CN112874506A - 混合动力车辆及其控制方法、装置和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种混合动力车辆及其控制方法、装置和系统,所述方法包括:获取所述发动机的工作参数以确定所述发动机最低转速,且获取所述混合动力车辆的工作参数以确定所述混合动力车辆的工况;当确定所述工况为BSG电机串联发电工况时,基于目标转速和所述最低转速中的最大值控制发动机的内部燃烧参数;基于所述发动机的实际转速控制BSG电机的输出扭矩以使所述实际转速维持在预设范围内。根据本发明的混合动力车辆及其控制方法、装置和系统,在混合动力车辆中的发动机不参与驱动且BSG电机发电的工况下,通过控制BSG电机的输出扭矩来稳定发动机的转速,改善混合动力车辆的NVH性能,降低混合动力车辆的油耗和排放量。
Description
技术领域
本发明涉及混合动力车辆领域,更具体地涉及混合动力车辆的控制。
背景技术
混合动力车辆在发动机怠速工况中,普遍采用发动机控制器根据预定怠速转速通过PID控制器去调节发动机转速来达到预定怠速转速。这种怠速控制方法当发动机的转速回落时,实时计算发动机的损失扭矩,并根据所述损失扭矩实时设置预设转速阈值;发动机控制器在发动机转速低于预设转速阈值后输出正扭矩,高于预设转速阈值后减小扭矩输出,以调节发动机的转速。而搭载BSG电机的混合动力车辆在混合动力车辆的蓄电池电量较低时,BSG电机会以较大功率发电,同时参与转速的调节。
在实际应用中,当混合动力车辆在城市路况行驶时,红灯前和堵车时,发动机会频繁的处于怠速工况,上述传统的怠速调节方式中,预设转速阈值不能设置过低并需预留一部分能量用于处理瞬时变化的负载(如机械空调,发电机发电负载等)以保证怠速的稳定性,导致此时燃油消耗较高且排放较高。这样不仅造成了燃油的大量浪费,且给车主增加了经济负担。尤其在搭载BSG电机的汽车中,BSG电机的发电负载较大,可能引起发动机控制器的频繁调节或超出其能力范围,进而引起发动机转速的较大波动,产生令客户不适的振动、噪声。
因此,现有技术中的混合动力车辆存在发动机转速波动较大,且燃油消耗量大的问题。
发明内容
考虑到上述问题而提出了本发明。本发明提供了一种混合动力车辆的控制方法、系统及存储介质以解决上述问题。
根据本发明的第一方面,提供了一种混合动力车辆的控制方法,所述混合动力车辆包括发动机、BSG电机和电池,发动机和BSG电机通过皮带连接,BSG电机与电池连接,所述方法包括:
获取所述发动机的工作参数以确定所述发动机最低转速,且获取所述混合动力车辆的工作参数以确定所述混合动力车辆的工况;
当确定所述工况为BSG电机串联发电工况时,基于目标转速和所述最低转速中的最大值控制发动机的内部燃烧参数;
基于所述发动机的实际转速控制BSG电机的输出扭矩以使所述实际转速维持在预设范围内。
根据本发明的第二方面,提供了一种混合动力车辆的控制装置,所述混合动力车辆包括发动机、BSG电机和电池,发动机和BSG电机通过皮带连接,BSG电机与电池连接,包括:
发动机控制单元,用于获取所述发动机的工作参数以确定所述发动机最低转速;
整车控制单元,用于获取所述混合动力车辆的工作参数以确定所述混合动力车辆的工况;
所述发动机控制单元还用于当确定所述工况为BSG电机串联发电工况时,基于目标转速和所述最低转速中的最大值控制发动机的内部燃烧参数;
整车控制单元还用于基于所述发动机的实际转速控制BSG电机的输出扭矩以使所述实际转速维持在预设范围内。
根据本发明的第三方面,提供了一种混合动力车辆的控制系统,包括:
存储器、处理器及存储在所述存储器上且在所述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第一方面所述的混合动力车辆的控制方法。
根据本发明的第四方面,提供了一种混合动力车辆,所述混合动力车辆包括如第二方面所述的混合动力车辆的控制装置,或如第三方面所述的混合动力车辆的控制系统。
根据本发明的混合动力车辆及其控制方法、装置和系统,在混合动力车辆中的发动机不参与驱动且BSG电机发电的工况下,通过控制BSG电机的输出扭矩来稳定发动机的转速,改善混合动力车辆的NVH(Noise、Vibration、Harshness)性能,降低混合动力车辆的油耗和排放量。
附图说明
通过结合附图对本发明实施例进行更详细的描述,本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本发明实施例的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中,相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。
图1是一种混合动力车辆的示意性框图;
图2是根据本发明实施例的混合动力车辆的控制方法的示意性流程图;
图3是根据本发明实施例的混合动力车辆的控制方法的示例;
图4是根据本发明实施例的BSG电机的控制方法的示例;
图5是根据本发明实施例的混合动力车辆的控制装置的示意性框图;
图6是根据本发明实施例的混合动力车辆的示意性框图。
具体实施方式
为了使得本发明的目的、技术方案和优点更为明显,下面将参照附图详细描述根据本发明的示例实施例。显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是本发明的全部实施例,应理解,本发明不受这里描述的示例实施例的限制。基于本发明中描述的本发明实施例,本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其它实施例都应落入本发明的保护范围之内。
参见图1,图1示出了一种混合动力车辆的示意性框图。其中,一种混合动力车辆100包括:
电池110,用于为所述混合动力车辆100的BSG电机提供电能;
BSG电机120(Belt-Driven Starter Generator,皮带传动启动/发电一体化电机),与所述电池110连接,接收电池110的电能或给电池110充电;
整车控制单元130(Vehicle Control Unit,VCU),与所述BSG电机120和发动机140连接,用于获取所述混合动力车辆100的工作参数,并控制所述混合动力车辆100的各个部分;
发动机140,与所述BSG电机120通过皮带传动连接,所述发动机140包括发动机控制单元141(Engine Control Unit,ECU),所述发动机控制单元141与所述整车控制单元130连接,用于接收所述整车控制单元130的指令并控制发动机140的工作过程。
可选地,所述电池110可以包括蓄电池,如铅酸动力电池、锂电池等。其中,所述电池110可以是一个电池,也可以是多个串联和/或并联连接的电池,在此不做限制。
可选地,所述整车控制单元130或发动机控制单元141可以通过软件、硬件、固件或者其组合实现,可以使用电路、单个或多个为特定用途集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit,ASIC)、数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)、数字信号处理装置(Digital Signal Processing Device,DSPD)、可编程逻辑装置(ProgrammableLogic Device,PLD)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)、中央处理器(Central Processing Unit,CPU)、控制器、微控制器、微处理器中的至少一种,从而使得整车控制单元130或发动机控制单元141可以执行本申请的各个实施例中的混合动力车辆的控制方法的部分步骤或全部步骤或其中步骤的任意组合。
其中,混合动力车辆100在运行过程中,传统的转速调节方法中发动机自身怠速调节的转速阈值设置的比较高,使得发动机的损失扭矩过大,增加了维持发动机的转速所需要的扭矩即燃油的消耗量;而且发动机怠速调节还需要预留的一部分能量用于应对可能突然出现的负载变化情况,这样只能抑制点火提前角增加了辐射热的产生,进一步增加了燃油的消耗量;此外,当外部负载较大时,发动机控制器调节发动机转速的能力有限,发动机控制器和BSG电机同时对电动机的发电转速进行调节,导致发电转速难以快速稳定。
基于上述考虑,提出了根据本发明实施例的混合动力车辆及其控制、装置及系统。下面参照附图来描述本发明实施例提出的混合动力车辆及其控制、装置及系统。
参见图2,图2示出了根据本发明实施例的混合动力车辆的控制的示意性流程图。如图2所示,一种混合动力车辆的控制方法,所述混合动力车辆包括发动机、BSG电机和电池,发动机和BSG电机通过皮带连接,BSG电机与电池连接,所述方法包括:
在步骤S210,获取所述发动机的工作参数以确定所述发动机最低转速,且获取所述混合动力车辆的工作参数以确定所述混合动力车辆的工况;
在步骤S220,当确定所述工况为BSG电机串联发电工况时,基于目标转速和所述最低转速中的最大值控制发动机的内部燃烧参数;
在步骤S230,基于所述发动机的实际转速控制BSG电机的输出扭矩以使所述实际转速维持在预设范围内。
其中,BSG电机串联发电工况是指发动机不参与混合动力车辆的驱动且BSG电机发电的工况。此时,混合动力车辆100的离合器断开,发动机不直接参与驱动车辆的行驶时,发动机的转速可以控制在最经济的转速区间,带动BSG电机给动力电池充电,动力电池给BSG电机供电,使得发动机的效率和BSG电机的发电效率最大化,达到节能的效果。在发动机转速发生的波动超过上下限值之前,通过控制BSG电机的输出扭矩,快速实现发动机转速稳定在目标值附近的合理范围,改善NVH性能,降低油耗,减少排放。通过保持发动机转速稳定还改善了车辆在启停、怠速、换挡、加速等方面平顺性。根据本发明实施例的控制方法无需增加硬件,成本低,控制过程简单,适用于任何混合动力车辆的控制方法。
根据本发明实施例,在步骤S210中,获取所述发动机的工作参数以确定所述发动机最低转速,可以包括:
实时采集所述发动机的传感器检测到的所述发动机的工作参数;
根据所述发动机的工作参数计算维持发动机运转的最低转速。
具体来说,发动机上的传感器检测发电机的工作参数,例如水温传感器检测发动机的冷却水温度,大气压力传感器检测发动机的进气压力等,这些传感器将检测到的工作参数发送至发动机控制单元,发动机控制单元基于这些工作参数计算此时维持发动机运转的最低转速。
根据本发明实施例,在步骤S210中,获取所述混合动力车辆的工作参数以确定所述混合动力车辆的工况,可以包括:
实时获取所述混合动力车辆的工作参数;
判断所述混合动力车辆的工作参数所满足的工况条件确定所述混合动力车辆的工况。
可选地,所述工况包括BSG电机串联发电工况、怠速工况或其它工况。其中,怠速工况是指发动机在无负荷的情况下运转,只需克服自身内部机件的摩擦阻力,不对外输出功率。
在一些实施例中,整车控制单元可以根据油门、刹车、离合器开关或档位、电池的剩余电量等信号判断混合动力车辆所对应的工况。其中,当所述混合动力车辆的油门关闭,离合器断开,所述电池的剩余电量小于或等于电量阈值,且所述混合动力车辆无故障时,所述混合动力车辆满足BSG电机串联发电工况的条件。
根据本发明实施例,所述方法还包括:
判断所述混合动力车辆是否满足BSG电机串联发电工况的条件;
如果所述混合动力车辆满足BSG电机串联发电工况的条件,则控制所述混合动力车辆进入所述BSG电机串联发电工况。
在一些实施例中,整车控制单元可以先判断所述混合动力车辆是否满足BSG电机串联发电工况的条件,如果所述混合动力车辆满足BSG电机串联发电工况的条件,则再判断确定所述混合动力车辆的工况是否为BSG电机串联发电工况,如果所述混合动力车辆的工况不是BSG电机串联发电工况,则控制所述混合动力车辆进入所述BSG电机串联发电工况。如果所述混合动力车辆不满足BSG电机串联发电工况的条件,则可以维持当前工况或判断混合动力车辆是否满足怠速工况或其它工况。
根据本发明实施例,在步骤S220中,所述内部燃烧参数包括点火角和/或进气量。
其中,控制发动机的点火角和进气量可以控制发动机的输出扭矩的变化,一般,发动机的点火角或进气量越大,转速越大。所述发动机的点火角和进气量为标定量,与发动机的冷却水温有关。
在一些实施例中,当确定所述工况为BSG电机串联发电工况时,基于目标转速和所述最低转速中的最大值控制发动机的内部燃烧参数,可以包括:整车控制单元确定混合动力车辆的工况为BSG电机串联发电工况,并向发动机控制单元发送发动机的目标扭矩和目标转速;发动机控制单元接收到目标扭矩和目标转速后,将目标转速与最低转速进行比较,取二者之间的最大值为目标,控制发动机的点火角和/或进气量,从而使发动机的转速达到所述最大值。
根据本发明实施例,在步骤S220中,基于所述发动机的实际转速控制BSG电机的输出扭矩以使所述实际转速维持在预设范围内,可以包括:
实时获取所述发动机的实际转速,并判断所述实际转速是否在所述预设范围内;
当所述实际转速大于或等于所述预设范围的上限值时,控制BSG电机的输出扭矩增加;
当所述实际转速小于或等于所述预设范围的下限值时,控制BSG电机的输出扭矩减小。
具体来说,整车控制单元可以在确定混合动力车辆满足进入BSG电机串联发电工况,且向发动机控制单元发送目标转速的预设时间段后,整车控制单元实时获取所述发动机的实际转速,如果所述实际转正在所述预设范围内,则BSG电机正常响应正常控制单元的命令;如果所述实际转速大于或等于所述预设范围的上限值,整车控制单元控制BSG电机的输出扭矩增加;如果所述实际转速小于或等于所述预设范围的下限值,整车控制单元控制BSG电机的输出扭矩减小,通过控制BSG电机的输出扭矩以使所述实际转速维持在预设范围内。这样,避免出现了发动机控制器和BSG电机同时对发动机的转速进行调节的情况,进一步保证了发动机的转速快速稳定。
可替代地,在步骤S220中,基于所述发动机的实际转速控制BSG电机的输出扭矩以使所述实际转速维持在预设范围内,可以包括:
实时获取所述发动机的实际转速,计算所述实际转速与参考转速之间的差值;
判断所述差值是否在所述预设差值范围内;
当所述差值大于或等于所述预设差值范围的上限值时,控制BSG电机的输出扭矩增加;
当所述差值小于或等于所述预设差值范围的下限值时,控制BSG电机的输出扭矩减小。
其中,参考转速可以根据需要进行设置,在此不做限制。
根据本发明实施例,所述方法200还包括:
当确定所述工况为怠速工况时,基于所述最低转速控制所述发动机的内部燃烧参数。
具体来说,整车控制单元确定混合动力车辆的工况为怠速工况,发动机控制单元实时采集所述发动机的传感器检测到的所述发动机的工作参数;根据所述发动机的工作参数计算维持发动机运转的最低转速;以所述最低转速为目标,控制发动机的点火角和/或进气量,从而使发动机的转速达到所述最低转速。
根据本发明实施例,所述方法还包括:
当确定所述工况既不为怠速工况也不为BSG电机串联发电工况时,基于预设的目标扭矩控制所述发动机的内部燃烧参数。
具体来说,整车控制单元确定混合动力车辆的工况为其它工况,并向发动机控制单元发送发动机的目标扭矩;发动机控制单元接收到目标扭矩后,以该目标扭矩为目标,控制发动机的点火角和/或进气量,从而使发动机的扭矩达到该目标扭矩。
在一个实施例中,参见图3和图4,图3示出了根据本发明实施例的一种混合动力车辆的控制方法的示例,图4示出了根据本发明实施例的BSG电机的控制方法的示例。如图3和图4所示,所述方法包括:
步骤S310,开始;
步骤S320,整车控制单元判断所述混合动力车辆是否处于怠速工况;如果整车控制单元判断所述混合动力车辆处于怠速工况则进入步骤S321;
步骤S321,整车控制单元获取所述混合动力车辆的发发动机水温信号、大气压力信号等工作参数,计算得到维持发动机运转的最低转速n0=750转/min;
步骤S322,以最低转速n0=750转/min为目标,控制发动机内部燃烧参数如点火角和/或进气量等使发动机的转速达到最低转速n0=750转/min,进入步骤S350;
如果整车控制单元判断所述混合动力车辆不处于怠速工况则进入步骤S330;
步骤S330,整车控制单元判断所述混合动力车辆是否处于BSG串联发电工况;如果整车控制单元判断所述混合动力车辆处于BSG串联发电工况则进入步骤S331;
步骤S331,整车控制单元向发动机发送目标扭矩以及目标转速nT=1050转/min;
步骤S332,比较目标转速nT=1050转/min和最低转速n0=750转/min,取二者的较大值nmax=max(n0,nT)=1050转/min;
步骤S333,以实现较大值nmax=1050转/min为目标,控制发动机内部燃烧参数如点火角和/或进气量等使发动机的转速达到较大值nmax=1050转/min,整车控制单元基于所述实际转速的变化控制BSG电机的输出扭矩,进入步骤S350;
如果整车控制单元判断所述混合动力车辆不处于BSG串联发电工况则进入步骤S340;
步骤S340,整车控制单元向发动机发送目标扭矩,发动机正常响应所述目标扭矩,进入步骤S350;
步骤S350,结束;
其中,整车控制单元基于所述实际转速的变化控制BSG电机的输出扭矩可以包括:
步骤S410,开始;
步骤S420,整车控制单元判断所述混合动力车辆是否处于BSG串联发电工况;如果整车控制单元确定所述混合动力车辆处于BSG串联发电工况,则进入步骤S430;
步骤S430,整车控制单元向发动机控制单元发送目标转速nT=1050转/min;
步骤S440,实时获取发动机的实际转速nC,例如,nC=1090转/min;
步骤S450,判断实际转速nC是否处于预设转速范围(nLPre,nHPre)即实际转速nC是否满足nLPre<nC<nHPre;如果满足,则进入步骤S490;如果不满足,则进入步骤S460;
步骤S460,判断实际转速nC是否满足nC≤nLPre,如果满足则进入步骤S461;否则,即实际转速nC是否满足nC≥nHPre则进入步骤S462;
步骤S461,整车控制单元控制BSG电机的输出扭矩减小;
步骤S462,整车控制单元控制BSG电机的输出扭矩增加;
步骤S470,再次判断实际转速nC是否处于预设转速范围(nLPre,nHPre)即实际转速nC是否满足nLPre<nC<nHPre;如果满足,则进入步骤S490;如果不满足,则进入步骤S460;
如果整车控制单元确定所述混合动力车辆不处于BSG串联发电工况,则进入步骤S480;
步骤S480,BSG电机正常响应整车控制单元的命令;
步骤S490,结束。
根据本发明实施例,还提出了一种混合动力车辆的控制系统,包括:
存储器、处理器及存储在所述存储器上且在所述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本发明实施例提供的所述混合动力车辆的控制方法。
根据本发明实施例,还提出了一种计算机存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被计算机执行时实现本发明实施例提供的所述混合动力车辆的控制方法。
参见图5,图5示出了根据本发明实施例的混合动力车辆的控制装置的示意性框图。如图5所示,所述混合动力车辆的控制装置500包括:
发动机控制单元510,用于获取所述发动机的工作参数以确定所述发动机最低转速;
整车控制单元520,用于获取所述混合动力车辆的工作参数以确定所述混合动力车辆的工况;
所述发动机控制单元510还用于当确定所述工况为BSG电机串联发电工况时,基于目标转速和所述最低转速中的最大值控制发动机的内部燃烧参数;
整车控制单元520还用于基于所述发动机的实际转速控制BSG电机的输出扭矩以使所述实际转速维持在预设范围内。
所述各个模块可分别执行上文中结合图2描述的混合动力车辆的控制方法的各个步骤/功能。以上仅对混合动力车辆的控制装置500的各部件的主要功能进行描述,而省略上文已经描述过的细节内容。
根据本发明实施例,参见图6,图6示出了根据本发明实施例的一种混合动力车辆的示意性框图。如图6所示,一种混合动力车辆600,包括根据本发明实施例所述的混合动力车辆的控制装置610。
根据本发明的混合动力车辆及其控制方法、装置和系统,通在混合动力车辆中的发动机不参与驱动且BSG电机发电的工况下,通过控制BSG电机的输出扭矩来稳定发动机的转速,改善混合动力车辆的NVH(Noise、Vibration、Harshness)性能,降低混合动力车辆的油耗和排放量。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式或对具体实施方式的说明,本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种混合动力车辆的控制方法,所述混合动力车辆包括发动机、BSG电机和电池,发动机和BSG电机通过皮带连接,BSG电机与电池连接,其特征在于,所述方法包括:
获取所述发动机的工作参数以确定所述发动机最低转速,且获取所述混合动力车辆的工作参数以确定所述混合动力车辆的工况;
当确定所述工况为BSG电机串联发电工况时,基于目标转速和所述最低转速中的最大值控制发动机的内部燃烧参数;
基于所述发动机的实际转速控制BSG电机的输出扭矩以使所述实际转速维持在预设范围内。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,基于所述发动机的实际转速控制BSG电机的输出扭矩以使所述实际转速维持在预设范围内,包括:
实时获取所述发动机的实际转速,并判断所述实际转速是否在所述预设范围内;
当所述实际转速大于或等于所述预设范围的上限值时,控制BSG电机的输出扭矩增加;
当所述实际转速小于或等于所述预设范围的下限值时,控制BSG电机的输出扭矩减小。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
当确定所述工况为怠速工况时,基于所述最低转速控制所述发动机的内部燃烧参数。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
当确定所述工况既不为怠速工况也不为BSG电机串联发电工况时,基于预设的目标扭矩控制所述发动机的内部燃烧参数。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
判断所述混合动力车辆是否满足BSG电机串联发电工况的条件;
如果所述混合动力车辆满足BSG电机串联发电工况的条件,则控制所述混合动力车辆进入所述BSG电机串联发电工况。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述BSG电机串联发电工况的条件包括:
所述混合动力车辆的油门关闭,离合器断开,所述电池的剩余电量小于或等于电量阈值,且所述混合动力车辆无故障。
7.一种混合动力车辆的控制装置,所述混合动力车辆包括发动机、BSG电机和电池,发动机和BSG电机通过皮带连接,BSG电机与电池连接,其特征在于,所述装置包括:
发动机控制单元,用于获取所述发动机的工作参数以确定所述发动机最低转速;
整车控制单元,用于获取所述混合动力车辆的工作参数以确定所述混合动力车辆的工况;
所述发动机控制单元还用于当确定所述工况为BSG电机串联发电工况时,基于目标转速和所述最低转速中的最大值控制发动机的内部燃烧参数;
整车控制单元还用于基于所述发动机的实际转速控制BSG电机的输出扭矩以使所述实际转速维持在预设范围内。
8.一种混合动力车辆的控制系统,其特征在于,所述系统包括:
存储器、处理器及存储在所述存储器上且在所述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权利要求1至6中任一项所述的混合动力车辆的控制方法。
9.一种混合动力车辆,其特征在于,所述混合动力车辆包括根据权利要求7所述的混合动力车辆的控制装置,或权利要求8所述的混合动力车辆的控制系统。
10.一种计算机存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被计算机或处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述方法的步骤。
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