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DE102011085968A1 - Wasserablaufvorrichtung eines Hochspannungs-Batteriepacks - Google Patents

Wasserablaufvorrichtung eines Hochspannungs-Batteriepacks Download PDF

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DE102011085968A1
DE102011085968A1 DE201110085968 DE102011085968A DE102011085968A1 DE 102011085968 A1 DE102011085968 A1 DE 102011085968A1 DE 201110085968 DE201110085968 DE 201110085968 DE 102011085968 A DE102011085968 A DE 102011085968A DE 102011085968 A1 DE102011085968 A1 DE 102011085968A1
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Hyundai Motor Co
Kia Motors Corp
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Abstract

Es ist eine Wasserablaufvorrichtung eines Hochspannungs-Batteriepacks offenbart, die den Füllstand von Wasser, das sich in einer unteren Abdeckung ansammelt, automatisch einstellen kann, so dass Hochspannungsbauteile wie zum Beispiel ein kostspieliges Batteriemodul und ein BMS, die in der unteren Abdeckung umfasst sind, nicht durch das Wasser beschädigt werden, indem das BMS eine Wasserpumpe betreibt, um Wasser aus der unteren Abdeckung zwangsweise abzuleiten, wenn sich das Wasser ansammelt und der Füllstand in der unteren Abdeckung mit einem abgedichteten Aufbau ansteigt.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wasserablaufvorrichtung eines Hochspannungs-Batteriepacks und insbesondere eine Wasserablaufvorrichtung eines Hochspannungs-Batteriepacks, die automatisch Wasser aus einer unteren Abdeckung ableiten kann, wenn festgestellt wird, dass sich das Wasser in der unteren Abdeckung auf einem kritischen Niveau befindet.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • Hybridfahrzeuge, Brennstoffzellenfahrzeuge und Elektrofahrzeuge sind Fahrzeuge, die alle durch Elektromotoren angetrieben werden und normalerweise mit einem Hochspannungs-Batteriepack ausgerüstet sind, das eine elektrische Antriebsenergie an die Elektromotoren zuführt. Das Hochspannungs-Batteriepack 10 umfasst wie in 1 gezeigt eine untere Abdeckung 11, die ein Gehäuse ist, das in einer Richtung nach oben offen ist und von außen abgedichtet ist; eine Mehrzahl von Batteriemodulen 12, die in der unteren Abdeckung 11 montiert sind; und ein Batterie-Management-System (BMS) 13, das in der unteren Abdeckung 11 montiert ist, das eingerichtet ist, um eine Spannung, einen Strom und die Temperatur zu messen und um den Betrieb von die Batteriemodule 12 bildenden Elementarzellen zu steuern.
  • Das Hochspannungs-Batteriepack 10, das wie oberhalb beschrieben die untere Abdeckung 11 umfasst, wird oftmals in einen räumlichen Bereich eines Kofferraums eines Fahrzeugs eingebaut, um von außen abgedichtet zu sein, und die untere Abdeckung 11 weist im Wesentlichen einen abgedichteten Aufbau auf, um zu verhindern, dass Fremdstoffe und Wasser von außen in das Batteriepack eindringen.
  • In dem Batteriepack 10 aus dem Stand der Technik, wenn Wasser in der unteren Abdeckung 11 aufgrund einer Kondensation im Winter erzeugt wird oder Wasser durch das offene Oberteil der unteren Abdeckung 11 hinein fließt, kann das Wasser an sich nicht von der unteren Abdeckung 11 nach außen abgeleitet werden, und somit sammelt sich das Wasser in der unteren Abdeckung 11 an. Ferner, wenn dieses Phänomen für eine längere Zeit andauert, steigt das Niveau des Wassers an, so dass die Batteriemodule 12, welche häufig teuer sind, und das BMS 13 durch das Wasser beschädigt werden. Anders gesagt ist das Hochspannungs-Batteriepack 10 aus dem Stand der Technik nicht mit einer Vorrichtung ausgerüstet, die Wasser ableiten kann, so das es durch das Wasser beschädigt wird.
  • Die obige in diesem Hintergrundabschnitt offenbarte Information dient nur der Verbesserung des Verständnisses des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung und sollte nicht als eine Bestätigung oder irgendeine Form eines Vorschlags verstanden werden, dass diese Information den Stand der Technik bildet, der einem Fachmann bereits bekannt ist.
  • KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung wurde im Bestreben gemacht, eine Wasserablaufvorrichtung eines Hochspannungs-Batteriepacks bereitzustellen, die verhindert, dass kostspieliges Equipment durch Wasser beschädigt wird, durch zwangsweises und automatisches Ableiten von Wasser aus einer unteren Abdeckung, wenn der Wasserstand in der unteren Abdeckung ein kritisches Niveau erreicht, das Hochspannungsbauteile wie zum Beispiel ein Batteriemodul und das Batterie-Management-System (BMS) beschädigen wurde.
  • Eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt eine Wasserablaufvorrichtung eines Hochspannungs-Batteriepacks bereit, umfassend: eine Mehrzahl von Wasserstandssensoren, die in der unteren Abdeckung angebracht sind, um den Wasserstand in einer unteren Abdeckung zu messen; ein BMS, das in der unteren Abdeckung angebracht ist und eingerichtet ist, um eine durch den Wasserstandssensor gemessene Wasserstandsinformation zu empfangen, und zu bestimmen, ob die Wasserstandsinformation weniger oder mehr als ein Referenzwert beträgt, durch Vergleichen der Wasserstandsinformation mit dem Referenzwert; und eine Mehrzahl von Wasserableitungsvorrichtungen, die in der unteren Abdeckung angebracht sind und in Erwiderung auf ein Steuersignal von dem BMS betrieben werden, um das Wasser in der unteren Abdeckung zwangsweise nach außen abzuleiten.
  • Die Wasserstandssensoren können elektrostatische Füllstandssensoren sein, die eine Widerstandsänderung aufgrund einer Änderung des Wasserstands als ein elektrisches Signal an das BMS übertragen. Darüber hinaus können die Wasserstandssensoren mit dem Unterteil der unteren Abdeckung in Kontakt stehend angebracht sein und die Wasserstandssensoren können insbesondere mit dem Unterteil der unteren Abdeckung an der Vorderseite, der Rückseite und beiden Seiten der unteren Abdeckung in Kontakt stehend angebracht sein.
  • Die Wasserableitungsvorrichtung kann eine Wasserpumpe sein, die das Wasser in der unteren Abdeckung zwangsweise hoch pumpt und weist eine Ansaugleitung und eine Ablaufleitung auf, die einstückig gebildet sein können, um das Wasser anzusaugen und abzuleiten, wobei eine Wasserpumpe und ein Füllstandssensor als ein Paar ausgeführt sind.
  • Gemäß den beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den Füllstand von Wasser, das sich in einer unteren Abdeckung ansammelt, automatisch einzustellen, so dass die Hochspannungsbauteile, wie zum Beispiel ein kostspieliges Batteriemodul und ein BMS, die in einer unteren Abdeckung umfasst sind, nicht durch das Wasser beschädigt werden, indem das BMS eine Wasserpumpe betreibt, um das Wasser zwangsweise aus der unteren Abdeckung zu pumpen, wenn sich das Wasser ansammelt und auf ein vorbestimmtes Niveau in der aus einem abgedichteten Aufbau hergestellten unteren Abdeckung ansteigt.
  • Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung weisen weitere Merkmale und Vorteile auf, welche ersichtlich werden aus oder ausführlicher dargestellt werden in den beigefügten Zeichnungen, welche hierin enthalten sind, und der folgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung, welche zusammen dazu dienen, die Grundsätze der Erfindung zu erläutern.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Hochspannungs-Batteriepacks aus dem Stand der Technik, welches in dem Kofferraum eines Fahrzeugs angeordnet ist.
  • 2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Hochspannungs-Batteriepacks, das mit einer Wasserablaufvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgerüstet ist.
  • 3 zeigt eine Ansicht, die darstellt, wenn die untere Abdeckung von 2 entfernt ist.
  • 4 und 5 zeigen Ansichten, die einen Referenzwert eines BMS darstellen, der in der Vorrichtung gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ist.
  • Es ist zu beachten, dass die beigefügten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabgerecht sind und eine etwas vereinfachte Darstellung von verschiedenen veranschaulichenden Merkmalen der Grundsätze der Erfindung darstellen. Die spezifischem Konstruktionsmerkmale der vorliegenden Erfindung, wie sie hierin offenbart sind, einschließlich z. B. spezifischer Abmessungen, Orientierungen, Einbauorten und Formen werden zum Teil durch die eigens dafür vorgesehene Anmeldung und der Arbeitsumgebung bestimmt.
  • In den Figuren beziehen sich die Bezugszeichen auf die gleichen oder äquivalenten Teile der vorliegenden Erfindung überall in den einzelnen Figuren der Zeichnungen.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Es wird nun ausführlich auf die verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung(en) Bezug genommen, wobei deren Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind und unterhalb beschrieben werden. obwohl die Erfindung(en) in Verbindung mit beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wird (werden), ist es zu beachten, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu vorgesehen ist, die Erfindung(en) auf jene beispielhafte Ausführungsformen zu beschränken. Im Gegensatz dazu ist/sind die Erfindung(en) dazu vorgesehen, nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen abzudecken, sondern ebenso verschiedenste Alternativen, Abänderungen, Äquivalente und weitere Ausführungsformen, welche innerhalb des Geistes und des Umfangs der Erfindung wie sie in den beigefügten Ansprüchen bestimmt ist, umfasst sein können.
  • Es ist zu beachten, dass der Ausdruck ”Fahrzeug” oder ”Fahrzeug-” oder andere gleichlautende Ausdrucke wie sie hierin verwendet werden, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen wie z. B. Personenkraftwagen einschließlich Sports Utility Vehicles (SUV), Busse, Lastwägen, verschiedene Nutzungsfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, einschließlich einer Vielfalt von Booten und Schiffen, Luftfahrzeugen und dergleichen einschließen. Das vorliegende System ist bei einer Vielfalt von Fahrzeugen besonders nützlich.
  • Nachstehend werden beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben.
  • Gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Hochspannungs-Batteriepack in einem Kofferraum eines Fahrzeugs angebracht, aufweisend einen größtenteils abgedichteten Aufbau, um zu verhindern, dass Fremdstoffe und Wasser von außen eindringen. Das heißt, ein Hochspannungs-Batteriepack 10, wie in 2 und 3 gezeigt, umfasst eine untere Abdeckung 11, die ein Gehäuse ist, das in der Richtung nach oben geöffnet ist und von außen abgedichtet ist, eine Mehrzahl von Batteriemodulen 12, die in der unteren Abdeckung 11 montiert sind, und ein Batterie-Management-System (BMS) 13, das in der unteren Abdeckung 11 montiert ist. Das BMS ist eingerichtet, um eine Spannung, einen Strom und die Temperatur zu messen und um den Betrieb der die Batteriemodule 12 bildenden Elementarzellen zu steuern.
  • Ferner ist das Hochspannungs-Batteriepack 10 gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einer Wasserablaufvorrichtung ausgerüstet, die Wasser aus der unteren Abdeckung 11 ableiten kann. Die Wasserablaufvorrichtung umfasst insbesondere eine Mehrzahl von Wasserstandssensoren 21, die in der unteren Abdeckung 11 angebracht sind, um den Wasserstand in der unteren Abdeckung 11 zu messen. Das BMS 13 (Batterie-Management-System) ist in der unteren Abdeckung 11 montiert und ist eingerichtet, um eine durch den Wasserstandssensor 21 gemessene Wasserstandsinformation zu empfangen und um zu bestimmen, ob die Wasserstandsinformation weniger ist oder mehr als ein Referenzwert beträgt, durch Vergleichen der Wasserstandsinformation mit dem Referenzwert. Eine Mehrzahl von Wasserableitungsvorrichtungen ist in der unteren Abdeckung 11 angebracht und wird in Erwiderung auf ein Steuersignal von der BMS 13 betrieben, um das Wasser in der unteren Abdeckung 11 zwangsweise nach außen abzuleiten.
  • Wasserstandssensoren 21 können in nicht einschränkender Weise elektrostatische Füllstandssensoren sein, die eine Widerstandsänderung aufgrund einer Wasserstandsänderung als ein elektrisches Signal an das BMS 13 übertragen. Wasserstandssensoren 21 können ferner mit dem Unterteil der unteren Abdeckung 11 in Kontakt stehend angebracht sein und können insbesondere mit dem Unterteil der unteren Abdeckung 11 an der Vorderseite, der Rückseite und beiden Seiten der unteren Abdeckung 11 in Kontakt stehend angebracht sein.
  • Der Grund, warum die Wasserstandssensoren 21 mit dem Unterteil der unteren Abdeckung 11 in Kontakt stehend angebracht sind, ist, dass sich das Wasser auf dem Unterteil der unteren Abdeckung 11 befindet. Der Grund, warum ferner eine Mehrzahl von Wasserstandssensoren 21 bereitgestellt ist, ist, dass sich das Wasser auf dem Unterteil der unteren Abdeckung 11 durch eine Bewegung des Fahrzeugs bewegt. Demzufolge kann der Wasserstandssensor 21 den Wasserstand messen, ganz egal wo sich das Wasser in der unteren Abdeckung 11 befindet.
  • Der in das BMS 13 eingegebene Referenzwert stellt wie in einem Beispiel von 4 gezeigt, die Höhe H1 von dem Unterteil der unteren Abdeckung 11 eines Batteriemoduls 12, das in der unteren Abdeckung 11 umfasst ist, bis zu Anschlüssen (12a: Anodenanschluss und 12b: Kathodenanschluss) der das Batteriemodul 12 bildenden Elementarzellen dar.
  • Ferner stellt der in das BMS 13 eingegebene Referenzwert die Höhe H2 von dem Unterteil der unteren Abdeckung 11 bis zu einem Zellenspannungs-Mess-Verbindungsteil 12c dar, wenn das Zellenspannungs-Mess-Verbindungsteil 12c in dem Batteriemodul 12 vorgesehen ist, was in einem weiteren Beispiel in 5 gezeigt ist. Das heißt, wenn der Wasserstand in der unteren Abdeckung 11 über die Höhe H1 der Brennstoffzellenanschlüsse 12a und 12b oder die Höhe H2 des Zellenspannungs-Mess-Verbindungsteils 12c ansteigt, kann das kostspielige Equipment, einschließlich des Batteriemoduls 12 durch das Wasser beschädigt werden. Somit kann der Referenzwert des Wasserstands als die Höhen H1 und H2 bestimmt werden, um demzufolge die Beschädigung zu verhindern.
  • Die Wasserableitungsvorrichtungen können zum Beispiel Wasserpumpen 22 sein, die das Wasser in der unteren Abdeckung 11 zwangsweise hoch pumpen können und weisen eine Ansaugleitung 22a und eine Ablaufleitung 22b auf, die einstückig gebildet sind, um das Wasser anzusaugen und abzuleiten, wobei eine Wasserpumpe 22 und ein Wasserstandssensor 21 als ein Paar ausgeführt sein können.
  • Der Betrieb der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend beschrieben.
  • Wenn Wasser in der unteren Abdeckung 11 durch Kondensation im Winter erzeugt wird oder Wasser in die untere Abdeckung 11 durch den offenen oberen Teil von außen eindringt, kann das Wasser aus der unteren Abdeckung 11 durch den abgedichteten Aufbau der unteren Abdeckung 11 nicht abgeleitet werden und sammelt sich somit in der unteren Abdeckung 11. Das sich das Wasser in der unteren Abdeckung 11 ansammelt, messen Wasserstandssensoren 21 den Wasserstand und übertragen kontinuierlich eine Information in Bezug auf den Füllstand des Wassers an das BMS 13. Basierend auf dieser Information bestimmt das BMS 13, ob die Wasserstandsinformation weniger oder mehr als der Referenzwert beträgt durch Vergleichen der von den Wasserstandssensoren 21 übertragenen Wasserstandsinformation mit dem Referenzwert.
  • Wenn das BMS 13 bestimmt, dass die von dem Wasserstandssensor 21 übertragene Wasserstandsinformation mehr als der Referenzwert beträgt, betreibt es eine Wasserpumpe 22 durch Übertragen eines Steuersignals, und demzufolge wird das in der unteren Abdeckung 11 angesammelte Wasser durch die Ansaugleitung 22a angesaugt und dann zwangsweise aus der unteren Abdeckung 11 durch die Ablaufleitung 22b abgeleitet.
  • Demzufolge sinkt nach und nach der Füllstand des in der unteren Abdeckung 11 gesammelten Wassers und wenn das BMS 13, das die entsprechende Wasserstandsinformation empfängt, bestimmt, dass die Wasserstandsinformation weniger als der Referenzwert oder ein zweiter Referenzwert beträgt, stoppt das BMS 13 die Wasserpumpe 22 durch Übertragen eines Steuersignals.
  • Demzufolge machen es die beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindungen möglich, dass der Wasserstand in der unteren Abdeckung 11 durch wiederholtes Betreiben der Wasserpumpe gemäß dem Füllstand des in der unteren Abdeckung 11 angesammelten Wassers automatisch eingestellt wird. Demzufolge kann verhindert werden, dass Hochspannungsbauteile wie zum Beispiel das kostspielige Batteriemodul 12 und das BMS 13, die in der unteren Abdeckung 11 umfasst sind, durch das Wasser beschädigt werden.
  • Die vorhergehenden Beschreibungen der bestimmten beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden zu Zwecken der Veranschaulichung und Beschreibung dargelegt. Sie sind nicht erschöpfend und nicht dazu vorgesehen, um die Erfindung auf die exakten offenbarten Formen zu beschränken, und offensichtlich sind viele Modifikationen und Änderungen im Lichte der oberhalb genannten Lehre möglich. Die beispielhaften Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um bestimmte Grundsätze der Erfindung und ihre praktische Anwendung zu erläutern, um es einem anderen Fachmann zu ermöglichen, verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, ebenso wie verschiedene Alternativen und Modifikationen hiervon zu bilden und zu verwenden. Es ist vorgesehen, dass der Umfang der Erfindung durch die hierzu beigefügten Ansprüche und ihren Äquivalenten bestimmt wird.

Claims (9)

  1. Wasserablaufvorrichtung eines Hochspannungs-Batteriepacks, aufweisend: einen Wasserstandssensor, der in einer unteren Abdeckung angebracht ist, um den Füllstand von Wasser in der unteren Abdeckung zu messen; ein Batterie-Management-System (BMS), das in der unteren Abdeckung montiert ist, das eingerichtet ist, um eine durch den Wasserstandssensor gemessene Wasserstandsinformation zu empfangen, und um zu bestimmen, ob die Wasserstandsinformation weniger oder mehr als ein Referenzwert beträgt durch Vergleichen der Wasserstandsinformation mit dem Referenzwert; und eine Mehrzahl von Wasserableitungsvorrichtungen, die in der unteren Abdeckung angebracht sind und in Erwiderung auf ein Steuersignal von dem BMS betrieben werden, um Wasser in der unteren Abdeckung zwangsweise nach außen abzuleiten.
  2. Wasserablaufvorrichtung eines Hochspannungs-Batteriepacks nach Anspruch 1, wobei der Wasserstandssensor als ein oder mehrere elektrostatische Füllstandssensoren ausgeführt ist, die eine Widerstandsänderung aufgrund einer Änderung des Wasserstands als ein elektrisches Signal an das BMS übertragen.
  3. Wasserablaufvorrichtung eines Hochspannungs-Batteriepacks nach Anspruch 1, wobei die Wasserstandssensoren mit dem Unterteil der unteren Abdeckung in Kontakt stehend angebracht sind.
  4. Wasserablaufvorrichtung eines Hochspannungs-Batteriepacks nach Anspruch 1, wobei die Wasserstandssensoren mit dem Unterteil der unteren Abdeckung an der Vorderseite, der Rückseite und beiden Seiten der unteren Abdeckung in Kontakt stehend angebracht sind.
  5. Wasserablaufvorrichtung eines Hochspannungs-Batteriepacks nach Anspruch 1, wobei der in das BMS eingegebene Referenzwert eine Höhe von dem Unterteil der unteren Abdeckung eines Batteriemoduls, das in der unteren Abdeckung umfasst ist, bis zu Anschlüssen der das Batteriemodul bildenden Elementarzellen darstellt.
  6. Wasserablaufvorrichtung eines Hochspannungs-Batteriepacks nach Anspruch 1, wobei, wenn ein Zellenspannungs-Mess-Verbindungsteil in dem in der unteren Abdeckung montierten Batteriemodul vorgesehen ist, der in das BMS eingegebene Referenzwert eine Höhe von dem Unterteil der unteren Abdeckung bis zu dem Zellenspannungs-Mess-Verbindungsteil darstellt.
  7. Wasserablaufvorrichtung eines Hochspannungs-Batteriepacks nach Anspruch 1, wobei die Wasserableitungsvorrichtung eine Wasserpumpe ist, die das Wasser in der unteren Abdeckung zwangsweise nach oben pumpt und eine Ansaugleitung und eine Ablaufleitung aufweist, die einstückig gebildet sind, um das Wasser anzusaugen und abzuleiten.
  8. Wasserablaufvorrichtung eines Hochspannungs-Batteriepacks nach Anspruch 7, wobei eine Wasserpumpe und ein Wasserstandssensor als ein Paar ausgeführt sind.
  9. Verfahren zum Ableiten von Wasser von einem Hochspannungs-Batteriepack, aufweisend: Messen eines Wasserstands, durch einen Sensor, in einer unteren Abdeckung des Hochspannungs-Batteriepacks, wobei der Sensor in der unteren Abdeckung angebracht ist; Übertragen des gemessenen Wasserstands, durch den Sensor, an ein Batterie-Management-System (BMS), das in der unteren Abdeckung montiert ist; Empfangen einer durch den Wasserstandssensor gemessenen Wasserstandsinformation an dem BMS; Bestimmen, ob die Wasserstandsinformation weniger oder mehr als ein Referenzwert beträgt durch Vergleichen der Wasserstandsinformation mit dem Referenzwert; und in Erwiderung auf ein Steuersignal von dem BMS, um das Wasser in der unteren Abdeckung nach außen abzuleiten, Betreiben einer Mehrzahl von Wasserableitungsvorrichtungen, die in der unteren Abdeckung angebracht sind, um das Wasser von dem Hochspannungs-Batteriepack zwangsweise nach außen zu führen.
DE201110085968 2010-11-30 2011-11-09 Wasserablaufvorrichtung eines Hochspannungs-Batteriepacks Withdrawn DE102011085968A1 (de)

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