CN115291130B - 一种电池包参数监测方法、装置、存储介质及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请提出一种电池包参数监测方法、装置、存储介质及电子设备,包括:基于预设的状态估计方程和电池包在第t‑1次循环时的内阻值获取电池包在第t次循环时对应的第一预估阻值;当前循环次数表征电池包累计完成的充放电次数,状态估计方程表征第t‑1次循环时的内阻值与第一预估阻值之间的转换关系;基于预先配置的映射关系确定第t次循环时对应的第二预估阻值;基于第一预估阻值和第二预估阻值确定电池包在第t次循环时的内阻值。通过结合第一预估阻值和第二预估阻值进行修正优化,以得到电池包在第t次循环时的内阻值,保障了最终得到的电池包在第t次循环时的内阻值的准确性,从而可以更清楚地解电池包的当前状态。
Description
技术领域
本申请涉及电池领域,具体而言,涉及一种电池包参数监测方法、装置、存储介质及电子设备。
背景技术
在环境污染和能源危机的双重压力下,混合动力汽车、纯电动汽车以及燃料电池汽车,由于在节能减排上的巨大潜力,越发受到人们的认可。其中,纯电动汽车被认为是未来最有潜力的解决方案之一。动力电池是纯电动汽车的唯一动力来源,出于对汽车速度,效率,续航里程,使用寿命,安全性和成本的综合考虑,目前,大多数纯电动汽车都选用了锂离子电池作为能量来源。
然而,锂离子电池存在一定的潜在安全问题,对消费者的人身安全和财产安全造成威胁。锂电池内阻是锂电池最重要的参数之一,内阻的变化与电池性能与安全息息相关,内短路是电池滥用触发形式的一种,也是锂离子电池热失控事故中的最常见诱因之一。因此可以精确计算出内阻和内短路内阻变得异常重要。
发明内容
本申请的目的在于提供一种电池包参数监测方法、装置、存储介质及电子设备,以至少部分改善上述问题。
为了实现上述目的,本申请实施例采用的技术方案如下:
第一方面,本申请实施例提供一种电池包参数监测方法,所述方法包括:
基于预设的状态估计方程和电池包在第t-1次循环时的内阻值获取所述电池包在第t次循环时对应的第一预估阻值;
其中,所述t表示所述电池包的当前循环次数,所述当前循环次数表征电池包累计完成的充放电次数,所述状态估计方程表征所述第t-1次循环时的内阻值与所述第一预估阻值之间的转换关系,t≥2;
基于预先配置的映射关系确定第t次循环时对应的第二预估阻值,其中,所述映射关系表征t与所述第二预估阻值之间的转换关系;
基于所述第一预估阻值和所述第二预估阻值确定所述电池包在第t次循环时的内阻值。
第二方面,本申请实施例提供一种电池包参数监测装置,所述装置包括:
处理单元,用于基于预设的状态估计方程和电池包在第t-1次循环时的内阻值获取所述电池包在第t次循环时对应的第一预估阻值;
其中,所述t表示所述电池包的当前循环次数,所述当前循环次数表征电池包累计完成的充放电次数,所述状态估计方程表征所述第t-1次循环时的内阻值与所述第一预估阻值之间的转换关系,t≥2;
所述处理单元还用于基于预先配置的映射关系确定第t次循环时对应的第二预估阻值,其中,所述映射关系表征t与所述第二预估阻值之间的转换关系;
计算单元,用于基于所述第一预估阻值和所述第二预估阻值确定所述电池包在第t次循环时的内阻值。
第三方面,本申请实施例提供一种存储介质,其上存储有计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现上述的方法。
第四方面,本申请实施例提供一种电子设备,所述电子设备包括:处理器和存储器,所述存储器用于存储一个或多个程序;当所述一个或多个程序被所述处理器执行时,实现上述的方法。
相对于现有技术,本申请实施例所提供的一种电池包参数监测方法、装置、存储介质及电子设备,包括:基于预设的状态估计方程和电池包在第t-1次循环时的内阻值获取电池包在第t次循环时对应的第一预估阻值;当前循环次数表征电池包累计完成的充放电次数,状态估计方程表征第t-1次循环时的内阻值与第一预估阻值之间的转换关系;基于预先配置的映射关系确定第t次循环时对应的第二预估阻值,映射关系表征t与第二预估阻值之间的转换关系;基于第一预估阻值和第二预估阻值确定电池包在第t次循环时的内阻值。通过结合第一预估阻值和第二预估阻值进行修正优化,以得到电池包在第t次循环时的内阻值,保障了最终得到的电池包在第t次循环时的内阻值的准确性,从而可以更清楚地解电池包的当前状态。
为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合所附附图,作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本申请的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它相关的附图。
图1为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图;
图2为本申请实施例提供的电池包参数监测方法的流程示意图;
图3为本申请实施例提供的一种内阻与循环次数的MAP图;
图4为本申请实施例提供的另一种内阻与循环次数的MAP图;
图5为本申请实施例提供的S103的子步骤示意图;
图6为本申请实施例提供的电池包参数监测方法的流程示意图之一;
图7为本申请实施例提供的电池包的等效电路图;
图8为本申请实施例提供的电池包参数监测方法的流程示意图之一;
图9为本申请实施例提供的电池包参数监测装置的单元示意图。
图中:10-处理器;11-存储器;12-总线;13-通信接口;201-处理单元;202-计算单元。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此,以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围,而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时,在本申请的描述中,术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
在本申请的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。
在本申请的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
下面结合附图,对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下,下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本申请实施例提供了一种电子设备,可以是独立的电脑设备、行车电脑以及电池管理系统。请参照图1,电子设备的结构示意图。电子设备包括处理器10、存储器11、总线12。处理器10、存储器11通过总线12连接,处理器10用于执行存储器11中存储的可执行模块,例如计算机程序。
处理器10可以是一种集成电路芯片,具有信号的处理能力。在实现过程中,电池包参数监测方法的各步骤可以通过处理器10中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器10可以是通用处理器,包括中央处理器(Central Processing Unit,简称CPU)、网络处理器(Network Processor,简称NP)等;还可以是数字信号处理器(DigitalSignal Processor,简称DSP)、专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuit ,简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
存储器11可能包含高速随机存取存储器(RAM:Random Access Memory),也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatile memory),例如至少一个磁盘存储器。
总线12可以是ISA(Industry Standard Architecture)总线、PCI(PeripheralComponent Interconnect)总线或EISA(Extended Industry Standard Architecture)总线等。图1中仅用一个双向箭头表示,但并不表示仅有一根总线12或一种类型的总线12。
存储器11用于存储程序,例如电池包参数监测装置对应的程序。电池包参数监测装置包括至少一个可以软件或固件(firmware)的形式存储于存储器11中或固化在电子设备的操作系统(operating system,OS)中的软件功能模块。处理器10在接收到执行指令后,执行所述程序以实现电池包参数监测方法。
可能地,本申请实施例提供的电子设备还包括通信接口13。通信接口13通过总线与处理器10连接。
可选地,电子设备可以通过通信接口13与电池包的电池管理系统(简称,BMS)通信连接,以获取BMS所监测到的数据。
应当理解的是,图1所示的结构仅为电子设备的部分的结构示意图,电子设备还可包括比图1中所示更多或者更少的组件,或者具有与图1所示不同的配置。图1中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。
本申请实施例提供的一种电池包参数监测方法,可以但不限于应用于图1所示的电子设备,具体的流程,请参考图2,电池包参数监测方法包括:S101、S102以及S103,具体阐述如下。
S101,基于预设的状态估计方程和电池包在第t-1次循环时的内阻值获取电池包在第t次循环时对应的第一预估阻值。
其中,t表示电池包的当前循环次数,当前循环次数表征电池包累计完成的充放电次数,状态估计方程表征第t-1次循环时的内阻值与第一预估阻值之间的转换关系,t≥2。
可选地,状态估计方程为:
S102,基于预先配置的映射关系确定第t次循环时对应的第二预估阻值。
其中,映射关系表征t与第二预估阻值之间的转换关系。
可选地,映射关系可以为:
其中,X测量值表征所述第二预估阻值,f表征映射关系,Temp表征与当前温度对应的调节常数,Number表征循环次数,即与t相等。
S103,基于第一预估阻值和第二预估阻值确定电池包在第t次循环时的内阻值。
通过结合第一预估阻值和第二预估阻值进行修正优化,以得到电池包在第t次循环时的内阻值,保障了最终得到的电池包在第t次循环时的内阻值的准确性,从而可以更清楚地了解电池包的当前状态。
需要说明的是,本申请实施例中的电池包可以为单体电池,也可以为有多个单体电池并联和/或串联所组成的。
综上所述,本申请实施例提供的电池包参数监测方法,包括:基于预设的状态估计方程和电池包在第t-1次循环时的内阻值获取电池包在第t次循环时对应的第一预估阻值;当前循环次数表征电池包累计完成的充放电次数,状态估计方程表征第t-1次循环时的内阻值与第一预估阻值之间的转换关系;基于预先配置的映射关系确定第t次循环时对应的第二预估阻值,映射关系表征t与第二预估阻值之间的转换关系;基于第一预估阻值和第二预估阻值确定电池包在第t次循环时的内阻值。通过结合第一预估阻值和第二预估阻值进行修正优化,以得到电池包在第t次循环时的内阻值,保障了最终得到的电池包在第t次循环时的内阻值的准确性,从而可以更清楚地解电池包的当前状态。
关于如何获取映射关系,本申请实施例还提供了一种可能的实现方式,请参考下文。
首先,取一个相同规格的电芯,用于进行实验统计,记录数据,以生成映射关系。需要说明的是,该实验可以在一个固定的温度区间下完成。
通过以下式子,获取各个充放电循环次数下的内阻值:
其中,rVolH为高倍率放电的电压,rVolL为低倍率放电的电压,rCurH为高倍率放电的电流,rCurL为低倍率放电的电流。
请参考图3,图3为本申请实施例提供的一种内阻与循环次数的MAP图。
实验结果为如图3所示,内阻值可以用算式表示为:
因为单体电芯在不同荷电状态(SOC)下,不同温度下的内阻也是不同的,且分为放电内阻与充电内阻。如果按照图3进行实验,实验次数较多,且需要获取的数据量非常非常大,不利于实验采集。
为了克服实验困难的问题,本申请实施例还提供了一种可能的实现方式,请参考下文。
在完成大量实验的情况下,发明人总结发现在55%~85%SOC之间的内阻在同一温度下几乎是不变的,基于此,可以对图3所示的MAP图进行简化,简化之后的图4如下所示。
相当于将图3所示的三维坐标降阶为二维坐标,大大降低了数据的采集量。仅需要在SOC处于55%~85%的区间时,采集rVolH、rVolL、rCurH以及rCurL,以确定内阻值。
简化后的映射关系可以为:
在图2的基础上,对于S103中的内容,本申请实施例还提供了一种可能的实现方式,请参考图5,S103包括:S103-1和S103-2,具体阐述如下。
S103-1,基于预设的优化方程对第二预估阻值进行优化,以得到第二优化阻值。
其中,优化方程表征第二预估阻值和第二优化阻值的转换关系。
可选地,优化方程为:
其中,Zt表征第t次循环时对应的第二优化阻值,X测量值表征第t次循环时对应的第二预估阻值,H表征预设的第二系数矩阵,△Pt表征测量误差。
S103-2,基于预设的修正方程对第一预估阻值和第二优化阻值进行修正,以得到第t次循环时的内阻值。
可选地,修正方程为:
其中,表征第t次循环时的内阻值,表征第一预估阻值,Zt表征第二优化阻值,H表征预设的第二系数矩阵,Kt表征第t次循环时的增益值,Pt-1表征第t-1次循环时的误差协方差修正值,Q、R分别为输出、输出测量噪声的协方差矩阵。
进一步地,关于如何确定Pt,本申请实施例还提供了一种可能的实现方式,具体请参考下文。
在图2的基础上,关于如何确定内短路电阻,本申请实施例还提供了一种可能的实现方式,请参考图6,在S103之后,电池包参数监测方法还包括:S104,具体阐述如下。
S104,基于第t次循环时的内阻值与电池包在第t次循环时的欧姆内阻与极性内阻的和确定电池包在第t次循环时的内短路电阻。
可选地,请参考图7,图7为本申请实施例提供的电池包的等效电路图。
可选地,第t次循环时的内短路电阻的表达式为:
在图6的基础上,关于如何对电池包的安全状态进行监控,本申请实施例还提供了一种可能的实现方式,请参考图8,在S104之后,电池包参数监测方法还包括:S105、S106以及S107,具体阐述如下。
S105,确定第t次循环时的内短路电阻是否小于预设的短路阈值。若是,则执行S106;若否,则跳过。
S106,更新小于次数。
其中,小于次数为电池包的内短路电阻小于预设的短路阈值的次数。
S107,若小于次数大于预设的次数阈值,则进行报警。
可选地,通过报警和/或上传整车告诉车主有起火风险,提醒及时对隐患进行排除,保障设备的安全性。
可选地,在小于次数小于预设的次数阈值,或者第t次循环时的内短路电阻大于或等于预设的短路阈值,则跳过,等待下一次循环时,重新获取。
可选地,本申请实施例中的内阻为充电状态下计算内阻。
请参阅图9,图9为本申请实施例提供的一种电池包参数监测装置,可选的,该电池包参数监测装置被应用于上文所述的电子设备。
电池包参数监测装置包括:处理单元201和计算单元202。
处理单元201,用于基于预设的状态估计方程和电池包在第t-1次循环时的内阻值获取电池包在第t次循环时对应的第一预估阻值;
其中, t表示电池包的当前循环次数,当前循环次数表征电池包累计完成的充放电次数,状态估计方程表征第t-1次循环时的内阻值与第一预估阻值之间的转换关系,t≥2;
处理单元201还用于基于预先配置的映射关系确定第t次循环时对应的第二预估阻值,其中,映射关系表征t与第二预估阻值之间的转换关系;
计算单元202,用于基于第一预估阻值和第二预估阻值确定电池包在第t次循环时的内阻值。
可选地,处理单元201可以执行上述的S101、S102以及S104至S107,计算单元202可以执行上述的S103。
需要说明的是,本实施例所提供的电池包参数监测装置,其可以执行上述方法流程实施例所示的方法流程,以实现对应的技术效果。为简要描述,本实施例部分未提及之处,可参考上述的实施例中相应内容。
本申请实施例还提供了一种存储介质,该存储介质存储有计算机指令、程序,该计算机指令、程序在被读取并运行时执行上述实施例的电池包参数监测方法。该存储介质可以包括内存、闪存、寄存器或者其结合等。
下面提供一种电子设备,可以是独立的电脑设备、行车电脑以及电池管理系统,该电子设备如图1所示,可以实现上述的电池包参数监测方法;具体的,该电子设备包括:处理器10,存储器11、总线12。处理器10可以是CPU。存储器11用于存储一个或多个程序,当一个或多个程序被处理器10执行时,执行上述实施例的电池包参数监测方法。
在本申请所提供的实施例中,应该理解到,所揭露的装置和方法,也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上,流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分,所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意,在有些作为替换的实现方式中,方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如,两个连续的方框实际上可以基本并行地执行,它们有时也可以按相反的顺序执行,这依所涉及的功能而定。也要注意的是,框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合,可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现,或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外,在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分,也可以是各个模块单独存在,也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已,并不用于限制本申请,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
对于本领域技术人员而言,显然本申请不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下,能够以其它的具体形式实现本申请。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (7)
1.一种电池包参数监测方法,其特征在于,所述方法包括:
基于预设的状态估计方程和电池包在第t-1次循环时的内阻值获取所述电池包在第t次循环时对应的第一预估阻值;
其中,所述t表示所述电池包的当前循环次数,所述当前循环次数表征电池包累计完成的充放电次数,所述状态估计方程表征所述第t-1次循环时的内阻值与所述第一预估阻值之间的转换关系,t≥2;
基于预先配置的映射关系确定第t次循环时对应的第二预估阻值,其中,所述映射关系表征t与所述第二预估阻值之间的转换关系;
基于所述第一预估阻值和所述第二预估阻值确定所述电池包在第t次循环时的内阻值;
所述状态估计方程为:
所述基于所述第一预估阻值和所述第二预估阻值确定所述电池包在第t次循环时的内阻值的步骤,包括:
基于预设的优化方程对所述第二预估阻值进行优化,以得到第二优化阻值;
其中,所述优化方程表征所述第二预估阻值和所述第二优化阻值的转换关系;
基于预设的修正方程对所述第一预估阻值和所述第二优化阻值进行修正,以得到第t次循环时的内阻值;
所述优化方程为:
其中,Zt表征所述第二优化阻值,X测量值表征所述第二预估阻值,H表征预设的第二系数矩阵,△Pt表征测量误差;
所述修正方程为:
2.如权利要求1所述的电池包参数监测方法,其特征在于,在基于所述第一预估阻值和所述第二预估阻值以及对应的增益值确定所述电池包在第t次循环时的内阻值之后,所述方法还包括:
基于第t次循环时的内阻值与所述电池包在第t次循环时的欧姆内阻与极性内阻的和确定所述电池包在第t次循环时的内短路电阻。
4.如权利要求2所述的电池包参数监测方法,其特征在于,在所述基于第t次循环时的内阻值与所述电池包在第t次循环时的欧姆内阻与极性内阻的和确定所述电池包在第t次循环时的内短路电阻之后,所述方法还包括:
确定第t次循环时的内短路电阻是否小于预设的短路阈值;
若小于预设的短路阈值,则更新小于次数,其中,所述小于次数为所述电池包的内短路电阻小于预设的短路阈值的次数;
若所述小于次数大于预设的次数阈值,则进行报警。
5.一种电池包参数监测装置,其特征在于,所述装置包括:
处理单元,用于基于预设的状态估计方程和电池包在第t-1次循环时的内阻值获取所述电池包在第t次循环时对应的第一预估阻值;
其中,所述t表示所述电池包的当前循环次数,所述当前循环次数表征电池包累计完成的充放电次数,所述状态估计方程表征所述第t-1次循环时的内阻值与所述第一预估阻值之间的转换关系,t≥2;
所述处理单元还用于基于预先配置的映射关系确定第t次循环时对应的第二预估阻值,其中,所述映射关系表征t与所述第二预估阻值之间的转换关系;
计算单元,用于基于所述第一预估阻值和所述第二预估阻值确定所述电池包在第t次循环时的内阻值;
所述状态估计方程为:
所述基于所述第一预估阻值和所述第二预估阻值确定所述电池包在第t次循环时的内阻值,包括:
基于预设的优化方程对所述第二预估阻值进行优化,以得到第二优化阻值;
其中,所述优化方程表征所述第二预估阻值和所述第二优化阻值的转换关系;
基于预设的修正方程对所述第一预估阻值和所述第二优化阻值进行修正,以得到第t次循环时的内阻值;
所述优化方程为:
其中,Zt表征所述第二优化阻值,X测量值表征所述第二预估阻值,H表征预设的第二系数矩阵,△Pt表征测量误差;
所述修正方程为:
6.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-4中任一项所述的方法。
7.一种电子设备,其特征在于,包括:处理器和存储器,所述存储器用于存储一个或多个程序;当所述一个或多个程序被所述处理器执行时,实现如权利要求1-4中任一项所述的方法。
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