KR101252776B1 - 증발가스 누설 진단 장치 및 방법 - Google Patents

증발가스 누설 진단 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 증발가스 누설 진단 장치 및 방법에 대하여 개시한다. 본 발명의 일면에 따른 서지 탱크의 압력을 대기압 이상 및 이하로 조절가능한 차량의 ECU에 의한 증발가스 누설 진단 방법은, 캐니스터 밸브를 제어하여 연료탱크의 내부압력을 상기 대기압으로 만든 다음, 상기 캐니스터 밸브를 닫으며, 퍼지 밸브를 열어, 상기 서지 탱크의 압력에 의해 상기 연료탱크의 내부압력을 변화시키는 단계; 상기 차량이 주행중이면, 상기 연료탱크의 내부압력이 상기 대기압 이상의 기설정된 제1 기준압력이면, 상기 퍼지 밸브를 닫는 단계; 및 시간에 따른 상기 연료탱크의 내부압력의 기울기의 절대치가 기설정된 제1 기울기 이상이면, 증발가스의 누설이 있다고 제1 진단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

증발가스 누설 진단 장치 및 방법{Apparatus and Method for Evaporative Leakage Diagnosis}
본 발명은 증발가스 누설 진단에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 연료탱크의 증발가스 누설 여부를 진단할 수 있는 증발가스 누설 진단 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 내연기관 엔진을 이용하는 자동차는 연료탱크에 저장된 연료를 연소시켜 동력을 발생시킨다.
연료탱크에 저장된 연료는 휘발성의 정도와 외기 온도에 따라 그 양에 차이는 있겠지만, 시간 경과시에 증발가스(Evaporative)를 배출한다.
그런데, 증발가스가 대기중으로 배출되면, 연료를 낭비할 뿐 아니라, 공해가 되므로, 차량에는 증발가스를 캐니스터에 저장하였다가 다시 엔진으로 공급하는 증발가스 시스템이 구비되고 있다.
증발가스 시스템은 연료탱크 내부의 연료 온도센서, 연료탱크 압력센서, 캐니스터(Canister), 캐니스터 클로우즈 밸브(Canister Close Valve, 이하 "캐니스터 밸브"라고 함), 퍼지 라인 및 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브(Purge Control Solenoid Valve, 이하 "퍼지 밸브"라고 함) 등을 포함한다.
증발가스 시스템은 스스로 증발가스의 누출 여부를 판단하여 증발가스 누설을 진단할 수 있다.
종래의 증발가스 시스템은 정차(Idle)시에 캐니스터 밸브를 닫고, 퍼지 밸브를 열어 연료탱크의 대기압을 낮춘 다음 퍼지 밸브를 닫아, 퍼지 라인의 진공 상태에서 연료탱크의 내부압력의 기울기를 검출함에 따라 누설 여부를 진단하는 부압(진공) 방식의 누설 진단 알고리즘을 사용하였다.
그런데, 종래의 부압 방식의 누설 진단 알고리즘은 정차시에만 누설을 진단할 수 있을 뿐이었고, 0.5mm 이상의 누설 진단시에는 오진단 우려가 많았다.
더욱이, 현행법은 차량의 시동을 켠 후 시동을 끄기 전까지 1회 이상 증발가스의 누설 여부를 진단하도록 규정하고 있는데, 종래의 부압 방식의 누설 진단 알고리즘은 누설 진단에 소요되는 시간(통상, 30~40초)만큼, 정차 상태가 지속 되지 않으면 누설을 진단할 수 없었다.
본 발명은 전술한 바와 같은 기술적 배경에서 안출된 것으로서, 차량 정차시는 물론 차량 주행중에도 서지 탱크에 의해 연료탱크의 압력을 변화시켜 증발가스의 누설을 진단할 수 있는 증발가스 누설 진단 장치 및 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 일면에 따른 서지 탱크(Surge Tank)의 내부압력을 대기압 이상 및 이하로 조절가능한 차량의 ECU(Engine Control Unit)에 의한 증발가스 누설 진단 방법은, 캐니스터 밸브(Canister Close Valve)를 제어하여 연료탱크의 내부압력을 상기 대기압으로 만든 다음, 상기 캐니스터 밸브를 닫으며, 퍼지 밸브(Purge Control Solenoid Valve)를 열어, 상기 서지 탱크의 압력에 의해 상기 연료탱크의 내부압력을 변화시키는 단계; 상기 차량이 주행중이면, 상기 연료탱크의 내부압력이 상기 대기압 이상의 기설정된 제1 기준압력이면, 상기 퍼지 밸브를 닫는 단계; 및 시간에 따른 상기 연료탱크의 내부압력의 기울기의 절대치가 기설정된 제1 기울기 이상이면, 증발가스의 누설이 있다고 제1 진단을 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 면에 따른 서지 탱크의 압력을 대기압 이상 및 이하로 조절가능한 차량의 ECU에 의한 증발가스 누설 진단 방법은, 캐니스터 밸브(Canister Close Valve)를 제어하여 연료탱크의 내부압력을 상기 대기압으로 만든 다음, 상기 캐니스터 밸브를 닫으며, 퍼지 밸브(Purge Control Solenoid Valve)를 열어, 상기 서지 탱크의 압력에 의해 상기 연료탱크의 내부압력을 변화시키는 단계; 상기 차량이 주행중이면, 상기 연료탱크의 내부압력이 기설정된 상기 대기압 이상의 제1 기준압력이면, 상기 퍼지 밸브를 닫고, 시간에 따른 상기 연료탱크의 내부압력의 기울기를 확인하는 단계; 상기 차량이 정차중이면, 상기 연료탱크의 내부압력이 기설정된 상기 대기압 이하의 제2 기준압력이면, 상기 퍼지 밸브를 닫고, 상기 시간에 따른 연료탱크의 내부압력의 기울기를 확인하는 단계; 상기 주행중의 상기 기울기에 제1 가중치를 곱하고, 상기 정차중의 상기 기울기에 제2 가중치를 곱한 후 합산하여 절대치를 산출하는 단계; 및 상기 산출하는 단계의 산출 결과를 기설정된 임계치와 비교하여 증발가스의 누설 여부를 진단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 면에 따른 증발가스 누설 진단 장치는, 대기압 이상의 제1 기준압력, 제1 기울기, 상기 대기압 이하의 제2 기준압력 및 제2 기울기를 저장하는 저장부; 및 서지 탱크의 내부압력을 상기 대기압 이상 및 이하로 조절가능한 차량의 상태정보를 확인하여 상기 차량이 주행중이면, 캐니스터 밸브를 제어하여 연료탱크의 내부압력을 상기 대기압으로 만든 다음, 상기 캐니스터 밸브를 닫으며, 퍼지 밸브를 열어, 상기 서지 탱크의 압력에 의해 상기 연료탱크의 내부압력을 상기 제1 기준압력만큼 상승시킨 후 상기 퍼지 밸브를 닫고, 시간에 따른 상기 연료탱크의 내부압력의 기울기의 절대치가 상기 제1 기울기 이상인지를 확인하고, 상기 제1 기울기 이상이면 증발가스의 누설 가능성이 있다고 진단하는 ECU를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 차량 정차시에는 물론, 차량 주행중에도 증발가스의 누설 여부를 진단할 수 있어, 증발가스의 누설 진단의 정확도를 높이고, 오진단 확률을 낮출 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 증발가스 누설 진단 장치의 진단영역을 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 증발가스 누설 진단 장치를 도시한 구성도.
도 3a는 차량 정차중의 연료탱크의 압력변화, 퍼지 밸브 및 캐니스터 밸브 제어를 도시한 그래프.
도 3b는 차량 정차중의 연료탱크의 압력변화, 퍼지 밸브 및 캐니스터 밸브 제어를 도시한 그래프.
도 4는 본 발명에 따른 증발가스 누설 진단 방법을 도시한 흐름도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 증발가스 누설 진단 장치의 진단영역을 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 증발가스 누설 진단 장치(10)는 연료탱크(220), 캐니스터(250), 퍼지 밸브(240), 캐니스터 밸브(260) 및 이들 간을 연결하는 퍼지 라인을 포함하는 진단영역(점선으로 표시된 영역)에 대해 누설 여부를 감시한다.
본 발명은 서지 탱크(Surge Tank)의 압력을 대기압(1Bar) 이상 및 이하로 조절가능한 터보엔진 차량이나, 진단영역의 일부에 가압가능한 구성요소가 구비된 일반엔진 차량에 대한 누설진단 장치 및 방법에 대한 것이다.
터보엔진 차량은 서지 탱크의 압력이 차량의 주행중에는 대기압 이상으로 조절되며(약, 2Bar), 차량의 정차중에는 대기압 이하(약, 500hPa)로 조절되는데, 이하의 명세서에는 대기압이 이러한 방식으로 조절되는 차량에 대해 누설을 진단하는 경우를 예로 들어 설명한다.
이하, 도 2, 도 3a 및 도 3b를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 증발가스 누설 진단 장치에 대하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 증발가스 누설 진단 장치를 도시한 구성도이고, 도 3a는 차량 정차중의 연료탱크의 압력변화, 퍼지 밸브 및 캐니스터 밸브 제어를 도시한 그래프이고, 도 3b는 차량 정차중의 연료탱크의 압력변화, 퍼지 밸브 및 캐니스터 밸브 제어를 도시한 그래프이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 증발가스 누설 진단 장치(10)는 ECU(110) 및 저장부(120)를 포함한다.
저장부(120)는 차량 주행중의 누설 진단에 사용되는 제1 기준압력 및 제1 기울기, 차량 정차중의 누설 진단에 사용되는 제2 기준압력 및 제2 기울기 및 차량 주행중 및 정차중의 진단을 종합한 누설 진단에 사용되는 제3 기울기 중 적어도 하나를 저장한다. 이때, 제1 및 제2 기준압력, 제1 및 제2 기울기 및 제3 기울기는 실험에 의해 결정될 수 있다.
ECU(110)는 차량 상태정보를 이용하여 차량이 주행중인지 아니면 정차중인지를 확인하여 주행중일 때와 정차중일 때 각각의 기준압력 및 기준 기울기를 사용하여 증발가스의 누설 여부를 확인한다.
도 3a를 참조하면, ECU(110)는 차량이 정차중임을 확인하면, 캐니스터 밸브를 제어하여 연료탱크의 내부압력을 대기압(1Bar)으로 만든 다음, 캐니스터 밸브를 닫으며, 퍼지 밸브를 서서히 열어, 서지 탱크의 압력에 의해 연료탱크의 내부압력을 제2 기준압력만큼 하강시킨 후(t1~t2) 퍼지 밸브를 닫고, 시간에 따른 연료탱크의 내부압력의 기울기의 절대치가 제2 기울기 이상인지를 확인하고, 제2 기울기 이상이면 증발가스의 누설이 있다고 진단한다.
도 3b를 참조하면, ECU(110)는 차량이 주행중임을 확인하면, 캐니스터 밸브를 제어하여 연료탱크의 내부압력을 대기압(1Bar)으로 만든 다음, 캐니스터 밸브를 닫으며, 퍼지 밸브를 서서히 열어, 서지 탱크의 압력에 의해 연료탱크의 내부압력을 제1 기준압력만큼 상승시킨 후(t1~t2) 퍼지 밸브를 닫고, 시간에 따른 연료탱크의 내부압력의 기울기의 절대치가 제1 기울기 이상인지를 확인하고, 제1 기울기 이상이면 증발가스의 누설이 있다고 진단한다. 이때, ECU(110)는 연료탱크의 내부에 구비된 압력센서(210)로부터 연료탱크의 내부압력을 제공받는다.
ECU(110)는 증발가스의 누설이 있다고 진단하면, 증발가스의 누설을 알리는 고장 코드를 출력한다.
한편, ECU(110)는 차량 주행중의 진단 결과와 차량 정차중의 진단 결과를 종합적으로 고려하여 고장 코드를 출력할 수 있다.
<<종합 누설 진단의 일 예>>
ECU(110)는 차량 주행중의 진단과 차량 정차중의 진단 결과가 상이하면, 그 중 우선순위가 높은 진단 결과에 의해 고장 코드를 출력할 수 있다.
ECU(110)는 차량 주행중의 진단 결과와 차량 정차중의 진단 결과 중 하나라도 증발가스의 누설 있음을 확인하면, 고장 코드를 출력할 수 있다.
<<종합 누설 진단의 다른 예>>
ECU(110)는 하기의 수학식 1과 같이, 차량 주행중과 주차중에 각기 확인한 연료탱크의 내부압력의 기울기(g1, g2)에 제1 및 제2 가중치(w1, w2)를 각각 곱하고 절대치를 취하여 비교치(Tg)를 산출한 다음, 비교치와 기설정된 제3 기울기와 비교하여 증발가스의 누설 여부를 진단할 수 있다. 이때, 제1 및 제2 가중치는 그 합이 1인 정수일 수 있다.
Figure 112011084822594-pat00001
이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 증발가스 누설 진단 방법에 대하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 증발가스 누설 진단 방법을 도시한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 증발가스 누설 진단 장치(10)는 캐니스터 밸브를 조절(예컨대, 개방->폐쇄->개방)하여 연료탱크의 내부압력을 대기압으로 조절한다(S410).
증발가스 누설 진단 장치(10)는 캐니스터 밸브를 닫으면서, 퍼지 밸브를 서서히 개방한다(S420). 이때, 퍼지 밸브를 급격하게 열면 압력 차에 의해 연료계통에 이상이 생길 수 있으므로, 증발가스 누설 진단 장치(10)는 퍼지 밸브를 서서히 개방한다.
증발가스 누설 진단 장치(10)는 차량 상태정보로부터 차량이 주행중인지 아니면 정차중인지를 확인한다(S430).
증발가스 누설 진단 장치(10)는 차량 주행중이면, 연료탱크의 내부압력이 제1 기준 압력만큼 상승하였는지를 확인한다(S440).
증발가스 누설 진단 장치(10)는 연료탱크의 내부압력이 제1 기준압력이면, 퍼지 밸브를 닫아, 진단영역을 클로즈 루프(Close Loop)로 만든다(S450).
증발가스 누설 진단 장치(10)는 퍼지 밸브를 닫은 후 소정시간 동안 연료탱크의 내부압력의 기울기의 절대치가 제1 기울기 이상인지를 확인한다(S460).
증발가스 누설 진단 장치(10)는 차량 주행중이 아니면, 즉, 차량의 정차중이면, 연료탱크의 내부압력이 제2 기준압력만큼 하강하였는지를 확인한다(S480).
증발가스 누설 진단 장치(10)는 연료탱크의 내부압력이 제2 기준압력만큼 하강하였으면, 퍼지 밸브를 닫아, 진단영역을 클로즈 루프(Close Loop)로 만든다(S490).
증발가스 누설 진단 장치(10)는 연료탱크의 내부압력의 기울기의 절대치가 제2 기울기 이상인지를 확인한다(S500).
증발가스 누설 진단 장치(10)는 차량 주행중에 연료탱크의 내부압력의 기울기의 절대치가 제1 기울기 이상거나, 차량 정차중에 연료탱크의 내부압력의 기울기의 절대치가 제2 기울기 이상이면, 증발가스의 누설이 있다고 진단하고, 고장 코드를 출력한다(S470).
한편, 증발가스 누설 진단 장치(10)는 (S460) 및 (S500) 단계에서 연료탱크의 내부압력의 기울기를 각기 확인하고, 제1 및 제2 기울기와 비교하지 않고, 상기 수학식 1과 같이, 각기 확인한 내부압력의 기울기에 가중치를 각기 곱한 결과의 절대치를 제2 기울기와 비교하여 증발가스의 누설 여부를 진단할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 차량 정차시에는 물론, 차량 주행중에도 증발가스의 누설 여부를 진단할 수 있어, 증발가스의 누설 진단의 정확도를 높이고, 오진단 확률을 낮출 수 있다.
이상, 본 발명의 구성에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 보호 범위는 전술한 실시예에 국한되어서는 아니되며 이하의 특허청구범위의 기재에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 서지 탱크(Surge Tank)의 압력을 대기압 이상 및 이하로 조절가능한 차량의 ECU(Engine Control Unit)에 의한 증발가스 누설 진단 방법으로서,
    캐니스터 밸브(Canister Close Valve)를 제어하여 연료탱크의 내부압력을 상기 대기압으로 만든 다음, 상기 캐니스터 밸브를 닫으며, 퍼지 밸브(Purge Control Solenoid Valve)를 열어, 상기 서지 탱크의 압력에 의해 상기 연료탱크의 내부압력을 변화시키는 단계;
    상기 차량이 주행중이면, 상기 연료탱크의 내부압력이 상기 대기압 이상의 기설정된 제1 기준압력이면, 상기 퍼지 밸브를 닫는 단계; 및
    시간에 따른 상기 연료탱크의 내부압력의 기울기의 절대치가 기설정된 제1 기울기 이상이면, 증발가스의 누설이 있다고 제1 진단을 하는 단계
    를 포함하는 증발가스 누설 진단 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 차량이 정차중이면, 상기 연료탱크의 내부압력이 기설정된 상기 대기압 이하의 제2 기준압력이면, 상기 퍼지 밸브를 닫는 단계; 및
    상기 시간에 따른 연료탱크의 내부압력의 기울기의 절대치가 기설정된 제2 기울기 이상이면, 상기 증발가스의 누설이 있다고 제2 진단을 하는 단계
    를 더 포함하는 증발가스 누설 진단 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 진단의 결과 및 상기 제2 진단의 결과를 종합적으로 고려하여 상기 증발가스의 누설 여부를 종합적으로 진단하는 단계; 및
    상기 종합적으로 진단하는 단계의 진단 결과, 상기 증발가스의 누설이 있다고 진단하면, 고장 코드를 출력하는 단계
    를 더 포함하는 증발가스 누설 진단 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 진단의 결과 또는 상기 제2 진단의 결과, 상기 증발가스의 누설이 있다고 진단하면, 고장 코드를 출력하는 단계
    를 더 포함하는 증발가스 누설 진단 방법.
  5. 서지 탱크(Surge Tank)의 내부압력을 대기압 이상 및 이하로 조절가능한 차량의 ECU(Engine Control Unit)에 의한 증발가스 누설 진단 방법으로서,
    캐니스터 밸브(Canister Close Valve)를 제어하여 연료탱크의 내부압력을 상기 대기압으로 만든 다음, 상기 캐니스터 밸브를 닫으며, 퍼지 밸브(Purge Control Solenoid Valve)를 열어, 상기 서지 탱크의 압력에 의해 상기 연료탱크의 내부압력을 변화시키는 단계;
    상기 차량이 주행중이면, 상기 연료탱크의 내부압력이 기설정된 상기 대기압 이상의 제1 기준압력이면, 상기 퍼지 밸브를 닫고, 시간에 따른 상기 연료탱크의 내부압력의 기울기를 확인하는 단계;
    상기 차량이 정차중이면, 상기 연료탱크의 내부압력이 기설정된 상기 대기압 이하의 제2 기준압력이면, 상기 퍼지 밸브를 닫고, 상기 시간에 따른 연료탱크의 내부압력의 기울기를 확인하는 단계;
    상기 주행중의 상기 기울기에 제1 가중치를 곱하고, 상기 정차중의 상기 기울기에 제2 가중치를 곱한 후 합산하여 절대치를 산출하는 단계; 및
    상기 산출하는 단계의 산출 결과를 기설정된 임계치와 비교하여 증발가스의 누설 여부를 진단하는 단계
    를 포함하는 증발가스 누설 진단 방법.
  6. 대기압 이상의 제1 기준압력, 제1 기울기, 상기 대기압 이하의 제2 기준압력 및 제2 기울기를 저장하는 저장부; 및
    서지 탱크(Surge Tank)의 내부압력을 상기 대기압 이상 및 이하로 조절가능한 차량의 상태정보를 확인하여 상기 차량이 주행중이면, 캐니스터 밸브(Canister Close Valve)를 제어하여 연료탱크의 내부압력을 상기 대기압으로 만든 다음, 상기 캐니스터 밸브를 닫으며, 퍼지 밸브(Purge Control Solenoid Valve)를 열어, 상기 서지 탱크의 압력에 의해 상기 연료탱크의 내부압력을 상기 제1 기준압력만큼 상승시킨 후 상기 퍼지 밸브를 닫고, 시간에 따른 상기 연료탱크의 내부압력의 기울기의 절대치가 상기 제1 기울기 이상인지를 확인하고, 상기 제1 기울기 이상이면 증발가스의 누설 가능성이 있다고 진단하는 ECU(Engine Control Unit)
    를 포함하는 증발가스 누설 진단 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 ECU는,
    상기 차량의 상태정보를 확인하여 상기 차량이 정차중이면, 상기 캐니스터 밸브를 제어하여 상기 연료탱크의 내부압력을 대기압으로 만든 다음, 상기 캐니스터 밸브를 닫으며 상기 퍼지 밸브를 열어, 상기 서지 탱크의 압력에 의해 상기 연료탱크의 내부압력을 상기 제2 기준압력만큼 하강시킨 후 상기 퍼지 밸브를 닫고, 상기 시간에 따른 연료탱크의 내부압력의 기울기의 절대치가 상기 제2 기울기 이상인지를 확인하고, 상기 제2 기울기 이상이면 상기 증발가스의 누설 가능성이 있다고 진단하는 것인 증발가스 누설 진단 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 ECU는,
    상기 차량의 주행중 및 상기 정차중에 진단된 상기 증발가스의 누설 가능성을 종합적으로 고려하여 상기 증발가스의 누설 여부를 판단하고, 상기 증발가스의 누설이 있다고 판단하면, 상기 증발가스의 누설을 알리는 고장 코드를 출력하는 것인 증발가스 누설 진단 장치.
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