DE102004023067A1 - Injection correction method for fuel injector involves measuring correction values for fuel injector at several checkpoints, and determining components of fuel injector causing discrepancies in fuel injection based on measured values - Google Patents

Injection correction method for fuel injector involves measuring correction values for fuel injector at several checkpoints, and determining components of fuel injector causing discrepancies in fuel injection based on measured values Download PDF

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Abstract

The method involves measuring and storing the correction values for a fuel injector (18) at several checkpoints. Individual components of the fuel injector causing discrepancies in fuel injection are then determined based on the measured correction values. The components may be determined using linear equations, simulation or experiments.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Korrigieren des Einspritzverhaltens wenigstens eines Injektors nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a method for correcting the injection behavior at least one injector according to the preamble of claim 1.

Stand der TechnikState of technology

Elektrisch betriebene Injektoren zur Einspritzung von Kraftstoff werden beispielsweise im Rahmen von Common-Rail-Systemen verwendet. Bei der Speichereinspritzung "Common-Rail" sind Druckerzeugung und Einspritzung entkoppelt. Der Einspritzdruck wird unabhängig von der Motordrehzahl und der Einspritzmenge erzeugt und steht im "Rail" für die Einspritzung bereit. Einspritzzeitpunkt und -menge werden im elektronischen Motor-Steuergerät berechnet und von einem Injektor an jedem Motorzylinder über ein ferngesteuertes Ventil umgesetzt.electrical operated injectors for injection of fuel, for example used in common rail systems. In the memory injection "common rail" are pressure generation and injection decoupled. The injection pressure is independent of The engine speed and injection quantity generated and is in the "rail" for the injection ready. Injection timing and quantity are calculated in the electronic engine control unit and from an injector on each engine cylinder via a remote-controlled valve implemented.

Derartige Injektoren weisen aufgrund Ihrer mechanischen Fertigungstoleranzen unterschiedliche Mengenkennfelder auf. Unter einem Mengenkennfeld ist die Beziehung zwischen Einspritzmenge, Raildruck und Ansteuerzeit zu verstehen. Dies hat zur Folge, daß trotz elektrisch definierter Steuerung jeder einzelne Injektor den Verbrennungsraum mit unterschiedlichen Mengen an Kraftstoff füllt.such Injectors have due to their mechanical manufacturing tolerances different quantity maps. Under a quantity map is the relationship between injection quantity, rail pressure and activation time to understand. This has the consequence that, despite electrically defined Control each individual injector the combustion chamber with different Filling amounts of fuel.

Um einen möglichst geringen Kraftstoffverbrauch unter Einhaltung strenger Abgasnormen und eine sehr gute Laufruhe zu erreichen, dürfen die Injektoren im Betrieb nur sehr geringe Toleranzen im Hinblick auf die Einspritzmenge aufweisen. Diese geforderten geringen Toleranzen können aufgrund der mechanischen Fertigungstoleranzen nicht eingehalten werden. Um dennoch eine definierte Einspritzmenge bei den Injektoren sicherzustellen, werden die Injektoren nach der Fertigung an charakteristischen Arbeitspunkten auf ihre Einspritzmenge vermessen und in Klassen eingeordnet. Die jeweilige Klasse muß dem Motor-Steuergerät während des Betriebs der Injektoren bekannt sein, so daß die Steuerung an die speziellen Merkmale der Klasse injektorspezifisch angepaßt werden kann.Around one possible Low fuel consumption in compliance with strict emission standards and to achieve a very good smoothness, the injectors are allowed to operate have only very small tolerances with regard to the injection quantity. These required low tolerances can due to the mechanical Manufacturing tolerances are not met. Nevertheless, a defined To ensure injection quantity at the injectors are the injectors after production at characteristic working points on their Measured injection quantity and classified into classes. The respective Class must be Motor control unit while be known to the operation of the injectors, so that the control of the special Characteristics of the class can be adapted injector specific.

Wenn eine derartige Korrektur der Toleranzen durch das Motor-Steuergerät aufgrund der Kenntnis der Klasse nicht möglich ist, müssen die Injektoren mechanisch nachgearbeitet werden.If such a correction of the tolerances by the engine control unit due knowledge of the class not possible is, must the injectors are mechanically reworked.

Es existieren nun zahlreiche Möglichkeiten, die Klasseninformation auf dem Injektor zu speichern, beispielsweise durch verschiedene Kodierungen wie etwa mittels Barcode, durch Widerstände am Injektor oder durch Klartext auf dem Injektor. Sind die Klasseninformationen durch einen Code auf dem Injektor gespeichert, so werden die Informationen mittels einer Codeerkennung und nachfolgender Programmierung dem Steuergerät übermittelt. Bei Speicherung der Klasseninformation mittels Widerständen an den Injektoren kann die Information automatisch von dem Steuergerät ausgelesen werden. Allerdings sind zusätzliche elektrische Leitungen erforderlich. Die Erkennung von Klartext kann beispielsweise mittels einer Kamera erfolgen.It There are now numerous possibilities that To store class information on the injector, for example by different codes such as barcode, by resistors at the injector or by plain text on the injector. Are the class information stored by a code on the injector, so will the information by means of a code recognition and subsequent programming the Control unit transmitted. When storing the class information by means of resistors The injectors can be read automatically from the controller become. However, additional electrical wiring required. The detection of plain text can for example, by means of a camera.

Darüber hinaus ist es möglich, in dem Injektor elektronische Speichermöglichkeiten vorzusehen, in welchen beispielsweise die Klasseninformtion gespeichert ist. Das Steuergerät kann diese Werte über eine Schnittstelle aus dem Injektor auslesen um im Folgebetrieb nutzen. Bei dieser Lösung ist allerdings nachteilig, daß eine separate Schnittstelle zwischen Steuergerät und den Injektoren erforderlich ist.Furthermore Is it possible, to provide electronic storage in the injector, in which, for example, the class information is stored. The control unit can these values over a Read out the interface from the injector to use in follow-up mode. In this solution However, it is disadvantageous that a separate interface between the control unit and the injectors required is.

Die Klassifizierung von Injektoren erfolgt beispielsweise dadurch, daß die Injektoren an mehreren Prüfpunkten bezüglich der Einspritzmengenzumessung geprüft werden. Liegen die gemessenen Ist-Werte an allen Prüfpunkten innerhalb eines vorbestimmten Toleranzfensters, so wird der Injektor als gut bewertet. Ferner wird der Ist-Wert eines Meßpunktes benutzt, um die Injektoren in drei Toleranzklassen einzuteilen. Toleranzfenster der jewei ligen Klassen betragen an diesem Prüfpunkt je ein Drittel der Gesamttoleranz. Da zwischen den Prüfpunkten nur eine ungenügende Korrelation besteht, ist eine Toleranzeinengung an den übrigen Prüfpunkten nicht möglich. Sofern die Injektoren an einem Motor verbaut sind, wird die Klassenzugehörigkeit in das dem Motor zugeordnete Steuergerät einprogrammiert.The Classification of injectors takes place, for example, in that the injectors at several test points in terms of injection quantity measurement. Are the measured actual values at all checkpoints within a predetermined tolerance window, so does the injector rated as good. Furthermore, the actual value of a measuring point used to divide the injectors into three tolerance classes. Tolerance windows of the respective classes are each at this checkpoint one third of the total tolerance. Because between the checkpoints only an insufficient one Correlation is a tolerance narrowing at the other test points not possible. If the injectors are installed on an engine, the class membership programmed into the engine associated with the control unit.

Aus der DE 102 15 610 A1 sind nun ein System und ein Verfahren zum Korrigieren des Einspritzverhaltens von mindestens einem Injektor mit einer Einrichtung zum Speichern von Informationen über den mindestens einen Injektor und mit einem Mittel zum Steuern des mindestens einen Injektors unter Berücksichtigung der gespeicherten Information bekannt, bei dem die Informationen durch ein Vergleichen von Soll-Werten mit Ist-Werten ermittelt werden und bei dem die Informationen individuell auf mehrere Prüfpunkte mindestens eines Injektors bezogen sind. Hierdurch erhält das Steuergerät genaue Informationen über mehrere Prüfpunkte bzw. Betriebspunkte jedes einzelnen Injektors, was bei Systemen des Stands der Technik, bei welchen das Steuergerät Korrekturen nur auf der Grundlage der Klasseninformation vornehmen kann, nicht möglich ist. Dies ermöglicht es, durch Maßnahmen im Steuergerät individuell für jeden Injektor abhängig von Soll-Menge und Raildruck die Ansteuerdauer gegenüber dem Nominalkennfeld zu korrigieren, um der Soll-Menge möglichst nahezukommen. Dazu erhält das Steuergerät beim Einbau je Injektor mehrere, vorzugsweise vier Prüfwerte aus der Fertigung. Aus diesen Größen wird ein Korrekturmengen-Kennfeld aufgebaut. Aus den Abweichungen der Einspritzmengen von ihren Soll-Werten wird an den vorzugsweise vier Prüfpunkten die Mengenkorrektur für eine Reihe von Druck/Ansteuerkombinationen bestimmt. Mit Hilfe dieser Druck/Ansteuerkombination wird für jeden Prüfpunkt eine Korrelation der Einspritzmenge zur Einspritzmenge an einem Prüfpunkt festgelegt. Durch das Steuergerät wird bei bekannten Werten für die Mengenabweichung an den jeweiligen Prüfpunkten das Korrekturmengen-Kennfeld mit Zahlenwerten gefüllt. Vorteilhaft hierbei ist, daß die Gutausbringung der Fertigung gesteigert werden kann.From the DE 102 15 610 A1 Now, a system and a method for correcting the injection behavior of at least one injector with a device for storing information about the at least one injector and with a means for controlling the at least one injector in consideration of the stored information is known in which the information by a Comparing setpoints with actual values are determined and in which the information is individually related to multiple test points of at least one injector. This gives the control unit accurate information on multiple test points or operating points of each injector, which is not possible in systems of the prior art, in which the controller can only make corrections on the basis of the class information. This makes it possible, by measures in the control unit individually for each injector depending on the target amount and rail pressure to correct the control duration compared to the nominal map to come as close as possible to the target amount. For this purpose, the control unit receives during installation for each injector several, preferably four test values from the production. From these variables, a correction quantity map is built up. Out the deviations of the injection quantities from their desired values is determined at the preferably four checkpoints, the amount of correction for a number of pressure / drive combinations. With the aid of this pressure / activation combination, a correlation of the injection quantity with the injection quantity at a test point is determined for each test point. The control unit fills the correction quantity characteristic field with numerical values at known values for the quantity deviation at the respective test points. The advantage here is that the yield of the production can be increased.

Es hat sich nun gezeigt, daß die Abweichung abhängig ist von Toleranzen der Einzelkomponenten eines Injektors. Dabei kann rein prinzipiell zwischen zwei Fehlerarten unterschieden werden, nämlich multiplikativen Fehlern und additiven Fehlern. So führen Toleranzen von Einzelkomponenten, wie z.B. Düsendurchfluß, Düsennadelhub zu einer Mengenabweichung, welche mit zunehmender Ansteuerdauer des Injektors zunimmt (multiplikative Fehler). Nahezu unabhängig von der Ansteuerdauer ist hingegen die Abweichung, die sich z.B. durch Abweichung in der Vorspannung des Magnetventils, des Restluftspalts des Magnetventils und dergleichen ergibt (additive Fehler).It has now been shown that the Deviation dependent is of tolerances of the individual components of an injector. there can be distinguished in principle between two types of errors, namely multiplicative Errors and additive errors. So lead tolerances of individual components, such as. Nozzle flow, nozzle needle lift to a quantity deviation, which increases as the driving time of the Injector increases (multiplicative error). Almost independent of the driving time, however, is the deviation, e.g. by Deviation in the preload of the solenoid valve, the residual air gap of the Solenoid valve and the like gives (additive error).

Das aus der DE 102 15 610 A1 bekannte Verfahren zur Korrektur der Einspritzmenge aufgrund von Fertigungstoleranzen, auch als IMA bezeichnet, lassen keine Unterscheidung zu, ob ein additiver oder multiplikativer Fehler vorliegt.That from the DE 102 15 610 A1 Known methods for correcting the injection quantity due to manufacturing tolerances, also referred to as IMA, do not allow a distinction to be made as to whether there is an additive or multiplicative error.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu vermitteln, welches die Bestimmung der Fertigungstoleranzen der Einzelkomponenten eines Injektors nach Injektorzusammenbau ermöglicht und insbesondere eine Beurteilung ermöglicht, in welchem Maße multiplikative oder additive Fehler vorliegen.Of the The invention is therefore based on the object to provide a method which is the determination of the manufacturing tolerances of the individual components an injector after Injektorzusammenbau allows and in particular a Assessment allows to what extent multiplicative or additive errors are present.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.These The object is solved by the features of claim 1.

Grundidee der Erfindung ist es, die Mengenabweichungen zu bestimmen, die durch Einzelkomponenten des Injektors hervorgerufen werden. Dabei geht die Erfindung von der Annahme aus, daß diese Einzelkomponenten linear zu den Korrekturmengen beitragen. Auf diese Weise ist es möglich, multiplikative wie auch additive Fehler zu berücksichtigen und die Korrektur der Einspritzmengen des Injektors entsprechend zu verbessern.The basic idea The invention is to determine the quantity deviations by Individual components of the injector are caused. It goes the invention on the assumption that these individual components linear contribute to the correction amounts. In this way it is possible to multiplicative as well as additive errors to consider and the correction of the injection quantities of the injector accordingly to improve.

Vorzugsweise wird dabei eine Anzahl von Messungen der Korrekturmengen vorgenommen, die wenigstens der Anzahl der durch Einzelkomponenten des Injektors hervorgerufenen Mengenabweichungen entspricht. Die Mengenabweichungen werden in diesem Falle durch Lösen eines linearen Gleichungssystems bestimmt. Dabei werden Konstanten berücksichtigt, die den Einzelkomponenten zuzuordnen sind. Diese Konstanten werden bevorzugt durch Simulation oder auf experimentellem Wege bestimmt.Preferably doing a number of measurements of the correction amounts, the at least the number of by individual components of the injector corresponds to the quantity deviations caused. The quantity deviations in this case are solved by solving of a linear system of equations. Constants are taken into account, which are to be assigned to the individual components. These constants will be preferably determined by simulation or experimentally.

Zeichnungdrawing

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung. Die Erfindung wird anhand eines in der Figur schematisch dargestellten Teils eines Common-Rail-Systems erläutert.Further Advantages and features of the invention are the subject of the following Description. The invention will be described schematically with reference to FIG illustrated part of a common rail system explained.

Beschreibung eines Ausführungsbeispielsdescription an embodiment

In 1 ist der Hochdruckteil des Speichereinspritzsystems Common-Rail dargestellt. Es werden im folgenden nur die Hauptkomponenten und solche Komponenten näher erläutert, welche für das Verständnis der vorliegenden Erfindung wesentlich sind. Die Anordnung umfaßt eine Hochdruckpumpe 10, welche über eine Hochdruckleitung 12 mit dem Hochdruckspeicher ("Rail") 14 in Verbindung steht. Der Hochdruckspeicher 14 ist über weitere Hochdruckleitungen mit den Injektoren verbunden. In der vorliegenden Darstellung sind eine Hochdruckleitung 16 und ein Injektor 18 gezeigt. Der Injektor 18 ist in den Motor eines Kraftfahrzeugs eingebaut. Das dargestellte System wird von einem Motor-Steuergerät 20 gesteuert. Durch das Motor-Steuergerät 20 erfolgt insbesondere eine Steuerung des Injektors 18.In 1 is the high pressure part of the storage injection system common rail shown. In the following, only the main components and those components which are essential for the understanding of the present invention will be explained in more detail. The arrangement comprises a high-pressure pump 10 , which have a high pressure line 12 with the high-pressure accumulator ("rail") 14 communicates. The high-pressure accumulator 14 is connected to the injectors via additional high-pressure lines. In the present illustration are a high pressure line 16 and an injector 18 shown. The injector 18 is installed in the engine of a motor vehicle. The illustrated system is powered by a motor controller 20 controlled. Through the engine control unit 20 in particular, a control of the injector 18 ,

An dem Injektor 18 ist eine Einrichtung 22 zum Speichern von Informationen vorgesehen, welche sich individuell auf den Injektor 18 beziehen. Die in der Einrichtung 22 gespeicherten Informationen können von dem Motor-Steuergerät 20 berücksichtigt werden, so daß eine individuelle Steuerung eines jeden Injektors 18 erfolgen kann. Vorzugsweise handelt es sich bei den Informationen um Korrekturwerte für das Mengenkennfeld des Injektors 18. Die Einrichtung 22 zum Speichern der Informationen kann als Datenspeicher, als eine oder mehrere elektrische Widerstände, als Barcode, durch alphanumerische Verschlüsselung oder auch durch eine an dem Injektor 18 angeordnete integrierte Halbleiterschaltung realisiert sein. Das Motor-Steuergerät 20 kann ebenfalls eine integrierte Halbleiterschaltung zur Auswertung der in der Einrichtung 22 gespeicherten Informationen aufweisen. Diese Informationen sind bevorzugt Angaben zu Korrekturmengen, also der Abweichung einer tatsächlich eingespritzten Kraftstoffmenge von einer Soll-Menge. Aufgrund von Fertigungstoleranzen entstehen nämlich bei diesen Injektoren 18 Abweichungen von der Nenneinspritzmenge. Die Höhe dieser Abweichungen ist abhängig von der Toleranzlage der Einzelkomponenten, aus welchen der Injektor 18 besteht. Prinzipiell kann zwischen zwei Fehlerarten unterschieden werden, nämlich zum einen Toleranzen von Einzelkomponenten, wie z.B. Düsendurchfluß, Düsennadelhub und dergleichen, die zu einer Mengenabweichung führen, welche mit zunehmender Ansteuerdauer des Injektors 18 zunimmt – also einen multiplikativen Fehler darstellt-, und Abweichungen, die nahezu unabhängig von der Ansteuerdauer sind und sich z.B. durch Abweichungen in der Vorspannung des Magnetventils, dessen Restluftspalts und dergleichen ergeben – sogenannte additive Fehler.At the injector 18 is a facility 22 provided for storing information which is customized to the injector 18 Respectively. The in the facility 22 Information stored by the engine control unit 20 be taken into account, so that an individual control of each injector 18 can be done. Preferably, the information is correction values for the quantity map of the injector 18 , The device 22 for storing the information can be used as a data store, as one or more electrical resistors, as a barcode, by alphanumeric encryption or by one of the injector 18 arranged integrated semiconductor circuit be realized. The engine control unit 20 may also be a semiconductor integrated circuit for evaluation in the device 22 have stored information. This information is preferably information about correction amounts, that is, the deviation of an actually injected fuel quantity ge of a target quantity. Due to manufacturing tolerances arise namely in these injectors 18 Deviations from the nominal injection quantity. The amount of these deviations depends on the tolerance position of the individual components, from which the injector 18 consists. In principle, a distinction can be made between two types of error, namely tolerances of individual components, such as nozzle flow, nozzle needle stroke and the like, which lead to a quantity deviation, which increases with increasing activation duration of the injector 18 increases - so represents a multiplicative error-, and deviations that are almost independent of the drive time and, for example, by deviations in the bias of the solenoid valve, the residual air gap and the like result - so-called additive error.

Um Fertigungstoleranzen der Einzelkomponenten eines Injektors 18 nach dessen Zusammenbau zu bestimmen und herauszufinden, in welchem Maße multiplikative oder additive Fehler vorliegen, werden nun an mehreren Prüfpunkten insgesamt n Messungen der Korrekturmengen ΔQn = Qn – Qnenn vorgenommen. Die Erfindung geht dabei von der Annahme aus, daß die Mengenabweichungen der Einzelkomponenten δi zur Korrekturmenge ΔQn linear beitragen gemäß folgender Gleichung: ΔQn = Σianiδi. To manufacturing tolerances of the individual components of an injector 18 After its assembly to determine and find out to what extent multiplicative or additive errors are present, a total of n measurements of the correction amounts ΔQ n = Q n - Q nenn are now made at several test points. The invention is based on the assumption that the quantity deviations of the individual components δ i contribute linearly to the correction quantity ΔQ n according to the following equation: .DELTA.Q n = Σ i a ni δ i ,

Die Konstanten ani werden dabei durch Simulation oder auf experimentellem Wege zuvor bestimmt. Die Toleranzabweichung δi sind die unbekannten Größen eines derartigen linearen Gleichungssystems und können durch Auflösen des linearen Gleichungssystems bestimmt werden. Dabei ist Voraussetzung, daß das Gleichungssystem bestimmt oder überbestimmt ist, d.h. daß n > i ist, oder anders ausgedrückt, es müssen mindestens so viele Messungen der Korrekturmenge an Prüfpunkten vorgenommen werden, wie Toleranzabweichungen δi der i-ten-Einzelkomponente berücksichtigt werden sollen. Durch dieses Verfahren wird die Korrektur der Einspritzmenge durch Kenntnis, in welchem Maße multiplikative oder additive Fehler vorliegen, entscheidend verbessert. Es ist eine Korrektur in Abhängigkeit von der Ansteuerdauer möglich. Besonders vorteilhaft ist auch, daß weniger Meßaufwand während der Produktion für eine hochgenaue Bestimmung der Korrekturmengen erforderlich ist.The constants a ni are determined beforehand by simulation or experimentally. The tolerance deviation δ i are the unknown quantities of such a system of linear equations and can be determined by solving the system of linear equations. It is a prerequisite that the system of equations is determined or overdetermined, ie that n> i, or in other words, it must be at least as many measurements of the correction amount of test points are made as tolerance deviations δ i of the i-th individual component to be considered. This method significantly improves the injection quantity correction by knowing to what extent multiplicative or additive errors are present. It is possible to correct it as a function of the activation time. It is also particularly advantageous that less measurement effort is required during production for a highly accurate determination of the correction amounts.

Claims (4)

Verfahren zum Korrigieren des Einspritzverhaltens von wenigstens einem Injektor mit den Verfahrensschritten: – Messung und Speicherung der Korrekturmenge mindestens eines Injektors an mehreren Prüfpunkten; – Steuern des Injektors unter Berücksichtigung der gespeicherten Korrekturmengen, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: – Bestimmung der durch Einzelkomponenten des Injektors hervorgerufenen Mengenabweichungen, aus den an unterschiedlichen Prüfpunkten gemessenen Korrekturmengen unter der Annahme, daß die Mengenabweichungen jeweils linear zu den Korrekturmengen beitragen.Method for correcting the injection behavior of at least one injector with the method steps: - Measurement and storing the correction amount of at least one injector several checkpoints; - Taxes taking into account the injector the saved correction quantities, characterized by the following Steps: - Determination the quantity deviations caused by individual components of the injector, from the different test points measured correction quantities under the assumption that the quantity deviations respectively contribute linearly to the correction amounts. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Messungen der Korrekturmengen wenigstens der Anzahl der Mengenabweichungen hervorrufenden Einzelkomponenten des Injektors entspricht.Method according to claim 1, characterized in that that the Number of measurements of the correction amounts at least the number of Quantity deviations causing individual components of the injector equivalent. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Einzelkomponenten des Injektors hervorgerufenen Mengenabweichungen (δi) durch Messung der Korrekturmengen (ΔQn) an i-Prüfpunkten und Auflösen eines linearen Gleichungssystems: ΔQn = Σaniδi wobei ani zuvor zu bestimmende, den Einzelkomponenten zuzuordnende Konstanten sind, und n ≥ i ist.Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the quantity deviations (δ i ) produced by the individual components of the injector are determined by measuring the correction quantities (ΔQ n ) at i test points and resolving a linear system of equations: .DELTA.Q n = Σa ni δ i where a ni are previously determined constants to be assigned to the individual components, and n ≥ i. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den Einzelkomponenten zuzuordnenden Konstanten durch Simulation oder auf experimentellem Wege bestimmt werden.Method according to claim 3, characterized that the Constants to be assigned to the individual components by simulation or determined experimentally.
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