CN113320348A - 一种商用车电控空气悬架系统及载荷识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及商用车空气悬挂领域，公开了一种商用车电控空气悬架系统及载荷识别方法，包括ECAS处理器，用于检测空气悬架高度的高度传感器；ECAS处理器与整车气源、悬架气囊连接，ECAS处理器包括ECAS电磁阀，ECSAS电磁阀的进气端与整车气源连接，出气端与悬架气囊连接，ECAS处理器通过控制ECAS电磁阀控制悬架气囊的充气和放气；每个悬架气囊均连接有一个开关电磁阀，还包括气压传感器，气压传感器与悬架气囊连接用于检测悬架气囊的压力。气压传感器的个数为1个，气压传感器与各个悬架气囊的管路并联，通过控制不同的开关电磁阀实现对不同悬架气囊压力的监测。该系统具有监测准确，逻辑简单可靠等优点。

Description

一种商用车电控空气悬架系统及载荷识别方法

技术领域

本发明涉及商用车空气悬架领域，尤其涉及了一种商用车电控空气悬架系统及载荷识别方法。

背景技术

自从GB1589-2016实施以来，可以明显的感觉到国家对于货运车辆开始了更严格的规范。这一方面是为了解决超长，超宽车辆的历史问题，另一方面是希望整个货运行业向高速物流，节能集约的方向发展。空气悬架正是在这种背景下逐渐受到更多的关注。

就国内目前的货运情况而言，空气悬架几乎只在用于甩挂高速运输牵引车和大型封闭货车中有较好的使用场景。牵引车配备空气悬架可以更快的摘挂甩挂挂车，封闭货车配备空气悬架则可以更好的调节货厢高度，可以使车辆更好地配合装卸平台。

车辆载荷，尤其是商用车车辆载荷的变化对于车辆控制系统如ABS/ESC/ECAS等的控制算法有着较大的影响，准确识别车辆载荷能够提高车辆的悬架系统和底盘控制系统的控制效果，从而提高车辆的安全性和舒适性。

装有空气气囊的车辆，不能简单的以气囊的压力与载荷的大小进行线性计算，因为车身和底盘的连接不仅只有气囊，还有减震器、斜向推力杆、纵向推力杆等等去受力或者限位。简单举例两种典型的情形，第一种是当气囊上盖贴着下盖、车身处于机械最低点时不断增加载荷，此时载荷增加的过程中气压基本不变。第二种是轻载时不断给气囊充气的过程中，此时气压增加的过程中载荷不变。所以传统的线性计算载荷与实际载荷存在较大差别，本发明根据现有技术的缺点，提供了一种空气悬架和载荷识别方法。

目前的电控空气悬架的控制方式必须需要进入驾驶室通过固定在仪表盘上操作开关或者增加了不同长度的延长线束的操作开关进行控制，且必须插上钥匙通过点火开关给系统供电，不是很方便。牵引车摘挂甩挂挂车或者封闭货车调节货厢高度配合装卸平台时，需要在车辆的侧面或者后面控制车身上升下降，有时甚至需要绕来绕去，线束长度可能配备的过短、线束的牵绊及易损、占用空间、占用配重、占用成本等等造成了很多的不方便和安全隐患或者不利。另外在辆的侧面或者后面控制车身上升下降，至少需要钥匙在ACC档或者ON档上给系统供电，此时那些通过钥匙在ACC档或者ON档开关供电的其它汽车电子产品必然也会工作造成不必要的能源浪费。

中国专利CN201420286113.8公开的一种商用车电控空气悬架系统包括报警装置、操作开关和遥控器等。其报警装置、操作开关和遥控器通过线束与车辆连接，并安装在驾驶室，报警装置、操作开关在仪表台上的布置，驾驶室遥控支架的增加，这样就涉及到仪表台和驾驶室的改动，需要大型模具的开发或改动，线束的开发等等。

发明内容

本发明针对现有商用车空气悬架控制的缺点，提供一种商用车电控空气悬架系统。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

一种商用车电控空气悬架系统，包括ECAS处理器，用于检测空气悬架高度的高度传感器；ECAS处理器与整车气源、悬架气囊连接，ECAS处理器包括ECAS电磁阀，ECSAS电磁阀的进气端与整车气源连接，出气端与悬架气囊连接，ECAS处理器通过控制ECAS电磁阀控制悬架气囊的充气和放气；每个悬架气囊均连接有一个开关电磁阀，还包括气压传感器，气压传感器与悬架气囊连接用于检测悬架气囊的压力。

作为优选，气压传感器的个数为1个，气压传感器与各个悬架气囊的管路并联，通过控制不同的开关电磁阀实现对不同悬架气囊压力的监测。

作为优选，还包括ECAS遥控器，ECAS处理器和ECAS遥控器通过射频模块实现通讯连接，ECAS遥控器包括射频发射模块以及用于指令模块，ECAS处理器包括用于和射频发射模块通讯连接的射频接收模块，ECAS处理器包括气路入口气路出口，气路入口与整车气源连接，气路出口和整车的各气囊连接，ECAS处理器还集成有ECAS电磁阀，ECASC处理器通过控制ECAS电磁阀实现整车个气囊的充气以及放气。

作为优选，ECAS遥控器集成在车钥匙上；指令模块包括ECAS按键和高度调整按键。

作为优选，高度调整按键包括标准高度按键或/和上升键、下降键。

作为优选，指令模块还包括开门按键和锁门按键，ECAS处理器还连接有用于开闭挂车门的车门控执行单元。

作为优选，ECAS还集成有用于检测气源输入口气压的第二气压传感器，外部还连接有高度传感器。

作为优选，CAN总线通信波特率为250K或500K。

商用车电控空气悬架系统的载荷识别方法，包括上述的一种商用车电控空气悬架系统，包括以下步骤：

一、对车身载荷进行标定，对车辆分别进行空载、半载和满载，记录各个悬架气囊的压力值；

二、步骤一具体计算如下，在车辆处于空载、半载和满载状态下通过上升或者下降键升高或者降低车身后再恢复至标准车身高度，测得此时的压力值；

三、完成标定后，车辆根据当前实际载荷处于的范围值识别当前车辆的载荷状态；

四、当车辆处于非标准车身高度时，即车辆处于非标准载荷状态时，系统根据当前悬架气囊的压力值对车辆载荷进行模式描述，如空载、轻载、重载，当车辆处在非标准车身高度时，除了发送此时的载荷信息，还同时发送车身高度信息和上一个标准车身高度时的载荷信息给整车CAN总线，用于系统判断。

作为优选，载荷标定阶段包括“高位模式”和“低位模式”。

通过以上技术方案，本发明具有以下技术效果：

相对现有的电控空气悬架系统，加装本商用车遥控空气悬挂控制系统时，可以减少对仪表台和驾驶室的改动，省略不同长度的操作开关线束的开发等等。对于超长超宽的车辆，省掉的超长的线束或者操作开关的安装支架等，有利于节省车内空间，内饰更简洁美观等的优点。

同时本方案采用单个气压传感器即可实现对各个气囊的压力监测，节约了成本，更加便于成本管控。同时本方案中采用定性的方式进行载荷监测可靠性更高，相对于线性方式计算载荷的方式更加合理，而且计算更加简单。能够给驾驶员一个可靠的参考数据。

附图说明

图1为装置的控制示意图。

图2为钥匙的结构示意图。

图3为空气悬架不同位置的标高示意图。

图4是标定载荷的示意图。

图5是气囊的控制界面图。

图6是压力传感器的连接控制图。

附图中各数字标号所指代的部位名称如下：1—ECAS遥控器、2—ECAS处理器、3—射频发射模块、4—射频接收模块、5—气囊、6—整车气源、8—ECAS电磁阀、9—车钥匙、10—CAN总线接口一、11—CAN总线接口二、12—ECAS按键、14—开门按键、16—锁门按键、17—门控电磁阀、18—整车门泵、19—气压传感器、21—高度传感器、22—上升键、23—下降键、24—标准高度按键、26—开关电磁阀、27—左前轴气囊、28—右前轴气囊、29—左后轴气囊、30—右后轴气囊。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

一种商用车电控空气悬架系统，包括ECAS处理器，用于检测空气悬架高度的高度传感器；ECAS处理器与整车气源、悬架气囊连接，ECAS处理器包括ECAS电磁阀，ECSAS电磁阀的进气端与整车气源连接，出气端与悬架气囊连接，ECAS处理器通过控制ECAS电磁阀控制悬架气囊的充气和放气；每个悬架气囊均连接有一个开关电磁阀26，还包括气压传感器，气压传感器与悬架气囊连接用于检测悬架气囊的压力。其中本实施中的气囊个数为4个，分别为左前轴气囊27、右前轴气囊28、左后轴气囊29和右后轴气囊30。每个气囊的气路上均连接有一个开关电磁阀26，开关电磁阀26用于控制气囊与外部管路的连通，而且便于单个控制。

其中本实施例中气压传感器的个数为1个，气压传感器与各个悬架气囊的管路并联，通过控制不同的开关电磁阀26实现对不同悬架气囊压力的监测。举例来说，比如气压传感器需要单独检测左前轴气囊27的压力值，只需要关闭其余三个气囊的电磁阀以及ECAS电磁阀即可，此时只有左前轴气囊27的压力作用在气压传感器上，所以即可单独进行检测该气囊的压力，同时可以对该气囊的压力进行单独调节。

而且本实施例中的电控悬架系统还包括遥控系统，遥控系统包括包括ECAS遥控器1，ECAS处理器2和ECAS遥控器1通过射频模块实现通讯连接，ECAS遥控器1包括射频发射模块3以及用于指令模块，ECAS处理器2包括用于和射频发射模块3通讯连接的射频接收模块4，ECAS处理器2包括气路入口气路出口，气路入口与整车气源6连接，气路出口和整车的各气囊5连接，ECAS处理器2还集成有ECAS电磁阀8，ECASC处理器通过控制ECAS电磁阀8实现整车个气囊5的充气以及放气，空气悬架的高度调整即通过气囊5的充气和放气实现。本方案将ECAS遥控器1进行功能集成，并通过射频模块进行无线通讯连接，所以该方案不需要对现有的ECAS系统进行较大的调整。

本实施例为了实现功能的集成，ECAS遥控器1集成在车钥匙9上。所以驾驶员不需要单独配备遥控器，在进行摘挂甩挂更加方便。同时便于后期控制车身高度，使其更好的匹配装卸平台。

本方案中为了便于驾驶员了解车辆的当前状态，ECAS处理器2包括CAN总线接口一10、整车仪表盘上设有CAN总线接口二11，ECAS处理器2通过整车CAN总线实现与整车仪表CAN通讯，采用CAN通讯实现了驾驶台仪表对数据的采集。而且通过CAN总线连接，ECAS处理器2可以获取车辆的当前状态，比如车速信号，车门开闭信号等，从而便于后面的安全控制。

本实施例中，指令模块包括ECAS按键12和高度调整按键。

进一步的，高度调整按键包括标准高度按键24或/和上升键22、下降键23。标准高度按键24可以控制车辆迅速达到标准车身高度，控制更加简单和方便。

进一步的，指令模块还包括开门按键14和锁门按键16，ECAS处理器2还连接控制挂车车门开闭的门控执行单元17，当接收到ECAS遥控器1的开门或者闭门指令后，ECAS处理器2根据接收的信号控制门控执行单元17进行开门或者锁门动作。

本方案中的上升键22和下降键23通过组合键的方式来实现，即当ECAS按键12与开锁键/锁门键处于同一信号发射时间段，则进入ECAS高度调整模式，其中ECAS按键12与开锁键同时发射为ECAS上升功能，ECAS按键12与闭锁键同时发射为ECAS下降功能。

为了实时监测汽车空气悬架的状态，ECAS还集成有用于检测气源输入口气压的气压传感器19，外部还连接有高度传感器21，高度传感器21可以实时采集汽车空气悬架的高度，便于控制空气悬架的启停。

本实施例中，CAN总线通信波特率为250K。

本实施例的遥控过程如下：

当车辆需要进行空气悬架的高度调整时，比如需要升高空气悬架，则同时按住ECAS按键12和开锁键，ECAS按键12信号和开锁键信号通过加密传输至ECAS处理器2，ECAS处理器2对信号进行解密后，根据指令控制ECAS电磁阀8然后整车气源6的压缩空气进入到相应的空气悬架气囊5中，实现空气悬架高度的上升；

当需要降低空气悬架高度时，则同时按住ECAS按键12和闭锁键，ECAS按键12信号和闭锁信号通过加密传输至ECAS处理器2，ECAS处理器2对信号进行解密后根据指令控制ECAS电磁阀8排气口打开，空气悬架气囊5的气体进行排出，实现空气悬架高度的降低。

其中，ECAS处理器2收到遥控器加密的信号后，先进行解码解密，确认是本系统的秘钥后再进行计时，计时大于设定的值才认定为有效的遥控器信号有效。即信号具有一定的时限性。由于需要在ECAS按键12信号有效的情况下，所以ECAS按键12信号的有效时间比闭锁信号以及开锁信号长50ms。

其中打开车门挂车侧门以及关闭车门功能，只需要简单按住单一的开锁按键或者闭锁按键即可实现车门的打开或关闭。

本实施例的电控空气悬架遥控系统，加装本商用车遥控空气悬挂控制系统时，可以减少对仪表台和驾驶室的改动，省略不同长度的操作开关线束的开发等等。对于超长超宽的车辆，省掉的超长的线束或者操作开关的安装支架等，有利于节省车内空间，内饰更简洁美观等的优点。

为了方便大众更加清楚的了解本申请的技术方案，申请人给出了遥控系统的一种具体实施方案，ECAS处理器2上电后,默认的工作模式是“正常工作”模式；在正常工作模式下，当标准高度按键24信号和ECAS按键12信号同时有效时，ECAS处理器2进入“工厂模式”模式；在正常工作模式或者工厂模式下，检测到整车点火开关无效后，如果5秒内没有新的有效控制信号，ECAS处理器2进入“休眠模式”模式；在休眠模式下，检测到整车点火开关有效后，返回正常模式；在休眠模式下，检测到遥控器加密的信号后，先进入“临醒模式”；在临醒模式下，如果收到有效的遥控器信号或者有效的整车点火开关信号后进入其他工作模式，如果1秒内没有收到有效的信号则返回休眠模式；在临醒模式下，如果收到有效的整车点火开关信号则进入正常工作模式；如果收到有效的遥控器信号信号则进入“临时模式”；临时模式状态下不检测车速并认定车速为零，即临时状态时必然也是静止状态，在临时模式下完成相应的控制后，如果10秒内没有收到新的有效信号则返回“休眠模式”；在临时模式下如果收到有效的整车点火开关信号则进入正常工作模式；

当闭锁信号和ECAS信号同时有效时，ECAS处理器2进入车身下降功能模块。车身下降功能模块根据高度传感器21的测得的高度值、从CAN总线上获得的车速信号、刹车信号等综合判断，通过控制电磁阀放气使车身下降到目标高度的设定误差范围内或者不控制。在“工厂模式”模式下，车身可以下降的最低高度为Hmin，如下图3，Hmin是车身某一参考平面相对地面的垂直最低机械高度，ECAS处理器2可以在改模式下通过自学习的方式存贮对应高度；在“正常模式”模式或“临时模式”下，车身可以下降的最低高度为H4，如下图3，H4是为了保护气囊5和车身免受路面激励等相关有害的冲击设置的最低高度。H3是为了安全考虑设置的在“正常运动模式”下车身可以下降的最低高度。

当在高速运动状态ECAS处理器2进入相应功能功能模块后，只提示通过CAN线发送车速过高状态，不执行相关控制车身和车门的操作。

当开锁信号和ECAS信号同时有效时，ECAS处理器2进入车身上升功能模块。车身上升功能模块根据高度传感器21的测得的高度值、从CAN总线上获得的车速信号、刹车信号、气压传感器19的气压值等综合判断，通过控制电磁阀放气使车身上升到目标高度的设定误差范围内或者不控制。在“工厂模式”模式下，车身可以上升的最高高度为Hmax，如下图3，Hmax是车身某一参考平面相对地面的垂直最高机械高度，ECAS处理器2可以在改模式下通过自学习的方式存贮对应高度；在“正常模式”模式或“临时模式”下，车身可以上升的最高高度为H2，如下图3，H2是为了保护气囊5和车身免受路面激励等相关有害的冲击设置的最高高度。H1是为了安全考虑设置的在“正常运动模式”下车身可以上升的最高高度。

当标准高度信号有效时，ECAS处理器2进入恢复标准车身高度功能模块。恢复标准车身高度功能模块根据高度传感器21的测得的高度值、从CAN总线上获得的车速信号、刹车信号、气压传感器19的气压值等综合判断，通过控制电磁阀放气使车身上升或下降到目标高度的设定误差范围内或者不控制。

本方案同时提供了一种载荷识别方法，包括上述的商用车电控空气悬架系统，识别方法包括以下步骤：

一、对车身载荷进行标定，对车辆分别进行空载、半载和满载，记录各个悬架气囊的压力值；

二、步骤一具体计算如下，在车辆处于空载、半载和满载状态下通过上升或者下降键升高或者降低车身后再恢复至标准车身高度，测得此时的压力值；

三、完成标定后，车辆根据当前实际载荷处于的范围值识别当前车辆的载荷状态；

四、当车辆处于非标准车身高度时，即车辆处于非标准载荷状态时，系统根据当前悬架气囊的压力值对车辆载荷进行模式描述，如空载、轻载、重载，当车辆处在非标准车身高度时，除了发送此时的载荷信息，还同时发送车身高度信息和上一个标准车身高度时的载荷信息给整车CAN总线，用于系统判断。

本实施例所公开的方案主要以先标定的方式再来确定整车的载荷，其不需要复杂的计算，只需要简单计算当前的压力值处于标定的哪个区间即可，即可判断当前的载荷状态

其中本实施中，载荷标定阶段包括“高位模式”和“低位模式”，标定高位模式以及低位模式，可以迅速使车辆达到想要高度，比如需要涉水时，即可打开高位模式，高速行驶需要降低风阻时即可开启低位模式。

具体载荷识别如下，如图4所示：

P1＝min(Pk1,Pk2,Pk3,Pk4,Pk5,Pk6)；P1是空载状态下6次记录中气囊压力的最小值；

P2＝max(Pk1,Pk2,Pk3,Pk4,Pk5,Pk6)；P2是空载状态下6次记录中气囊压力的最大值；

P3＝min(Pb1,Pb2,Pb3,Pb4,Pb5,Pb6)；P3是半载状态下6次记录中气囊压力的最小值；

P4＝max(Pb1,Pb2,Pb3,Pb4,Pb5,Pb6)；P4是半载状态下6次记录中气囊压力的最大值；

P5＝min(Pm1,Pm2,Pm3,Pm4,Pm5,Pm6)；P5是满载状态下6次记录中气囊压力的最小值；

P6＝max(Pm1,Pm2,Pm3,Pk4,Pk5,Pk6)；P6是满载状态下6次记录中气囊压力的最大值；

正常工作模式下的高度调节是通过电磁阀充放气使当前车身高度传感器的值接近目标高度的高度值的过程，假定标准车身高度为1000，为了防止震荡调节，当当前车身高度传感器为1000±4时，就停止充放气。

如图5所示，标定模式的高度调节是通过上位机发送CAN命令给ECAS ECU，ECASECU控制电磁阀充放气时间来调节高度的过程。充放气时间和对

象是上位机设置的。

Pk1空载状态标定模式下前桥高度和后桥高度都是标准车身+3～+4时的四个气囊气压之和；Pk2空载状态标定模式下前桥高度是标准车身+3～+4，后桥高度是标准车身±1时的四个气囊气压之和；其余类推；

Pb1半载状态标定模式下前桥高度和后桥高度都是标准车身+3～+4时的四个气囊气压之和；Pb2半载状态标定模式下前桥高度是标准车身+3～+4，后桥高度是标准车身±1时的四个气囊气压之和；其余类推；

Pm1满载状态标定模式下前桥高度和后桥高度都是标准车身+3～+4时的四个气囊气压之和；Pm2半载状态标定模式下前桥高度是标准车身+3～+4，后桥高度是标准车身±1时的四个气囊气压之和；其余类推；

上位机根据ECAS ECU反馈的气压值和相应操作计算P1～P6,P1～P6可以人工修正，并存为参数文件，相关参数文件可以通过上位机下载到ECAS ECU的存储器中，当P6>P5>P4>P3>P2>P1时ECAS ECU反馈载荷标定成功，否则反馈载荷标定失败。理论上同一个车型可以共用一个参数文件。

假设当前高度为标准车身高度，四个气囊气压之和为Px，载荷为Fx

当Px<P1*0.9时，Fx＝0,并提示气路故障；

当P1*0.9≤Px≤P1，Fx＝F空载；

当P2<Px<P3，Fx＝(Px-P2)*(F半载-F空载)/(P3-P2)+F空载；

当P3≤Px≤P4，Fx＝F半载；

当P4<Px<P5，Fx＝(Px-P4)*(F满载-F半载)/(P5-P4)+F半载；

当P5≤Px≤P6*1.1，Fx＝F满载；

当P6*1.1≤Px，Fx＝F满载*1.1，并提示超载。

实施例2

本实施例与实施例1的区别之处在于：标定时提供更细致的标定区间，进行空载、四分之一载荷、半载、四分之三载荷、满载进行标定。

实施例3

本实施例与实施例1的区别之处在于：上升键22和下降键23为单独的按键。

Claims (10)

1.一种商用车电控空气悬架系统，其特征在于：包括ECAS处理器，用于检测空气悬架高度的高度传感器；ECAS处理器与整车气源、悬架气囊连接，ECAS处理器包括ECAS电磁阀，ECSAS电磁阀的进气端与整车气源连接，出气端与悬架气囊连接，ECAS处理器通过控制ECAS电磁阀控制悬架气囊的充气和放气；每个悬架气囊均连接有一个开关电磁阀，还包括气压传感器，气压传感器与悬架气囊连接用于检测悬架气囊的压力。

2.根据权利要求1所述的一种商用车电控空气悬架系统，其特征在于：气压传感器的个数为1个，气压传感器与各个悬架气囊的管路并联，通过控制不同的开关电磁阀实现对不同悬架气囊压力的监测。

3.根据权利要求1所述的一种商用车电控空气悬架系统，其特征在于：还包括ECAS遥控器，ECAS处理器和ECAS遥控器通过射频模块实现通讯连接，ECAS遥控器包括射频发射模块以及用于指令模块，ECAS处理器包括用于和射频发射模块通讯连接的射频接收模块，ECAS处理器包括气路入口气路出口，气路入口与整车气源连接，气路出口和整车的各气囊连接，ECAS处理器还集成有ECAS电磁阀，ECASC处理器通过控制ECAS电磁阀实现整车个气囊的充气以及放气。

4.根据权利要求1所述的一种商用车电控空气悬架系统，其特征在于：ECAS遥控器集成在车钥匙上；指令模块包括ECAS按键和高度调整按键。

5.根据权利要求1所述的一种商用车电控空气悬架系统，其特征在于：高度调整按键包括标准高度按键或/和上升键、下降键。

6.根据权利要求3所述的一种商用车电控空气悬架系统，其特征在于：指令模块还包括开门按键和锁门按键，ECAS处理器还连接有用于开闭挂车门的车门控执行单元。

7.根据权利要求1所述的一种商用车电控空气悬架系统，其特征在于：ECAS还集成有用于检测气源输入口气压的第二气压传感器，外部还连接有高度传感器。

8.根据权利要求1所述的一种商用车电控空气悬架系统，其特征在于：CAN总线通信波特率为250K或500K。

9.商用车电控空气悬架系统的载荷识别方法，其特征在于：包括权利要求1至权利要求8任一所述的一种商用车电控空气悬架系统，包括以下步骤：

一、对车身载荷进行标定，对车辆分别进行空载、半载和满载，记录各个悬架气囊的压力值；

二、步骤一具体计算如下，在车辆处于空载、半载和满载状态下通过上升或者下降键升高或者降低车身后再恢复至标准车身高度，测得此时的压力值；

三、完成标定后，车辆根据当前实际载荷处于的范围值识别当前车辆的载荷状态；

四、当车辆处于非标准车身高度时，即车辆处于非标准载荷状态时，系统根据当前悬架气囊的压力值对车辆载荷进行模式描述，如空载、轻载、重载，当车辆处在非标准车身高度时，除了发送此时的载荷信息，还同时发送车身高度信息和上一个标准车身高度时的载荷信息给整车CAN总线，用于系统判断。

10.商用车电控空气悬架系统的载荷识别方法，其特征在于：载荷标定阶段包括“高位模式”和“低位模式”。

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