JP2010168981A - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine.
内燃機関に吸入される吸気を過給する方法として、吸気中の酸素をオゾンに変換したり吸気にオゾンを供給したりする方法が知られている(特許文献1参照)。特許文献1には、内燃機関の負荷に応じてオゾンの発生量を制御するオゾン発生装置に係る技術が開示されている。
As a method of supercharging the intake air sucked into the internal combustion engine, a method of converting oxygen in the intake air into ozone or supplying ozone to the intake air is known (see Patent Document 1).
しかしながら、上記特許文献1に開示された技術では、適量のオゾンを発生することができない事態が生じていた。すなわち、例えば内燃機関の負荷が最大負荷であってこの最大負荷に応じた量のオゾンを発生する必要がある場合に、その量がオゾン発生装置の発生可能なオゾンの限界量を超えているときには適量のオゾンを発生することができなかった。
However, with the technique disclosed in
そのため、いかなる内燃機関の負荷にも対応するためにはオゾン発生装置を大型にする必要があり、それに伴いオゾン発生装置及びその制御部が複雑且つ高価になる問題があった。 Therefore, in order to cope with any internal combustion engine load, it is necessary to increase the size of the ozone generator, and accordingly, there is a problem that the ozone generator and its controller are complicated and expensive.
本発明は、このような技術的課題を鑑みてなされたもので、簡易な構成で安価に適量のオゾンを供給することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such technical problems, and an object thereof is to provide a control device for an internal combustion engine that can supply an appropriate amount of ozone at a low cost with a simple configuration.
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。 The present invention solves the above problems by the following means. In addition, in order to make an understanding easy, although the code | symbol corresponding to embodiment of this invention is attached | subjected, it is not limited to this.
本発明は、燃焼室(12)から排出される排気又は燃焼室(12)内に吸入される吸気にオゾンを供給するオゾン供給装置(18a、18b)を備えた内燃機関(11)の制御装置(20)であって、前記オゾン供給装置(18a、18b)によるオゾンの供給を制御するオゾン供給制御手段(ステップS2)と、前記内燃機関(11)を始動する始動部(16)の動作を制御する始動部制御手段(ステップS4)と、を備え、前記始動部制御手段(ステップS4)は、前記オゾン供給制御手段(ステップS2)によるオゾンの供給制御と協調して前記始動部(16)の動作を制御することを特徴とする。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine (11) provided with an ozone supply device (18a, 18b) for supplying ozone to exhaust gas discharged from a combustion chamber (12) or intake air taken into the combustion chamber (12). (20) The operation of the ozone supply control means (step S2) for controlling the ozone supply by the ozone supply device (18a, 18b) and the starter (16) for starting the internal combustion engine (11). A starter control means (step S4) for controlling the starter control means (step S4) in cooperation with the ozone supply control by the ozone supply control means (step S2). It is characterized by controlling the operation.
本発明によれば、オゾン供給装置によるオゾンの供給制御と協調して内燃機関の始動を制御している。このように内燃機関側を制御しているので、高価なオゾン発生装置を用いることなく簡易な構成で安価に適量のオゾンを供給することができる。 According to the present invention, the start of the internal combustion engine is controlled in cooperation with the ozone supply control by the ozone supply device. Since the internal combustion engine side is controlled in this way, an appropriate amount of ozone can be supplied at a low cost with a simple configuration without using an expensive ozone generator.
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
(システムの概略構成)
図1は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御システム1の概略構成を示す図である。図1に示す制御システム1は、内燃機関本体(内燃機関)11、吸気管13、排気管14、触媒15、内燃機関始動部(始動部)16、排気2次空気導入装置17、オゾン供給装置18a、18b、オゾンセンサ19、ECU(Engine Control Unit、内燃機関の制御装置)20などを備えた構成である。この制御システム1は、自動車等の車両に搭載される。
(Schematic configuration of the system)
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a
以下、制御システム1の各構成要素について説明する。
Hereinafter, each component of the
内燃機関本体11は、吸気管13を流通してきた吸気(吸入空気)と燃料噴射装置(不図示)により噴射された燃料との混合気を燃焼室12内に導入し、燃焼室12内でこの混合気を燃焼させて車両の動力を発生させる火花点火式内燃機関や自己着火式内燃機関である。燃焼室12内で燃焼した混合気は排気管14に排気として排出される。
The internal
吸気管13は、内燃機関本体11の燃焼室12内に導入される吸気の通路である。排気管14は、内燃機関本体11の燃焼室12から導出される排気の通路である。
The
触媒15は、排気管14の下流側に介装された排気浄化装置である。この触媒15は、排気管14を流通してきた排気中のHC(炭化水素)やNOx(窒素酸化物)を浄化する。
The
内燃機関始動部16は、内燃機関本体11を始動させる装置である。例えば内燃機関本体11を始動させる電気モータである自動スタータ(エンジンスタータ)、吸気中に燃料を噴射する燃料噴射装置、燃焼室12内の混合気の燃焼のために点火する点火装置、吸気弁や排気弁の動弁系を駆動する動弁系駆動装置などである。
The internal
排気2次空気導入装置17は、排気管14の合流部14aに空気を導入する装置である。この排気2次空気導入装置17によって排気管14に新鮮な空気を導入することで、排気管14を流通する排気中の未燃燃料を燃焼させることができる。
The exhaust secondary
オゾン供給装置18aは、排気2次空気導入装置17の上流側に配設され、排気2次空気導入装置17を介して排気管14にオゾンを供給する装置である。このオゾン供給装置18aは、陰極管に高電圧を印加することで空気中の酸素からオゾンを発生させて供給する公知のオゾン供給装置である。なお、陰極管に高電圧を印加する際には、HID(High Intensity Discharge lamp)照明灯に用いる公知の昇圧回路等を使用する。
The
オゾン供給装置18bは、吸気管13にオゾンを供給する装置である。このオゾン供給装置18bも、前述のオゾン供給装置18aと同様に公知のオゾン供給装置である。
The
オゾンセンサ19は、オゾン供給装置18aにより供給されたオゾンのオゾン濃度を検出する公知のセンシング装置である。
The ozone sensor 19 is a known sensing device that detects the ozone concentration of ozone supplied by the
ECU20は、制御システム1における各種制御を行うマイクロコントローラである。本実施形態におけるECU20は、車両の使用者のプッシュスタータキーの押下などによる内燃機関始動指示を受けてオゾン供給装置18a、18bによるオゾンの供給や内燃機関始動部16の動作を制御するものである。このECU20の制御ロジックについては図2から図6を用いて説明する。
The ECU 20 is a microcontroller that performs various controls in the
(ECU20の制御ロジックの第1の例)
図2は、本発明の一実施形態に係るECU20の制御ロジックの第1の例を示すフローチャートである。ここでは、ECU20がオゾン供給装置18a、18b及び内燃機関始動部16に対して実行する制御内容の第1の例を説明する。
(First example of control logic of ECU 20)
FIG. 2 is a flowchart showing a first example of control logic of the
まずステップS1においてECU20は、内燃機関始動指示を検出する(S1)。ステップS1では、内燃機関本体11に対する始動指示を検出する。具体的な内容は後述する。
First, in step S1, the
続いてステップS2に進んでECU20は、オゾン供給装置18a、18bの動作を開始する(S2)。ステップS2では、オゾン供給装置18a、18bによるオゾンの供給を開始する。
Then, it progresses to step S2 and ECU20 starts operation | movement of the
続いてステップS3に進んでECU20は、所定のタイミングか否かを判定する(S3)。ステップS3では、ステップS4の開始タイミングか否かを判定することで、ステップS2に係る動作の開始時間と後述のステップS4に係る動作の開始時間との間に時間差を設けている。所定のタイミングに係る補足内容については後述する。 Then, it progresses to step S3 and ECU20 determines whether it is a predetermined timing (S3). In step S3, by determining whether or not it is the start timing of step S4, a time difference is provided between the operation start time according to step S2 and the operation start time according to step S4 described later. The supplementary contents related to the predetermined timing will be described later.
ステップS3においてYESの場合には(S3、YES)、ステップS4へ進む。また、ステップS3においてNOの場合には(S3、NO)、ステップS3へ戻って再び判定処理を繰り返す。 If YES in step S3 (S3, YES), the process proceeds to step S4. If NO in step S3 (S3, NO), the process returns to step S3 and the determination process is repeated.
ステップS4に進むとECU20は、内燃機関始動部16の動作を開始する(S4)。ステップS4では、内燃機関始動部16の動作を開始して内燃機関本体11を始動させる。内燃機関始動部16が自動スタータである場合には、この自動スタータによるクランキングを開始する。
In step S4, the
以上に示されるように制御ロジックの第1の例に係るECU20は、オゾン供給装置18a、18b及び内燃機関始動部16を制御するに際し、オゾン供給装置18a、18bによるオゾンの供給制御に協調させて内燃機関始動部16による内燃機関本体11の始動を制御している。
As described above, the
ここでステップS2及びS4に示されるようにECU20は、オゾン供給装置18aによるオゾンの供給を内燃機関始動部16による内燃機関本体11の始動より先に実行している。これにより、燃焼室12から排出される排気が排気管14に到達するより先にオゾンが排気管14に供給される。そのため、触媒15が活性する前の排気中のNOxやHCを低減することができるとともに、オゾンを用いてHCを酸化することで排気管14を昇音させることができる。
Here, as shown in steps S2 and S4, the
また、このようにオゾン供給装置18aによるオゾンの供給を先に実行することで、オゾン供給装置18aがオゾンの供給に時間を要する安価なものである場合であっても必要量のオゾンを供給することができる。さらにこれに伴い、クランキング等に大電流消費を伴う内燃機関始動部16の電源供給装置(不図示)を大型にする必要もなくなる。
In addition, by performing ozone supply by the
なお、ステップS2においてオゾン供給装置18a、18bによるオゾンの供給を開始するが、この際のオゾン供給装置18aによるオゾンの供給量は、ステップS4により内燃機関本体11が始動してから触媒15が活性又は排気管14において触媒15の上流側に配設された空燃比センサ(不図示)が活性するまでの間に燃焼室12から排出される排気中のNOx及びHCを還元するのに必要な化学的当量比の量にすることが望ましい。このように構成するのは、オゾン供給装置18aによる電力消費量の低減やオゾン供給量の適量化やステップS4に係る内燃機関始動部16の始動タイミングの過剰な遅延の防止を実現するとともに、オゾンの供給効果を高めるためである。
In step S2, ozone supply by the
また、ステップS3に係る所定のタイミングとは、オゾン供給装置18aの場合、ステップS4により内燃機関本体11が始動して燃焼室12から排出された排気が排気管14の合流部14aに到達する時期と、ステップS2でオゾンの供給を開始したオゾン供給装置18aから供給されたオゾンが排気管14の合流部14aに到達する時期と、が一致するように設定されたタイミングであることが望ましい。このように構成するのは、ステップS2とステップS4との間の始動時間の遅延を最小限にするとともに、始動性の改善や始動時の有害物排出量の低減のためである。ただし、オゾン供給装置18aが故障診断中であるときは、この所定のタイミングよりも短い時間になるように構成してもよい。オゾン供給装置18aの無駄なエネルギー消費の回避やオゾンの無駄な排出の防止のためである。
In addition, in the case of the
(ECU20の制御ロジックの第2の例)
図3は、本発明の一実施形態に係るECU20の制御ロジックの第2の例を示すフローチャートである。ここでは、ECU20がオゾン供給装置18a、18b及び内燃機関始動部16に対して実行する制御内容の第2の例を説明する。なお、以下では前述の第1の例(図2)と同様の機能を果たす部分には同一の符号を付して重複する説明を適宜省略する。
(Second example of control logic of ECU 20)
FIG. 3 is a flowchart showing a second example of the control logic of the
ステップS13に進むとECU20は、オゾン供給量が所定値以上か否かを判定する(S13)。ステップS13では、オゾン供給装置18a、18bによるオゾンの供給量が所定値以上になったか否かを判定する。具体的な内容は後述する。
In step S13, the
ステップS13においてYESの場合には(S13、YES)、ステップS4へ進む。また、ステップS13においてNOの場合には(S13、NO)、ステップS13へ戻って再び判定処理を繰り返す。 If YES in step S13 (S13, YES), the process proceeds to step S4. If NO in step S13 (S13, NO), the process returns to step S13 and the determination process is repeated.
以上に示されるように制御ロジックの第2の例に係るECU20は、オゾン供給装置18a、18bによるオゾンの供給制御に協調させて内燃機関始動部16による内燃機関本体11の始動を制御するに際し、ステップS13のようにオゾン供給量をトリガーとして内燃機関始動部16の始動を制御している。以下、ステップS1及びS13の処理について具体的に説明する。
As described above, the
(ステップS1の制御ロジック)
図4は、図2(図3)のステップS1の制御ロジックを示す図である。ここではステップS1に係るECU20の制御内容を具体的に説明する。
(Control logic of step S1)
FIG. 4 is a diagram showing the control logic of step S1 of FIG. 2 (FIG. 3). Here, the control content of ECU20 which concerns on step S1 is demonstrated concretely.
ECU20は、図4に示されるように、ステップS1−1、S1−2又はS1−3のいずれか一以上の条件を満たす場合に、ステップS1−4において内燃機関始動指示有りと判定する。
As shown in FIG. 4, the
すなわち、車両の使用者によるプッシュスターター(スタートボタン)の押下を検出したとき(S1−1においてON=1)、車両がアイドルストップシステムを備えているときにはこのアイドルストップシステムから内燃機関本体11の始動要求信号を受けたとき(S1−2において有り=1)、又は、車両がハイブリッドシステム等の統合システムを備えているときにはこの統合システムから内燃機関本体11の始動要求信号を受けたとき(S1−3において有り=1)、のいずれか一以上の条件を満たす場合に、ECU20は内燃機関本体11に対する始動指示を検出する。
That is, when it is detected that the user of the vehicle has pushed the push starter (start button) (ON in S1-1), the internal
以上に示されるようにステップS1においてECU20は、車両の使用者や車両が備える各種システムからの内燃機関本体11に対する始動指示を検出する。
As described above, in step S1, the
(ステップS3の制御ロジックの第1の例)
図5は、図3のステップS13の制御ロジックの第1の例を示すフローチャートである。ここではステップS13に係るECU20の制御内容の第1の例を具体的に説明する。
(First example of control logic in step S3)
FIG. 5 is a flowchart showing a first example of the control logic in step S13 of FIG. Here, a first example of the control content of the
まずステップS13−1においてECU20は、オゾン供給装置18a、18bが動作中か否かを判定する(S13−1)。ステップS13−1では、ステップS2で動作を開始したオゾン供給装置18a、18bが動作中か否かを判定する。ステップS13−1においてYESの場合には(S13−1、YES)、ステップS13−2へ進む。また、ステップS13−1においてNOの場合には(S13−1、NO)、ステップS13−1へ戻って再び判定処理を繰り返す。
First, in step S13-1, the
ステップS13−2に進むとECU20は、オゾン供給装置18a、18bの動作時間をカウントする(S13−2)。ステップS13−2では、ECU20の内部タイマーなどを用いて動作時間をカウントする。
If progressing to step S13-2, ECU20 will count the operation time of
ステップS13−3に進んでECU20は、ステップS13−2でカウントを開始した動作時間のカウント値が所定値以上か否かを判定する(S13−3)。ステップS13−3においてYESの場合には(S13−3、YES)、ステップS13−4へ進む。また、ステップS13−3においてNOの場合には(S13−3、NO)、ステップS13−3へ戻って再び判定処理を繰り返す。
Proceeding to step S13-3, the
ステップS13−4に進むとECU20は、オゾン供給量は所定値以上と判定して(S13−4)、処理を終了する。その後、続く図3のステップS4へ進む。
In step S13-4, the
以上に示されるように第1の例に係るステップS13においてECU20は、オゾン供給装置18a、18bによるオゾンの供給が開始されてからの経過時間に基づきオゾン供給量が一定の供給量に達したか否かを判定している。
As described above, in step S13 according to the first example, the
(ステップS3の制御ロジックの第2の例)
図6は、図3のステップS13の制御ロジックの第2の例を示すフローチャートである。ここでは、ステップS13に係るECU20の制御内容の第2の例を具体的に説明する。
(Second example of control logic in step S3)
FIG. 6 is a flowchart showing a second example of the control logic in step S13 of FIG. Here, the 2nd example of the control content of ECU20 concerning Step S13 is explained concretely.
まずステップS13−11においてECU20は、オゾンセンサ19の出力値が所定値以上か否かを判定する(S13−11)。ステップS13−11においてYESの場合には(S13−11、YES)、ステップS13−12へ進む。また、ステップS13−11においてNOの場合には(S13−11、NO)、ステップS13−11へ戻って再び判定処理を繰り返す。
First, in step S13-11, the
ステップS13−12に進むとECU20は、オゾン供給量は所定値以上と判定して(S13−12)、処理を終了する。その後、続く図3のステップS4へ進む。
In step S13-12, the
以上に示されるように第2の例に係るステップS13においてECU20は、オゾンセンサ19により検出されるオゾン濃度に係る信号を用いてオゾン供給量が一定の供給量に達したか否かを判定している。
As described above, in step S13 according to the second example, the
(制御ロジックを実行時のタイムチャート)
図7は、本発明の一実施形態に係るECU20の制御ロジックを実行したときのタイムチャートである。図7(a)は内燃機関始動要求信号を示す。図7(b)はオゾン供給装置18a、18bの動作状態を示す。図7(c)は内燃機関始動部16の動作状態を示す。
(Time chart when executing control logic)
FIG. 7 is a time chart when the control logic of the
なお、以下ではフローチャートとの対応が分かりやすくするために、フローチャートのステップ番号にSを付して記載する。 In the following, in order to make the correspondence with the flowchart easier to understand, S is added to the step number of the flowchart.
時刻t1において、内燃機関本体11に対する始動要求を検出する(S1)。
At time t1, a start request for the internal
時刻t2において、オゾン供給装置18a、18bの動作を開始する(S2)。
At time t2, the operations of the
所定のタイミングになると(S3、YES)、時刻t3において内燃機関始動部16の動作を開始する(S4)。
When the predetermined timing is reached (S3, YES), the operation of the internal
以上に示されるように本実施形態に係るECU20は、オゾン供給装置18a、18b及び内燃機関始動部16を制御するに際し、オゾン供給装置18a、18bによるオゾンの供給制御に協調させて内燃機関始動部16による内燃機関本体11の始動を制御している。また、オゾン供給装置18aによるオゾンの供給を内燃機関始動部16による内燃機関本体11の始動より先に実行している。
As described above, the
(まとめ)
以上、各図を用いて説明してきたが、本実施形態によればECU20は、オゾン供給装置18a、18bによるオゾンの供給制御と協調して内燃機関本体11の始動を制御している。このように内燃機関本体11側を制御しているので、高価なオゾン供給装置18a、18bを用いることなく簡易な構成で安価に適量のオゾンを供給することができる。
(Summary)
As described above with reference to the drawings, according to the present embodiment, the
また、本実施形態によればオゾン供給装置18aは、燃焼室12から排気を導出する排気管14にオゾンを供給している。オゾン供給装置18aが排気管14にオゾンを供給することで、触媒15が活性する前の排気中のNOxやHCを低減することができる。
Further, according to the present embodiment, the
また、本実施形態によればECU20は、オゾン供給装置18aによるオゾンの供給を開始したあとの所定のタイミングで、内燃機関始動部16の動作を開始している。つまり、オゾン供給装置18aによるオゾンの供給を内燃機関始動部16による内燃機関本体11の始動より先に実行している。そのため、オゾン供給装置18aがオゾンの供給に時間を要する安価なものである場合であっても必要量のオゾンを供給できる。さらにこれに伴い、クランキング等に大電流消費を伴う内燃機関始動部16の電源供給装置(不図示)を大型にする必要もなくなる。
Further, according to the present embodiment, the
また、本実施形態によれば、上記の所定のタイミングとは、オゾン供給装置18aから供給されたオゾンが排気管14に到達する時間と、内燃機関始動部16により始動された内燃機関本体11において燃焼室12から排出された排気が排気管14に到達する時間と、が一致するように設定されたタイミングであるようにしている。このように構成することで、オゾン供給装置18aの始動時間に対する内燃機関始動部16の始動時間の遅延を最小限にするとともに、始動性の改善や始動時の有害物排出量の低減を実現することができる。また、オゾン供給装置18aの無駄なエネルギー消費の回避やオゾンの無駄な排出を防止することができる。
Further, according to the present embodiment, the predetermined timing includes the time for the ozone supplied from the
また、本実施形態によればECU20は、内燃機関本体11が始動してから所定時間経過までに排出される排気中のNOx及びHCの還元に必要な化学的当量比のオゾンを供給するようオゾン供給装置18aを制御している。このように構成することで、オゾン供給装置18aによる電力消費量の低減やオゾン供給量の適量化や内燃機関始動部16の始動タイミングの過剰な遅延の防止を実現するとともに、オゾンの供給効果を高めることができる。
Further, according to the present embodiment, the
また、本実施形態によれば上記の所定時間とは、触媒15が活性又は空燃比センサが活性するまでの時間であるようにしている。このように構成することで、触媒15等が活性するまでの過剰なオゾンの供給を防止することができる。
Further, according to the present embodiment, the predetermined time is the time until the
また、本実施形態によればオゾン供給装置18bは、燃焼室12内に吸気を導入する吸気管13にオゾンを供給している。オゾン供給装置18bが吸気管13にオゾンを供給することで、低温重質のガソリン燃料やアルコール燃料など始動困難な条件での始動性を向上させることができる。
Further, according to the present embodiment, the
また、本実施形態によれば内燃機関本体11は、火花点火式内燃機関又は自己着火式内燃機関であるようにしている。このように構成することで、ガソリン又はエタノール等の火花点火式内燃機関や自己着火式内燃機関においてオゾンの供給による始動性向上、有害排出物低減効果が得られる。
Further, according to this embodiment, the internal
また、本実施形態によれば内燃機関始動部16は、エンジンスタータ、燃料噴射装置、点火装置、又は動弁系駆動装置であるようにしている。このように構成することで、内燃機関始動部16はエンジンスタータに限らず適用できる。
Further, according to the present embodiment, the internal
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一つを示したものであり、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, the said embodiment showed one of the application examples of this invention, and in the meaning which limits the technical scope of this invention to the specific structure of the said embodiment. Absent.
例えば、上記説明において、図1のようにオゾン供給装置18aが排気2次空気導入装置17の上流側に配設した場合を例に説明してきたが、この場合には限らない。オゾン供給装置18aは排気2次空気導入装置17の内部などに配設してもよい。
For example, in the above description, the case where the
11 内燃機関本体(内燃機関)
12 燃焼室
13 吸気管
14 排気管
15 触媒
16 内燃機関始動部(始動部)
18a、18b オゾン供給装置
19 オゾンセンサ
20 ECU(内燃機関の制御装置)
ステップS2(オゾン供給制御手段)
ステップS4(始動部制御手段)
11 Internal combustion engine body (internal combustion engine)
12
18a, 18b Ozone supply device 19
Step S2 (ozone supply control means)
Step S4 (starter control means)
Claims (9)
前記オゾン供給装置によるオゾンの供給を制御するオゾン供給制御手段と、
前記内燃機関を始動する始動部の動作を制御する始動部制御手段と、
を備え、
前記始動部制御手段は、前記オゾン供給制御手段によるオゾンの供給制御と協調して前記始動部の動作を制御することを特徴とする内燃機関の制御装置。 A control device for an internal combustion engine comprising an ozone supply device for supplying ozone to exhaust gas exhausted from a combustion chamber or intake air taken into the combustion chamber,
Ozone supply control means for controlling the supply of ozone by the ozone supply device;
Starter control means for controlling the operation of a starter for starting the internal combustion engine;
With
The control device for an internal combustion engine, wherein the starter control means controls the operation of the starter in cooperation with ozone supply control by the ozone supply control means.
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