JP7414779B2 - 識別子設定システム - Google Patents

Description

ここに開示される技術は、識別子設定システムに関する。

特許文献１に開示される通信システムは、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信によってマスタ装置と複数のスレーブ装置とが接続され、各スレーブ装置同士も識別子を設定するための通信線によって接続されている。マスタ装置は、かかるＣＡＮ通信を介してスレーブ装置にＩＤ設定信号を送信し、ＩＤ設定信号を受信したスレーブ装置は当該ＩＤ設定信号に基づくＩＤ（識別子）を記憶する。そして、ＩＤ設定信号を受信したスレーブ装置は、後続のスレーブ装置に対してＩＤ設定信号を出力し、該ＩＤ設定信号を受信したスレーブ装置は、マスタ装置から送信されるＩＤを記憶する。かかる方法によって、識別子を設定する方法が開示されている。

国際公開第２０１２／１３１７９７号公報

ところで、上記のような複数のスレーブ装置（例えば、制御装置）において、故障等の理由で一部のスレーブ装置を交換した場合、交換後のスレーブ装置に対して識別子を設定する（再設定する）必要がある。かかる識別子の設定は当該通信システムの管理者等によって手作業で実施することも可能であるが、複数のスレーブ装置を交換した場合には、設定変更の手順が煩雑になり、交換作業に時間がかかる虞がある。このため、スレーブ装置の交換時の識別子設定は自動で短時間に実施されることが好ましい。

しかしながら、特許文献１に記載される方法によっては、マスタ装置から各スレーブ装置に対して複数回指令を送信する必要があるため、識別子を設定するスレーブ装置が多数ある場合には、識別子の設定時間が長くなる。また、ＣＡＮ通信接続とはべつに、各スレーブ装置間を通信線によって接続させる必要があり、部品数が増加してコストが上昇することや、システムが大型化する傾向にあった。

ここに開示される技術は、かかる問題を解決するためになされたものであり、複数の制御装置に対して、簡便な方法によって重複しない識別子を設定するための識別子設定システムを提供することにある。

上述した課題を解決するべく、ここに開示される技術によって、以下の識別子設定システムが提供される。ここに開示される識別子設定システムは、複数の制御装置と、前記複数の制御装置間を通信可能に接続する通信線と、上記複数の制御装置の起動を相互に制御可能に接続する起動線と、を備えており、上記複数の制御装置は、上記通信線と通信可能に構成された通信部と、上記通信線を監視する監視部と、識別子を設定する識別子設定部と、上記制御装置の起動を制御する起動制御部と、を備えている。ここで、上記複数の制御装置のうち一の制御装置の上記識別子設定部で自装置の識別子が未設定であると判定した場合には、上記監視部が上記通信線を所定期間監視して、上記複数の制御装置から出力された識別子を取得するとともに、上記起動制御部が上記識別子を出力していない他の制御装置を停止させるように上記起動線を制御し、上記識別子設定部は上記監視部が上記通信線を所定期間監視して取得した識別子とは異なる識別子を自装置の識別子として設定し、上記起動制御部は上記識別子を出力していない他の制御装置を起動させるように上記起動線を制御することを特徴とする。

上述した構成の識別子設定システムによれば、複数の制御装置のうち、一の制御装置において識別子が未設定の場合には、識別子を送信していない他の制御装置を一旦停止させる。これにより、複数の制御装置において識別子設定処理が並行して実行されることを防止し、識別子設定システム内において重複した識別子が設定されることを未然に防ぐことができる。すなわち、複数の制御装置に対して、簡便な方法によって重複しない識別子を設定することができる。また、一の制御装置において識別子設定処理を実行している間は、識別子が未設定の他の制御装置が停止状態にあるため、消費電力を節約することができる。

ここに開示される識別子設定システムの好適な一態様では、上記複数の制御装置のうち一の制御装置の上記識別子設定部で自装置の識別子が設定済であると判定した場合には、上記識別子設定部が上記自装置の識別子を上記通信線に出力し、上記起動制御部は、上記複数の制御装置のうち他の制御装置を起動させるように上記起動線を制御することを特徴とする。
かかる構成によれば、より好適に簡便な方法によって重複しない識別子を設定することができる。

一実施形態に係るバッテリシステムの一構成例を大まかに示すブロック図である。 一実施形態に係る演算処理装置を模式的に示すブロック図である。 一実施形態に係る識別子設定処理方法を示すフロー図である。 図１に示すバッテリシステムの電池モジュールの交換の一例を示す模式図であり、（ａ）は交換のために取り外した状態を示し、（ｂ）は交換のために設置した状態を示す。

以下、ここに提案される識別子設定システムについての一実施形態を説明する。ここで説明される実施形態は、当然ながら特に本発明を限定することを意図したものではない。本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。なお、以下の図面においては、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付して説明している。また、各図における寸法関係は実際の寸法関係を反映するものではない。

ここに開示される識別子設定システムの好適な実施形態の一つとして、複数の電池モジュールを備えたバッテリシステムを例として図を参照しつつ詳細に説明するが、本発明の適用対象をかかるバッテリシステムに限定する意図ではない。
バッテリシステムは、例えば、電気自動車等に用いられる車両搭載用電源として使用され得る。また、バッテリシステムは、充放電が可能な複数の単電池を備える蓄電装置としても使用され得る。

図１は、バッテリシステム１００の大まかな構成を示す図である。図１を参照して、本実施形態におけるバッテリシステム１００の全体構成について概略的に説明する。バッテリシステム１００は、複数の電池モジュールＡ１～Ａｎと、該複数の電池モジュールＡ１～Ａｎ間を通信可能に接続する通信線２０と、該複数の電池モジュールＡ１～Ａｎ間に接続される起動制御線３０と、を備えている。複数の電池モジュールＡ１～Ａｎは、それぞれ、起動制御線３０を介して演算処理装置４０の起動を相互に制御することができる。ここで、通信線２０は通信線の一例であり、起動制御線３０は起動線の一例である。また、バッテリシステム１００は、複数の電池モジュールＡ１～Ａｎ、通信線２０および起動制御線３０の他に、複数の電池モジュールＡ１～Ａｎを管理する電池ＥＣＵ（Electrical Control Unit：電子制御ユニット）５０を備えている。ただし、電池ＥＣＵ５０は必須の形態ではなく、他の実施形態において省略することもできる。

バッテリシステム１００は、複数（ｎ個：ｎ≧２、ここで、ｎは整数である。）の電池モジュール（Ａ１，Ａ２，Ａ３・・・，Ａｎ）を備えている。図１では、便宜上、ｎ個の電池モジュールのうち、５つの電池モジュールＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａｎのみを図示している。各電池モジュールは、それぞれ、複数の単電池６１からなる単電池群６０と、演算処理装置４０と、を備えている。ここで、複数の電池モジュールＡ１～Ａｎが有する演算処理装置４０は、複数の制御装置の一例である。

単電池群６０は、少なくとも一つの単電池６１を備えている。本実施形態の単電池群６０には、複数の単電池６１が設けられている。単電池６１としては、例えば、種々の二次電池（例えば、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、ニッケルカドミウム電池等）が使用され得る。例えば、複数の単電池群６０は、図１に示すように配線７０を介して直列に接続されている。図示は省略するが、単電池群６０は、外部端子を介してバッテリシステム１００の外部負荷（または充電装置）と接続されることで、これらの単電池群６０が充放電を実施することができる。なお、図１の配線７０では単電池群６０を直列に接続しているが、並列に接続してもよい。

単電池群６０には、図示は省略するが、電圧検出部および温度検出部が装着されている。電圧検出部は、単電池群６０が備える単電池６１（本実施形態では、直列に接続された複数の単電池６１）の電圧を検出する。温度検出部は、単電池群６０が備える単電池６１の温度、または、単電池６１の近傍の温度を検出する。温度検出部には、温度を検出する各種素子（例えばサーミスタ等）を使用できる。ここで取得された単電池群６０の状態は、例えば、設定された自装置の識別子と共に通信線２０を介して電池ＥＣＵ５０に送信され得る。

ここに開示される演算処理装置４０は、図２に示すように、通信部４１と、識別子設定部４２と、監視部４３と、起動制御部４４と、を備えている。演算処理装置４０は、各部４１～４４に加えて、識別子記憶部４５を備えている。

演算処理装置４０は、典型的には、マイクロコンピュータにより構成される。マイクロコンピュータのハードウェアの構成は特に限定されない。例えば、ホストコンピュータ等の外部機器からデータ等を受信するインターフェイス（Ｉ／Ｆ）と、予め定められたプログラムに沿って演算を行う中央演算処理装置（central processing unit：ＣＰＵ）と、ＣＰＵが実行するプログラムを格納したＲＯＭと、プログラムを展開するワーキングエリアとして使用されるＲＡＭと、上記プログラムや各種データを格納するメモリなどの記憶装置（記憶媒体）とを備えている。演算処理装置４０の各機能は、予め定められたプログラムを実行するコンピュータとハードウェアとの協働によって具現化されうる。演算処理装置４０は、予め定められたプログラムに沿って所定の演算処理を行い、演算結果から識別子を設定する。識別子設定処理によって設定された自装置の識別子は、識別子記憶部４５に記憶される。ここで識別子記憶部４５は不揮発性メモリである。

演算処理装置４０は、通信部４１を介して通信線２０（図１参照）と接続する。各電池モジュールＡ１～Ａｎは、例えば、通信線（ＣＡＮ：Controller Area Network）を介して通信可能に接続されている。また、各電池モジュールＡ１～Ａｎは、通信線２０を介して電池ＥＣＵ５０にライン型接続されている。これにより、各電池モジュールＡ１～Ａｎ間、および、各電池モジュールＡ１～Ａｎと電池ＥＣＵ５０との間で、各種信号の送受信ができるように接続されている。

図１に示すように、電池モジュールＡ１の演算処理装置４０は、起動制御線３０を介して電池モジュールＡ２や電池モジュールＡ３の演算処理装置４０と接続される。また、電池モジュールＡ２の演算処理装置４０も同様に、起動制御線３０を介して電池モジュールＡ１や電池モジュールＡ３の演算処理装置４０と接続される。各演算処理装置４０には、起動制御線３０Ａを介して、ＩＧ（イグニッション）信号オン／オフが入力される。また、各演算処理装置４０（より詳細には起動制御部４４）は、起動制御線３０ＢにＩＧ信号オン／オフを出力することができる。ここで、ＩＧ信号とは、オンおよびオフ等の２つの状態を表す二値信号である。演算処理装置４０は、起動制御線３０Ａを介してＩＧ信号オンが入力された場合には、後述する識別子設定処理を開始する。一方で、起動制御線３０Ａを介してＩＧ信号オフが入力された場合には、識別子設定処理を停止する。本実施形態において演算処理装置４０の起動制御部４４は、起動制御線３０Ｂを介してＩＧ信号オン／オフを出力することができる。すなわち、各電池モジュールＡ１～Ａｎの起動制御部４４は、起動制御線３０ＢにＩＧ信号オン／オフを出力することにより、同じ構成の他の演算処理装置４０の識別子設定処理の起動および停止を制御可能に構成されている。

識別子設定部４２は、自装置の識別子を設定する。識別子設定部４２は、後述する監視部４３が所定期間、通信線２０を監視した結果、複数の電池モジュールのうち他の電池モジュールの識別子と重複しない識別子を自装置の識別子として設定するように構成されている。設定された自装置の識別子は、通信線２０を介して、送信ＣＡＮＩＤとして一定周期で他の電池モジュールに送信される。この周期は例えば１００ミリ秒である。なお、識別子設定部４２における制御方法の詳細については後述する。

監視部４３は、通信線２０を所定期間監視して、複数の電池モジュールのうち他の電池モジュールから送信される識別子を取得する。上述したように自装置の識別子として設定された識別子は、一定周期で送信されている。監視部４３が通信線２０を監視する所定期間は、例えば、他の電池モジュールが識別子を通信する周期よりも長ければよく、適宜調整することができる。

次に、上述したバッテリシステム１００を用いた識別子の設定方法について説明する。図３は、バッテリシステム１００の識別子設定処理のフローを示す図である。
ここでは、適宜、バッテリシステム１００の電池モジュールＡ１～Ａｎのうち、電池モジュールＡ３を電池モジュールＡ３'に交換し、電池モジュールＡ４を電池モジュールＡ４’に交換する場合を例にして、ここに開示される識別子設定方法について説明するが、当然ながらかかる識別子設定方法が適用される形態をこれに限定するものではない。

図４（ａ）および（ｂ）に示すように、複数の電池モジュールＡ１～Ａｎのうち、例えば電池モジュールＡ３を電池モジュールＡ３’に交換し、電池モジュールＡ４を電池モジュールＡ４’に交換する場合には、バッテリシステム１００を管理する管理者等によって、電池モジュールＡ３’および電池モジュールＡ４’が通信線２０および起動制御線３０と接続される。これにより、バッテリシステム１００を構成する複数の電池モジュールＡ１～Ａｎは、電池モジュールＡ３が電池モジュールＡ３’に交換され、電池モジュールＡ４が電池モジュールＡ４’に交換されたことを認識して、図３に示すフローが開始される。電池モジュールＡ３’および電池モジュールＡ４’が交換される場合、典型的には、交換していない他の電池モジュールＡ１～Ａｎは、識別子が設定済みであり、設定された自装置の識別子を送信している（後述するＳ１５～Ｓ１８）。

図３のステップＳ１０において、電池モジュールＡ３’の演算処理装置４０の起動制御部４４は、起動制御線３０を介しＩＧ信号オンが入力されるか否か判定する。演算処理装置４０は、ＩＧ信号オンが入力されると識別子設定処理を開始する。ＩＧ信号オンが入力された場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）には、ステップＳ１１に進む。なお、ＩＧ信号は識別子設定処理を開始する段階において、典型的には、電池モジュールＡ１に対して入力され、後続する電池モジュールに次々と入力されるように構成されている。
一方で、ＩＧ信号オンが入力されない場合（Ｓ１０：ＮＯ）には、ＩＧ信号オンが入力されるまで待機する。

ステップＳ１１では、識別子設定部４２は、自装置の識別子が未設定であるか否か判定する。交換された電池モジュールＡ３’は、識別子が未設定である（Ｓ１１：ＹＥＳ）ため、ステップＳ１２に進む。ここで、識別子が未設定であるとは、識別子記憶部４５に自装置の識別子が記憶されておらず、識別子設定部４２が自装置の識別子を読み出すことができない状態をいう。なお、交換された電池モジュール３’が別のバッテリシステムにおいて既に使用される等して、識別子記憶部４５に有効でない識別子が設定されている場合には通信線２０を介して初期化処理を実施してから、当該識別子設定処理を実行するとよい。かかる初期化処理は、例えば管理者等によって実施されればよい。
ステップＳ１２では、監視部４３が通信線２０を所定期間監視する。ここで監視部４３が通信線２０を監視する期間は、上述したように他の電池モジュールが識別子を通信する周期よりも長ければよく、適宜調整することができる。

上述したように、交換していない他の電池モジュールＡ１～Ａｎは、設定された自装置の識別子を送信しているため、電池モジュールＡ３’の監視部４３は、交換していない他の電池モジュールＡ１～Ａｎから識別子を受信する。ステップＳ１３では、電池モジュールＡ３’の起動制御部４４は、識別子を送信していない他の電池モジュール（ここでは、電池モジュールＡ４’）の識別子設定処理を停止させるようにＩＧ信号オフを起動制御線３０に出力する。これにより、電池モジュールＡ４’の識別子設定処理が一旦停止される。すなわち、複数の電池モジュールを同時に交換した場合であっても、最も早くＩＧ信号オンが入力された電池モジュール（ここでは、電池モジュールＡ３’）が識別子設定処理を実行している間に、他の電池モジュール（ここでは、電池モジュールＡ４’）においても識別子設定処理が実行されて、複数の電池モジュールで重複した識別子が設定されることを、防ぐことができる。

ステップＳ１４では、電池モジュールＡ３’の識別子設定部４２は、監視部４３が通信線２０を監視した際に取得した識別子とは異なる識別子を、自装置の識別子として設定する。好適な一態様では、設定可能な識別子の中で、最も小さい識別子番号を自装置の識別子として設定するとよい。ここでは、例えば、電池モジュールＡ１の識別子が「ＩＤ１」と設定されているとき、電池モジュールＡ３’の監視部４３は、識別子として例えば、ＩＤ１に対応するＣＡＮＩＤ１０１を受信する。同様にして、電池モジュールＡ２の識別子が「ＩＤ２」、電池モジュールＡ５の識別子が「ＩＤ５」と設定されているとき、電池モジュールＡ３’の監視部４３は、ＩＤ２に対応するＣＡＮＩＤ２０１、ＩＤ５に対応するＣＡＮＩＤ５０１を受信する。このため、電池モジュールＡ３’の識別子設定部４２は、自装置の識別子として「ＩＤ３」を設定するとよい。設定された識別子は自装置の識別子として識別子記憶部４５において記憶される。これにより、電池モジュールＡ３が電池モジュールＡ３’に交換された場合であっても、識別子に紐づいて設定されていた各種の情報を引き継がせることができ、簡便に電池モジュールの交換を実施することができる。

なお、ここで、ステップＳ１２において監視部４３が通信線２０を所定期間監視した結果、識別子を受信しなかった場合についても説明する。識別子を受信しない場合に、起動制御部４４は、複数の電池モジュールのすべてを停止させるようにＩＧ信号オフを起動制御線３０に出力する。これにより、識別子を送信していないすべての電池モジュールの識別子設定処理が一旦停止される。識別子を受信しない場合には、複数の電池モジュールのうち、他の電池モジュールにおいて既に設定（使用）されている識別子がないものと判断することができる。したがって、識別子設定部４２は、任意の識別子を自装置の識別子として設定する。好適な一態様においては、最も小さい識別子番号（例えば「ＩＤ１」）を自装置の識別子として設定するとよい。設定された識別子は自装置の識別子として識別子記憶部４５において記憶される。

ステップＳ１５では、電池モジュールＡ３’の識別子設定部４２は、自装置の識別子として設定された識別子（ここでは、ＩＤ３に対応するＣＡＮＩＤ３０１）を、通信部４１を介して通信線２０へ送信する。送信方法は特に限定されないが、例えば、１００ミリ秒の周期で送信するとよい。ステップＳ１６では、電池モジュールＡ３’の起動制御部４４は、起動制御線３０に対してＩＧ信号オンを出力する。ここで送信されるＩＧ信号オンは、上述したように電池モジュールの識別子設定処理を開始させる。これにより、電池モジュールＡ４’の識別子設定処理が開始される。すなわち、複数の電池モジュールのうち識別子を送信していない（言い換えれば識別子が未設定である）電池モジュールを起動させて識別子設定処理を開始させることができる。
なお、電池モジュールＡ４’の識別子は、電池モジュールＡ３’の識別子設定処理ステップと同様のステップを実行することにより設定される。

上述した構成の識別子設定システムは、複数の電池モジュールのうち一の電池モジュールにおいて識別子が未設定であり、識別子設定処理を実行する必要がある場合には、識別子を送信していない他の電池モジュールの識別子設定処理を一旦停止させる。これにより、複数の電池モジュールのうち一の電池モジュールにおいて識別子設定処理を実行している間に、他の電池モジュールにおいても並行して識別子設定処理が実行され、バッテリシステム内で重複した識別子が設定されることを未然に防ぐことができる。また、一の電池モジュールにおいて識別子設定処理を実行している間は、識別子が未設定の他の電池モジュールの識別子設定処理が停止状態にあるため、消費電力を節約することができる。

一方で、識別子が設定済みである場合（Ｓ１１：ＮＯ）について説明する。かかる識別子設定処理は、例えば電池モジュールＡ３を電池モジュールＡ３’に交換し、電池モジュールＡ４を電池モジュールＡ４’に交換する場合に、交換していない電池モジュール（例えば、図４（ｂ）に示す電池モジュールＡ２）において実行され得る。なお、ここで、識別子が設定済みであるとは、識別子記憶部４５に自装置の識別子が記憶済みであって、識別子設定部４２が自装置の識別子を読み出すことができる状態をいう。

識別子が設定済みである場合（Ｓ１１：ＮＯ）には、ステップＳ１７に進む。ステップＳ１７では、電池モジュールＡ２の識別子設定部４２は、識別子記憶部４５から自装置の識別子を読み出す。次いで、ステップＳ１８では、電池モジュールＡ２の識別子設定部４２は、読み出した識別子を自装置の識別子（ここでは、ＩＤ２）として設定する。設定された識別子は自装置の識別子として識別子記憶部４５において記憶される。そして、ステップＳ１５に進む。以降の処理は上述した処理と同様であるため、説明は省略する。
上述したようにここに開示される識別子設定システムによれば、自装置において識別子が設定済みである場合には、読み出した識別子を自装置の識別子として設定して当該識別子を通信線２０に送信し、かつ、他の電池モジュールを起動させるようにＩＧ信号オンを起動制御線３０に出力して、識別子設定処理を開始させることができる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。例えば、上記した実施形態の一部を他の変形例に置き換えることも可能であり、上記した実施形態に他の変形例を追加することも可能である。また、その技術的特徴が必須なものとして説明されていなければ、適宜削除することも可能である。

例えば、上記した実施形態では、起動線による制御の一例として起動制御線３０にＩＧ信号を出力することにより、複数の電池モジュールのうち他の電池モジュールの起動を制御する構成について説明した。しかし、起動線による制御の方法はこれには限定されない。例えば、複数の電池モジュールＡ１～Ａｎ間に電源供給が可能となるように電源供給線を接続し、かかる電源供給線を制御することにより他の電池モジュールの起動を制御してもよい。具体的には、上記した起動制御部４４は、自装置の識別子が未設定である場合には、複数の電池モジュールのうち他の電池モジュールへの電源供給線からの電源供給を一時的に遮断することにより、同じ構成の他の電池モジュールを停止させる。そして、上述した識別子設定処理を実行したのちに、複数の電池モジュールのうち他の電池モジュールを起動させるように電源供給線から電源供給し、他の電池モジュールを起動させればよい。これにより、複数電池モジュールにおいて、自装置の識別子が未設定である場合に、他の電池モジュールにおいて識別子設定処理が並行して行われ、バッテリシステム内で重複した識別子が設定されることを防ぐことができる。

２０ 通信線
３０ 起動制御線
３０Ａ 起動制御線
３０Ｂ 起動制御線
４０ 演算処理装置
４１ 通信部
４２ 識別子設定部
４３ 監視部
４４ 起動制御部
４５ 識別子記憶部
６０ 単電池群
６１ 単電池
７０ 配線
１００ バッテリシステム
Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ａｎ 電池モジュール

Claims (2)

1. 複数の制御装置と、前記複数の制御装置間を通信可能に接続する通信線と、前記複数の
   制御装置の起動を相互に制御可能に接続する起動線と、を備えた識別子設定システムであ
   って、
   前記複数の制御装置は、
   前記通信線と通信可能に構成された通信部と、
   前記通信線を監視する監視部と、
   識別子を設定する識別子設定部と、
   前記制御装置の起動を制御する起動制御部と、
   を備えており、
   ここで、前記複数の制御装置のうち一の制御装置の前記識別子設定部で自装置の識別子が未設定であると判定した場合には、前記監視部が前記通信線を所定期間監視して、前記複数の制御装置から出力された識別子を取得するとともに、前記起動制御部が前記識別子を出力していない他の同じ構成の制御装置を停止させるように前記起動線を制御し、
   前記識別子設定部は前記監視部が前記通信線を所定期間監視して取得した識別子とは異なる識別子を自装置の識別子として設定し、前記起動制御部は前記識別子を出力していない他の同じ構成の制御装置を起動させるように前記起動線を制御することを特徴とする、識別子設定システム。
2. 前記複数の制御装置のうち一の制御装置の前記識別子設定部で自装置の識別子が設定済
   であると判定した場合には、前記識別子設定部が前記自装置の識別子を前記通信線に出力
   し、
   前記起動制御部は、前記複数の制御装置のうち他の制御装置を起動させるように前記起
   動線を制御することを特徴とする、請求項１に記載の識別子設定システム。

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