DE102008051316A1 - Hydraulic brake system e.g. electro-hydraulic brake system, for vehicle, has main brake cylinder with working chamber connected to wheel brakes, and brake pistons adjusted by low pressure in hydraulic lines to produce brake clearance - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein hydraulisch wirkendes Bremssystem mit einem Hauptbremszylinder, dessen mindestens einer Arbeitsraum über mindestens eine Hydraulikleitung mit den Radbremsen des Fahrzeugs verbunden ist.The The invention relates to a hydraulically acting brake system with a Master cylinder whose at least one working space above at least one hydraulic line with the wheel brakes of the vehicle connected is.
Nach
einer Bremsung, insbesondere bei Bremssystemen mit Scheibenbremsen,
entsteht eine Restbremswirkung, da die Rückstellkräfte
am Bremskolben nicht ausreichen, um die Bremsbeläge genügend
weit von der Bremsscheibe abzuheben. Zur Lösung dieses
Problems wurde u. a. eine Roll-Back-Dichtung entwickelt, die den
Bremskolben und mit ihm den Bremsbelag von der Bremsscheibe nach
dem beendeten Bremsvorgang weg bewegt. Allerdings ist das Roll-Back-Vermögen
des Dichtringes auf den Bremskolben beschränkt und reicht
nicht aus, Verschmutzungen, Alterung und elastische Verformungen
im Bremssattel und Reibbelägen voll auszugleichen. Abhilfen
mit einem Luftspalt zwischen Bremsbe lag und Bremsscheibe/Bremskolben
sind in
Nach aktuellem Entwicklungsstand der Bremsen haben Mittelklassefahrzeuge auf dem Prüfstand zur Ermittlung der NEFZ-Verbräuche einen zusätzlichen Verbrauch von ca. 0,25 l = 6 g CO2/km durch die o. g. Restbremswirkung. Dieser Wert gilt für ein Neufahrzeug ohne Alterungseinflüsse und ist beträchtlich in Anbetracht der zukünftigen CO2-Ziele.According to the current state of development of the brakes, mid-range vehicles on the test bench to determine the NEDC consumption have an additional consumption of approx. 0.25 l = 6 g CO 2 / km due to the above-mentioned residual braking effect. This value applies to a new vehicle without aging and is significant considering the future CO 2 targets.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein hydraulisch wirkendes Bremssystem dahingehend weiter zu entwickeln, dass die Restbremswirkung sicher vermieden wird.task The present invention is therefore a hydraulically acting To further develop brake system to the effect that the residual braking effect safely avoided.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mittels Unterdruck in der Hydraulikzuführleitung einer Radbremse ein Luftspiel erzeugbar bzw. einstellbar ist. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Bremssystems nach Anspruch 1 ergeben sich durch die Merkmale der Unteransprüche.These The object is achieved according to the invention that by means of negative pressure in the hydraulic supply line a Wheel brake an air game can be generated or adjusted. Further advantageous embodiments of the invention Brake system according to claim 1 result from the features of Dependent claims.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, mittels Unterdruck den Bremskolben einer Radbremse aktiv zurückzustellen, wobei insbesondere durch die Größe des Unterdrucks und dessen Dauer eine definierte Verstellung des Kolbens und mit ihm der Bremsbelag bzw. die Bremsbeläge zur Einstellung eines definierten Luftspiels verstellbar sind.Of the Invention is based on the idea, by means of negative pressure the brake piston actively reset a wheel brake, in particular by the size of the negative pressure and its duration a defined adjustment of the piston and with it the brake pad or the brake pads for setting a defined Air game are adjustable.
Der Unterdruck kann in einer ersten Ausführungsform der Erfindung mittels des Hauptbremszylinders erfolgen. Sofern der Antrieb des Hauptbremszylinders nicht schnell genug arbeitet, kann gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ein zusätzliches Aggregat zur Unterdruckerzeugung vorgesehen werden, welches mit der Hydraulikzuführleitung der jeweiligen Radbremse in Verbindung ist.Of the Vacuum may in a first embodiment of the invention done by means of the master cylinder. If the drive of the Master cylinder does not work fast enough, can according to one second embodiment of the invention an additional Unit to be provided for generating negative pressure, which with the hydraulic supply line of the respective wheel brake in Connection is.
Für beide vorbeschriebenen Ausführungsformen kann vorteilhaft mindestens ein Ventil vorgesehen werden, das bzw. die zwischen dem Vorratsbehältnis für das Hydraulikmedium und dem Hauptbremszylinder und/oder dem Aggregat zur Unterdruckerzeugung und dem Hauptbremszylinder angeordnet ist bzw. sind. Mittels dieses mindestens einen Ventils wird verhindert, dass bei der Unterdruckerzeugung vom Vorratsbehältnis Hydraulikmedium in die Zuführleitung bzw. den Hauptbremszylinder oder das Aggregat einströmt.For Both of the above-described embodiments may be advantageous at least one valve is provided, the or between the Storage container for the hydraulic medium and the Master brake cylinder and / or the unit for generating negative pressure and the master cylinder is or are arranged. By means of this At least one valve is prevented from generating negative pressure from the storage container hydraulic medium in the supply line or the master cylinder or the unit flows.
Vorteilhaft erhält man durch die Erfindung eine einfache Lösung für hydraulische Bremssysteme, die ein definiertes Lüftspiel ermöglicht und auch diagnosefähig und außerdem adaptiv ist. Vorteilhaft kann die erfindungsgemäße Lösung sowohl bei elektro-pneumatischen als auch bei elektro-hydraulischen Bremssystemen eingesetzt werden.Advantageous one obtains by the invention a simple solution for hydraulic brake systems, which defines a defined clearance allows and also diagnosable and besides is adaptive. Advantageously, the inventive Solution for both electro-pneumatic and electro-hydraulic Brake systems are used.
Das Lüftspiel kann vorteilhaft beim erfindungsgemäßen Bremssystem abhängig vom Fahrzustand des Fahrzeugs adaptiv eingesteuert werden.The Lüftspiel can be advantageous in the invention Braking system adaptive depending on the driving condition of the vehicle be controlled.
Zur Einstellung des erforderlichen Luftspiels wird gem. der ersten Ausführungsform nach Beendigung der Bremsung durch eine bestimmte Steuerung des Tandem-Hauptbremszylinders (THZ) ein Unterdruck hinter dem Bremskolben einer Radbremse erzeugt, wodurch der Bremskolben entsprechend bewegt und das Lüftspiel erzeugt wird. Zur definierten Verstellung des Bremskolbens der Radbremse kann der Verstellweg und optional der Druck des THZ ausgewertet werden, da bei relativ langsamer Verstellung des THZ der Bremskolbenweg dem Kolben des THZ folgt und aus dem Verhältnis der Kolbenflächen von Brems- und THZ-Kolben das Lüftspiel über den THZ-Weg bestimmt werden kann. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass durch ein entsprechendes Lüftspiel von ca. 0,1 mm nur noch eine kleine Restbremswirkung, vornehmlich durch die Reibung in der Führung von Brems belag im Schwimmsattel und der Schwimmsattellagerung, vorhanden ist.to Setting the required air clearance is gem. the first embodiment after stopping the braking by a certain control of the Tandem master cylinder (THZ) a vacuum behind the brake piston generates a wheel brake, whereby the brake piston moves accordingly and the clearance is generated. For defined adjustment the brake piston of the wheel brake can be the adjustment and optional the pressure of the THZ are evaluated, since at relatively slow adjustment of the THZ the brake piston path follows the piston of the THZ and out of the Ratio of piston areas of brake and THZ pistons the clearance can be determined via the THZ path can. This can ensure that by a corresponding clearance of about 0.1 mm only a small residual braking effect, primarily by the friction in the leadership of brake pad in the floating caliper and the floating saddle bearing, is present.
Die Hauptkomponente vom Bremskolben jedenfalls entfällt. Bei manchen Bremssattelkonstruktionen ist der Bremsbelag über eine Feder an den Bremskolben gekoppelt, so dass hier nur noch eine geringe Reibung in der Schwimmsattelführung wirkt.The In any case, the main component of the brake piston is eliminated. at some brake caliper designs, the brake pad is over a spring coupled to the brake piston, so that only a small Friction in the floating caliper guide acts.
Um bei Bremssystemen mit Schwimmsattel sicherzustellen, dass sich auch ein Luftspiel bei dem Bremsbelag, welcher auf der dem Bremskolben abgewandten Seite der Bremsscheibe angeordnet ist, einstellt, wird bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ein kleines Bremssattellüftspiel erzeugt, so dass keine Restbremswirkung mehr entsteht. Hierzu wird der Schwimmsattel in einer ersten Alternative mittels eines passiven Roll-Back-Elements, ähnlich wirkend wie eine aus dem Stand der Technik bekannte Roll-Back-Dichtung, zur Erzeugung eines Luftspiels für den am Schwimmsattel befestigten Bremsbelag nach Beendigung des Bremsvorgangs zurückbewegt. Das Roll-Back-Element kann dabei vorteilhaft zwischen Bremshalter und Schwimmsattel-Führungsbolzen wirken. In einer zweiten alternativen Ausführung wird der Schwimmsattel aktiv durch einen Aktuator zur Einstellung des Luftspiels bewegt. Der Aktuator kann vorteilhaft ein elektromagnetischer Antrieb, wie z. B. ein Magnet oder Verstellmotor, sein.To brake systems with floating calipers To ensure that an air clearance at the brake lining, which is arranged on the side facing away from the brake piston side of the brake disc adjusts, in a further embodiment of the invention, a small brake caliper clearance is generated, so that no residual braking effect arises. For this purpose, the floating caliper is in a first alternative by means of a passive roll-back element, similar acting as a known from the prior art roll-back seal, moved back to generate an air clearance for the brake pad attached to the floating caliper after the braking process. The roll-back element can advantageously act between brake holder and floating caliper guide pin. In a second alternative embodiment, the floating caliper is actively moved by an actuator for adjusting the air clearance. The actuator may advantageously be an electromagnetic drive, such as. As a magnet or variable motor, be.
Es ist selbstverständlich möglich, dass bei allen Radbremsen gleichzeitig, nacheinander oder in Gruppen das Luftspiel eingestellt wird. Sofern die Erzeugung des Unterdrucks schnell genug erfolgen kann, ist es vorteilhaft, wenn für jede Radbremse einzeln, d. h. nacheinander, das Luftspiel eingeregelt bzw. eingestellt wird. Dies ist insbesondere möglich bei einem elektro-hydraulischen Bremssystem.It is of course possible that at all Wheel brakes simultaneously, successively or in groups the air play is set. Unless the generation of negative pressure is fast enough can be done, it is advantageous if for each wheel brake individually, d. H. one after the other, the air play adjusted or discontinued becomes. This is especially possible with an electro-hydraulic Braking system.
Das Luftspiel sollte und kann nicht konstant während des Fahrzeugbetriebes andauern. So müssen bei Regen die Bremsbeläge leicht oder sogar vor Beginn der Bremsung nach Rückstellung des Gaspedals verstärkt anliegen. Auch müssen die Bremsbeläge nach längerem Fahren ohne zu bremsen auf trockener Straße zur Scheibenreinigung kurzfristig angelegt werden, was bei dem erfindungsgemäßen Bremssystem auch mit einer definierten kleinen Bremskraft erfolgen kann. Aus diesem Grund muss das Luftspiel adaptiv einstellbar sein. Auch ist es vorteilhaft, wenn beim Stillstand des Fahrzeugs, z. B. Parken, kein Luftspiel eingestellt wird.The Air play should and can not be constant during vehicle operation last for. So have the brake pads in the rain light or even before the start of braking after reset strengthen the accelerator pedal abut. Also need the brake pads after prolonged driving without braking on dry road for windscreen cleaning at short notice be created, resulting in the brake system according to the invention can also be done with a defined small braking force. Out For this reason, the air clearance must be adaptively adjustable. Also is it is advantageous if at standstill of the vehicle, for. Eg parking, no air game is set.
Sofern ein Luftspiel eingestellt worden ist, kann dies einen zusätzlichen Verlustweg oder eine längere Ansprechzeit beim Bremsen bedeuten, was abhängig von der Betätigungsgeschwindigkeit der Bremse eine Bremswegverlängerung zur Folge hätte. Bei einer Vollbremsung zum Verhindern eines Auffahrunfalls kann dies entscheidende Meter kosten und zum Unfall führen. Um eine Bremswegverlängerung zu vermeiden, sieht die Erfindung vor, vor Beginn der Bremsbetätigung die Bremsbacken an die Bremsscheibe anzulegen, d. h. das Luftspiel aufzuheben. Das Bremssystem muss somit erkennen, wann und ob eine Bremsbetätigung erfolgen wird. Hierfür bietet sich an, bei schneller Gaspedalrücknahme die Bremsbacken mit kleiner Bremskraft anzusteuern oder alternativ dies über einen Abstandssensor vom Fuß zum Bremspedal zu steuern. Auch kann das Signal oder die Daten von einem Abstandsmesssystem, welches den Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug oder Hindernis bestimmt, zur Ermittlung eines alsbald einzuleitenden Bremsvorgangs verwendet werden. Ebenso kann die Fahrzeuggeschwindigkeit bei der Auswertung mit berücksichtigt werden.Provided An air game has been set, this can be an extra Loss path or a longer response time during braking mean, depending on the operating speed the brake would have a Bremswegverlängerung result. In a full braking to prevent a rear-end collision can cost this crucial meter and lead to the accident. To avoid a Bremswegverlängerung, the invention provides before, before starting the brake application on the brake shoes to apply the brake disc, d. H. to pick up the air play. The Braking system must thus recognize when and if a brake application will be done. This is useful, with rapid accelerator pedal return to control the brake shoes with small braking force or alternatively this via a distance sensor from the foot to the brake pedal to control. Also, the signal or the data from a distance measuring system, which is the distance to the vehicle ahead or obstacle determined, to determine a soon to be initiated braking operation be used. Likewise, the vehicle speed at the Evaluation to be taken into account.
Bei dem Bremssystem, insbesondere einem elektro-hydraulischen System, muss das zum Anlegen der Bremsbeläge und für die Aufhebung des Luftspiels vom Hauptbremszylinder, insbesondere THZ, eingespeiste Volumen wieder nachgefördert werden, indem der Hauptbremszylinder nach Anlegen der Bremsbeläge in die Normalstellung zurückfährt und über die Schnüffellöcher des Hauptbremszylinders das Volumen ausgeglichen wird. Dieser Vorgang erfordert nur < 50 ms und ist abgeschlossen bevor der Fuß der das Fahrzeug fahrenden Person das Bremspedal berührt.at the braking system, in particular an electro-hydraulic system, This must be used to apply the brake pads and for the Cancellation of the clearance of the master cylinder, in particular THZ, fed volume to be fed back by the master cylinder after applying the brake pads in the normal position goes back and over the sniffer holes of the master cylinder Volume is balanced. This process only requires <50 ms and is completed before the foot of the person driving the vehicle the brake pedal touched.
Vorteilhaft sind alle Funktionen des erfindungsgemäßen Bremssystems voll diagnosefähig. So kann z. B. durch entsprechende Hauptbremszylinder-Steuerung das Luftspiel beim Anlegen des Bremskolbens an den Bremsbelag, insbesondere bei Fahrzeugstillstand, getestet werden.Advantageous are all functions of the brake system according to the invention fully diagnosable. So z. B. by appropriate master cylinder control the air play when applying the brake piston to the brake pad, in particular at vehicle standstill, to be tested.
Vorteilhaft kann durch die Erfindung ein Bremsbelagverschleißsensor eingespart werden. Hierzu wird bei Fahrzeugstillstand, vorzugsweise in Parkierstellung, durch o. g. Ansteuerung der Bremskolben auf Anschlag zurückgestellt und anschließend wieder zur Anlage an die Bremsscheibe vorgestellt. Dieser Verstellweg ist proportional zum Belagverschleiß. Der zusätzliche Vorteil ist, dass der Verschleiß bei entsprechenden Diagnoseintervallen extrapoliert werden kann und im Fahrzeugdiagnosesystem erfasst wird. Daher entfällt der Zusatzaufwand bei der Fahrzeuginspektion, z. B. durch Demontage der Räder, um den Belagverschleiß zu sichten.Advantageous can by the invention, a brake pad wear sensor be saved. This is when the vehicle is stationary, preferably in parking position, by o. g. Control of the brake piston on Stop reset and then again presented for contact with the brake disc. This adjustment is proportional to lining wear. The additional Advantage is that the wear at appropriate diagnostic intervals can be extrapolated and recorded in the vehicle diagnostic system. Therefore, the additional effort in the vehicle inspection, z. B. by dismantling the wheels to the pad wear surveys.
Die vorgeschlagene Lösung erlaubt vorteilhaft ein definiertes Luftspiel mit einer, wenn überhaupt, nur sehr kleinen Restbremswirkung und damit eine erhebliche Reduzierung von CO2. Das erfindungsgemäße Bremssystem ist darüber hinaus voll diagnosefähig und erspart und verbessert die Bremsbelagsverschleißanzeige als wesentliche Sicherheitsfunktion. Die Lösung ist außerdem sehr kostengünstig.The proposed solution advantageously allows a defined air clearance with a, if any, very small residual braking effect and thus a significant reduction of CO 2 . The brake system according to the invention is also fully diagnosable and saves and improves the brake pad wear indicator as an essential safety function. The solution is also very cost effective.
Für
eine schnelle Markteinführung eignet sich die oben beschriebene
zweite Ausführungsform, da sie eine Add-On-Lösung
zu bestehenden ABS/ESP-Konzepten mit Vakuumverstärker darstellt, in
der eine elektromotorische Saug-Druck-Einheit mit Umschaltventilen
an den bestehenden Tandemhauptbremszylinder mit Vakuum-Bremskraftverstärker
anbaubar ist und zusätzlich mit dem ABS-Einlassventil die
Luftspiel-Steuerung mit demselben Verteiler der einzelnen Radbremsen
ermöglicht. Bei Markteinführung des elektromotorischen
Bremskraftverstärkers gemäß der
Nachfolgend werden anhand von Zeichnungen die zwei möglichen Ausführungsformen der Erfindung sowie Regelkonzepte näher erläutert.following are the two possible embodiments based on drawings the invention and control concepts explained in more detail.
Es zeigen:It demonstrate:
Die
Die
vorliegende Erfindung erweitert das Bremssystem der
Wird
nach erfolgter Bremsung das Fahrzeug über das nicht gezeichnete
Gaspedal oder die Geschwindigkeits-Regelanlage beschleunigt oder
mit konstanter Geschwindigkeit gefahren, so werden in der einfachsten
Ausgestaltung der Erfindung bzw. deren Steuerung die Umschaltventile
Die
Bewegung des DK-Kolbens
In
der gezeichneten Stellung der THZ DK-Kolben
Eine
weitere Steuermöglichkeit zur Vermeidung der Rückbewegung
aus der Normalstellung besteht darin, ähnlich der vorgenannten,
den DK-Kolben
Für
die Lüftspiel-Steuerung der Bremskolben gibt es verschiedene
Steuermöglichkeiten. Eine weitere besteht darin, ein Umschaltventil
Das
Erzeugen eines definierten Luftspiels an allen vier Radbremsen bedeutet
bei Bremsbetätigung ein Zusatzvolumen, d. h. einen zusätzlichen
Pedalweg, was wiederum die zeitliche Ansprechcharakteristik verschlechtert
und bei einer Vollbremsung einen verlängerten Bremsweg
bedeutet. Dieser Volumenausgleich kann durch entsprechende Steuerung mittels
eines schnellen Bremskraftverstärkers BKV
Das
Lüftspiel sollte insbesondere bei Regen nicht wirken. Regen
oder eine nasse Fahrbahn kann dem Bremssystem z. B. durch das Ansteuersignal des
Scheibenwischers, welches dem ECU
Auch
in Parkstellung oder bei kleinen Geschwindigkeiten kann das Lüftspiel
ausgeschaltet werden. Dasselbe kann für tiefe Temperaturen
gelten, welche von der ECU
Als
Alternative zum bevorzugten elektro-motorischen Bremskraftverstärker
kann auch ein Vakuum- oder hydraulischer Bremskraftverstärker
eingesetzt werden, wodurch zusätzliche Umschaltventile
Die
Bei
t4 wird das Regelventil
Die
Die
Die
Die
Die
Lösung gem. der
Vorstehend sind viele realisierbare Lösungen beschrieben, welche eine adaptive Steuerung des Luftspiels mit dem Ziel ermöglichen, die Bremswirkung sehr gering zu halten, wodurch sich eine hohe Reduktion von CO2 und Kraftstoffverbrauch ergibt. Gemäß dem Erfindungsgedanken kann nicht nur bremskolbenseitig, sondern auch auf der Sattelseite ein Lüftspiel mit den erfindungsgemäßen Lösungen gezielt eingestellt werden, so dass die Restbremswirkung nahezu Null wird.In the foregoing, many feasible solutions have been described which allow adaptive control of the air clearance with the aim of keeping the braking effect very low, resulting in a high reduction of CO 2 and fuel consumption. According to the concept of the invention not only brake piston side, but also on the saddle side a clearance with the solutions according to the invention can be selectively adjusted, so that the residual braking effect is almost zero.
- 11
- Bremspedalbrake pedal
- 22
- BKVBKV
- 33
- DK-KolbenDK-piston
- 3a3a
- SK-KolbenSK-piston
- 44
- THZ, Tandem-HauptbremszylinderTMC, Tandem master cylinder
- 55
- Pedalweggeberpedal travel
- 66
- Vorratsbehälterreservoir
- 77
- Abstandssensordistance sensor
- 88th
- Elektro-motorischer Antriebs des Bremskraftverstärkers (BKV)Electric motor Drive of the brake booster (BKV)
- 99
- Umschaltventilswitching valve
- 1010
- DruckversorgungsleitungPressure supply line
- 11a–d11a-d
- Bremssattelcaliper
- 12a–d12a-d
- Bremskolbenbrake pistons
- 1414
- DK-WegsensorDK-displacement sensor
- 1515
- Druckgeber im DK-Kreisthruster in the DK circle
- 1616
- Umschaltventilswitching valve
- 16a16a
- Umschaltventilswitching valve
- 1717
- Umschaltventilswitching valve
- 1818
- Regelventilcontrol valve
- 18a18a
- Regelventilcontrol valve
- 18b18b
- Regelventilcontrol valve
- 18c18c
- Regelventilcontrol valve
- 1919
- Vorratsbehälter ECUreservoir ECU
- 2020
- Temperaturgeber an HCUtemperature sensors to HCU
- 2121
- Fußfoot
- 2929
- BremskolbendichtungBrake piston seal
- 3030
- Roll-back-ElementRoll-back element
- 3131
- Führungsbolzenguide pins
- 3232
- Magnetanker mit Lagerbolzenarmature with bearing pin
- 3333
- Bremshalterbrake support
- 3434
- Spreizelementspreader
- 3535
- RückstellbolzenReset pin
- 3636
- RückstellfederReturn spring
- 3737
- BremskolbensensorBrake piston sensor
- 3838
- Sauger-Druck-SteuereinheitSuction pressure control unit
- 3939
- Hilfskolbenauxiliary piston
- 4040
- E-MotorE-Motor
- 4141
- Spindelspindle
- 4242
- ECU (ABS, ESP)ECU (ABS, ESP)
- 4343
- E-Ventil mit Rückschlagventil von ABS/ESPE-valve with check valve of ABS / ESP
- 4444
- HCU MotorHCU engine
- 4545
- HCU PumpeHCU pump
- 4646
- Magnetkreis mit Spulemagnetic circuit with coil
- 5252
- Sattelseitiger Bremsbelagsaddle-sided brake lining
- 5959
- Bremsscheibebrake disc
- BLSBLS
- Luftspielair game
- RBa–RBd RB a -RB d
- Radbremsenwheel brakes
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- - DE 19601434 [0002] - DE 19601434 [0002]
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