CN111688499A - 一种汽车坡道起步的控制方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种汽车坡道起步的控制方法和装置,涉及汽车技术领域,该方法包括:获取车辆的第一当前状态信息;在所述第一当前状态信息满足预设起步条件时,控制车辆进入自动坡道起步模式;在车辆处于所述自动坡道起步模式时,根据预设转速调整车辆的当前转速。本发明实施例通过在第一当前状态信息满足预设起步条件时,控制车辆进入自动坡道起步模式,并在车辆处于所述自动坡道起步模式时,根据预设转速调整车辆的当前转速,无需额外机械装置就能自动实现坡道起步,并自动调节当前转速得到合适的电机扭矩,避免扭矩不足的溜坡现象和扭矩过大的不舒适感,从而实现柔性坡道起步。
Description
技术领域
本发明涉及汽车技术领域,具体涉及一种汽车坡道起步的控制方法和装置。
背景技术
目前,汽车在坡道工况的情况下,从踩下离合器、松开制动踏板到松开离合器并踩下加速踏板的过程中,汽车在一段时间内完全丧失动力,此时容易发生车辆溜坡的现象。采用单向离合器辅助上坡,只适合燃油汽车,不适用于电动汽车;采用油门制动连动装置辅助上坡,需要对机械结构进行改装;采用制动延时释放模式辅助上坡,起步时间长,并且需要人为控制;采用扭矩计算模式辅助上坡,需要考虑载重情况,不易得到准确的坡道起步扭矩。
因此,亟需一种汽车坡道起步的控制方法和装置,能够避免扭矩不足的溜坡现象和扭矩过大引起的不舒适感,实现柔性坡道起步。
发明内容
本发明实施例提供了一种汽车坡道起步的控制方法和装置,用以解决仅依靠电机控制,易出现扭矩不足的溜坡现象和扭矩过大引起的不舒适感的问题。
为解决上述技术问题,本发明实施例提供了一种汽车坡道起步的控制方法,包括:
获取车辆的第一当前状态信息;
在所述第一当前状态信息满足预设起步条件时,控制车辆进入自动坡道起步模式;
在车辆处于所述自动坡道起步模式时,根据预设转速调整车辆的当前转速。
优选的,所述预设起步条件包括:
当前车速为零、当前档位为前进挡或倒挡、释放制动装置、车辆当前倾角处于上坡工作区间以及加速踏板的开度超过第一预设开度。
优选的,在车辆处于所述自动坡道起步模式时,所述方法还包括:
获取电机转子的当前位置区间和车辆的当前档位信息;
根据所述电机转子的所述当前位置区间和所述当前档位信息,获取定子导通方式;
根据所述定子导通方式,控制定子通电,使电机转动一步。
优选的,所述根据预设转速调整车辆的当前转速的步骤,包括:
获取电机每一步的瞬时转速;
根据所述瞬时转速,获取所述电机每一步的当前转速;
根据所述电机每一步的所述预设转速,调节所述电机每一步对应的所述当前转速。
优选的,所述获取电机每一步的瞬时转速的步骤,包括:
获取所述电机的步数和所述电机相邻两步的时间间隔;
根据相邻两步的所述时间间隔以及所述电机的步数,计算所述电机的瞬时转速。
优选的,所述瞬时转速为:
其中,n′为瞬时转速;
s为步数;
tstep为时间间隔。
优选的,所述根据所述电机每一步的所述预设转速,调节所述电机每一步对应的所述当前转速的步骤,包括:
检测所述当前转速与第一预设转速阈值的大小关系;
在所述当前转速小于或等于所述第一预设转速阈值时,根据所述电机每一步的所述预设转速,获取所述预设转速与所述当前转速的转速偏差;
根据所述转速偏差,获取电流偏差;
根据所述电流偏差,调节所述当前转速,使所述当前转速与所述预设转速相同。
优选的,所述检测所述当前转速与第一预设转速阈值的大小关系的步骤之后,所述方法还包括:
在所述当前转速大于所述第一预设转速阈值时,控制车辆退出所述自动坡道起步模式。
优选的,所述方法还包括:
在车辆处于所述自动坡道起步模式时,检测车辆的第二当前状态信息;
在所述第二当前状态信息满足预设退出条件时,控制车辆退出所述自动坡道起步模式。
本发明实施例还提供了一种汽车坡道起步的控制装置,包括:
第一获取模块,用于获取车辆的第一当前状态信息;
第一控制模块,用于在所述第一当前状态信息满足预设起步条件时,控制车辆进入自动坡道起步模式;
处理模块,用于在车辆处于所述自动坡道起步模式时,根据预设转速调整车辆的当前转速。
与现有技术相比,本发明实施例提供的一种汽车坡道起步的控制方法和装置,至少具有以下有益效果:
通过在第一当前状态信息满足预设起步条件时,控制车辆进入自动坡道起步模式,并在车辆处于所述自动坡道起步模式时,根据预设转速调整车辆的当前转速,无需额外机械装置就能自动实现坡道起步,并自动调节当前转速得到合适的电机扭矩,避免扭矩不足的溜坡现象和扭矩过大的不舒适感,从而实现柔性坡道起步。
附图说明
图1为本发明实施例提供的汽车坡道起步的控制方法流程图;
图2为本发明实施例提供的汽车所在坡道角度图;
图3为本发明实施例提供的电机电感与位置信号关系图;
图4为本发明实施例提供的自动坡道起步的曲线图;
图5为本发明实施例提供的汽车坡道起步的控制装置的结构框图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。在下面的描述中,提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本发明的实施例。因此,本领域技术人员应该清楚,可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本发明的范围和精神。另外,为了清楚和简洁,省略了对已知功能和构造的描述。
应理解,说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此,在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外,这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。
在本发明的各种实施例中,应理解,下述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后,各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定,而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
如图1所示,本发明实施例提供了一种汽车坡道起步的控制方法,包括:
步骤S1,获取车辆的第一当前状态信息。
在上述步骤S1中,所述第一当前状态信息可以包括:当前车速、当前档位信息、当前制动装置状态、车辆当前的倾角以及加速踏板的开度。
在上述步骤S1之后,还可以包括:检测所述第一当前状态信息是否满足预设起步条件;在满足预设起步条件时,进入步骤S2;在不满足所述预设起步条件时,禁止车辆进入自动坡道起步模式。
步骤S2,在所述第一当前状态信息满足预设起步条件时,控制车辆进入自动坡道起步模式。
在上述步骤S2中,所述预设起步条件包括:当前车速为零、当前档位为前进挡或倒挡、释放制动装置、车辆当前倾角处于上坡工作区间以及加速踏板的开度超过第一预设开度。其中,在所述当前车速为零时,即目前车辆处于驻车状态;释放制动装置包括制动踏板处于完全松开状态且手动刹车装置处于松开状态;所述当前倾角表示车辆的纵向倾角(如图2中的γ为纵向倾角,即车辆底盘与水平面的夹角),所述纵向倾角大于或等于第一角度小于或等于第二角度时,即表示车辆当前倾角处于上坡工作区间;所述第一角度为满足自动坡道起步工作的最小角度,如果所述纵向倾角小于所述第一角度时,表示车辆处于接近平道的状态,不需要自动坡道起步;所述第二角度为车辆可以采用自动坡道起步时所处坡度的最大角度,如果所述纵向倾角大于所述第二角度时,可以通过报警的方式通知驾驶人员。其中,所述当前倾角可以通过角度传感器检测。在加速踏板的开度超过第一预设开度时,表示驾驶员有起步要求,所述第一预设开度为判定驾驶员有起步要求的开度阈值。判断汽车的纵向倾角是否处于上坡工作区间也可以通过模拟电路来实现。
步骤S3,在车辆处于所述自动坡道起步模式时,根据预设转速调整车辆的当前转速。
本发明的上述实施例,通过在第一当前状态信息满足预设起步条件时,控制车辆进入自动坡道起步模式,并在车辆处于所述自动坡道起步模式时,根据预设转速调整车辆的当前转速,无需额外机械装置就能自动实现坡道起步,并自动调节当前转速得到合适的电机扭矩,避免扭矩不足的溜坡现象和扭矩过大的不舒适感,从而实现柔性坡道起步。
下面结合具体流程说明上述方案的具体实现过程:
在车辆处于所述自动坡道起步模式时,所述方法还可以包括:
获取电机转子的当前位置区间和车辆的当前档位信息;根据所述电机转子的所述当前位置区间和所述当前档位信息,获取定子导通方式;根据所述定子导通方式,控制定子通电,使电机转动一步。
以8/6极磁阻电机为例,(也可以采用其他远离相同的如6/4或者12/8等结构开关磁阻电机)磁阻电机额定电流能产生额定以上转矩,该电机定子有A、B、C、D四相构成,电感曲线60度为一个周期,其自身带有的位置传感器在转子每转过15度时产生一组位置信号,分别可以是10、00、01、11。位置信号也可以采用无位置传感器算法来实现。电机电感与位置信号关系如图3所示。采用两相同时导通的方式,可以在同样电流下获得更大的转矩,由于开关磁阻电机的转矩与电感对转子位置的变化率成正比,设定定子导通方式,按照所述定子导通方式给相应的定子相通电。磁阻电机每相一对磁极,共8极,转子无绕组,共6个凸极,故24步一圈,即每步15度,即当A相通电时,电机不转;当B相通电时,电机顺时针旋转15度;当C相通电时,电机定转子吸合,产生定位效果;当D相通电时,电机逆时针旋转15度;两相通电原理相同。开关磁阻电机定子和转子为双凸极结构,定子极数与转子极数的最小公倍数就是电机一周所走过的步数,给电机定子相应相通电,电机就会前进或后退一步,所以开关磁阻电机是按步数控制的,每次位置传感器传来的电机转子位置信号表明电机已走完当前步,要开始下一步,则需由电机控制器决定通电定子相和通电电流。
电机转子的位置区间与定子导通方式的对应关系如下表所示:
定子导通方式 | 10 | 00 | 01 | 11 |
C1 | AB | BC | CD | DA |
C2 | BC | CD | DA | AB |
C3 | DA | AB | BC | CD |
C4 | CD | DA | AB | BC |
在当前档位处于前进档位需要前进时,需要正向转矩,可以使用定子导通方式C1:当位置信号处于位置区间10(7.5~22.5)时,在此区间定子相A、B电感均存在随转子位置上升的部分,故定子相A、B导通;同理,当位置信号处于位置区间00(22.5~37.5)时,定子相B、C导通;同理,当位置信号处于位置区间01(37.5~52.5)时,定子相C、D导通;同理,当位置信号处于位置区间11(52.5~67.5)时,定子相D、A导通,从而完成一个周期,即电机正向转动一步。
在档位档位处于倒挡需要电机反转时,需要反向转矩,可以使用定子导通方式C2:当位置信号处于位置区间10(7.5~22.5)时,在此区间定子相A、B电感均存在随转子位置下降的部分,故定子相B、C导通;同理,当位置信号处于位置区间00(22.5~37.5)时,定子相C、D导通;同理,当位置信号处于位置区间01(37.5~52.5)时,定子相D、A导通;同理,当位置信号处于位置区间11(52.5~67.5)时,定子相A、B导通,从而完成一个周期,即电机反向转动一步。
如果电机在前进状态需要减速,为防溜坡,如果采用定子导通方式C2会导致反向转矩过大,存在电机反转,即溜坡可能,需要采用定子导通方式C3:当位置信号位于位置区间10时,定子相D、A导通;同理,当位置信号位于位置区间00时,定子相A、B导通;同理,当位置信号位于位置区间01时,定子相B、C导通;同理,当位置信号位于位置区间11时,定子相C、D导通;从而完成一个周期。采用定子导通方式C3即便是路面情况复杂,使电机在该区间反转,例如在位置区间11内有反转情况,定子相A、D导通产生正向转矩阻止反转,该正向转矩为能够阻止电机反转且不会使车辆窜出的转矩。
同理,假设电机在倒挡状态需要减速,为防溜坡,采用定子导通方式C4:当位置信号位于位置区间10时,定子相C、D导通;同理,当位置信号位于位置区间00时,定子相D、A导通;同理,当位置信号位于位置区间01时,定子相A、B导通;同理,当位置信号位于位置区间11时,定子相B、C导通;完成一个周期。
上述步骤S3具体包括:
获取电机每一步的瞬时转速;根据所述瞬时转速,获取所述电机每一步的当前转速;根据所述电机每一步的所述预设转速,调节所述电机每一步对应的所述当前转速。
其中,如图4所示,电机控制器中按照步数存储自动坡道起步的曲线图,第一阶段曲线为恒流加速阶段,即图中n1以下的部分,开关磁阻电机以恒定电流工作,并按照档位确定通电定子相顺序,在所述当前转速大于第一阶段的转速阈值n1,第一阶段结束;第二阶段曲线为速度置换控制阶段,即图中n1至n2的部分。
优选的,所述获取电机每一步的瞬时转速的步骤,包括:获取所述电机的步数和所述电机相邻两步的时间间隔;根据相邻两步的所述时间间隔以及所述电机的步数,计算所述电机的瞬时转速。
其中,所述瞬时转速为:
其中,n′为瞬时转速;
s为步数;
tstep为时间间隔。
电机每转动一步,电机上的位置传感器会向电机控制器发送一组信号,电机控制器根据该信号和上一步的信号可以得知电机的旋转方向,同时可以利用计数器得到两次位置信号的时间间隔,即电机走过一步的时间。
优选的,所述根据所述电机每一步的所述预设转速,调节所述电机每一步对应的所述当前转速的步骤具体可以包括:
检测所述当前转速与第一预设转速阈值的大小关系;在所述当前转速小于或等于所述第一预设转速阈值时,根据所述电机每一步的所述预设转速,获取所述预设转速与所述当前转速的转速偏差;根据所述转速偏差,获取电流偏差;根据所述电流偏差,调节所述当前转速,使所述当前转速与所述预设转速相同。
其中,在所述当前转速小于或等于所述第一预设转速阈值(即图4中的n2)时,检测所述当前转速与第二预设转速阈值(即图4中的n1)的关系,在所述当前转速小于或等于n1时,开关磁阻电机以额定电流工作,并按照档位确定通电的定子相顺序,如果当前档位为前进档需要前进时,需要正向转矩,则电机控制器使用定子导通方式C1;如果当前档位处于倒档,即倒挡爬坡需要电机反转时,需要电机控制器使用定子导通方式C2;在此阶段,根据第二阶段中电机每一步的所述预设转速,获取所述预设转速与所述当前转速的转速偏差,根据所述转速偏差,获取扭矩偏差,根据所述扭矩偏差,获取电流偏差,再根据所述电流偏差,调节所述当前转速,使所述当前转速与所述预设转速相同,确保汽车以自动坡道起步的曲线图进行自动坡道起步。其中,在此阶段,还可以获取汽车的加速度,电机控制器根据汽车加速度,计算汽车沿坡道方向的负载转矩T1和产生与负载转矩大小相同方向不同的驱动转矩Td以及驱动电流Id。
在所述当前转速大于n1且小于或等于n2时,该阶段采用速度滞环控制,电机控制器将电机当前转速与该步的预设转速进行比对,并根据汽车当前档位判断,若汽车处于前进上坡状态时,获取转速滞环环宽h,并在所述当前转速大于或等于n1+h时,采用定子导通方式C3,通以额定电流,既降低汽车转矩,以免产生过高的加速度,给加成人员带来不舒适感,还可以防止溜坡;在所述当前转速大于n1-h且小于n1+h时,采用定子导通方式C1,通以电流Id;如果所述当前转速小于或等于n1-h时,采用定子导通方式C1,通以额定电流,并以额定转矩前进。若汽车处于倒挡上坡状态时,在所述当前转速大于或等于n1+h时,采用定子导通方式C4,通以额定电流,既降低汽车转矩,以免产生过高的加速度,给加成人员带来不舒适感,还可以防止溜坡;在所述当前转速大于n1-h且小于n1+h时,采用定子导通方式C2,通以电流Id;如果所述当前转速小于或等于n1-h时,采用定子导通方式C2,以额定转矩上坡。整个阶段通过改变定子导通方式调节当前转速,确保汽车以自动坡道起步的曲线图进行自动坡道起步。
优选的,所述检测所述当前转速与第一预设转速阈值的大小关系的步骤之后,所述方法还可以包括:
在所述当前转速大于所述第一预设转速阈值n2时,控制车辆退出所述自动坡道起步模式,此时,可以交由驾驶员进行操作。
优选的,所述方法还可以包括:
在车辆处于所述自动坡道起步模式时,检测车辆的第二当前状态信息;在所述第二当前状态信息满足预设退出条件时,控制车辆退出所述自动坡道起步模式。
其中,所述第二当前状态信息可以包括:当前档位信息、制动踏板开度以及加速踏板开度等。所述预设退出条件包括以下至少一项:当前档位为制动档、制动踏板的开度大于第二预设开度和加速踏板的开度大于第三预设开度。所述第二预设开度为判断驾驶员是否有制动要求的制动踏板开度阈值,所述第三预设开度为判断驾驶员是否有最大转矩启动的意图的家督踏板的阈值;当所述第二当前状态信息至少一项满足所述预设退出条件时,则控制车辆退出所述自动坡道起步模式,交由驾驶员进行操作。
如图5所示,本发明实施例还提供了一种汽车坡道起步的控制装置,包括:
第一获取模块1,用于获取车辆的第一当前状态信息;
第一控制模块2,用于在所述第一当前状态信息满足预设起步条件时,控制车辆进入自动坡道起步模式;
处理模块3,用于在车辆处于所述自动坡道起步模式时,根据预设转速调整车辆的当前转速。
优选的,所述预设起步条件包括:
当前车速为零、当前档位为前进挡或倒挡、释放制动装置、车辆当前倾角处于上坡工作区间以及加速踏板的开度超过第一预设开度。
优选的,所述装置还包括:
第二获取模块,用于获取电机转子的当前位置区间和车辆的当前档位信息;
第三获取模块,用于根据所述电机转子的所述当前位置区间和所述当前档位信息,获取定子导通方式;
第二控制模块,用于根据所述定子导通方式,控制定子通电,使电机转动一步。
优选的,所述处理模块3包括:
第一获取单元,用于获取电机每一步的瞬时转速;
第二获取单元,用于根据所述瞬时转速,获取所述电机每一步的当前转速;
调节单元,用于根据所述电机每一步的所述预设转速,调节所述电机每一步对应的所述当前转速。
优选的,所述第一获取单元包括:
第一获取子单元,用于获取所述电机的步数和所述电机相邻两步的时间间隔;
计算子单元,用于根据相邻两步的所述时间间隔以及所述电机的步数,计算所述电机的瞬时转速。
优选的,所述瞬时转速为:
其中,n′为瞬时转速;
s为步数;
tstep为时间间隔。
优选的,所述调节单元包括:
检测子单元,用于检测所述当前转速与第一预设转速阈值的大小关系;
第二获取子单元,用于在所述当前转速小于或等于所述第一预设转速阈值时,根据所述电机每一步的所述预设转速,获取所述预设转速与所述当前转速的转速偏差;
第三获取子单元,用于根据所述转速偏差,获取电流偏差;
调节子单元,用于根据所述电流偏差,调节所述当前转速,使所述当前转速与所述预设转速相同。
优选的,所述装置还包括:
第三控制模块,用于在所述当前转速大于所述第一预设转速阈值时,控制车辆退出所述自动坡道起步模式。
优选的,所述装置还包括:
检测模块,用于在车辆处于所述自动坡道起步模式时,检测车辆的第二当前状态信息;
第四控制模块,用于在所述第二当前状态信息满足预设退出条件时,控制车辆退出所述自动坡道起步模式。
优选的,所述预设退出条件包括以下至少一项:当前档位为制动档、制动踏板的开度大于第二预设开度和加速踏板的开度大于第三预设开度。
需要说明的是,该装置的实施例是与上述方法的实施例相对应的装置,上述方法的实施例中的所有实现方式均适用于该装置的实施例中,也能达到相同的技术效果。
本发明实施例还提供了一种汽车坡道起步的控制设备,包括:存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的汽车坡道起步的控制方法中的任一步骤。
本发明实施例通过在第一当前状态信息满足预设起步条件时,控制车辆进入自动坡道起步模式,并在车辆处于所述自动坡道起步模式时,根据预设转速调整车辆的当前转速,无需额外机械装置就能自动实现坡道起步,节约成本,还能避免加速踏板踩踏过猛造成起步过猛,踩踏过轻有溜车风险的情况,并通过自动调节当前转速得到合适的电机扭矩,从而实现柔性坡道起步;当车速超过蠕行车速时本上坡起步辅助系统关闭,操作权释放,驾驶员可正常操作汽车。
以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明所述原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种汽车坡道起步的控制方法,其特征在于,包括:
获取车辆的第一当前状态信息;
在所述第一当前状态信息满足预设起步条件时,控制车辆进入自动坡道起步模式;
在车辆处于所述自动坡道起步模式时,根据预设转速调整车辆的当前转速。
2.如权利要求1所述的汽车坡道起步的控制方法,其特征在于,所述预设起步条件包括:
当前车速为零、当前档位为前进挡或倒挡、释放制动装置、车辆当前倾角处于上坡工作区间以及加速踏板的开度超过第一预设开度。
3.如权利要求1所述的汽车坡道起步的控制方法,其特征在于,在车辆处于所述自动坡道起步模式时,所述方法还包括:
获取电机转子的当前位置区间和车辆的当前档位信息;
根据所述电机转子的所述当前位置区间和所述当前档位信息,获取定子导通方式;
根据所述定子导通方式,控制定子通电,使电机转动一步。
4.如权利要求1所述的汽车坡道起步的控制方法,其特征在于,所述根据预设转速调整车辆的当前转速的步骤,包括:
获取电机每一步的瞬时转速;
根据所述瞬时转速,获取所述电机每一步的当前转速;
根据所述电机每一步的所述预设转速,调节所述电机每一步对应的所述当前转速。
5.如权利要求4所述的汽车坡道起步的控制方法,其特征在于,所述获取电机每一步的瞬时转速的步骤,包括:
获取所述电机的步数和所述电机相邻两步的时间间隔;
根据相邻两步的所述时间间隔以及所述电机的步数,计算所述电机的瞬时转速。
7.如权利要求4所述的汽车坡道起步的控制方法,其特征在于,所述根据所述电机每一步的所述预设转速,调节所述电机每一步对应的所述当前转速的步骤,包括:
检测所述当前转速与第一预设转速阈值的大小关系;
在所述当前转速小于或等于所述第一预设转速阈值时,根据所述电机每一步的所述预设转速,获取所述预设转速与所述当前转速的转速偏差;
根据所述转速偏差,获取电流偏差;
根据所述电流偏差,调节所述当前转速,使所述当前转速与所述预设转速相同。
8.如权利要求7所述的汽车坡道起步的控制方法,其特征在于,所述检测所述当前转速与第一预设转速阈值的大小关系的步骤之后,所述方法还包括:
在所述当前转速大于所述第一预设转速阈值时,控制车辆退出所述自动坡道起步模式。
9.如权利要求1所述的汽车坡道起步的控制方法,其特征在于,所述方法还包括:
在车辆处于所述自动坡道起步模式时,检测车辆的第二当前状态信息;
在所述第二当前状态信息满足预设退出条件时,控制车辆退出所述自动坡道起步模式。
10.一种汽车坡道起步的控制装置,其特征在于,包括:
第一获取模块,用于获取车辆的第一当前状态信息;
第一控制模块,用于在所述第一当前状态信息满足预设起步条件时,控制车辆进入自动坡道起步模式;
处理模块,用于在车辆处于所述自动坡道起步模式时,根据预设转速调整车辆的当前转速。
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