JP3272617B2 - 車両のヨーモーメント制御装置 - Google Patents
車両のヨーモーメント制御装置Info
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Description
るトルクを配分することによりステアリング特性を変化
させる車両のヨーモーメント制御装置に関する。
達クラッチで相互に接続し,左右一方の車輪に駆動力を
発生させ,左右他方の車輪に制動力を発生させることに
よりヨーモーメントを制御するものにおいて,前記駆動
力及び制動力の配分量を車両の前後加速度及び横加速度
の積の関数として設定することにより,旋回中の車両が
加速或いは減速する際に発生する望ましくないヨーモー
メントを打ち消すものが,本出願人により既に提案され
ている(特願平7−247336号参照)。
のは,車両の減速時に発生するオーバーステア傾向を打
ち消すべく,旋回内輪に駆動力を配分するとともに旋回
外輪に制動力を配分することにより,特に高速走行中の
安定性の向上を図っている。上記制御により,高速走行
中の減速時における安定性向上を図ることが可能である
が,低速走行中の減速時に同じ制御を行うと,過剰な制
御によりアンダーステア傾向が強まってドライバーに違
和感を与える可能性がある。
る際に横加速度センサの出力信号と操舵角センサの出力
信号とを用いているが,車両の減速時にはドライバーが
カウンターステア操作を行う場合があるため,減速時に
操舵角センサの出力信号を用いると,車両の実際の旋回
方向と操舵角センサの出力信号とが不一致になる可能性
がある。
で,車両の減速時に発生する上記各問題を解決してヨー
モーメント制御を的確に行うことを目的とする。
明では,前後加速度算出手段で算出された負の前後加速
度(即ち,減速度)に応じてトルク配分量決定手段が車
両の旋回を抑制する方向のトルク配分量を決定する際
に,車速検出手段で検出された車速の増加に応じて前記
車両の旋回を抑制する方向のトルク配分量を増加させる
ので,車両の低速走行時には減速により発生するオーバ
ーステア傾向を抑制せずに旋回性能を確保するととも
に,車両の高速走行時には減速により発生するオーバー
ステア傾向をトルク配分により抑制して高速安定性能を
確保することができる。
度算出手段が正の前後加速度を算出したとき(即ち,車
両の加速時)には,その前後加速度と,横加速度算出手
段が操舵角センサの出力に応じて算出した横加速度とに
基づいて,旋回をアシストする方向のトルク配分を行
う。また前後加速度算出手段が負の前後加速度を算出し
たとき(即ち,車両の減速時)には,その前後加速度
と,横加速度算出手段がヨーレートセンサ及び横加速度
センサの少なくとも一方の出力に応じて算出した横加速
度とに基づいて,旋回を抑制する方向のトルク配分を行
う。
れる加速時に,ドライバーの意思(ステアリング操作)
を反映する操舵角センサの出力を用いるので,違和感の
ないステアリング感覚を得ることができる。またトルク
配分により車両の旋回が抑制される減速時に,カウンタ
ーステア操作により車両の実際の旋回方向と操舵角セン
サの出力信号とが不一致になっても,車両の実際の旋回
方向を表すヨーレートセンサ及び横加速度センサの少な
くとも一方の出力を用いるので支障はない。
付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
で,図1はトルク配分制御装置を備えたフロントエンジ
ン・フロントドライブ車の全体構成図,図2は電子制御
ユニットの回路構成を示すブロック図,図3は旋回中の
車両に発生するヨーモーメントを説明する図,図4は油
圧クラッチの係合に基づいて発生するヨーモーメントを
説明する図,図5は車速Vと補正係数Kvとの関係を示
すグラフである。
載したエンジンEの右端にトランスミッションMが接続
されており,これらエンジンE及びトランスミッション
Mにより駆動輪である左前輪WFL及び右前輪WFRが駆動
される。
車軸1L ,1R 間に,左右の後輪WRL,WRRをそれらが
相互に異なる回転数で回転するように接続する変速機2
が設けられる。変速機2は本発明のトルク配分手段を構
成するもので,第1油圧クラッチ3L 及び第2油圧クラ
ッチ3R が設けられており,第1油圧クラッチ3L を係
合させると,左後輪WRLの回転数が減速されて右後輪W
RRの回転数が増速され,第2油圧クラッチ3R を係合さ
せると,右後輪WRRの回転数が減速されて左後輪WRL回
転数が増速される。
同軸上に配置された第1軸4と,左右の車軸1L ,1R
と平行であり且つ相互に同軸上に配置された第2軸5及
び第3軸6を備えており,第2軸5と第3軸6との間に
前記第1油圧クラッチ3L が配置されるとともに,右車
軸1R と第1軸4との間に前記第2油圧クラッチ3Rが
配置される。右車軸1R に設けた小径の第1ギヤ7が第
2軸5に設けた大径の第2ギヤ8に噛合するとともに,
第3軸6に設けた小径の第3ギヤ9が第1軸4に設けた
大径の第4ギヤ10に噛合する。左車軸1L に設けた第
5ギヤ11が第3軸6に設けた第6ギヤ12に噛合す
る。
同一であり,また第2ギヤ8及び第4ギヤ10の歯数は
互いに同一であって前記第1ギヤ7及び第3ギヤ9の歯
数よりも多くなるように設定される。また第5ギヤ11
及び第6ギヤ12の歯数は互いに同一になるように設定
される。
ると,右後輪WRRは右車軸1R ,第1ギヤ7,第2ギヤ
8,第2軸5,第1油圧クラッチ3L ,第3軸6,第6
ギヤ12,第5ギヤ11及び左車軸1L を介して左後輪
WRLに連結される。このとき,第1ギヤ7及び第2ギヤ
8の歯数比に応じて,右後輪WRRの回転数に対して左後
輪WRLの回転数が減速される。即ち,左右後輪WRL,W
RRが同速度で回転している状態から第1油圧クラッチ3
L を係合させると,右後輪WRRの回転数が増速されて左
後輪WRLの回転数が減速される。
と,右後輪WRRは右車軸1R ,第2油圧クラッチ3R ,
第1軸4,第4ギヤ10,第3ギヤ9,第3軸6,第6
ギヤ12,第5ギヤ11及び左車軸1L を介して左後輪
WRLに連結される。このとき,第4ギヤ10及び第3ギ
ヤ9に歯数比に応じて,右後輪WRRの回転数に対して左
後輪WRLの回転数が増速される。即ち,左右後輪WRL,
WRRが同速度で回転している状態から第2油圧クラッチ
3R を係合させると,右後輪WRRの回転数が減速されて
左後輪WRLの回転数が増速される。
チ3R の係合力は,それらに加えられる油圧の大きさを
調整することにより無段階に制御することが可能であ
り,従って左右後輪WRL,WRRの回転数比も,前記第1
〜第4ギヤ7,8,9,10の歯数比によって決まる範
囲内で無段階に制御することが可能である。
転数を検出するエンジン回転数センサS1 と,エンジン
Eの吸気管内絶対圧を検出する吸気管内絶対圧センサS
2 と,ステアリングホイール13の操舵角を検出する操
舵角センサS3 と,車体の横加速度を検出する横加速度
センサS4 と,車体のヨーレートを検出するヨーレート
センサS5 と,車速を演算すべく4輪の回転数をそれぞ
れ検出する車輪速センサS6 …とからの信号が入力され
る。
トUには前後加速度算出手段20,横加速度算出手段2
1,トルク配分量決定手段22及び左右旋回判定手段2
3が設けられており,前後加速度算出手段20はギヤ位
置判定手段24,駆動輪トルク算出手段25,回転加速
度算出手段26,駆動系慣性補正手段27及び走行抵抗
補正手段28から構成され,横加速度算出手段21は減
速時横加速度推定手段29,加速時横加速度推定手段3
0,加減速判定手段31,選択手段32,加算手段33
及び平均値算出手段34から構成され,トルク配分量決
定手段22は補正係数決定手段35及び制御量算出手段
36から構成される。
汲み上げられたオイルはリニアソレノイド弁よりなる調
圧弁16によって調圧され,ON/OFF弁よりなる第
1開閉弁17L を介して第1油圧クラッチ3L に供給さ
れるとともに,ON/OFF弁よりなる第2開閉弁17
R を介して第2油圧クラッチ3R に供給される。電子制
御ユニットUは,変速機2の第1油圧クラッチ3L 及び
第2油圧クラッチ3Rの一方を係合させて左右後輪
WRL,WRRの一方に制動力を他方に駆動力を発生させる
べく,調圧弁16の出力油圧の大きさを制御するととも
に,第1開閉弁17L 及び第2開閉弁17R を開閉制御
する。
加速度の算出について説明する。ギヤ位置判定手段24
は,エンジン回転数センサS1 で検出したエンジン回転
数Neと車輪速センサS6 で検出した車速Vとに基づい
てトランスミッションMのギヤ位置を判定する。駆動輪
トルク算出手段25は,吸気管内絶対圧センサS2 で検
出した吸気管内絶対圧Pbとエンジン回転数Neとに基
づいてエンジントルクを算出し,それに検出したギヤ位
置のギヤ比iによる補正を加えて駆動輪トルクを算出す
る。回転加速度検出手段26は車速Vに基づいて駆動系
の回転加速度を検出し,駆動系慣性補正手段27は前記
駆動系の回転加速度により駆動輪トルクに補正を加え,
更に走行抵抗補正手段28は車速Vに基づいて検出した
走行抵抗により駆動輪トルクに補正を加えることによ
り,最終的に車両の前後加速度を算出する。
度の算出について説明する。尚,本明細書では,以下の
数式を極力簡素化するために,横加速度が重力加速度G
の何倍の大きさであるかを示す数値であってディメンシ
ョンを持たない無次元化横加 速度Ygと,前後加速度が
重力加速度Gの何倍の大きさであるかを示す数値であっ
てディメンションを持たない無次元化前後加速度Xgと
を用いており,したがって,横加速度は「Yg×G」で
表され,また前後加速度は「Xg×G」で表される。
ーレートセンサS5 で検出したヨーレートδと車速Vと
を乗算して減速時推定横加速度Yg11を算出する。一
方,加速時横加速度推定手段30は,操舵角センサS3
で検出した操舵角θと車速Vとに基づいて加速時推定横
加速度Yg12をマップ検索する。加減速判定手段31
は,前後加速度算出手段20で算出した前後加速度Xg
×Gの正負に基づいて車両が加速状態にあるか減速状態
にあるかを判定する。具体的には,前後加速度Xg×G
が負値であれば車両が減速状態にあると判定し,前後加
速度Xg×Gが正値であれば車両が加速状態にあると判
定する。
11及び加速時推定横加速度Yg12のうち,車両が減速状
態にあれば減速時推定横加速度Yg11を推定横加速度Y
g1として出力し,車両が加速状態にあれば加速時推定
横加速度Yg12を推定横加速度Yg1 として出力する。
加算手段33は,選択手段32において選択した推定横
加速度Yg1 と,横加速度センサS4 で検出した実横加
速度Yg2 とを加算するとともに,平均値算出手段34
は,前記加算値に1/2を乗算して推定横加速度Yg1
と実横加速度センサS4 で検出した実横加速度Yg 2 と
の平均値である横加速度Yg×Gを算出する。
速度Yg1 及び実横加速度Yg2 の平均値として算出す
ることにより,時間遅れのない正確な横加速度Yg×G
を得ることができるだけでなく,推定横加速度Yg1 及
び実横加速度Yg2 の一方が算出不能になった場合にフ
ェイルセーフ機能を発揮させることができる。
手段35は,加減速判定手段31が車両が減速状態にあ
ると判断したときに,車速Vに基づいて補正係数Kvを
マップ検索により決定する。図5に示すように,補正係
数Kvは低車速領域では0に設定されており,中車速領
域で0から1.0に向けてリニアに増加し,高車速領域
で1.0にホールドされる。制御量算出手段36は,補
正係数Kv,前後加速度Xg×G及び横加速度Yg×G
を乗算して調圧弁16の制御量つまり左右の後輪WRL,
WRR間で配分されるトルク量を算出する。尚,車両が加
速状態にあるときには,補正係数Kvは1.0にホール
ドされる。
御量,即ち左右の後輪WRL,WRR間で配分されるトルク
量は,前後加速度Xg×G及び横加速度Yg×Gの積に
比例するように設定される。以下,その理由を説明す
る。
横加速度Yg×Gで左旋回している状態を示すもので,
車両の重心位置には,その質量(W/G)と横加速度
(Yg×G)との積である遠心力W×Ygが作用してお
り,この遠心力W×Ygは,前輪と路面との間に作用す
るコーナリングフォースCFf及び後輪と路面との間に
作用するコーナリングフォースCFrの和に釣り合って
いる。
輪との距離をbとすると,前記コーナリングフォースC
Ff,CFrによるヨー軸回りのモーメントM1 は, M1 =a×CFf−b×CFr …(2) で与えられる。
左右両輪の接地荷重は同一であるが,車両が旋回すると
旋回内輪と旋回外輪とで接地荷重が変化する。即ち,旋
回時には車体の重心に旋回方向外側に向かう遠心力が作
用するため,車体が旋回方向外側に倒れようとする。そ
の結果,旋回内輪に路面から浮き上がる傾向が生じて該
旋回内輪の接地荷重が減少するとともに,旋回外輪に路
面に押し付けられる傾向が生じて該旋回外輪の接地荷重
が増加する。
輪の接地荷重は一定であるが,車両が加速又は減速する
と前後輪の接地荷重が変化する。即ち,加速時には車体
の重心に車体後方に向かう慣性力が作用するため,車体
がテールダイブしようとして後輪の接地荷重が増加し,
その結果後輪のコーナリングフォースが増加して旋回方
向と逆方向のモーメントM1 が作用し,また減速時には
車体の重心に車体前方に向かう慣性力が作用するため,
車体がノーズダイブしようとして前輪の接地荷重が増加
し,その結果前輪のコーナリングフォースが増加して旋
回方向と同方向のモーメントM1 が作用する(図3の実
線矢印及び破線矢印参照)。
前輪の接地荷重の和をWfとすると各前輪の接地荷重は
それぞれWf/2であるが,車両が横加速度Yg×Gで
旋回しながら前後加速度Xg×Gで加減速していると
き,旋回内側の前輪の接地荷重WFI及び旋回外側の前輪
の接地荷重WFOは, WFI=Wf/2−Kf×Yg−Kh×Xg …(3) WFO=Wf/2+Kf×Yg−Kh×Xg …(4) で与えられ,また左右の後輪の接地荷重の和をWrとす
ると旋回内側の後輪の接地荷重WRI及び旋回外側の後輪
の接地荷重WROは, WRI=Wr/2−Kr×Yg+Kh×Xg …(5) WRO=Wr/2+Kr×Yg+Kh×Xg …(6) で与えられる。(3)式〜(6)式において,係数K
f,Kr,Khは次式で与えられる。
と無次元化横加速度Ygとの積であると仮定すると,前
輪のコーナリングフォースCFfは,(3)式で与えら
れる旋回内側の前輪の接地荷重WFIと,(4)式で与え
られる旋回外側の前輪の接地荷重WFOと,無次元化横加
速度Ygとにより,次式で与えられる。
で与えられる旋回内側の後輪の接地荷重WRIと,(6)
式で与えられる旋回外側の後輪の接地荷重WROと,無次
元化横加速度Ygとにより,次式で与えられる。
からKh=hg×W/(2×L)であるから,前記(1
2)式は, M1 =−hg×W×Xg×Yg …(13) となり,ヨー軸回りのモーメントM1 は前後加速度Xg
×Gと横加速度Yg×Gとの積に比例することが分か
る。従って,(13)式で与えられるヨー軸回りのモー
メントM1 を打ち消すように旋回内輪及び旋回外輪に駆
動力及び制動力を配分すれば,旋回中における加速時或
いは減速時の旋回安定性及び高速安定性の向上を図るこ
とができる。
に制動力Fを発生させたとき,変速機2のギヤ比をiと
すると旋回外輪には駆動力はF/iが発生する。これら
制動力F及び駆動力F/iにより車両に発生するヨー軸
回りのモーメントM2 は, M2 =(tr/2)×F×κ =(tr/2)×(T/R)×κ …(14) で与えられる。ここでκ=1+(1/i),T;クラッ
チトルク,R;タイヤ半径である。
を打ち消すために必要なクラッチトルクTは,M1 =M
2 と置くことにより, T={2R/(tr×κ)}×hg×W×Xg×Yg …(15) で与えられる。(15)式から明らかなように,クラッ
チトルクTは前後加速度Xg×G及び横加速度Yg×G
の積に比例した値となる。尚,以上の説明ではタイヤの
コーナリングフォースが該タイヤの接地荷重と無次元化
横加速度Ygとの積であると仮定したので,クラッチト
ルクTが前後加速度Xg×G及び横加速度Yg×Gの積
に比例した値となるが,厳密にはコーナリングフォース
は接地荷重に比例しないため,実際にはクラッチトルク
Tを前後加速度Xg×G及び横加速度Yg×Gの積の関
数として取り扱うと良い。
中に加速するとき,左右旋回判定手段23の判定により
第1開閉弁17L を開弁し,制御量算出手段36で調圧
弁16への出力油圧を制御することにより,第1油圧ク
ラッチ3L を(15)式で与えられるクラッチトルクT
で係合させると,旋回内輪の回転数が減速されて制動力
Fが発生するとともに,旋回外輪の回転数が増速されて
駆動力F/iが発生することにより,コーナリングフォ
ースに基づく旋回方向と逆方向のモーメントM1 が打ち
消されて旋回性能が向上する。同様に,車両が右旋回中
に加速するときに第2油圧クラッチ3R を前記クラッチ
トルクTで係合させれば,前述と同様にコーナリングフ
ォースに基づくモーメントM1 が打ち消されて旋回性能
が向上する。
2油圧クラッチ3R を(15)式で与えられるクラッチ
トルクTで係合させると,旋回内輪の回転数が増速され
て駆動力Fが発生するとともに,旋回外輪の回転数が減
速されて制動力F/iが発生することにより,コーナリ
ングフォースに基づく旋回方向と同方向のモーメントM
1 が打ち消されて高速安定性能が向上する。同様に,車
両が右旋回中に減速するときに第1油圧クラッチ3L を
前記クラッチトルクTで係合させれば,前述と同様にコ
ーナリングフォースに基づくモーメントM1 が打ち消さ
れて高速安定性能が向上する。
行っても,車両のヨーモーメントは変化しないため,第
1油圧クラッチ3L 及び第2油圧クラッチ3R は非係合
状態に保たれる。
述したように左右の後輪WRL,WRRの旋回内輪に駆動力
が配分されるとともに旋回外輪に制動力が配分されるた
め,コーナリングフォースに基づく旋回方向と同方向の
モーメントが打ち消され,ステアリング特性がアンダー
ステア側に補正される。このように車両のステアリング
特性がアンダーステア側に補正されることは,車両の高
速走行中における安定性を高める上で望ましいことであ
るが,これが車両の低速走行中に行われると旋回性能が
低下してドライバーに違和感を与える可能性がある。
手段31が車両が減速状態にあることを判定すると,補
正係数決定手段35で決定される補正係数Kvにより調
圧弁16の制御量つまり左右の後輪WRL,WRR間に配分
されるトルク量が補正され,車両の低速走行時に前記ト
ルク量が減少するように制御される。その結果,車両の
高速走行時には左右の後輪WRL,WRR間に多めのトルク
を配分し,ステアリング特性をアンダーステア側に補正
して高速安定性を高めながら,車両の低速走行時には少
なめのトルクを配分して車両の旋回性能を確保すること
ができる。
分を行うことにより旋回をアシストする車両の加速時に
は,操舵角θ及び車速Vに基づいて推定した加速時推定
横加速度Yg12を用いて横加速度Yg×Gを算出するの
で,ドライバーの意思,即ちステアリングホイール13
の操舵角θを反映した横加速度Yg×Gを算出すること
ができる。一方,左右の後輪WRL,WRR間でトルク配分
を行うことにより旋回を抑制する車両の減速時には,操
舵角θを用いずに,ヨーレートδ及び車速Vに基づいて
推定した減速時推定横加速度Yg11を用いて横加速度Y
g×Gを算出するので,減速時にドライバーがカウンタ
ーステア操作を行い,操舵角センサS3が出力する操舵
角θの方向が実際の車両の旋回方向と一致しなくなって
も,トルク配分制御を支障なく且つ的確に行うことがで
きる。
明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行う
ことが可能である。
たが,本発明は後輪駆動車両や四輪駆動車両に対しても
適用することができる。また,実施例では従動輪である
左右の後輪WRL,WRR間のトルク配分について説明した
が,本発明は駆動輪である左右の前輪WFL,WFR間のト
ルク配分に対しても適用することができる。また,第1
油圧クラッチ3L 及び第2油圧クラッチ3R に代えて,
電磁クラッチや流体カップリング等の他のクラッチを用
いることができる。また,実施例では車両の減速時に横
加速度センサS4 及びヨーレートセンサS5 の両方の出
力信号に基づいて横加速度Yg×Gを算出しているが,
その少なくとも一方の出力信号だけを用いても良い。ま
た,推定横加速度Yg1 及び実横加速度Yg2 の平均値
として横加速度Yg×Gを算出する際に,推定横加速度
Yg1 及び実横加速度Yg2 に重み付けをしても良い。
更に,加減速判定手段31は,ブレーキスイッチの作動
に基づいて減速を判断するものでも良い。
明によれば,左右の車輪間でトルクの配分を行うトルク
配分手段と,車両の前後加速度を算出する前後加速度算
出手段と,算出された負の前後加速度に応じて車両の旋
回を抑制する方向のトルク配分量を決定するトルク配分
量決定手段とを備えた車両のヨーモーメント制御装置に
おいて,車速を検出する車速検出手段を備えてなり,ト
ルク配分量決定手段は検出された車速の増加に応じて前
記車両の旋回を抑制する方向のトルク配分量を増加させ
るので,車両の低速走行時には減速により発生するオー
バーステア傾向を抑制せずに旋回性能を確保し,また車
両の高速走行時には減速により発生するオーバーステア
傾向をトルク配分により抑制して高速安定性能を確保す
ることができる。
左右の車輪間でトルクの配分を行うトルク配分手段と,
車両の前後加速度を算出する前後加速度算出手段と,車
両の横加速度を算出する横加速度算出手段と,算出され
た前後加速度及び横加速度に応じてトルク配分量を決定
するトルク配分量決定手段とを備えた車両のヨーモーメ
ント制御装置において,前後加速度算出手段が正の前後
加速度を算出したときに横加速度算出手段は操舵角セン
サの出力に応じて横加速度を算出し,前後加速度算出手
段が負の前後加速度を算出したときに横加速度算出手段
はヨーレートセンサ及び横加速度センサの少なくとも一
方の出力に応じて横加速度を算出するので,トルク配分
により車両の旋回がアシストされる加速時に,ドライバ
ーの意思を反映する舵角センサの出力を用いて違和感の
ないステアリング感覚を得ることができ,またトルク配
分により車両の旋回が抑制される減速時に,カウンター
ステア操作により車両の実際の旋回方向と操舵角センサ
の出力信号とが不一致になっても,車両の実際の旋回方
向を表すヨーレートセンサ及び横加速度センサの少なく
とも一方の出力を用いることにより前記不一致を回避す
ることができる。
・フロントドライブ車の全体構成図
する図
ーメントを説明する図
Claims (2)
- 【請求項1】 左右の車輪間でトルクの配分を行うトル
ク配分手段と, 車両の前後加速度を算出する前後加速度算出手段と, 算出された負の前後加速度に応じて車両の旋回を抑制す
る方向のトルク配分量を決定するトルク配分量決定手段
と, を備えた車両のヨーモーメント制御装置において, 車速を検出する車速検出手段を備えてなり,トルク配分
量決定手段は検出された車速の増加に応じて前記車両の
旋回を抑制する方向のトルク配分量を増加させることを
特徴とする,車両のヨーモーメント制御装置。 - 【請求項2】 左右の車輪間でトルクの配分を行うトル
ク配分手段と, 車両の前後加速度を算出する前後加速度算出手段と, 車両の横加速度を算出する横加速度算出手段と, 算出された前後加速度及び横加速度に応じてトルク配分
量を決定するトルク配分量決定手段と, を備えた車両のヨーモーメント制御装置において, 前後加速度算出手段が正の前後加速度を算出したときに
横加速度算出手段は操舵角センサの出力に応じて横加速
度を算出し,前後加速度算出手段が負の前後加速度を算
出したときに横加速度算出手段はヨーレートセンサ及び
横加速度センサの少なくとも一方の出力に応じて横加速
度を算出することを特徴とする,車両のヨーモーメント
制御装置。
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