(57)【要約】【課題】空燃比補正量不足によるオーバーリーンまたはオーバーリッチによって、エンジンの始動不良や排気性能の悪化を防止する。【解決手段】燃料タンクにおける燃料種の変更の可能性があった場合には、燃料種の変更の可能性があったと判定されてから、燃料の単一組成分濃度が推定されるまでの間は、燃料噴射量を補正可能な空燃比補正量の範囲が、通常時（燃料タンクにおける燃料種の変更の可能性がない場合）よりも拡大する。これによって、空燃比補正量の過不足によるオーバーリーン、オーバーリッチを防止することができ、始動不能等の排気・運転性能の悪化を防止することができる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料内の単一組成分濃度を推定／更新し、更新された単一組成分濃度を記憶する内燃機関の制御装置において、
燃料タンク内における燃料種の変更の可能性の有無を判定する燃料種変更可能性判定手段と、
排気空燃比を検出する空燃比算出手段と、
排気空燃比に基づいて燃料内の単一組成分濃度の推定を行う単一組成分濃度推定手段と、
燃料噴射量を補正するための空燃比補正量を空燃比算出手段の検出値に基づいて算出する空燃比補正量算出手段と、
燃料噴射量を補正可能な空燃比補正量の範囲を制限すると共に、燃料タンク内における燃料の単一組成分濃度が現在記憶している単一組成分濃度から変更された可能性の有無に応じて空燃比補正量の上下限値を制限する空燃比補正量上下限値制限手段と、を備え、
空燃比補正量上下限値制限手段は、空燃比補正量の上下限値が予め設定された所定の第１上限値及び第１下限値となる第１制限範囲と、空燃比補正量の上下限値が第１上限値よりも大きい予め設定された所定の第２上限値及び第１下限値よりも小さい予め設定された所定の第２下限値となる第２制限範囲と、を有し、
燃料種変更可能性判定手段により燃料タンク内の燃料種に変更の可能性がないと判定された場合には、第１制限範囲を用いて空燃比補正量の上下限値を制限し、
燃料種変更可能性判定手段により燃料タンク内の燃料種に変更の可能性があると判定された場合には、燃料種に変更の可能性があると判定されてから単一組成分濃度推定手段により燃料内の単一組成分濃度が推定されるまでの間、第２制限範囲を用いて空燃比補正量の上下限値を制限することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
第１制限範囲は、燃料タンク内の燃料の単一組成分濃度が現在記憶してる単一組成分濃度から変更されていない場合の空燃比補正量の偏差を許容するよう設定され、第２制限範囲は、燃料タンク内の燃料の単一組成分濃度が現在記憶してる単一組成分濃度から変更されている場合の空燃比補正量の偏差を許容するよう設定されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
エンジン始動後に、燃料種変更可能性判定手段は、燃料タンク内における燃料種の変更の可能性の有無を判定していることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
第２上限値及び第２下限値は、燃料タンクに供給される可能性がある燃料の中で、最も単一組成分濃度が高い燃料と最も単一組成分濃度が低い燃料との間で燃料種の変更が行われた場合の空燃比補正量の偏差を許容するよう設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
燃料内の単一組成分濃度は、燃料内のアルコール濃度であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガソリンの他にアルコールとガソリンの各種組成の混合燃料でも走行可能な、いわゆるフレキシブルフューエルビークル（ＦＦＶ）と言われる自動車がある。
【０００３】
アルコールは、通常のガソリン（混合燃料）に対してＣ（炭素）原子の含有量が異なるため、フレキシブルフューエルビークルに用いられる内燃機関にアルコールとガソリンの混合燃料を供給するにあたっては、燃料内のアルコール濃度に従って燃料噴射量を調整する必要がある。
【０００４】
そして、このようなフレキシブルフューエルビークルにおいては、燃料内のアルコール濃度を燃料タンク内に配設されたアルコール濃度センサにて検出し、アルコール濃度センサの故障時には、排気空燃比に基づいて算出される空燃比フィードバック補正係数の平均値とアルコール濃度との相関関係により、アルコール濃度推定を行うものが従来から知られている（特許文献１を参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−１６３９９２号公報（第１−４頁、第５図）。
【０００６】
また、排気空燃比を三元触媒の転化率の高い理論空燃比付近の狭い範囲に制御するいわゆる空燃比フィードバック制御においては、排気空燃比に基づいて算出された空燃比補正係数αを用いて燃料噴射量を補正するが、空燃比補正係数αに上下限のリミッタを設け、この範囲外のα値が算出された時には、センサの故障等の可能性有りとして、このαに代えてリミッタ値を用いて空燃比フィードバック制御を行なうようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、フレキシブルフューエルビークルにおいて、空燃比補正係数αのリミッタを一律ガソリンエンジン専用のものに設定してしまうと、ガソリン（Ｅ０燃料）からＥ８５燃料（エタノール濃度８５％）のようにアルコール濃度が高い燃料に切り替わった時に算出される空燃比補正係数αの値が空燃比補正係数αのリミッタの範囲外となってしまい、空燃比補正量不足によるオーバーリーンまたはオーバーリッチによって、エンジンの始動不良や排気性能の悪化を招く虞がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の内燃機関の制御装置は、燃料タンクにおける燃料種の変更の可能性があった場合には、燃料種の変更の可能性があったと判定されてから、燃料の単一組成分濃度が推定されるまでの間は、燃料噴射量を補正可能な空燃比補正量の範囲を、通常時（燃料タンクにおける燃料種の変更の可能性がない場合）よりも拡大することを特徴としている。
【０００９】
【発明の効果】
本発明によれば、空燃比補正量の過不足によるオーバーリーン、オーバーリッチを防止することができ、これにより始動不能等の排気・運転性能の悪化を防止することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置の概略構成を示している。尚、図１に示す内燃機関は、アルコールを含む燃料を用いる内燃機関である。
【００１１】
エンジン本体１の燃焼室２には、吸気弁３を介して吸気通路４が接続されていると共に、排気弁５を介して排気通路６が接続されている。
【００１２】
吸気通路４には、エアクリーナ７、吸入空気量を検出するエアフローメータ８、吸入空気量を制御するスロットル弁９及び吸気中に燃料を噴射供給する燃料噴射弁１１が配設されている。
【００１３】
燃料噴射弁１１は、エンジンコントロールユニット１２（以下、ＥＣＵと記す）からの噴射指令信号により運転条件に応じて所定の空燃比となるよう吸気中に燃料を噴射供給している。
【００１４】
排気通路６には、排気中の酸素濃度を検出することによって排気中の空燃比を算出可能にする空燃比検出手段としての酸素濃度センサ１３と、三元触媒１４が配設されている。
【００１５】
三元触媒１４は理論空燃比を中心とするいわゆるウィンドウに空燃比がある場合に最大の転化効率をもって排気中のＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯを同時に浄化できるため、ＥＣＵ１２では、三元触媒１４の上流側に設けた酸素濃度センサ１３からの出力に基づいて排気空燃比が上記のウィンドウの範囲内で変動するように排気空燃比のフィードバック制御を行う。
【００１６】
また、ＥＣＵ１２には、エンジン本体１の冷却水温度を検知する水温センサ１５からの信号が入力されている。
【００１７】
アルコールを含む燃料は、通常のガソリンに対してＣ（炭素）原子の含有量が異なるため、同一の当量比を得るには大きな噴射量が要求されることになり、アルコールとガソリンの混合燃料をエンジンに供給するにあたっては、燃料内のアルコール濃度に従って燃料噴射量を調整する必要がある。
【００１８】
そこで、酸素濃度センサ１３の検出値を利用して、可及的速やかに、かつ精度良く燃料内のアルコール濃度を予測する。
【００１９】
本実施形態では、燃料内単一組成分濃度として、燃料内のアルコール濃度を以下の手順で推定する。図２は、燃料内のアルコール濃度を推定する制御の流れを示している。
【００２０】
まず、ステップ（以下、単にＳと表記する）１では、酸素濃度センサ１３の出力信号を基に算出される空燃比補正量としての空燃比フィードバック補正係数αの大きさを制限するαリミッタ（詳細は後述）を決定する。
【００２１】
Ｓ２では、Ｓ１で決定されたαリミッタに応じて空燃比フィードバック補正係数αを算出する。
【００２２】
つまり、酸素濃度センサ１３の出力信号を基に算出された空燃比フィードバック補正係数αが、Ｓ１で決定されたαリミッタ（決定方法は後述の図５を参照）の範囲内にあれば、この空燃比フィードバック補正係数αをそのまま出力し、空燃比フィードバック補正係数αが、Ｓ１で決定されたαリミッタ（決定方法は後述の図５を参照）の範囲外であれば、αリミッタによって制限を加える。すなわち、酸素濃度センサ１３の出力信号を基に算出された空燃比フィードバック補正係数αの値が決定されたαリミッタの上限値より大きい場合には、このαリミッタの上限値をαとして出力し、空燃比フィードバック補正係数αの値がαリミッタの下限値より小さい場合には、このαリミッタの下限値をαとして出力する。
【００２３】
Ｓ３では、空燃比学習条件が成立しているか否かを判定し、空燃比学習条件が成立している場合には、Ｓ４に進み、各運転領域毎のαｍ算出マップのマップ値の書き換えを行う。空燃比学習条件が成立していない場合には、各αｍ算出マップのマップ値の書き換えを行わずにＳ５に進む。ここで、αｍは上記αに基づいて算出される空燃比学習補正係数である。尚、空燃比フィードバック補正係数α及び空燃比学習補正係数αｍは、上述した排気空燃比のフィードバック制御に用いられるパラメータであり、燃料噴射弁１１からの燃料噴射量がα及びαｍに応じて補正される。また、空燃比フィードバック補正係数α及び空燃比学習補正係数αｍの算出方法は、公知のいかなる算出方法でも使用可能であるため、これらの算出方法についての詳細な説明は省略する。
【００２４】
Ｓ５では、現在の各運転領域毎のαｍマップを参照し、各運転領域毎に空燃比補正量としての空燃比学習補正係数αｍを求める。
【００２５】
Ｓ６では、アルコール濃度推定を行うための許可条件が成立しているか否かを判定する。すなわち、このＳ６においては、水温、エンジン始動後時間、空燃比学習制御の進行状況、給油履歴などの条件が整ったか否かを判定し、条件が整っている場合にはＳ７に進み、条件が整っていない場合にはアルコール濃度推定を行うことなく終了する。
【００２６】
Ｓ７では、次式（１）のように表される空燃比感度補正総量αｔを算出する。
【００２７】
【数１】
αｔ＝α×αｍ′×ＥＴＡＨＯＳ  …（１）
ここで、ＥＴＡＨＯＳは前回の第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１（後述）、すなわち現在記憶している第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１から算出される燃料性状分補正量であって、後述する図３を用い、前回の第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１から逆引きで算出されるαｔの前回値である。
【００２８】
また、このＳ７におけるαｍ′は、Ｓ５にて求めた各運転領域別のαｍのうち代表的な回転負荷領域のαｍの平均値、換言すればエンジンとしての使用頻度が高い４領域程度のαｍの平均値である。
【００２９】
Ｓ８では、図３に示すＡＬＣ１算出マップを用い、Ｓ７にて算出された空燃比感度補正総量αｔから第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１を算出する。尚、Ｓ８にて算出された最新の第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１は、次回Ｓ８にて最新の第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１が算出されるまでＥＣＵ１２内に記憶される。
【００３０】
図３においては、空燃比感度補正総量αｔに対して、第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１は、連続的な特性を持っているが、これは、排気空燃比を理論空燃比保持するために、燃料噴射量に対して、空燃比偏差、すなわち酸素濃度センサ１３の検出値を基に算出される排気空燃比の目標空燃比に対する偏差に伴った補正を実現するために預けた特性である。また、図３について詳述すれば、排気空燃比が理論空燃比に対してリーン側にある状態（αｔが１００％以上の領域）においては、空燃比感度補正総量αｔは第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１と略比例関係となっており、排気空燃比が理論空燃比に対してリッチ側にある状態（αｔが１００％以下の領域）においては、燃料内のアルコール濃度を０％と判定する。
【００３１】
そして、Ｓ９では、図４に示すＡＬＣ２算出マップを用い、Ｓ８で算出された第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１から第２アルコール濃度推定値ＡＬＣ２を算出する。尚、Ｓ９にて算出された最新の第２アルコール濃度推定値ＡＬＣ２は、次回Ｓ９にて最新の第２アルコール濃度推定値ＡＬＣ２が算出されるまでＥＣＵ１２内に記憶される。
【００３２】
このＡＬＣ２算出マップは、第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１に対して、第２アルコール濃度推定値ＡＬＣ２が不感帯を持つ特性となっている。換言すれば、ＡＬＣ２算出マップは、排気空燃比が理論空燃比に対してリーン側にある空燃比感度補正総量の特定領域に、空燃比感度補正総量の増減、すなわち第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１の増減に関わらず第２アルコール濃度推定値ＡＬＣ２が略一定となる不感帯を有しており、本実施形態においては、第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１が０％〜３０％の領域では、第２アルコール濃度推定値ＡＬＣ２は一律０％、第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１が６５％〜８５％の領域では、第２アルコール濃度推定値ＡＬＣ２は一律８５％となるように設定されている。
【００３３】
これは、ガソリン（すなわち、エタノール濃度が０％のＥ０燃料）を入れられた場合や、いつも規格品のブレンド燃料（ガソリン−アルコール燃料）、例えば燃料内のエタノール濃度が８５％のいわゆるＥ８５燃料を入れられた場合は、安定した制御値（制御定数）を用いるために設定した特性である。ここで、上記制御値とは、点火時期関連、燃料の壁流補正関連、冷機増量関連、いわゆるλコントロールの３元点調整定数、換言すれば、空燃比制御における目標空燃比、等が挙げられ、これらが変動するとエミッションの再現性が悪くなるため不感帯としたものである。
【００３４】
尚、第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１は、燃料内のアルコール濃度に応じ性能保証を行う燃焼パラメータの補正に用い、第２アルコール濃度推定値ＡＬＣ２は、市場流通燃料に対する安定的な性能保証や、実濃度に対して推定濃度の偏差の保証を必要とする燃焼パラメータ（例えば、壁流補正量、冷機時増量、目標空燃比及び点火時期等）の補正に用いられる。
【００３５】
次に、図２におけるＳ１でのαリミッタの決定方法について説明する。図５は、αリミッタを決定する制御の流れを示すフローチャートである。
【００３６】
Ｓ２１では、最後に給油されてから第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１の更新があったか否か、すなわち燃料タンク内における燃料のアルコール濃度に変更の可能性があるか否かを判定し、最後に給油判定されてから第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１の更新があった場合にはアルコール濃度に変更の可能性がないとしてＳ２２に進み、更新がない場合にはアルコール濃度に変更の可能性があるとしてＳ２３に進む。尚、給油されたか否かは、燃料タンク（図示せず）内に設けられた燃料レベルセンサ（図示せず）により検出された燃料タンク内の燃料レベルの変化量が所定値以上となった場合に給油されたと判定する。
【００３７】
Ｓ２２では、通常使用する従来のガソリンエンジン相当のαリミッタを設定する。詳述すれば、第１上限値となる上限値を１２５％、第１下限値となる下限値を７５％とする第１制限範囲（７５％≦α≦１２５％）をαリミッタと設定する。
【００３８】
Ｓ２３では、燃料内のアルコール濃度による排気空燃比偏差を吸収できるαリミッタを設定する。詳述すれば、第２上限値となる上限値を１４２％、第２下限値となる下限値を７０％とする第２制限範囲（７０％≦α≦１４２％）をαリミッタと設定する。
【００３９】
つまり、燃料タンク内の燃料のアルコール濃度に変更の可能性があると判定された場合、すなわち燃料種に変更が行われた可能性がある場合には、燃料種に変更の可能性があると判定されてから燃料内のアルコール濃度が推定されるまでの間、αリミッタの上下限値が、通常時（第１制限範囲）よりも拡大される。
【００４０】
ここで、第２上限値、第２下限値をそれぞれ１４２％、７０％としたのは、ガソリン（Ｅ０燃料）とＥ８５燃料（燃料内のエタノール濃度が８５％）との間で燃料種の切り替りを行った場合の空燃比偏差を許容するためである。詳述すれば、第２上限値の１４２％という値は、ガソリン（Ｅ０燃料）からＥ８５燃料（燃料内のエタノール濃度が８５％）に燃料種が切り替わった場合の空燃比フィードバック補正係数αの値であり、第２下限値の７０％という値は、第２上限値の１４２％を基準とした、Ｅ８５燃料からガソリン（Ｅ０燃料）に燃料種が切り替わった場合の空燃比フィードバック補正係数αの値である。
【００４１】
すなわち、第２上限値及び第２下限値は、燃料タンクに供給される可能性がある燃料の中で、最もアルコール濃度が高い燃料と最もアルコール濃度が低い燃料との間で燃料種の変更が行われた場合の空燃比フィードバック補正係数αの偏差を許容するよう設定されている。
【００４２】
尚、図５に示すフローチャートにおいて、Ｓ２１は燃料種変更可能性判定手段に相当し、Ｓ２２及びＳ２３は空燃比補正量上下限値制限手段に相当する。
【００４３】
このような内燃機関の制御装置においては、燃料種の変更が行われた可能性がある場合には、燃料種の変更が行われた可能性があると判定されてから燃料内のアルコール濃度が推定されるまでの間、αリミッタの上下限値が通常時（第１制限範囲）よりも拡大されるので、空燃比フィードバック補正係数αの過不足によるオーバーリーン、オーバーリッチを防止することができ、これにより始動不能等の排気・運転性能の悪化を防止することができる。
【００４４】
また、第２制限範囲は、燃料タンクに供給される可能性がある燃料の中で、最もアルコール濃度が高い燃料と最もアルコール濃度が低い燃料との間で燃料種の変更が行われた場合の空燃比フィードバック補正係数αの偏差を許容するよう設定されているので、αリミッタの上下限値の変更による性能悪化を最低限に抑制することができる。
【００４５】
尚、上述した実施形態においては、最後に給油されてから第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１の更新があったか否かによって、αリミッタの上下限値を設定しているが、エンジン始動後に第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１の更新があったか否かによって、αリミッタの上下限値を設定するようにしてもよい。すなわち、上述した図５のフローチャートのＳ２１において、エンジン始動後に第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１の更新があったか否かを判定し、エンジン始動後第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１の更新があった場合にはアルコール濃度に変更の可能性がないとしてＳ２２に進み、更新がない場合にはアルコール濃度に変更の可能性があるとしてＳ２３に進むようにしてもよい。
【００４６】
上記実施形態から把握し得る本発明の技術的思想について、その効果とともに列記する。
【００４７】
（１）  内燃機関の制御装置は、燃料内の単一組成分濃度を推定／更新し、更新された単一組成分濃度を記憶するものであって、燃料タンク内における燃料種の変更の可能性の有無を判定する燃料種変更可能性判定手段と、排気空燃比を検出する空燃比算出手段と、排気空燃比に基づいて燃料内の単一組成分濃度の推定を行う単一組成分濃度推定手段と、燃料噴射量を補正するための空燃比補正量を空燃比算出手段の検出値に基づいて算出する空燃比補正量算出手段と、燃料噴射量を補正可能な空燃比補正量の範囲を制限すると共に、燃料タンク内における燃料の単一組成分濃度が現在記憶している単一組成分濃度から変更された可能性の有無に応じて空燃比補正量の上下限値を制限する空燃比補正量上下限値制限手段と、を備え、空燃比補正量上下限値制限手段は、空燃比補正量の上下限値が予め設定された所定の第１上限値及び第１下限値となる第１制限範囲と、空燃比補正量の上下限値が第１上限値よりも大きい予め設定された所定の第２上限値及び第１下限値よりも小さい予め設定された所定の第２下限値となる第２制限範囲と、を有し、燃料種変更可能性判定手段により燃料タンク内の燃料種に変更の可能性がないと判定された場合には、第１制限範囲を用いて空燃比補正量の上下限値を制限し、燃料種変更可能性判定手段により燃料タンク内の燃料種に変更の可能性があると判定された場合には、燃料種に変更の可能性があると判定されてから単一組成分濃度推定手段により燃料内の単一組成分濃度が推定されるまでの間、第２制限範囲を用いて空燃比補正量の上下限値を制限する。すなわち、燃料タンクにおける燃料種の変更の可能性があった場合には、燃料種の変更の可能性があったと判定されてから、燃料の単一組成分濃度が推定されるまでの間は、燃料噴射量を補正可能な空燃比補正量の範囲が、通常時（燃料タンクにおける燃料種の変更の可能性がない場合）よりも拡大する。これによって、空燃比補正量の過不足によるオーバーリーン、オーバーリッチを防止することができ、始動不能等の排気・運転性能の悪化を防止することができる。
【００４８】
（２）  上記（１）に記載の内燃機関の制御装置は、より具体的には、第１制限範囲は、燃料タンク内の燃料の単一組成分濃度が現在記憶してる単一組成分濃度から変更されていない場合の空燃比補正量の偏差を許容するよう設定され、第２制限範囲は、燃料タンク内の燃料の単一組成分濃度が現在記憶してる単一組成分濃度から変更されている場合の空燃比補正量の偏差を許容するよう設定されている。
【００４９】
（３）  上記（１）または（２）に記載の内燃機関の制御装置は、より具体的には、エンジン始動後に、燃料種変更可能性判定手段が燃料タンク内における燃料種の変更の可能性の有無を判定している。
【００５０】
（４）  上記（１）〜（３）のいずれかに記載の内燃機関の制御装置は、より具体的には、第２上限値及び第２下限値が、燃料タンクに供給される可能性がある燃料の中で、最も単一組成分濃度が高い燃料と最も単一組成分濃度が低い燃料との間で燃料種の変更が行われた場合の空燃比補正量の偏差を許容するよう設定されている。これによって、空燃比補正量の上下限値の変更による性能悪化を最低限に抑制することができる。
【００５１】
（５）  上記（１）〜（４）のいずれかに記載の内燃機関の制御装置は、より具体的には、燃料内の単一組成分濃度が燃料内のアルコール濃度である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置の概略構成を示す説明図。
【図２】燃料内のアルコール濃度推定値を算出する制御の流れを示すフローチャート。
【図３】ＡＬＣ１算出マップの特性例を示す説明図。
【図４】ＡＬＣ２算出マップの特性例を示す説明図。
【図５】αリミッタを算出する制御の流れを示すフローチャート。
【符号の説明】
１…エンジン本体
２…燃焼室
３…吸気弁
４…吸気通路
５…排気弁
６…排気通路
７…エアクリーナ
８…エアフローメータ
９…スロットル弁
１１…燃料噴射弁
１２…エンジンコントロールユニット
１３…酸素濃度センサ
１４…三元触媒
１５…水温センサ
【図１】
2004293349.tif 000002
【図２】
2004293349.tif 000003
【図３】
2004293349.tif 000004
【図４】
2004293349.tif 000005
【図５】
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