JP2011513675A - トランスミッションにおいて不当なギヤシフトを阻止するための方法及びトランスミッションのためのシフトアセンブリ - Google Patents

Abstract

複数個のシフト装置を有し、制御装置（ＴＣＵ）から当該のアクチュエータへシフト命令が送出されると、これらのシフト装置がギヤシフトを行なうためにアクチュエータによって移動させられるトランスミッションで、不当なギヤシフトを阻止するための方法が提案される。本発明に基づき複数のアクチュエータはデータ交換のために相互にかつ制御装置（ＴＣＵ）に接続され、操作されるシフト装置のアクチュエータの制御が少なくとも１個の別のアクチュエータの解放に応じて行われるようになっている。また単数個の制御装置及びシフト装置の操作のための複数個のアクチュエータを有し、これら複数のアクチュエータが少なくとも１つのシャフト（Ａ、Ｂ）に割り当てられており、これら複数のアクチュエータがデータ交換のために相互にかつ制御装置（ＴＣＵ）に接続され、操作されるシフト装置のアクチュエータの制御が少なくとも１つの別のアクチュエータの解放に応じて行なわれるようになっているシフトアセンブリが提案される。

Description

本発明は請求項１の上位概念で詳しく定義された種類の、トランスミッションにおいて不当なギヤシフトを阻止するための方法に関する。また本発明は請求項１３の上位概念で詳しく定義された種類の、単数個の制御装置及び複数個のアクチュエータを有するトランスミッションのためのシフトアセンブリに関する。

自動切換え式トランスミッションは自動車技術で周知である。一方では、各ギヤに負荷時シフト要素が割り当てられたトランスミッションがある。さらに原則として２個の並列接続可能な部分トランスミッションからなり、部分トランスミッションがそれぞれ独自に少なくとも１個の負荷時シフト要素と一連の例えばかみ合いシフト式のシフト装置を有するトランスミッションもある。無負荷の部分トランスミッションでは、シフト装置を挿入することによってその後のギヤシフトのためにギヤを準備することができる。このシフト装置の操作は外部エネルギー源により、例えば油圧により、電気機械的に、電磁的に又は空気圧により行なわれる。例えば制御の誤りによって２つのシフト装置がアクチュエータによって同時に操作され、相互にブロックされると、トランスミッションの不正なギヤシフトがトランスミッションの故障又は走行安定性の低下すら招くことがある。

これはかみ合いシフト式シフト装置を備えた周知のトランスミッションでは、例えば機械的ロックによって阻止される。しかしなるべくコンパクトな構造のトランスミッションを実現するために、必要なアクチュエータを操作されるシフト装置の直近に配置するのが得策である。しかし各シフト装置が隔離されたアクチュエータを有するならば、必要な機械的ロッキングは大変費用がかかり、それとともに多大な取付けスペースと費用を要する。例えば電気モータの形のアクチュエータがトランスミッションシャフトに配置されたトランスミッションでは、機械式ロッキング装置は実現不能である。

そこで本発明の根底にあるのは、不当なギヤシフトの阻止を機械式ロック装置なしで安い費用で確実に実現する、冒頭に説明した種類の方法及びシフトアセンブリを提案するという課題である。

この課題は本発明に基づき請求項１の特徴及び請求項１３の特徴によって解決される。その他の有利な改善策がそれぞれの従属請求項及び図面で明かである。

それによれば複数個のシフト装置を有し、制御装置から当該のアクチュエータにシフト命令が送出されると、ギヤシフトを行なうためにこれらのシフト装置がアクチュエータによって移動させられるトランスミッションで、不当なギヤシフトを阻止するための方法が提案される。その場合アクチュエータはデータ交換のために相互に、かつ制御装置に接続され、操作されるシフト装置のアクチュエータの制御が少なくとも１つの別のアクチュエータの解放に応じて行なわれるようになっている。

本発明に基づき提案される方法によって、共通のトランスミッション又は部分トランスミッションに割り当てられた常にただ１個のアクチュエータ及びこれに接続されたシフト装置だけが制御装置によって操作されることが保証される。こうして誤ったギヤシフト及びそれに伴う快適性及び安定性の損失を確実に回避することができる。不当なギヤシフトを阻止するための提案の電子ロッキングがこうして従来必要な機械的ロッキング装置に取って代わるから、製造コストだけでなく、取付けスペースも節減することができる。

発明の可能な実施形態の枠内で、各アクチュエータの局所制御にその他のアクチュエータの局所制御の状態情報を伝達して、アクチュエータの局所制御の相互監視が行われるようにすることができる。アクチュエータの相互の監視を設けることによって、誤ったシフトを完全に回避することができる。状態情報として、監視に必要な一切の情報を交換することができる。例えばホールセンサ、角位置センサ、リニアセンサ等によりこの状態情報を入手又は伝達することができる。とりわけ状態情報は例えばトランスミッションコントロールユニット等により伝達することができる。

例えば提案の方法の枠内で、トランスミッションコントロールユニットが指定した目標位置を各アクチュエータの局所制御によって能動的に調整することができる。その場合当該のシフト装置の許容位置範囲を逸脱することが認識されると、他のアクチュエータの局所制御によって解放が取り消される。例えばすべての又は一部の局所制御又はコントローラが、例えばギヤシフトと他のコントローラの状態との許された組合せを識別する。例えばすべての又は一部の目標及び実際位置又は許容差範囲を互いに交換することが考えられる。例えば作動するアクチュエータの局所制御のエネルギー供給を遮断することによって、解放を取り消すことができる。しかし解放の取り消しを実現する他の方法も考えられる。

発明の別の構成によれば、当該のシフト装置の許容位置範囲の逸脱が制御装置によって認識されると、制御装置等によって解放が取り消されるようにすることができる。

発明の次の可能な変型は、各アクチュエータの局所制御に対する許容位置範囲等が制御装置によって指定されるようにすることができる。こうして許容位置範囲の逸脱を監視することもできる。

本発明の別の実施形態の枠内で、アクチュエータの局所制御へ送出されたシフト命令が不作動の各アクチュエータの局所制御にも伝達され、その際妥当なシフト命令を認識すると、適当な解放信号が不作動のアクチュエータの局所制御から作動するアクチュエータの局所制御へ送られるようにすることができる。こうして簡素化された監視戦略が提示される。その場合不作動の、即ちギヤシフトを行なわないアクチュエータは、例えばシフト命令の実行のために作動するアクチュエータへのエネルギー供給を解放しなければならない。

２つの部分トランスミッションを有し、１つの部分トランスミッションのためのアクチュエータが異なるシャフトに配置されるダブル（デュアル）クラッチ型トランスミッションで、本発明に基づき提案される方法が使用される場合は、１つのシャフトのアクチュエータが相互に監視しあうようにすることができる。こうして１つの部分トランスミッションでさらにもう一つのシフト装置が容認されないことが保証される。本発明に基づく安全性構想は、ダブルクラッチ型トランスミッションにおいてもそれぞれの状態情報を当該のアクチュエータの間で相互に交換することができる。

１つのトランスミッションシャフトのアクチュエータ、即ち異なる部分トランスミッションに割り当てられたアクチュエータで、不作動のアクチュエータの局所制御により共通のトランスミッションシャフトの作動するアクチュエータの解放が行なわれるようにすることが好ましい。例えば解放に関連して、妥当なシフト命令の場合は他のアクチュエータの電力用電子装置を遮断することができる。別の方法も可能である。

また発明の根底にある課題は、単数個の制御装置とシフト装置の操作のための複数個のアクチュエータとを有し、アクチュエータが少なくとも１個のシャフトに割り当てられ、アクチュエータがデータ交換のために相互に、かつ制御装置に接続され、操作されるシフト装置のアクチュエータの制御が少なくとも１個のアクチュエータの解放に応じて行なわれるようになっている、トランスミッションのためのシフトアセンブリによって解決される。

本発明に基づき提案されるシフトアセンブリは、複数のシフト装置を同時に作動することによってトランスミッションのブロッキングを電子的に阻止するという安全性構想をトランスミッションで実現するために、任意のトランスミッションで使用することができる。

発明の次の改善策によれば、ダブルクラッチ型トランスミッションで使用する場合に、１つの部分トランスミッションのためのアクチュエータを異なるシャフトに配置し、１つのシャフトのアクチュエータが相互に解放し合うようにシフトアセンブリを構成することができる。１つのシャフトのアクチュエータの間の相互解放のためにそれぞれ解放回線を設けることによって、これを実現することが好ましい。例えば解放回線は一方のアクチュエータの局所制御と他方のアクチュエータの電力用電子装置とをそれぞれ結ぶことができる。こうして共通のシャフトに割り当てられた一方の不作動のアクチュエータによって解放が行なわれたときに、初めて他方の作動するアクチュエータでシフト命令を実行することができる。別の接続の仕方も考えられる。

とりわけ本発明はその様々な実施形態に関係なく、その内容を全面的に参照する出願人の未公開の特許文献ＤＥ１０２００６０４９２７４に記載されるトランスミッション、特にダブルクラッチ型トランスミッションで、誤ったギヤシフトを回避するために、少なくとも１つのカウンタシャフトに設けられたシフト装置のアクチュエータを本発明に基づき制御するために利用又は使用することができる。

次に図面に基づき本発明を詳述する。

例示したダブルクラッチ型トランスミッションの概略図を示す。 図１のダブルクラッチ型トランスミッションで可能な全シフトアセンブリの概略図を示す。 ダブルクラッチ型トランスミッションのための本発明に基づくシフトアセンブリの可能な実施形態の概略図を示す。

図１に中央同期ダブルクラッチ型トランスミッションの機械的原理図が例示されている。駆動軸ｗ＿ａｎが２個のクラッチＫ１、Ｋ２を経て第１のトランスミッション入力軸ｗ＿ｋ１及び第２のトランスミッション入力軸ｗ＿ｋ２と連結されている。第１のトランスミッション入力軸ｗ＿ｋ１は第１の部分トランスミッションを形成し、第２のトランスミッション入力軸ｗ＿ｋ２は第２の部分トランスミッションを形成する。２つのトランスミッション入力軸ｗ＿ｋ１、ｗ＿ｋ２の固定歯車は第１のシャフトＡ（第１のカウンタシャフト）及び第２のシャフトＢ（第２のカウンタシャフト）の遊び歯車とかみ合う。切替え可能な遊び歯車は図示の例で７つの前進ギヤ変速比ｉ_１、ｉ_２、ｉ_３、ｉ_４、ｉ_５、ｉ_６、ｉ_７及び後退ギヤ変速比ｉ_Ｒを実現する。そのために変速歯車として形成された遊び歯車はシフト装置によって切り替えられ、一方、シフト装置はアクチュエータによって移動させられる。シフト装置として図示の例ではかみ合い式シフト要素、例えばかみ合いクラッチが使用される。アクチュエータとしてとりわけ例えば電気モータを備えた電気機械式アクチュエータが設けられる。電気モータは当該のシフト要素を移動させるスピンドル伝動機構を駆動する。また中央同期を実現するために、各シャフトＡ及びＢにトランスミッションブレーキＢ１及びＢ２が設けられている。

中央同期ダブルクラッチ型トランスミッションでは、一方の部分トランスミッションのためのアクチュエータ及び当該のシフト装置が異なるシャフトＡ及びＢの中に又はかたわらにある。図示の例では、各アクチュエータは２つの変速段のシフトを行なうそれぞれ１個のダブルシフト装置に割り当てられているから、原則として一方のシャフトＡ、Ｂでこれらの２つの変速段に同時に挿入することは不可能である。しかし制御の誤りにより他方のシャフトＡ、Ｂで同じ部分トランスミッションの余計なシフト装置が作動させられることが可能である。これは本発明に基づき提案される方法及び提案されるシフトアセンブリによって、機械的手段なしで電子的方策により防止される。

図２にはダブルクラッチ型トランスミッションの全制御の系統図が示されている。以下の説明はおおむね本発明に基づくシフトアセンブリだけに関するものである。

図示の系統図は中央同期ダブルクラッチ型トランスミッションのための可能な制御構想を例示し、これをもっぱらシャフトＡの例について略示した。特に異なるトランスミッション分岐又は部分トランスミッションのためのアクチュエータにエネルギー又は信号がいかにして送られるかを示唆する。例えば２つのシフトアクチュエータKlaue（クロー）１及びKlaue２が補助信号回線又は解放回線を介して信号を交換できることが示される。

中央トランスミッション・コントロールユニットＴＣＵ又は中央トランスミッション制御装置はとりわけアクチュエータ又はシフトアクチュエータKlaue１、Klaue２に制御エネルギー及び制御信号を供給する。図２では異なる部分トランスミッションのアクチュエータ又はシフト装置にエネルギー及び信号がいかにして供給されるかを、シャフトＡの実例で示した。本発明に基づき２つのアクチュエータ又はシフト装置Klaue１、Klaue２は補助信号回線を介して信号を交換するようになっている。制御装置ＴＣＵはシフト装置又はアクチュエータの作動のために当該のシャフトに対するエネルギー供給を切断し、当該のアクチュエータに目標位置を指定する。当該のアクチュエータKlaue１、Klaue２の局所制御μＣは信号を解釈し、制御命令を電気モータに転送する。電気モータはシフト装置の所望のシフトポジションを調整する。

図３はダブルクラッチ型トランスミッションで不当なギヤシフトを阻止するための、種々のアクチュエータ又はシフトアクチュエータKlaue１、Klaue２、Klaue３、Klaue４のための可能なシフトアセンブリを例示する。その場合例えばアクチュエータ又はシフトアクチュエータKlaue１、Klaue２、Klaue３、Klaue４は、図３にMotor１、Motor２、Motor３、Motor４で示すそれぞれ１個の電気モータ及び当該のシフト装置の操作のために電気モータにより駆動されるそれぞれ１個のスピンドル伝動機構からなる。その場合上位の制御装置ＴＣＵとアクチュエータの電気モータ又はMotor１、Motor２、Motor３、Motor４の局所制御μＣとの間の信号バスによる電気接続が２つのシャフトＡ及びＢの例で、内部操作として例示されている。

アクチュエータ又はシフトアクチュエータは図３にKlaue１、Klaue２、Klaue３、Klaue４で示されている。２つのアクチュエータKlaue１及びKlaue２はシャフトＡに、アクチュエータKlaue３及びKlaue４はシャフトＢに割り当てられている。その場合Klaue１及びKlaue３は第１の部分トランスミッションに、Klaue２及びKlaue４は第２の部分トランスミッションに割り当てられる。

各アクチュエータ又は各電気モータの電力用電子装置の制御は、図３にブリッジ駆動回路として示されている。ブリッジ駆動回路は複数のトランジスタを有するブリッジ回路を駆動する。電力用電子装置又はブリッジ駆動回路はそれぞれFreigabe［解放］（デジタルビット）で表した解放回線を経て、共通するシャフトＡ又はＢのそれぞれ隣接するアクチュエータ又はそれぞれ隣接するシフトアクチュエータKlaue１及びKlaue２又はKlaue３及びKlaue４の局所制御μＣに接続される。こうしてシャフトＡの場合、解放回線Freigabe１はKlaue１のMotor１の局所制御μＣとKlaue２のMotor２のブリッジ駆動回路を、別の解放回線Freigabe２はKlaue２のモータ２の局所制御μＣとKlaue１のモータ１のブリッジ駆動回路を接続する。またシャフトＢでは解放回線Freigabe３はKlaue３のMotor３の局所制御μＣとKlaue４のMotor４のブリッジ駆動回路を、別の解放回線Freigabe４はKlaue４のMotor４の局所制御μＣとKlaue３のMotor３のブリッジ駆動回路を接続する。さらにすべてのシフトアクチュエータKlaue１、Klaue２、Klaue３、Klaue４は信号バスを介して相互に、かつ制御装置ＴＣＵにデータ及び信号技術的に接続されている。またシャフトＡ及びＢのシフトアクチュエータKlaue１及びKlaue２又はKlaue３及びKlaue４の局所制御の間のデータ及び信号交換のために、クエリー応答（Query Response）の接続方式が設けられている。

部分トランスミッションの２つのアクチュエータ又はシフトアクチュエータKlaue１及びKlaue３又はKlaue２及びKlaue４の不当なギヤシフトを確実に阻止するには、制御装置ＴＣＵにアクチュエータの現在のシフトポジションが知られていることが前提である。アクチュエータが制御装置ＴＣＵから信号バスを経て同時に複数の制御命令を受領することがあってはならない。従ってシフト命令がなければ、アクチュエータのすべての局所制御μＣは相互にロックしあう。

とりわけアクチュエータの電力用電子装置又はブリッジ駆動回路の電気エネルギー供給は、シフトポジションの変化があったときだけ必要である。従ってそうでない場合は、電気エネルギー供給なしでシフトポジションが保持される。例えばモータのディテントトルク、セルフロッキング、かみ合い又は摩擦結合部材による回転又は並進運動のロッキングを利用することによって、これを達成することができる。

こうして第１のロッキング構想では、シャフトＡ、Ｂのアクチュエータの不作動の局所制御μＣが作動する局所制御μＣに対するシフト命令を認識し、そこで隣接の作動するアクチュエータの電力用電子装置又はブリッジ駆動回路を切断することができる。これは例えば出力段の電源の解放又は電力用電子装置の解放によって行なうことができる。ギヤシフトが行なわれた後に上位の制御装置ＴＣＵのシフト命令が中止されると、アクチュエータの制御が直ちに再びロックされ、又は解放が取り消される。

第２の可能なロッキング構想では、アクチュエータの不作動の局所制御μＣが他の局所制御μＣのセンサ情報を所有するようにすることができる。さらに現在の全トランスミッションのシフト状態が、またギヤシフト時には新しい目標状態が、アクチュエータのすべての局所制御μＣに知られている。こうしてアクチュエータの各局所制御μＣは他の局所制御μＣの監視に不可欠な必要情報を所有する。この種のロッキング構想では、アクチュエータの局所制御μＣは例えば目標位置を能動的に調整することができる。許容位置範囲を逸脱したときに初めて他の局所制御μＣが不正な局所制御μＣの電源を切断し、又は解放を取り消す。さらに不当な逸脱を確認した局所制御μＣは、この事情について上位の制御装置ＴＣＵに通知する。局所制御μＣのセンサ情報は例えばアクチュエータの電気モータ又はMotor１、Motor２、Motor３、Motor４のシャフトのホールセンサパルスもしくは例えば角位置センサ信号又はリニアセンサ信号である。

トランスミッションの状態は例えば実際変速段により、もしくは例えばすべてのアクチュエータ又はシフトアクチュエータKlaue１、Klaue２、Klaue３、Klaue４の実際位置信号により記述することができる。アクチュエータの各局所制御μＣの許容位置調整範囲の設定を上位の制御装置ＴＣＵが代わって指定することもできる。

ｗ＿ａｎ 駆動軸
ｗ＿ａｂ 被駆動軸
ｗ＿ｋ１ 第１のトランスミッション入力軸
ｗ＿ｋ２ 第２のトランスミッション入力軸
Ｋ１ 第１のクラッチ
Ｋ２ 第２のクラッチ
Ｂ１ トランスミッション入力軸ブレーキ
Ｂ２ トランスミッション入力軸ブレーキ
WelleＡ 第１のカウンタシャフト
WelleＢ 第２のカウンタシャフト
ｉ_１ 第１の前進ギヤ変速比
ｉ_２ 第２の前進ギヤ変速比
ｉ_３ 第３の前進ギヤ変速比
ｉ_４ 第４の前進ギヤ変速比
ｉ_５ 第５の前進ギヤ変速比
ｉ_６ 第６の前進ギヤ変速比
ｉ_７ 第７の前進ギヤ変速比
ｉ_Ｒ 後退ギヤ変速比
μＣ 局所制御
ＴＣＵ トランスミッションコントロールユニット
Motor１ アクチュエータの電気モータ
Motor２ アクチュエータの電気モータ
Motor３ アクチュエータの電気モータ
Motor４ アクチュエータの電気モータ
Klaue１ 第１の部分トランスミッションのシフトアクチュエータ
Klaue２ 第２の部分トランスミッションのシフトアクチュエータ
Klaue３ 第１の部分トランスミッションのシフトアクチュエータ
Klaue４ 第２の部分トランスミッションのシフトアクチュエータ

Claims (16)

1. 複数個のシフト装置を有し、制御装置（ＴＣＵ）からアクチュエータにシフト命令が送出されると、ギヤシフトを行なうためにシフト装置が対応するアクチュエータによって移動させられるトランスミッションにあって、不当なギヤシフトを阻止するための方法において、
   複数のアクチュエータがデータ交換のために相互に接続されるとともに制御装置（ＴＣＵ）にも接続され、操作されるシフト装置のアクチュエータの制御が少なくとも１個の別のアクチュエータの解放に応じて行なわれるようにすることを特徴とする方法。
2. アクチュエータの局所制御（μＣ）の相互監視が行なわれるように、各アクチュエータの局所制御（μＣ）に他のアクチュエータの局所制御（μＣ）の状態情報が伝達されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 状態情報が制御装置（ＴＣＵ）によって伝達されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 状態情報がホールセンサ、角位置センサ又はリニアセンサによって得られることを特徴とする請求項２又は３に記載の方法。
5. 各アクチュエータの局所制御（μＣ）によって、制御装置（ＴＣＵ）が指定する目標位置が能動的に調整され、その際当該のシフト装置の許容位置範囲を逸脱することが認識されると、他のアクチュエータの局所制御（μＣ）によって解放が取り消されることを特徴とする請求項２から４のうちのいずれか一項に記載の方法。
6. 各アクチュエータの局所制御（μＣ）によって、制御装置（ＴＣＵ）が指定する目標位置が能動的に調整され、その際当該のシフト装置の許容位置範囲を逸脱することが認識されると、制御装置（ＴＣＵ）によって解放が取り消されることを特徴とする請求項２から５のうちのいずれか一項に記載の方法。
7. 各アクチュエータの局所制御（μＣ）に対する許容位置範囲が制御装置（ＴＣＵ）によって指定されることを特徴とする請求項５又は６に記載の方法。
8. 許容位置範囲の逸脱に関する情報が制御装置（ＴＣＵ）に伝達されることを特徴とする請求項５から７のうちのいずれか一項に記載の方法。
9. アクチュエータの局所制御（μＣ）へ送出されたシフト命令が不作動の各アクチュエータにも伝達され、その際妥当なシフト命令が認識されると、適当な解放信号が不作動のアクチュエータの局所制御から作動するアクチュエータの局所制御（μＣ）へ送られることを特徴とする請求項１から８のうちのいずれか一項に記載の方法。
10. ダブルクラッチ型トランスミッションの１つの部分トランスミッションのためのアクチュエータが異なるシャフト（Ａ、Ｂ）に配置される場合、１つのシャフト（Ａ；Ｂ）のアクチュエータ（Klaue１、Klaue２；Klaue３、Klaue４）が相互に監視し合うことを特徴とする請求項１から９のうちのいずれか一項に記載の方法。
11. 妥当なシフト命令の場合は、１つのシャフト（Ａ；Ｂ）のアクチュエータで不作動のアクチュエータの局所制御（μＣ）により他のアクチュエータの解放が切り替えられることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 解放の遮断が、作動するアクチュエータの電力用電子装置の遮断を生じることを特徴とする請求項４から１１のうちのいずれか一項に記載の方法。
13. 単数個の制御装置とシフト装置の操作ための複数個のアクチュエータを有し、これら複数のアクチュエータが少なくとも１つのシャフト（Ａ、Ｂ）に割り当てられているトランスミッションのためのシフトアセンブリにおいて、
    複数のアクチュエータがデータ交換のために相互に接続されるとともに制御装置（ＴＣＵ）にも接続されており、操作されるシフト装置のアクチュエータの制御が少なくとも１個の別のアクチュエータの解放に応じて行なわれるようになっていていることを特徴とするシフトアセンブリ。
14. ダブルクラッチ型トランスミッションで１つの部分トランスミッションのためのアクチュエータが異なるシャフト（Ａ、Ｂ）に配置されており、１つのシャフト（Ａ、Ｂ）のアクチュエータが相互に解放し合うことを特徴とする請求項１３に記載のシフトアセンブリ。
15. １つのシャフト（Ａ、Ｂ）のアクチュエータの間の相互解放のためにそれぞれ１つの解放回線（Freigabe１、Freigabe２、 Freigabe３、Freigabe４）が設けられていることを特徴とする請求項１４に記載のシフトアセンブリ。
16. アクチュエータの局所制御（μＣ）が解放回線（Freigabe１、Freigabe２、 Freigabe３、Freigabe４）を介して別のアクチュエータの電力用電子装置（ブリッジ駆動回路）に接続されていることを特徴とする請求項１５に記載のシフトアセンブリ。

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