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情境三車身電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)檢修單元一認識車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESPESP是英語單詞ElectronicStabilityProgram縮寫。意為電子穩(wěn)定程序,在大眾、奧迪、奔馳車型上使用此簡稱。在其它車型上,相同或相近功用的系統(tǒng)采用了不同的名字。如: DynamicStabilityControl(DSC)-BMW VehicleStabilityControl(VSC)-Toyota VehicleStabilityAssist(VSA)-Honda AutomaticStabilityManagementSystem DrivingDynamicControlESP是一個主動安全系統(tǒng)。它是建立在其它牽引控制系統(tǒng)之上的一個非獨立的系統(tǒng)。ESP概述ABSAnti-BrakingSystemABS系統(tǒng)防止制動時車輪出現(xiàn)抱死,使車輛具有方向性和穩(wěn)定性,并縮短制動距離。EBDElectronicBrakePressureDistributionEBD系統(tǒng)是防止ABS起作用以前,或者由于特定的故障導致ABS失效后,后輪出現(xiàn)過度制動。EDLElectronicDifferentialLock兩驅動輪在附著系數(shù)不同的路面上,出現(xiàn)單側車輪打滑時,制動打滑車輪。TCSTractionControlSystem通過發(fā)動機管理系統(tǒng)干預及制動車輪,防止驅動輪打滑。例如在沙石及冰面上。ESPElectronicStabilityPrograme通過有選擇性的分缸制動及發(fā)動機管理系統(tǒng)干預,防止車輛滑移。EBCEngineBrakingControl防止在發(fā)動機制動時(突然收油門踏板或掛入低檔)出現(xiàn)驅動輪抱死。ESPTCSEDLABS/EBD裝備ESP的車型,將同時具有TCS(ASR)、EDL、ABS功能;裝備TCS的車型,將同時具有EDL、ABS功能。汽車技術進步的一個主要任務就是提高主動安全性以避免發(fā)生事故,并充分發(fā)揮車輛的動力性能。ABS/TCS系統(tǒng)是要防止在車輛加速或制動時出現(xiàn)我們所不期望的縱向滑移。ElectronicDynamicControl/ESP是要控制橫向滑移。他是各種工況下的一個主動安全系統(tǒng),處理各種異常情況,減輕駕駛員的精神緊張及身體疲勞。!只要ESP識別出駕駛員的輸入與車輛的實際運動不一致,它就馬上通過有選擇的制動/發(fā)動機干預來穩(wěn)定車輛。ESP在車上,緊急情況有兩種表達方式:1、車輛處于控制不足狀態(tài)通過內側后制動器的相應動作及發(fā)動機管理系統(tǒng)的協(xié)調工作,ESP可防止脫離彎道。2、車輛處于控制過度狀態(tài)通過外側前制動器的相應動作及發(fā)動機管理系統(tǒng)的協(xié)調工作,ESP可防止側滑。ESP的作用--它并不是一個單獨的系統(tǒng),它是建立在牽引系統(tǒng)的基礎上的,因此它也有該系統(tǒng)的工作特點。--減輕了司機的負荷。--車輛高速容易控制。--避免了司機因反應過急而引起的事故。優(yōu)點:電子穩(wěn)定程序屬于車輛的主動安全。人們也可稱之為動態(tài)駕駛控制系統(tǒng)。簡單地說它是一個防滑系統(tǒng)。ESP能夠識別車輛不穩(wěn)定狀態(tài),并通過對制動系統(tǒng)、發(fā)動機管理系統(tǒng)實施控制,保持車輛在各種情況下的行駛穩(wěn)定性,防止車輛由于行駛在不同的道路中因不同的附著力而產生車輪的打滑。ESP的意義ESP主動安全性防止車輛側滑發(fā)生意外事故ESP被動安全性在事故中減少側面碰撞發(fā)生幾率UnfallstelleESP的特點◆實時監(jiān)控ESP能夠實時監(jiān)控駕駛者的操控動作、路面反應、汽車運動狀態(tài),并不斷向發(fā)動機和制動系統(tǒng)發(fā)出指令?!糁鲃痈深AABS等安全技術主要是對駕駛者的動作起干預作用,但不能調控發(fā)動機;ESP則可以通過主動調控發(fā)動機的轉速,并調整每個輪子的驅動力和制動力,來修正汽車的過度轉向和轉向不足?!羰孪忍嵝旬旕{駛者操作不當或路面異常時,ESP會以警告燈的形式警示駕駛者。ESP控制機理電子控制單元通過方向盤轉角傳感器確定駕駛員想要的行駛方向;通過車輪速度傳感器和橫向偏擺率傳感器來計算車輛的實際行駛方向。當電子穩(wěn)定程序檢測到車輛行駛軌跡與駕駛員要求不符時,電子穩(wěn)定程序將首先利用牽引力控制系統(tǒng)中的發(fā)動機扭矩減小功能并向發(fā)動機控制模塊發(fā)送一個串行數(shù)據(jù)通信信號,請求減小發(fā)動機扭矩。如果電子穩(wěn)定程序仍然檢測到車輪側向滑移,則電子穩(wěn)定程序將實行主動制動干預。ESP控制機理為了能讓ESP在緊急時刻作出反應,必須弄清楚兩個問題:a:--司機往那邊轉向b:--車要往哪開第一個問題的答案是:ESP接收來自轉向角度傳感器(1)及車輪轉速傳感器(2)的信號。第二個問題的答案是:ESP接收偏轉率(3)和橫向加速度(4)的信號。ESP控制機理由接收到的兩個信號a和b經過處理后,ESP即推知是否出現(xiàn)了緊急情況及是否應開始工作。任務一掌握ESP的組成及工作原理ESP在對危急駕駛情況作出反應前,必須獲得兩個問題的應答:從方向盤角度傳感器(1)和輪速傳感器(2)得到a問題答案。a、駕駛者想操縱車駛向哪里?b、車輛實際駛向哪里?從橫擺率傳感器(3)和側向加速度傳感器(4)得到b問題答案。ESP控制單元進行比較a≠b車輛出現(xiàn)危急行駛狀況,需要ESP進行控制調整。a=b車輛行駛情況正常Ⅰ、當車輛出現(xiàn)不足轉向,通過對內弧線后部車輪施加相應的制動,并對發(fā)動機管理系統(tǒng)施加控制,ESP可以阻止車輛向外駛出彎道。Ⅱ、當車輛出現(xiàn)過度轉向,通過對外弧線前部車輪施加相應的制動,并對發(fā)動機管理系統(tǒng)施加控制,ESP可以阻止車輛向內滑移。ESP首先通過方向盤轉角傳感器及各車輪轉速傳感器識別駕駛員轉彎方向(駕駛員意愿)圖aESP通過橫擺角速度傳感器(英文原稱為yawratesensor),識別車輛繞垂直于地面軸線方向的旋轉角度及側向加速度傳感器識別車輛實際運動方向圖b若a>b,ESP判定為出現(xiàn)不足轉向,將制動內側后輪,使車輛進一步沿駕駛員轉彎方向偏轉,從而穩(wěn)定車輛。(圖I)若a<b,ESP判定為出現(xiàn)過度轉向,ESP將制動外側前輪,防止出現(xiàn)甩尾,并減弱過度轉向趨勢,穩(wěn)定車輛。(圖II)ESP控制原理車身穩(wěn)定控制側滑控制主要指抑制側滑原理利用左右兩側車輪制動力之差產生的橫擺力矩,使車身產生一個與側滑方向相反的旋轉運動,從而防止前輪側滑失去路徑跟蹤能力及防止后輪側滑甩尾失去行駛穩(wěn)定性。車輪側滑前輪側滑后輪側滑轉向不足轉向過度抑制前輪側滑(轉向不足)沒有控制時有控制時右后輪制動產生力矩正常方向抑制后輪側滑(轉向過度)左前輪制動沒有控制時控制時正常方向產生力矩ESP起作用時將首先降低發(fā)動機扭矩輸出;然后對某個車輪進行制動;如果車輛還不穩(wěn)定,則制動其它車輪來滿足要求。在不操縱制動踏板時,制動預壓力來源于ABS泵。補充說明ESP系統(tǒng)的結構與工作原理ESP是建立在ASR之上的一個非獨立的系統(tǒng)。系統(tǒng)的大部分元件與ASR系統(tǒng)可共用。ESP系統(tǒng)由傳感器、控制單元和執(zhí)行元件三部分組成。制動控制ECU發(fā)動機ECU(ECM)發(fā)動機輸出控制制動力控制組合儀表節(jié)氣門控制車輛狀態(tài)控制傳感器計算控制值告警電子控制單元執(zhí)行器及警示裝置輪速傳感器減速度傳感器橫擺率傳感器轉向角度傳感器傳感器執(zhí)行器控制器ESP系統(tǒng)的類型4通道或4輪系統(tǒng):能自動地向4個車輪獨立施加制動力。2通道系統(tǒng):只能對2個前輪獨立施加制動力。3通道系統(tǒng):能對2個前輪獨立施加制動力,而對后輪只能一同施加制動力??刂茊卧苿又ζ髦苿訅毫鞲衅鲃討B(tài)液壓泵液壓控制單元側向加速度傳感器橫擺率傳感器輪速傳感器方向盤角度傳感器縱向加速度傳感器(僅quattro)行駛動態(tài)控制液壓泵V156ABS警報燈K47制動系統(tǒng)警報燈K118ASR/ESP警報燈K115附加信號發(fā)動機管理變速箱管理導航管理制動燈開關F制動踏板開關F47轉速傳感器后右G44/前左G47前右G45/后左G46方向盤角度傳感器G85側向加速度傳感器G200制動壓力傳感器G201橫擺率傳感器G202附加信號發(fā)動機管理變速箱管理進油閥N99,N101,N133,N134回油泵繼電器J105回油泵V39電磁閥繼電器J106行駛動態(tài)控制閥1N225出油閥N100,N102,N135,N136行駛動態(tài)控制閥2N226行駛動態(tài)控制高壓閥2N228行駛動態(tài)控制高壓閥1N227ASR/ESP按鈕E256傳感器控制單元自診斷執(zhí)行元件ESP傳感器ESP系統(tǒng)的主要傳感器包括轉向盤轉角傳感器、橫向加速度傳感器、橫擺角速度傳感器等。轉向盤轉角傳感器【安裝】在轉向柱上,位于轉向開關與轉向盤之間,與安全氣囊時鐘彈簧集成為一體?!緶y量精度】測量精度:1.5度【分辨速度】分辨速度:1-2000度/秒【作用】檢測并向控制單元傳送轉向盤轉動的角度信號。傳感器測量的角度范圍是±720°,對應轉向盤轉4圈。【自診斷】更換控制單元或傳感器后,需重新標定零點。標定方法及工作參數(shù)見自診斷部分?!臼в绊憽咳魺o此信號,則車輛無法確定行駛方向,ESP將失效?!倦娐愤B接】G85是ESP系統(tǒng)中唯一一個直接由CANbus向控制單元傳遞信號的傳感器。打開點火開關后,方向盤被轉動4.5度(相當于1.5cm),傳感器進行初始化。【結構】光源、編碼盤、光學傳感器等?!倦娐贰客ㄟ^CAN總線將數(shù)據(jù)傳給電腦?!静鹧b注意事項】安裝時,要保證G85在正中位置,觀察孔內黃色標記可見;進行標定;任務二掌握ESP傳感器的工作原理轉向盤轉角傳感器G85-測量原理角度的測量是通過光柵原理來實現(xiàn)的?;緲嫾校?-光源(a)--編碼盒(b)--光學傳感器(c+d)計數(shù)器(e),用于傳遞轉動的圈數(shù)功能:為了簡化結構,將兩個帶孔蔽光框放在一起,(1)是增量蔽光框,(2)是絕對蔽光框。在兩個蔽光框之間有光源(3),其外側是光學傳感器(4+5)。如果光透過縫隙照到傳感器上,就會產生一個信號電壓;如果光源被遮住,這個電壓就又消失了。如果移動蔽光框,就會產生兩個不同的電壓,增量傳感器傳送一個均勻的信號,這是因為間隙是均勻分布的;絕對傳感器傳送一個不均勻的信號,這是因為間隙是不均勻分布的。系統(tǒng)通過對比這兩個信號,就可以計算出蔽光框移動的起點和距離。(絕對蔽光框確定移動的起點,增量蔽光框確定移動的距離。)

傳向角傳感器的工作原理與此相同,只是運動變成了旋轉運動。【安裝】橫向加速度傳感器應盡可能靠近車輛重心,所以安裝在轉向柱下方偏右側前儀表臺內。與橫擺角速度傳感器一體。【作用】感知車輛的側向力,即測出偏離預定方向的側向力方向及其大小。【失效影響】若無此信號,則系統(tǒng)無法確定實際狀態(tài),ESP將失效。該傳感器很容易受損壞?!倦娐贰坑茫掣鶎Ь€連接J104。測量精度:1.2V/g測量范圍:+-1.7g(加速度) 信號:0-2.5V橫向加速度傳感器G200橫向加速度傳感器G200(電容式)按電容器原理工作:兩個串聯(lián)電容,中間極片可在作用力下運動。電容可吸收一定量電荷。只要沒有側向力作用在中間極片上,則兩電容間隙保持恒定,電容相等。中間電極在側向力作用下,其中一個電容間隙增加,另一個減小,串聯(lián)電容值也隨之改變。最終,電荷的改變決定了側向力的大小和方向。橫向加速度傳感器G200(霍爾效應式)1:永久磁鐵2:彈簧3:減振器板4:霍爾傳感器

當橫向加速度作用在車輛上時,減振器板隨傳感器機體及車輛一起擺動,而永久磁鐵則由于慣性擺動時機慢于減振器板。減振器板在振動中會產生電子渦流,將產生一個與永久磁鐵磁場方向相反的磁場。在兩個疊加的磁場的作用下,霍爾元件中產生一個變化的電壓,該電壓大小與橫向加速度大小成比例。縱向加速度傳感器G249縱向加速度傳感器和橫向加速度傳感器的結構及工作原理完全相同。只是用于四輪驅動的車輛。在單軸驅動的車輛中,系統(tǒng)通過制動壓力傳感器、車輪轉速傳感器和發(fā)動機管理系統(tǒng)提供的信息來計算車輛的縱向加速度。在四輪驅動的車輛中,如果此傳感器失效,系統(tǒng)無確定車輛的真實車速,因此ESP/TCS功能關閉,但EBD功能依然有效。安裝必須與側向加速度傳感器的位置成90°夾角。橫擺角速度傳感器G202【安裝】一般安裝在靠近汽車中心位置?!咀饔谩看藗鞲衅鱽碜杂诤教旒夹g,用于檢測是否有扭矩作用在物體上,即檢測汽車沿垂直軸的偏轉程度?!驹怼總鞲衅骺招膱A筒下部裝著8個壓電元件,其中4只使空心圓筒處于諧振狀態(tài),另外4只將圓筒的諧振波節(jié)的變化情況變成電壓信號輸送給ECU。而圓筒的諧振波節(jié)的變化情況與圓筒受到的外來扭矩有關,即與圓筒的偏轉率有關。電控單元由此算出偏轉程度。1:金屬空心圓柱體2:壓電元件一般將偏轉率傳感器和橫向加速度傳感器安裝在一起,形成組合傳感器.優(yōu)點:減小安裝尺寸;兩個傳感器在一起能夠保證精確的配合數(shù)值,而且不改變;強化整體機構;目前多使用這種集成一體式傳感器,橫向加速度傳感器G200和偏轉率傳感器G202。組合傳感器組合傳感器橫向加速度傳感器G200的結構該傳感器是組合傳感器印制電路板上的一個極小部件。我們可以這樣簡單的描述其結構:放好質量可動的電容器片,使它能來回擺動。兩個固定安裝的電容器片圍住了可動的電容器片,這樣就形成了兩個串聯(lián)電容器片K1和K2。借助電極就可以測量出這兩個電容器容納的電荷量,這個電荷量就叫電容C。如果沒有加速度作用在這個系統(tǒng)上,那么測出來的兩個電容器的電荷量C1和C2是相等的。若作用有橫向加速度,那么可移動質量就會因為慣性而作用到中間板上,即它頂著固定板并逆著加速度方向移動,于是兩板之間距離就改變了,相應的分電容器的電荷量也增加了。對于電容器K1,若其兩板間距變大,那么其電容C1就變小。對于電容器K2,若其兩板間距變小,那么其電容C2就變大。偏轉率傳感器G202的構造在同一板上,還有偏轉率傳感器,該傳感器與橫向加速度傳感器在空間上是分開的。這里簡要說明一下原理:在恒定磁場的南極和北極之間的托架內放一個可擺動的質量塊,在這個質量塊上裝一個導電軌道,這個軌道用以代替真正的傳感器。在真正的傳感器上,為了保險起見,有兩個這種結構。如果接上交流電壓U,那么支撐導電軌道的托架就會在磁場里擺動。如果現(xiàn)在有旋轉加速度作用在此結構上,那么由于慣性作用,擺放質量塊的狀態(tài)與前述的就不一樣了。就是說:由于出現(xiàn)了科氏加速度,質量塊偏離了來回的直線擺動。由于這一切都是發(fā)生在磁場內的,因此導電軌道的電氣性能就改變了。測量出這個變化就知道了科氏加速度的大小和方向,電子裝置根據(jù)這個值即可計算出偏轉率的大小。ESP控制框圖制動壓力傳感器G201【安裝】裝在行駛動力調節(jié)液壓泵V156上。【作用】檢測制動管的實際壓力。ECU由此計算車輪制動力及作用在車輛上的軸向力?!竟收嫌绊憽繘]有實際制動力的數(shù)據(jù),系統(tǒng)無法計算側向力,ESP失效?!倦娐贰坑茫掣鶎Ь€連接J104。為最大限度的保證安全,有些系統(tǒng)采用了2個傳感器(雙重保障,實際1個就夠用)該傳感器不能從液壓泵中擰出,損壞時需要和液壓泵一起更換。制動壓力傳感器G201(壓電式)a:壓電元件b:傳感器電子元件

制動液擠壓壓電元件,壓電元件上的電荷分布就會變化。未受到制動液的壓力,電荷分布是均勻的(1);一旦受到壓力,電荷位置移動(2),由此產生電壓。壓力越大,電荷分得越開,電壓越大。因此電壓大小即可反映制動液壓的大小。制動壓力傳感器G201(電容式)這種制動壓力傳感器是電容器類的傳感器。兩個電極間的間隙-S-,存在固定的電容量C。也就是說,它能感知電容內電量的變化。電容的測量單位是法拉。一個極固定,另一個極能在制動壓力的作用下移動。當壓力作用于移動的電極上時,電極間的間隙-S1-縮小,電容-C1-增加。如果制動壓力下降,移動電極回位。電容再次降低。電容的變化量間接反映出壓力的變化量。ESP執(zhí)行元件執(zhí)行元件包括ESP液壓控制單元、電子節(jié)氣門、ESP警告燈等。液壓控制單元內部電路圖由12個電磁閥、1個液壓泵、1個回油泵等組成。其中8個電磁閥用于ABS控制,4個電磁閥用于ESP控制。ECU通過控制液壓控制單元的電磁閥,達到ABS/ASR/ESP的控制。該系統(tǒng)有兩條對角線控制回路,每條回路上多了兩個控制電磁閥(分配閥和高壓閥),如果系統(tǒng)某一個閥工作不正常,ESP系統(tǒng)將關閉。液壓控制單元液壓系統(tǒng)原理增壓階段分配閥N225關閉;高壓閥N227打開;ABS的進油閥打開;回油閥關閉。行駛動力調節(jié)液壓泵開始將儲油罐中的制動液輸送到制動管路中,回油泵工作,使車輪制動輪缸中的制動壓力加大,系統(tǒng)增壓。分配閥N225高壓閥N227進油閥回油閥回油泵行駛動力調節(jié)液壓泵保壓階段分配閥N225關閉;高壓閥N227關閉;進油閥關閉;回油閥關閉。回油泵停止工作。系統(tǒng)保壓。分配閥N225高壓閥N227進油閥回油閥回油泵行駛動力調節(jié)液壓泵減壓階段分配閥N225打開;高壓閥N227關閉;進油閥關閉;回油閥打開。制動液通過制動主缸流回儲油罐中,系統(tǒng)減壓。分配閥N225高壓閥N227進油閥回油閥回油泵行駛動力調節(jié)液壓泵ESP系統(tǒng)警告燈(以奧迪A4為例)ESP系統(tǒng)共有3種警告燈:制動裝置警告燈K118ABS故障警告燈K47ASR/ESP警告燈Kl55點火開關打開系統(tǒng)正常ASR/ESP正在工作ASR/ESP按鈕關閉,ABS有效,在加速和正常行駛中ESP關閉,但在ABS工作時ESP激活ASR/ESP失效,ABS失效(EBD正常)ABS失效,所有系統(tǒng)都關閉ASR/ESP按鈕E256【安裝】安裝在儀表板附近?!咀饔谩堪聪翧SR/ESP按鈕E256,ESP功能關閉;再次按該按鈕,ESP功能重新激活?!竟收嫌绊憽挎I失靈時,ESP不能關閉,儀表板上ASR/ESP故障燈閃爍。ESP正在介入時,系統(tǒng)將無法被關閉。E256失效,ESP將不起作用該按鈕故障無法通過自診斷檢查發(fā)現(xiàn)以下三種情況需斷開ESP:車輛從深雪或松軟地面爬出來時;車輛帶防滑鏈行駛時;車輛在功率試驗臺上開動時。制動燈抑制繼電器-J508-ESP系統(tǒng)激活電磁線圈時,制動踏板可能移動,這樣可能會造成制動燈開關閉合,點亮制動燈。為了不使車輛后面跟隨行駛的車輛產生誤會,在制動燈連接線路內插入繼電器,在ESP系統(tǒng)激活電磁線圈時,切斷制動燈。主動式助力器(調壓器)與以前的助力器不同,除具備以前的功能外,增加了一項功能:為ESP調節(jié)建立一個預壓力。因為在較低溫度時,由于粘度的影響,回流泵無法產生足夠的要求壓力。帶串聯(lián)主缸的主動式助力器制動主缸-a-制動助力機構-B-真空部分-c-壓力部分-d-磁性單元-e-隔膜、閥活塞閥活塞與磁性單元通過電路與ESP系統(tǒng)連接ESP制動識別開關-F83-制動壓力磁性線圈-N247-如果磁性線圈或開關-F83-損壞,ESP功能將失效。ESP制動識別開關-F83-此開關是一個“釋放”開關,也是雙通路開關。如果踏板未踏下,中間接頭與信號端1接合;制動踏板踏下,中間接頭與信號端2接合。此開關具有較高的安全性。ESP制動識別開關的功能駕駛員操縱踏板時,制動識別開關獲得相關信息,并傳給ESP系統(tǒng)。如果中間觸點與開關的1位置接合,系統(tǒng)確定本身應產生一個必要的制動預壓力。駕駛員操縱制動踏板使,電磁線圈向控制主缸方向移動,使中間觸點與接點1斷開,而與2接合。此時系統(tǒng)確定需要的預壓力現(xiàn)在由制動踏板產生,電磁線圈將不被激活。閥活塞和電磁單元的功能閥活塞和電磁單元可以給ESP控制單元的回流泵吸入端提供一個10bar的制動壓力,甚至在駕駛員不操縱制動踏板的情況下也可以達到這個水平。如果ESP控制單元判斷ESP系統(tǒng)應該介入干預車輛運行狀態(tài),而此時駕駛員還未踏下制動踏板,ESP控制單元激活電磁線圈,產生制動壓力。電磁閥通電后,建立磁場并吸動線圈內的金屬芯。該運動使閥活塞和電磁單元內的閥打開,壓力腔充入足夠產生10bar制動壓力的空氣。如果達到預加壓需要的壓力,則ESP控制單元發(fā)出指令,降低電磁線圈內的電流,金屬芯縮回,預壓力降低。在整個ESP控制過程中,一旦駕駛員操縱制動踏板,控制單元關閉電磁線圈。進口閥出口閥回油泵隔離電磁閥起動電磁閥進口閥出口閥隔離電磁閥ESP控制儲能器電機回油泵儲能器制動鉗制動總泵進口閥出口閥出口閥轉向不足(左轉彎)關閉前、后輪隔離閥(通電)打開前、后輪起動閥(通電)關閉右前和右后輪進口閥(通電)液壓泵工作。液壓泵將制動液壓力流施加到內側(左輪)制動鉗上,以修正轉向不足。常規(guī)的制動液壓力流停止的制動液壓力流(電磁閥閉合)泵產生的制動液壓力流ESP與其它動力控制系統(tǒng)的關系(優(yōu)先原則)

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