のうちの４箇所に、クランク軸の軸方向に直交する油路Ｇが穿設してある。また各クランクピン31の内部に上記油路Ｇに連通する斜めの油路Ｈが穿設してある。更に上記油路Ｈに連通しクランクピン31を横断する油路Ｊが穿設してある。油路Ｈを穿設した時生じた開口端は、鋼ボール52を圧入して塞いである。クランク軸26の軸端には発電機53が装着されている。
【００２２】
油路Ｄを経由して、オイル入口51からメインギャラリー46内に送り込まれたオイルは、上方へ向かう油路Ｅを経て各軸受部50へ入り、クランク軸26の摺動部を潤滑する。さらにそのオイルは、クランク軸26内の油路Ｇ、油路Ｈ、油路Ｊを経て、クランクピン31とコンロッド32の大端部32ａの間に押し出され、そこの摺動部を潤滑する。
【００２３】
図４は、図２の矢印ＩＶの方向から見たオイルフィルタ44とオイルクーラ45、および関連のある油路を、前述の図３の対応位置に表示した図である。図において、44はオイルフィルタ、45はオイルクーラである。オイルフィルタ44のオイル出口54とオイルクーラ45のオイル入口55との間は、下部クランクケース21に穿設された油路Ｃでつながっている。オイルクーラ45のオイル出口56と、図３のメインギャラリ46のオイル入口51との間は、下部クランクケース21に穿設された直線的な油路Ｄ（図２、図５）でつながっている。油路Ｆは、図４に示されていない油路Ｂ（図５のオイルフィルタ44のオイル入口53に連なる油路）から分岐した油路であり、下端にリリーフバルブ47が接続されている。リリーフバルブ47は、オイルポンプ39により過剰圧力が生じた時に、それを解放する。
【００２４】
図５は、図２の矢印Ｖ−Ｖ方向から見た下部クランクケース20の図である。矢印ｆは前方を指している。図中の小矢印はオイルの流れを示している。オイルフィルタ44は下部クランクケース20の右側部に取付けられている。オイルクーラ45は、全４個ある気筒の中央側気筒前方の下部クランクケース20前面に取付けられている。下部クランクケースのクランク軸下方を左右に貫通してメインギャラリ46が設けてある。メインギャラリの上方でメインギャラリに交差し、オイルフィルタ44のオイル入口53に連なる油路Ｂが見える。また、油路Ｂの曲がり部から下方へ分岐する油路Ｆの断面が見える。オイルフィルタ44のオイル出口54とオイルクーラ45のオイル入口55とは油路Ｃで結ばれている。オイルクーラ45のオイル出口56とメインギャラリのオイル入口51は油路Ｄで結ばれている。図には、下部クランクケース20の上面に形成された５箇所の軸受部50が見え、各軸受部50の中央にメインギャラリ46に通じる油路Ｅが開口している。油路Ｅの両側にスリット57が形成されている。油路Ｅの側面形は図２にも示してある。58は上下のクランクケースの軸受部を、ひとつながりの円環状に接続形成するためのボルト孔である。
【００２５】
オイルポンプで圧送され、油路Ｂを経てオイルフィルタ44に入ったオイルは、そこで浄化された後、油路Ｃを経てオイルクーラ45に入る。そこで水で冷却された後、油路Ｄを経てメインギャラリ46へ入り、さらに油路Ｅを経て各軸受部50へ供給され、潤滑に供される。オイルを冷やす過程で温度上昇した水は、車体前面に装着されているラジエータ19（図１）で冷却される。この内燃機関では、オイルクーラ自体も内燃機関の前面に装着されているので、オイル空冷の効果がある。
【００２６】
図６は上記実施形態の油路のつながりを分かり易く示した斜視図である。矢印ｆは前方を指している。図中の小矢印はオイルの流れを示している。各部材や装置の位置や名称はすでに述べた通りである。図示のオイル流通系統において、ストレーナ42のオイル入口59から吸入されたオイルは、オイル吸入管41内の油路Ａを経由し、オイル入口60からオイルポンプ39に入る。オイルポンプ39で昇圧されたオイルは、オイル出口61から出て油路Ｂを経由し、オイル入口53からオイルフィルタ44に入る。オイルフィルタ44で浄化されたオイルはオイル出口54から出て油路Ｃを経由し、オイル入口55からオイルクーラ45へ入る。そこで冷却されたオイルは、オイル出口56から出て油路Ｄを経由し、オイル入口51からメインギャラリ46に入る。横長のメインギャラリ46のほぼ中央部へ注入されたオイルは５個の油路Ｅにほぼ均等に行き渡り、油路Ｅとスリット57を経由して各軸受部50に供給される。オイルポンプ39によりオイルに過剰圧力が生じた時には、油路Ｂから分岐した油路Ｆの下端に接続されているリリーフバルブ47によって、過剰油圧が解放される。解放されたオイルは、オイルパンに戻る。上記油路Ｂ〜Ｆはクランクケース内に穿設された油路である。
【００２７】
図７は、図２の矢印Ｖ−Ｖ方向から見たクランク軸26の一部とバランサ70の図を、図５の下部クランクケース20の対応位置に重ねて示した図である。図には、クランク軸26もバランサ70も断面が示してある。図において、バランサ70は全４気筒のうちの中央側の気筒の前方に位置している。バランサ軸71は下クランクケースの壁体部に支持されて固定されている。バランサ軸71の外周には、ニードル72ａとニードル保持器72ｂとからなるニードルベアリング72を介して、バランスウエイト73が回転可能に保持されている。バランスウエイト73のボス部外周には、ウエイト部に隣接してバランサ従動歯車74が嵌装され、凹凸嵌合部75によって、バランスウエイト73とバランサ従動歯車74とが一体的に回転するようになっている。バランスウエイト73の両端は、バランサ従動歯車74と共にサイドワッシャ76、77によって、軸方向の動きが規制されている。クランク軸26の一つのクランクウエブにバランサ駆動歯車78が設けてあり、前記バランサ従動歯車74に噛合い、２次振動を打ち消すためにクランク軸の２倍の回転速度でバランサ70を回転駆動する。
【００２８】
本実施形態では、オイルクーラ45は、全４個ある気筒の中央側気筒の前方に取付けられている。また、バランサ70は全４個ある気筒の、他の中央側気筒の前方に位置している。このように、オイルクーラとバランサとが共に内燃機関の前面中央部に設置されるので、内燃機関の左右方向の重量バランスを適切に保持することができる。なお、上記実施形態では、上から見た状態では図７に見られるように、左右に並んでいるように見えるが、両者は上下方向の位置を十分にずらして、両者を共に内燃機関の中央に位置させることができる。このようにすれば、上から見た状態では、両者は重なって見えることになる。
【００２９】
本実施形態の内燃機関は以上のように構成され、また以上のように作用するので、次のような効果がある。
（１）オイルフィルタのエレメントを収納したケースは、クランクケースの側面に取付けられている。このため、内燃機関の前面に４本並んでいる排気管に邪魔されることなく、エレメント交換を行うためのフィルタケースの着脱を容易に行うことができる。
（２）クランクケース前面すなわち内燃機関の前面に取付けてあるオイルクーラは水冷式であるが、走行風を直接受けるので、走行風による空冷効果もあるので、オイル冷却効率が高い。
（３）左右方向に長いメインギャラリのほぼ中心にオイルを供給するので、左右に分散配置されている各軸受部へ供給される油圧が均一化し安定する。またオイルクーラで冷却されたオイルが軸受部へ均一に供給されるので、軸受部は均一に冷却される。
（４）オイルクーラとバランサとが共に内燃機関の前部中央に設置されるので、内燃機関の左右方向の重量バランスを適切に保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る水冷４気筒ウェットサンプ式内燃機関を搭載した自動二輪車の側面図である。
【図２】上記４気筒ウェットサンプ式内燃機関の縦断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図であり、クランクケースの横断面を前から見た図である。
【図４】図２の矢印ＩＶの方向から見たオイルフィルタとオイルクーラ、および関連のある油路を、上記図３の対応位置に表示した図である。
【図５】図２の矢印Ｖ−Ｖ方向から見た下部クランクケースの図である。
【図６】上記実施形態の油路のつながりを分かり易く示した斜視図である。
【図７】図２の矢印Ｖ−Ｖ方向から見たクランク軸の一部とバランサの図を、図５の下部クランクケース20の対応位置に重ねて示した図である。
【符号の説明】
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｊ…油路、１…自動二輪車、２…多気筒内燃機関、３…ヘッドパイプ、４…車体フレーム、５…燃焼装置部、６…変速機、７…フロントフォーク、８…操縦用ハンドル、９…前輪、10…リヤフォーク、11…リヤクッション、12…後輪、13…従動スプロケット、14…チェーン、15…排気管、16…排気消音器、17…燃料タンク、18…シート、19…ラジエータ、20…下部クランクケース、21…上部クランクケース、22…シリンダヘッド、23…シリンダヘッドカバー、24…オイルパン、25…シリンダ、26…クランク軸、27…メイン軸、28…カウンタ軸、29…シフトドラム、30…ピストン、31…クランクピン、32…コンロッド、32ａ…大端部、33…燃焼室、34…吸気ポート、35…排気ポート、36…吸気弁、37…排気弁、38…動弁機構、39…オイルポンプ、40…チェーン、41…オイル吸入管、42…ストレーナ、43…オイルレベル確認用覗き窓、44…オイルフィルタ、45…オイルクーラ、46…メインギャラリ、47…リリーフバルブ、50…軸受部、51…メインギャラリのオイル入口、52…鋼ボール、53…オイルフィルタのオイル入口、54…オイルフィルタのオイル出口、55…オイルクーラのオイル入口、56…オイルクーラのオイル出口、57…スリット、58…軸受部ボルト孔、59…ストレーナのオイル入口、60…オイルポンプのオイル入口、61…オイルポンプのオイル出口、62…三角形リンク部材、63…棒状リンク部材、70…バランサ、71…バランサ軸、72…ニードルベアリング、72ａ…ニードル、72ｂ…ニードル保持器、73…バランスウエイト、74…バランサ従動歯車、75…凹凸嵌合部、76…サイドワッシャ、77…サイドワッシャ、78…バランサ駆動歯車。

Claims (6)

1. 車両に搭載される多気筒内燃機関であって、該内燃機関内に車両の左右方向に配置されたクランク軸と、車両の前後方向に関してクランク軸の後方に配設された変速機と、車両の前後方向に関して前記内燃機関の前部に配置されたオイルフィルタ、オイルクーラおよびバランサと、前記クランク軸に平行に前記内燃機関の内部に設けられ、前記クランク軸の軸受にオイルを供給するメインギャラリとを備える多気筒内燃機関において、
   前記オイルクーラは、前記内燃機関の前部中央に取付けられ、前記バランサは、クランク軸の方向で前記オイルクーラに対し一方向に変位した位置に配置され、前記オイルフィルタは、クランク軸の方向で前記オイルクーラに対し他方向に変位した位置に取付けられ、
   前記内燃機関内には、オイルポンプから前記オイルフィルタにオイルを送る第１油路と、前記オイルフィルタから前記オイルクーラにオイルを送る第２油路と、前記オイルクーラから前記メインギャラリにオイルを送る第３油路とが設けられ、
   前記第３油路は、内燃機関の前部中央部からクランク軸に直交する方向に前記メインギャラリのほぼ中央部に向かい直線状に形成され、
   前記オイルクーラは、前記クランク軸方向視で、前記バランサの回転範囲に対しオーバラップして形成されることを特徴とする多気筒内燃機関。
2. 多気筒内燃機関の中央側気筒に属する一対のクランクウエブのいずれか一方に駆動歯車を設け、該駆動歯車を前記バランサの従動歯車に噛合わせてバランサを駆動することを特徴とする請求項１に記載の多気筒内燃機関。
3. 前記オイルフィルタが、多気筒内燃機関の側面に取付けられるとともに、前記クランク軸方向視で、前記バランサの回転範囲に対しオーバラップして形成されることを特徴とする請求項１または２に多気筒内燃機関。
4. 前記多気筒内燃機関が４気筒機関であり、前記バランサが、前記クランク軸方向で中央側気筒の前側に配置され、
   前記第３油路は、前記クランク軸の方向で前記バランサと前記第２油路の間に形成され、
   前記第１油路と前記第３油路は、その一部が平行で互いに隣接して形成されるとともに、前記中央側気筒に対応する位置より前記オイルフィルタ寄りの位置に配置される
   ことを特徴とする請求項２または３に記載の多気筒内燃機関。
5. 前記第２油路が、直線状をなすとともに、内燃機関の最前部に形成されるとともに、前記第１油路の一部が前記第２油路と平行かつ隣接して形成されることを特徴とする請求項４に記載の多気筒内燃機関。
6. 前記第１油路のクランク軸と直交する部分がメインギャラリよりクランク軸側に形成されるとともに、クランク軸方向でクランク軸の２つの軸受の間の略中央に配置されることを特徴とする請求項５に記載の多気筒内燃機関。

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