JP6965883B2 - クラッチ制御装置 - Google Patents
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Description
本発明は、クラッチ制御装置に関する。
例えば、特許文献1には、ジャダー振動の発生を抑制することを目的として、ロックアップクラッチの摩擦面とフロントカバーの係合面とのいずれかにほぼ環状の周方向溝が設けられたロックアップ機構が記載されている。
ところで、ジャダー振動は、ポンプによって油圧クラッチに送られるオイルの圧力が変動し、油圧クラッチに加えられる力が変動することによっても生じる。上記のような摩擦面と係合面とに周方向溝を設ける構成では、ポンプによって送られるオイルの圧力変動に起因するジャダー振動を抑制することができない問題があった。ジャダー振動が発生すると、例えば、油圧クラッチが車両に搭載される場合、車両に振動が伝わり、車両の搭乗者の快適性を損なう問題があった。
本発明は、上記問題点に鑑みて、搭乗者の快適性を向上できるクラッチ制御装置を提供することを目的の一つとする。
本発明の一つの態様によれば、搭乗者の快適性を向上できるクラッチ制御装置が提供される。
図1に示すように、本実施形態のクラッチ制御装置10は、油圧クラッチCを制御する。油圧クラッチCは、駆動軸ISと被駆動軸OSとの切断と接続とを切り換える。すなわち、油圧クラッチCは、駆動軸ISと被駆動軸OSとを接続する。図1は、駆動軸ISと被駆動軸OSとが切断された状態を示している。駆動軸ISと被駆動軸OSとは、互いに同心の軸である。以下の説明においては、駆動軸ISの中心軸および被駆動軸OSの中心軸と平行な方向(図1の左右方向)を単に「軸方向」と呼ぶ場合がある。油圧クラッチCは、例えば、車両に搭載される。
駆動軸ISには、第1クラッチ板CAが固定されている。被駆動軸OSには、第2クラッチ板CBが固定されている。第1クラッチ板CAと第2クラッチ板CBとは、互いに対向して配置されている。駆動軸ISおよび第1クラッチ板CAは、軸方向に移動可能に配置されている。第1クラッチ板CAには、クラッチ制御装置10によって第2クラッチ板CBに近づく向きに力が加えられる。これにより、駆動軸ISおよび第1クラッチ板CAは、被駆動軸OSおよび第2クラッチ板CBに近づく向きに移動する。第1クラッチ板CAが移動して、第2クラッチ板CBと接続されることで、駆動軸ISと被駆動軸OSとが接続される。これにより、駆動軸ISの回転が被駆動軸OSに伝達される。
第1クラッチ板CAには、バネBが接続されている。バネBは、第1クラッチ板CAに対して第2クラッチ板CBから離れる向きに力を加えている。これにより、クラッチ制御装置10によって第1クラッチ板CAに加えられる力がバネBよりも小さくなった場合に、第1クラッチ板CAを第2クラッチ板CBから離すことができ、駆動軸ISと被駆動軸OSとを切断することができる。
クラッチ制御装置10は、ポンプ20と、入力側油路11と、出力側油路12と、温度センサ41と、圧力センサ42と、圧力調整油路60と、接続油路13と、電磁弁50と、制御部30と、を備える。ポンプ20は、油圧クラッチCにオイルOを送る。ポンプ20は、駆動部21と、ポンプ部22と、を有する。駆動部21は、ポンプ部22を駆動する。駆動部21は、例えば、電動モータである。なお、駆動部21は、エンジンであってもよい。
ポンプ部22は、オイルOが貯留されたオイルタンクOTと油圧クラッチCとの間に配置されている。ポンプ部22は、駆動部21によって駆動されることで、オイルタンクOTに貯留されたオイルOを加圧して油圧クラッチCに送る。ポンプ部22の構成は、オイルOを送ることができるならば、特に限定されない。クラッチ制御装置10は、ポンプ20によって送られるオイルOの圧力によって、第1クラッチ板CAに対して、軸方向における第2クラッチ板CBに近づく向きに力を加える。
入力側油路11は、オイルタンクOTとポンプ20とを接続している。より詳細には、入力側油路11は、オイルタンクOTとポンプ部22とを接続している。入力側油路11には、オイルタンクOTからポンプ20(ポンプ部22)に吸入されるオイルOが通る。
出力側油路12は、ポンプ20と油圧クラッチCとを接続している。より詳細には、出力側油路12は、ポンプ部22と油圧クラッチCとを接続している。出力側油路12には、ポンプ20によって加圧されポンプ20(ポンプ部22)から油圧クラッチCに送られるオイルOが通る。
温度センサ41および圧力センサ42は、出力側油路12に接続されている。温度センサ41は、圧力センサ42が接続された箇所よりもポンプ20側(上流側)において、出力側油路12に接続されている。温度センサ41は、出力側油路12内のオイルOの温度を計測する。温度センサ41の構成は、出力側油路12内のオイルOの温度を計測できるならば、特に限定されない。圧力センサ42は、出力側油路12内のオイルOの圧力を計測する。圧力センサ42の構成は、出力側油路12内のオイルOの圧力を計測できるならば、特に限定されない。
圧力調整油路60は、出力側油路12と入力側油路11とを接続している。出力側油路12における圧力調整油路60が接続された箇所は、温度センサ41および圧力センサ42が接続された箇所よりもポンプ20側(上流側)である。圧力調整油路60は、オリフィス部61を有する。オリフィス部61は、圧力調整油路60の断面積が小さくなる部分である。そのため、出力側油路12内のオイルOの圧力をある程度保ちつつ、出力側油路12内からオイルOの一部を排出できる。これにより、出力側油路12内のオイルOの圧力が大きくなり過ぎることを抑制でき、駆動部21に高負荷が掛かることを抑制できる。
図1では、オリフィス部61は、圧力調整油路60における入力側油路11側の端部に配置されている。オリフィス部61は、例えば、圧力調整油路60内に嵌め合わされた円板に設けられた孔によって構成されている。なお、圧力調整油路60におけるオリフィス部61の位置は、特に限定されない。なお、圧力調整油路60は、出力側油路12とオイルタンクOTとを接続してもよい。
接続油路13は、入力側油路11と出力側油路12とに接続されている。入力側油路11における接続油路13が接続された箇所は、圧力調整油路60が接続された箇所よりもポンプ20側(下流側)である。出力側油路12における接続油路13が接続された箇所は、圧力調整油路60が接続された箇所よりもポンプ20側(上流側)である。接続油路13は、第2オリフィス部14を有する。第2オリフィス部14は、接続油路13の断面積が小さくなる部分である。図1では、第2オリフィス部14は、接続油路13における入力側油路11側の端部に配置されている。第2オリフィス部14は、例えば、接続油路13内に嵌め合わされた円板に設けられた孔によって構成されている。なお、接続油路13における第2オリフィス部14の位置は、特に限定されない。
電磁弁50は、接続油路13に配置されている。電磁弁50は、弁51と、ソレノイドアクチュエータ52と、を有する。電磁弁50は、弁51の閉状態において接続油路13内のオイルOの流れを遮断し、弁51の開状態において接続油路13内のオイルOの流れを許容する。図1では、弁51は、例えば、スプール弁である。ソレノイドアクチュエータ52は、弁51を移動させて、弁51の閉状態と開状態とを切り換える。
電磁弁50は、弁51の開度ODが調整されることで接続油路13内を流れるオイルOの流量を調節する。弁51の開度ODが大きいほど接続油路13内を流れるオイルOの流量は増加し、弁51の開度ODが小さいほど接続油路13内を流れるオイルOの流量は減少する。例えば、弁51がスプール弁である場合、スプール弁内には接続油路13の一部を構成する油路が設けられている。電磁弁50は、ソレノイドアクチュエータ52によってスプール弁を移動させることで、スプール弁内に設けられた接続油路13の一部と接続油路13の他の一部との連結状態を変化させ、接続油路13内を流れるオイルOの流量を調整する。この場合、弁51の開度ODとは、スプール弁内に設けられた接続油路13の一部と接続油路13の他の一部との連結状態の程度に相当する。具体的には、スプール弁内に設けられた接続油路13の一部と接続油路13の他の一部とが完全に連結された状態が、弁51の開度ODが最も大きい状態であり、スプール弁内に設けられた接続油路13の一部と接続油路13の他の一部とが完全に切断された状態が、弁51の開度ODが最も小さい状態である。電磁弁50(ソレノイドアクチュエータ52)に供給される電流Iが多いほど、弁51の開度ODは大きくなる。電磁弁50(ソレノイドアクチュエータ52)に電流Iが供給されない状態において、弁51は閉状態となる。
制御部30は、ポンプ20の駆動部21を制御する。制御部30には、温度センサ41および圧力センサ42が接続され、温度センサ41の計測結果および圧力センサ42の計測結果が入力される。図示は省略するが、制御部30には、駆動軸ISの回転数r1と被駆動軸OSの回転数Roとが入力される。制御部30は、温度センサ41によって計測された出力側油路12内のオイルOの温度および圧力センサ42によって計測された出力側油路12内のオイルOの圧力に基づいて、駆動部21を制御する。制御部30によって駆動部21の回転数Rmが制御され、ポンプ部22によって油圧クラッチCに送られるオイルOの圧力を制御できる。なお、以下の説明においては、ポンプ部22によって油圧クラッチCに送られるオイルOの圧力、すなわち出力側油路12内のオイルOの圧力をクラッチ圧力Pと呼ぶ。
制御部30は、電磁弁50を制御する。より詳細には、制御部30は、ソレノイドアクチュエータ52を制御する。制御部30は、駆動軸ISと被駆動軸OSとを接続する接続期間Wにおいて、電磁弁50(ソレノイドアクチュエータ52)を制御してクラッチ圧力Pを制御する。
図2に示すように、接続期間Wは、クラッチ圧力増加期間W1と、回転数調整期間W2と、クラッチ圧力調整期間W3と、閉期間W4と、をこの順に有する。図2の各グラフは、接続期間Wにおける各パラメータの変化の一例を示している。図2のグラフ(A)は、時間Tとクラッチ圧力Pとの関係を示すグラフである。図2のグラフ(B)は、時間Tと弁51の開度ODとの関係を示すグラフである。図2のグラフ(C)は、時間Tと駆動部21の回転数Rmとの関係を示すグラフである。図2のグラフ(D)は、時間Tと被駆動軸OSの回転数Roとの関係を示すグラフである。
図2のグラフ(C)に示すように、接続期間Wのクラッチ圧力増加期間W1が開始されると、制御部30は、駆動部21を制御して、駆動部21の回転数Rmを単調増加させ始める。図2のグラフ(C)では、制御部30は、駆動部21の回転数Rmを線形的に単調増加させている。駆動部21の回転数Rmが単調増加すると、ポンプ部22によって油圧クラッチCに送られるオイルOの流量が増加するため、図2のグラフ(A)に示すように、クラッチ圧力Pが単調増加する。これにより、オイルOによって第1クラッチ板CAに加えられる力が増加し、第1クラッチ板CAが第2クラッチ板CBに近づく。このように、クラッチ圧力増加期間W1は、クラッチ圧力Pを増加させる期間である。
制御部30は、接続期間Wにおいて、駆動部21の回転数Rmを単調増加させつつ、図3に示すフローチャートに沿って、電磁弁50の制御を行う。なお、接続期間W、より詳細にはクラッチ圧力増加期間W1が開始された直後においては、電磁弁50には電流が供給されておらず、弁51は閉状態である。
図3に示すように、制御部30は、クラッチ圧力Pが半クラッチ圧力値Pcよりも大きいか否かを判断する(ステップS1)。ここで、半クラッチ圧力値Pcは、油圧クラッチCが半クラッチ状態となるために必要なクラッチ圧力Pの値である。すなわち、クラッチ圧力Pが半クラッチ圧力値Pc以上となった場合に、第1クラッチ板CAが第2クラッチ板CBに接触し、油圧クラッチCが半クラッチ状態となる。クラッチ圧力Pが半クラッチ圧力値Pcよりも小さい場合(ステップS1:NO)、制御部30は、電磁弁50に電流が供給されているか否かを判断する(ステップS2)。接続期間Wの開始直後においては、電磁弁50には電流が供給されていないため(ステップS2:NO)、制御部30は、再びクラッチ圧力Pが半クラッチ圧力値Pcよりも大きいか否かの判断を行う(ステップS1)。
駆動部21の回転数Rmの増加に伴って、クラッチ圧力Pが増加して半クラッチ圧力値Pcよりも大きくなった場合(ステップS1:YES)、制御部30は、電磁弁50に電流が供給されているか否かを判断し(ステップS3)、電磁弁50に電流が供給されていない場合(ステップS3:NO)、電磁弁50に電流供給を開始する(ステップS4)。これにより、クラッチ圧力増加期間W1が終了し、回転数調整期間W2が開始される。制御部30は、回転数調整期間W2において、電磁弁50に供給される電流を調整することで弁51の開度ODを調整し、図2のグラフ(A)に示すように、クラッチ圧力Pを半クラッチ圧力値Pcに維持する。すなわち、制御部30は、回転数調整期間W2において油圧クラッチCを半クラッチ状態に維持する。
クラッチ圧力Pが半クラッチ圧力値Pcに維持され、油圧クラッチCが半クラッチ状態となると、第1クラッチ板CAが第2クラッチ板CBに接触することで、駆動軸ISの回転が被駆動軸OSに伝達される。これにより、図2のグラフ(D)に示すように、回転数調整期間W2が開始されると、被駆動軸OSの回転数Roが上昇し始める。回転数調整期間W2は、被駆動軸OSの回転数Roが、駆動軸ISの回転数r1と同じとなるまで継続される。すなわち、図3に示すように、制御部30は、被駆動軸OSの回転数Roが、駆動軸ISの回転数r1と同じか否かを判断し(ステップS7)、被駆動軸OSの回転数Roが、駆動軸ISの回転数r1に到達していない場合(ステップS7:NO)、クラッチ圧力Pを半クラッチ圧力値Pcに維持する。
電磁弁50に電流が供給されると、接続油路13を介して出力側油路12から入力側油路11にオイルOが流れるため、クラッチ圧力Pは減少する。一方、駆動部21の回転数Rmは単調増加し続けるため、電磁弁50に供給される電流を変化させない場合には、クラッチ圧力Pは増加する。回転数調整期間W2において制御部30は、圧力センサ42によって計測されたクラッチ圧力Pに基づいてフィードバック制御を行い、クラッチ圧力Pを半クラッチ圧力値Pcに維持する。
図3に示すように、制御部30は、回転数調整期間W2において、クラッチ圧力Pが半クラッチ圧力値Pcよりも小さい場合(ステップS1:NO,ステップS2:YES)、電磁弁50に供給される電流を減少させる(ステップS6)。これにより、弁51の開度ODが小さくなり、クラッチ圧力Pが大きくなる。
一方、制御部30は、回転数調整期間W2において、クラッチ圧力Pが半クラッチ圧力値Pcよりも大きい場合(ステップS1:YES,ステップS3:YES)、電磁弁50に供給される電流を増加させる(ステップS5)。これにより、弁51の開度ODが大きくなり、クラッチ圧力Pが小さくなる。このようにして、回転数調整期間W2においてクラッチ圧力Pは、半クラッチ圧力値Pcに維持される。
上述したように、駆動部21の回転数Rmは単調増加し続けるため、電磁弁50に供給する電流を変化させない場合には、クラッチ圧力Pは単調増加する。したがって、クラッチ圧力Pを半クラッチ圧力値Pcに維持する場合、図2のグラフ(B)に示すように、回転数調整期間W2において弁51の開度ODは、単調増加する。
図3に示すように、被駆動軸OSの回転数Roが駆動軸ISの回転数r1と同じとなった場合(ステップS7:YES)、制御部30は、電磁弁50に供給される電流を一定にする(ステップS8)。これにより、回転数調整期間W2が終了し、図2に示すクラッチ圧力調整期間W3が開始される。すなわち、回転数調整期間W2は、第1クラッチ板CAと第2クラッチ板CBとが接触してから、すなわち駆動軸ISと被駆動軸OSとが接触してから被駆動軸OSの回転数Roが駆動軸ISの回転数r1と同じになるまでの期間である。なお、被駆動軸OSの回転数Roは、駆動軸ISの回転数r1と同じとなった後、駆動軸ISの回転数r1に維持される。
クラッチ圧力調整期間W3においては、電磁弁50に供給される電流が一定にされることで、図2のグラフ(B)に示すように弁51の開度ODが一定となる。一方、図2のグラフ(C)に示すように、クラッチ圧力調整期間W3においても駆動部21の回転数Rmが単調増加するため、図2のグラフ(A)に示すように、クラッチ圧力調整期間W3においては、クラッチ圧力Pが単調増加する。
そして、図3に示すように、制御部30は、所定時間が経過した後(ステップS9:YES)、電磁弁50への電流供給を停止する(ステップS10)。これにより、クラッチ圧力調整期間W3が終了し、閉期間W4が開始される。図2のグラフ(A),(B)に示すように、閉期間W4においては、弁51の開度ODが低下し、クラッチ圧力Pが増加する。閉期間W4は、電磁弁50への電流供給が停止されてから、弁51が閉状態となるまでの期間である。弁51が閉状態となることで、クラッチ圧力Pが、駆動軸ISと被駆動軸OSとが接続される圧力に到達し、駆動軸ISと被駆動軸OSとが接続される。これにより、接続期間Wが終了する。
駆動部21によってポンプ部22が駆動されると、駆動部21の回転に起因してポンプ部22によって送られるオイルO、すなわち出力側油路12内のオイルOが振動し、オイルOの圧力が周期的に変動する。この状態で、第1クラッチ板CAと第2クラッチ板CBとが接触していると、オイルOによって第1クラッチ板CAに加えられる力が変動し、ジャダー振動が発生する。このような駆動部21の回転に起因して発生するジャダー振動の場合、駆動部21の回転数Rmが増加して油圧クラッチCが半クラッチ状態となり始めるときの駆動部21の回転数Rmが、人間にとって不快な振動となりやすく、車両の搭乗者の快適性を損なう。以下の説明においては、油圧クラッチCが半クラッチ状態となり始めるときの駆動部21の回転数Rmを、半クラッチ回転数Rm1と呼ぶ。半クラッチ回転数Rm1は、例えば、400rpm程度であり、このとき生じるジャダー振動の周波数は、6Hz以上、7Hz以下程度である。図2のグラフ(C)に示すように、半クラッチ回転数Rm1は、回転数調整期間W2が開始したときの駆動部21の回転数Rmである。なお、駆動部21の回転数Rmが半クラッチ回転数Rm1よりも大きくなるほど、ジャダー振動の周波数が高くなるため、ジャダー振動は人間にとって不快になりにくくなる。
本実施形態によれば、上述したように、制御部30は、油圧クラッチCによって駆動軸ISと被駆動軸OSとを接続する接続期間Wにおいて、駆動部21の回転数Rmを単調増加させつつ、圧力センサ42によって計測された出力側油路12内のオイルOの圧力(クラッチ圧力P)と被駆動軸OSの回転数Roとに基づいて弁51の開度ODを調整する。そのため、駆動部21の回転数Rmを半クラッチ回転数Rm1よりも大きくしつつ、弁51の開度ODを調整して、クラッチ圧力Pを半クラッチ圧力値Pcに維持することが可能である。これにより、発生するジャダー振動が人間にとって不快とならない駆動部21の回転数Rmのまま、半クラッチ状態を維持できる。したがって、油圧クラッチCによって駆動軸ISと被駆動軸OSとを接続する際に、車両の搭乗者の快適性を向上させることができる。
また、本実施形態によれば、制御部30は、回転数調整期間W2において、弁51を開状態とし、クラッチ圧力Pを油圧クラッチCが半クラッチ状態となる半クラッチ圧力値Pcに維持する。そのため、駆動部21の回転数Rmを単調増加させつつ、油圧クラッチCを半クラッチ状態に維持できる。
また、本実施形態において制御部30は、回転数調整期間W2において、弁51の開度ODを単調増加させる。そのため、駆動部21の回転数Rmの単調増加によって図2のグラフ(A)の二点鎖線のように同じく単調増加するはずのクラッチ圧力Pを、半クラッチ圧力値Pcに維持することができる。
また、制御部30は、回転数調整期間W2の後、閉期間W4において弁51を閉状態とし、クラッチ圧力Pを駆動軸ISと被駆動軸OSとが接続される圧力値にする。例えば、クラッチ圧力調整期間W3においてもクラッチ圧力Pが増加するため、弁51を開状態としたままであっても、クラッチ圧力Pを駆動軸ISと被駆動軸OSとが接続される圧力値にすることは可能である。しかし、弁51を閉状態とすることで、図2のグラフ(A)に示すように、クラッチ圧力Pをより速く駆動軸ISと被駆動軸OSとが接続される圧力値に到達させることができ、駆動軸ISと被駆動軸OSとを速やかに接続できる。
また、本実施形態によれば、制御部30は、回転数調整期間W2の後で、かつ、弁51を閉状態とする前に、所定時間の間、弁51の開度ODを一定に維持する。本実施形態では、回転数調整期間W2と閉期間W4との間のクラッチ圧力調整期間W3において、制御部30は、所定時間の間、弁51の開度ODを一定に維持する。そのため、回転数調整期間W2の後、クラッチ圧力Pを徐々に上昇させて、滑らかに駆動軸ISと被駆動軸OSとを接続することができる。
なお、クラッチ圧力調整期間W3および閉期間W4は設けられなくてもよい。
また、上記説明した各実施形態のクラッチ制御装置が適用される油圧クラッチの種類は特に限定されず、いかなる種類の油圧クラッチに対して適用されてもよい。また、油圧クラッチは、車両に搭載される油圧クラッチに限られない。
また、上記説明した各構成は、相互に矛盾しない範囲内において、適宜組み合わせることができる。
10…クラッチ制御装置、11…入力側油路、12…出力側油路、13…接続油路、20…ポンプ、21…駆動部、30…制御部、42…圧力センサ、50…電磁弁、51…弁、60…圧力調整油路、61…オリフィス部、C…油圧クラッチ、IS…駆動軸、O…オイル、OD…開度、OS…被駆動軸、OT…オイルタンク、P…クラッチ圧力、Pc…半クラッチ圧力値、W…接続期間、W2…回転数調整期間
Claims (5)
- 駆動軸と被駆動軸とを接続する油圧クラッチを制御するクラッチ制御装置であって、
前記油圧クラッチにオイルを送るポンプと、
前記ポンプの駆動部を制御する制御部と、
オイルタンクと前記ポンプとを接続し、前記オイルタンクから前記ポンプに吸入されるオイルが通る入力側油路と、
前記ポンプと前記油圧クラッチとを接続し、前記ポンプによって加圧され前記ポンプから前記油圧クラッチに送られるオイルが通る出力側油路と、
前記出力側油路内のオイルの圧力を計測する圧力センサと、
前記入力側油路と前記出力側油路とに接続された接続油路と、
弁の閉状態において前記接続油路内のオイルの流れを遮断し、前記弁の開状態において前記接続油路内のオイルの流れを許容する電磁弁と、
を備え、
前記電磁弁は、前記弁の開度が調整されることで前記接続油路内を流れるオイルの流量を調節し、
前記制御部は、前記油圧クラッチによって前記駆動軸と前記被駆動軸とを接続する接続期間において、前記駆動部の回転数を単調増加させつつ、前記圧力センサによって計測された前記出力側油路内のオイルの圧力と前記被駆動軸の回転数とに基づいて前記弁の開度を調整し、
前記接続期間は、前記駆動軸と前記被駆動軸とが接触してから前記被駆動軸の回転数が前記駆動軸の回転数と同じになるまでの回転数調整期間を有し、
前記制御部は、前記回転数調整期間において、前記弁を開状態とし、前記出力側油路内のオイルの圧力を前記油圧クラッチが半クラッチ状態となる半クラッチ圧力値に維持する、クラッチ制御装置。 - 前記制御部は、前記回転数調整期間において、前記弁の開度を単調増加させる、請求項1に記載のクラッチ制御装置。
- 前記制御部は、前記回転数調整期間の後、前記弁を閉状態とし、前記出力側油路内のオイルの圧力を前記駆動軸と前記被駆動軸とが接続される圧力値にする、請求項2に記載のクラッチ制御装置。
- 前記制御部は、前記回転数調整期間の後で、かつ、前記弁を閉状態とする前に、所定時間の間、前記弁の開度を一定に維持する、請求項3に記載のクラッチ制御装置。
- 前記出力側油路と前記オイルタンクとを接続する、または前記出力側油路と前記入力側油路とを接続する圧力調整油路をさらに備え、
前記圧力調整油路は、前記圧力調整油路の断面積が小さくなるオリフィス部を有する、請求項1から4のいずれか一項に記載のクラッチ制御装置。
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