《汽车理论》知识点全总结

汽车理论知识点全总结第一部分：填空题第一章汽车的动力性1从获得尽可能高的平均行驶速度的观点出发，汽车的动力性指标主要是：（1）汽车的最高车速Umax（2）汽车的加速时间t（3）汽车的最大爬坡度imax。2常用原地起步加速时间和超车加速时间来表明汽车的加速性能。3汽车在良好路面的行驶阻力有：滚动阻力，空气阻力，坡道阻力，加速阻力。4汽车的驱动力系数是驱动力与径向载荷之比。5汽车动力因数D=+du/g dt。6汽车行驶的总阻力可表示为：F=Ff+Fw+Fj+Fi 。其中，主要由轮胎变形所产生的阻力称：滚动阻力。7汽车加速时产生的惯性阻力是由：平移质量和旋转质量对应的惯性力组成。8附着率是指：汽车直线行驶状况下，充分发挥驱动力作用时要求的最低地面附着系数。9汽车行驶时，地面对驱动轮的切向反作用力不应小于滚动阻力、加速阻力与坡道阻力之和，同时也不可能大于驱动轮法向反作用力与附着系数的乘积。第二章汽车的燃油经济性1国际上常用的燃油经济性评价方法主要有两种：即以欧洲为代表的百公里燃油消耗量和以美国为代表的每加仑燃油所行驶的距离。2评价汽车燃油经济性的循环工况一般包括：等速行驶，加速、减速和怠速停车多种情况。3货车采用拖挂运输可以降低燃油消耗量，主要原因有两个：（1）带挂车后阻力增加，发动机的负荷率增加，使燃油消耗率b下降（2）汽车列车的质量利用系数（即装载质量与整车整备质量之比）较大。4从结构方面提高汽车的燃油经济性的措施有：缩减轿车尺寸和减轻质量、提高发动机经济性、适当增加传动系传动比和改善汽车外形与轮胎。5发动机的燃油消耗率，一方面取决于发动机的种类、设计制造水品；另一方面又与汽车行驶时发动机的负荷率有关。6等速百公里油耗正比于等速行驶时的行驶阻力与燃油消耗率，反比于传动效率。7混合动力电动汽车有：串联式，并联式和混联式三种结构形式。第三章汽车动力装置参数的选定1汽车动力装置参数系指：发动机的功率和传动系的传动比；它们对汽车的动力性和燃油经济性有很大影响。2确定最大传动比时，要考虑三方面的问题：最大爬坡度、附着率及汽车最低稳定车速。3确定最小传动比时，要考虑的问题：保证发动机输出功率的充分发挥、足够的后备功率储备、受驾驶性能限制和综合考虑动力性和燃油经济性。4某厂生产的货车有两种主传动比供用户选择，对山区使用的汽车，应选择传动比大的主传动比，为的是增大车轮转矩，使爬坡能力有所提高。但在空载行驶时，由于后备功率大，故其燃油经济性较差。5在同一道路条件与车速下，虽然发动机发出的功率相同，但变速器使用的档位越低，后备功率越大，发动机的负荷率越低，燃油消耗率越高。6单位汽车总质量具有的发动机功率称为比功率，发动机提供的行驶功率与需要的行驶功率之差称为后备功率。7变速器各相邻档位速比理论上应按等比分配，为的是充分利用发动机提供的功率，提高汽车的动力性。8增加挡位数会改善汽车的动力性和燃油经济性，这是因为：就动力性而言，挡位数多，增加了发动机发挥最大功率附近高功率的机会，提高了汽车的加速和爬坡能力。就燃油经济性而言，挡位数多，增加了发动机在低燃油消耗率区工作的可能性，降低了油耗。9对汽车动力性和燃油经济性有重要影响的动力装置参数有两个，即最小传动比和传动系挡位数。第四章汽车的制动性1汽车制动性的评价指标是：（1）制动效能，即制动距离与制动减速度（2）制动效能的恒定性，即抗热衰退性能（3）制动时汽车的方向稳定性。2制动效能是指：汽车迅速降低车速直至停车的能力，评定指标是制动距离和制动减速度。汽车的制动距离是指从驾驶员开始操纵制动控制装置（制动踏板）到汽车完全停止住为止汽车驶过的距离，它的值取决于制动踏板力、路面附着条件、车辆载荷和发动机是否结合等因素。3决定汽车制动距离的主要因素是：制动器起作用的时间，最大制动减速度即附着力（或最大制动器制动力）和起始制动车速。4汽车在附着系数为的路面上行驶，汽车的同步附着系数为o，若o，汽车前轮先抱死；若o，汽车后轮先抱死；若=o，汽车前后轮同时抱死。5汽车制动跑偏的原因有两个：（1）汽车左右车轮，特别是前轴左、右车轮（转向轮）制动器的制动力不相等（2）制动时悬架导向杆系与转向系杆在运动学上的不协调（互相干涉）。6汽车采用自动防抱死装置为的是使车辆在制动过程中防止车轮被制动抱死，提高汽车的方向稳定性和转向操纵能力，缩短汽车的制动距离。7汽车采用自动防抱装置为的是使车辆在制动时保持车轮滑动而不完全抱死的状态，以获得较大的制动力系数和较高的侧向力系数，因而提高汽车的方向稳定性和转向操纵能力。8制动效能是指在良好路面上，汽车以一定初速制动到停车的制动距离或制动时汽车的减速度。第五章汽车的操纵稳定性1保证汽车良好操纵稳定性的条件是：汽车具有适度的不足转向特性，因为（1）过多转向有失去稳定性的危险（2）中性转向在汽车使用条件变动时易转变为过多转向特性。2汽车的时域响应可分为：不随时间变化的稳态响应和随时间变化的瞬态响应。3汽车的稳态转向特性可分为三种类型：不足转向、中性转向和过多转向。4瞬态响应应包括两方面的问题：（1）行驶方向稳定性，即给汽车以转向盘角阶跃输入后，汽车能否达到新的稳定工况（2）响应品质问题，即达到新的稳态之前，其瞬态响应的特性如何。5侧偏特性主要是指：侧偏力、回正力矩与侧偏角间的关系，它是研究汽车操纵稳定性的基础。6轮胎侧偏角是轮胎接触地面印迹的中心线与车轮平面的夹角，当前轮侧偏角（绝对值）小于后轮侧偏角（绝对值）时，汽车有过多转向特性。7某种小轿车在试验场上测得结果为中性转向，若将后轮气压降低，则可变为过度转向特征，并存在一个临界车速。第六章汽车的平顺性1研究平顺性的目的是控制汽车振动系统的动态特性，使乘坐者不舒服的感觉不超过一定界限，平顺性的评价方法有加权加速度均方根值法和振动剂量值两种。2“ISO2631”标准用加速度均方根值给出了在1-80Hz摆动频率范围内人体对振动反应的暴露极限、疲劳-降低工效界限、降低舒适界限三种不同的感觉界限。3进行舒适性评价的ISO2631-1:1997（E）标准规定的人体座姿受振模型考虑了：座椅支撑面，座椅靠背和脚支撑面共三个输入点12个轴向的振动。4悬架系统对车身位移来说，是将高频输入衰减的低通滤波器，对于动挠度来说是将低频输入衰减的高通滤波器。5降低车身固有频率，会使车身垂直振动加速度减小，使悬架动饶度增大。6作为汽车振动输入的路面不平度，主要用路面功率谱密度来描述其统计特性。7当汽车的车速为临界车速时，汽车的稳态横摆角增益趋于无穷大，临界车速越低，过多转向量越大。8人体对垂直振动的敏感频率范围是：412.5Hz，对水平振动的敏感频率范围是：0.52Hz，ISO2631-1:1997(E)标准采用加权加速度均方根值考虑人体对不同频率振动的敏感程度的差异。第七章汽车的通过性1根据地面对汽车通过性影响的原因，汽车通过性可分为支撑通过性和几何通过性。2支撑通过性常采用牵引系数、牵引效率和燃油利用指数三项指标来评价。3间隙失效可分为：顶起失效、触头失效和拖尾失效。4汽车在松软路面上行驶的阻力有：压实阻力，推土阻力，弹滞损耗阻力。5车辆的土壤推力Fx和土壤阻力Fr之差，称为挂钩牵引力。第二部分：判断题1.同步附着系数o是地面附着性能有关的一个参数。（）【同步附着系数是由汽车结构参数决定的、反映汽车制动性能的一个参数】2.汽车转弯行驶时，轮胎常发生侧偏现象，滚动阻力随之大幅度减小。 （）【轮胎侧偏时，滚动阻力变大】3.汽车动力装置参数的选定对汽车的动力性和平顺性有很大影响。 （）【汽车动力装置参数系指发动机的功率、传动系的传动比，它们对汽车的动力性与燃油经济性有很大影响】4.制动时使滑动率保持在较低值，便可获得较大的制动力系数与较高的侧向力系数。 （）【侧向力系数为侧向力与垂直载荷之比。滑动率越低，同一侧偏角条件下的侧向力系数l越大，即轮胎保持转向、防止侧滑的能力越大。所以制动时若能使滑动率保持在较低值，便可获得较大的制动力系数和较高的侧向力系数】5.减小车轮部分高频共振时加速度的有效方法是降低轮胎的刚度。 （）【降低轮胎刚度Kt能使t和t加大，这是减小车轮部分高频共振时加速度的有效方法；降低非悬挂质量m1使t和t都加大，车轮部分高频共振时的加速度基本不变，但车轮部分动载荷m1z1下降,对降低相对动载Fd/G有利。车身型振动：在强迫振动情况下，激振频率接近1时产生低频振动，按一阶主振型振动，车身质量m2的振幅比车轮质量m1的振幅大将近10倍，所以主要是车身质量m2在振动，称为车身型振动。车轮型振动：当激振频率接近2时，产生高频共振，按二阶主振型振动，此时车轮质量m1的振幅比车身质量m2的振幅大将近100倍（实际由于阻尼存在不会相差这么多），称为车轮型振动】6.若车轮外倾角增加的话，则导致轮胎的侧向附着性能随之降低。 （）【随着外倾角的增大轮胎与路面的接触情况越来越差，会影响最大地面侧向反作用力（侧向附着力）而损害汽车的极限性能，降低极限侧向加速度】7.轮胎气压低，导致轮胎拖距大，而回正力矩也很大。（）【轮胎的气压低，接地印迹长，轮胎拖距大，而回正力矩也很大】8.在确定主减速器的传动比时，若以动力性为主要目标，可选较小的Io值。 （）【传动比越大，动力性越好，燃油经济性越差；同样，传动比越小，动力性越差，燃油经济性越好】9.要提高汽车行驶平顺性，必须要增加悬架系统的固有频率。（）【降低固有频率o可以明显减小车身加速度，这是改善平顺性的一个基本措施，但注意，降低o是有限度的】10.汽车试验的主观评价法始终是操纵稳定性的最终评定法。（）【由于汽车是由人来驾驶的，因此主观评价法始终是操纵稳定性的最终评定方法】11.从保证汽车方向稳定性的角度出发。首先不能出现只有前轴车轮抱死或前轴车轮比后轴车轮先抱死的情况，以防止危险的后轴侧滑。其次，尽量减少只有后轴车轮抱死或前后轮都抱死的情况，以维持汽车的转向能力。 （）【从保证汽车方向稳定性的角度出发，首先不能出现只有后轴车轮抱死或后轴车轮比前轴车轮先抱死的情况，以防止危险的后轴侧滑；其次，尽量减少只有前轴车轮抱死或前、后轮都抱死的情况，以维持汽车的转向能力。最理想的情况就是防止任何车轮抱死，前、后车轮都处于滚动状态，这样就可以确保制动时的方向稳定性。就一般汽车而言，根据其前、后轴制动器制动力的分配、载荷情况及路面附着系数和坡度等因素，当制动器制动力足够时，制动过程可能出现如下三种情况，即1）前轮先报死拖滑，然后后轮抱死拖滑2）后轮先报死拖滑，然后前轮抱死拖滑3）前、后轮同时抱死拖滑。其中，情况1）是稳定工况，但在制动时汽车丧失转向能力，附着条件没有充分利用；情况2）中后轴可能出现侧滑，是不稳定工况，附着利用率也低；而情况3）可以避免后轴侧滑，同时前转向轮只有在最大制动强度下才使汽车失去转向能力，较之前两种工况，附着条件利用情况较好】12.传动系挡位数的增加会改善汽车的动力性和燃油经济性。（）【就动力性而言，挡位数多，增加了发动机发挥最大功率附近高功率的机会，提高了汽车的加速性能与爬坡能力。就燃油经济性而言，挡位数多，增加了发动机在低燃油消耗区工作的可能性，降低了油耗。所以增加挡位数会改善汽车的动力性和燃油经济性】13.现代汽车采用超速挡，可以减小传动系的总传动比。在良好道路条件下采用超速档，可以更好地利用发动机功率，提高汽车燃油经济性。 （）【选择挡位越高，传动比越小，后备功率越小，负荷率越高，燃油消耗率越b越小，故燃油经济性越好】14.地面制动力达到附着力数值后还能随着制动踏板力的上升而增加。 （）【当制动器踏板力Fp或制动系液压力P上升到某一值（制动器液压力Pa）、地面制动力Fxb达到附着力F值时，车轮即抱死不转而出现拖滑现象。制动系液压力PPa时，制动器制动力F由于制动器摩擦力矩的增长而仍按直线关系继续上升。但是，若作用在车轮上的法向载荷为常数，地面制动力Fxb达到附着力F的值后就不再增加了。由此可见，汽车的地面制动力首先取决于制动器制动力，但同时又受地面附着条件的限制，所以只有汽车具有足够的制动器制动力，同时地面又能提供高的附着力时，才能获得足够的地面制动力】15.通过转向盘的角输入或力输入的响应来研究平直路面等速行驶的操纵稳定性。 （）【汽车的操纵稳定性同汽车行驶时的瞬态响应有密切关系。常用转向盘角阶跃输入下的瞬态响应来表征汽车的操纵稳定性】16.特征车速Uch是表征过多转向的一个参数。 （）【中性转向K=0；不足转向K0，当车速为Uch=（1/K）时，汽车的稳态横摆角速度增益达到最大值，而且其横摆角速度增益为与轴距L相等的中性转向汽车横摆角速度增益的一半。Uch称为特征车速，是表征不足转向量的一个参数。当不足转向量增加时，K增大，特征车速Uch降低；过多转向K0时不足转向，K0过多转向。17车厢侧倾中心：车厢相对地面转动时的瞬时轴线，即车厢侧倾轴线通过车厢在前、后轴处横断面上的瞬时转动中心，这两个瞬时中心称为车厢侧倾中心。18悬架的侧倾角刚度Kr：汽车侧倾时（车轮保持在地面上）单位侧倾转角下，悬架系统给车厢的总的弹性恢复力矩。19汽车的平顺性：主要是保持汽车在行驶过程中产生的振动和冲击环境对乘员舒适性的影响在一定界限之内，因此平顺性主要是根据乘员主观感觉的舒适性来评价。20悬挂质量分配系数：定义=y/ab，并称为悬挂质量分配系数。当=1时，联系质量m2c=0；在=1的情况下，前、后轴上方车身部分的集中质量m2f、m2r的垂直方向运动时相互独立的。21汽车的通过性（越野型）是指它能以足够高的平均车速通过各种坏路和无路地带（如松软地面，凹凸不平地面等）及各种障碍（如陡坡、侧坡、壕沟、台阶、灌木丛、水障等）的能力。第四部分：简答题1.轮胎在硬而直的路面上滚动时，其滚动阻力产生的原因是什么？哪个原因是最主要的？答：弹性轮胎在硬路面上滚动时，轮胎的变形是主要的，由于轮胎有内部摩擦，产生弹性迟滞损失，使轮胎变形时对它做的功不能全部回收。由于弹性迟滞，地面对车轮的法向作用力并不是前后对称的，这样形成的合力Fz并不沿车轮中心（向车轮前进方向偏移a）。如果将法向反作用力平移至与通过车轮中心的垂线重合，则有一附加的滚动阻力偶矩Tf=Fza，于是就产生了阻碍轮胎滚动的滚动阻力Ff=Tf/r。在硬直路面上，轮胎的变形时最主要的。2.画出一辆42前轮驱动的轿车加速上坡受力图。3.写出汽车的百公里燃油消耗方程，并分析影响汽车燃油经济性的主要因素有哪些？答：= CFb/。由上式可知：等速百公里燃油消耗率正比于等速行驶时的行驶阻力与燃油消耗率，反比于传动效率。故从两方面分析影响燃油经济性因素：（1）使用方面：行驶车速的选择档位的选择挂车的应用及正确的保养与调整；（2）汽车结构方面：缩减轿车总尺寸和减轻质量提高发动机燃油经济性适当增加传动系传动比及提高效率改进汽车外形和轮胎设计。4.对加速的汽车驱动轮进行受力分析，求其切向反作用力，并写出保证车轮滚动的条件。5.在计算汽车动力性时所使用的发动机功率与计算汽车燃油经济性时所使用的发动机功率有何不同？答：在计算汽车动力性时所使用的发动机功率Pe为发动机功率。在计算汽车燃油经济性时：只考虑滚动阻力与空气阻力。6.在选择传动系的传动比时，要充分考虑汽车的动力性、燃油经济性等的要求，其中：（1）确定最大传动比时，要考虑哪几方面问题？（2）传动系最小传动比的基本原则有哪些？（3）传动系各档位比根据什么来确定的？解释其理由。答：（1）确定最大传动比时，要考虑三方面问题：最大爬坡度、附着率及汽车最低稳定车速。（2）考虑满足车速要求，即保证发动机输出功率的充分发挥，即最大输出功率点对应车速正好等于汽车最高行驶车速；满足后备功率的要求，以保证汽车加速、爬坡时有足够后备功率，避免换挡而增加油耗；综合考虑，既保证汽车的动力性，又保证汽车的燃油经济性；受驾驶性能限制，驾驶性能是包括平稳性在内的加速性，系指动力装置的转矩响应、噪声和振动。（3）传动系各档位传动比一般按照等比级数分配。等比级数分配传动比的优点有：发动机工作范围都相同，加速时便于操作；各档工作时所对应的发动机功率都较大，有利于汽车的动力性；便于和副变速器结合，构成更多档位的变速器。7.如何确定汽车机械变速器的最大传动比？答：确定最大传动比时，要考虑三方面问题：最大爬坡度、附着率及汽车最低稳定车速。最大爬坡度要求（低速爬坡时，忽略空气阻力与加速阻力）：附着率要求：FxmaxF最低稳定车速要求：8.一种商用车所装发动机参数为150kw/3800r/min，动力性较差，故将发动机换成200kw/4000r/min，发现最高车速相差不大，但加速能力得到较大提高，分析原因。答：当汽车以最高车速行驶时，可发现高速行驶时，空气阻力功率增大很多（以指数形式增长），此时功率150kw，200kw的发动机对Uamax影响不大，因此最高车速相差不大，而在汽车加速过程中，200kw的后备功率显然比150kw的高，因此加速性能得到较大的提高。9.追求理想制动力分配的目的是什么？在什么情况下制动力分配最为理想？写出理想制动时前、后轮制动器制动力的关系式，并加以讨论（在任何附着系数的路面上）。答：（1）目的：制动时前、后轮同时抱死，对附着条件的应用、制动时汽车的方向稳定性均较为有利，可有效防止侧滑、前轮转向能力丧失等危险工况。（2）在前、后轮同时抱死时，制动力分配最为理想。（3） 消去变量得：汽车在附着系数为的路面上行驶，汽车的同步附着系数为o，若o，线位于I曲线下方，汽车前轮先抱死；若o，线位于I曲线上方，汽车后轮先抱死；若=o，汽车前后轮同时抱死。10.什么是制动时汽车的方向稳定性？如何保证制动时的方向稳定性？答：（1）制动时汽车的方向稳定性是指：汽车在制动过程中维持直线行驶或按照预定弯道行驶的能力。（2）从保证汽车方向稳定性的角度出发，首先不能出现只有后轴车轮抱死或后轴车轮比前轴车轮先抱死的情况，以防止危险的后轴侧滑；其次，尽量减少只有前轴车轮抱死或前、后轮都抱死的情况，以维持汽车的转向能力。最理想的情况就是防止任何车轮抱死，前、后车轮都处于滚动状态，这样就可以确保制动时的方向稳定性。11.在制动时，若只考虑车轮的运动为纯滚动与抱死拖滑两种，试分析随着踏板力的增加，地面制动力，制动器制动力及地面附着力三者之间的关系。答：在制动时，若只考虑车轮的运动为滚动与抱死拖滑两种状况，当制动器踏板力较小时，车轮滚动时的地面制动力就等于制动器制动力，且随踏板力增长而成正比的增长。但地面制动力是滑动摩擦力的约束反力，它的值不能超过附着力。当制动器踏板力Fp或制动器液压力p上升到某一值，地面制动力Fxb达到附着力F值时，车轮即抱死拖滑。制动系液压力PPa时，制动器制动力F由于制动器摩擦力矩的增长而仍按直线关系继续上升。但是，若作用在车轮上的法向载荷为常数，地面制动力Fxb达到附着力F的值后就不再增加。由此可见：汽车的地面制动力首先取决于制动器制动力，但同时又受地面附着条件的限制，所以只有汽车具有足够的制动器制动力，同时地面又能提供高的附着力时，才能获得足够的地面制动力。12.画受力图分析为什么制动时后轴侧滑危险，是一种不稳定工况？13.作图法作出理想的前后制动器制动力分配曲线，并写出有关公式。14.何谓轮胎的侧偏力与侧偏现象？答：（1）行驶过程中，由于路面的侧向倾斜、侧向风或曲线行驶时的离心力等的作用，车轮中心沿Y轴方向将作用有侧向力Fy，相应地在地面上产生地面侧向反作用力FY，FY称为侧偏力。（2）当车轮有侧向弹性时，即使FY没有达到附着极限，车轮行驶方向亦将偏离车轮平面cc，这就是轮胎的侧偏现象。15.随时间变化的汽车时域响应称为瞬态响应，请问：（1）作等速行驶时的汽车在方向盘角阶跃输入下的瞬态响应曲线简图，标出汽车瞬态响应品质得几个参数值，并加以说明（常用哪几个参数来表征其瞬态响应品质？并加以说明）。（2）汽车的瞬态响应一般包括哪两方面问题？答：（1）常用以下几个参数来表征响应品质：横摆角速度r波动时的固有频率o，其数值应高些为好；阻尼比，=0.50.8；反应时间，是指角阶跃转向输入后，横摆角速度第一次达到稳定值ro所需的时间，值应小些为好；达到第一峰值r1的时间，又称为峰值反应时间，评价汽车横摆角速度反应快慢。（2）瞬态响应一般包括两方面问题：行驶方向稳定性，即给汽车以转向盘角阶跃输入后，汽车能否达到新的稳定工况的问题；响应品质问题，即达到新的稳态之前，其瞬态响应的特性如何。16.前轮角阶跃输入下，汽车的瞬态响应的稳定条件是什么？答：汽车横摆角速度为减幅正弦运动，当其最后趋于一稳定值时，即达到稳定。从二自由度汽车模型的运动微分方程可以看出，汽车是否稳定取决于对应的齐次微分方程，即取决于汽车本身固有特性。当1时，齐次微分方程的解均收敛而趋于零，因此是稳定的；当1时，特征根必须为负值，其次微分方程的解才收敛趋于零，即-o（o）-o应为负值，才收敛，换言之，即o应为正值，汽车的横摆角速度才收敛。17.试从车厢侧倾引起车轮外倾角的变化来分析采用单横臂独立悬架在小侧向加速度和大侧向加速度时的操纵稳定性。答：单横臂独立悬架在小侧向加速度时，车轮倾斜方向与地面侧向力相同，有减小侧偏角的效果。但是在大侧向加速度时，装有单横臂独立悬架的车厢可能被显著抬高，出现“举升”现象，内侧车轮离地，外侧车轮逆着地面侧向力方向倾斜，侧偏角增大，汽车操纵稳定性突然变坏。18.平顺性分析的振动响应量主要有哪几个？它们与汽车的哪几个性能指标有关？答：车身加速度z是评价汽车平顺性的主要指标；悬架弹簧的动挠度fd，与其限位行程有关；车轮与路面间的动载Fd，与行驶安全性有关。19.何谓汽车的行驶平顺性？人体对水平、垂直方向上振动的敏感频率范围各为多少？画出汽车的车身与车轮双质量系统两自由度振动模型简图，并画出系统运动方程，试分别导出车身和车轮的固有频率。答：（1）汽车的平顺性主要是保持汽车在行驶过程中产生的振动和冲击环境对乘员舒适性的影响在一定界限之内，因此平顺性主要根据乘员主观感觉的舒适性来评价。（2）人体对水平方向上振动的敏感范围：0.52Hz；垂直方向上振动的敏感范围：412.5Hz。（3） 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