JP2021173219A - エンジン制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の再加速を円滑に行う。【解決手段】車両が減速状態から加速状態に移行する際に実行される制振制御におけるエンジントルクの制限を、エンジントルクの増加率に上限値を設定することでギアの歯打ち音を抑制するガタ詰め期間と、ガタ詰め期間の終了から制振制御の終了までの期間であって、エンジントルクの増加率の上限値としてガタ詰め期間よりも大きい値を設定することでプロペラ軸等の捩りを抑制する捩り抑制期間と、を通じて行う。そして、変速機入力回転数ＮＴに既定の正の定数Ｎ１を加えた和をエンジン回転数ＮＥが超える値となったことをもって、ガタ詰め期間を終了して捩り抑制期間を開始するようにした。【選択図】図３

Description

本発明は、エンジン制御装置に関する。

車両が減速状態から加速状態に転じる再加速時には、ドライブトレインに設置されたギア機構におけるギアの被動側と駆動側とが入れ替わり、ギアの歯打ちが発生する。そこで、特許文献１には、車両の再加速の開始後、ギアのガタが詰まるまで駆動源のトルク制限を実施するガタ詰め制御を行うことが記載されている。

特開２０１９−１５１２５６号公報

しかしながら、ギアのガタ詰めの完了の正確な時期を検知することは困難である。そのため、実際にガタ詰めの完了に要する時間よりも長い時間、ガタ詰め制御が実行されて、車両の再加速がその分遅れてしまう場合がある。

上記課題を解決するエンジン制御装置は、トルクコンバータを介して自動変速機に連結されたエンジンに適用されて、同エンジンが搭載された車両が減速状態から加速状態に移行する際にエンジントルクを制限する制振制御を行う。同エンジン制御装置における制振制御は、エンジントルクの増加率に上限値を設定するガタ詰め期間と、ガタ詰め期間の終了から制振制御の終了の終了までの期間であって、エンジントルクの増加率の上限値としてガタ詰め期間よりも大きい値を設定する捩り抑制期間と、を通じて行われる。そして、同エンジン制御装置は、ガタ詰め期間中に、変速機入力回転数に既定の正の定数を加えた和をエンジン回転数が超える値となったことをもって同ガタ詰め期間を終了して捩り抑制期間を開始している。

エンジンと車輪との動力伝達経路に設置されたギアのガタ詰めが開始される前の車両が減速状態にあるときのエンジン回転数は、変速機入力回転数よりも低い回転数となっている。ギアのガタ詰めは、エンジン回転数及び変速機入力回転数がほぼ等しい回転数となったときに開始され、エンジンから車輪に動力が伝達される状態となった後に完了する。このときのエンジン回転数は、変速機入力回転数よりも高い回転数となる。そのため、エンジン回転数が、変速機入力回転数に正の定数を加えた和を超える値となったことをもってギアのガタ詰めが完了したと判定できる。したがって、上記エンジン制御装置では、そのため、上記エンジン制御装置では、実際にギアのガタ詰めが完了した時期に近い適切な時期にガタ詰め制御を終了できるため、車両の再加速が遅れ難くなる。

エンジン制御装置の一実施形態、及びその適用対象のエンジンが搭載された車両の駆動系の構成を模式的に示す図。 同実施形態のエンジン制御装置が再加速時に実行する処理の流れを示すフローチャート。 （ａ）〜（ｃ）同実施形態のエンジン制御装置における制振制御の実施態様の一例を示すタイムチャート。

以下、エンジン制御装置の一実施形態を、図１〜図３を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、車両Ｃに搭載されたエンジン１０は、トルクコンバータ１１を介して自動変速機１２に連結されている。そして、自動変速機１２の出力側は、プロペラ軸１３を介してディファレンシャル１４に、更にディファレンシャル１４を介して左右の車輪１５に連結されている。すなわち、車両Ｃの駆動系には、エンジン１０からトルクコンバータ１１、自動変速機１２、プロペラ軸１３、及びディファレンシャル１４を順に通って車輪１５へと動力を伝達する動力伝達経路が形成されている。

エンジン１０には、気筒１６内での燃焼に供される空気の量を調整するためのバルブであるスロットルバルブ１７が設けられている。また、エンジン１０には、各気筒１６に導入された混合気を火花放電により点火する点火装置１８が設けられている。

車両Ｃには、エンジン１０の制御用の電子制御装置であるエンジン制御装置２０が搭載されている。エンジン制御装置２０は、エンジン制御に係る各種の演算処理を行う演算処理装置２１と、エンジン制御用のプログラムやデータが記憶された記憶装置２２と、を備えている。エンジン制御装置２０には、エンジン１０の出力軸の回転数であるエンジン回転数ＮＥ、自動変速機１２の入力軸の回転数である変速機入力回転数ＮＴ、自動変速機１２のギア段Ｇ、アクセルペダルの踏込み量であるアクセル開度ＡＣＣ、車速Ｖなどの車両Ｃの走行状態を示す各種状態量の検出信号が入力されている。そして、エンジン制御装置２０は、それらの検出信号に基づき、スロットルバルブ１７の開度であるスロットル開度ＴＡや、点火装置１８が混合気の点火を行う時期である点火時期ＳＡなどを操作することでエンジン１０の運転状態を制御している。

なお、エンジン制御装置２０は、既定の制御周期毎に、スロットル開度ＴＡ、及び点火時期ＳＡを下記の態様で操作している。点火時期ＳＡの操作に際してエンジン制御装置２０はまず、現在のエンジン回転数ＮＥ及びエンジン負荷率ＫＬに基づき、ＭＢＴ点火時期とノック限界点火時期とを演算する。ＭＢＴ点火時期は、現在のエンジン回転数ＮＥ及びエンジン負荷率ＫＬにおいてエンジントルクが最大となる点火時期であり、ノック限界点火時期は、現在のエンジン回転数ＮＥ及びエンジン負荷率ＫＬにおいてノッキングを抑制可能な点火時期の進角限界となる時期である。次に、エンジン制御装置２０は、ＭＢＴ点火時期及びノック限界点火時期のうち、より遅い方の時期に対して、既定のリザーブトルク分の遅角補正を行った値を基準点火時期ＳＡＢの値として演算する。そして、エンジン制御装置２０は、ドライバ要求トルクＴＲＤ＊、空気量要求トルクＴＲＴ＊、及び点火要求トルクＴＲＳ＊の中の最小の値分のエンジントルクが得られる時期に点火時期ＳＡを操作する。一方、スロットル開度ＴＡの操作に際してエンジン制御装置２０は、ドライバ要求トルクＴＲＤ＊及び空気量要求トルクＴＲＴ＊のうちの小さい方の値分のエンジントルクが、点火時期ＳＡを基準点火時期ＳＡＢとした状態で得られる開度へとスロットル開度ＴＡを操作している。

次に、図２を参照して、車両Ｃが減速状態から加速状態に移行する再加速時にエンジン制御装置２０が実行する制振制御について説明する。エンジン制御装置２０は、車両Ｃの減速中に踏み離された状態にあったアクセルペダルが一定量以上踏み込まれ、かつそのときの車速Ｖが一定の速度以上である場合に制振制御を開始する。図２に、こうした制振制御におけるエンジン制御装置２０の処理手順を示す。

制振制御が開始されると、まずステップＳ１００において、同制振制御の開始時における変速機入力回転数ＮＴとエンジン回転数ＮＥとの差ΔＮ（＝ＮＴ−ＮＥ）に基づく関数Ｆ１を用いて、初期応答期間の継続時間Ｔ１の値が設定される。なお、上記回転数の差ΔＮが大きいときには、同差ΔＮが小さいときよりも長い時間が継続時間Ｔ１の値として設定される。なお、関数Ｆ１、及び後述の各関数Ｆ２〜Ｆ９は、エンジン制御装置２０の記憶装置２２に予め記憶されている。

また、ステップＳ１００では、上記回転数の差ΔＮ、制振制御開始時におけるドライバ要求トルクＴＲＤ＊、及び自動変速機１２のギア段Ｇに基づく関数Ｆ２を用いて、初期応答トルクＴＲ１の値が設定される。ドライバ要求トルクＴＲＤ＊は、車両Ｃの駆動力についてのドライバの要求を満たすために必要なエンジントルクであり、その値はアクセル開度ＡＣＣに基づき算出されている。なお、上記回転数の差ΔＮに対しては、同差ΔＮが大きいときには小さいときよりも大きい値となるように初期応答トルクＴＲ１の値が設定される。また、ドライバ要求トルクＴＲＤ＊に対しては、同トルクが大きいときには小さいときよりも大きい値となるように初期応答トルクＴＲ１の値が設定される。さらに、ギア段Ｇに対しては、同ギア段Ｇが低いときには高いときよりも大きい値となるように初期応答トルクＴＲ１の値が設定される。

続いてステップＳ１１０において、初期応答トルクＴＲ１の値が空気量要求トルクＴＲＴ＊の値として設定される。また、ステップＳ１１０では、エンジントルクの最大値である最大トルクＴＲＭＡＸが点火要求トルクＴＲＳ＊の値として設定される。

その後、制振制御の開始からの経過時間が継続時間Ｔ１に達するまでは、上記制御周期毎にステップＳ１１０の処理が繰り返される。そして、上記経過時間が継続時間Ｔ１に達すると（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、ステップＳ１３０に処理が進められる。以下の説明では、制振制御の開始からステップＳ１３０に処理が進められるまでの期間を、制振制御における初期応答期間と記載する。

初期応答期間が終了してステップＳ１３０に処理が進められると、そのステップＳ１３０において、現在の自動変速機１２のギア段Ｇ、及び変速機入力回転数ＮＴに基づく関数Ｆ３を用いて、空気量要求トルクＴＲＴ＊の更新量ΔＴＲＴの値が演算される。更新量ΔＴＲＴは、ギア段Ｇに対しては同ギア段Ｇが低いときには高いときよりも大きい値となり、変速機入力回転数ＮＴに対しては同回転数が高いときには低いときよりも大きい値となるように設定される。

続いて、ステップＳ１４０において、更新前の値に更新量ΔＴＲＴを加えた和が更新後の値となるように空気量要求トルクＴＲＴ＊の値が更新される。また、ステップＳ１４０では、空気量実現トルクＴＲＴとギア段Ｇとに基づく関数Ｆ４を用いて係数Ｋの値が演算される。さらにステップＳ１４０では、係数Ｋを空気量実現トルクＴＲＴに乗算した積が点火要求トルクＴＲＳ＊の値として設定される。空気量実現トルクＴＲＴは、現在のエンジン負荷率ＫＬにおいて、点火時期ＳＡを現在の基準点火時期ＳＡＢとした場合にエンジン１０が発生するトルクを表している。こうした空気量実現トルクＴＲＴは、スロットル開度ＴＡの変更からその変更に応じた気筒１６内の空気量の変化が生じるまでの遅れの分、空気量要求トルクＴＲＴ＊に遅れを有して追従する値となる。また、係数Ｋは、１未満の正の値として設定される。なお、係数Ｋの値は、空気量実現トルクＴＲＴが大きいときには小さいときよりも小さい値となり、ギア段Ｇに対しては同ギア段Ｇが低いときには高いときよりも小さい値となるように設定される。

以後、エンジン回転数ＮＥが、変速機入力回転数ＮＴに既定の正の定数Ｎ１を加えた和（＝ＮＴ＋Ｎ１）を超える値となるまでは、上記制御周期毎にステップＳ１３０及びステップＳ１４０の処理が繰り返される。そして、エンジン回転数ＮＥが上記和を超える値となると（Ｓ１５０：ＹＥＳ）、ステップＳ１６０に処理が進められる。以下の説明では、初期応答期間の終了からステップＳ１６０に処理が進められるまでの期間を、制振制御におけるガタ詰め期間と記載する。

なお、図２では省略したが、エンジン制御装置２０は、ステップＳ１５０において、更新後の空気量要求トルクＴＲＴ＊の値がドライバ要求トルクＴＲＤ＊以上の値となった場合には、空気量要求トルクＴＲＴ＊及び点火要求トルクＴＲＳ＊の双方の値として最大トルクＴＲＭＡＸを設定した上で、ステップＳ１６０以降の処理を行わずに、そのまま今回の制振制御を終了する。

ガタ詰め期間が終了してステップＳ１６０に処理が進められると、そのステップＳ１６０において、現在の自動変速機１２のギア段Ｇに基づく関数Ｆ５を用いて、継続時間Ｔ２の値が設定される。継続時間Ｔ２には、ギア段Ｇが低いときには高いときよりも長い時間が値として設定される。

続いてステップＳ１７０において、現在の自動変速機１２のギア段Ｇに基づく関数Ｆ６を用いて空気量要求トルクＴＲＴ＊の更新量ΔＴＲＴの値が演算される。また、ステップＳ１７０では、現在の自動変速機１２のギア段Ｇに基づく関数Ｆ７を用いて点火要求トルクＴＲＳ＊の更新量ΔＴＲＳの値が設定される。更新量ΔＴＲＴ、及び更新量ΔＴＲＳの値はいずれも、ギア段Ｇが低いときには高いときよりも大きい値となるように設定される。なお、このステップＳ１７０では、ギア段Ｇが同じであれば、ガタ詰め期間においてステップＳ１３０で設定される値よりも大きい値が更新量ΔＴＲＴの値として設定されるようになっている。そして、続くステップＳ１８０において、更新前の値に更新量ΔＴＲＴを加えた和が更新後の値となるように、空気量要求トルクＴＲＴ＊の値が更新される。また、ステップＳ１８０では、更新前の値に更新量ΔＴＲＳを加えた和が更新後の値となるように点火要求トルクＴＲＳ＊の値が更新される。

以後、ガタ詰め期間の終了からの経過時間が継続時間Ｔ２に達するまでは、上記制御周期毎にステップＳ１６０、ステップＳ１７０、及びステップＳ１８０の処理が繰り返される。そして、ガタ詰め期間の終了からの経過時間が継続時間Ｔ２に達すると（Ｓ１９０：ＹＥＳ）、ステップＳ２００に処理が進められる。

ステップＳ２００に処理が進められると、そのステップＳ２００において、現在の自動変速機１２のギア段Ｇに基づく関数Ｆ８を用いて、継続時間Ｔ３の値が演算される。継続時間Ｔ３には、ギア段Ｇが低いときには高いときよりも長い時間が値として設定される。

続いて、ステップＳ２１０において、現在の自動変速機１２のギア段Ｇに基づく関数Ｆ９を用いて、空気量要求トルクＴＲＴ＊の更新量ΔＴＲＴの値が演算される。また、ステップＳ２１０では、上述の関数Ｆ７を用いて点火要求トルクＴＲＳ＊の更新量ΔＴＲＳの値が演算される。ここでも、更新量ΔＴＲＴ、及び更新量ΔＴＲＳの値はいずれも、ギア段Ｇが低いときには高いときよりも大きい値となるように設定される。なお、ギア段Ｇが同じであれば、ステップＳ２１０では、ステップＳ１８０で設定される値よりも小さい値が空気量要求トルクＴＲＴ＊の更新量ΔＴＲＴの値として設定される。そして、続くステップＳ２２０において、更新前の値に更新量ΔＴＲＴを加えた和が更新後の値となるように、空気量要求トルクＴＲＴ＊の値が更新される。また、ステップＳ２２０では、更新前の値に更新量ΔＴＲＳを加えた和が更新後の値となるように点火要求トルクＴＲＳ＊の値が更新される。

以後、今回の制振制御において始めてステップＳ２００に処理が進められてからの経過時間が継続時間Ｔ３に達するまでは、上記制御周期毎にステップＳ２００、ステップＳ２１０、及びステップＳ２２０の処理が繰り返される。そして、上記経過時間が継続時間Ｔ３に達すると（Ｓ２３０：ＹＥＳ）、今回の制振制御が終了される。以下の説明では、ガタ詰め期間の終了から制振制御の終了までの期間を、捩れ抑制期間と記載する。

なお、図２では省略したが、エンジン制御装置２０は、ステップＳ１８０又はステップＳ２２０において、更新後の空気量要求トルクＴＲＴ＊の値がドライバ要求トルクＴＲＤ＊以上の値となった場合には、空気量要求トルクＴＲＴ＊及び点火要求トルクＴＲＳ＊の双方の値として最大トルクＴＲＭＡＸを設定した上で、以降の処理を割愛してそのまま今回の制振制御を終了する。また、エンジン制御装置２０は、ステップＳ１８０又はステップＳ２２０において、更新後の点火要求トルクＴＲＳ＊の値が空気量実現トルクＴＲＴ以上の値となった場合には、最大トルクＴＲＭＡＸを点火要求トルクＴＲＳ＊の値として設定し直した上で、今回の制振制御における点火要求トルクＴＲＳ＊の値の更新を停止する。

本実施形態の作用及び効果について説明する。
車両Ｃが減速状態にあるときには車両Ｃの駆動系の動力伝達経路を通って車輪１５からエンジン１０へと動力が伝達されるのに対して、車両Ｃが加速状態にあるときには同動力伝達経路を通ってエンジン１０から車輪１５へと動力が伝達される。よって、減速状態から加速状態に移行する車両Ｃの再加速時には、動力伝達経路における動力伝達方向が切り替わる。

このときの動力伝達方向の切り替わりに際しては、動力伝達経路に設けられたディファレンシャル１４などのギア機構において、ギアのガタ、すなわちバックラッシュによる歯打ち音が発生する虞がある。また、再加速時の動力伝達方向の切り替わり後に、エンジントルクが急増すると、プロペラ軸１３などが捩れ、その捩れが後に開放されることで、前後方向の車体振動が発生する虞がある。本実施形態のエンジン制御装置２０では、再加速時のギアの歯打ち音やプロペラ軸１３等の捩れによる車体振動を抑えるために、制振制御を行っている。

図３に、本実施形態のエンジン制御装置２０による制振制御の実施態様の一例を示す。なお、図３（ａ）にはアクセル開度ＡＣＣの推移が、図３（ｂ）にはエンジン回転数ＮＥ及び変速機入力回転数ＮＴの推移が、それぞれ示されている。また、図３（ｃ）には、ドライバ要求トルクＴＲＤ＊、空気量要求トルクＴＲＴ＊、点火要求トルクＴＲＳ＊、空気量実現トルクＴＲＴ、及び実際にエンジン１０が発生したトルクである実トルクＴＲのそれぞれの推移が示されている。同図に示すように、制振制御は、初期応答期間、ガタ詰め期間、及び捩れ抑制期間の３つの期間を通じて行われる。

初期応答期間は、制振制御が開始した時刻ｔ１からその後に継続時間Ｔ１が経過した時刻ｔ２までの期間となっている。初期応答期間では、動力伝達方向が切り替わるエンジントルクよりも若干小さいトルクまでエンジントルクを増加させる。すなわち、ステップＳ１１０では、制振制御の開始時の変速機入力回転数ＮＴとエンジン回転数ＮＥとの差から予測される動力伝達方向が切り替わるまでの時間よりも若干短い時間が継続時間Ｔ１の値として設定される。また、ステップＳ１１０では、制振制御の開始時の変速機入力回転数ＮＴとエンジン回転数ＮＥとの差、ドライバ要求トルクＴＲＤ＊、及び自動変速機１２のギア段Ｇから予測される、動力伝達方向の切り替わりが生じるエンジントルクよりも若干小さいトルクが初期応答トルクＴＲ１の値として設定される。

ガタ詰め期間は、初期応答期間が終了した時刻ｔ２からその後の時刻ｔ３までの期間となっている。ガタ詰め期間では、ディファレンシャル１４などのギアの歯打ち音を抑制すべく、エンジントルクが制限される。具体的には、ガタ詰め期間が開始する時刻ｔ２に、エンジントルクが低下され、その後もエンジントルクの増加率が一定の値に制限される。また、ガタ詰め期間には、初期応答期間の終了時から空気量要求トルクＴＲＴ＊を減らさずに点火要求トルクＴＲＳ＊を小さくすることで、すなわち気筒１６に流入する空気量を減らさずに、点火時期ＳＡを調整することでエンジントルクを制限している。そして、これにより、ガタ詰め期間の終了後のエンジントルクの増加を遅滞なく行えるようにしている。

なお、ディファレンシャル１４などのギアのガタ詰めが開始される前の車両が減速状態にあるときのエンジン回転数ＮＥは、変速機入力回転数ＮＴよりも低い回転数となっている。ギアのガタ詰めは、エンジン回転数ＮＥ及び変速機入力回転数ＮＴがほぼ等しい回転数となったときに開始され、エンジン１０から車輪１５へと動力が伝達される状態となった後に完了する。このときのエンジン回転数ＮＥは、変速機入力回転数ＮＴよりも高い回転数となる。そこで、本実施形態のエンジン制御装置２０は、エンジン回転数ＮＥが変速機入力回転数ＮＴに正の定数Ｎ１を加えた和を超える値となったことをもってギアのガタ詰めが完了したと判定して、ガタ詰め期間を終了している。

捩り抑制期間は、ガタ詰め期間の終了した時刻ｔ３から制振制御が終了する時刻ｔ５までの期間となっている。捩り抑制期間には、動力伝達方向の切り替わり後のプロペラ軸１３等の捩れ、及びその捩れの開放を、車体振動が生じない程度に抑えるべく、エンジントルクの増加率を制限している。なお、プロペラ軸１３等の捩れは、エンジントルクの増加中に蓄積され、その増加が止まると開放される。これに対して本実施形態では、捩り抑制期間の開始から継続時間Ｔ２が経過した時刻ｔ４以降には、時刻ｔ４以前よりも空気量要求トルクＴＲＴ＊の増加率を小さくしている。そして、これにより、プロペラ軸１３等の捩れを緩やかに開放することで、車体振動を抑えている。

ガタ詰め期間、捩り抑制期間のいずれにおいても、エンジントルクの増加率に上限値が設定される。ガタ詰め期間におけるエンジントルクの増加率の上限値は、ステップＳ１３０において設定される更新量ΔＴＲＴと、ステップＳ１４０において設定される係数Ｋにより定まる値となる。一方、捩り抑制期間におけるエンジントルクの増加率の上限値は、ステップＳ１７０やステップＳ２１０において設定される更新量ΔＴＲＴ、ΔＴＲＳにより定まる値となる。自動変速機１２のギア段Ｇが同じであれば、捩り抑制期間には、エンジントルクの増加率の上限値としてガタ詰め期間よりも大きい値が設定されるようになっている。

以上の本実施形態のエンジン制御装置２０によれば、以下の効果を奏することができる。
・本実施形態のエンジン制御装置２０は、ガタ詰め期間中に、変速機入力回転数ＮＴに既定の正の定数Ｎ１を加えた和をエンジン回転数ＮＥが超える値となったことをもって同ガタ詰め期間を終了して捩り抑制期間を開始している。こうしたエンジン制御装置２０では、実際にギアのガタ詰めが完了した時期に近い適切な時期にガタ詰め制御を終了できるため、車両Ｃの再加速が遅れ難くなる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態では、ガタ詰め期間におけるエンジントルクの制限を、気筒１６に流入する空気量を減らさずに点火時期ＳＡの調整により行うようにしていたが、ガタ詰め期間に空気量を減量してエンジントルクを制限してもよい。

・上記実施形態では、捩り抑制期間において、同期間の開始から継続時間Ｔ２が経過する前と後とで、空気量要求トルクＴＲＴ＊の増加率を変えていたが、捩り抑制期間の終始に亘り、空気量要求トルクＴＲＴ＊の増加率を固定してもよい。

Ｃ…車両
１０…エンジン
１１…トルクコンバータ
１２…自動変速機
１３…プロペラ軸
１４…ディファレンシャル
１５…車輪
１６…気筒
１７…スロットルバルブ
１８…点火装置
２０…エンジン制御装置
２１…演算処理装置
２２…記憶装置

Claims (1)

1. トルクコンバータを介して自動変速機に連結されたエンジンに適用されて、同エンジンが搭載された車両が減速状態から加速状態に移行する際に、エンジントルクを制限する制振制御を行うエンジン制御装置であって、
   前記制振制御は、前記エンジントルクの増加率に上限値を設定するガタ詰め期間と、前記ガタ詰め期間の終了から前記制振制御の終了までの期間であって、前記エンジントルクの増加率の上限値として前記ガタ詰め期間よりも大きい値を設定する捩り抑制期間と、を通じて行われ、
   前記ガタ詰め期間中に、変速機入力回転数に既定の正の定数を加えた和をエンジン回転数が超える値となったことをもって同ガタ詰め期間を終了して前記捩り抑制期間を開始する
   エンジン制御装置。

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