JP2004245135A - 車両用の電力制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】バッテリ12の充電可能電力検出部と、モータ/ジェネレータ3の発電可能電力検出部と、ハイブリット車1の減速検出部と、DPF8のヒータ部8aの加熱許容検出部とを有したECU10は、前記減速検出部によりハイブリット車1が減速運転状態であることを検出した場合に、前記発電可能電力検出部で検出した発電可能電力が前記充電可能電力検出部で検出した充電可能電力を上回り、かつ前記加熱許容検出部により前記電気加熱装置が加熱許容状態であることを検出した条件下で、前記モータ/ジェネレータ3が発電した電力の内、前記充電可能電力分をバッテリ12に供給・制御する一方、その余剰分を前記ヒータ部8aに供給・制御する。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の減速時(制動時も含む)に回生したエネルギー(電力)の内、バッテリに受け入れられない分を内燃機関の排気ガス浄化装置の再生又は活性エネルギーとして効果的に使用できるようにした車両用の電力制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
ディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置として、排気ガス中のパティキュレート(PM)が大気中に放出されることを防止するために、排気通路の途中にDPF(ディーゼル・パティキュレート・フィルタ)を設けることが従来より良く知られており、このDPFは、一般に、発泡セラミックス製の多孔質フィルタにより構成された捕集床を有し、該捕集床によって排気ガス中のパティキュレートを捕捉するようになっている。
【0003】
前記捕集床はパティキュレートの捕捉量の増大に伴い目詰まりを生じ、通気性を低下して正常な排気ガス流れに対し支障を与えるようになるため、この捕集床を有するDPFにおいては、捕集床が捕捉したパティキュレートを該捕集床より除去する、所謂再生が定期的に行われる必要がある。この再生方法の一つとして、捕集床に電気式ヒータを付設し、該ヒータに通電してこれを発熱させ、該ヒータを火種としてこれの付近にあるパティキュレートを着火・燃焼させ、以後次々に残存のパティキュレートを焼失灰化させる再生方法が既に知られている(例えば特許文献1参照)。
【0004】
自動車等の車両においては、前記ヒータに対する電流の供給は車両が搭載しているバッテリ電源により行うことになるが、しかし、このヒータはバッテリ電源の電気負荷を著しく増大し、またバッテリ電源は内燃機関により駆動されるオルタネータにより充電されるため、このバッテリ電源の電力を消費することは内燃機関の燃費を悪化させることになる。この他の再生方法として、内燃機関の膨張行程や排気行程に燃料噴射(ポスト噴射)を行い、排気ガスを再燃焼させることで捕集したパティキュレートを焼失灰化させるものがあるが、これも内燃機関の燃費悪化の要因になる。
【0005】
一方、車両の燃費低減手法として、HEV(ハイブリッド電気自動車)化による制動力回生システム(制動により発生するエネルギーを電力として回生するシステム)があるが、該装置においては、バッテリの充電状態(SOC:state of charge)が高い(満電状態)と、回生電力を受け入れてもらえなくなる現象が生じ、回生電力が余ったり、せっかくの制動力回生が行えなくなるという不具合があった。
【0006】
【特許文献1】
特公平3−27731号公報
【0007】
そこで、本発明の目的は、車両の減速時に回生したエネルギーの内、バッテリに受け入れられない分を内燃機関の排気ガス浄化装置の再生又は活性エネルギーとして効果的に使用できるようにした車両用の電力制御装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための、本発明の請求項1に係る車両用の電力制御装置は、車両の減速運転時に発電可能な発電機と、前記車両に搭載されたバッテリと、前記バッテリの充電可能電力を検出する充電可能電力検出部と、前記発電機の発電可能電力を検出する発電可能電力検出部と、前記車両の減速運転状態を検出する減速検出部と、電気加熱装置を備えた内燃機関の排気ガス浄化装置と、前記電気加熱装置の加熱許容状態を検出する加熱許容検出部と、前記発電機が発電した電力をバッテリと電気加熱装置に供給する制御手段と、を備えた車両用の電力制御装置において、前記制御手段は、前記減速検出部により車両が減速運転状態であることを検出した場合に、前記発電可能電力検出部で検出した発電可能電力が前記充電可能電力検出部で検出した充電可能電力を上回り、かつ前記加熱許容検出部により前記電気加熱装置が加熱許容状態であることを検出した条件下で、前記発電機が発電した電力の内、前記充電可能電力分をバッテリに供給・制御する一方、その余剰分を前記電気加熱装置に供給・制御することを特徴とする。
【0009】
これにより、車両の減速時に回生したエネルギーの内、バッテリに受け入れられない分を内燃機関の排気ガス浄化装置の再生又は活性エネルギーとして効果的に使用でき、ポスト噴射が不要となると共にバッテリの消費電力も低減して燃費を向上させつつ排気ガス浄化装置の再生又は活性が図れる。
【0010】
請求項2に係る車両用の電力制御装置は、前記制御手段は、前記発電可能電力検出部で検出した発電可能電力が前記充電可能電力検出部で検出した充電可能電力より下回っている場合は、前記発電機が発電した電力の全量をバッテリに供給・制御することを特徴とする。
【0011】
これにより、回生エネルギーによってバッテリが速やかに充電される。
【0012】
請求項3に係る車両用の電力制御装置は、前記制御手段は、前記加熱許容検出部により前記電気加熱装置が加熱許容状態でないことを検出した場合は、前記発電機による発電可能電力を前記バッテリの充電可能電力まで抑制してその全量をバッテリに供給・制御することを特徴とする。
【0013】
これにより、必要な量だけの電力量が確保される。
【0014】
請求項4に係る車両用の電力制御装置は、前記制御手段は、前記加熱許容検出部により前記電気加熱装置が加熱許容状態であることを検出した場合は、前記発電機による発電可能電力が前記バッテリの充電可能電力と前記電気加熱装置の定格電力との合算値を越えた場合は、同発電可能電力を前記合算値まで抑制した後、前記発電機が発電した電力の内、前記充電可能電力分をバッテリに供給・制御する一方、その余剰分を前記電気加熱装置に供給・制御することを特徴とする。
【0015】
これにより、必要な量だけの電力量が確保される。
【0016】
請求項5に係る車両用の電力制御装置は、前記排気ガス浄化装置下流の排気通路に排気流動を制限する開閉弁を介装し、前記制御手段は、前記電気加熱装置による排気ガス浄化装置の加熱時に前記開閉弁を閉方向へ作動・制御することを特徴とする。
【0017】
これにより、排熱の持ち去りが抑制され、電気加熱装置の加熱効果がより一層高まる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る車両用の電力制御装置を実施例により図面を用いて詳細に説明する。
【0019】
[実施例]
図1は本発明の第1実施例を示すハイブリット車のシステム構成図、図2は同じく制動力回生の制御ルーチンを示すフローチャート、図3は本発明の第2実施例を示すハイブリット車のシステム構成図である。
【0020】
先ず、第1実施例について説明する。
図1に示すように、内燃機関としてのエンジンとモータとを組み合わせて走行する車両、所謂ハイブリット車1は、ディーゼルエンジン2と、電気モータ及び発電機として機能するモータ/ジェネレータ3とが図示しないクラッチを介して接続されてなり、このディーゼルエンジン2及びモータ/ジェネレータ3は、CVT(連続無段変速機)4、ディファレンシャルギヤ5等を介して左右一対の車輪6,6と接続している。
【0021】
前記ディーゼルエンジン2の排気通路7には、ヒータ部8aとフィルタ部8bとからなる、電気加熱装置を備えた排気ガス浄化装置としてのDPF8が介装されると共に、このDPF8の下流に位置して排気流動を制限する開閉弁としての排気ブレーキ弁9が介装される。
【0022】
前記排気ブレーキ弁9は、制御手段としての電子制御ユニット(以下、ECUと記す)10により開閉制御され、ハイブリット車1の減速時に排気通路7を閉じるよう作動する。また、DPF8の直上流と直下流の排気通路7には圧力センサ11a,11bが設けられ、これら圧力センサ11a,11bの検知信号が前記ECU10に入力されている。
【0023】
前記モータ/ジェネレータ3は、電気モータとして機能する際にはCVT4とディファレンシャルギヤ5等を介して車輪6,6を駆動すると共に、制動力回生を行うべく発電機として機能する際にはディーゼルエンジン2又は車輪6,6側から伝達される駆動力を用いて発電を行い、前記ECU10を介してバッテリ12と前記DPF8のヒータ部8aに配分・供給され得るようになっている。
【0024】
前記ECU10は、入出力装置、記憶装置(ROM、RAM等)、中央処理装置(CPU)、タイマカウンタ等を備えたマイクロコンピュータからなる。このECU10には、アクセルペダル13に付設されてアクセル開度を検出するアクセルセンサ14とシフトレバー15に付設されて変速段を検出する変速段スイッチ16とCVT4からの出力軸上方に設けた車速センサ17等の各種検出信号が入力されている。
【0025】
そして、前記ECU10は、バッテリ12の充電状態(SOC)を検出してバッテリ12の充電可能電力を検出する充電可能電力検出部と、前記車速センサ17からの車速信号と変速段スイッチ16からの変速段信号とからモータ/ジェネレータ3の発電可能電力を検出する発電可能電力検出部と、前記アクセルセンサ14からの開度0信号及び前記車速信号によりハイブリット車1の減速時(制動時を含む)を検出する減速検出部と、前記圧力センサ11a,11bによりDPF8の前後差圧を検出してヒータ部8aの加熱許容状態を検出する加熱許容検出部とを有し、前記減速検出部によりハイブリット車1が減速運転状態であることを検出した場合に、前記発電可能電力検出部で検出した発電可能電力が前記充電可能電力検出部で検出した充電可能電力を上回り、かつ前記加熱許容検出部により前記ヒータ部8aが加熱許容状態であることを検出した条件下で、前記モータ/ジェネレータ3が発電した電力の内、前記充電可能電力分をバッテリ12に供給する一方、その余剰分を前記ヒータ部8aに供給・制御するようになっている。
【0026】
これを図2の制御ルーチンに沿って、詳しく説明する。
先ず、ステップP1でハイブリット車1が減速状態にあるか否かを検出(判定)し、否であれば本制御ルーチンに入らず、可であればステップP2でモータ/ジェネレータ3を発電機として作動させる。
【0027】
次に、ステップP3でバッテリ12の充電可能電力(WIN)を検出(算出)すると共にステップP4でモータ/ジェネレータ3の発電可能電力(WGE)を検出(算出)した後、ステップP5でDPF8のヒータ部8aが加熱許容状態、即ち再生時期であるか否かを検出(判定)する。
【0028】
前記ステップP5で可であればステップP6に移行し、ここで前記モータ/ジェネレータ3による発電可能電力(WGE)が前記バッテリ12の充電可能電力(WIN)とDPF8のヒータ部8aの定格電力との合算値を越えたか否かを判断する。
【0029】
前記ステップP6で可であればステップP7へ移行し、ここで前記モータ/ジェネレータ3による発電可能電力(WGE)を前記バッテリ12の充電可能電力(WIN)とDPF8のヒータ部8aの定格電力との合算値まで抑制した後、ステップP8で、前記モータ/ジェネレータ3が発電した電力の内、充電可能電力(WIN)分をバッテリ12に供給・制御すると共に、ステップP9でその余剰分(WGE−WIN:ヒータ部8aの定格電力)を前記ヒータ部8aに供給・制御する。
【0030】
一方、前記ステップP6で否であればステップP10へ移行し、ここで前記モータ/ジェネレータ3による発電可能電力(WGE)が前記バッテリ12の充電可能電力(WIN)を越えているか否かを判断する。
【0031】
前記ステップP10で可であればステップP11で、前記モータ/ジェネレータ3が発電した電力の内、充電可能電力(WIN)分をバッテリ12に供給・制御する一方、ステップP12でその余剰分(WGE−WIN)を前記ヒータ部8aに供給・制御する。一方、前記ステップP10で否であればステップP13へ移行し、ここで前記モータ/ジェネレータ3の発電可能電力(WGE)の全量をバッテリ12に供給・制御すると共に、ステップP17でDPF8のヒータ部8aへは電力を供給しない。
【0032】
また、前述したステップP5で否であれば即ち、DPF8の再生時期でなければステップP14に移行し、ここで前記モータ/ジェネレータ3による発電可能電力(WGE)が前記バッテリ12の充電可能電力(WIN)を越えているか否かを判断する。
【0033】
前記ステップP14で可であればステップP15へ移行し、ここで前記モータ/ジェネレータ3による発電可能電力(WGE)を前記バッテリ12の充電可能電力(WIN)まで抑制した後、ステップP16で、モータ/ジェネレータ3による発電可能電力(WGE)の全量(=充電可能電力(WIN))をバッテリ12に供給・制御すると共に、ステップP17でDPF8のヒータ部8aへは電力を供給しない。一方、前記ステップP14で否であればステップP13へ移行し、ここで前記モータ/ジェネレータ3の発電可能電力(WGE)の全量をバッテリ12に供給・制御すると共に、ステップP17でDPF8のヒータ部8aへは電力を供給しない。
【0034】
このようにして本実施例では、ハイブリット車1の減速時に、DPF8が再生時期にあると、当該減速時にモータ/ジェネレータ3で回生した電力(エネルギー)の内、バッテリ12の充電可能電力(WIN)分を差し引いた余剰分をDPF8のヒータ部に供給して再生するようにしたので、従来のポスト噴射が不要となると共にバッテリ12の消費電力も低減して燃費を向上させつつDPF8の再生が図れる。即ち、従来捨てていた回生電力を有効に利用できるのである。
【0035】
また、モータ/ジェネレータ3の発電可能電力(WGE)がバッテリ12の充電可能電力(WIN)より下回っている場合は、前記モータ/ジェネレータ3が発電した電力の全量をバッテリ12に供給・制御するので、回生電力によってバッテリが速やかに充電される。即ち、モータ/ジェネレータ3が電気モータとして機能する場合の電力がバッテリ12に常に十分な量で確保されるのである。
【0036】
また、DPF8が再生時期にない場合は、前記モータ/ジェネレータ3による発電可能電力(WGE)を前記バッテリ12の充電可能電力(WIN)まで抑制して(即ち、モータ/ジェネレータ3を発電機として機能させて減速時の走行エネルギーを回生するのを停止するのである。)その全量をバッテリに供給・制御するので、バッテリ12において必要な量だけの電力量が確保される。
【0037】
また、DPF8の再生時期において、モータ/ジェネレータ3による発電可能電力(WGE)がバッテリ12の充電可能電力(WIN)とDPF8のヒータ部8aの定格電力との合算値を越えた場合は、同発電可能電力(WGE)を前記DPF8のヒータ部8aの合算値まで抑制するので、前述したと同じように必要な量だけの電力量が確保される。
【0038】
また、ハイブリット車1の減速下でのDPF8の再生時期には、排気通路7に介装した排気ブレーキ弁9を閉じるようにしたので、排熱の持ち去りが抑制され、DPF8のヒータ部8aによる加熱効果がより一層高まる。
【0039】
次に、第2実施例について説明する。尚、本実施例において、第1実施例と同様の箇所については説明を省略し、異なる箇所についてのみ説明する。
【0040】
図3に示すように、第2実施例のハイブリット車1は、ディーゼルエンジン2に代えてガソリンエンジン22が搭載され、排気通路7にはDPF8に代えて三元触媒28が介装されている。また、圧力センサ11a、11bと排気ブレーキ弁9は設けられていない。第1実施例にはないセンサとして触媒温度センサ18が三元触媒28の部分に追加されている。その他の箇所は、第1実施例と同様の構成となっている。
【0041】
三元触媒28は、ヒータ部28aと触媒部28bとからなり、電気加熱装置を備えた排気ガス浄化装置として機能する。周知のとおり三元触媒28は、活性化温度(例えば250℃)以上で触媒活性を呈し排気ガスを浄化する機能を奏する。また、活性化温度より更に高温側の最大活性温度(例えば650℃)で最も高い排気ガス浄化効率を呈する。従って、排気ガス浄化の観点からは、三元触媒28を最低でも活性化温度以上に、より好ましくは最大活性温度付近に保つことが望まれる。
【0042】
触媒温度センサ18は、三元触媒28の触媒部28bにその感温部が設けられ、触媒部28bの温度を測定可能に構成されると共に、検知信号がECU10に入力されている。
【0043】
そして、ECU10は、第1実施例と同様に充電可能電力検出部と、発電可能電力検出部と、減速検出部と、加熱許容検出部とを有し、前記減速検出部によりハイブリット車1が減速運転状態であることを検出した場合に、前記発電可能電力検出部で検出した発電可能電力が前記充電可能電力検出部で検出した充電可能電力を上回り、かつ前記加熱許容検出部により前記ヒータ部28aが加熱許容状態であることを検出した条件下で、前記モータ/ジェネレータ3が発電した電力の内、充電可能電力分をバッテリ12に供給する一方、その余剰分を前記ヒータ部28aに供給・制御するようになっている。
【0044】
第2実施例では、第1実施例と異なり、加熱許容検出部が圧力センサ11a,11bの検知信号ではなく、触媒温度センサ18の検知信号によりヒータ部28aの加熱許容状態を検出する。この場合、例えば触媒部28bが先述の最大活性温度未満であれば加熱許容と判断する。
【0045】
尚、制御ルーチンについては第1実施例において説明した図2と略同様である。異なる点は、ステップP5で加熱許容か否かを判断する際に圧力センサ11a,11bによる前後圧力差ではなく触媒温度センサ18による触媒部28bの温度を用いる点と、ステップP9及びP12で電力を供給する先がDPF8のヒータ部8aではなく三元触媒28のヒータ部28aとなっている点である。
【0046】
このようにして第2実施例では、ハイブリット車1の減速時に、三元触媒28が最大活性温度未満であると、当該減速時にモータ/ジェネレータ3で回生した電力(エネルギー)の内、バッテリ12の充電可能電力(WIN)分を差し引いた余剰分を三元触媒28のヒータ部28aに供給して触媒活性を高めるようにしたので、三元触媒28の活性を高めるため燃料噴射量の増量等が不要となると共にバッテリ12の消費電力も低減して燃費を向上させつつ三元触媒28を高い排気ガス浄化効率の状態に保つことができる。即ち、従来捨てていた回生電力を有効に利用できるのである。
【0047】
尚、本発明は上記実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種変更が可能であることはいうまでもない。例えば、本発明はハイブリット車1に限定されず、モータ/ジェネレータ3をオルタネータに代えて制動力回生する車両にも適用できる。また、本発明は排気ガス浄化装置もDPFや三元触媒に限らず、ヒータで加熱してその活性を早める酸化触媒やリーンNOx触媒等にも適用することができる。
【0048】
【発明の効果】
以上説明したように請求項1の発明によれば、バッテリの充電可能電力検出部と、発電機の発電可能電力検出部と、車輪の減速検出部と、電気加熱装置の加熱許容検出部とを有した制御手段は、前記減速検出部により車両が減速運転状態であることを検出した場合に、前記発電可能電力検出部で検出した発電可能電力が前記充電可能電力検出部で検出した充電可能電力を上回り、かつ前記加熱許容検出部により前記電気加熱装置が加熱許容状態であることを検出した条件下で、前記発電機が発電した電力の内、前記充電可能電力分をバッテリに供給・制御する一方、その余剰分を前記電気加熱装置に供給・制御するので、車両の減速時に回生したエネルギーの内、バッテリに受け入れられない分を内燃機関の排気ガス浄化装置の再生又は活性エネルギーとして効果的に使用でき、ポスト噴射が不要となると共にバッテリの消費電力も低減して燃費を向上させつつ排気ガス浄化装置の再生又は活性が図れる。
【0049】
請求項2の発明によれば、前記制御手段は、前記発電可能電力検出部で検出した発電可能電力が前記充電可能電力検出部で検出した充電可能電力より下回っている場合は、前記発電機が発電した電力の全量をバッテリに供給・制御するので、回生エネルギーによってバッテリが速やかに充電される。
【0050】
請求項3の発明によれば、前記制御手段は、前記加熱許容検出部により前記電気加熱装置が加熱許容状態でないことを検出した場合は、前記発電機による発電可能電力を前記バッテリの充電可能電力まで抑制してその全量をバッテリに供給・制御するので、必要な量だけの電力量が確保される。
【0051】
請求項4の発明によれば、前記制御手段は、前記加熱許容検出部により前記電気加熱装置が加熱許容状態であることを検出した場合は、前記発電機による発電可能電力が前記バッテリの充電可能電力と前記電気加熱装置の定格電力との合算値を越えた場合は、同発電可能電力を前記合算値まで抑制した後、前記発電機が発電した電力の内、前記充電可能電力分をバッテリに供給・制御する一方、その余剰分を前記電気加熱装置に供給・制御するので、必要な量だけの電力量が確保される。
【0052】
請求項5の発明によれば、前記排気ガス浄化装置下流の排気通路に排気流動を制限する開閉弁を介装し、前記制御手段は、前記電気加熱装置による排気ガス浄化装置の加熱時に前記開閉弁を閉方向へ作動・制御するので、排熱の持ち去りが抑制され、電気加熱装置の加熱効果がより一層高まる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示すハイブリット車のシステム構成図である。
【図2】同じく制動力回生の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図3】本発明の第2実施例を示すハイブリット車のシステム構成図である。
【符号の説明】
1 ハイブリット車
2 ディーゼルエンジン
3 モータ/ジェネレータ
4 CVT
5 ディファレンシャルギヤ
6 車輪
7 排気通路
8 DPF
9 排気ブレーキ弁
10 電子制御ユニット(ECU)
11a,11b 圧力センサ
12 バッテリ
14 アクセルセンサ
16 変速段スイッチ
17 車速センサ
18 触媒温度センサ
22 ガソリンエンジン
28 三元触媒
Claims (5)
- 車両の減速運転時に発電可能な発電機と、
前記車両に搭載されたバッテリと、
前記バッテリの充電可能電力を検出する充電可能電力検出部と、
前記発電機の発電可能電力を検出する発電可能電力検出部と、
前記車両の減速運転状態を検出する減速検出部と、
電気加熱装置を備えた内燃機関の排気ガス浄化装置と、
前記電気加熱装置の加熱許容状態を検出する加熱許容検出部と、
前記発電機が発電した電力をバッテリと電気加熱装置に供給する制御手段と、
を備えた車両用の電力制御装置において、
前記制御手段は、
前記減速検出部により車両が減速運転状態であることを検出した場合に、前記発電可能電力検出部で検出した発電可能電力が前記充電可能電力検出部で検出した充電可能電力を上回り、かつ前記加熱許容検出部により前記電気加熱装置が加熱許容状態であることを検出した条件下で、前記発電機が発電した電力の内、前記充電可能電力分をバッテリに供給・制御する一方、その余剰分を前記電気加熱装置に供給・制御することを特徴とする車両用の電力制御装置。 - 前記制御手段は、前記発電可能電力検出部で検出した発電可能電力が前記充電可能電力検出部で検出した充電可能電力より下回っている場合は、前記発電機が発電した電力の全量をバッテリに供給・制御することを特徴とする請求項1記載の車両用の電力制御装置。
- 前記制御手段は、前記加熱許容検出部により前記電気加熱装置が加熱許容状態でないことを検出した場合は、前記発電機による発電可能電力を前記バッテリの充電可能電力まで抑制してその全量をバッテリに供給・制御することを特徴とする請求項1記載の車両用の電力制御装置。
- 前記制御手段は、前記加熱許容検出部により前記電気加熱装置が加熱許容状態であることを検出した場合は、前記発電機による発電可能電力が前記バッテリの充電可能電力と前記電気加熱装置の定格電力との合算値を越えた場合は、同発電可能電力を前記合算値まで抑制した後、前記発電機が発電した電力の内、前記充電可能電力分をバッテリに供給・制御する一方、その余剰分を前記電気加熱装置に供給・制御することを特徴とする請求項1記載の車両用の電力制御装置。
- 前記排気ガス浄化装置下流の排気通路に排気流動を制限する開閉弁を介装し、前記制御手段は、前記電気加熱装置による排気ガス浄化装置の加熱時に前記開閉弁を閉方向へ作動・制御することを特徴とする請求項1,2,3又は4記載の車両用の電力制御装置。
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