DE102018217106A1 - Method for operating a drive device of a hybrid vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebsvorrichtung (1) eines Hybridfahrzeugs (2), welches eine Brennkraftmaschine (3) und eine Elektromaschine (4) aufweist, wobei das Hybridfahrzeug (2) in Abhängigkeit einer Drehmomentanforderung durch die Brennkraftmaschine (3) und/oder die Elektromaschine (4) angetrieben wird. Es ist vorgesehen, dass das Hybridfahrzeug (2) in einem Basisbetrieb allein durch die Elektromaschine (4) angetrieben wird, wobei das Hybridfahrzeug (2) im Basisbetrieb auf eine zu erwartende Drehmomentanforderung überwacht wird, wobei dann, wenn ermittelt wird, dass die zu erwartende Drehmomentanforderung einen vorgebbaren Grenzwert übersteigt, die Brennkraftmaschine (3) vorkonditioniert wird.The invention relates to a method for operating a drive device (1) of a hybrid vehicle (2), which has an internal combustion engine (3) and an electric machine (4), the hybrid vehicle (2) depending on a torque request by the internal combustion engine (3) and / or the electric machine (4) is driven. It is provided that in basic operation the hybrid vehicle (2) is driven solely by the electric machine (4), the hybrid vehicle (2) in basic operation being monitored for an expected torque request, and when it is determined that the expected one Torque request exceeds a predetermined limit, the internal combustion engine (3) is preconditioned.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs, welches eine Brennkraftmaschine und eine Elektromaschine aufweist, wobei das Hybridfahrzeug in Abhängigkeit einer Drehmomentanforderung durch die Brennkraftmaschine und/oder die Elektromaschine angetrieben wird.The invention relates to a method for operating a drive device of a hybrid vehicle, which has an internal combustion engine and an electric machine, the hybrid vehicle being driven as a function of a torque request by the internal combustion engine and / or the electric machine.
Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Betreiben der Antriebsvorrichtung.The invention further relates to a device for operating the drive device.
Stand der TechnikState of the art
Verfahren der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. So wird ein Hybridfahrzeug, welches eine Brennkraftmaschine und eine Elektromaschine aufweist, üblicherweise bei einer geringen Drehmomentanforderung, insbesondere bei einem Anfahren aus dem Stand oder bei einer Fahrt mit geringer Geschwindigkeit, beispielsweise einer Stadtfahrt, durch die Elektromaschine angetrieben. Bei einer höheren Drehmomentanforderung, welche insbesondere ein durch die Elektromaschine leistbares Drehmoment übersteigt, beispielsweise in Folge eines Beschleunigens oder einer Fahrt mit höherer Geschwindigkeit, erfolgt üblicherweise ein Zuschalten oder Starten der Brennkraftmaschine, so dass das Hybridfahrzeug durch die Brennkraftmaschine zusätzlich oder nur durch die Brennkraftmaschine angetrieben wird.Methods of the type mentioned are known from the prior art. For example, a hybrid vehicle, which has an internal combustion engine and an electric machine, is usually driven by the electric machine when the torque requirement is low, in particular when starting from a standstill or when driving at low speed, for example when driving around town. In the event of a higher torque requirement, which in particular exceeds a torque that can be achieved by the electric machine, for example as a result of accelerating or driving at a higher speed, the internal combustion engine is usually switched on or started, so that the hybrid vehicle is additionally or only driven by the internal combustion engine becomes.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Hybridfahrzeug in einem Basisbetrieb allein durch die Elektromaschine angetrieben wird, wobei das Hybridfahrzeug im Basisbetrieb auf eine zu erwartende Drehmomentanforderung überwacht wird, wobei dann, wenn ermittelt wird, dass die zu erwartende Drehmomentanforderung einen vorgebbaren Grenzwert übersteigt, die Brennkraftmaschine vorkonditioniert wird. Der Vorteil hierbei ist, dass durch die Überwachung auf die zu erwartende Drehmomentanforderung frühzeitig, also noch vor einem Erreichen des Grenzwerts, die Brennkraftmaschine vorkonditioniert wird oder werden kann. „Vorkonditionierung“ bedeutet hierbei bevorzugt einen Vorgang, durch welchen die Brennkraftmaschine oder zumindest eine Komponente der Brennkraftmaschine auf eine vorgebbare Betriebstemperatur gebracht oder erwärmt wird. Es ergibt sich somit der Vorteil, dass dann, wenn die Drehmomentanforderung den Grenzwert erreicht, die Brennkraftmaschine bereits vorkonditioniert oder vorgewärmt ist und somit in einem warmen Betriebszustand gestartet wird oder werden kann. Dies hat Vorteile bezüglich einer Lebensdauer der Brennkraftmaschine, einem Fahrkomfort als auch einer Abgasnachbehandlung, weil somit erforderliche Abgastemperaturen zur effizienten Abgasnachbehandlung erreicht werden können. Unter „zu erwartende Drehmomentanforderung“ ist vorliegend ein Drehmoment zu verstehen, das erst ab einem bestimmten oder bestimmbaren zukünftigen Zeitpunkt erforderlich sein wird. Wird ermittelt, dass die zu erwartende Drehmomentanforderung den vorgebbaren Grenzwert übersteigen wird, so wird zur Gewährleistung einer frühzeitigen Vorkonditionierung diese insbesondere innerhalb eines vorgebbaren Zeitintervalls oder Zeitpunkts vor Erreichen des Grenzwerts aktiviert. Dies gewährleistet, dass die Brennkraftmaschine bei einem Starten, welches insbesondere erst dann erfolgt, wenn die Drehmomentanforderung den Grenzwert erreicht, zuverlässig vorkonditioniert ist.According to the invention, it is provided that the hybrid vehicle is driven solely by the electric machine in a basic operation, the hybrid vehicle being monitored for an expected torque request in the basic operation, and if it is determined that the expected torque request exceeds a predefinable limit value, the internal combustion engine is preconditioned becomes. The advantage here is that the internal combustion engine is or can be preconditioned early, that is to say before the limit value is reached, by monitoring for the expected torque request. “Preconditioning” here preferably means a process by which the internal combustion engine or at least one component of the internal combustion engine is brought to a predefinable operating temperature or heated. This results in the advantage that when the torque request reaches the limit value, the internal combustion engine is already preconditioned or preheated and can or can be started in a warm operating state. This has advantages with regard to the service life of the internal combustion engine, driving comfort and exhaust gas aftertreatment, because the exhaust gas temperatures required for efficient exhaust gas aftertreatment can thus be achieved. In the present case, “expected torque request” is to be understood as a torque that will only be required from a specific or determinable future point in time. If it is determined that the expected torque request will exceed the predefinable limit value, then in order to ensure early preconditioning, this is activated in particular within a predefinable time interval or point in time before the limit value is reached. This ensures that the internal combustion engine is reliably preconditioned when starting, which only takes place in particular when the torque request reaches the limit value.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die zu erwartende Drehmomentanforderung in Abhängigkeit einer Fahrtstrecke bestimmt wird. Hierbei ergibt sich der Vorteil, dass auf einfache Art und Weise bestimmt wird oder werden kann, wann eine Vorkonditionierung erfolgt oder erfolgen soll, beziehungsweise wann mit einer erhöhten Drehmomentanforderung zu rechnen ist. So ist in Abhängigkeit der Fahrtstrecke insbesondere ein Zeitpunkt oder eine Position bestimmbar, bei welchem/welcher die zu erwartende Drehmomentanforderung den Grenzwert übersteigt oder übersteigen wird. Dies gewährleistet, dass die Vorkonditionierung zuverlässig insbesondere vor Erreichen des bestimmten Zeitpunkts oder der bestimmten Position aktiviert werden kann. Wird beispielsweise als Position, bei welcher die zu erwartende Drehmomentanforderung den Grenzwert erreicht, eine Autobahnauffahrt bestimmt, so kann frühzeitig, insbesondere ab einer vorgebbaren Entfernung zur Autobahnauffahrt oder Zeit bis zum Erreichen der Autobahnauffahrt, die Vorkonditionierung aktiviert werden.It is preferably provided that the expected torque request is determined as a function of a route. The advantage here is that it can or can be determined in a simple manner when preconditioning takes place or should take place, or when an increased torque requirement is to be expected. Depending on the route, a point in time or a position can be determined at which the expected torque request exceeds or will exceed the limit value. This ensures that the preconditioning can be reliably activated, in particular before the specific point in time or the specific position is reached. If, for example, a freeway entrance is determined as the position at which the expected torque request reaches the limit value, preconditioning can be activated early, in particular from a predeterminable distance to the freeway entrance or time until the freeway entrance is reached.
Vorzugsweise wird die zu erwartende Drehmomentanforderung in Abhängigkeit von während eines vorherigen Betriebs des Hybridfahrzeugs erfassten und gespeicherten Daten bestimmt. Hierbei ergibt sich der Vorteil, dass auf besonders komfortable Art und Weise bestimmt wird oder werden kann, wann eine Vorkonditionierung erfolgt oder erfolgen soll. Eine Vorgabe einer Fahrtstrecke, insbesondere durch einen Benutzer des Hybridfahrzeugs, ist hierbei nicht notwendig, da diese insbesondere automatisch ermittelt oder erkannt wird. Als Daten, welche während eines vorherigen Betriebs erfasst und gespeichert werden, sind insbesondere zumindest eine Information über eine Uhrzeit, einen Wochentag und/oder eine gefahrene Fahrtstrecke des Hybridfahrzeugs gemeint. Diese Informationen werden vorzugsweise miteinander verknüpft. Vorzugsweise werden diese verknüpften Daten oder Informationen mit einer aktuellen Uhrzeit, einem aktuellen Wochentag und/oder einer aktuell zurückgelegten Fahrtstrecke verglichen, so dass in Abhängigkeit dieses Vergleichs erfasst wird, ob eine aktuell zurückgelegte Fahrtstrecke mit einer bereits in der Vergangenheit gefahrenen Fahrtstrecke übereinstimmt. Wird eine Übereinstimmung festgestellt, so wird insbesondere eine restliche zu fahrende aktuelle Fahrtstrecke ermittelt oder prognostiziert. Vorzugsweise wird in Abhängigkeit der dadurch ermittelten Fahrtstrecke die zu erwartende Drehmomentanforderung bestimmt.The expected torque request is preferably determined as a function of data acquired and stored during a previous operation of the hybrid vehicle. The advantage here is that it can or can be determined in a particularly convenient manner when preconditioning takes place or should take place. It is not necessary to specify a route, in particular by a user of the hybrid vehicle, since this is in particular automatically determined or recognized. In particular, at least information about a time of day, a day of the week and / or a distance traveled by the hybrid vehicle is meant as data which are recorded and stored during a previous operation. This information is preferably linked to one another. These linked data or information are preferably compared with a current time, a current day of the week and / or a currently traveled route, so that depending on this A comparison is recorded as to whether a currently traveled route corresponds to a route already traveled in the past. If a match is found, then in particular a remaining current route to be traveled is determined or forecast. The expected torque request is preferably determined as a function of the route determined thereby.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die zu erwartende Drehmomentanforderung und/oder der Grenzwert durch einen Benutzer des Hybridfahrzeugs vorgegeben wird/werden. Der Vorteil hierbei ist, dass der Benutzer des Hybridfahrzeugs selbst Einfluss auf insbesondere die Aktivierung der Vorkonditionierung nehmen kann. So kann er beispielsweise durch eine Erhöhung der zu erwartenden Drehmomentanforderung und/oder durch eine Absenkung des Grenzwerts veranlassen, dass die Vorkonditionierung zeitlich früher aktiviert wird als bei einer zuvor niedrigeren zu erwartenden Drehmomentanforderung und/oder einem zuvor höheren Grenzwert. Die Vorgabe erfolgt beispielsweise mittels einer Betätigung einer Multifunktionsanzeige des Hybridfahrzeugs.It is particularly preferably provided that the expected torque request and / or the limit value is / are specified by a user of the hybrid vehicle. The advantage here is that the user of the hybrid vehicle can influence in particular the activation of the preconditioning. For example, by increasing the expected torque request and / or lowering the limit value, he can cause the preconditioning to be activated earlier than with a previously lower expected torque request and / or a previously higher limit value. The specification is made, for example, by actuating a multifunction display of the hybrid vehicle.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die zu erwartende Drehmomentanforderung in Abhängigkeit eines Ladezustands eines Energiespeichers der Elektromaschine bestimmt wird. Auch hierbei ergibt sich der Vorteil, dass auf einfache Art und Weise bestimmt wird oder werden kann, wann eine Vorkonditionierung erfolgt oder erfolgen soll. So ist in Abhängigkeit des Ladezustands insbesondere eine durch die Elektromaschine maximal zu fahrende Reichweite ermittelbar. Dies gewährleistet, dass ein Zeitpunkt oder eine Position bestimmbar ist, bei welchem/welcher der Ladezustand derart kritisch, beispielsweise bei Null, ist, dass ein zuverlässiges elektrisches Fahren nicht mehr gewährleistet werden kann. Die Vorkonditionierung der Brennkraftmaschine kann dazu zuverlässig insbesondere vor Erreichen dieses kritischen Ladezustandes aktiviert werden. Vorzugsweise wird der Ladezustand des Energiespeichers in Abhängigkeit eines aktuellen Fahrverhaltens des Benutzers bestimmt.According to a preferred development of the invention, it is provided that the expected torque request is determined as a function of a state of charge of an energy store of the electric machine. Here, too, there is the advantage that it can or can be determined in a simple manner when preconditioning takes place or should take place. Depending on the state of charge, a maximum range that can be traveled by the electric machine can be determined. This ensures that a point in time or a position can be determined at which the state of charge is so critical, for example at zero, that reliable electric driving can no longer be guaranteed. For this purpose, the preconditioning of the internal combustion engine can be reliably activated, in particular before this critical state of charge is reached. The state of charge of the energy store is preferably determined as a function of a current driving behavior of the user.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Fahrtstrecke in Abhängigkeit von Daten eines satellitengestützten Navigationssystems gestützt wird. Hierbei ergibt sich der Vorteil, dass die Fahrtstrecke und/oder die aktuelle Position des Fahrzeugs genau bestimmbar sind. Dies gewährleistet insbesondere eine zuverlässige Bestimmung einer Position und/oder eines Zeitpunkts, ab welcher die zu erwartenden Drehmomentanforderung den Grenzwert erreicht und/oder die Vorkonditionierung aktiviert werden soll.It is preferably provided that the route is supported as a function of data from a satellite-based navigation system. This has the advantage that the route and / or the current position of the vehicle can be precisely determined. This ensures, in particular, a reliable determination of a position and / or a point in time from which the expected torque request should reach the limit value and / or the preconditioning should be activated.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass durch die Vorkonditionierung ein Motoröl auf eine vorgebbare Temperatur gebracht, insbesondere erwärmt, wird. Hierbei ergibt sich der Vorteil, dass durch das auf Temperatur gebrachte oder erwärmte Motoröl eine ausreichende Vorwärmung der Brennkraftmaschine, insbesondere durch eine Verteilung des Motoröls in einem Schmierölkreislauf der Brennkraftmaschine, gewährleistet wird. Durch die Vorwärmung der Brennkraftmaschine ist ein Start der Brennkraftmaschine mit sofortiger Lastbeaufschlagung möglich. Vorzugsweise wird das Motoröl dadurch auf die vorgebbare Temperatur gebracht, indem dieses als Kühlmittel für die Elektromaschine und/oder den Energiespeicher verwendet wird. Vorzugsweise ist dazu die Elektromaschine als flüssigkeitsgekühlte Elektromaschine ausgebildet. Alternativ erfolgt die Erwärmung des Motoröls dadurch, dass dieses durch einen Wärmetauscher mit einem Kühlmedium der Elektromaschine verbunden ist. Vorzugsweise wird die Temperatur des Motoröls durch einen Temperatursensor überwacht.It is particularly preferably provided that an engine oil is brought to a predeterminable temperature, in particular heated, by the preconditioning. This has the advantage that the engine oil brought to temperature or warms it up ensures sufficient preheating of the internal combustion engine, in particular by distributing the engine oil in a lubricating oil circuit of the internal combustion engine. Preheating the internal combustion engine makes it possible to start the internal combustion engine with immediate load application. The motor oil is preferably brought to the predeterminable temperature by using it as a coolant for the electric machine and / or the energy store. For this purpose, the electric machine is preferably designed as a liquid-cooled electric machine. Alternatively, the motor oil is heated by connecting it to a cooling medium of the electric machine through a heat exchanger. The temperature of the engine oil is preferably monitored by a temperature sensor.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass durch die Vorkonditionierung eine Ölpumpe der Brennkraftmaschine aktiviert wird. Der Vorteil hierbei ist, dass Motoröl beweglichen und/oder schmierenden Teilen der Brennkraftmaschine zugeführt wird, bevor die Brennkraftmaschine gestartet wird. Dies gewährleistet, dass bei einem Starten der Brennkraftmaschine die Gefahr eines Verschleißes der Brennkraftmaschinen oder ihrer Komponenten minimiert wird. Die Brennkraftmaschine kann somit nach deren Start effizient betrieben werden. Vorzugsweise wird die Ölpumpe durch die Elektromaschine angetrieben.It is preferably provided that an oil pump of the internal combustion engine is activated by the preconditioning. The advantage here is that engine oil is supplied to moving and / or lubricating parts of the internal combustion engine before the internal combustion engine is started. This ensures that the risk of wear of the internal combustion engines or their components is minimized when the internal combustion engine is started. The internal combustion engine can thus be operated efficiently after it has started. The oil pump is preferably driven by the electric machine.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass durch die Vorkonditionierung die Brennkraftmaschine zumindest zeitweise durch die Elektromaschine mitgeschleppt wird. Der Vorteil hierbei ist, dass die Brennkraftmaschine durch die Elektromaschine auf eine vorgebbare Drehzahl hochgeschleppt wird oder werden kann, bevor sie gestartet wird. Das Mitschleppen oder Hochschleppen erfolgt vorzugsweise durch ein zumindest zeitweises Schließen einer Kupplungseinrichtung, welche zwischen Brennkraftmaschine und Elektromaschine geschaltet ist. Dadurch wird insbesondere gewährleistet, dass bei einem Start der Brennkraftmaschine, welcher insbesondere durch eine Kraftstoffeinspritzung in zumindest einen Zylinder der Brennkraftmaschine erfolgt, der Kraftstoff mit einem ausreichenden Systemdruck eingespritzt werden kann.It is particularly preferably provided that the preconditioning entrains the internal combustion engine at least temporarily through the electric machine. The advantage here is that the internal combustion engine is or can be towed up to a predeterminable speed by the electric machine before it is started. The towing or hauling is preferably carried out by at least temporarily closing a coupling device which is connected between the internal combustion engine and the electric machine. This ensures in particular that when the internal combustion engine is started, which takes place in particular by injecting fuel into at least one cylinder of the internal combustion engine, the fuel can be injected with a sufficient system pressure.
Die Vorrichtung zum Betreiben einer Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs gemäß den Merkmalen des Anspruchs 10 zeichnet sich durch ein Steuergerät aus, das dazu ausgebildet ist, bei bestimmungsgemäßen Gebrauch das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchzuführen. Es ergeben sich hierbei insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert wurden. Weitere Vorteile und bevorzugte Merkmale ergeben sich aus dem zuvor Beschriebenen sowie aus den Unteransprüchen.The device for operating a drive device of a hybrid vehicle according to the features of
Vorzugsweise ist die Brennkraftmaschine als Dieselmotor, Ottomotor oder Gasmotor ausgebildet. Der Vorteil hierbei ist, dass unabhängig von der Art der Brennkraftmaschine stets eine Vorkonditionierung gewährleistet ist. Für einen Gasmotor bedeutet dies insbesondere, dass eine Vorwärmung oder Erwärmung durch eine Kraftstoffeinspritzung nicht notwendig ist.The internal combustion engine is preferably designed as a diesel engine, gasoline engine or gas engine. The advantage here is that regardless of the type of internal combustion engine, preconditioning is always guaranteed. For a gas engine, this means in particular that preheating or heating by fuel injection is not necessary.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigen
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1 ein Flussdiagramm zur Durchführung eines Verfahrens zum Betreiben der Antriebsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel und -
2 eine Vorrichtung zum Betreiben einer Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel.
-
1 a flowchart for performing a method for operating the drive device according to an embodiment and -
2nd a device for operating a drive device of a hybrid vehicle according to an embodiment.
In einem ersten Schritt
In einem zweiten Schritt
Das zu erwartende Drehmoment wird insbesondere in Abhängigkeit einer Fahrtstrecke bestimmt. Dazu wird die Fahrtstrecke vor Fahrtantritt oder während einer Fahrt insbesondere durch den Benutzer des Hybridfahrzeugs
Zur Veranschaulichung folgt ein nicht beschränkendes Beispiel: Das Hybridfahrzeug
Alternativ oder zusätzlich wird die zu erwartende Drehmomentanforderung in Abhängigkeit von während eines vorherigen Betriebs des Hybridfahrzeugs
Alternativ oder zusätzlich wird die zu erwartende Drehmomentanforderung in Abhängigkeit eines Ladezustandes eines Energiespeichers
Alternativ oder zusätzlich wird die zu erwartende Drehmomentanforderung durch den Benutzer des Hybridfahrzeugs
In einem dritten Schritt
Wird beispielsweise das zu erwartende Drehmoment in Abhängigkeit der Fahrtstrecke ermittelt und wird in Abhängigkeit der ermittelten Fahrtstrecke eine zukünftige zulässige Höchstgeschwindigkeit bestimmt, welche durch einen Antrieb durch die Elektromaschine
Wird ermittelt, dass die zu erwartende Drehmomentanforderung den Grenzwert übersteigt, so wird in einem vierten Schritt
Durch die Vorkonditionierung wird insbesondere ein Motoröl auf eine vorgebbare Temperatur gebracht. Vorzugsweise wird das Motoröl dadurch auf die vorgebbare Temperatur gebracht, indem dieses als Kühlmittel für die Elektromaschine
Alternativ oder zusätzlich wird durch die Vorkonditionierung eine Ölpumpe
Alternativ oder zusätzlich wird durch die Vorkonditionierung die Brennkraftmaschine
Die Vorkonditionierung der Brennkraftmaschine
Weiterhin ergibt sich durch die Vorkonditionierung der Vorteil, dass in emissionsrelevanten Gebieten und/oder auf kurzen Fahrtstrecken rein elektrisch gefahren werden kann, wobei insbesondere in Abhängigkeit von Daten des satellitengestützten Navigationssystems
Im Bereich von Nutzfahrzeugen, insbesondere im Lieferverkehr, ist eine Kombination von Leistung, Reichwerte und auch emissionsfreiem Fahren besonders interessant, da nur so ein Umladen von Waren auf einem Transportweg zwischen einer Langstrecke, beispielsweise einer Autobahnstrecke, und einer Kurzstrecke, beispielsweise einer Innenstadtstrecke, vermieden werden kann. Insbesondere die in diesem Bereich geforderten hohen Laufleistungen der Nutzfahrzeuge machen einen schonenden Betrieb der Brennkraftmaschine
Ist die Brennkraftmaschine
Vorzugsweise wird der Dieselmotor mit synthetisch hergestelltem C02-neutralen Kraftstoff betrieben.The diesel engine is preferably operated with synthetically produced CO2-neutral fuel.
Vorzugsweise ist das Geschwindigkeitsregelungssystem
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