JP7491322B2 - 情報処理センター及びシステム - Google Patents

Description

本開示は、車両と通信可能な情報処理センター及び車両と情報処理センターとを含んだシステムなどに関する。

特許文献１に、車両を始動する時及び車両の運転中に車両内で現在のバッテリーの端子電圧及び電流を把握し、予め記憶された異常時のバッテリーの特性値と比較して、バッテリーの異常診断を行う車両用電源診断装置が、開示されている。

特開２０００－２０６２１５号公報

バッテリーの異常診断を行うために用いる内部抵抗値は、バッテリーの温度に依存する。このため、上述した特許文献１のように、バッテリーの温度が変化する可能性がある車両の走行中にバッテリーの異常診断を行ってしまうと、内部抵抗値に基づいた正確な異常判定ができないおそれがある。よって、バッテリーの異常診断については、さらなる検討の余地がある。

本開示は、上記課題を鑑みてなされたものであり、車両に搭載されたバッテリーの温度変化に対応したバッテリーの異常診断を好適に実施することができる情報処理センターなど、を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本開示技術の一態様は、車両と通信可能な情報処理センターであって、車両に搭載されたバッテリーの内部抵抗値、温度、及び蓄電率を含むバッテリーの状態量を、車両から受信する受信部と、受信部が受信したバッテリーの内部抵抗値が所定の抵抗値以上である場合に、受信部が受信したバッテリーの状態量に基づいて、バッテリーの温度と内部抵抗値との対応関係を推定したデータである推定抵抗情報を導出する導出部と、導出部が導出した推定抵抗情報と、バッテリーの劣化状態における温度と内部抵抗値との対応関係を示したデータである劣化抵抗情報とに基づいて、バッテリーの異常の有無を判定する判定部と、を備える、情報処理センターである。

本開示の情報処理センターなどによれば、車両に搭載されたバッテリーの異常診断を、バッテリーの温度変化に対応しつつ好適に実施することができる。

本開示の一実施形態に係る情報処理センターを含むシステムの概略構成を示すブロック図 抵抗ラインを説明する図 情報処理センターが実行するバッテリーの異常診断処理を説明するフローチャート 図３の推定抵抗ライン更新処理を説明するフローチャート 標準抵抗ラインを定めるための標準抵抗マップの一例 劣化抵抗ラインを定めるための劣化抵抗マップの一例 反映率を定めた反映率マップの一例 情報処理センターが実施するバッテリーの異常診断処理のイメージ図 情報処理センターが実施するバッテリーの異常診断処理のイメージ図

本開示は、車両と通信する情報処理センターが、車両から情報収集する車載バッテリーで検出される物理量の変化に応じて、車載バッテリーの異常の有無を判定するための基準値を動的に変化させる。これにより、情報処理センターは、車載バッテリーの温度変化や劣化進行に対応しつつ、車載バッテリーの異常診断を好適に実施することができる。
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

［実施形態］
＜構成＞
図１は、本開示の一実施形態に係る情報処理センター２０を含むシステム１の概略構成を示すブロック図である。図１に例示したシステム１は、車両１０と、情報処理センター２０と、を備えている。

車両１０は、例えば自動運転が可能な電動車両などである。この車両１０は、ＤＣＤＣコンバーター１１と、バッテリー１２と、制御部１３と、通信モジュール１４と、を少なくとも備えている。

ＤＣＤＣコンバーター１１は、図示しない電動モーター、オルタネーター、及びメインバッテリーなどが接続された１次系統から入力される電力を、所定の電圧の電力に変換してバッテリー１２や補機負荷（図示せず）などが接続された２次系統に出力することができる機器である。

バッテリー１２は、例えばリチウムイオン電池などの充放電可能に構成された二次電池である。バッテリー１２は、ＤＣＤＣコンバーター１１を介して１次系統から供給される電力を蓄えたり、自らが蓄えている電力を２次系統に接続された補機負荷（図示せず）などに供給したりする。このバッテリー１２は、一例として、車両１０の自動運転時に１次系統に接続されたメインバッテリー（図示せず）が失陥した場合であっても、メインバッテリーに代わって電力のバックアップ供給が可能なように冗長的に設けられている、いわゆるサブバッテリーである。

制御部１３は、例えばマイコンなどを含む電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）によって構成され、ＤＣＤＣコンバーター１１におけるバッテリー１２の充放電電流の制御やバッテリー１２の状態監視などを行うことができる。バッテリー１２の状態監視においては、制御部１３は、バッテリー１２に設けられる図示しない検出素子（電圧センサー、電流センサー、温度センサーなど）を用いてバッテリー１２に関する物理量（電圧、電流、温度など）を検出し、この検出したバッテリー１２に関する物理量に基づいてバッテリー１２の内部抵抗値、温度、及び蓄電率（ＳＯＣ：State Of Charge）を含むバッテリー１２の状態量（以下「バッテリー状態」という）を取得する。この取得されたバッテリー状態は、通信モジュール１４に出力される。

通信モジュール１４は、情報処理センター２０と車両１０との通信を制御する機能を持った通信機器である。この通信モジュール１４は、例えば図示しないネットワークを経由して情報処理センター２０と無線で接続され、制御部１３から出力されたバッテリー１２の状態（バッテリー状態）などを含む車両１０に関する情報を情報処理センター２０に送信する（送信部）。

情報処理センター２０は、車両１０と通信可能に接続され、車両１０に関する様々な処理を実行する。実行可能な処理の１つとして、情報処理センター２０は、バッテリー１２の特性を表した抵抗情報を用い、車両１０から入手できる各種の情報に基づいて、車両１０に搭載されるバッテリー１２が異常であるか否かの診断を行うことができる。この抵抗情報とは、バッテリー１２に関する物理量である温度と内部抵抗値との対応関係を示したデータである。本実施形態では、抵抗情報として、図２に例示するように、バッテリー１２の温度と内部抵抗値との対応関係を示したデータの列である抵抗ラインを用いる。バッテリー１２の異常診断処理に関して、情報処理センター２０は、受信部２１と、導出部２２と、判定部２３と、通知部２４と、を備えている。

受信部２１は、バッテリー１２の内部抵抗値、温度、及び蓄電率を含むバッテリー状態を、車両１０から受信する。受信部２１は、車両１０からバッテリー状態を、周期的に受信するようにしてもよいし、情報処理センター２０が定める所定のタイミングのみに受信するようにしてもよい。

導出部２２は、受信部２１が受信したバッテリー状態に基づいて、バッテリー１２に関する物理量を検出した時における温度（以下「検出温度」という）と内部抵抗値（以下「検出抵抗値」という）との対応関係を推定したデータの列である推定抵抗ライン（推定抵抗情報）を導出する。推定抵抗ラインの詳細については、後述する。この推定抵抗ラインは、受信部２１がバッテリー１２のバッテリー状態を新たに受信する毎に見直され、必要に応じて更新される。

判定部２３は、導出部２２が導出した推定抵抗ラインと、バッテリー１２の劣化状態における温度と内部抵抗値との対応関係を示したデータの列である劣化抵抗ライン（劣化抵抗情報）とに基づいて、バッテリー１２の異常の有無を判定する異常診断処理を実行する。バッテリー１２の異常診断処理の詳細については、後述する。

通知部２４は、判定部２３によってバッテリー１２に異常があると判定された場合に、異常発生した旨の通知を行う。

上述した受信部２１、導出部２２、判定部２３、及び通知部２４は、典型的にはプロセッサ、メモリ、及び入出力インターフェイスなどを含んだ制御装置として構成され得る。この制御装置は、メモリに格納されたプログラムをプロセッサが読み出して実行することによって、上述した受信部２１、導出部２２、判定部２３、及び通知部２４の各機能の全部又は一部を実現する。

＜制御＞
次に、図３及び図４をさらに参照して、本実施形態に係る情報処理センター２０が行う制御を説明する。図３は、情報処理センター２０の各構成が実行するバッテリー１２の異常診断処理の手順を説明するフローチャートである。図４は、図３における推定抵抗ライン更新処理（ステップＳ３０５）の詳細な手順を説明するフローチャートである。

図３に示した異常診断処理は、例えば、車両１０が情報処理センター２０に登録されるなどによって情報処理センター２０が最初に車両１０（バッテリー１２）を認識したことによって、あるいは車両１０に搭載されるバッテリー１２が交換されたことを情報処理センター２０が認識したことによって、開始される。

（ステップＳ３０１）
導出部２２は、推定抵抗ラインの初期値として、バッテリー１２が未使用時（新品時）における温度と内部抵抗値との対応関係を示したデータの列である標準抵抗ラインを設定する。この標準抵抗ラインは、バッテリー１２や車両１０の製造メーカーなどによって予め作成されている。

図５に、標準抵抗ラインを定めるための標準抵抗マップの一例を示す。図５に示すように、標準抵抗マップは、バッテリー１２の温度［℃］と蓄電率［％］とをパラメータとして、バッテリー１２が未使用時（新品時）における抵抗値Ｒstdを求めることができる二次元対応表である。図５の標準抵抗マップでは、例えば、バッテリー１２の蓄電率が「ＳＯＣ２」かつ温度が「Ｔ１」である場合には、標準抵抗値が「Ｒstd_21」になることを表している。

推定抵抗ラインとして標準抵抗ラインが初期設定されると、ステップＳ３０２に処理が進む。

（ステップＳ３０２）
判定部２３は、前回にバッテリー１２の異常診断を行ってから所定の時間が経過したか否かを判断する。この判断は、バッテリー１２の異常診断を周期的に行うために行われる。所定の時間は、バッテリー１２に求められる異常診断結果の精度などに基づいて任意に設定することができる。前回にバッテリー１２の異常診断を行ってから所定の時間が経過するのを待って（ステップＳ３０２、はい）、ステップＳ３０３に処理が進む。

（ステップＳ３０３）
受信部２１は、車両１０からバッテリー状態として、現在のバッテリー１２の内部抵抗値、温度、及び蓄電率である、検出抵抗値Ｒpre、検出温度Ｔpre、及び検出蓄電率ＳＯＣpreを受信する。車両１０からバッテリー状態が受信されると、ステップＳ３０４に処理が進む。

（ステップＳ３０４）
判定部２３は、バッテリー１２の検出抵抗値Ｒpreが推定抵抗ライン以上であるか否かを判定する。この判定は、車両１０から受信するバッテリー状態に誤りがある場合に、そのバッテリー状態に基づいてバッテリー１２の異常診断を実施しないようにするために行われる。より具体的には、判定部２３は、受信部２１によって受信されたバッテリー１２の検出抵抗値Ｒpreが、推定抵抗ライン上の（推定抵抗情報における）バッテリー１２の検出温度Ｔpreに対応した推定抵抗値Ｒestである抵抗値Ｒest_Tpre以上であるか否かを判定する。

バッテリー１２の検出抵抗値Ｒpreが推定抵抗ライン以上（Ｒpre≧Ｒest_Tpre）である場合は（ステップＳ３０４、はい）、ステップＳ３０５に処理が進む。一方、バッテリー１２の検出抵抗値Ｒpreが推定抵抗ライン未満（Ｒpre＜Ｒest_Tpre）である場合は（ステップＳ３０４、いいえ）、ステップＳ３０２に処理が進む。

（ステップＳ３０５）
導出部２２は、推定抵抗ラインを更新する処理を実行する。すなわち、推定抵抗ライン更新処理は、バッテリー１２の内部抵抗値（検出抵抗値Ｒpre）が所定の抵抗値（推定抵抗ライン）以上である場合に、実施される。この推定抵抗ライン更新処理については、後述する。推定抵抗ライン更新処理が完了すると、ステップＳ３０６に処理が進む。

（ステップＳ３０６）
判定部２３は、推定抵抗ラインが劣化抵抗ラインにかかるか否かを判定する。この判定は、バッテリー１２の異常の有無を判断するために行われる。劣化抵抗ラインとは、バッテリー１２が劣化した状態における温度と内部抵抗値との対応関係を示したデータの列である。この劣化抵抗ラインは、バッテリー１２や車両１０の製造メーカーなどによって予め作成されている。

図６に、劣化抵抗ラインを定めるための劣化抵抗マップの一例を示す。図６に示すように、劣化抵抗マップは、バッテリー１２の温度［℃］と蓄電率［％］とをパラメータとして、バッテリー１２が劣化した状態における抵抗値Ｒdetを求めることができる二次元対応表である。図６の劣化抵抗マップでは、例えば、バッテリー１２の蓄電率が「ＳＯＣ２」かつ温度が「Ｔ１」である場合には、劣化抵抗値が「Ｒdet_21」になることを表している。

ここで「推定抵抗ラインが劣化抵抗ラインにかかる」とは、少なくとも一部の温度において、推定抵抗ラインの推定抵抗値Ｒestが劣化抵抗ラインの劣化抵抗値Ｒdetを越えて大きいことを意味する。

推定抵抗ラインが劣化抵抗ラインにかかる場合は（ステップＳ３０６、はい）、バッテリー１２に異常があると判断して、ステップＳ３０７に処理が進む。一方、推定抵抗ラインが劣化抵抗ラインにかからない場合は（ステップＳ３０６、いいえ）、バッテリー１２に異常がないと判断して、ステップＳ３０２に処理が進む。

（ステップＳ３０７）
通知部２４は、バッテリー１２に異常があることを通知する。典型的には、この通知は、情報処理センター２０の外部に向けて行われる。一例として、通知部２４は、車両１０を使用しているサービス業者に対して、車両１０の停止によって提供しているサービスが停止する可能性があることを伝えるために通知を行う、ことなどが考えられる。バッテリー１２に異常があることの通知が行われると、本バッテリー１２の異常診断処理が終了する。

図３のステップＳ３０５における推定抵抗ライン更新処理では、図４に示す以下のステップＳ４０１～Ｓ４０４が行われる。

（ステップＳ４０１）
導出部２２は、反映率を導出する。反映率とは、更新する推定抵抗ラインに現在のバッテリー１２の状態をどの程度反映させるのかを定めるための係数である。この反映率は、バッテリー１２や車両１０の製造メーカーなどによって予め定められている。

図７に、各条件における反映率を定めた反映率マップの一例を示す。図７に示すように、反映率マップは、バッテリー１２の温度［℃］と蓄電率［％］とをパラメータとして、推定抵抗ラインの各抵抗値Ｒestに適用する反映率を求めることができる二次元対応表である。図７の反映率マップでは、例えば、バッテリー１２の蓄電率が「ＳＯＣ２」かつ温度が「Ｔ１」である場合には、反映率が「Ｐ２１」になることを表している。なお、バッテリー１２の内部抵抗値の変化は、高温域よりも低温域のほうが大きくなるため、高温域での抵抗値の検出精度は低くなる。よって、反映率は、抵抗値の検出誤差を考慮して、高温域よりも低温域で高く設定されていることが望ましい。

導出部２２は、バッテリー１２の検出温度Ｔpre及び検出蓄電率ＳＯＣpreに基づいて、検出温度Ｔpreかつ検出蓄電率ＳＯＣpreに対応する反映率である「反映率Ｐpre」を導出する。反映率Ｐpreが導出されると、ステップＳ４０２に処理が進む。

（ステップＳ４０２）
導出部２２は、劣化倍率を導出する。劣化倍率とは、バッテリー１２の現在の状態が新品の状態からどの程度劣化しているかを示すための係数である。導出部２２は、バッテリー１２の検出抵抗値Ｒpre、検出温度Ｔpre、及び検出蓄電率ＳＯＣpreに基づいた劣化倍率である「劣化倍率Ｄpre」を、下記の［式１］に従って導出する。［式１］において、標準抵抗値Ｒstd_preは、検出温度Ｔpre及び検出蓄電率ＳＯＣpreに対応する標準抵抗ラインの抵抗値であり、劣化抵抗値Ｒdet_preは、検出温度Ｔpreと検出蓄電率ＳＯＣpreに対応する劣化抵抗ラインの抵抗値である。劣化倍率Ｄpreが導出されると、ステップＳ４０３に処理が進む。
劣化倍率Ｄpre＝（検出抵抗値Ｒpre－標準抵抗値Ｒstd_pre）／
（劣化抵抗値Ｒdet_pre－標準抵抗値Ｒstd_pre）
… ［式１］

以降に説明するステップＳ４０３及びＳ４０４による推定抵抗値の算出処理は、バッテリー１２が取り得る蓄電率ＳＯＣ１から蓄電率ＳＯＣｍまでのｍ個（ｍは、予め定めた正の整数）の蓄電率と、バッテリー１２が取り得る温度Ｔ１から温度Ｔｎまでのｎ個（ｎは、予め定めた正の整数）の温度とによる、全ての組み合わせ（ｍ×ｎ組）について繰り返し行われる。

（ステップＳ４０３）
導出部２２は、と蓄電率ＳＯＣｘ（ｘは、１～ｍのいずれか）と温度Ｔｙ（ｙは、１～ｎのいずれか）の組み合わせによる、推定抵抗生値Ｒ’est_xyを算出する。この推定抵抗生値Ｒ’estは、標準抵抗ラインの蓄電率ＳＯＣｘ及び温度Ｔｙに対応した標準抵抗値Ｒstd_xyと、劣化抵抗ラインの蓄電率ＳＯＣｘ及び温度Ｔｙに対応した劣化抵抗値Ｒdet_xyと、劣化倍率Ｄpreとを用いて、下記の［式２］によって算出される。推定抵抗生値Ｒ’est_xyが算出されると、ステップＳ４０４に処理が進む。
推定抵抗生値Ｒ’est_xy＝標準抵抗値Ｒstd_xy＋
（劣化抵抗値Ｒdet_xy－標準抵抗値Ｒstd_xy）×劣化倍率Ｄpre
… ［式２］

（ステップＳ４０４）
導出部２２は、蓄電率ＳＯＣｘと温度Ｔｙとの組み合わせによる、新たな推定抵抗値Ｒest_new_xyを算出する。この新たな推定抵抗値Ｒest_new_xyは、蓄電率ＳＯＣｘ及び温度Ｔｙの条件で算出した推定抵抗生値Ｒ’est_xyと、現在設定されている推定抵抗ラインの蓄電率ＳＯＣｘ及び温度Ｔｙに応じた推定抵抗値Ｒest_xyと、反映率Ｐpreとを用いて、下記の［式３］によって算出される。新たな推定抵抗値Ｒest_newが算出されると、ステップＳ４０５に処理が進む。
新たな推定抵抗値Ｒest_new_xy＝推定抵抗値Ｒest_xy＋
（推定抵抗生値Ｒ’est_xy－推定抵抗値Ｒest_xy）×反映率Ｐpre
… ［式３］

（ステップＳ４０５）
導出部２２は、バッテリー１２が取り得る蓄電率と温度とによる全ての組み合わせについて新たな推定抵抗値Ｒest_newを算出すると、この算出した複数の推定抵抗値Ｒest_newからなるデータ列である新たな推定抵抗ラインを新たに設定して、推定抵抗ラインを更新する。推定抵抗ラインが更新されると、推定抵抗ライン更新処理が終了し、ステップＳ３０６に処理が進む。

図８及び図９をさらに参照して、情報処理センター２０が実施するバッテリー１２の異常診断処理のイメージを説明する。

図８の例では、情報処理センター２０が車両１０から受信した検出抵抗値Ｒpre（×印）が、検出温度Ｔpreにおける推定抵抗ライン上の推定抵抗値Ｒest（●印）よりも大きい。このため、バッテリー１２の異常診断処理に用いる推定抵抗ラインが、現在設定の推定抵抗ライン（実線）から各検出値（抵抗値、温度、蓄電率）に基づいて求められた新たな推定抵抗ライン（破線）に更新される（抵抗値が大きくなる上方にラインを補正）。この図８の例では、更新された新たな推定抵抗ラインは、劣化抵抗ラインにかかっていないため、バッテリー１２はまだ異常であるとの判定はされない。

図９の例において、図８と同様に更新された新たな推定抵抗ライン（破線）は、検出抵抗値Ｒpre（×印）ついては劣化抵抗値未満であるが、点線円で示した一部分が劣化抵抗ラインにかかっている。このため、バッテリー１２が異常であると判定される。

［作用・効果］
上述した本開示の一実施形態に係る情報処理センター２０によれば、車両１０から受信するバッテリー１２の内部抵抗値、温度、及び蓄電率を含むバッテリー状態（バッテリーの状態量）に基づいてバッテリー１２の異常診断を行うにあたり、異常診断に使用する推定抵抗ライン（推定抵抗情報）を、バッテリー１２の内部抵抗値が現状設定されている推定抵抗ラインの抵抗値以上となる場合に都度新たに導出して更新する。この処理により、現在のバッテリー１２の使用環境における温度や劣化程度に応じて、異常診断に使用する推定抵抗ラインを最適に設定することができる。よって、車両に搭載されたバッテリー１２の異常診断を、バッテリーの温度変化や劣化進行に対応しつつ好適に実施することができる。

また、本実施形態に係る情報処理センター２０によれば、バッテリー１２に異常があることをサービス業者などに通知する。この処理により、バッテリー１２を用いたバックアップが不可能となる前に、サービス業者などがバッテリー１２の劣化を把握することができる。よって、例えば、Ｍａａｓ事業者が車両１０を用いたモビリティサービスを運用中にバッテリー１２の劣化に伴う電池パックの交換が必要となり、サービスの提供を一旦停止しないといけないといった事象の発生を回避することができる。

以上、本開示の一実施形態を説明したが、本開示は、情報処理センターだけでなく、センターが実行する制御方法、制御プログラム、及びその制御プログラムを記憶したコンピューター読み取り可能な非一時的な記録媒体、あるいは情報処理センターと車両とを含んだシステムとして捉えることができる。

本開示の情報処理センターなどは、車両に搭載されたバッテリーの異常を診断する場合などに利用可能である。

１ システム
１０ 車両
１１ ＤＣＤＣコンバーター
１２ バッテリー
１３ 制御部
１４ 通信モジュール
２０ 情報処理センター
２１ 受信部
２２ 導出部
２３ 判定部
２４ 通知部

Claims (5)

1. 車両と通信可能な情報処理センターであって、
   前記車両に搭載されたバッテリーの内部抵抗値、温度、及び蓄電率を含むバッテリーの状態量を、前記車両から受信する受信部と、
   前記受信部が受信した前記バッテリーの前記内部抵抗値が所定の抵抗値以上である場合に、前記受信部が受信した前記バッテリーの状態量に基づいて、前記バッテリーの温度と内部抵抗値との対応関係を推定したデータである推定抵抗情報を導出する導出部と、
   前記導出部が導出した前記推定抵抗情報と、前記バッテリーの劣化状態における温度と内部抵抗値との対応関係を示したデータである劣化抵抗情報とに基づいて、前記バッテリーの異常の有無を判定する判定部と、を備え、
   前記判定部は、少なくとも一部の温度において、前記推定抵抗情報の抵抗値が前記劣化抵抗情報の抵抗値を超える場合に前記バッテリーに異常があると判定する、
   情報処理センター。
2. 前記所定の抵抗値は、前記導出部が前回に導出した前記推定抵抗情報における前記受信部が受信した前記バッテリーの前記温度に対応する抵抗値である、
   請求項１に記載の情報処理センター。
3. 前記受信部は、前記判定部によって前回に前記バッテリーの異常の有無の判定が行われてから所定の時間が経過した後に、前記バッテリーの状態量を前記車両から受信する、
   請求項１又は２に記載の情報処理センター。
4. 前記判定部によって前記バッテリーに異常があると判定された場合に、異常発生の通知を行う通知部をさらに備える、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の情報処理センター。
5. 車両と前記車両と通信可能な情報処理センターとを含むシステムであって、
   前記車両は、
   搭載するバッテリーの内部抵抗値、温度、及び蓄電率を含むバッテリーの状態量を取得する制御部と、
   前記制御部が取得した前記バッテリーの状態量を前記情報処理センターに送信する送信部と、を備え、
   前記情報処理センターは、
   前記バッテリーの状態量を前記車両から受信する受信部と、
   前記受信部が受信した前記バッテリーの前記内部抵抗値が所定の抵抗値以上である場合に、前記受信部が受信した前記バッテリーの状態量に基づいて、前記バッテリーの温度と内部抵抗値との対応関係を推定したデータである推定抵抗情報を導出する導出部と、
   前記導出部が導出した前記推定抵抗情報と、前記バッテリーの劣化状態における温度と内部抵抗値との対応関係を示したデータである劣化抵抗情報とに基づいて、前記バッテリーの異常の有無を判定する判定部と、を備え、
   前記判定部は、少なくとも一部の温度において、前記推定抵抗情報の抵抗値が前記劣化抵抗情報の抵抗値を超える場合に前記バッテリーに異常があると判定する、
   システム。

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