DE102017205849A1 - Internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Brennkraftmaschine mit einem Ansaugtrakt und einem Abgastrakt, wobei der Ansaugtrakt und der Abgastrakt über eine Abgasrückführleitung miteinander Abgas führend verbindbar sind und wobei stromab einer Einleitstelle für das Abgas in den Ansaugtrakt, in dem Ansaugtrakt oder in dem Abgastrakt oder in der Abgasrückführleitung ein Drucksensor angeordnet ist, wobei der Drucksensor beheizbar ist.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung können in einfacher Weise eine Versottung des Drucksensors mit Kohlenwasserstoffverunreinigungen und Ruß, und somit Fehlmessungen des Sensors vermieden werden.

Figure DE102017205849A1_0000
Internal combustion engine having an intake tract and an exhaust gas tract, wherein the intake tract and the exhaust gas tract can be connected to one another via an exhaust gas recirculation line and wherein a pressure sensor is arranged downstream of a discharge point for the exhaust gas in the intake tract, in the intake tract or in the exhaust gas tract or in the exhaust gas recirculation line, wherein the pressure sensor is heatable.
The configuration according to the invention makes it possible in a simple manner to avoid sooting of the pressure sensor with hydrocarbon impurities and soot, and thus erroneous measurements of the sensor.
Figure DE102017205849A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an internal combustion engine having the features of the preamble of patent claim 1.

Zum technischen Umfeld wird beispielsweise auf die Deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2016 101 211 A1 hingewiesen. Aus dieser Offenlegungsschrift sind ein System und ein Verfahren zur Diagnose von Rußansammlungen an einem Abgasrückführungsventil beschrieben. Es werden somit Verfahren und Systeme zur Bestimmung von Änderungen eines Durchgangsquerschnitts eines Abgasrückführungsventils (AGR-Ventil) für AGR-Massenstromschätzungen aufgrund von Rußansammlung am AGR-Ventil bereitgestellt. In einem Beispiel umfasst ein Verfahren das Anzeigen von einer Rußansammlung am AGR-Ventil basierend auf einer Differenz von mit einem Einlasssauerstoffsensor und mit einem über das AGR-Ventil gekoppelten Drucksensor geschätzten AGR-Massenstrom. Die Bestimmung der Differenz der AGR-Massenstromschätzungen kann auftreten, wenn die Kraftmaschine nicht aufgeladen ist.For technical environment is for example on the German disclosure DE 10 2016 101 211 A1 pointed. This disclosure discloses a system and method for diagnosing soot buildup on an exhaust gas recirculation valve. Thus, methods and systems are provided for determining changes in a flow area of an exhaust gas recirculation (EGR) valve for EGR mass flow estimates due to soot accumulation on the EGR valve. In one example, a method includes displaying soot accumulation at the EGR valve based on a difference in EGR mass flow estimated with an intake oxygen sensor and a pressure sensor coupled via the EGR valve. The determination of the difference in EGR mass flow estimates may occur when the engine is not boosted.

Weiter wird zum technischen Umfeld auf die Europäische Offenlegungsschrift EP 2 525 073 A1 hingewiesen. Aus dieser ist eine Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf und mindestens zwei Zylindern bekannt, bei der jeder Zylinder mindestens eine Einlassöffnung zum Zuführen von Verbrennungsluft in den Zylinder aufweist, wobei

  • - Zu jeder Einlassöffnung eine Ansaugleitung führt,
  • - Die Ansaugleitungen von mindestens zwei Zylindern unter Ausbildung eines Verteilerknotenpunkts zu einer Gesamtansaugleitung zusammenführen, und
  • - In der Gesamtansaugleitung eine Heizvorrichtung angeordnet ist, die mindestens ein bandförmiges Heizelement aufweist, welches mit einer ersten schmalen Seite des Querschnitts der angesaugten Verbrennungsluftströmung zugewandt ist, wobei
  • - Die Heizvorrichtung benachbart zu dem Verteilerknotenpunkt angeordnet ist, in dem die Ansaugleitungen zu der Gesamtansaugleitung zusammenführen, wobei
  • - Der Abstand zwischen der Heizvorrichtung und dem Verteilerknotenpunkt kleiner ist als der Durchmesser d eines Zylinders und
  • - Eine externe Abgasrückführung vorgesehen ist, die mit einer Rückführleitung ausgestattet ist, die Stromaufwärts der Heizvorrichtung in der Gesamtansaugleitung mündet.
Next becomes the technical environment on the European published patent EP 2 525 073 A1 pointed. From this, an internal combustion engine with at least one cylinder head and at least two cylinders is known, in which each cylinder has at least one inlet opening for supplying combustion air into the cylinder, wherein
  • - A suction line leads to each inlet opening,
  • - merge the suction lines of at least two cylinders to form a manifold, forming a manifold, and
  • - In the Gesamtansaugleitung a heating device is arranged, which has at least one band-shaped heating element, which faces with a first narrow side of the cross section of the sucked combustion air flow, wherein
  • - The heating device is arranged adjacent to the distribution node, in which the suction lines merge to the Gesamtansaugleitung, wherein
  • The distance between the heater and the manifold node is less than the diameter d of a cylinder and
  • - An external exhaust gas recirculation is provided, which is equipped with a return line, which opens upstream of the heater in the Gesamtansaugleitung.

Sensoren, die in der Umgebung eines Abgasrückführsystems (AGR-System) einer Brennkraftmaschine, beispielsweise eines Dieselmotors oder eines Ottomotors sitzen, können im Kundenbetrieb sukzessive versotten. Kohlenwasserstoffe (HC) und Ruß wandern über das AGR-System in den Frischluftpfad bzw. in den Ansaugpfad der Brennkraftmaschine und versotten die dort positionierten Sensoren, insbesondere Drucksensoren. Konkret wachsen die Sensorrohre mit klebrigem Kohlenwasserstoffkondensat und Ruß zu, so dass der zu messende Druck nicht mehr an der Sensormembran anliegt und adäquat gemessen werden kann. Die HC-Kondensate entstehen insbesondere bei niedrigen Temperaturen, beispielsweise bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine, wo Kohlenwasserstoff an den Sensoren kondensiert und sich an diesen ablagert. In Kombination mit Ruß bildet sich eine klebrige Masse, in Folge wächst das Sensorrohr zu. Durch das Versotten werden die Sensoren in nachteiliger Weise unbrauchbar.Sensors sitting in the vicinity of an exhaust gas recirculation system (EGR system) of an internal combustion engine, for example a diesel engine or a gasoline engine, can successively scoff in customer operation. Hydrocarbons (HC) and soot migrate via the EGR system into the fresh air path or into the intake path of the internal combustion engine and scoff at the sensors positioned there, in particular pressure sensors. Specifically, the sensor tubes grow with sticky hydrocarbon condensate and soot, so that the pressure to be measured is no longer applied to the sensor membrane and can be adequately measured. The HC condensates arise in particular at low temperatures, for example during a cold start of the internal combustion engine, where hydrocarbon condenses on the sensors and deposits on them. In combination with soot, a sticky mass forms, in consequence the sensor tube grows. By sputtering the sensors are unusable unusable.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Maßnahme aufzuzeigen, die Lebensdauer der Sensoren, insbesondere Drucksensoren, deutlich zu verlängern.Object of the present invention is to show a measure to significantly extend the life of the sensors, in particular pressure sensors.

Diese Aufgabe wird durch das Merkmal im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved by the feature in the characterizing part of patent claim 1.

Ein beheizter Sensor wie z. B. ein Drucksensor bzw. ein beheiztes Sensorrohr, schafft Temperaturniveaus, die eine Sensorversottung verhindern. Dies erhöht in vorteilhafter Weise die Langlebigkeit der Sensoren, reduziert die Gewährleistungskosten und erhöht insbesondere die Kundenzufriedenheit.A heated sensor such. As a pressure sensor or a heated sensor tube, creates temperature levels that prevent Sensorversottung. This advantageously increases the longevity of the sensors, reduces the warranty costs and in particular increases customer satisfaction.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.Advantageous developments of the invention are described in the subclaims.

Die Ausführung gemäß Patentanspruch 2 ist eine erste besonders bevorzugte Ausführungsvariante, die einen geringen Energiebedarf aufweist.The embodiment according to claim 2 is a first particularly preferred embodiment, which has a low energy consumption.

Die Ausführungsvariante gemäß Patentanspruch 3 ist eine zweite besonders bevorzugte Variante, bei der das ohnehin heiße Kühlmittel der Brennkraftmaschine zum Heizen des Drucksensors oder des Sensorrohres verwendet wird.The embodiment according to claim 3 is a second particularly preferred variant in which the already hot coolant of the internal combustion engine is used for heating the pressure sensor or the sensor tube.

Der Temperaturbereich gemäß Patentanspruch 4 hat sich bei Versuchen mit geringstem Energiebedarf als besonders effizient erwiesen.The temperature range according to claim 4 has proved to be particularly efficient in experiments with the lowest energy consumption.

Bei der Ausführungsvariante gemäß Patentanspruch 5 muss nicht der komplette Drucksensor beheizt werden sondern eine Beheizung der Ummantelung des Sensorelements ist ebenso effizient und ausreichend.In the embodiment according to claim 5 does not need the entire pressure sensor to be heated but heating the sheath of the sensor element is just as efficient and sufficient.

Mit einer Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 6 ist es möglich die erfindungsgemäße Ausgestaltung sowohl für eine Niederdruck Abgasrückführung als auch für eine Hochdruckabgasrückführung einzusetzen. With an embodiment according to claim 6, it is possible to use the embodiment according to the invention both for a low-pressure exhaust gas recirculation and for a high-pressure exhaust gas recirculation.

Im Folgenden ist die Erfindung anhand einer schematischen Darstellung der Brennkraftmaschine sowie für zwei Ausführungsbeispiele von Drucksensoren in drei Figuren näher erläutert.

  • 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine.
  • 2 zeigt eine Aufsicht auf einen ersten erfindungsgemäßen Drucksensor.
  • 3 zeigt eine Aufsicht auf einen zweiten erfindungsgemäßen Drucksensor.
In the following the invention is explained in more detail with reference to a schematic representation of the internal combustion engine and for two embodiments of pressure sensors in three figures.
  • 1 schematically shows an internal combustion engine according to the invention.
  • 2 shows a plan view of a first pressure sensor according to the invention.
  • 3 shows a plan view of a second pressure sensor according to the invention.

Im Folgenden gelten in den 1 bis 3 für gleiche Bauelemente die gleichen Bezugsziffern.The following apply in the 1 to 3 for same components the same reference numbers.

1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine 1 mit vier nicht bezifferten, durch Kreise schematisch dargestellten Zylindern. Die Brennkraftmaschine 1 weist einen Ansaugtrakt 2 auf, der über einen Luftsammler 20 an die Brennkraftmaschine 1 angeordnet ist. Zur Luftmengenregulation ist in dem Ansaugtrakt 2 ein erstes Drosselelement 9 vorgesehen, beispielsweise eine Drosselklappe. Ein Abgas der Brennkraftmaschine wird zuerst durch einen Abgaskrümmer 8 und weiter durch einen Abgastrakt 3 abgeführt. 1 schematically shows an internal combustion engine according to the invention 1 with four unnumbered, schematically represented by circles cylinders. The internal combustion engine 1 has an intake tract 2 up, over an air collector 20 to the internal combustion engine 1 is arranged. For air volume regulation is in the intake 2 a first throttle element 9 provided, for example, a throttle valve. An exhaust gas of the internal combustion engine is first through an exhaust manifold 8th and continue through an exhaust tract 3 dissipated.

Der Abgastrakt 3 und der Ansaugtrakt 2 sind über eine Abgasrückführleitung 4 abgasführend miteinander verbindbar. Zur Einstellung einer rückgeführten Abgasmenge (AGR-Menge) ist in der Abgasrückführleitung 4 ein zweites Drosselelement 11, wie beispielsweise ein Drosselventil, vorgesehen. Zur Kühlung des Abgases vor einer Einleitung in den Ansaugtrakt 2 ist weiter zwischen zweitem Drosselelement 11 und dem Ansaugtrakt 2 in der Abgasrückführleitung 4 ein Abgasrückführkühler 10 vorgesehen. An einer Einleitstelle 5 mündet die Abgasrückführleitung 4 in den Ansaugtrakt 2.The exhaust tract 3 and the intake tract 2 are via an exhaust gas recirculation line 4 exhaust gas leading connected to each other. To set a recirculated exhaust gas amount (EGR amount) is in the exhaust gas recirculation line 4 a second throttle element 11 , such as a throttle valve provided. For cooling the exhaust gas prior to introduction into the intake tract 2 is further between the second throttle element 11 and the intake tract 2 in the exhaust gas recirculation line 4 an exhaust gas recirculation cooler 10 intended. At a discharge point 5 opens the exhaust gas recirculation line 4 in the intake tract 2 ,

Bei der Brennkraftmaschine 1 kann es sich beispielsweise um eine Brennkraftmaschine nach dem Otto-Prinzip oder auch nach dem Dieselprinzip handeln. Sie kommt vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug zum Einsatz.In the internal combustion engine 1 it may be, for example, an internal combustion engine according to the Otto principle or according to the diesel principle. It is preferably used in a motor vehicle.

Im Ansaugtrakt 2, im Abgaskrümmer 8 sowie in der Abgasrückführleitung 4 ist jeweils ein Drucksensor 6 angeordnet. Die Drucksensoren 6 in dem Ansaugtrakt 2 und dem Abgaskrümmer 8 sind als Absolutdrucksensor ausgeführt, dargestellt in 3. Bei dem Drucksensor 6, der in der Abgasrückführleitung 4 angeordnet ist, handelt es sich um einen sogenannten Differenzdrucksensor, dessen erstes Sensorelement (erste Druckmessstelle) vor dem zweiten Drosselelement 11 und dessen zweites Sensorelement (zweite Druckmessstelle) nach dem Abgasrückführkühler 10 in der Abgasrückführleitung 4 angeordnet ist.In the intake tract 2 , in the exhaust manifold 8th and in the exhaust gas recirculation line 4 is each a pressure sensor 6 arranged. The pressure sensors 6 in the intake tract 2 and the exhaust manifold 8th are designed as absolute pressure sensor, shown in 3 , At the pressure sensor 6 which is in the exhaust gas recirculation line 4 is arranged, it is a so-called differential pressure sensor whose first sensor element (first pressure measuring point) in front of the second throttle element 11 and its second sensor element (second pressure measuring point) after the exhaust gas recirculation cooler 10 in the exhaust gas recirculation line 4 is arranged.

Erfindungsgemäß ist der Drucksensor 6 beheizbar. In einem ersten Ausführungsbeispiel ist der Drucksensor 6 elektrisch über das elektrische Bordnetz des Kraftfahrzeugs beheizbar. Ausführungsbeispiele sind in den 2 und 3 dargestellt.According to the invention, the pressure sensor 6 heated. In a first embodiment, the pressure sensor 6 electrically heated via the electrical system of the motor vehicle. Embodiments are in the 2 and 3 shown.

In einem zweiten besonders bevorzugten, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Drucksensor 6 von einem Kühlmittel der Brennkraftmaschine 1 beheizbar. Dies ist aufgrund der Nähe der Drucksensoren 6 zur Brennkraftmaschine 1 mit extrem kurzen Kühlmittelleitungen möglich.In a second particularly preferred embodiment, not shown, the pressure sensor 6 from a coolant of the internal combustion engine 1 heated. This is due to the proximity of the pressure sensors 6 to the internal combustion engine 1 with extremely short coolant lines possible.

Eine Beheizung des Drucksensors 6 erfolgt vorzugsweise auf eine Temperatur von ca. 20°C bis 130°C, insbesondere auf eine Temperatur von ca. 40°C bis 80°C, was eine wesentlich niedrigere Heizleistung benötigt, jedoch die o. g. HC- und Rußablagerungen ausreichend verhindert.A heating of the pressure sensor 6 preferably takes place at a temperature of about 20 ° C to 130 ° C, in particular to a temperature of about 40 ° C to 80 ° C, which requires a much lower heating power, but sufficiently prevented the above-mentioned HC and soot deposits.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist nur eine Ummantelung 7 eines Sensorelements des Drucksensors 6 beheizbar, was wiederum bei einer elektrischen Beheizung Energie spart.In one embodiment of the invention is only a sheath 7 a sensor element of the pressure sensor 6 heated, which in turn saves energy in an electric heating.

In einer weiteren Weiterbildung der Erfindung ist in dem Ansaugtrakt 2 ein Verdichter eines figürlich nicht dargestellten Abgasturboladers und in dem Abgastrakt 3 eine Turbine des Abgasturboladers angeordnet. Mit dieser Ausführungsform ist es möglich, eine Hochdruckabgasrückführung (HD-AGR) sowie eine Niederdruckabgasrückführung (ND-AGR) zu realisieren.In a further embodiment of the invention is in the intake 2 a compressor of a figuratively not shown exhaust gas turbocharger and in the exhaust tract 3 arranged a turbine of the exhaust gas turbocharger. With this embodiment, it is possible to realize high-pressure exhaust gas recirculation (HD-EGR) and low-pressure exhaust gas recirculation (LP-EGR).

2 zeigt einen Blick auf ein erstes Ausführungsbeispiel eines Drucksensors 6, in diesem Fall ein Differenzdrucksensor. Der Sensor 6 ist mittels einer Befestigungslasche 12 an einem Bauteil (z. B. Ansaugtrakt 2 oder Abgastrakt 3) der Brennkraftmaschine befestigbar. Weiter ist zur Auswertung des Sensorelements ein elektrischer Anschluss 13 vorgesehen, zum Anschluss des Sensors beispielsweise an ein Motorsteuergerät. In diesem Ausführungsbeispiel ist jeweils nur eine Ummantelung 7 eines jeden Sensorelements beheizt, dargestellt durch elektrischen Heizdraht 14. 2 shows a view of a first embodiment of a pressure sensor 6 , in this case a differential pressure sensor. The sensor 6 is by means of a fastening tab 12 on a component (eg intake tract 2 or exhaust tract 3 ) of the internal combustion engine fastened. Next is for the evaluation of the sensor element is an electrical connection 13 provided for connecting the sensor, for example, to an engine control unit. In this embodiment, in each case only one sheath 7 of each sensor element heated, represented by electric heating wire 14 ,

3 zeigt eine Aufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel eines Drucksensors 6. In diesem Fall handelt es sich um einen Absolutdrucksensor. Der Absolutdrucksensor weist nur ein einziges Sensorelement und somit nur eine einzige Ummantelung 7 für das Sensorelement auf. Darüber hinaus verfügt auch der Absolutdrucksensor über eine Befestigungslasche 12. Ein elektrischer Anschluss für das Sensorelement ist ebenfalls mit 13 beziffert. Ein elektrischer Heizdraht für die Ummantelung 7 des Sensorelements ist ebenfalls mit 14 beziffert. 3 shows a plan view of a second embodiment of a pressure sensor 6 , In this case, it is an absolute pressure sensor. The absolute pressure sensor has only a single sensor element and thus only a single sheath 7 for the sensor element. In addition, the absolute pressure sensor also has a mounting tab 12 , An electrical connection for the sensor element is also numbered 13. An electric heating wire for the sheathing 7 of the sensor element is also numbered 14.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung erhöht die Langlebigkeit der Drucksensoren 6, führt zu deutlich reduzierten Gewährleistungskosten und erhöht vor allem die Kundenzufriedenheit.The inventive design increases the longevity of the pressure sensors 6 , leads to significantly reduced warranty costs and, above all, increases customer satisfaction.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1.1.
BrennkraftmaschineInternal combustion engine
2.Second
Ansaugtraktintake system
3.Third
Abgastraktexhaust tract
4.4th
AbgasrückführleitungExhaust gas recirculation line
5.5th
Einleitstelleinlet point
6.6th
Drucksensorpressure sensor
7.7th
Ummantelungjacket
8.8th.
Abgaskrümmerexhaust manifold
9.9th
erstes Drosselelementfirst throttle element
10.10th
Abgas-Rückführ-Kühler (AGR-Kühler)Exhaust gas recirculation cooler (EGR cooler)
11.11th
zweites Drosselelementsecond throttle element
12.12th
Befestigungslaschemounting tab
13.13th
elektrischer Anschlusselectrical connection
14.14th
elektrischer Heizdrahtelectric heating wire
20.20th
Luftsammlerplenum

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102016101211 A1 [0002]DE 102016101211 A1 [0002]
  • EP 2525073 A1 [0003]EP 2525073 A1 [0003]

Claims (6)

Brennkraftmaschine (1) mit einem Ansaugtrakt (2) und einem Abgastrakt (3), wobei der Ansaugtrakt (2) und der Abgastrakt (3) über eine Abgasrückführleitung (4) miteinander Abgas führend verbindbar sind und wobei stromab einer Einleitstelle (5) für das Abgas in den Ansaugtrakt (2), in dem Ansaugtrakt (2) oder in dem Abgastrakt (3) oder in der Abgasrückführleitung (4) ein Drucksensor (6) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (6) beheizbar ist.Internal combustion engine (1) with an intake tract (2) and an exhaust tract (3), wherein the intake tract (2) and the exhaust tract (3) via an exhaust gas recirculation line (4) are mutually exhaust leading combined and downstream of a discharge point (5) for the Exhaust gas in the intake tract (2), in the intake tract (2) or in the exhaust tract (3) or in the exhaust gas recirculation line (4) a pressure sensor (6) is arranged, characterized in that the pressure sensor (6) is heatable. Brennkraftmaschine nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (6) elektrisch beheizbar ist.Internal combustion engine after Claim 1 , characterized in that the pressure sensor (6) is electrically heated. Brennkraftmaschine nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (6) von einem Kühlmittel der Brennkraftmaschine (1) beheizbar ist.Internal combustion engine after Claim 1 , characterized in that the pressure sensor (6) of a coolant of the internal combustion engine (1) is heatable. Brennkraftmaschine nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (6) auf eine Temperatur von 20 °C bis 130°C, insbesondere auf eine Temperatur von 40 °C bis 80 °C beheizbar ist.Internal combustion engine according to one of Claims 1 to 3 , characterized in that the pressure sensor (6) can be heated to a temperature of 20 ° C to 130 ° C, in particular to a temperature of 40 ° C to 80 ° C. Brennkraftmaschine nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ummantelung (7) eines Sensorelementes des Drucksensors (6) beheizbar ist.Internal combustion engine according to one of Claims 1 to 4 , characterized in that a sheath (7) of a sensor element of the pressure sensor (6) is heatable. Brennkraftmaschine nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Ansaugtrakt (2) ein Verdichter eines Abgasturboladers und in dem Abgastrakt (3) eine Turbine des Abgasladers angeordnet ist.Internal combustion engine according to one of Claims 1 to 5 , characterized in that in the intake tract (2) a compressor of an exhaust gas turbocharger and in the exhaust gas tract (3) a turbine of the exhaust gas charger is arranged.
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