JPS6293644A - 排気濃度検出器の特性判定方法 - Google Patents
排気濃度検出器の特性判定方法Info
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- JPS6293644A JPS6293644A JP60234772A JP23477285A JPS6293644A JP S6293644 A JPS6293644 A JP S6293644A JP 60234772 A JP60234772 A JP 60234772A JP 23477285 A JP23477285 A JP 23477285A JP S6293644 A JPS6293644 A JP S6293644A
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- sensor
- time
- exhaust gas
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
- F02D41/1493—Details
- F02D41/1495—Detection of abnormalities in the air/fuel ratio feedback system
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は内燃エンジンの排気系に配されて排気中の成分
濃度を検出する排気濃度検出器の特性判定方法に関する
。
濃度を検出する排気濃度検出器の特性判定方法に関する
。
(従来技術及びその問題点)
従来、内燃エンジンへの燃料供給量を、例えばエンジン
回転数および吸気管内絶対圧に応じた基準値に、エンジ
ンの排気系に配された排気濃度検出器(以下「02セン
サ」と云う)により検出された排気中の酸素濃度を含む
パラメータに応じた補正値により補正することにより設
定し、エンジンに供給される混合気の空燃比をエンジン
の排気系に配された三元触媒の最大変換効率が得られる
理論混合比になるように制御する空燃比フィードバック
制御装置が一般に使用されている(特開間第57−13
7633号)。
回転数および吸気管内絶対圧に応じた基準値に、エンジ
ンの排気系に配された排気濃度検出器(以下「02セン
サ」と云う)により検出された排気中の酸素濃度を含む
パラメータに応じた補正値により補正することにより設
定し、エンジンに供給される混合気の空燃比をエンジン
の排気系に配された三元触媒の最大変換効率が得られる
理論混合比になるように制御する空燃比フィードバック
制御装置が一般に使用されている(特開間第57−13
7633号)。
かかる装置に使用されている02センサは酸化ジルコニ
ウム等をセンサ素子として用い、その酸化ジルコニウム
等の内部を透過する酸素イオンの量が大気中の酸素分圧
と排気ガス中の酸素分圧の差によって変化するのを利用
してこの変化に応じた02センサの出力電圧の変化によ
り排気ガス中の酸素濃度を検出するものである。
ウム等をセンサ素子として用い、その酸化ジルコニウム
等の内部を透過する酸素イオンの量が大気中の酸素分圧
と排気ガス中の酸素分圧の差によって変化するのを利用
してこの変化に応じた02センサの出力電圧の変化によ
り排気ガス中の酸素濃度を検出するものである。
上述した空燃比フィードバック制御装置において使用さ
れる02センサが不良品である場合エンジンに供給され
る混合気の空燃比は異常値を示し適正なエンジン制御が
不可能となる。
れる02センサが不良品である場合エンジンに供給され
る混合気の空燃比は異常値を示し適正なエンジン制御が
不可能となる。
このため、従来は、主に02センサの出力電圧値が正常
動作時に執り得る最大値及び最小値により規定される範
囲を外れたとき02センサが不良であると判定する方法
や02センサの出力電圧レベルが所定の基準値を基準と
してリッチ側からリーン側に又はその逆に変化する所謂
02センザの反転が所定時間以上に亘り生しないとき0
2センサが不良であると判定する方法により02センサ
の良否を判別していた。
動作時に執り得る最大値及び最小値により規定される範
囲を外れたとき02センサが不良であると判定する方法
や02センサの出力電圧レベルが所定の基準値を基準と
してリッチ側からリーン側に又はその逆に変化する所謂
02センザの反転が所定時間以上に亘り生しないとき0
2センサが不良であると判定する方法により02センサ
の良否を判別していた。
しかしながら、前者の方法では、02センサの出力電圧
レベルが上記最大値及び最小値間の範囲内に留まる場合
である限り02センサが出力電圧がリッチ側又はリーン
側のいずれか一方に偏るような出力特性をもつよ・)な
ときでも該Ozセン41−は不良と判定されるごとがな
く、かかる特性の02センザを使用すると、混合気の空
燃比がリーン側又はリッチ側にずれてしまう。同様に、
l&打の方法においても、Q2センザの出力反転が前記
所定時間内に生じる限り、上述のようなリッチ側又はリ
ーン側に偏る出力特性の02センザの不良を用足するこ
とができない。
レベルが上記最大値及び最小値間の範囲内に留まる場合
である限り02センサが出力電圧がリッチ側又はリーン
側のいずれか一方に偏るような出力特性をもつよ・)な
ときでも該Ozセン41−は不良と判定されるごとがな
く、かかる特性の02センザを使用すると、混合気の空
燃比がリーン側又はリッチ側にずれてしまう。同様に、
l&打の方法においても、Q2センザの出力反転が前記
所定時間内に生じる限り、上述のようなリッチ側又はリ
ーン側に偏る出力特性の02センザの不良を用足するこ
とができない。
従来一般に、上述の方法により良品と判定さ扛た02セ
ンザを、車輌の量産ラインにおいてエンジンの排気系に
組込んだ後完成・Fを実際5こ運転し7て所謂10モー
ドテスト法により排気ガス中の有害成分量の測定を行っ
ているが、このテストの結果上述のように一旦良品と判
定された02センザを使用したエンジンが排気ガス中の
所要のHC規制値又はNOx規制値の要件を満たさない
と判定されることがしばしばあり、かかる場合02セン
サを交換する必要があり、各人な時間と労力を要してい
た。
ンザを、車輌の量産ラインにおいてエンジンの排気系に
組込んだ後完成・Fを実際5こ運転し7て所謂10モー
ドテスト法により排気ガス中の有害成分量の測定を行っ
ているが、このテストの結果上述のように一旦良品と判
定された02センザを使用したエンジンが排気ガス中の
所要のHC規制値又はNOx規制値の要件を満たさない
と判定されることがしばしばあり、かかる場合02セン
サを交換する必要があり、各人な時間と労力を要してい
た。
(発明の目的)
本発明は上述した不具合を解消するためになされたもの
で、本発明の目的は02センサの特性の判定を誤診なく
正確に行うことができる排気濃度検出器の特性判定方法
を提供することにある。
で、本発明の目的は02センサの特性の判定を誤診なく
正確に行うことができる排気濃度検出器の特性判定方法
を提供することにある。
(発明の概要)
上述の目的を達成するめに、本発明に依れば、内燃エン
ジンの排気系に配された排気濃度検出器から出力される
排気中の成分濃度検出値と所定の基準値とを比較して該
検出値が該所定の基準値以上である第1の時間と該検出
値が該所定の基準値以下である第2の時間との比を求め
、該求めた第1の時間と第2の時間との比によって前記
排気濃度検出器が良品であるか否かを判定する排気濃度
検出器の特性判定方法が提供される。
ジンの排気系に配された排気濃度検出器から出力される
排気中の成分濃度検出値と所定の基準値とを比較して該
検出値が該所定の基準値以上である第1の時間と該検出
値が該所定の基準値以下である第2の時間との比を求め
、該求めた第1の時間と第2の時間との比によって前記
排気濃度検出器が良品であるか否かを判定する排気濃度
検出器の特性判定方法が提供される。
(発明の実施例)
以下本発明の02センサの特性判定方法について図面を
参照しながら説明する。
参照しながら説明する。
第1図は02センサを使用した内燃エンジンの燃料供給
制御装置の一例を示す構成図であり、符号1は例えば4
気筒の内燃エンジンを示し、エンジン1には吸気管2が
接続されている。吸気管12の途中にはスロットルボデ
ィ3が設けられ、内部にスロットル弁3′が設けられて
いる。スロットル弁3′にはスロットル弁開度(θTH
)センサ4が連結されてスロットル弁3°の弁開度を電
気的信号に変換し電子コントローユニノl−(以下rE
cUJと云う)5に送るようにされている。
制御装置の一例を示す構成図であり、符号1は例えば4
気筒の内燃エンジンを示し、エンジン1には吸気管2が
接続されている。吸気管12の途中にはスロットルボデ
ィ3が設けられ、内部にスロットル弁3′が設けられて
いる。スロットル弁3′にはスロットル弁開度(θTH
)センサ4が連結されてスロットル弁3°の弁開度を電
気的信号に変換し電子コントローユニノl−(以下rE
cUJと云う)5に送るようにされている。
吸気管2のエンジン1及びスロットルボディ3間には各
気筒毎に、各気筒の吸気弁(図示上ず)の少し上流に夫
々燃料噴射弁6が設けられている。
気筒毎に、各気筒の吸気弁(図示上ず)の少し上流に夫
々燃料噴射弁6が設けられている。
燃料噴射弁6は図示しない燃料ポンプに接続されている
と共にE C1,J 5に電気的に接続されて十りの、
E CU 5からの信号によって燃料噴射弁6の開弁時
間が制御される。
と共にE C1,J 5に電気的に接続されて十りの、
E CU 5からの信号によって燃料噴射弁6の開弁時
間が制御される。
一方、前記スロットルボディ3のスロットル弁3′の下
流には管7を介して絶対圧(PBA)センサ8が設けら
れており、この絶対圧センサ8によって電気的信号に変
換された絶対圧信号は前記ECU3に送られる。
流には管7を介して絶対圧(PBA)センサ8が設けら
れており、この絶対圧センサ8によって電気的信号に変
換された絶対圧信号は前記ECU3に送られる。
エンジン1本体にはエンジン冷却水温センサ(以下rT
wセンサ」と云う)9が設けられ、Tセンサ9はサーミ
スタ等がらなり、冷却水が充満したエンジン気筒周壁内
に挿着されて、その検出水温信号をECU3に供給する
。エンジン回転数センサ(以下rNeセンサ」と云う)
10がエンジンの図示しないカム軸周囲又はクランク軸
周囲に取り付けられており、Neセンサ10はエンジン
のクランク軸180°回転毎に所定のクランク角度位置
で、即ち、各気筒の吸気行程開始時の上死点(TDC)
に関し所定クランク角度前のクランク角度位置でクラン
ク角度位置信号(以下これをrTDC信号」と云う)を
出方するものでありこのTDC信号をECU3に送られ
る。
wセンサ」と云う)9が設けられ、Tセンサ9はサーミ
スタ等がらなり、冷却水が充満したエンジン気筒周壁内
に挿着されて、その検出水温信号をECU3に供給する
。エンジン回転数センサ(以下rNeセンサ」と云う)
10がエンジンの図示しないカム軸周囲又はクランク軸
周囲に取り付けられており、Neセンサ10はエンジン
のクランク軸180°回転毎に所定のクランク角度位置
で、即ち、各気筒の吸気行程開始時の上死点(TDC)
に関し所定クランク角度前のクランク角度位置でクラン
ク角度位置信号(以下これをrTDC信号」と云う)を
出方するものでありこのTDC信号をECU3に送られ
る。
エンジン1の排気管11には三元触媒12が配置され排
気ガス中のHC,Co、NOx成分の浄化作用を行う。
気ガス中のHC,Co、NOx成分の浄化作用を行う。
この三元触媒12の上流側には。;−!=7す13が排
気tl 1に挿着され、このセンサ13は排気中の酸素
濃度を検出し、酸素濃度信号をECU3に供給する。
気tl 1に挿着され、このセンサ13は排気中の酸素
濃度を検出し、酸素濃度信号をECU3に供給する。
更に、ECU3には例えば大気圧センサ等の他臀 の
パラメータセンサ14が接続されており、他のパラメー
タセン+14はその検出値信号を[EC[J5に供給す
る。
パラメータセンサ14が接続されており、他のパラメー
タセン+14はその検出値信号を[EC[J5に供給す
る。
ECU3は各種センサがらの入力信号波形を成形し、電
圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジ
タル信号値に変換する等の機能を有する入力回路5a、
中央演算処理回路(以下rcPUJ と云’+)5 b
、CPU5 bで実行される各種演算プログラム及び演
算結果等を記憶する記憶手段5c、及び前記燃料噴射弁
6に駆動信号を供給する出力回路5d等から構成される
。
圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジ
タル信号値に変換する等の機能を有する入力回路5a、
中央演算処理回路(以下rcPUJ と云’+)5 b
、CPU5 bで実行される各種演算プログラム及び演
算結果等を記憶する記憶手段5c、及び前記燃料噴射弁
6に駆動信号を供給する出力回路5d等から構成される
。
CPU5 bは前記TDC信号が入力する毎に入力回路
5aを介して供給された前述の各種センサからのエンジ
ンパラメータ信号に基づいて、次式で与えられる燃料噴
射弁6の燃料噴射時間′r’ OLJ Tを算出する。
5aを介して供給された前述の各種センサからのエンジ
ンパラメータ信号に基づいて、次式で与えられる燃料噴
射弁6の燃料噴射時間′r’ OLJ Tを算出する。
Tou7=TiXKo2 XK+ +に2 ・” (1
)ここに、Tiは燃料噴射弁6の基本燃料噴射時間を示
しこの基本噴射時間は例えば吸気管内絶対圧PEAとエ
ンジン回転数Neとに基づいて記憶手段5Cから読み出
される。Ko2は後述する02フイードバンク補正係数
である。K1及びに2は夫々各種エンジンパラメータ信
号に応じて演算される補正係数及び補正変数であり、エ
ンジン運転状態に応じて燃費特性、排気ガス特性等の最
適化が図られるような所要値に設定される。
)ここに、Tiは燃料噴射弁6の基本燃料噴射時間を示
しこの基本噴射時間は例えば吸気管内絶対圧PEAとエ
ンジン回転数Neとに基づいて記憶手段5Cから読み出
される。Ko2は後述する02フイードバンク補正係数
である。K1及びに2は夫々各種エンジンパラメータ信
号に応じて演算される補正係数及び補正変数であり、エ
ンジン運転状態に応じて燃費特性、排気ガス特性等の最
適化が図られるような所要値に設定される。
上述の02フイードバツク補正係数KO2は、エンジン
の空燃比フィードバック領域において第1図の02七ン
サ13の出力に応じて値が設定され、上記基本噴射時間
Tiに乗算されて、これを補正するもので、その結果得
られた噴射時間Tour、従ってエンジン1に供給され
る混合気の空燃比が三元触媒12の変換効率が最大とな
る理論混合比(例えは14.7)に制御される。具体的
には、CPtJSb内で02センサ13の酸素濃度を表
わす出力値(電圧値)が所定の基準値(例えば0.6ボ
ルト)と比較され、該出力値が該所定の基準値に関して
リッチ側からリーン側又はその逆に変化したときその変
化毎に補正係数Ko2に第1の補正値Piが加減され(
P項制御)、02センサ13の出力値が前記所定の基準
値に関してリーン側又はリッチ側に留まる限りは所定時
間経過毎、例えばTDC信号が所定パルス数発生する度
毎に補正係数Ko2に第2の補正値Δkが加減される(
1項制御)。
の空燃比フィードバック領域において第1図の02七ン
サ13の出力に応じて値が設定され、上記基本噴射時間
Tiに乗算されて、これを補正するもので、その結果得
られた噴射時間Tour、従ってエンジン1に供給され
る混合気の空燃比が三元触媒12の変換効率が最大とな
る理論混合比(例えは14.7)に制御される。具体的
には、CPtJSb内で02センサ13の酸素濃度を表
わす出力値(電圧値)が所定の基準値(例えば0.6ボ
ルト)と比較され、該出力値が該所定の基準値に関して
リッチ側からリーン側又はその逆に変化したときその変
化毎に補正係数Ko2に第1の補正値Piが加減され(
P項制御)、02センサ13の出力値が前記所定の基準
値に関してリーン側又はリッチ側に留まる限りは所定時
間経過毎、例えばTDC信号が所定パルス数発生する度
毎に補正係数Ko2に第2の補正値Δkが加減される(
1項制御)。
第2図は上述した様に内燃エンジンの燃料供給制御装置
等に使用されるo2センサについて本発明の特性判定方
法を実施する応答比(K)測定装置のブロック図である
。測定に供されるo2センサ13は、それが適用される
内燃エンジン1の排気系に取り付けられる。混合気供給
テスト装置15は所定の空燃比(例えば理論混合比−1
4,7)の混合気を調製しエンジンlに供給する。02
センサ13の出力側には応答比(K)測定装置16が接
続され、02センサ13の応答比Kを測定する。
等に使用されるo2センサについて本発明の特性判定方
法を実施する応答比(K)測定装置のブロック図である
。測定に供されるo2センサ13は、それが適用される
内燃エンジン1の排気系に取り付けられる。混合気供給
テスト装置15は所定の空燃比(例えば理論混合比−1
4,7)の混合気を調製しエンジンlに供給する。02
センサ13の出力側には応答比(K)測定装置16が接
続され、02センサ13の応答比Kを測定する。
第3図に示すように、この応答比にはo2センサI3の
出力電圧が所定の基準値Vref (例えば0.6ボ
ルト)より高いリッチ側にある第1の時間TRと、該所
定の基準値Vrefより低いリーン側にある第2の時間
TLとの比TR/(TR+且)であり、この応答比Kが
所定の範囲(例えば0.5〜0.6)内にあれば、当該
02センサが良品であると判定され、該範囲外にあれば
不良品であると判定される。実際には、混合気供給テス
I・装置15は1回の測定につき約10秒間連続して作
動されて所定空燃比の混合気をエンジン1に供給する。
出力電圧が所定の基準値Vref (例えば0.6ボ
ルト)より高いリッチ側にある第1の時間TRと、該所
定の基準値Vrefより低いリーン側にある第2の時間
TLとの比TR/(TR+且)であり、この応答比Kが
所定の範囲(例えば0.5〜0.6)内にあれば、当該
02センサが良品であると判定され、該範囲外にあれば
不良品であると判定される。実際には、混合気供給テス
I・装置15は1回の測定につき約10秒間連続して作
動されて所定空燃比の混合気をエンジン1に供給する。
02センサ13はこの供給に応動して正常状態では約1
0回リッチ側からリーン側及びその逆方向に出力が反転
するので、例えば10回の反転に亘って得られた応答比
に=TR/ (TR+TL)の平均値を算出し、この平
均値により02センサの良否を判別する。
0回リッチ側からリーン側及びその逆方向に出力が反転
するので、例えば10回の反転に亘って得られた応答比
に=TR/ (TR+TL)の平均値を算出し、この平
均値により02センサの良否を判別する。
一般に知られている如く、混合気がリッチなときは排気
ガス中のCo、HCが多くなる一方、混合気がリーンな
ときはNOxが多くなるので2.02センサの良否を判
別する上述の応答比にの所定範囲は下限値が排気ガス規
制において定められるC01HCの規制目標値(最大許
容値) (g/kn+)に対応する値に+ (第4
図(a))に、同様に上限値がNOxの規制目標値(最
大目標値) (g/km)に対応する値に2 (第
4図(lj))に人々設定される。従って、応答比Kが
下1覗値に1を下足る02センザを使用すると、理論混
合気をエンジン1に供給しても前述したフィードハック
制御作用により第4図(alに示ず斜線領hiA′T2
co、IIcの排出量が親制御−1標値を超えて増加し
、同様に」二限値に2を−hmる02センザを使用する
と同図(blに示す斜線領域り代でNOxの排出量が規
制目標値を超えて増加」乙。
ガス中のCo、HCが多くなる一方、混合気がリーンな
ときはNOxが多くなるので2.02センサの良否を判
別する上述の応答比にの所定範囲は下限値が排気ガス規
制において定められるC01HCの規制目標値(最大許
容値) (g/kn+)に対応する値に+ (第4
図(a))に、同様に上限値がNOxの規制目標値(最
大目標値) (g/km)に対応する値に2 (第
4図(lj))に人々設定される。従って、応答比Kが
下1覗値に1を下足る02センザを使用すると、理論混
合気をエンジン1に供給しても前述したフィードハック
制御作用により第4図(alに示ず斜線領hiA′T2
co、IIcの排出量が親制御−1標値を超えて増加し
、同様に」二限値に2を−hmる02センザを使用する
と同図(blに示す斜線領域り代でNOxの排出量が規
制目標値を超えて増加」乙。
従って、応答比I〈がCo、I(C及びト10xの総て
の規制目標値を満足する範囲に、−42内にある02セ
ンサが良品とされる。
の規制目標値を満足する範囲に、−42内にある02セ
ンサが良品とされる。
尚、第4図(al (b)における曲線I、 11は
に値の変化に伴うCo、HC及びNOxの排出量の変化
を示す。
に値の変化に伴うCo、HC及びNOxの排出量の変化
を示す。
(発明の効果)
以上説明したように、本発明の排気濃度検出器の特性判
定方法に依れば、内燃エンジンの排気系に配された排気
濃度検出器から出力される排気中の成分濃度検出値と所
定の基準値とを比較して該検出値が該所定の基準値以上
である第1の時間と該検出値が該所定の基準値以下であ
る第2の時間との比を求め、該求めた第1の時間と第2
の時間との比によって前記排気濃度検出器が良品である
か否かを判定するようにしたので、02センサの特性の
判定を誤診なく正確に行うことができ、完成車に組込ん
だ後の不良02センサの交換を行うことがほとんど皆無
となり、時間、労力の大幅な節約が可能になる。
定方法に依れば、内燃エンジンの排気系に配された排気
濃度検出器から出力される排気中の成分濃度検出値と所
定の基準値とを比較して該検出値が該所定の基準値以上
である第1の時間と該検出値が該所定の基準値以下であ
る第2の時間との比を求め、該求めた第1の時間と第2
の時間との比によって前記排気濃度検出器が良品である
か否かを判定するようにしたので、02センサの特性の
判定を誤診なく正確に行うことができ、完成車に組込ん
だ後の不良02センサの交換を行うことがほとんど皆無
となり、時間、労力の大幅な節約が可能になる。
第1図は02センサの使用例としての燃料供給制御装置
の全体構成図、第2図は本発明方法を実施するための応
答比測定装置を示すブロック図、第3図は02センサの
出力電圧の対時間変化を示すグラフ、第4図は排気ガス
成分排出量と応答比にとの関係を示すグラフである。 ■・・・内燃エンジン、12・・・三元触媒、13・・
・02センサ。 出願人 本田技研工業株式会社 代理人 弁理士 渡 部 敏 音 高2図
の全体構成図、第2図は本発明方法を実施するための応
答比測定装置を示すブロック図、第3図は02センサの
出力電圧の対時間変化を示すグラフ、第4図は排気ガス
成分排出量と応答比にとの関係を示すグラフである。 ■・・・内燃エンジン、12・・・三元触媒、13・・
・02センサ。 出願人 本田技研工業株式会社 代理人 弁理士 渡 部 敏 音 高2図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、内燃エンジンの排気系に配された排気濃度検出器か
ら出力される排気中の成分濃度検出値と所定の基準値と
を比較して該検出値が該所定の基準値以上である第1の
時間と該検出値が該所定の基準値以下である第2の時間
との比を求め、該求めた第1の時間と第2の時間との比
によって前記排気濃度検出器が良品であるか否かを判定
する排気濃度検出器の特性判定方法。 2、前記排気濃度検出器は前記内燃エンジンの排気系に
配された三元触媒の上流側に配置され、前記第1の時間
と第2の時間との比が所定の範囲内にあるとき前記排気
濃度検出器が良品であると判定する特許請求の範囲第1
項記載の排気濃度検出器の特性判定方法。
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