DE102011007641B4 - Motor vehicle with a manual gear selector and method for automatically engaging a gear - Google Patents

Motor vehicle with a manual gear selector and method for automatically engaging a gear Download PDF

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Abstract

Kraftfahrzeug mit einem manuellen Gangwahlhebel (H), mit einem Handschaltgetriebe (G), mit einer über ein Kupplungspedal (KP) durch den Fahrer zu betätigenden Kupplung (K) zwischen dem Handschaltgetriebe (G) und einem Antriebsmotor (M), wobei ein Schaltaktuator (SA) mit dem Handschaltgetriebe zum Einlegen eines vorgegebenen Ganges verbunden ist, wobei der Schaltaktuator (SA) von einem elektronischen Steuergerät (SG) angesteuert wird, das seinerseits mit dem Gangwahlhebel (H) elektrisch verbunden ist, wobei das Steuergerät (SG) weitere Eingangssignale (E) erhält und derart ausgestaltet ist, dass es zumindest bei Vorliegen einer bestimmten Gangwahlposition (1) abhängig von den weiteren Eingangssignalen (E) einen anderen Gang (0) als den dieser Gangwahlposition (1) zugeordneten Gang (1) veranlasst, der durch den Fahrer mittels des Gangwahlhebels (H) nicht willkürlich anwählbar ist, und wobei das Steuergerät (SG)- nach Treten des Kupplungspedals (KP) und Bewegen des Gangwahlhebels (H) durch den Fahrer in der vorgegebenen Schaltgasse bis an die haptische Sperre einer bestimmten Position- überprüft, ob alle Bedingungen zum Einlegen des dieser Position zugeordneten Ganges (1) oder gegebenenfalls des anderen Ganges (0) erfüllt sind.Motor vehicle with a manual gear selector lever (H), with a manual transmission (G), with a clutch (K) to be actuated by the driver via a clutch pedal (KP) between the manual transmission (G) and a drive motor (M), with a shift actuator ( SA) is connected to the manual transmission for engaging a predetermined gear, the shift actuator (SA) being controlled by an electronic control unit (SG), which in turn is electrically connected to the gear selector lever (H), the control unit (SG) receiving further input signals ( E) and is designed in such a way that, at least when a certain gear selection position (1) is present, depending on the further input signals (E), it initiates a gear (0) other than the gear (1) assigned to this gear selection position (1), which is caused by the Driver by means of the gear selector (H) is not arbitrarily selectable, and the control unit (SG) - after stepping on the clutch pedal (KP) and moving the gear selector (H) byrc h checks the driver in the specified shift gate up to the haptic lock of a specific position, whether all the conditions for engaging the gear (1) assigned to this position or, if applicable, the other gear (0) are met.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem manuellen Gangwahlhebel und ein Verfahren zum automatischen Einlegen eines Ganges.The invention relates to a motor vehicle with a manual gear selector lever and a method for automatically engaging a gear.

Aus der DE 10 2007 023 267 A1 ist ein Kraftfahrzeug mit einem Automatikgetriebe oder mit einem automatisierten Getriebe bekannt, bei dem ein von einem Steuergerät ermittelter Anfahrgang automatisch eingelegt wird.From the DE 10 2007 023 267 A1 a motor vehicle with an automatic transmission or with an automated transmission is known in which a starting gear determined by a control unit is automatically engaged.

Somit sind grundsätzlich Automatikgetriebe mit automatisch gesteuerter Wandlerkupplung und/oder automatisierte Getriebe mit automatisch gesteuerter Reibungskupplung bekannt. Diese Systeme sind zwar ausgereift, aber kostenintensiv. Ein Beispiel für ein automatisiertes Handschalt-Getriebe ist aus der DE 29 52 204 A1 bekannt.Thus, in principle, automatic transmissions with an automatically controlled torque converter clutch and/or automated transmissions with an automatically controlled friction clutch are known. Although these systems are mature, they are expensive. An example of an automated manual transmission is from DE 29 52 204 A1 known.

Zum weiteren technischen Hintergrund wird auf die DE 198 39 837 A1 hingewiesen.For further technical background reference is made to the DE 198 39 837 A1 pointed out.

Weiterhin sind Kraftfahrzeuge mit manuellem Gangwahlhebel, mit einem Handschaltgetriebe, mit einer über ein Kupplungspedal durch den Fahrer zu betätigenden Kupplung zwischen dem Handschaltgetriebe und einem Antriebsmotor weithin üblich. Derartige Kraftfahrzeuge sind kostengünstig, aber bezüglich Sondersituationen nicht adaptiv.Furthermore, motor vehicles with a manual gear selector lever, with a manual transmission, with a clutch between the manual transmission and a drive motor that can be actuated by the driver via a clutch pedal are widely used. Such motor vehicles are inexpensive, but not adaptive with regard to special situations.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zum automatischen Einlegen eines Ganges im Hinblick auf eine Reduzierung der Kosten und des Kraftstoffverbrauchs zu schaffen.It is an object of the invention to provide a motor vehicle and a method for automatically engaging a gear with a view to reducing costs and fuel consumption.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 vorrichtungsmäßig und des Patentanspruchs 4 verfahrensmäßig gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind die Gegenstände der abhängigen Patentansprüche.This object is achieved according to the invention by the features of patent claim 1 in terms of the device and patent claim 4 in terms of the method. Advantageous developments are the subject matter of the dependent patent claims.

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem manuellen Gangwahlhebel und ein Verfahren zum automatischen Einlegen eines Ganges. Dabei sind ein manueller Gangwahlhebel, ein (übliches oder um eine Übersetzungsstufe erweitertes) Handschaltgetriebe und eine (übliche) mittels eines Kupplungspedals durch den Fahrer zu betätigende Kupplung zwischen dem Handschaltgetriebe und einem Antriebsmotor (z. B. Brennkraftmaschine und/oder Elektromotor) vorgesehen. Erfindungswesentlich ist ein vorzugsweise elektromechanischer oder elektrohydraulischer Schaltaktuator, der mit dem Handschaltgetriebe zum Einlegen eines vorgegebenen Ganges verbunden ist, wobei der Schaltaktuator von einem elektronischen Steuergerät angesteuert wird, das seinerseits mit dem Gangwahlhebel elektrisch verbunden ist. Das Steuergerät erhält weitere Eingangssignale und ist insbesondere durch entsprechende Programmierung derart ausgestaltet, dass es zumindest bei Vorliegen einer bestimmten Gangwahlposition des Gangwahlhebels abhängig von den weiteren Eingangssignalen einen anderen Gang als den dieser Gangwahlposition zugeordneten Gang veranlasst, der durch den Fahrer mittels des Gangwahlhebels nicht willkürlich anwählbar ist.The invention relates to a motor vehicle with a manual gear selector lever and a method for automatically engaging a gear. In this case, a manual gear selector lever, a manual transmission (standard or expanded by one gear stage) and a (standard) clutch to be actuated by the driver by means of a clutch pedal are provided between the manual transmission and a drive motor (e.g. internal combustion engine and/or electric motor). Essential to the invention is a preferably electromechanical or electrohydraulic shift actuator, which is connected to the manual transmission for engaging a predetermined gear, with the shift actuator being controlled by an electronic control unit, which in turn is electrically connected to the gear selector lever. The control unit receives further input signals and is configured in particular by appropriate programming in such a way that, at least when the gear selector lever is in a specific gear selection position, it prompts a gear other than the gear assigned to this gear selection position, which gear cannot be arbitrarily selected by the driver using the gear selector lever, depending on the further input signals is.

Der Erfindung liegen folgende Überlegungen und Erkenntnisse zugrunde:

  • Heute weisen alle Systeme in Kraftfahrzeugen mit elektrifizierten Getrieben eine aufwendige Kupplungs- und Getriebeautomatik auf. Eine Kupplungsbetätigung ist dabei nicht mehr vorgesehen. Kraftfahrzeuge mit Handschaltgetrieben weisen eine feste Zuordnung einer Getriebeübersetzung zu einer fest beschrifteten Gangwahlhebelposition auf. Dies ist insbesondere im Hinblick auf den Kraftstoffverbrauch nachteilig (z. B. generelles Anfahren im 1. Gang). Beispielsweise bei der Auslegung des 1. Ganges ist stets ein Kompromiss zwischen Fahrkomfort und Kraftstoffeffizienz erforderlich. Der 1. Gang muss so ausgelegt werden, dass ein Anfahren beladen am Berg wie auch leer in der Ebene komfortabel möglich ist.
The invention is based on the following considerations and findings:
  • Today, all systems in motor vehicles with electrified transmissions have complex automatic clutches and transmissions. A clutch actuation is no longer provided. Motor vehicles with manual transmissions have a fixed assignment of a transmission ratio to a fixedly labeled gear selector lever position. This is particularly disadvantageous with regard to fuel consumption (e.g. generally starting off in 1st gear). For example, when designing the 1st gear, a compromise between driving comfort and fuel efficiency is always necessary. The 1st gear must be designed in such a way that it is possible to start off comfortably when loaded uphill or when empty on the level.

Die Erfindung basiert auf einem System mit einem Handschaltgetriebe und mit einer üblichen manuell zu betätigenden mechanischen Kupplung. Die Gänge werden nicht direkt durch die Position des Gangwahlhebels eingelegt, sondern indirekt mittels eines elektronisch gesteuerten Schaltaktuators am Handschaltgetriebe. Diese Grundidee ermöglicht folgendes Ausführungsbeispiel:

  • Ein gegebenenfalls auch übliches Handschaltgetriebe ist oder wird beispielsweise mit einer zusätzlichen Übersetzungsstufe zum Anfahren bei erschwerten Situationen versehen, die jedoch über den Gangwahlhebel durch den Fahrer nicht direkt anwählbar ist.
  • Diese Übersetzungsstufe wird - veranlasst durch ein Steuergerät - automatisch eingelegt, sobald die äußeren Bedingungen, erfassbar z. B. mittels eines Neigungssensors oder ein Anhängermodul, dies erforderlich machen. Dies entscheidet das Steuergerät abhängig von den entsprechenden zusätzlichen Eingangssignalen zusätzlich zur erfassten Position des Gangwahlhebels. Im Normalfall wird mittels der Positionen des Gangwahlhebels die diesen Positionen zugeordneten Gänge (z. B. R und 1 bis 6) eingelegt. Das Steuergerät kann auch, je nach Zustand der äußeren Bedingungen, selbstständig entscheiden, ob ein über den Gangwahlhebel vorgegebener Übersetzungssprung sofort oder erst später durchgeführt wird.
The invention is based on a system with a manual transmission and with a conventional manually operated mechanical clutch. The gears are not engaged directly by the position of the gear selector lever, but indirectly by means of an electronically controlled shift actuator on the manual gearbox. This basic idea enables the following example:
  • A manual transmission that may also be customary is or will be provided, for example, with an additional transmission stage for starting off in difficult situations, which, however, cannot be directly selected by the driver via the gear selector lever.
  • This gear ratio is - caused by a control unit - automatically engaged as soon as the external conditions, detectable z. B. by means of a tilt sensor or a trailer module, make this necessary. The control unit decides this depending on the corresponding additional input signals in addition to the detected position of the gear selector lever. Normally, the gears assigned to these positions (e.g. R and 1 to 6) are engaged by means of the positions of the gear selector lever. Depending on the external conditions, the control unit can also decide independently whether a gear ratio change specified via the gear selector lever should be carried out immediately or later.

Durch die Erfindung kann ein übliches H-Schaltschema für die Bedienung des Gangwahlhebels verwendet werden, wenn grundsätzlich auch jedes andere Schaltschema möglich wäre, das an beliebiger Stelle im Fahrzeug plazierbar wäre.With the invention, a conventional H-shift pattern can be used to operate the gear selector lever, although any other shift pattern that could be placed anywhere in the vehicle would also be possible.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann der Gangwahlhebel (der auch ein Gangwahlschalter sein kann) mit einer haptischen Rückmeldungsvorrichtung (z. B. in Form einer haptischen Sperre) versehen sein, die dem Fahrer in gewohnter Weise das Einlegen einer Gangwahlhebelposition bestätigt. Eine haptische Sperre kann beispielsweise erst nach tatsächlichem Einlegen des Ganges wieder die Bewegung des Gangwahlhebels in der Schaltgasse freigeben.In a preferred development of the invention, the gear selector lever (which can also be a gear selector switch) can be provided with a haptic feedback device (e.g. in the form of a haptic lock) which confirms to the driver in the usual way that a gear selector lever position has been engaged. A haptic lock, for example, can only release the movement of the gear selector lever in the shift gate after the gear has actually been engaged.

Für die Umsetzung des erfindungsgemäßen elektrifizierten Gangwahlhebels ist das Steuergerät mit diesem Gangwahlhebel beispielsweise über ein übliches Kabel oder einen Datenbus verbunden. Folgender Ablauf ist mittels des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs somit möglich: Der Fahrer tritt das Kupplungspedal, öffnet damit in üblicher Weise die Kupplung und bewegt den Gangwahlhebel in der vorgegebenen Schaltgasse bis an die haptische Sperre einer bestimmten Position. Das Steuergerät überprüft, ob alle Bedingungen zum Einlegen des dieser Position zugeordneten Ganges oder gegebenenfalls eines anderen Ganges erfüllt sind und steuert dann den Schaltaktuator entsprechen zum Einlegen des Ganges an. Der Schaltaktuator legt den Gang im Handschaltgetriebe ein. Das Steuergerät erkennt die Schaltposition. Sobald der Getriebezustand „Gang eingelegt“ erkannt wurde, steuert das Steuergerät die haptische Sperre im Gangwahlhebel an und gibt diesen wieder frei.For the implementation of the electrified gear selector according to the invention, the control device is connected to this gear selector, for example via a conventional cable or a data bus. The following process is thus possible using the motor vehicle according to the invention: The driver presses the clutch pedal, thereby opening the clutch in the usual way and moving the gear selector lever in the specified shift gate up to the haptic lock in a specific position. The control unit checks whether all of the conditions for engaging the gear assigned to this position, or possibly another gear, are met and then controls the shift actuator accordingly to engage the gear. The shift actuator engages the gear in the manual transmission. The control unit recognizes the shift position. As soon as the transmission status "gear engaged" has been recognized, the control unit activates the haptic lock in the gear selector lever and releases it again.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Sie zeigt schematisch für die Erfindung wesentliche Komponenten.In the drawing an embodiment of the invention is shown. It shows schematically components essential to the invention.

Die einzige Figur zeigt einen manuellen Gangwahlhebel H, der elektrisch (z. B. über eine Datenbusverbindung) mit einem elektronischen Steuergerät SG verbunden ist. Das Steuergerät SG steuert einen hier beispielsweise elektromechanischen Schaltaktuator SA an. Das Steuergerät SG und der Schaltaktuator SA können auch eine einzige mechatronisch integrierte Einheit bilden. Der Schaltaktuator SA ist mit einem Handschaltgetriebe G mechanisch verbunden. Das Handschaltgetriebe G ist in üblicherweise mittels einer über ein Kupplungspedal KP durch den Fahrer zu betätigenden Kupplung K mit einem Antriebsmotor M verbindbar. Der elektromechanische Schaltaktuator SA ist zum Einlegen eines durch das Steuergerät SG vorgegebenen Ganges vorgesehen. Das Steuergerät SG ist seinerseits mit dem Gangwahlhebel H elektrisch verbunden. Das Steuergerät SG erhält beispielsweise über Sensoren oder über andere elektronische Steuergeräte weitere Eingangssignale E, wie beispielsweise die Fahrzeugneigung, die Beladung der Anhängerkupplung und/oder das Fahrzeuggewicht. Bei Vorliegen einer erschwerten Anfahrposition, erkannt durch die Eingangssignale E, und der Gangwahlposition 1 zum Einlegen des ersten Ganges 1, wird anstelle des ersten Ganges 1 ein anderer Gang - hier in Form eines speziellen Anfahrganges 0 - eingelegt, der nicht durch den Fahrer mittels des Gangwahlhebels H willkürlich anwählbar ist. Somit können mittels des Steuergeräts SG und des Schaltaktuators SA im Handschaltgetriebe G je nach Ausgestaltung des Getriebes G mehr Gänge eingelegt werden als durch die Gangwahlhebelpositionen direkt auswählbar sind.The only figure shows a manual gear selector lever H, which is connected electrically (eg via a data bus connection) to an electronic control unit SG. The control unit SG controls an electromechanical shift actuator SA, for example. The control device SG and the shift actuator SA can also form a single mechatronically integrated unit. The shift actuator SA is mechanically connected to a manual transmission G. The manual transmission G can usually be connected to a drive motor M by means of a clutch K to be actuated by the driver via a clutch pedal KP. The electromechanical shift actuator SA is provided for engaging a gear specified by the control unit SG. The control unit SG is in turn electrically connected to the gear selector lever H. The control unit SG receives further input signals E, for example via sensors or other electronic control units, such as the vehicle inclination, the loading of the trailer hitch and/or the vehicle weight. If there is a difficult starting position, recognized by the input signals E, and the gear selection position 1 for engaging the first gear 1, another gear is engaged instead of the first gear 1 - here in the form of a special starting gear 0 - which cannot be selected by the driver using the Gear selector H is arbitrarily selectable. Thus, depending on the design of the transmission G, more gears can be engaged by means of the control unit SG and the shift actuator SA in the manual transmission G than can be selected directly by the gear selector lever positions.

Claims (6)

Kraftfahrzeug mit einem manuellen Gangwahlhebel (H), mit einem Handschaltgetriebe (G), mit einer über ein Kupplungspedal (KP) durch den Fahrer zu betätigenden Kupplung (K) zwischen dem Handschaltgetriebe (G) und einem Antriebsmotor (M), wobei ein Schaltaktuator (SA) mit dem Handschaltgetriebe zum Einlegen eines vorgegebenen Ganges verbunden ist, wobei der Schaltaktuator (SA) von einem elektronischen Steuergerät (SG) angesteuert wird, das seinerseits mit dem Gangwahlhebel (H) elektrisch verbunden ist, wobei das Steuergerät (SG) weitere Eingangssignale (E) erhält und derart ausgestaltet ist, dass es zumindest bei Vorliegen einer bestimmten Gangwahlposition (1) abhängig von den weiteren Eingangssignalen (E) einen anderen Gang (0) als den dieser Gangwahlposition (1) zugeordneten Gang (1) veranlasst, der durch den Fahrer mittels des Gangwahlhebels (H) nicht willkürlich anwählbar ist, und wobei das Steuergerät (SG) - nach Treten des Kupplungspedals (KP) und Bewegen des Gangwahlhebels (H) durch den Fahrer in der vorgegebenen Schaltgasse bis an die haptische Sperre einer bestimmten Position - überprüft, ob alle Bedingungen zum Einlegen des dieser Position zugeordneten Ganges (1) oder gegebenenfalls des anderen Ganges (0) erfüllt sind.Motor vehicle with a manual gear selector lever (H), with a manual transmission (G), with a clutch (K) to be actuated by the driver via a clutch pedal (KP) between the manual transmission (G) and a drive motor (M), with a shift actuator ( SA) is connected to the manual transmission for engaging a predetermined gear, the shift actuator (SA) being controlled by an electronic control unit (SG), which in turn is electrically connected to the gear selector lever (H), the control unit (SG) receiving further input signals ( E) and is designed in such a way that, at least when a certain gear selection position (1) is present, depending on the further input signals (E), it initiates a gear (0) other than the gear (1) assigned to this gear selection position (1), which is caused by the Driver using the gear selector lever (H) is not arbitrarily selectable, and the control unit (SG) - After stepping on the clutch pedal (KP) and moving the gear selector lever (H) by the driver in the specified shift gate up to the haptic lock of a specific position - checks whether all the conditions for engaging the gear associated with this position (1) or, where appropriate, the other gear (0) are met. Kraftfahrzeug nach dem vorangegangenen Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Eingangssignale Betriebsparameter zur Erkennung einer erschwerten Anfahrsituation sind und dass der andere Gang (0), der durch den Fahrer mittels des manuellen Gangwahlhebels (H) nicht willkürlich anwählbar ist, ein Anfahrgang mit besonders hohem Übersetzungsverhältnis ist.Motor vehicle according to the preceding patent claim, characterized in that the other input signals are operating parameters for detecting a difficult starting situation and that the other gear (0), which cannot be selected arbitrarily by the driver using the manual gear selector lever (H), is a starting gear with a particularly high gear ratio is. Kraftfahrzeug nach dem vorangegangenen Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der manuelle Gangwahlhebel (H) mit einer haptischen Rückmeldungsvorrichtung versehen ist.Motor vehicle according to the preceding claim, characterized in that the manual gear selector (H) is provided with a haptic feedback device. Verfahren zum automatischen Einlegen eines Ganges (0), der durch den Fahrer mittels eines manuellen Gangwahlhebels (H) nicht willkürlich anwählbar ist, bei einem Kraftfahrzeug mit einem Handschaltgetriebe (G) und einer über ein Kupplungspedal (KP) durch den Fahrer zu betätigenden Kupplung (K) zwischen dem Handschaltgetriebe (G) und einem Antriebsmotor (M), wobei ein mit dem Handschaltgetriebe (G) verbundener Schaltaktuator (SA) von einem elektronischen Steuergerät (SG) zum Einlegen eines vorgegebenen Ganges angesteuert wird, das seinerseits mit dem Gangwahlhebel (H) elektrisch verbunden ist, wobei das Steuergerät (SG) abhängig von weiteren Eingangssignalen (E) den einzulegenden Gang zumindest bei Vorliegen einer bestimmten Gangwahlposition (1) auch derart vorgeben kann, dass der vorgegebene einzulegende Gang (0) nicht dieser Gangwahlposition (1) zugeordnet ist, und wobei das Steuergerät (SG) - nach Treten des Kupplungspedals (KP) und Bewegen des Gangwahlhebels (H) durch den Fahrer in der vorgegebenen Schaltgasse bis an die haptische Sperre einer bestimmten Position - überprüft, ob alle Bedingungen zum Einlegen des dieser Position zugeordneten Ganges (1) oder gegebenenfalls des anderen Ganges (0) erfüllt sind.Method for automatically engaging a gear (0), which cannot be arbitrarily selected by the driver using a manual gear selector lever (H), in a motor vehicle with a manual transmission (G) and a clutch that can be actuated by the driver via a clutch pedal (KP) ( K) between the manual transmission (G) and a drive motor (M), with a shift actuator (SA) connected to the manual transmission (G) being controlled by an electronic control unit (SG) to engage a predetermined gear, which in turn is controlled by the gear selector lever (H ) is electrically connected, in which case the control unit (SG), depending on further input signals (E), can also specify the gear to be engaged, at least when a specific gear selection position (1) is present, in such a way that the specified gear (0) to be engaged is not assigned to this gear selection position (1). is, and wherein the control unit (SG) - after stepping on the clutch pedal (KP) and moving the gear selector lever (H) by the driver in d he specified shift gate up to the haptic lock of a specific position - checks whether all the conditions for engaging the gear (1) assigned to this position or, if applicable, the other gear (0) are met. Verfahren nach dem vorangegangenen Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Eingangssignale Betriebsparameter zur Erkennung einer erschwerten Anfahrsituation sind und dass der vorgegebene Gang (0), der durch den Fahrer mittels des manuellen Gangwahlhebels (H) nicht willkürlich anwählbar ist, ein Anfahrgang mit besonders hohem Übersetzungsverhältnis ist.Method according to the preceding patent claim, characterized in that the further input signals are operating parameters for detecting a difficult starting situation and that the specified gear (0), which cannot be selected arbitrarily by the driver using the manual gear selector lever (H), is a starting gear with a particularly high gear ratio is. Verfahren nach dem vorangegangenen Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer haptischen Rückmeldungsvorrichtung am manuellen Gangwahlhebel (H) das Einlegen eines Ganges dem Fahrer bestätigt wird.Method according to the preceding patent claim, characterized in that the engagement of a gear is confirmed to the driver by means of a haptic feedback device on the manual gear selector lever (H).
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