FR2775848A1 - DRIVE SYSTEM FOR MOVING A WORKPIECE SUCH AS A SLIDING WINDOW OR ROOF OF A VEHICLE - Google Patents
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Abstract
Installation d'entraînement pour déplacer une pièce telle qu'une vitre ou un toit coulissant d'un véhicule caractérisée en ce que : . le moteur électrique (3) est un moteur polyphasé à commutation électrique sans balai, comportant des bobines de champ (17-22) reliées à un circuit de commutation (4) et,. la ligne de courant (25, 26, 27) du moteur est une ligne reliée à une bobine de champ.Drive installation for moving a part such as a window or a sliding roof of a vehicle, characterized in that:. the electric motor (3) is a polyphase electric brushless switching motor, comprising field coils (17-22) connected to a switching circuit (4) and ,. the current line (25, 26, 27) of the motor is a line connected to a field coil.
Description
l Etat de la technique: La présente invention concerne une installationState of the art: The present invention relates to an installation
d'entraînement pour déplacer une pièce telle qu'une vitre, un toit coulissant, un siège d'un véhicule à l'aide d'un moteur électrique susceptible de tourner dans deux sens de rotation, drive for moving a part such as a window, a sliding roof, a seat of a vehicle using an electric motor capable of rotating in two directions of rotation,
ce moteur comportant au moins une bobine et au moins une li- this motor comprising at least one coil and at least one li-
gne de courant alimentant le moteur ainsi qu'un circuit de current supply to the motor and a circuit
sécurité pour au moins arrêter le moteur électrique en fonc- safety to at least stop the electric motor in operation
tion d'un risque de blessure d'une partie du corps d'une per- risk of injury to a part of the body of a person
sonne par la pièce en mouvement en fonction d'une exploitation d'une variation d'une fréquence des signaux, proportionnelle à la vitesse de rotation du moteur, à partir sounds by the moving part according to an exploitation of a variation of a frequency of the signals, proportional to the speed of rotation of the motor, from
des variations de courant ou de tension de la ligne de cou- variations in current or voltage in the line
rant du moteur.engine rant.
Selon les documents DE-30 34 118 C2, DE-31 36 746 C2, on connaît des procédés de surveillance électroniques d'opérations d'ouverture et de fermeture notamment de vitres et de toits coulissants, commandés par des installations d'entraînement comprenant des moteurs électriques et des According to documents DE-30 34 118 C2, DE-31 36 746 C2, there are known electronic monitoring methods for opening and closing operations, in particular of windows and sliding roofs, controlled by drive installations comprising electric motors and
transmissions.transmissions.
A titre d'exemple, de telles transmissions, peu- For example, such transmissions can
vent être une transmission à vis et une transmission à levier ou encore une transmission à vis et une transmission à moyen de traction. Selon le procédé, le moteur électrique est relié wind may be a screw transmission and a lever transmission or a screw transmission and a traction medium transmission. According to the process, the electric motor is connected
à un circuit de surveillance lui-même relié à un moyen de dé- to a monitoring circuit itself connected to a means of
tection ou capteur fournissant des signaux numériques. tection or sensor providing digital signals.
Le capteur numérique peut être intégré au moteur électrique ou à la transmission ou être monté sur ceux-ci ou The digital sensor can be integrated into or mounted on the electric motor or transmission
par exemple se trouver sur la trajectoire d'une vitre. A ti- for example being on the path of a window. At ti-
tre d'exemple, un capteur fournissant de tels signaux numéri- For example, a sensor providing such digital signals
ques se compose d'un capteur à effet Hall et d'un élément à aimant permanent déplacé par rapport au capteur à effet Hall, par exemple une roue polaire portée sur l'arbre du moteur électrique ou de la transmission. Le circuit de surveillance est conçu pour mesurer des intervalles de temps par exemple entre les flancs montants pour donner des signaux à partir du capteur numérique, et former une valeur de référence après la mise en marche du moteur électrique, mémoriser cette valeur de référence et mesurer de manière répétée des intervalles de temps, commuter entre deux signaux numériques et comparer le temps mesuré à la valeur de référence pour arrêter le moteur électrique en cas de dépassement du temps par rapport à la valeur de référence ou commuter le moteur pour tourner dans ques consists of a Hall effect sensor and a permanent magnet element moved relative to the Hall effect sensor, for example a pole wheel carried on the shaft of the electric motor or transmission. The monitoring circuit is designed to measure time intervals for example between the rising edges to give signals from the digital sensor, and form a reference value after starting the electric motor, memorize this reference value and measure repeatedly time intervals, switch between two digital signals and compare the measured time to the reference value to stop the electric motor if the time exceeds the reference value or switch the motor to run in
le sens de rotation opposé à celui en cours. opposite direction of rotation.
Ces étapes de procédé permettent d'éviter de met- These process steps make it possible to avoid met-
tre en danger des parties du corps humain par un pincement being in danger from parts of the human body by pinching
limité par la vitre en mouvement ou le mouvement du toit cou- limited by the moving glass or the movement of the roof
lissant. Il est avantageux qu'en utilisant les capteurs à ef- smoothing. It is advantageous that by using the ef- sensors
fet Hall ou par exemple une barrière électro-optique, on obtienne des signaux faciles à exploiter même si la vitesse de rotation du moteur électrique ou la vitesse de déplacement par rapport aux éléments mobiles est relativement faible. Ce fet Hall or for example an electro-optical barrier, signals are obtained which are easy to use even if the speed of rotation of the electric motor or the speed of movement relative to the mobile elements is relatively low. This
capteur numérique convient également pour effectuer des mesu- digital sensor is also suitable for measuring
res de course directes ou indirectes de la vitre ou du toit direct or indirect travel of the window or the roof
coulissant pour qu'à l'aide d'un automatisme de positionne- sliding so that using an automatic positioning
ment, on puisse déplacer les pièces indiquées d'une position prédéterminée ou sélectionnée de manière prédéterminée, puis you can move the indicated parts from a predetermined or predetermined position, then
les arrêter.stop them.
Une installation d'entraînement connue selon le A known training facility according to
document US 4 001 661 avec un moteur à collecteur pour dépla- document US 4,001,661 with a collector motor for displacement
cer une vitre et un circuit de sécurité pour couper le moteur à collecteur, évite de façon intentionnelle le montage ou l'installation de capteurs numériques et prévoit de mesurer le courant dans un conducteur de balai, correspondant à la fréquence de l'ondulation, proportionnelle à la vitesse de rotation du moteur à collecteur. Pour cela, il est prévu un cer a window and a safety circuit to cut the collector motor, intentionally avoids the mounting or installation of digital sensors and plans to measure the current in a brush conductor, corresponding to the frequency of the ripple, proportional at the speed of rotation of the collector motor. For this, a
circuit de mesure formé de condensateurs, de diodes et de ré- measuring circuit made up of capacitors, diodes and
sistances en amont de la base d'un transistor couplé sur la ligne du courant du moteur par un transformateur de mesure; sistances upstream from the base of a transistor coupled to the motor current line by a measurement transformer;
ce transformateur est réalisé sous la forme d'une bobine en- this transformer is made in the form of a coil
roulée autour de la conduite du courant du moteur. Lorsque la fréquence descend en dessous d'une valeur limite, la tension rolled around the motor current line. When the frequency drops below a limit value, the voltage
diminue dans le condensateur de mesure et celui-ci se dé- decreases in the measurement capacitor and it de-
charge dans une résistance. Le dépassement vers le bas de la load in a resistor. The passing down of the
valeur limite conduit à la coupure du moteur du collecteur. limit value leads to shutdown of the collector motor.
Le document DE-42 17 664 Ai décrit une unité d'entraînement pour positionner un volant ou un siège dans un habitacle. L'unité d'entraînement comporte un moteur triphasé sans balai, trois commutateurs à effet Hall pour récupérer des signaux de position de rotation d'un rotor du moteur tri- phasé et une commande de champ triphasé qui commande succes- Document DE-42 17 664 Ai describes a drive unit for positioning a steering wheel or a seat in a passenger compartment. The drive unit includes a three-phase brushless motor, three Hall effect switches for retrieving rotation position signals from a three-phase motor rotor and a three-phase field control which controls success
sivement les bobines de champ de l'arbre du moteur en fonction des positions de rotation. Les signaux de position de rotation sont comptés pour mesurer directement la position10 du volant ou du siège à l'aide d'un circuit de comptage. Grâce à une mémoire pour la valeur de position et une instal- field coils of the motor shaft depending on the rotational positions. The rotation position signals are counted to directly measure the position10 of the steering wheel or seat using a counting circuit. Thanks to a memory for the position value and an instal-
lation de comparaison reliée au circuit de comptage et à la mémoire permet d'arrêter automatiquement le moteur triphasé. Le document US 5 015 927 décrit un circuit de Comparison lation connected to the counting circuit and to the memory makes it possible to automatically stop the three-phase motor. The document US 5,015,927 describes a circuit for
commutation, par exemple pour un moteur électrique triphasé. switching, for example for a three-phase electric motor.
Le circuit de commutation comporte un commuteur pour alimen- The switching circuit includes a switch for power
ter successivement de manière impulsionnelle les bobines de champ avec des courants d'excitation, il permet de générer les signaux de commutation par la mesure des courants d'excitation dans les bobines de champ et par la mesure des courants d'induction au moment o aucune bobine de champ n'est alimentée en courant d'excitation et par l'observation des rapports des deux courants. Les signaux de commutation sont également fournis à un régulateur de vitesse de rotation qui agit sur un modulateur de largeur d'impulsion commandant successively pulse field coils with excitation currents, it generates the switching signals by measuring the excitation currents in the field coils and by measuring the induction currents at the time when none field coil is supplied with excitation current and by observing the relationships of the two currents. The switching signals are also supplied to a speed regulator which acts on a pulse width modulator controlling
lui-même directement le circuit de commutation. itself directly the switching circuit.
Ce circuit de commutation permet de supprimer un This switching circuit eliminates a
commutateur à effet Hall équipant le moteur. Hall effect switch fitted to the motor.
Le document US 5 256 923 décrit un autre moteur à commutation électronique donnant des signaux de position de The document US Pat. No. 5,256,923 describes another electronically commutated motor giving position signals
rotation et des signaux de vitesse de rotation sans commuta- rotation and rotation speed signals without switching
teur à effet Hall monté sur l'arbre du moteur. Pour générer les signaux de commutation, au moins un pôle du stator et/ou au moins un pôle du rotor du moteur électrique comporte une Hall effect sensor mounted on the motor shaft. To generate the switching signals, at least one pole of the stator and / or at least one pole of the rotor of the electric motor has a
rainure, de sorte que les variations normales de courant pen- groove, so that normal variations in current
dant la rotation du rotor sont combinées à des bosses et des creux d'intensité qui permettent de récupérer les signaux de during the rotation of the rotor are combined with bumps and troughs of intensity which make it possible to recover the signals of
commutation. Pour cela, au moins un fil de bobine ou une li- switching. For this, at least one coil wire or a line
gne d'alimentation de bobine traversent les noyaux d'un transformateur. La fréquence des impulsions de commutation Coil feed through the cores of a transformer. The frequency of the switching pulses
recueillies donne la vitesse de rotation du moteur. collected gives the engine speed.
Avantages de l'invention: La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients des solutions connues et concerne à cet effet Advantages of the invention: The object of the present invention is to remedy the drawbacks of known solutions and to this end relates
une installation d'entraînement du type défini ci-dessus ca- a training installation of the type defined above
ractérisée en ce que: * le moteur électrique est un moteur polyphasé à commutation characterized in that: * the electric motor is a polyphase switching motor
électrique sans balai, comportant des bobines de champ re- brushless electric, with field coils
liées à un circuit de commutation et, * la ligne de courant du moteur est une ligne reliée à une linked to a switching circuit and, * the motor current line is a line connected to a
bobine de champ.field coil.
L'installation d'entraînement selon l'invention The drive installation according to the invention
offre l'avantage de fournir un signal proportionnel à la vi- has the advantage of providing a signal proportional to the
tesse de rotation du moteur électrique selon le document US 4 001 661 et de présenter ainsi la faible usure et le rotation of the electric motor according to document US 4,001,661 and thus to present the low wear and
fonctionnement silencieux d'un moteur à commutation électro- silent operation of an electro- switching motor
nique dont le circuit de commutation génère des signaux de nique whose switching circuit generates signals
commutation à partir des variations d'intensité et/ou des va- switching from intensity variations and / or values
riations de tension pour donner des signaux. voltage riations to give signals.
Suivant une autre caractéristique avantageuse tous les capteurs servant à obtenir des signaux à partir des variations de tension ou de courant de toutes les bobines de According to another advantageous characteristic, all the sensors used to obtain signals from the voltage or current variations of all the coils
champ sont reliés à un circuit collecteur du circuit de sécu- field are connected to a collector circuit of the safety circuit
rité.rite.
Ainsi à la place d'un signal, on dispose mainte- So instead of a signal, we now have
nant par exemple de trois ou plus de signaux pour chaque ro- for example from three or more signals for each ro-
tation du moteur, ce qui permet au circuit de protection de motor, which allows the protection circuit to
détecter plus précocement la mise en danger d'une personne. detect a person's danger earlier.
Suivant une autre caractéristique avantageuse le According to another advantageous characteristic the
circuit collecteur est une porte logique OU. collector circuit is an OR logic gate.
Ainsi, on arrive à un composant moins coûteux, So we come to a less expensive component,
fourni par le marché des composants électroniques. supplied by the electronic components market.
Dessins: La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté schématiquement dans les dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 montre une installation d'entraînement selon l'invention et une pièce entraînée par celle-ci, - la figure 2 est un schéma d'un stator avec des bobines de Drawings: The present invention will be described below in more detail using an embodiment shown schematically in the accompanying drawings, in which: - Figure 1 shows a drive installation according to the invention and a part driven by it, - Figure 2 is a diagram of a stator with coils of
champ et un rotor du moteur électrique. field and an electric motor rotor.
Description de l'exemple de réalisation: Description of the exemplary embodiment:
L'installation d'entraînement 2 selon l'invention comprend un moteur électrique sans balai 3, un circuit de commutation 4 et un circuit de sécurité 5. Pour mettre en oeuvre ou couper arbitrairement le moteur électrique 3 par le The drive installation 2 according to the invention comprises a brushless electric motor 3, a switching circuit 4 and a safety circuit 5. To operate or arbitrarily cut the electric motor 3 by the
circuit de commutation 4, on a relié le circuit de commuta- switching circuit 4, the switching circuit has been connected
tion 4 à une installation de commande 6. L'installation de tion 4 to a control installation 6. The installation of
commande 6 peut être réalisée d'une manière relativement sim- command 6 can be carried out in a relatively simple manner
ple avec des touches pour brancher le moteur électrique dans ple with buttons to plug the electric motor into
un premier sens de rotation et dans un second sens de rota- a first direction of rotation and in a second direction of rotation
tion ainsi que pour arrêter le moteur électrique. Le sens de tion as well as to stop the electric motor. The meaning of
manoeuvre se choisit selon l'état de la technique. maneuver is chosen according to the state of the art.
Le moteur électrique 3 possède par exemple un The electric motor 3 has for example a
stator 10 avec six paires de dents polaires 11-16 et des bo- stator 10 with six pairs of polar teeth 11-16 and bo-
bines de champ 17-22 entourant les dents polaires, un rotor 23 avec un pôle nord N et un pôle sud S ainsi qu'un arbre de rotor 24. Au moins trois lignes de courant de moteur 25, 26, 27 partent du circuit de commutation 4 vers les bobines de champ 17, 19, 21. Selon la disposition par paire des dents polaires, la bobine 17 est reliée à la bobine 18, la bobine field bines 17-22 surrounding the polar teeth, a rotor 23 with a north pole N and a south pole S as well as a rotor shaft 24. At least three motor current lines 25, 26, 27 start from the circuit of switching 4 to the field coils 17, 19, 21. According to the arrangement in pairs of the polar teeth, the coil 17 is connected to the coil 18, the coil
19 à la bobine 20 et la bobine 21 à la bobine 22. Pour géné- 19 to reel 20 and reel 21 to reel 22. For general
rer le couple moteur, le circuit de commutation 4 alimente successivement les paires de bobines 17, 18; 19, 20; 21, 22 avec un courant d'excitation pour que l'alimentation d'une paire de bobines avec le courant d'excitation fait que les rer the motor torque, the switching circuit 4 successively supplies the pairs of coils 17, 18; 19, 20; 21, 22 with an excitation current so that the supply of a pair of coils with the excitation current causes the
deux autres paires de bobines ne reçoivent alors aucun cou- two other pairs of coils then receive no
rant d'excitation. Ces paires de bobines non alimentées en courant d'excitation sont celles qui servent à la saisie de la position du rotor par l'exploitation d'un champ magnétique rant of excitement. These pairs of coils not supplied with excitation current are those which are used to capture the position of the rotor by the exploitation of a magnetic field.
induit par le rotor du côté du circuit de commutation. induced by the rotor on the side of the switching circuit.
Selon le nombre de paires de bobines, pour l'exploitation des champs magnétiques respectifs, on a prévu trois capteurs 28, 29, 30. Les capteurs peuvent être selon Depending on the number of pairs of coils, for the exploitation of the respective magnetic fields, three sensors 28, 29, 30 are provided. The sensors can be according to
l'état de la technique des convertisseurs inductifs fonction- the state of the art of functional inductive converters
nant selon le principe du transformateur; suivant le mode de based on the transformer principle; depending on the mode of
réalisation, les lignes de courant du moteur 25, 26, 27 tra- realization, the motor current lines 25, 26, 27 work
versent des bobines ou par exemple des noyaux annulaires se- lon l'état de la technique. Les signaux des capteurs 28, 29, servent à commander le circuit de commutation 4; par pour coils or for example annular cores according to the state of the art. The signals from the sensors 28, 29 are used to control the switching circuit 4; through
ailleurs, ces circuits traversent le circuit de protection 5. elsewhere, these circuits cross the protection circuit 5.
Pour cela, la fréquence des signaux est en rapport avec la vitesse de rotation du rotor 23 ou la fréquence de rotation For this, the frequency of the signals is related to the speed of rotation of the rotor 23 or the frequency of rotation
du rotor 23 dans un rapport fixe.of the rotor 23 in a fixed ratio.
Le circuit de sécurité 5 est par exemple conçu The safety circuit 5 is for example designed
pour mesurer la fréquence et la comparer à une valeur de ré- to measure the frequency and compare it to a value of
férence. Il est possible de mesurer seulement la fréquence des signaux de l'un des capteurs 28, 29, 30 ou d'utiliser un circuit de collecteur 51 par exemple sous la forme d'une porte logique OU qui mesure la succession des signaux de tous les capteurs 28, 29, 30. Il importe peu dans ces conditions que la valeur de référence soit fixée comme durée de période selon le document DE 30 34 118 C2 ou selon le document ference. It is possible to measure only the frequency of the signals from one of the sensors 28, 29, 30 or to use a collector circuit 51 for example in the form of a logic gate OR which measures the succession of the signals of all the sensors 28, 29, 30. It does not matter under these conditions that the reference value is fixed as the period duration according to the document DE 30 34 118 C2 or according to the document
US 4 001 661 comme tension et que dans le circuit de protec- US 4,001,661 as voltage and only in the protection circuit
tion 5, la fréquence des signaux recueillis soit convertie en une tension essentiellement proportionnelle que l'on compare à la tension de référence. Dans les cas décrits, les valeurs de référence sont en principe des vitesses de rotation et en cas de dépassement vers le bas, le circuit de protection 5 agit par le circuit de commutation 4 et commande à ce circuit tion 5, the frequency of the signals collected is converted into an essentially proportional voltage which is compared to the reference voltage. In the cases described, the reference values are in principle rotation speeds and in the event of overshooting downwards, the protection circuit 5 acts by the switching circuit 4 and controls this circuit
4 d'arrêter le moteur électrique 3 ou même de le faire tour- 4 to stop the electric motor 3 or even to run it-
ner en sens opposé. Par ailleurs, le circuit de sécurité 5 peut également être conçu pour que non pas un certain seuil de vitesse de rotation, mais une dérivée en fonction du temps, de la vitesse de rotation ou de la fréquence obtenue, proportionnelle à la vitesse de rotation constitue le critère ner in the opposite direction. Furthermore, the safety circuit 5 can also be designed so that not a certain speed threshold, but a derivative as a function of time, of the speed of rotation or of the frequency obtained, proportional to the speed of rotation constitutes the criterion
d'arrêt du moteur électrique 3.stopping the electric motor 3.
Dans le présent exemple de réalisation, l'arbre 3 du rotor est l'arbre d'entraînement d'un lève-vitre 35. Le In the present exemplary embodiment, the shaft 3 of the rotor is the drive shaft of a window lifter 35. The
lève-vitre 35 lui-même ne fait pas partie de la présente in- window regulator 35 itself is not part of this in-
vention et il suffit pour cela d'indiquer qu'il correspond vention and it suffices to indicate that it corresponds
par exemple à l'état de la technique et comprend une trans- for example in the state of the art and includes a
mission à vis, non représentée reliée à l'arbre 24 du rotor ainsi qu'une transmission reliée à cette transmission à vis pour convertir un mouvement de rotation en un mouvement de translation. Le mouvement de translation est lui-même trans- mis par un rail de support 35 à une vitre 37. La vitre 37 est guidée de manière connue et représentée de façon schématique screw mission, not shown connected to the shaft 24 of the rotor as well as a transmission connected to this screw transmission to convert a rotational movement into a translational movement. The translational movement is itself transmitted by a support rail 35 to a window 37. The window 37 is guided in a known manner and shown schematically
par un châssis 38.by a chassis 38.
Comme déjà indiqué, l'installation de commande 6 permet de faire démarrer le moteur électrique 3 dans l'un ou l'autre sens de rotation. En démarrant le moteur électrique 3 dans le sens du soulèvement de la vitre 37, on ferme la vitre 37, 38 représentée en partie ouverte. Le bord supérieur 39 de As already indicated, the control installation 6 makes it possible to start the electric motor 3 in one or the other direction of rotation. By starting the electric motor 3 in the direction of lifting the window 37, the window 37, 38 shown in part open is closed. The upper edge 39 of
la vitre 37 se rapproche alors du bord supérieur 40 du châs- the window 37 then approaches the upper edge 40 of the frame
sis de fenêtre 38. Si alors par exemple une personne a une window sis 38. If then for example a person has a
main dans la zone entre le bord supérieur 39 et le bord supé- hand in the area between the upper edge 39 and the upper edge
rieur 40, cela se traduit au moins par le contact de la main avec le bord supérieur 39 de la vitre 37; cela fait diminuer la vitesse de rotation du moteur 3 et ainsi la fréquence des laughing 40, this results at least in the contact of the hand with the upper edge 39 of the window 37; this decreases the speed of rotation of the motor 3 and thus the frequency of
signaux appliquée au circuit de sécurité 5. Comme déjà dé- signals applied to safety circuit 5. As already de-
crit, le circuit de sécurité 5 réagit en fonction de la dimi- crit, the safety circuit 5 reacts according to the dimi-
nution de la fréquence et ainsi par exemple à une diminution nution of the frequency and so for example to a decrease
de la valeur de référence de la fréquence et arrête le mouve- of the frequency reference value and stops the movement
ment de soulèvement de la vitre 37 et commande de préférence l'abaissement de la vitre 37, pour que la personne puisse de ment of raising the window 37 and preferably controls the lowering of the window 37, so that the person can
nouveau enlever sa main de la fenêtre 37, 38. again remove his hand from window 37, 38.
L'installation d'entraînement 2 selon l'invention peut également être combinée d'une manière non représentée à The drive installation 2 according to the invention can also be combined in a manner not shown with
un toit coulissant. Comme les toits coulissants et la trans- a sliding roof. Like the sliding roofs and the trans-
mission montée entre ceux-ci et les moteurs électriques res- mission mounted between them and the electric motors res-
pectifs font partie de manière notoire de l'état de la pectifs are notoriously part of the state of
technique, il est inutile de les décrire de manière plus dé- technical, there is no need to describe them in more detail
taillée ou de faire un dessin correspondant à une telle des- cut or make a drawing corresponding to such a des-
cription. L'utilisation de l'installation d'entraînement selon l'invention n'est pas limitée au soulèvement de vitres ou au déplacement de toits coulissants. L'installation cription. The use of the drive installation according to the invention is not limited to lifting windows or moving sliding roofs. The installation
d'entraînement selon l'invention peut également servir à dé- according to the invention can also be used to
placer des portes coulissantes, des sièges, des capots ou des place sliding doors, seats, hoods or
éléments de recouvrement.covering elements.
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