JPH04504698A - 車両制動システム - Google Patents
車両制動システムInfo
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
車両制動システム
[技術分野]
本発明は、車両制動システムに関する。
[背景技術]
全車輪に作用する油圧作動フットブレーキがほとんど全ての最新車両、特に自動
車には装備されている。前記システムは、油圧作動圧を発生する主シリンダー内
のピストンに接続されたブレーキペダルを備えたドラムもしくはディスクブレー
キから構成される。ブレーキペダルを押すと、油圧ブレーキオイルはパイプ及び
ホース網を経てホイールシリンダに送られ、ブレーキキャリパやブレーキシュー
をブレーキディスクあるいはドラムに当接させて制動を行わせる。
油圧システムには、焼き付きを減らす自潤滑作用(self−1ubricat
ing)、低摩耗および低摩擦率、ブレーキシューやキャリパへの均等な圧力印
加、さらには不均等摩耗、不均等調整(adjustment)の補償等の多く
の利点がある。更に、折り曲げ自在なホースを用いるため機械システムに比べ取
り付けが簡単である。
しかしながら、油圧制動システムには、使用中の油圧オイルのシステム内への漏
洩やオイルの汚れによる制動効率の低下、制動作用の劣化という問題点もあった
。
これに対し、タンデム型マスクシリンダを用い、一部が故障しても残りの部分が
機能し続けるよう制動システムを2つの部分に分割構成とすることにより問題の
解決を計ろうとする解決策もある。確かに、システムの一部が故障した場合、I
Lli動効果は減少し、危険状態となる場合がある。
例えば、あるタイヤが同一車軸上のもう一方のタイヤよりも摩耗がひどい時、そ
れぞれブレーキを独立に制御するほうが好ましい場合がある。しかしながら、一
般的制動システムでは、同一車軸上のブレーキは両方とも同時に作動する。また
、運転者によってはシャープな制動を好んだり、あるいは最大限制動が行われる
寸前までブレーキペダルを踏むのを好むことかあるので、制動装置でブレーキの
感覚を調節できれば便利である。
制動技術の進歩は、制動機構で流体が行き渡らないという問題があったために、
限られていた。
[発明の開示]
本発明にかかる車両制動システムは、運転者が操作可能な制動エレメントと、こ
の制動エレメントの操作に応答する制御信号発生手段と、この制御信号発生手段
で生成された制御信号に応じて少なくとも1つの車輪を制動させる手段と、前記
制御信号とは無関係に制動エレメントの操作によって前記制動手段を直接制御す
ることか可能な優先システムを作動させる手段とがら構成されることを特徴とす
る。
この優先システムは手動スイッチで選択的に作動させたり、あるいは所定値以上
に$1j動エレメントに印加された力とともに検出される装置の故障により自動
的に動作させることが可能である。
この優先システムを作動させる手段はソレノイド弁とこのソレノイド弁に供給さ
れる電源とて構成されるのが好ましく、ソレノイド弁の消勢により優先システム
が作動する。
ソレノイド弁は電源の故障や前記制御信号発生手段がらの制御信号で消勢される
のが好ましい。
優先システムは、制動エレメントに印加された力を伝達して制動手段を作動させ
る手段で構成されるのが好ましい。
本発明の好適な実施例において、伝達手段は油圧ピストンとシリンダ装置で構成
されており、油圧ピストンの移動により油圧流体(油圧オイル)をシリンダに流
入させ、制動手段を作動させる。
制動エレメントは油圧的手段または機械的手段で装置の油圧ピストンを動作させ
るのが好ましい。
機械的手段は所定値以上の力による制動エレメントの操作により作動するように
可動ロッドを配置し、この可動ロッドの作動により前記油圧ピストンを移動させ
る構成が好ましい。
前記可動ウッドを付勢し、所定値の力を発生させるスプリング手段が装備されて
いるのが好ましい。
制動エレメントはフットペダルであるのが好ましい。
本発明の好適な実施例には、前記制御信号とは無関係に制動手段を作動させる手
段が含まれており、この手段は圧力の印加により状態が変化し得る少なくとも1
つの弁で構成してもよい。
[図面の簡単な説明]
第1図は本発明に係る車両制動システムの概略図、第2図は第1図の車両制動シ
ステムの一部である制動“フィール(feel)“アクチュエータの組立の部分
断面正面図、第3図は第2図のIII−III断面から見た断面図、第4図は第
1図の車両制動システムの一部である分配弁の部分断面正面図、第5図は明確に
表示するため一部を省略した第3図の分配弁の正面図である。
[発明を実施するための最良の形!!it]以下、本発明に係る車両制動システ
ムの実施例を図面を用いて説明する。まず、第1図にはステアリング可能な車輪
(図示せず)を備えた自動車などの車両で用いられる車両制動システム10が示
されている。
この車両は標準油圧作動ディスクまたはドラムブレーキが取り付けられた4つの
車輪を有している。ブレーキ自体は図示されていないが、操作可能なキャリパや
ブレーキシューまたは各車輪(以下、制動機構と称す)は各サーボ弁11.12
.13.14に取り付けられており、これらサーボ弁11.12.13.14は
連結された車輪における制動機構への圧力を独立に制御する。
車両制動システム10は、第1アクテイブ制動システムと、装置の故障時やこの
第1アクテイブ制動システムの電源が切れたときに制動動作を行う第2制動優先
システムを併用している。
第1アクテイブ制動システムは完全なアクティブ型の“フィール(feel)“
システムであり、物理的に制動機構から切り離されたブレーキペダル15からな
る制動エレメントを含む。ブレーキペダル15は車体に取り付けられ、取り付は
部分を中心に回転可能である。ブレーキペダル15には″フィール(f e e
I)”アクチュエータ16が取り付けられている。
また、第2図において、フィールアクチュエータ16は互いに向き合う一対のピ
ストン面を有しシリンダ18内に格納された可動ピストン17を含む複動型油圧
アクチュエータである。可動ピストン17にはピストン面を形成するピストンヘ
ッド17aが取り付けられている。ピストン17の一方の端部はロードセル21
(またはその他の適切な機器)を含む連結エレメント20によりブレーキペダ
ル15に連結される。ロードセル21は、運転者がブレーキペダル15に加える
力を感知するために、できればデュプレックスセンサであるとよい。ロードセル
21はマイクロプロセッサ等の制御ユニット25に電気的に接続されており、ブ
レーキペダル15に加えられた力に関する入力信号をこの制御ユニット25に供
給する。
連結エレメント20には、線形可変差動変圧器(LVDT)24のホルダ23に
挿入されるロッド22も取り付けられている。LVDTホルダ23は、フィール
アクチュエータ16を格納するマニホールドブロック75のシリンダ18に隣接
して固定されている。LVDT24は、連結エレメント20の機械的な変位(ブ
レーキペダル15の変位)を電気信号に変換し、この信号はLVDT24と電気
的に接続されているマイクロプロセッサ25に送られる。
フィールアクチュエータ16はサーボ弁28と油圧接続されている。油圧流体ラ
インをサーボ弁28からシリンダ18の各端部に連結するマニホルドブロック7
5には油圧伝達チューブ9が設けられているので、サーボ弁28を使用すること
によりピストンヘッド17Hのどちらの面でも油圧でピストン17の動きを制御
できる。
第1図で明らかなように、逆流防止弁29aがサーボ弁28とフィールアクチュ
エータ16間の油圧流体ラインに設けられており、その理由は以下の通りである
。逆流防止弁29aは以下に説明する遮断弁31を介して圧力供給ライン33に
も接続されている。逆流防止弁29aは圧力が印加されると開く。
サーボ弁28は遮断弁31を介して油圧流体供給圧力及びリターンライン33.
34に接続されている。遮断弁31はソレノイド弁であるのが好ましい。ソレノ
イド弁31が付勢されると、圧力供給ライン33はサーボ弁28に接続し、また
消勢するとリターンライン34がサーボ弁28に接続する。遮断弁31に達する
圧力供給ライン33には減圧弁30が設けられているので、サーボ弁28はシス
テム圧力よりも低い圧力を使用する。
キャビテーション防止弁27も備えられている。
マイクロプロセッサ25は制動サーボ弁11.12.13.14を制御するため
に接続されており、マイクロプロセッサ25で生成された信号により4つの制動
機構に印加される圧力を独立に制御する。第4図及び第5図に示すように、サー
ボ弁11.12.13.14は分配弁35を介して制動ライン56に接続されて
おり、制動ライン56はそれぞれ前部左、後部左、後部右、前部右のブレーキに
接続されている。
サーボ弁11.12.13.14はコネクタ32により油圧及びリターンライン
33.34に接続されている。一方のコネクタ32は油圧及びリターンラインの
支線を一対のサーボ弁11.14に接続し、また他方のコネクタ32は支線を残
りのサーボ弁12.13に接続する。
分配弁
分配弁35は、4つに分離したチャンバ46.47.48.49を内部に有する
バルブマニホールド36で構成される。各チャンバ46.47.4g、49は流
体経路50を介して各々のサーボ弁11.12.13.14に接続されている。
マニホールド36は8つのポート37〜44を有し、各チャンバ46.47.4
8.49に一組のポート(37,41)、(38,42)、(39,43)、(
40,44)が与え・:1−〕ようになっている。各組の一方のポート37.3
8.39.40は一対の流体ライン58.59を介してマスクシリンダ45に接
続されている。マスクシリンダ45はできればタンデム型マスクシリンダである
とよい。油圧ブースタ45aはマスクシリンダ45に取り付けられている。以下
はその機能の説明である。
第1図に示すように、−組のポート37.3Bはマスクシリンダからの流体ライ
ン58から流体を供給し、一方他の一対のポート39.40は第二の流体ライン
59から流体を供給する。流体ライン58.59の一方に平衡弁60を設けるこ
とができる。
その他のポート4L42.43.44は制動機構に達する制動ライン56に接続
されている。
各チャンバ46.47.48.49内には、凹型の第1部品と第2部品を含むス
プール51が設けられており、凹型第1部品52は凹型第2部品53の一端に置
かれ、これらはネジ55て固定されている。図に示すように、2つの部品52.
53はそれらを作動させる流体が異なるので、それぞれ異なる物質からなる。ス
プール51はチャンバ46.47.4g、49内でスライド可能である。
各チャンバ46.47.4g、49には圧縮バネ54も設けられている。圧縮バ
ネ54は、スプール51を外側に片寄らせてチャンバ46.47.48.49と
それに連結したサーボ弁11.12.13.14間の流体経路50を密封するよ
うに、その一端が第2スプール部品53の内側の面と向かい合って置かれている
。スプール51の長さは、上記のように片寄らせた時にマスクシリンダ45から
の制動流体がポート37〜44を経てチャンバ46.47.4g、49に自由に
流入/流出できる長さである。
油圧が圧力ライン33を通ってスプール部品53の端部の面57に加えられると
、バネ54が片寄り、スプール51が移動してバネ54を圧縮し、ポート37〜
40からチャンバ46.47.48.49を密閉する。
第2制動システム
第2制動システムも設けられており、これは第1アクテイブシステムの作動中に
は分離した状態にあるので、制動動作を行わない。しかし、第1アクテイブシス
テムがオフ状態になったり故障した場合、例えば手動スイッチを操作する運転者
が自ら進んで使用を決定したり、あるいは故障の際にシステムから自動的に使用
が決定されて、選択的に作動する。
第2制動システムは第2油圧アクチユエータ65を使用してブースタ45aを作
動させる。また、ブースタ45aは周知の方法で加圧された流体を流体ライン5
B、59に供給するようにマスクシリンダ45を作動させる。
第2油圧アクチユエータ65はシリンダ68内に1つのヘッド67を有している
。第2/d]圧アクチユエータ65は、以下のようにフィールアクチュエータ1
6に油圧連結している。流体ライン69はピストンヘッド67の片側でシリンダ
69に接続されている。流体ライン69がシリンダ68から離れると、流体ライ
ン69は2つに分離する。一方の支線69aは油圧流体リターンライン34に逆
流防止弁29bを介して接続され、他方の支線69bは切り替え弁70に接続さ
れる。切り替え弁70の流体ライン71は2つの支線71a、71bに分かれる
。
支線71aは逆流防止弁29aに、また支線71bはフィールアクチュエータ1
6のシリンダ18に達する。
逆流防止弁29a、29b及び切り替え弁70は、遮断弁31を介して圧力供給
ライン33に接続されている。
動する。通常の制動状態では、第2図に示すようにブレーキペダル15は距離A
だけ押される。システム10が検出しなかった故障が発生すると、ブレーキペダ
ル15の通常距離Aでは制動が行われないのでブレーキペダル15は「突然の激
しい」力を受へブレーキペダル15は距離Bだけ押されて優先機構が作動する。
優先機構はアクチュエータ65のピストン66に取り付けられたシャフト76を
含む。シャフト76はシリンダ77内に位置し、アクチュエータ16からアクチ
ュエータ65に達している。通常の状態では、シャフト76はシリンダ77に接
触しない。
第2図及び第3図に示すように、優先圧縮バネ74は、アクチュエータ16を内
部に含むマニホールドブロック75と固定支持体78の間に位置し、固定支持体
78の表面上ではシリンダ77がピボットアーム79に取り付けられて−)る。
マニホールドブロック75は移動可能にシステム10に取り付けられて0る力(
、通常の制動が行われている間はマニホールドプロ・ツク75と固定支持体78
の間で動作するバネ74により固定される。
第2図は優先処理を行っている状態のシステムを示しているが、ブレーキベダル
15は通常の位置に実線で示されている。
第1アクテイブ制動
第1アクテイブ制動が行われている間、ブレーキペダル15は距!Aを移動する
(第2図参照)。運転者がブレーキペダル15に加えた荷重はロードセル21に
より測定され、荷重に応じた入力信号をマイクロプロセッサ25に送る。
フィールアクチュエータ16は、ブレーキペダル15に対する運転者の要求に反
応する。この反応を可能とするために、マイクロプロセッサ25はフィールアク
チュエータ16に接続されたサーボ弁28に制御信号を送り、ピストンヘッド1
7aのどちらか一方の側に圧力を印加する。この操作が行われると、ブレーキペ
ダル15の動きに抵抗が加えられ、制動の“フィール1のシミュレーションが行
われる。この“フィール”はマイクロプロセッサ25のプログラミングにより変
化させることができ、運転者が所望する軽いあるいは重い制動が実現する。
第1アクテイブ制動が行われている間、遮断弁31は付勢されてサーボ弁28を
圧力ライン33に接続する。遮断弁31が付勢されると、圧力が逆流防止弁29
a、29bにも加えられる。これにより、逆流防止弁29a、29bが開き、ま
た切り替え弁70が閉じる。これらの開閉でフィールアクチュエータ16はピス
トンヘッド17aの一方の側へ通ずる流体ラインを介して、サーボ弁28により
直接駆動される。マスクシリンダ45に残っている流体圧力はどれも、開いてい
る逆流防止弁29bから流体リターンライン34に延びている流体ライン69を
通って出ていく。
フィールアクチュエータ16は、必要な“フィール”に応じて幅広い特性のシミ
ュレーションを行うことができる。
実際の制動は4つのサーボ弁11.12.13.14により印加される流体圧力
により行われる。マイクロプロセッサ25は、ロードセル21からの入力信号に
従って、独立した制御信号を各サーボ弁11.12.13.14に送る。
遮断弁31が付勢されると、サーボ弁11.12.13.14はコネクタ32を
介して圧力供給ラインに接続される。流体圧力は各サーボ弁11.12.13.
14により制御され、各制動機構を独立に作動する。流体経路50を通ってサー
ボ弁11.12.13.14から送られてきた流体圧力は、バネ54の予荷重を
押し戻すことが可能である。バネ54はスプール51をチャンバ46.47.4
8.49に移動させ、マスクシリンダ45のボート37〜40からチャンバを密
閉する。チャンバ46〜49に残っている流体は、スプール51の動きによりボ
ート41〜44を通ってチャンバ46〜49から出され、個々の制動機構に移動
してブレーキを各々独立に動作させる。
第2制動
第2制動システムは2つの方法のいずれかで作動する。1つは運転者が操作する
手動スイッチ(図示せず)により遮断弁31を消勢する方法で、もう1つは第1
アクテイブ制動システムで故障が検出された結果作動する方法である。
システム故障の主なものは、システムへの電力供給が行われなくなったり、テめ
定められた安全限界をシステム圧力が下回ってしまうことである。
マイクロプロセッサ25が監視する様々な安全制御ループが制動システム全体に
設けられている。マイクロプロセッサ25によりサーボ弁28に送られた制御信
号に従ってフィールアクチュエータ16が実際に動作するかどうかチェックする
LVDT24を装備した例を先に説明した。システムのLVDT、ロードセル2
1及びその他のセンサはデュプレックスセンサであるのが好ましい。これらのセ
ンサの信号は重複され、要求及びエラー検出信号を生成するために合成される。
制御ループの故障は、システムからの実際の出力と、システムと並行して作動す
るリアルタイムモデルとを比較することにより検出できる。故障が検出されると
、遮断弁31の消勢が行われる。
電力供給が減少すると、遮断弁31の消勢が自動的に行われる。圧力低下でも同
様の結果が得られるが、これについては後述する。
遮断弁31が消勢されると、遮断弁31は流体リターンライン34に接続される
。そのため圧力低下が発生し、逆流防止弁29a、29bが閉じ、切り替え弁7
0が開く。これにより、サーボ弁28がフィールアクチュエータ16から油圧切
断され、フィールアクチュエータ16はブースタ45a及びマスクシリンダ45
を作動させる切り替えバルブ70を介してアクチュエータ65に油圧接続される
。
ブレーキペダル15に印加された圧力は、ピストンヘッド17aで流体をシリン
ダ18から押し出すピストン17の動きにより切り替え弁70を経て第2アクチ
ユエータ68のシリンダ68に伝えられ、第2アクチユエータ68のピストンヘ
ッド66を作動させる。従って、このモードでの制動では、改造されていない標
準の油圧制動システムと同様の感覚と性能が得られる。
分配弁35について説明する。サーボ弁11〜14は第2制動で流体リターンラ
イン34に接続され、スプール51に加えられた圧力が低下する。バネ54の力
は残っている圧力を十分に押し戻してスプール51をサーボ弁11〜14に向か
って外に押し出し、チャンバ46〜49から流体経路50を密閉する。またマス
クシリンダ45に通じているボート37〜40は露出した状態になる。
従って、フットペダル15が押されると、制動流体はマスクシリンダ45がら流
体経路58.59を通ってチャンバ46〜49に押し流され、更に制動ライン5
6を通ってポート41〜44から制動機構に達する。
ポート37.40は流体ライン58に、またポート38.39は流体ライン59
に接続されているので、同等の圧力がそれぞれの車軸対のブレーキに伝達される
。
システムの圧力が一定の限界を下回っても、バネ54が伸びて最初の状態に戻る
ので、遮断弁31が消勢されたときと同様の結果が得られる。
優先制動
フィールシステムで故障が検出されない場合、優先機構が作動する。運転者がペ
ダル15を距離Aだけ押しても制動が行われないと、運転者は突然の激しい力を
加え、ペダル15は距MBを移動する。フィールアクチュエータシリンダ18の
長さは、ブレーキペダル15が距離Aの終端部に達したときにピストンヘッド1
7aがシリンダ18の端部に届くことができるような長さである。更に、ペダル
15の動き、即ち突然の激しい力が加えられたときに距離Bを移動することによ
り、ピストンヘッド17aがシリンダ18の端部の面に圧力を加える。シリンダ
18はマニホールドブロック75に取り付けられているので、マニホールドブロ
ック75がバネ74に向かって移動し、バネ74の予荷重を押し戻す。これによ
りマニホールドブロック75全体が(第2図に示す位置に向かって)移動する。
マニホールドブロック75が支持体78に向かって移動すると、シリンダ77は
シャフト76と接触する。更に、マニホールドブロック75の移動により、シャ
フト76がピストン66を動かす。これにより制動ブースタ45aが作動し、マ
スクシリンダ45がブレーキを動作させる。
従ってシステムは、多機能で、自己監視、危険防止を行い、またロック防止制動
、変動平衡、減速要求、ペダルへの制動性能フィードバック等の様々な制御法則
に応じて動作することができる。
[産業上の利用可能性]
上記のシステムは主にブレーキペダルに加えられた荷重により動作を行うが、適
切な改造を行うことにより、ブレーキペダルの位置や動きまたはシステムで測定
できるその他のパラメータに応じることが可能になる。
5uasτ:TUTES)−1EET
/社へ!
国際調査報告
GB 9000641
SA 363110
Claims (18)
- 1.運転者が操作可能な制動エレメントと、前記制動エレメントの動作に応答す る制御信号生成手段と、前記制御信号生成手段で生成された制御信号に応じて少 なくとも1つの車輪を制動させる制動手段と、 前記制御信号とは無関係に前記制動エレメントの操作によって前記制動手段を直 接制御する優先システムを作動させる手段と、を含むことを特徴とする車両制動 システム。
- 2.請求項1記載の車両制動システムにおいて、前記優先システムを作動させる 手段は手動スイッチであることを特徴とする車両制動システム。
- 3.請求項1または請求項2記載の車両制動システムにおいて、前記優先システ ムを作動させる手段はシステム故障の検出と同時に自動的に作動することを特徴 とする車両制動システム。
- 4.請求項1または請求項2または請求項3記載の車両制動システムにおいて、 所定値以上の力が前記制動エレメントに加わると前記優先システムを作動させる 手段を有することを特徴とする車両制動システム。
- 5.請求項1または請求項2または請求項3または請求項4記載の車両制動シス テムにおいて、 前記優先システムを作動させる手段は、ソレノイド弁と、このソレノイド弁に供 給される電源と、を含み、前記優先システムは前記ソレノイド弁の消勢によって 動作することを特徴とする車両制動システム。
- 6.請求項5記載の車両制動システムにおいて、前記ソレノイド弁はこのソレノ イド弁へ供給される電源の故障の時消熱されることを特徴とする車両制動システ ム。
- 7.請求項5または請求項6記載の車両制動システムにおいて、前記ソレノイド 弁は前記制御信号生成手段からの制御信号により消勢されることを特徴とする車 両制動システム。
- 8.請求項1または請求項2または請求項3または請求項4または請求項5また は請求項6または請求項7記載の車両制動システムにおいて、前記優先システム は前記制動エレメントに印加された力を伝達して前記制動手段を作動させる伝達 手段を含むことを特徴とする車両制動システム。
- 9.請求項8記載の車両制動システムにおいて、前記伝達手段は、油圧ピストン と、シリンダ装置と、を含むことを特徴とする車両制動システム。
- 10.請求項9記載の車両制動システムにおいて、前記制動エレメントは前記油 圧ピストンを油圧手段で作動させることを特徴とする車両制動システム。
- 11.請求項9記載の車両制動システムにおいて、前記制動エレメントは前記油 圧ピストンを機械的手段で作動させることを特徴とする車両制動システム。
- 12.請求項11記載の車両制動システムにおいて、前記機械的手段は可動ロッ ドを含み、所定値以上の力で行われる前記制動エレメントの操作によりこの可動 ロッドが移動し、この可動ロッドの移動により前記油圧ピストンを作動させるこ とを特徴とする車両制動システム。
- 13.請求項12記載の車両制動システムにおいて、前記可動ロッドを付勢して 前記所定値の力を発生させるスプリング手段を含むことを特徴とする車両制動シ ステム。
- 14.請求項1または請求項2または請求項3または請求項4または請求項5ま たは請求項6または請求項7または請求項8または請求項9または請求項10ま たは請求項11または請求項12または請求項13記載の車両制動システムにお いて、 前記制動エレメントはフットペダルであることを特徴とする車両制動システム。
- 15.請求項1または請求項2または請求項3または請求項4または請求項5ま たは請求項6または請求項7または請求項8または請求項9または請求項10ま たは請求項11または請求項12または請求項13または請求項14記載の車両 制動システムにおいて、 前記制御信号に対する前記制動手段の応答を解除する手段を含むことを特徴とす る車両制動システム。
- 16.請求項15記載の車両制動システムにおいて、前記制御信号に対する前記 制動手段の応答を解除する手段は圧力の印加により状態が変化する少なくとも1 つの弁を含むことを特徴とする車両制動システム。
- 17.添付図面を用いて上記に記載されたことを特徴とする車両制動システム。
- 18.請求項1または請求項2または請求項3または請求項4または請求項5ま たは請求項5または請求項7または請求項8または請求項9または請求項10ま たは請求項11または請求項12または請求項13または請求項14または請求 項15または請求項16または請求項17に記載された車両制動システムを備え ることを特徴とする車両。
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