JP4719120B2 - Engine misfire load limiting operation method and apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、発電用多シリンダガスエンジン、ディーゼルエンジン等に適用され、複数の負荷が掛かった発電機を駆動する複数シリンダのエンジンの失火を検出し、前記失火の検出結果に基づきエンジンの負荷制限運転を行なうようにしたエンジンの失火時負荷制限運転方法及びその装置に関する。 The present invention is applied to a power generating multi-cylinder gas engine, a diesel engine, and the like, detects a misfire of a multi-cylinder engine that drives a generator with a plurality of loads, and limits the engine load based on the misfire detection result. The present invention relates to an engine misfire load limiting operation method and an apparatus for the operation.
複数の負荷が掛かる発電機を駆動する多シリンダガスエンジンあるいは多シリンダディーゼルエンジンにおいては、1シリンダまたは複数シリンダに失火が発生した場合には、エンジンの安定運転を継続させるため、失火が検出されると同時に、負荷選択遮断装置を作動させて、複数の負荷の一部を選択遮断し、エンジンを安定運転が可能な負荷まで下げて運転を継続するか、あるいは失火の程度によってはエンジンを停止するようになっている。 In a multi-cylinder gas engine or a multi-cylinder diesel engine that drives a generator with a plurality of loads, if a misfire occurs in one cylinder or a plurality of cylinders, the misfire is detected in order to continue the stable operation of the engine. At the same time, the load selective shut-off device is operated to selectively cut off some of the plurality of loads, and the engine is lowered to a load capable of stable operation, or the operation is continued, or the engine is stopped depending on the degree of misfire. It is like that.
即ち、図4は従来の発電用多シリンダガスエンジンにおける失火時負荷制限運転システムの概略系統図であり、かかる発電用多シリンダガスエンジンにおいては、系統遮断器10によって電力系統と切り離して、工場負荷等の複数の負荷7,7を1台のエンジン100及びこれにより駆動される発電機6に掛けて該エンジン100及びこれにより駆動される発電機6の単独運転を行なっている際に、1シリンダまたは複数シリンダに失火が発生した場合には、図示しない失火検出器により失火が検出されると同時に負荷選択遮断装置102を作動させて、たとえば1シリンダに失火が発生した場合にはエンジン100の90%出力(2シリンダに失火が発生した場合にはエンジン100の50%出力)、つまり1シリンダ失火時の許容最大負荷Laとエンジン100及びこれにより駆動される発電機6に掛かっている負荷Lとの差(L−La)を検出し、エンジン負荷Lが前記許容最大負荷Laよりも大きければその差(L−La)相当の負荷を遮断するようになっている。9は発電機遮断器である。101は、前記負荷選択遮断装置と連動しないエンジン制御システムである。
That is, FIG. 4 is a schematic system diagram of a misfire load limiting operation system in a conventional multi-cylinder gas engine for power generation. In such a multi-cylinder gas engine for power generation, the system load is separated from the power system by a
尚、特許文献1(特開2002−39007号公報)には、クランク角検出器によって検出する各シリンダの点火時期から、該点火時期が所定の範囲に変化するのに要する時間を複数のシリンダ間で比較することにより、特定のシリンダで失火が発生しているか否かを判定し、失火発生シリンダに対しては、燃料噴射量を増加する補正を行ったり、点火プラグによる点火時期を遅延させる補正を行なうようにした内燃機関の失火制御装置が開示されている。 In Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-39007), the time required for the ignition timing to change to a predetermined range from the ignition timing of each cylinder detected by a crank angle detector is set between a plurality of cylinders. To determine whether a misfire has occurred in a specific cylinder, and for the misfired cylinder, a correction to increase the fuel injection amount or a correction to delay the ignition timing by the spark plug A misfire control device for an internal combustion engine is disclosed.
従来の発電用多シリンダガスエンジン(あるいは発電用多シリンダディーゼルエンジン)にあっては、前述のように、エンジン100の単独運転を行なっている際に、たとえば1シリンダに失火が発生した場合にはエンジン100の90%出力(2シリンダに失火が発生した場合にはエンジン100の50%出力)を1シリンダ失火時の許容最大負荷Laと一義的に設定して、エンジン100及びこれにより駆動される発電機6に掛かっている負荷Lとこの許容最大負荷Laとの差(L−La)を検出し、エンジン負荷Lが前記許容最大負荷Laよりも大きければその差(L−La)相当の負荷を遮断するようになっている。
然るに、かかる発電用多シリンダエンジンにおいては、エンジンの1〜2シリンダに失火が発生すると、エンジンのクランク軸の捩り振動のモード(振幅及び振動数)が変化し、この振動モードの変化態様は失火発生シリンダによって異なること等によって、失火発生シリンダによって失火によるエンジン100及びこれにより駆動される発電機6の許容最大負荷が異なる。
In a conventional multi-cylinder gas engine for power generation (or a multi-cylinder diesel engine for power generation), as described above, when a misfire occurs in one cylinder, for example, when the
However, in such a multi-cylinder engine for power generation, when misfire occurs in one or two cylinders of the engine, the mode (amplitude and frequency) of the torsional vibration of the crankshaft of the engine changes, and the mode of change of this vibration mode is misfire. The allowable maximum load of the
しかしながら、かかる従来の発電用多シリンダエンジンの失火時負荷制限システムにあっては、失火が発生した際には、たとえば1シリンダ失火時にはエンジンの90%出力を許容最大負荷Laにするというように、失火発生シリンダ数によって許容最大負荷Laを設定し、エンジン・発電機に掛かっている負荷Lが許容最大負荷Laを超えている分だけ負荷を遮断するようになっており、前記のような失火発生シリンダによって失火によるエンジン及びこれにより駆動される発電機の許容最大負荷が異なることを考慮することなく、前記許容最大負荷Laを一義的に設定して負荷遮断を行なっているため、失火発生シリンダによっては過度の負荷遮断となったりして、失火発生時においてエンジンを適正利用率で運転し難い、という問題がある。 However, in the conventional misfire load limiting system for a multi-cylinder engine for power generation, when a misfire occurs, for example, when one cylinder misfires, the engine 90% output is set to the allowable maximum load La. The allowable maximum load La is set according to the number of misfire-occurring cylinders, and the load is cut off as much as the load L applied to the engine / generator exceeds the allowable maximum load La. Since the allowable maximum load La is uniquely set and the load is interrupted without considering that the allowable maximum load of the engine due to misfire and the generator driven thereby differ depending on the cylinder, May cause excessive load interruption, making it difficult to operate the engine at an appropriate utilization rate when a misfire occurs. That.
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、1シリンダまたは複数シリンダに失火が発生した場合に、失火発生時におけるエンジン及びこれにより駆動される発電機への許容最大負荷を失火発生シリンダ毎に適正値に設定可能として、失火発生時におけるエンジン利用率を向上し得るエンジンの失火時負荷制限運転方法及びその装置を提供することを目的とする。 In view of the problems of the prior art, the present invention provides an appropriate value for the allowable maximum load on the engine and the generator driven by the misfire when each misfire occurs when one or more cylinders misfire. It is an object of the present invention to provide an engine misload load limiting operation method and apparatus capable of improving the engine utilization rate when misfire occurs.
本発明はかかる目的を達成するもので、複数の負荷が掛かった発電機を駆動する複数シリンダのエンジンの失火を検出し、前記失火の検出結果に基づき前記複数の負荷の一部を遮断するエンジンの失火時負荷制限運転方法であって、失火発生シリンダ番号毎にあるいは失火発生シリンダ番号の組み合わせによりエンジンの許容最大負荷を許容最大負荷設定手段に設定しておき、失火発生シリンダの検出信号に基づき該失火発生シリンダに対応する許容最大負荷を前記許容最大負荷設定手段から抽出して、前記発電機に掛かっている負荷が前記許容最大負荷を超えているとき、この超過負荷を算出し、該超過負荷相当分の負荷を前記発電機に掛かっている複数の負荷から選択遮断してエンジンを運転することを特徴とする。
かかる発明において、好ましくは、前記許容最大負荷設定手段として、失火発生シリンダ番号毎にあるいは失火発生シリンダ番号の組み合わせによりエンジンの許容最大負荷が設定された許容最大負荷設定テーブルを用いて、前記超過負荷を算出する。
The present invention achieves such an object, and detects an engine misfire of a multi-cylinder engine that drives a generator under a plurality of loads, and blocks a part of the plurality of loads based on the detection result of the misfire. In the misfire-related load limit operation method, the allowable maximum load of the engine is set in the allowable maximum load setting means for each misfire-occurring cylinder number or in combination with the misfire-occurring cylinder number, and based on the detection signal of the misfiring cylinder the permissible maximum load corresponding to該失fire occurrence cylinders extracted from the allowable maximum load setting means, when said load hanging on the generator is greater than the allowable maximum load, and calculating the excess load, the excess The engine is operated by selectively blocking a load corresponding to the load from a plurality of loads applied to the generator.
In such an invention, preferably, as the allowable maximum load setting means, using the allowable maximum load setting table in which the allowable maximum load of the engine is set for each misfiring cylinder number or a combination of misfiring cylinder numbers, the overload is set. Is calculated.
また、前記方法発明を実施する装置の発明は、複数の負荷が掛かった発電機を駆動する複数シリンダのエンジンの失火を検出し、前記失火の検出結果に基づき前記複数の負荷の一部を遮断するエンジンの失火時負荷制限運転装置において、失火発生シリンダ番号毎にあるいは失火発生シリンダ番号の組み合わせによりエンジンの許容最大負荷が設定された許容最大負荷設定テーブルと、前記失火発生シリンダの検出信号に基づき該失火発生シリンダに対応する許容最大負荷を前記許容最大負荷設定テーブルから抽出する失火時許容最大負荷算出手段と、発電機に掛かっている負荷と前記失火時許容最大負荷算出手段により抽出された前記許容最大負荷とを比較し、前記発電機に掛かっている負荷が前記許容最大負荷を超えているとき、この超過負荷を算出する超過負荷算出手段と、該超過負荷算出手段にて算出された超過負荷量に対応する遮断負荷を前記発電機に掛かっている複数の負荷から抽出する遮断対象負荷抽出手段とをそなえた負荷コントローラを有してなることを特徴とする。 Further, the invention of the apparatus for carrying out the method invention detects a misfire of an engine of a plurality of cylinders driving a generator having a plurality of loads, and blocks a part of the plurality of loads based on the detection result of the misfire. In the engine misfire load limiting operation device, the allowable maximum load setting table in which the allowable maximum load of the engine is set for each misfire occurrence cylinder number or in combination with the misfire occurrence cylinder number and the detection signal of the misfire occurrence cylinder a misfire maximum allowable load calculating means for extracting from the allowable maximum load setting table permissible maximum load corresponding to該失fire occurs cylinder, said extracted by the load and the misfire maximum allowable load calculating means hanging on the generator when allowable maximum load and compares the load hanging on the generator exceeds the allowable maximum load, the super Equipped with excess load calculating means for calculating the load, a blocking target load extraction means for extracting a plurality of load hanging on the calling electrical blocking load corresponding to the excess amount of load calculated in the ultra overload calculating means And a load controller.
多シリンダのディーゼルエンジンあるいはガスエンジンにおいては、エンジンの1〜2シリンダに失火が発生すると、エンジンのクランク軸の捩り振動のモード(振幅及び振動数)が変化し、この振動モードの変化態様は失火発生シリンダによって異なる。
従って、失火が発生した場合には、エンジンの適正利用率を保持するには、失火発生シリンダがどの配列のシリンダであるかによって失火によるエンジンの負荷制限の量を変化させて、失火発生時にエンジンを安定運転できる許容最大負荷を設定する必要がある。
In a multi-cylinder diesel engine or gas engine, when a misfire occurs in one or two cylinders of the engine, the mode (amplitude and frequency) of the torsional vibration of the crankshaft of the engine changes. Varies depending on the cylinder.
Therefore, in the event of a misfire, in order to maintain an appropriate utilization rate of the engine, the amount of engine load limit due to misfire is changed depending on which cylinder the misfire-occurring cylinder is, and the engine is It is necessary to set the maximum allowable load that enables stable operation.
然るに本発明によれば、コントローラにおける許容最大負荷設定手段としての許容最大負荷設定テーブルに、失火発生シリンダとエンジンの捩り振動の変化との関係等によって実験的にあるいはシミュレーション計算によって、失火発生シリンダのシリンダ番号(複数シリンダに失火が発生した場合は失火発生シリンダ番号の組合せ)と当該失火発生シリンダ番号あるいはシリンダ番号の組合せに対応するエンジンの捩り振動等を考慮した許容最大負荷を予め設定しておき、失火検出器から失火発生シリンダ番号の検出信号がコントローラに入力されると、該コントローラの失火時許容最大負荷算出手段によって前記許容最大負荷設定テーブルから失火発生シリンダ番号の検出信号に対応する許容最大負荷を抽出する。 However, according to the present invention, in the allowable maximum load setting table as the allowable maximum load setting means in the controller, the relationship between the misfiring cylinder and the change in torsional vibration of the engine or the like is determined experimentally or by simulation calculation. Set the allowable maximum load in advance considering the cylinder number (combination of misfire-occurring cylinder numbers when misfiring occurs in multiple cylinders) and the torsional vibration of the engine corresponding to the misfire-occurring cylinder number or combination of cylinder numbers. When the misfire detection cylinder number detection signal is input to the controller from the misfire detector, the maximum allowable load corresponding to the detection signal of the misfire occurrence cylinder number from the allowable maximum load setting table by the misfire allowable maximum load calculation means of the controller. Extract the load.
そして、超過負荷算出手段によって、発電機に掛かっている複数の負荷(発電機負荷)と前記失火時許容最大負荷算出手段により抽出されたエンジンの許容最大負荷とを比較し、発電機負荷がエンジンの許容最大負荷を超えているとき、超過負荷算出手段によって超過負荷を算出する。次いで、前記超過負荷算出手段にて算出された超過負荷量に対応する遮断負荷を前記複数の発電機負荷から抽出する。
これにより、前記失火発生シリンダ番号に対応して算出された前記遮断負荷だけ複数のエンジン負荷が低減されることにより、前記許容最大負荷以下の発電機負荷にてエンジンを安定運転することが可能となる。
Then, the excess load calculation unit, compares the allowable maximum load of the extraction engine by a plurality of loads (the generator load) and the misfire maximum allowable load calculating means hanging on the generator, the generator load engine When the allowable maximum load is exceeded, the overload is calculated by the overload calculating means. Then extracted a blocking load corresponding to the excess amount of load is calculated by the excess load calculating means from the plurality of the generator load.
Thus, by the only blocking load which is calculated to correspond to the misfire cylinder number multiple engine load is reduced, and it is possible to stably operate the engine at the maximum allowable load following the generator load Become.
従って本発明によれば、失火発生シリンダのシリンダ番号(複数シリンダに失火が発生した場合は失火発生シリンダ番号の組合せ)によってエンジンの許容最大負荷を設定するので、失火発生シリンダのシリンダ番号あるいは失火発生シリンダ番号の組合せに適合した許容最大負荷を設定できることとなって、この許容最大負荷を基準として該許容最大負荷から超過した分だけ負荷遮断を行うことができ、失火発生シリンダ数によって許容最大負荷を一義的に設定する従来技術のように負荷遮断が過度になったりすることがなく、失火発生時におけるシリンダ番号あるいは失火発生シリンダ番号の組合せに適合した許容最大負荷を用いて負荷遮断量及び遮断負荷を決定することが可能となって、失火発生時におけるエンジンの利用率が向上する。 Therefore, according to the present invention, since (if the misfire multiple cylinders occurs combinations misfire cylinder number) cylinder number of misfire occurrence cylinders to set the maximum allowable load of the engine by the cylinder number or misfire misfire cylinder The allowable maximum load that matches the combination of the generated cylinder numbers can be set, and with this allowable maximum load as a reference, the load can be cut off by an amount exceeding the allowable maximum load, and the allowable maximum load depends on the number of misfiring cylinders The load shutoff amount and shutoff using the maximum allowable load suitable for the combination of the cylinder number or misfired cylinder number at the time of misfire does not occur excessively as in the conventional technology that uniquely sets the It becomes possible to determine the load, and the utilization rate of the engine at the time of misfire is improved .
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the embodiments shown in the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the component parts described in this example are not intended to limit the scope of the present invention only to specific examples unless otherwise specified. Only.
図1は本発明の実施例に係る発電用多シリンダガスエンジンにおける失火時負荷制限システムの全体構成を示す平面配置構成図である。
図1において、100はエンジンで、この例では発電用V型多シリンダ(8シリンダ)ガスエンジンを示している(多シリンダディーゼルエンジンでも、多シリンダガソリンエンジンでもよい)。1は該エンジン100のシリンダ(8シリンダ)、2は前記各シリンダ1の内部に燃料ガスを噴射する燃料噴射装置、4は該燃料噴射装置2の燃料噴射量及び燃料噴射時期を制御する燃料制御装置である。
6は前記エンジン100に直結駆動される発電機、9は該発電機6を電力系統又は工場負荷と遮断する発電機遮断器、10は発電機又は工場負荷を外部電力系統と遮断する系統遮断器である。
FIG. 1 is a plan layout diagram showing the overall configuration of a misfire load limiting system in a multi-cylinder gas engine for power generation according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 1,
6 is a generator that is directly connected to the
かかる発電用多シリンダガスエンジンにおいては、系統遮断器10によって電力系統と切り離して、工場負荷等の複数の負荷7,7を1台のエンジン100及びこれにより駆動される発電機6に掛けて該エンジン100及びこれにより駆動される発電機6の単独運転を行なうようになっている。
8,8は前記エンジン100及びこれにより駆動される発電機6の単独運転時に、エンジン100及びこれにより駆動される発電機6側と前記複数の負荷7,7側との間を接続あるいは遮断する負荷開閉器で、複数の負荷7毎に設けられている。
In such a multi-cylinder gas engine for power generation, the
8 and 8 connect or block between the
以上の構成は、周知の発電用V型多シリンダ(8シリンダ)ガスエンジンと同様である。
本発明は以上の構成からなる多シリンダエンジンにおける失火発生時の負荷制限運転方法及び負荷制限運転装置に係るものである。
The above configuration is the same as that of a known V-type multi-cylinder (8 cylinder) gas engine for power generation.
The present invention relates to a load limiting operation method and a load limiting operation device when a misfire occurs in a multi-cylinder engine having the above-described configuration.
図1において、5は前記エンジン100の失火を検出する失火検出器で、各シリンダ1に取付けられてシリンダ内圧力変化等を検出することにより各シリンダ1の失火の発生を検出する。5は負荷コントローラで、前記各失火検出器3から各シリンダ1における失火発生の検出信号が入力され、該失火の検出信号を受けて後述するような演算、制御を行なってその制御信号を前記燃料制御装置4に出力して、該燃料制御装置4を制御するものである。
In FIG. 1,
次に、図2を参照して、本発明の実施例に係るエンジンの失火時負荷制限運転方法及びその装置について説明する。
前記失火検出器3により失火が検出されると、失火検出信号と失火発生のシリンダ番号が失火シリンダ抽出部51に入力される。
53は許容最大負荷設定テーブルで、前記エンジン100及びこれにより駆動される発電機6の単独運転時に、失火発生シリンダとエンジンの捩り振動の変化との関係等によって実験的にあるいはシミュレーション計算によって、失火発生時に、失火発生シリンダのシリンダ番号あるいは複数シリンダに失火が発生した場合は失火発生シリンダ番号の組み合わせに対応するエンジンの捩り振動等を考慮したエンジン・発電機に掛けられる許容最大負荷が設定されている。
即ち、図3の表のように、たとえばV型16シリンダで2シリンダに失火が発生した場合の許容最大負荷(%)が、シリンダ番号(L1,R1等)の組み合わせでマトリックス状に設定されている。図3においてRは右列シリンダ、Lは左列シリンダで、数字は定格負荷に対する%である。
Next, referring to FIG. 2, a misfire load limiting operation method and apparatus for an engine according to an embodiment of the present invention will be described.
When misfire is detected by the
53 is an allowable maximum load setting table. When the
That is, as shown in the table of FIG. 3, for example, the allowable maximum load (%) when a misfire occurs in 2 cylinders in a V-
52は失火時許容最大負荷算出部で、前記失火シリンダ抽出部51から失火が発生しているシリンダ番号が入力されると、失火発生シリンダの組み合わせ(たとえばL1とR3)に基づき、前記許容最大負荷設定テーブル53から、前記組み合わせ(たとえばL1とR3)に対応する許容最大負荷を(たとえばL1とR3との組み合わせでは60%負荷)を抽出して、超過負荷算出部54に入力する。
該超過負荷算出部54においては、エンジン100及びこれにより駆動される発電機6に掛かっている複数の負荷7,7,…(発電機負荷)と前記失火時許容最大負荷算出部52により抽出された許容最大負荷とを比較し、前記発電機負荷7,7,…が許容最大負荷を超えているとき、超過負荷(発電機負荷−許容最大負荷)を算出して、遮断対象負荷抽出部55に入力する。
52 is a misfire-allowable maximum load calculating section. When a misfire-occurring cylinder number is input from the misfire
Ultra under
該遮断対象負荷抽出部55においては、前記超過負荷の算出値に基づき、この超過負荷量に対応する遮断負荷を前記複数のエンジン及びこれにより駆動される発電機6の負荷7,7,…から抽出し、負荷開閉器8に当該抽出遮断負荷分を遮断せしめる。
これにより、前記失火発生シリンダ番号に対応して算出された前記遮断負荷だけ複数のエンジン及びこれにより駆動される発電機の負荷7,7,…が低減されることとなって、前記許容最大負荷以下のエンジン・発電機負荷にてエンジン100を安定運転することが可能となる。
In the interruption target
This reduces the
前記負荷コントローラ5は、前記のようにして算出した失火時の許容最大負荷を燃料制御装置4に入力し、該燃料制御装置4においては、前記許容最大負荷を失火シリンダ以外の正常燃焼のシリンダに配分して、正常燃焼のシリンダ用燃料噴射装置5の燃料ガス噴射量を前記失火時の許容最大負荷に基づき配分された燃料噴射ガス量に制御する。
The
従ってかかる実施例によれば、負荷コントローラによって、失火発生シリンダのシリンダ番号(複数シリンダに失火が発生した場合は失火発生シリンダ番号の組合せ)によりエンジン100及びこれにより駆動される発電機への許容最大負荷を設定するので、失火発生シリンダのシリンダ番号あるいは失火発生シリンダ番号の組合せに適合した許容最大負荷を設定できることとなって、この許容最大負荷を基準として該許容最大負荷から超過した分だけ負荷遮断を行うことができる。
これにより、失火発生シリンダ数によって許容最大負荷を一義的に設定する従来技術のように負荷遮断が過度になったりすることがなく、失火発生時におけるシリンダ番号あるいは失火発生シリンダ番号の組合せに適合した許容最大負荷を用いて負荷遮断量及び遮断負荷を決定することが可能となって、失火発生時におけるエンジン100の利用率が向上する。
Therefore, according to such an embodiment, the load controller allows the maximum allowable number to the
As a result, the maximum allowable load is uniquely set according to the number of misfiring cylinders, and the load shut-off does not become excessive as in the prior art, and it is suitable for the combination of the cylinder number or misfiring cylinder number at the time of misfiring. It becomes possible to determine the load cutoff amount and the cutoff load using the allowable maximum load, and the utilization factor of the
本発明によれば、1シリンダまたは複数シリンダに失火が発生した場合に、失火発生時におけるエンジン・発電機への許容最大負荷を失火発生シリンダ毎に適正値に設定可能として、失火発生時におけるエンジン利用率を向上し得るエンジンの失火時負荷制限運転方法及びその装置を提供できる。 According to the present invention, when misfire occurs in one cylinder or a plurality of cylinders, the allowable maximum load on the engine / generator at the time of misfire can be set to an appropriate value for each misfire-occurring cylinder. It is possible to provide an engine misload load limiting operation method and apparatus capable of improving the utilization rate.
100 エンジン
1 シリンダ
2 燃料噴射装置
3 失火検出器
4 燃料制御装置
5 負荷コントローラ
6 発電機
7 負荷
8 負荷開閉器
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