(57)【要約】【課題】  本願発明は、一次コイルに大電流を流すことができる内燃機関用点火コイルに関するものである。【解決手段】  前記一次コイルには、互いに並列に接続された第１パワースイッチおよび第２パワースイッチが直列に接続されている。前記第１パワースイッチおよび第２パワースイッチは、２個を並列に接続することで、個々のパワースイッチの限界以上の電流を流すことができる。第１電流検出手段は、前記第１パワースイッチに流れる電流を検出する。第２電流検出手段は、前記第２パワースイッチに流れる電流を検出する。電流閾値記憶手段は、前記第１電流検出手段および第２電流検出手段によって検出された電流値の差を許容できる閾値として予め記憶している。第１比較判断手段は、前記第１電流検出手段および第２電流検出手段によってそれぞれ検出された電流値が前記電流閾値記憶手段に記憶されている閾値を超えたか否かを判断する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次コイルおよび二次コイルと、前記一次コイルおよび二次コイルを磁気的に結合する鉄心と、前記一次コイルにおける電流の通電および遮断を点火信号に基づいて行うパワースイッチとから少なくとも構成される内燃機関用点火コイルにおいて、
前記一次コイルに直列で、かつ、互いに並列に接続された第１パワースイッチおよび第２パワースイッチと、
前記第１パワースイッチの電流を検出する第１電流検出手段および前記第２パワースイッチの電流を検出する第２電流検出手段と、
前記第１電流検出手段および第２電流検出手段によって検出された電流値の差を閾値として予め記憶している電流閾値記憶手段と、
前記第１電流検出手段および第２電流検出手段によってそれぞれ検出された電流値が前記電流閾値記憶手段に記憶されている閾値を超えたか否かを判断する第１比較判断手段と、
を少なくとも備えていることを特徴とする内燃機関用点火コイル。
【請求項２】
一次コイルおよび二次コイルと、前記一次コイルおよび二次コイルを磁気的に結合する鉄心と、前記一次コイルにおける電流の通電および遮断を点火信号に基づいて行うパワースイッチとから少なくとも構成される内燃機関用点火コイルにおいて、
前記一次コイルに直列で、かつ、互いに並列に接続された第１パワースイッチおよび第２パワースイッチと、
前記第１パワースイッチの温度を検出する第１温度検出手段および前記第２パワースイッチの温度を検出する第２温度検出手段と、
前記第１温度検出手段および第２温度検出手段によって検出された温度の差を閾値として予め記憶している温度閾値記憶手段と、
前記第１温度検出手段および第２温度検出手段によってそれぞれ検出された温度が前記温度閾値記憶手段に記憶されている閾値を超えたか否かを判断する第２比較判断手段と、
を少なくとも備えていることを特徴とする内燃機関用点火コイル。
【請求項３】
前記第１パワースイッチおよび第２パワースイッチは、それぞれにおいて測定された電流および温度によって比較判断されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された内燃機関用点火コイル。
【請求項４】
前記比較判断手段の結果は、報知手段によって報知されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載された内燃機関用点火コイル。
【請求項５】
前記電流閾値記憶手段および前記温度閾値記憶手段は、それぞれ複数の閾値を記憶し、前記複数の閾値に基づいて、前記第１パワースイッチおよび第２パワースイッチの劣化にランク付けをして報知手段により報知することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載された内燃機関用点火コイル。
【請求項６】
前記パワースイッチは、３個以上であり、それぞれについて電流および温度検出手段、電流および温度閾値記憶手段、比較判断手段を備えていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載された内燃機関用点火コイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等における内燃機関の点火プラグに対して高電圧を供給し、火花放電を発生させる内燃機関用点火コイルに関するものである。特に、本発明は、一次コイルに大電流を流すことができる内燃機関用点火コイルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図５は従来例における内燃機関用パワースイッチを接続した内燃機関用点火コイルの回路構成を説明するための図である。図５において、内燃機関用点火コイルの回路構成は、内燃機関用点火コイル５１と、パワースイッチ（パワートランジスタ）５２と、点火プラグ５３とから構成されている。前記内燃機関用点火コイル５１は、一次コイル５１１と、二次コイル５１２と、前記一次コイル５１１と前記二次コイル５１２を磁気的に結合する鉄心５１３とから構成されている。
【０００３】
パワースイッチ５２は、前記一次コイル５１１の一方に接続されたエミッタ電極５２１と、前記一次コイル５１１に大電流を流すための制御信号を入力するベース電極５２２と、アースに接続するコレクタ電極５２３とから構成されている。また、点火プラグ５３は、前記二次コイル５１２によって発生した高電圧により、火花放電が発生する。
【０００４】
前記パワースイッチ５２には、ベース電極５２２に、図示されていないエンジンコントロールユニットから制御信号が供給される。前記パワースイッチ５２は、前記制御信号の供給により、導通状態になり、前記内燃機関用点火コイル５１の一次コイル５１１に電流が流れる。前記制御信号がＯＦＦ状態になると、前記パワースイッチ５２は一次コイル５１１に流れる電流を遮断し、前記一次コイル５１１の電流が遮断されると同時に、二次コイル５１２に高電圧が発生する。
【０００５】
前記二次コイル５１２に発生した高電圧は、点火プラグ５３へ供給されることにより、点火プラグ５３に火花放電を発生させ、エンジン等の内燃機関の燃料を燃焼させる。前記内燃機関用点火コイル５１は、たとえば、特開２００４−２１８５０３号公報に記載されている。
【特許文献１】特開２００４−２１８５０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、前記パワースイッチは、前記一次コイルに流れる電流を通電、遮断を繰り返しているため、消費される電力がそのまま熱に変換され、内燃機関用点火コイルを構成する主要部品（ケース、絶縁樹脂等）を通して大気中に放熱されている。したがって、前記パワースイッチは、放熱効率により、一次コイルに流せる電流（電力）が決定され、内燃機関用点火コイルが発生できる出力（二次電圧、二次エネルギー等）が制限されていた。
【０００７】
以上のような課題を解決するために、本発明は、高い信頼性のもとに複数のパワースイッチを並列に接続して、一次コイルに大電流を供給できる内燃機関用点火コイルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（第１発明）
第１発明の内燃機関用点火コイルは、一次コイルおよび二次コイルと、前記一次コイルおよび二次コイルを磁気的に結合する鉄心と、前記一次コイルにおける電流の通電および遮断を点火信号に基づいて行うパワースイッチとから少なくとも構成され、前記一次コイルに直列で、かつ、互いに並列に接続された第１パワースイッチおよび第２パワースイッチと、前記第１パワースイッチの電流を検出する第１電流検出手段および前記第２パワースイッチの電流を検出する第２電流検出手段と、前記第１電流検出手段および第２電流検出手段によって検出された電流値の差を閾値として予め記憶している電流閾値記憶手段と、前記第１電流検出手段および第２電流検出手段によってそれぞれ検出された電流値が前記電流閾値記憶手段に記憶されている閾値を超えたか否かを判断する第１比較判断手段とを少なくとも備えていることを特徴とする。
【０００９】
（第２発明）
第２発明の内燃機関用点火コイルは、一次コイルおよび二次コイルと、前記一次コイルおよび二次コイルを磁気的に結合する鉄心と、前記一次コイルにおける電流の通電および遮断を点火信号に基づいて行うパワースイッチとから少なくとも構成され、前記一次コイルに直列で、かつ、互いに並列に接続された第１パワースイッチおよび第２パワースイッチと、前記第１パワースイッチの温度を検出する第１温度検出手段および前記第２パワースイッチの温度を検出する第２温度検出手段と、前記第１温度検出手段および第２温度検出手段によって検出された温度の差を閾値として予め記憶している温度閾値記憶手段と、前記第１温度検出手段および第２温度検出手段によってそれぞれ検出された温度が前記温度閾値記憶手段に記憶されている閾値を超えたか否かを判断する第２比較判断手段とを少なくとも備えていることを特徴とする。
【００１０】
（第３発明）
第３発明の内燃機関用点火コイルにおいて、第１発明または第２発明における第１パワースイッチおよび第２パワースイッチは、それぞれにおいて測定された電流および温度によって比較判断されることを特徴とする。
【００１１】
（第４発明）
第４発明の内燃機関用点火コイルにおいて、第１発明から第３発明における比較判断手段の結果は、報知手段によって報知されることを特徴とする。
【００１２】
（第５発明）
第５発明の内燃機関用点火コイルにおいて、第１発明から第４発明における電流閾値記憶手段および前記温度閾値記憶手段は、それぞれ複数の閾値を記憶し、前記複数の閾値に基づいて、前記第１パワースイッチおよび第２パワースイッチの劣化にランク付けをして報知手段により報知することを特徴とする。
【００１３】
（第６発明）
第６発明の内燃機関用点火コイルにおいて、第１発明から第５発明におけるパワースイッチは、３個以上であり、それぞれについて電流および温度検出手段、電流および温度閾値記憶手段、比較判断手段を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、複数のパワースイッチを並列に接続したものを一次コイルに直列に接続することで、一つのパワースイッチの消費電力が軽減され、発熱を抑えることができる。したがって、本発明は、一つのパワースイッチで実現が困難であった大電流を並列に接続した複数のパワースイッチにより一次コイル電流を通電することが可能になり、点火コイルの出力を向上させることができた。
【００１５】
本発明によれば、並列に接続されたパワースイッチを流れる電流および／または前記パワースイッチ近傍の温度によって、個々のパワースイッチを監視することができ、一方のパワースイッチのみに大電流が流れることにより、寿命を短くするという故障を早く発見することができる。
【００１６】
本発明によれば、複数のパワースイッチが経年変化によって、特性がアンバランスになり、一方のみに電流が増加し、最後に内燃機関用点火コイルが不良になるという不具合を早く知り、その対策を早く立てることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（第１発明）
第１発明の内燃機関用点火コイルは、一次コイルおよび二次コイルと、前記一次コイルおよび二次コイルを磁気的に結合する鉄心と、前記一次コイルにおける電流の通電および遮断を点火信号に基づいて行うパワースイッチとから少なくとも構成される。前記一次コイルには、互いに並列に接続された第１パワースイッチおよび第２パワースイッチが直列に接続されている。前記第１パワースイッチおよび第２パワースイッチは、２個を並列に接続することで、個々のパワースイッチの限界以上の電流を流すことができる。
【００１８】
第１電流検出手段は、前記第１パワースイッチに流れる電流を検出する。第２電流検出手段は、前記第２パワースイッチに流れる電流を検出する。電流閾値記憶手段は、前記第１電流検出手段および第２電流検出手段によって検出された電流値の差を許容できる閾値として予め記憶している。第１比較判断手段は、前記第１電流検出手段および第２電流検出手段によってそれぞれ検出された電流値が前記電流閾値記憶手段に記憶されている閾値を超えたか否かを判断する。
【００１９】
前記第１パワースイッチおよび第２パワースイッチは、一方に偏って電流が多く流れた場合、故障に繋がる。そこで、本発明は、第１パワースイッチおよび第２パワースイッチを流れる電流の差で許容できる閾値を記憶しておき、いずれか一方のパワースイッチにおける電流が前記閾値を超えた場合、近い将来に故障が発生することを知ることができる。
【００２０】
（第２発明）
第２発明の内燃機関用点火コイルは、第１パワースイッチおよび第２パワースイッチの寿命を温度によって管理している点で、第１発明と異なっている。第１温度検出手段は、前記第１パワースイッチ近傍の温度を検出する。第２温度検出手段は、前記第２パワースイッチ近傍の温度を検出する。温度閾値記憶手段は、前記第１温度検出手段および第２温度検出手段によって検出された温度で、許容できる温度差を閾値として予め記憶している。第２比較判断手段は、前記第１温度検出手段および第２温度検出手段によってそれぞれ検出された温度が前記温度閾値記憶手段に記憶されている閾値を超えたか否かを判断する。
【００２１】
前記第１パワースイッチおよび第２パワースイッチは、温度環境によって、一方に偏って電流が多く流れた場合、故障に繋がる。そこで、本発明は、第１パワースイッチおよび第２パワースイッチ近傍の温度差で許容できる閾値を記憶しておき、いずれか一方のパワースイッチにおける温度が前記閾値を超えた場合、近い将来に故障が発生することを知ることができる。
【００２２】
（第３発明）
第３発明の内燃機関用点火コイルは、第１発明が電流により、第２発明が温度により、前記第１パワースイッチおよび第２パワースイッチの違いを早く発見するものと異なり、電流および温度を平行して測定することにより、故障になる前に交換または修理を行うことができるようにして、内燃機関用点火コイルの信頼性を高くしている。
【００２３】
（第４発明）
第４発明の内燃機関用点火コイルは、測定された電流および／または温度に基づいた、第１比較判断手段および第２比較判断手段の結果が報知手段によって報知される。前記報知手段は、内燃機関用点火コイルの劣化等を早く知ることができるため、内燃機関用点火コイルの修理または交換を行う時期を間違えることがない。
【００２４】
（第５発明）
第５発明の内燃機関用点火コイルは、電流閾値記憶手段および温度閾値記憶手段にそれぞれ複数の閾値を記憶している。前記複数の閾値は、第１パワースイッチおよび第２パワースイッチの劣化に相当するランクを付けることができる。したがって、報知手段は、前記閾値に対応したパワースイッチの劣化ランクを報知することができる。ユーザは、前記劣化ランクにより、内燃機関用点火コイルの修理または交換を行う時期を何時にしなければいけないかを早く知ることができる。
【００２５】
（第６発明）
第６発明の内燃機関用点火コイルは、パワースイッチを３個以上並列に接続することにより、個々の電流制限値を大幅に超えた電流を一次コイルに流すことができる。本発明は、それぞれのパワースイッチに対する電流および／または温度を測定することにより、一つのパワースイッチのみに偏って大電流が流れないようにすることができるため、多くのパワースイッチを並列に接続することにより、一次コイルに大電流を流すことができる。
【実施例１】
【００２６】
図１は本発明における内燃機関用パワースイッチを接続した内燃機関用点火コイルの回路構成を説明するための図である。図１において、内燃機関用点火コイルの回路構成は、内燃機関用点火コイル１１と、並列に接続された複数のパワースイッチ（パワートランジスタ）２１と、蓄電池３１と、点火プラグ４１とから構成されている。前記内燃機関用点火コイル１１は、一次コイル１１１と、二次コイル１１２と、前記一次コイル１１１と前記二次コイル１１２を磁気的に結合する鉄心１１３とから構成されている。
【００２７】
前記パワースイッチ２１は、たとえば、第１パワースイッチ２１−１と第２パワースイッチ２１−２とが並列に接続されるとともに、一次コイル１１１に直列に接続されている。すなわち、前記パワースイッチ２１は、エミッタ電極どうし、ベース電極どうし、コレクタ電極どうしがそれぞれ互いに並列となるように接続されている。前記パワースイッチ２１は、前記一次コイル１１１の一方に接続された複数のコレクタ電極２１−３と、前記一次コイル１１１に大電流を流すための複数のベース電極２１−４と、アースに接続する複数のエミッタ電極２１−５とから構成されている。また、点火プラグ４１は、前記二次コイル１１２によって発生した高電圧により、火花放電が発生する。
【００２８】
前記並列に接続されたパワースイッチ２１には、複数接続されたベース電極２１−４に、図示されていないエンジンコントロールユニットから制御信号が供給される。前記パワースイッチ２１は、前記制御信号の供給により、導通状態になり、前記内燃機関用点火コイル１１の一次コイル１１１に大きな電流が流れる。前記制御信号がＯＦＦ状態になると、前記パワースイッチ２１は、一次コイル１１１に流れる電流を遮断し、前記一次コイル１１１の電流が遮断されると同時に、二次コイル１１２に高電圧が発生する。前記二次コイル１１２に発生した高電圧は、点火プラグ４１へ供給されることにより、点火プラグ４１に火花放電を発生させ、エンジン等の内燃機関の燃料を燃焼させる。
【００２９】
図２は本発明の第１実施例で、並列にパワースイッチを接続した場合の監視手段を説明するための概略ブロック構成図である。図２において、パワースイッチ監視手段は、第１電流検出手段２１１と、第２電流検出手段２１２と、電流閾値記憶手段２１３と、第１比較判断手段２１４と、報知手段２１５とから構成されている。第１電流検出手段２１１は、第１パワースイッチ２１−１を流れる電流を検出する。第２電流検出手段２１２は、第２パワースイッチ２１−２を流れる電流を検出する。
【００３０】
前記電流閾値記憶手段２１３は、第１パワースイッチ２１−１および第２パワースイッチ２１−２を流れる電流の間にどの程度電流差が発生した場合に問題となるかを予め実験等により調べ、その結果を記憶しておく。第１比較判断手段２１４は、前記第１電流検出手段２１１により、第１パワースイッチ２１−１を流れる電流を検出し、前記第２電流検出手段２１２により、第２パワースイッチ２１−２を流れる電流を検出し、前記電流の差が前記電流閾値記憶手段２１３に記憶されている閾値以下であった場合、第１パワースイッチ２１−１および第２パワースイッチ２１−２が劣化していないと判断する。
【００３１】
前記第１比較判断手段２１４は、前記各電流検出手段２１１、２１２によって検出された電流が前記電流閾値記憶手段２１３に記憶されている閾値より大きいと判断した場合、たとえば、報知手段２１５によって報知する。内燃機関用点火コイル１１のユーザは、前記報知手段２１５の報知により、第１パワースイッチ２１−１および第２パワースイッチ２１−２を流れる電流がアンバランスになって来たことを知り、近い将来に起こる故障に備えて修理または交換を行うことができる。
【実施例２】
【００３２】
図３は本発明の第２実施例で、並列にパワースイッチを接続した場合の監視手段を説明するための概略ブロック構成図である。図３において、パワースイッチ監視手段は、第１温度検出手段３１１と、第２温度検出手段３１２と、温度閾値記憶手段３１３と、第２比較判断手段３１４と、報知手段３１５とから構成されている。第１温度検出手段３１１は、第１パワースイッチ２１−１における近傍の温度を検出する。第２温度検出手段３１２は、第２パワースイッチ２１−２における近傍の温度を検出する。
【００３３】
前記温度閾値記憶手段３１３は、第１パワースイッチ２１−１および第２パワースイッチ２１−２における近傍で、どの程度温度差が発生した場合に問題となるかを予め実験等により調べ、その結果を記憶しておく。第２比較判断手段３１４は、前記第１温度検出手段３１１により、第１パワースイッチ２１−１における近傍の温度を検出し、前記第２温度検出手段３１２により、第２パワースイッチ２１−２における近傍の温度を検出し、前記温度差が前記温度閾値記憶手段３１３に記憶されている閾値以下であった場合、第１パワースイッチ２１−１および第２パワースイッチ２１−２が劣化していないと判断する。
【００３４】
前記第２比較判断手段３１４は、前記各温度検出手段３１１、３１２によって検出された温度が前記温度閾値記憶手段３１３に記憶されている閾値より大きいと判断した場合、たとえば、報知手段３１５によって報知する。内燃機関用点火コイル１１のユーザは、前記報知手段３１５の報知により、第１パワースイッチ２１−１および第２パワースイッチ２１−２における近傍の温度がアンバランスになって来たことを知り、近い将来に起こる故障に備えて修理または交換を行うことができる。
【実施例３】
【００３５】
図４は本発明の第３実施例で、並列にパワースイッチを接続した場合の監視手段を説明するための概略ブロック構成図である。図４において、パワースイッチ監視手段は、第１電流検出手段４１１と、第１温度検出手段４１２と、第２電流検出手段４１３と、第２温度検出手段４１４と、閾値記憶手段４１５と、比較判断手段４１６と、報知手段４１７とから構成されている。第１電流検出手段４１１は、第１パワースイッチ２１−１を流れる電流を検出する。第１温度検出手段４１２は、第１パワースイッチ２１−１における近傍の温度を検出する。第２電流検出手段４１３は、第２パワースイッチ２１−２を流れる電流を検出する。第２温度検出手段４１４は、第２パワースイッチ２１−２における近傍の温度を検出する。
【００３６】
前記閾値記憶手段４１５は、第１パワースイッチ２１−１および第２パワースイッチ２１−２を流れる電流が、どの程度の差が発生した場合に問題となるかを予め実験等により調べ、その結果を記憶しておく。前記閾値記憶手段４１５は、第１パワースイッチ２１−１および第２パワースイッチ２１−２における近傍で、どの程度温度差が発生した場合に問題となるかを予め実験等により調べ、その結果を記憶しておく。比較判断手段４１６は、前記第１電流検出手段４１１、前記第１温度検出手段４１２、第２電流検出手段４１３、第２温度検出手段４１４により、第１パワースイッチ２１−１および第２パワースイッチ２１−２を流れる電流および近傍の温度を検出し、前記電流差および温度差が前記閾値記憶手段４１５に記憶されている閾値以下であった場合、第１パワースイッチ２１−１および第２パワースイッチ２１−２が劣化していないと判断する。
【００３７】
前記比較判断手段４１６は、前記各電流検出手段４１１、４１３および各温度検出手段４２１、４１４によって検出された電流および温度が前記閾値記憶手段４１５に記憶されている閾値より大きいと判断した場合、たとえば、報知手段４１７によって報知する。内燃機関用点火コイル１１のユーザは、前記報知手段４１７の報知により、第１パワースイッチ２１−１および第２パワースイッチ２１−２を流れる電流および近傍の温度がアンバランスになって来たことを知り、近い将来に起こる故障に備えて修理または交換を行うことができる。第３実施例は、電流と温度に着目して第１パワースイッチ２１−１および第２パワースイッチ２１−２を調べることができるため、より信頼性を向上させることができる。
【実施例４】
【００３８】
前記電流閾値記憶手段および温度閾値記憶手段は、電流および温度に関しそれぞれ複数の閾値を記憶しておくことができる。前記複数の閾値は、第１パワースイッチおよび第２パワースイッチの劣化ランクに相当するものである。したがって、報知手段は、前記閾値に対応したパワースイッチの劣化ランクを報知することができる。ユーザは、前記第１パワースイッチおよび第２パワースイッチの劣化程度がランクにより判るため、内燃機関用点火コイルの修理または交換を行う時期を何時にしなければいけないかを早く知ることができる。
【００３９】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではない。そして、本発明は、特許請求の範囲に記載された事項を逸脱することがなければ、種々の設計変更を行うことが可能である。たとえば、本実施例におけるブロックは、公知または周知の技術手段によって達成できる。また、本実施例におけるパワースイッチ、内燃機関用点火コイル、点火プラグ等は、公知または周知のものを適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明における内燃機関用パワースイッチを接続した内燃機関用点火コイルの回路構成を説明するための図である。（実施例１）
【図２】本発明の第１実施例で、並列にパワースイッチを接続した場合の監視手段を説明するための概略ブロック構成図である。
【図３】本発明の第２実施例で、並列にパワースイッチを接続した場合の監視手段を説明するための概略ブロック構成図である。（実施例２）
【図４】本発明の第３実施例で、並列にパワースイッチを接続した場合の監視手段を説明するための概略ブロック構成図である。（実施例３）
【図５】従来例における内燃機関用パワースイッチを接続した内燃機関用点火コイルの回路構成を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４１】
１１・・・内燃機関用点火コイル
１１１・・・一次コイル
１１２・・・二次コイル
１１３・・・鉄心
２１・・・パワースイッチ（パワートランジスタ）
２１−１・・・第１パワースイッチ
２１−２・・・第２パワースイッチ
２１−３・・・エミッタ電極
２１−４・・・ベース電極
２１−５・・・コレクタ電極
３１・・・蓄電池
４１・・・点火プラグ
２１１・・・第１電流検出手段
２１２・・・第２電流検出手段
２１３・・・電流閾値記憶手段
２１４・・・第１比較判断手段
２１５・・・報知手段
【図１】
2007177705.tif 000003
【図２】
2007177705.tif 000004
【図３】
2007177705.tif 000005
【図４】
2007177705.tif 000006
【図５】
2007177705.tif 000007