JP2009013953A - エンジンの自動停止始動制御装置 - Google Patents

エンジンの自動停止始動制御装置 Download PDF

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Abstract

【課題】自動停止始動制御の判定値について車両の運転状況に適合した値を設定することにより、同制御の実行頻度を高くすることのできるエンジンの自動停止始動制御装置を提供する。
【解決手段】エンジンの始動時におけるバッテリの最低電圧値と所定の判定値との比較により同自動停止の禁止制御を行うエンジンの自動停止始動制御装置において、自動停止始動制御を行うアイドリングストップECUが、車両の初回発進時のエンジン始動時においてバッテリの最低電圧値を検知するとともにエンジンECUがリセットされなかったか否かを判定する。判定の結果、エンジンECUがリセットされず、かつ、前記最低電圧値が所定の判定値未満であった場合には前記判定値の値を最低電圧値の電圧値に変更する。
【選択図】図3

Description

この発明は、所定の停止条件が成立するとエンジンを停止させ、所定の発進条件が成立するとエンジンを再始動させるエンジンの自動停止始動制御装置に関する。
近年、燃費性能の向上のために車両の短時間の駐停車でもエンジンを停止すること(アイドリングストップ)が推奨されている。そこで従来、車両停止時にエンジンを自動停止し車両発進時にエンジンを自動始動させることにより、不必要な燃料消費をなくしたエンジンの自動停止始動制御装置が提案されている。
エンジンの自動停止始動制御においては、エンジンが始動する際にはスタータモータを駆動するために必要な電力が車両に搭載されたバッテリから供給される。同じく、エンジンの制御をするエンジンECU(電子制御装置)、自動停止始動制御の一連の動作を実行するアイドリングストップECU等の各種ECUにも制御維持のためにバッテリから電力が供給されている。
ここで、エンジン始動の際にスタータモータへ供給される電力は非常に大きいため、バッテリ電圧が大きく低下する。このため、前記車両に一つのバッテリが搭載され、同バッテリからECUとエンジン始動に要するスタータモータを含む補記類との双方に電力を供給している場合、前記バッテリ電圧の低下に伴い前記ECUの最低動作電圧を下回る結果、エンジンが完全に始動する前にECUがリセットされてエンジン始動が中断するおそれがある。
そのため、従来、エンジン再始動時以外の所定のタイミングで実際にスタータモータを駆動させてその時のバッテリの電圧を検知し、同バッテリの電圧が最も低下した時の電圧値(最低電圧値)と所定の判定値とを比較することによりエンジンの自動始動が可能か否かを判断し、不可能である場合にエンジンの自動停止を禁止するよう制御する方法が提案されている(特許文献1)。
特開2002−115578号公報
ところで、自動始動が可能であることを判定するための判定値と実際に自動始動が可能である最低電圧値(実力値)は、異なる場合がある。この実力値は、車両による相違、および同一車両でも運転状況による相違が存在する。そのため、前記電子制御装置のリセット発生を抑制するため、実力値よりも高い値が所定の判定値として通常設定されている。
ここで、前記実力値は前記判定値よりも低いことが多いため、実際には自動停止始動制御が可能であるにも関わらず、禁止されていることがある。しかし、前記燃費性能の向上の観点からは、かかる判定値はできるだけ低いことが望ましい。また、上記特許文献1に記載の装置では、エンジン再始動時以外の所定のタイミングでスタータモータを駆動させてその時のバッテリの最低電圧値を検知しているため、実際のエンジン再始動時に検知されるバッテリの最低電圧値とずれが生じるおそれがある。
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、自動停止始動制御の判定値について車両の運転状況に適合した値を設定することにより、同制御の実行頻度を高くすることのできるエンジンの自動停止始動制御装置を提供することにある。
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項1に記載の発明は、所定のエンジン停止条件が成立した場合に前記エンジンを自動停止制御するとともに前記エンジンの停止中に所定のエンジン始動条件が成立した場合に前記エンジンを自動始動制御するエンジンの自動停止始動制御装置において、前記エンジン始動時におけるバッテリの最低電圧値を検知する最低電圧値検知手段と、前記最低電圧値検知手段により検知された前記最低電圧値と判定値との比較に基づき前記自動停止制御を禁止する自動停止制御禁止手段と、前記自動始動が実際に可能であることを初回発進のエンジン始動時に判断する自動始動可能判断手段と、前記自動始動可能判断手段により前記自動始動が実際に可能であると判断され、かつ初回発進のエンジン始動時の前記最低電圧値が前記判定値の初期値未満であった場合には、同判定値を前記最低電圧値に変更する判定値変更手段とを備えることを要旨とする。
上記の構成によれば、最低電圧値検知手段によりエンジン始動時におけるバッテリの最低電圧値を検知し、この最低電圧値と判定値との比較に基づき自動停止制御を禁止することができる。すなわち、エンジン始動時の最低電圧値が判定値よりも低くなって自動始動が不可能となるような場合には自動停止を行わないため、自動停止後に自動始動ができないという不都合が生じることがない。
また、前記自動始動可能判断手段により前記自動始動が実際に可能であると判断され、かつ初回発進のエンジン始動時の前記最低電圧値が前記判定値の初期値未満であった場合には、実際の運転状況下では変更前の判定値(判定値の初期値)よりも低い前記最低電圧値(実力値)であっても自動始動が可能であると判断できる。ここで、上記構成によれば、前記自動始動可能判断手段により前記自動始動が実際に可能であると判断され、かつ初回発進のエンジン始動時の前記最低電圧値が判定値の初期値未満であった場合には、判定値変更手段により同判定値が前記最低電圧値に変更され、この変更された判定値を基準としてその後の自動停止制御の禁止判定を行うことにより自動停止始動制御を行う頻度を高くすることができる。また、実際の運転状況下でバッテリの充電量が最も低いことが多い初回発進のエンジン始動時に判定値を変更するため、効率良く運転状況に適合した判定値を設定することができる。
具体的には、請求項2に記載されるように、前記自動始動可能判断手段は、前記エンジンの運転を実行するエンジン電子制御装置(ECU)のリセットの有無を検知するといった構成とすることができる。ここで、ECUがリセットされるとは、同ECUの最低動作電圧を下回り信号送信ができなくなったことを意味する。すなわち、ECUがリセットされなければエンジンの自動始動の際に信号を送信でき、自動始動を完了させることができるため、ECUのリセットの有無により自動始動の可否を判断することができる。
また、請求項3に記載されるように、判定値の初期値は、エンジンの自動停止後の自動始動が可能と判断される所定の最低電圧値、すなわち実際に自動始動が可能である最低電圧値(実力値)よりも高い電圧値とすることができる。
さらに、請求項4に記載されるように、前記最低電圧値検知手段および前記自動始動可能判断手段は、エンジンの自動停止始動制御を実行するアイドリングストップ電子制御装置といった構成とすることができる。
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の自動停止始動制御装置において、前記アイドリングストップ電子制御装置の最低動作電圧は前記エンジン電子制御装置の最低動作電圧よりも低く設定されていることを要旨とする。
上記の構成によれば、前記アイドリングストップ電子制御装置(ECU)の最低動作電圧は前記エンジン電子制御装置(ECU)の最低動作電圧よりも低く設定されているため、バッテリの電圧がエンジンECUの最低動作電圧を下回りエンジンECUがリセットされた場合でもアイドリングストップECUによる制御を維持できる可能性があり、より確実に自動停止始動制御を維持することが可能となる。
以下、本発明の自動停止始動制御装置を具体化した実施形態について図1〜3に基づいて説明する。
図1に示されるように、エンジン3には、スタータモータ10および発電機11が取り付けられている。エンジン3は燃料噴射を行うとともに、燃焼室において燃料と空気との混合気に点火を行って混合気を燃焼させる。エンジン3の運転はエンジンECU2によって実行される。
スタータモータ10には、リレー回路101が接続されている。リレー回路101はリレーコイル102およびリレースイッチ103で構成されるとともに、リレーコイル102が通電されるとリレースイッチ103が閉路され、バッテリ12からスタータモータ10へ電力が供給される。供給された電力によりスタータモータ10が駆動し、エンジン3が始動する。スタータモータ10の駆動には、運転者のイグニッションキー操作による場合と、アイドリングストップECU1のエンジン始動指令による場合とがある。車両の初回発進時等、すなわち運転者がイグニッションキー操作によりエンジン始動を行う場合にはイグニッションスイッチ104が閉路されることによりバッテリ12からリレーコイル102へ通電されるため、リレースイッチ103が閉路される。また、イグニッションスイッチ104が閉路された旨の信号を受信したエンジンECU2はエンジン3の燃料噴射系および点火系統に駆動信号を出力する。
発電機11は、エンジン3のクランクシャフト(図示略)に連結されているとともに同クランクシャフトの回転力を利用して発電する。発電した電力は各機器およびバッテリ12に供給されるとともに、同バッテリ12に充電される。バッテリ12は12Vの鉛蓄電池が使用される。また、バッテリ12には同バッテリの電圧を計測するための電圧センサ13が接続されている。そして、アイドリングストップECU1が電圧センサ13の信号を受信する。
アイドリングストップECU1およびエンジンECU2は、それぞれ演算ユニット(CPU)をはじめ、各種制御プログラムや演算用マップ、制御の実行に際して算出されるデータ等を記憶保持するメモリを備えている。また、アイドリングストップECU1の最低動作電圧は、エンジンECU2の最低動作電圧よりも低く設定されているとともに、両ECUは通信線を介して電気的に接続されている。本実施形態では、単一のバッテリ12によりアイドリングストップECU1、エンジンECU2に電力が供給されている。
そして、エンジン3の運転状態において所定の停止条件が成立したと判断すると、アイドリングストップECU1はエンジンECU2に停止信号を送信する。この停止信号を受信したエンジンECU2はエンジン3の燃料噴射系および点火系等を停止させてエンジン3の運転を停止させる。一方、エンジン3の停止状態において所定のエンジン始動条件が成立したと判断すると、アイドリングストップECU1はリレー回路101を通じてスタータモータ10を駆動させるとともにエンジンECU2に始動信号を出力する。この始動信号を受信したエンジンECU2はエンジン3の燃料噴射系および点火系統に駆動信号を出力してエンジン3を始動させる。
エンジンECU2には、車速を検知する車速センサ21、およびシフトレバーの位置(例えば動力系等を切断する位置であるニュートラルN、動力系等に接続される位置であるドライブD)を検知するシフトポジションセンサ22、フットブレーキの踏み込みを検知するブレーキスイッチ23が接続されている。ブレーキスイッチ23は、ブレーキペダルが踏み込まれたオン状態において、エンジンECU2にオン信号を出力する。一方、ブレーキスイッチ23は、ブレーキペダルが踏み込まれていないオフ状態において、オフ信号をエンジンECU2へ出力する。
アイドリングストップECU1は、エンジンECU2を介して、車速センサ21からの車速、シフトポジションセンサ22からのシフトレバーの位置、ブレーキスイッチ23からのオン信号またはオフ信号を受信する。なお、本実施形態において、アイドリングストップECU1は、最低電圧値検知手段、自動停止制御禁止手段、自動始動可能判断手段、判定値変更手段に相当する。
次に、アイドリングストップECU1による制御について、その実行手順を図2のフローチャートを参照して説明する。このフローチャートに示される一連の処理は、上記アイドリングストップECU1により所定の周期をもって繰り返し実行される。
同図2に示されるように、この一連の処理では、まずエンジン3が停止した状態で、エンジン3の始動条件が成立したか否かが判定される(ステップ100)。具体的には、エンジンECU2を介してアイドリングストップECU1に出力される各種センサの信号に基づいて判定される。すなわち、エンジン3が停止している状態で、アイドリングストップECU1は、シフトポジションセンサ22からのシフトレバーの位置と、ブレーキスイッチ23からの信号に基づいて、シフト位置がドライブDであるとともにブレーキスイッチ23がオフ状態であると判断した場合に所定のエンジン始動条件が成立したと判断する。そして、エンジン3の始動条件が成立した旨判定された場合には(ステップ100:YES)、当該エンジン3の始動が初回発進時であるか否かが判定される(ステップ101)。なお、初回発進時には、運転者によるイグニッションキー操作信号、すなわちイグニッションスイッチ104の閉路信号がエンジンECU2を介してアイドリングストップECU1に出力される。アイドリングストップECU1は、前記エンジンECU2が出力した信号を受信することにより初回発進時であることを判定する。なお、エンジン3の始動条件が成立した旨判定されない場合には(ステップ100:NO)、以後の処理を行わずに待機あるいは他のルーチンの処理を実行する。
そして、初回発進時である旨判定された場合には(ステップ101:YES)、判定値変更制御が開始される(ステップ120)。なお、その判定処理の詳細については後述する。
一方、初回発進時ではない旨判定された場合には(ステップ101:NO)、エンジン始動開始の指令を行う(ステップ102)。すなわち、アイドリングストップECU1によるエンジン3の自動始動が行われる。具体的には、リレーコイル102の通電によりリレースイッチ103が閉路してバッテリ12から電力が供給されスタータモータ10が駆動することにより、エンジン3の自動始動が行われる。
次いで、バッテリ12の電圧の計測が開始される(ステップ103)。ここでは、電圧センサ13の出力に基づいてアイドリングストップECU1の電源端子電圧を検知することによりバッテリ12の電圧が計測される。
バッテリ12の電圧の計測が開始されると、エンジン3の始動が完了したか否かが判定される(ステップ104)。そして、エンジン3の始動が完了した旨判定された場合には(ステップ104:YES)、バッテリ12の電圧の計測を終了し、計測期間中の最低電圧値Vbを記憶する(ステップ105)。なお、エンジン3の始動が完了した旨判定されない場合には(ステップ104:NO)、以後の処理を行わずに待機あるいは他のルーチンの処理を実行する。
この記憶された最低電圧値Vbは、判定値Vaと比較されて最低電圧値Vbが判定値Va以上(Vb≧Va)であるか否かが判定される(ステップ106)。ここで、判定値Vaとは、エンジン3の自動停止後の自動始動が可能か否か判断するための最低電圧値に相当する。なお、判定値Vaの初期値は、エンジン3及びスタータモータ10の仕様やエンジンECU2の最低動作電圧に基づいて、エンジン3の自動停止後の自動始動を多少の余裕をもって可能と判断される所定の最低電圧値に設定されている。
最低電圧値Vbが判定値Va以上ではない旨判定された場合には(ステップ106:NO)、エンジンを自動停止した後の自動始動の際にバッテリ12の電圧がエンジンECU2の最低動作電圧を下回ることによりエンジンECU2がリセットされて自動始動ができない可能性がある。したがって、かかる場合はエンジンの自動停止制御を禁止する(ステップ109)。これにより、エンジン3は運転を続けるため、エンジン3が停止した後に自動始動できなくなることを回避することができる。
一方、最低電圧値Vbが判定値Va以上である旨判定された場合には(ステップ106:YES)自動停止後の自動始動が可能であると判断されるため、エンジン3の停止条件が成立したか否かが判定される(ステップ107)。具体的には、エンジンECU2を介してアイドリングストップECU1に出力される各種センサの信号に基づいて判定される。すなわち、アイドリングストップECU1は、車速センサ21からの車速と、シフトポジションセンサ22からシフトレバーの位置と、ブレーキスイッチ23からの信号とに基づいて、車速が0であって、シフト位置がニュートラルNであって、かつブレーキスイッチ23がオン状態にあると判断したとき、所定の停止条件が成立したと判断する。そして、停止条件が成立した旨判定された場合には(ステップ107:YES)、エンジン3の停止指令が出力される(ステップ108)。具体的には、エンジンECU2にエンジン3の停止信号を出力し、停止信号を受信したエンジンECU2がエンジン3へ停止信号を出力する。その結果、エンジン3は停止し、この一連の処理は一旦終了される。なお、停止条件が成立した旨判定されない場合には(ステップ107:NO)、以後の処理を行わずに待機あるいは他のルーチンの処理を実行する。
次に、本実施形態にかかる判定値変更制御の実行手順について、図3のフローチャートを参照して説明する。
前述のとおり、図2のステップ101でエンジン3の始動が車両の初回発進時である旨判定された場合には(ステップ101:YES)、判定値変更制御を開始する。この一連の処理では、図3に示されるように、まずバッテリ12の電圧の計測が開始される(ステップ200)。
バッテリ12の電圧の計測が開始されると、上述したステップ104と同様にして、エンジン3の始動が完了したかが判定され(ステップ201)、始動が完了した旨が判定された場合には(ステップ201:YES)、バッテリ12の電圧の計測を終了し、計測期間中の最低電圧値Vbが記憶される(ステップ202)。なお、始動が完了した旨が判定されない場合には(ステップ201:NO)、以後の処理を行わずに待機あるいは他のルーチンの処理を実行する。
次いで、エンジンECU2がリセットされたか否かが判定される(ステップ203)。具体的には、エンジンECU2及びこれに接続している各種センサのカウンタが初期化されているか否かで判定される。
そして、エンジンECU2がリセットされた旨判定された場合には(ステップ203:YES)、前記エンジン3の始動時においてバッテリ12の電圧がエンジンECU2の最低動作電圧を下回ったと判断されるため、この一連の処理は一旦終了される。すなわち、ステップ202で記憶された最低電圧値Vbまでバッテリ12の電圧が低下するとエンジン3の自動始動ができなくなると判断されるため、判定値Vaの変更は行わずにこの一連の処理を一旦終了する。
一方、エンジンECU2がリセットされなかった旨判定された場合には(ステップ203:NO)、初回発進時におけるエンジン3の始動の際にエンジンECU2の最低動作電圧を下回らなかったため、判定値Vaを変更するための以後の処理を実行する。すなわち、当該運転状況下において、ステップ202で記憶された最低電圧値Vbまでバッテリ12の電圧が低下してもエンジンの自動始動が可能であると判断される。
そこで、最低電圧値Vbが判定値Vaの初期値以上(Vb≧Va)か否かが判定される(ステップ204)。この判定値Vaの初期値は、上述したように、エンジン3及びスタータモータ10の仕様やエンジンECU2の最低動作電圧に基づいて、エンジン3の自動停止後の自動始動を多少の余裕をもって可能と判断される所定の最低電圧値に設定されている。
そして、記憶された最低電圧値Vbが所定の判定値Va以上でない旨判定された場合(ステップ204:NO)には、当該運転状況下において、最低電圧値Vbは、判定値Vaよりも低いため、判定値Vaを最低電圧値Vbの電圧値まで低下させることが可能と判断される。すなわち、実際にエンジン3の自動始動が可能である最低電圧値(実力値)は判定値Vaよりも低く、少なくとも最低電圧値Vbまでバッテリ12の電圧が低下してもエンジン3の自動始動が可能であると判断される。したがって、判定値Vaを記憶された最低電圧値Vbの電圧値に変更する(ステップ205)。これにより、その後の自動停止制御禁止の判断は、変更した判定値Vaにより実行されるようになる。
しかし、記憶された最低電圧値(実力値)Vbが判定値Va以上である旨判定された場合には(ステップ204:YES)、判定値Vaを変更せず、この一連の処理は一旦終了される。なお、図2に示された判定値Vaにも、図3に示される判定値変更制御によって変更された判定値Vaが用いられる。
以上説明した実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
(1)エンジン3の始動時におけるバッテリ12の最低電圧値Vbを検知して同最低電圧値Vbと判定値Vaとを比較し、最低電圧値Vbが前記判定値Va未満であった場合には自動始動ができないと判定して自動停止制御を禁止するため、自動停止後に自動始動ができないという不都合が生じることがなくなる。また、実際のエンジン3の始動時におけるバッテリ12の最低電圧値Vbにより自動始動可能か否かを判断するため、確実な判定ができるようになる。
(2)実際のエンジン3の始動時にエンジンECU2のリセットがされず、かつ最低電圧値Vbが判定値Vaの初期値未満であった場合には、判定値Vaを最低電圧値Vbに変更し、変更後の判定値Vaを基準としてその後の自動停止制御の禁止判定を行うため、自動停止始動制御を行う頻度を高くすることができるようになる。
(3)アイドリングストップECU1によりエンジンECU2のリセットの有無を検知するとともに、アイドリングストップECU1の最低動作電圧はエンジンECU2の最低動作電圧よりも低く設定されているため、バッテリ12の電圧がエンジンECU2の最低動作電圧を下回りエンジンECU2がリセットされた場合でもアイドリングストップECU1による制御を維持できる可能性があり、より確実に自動停止始動制御を維持することができるようになる。
(4)バッテリ12の電圧計測をアイドリングストップECU1の電源端子電圧で行っているため、簡便に電圧計測をすることができるようになる。
(5)単一のバッテリを用いているため、バッテリ間で電圧の出力を調整する必要がなく制御が簡便になるとともに、コスト面および搭載スペース等の点で有利となる。
(6)実際の運転状況下でバッテリ12の充電量が最も低いことが多い初回発進のエンジン始動時にのみ判定値Vaを変更するため、効率良く運転状況に適合した判定値を設定することができる。
(その他の実施形態)
なお、この発明にかかる自動停止始動制御装置は、上記実施の形態にて例示した構成に限定されるものではなく、同実施の形態を適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。
・上記実施の形態では、初回発進時がイグニッションキー操作による例を示した。しかし、イグニッションキーを用いない態様を採用することもできる。例えば、イグニッションスイッチに代えて、プッシュ式のスタートスイッチを備えるものや、微弱な電波を送受信する運転者用送受信機を運転者が携帯し、前記運転者用送受信機と通信自在な車両用送受信機を車両に備えるように構成しても良い。
・上記実施の形態では、バッテリ12の電圧を表すものとしてアイドリングストップECU1の電源端子電圧を検知したが、バッテリ12の端子電圧を直接検知するようにしてもよい。
・上記実施の形態では、エンジンECU2がリセットされなかった旨判定された場合に、当該運転状況下において、エンジン3の自動始動が実際に可能であると判断したが、エンジン3の自動始動が完了したことにより自動始動が実際に可能であると判断して判定値Vaを変更してもよい。
本発明の実施形態にかかる自動停止始動制御装置をエンジン周辺の構成とともに示すブロック図。 本発明の実施形態にかかる自動停止始動制御についてその処理手順を示すフローチャート。 同自動停止始動制御における判定値変更制御の処理手順を示すフローチャート。
符号の説明
1…アイドリングストップECU、2…エンジンECU、3…エンジン、10…スタータモータ、11…発電機、12…バッテリ、13…電圧センサ、21…車速センサ、22…シフトポジションセンサ、23…ブレーキスイッチ、101…リレー回路、102…リレーコイル、103…リレースイッチ、104…イグニッションスイッチ。

Claims (5)

  1. 所定のエンジン停止条件が成立した場合に前記エンジンを自動停止制御するとともに前記エンジンの停止中に所定のエンジン始動条件が成立した場合に前記エンジンを自動始動制御するエンジンの自動停止始動制御装置において、
    前記エンジン始動時におけるバッテリの最低電圧値を検知する最低電圧値検知手段と、
    前記最低電圧値検知手段により検知された前記最低電圧値と判定値との比較に基づき前記自動停止制御を禁止する自動停止制御禁止手段と、
    前記自動始動が実際に可能であることを初回発進のエンジン始動時に判断する自動始動可能判断手段と、
    前記自動始動可能判断手段により前記自動始動が実際に可能であると判断され、かつ初回発進のエンジン始動時の前記最低電圧値が前記判定値の初期値未満であった場合には、同判定値を前記最低電圧値に変更する判定値変更手段とを備える
    ことを特徴とする自動停止始動制御装置。
  2. 請求項1に記載の自動停止始動制御装置において、
    前記自動始動可能判断手段は、エンジンの運転を実行するエンジン電子制御装置のリセットの有無を検知する
    ことを特徴とする自動停止始動制御装置。
  3. 請求項1または2に記載の自動停止始動制御装置において、
    前記判定値の初期値は、エンジンの自動停止後の自動始動が可能と判断される所定の最低電圧値である
    ことを特徴とする自動停止始動制御装置。
  4. 請求項1〜3のいずれか一項に記載の自動停止始動制御装置において、
    前記最低電圧値検知手段および前記自動始動可能判断手段は、エンジンの自動停止始動制御を実行するアイドリングストップ電子制御装置である
    ことを特徴とする自動停止始動制御装置。
  5. 請求項4に記載の自動停止始動制御装置において、
    前記アイドリングストップ電子制御装置の最低動作電圧は前記エンジン電子制御装置の最低動作電圧よりも低く設定されている
    ことを特徴とする自動停止始動制御装置。
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