DE102018101269A1 - Antriebsvorrichtung mit einer elektrischen Maschine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine elektrische Maschine (1), die über eine Antriebswelle (2) mit einer Getriebevorrichtung (3) wirkverbunden ist, wobei die Getriebevorrichtung (3) mindestens einen Stufenplanetensatz (4), mindestens eine Planetenstufe (5) sowie eine Differentialstufe (6) aufweist, wobei der Stufenplanetensatz (4) mehrere Stufenplanetenräder (7a) aufweist, wobei jedes Stufenplanetenrad (7a) ein erstes und ein zweites drehfest miteinander verbundenes Zahnrad (11a, 11b) aufweist, wobei die Stufenplanetenräder (7a) drehbar an einem ersten Planetenträger (8a) angeordnet sind, wobei das erste Zahnrad (11a) mit einem ersten Hohlrad (10a) im Zahneingriff steht, wobei das erste Hohlrad (10a) stationär an einem Gehäuse (15) festgelegt ist, und wobei das zweite Zahnrad (11b) zumindest mit einem ersten Sonnenrad (9a) im Zahneingriff steht, wobei die Planetenstufe (5) einen Planetensatz mit mehreren Planetenrädern (7b) aufweist, wobei die Planetenräder (7b) drehbar an einem zweiten Planetenträger (8b) angeordnet sind und mit einem zweiten Sonnenrad (9b) sowie mit einem zweiten Hohlrad (10b) im Zahneingriff stehen, wobei der zweite Planetenträger (8b) mit der Differentialstufe (6) wirkverbunden ist, wobei die Antriebswelle (2) drehfest mit dem ersten und zweiten Sonnenrad (9a, 9b) verbunden ist, und wobei das zweite Hohlrad (10b) mit mindestens einer Ausgangswelle des Stufenplanetensatzes (4) verbunden oder verbindbar ist.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung mit einer elektrischen Maschine, insbesondere für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug.
- Aus der
DE 10 2011 088 668 A1 geht eine Antriebsvorrichtung mit wenigstens einer elektrischen Antriebsmaschine, mit wenigstens einem ersten Planetentrieb mit einer Schaltkupplung und mit einem Differenzial hervor. Eine Rotorwelle der Antriebsmaschine ist mit einer ersten Anschlusswelle des aus wenigstens drei Anschlusswellen gebildeten Planetentriebs drehfest gekoppelt. Eine zweite Anschlusswelle des ersten Planetentriebs ist mittels einer Schaltmuffe der Schaltkupplung gegen ein Bauteil der Antriebsvorrichtung rotationsfest festlegbar. Eine dritte Anschlusswelle des ersten Planetentriebs ist mit einer Summenwelle des Differenzials wirkverbunden. Die Schaltmuffe ist in formschlüssigen Eingriff entweder mit der zweiten Anschlusswelle des ersten Planetentriebs oder in eine drehmomentenübertragende Wirkverbindung mit der Summenwelle des Differenzials verschiebbar. - Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Antriebsvorrichtung mit einer elektrischen Maschine weiterzuentwickeln. Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand von Patentanspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
- Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst eine elektrische Maschine, die über eine Antriebswelle mit einer Getriebevorrichtung wirkverbunden ist, wobei die Getriebevorrichtung mindestens einen Stufenplanetensatz, mindestens eine Planetenstufe sowie eine Differentialstufe aufweist, wobei der Stufenplanetensatz mehrere Stufenplanetenräder aufweist, wobei jedes Stufenplanetenrad ein erstes und ein zweites drehfest miteinander verbundenes Zahnrad aufweist, wobei die Stufenplanetenräder drehbar an einem ersten Planetenträger angeordnet sind, wobei das erste Zahnrad mit einem ersten Hohlrad im Zahneingriff steht, wobei das erste Hohlrad stationär an einem Gehäuse festgelegt ist, und wobei das zweite Zahnrad zumindest mit einem ersten Sonnenrad im Zahneingriff steht, wobei die Planetenstufe einen Planetensatz mit mehreren Planetenrädern aufweist, wobei die Planetenräder drehbar an einem zweiten Planetenträger angeordnet sind und mit einem zweiten Sonnenrad sowie mit einem zweiten Hohlrad im Zahneingriff stehen, wobei der zweite Planetenträger mit der Differentialstufe wirkverbunden ist, wobei die Antriebswelle drehfest mit dem ersten und zweiten Sonnenrad verbunden ist, und wobei das zweite Hohlrad mit mindestens einer Ausgangswelle des Stufenplanetensatzes verbunden oder verbindbar ist.
- Der zweite Planetenträger ist mit der Differentialstufe wirkverbunden. Insbesondere ist der zweite Planetenträger mit einer Ausgangswelle der zweiten Planetenstufe einteilig verbunden, wobei die Ausgangswelle der zweiten Planetenstufe mit der Differentialstufe wirkverbunden ist. Beispielsweise ist die Ausgangswelle der zweiten Planetenstufe drehfest mit einer Eingangswelle oder einem Differentialgehäuse der Differentialstufe ausgebildet.
- Unter dem Begriff „wirkverbunden“ ist zu verstehen, dass zwei Getriebeelemente direkt miteinander verbunden sein können, oder dass sich zwischen zwei Getriebeelemente noch weitere Getriebeelemente befinden, beispielsweise ein oder mehrere Wellen oder Zahnräder. Zwei miteinander im Zahneingriff stehende Zahnräder sind zur Übertragung eines Drehmoments und einer Drehzahl von dem einen Zahnrad auf das andere Zahnrad vorgesehen. Unter einem Zahnrad sind beispielsweise ein Stufenplanetenrad eines Stufenplanetensatzes, ein Sonnenrad, ein Hohlrad sowie ein Planetenrad eines Planetensatzes zu verstehen. Ferner ist unter einer Ausgangswelle des Stufenplanetensatzes der erste Planetenträger, ein weiteres Sonnenrad oder ein weiteres Hohlrad zu verstehen, da das erste Hohlrad stationär festgelegt ist und das erste Sonnenrad als Eingangswelle des Stufenplanetensatzes vorgesehen ist.
- Gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das zweite Hohlrad drehfest mit dem ersten Planetenträger verbunden. Mithin ist der Planetenträger als Ausgangswelle des Stufenplanetensatzes vorgesehen. Der Stufenplanetensatz und der Planetensatz sind zum einen über die drehfeste Verbindung zwischen dem ersten Planetenträger und dem zweiten Hohlrad sowie über die drehfeste Verbindung zwischen dem ersten Sonnenrad und dem zweiten Sonnenrad miteinander verbunden.
- Nach einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das zweite Hohlrad drehfest mit einem dritten Hohlrad verbunden, wobei das dritte Hohlrad mit dem zweiten Zahnrad im Zahneingriff steht. Mithin ist das dritte Hohlrad als Ausgangswelle des Stufenplanetensatzes vorgesehen. Der Stufenplanetensatz und der Planetensatz sind zum einen über die drehfeste Verbindung zwischen dem dritten Hohlrad und dem zweiten Hohlrad sowie über die drehfeste Verbindung zwischen dem ersten Sonnenrad und dem zweiten Sonnenrad miteinander verbunden. Das zweite Zahnrad steht somit mit dem ersten Sonnenrad und dem dritten Hohlrad im Zahneingriff.
- Gemäß einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist zwischen dem Stufenplanetensatz und der Planetenstufe eine Doppelkupplungsvorrichtung mit einer ersten und zweiten lastschaltbaren Kupplung angeordnet, wobei das zweite Hohlrad über die erste Kupplung mit einem dritten Hohlrad verbindbar ist, und wobei das zweite Hohlrad über die zweite Kupplung mit dem ersten Planetenträger verbindbar ist, wobei das dritte Hohlrad mit dem zweiten Zahnrad im Zahneingriff steht. Somit steht das zweite Zahnrad mit dem ersten Sonnenrad und dem dritten Hohlrad im Zahneingriff.
- Unter einer Doppelkupplungsvorrichtung ist eine Vorrichtung mit zwei lastschaltbaren Kupplungen zu verstehen. Ferner ist unter dem Begriff „lastschaltbare Kupplung“ eine Vorrichtung zu verstehen, die zumindest einen geöffneten und einen geschlossenen Zustand aufweist und unter Last zwischen den mindestens zwei Zuständen schaltbar ist. Im geöffneten Zustand überträgt die jeweilige Kupplung kein Drehmoment. Somit überträgt die jeweilige Kupplung nur in einem zumindest teilweise geschlossenen Zustand ein Drehmoment zwischen zwei mit dieser jeweiligen Kupplung wirkverbundenen Wellen, wobei die beiden Wellen im geschlossenen Zustand dieser jeweiligen Kupplung drehfest miteinander verbunden werden. Mithin sind im geschlossenen Zustand der ersten Kupplung das dritte Hohlrad und das zweite Hohlrad drehfest miteinander verbunden, wobei im geschlossenen Zustand der zweiten Kupplung der erste Planetenträger und das zweite Hohlrad drehfest miteinander verbunden sind. Die jeweilige Kupplung ist als Reibkupplung ausgebildet. Ferner bevorzugt sind die beiden Kupplungen koaxial zueinander angeordnet. Insbesondere kann die jeweilige Kupplung von einem jeweiligen Aktuator betätigt werden, um ein Öffnen oder Schließen der jeweiligen Kupplung einzuleiten. Der Aktuator kann hydraulisch, elektromechanisch, elektromagnetisch oder beispielsweise auch pneumatisch betätigbar ausgebildet sein.
- Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass ein Öffnen beider Kupplungen eine Leistungsabschaltung realisiert. Ein Schließen der ersten Kupplung und ein Öffnen der zweiten Kupplung realisiert eine erste Getriebeübersetzung, wobei ein Schließen der zweiten Kupplung und ein Öffnen der ersten Kupplung eine zweite Getriebeübersetzung realisiert. Vorzugsweise ist die erste Getriebeübersetzung ungleich der zweiten Getriebeübersetzung. Beispielsweise ist die erste Getriebeübersetzung größer als die zweite Getriebeübersetzung. Alternativ ist die erste Getriebeübersetzung kleiner als die zweite Getriebeübersetzung.
- Bevorzugt weist die elektrische Maschine einen Stator und einen Rotor auf, wobei der Rotor drehfest mit der Antriebswelle verbunden ist. Mithin ist die Antriebswelle als Rotorwelle ausgebildet.
- Ferner bevorzugt ist die Differentialstufe als Stirnraddifferential ausgebildet, wobei die Differentialstufe dazu vorgesehen ist, eine Antriebsleistung der elektrischen Maschine auf eine erste und zweite Abtriebswelle der Getriebevorrichtung zu verteilen. Die Differentialstufe weist einen ersten und einen zweiten Planetensatz mit jeweiligen Planetenrädern auf, wobei die Planetenräder des ersten Planetensatzes der Differentialstufe mit einer Verzahnung an der ersten Abtriebswelle im Zahneingriff stehen, wobei ferner die Planetenräder des zweiten Planetensatzes mit einer Verzahnung an der zweiten Abtriebswelle im Zahneingriff stehen, und wobei die Planetenräder beider Planetensätze paarweise miteinander im Zahneingriff stehen.
- Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die elektrische Maschine koaxial zur Differentialstufe angeordnet. Insbesondere ist die elektrische Maschine koaxial zu den beiden Abtriebswellen der Getriebevorrichtung angeordnet. Bevorzugt ist die Antriebswelle als Hohlwelle ausgebildet, wobei die erste Abtriebswelle axial durch die Antriebswelle geführt ist. Alternativ kann auch die zweite Abtriebswelle axial durch die als Hohlwelle ausgebildete Antriebswelle geführt sein. Vorzugsweise sind die beiden Abtriebswellen auf einer gemeinsamen Antriebsachse angeordnet.
- Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung drei bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der drei Figuren näher dargestellt. Dabei zeigt
-
1 eine vereinfachte schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, -
2 eine vereinfachte schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, und -
3 eine vereinfachte schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. - Gemäß den
1 ,2 und3 weist die jeweilige erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung für ein jeweiliges - hier nicht dargestelltes - Kraftfahrzeug eine elektrische Maschine1 und eine Getriebevorrichtung3 auf. Die elektrische Maschine1 ist als Antriebsmaschine vorgesehen und weist einen Stator13 sowie einen Rotor14 auf. Eine Antriebsleistung der elektrischen Maschine1 wird über eine Antriebswelle2 , die zwischen der elektrischen Maschine1 und der Getriebevorrichtung3 angeordnet und als Rotorwelle ausgebildet ist, in die Getriebevorrichtung3 eingeleitet. Mithin wird über die Antriebswelle2 eine Drehzahl und ein Drehmoment zum Antrieb des Kraftfahrzeugs in die Getriebevorrichtung3 eingespeist. - Die Getriebevorrichtung
3 umfasst einen Stufenplanetensatz4 , eine Planetenstufe5 sowie eine Differentialstufe6 . Die Differentialstufe6 ist als Stirnraddifferential ausgebildet und dazu vorgesehen, eine Antriebsleistung der elektrische Maschine1 auf eine erste und zweite Abtriebswelle12a ,12b der Getriebevorrichtung3 zu verteilen. Die Antriebswelle2 ist koaxial zu den beiden Abtriebswellen12a ,12b angeordnet. Die Antriebswelle2 ist dazu als Hohlwelle ausgebildet, wobei die erste Abtriebswelle12a durch die Antriebswelle2 geführt ist. Ferner ist die elektrische Maschine1 koaxial zur Differentialstufe6 angeordnet. - Die Planetenstufe
5 weist einen Planetensatz mit mehreren Planetenrädern7b auf, wobei die Planetenräder7b des Planetensatzes drehbar an einem zweiten Planetenträger8b angeordnet sind und mit einem zweiten Sonnenrad9b sowie mit einem zweiten Hohlrad10b im Zahneingriff stehen. Mithin kämmen die Planetenräder7b des Planetensatzes radial zwischen dem zweiten Sonnenrad9b und dem zweiten Hohlrad10b . Der zweite Planetenträger8b ist mit der Differentialstufe6 wirkverbunden. Die Antriebswelle2 ist drehfest mit dem zweiten Sonnenrad9b verbunden. Aufgrund der vereinfachten schematischen Darstellung ist nur ein Planetenrad7b des Planetensatzes dargestellt. - Ferner weist der Stufenplanetensatz
5 mehrere Stufenplanetenräder7b auf, wobei jedes Stufenplanetenrad7b ein erstes und ein zweites drehfest miteinander verbundenes Zahnrad11a ,11b aufweist. Die Stufenplanetenräder7b sind drehbar an einem zweiten Planetenträger8b angeordnet. Aufgrund der vereinfachten schematischen Darstellung ist nur ein Stufenplanetenrad7b des Stufenplanetensatzes5 dargestellt. Das erste Zahnrad11a steht mit einem ersten Hohlrad10a im Zahneingriff, wobei das erste Hohlrad10a stationär an einem Gehäuse15 der Getriebevorrichtung3 festgelegt und somit drehfest mit dem Gehäuse15 verbunden ist. - Nach
1 steht das zweite Zahnrad11b mit einem ersten Sonnenrad9a im Zahneingriff, wobei das erste Sonnenrad9a sowohl mit der Antriebswelle2 als auch mit dem zweiten Sonnenrad9b drehfest verbunden ist. Das zweite Hohlrad10b ist drehfest mit dem ersten Planetenträger8a verbunden. - Nach
2 steht das zweite Zahnrad11b mit einem ersten Sonnenrad9a und mit einem dritten Hohlrad10c im Zahneingriff, wobei das erste Sonnenrad9a sowohl mit der Antriebswelle2 als auch mit dem zweiten Sonnenrad9b drehfest verbunden ist. Das dritte Hohlrad ist mit dem zweiten Hohlrad10b drehfest verbunden. - Gemäß
3 steht das zweite Zahnrad11b mit einem ersten Sonnenrad9a und mit einem dritten Hohlrad10c im Zahneingriff, wobei das erste Sonnenrad9a sowohl mit der Antriebswelle2 als auch mit dem zweiten Sonnenrad9b drehfest verbunden ist. Axial zwischen dem Stufenplanetensatz4 und der Planetenstufe5 ist eine Doppelkupplungsvorrichtung16 mit einer ersten und zweiten lastschaltbaren Kupplung17a ,17b angeordnet. Das zweite Hohlrad10b ist über die erste Kupplung17a mit einem dritten Hohlrad10c verbindbar. Ferner ist das zweite Hohlrad10b über die zweite Kupplung17b mit dem ersten Planetenträger8a verbindbar. Mithin befindet sich die Doppelkupplungsvorrichtung11 im Leistungsfluss zwischen dem Stufenplanetensatz4 und der Planetenstufe5 . - Ein Schließen der ersten Kupplung
17a und ein Öffnen der zweiten Kupplung17b realisiert eine erste Getriebeübersetzung, wobei ein Schließen der zweiten Kupplung17b und ein Öffnen der ersten Kupplung17a eine zweite Getriebeübersetzung realisiert. Die erste Getriebeübersetzung ist ungleich der zweiten Getriebeübersetzung. Durch ein Öffnen beider Kupplungen17a ,17b wird eine Leistungsabschaltung realisiert, wobei dadurch die elektrische Maschine1 von den beiden Abtriebswellen12a ,12b entkoppelt wird. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- elektrische Maschine
- 2
- Antriebswelle
- 3
- Getriebevorrichtung
- 4
- Stufenplanetensatz
- 5
- Planetenstufe
- 6
- Differentialstufe
- 7a
- Stufenplanetenrad
- 7b
- Planetenrad
- 8a, 8b
- Planetenträger
- 9a, 9b
- Sonnenrad
- 10a, 10b, 10c
- Hohlrad
- 11a, 11b
- Zahnrad
- 12a, 12b
- Abtriebswelle
- 13
- Stator
- 14
- Rotor
- 15a, 15b
- Gehäuse
- 16
- Doppelkupplungsvorrichtung
- 17a, 17b
- Kupplung
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102011088668 A1 [0002]
Claims (10)
- Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine elektrische Maschine (1), die über eine Antriebswelle (2) mit einer Getriebevorrichtung (3) wirkverbunden ist, wobei die Getriebevorrichtung (3) mindestens einen Stufenplanetensatz (4), mindestens eine Planetenstufe (5) sowie eine Differentialstufe (6) aufweist, wobei der Stufenplanetensatz (4) mehrere Stufenplanetenräder (7a) aufweist, wobei jedes Stufenplanetenrad (7a) ein erstes und ein zweites drehfest miteinander verbundenes Zahnrad (11a, 11b) aufweist, wobei die Stufenplanetenräder (7a) drehbar an einem ersten Planetenträger (8a) angeordnet sind, wobei das erste Zahnrad (11a) mit einem ersten Hohlrad (10a) im Zahneingriff steht, wobei das erste Hohlrad (10a) stationär an einem Gehäuse (15) festgelegt ist, und wobei das zweite Zahnrad (11b) zumindest mit einem ersten Sonnenrad (9a) im Zahneingriff steht, wobei die Planetenstufe (5) einen Planetensatz mit mehreren Planetenrädern (7b) aufweist, wobei die Planetenräder (7b) drehbar an einem zweiten Planetenträger (8b) angeordnet sind und mit einem zweiten Sonnenrad (9b) sowie mit einem zweiten Hohlrad (10b) im Zahneingriff stehen, wobei der zweite Planetenträger (8b) mit der Differentialstufe (6) wirkverbunden ist, wobei die Antriebswelle (2) drehfest mit dem ersten und zweiten Sonnenrad (9a, 9b) verbunden ist, und wobei das zweite Hohlrad (10b) mit mindestens einer Ausgangswelle des Stufenplanetensatzes (4) verbunden oder verbindbar ist.
- Antriebsvorrichtung nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Hohlrad (10b) drehfest mit dem ersten Planetenträger (8a) verbunden ist. - Antriebsvorrichtung nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Hohlrad (10b) drehfest mit einem dritten Hohlrad (10c) verbunden ist, wobei das dritte Hohlrad (10c) mit dem zweiten Zahnrad (11b) im Zahneingriff steht. - Antriebsvorrichtung nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Stufenplanetensatz (4) und der Planetenstufe (5) eine Doppelkupplungsvorrichtung (16) mit einer ersten und zweiten lastschaltbaren Kupplung (17a, 17b) angeordnet ist, wobei das zweite Hohlrad (10b) über die erste Kupplung (17a) mit einem dritten Hohlrad (10c) verbindbar ist, und wobei das zweite Hohlrad (10b) über die zweite Kupplung (17b) mit dem ersten Planetenträger (8a) verbindbar ist, wobei das dritte Hohlrad (10c) mit dem zweiten Zahnrad (11b) im Zahneingriff steht. - Antriebsvorrichtung nach
Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Öffnen beider Kupplungen (17a, 17b) eine Leistungsabschaltung realisiert. - Antriebsvorrichtung nach einem der
Ansprüche 4 bis5 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Schließen der ersten Kupplung (17a) und ein Öffnen der zweiten Kupplung (17b) eine erste Getriebeübersetzung realisiert, wobei ein Schließen der zweiten Kupplung (17b) und ein Öffnen der ersten Kupplung (17a) eine zweite Getriebeübersetzung realisiert. - Antriebsvorrichtung nach
Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Getriebeübersetzung ungleich der zweiten Getriebeübersetzung ist. - Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (1) einen Stator (13) und einen Rotor (14) aufweist, wobei der Rotor (14) drehfest mit der Antriebswelle (2) verbunden ist.
- Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Differentialstufe (6) als Stirnraddifferential ausgebildet ist, wobei die Differentialstufe (6) dazu vorgesehen ist, eine Antriebsleistung der elektrischen Maschine (1) auf eine erste und zweite Abtriebswelle (12a, 12b) zu verteilen.
- Antriebsvorrichtung nach
Anspruch 9 , dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (1) koaxial zur Differentialstufe (6) angeordnet ist, wobei die Antriebswelle (2) als Hohlwelle ausgebildet ist und die erste Abtriebswelle (12a) durch die Antriebswelle (2) geführt ist.
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