在用汽车双怠速尾气排放检验.docx
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在用汽车双怠速尾气排放检验
在用汽车双怠速尾气排放检验
(依据GB18285—2005)
对装配点燃式发动机在用汽车的定期检验,依据GB18285-2005要求,至少应该用双怠速检验法。
1.怠速与高怠速工况
(1)怠速工况
指发动机无负载运转状态。
即离合器处于接合位置、变速器处于空挡位置(对于自动变速箱的车应处于“停车”或“P”档位);采用化油器供油系统的车,阻风门应处于全开位置;油门踏板处于完全松开位置。
(2)高怠速工况
指满足上述(除最后一项)条件,用油门踏板将发动机转速稳定控制在50%额定转速或制造厂技术文件中规定的高怠速转速时的工况。
在GB18285—2005中规定:
轻型汽车的高怠速转速规定为(2500±100)r/min,重型车的高怠速转速规定为(1800±100)r/min:
如有特殊规定的,按照制造厂技术文件中规定的高怠速转速。
2.检验方法
(1)应保证被检测车辆处于制造厂规定的正常状态,发动机进气系统应装有空气过滤器,排气系统应装有排气消声器,并不得有泄漏。
(2)应在发动机上安装转速计、点火正式仪、冷却液和润滑油测温计等测量仪器。
测量时,发动机冷却液和润滑油温度应不低于80℃,或者达到汽车使用说明书规定的热车状态。
(3)发动机工况循环见图3-1。
从怠速状态加速至70%额定转速,运转30s后降至高怠速状态。
将取样探头插入排气管中,深度不少于400mm,并固定在排气管上,维持15s后,由具有平均值功能的仪器读取30s内的平均值,或者人工读取30s内的最高值和最低值,其平均值即为高怠速污染物测量结果。
对于使用闭环控制电子燃油喷射系统和三元催化转化器技术的汽车,还应同时读取过量空气系数(λ)的数值。
(4)发动机从高怠速降至怠速状态15s后,由具有平均值功能的仪器读取30s内的平均值,或者人工读取30s内的最高值和最低值,其平均值即为怠速污染物测量结果。
(5)若为多排气管时,取各排气管测量结果的算术平均值作为测量结果。
(6)若车辆排气管长度小于测量深度时,应使用排气加长管。
0.7倍的额定转速
0.5倍的额定转速
怠速转速
30s
15s
30s
15s
30s
插入探头稳定读平均值稳定读平均值
图3—1检测程序示意图
3.注意事项
(1)检验时,发动机怠速应符合规定。
(2)检验结束后,抽出取样探头,待仪表回零后再检下一台车。
(3)取样探头不用时要吊挂,防止污染受损。
(4)对于单一燃料汽车,仅按燃用气体燃料进行排放检测;对于两用燃料汽车,要求对两种燃料分别进行排放检测。
(5)在GB18285—2005中规定:
对于使用闭环控制电子燃油喷射系统和三元催化转化器技术的汽车进行过量空气系数(λ)的测定。
发动机转速为高怠速时,λ应在1.00±0.03或制造厂规定的范围内。
进行λ测试前,应按照制造厂使用说明书的规定预热发动机。
4.检测结果判断
车辆检测得出的双怠速尾气检测数据中(HC、CO),有一项超过标准规定的排放限值,则被认为排放不合格。
对于使用闭环控制电子燃油喷射系统和三元催化转化器技术的车辆,如果检测的过量空气系数(λ)超出1.00±0.03或制造厂规定的范围,则认为排放不合格。
双燃料汽车得用两种燃料分别进行检测,检测结果均达到标准限值要求后方可判定合格。
5.双怠速排气污染物限值
装配点燃式发动机的车辆双怠速试验排气污染物限值见表3-1和表3-2(依据GB18285—2005)。
新生产汽车排气污染物排放限值
车型
类别
怠速
高怠速
CO/%
HC()
CO/%
HC()
2005年7月1日起新生产的第一类轻型汽车
0.5
100
0.3
100
2005年7月1日起新生产的第二类轻型汽车
0.8
150
0.5
150
2005年7月1日起新生产的重型汽车
1.0
200
0.7
200
表2在用汽车排气污染物排放限值
车型
类别
怠速
高怠速
CO/%
HC()
CO/%
HC()
1995年7月1日前生产的轻型汽车
4.5
1200
3.0
900
1995年7月1日起生产的轻型汽车
4.5
900
3.0
900
2000年7月1日起新生产的第一类轻型汽车
0.8
150
0.3
100
2001年10月1日起新生产的第二类轻型汽车
1.0
200
0.5
150
续表2
车型
类别
怠速
高怠速
CO/%
HC()
CO/%
HC()
1995年7月1日前生产的重型汽车
5.0
2000
3.5
1200
1995年7月1日起生产的重型汽车
4.5
1200
3.0
900
2004年9月1日起生产的重型汽车
1.5
250
0.7
200
注:
对于2001年5月31日以前生产的5座以下(含5座)的微型面包车,执行1995年7月1日起生产的轻型汽车的排放限值。
在用汽车自由加速试验滤纸烟度法检验
(依据GB3847-2005)
对于2001年10月1日前生产的在用汽车,应按要求进行自由加速试验,用滤纸式烟度计测得烟度值(Rb)。
1.自由加速工况
在发动机怠速下,迅速但不猛烈地踏下油门踏板,使喷油泵供给最大油量。
在发动机达到调速器允许的最大转速前,保持此位置。
一旦达到最大转速,立即松开油门踏板,使发动机恢复至怠速。
2.自由加速滤纸式烟度
在自由加速工况下,从发动机排气管抽取规定长度的排气柱所含的碳烟,使规定面积的清洁滤纸染黑的程度,称为自由加速滤纸式烟度。
3.检验方法
(1)受检车辆
1)进气系统应装有空气过滤器,排气系统应安装有消声器并且不得有泄漏。
2)柴油应符合国家标准的规定,不得另外使用燃油添加剂。
3)测量时发动机的冷水和润滑油温度应达到汽车使用说明书所规定的热状态。
4)自1995年7月1日起新生产柴油车装用的柴油机,应保证起动机浓装置在非起动工况不再起作用。
(2)测量循环
1)测前准备
用压力为(300~400)KPa的压缩空气清洗取样管路,把抽气泵置于待抽气位置,将洁白的滤纸置于待取样位置,将滤纸夹紧。
2)循环组成
抽气泵抽气:
由抽气泵开关控制,抽气动作应和自由加速工况同步。
滤纸走位:
每次抽气完毕后应松开滤纸夹紧机构,把烟样送至试验台。
抽气泵回位:
可以手动也可以自动,以准备下一次抽气。
滤纸夹紧:
抽气泵回位后手动或自动将滤纸夹紧。
指示器读数:
烟样送至试验台后由指示器读出烟度值。
3)循环时间
应于20s内完成3.2.3-3-
(2)-2)所规定的循环,对手动烟度计,3.2.3-
(2)-2)-
的规定可以在完成3.2.3-(3)测量程序后一并进行。
4)清洗管路
在按第(3)条测量程序完成4个测量循环后,用压力为(300~400)KPa的压缩空气清洗取样管路。
(3)测量程序
1)安装取样探头:
将取样探头固定于排气管内,插深等于300mm,并使其中心线与排气管轴线平行。
2)吹除积存物:
自由加速工况进行三次,以清除排气系统中的积存物。
3)测量取样:
将抽气泵开关设置于油门踩踏板上,按自由加速工况循环测量四次,取后三次读数的算术平均值即为所测烟度值。
4)当汽车发动机出现黑冒烟冒出排气管的时间和抽气泵开始抽气的时间不同步的现象时,应取最大烟度值。
4.烟度测量限值
依据GB3847-2005在用汽车的排气烟度排放控制要求,对于2001年10月1日前生产的在用汽车:
(1)自1995年7月1日起至2001年9月30日期间生产的在用汽车,应按要求进行自由加速试验,所测得的烟度值应不大于4.5Rb。
(2)自1995年6月30日以前生产的在用汽车,应按要求进行自由加速试验,所测得的烟度值应不大于5.0Rb。
在用汽车自由加速不透光烟度法检验
(依据GB3847-2005)
对于2001年10月1日起生产的在用汽车,应按要求进行自由加速试验,用透射式烟度计测得排气光吸收系数()。
1.检验方法
(1)试验条件
1)试验应在汽车上进行。
2)试验前不应长时间怠速,以免燃烧室温度降低或积污。
3)关于取样和测量仪器的条件亦适用本试验。
4)试验采用复合国家标准的商品燃料。
(2)车辆准备
1)车辆在不进行预处理的情况下也可以进行试验。
出于安全考虑,必须确保发动机处于热状态,并且机械状态良好。
2)发动机应充分预热,例如:
在发动机机油标尺孔位置测得的机油温度应至少为80℃:
如果温度低于80℃,发动机也应处于正常运转温度。
因车辆结构,无法进行温度测量时,可以通过其他方法使发动机处于正常运转温度,例如,通过控制发动机冷却风扇。
3)采用至少三次自由加速过程或其他等效方法对排气系统进行吹拂。
(3)试验方法
1)目测检测车辆的排气系统的相关部件是否泄漏。
2)发动机包括所有装有废气涡轮增压的发动机,在每个自由加速循环的起点均处于怠速状态。
对重型发动机,将油门踩板放开后至少等待10s。
3)在进行自由加速测量时,必须在1s内,将油门踏板快速、连续地完全踩到底,使喷油泵在最短时间内供给最大油量。
4)对每一个自由加速测量,在松开油门踏板前,发动机必须达到断油点转速。
对带自动变速箱的车辆,则应达到制造厂申明的转速(如果没有该数据值,则应达到断油转速的2/3)。
关于这一点,在测量过程中必须进行检查,例如:
通过监测发动机转速,或延长油门踏到底后与松开油门前的间隔时间,对于重型汽车,该间隔时间应至少为2s。
5)计算结果取最后三次自由加速测量结果的算术平均值。
在计算均值时可以忽略与测量均值相差很大的测量值。
2.烟度测量限值
依据GB3847-2005在用汽车的排气烟度排放控制要求,对于GB3847-2005标准实施后生产的在用汽车:
(1)自GB3847-2005标准实施之日起,按本标准规定经型式核准批准车型生产的在用汽车,应按要求进行自由加速试验,所测得的排气光吸收系数不应大于车型核准批准的自由加速排气烟度排放限值,再加0.5。
(2)对于2001年10月1日起生产的在用汽车自2001年10月1日起至本标准实施之日生产的汽车,应按要求进行自由加速试验,所测得的排气光吸收系数不应大于以下数值:
_____自然吸气式:
2.5;
_____涡轮增压式:
3.0。
底盘测功机结构
1.轻型底盘测功机台架基本结构
(1)滚筒直径要求
简易稳态工况法(ASM)及简易瞬态工况法(VMAS)用于测量总质量为3500kg以下的M、N类车辆,按HJ/T290-2006、HJ/T291-2006要求,底盘测功机滚筒直径要求在(200~530)mm之间,但ASM工况法功率加载模型是按218mm直径为例给出的:
HJ/T292-2006对轻型压燃式发动机汽车的加载减速法测量用测功机,滚筒直径要求为(216±2)mm,因此为兼顾点燃式发动机及压燃式发动机汽车工况法检测需要,一般滚筒直径都选在(216~218)mm之间。
1—功率吸收装置(电涡轮测功机):
2—连轴器:
3—手动挡轮:
4—滚筒:
5—产品铭牌及中间盖板:
6—滚筒轴承:
7—同步带及同步轮:
8—飞轮
9—速度传感器:
10—扭力传感器:
11—力臂:
12—轮胎档轮:
13—气囊举升器:
14—万向连轴器:
15—反拖电机及传动带:
16—框架:
17—起重吊坏
图4-1轻型底盘测功机结构
(2)滚筒中心距要求
A=(620+D)*sin31.误差(—6.4~12.7)mm(4_1)式中:
A—滚筒中心距,单位为毫米(mm):
D—滚筒直径,单位为毫米(mm)。
(3)前后滚筒同步性要求
前、后滚筒要求转速比为1:
1,一般均采用左右滚筒用联轴器直接相联,前后滚筒用同步带相联,以保证各滚筒同步性。
(4)基本惯量
底盘测功机基本惯量是底盘测功机所有旋转部件所产生的当量惯量,当量惯量是惯量模拟装置模拟汽车行驶中的平动和转动动能时所相当的汽车质量。
底盘测功机的基本惯量(名牌标称值)要求为:
(907.2±18.1)kg。
(5)电机及变频器
驱动电机的功能是驱动滚筒转动,在功率吸收装置未加载时,底盘测功机的驱动电机至少应具有把滚筒线速度提高到96km/h以上的能力,并可在该速度下维持3s。
底盘测功机是通过变频调速控制器实现旋转速度控制。
一般,驱动电机采用7.5kW左右的三相电机。
用传动带与主滚筒相联。
驱动电机在底盘测功机空载时使用,它的作用主要是:
1)内部消耗功率测量(或称寄生功率):
电机驱动测功机滚筒到要求的速度后开始滑行,通过滑行时间计算测功机内部各速度点下的阻力及消耗功率。
2)测试前的预热:
按厂商说明书给出的要求,驱动测功机所有旋转部件,进行测试前的预热。
3)动态参数测试:
各种动态参数在测量与标定时,需要把底盘测功机滚筒线速度提升到规定速度后开始进行,如基本惯量测试、加载准确性测试等。
(6)功率吸收装置
功率吸收装置是用于吸收作用在底盘测功机主滚筒上的受检车辆驱动轮输出功率的器件。
一般都装配风冷式电涡流机。
由电气控制系统自动调节控制电流,以实现对涡流机吸收扭矩的调节控制。
ASM、VMAS工况法测量用底盘测功机,功率吸收装置的吸收功率范围应能够在车速大于或等于22.5km/h时,稳定吸收至少15.0kW的功率持续5min以上,并能够连续进行至少10次试验,两次试验之间的时间间隔为3min。
LugDown加载减速法测量用轻型底盘测功机,功率吸收装置的吸收功率范围应能够在车速大于或等于70km/h时,稳定吸收至少25.0kW的功率持续5min以上,并能够连续进行至少7次试验,两次试验之间的时间间隔为3min。
紧接着在测试车速不变的情况下,持续稳定吸收至少56kW的功率5min以上,并能够连续进行至少两次试验,两次试验之间的时间间隔为3min。
(7)举升装置
在车辆检验时下降,车辆进出时升起便于车辆出入检测台。
(8)轮胎挡轮
用于前驱车辆检测时,防止前轮左右偏摆。
(9)传感器
测速传感器采用光电编码式传感器,与主滚筒相联,输出脉冲信号经电气测量系统处理用于测量测功机滚筒表面线速度,并可以检测测试距离。
测力传感器与涡流机外壳上安装的侧力臂相联,用于测量滚筒表面传递的力信号,经信号放大后输入到电气测量系统。
(10)承载质量
用于轻型车检测的底盘测功机应能测试最大单轴轴荷为2750kg的车辆。
(11)最大车速
底盘测功机最大测试车速不低于130km/h。
2.重型底盘测功机台架基本结构
重型底盘测功机用于检测装配压燃式发动机的重型汽车,它有用于测量单桥驱动的2轴4滚筒测功机及用于测量后双桥驱动车辆的3轴6滚筒测功机(见图4-2~图4-4)
(1)滚筒直径要求
依据HJ/T292—2006对重型压燃式发动机汽车的加载减速法测量用测功机,滚筒直径要求为(373~530)mm之间,其误差不超过±2mm。
(2)滚筒中心距要求
第1轴与第2轴滚筒的中心距应满足如下要求:
A=(1000+D)×sin31.5误差(-13.0~13.0)mm(4-2)式中:
A—滚筒中心距,单位为毫米(mm):
D—滚筒直径,单位为毫米(mm)。
第1、2轴滚筒中心和第3轴滚筒中心距应为1346mm,误差在-13mm与13mm之间,如图4-2所示。
(3)滚筒同步性要求
前、中、后滚筒要求转速比例为1:
1,一般均采用左右滚筒用联轴器直接相连,前后滚筒用同步带相联,前中滚筒用同步带相连,以保证各滚筒同步性。
(4)滚筒高度差
在底盘测功机台体处于水平时,按交通行业底盘测功机标准(JT/T445—2008)要求,单个滚筒两端点的上母线高度差应不大于1mm,滚筒间高度差应不大于2mm(第1、2轴的四个滚筒间及第3轴的二个滚筒间)。
第1、2滚筒与第3轴滚筒高度差应符合HJ/T292的相关要求,如图4-2所示。
即:
第1轴滚筒与第2轴滚筒等高,第3轴滚筒应低于第1、2轴滚筒,第1、2轴滚筒轴心连线的中点与第3轴滚筒轴心线间的夹角ɑ应满足一下要求:
ɑ=atan(4-3)
第1、2轴滚筒与第3轴滚筒上母线高度差△H可按下式计算:
△H=(1000+D)(1-cos31.5)÷2(4-4)
(5)基本惯量
重型底盘测功机的基本惯量(名牌标称值)要求为:
(1452.8±18.1)kg。
(6)承载质量
用于重型车检测的底盘测功机应能测试最大单轴轴荷为8000kg的车辆或最大总质量为14000kg的车辆。
对于三轴六滚筒的底盘测功机应能测试最大双轴轴荷为22000kg车辆。
(7)最大车速
底盘测功机最大测试车速不低于130km/h。
(8)功率吸收装置
LugDown加载减速法测量用重型底盘测功机,功率吸收装置的吸收功率范围应能后在车速大于或等于70.0km/h时,稳定吸收至少50.0kW的功率持续5min以上,并能够连续进行至少8次试验,两次试验之间的时间间隔为3min。
紧接着,在测试车速不变的情况下,持续稳定吸收至少120kW的功率5min以上,并能够连续进行至少两次试验,两次试验之间的时间间隔为3min。
3.工况法排放检测系统组成
如图4-5所示,工况法排放检测系统主要有测功机台架、控制系统、助手仪(如电视机)、散热风机及放检测仪器组成。
ASM稳态工况法需配备专用尾气分析仪,LugDown加载减速工况法需配备专用投射式烟度计。
VMAS简易瞬态工况法同时需配备流量计和专用尾气分析仪(见VMAS检测部分)。
(1)主控柜
主控柜内安装有工业计算机、采集控制板、打印机、显示器等,工业计算机和采集控制板主要作用是控制底盘测功机对车辆进行加载并处理底盘测功机采集的信号。
显示器和打印机用来显示控制和信号等信息并打印测试结果。
(2)底盘测功机台架
底盘测功机用来承载测试车辆,用主控柜部分控制功率吸收装置,来模拟车辆行驶阻力。
测功机上还装有传感器测量车速和扭力,并传输给控制部分进行分析和计算。
(3)电机变频器
电机变频器受控制部分的计算机控制,给底盘测功机的电机提供电源,主控部分控制电机变频器输出电源的频率,即可控制底盘测功机的转速。
(4)助手仪(如电视机)
为引车员提供操作指示画面,以便引车员按检测规程对车辆的速度进行控制。
(5)车辆散热风扇
在车辆进行检测的工程中,利用轴流风扇对车辆进行散热,以免车辆因发动机过热对车辆造成损害。
(6)挡车器和地锚
这两个装置都是测试系统的安全装置,挡车器时用来固定未检轴的位置以免车辆前后窜动。
地锚用于安装安全带,安全带固定在被测车辆上避免车辆高速测量时窜出底盘测功机。
底盘测功机测试原理
底盘测功机是一种机动车工况法尾气排放检测时,用于模拟加载的试验设备。
用测功机模拟汽车在实际行驶时的不同负载及各种运动阻力,来实现对不同尾气排放检测工况的模拟。
检测时,被测汽车的驱动轮先停在举升器上,举升器下降后车轮停在滚筒之间。
驱动轮带动滚筒转动,滚筒相当于活动路面,使汽车产生相对行驶。
利用功率吸收装置(电涡流机)来模拟各工况中需加载的不同负载。
检测过程中,驱动轮的转速由安装在滚筒轴上的测速传感器测量:
驱动轮的输出力矩(或功率)由安装在功率吸收装置定子上的测力传感器测量。
控制系统按照检测方法的要求,根据测力和测速传感器反馈的信息,调整功率吸收装置控制电流的大小,进而来调节和控制所模拟的不同负载,与此同时、由气体分析仪对不同工况下的尾气排放进行记录,由控制计算机进行数据处理、结果判定以实现机动车排放检测的目的。
(1)功率测量
在平坦路面上行驶的汽车,发动机输出的有效功率在克服了汽车底盘传动系阻力后输出到驱动轮,驱动轮输出功率用以克服车辆路面行驶时的车轮滚动阻力、惯性阻力和迎风阻力:
测功机利用滚筒代替路面,驱动轮上的相应负载用电涡流测功器来模拟,惯性阻力用飞轮进行模拟。
汽车的车速V、驱动力F与驱动轮输出功率P的关系可用式(4-5)表示:
P=F×V/3600(4-5)
式中:
P—输出功率,单位为千瓦(kW);
F—驱动力,单位为牛(N);
V—车速,单位为千米每小时(km/h)。
从上式可见,只要同时测出F和V即可计算出功率P。
(2)速度测量
汽车车轮驱动滚筒转动时,滚筒轴上的速度传感器将滚筒的转速变换成相应频率的脉冲,根据输出脉冲频率计算汽车的速度。
V=0.377nr(4-6)
式中:
V—车速,单位千米每小时(km/h);
n—主滚筒转速,单位为转每分钟(r/min);
r—滚筒半径,单位为米(m)。
(3)驱动力测量
当汽车车轮驱动滚动转动时,带动电涡流测功器转予(感应予)转动,感应予被拖动旋转时出现涡流,该涡流与它产生的磁场相作用,从而产生反向制动力矩,该力矩作用到测力传感器上,使传感器受拉产生电信号,该信号的大小与车轮驱动力成正比,经处理后可显示出汽车车轮驱动力。
控制定予励磁电流大小,可改变测功器吸收功率和制动力矩的大小,以实现汽车不同工况下的测量。
在标定时,假设标定力作用点到主滚筒中心的水平距离为L(m),滚筒半径为r(m),则换算到滚筒表面力F(N):
F=(L/r)×(4-7)
式中:
—在标定力作用点加载的标准力。
(4)道路试验与台架试验阻力条件比较
1)在平坦路面上进行的道路试验中,发动机输出的有效功率用于克服汽车底盘传动系阻力()后输出到驱动轮,驱动轮输出功率用以克服车辆路面行驶时的车轮滚动阻力)、惯性阻力(,在匀速运动时和迎风阻力),用式(4-8)表示:
=(4-8)
式中:
可用路试滑行能力法试验获得。
2)在台架试验中,发动机输出的有限功率用于克服汽车底盘传动系阻力()后输出到驱动轮,驱动轮输出功率用以克服驱动轮与滚筒间的滚筒阻力)、
惯性阻力)、,在匀速运动时=0)和测功机台架内部阻力),用式(4-9)表示:
=+(4-9)
式中:
3)等速运动时测功台架模拟路试阻力条件分析:
车辆在台架上进入等速运动时进行测量的过程中(测功、油耗、ASM尾气排放等),路试与台试时则由式(4-8)和式(4-9)得:
△F=(4-10)
台式时通过调整控制涡流机线圈的励磁电流大小来进行△F阻力加载模拟,使台试阻力等于路试阻力。
4)变速运动时测功台架模拟路试惯性阻力条件分析:
①车辆在台架上进行变速运动测量的过程中(加速时间、滑行距离),在测功机上通过飞轮模拟路试惯性阻力:
使。
②路试时行车速度v下的动能为:
m2。
(4-11)
式中忽略了汽车车轮及其传动系其他旋转件惯量的作用。
③台试时进行速度v下的动能为:
J=×(=×
=()×=(设K=)(4-12)
式中:
V—车轮表面线速度,单位为米每秒(m/s);
J—测功台架、车轮、底盘传动系各种旋转部件的转动惯量;
角速度;
R滚筒半径,单位为米(m);
K—当量惯量;
④令在车轮表面线速度为V时,路试与台试动能相等,则由式(4-11)和式(4-12)应式:
K=m=J/。
⑤轻型测功机传动部K≈907kg,另可挂接不同K值的惯性飞轮用以组合模拟不同质量的汽车路试惯量。
但通过机械飞轮组合无法连续模拟不同质量汽车的惯量,模拟误差大。
⑥变速运动时还应注意模拟其他阻力条件(如风阻、滚动阻力等),实际应用中较困难。
(5)两次滑行法测量测功机基本惯量及内部损耗阻力
用驱动电机驱动底盘测功机滚筒,将滚筒表面线速度提高到规定的滑行初速度(m/s)以上,按系统提示开始第一次滑行,
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