CN102785556A - 一种控制汽车天窗运行的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种控制汽车天窗运行的方法及系统,该方法包括:根据预设规则将天窗运动的运行参数进行至少两个的分段,并获取每段对应期望输出至电机的目标电压值;获取当前段电源电压值,根据所述当前段电源电压值和当前段期望输出至电机的目标电压值计算当前段对应的占空比;按照当前段的所述占空比控制电机的软启动和软停止。使输入至电机的电压缓慢的增加或降低,控制天窗的运行,来减少因为电机骤然启停时带来的噪声及振动使得用户乘车舒适感降低。另外,由于在软停止的过程中,多段的软停止方法使停止时的目标电压降低而有效控制了在各种工况下电机命令停止时的惯性前冲距离,提高了天窗运行停止的位置控制精度。
Description
技术领域
本发明涉及自动控制技术领域,更具体的说,是涉及一种控制汽车天窗运行的方法及系统。
背景技术
随着汽车工业的不断发展,各类汽车上都配置有自动天窗,汽车天窗安装于车顶,能够有效地使车内空气流通,增加新鲜空气的进入,为车主带来健康、舒适的享受。同时汽车天窗也可以开阔视野,为用户提供舒适的乘车舒适感,为此,汽车天窗运行也会给用户带来一定的影响。
目前,现有的控制汽车天窗启动和停止运行的方法一般是开关采集模块采集开关输入状态,当采集到有效输入信号时,天窗控制装置启动继电器驱动电路驱动电机运动,霍尔传感器实时采集天窗运行的位置,当天窗运行到目标位置后,天窗控制装置关闭继电器驱动电路,停止电机输出,实现天窗的启停。这种电机的骤然启停,会导致天窗的骤然启停,产生令人厌恶的噪声(例如:天窗的嘎吱声等),且这种骤然启停会导致振动的增加,影响天窗运行效果的美观和降低了用户的乘车舒适感。
因此,提供一种控制汽车天窗运行的方法及系统,来减少因为电机骤然启停时带来的噪声及振动使得用户乘车舒适感降低,是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种控制汽车天窗运行的方法及系统,以克服现有技术中由于电机骤然启停时带来的噪声和振动,使得用户乘车舒适感降低的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种控制汽车天窗运行的方法,包括:
根据预设规则将天窗运动的运行参数进行至少两个的分段,并获取每段对应期望输出至电机的目标电压值;
获取当前段电源电压值,根据所述当前段电源电压值和当前段期望输出至电机的目标电压值计算当前段对应的占空比;
按照当前段的所述占空比控制电机的软启动和软停止。
优选的,所述根据预先设定规则,将天窗运动的运行参数进行至少两个的分段,并获取每段对应的期望输出至电机的目标电压值步骤之前还包括:
采集最新的开关命令,判断电机是否满足启动条件,如果电机满足启动条件,则置软启动标志,并通过继电器驱动电路控制继电器吸合。
其中,所述按照当前段的所述占空比控制电机的软启动具体为:
在所述继电器吸合后进行预设时间的延时,当延时时间到达时,开始电机的软启动,通过MOS管驱动电路控制MOS管按照当前段的占空比打开和关闭,并启动软启动定时器;
当判断当前段软启动时间到达时,根据当前段的下一段的占空比控制MOS管的打开和关闭,以此按照每段计算得到的所述占空比控制MOS管的打开和关闭;
当所述软启动定时器总时间到达后,完全打开所述MOS管,使电机的驱动电压和当前电源电压保持一致来控制电机的运行。
优选的,使电机的驱动电压和电源电压保持一致后,所述按照当前段的所述占空比控制电机的软停止具体为:
检测开关命令是否更新,并检测天窗是否达到开始软停止的位置;
如果检测到开关命令发生更新或所述天窗已运行到达开始软停止的位置,且置软停止标志;
获取当前段电源电压值,根据所述当前段电源电压值和当前段期望输出至电机的目标电压值计算当前段对应的占空比,根据当前软停止段对应的所述占空比控制MOS管打开和关闭;
当判断天窗达到下一段软停止开始位置时,则根据对应的占空比控制MOS管打开和关闭,以此按照每段计算得到的所述占空比控制MOS管打开和关闭;
当判断天窗运行速度小于天窗最小运行速度时,按照当前占空比控制天窗运行至目标停止位置;
当确定所述天窗运行到目标停止位置时,清除软停止标志和天窗开关命令,控制MOS管关闭。
优选的,还包括:
在所述MOS管关闭后,启动延时定时器,进行继电器延时断开;
当判断延时定时器计时达到时,控制继电器驱动电路断开继电器。
在上述本发明公开的方法基础上,本发明还公开了一种控制汽车天窗运行的系统,包括:
预设分段模块,用于根据预设规则将天窗运动的运行参数进行至少两个的分段,并获取每段对应期望输出至电机的目标电压值;
计算模块,用于获取当前段电源电压值,根据所述当前段电源电压值和当前段期望输出至电机的目标电压值计算当前段对应的占空比;
控制模块,用于按照当前段的所述占空比控制电机的软启动和软停止。
优选的,该系统还包括:
检测模块,用于所述预设分段模块之前,采集开关命令,判断电机是否满足启动条件,如果电机满足启动条件,则置软启动标志,并通过继电器驱动电路控制继电器吸合。
优选的,所述控制模块包括:
延时单元,用于在所述继电器吸合后进行预设时间的延时,当延时时间到达时,开始电机的软启动;
软启动控制单元,用于按照软启动对应的占空比控制MOS管的打开和关闭;
定时单元,用于标定软启动的总时间,当软启动的所述总时间到达后,完全打开所述MOS管,使电机的驱动电压和电源电压保持一致来控制电机的运行。
优选的,所述检测模块还用于检测所述天窗是否达到开始软停止的位置。
优选的,所述控制模块还包括:
软停止控制单元,用于按照软停止对应的占空比控制MOS管的打开和关闭;
判断单元,用于判断天窗运行速度,当天窗运行速度小于天窗最小运行速度时,按照当前段占空比控制天窗运行至目标停止位置;
清除单元,用于当确定所述天窗运行到目标停止位置时,清除软停止标志和天窗开关命令,控制MOS管关闭;
延时定时单元,用于在所述MOS管关闭后,进行继电器延时断开,当判断延时定时器计时达到时,控制继电器驱动电路断开继电器。
经由上述的技术方案可知,与现有技术相比,本发明公开了一种控制汽车天窗运行的方法及系统,该方法包括:根据预设规则将天窗运动的运行参数进行至少两个的分段,并获取每段对应期望输出至电机的目标电压值;获取当前段电源电压值,根据所述当前段电源电压值和当前段期望输出至电机的目标电压值计算当前段对应的占空比;按照当前段的所述占空比控制电机的软启动和软停止。使输入至电机的电压缓慢的增加或降低,控制天窗的运行,来减少因为电机骤然启停时带来的噪声及振动,提高了用户乘车舒适度感受。
另外,由于在软停止的过程中,多段的软停止方法使停止时的目标电压降低而有效控制了在各种工况下电机命令停止时的惯性前冲距离,提高了天窗运行停止的位置控制精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例公开的一种控制汽车天窗运行的方法流程图;
图2为本发明实施例公开的一种控制汽车天窗软启动的方法流程图;
图3为本发明实施例公开的一种控制汽车天窗软停止的方法流程图;
图4为本发明实施例公开的一种控制汽车天窗运行的系统结构示意图;
图5为本发明实施例公开的一种控制汽车天窗运行的系统进一步结构示意图;
图6为本发明实施例公开的一种控制汽车天窗运行的系统的结构框图;
图7为本发明实施例公开的软停止的目标电压和天窗运行至目标停止位置的距离关系示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明公开了一种控制汽车天窗运行的方法及系统,该方法包括:根据预设规则将天窗运动的运行参数进行至少两个的分段,并获取每段对应期望输出至电机的目标电压值;获取当前段电源电压值,根据所述当前段电源电压值和当前段期望输出至电机的目标电压值计算当前段对应的占空比;按照当前段的所述占空比控制电机的软启动和软停止。使输入至电机的电压缓慢的增加或降低,控制天窗的运行,来减少因为电机骤然启停时带来的噪声及振动,提高了用户乘车舒适度感受。
请参阅附图1,为本发明实施例公开的一种控制汽车天窗运行的方法流程图。本发明实施例公开了一种控制汽车天窗运行的方法,该方法具体包括步骤如下:
步骤101:根据预设规则将天窗运动的运行参数进行至少两个的分段,并获取每段对应期望输出至电机的目标电压值。
上述所述的运行参数包括:霍尔位置和天窗软启动和软停止时间,所述预设规则可以是对霍尔位置的分段,也可以是对天窗软启动和软停止时间的分段。
步骤102:获取当前段电源电压值,根据所述当前段电源电压值和当前段期望输出至电机的目标电压值计算当前段对应的占空比。
电源电压根据负荷的变化有微小的变化,本发明也可以认为是不变的。占空比的计算公式为:Utarget/Usystem,其中Utarget为当前段期望输出至电机的目标电压值,Usystem为系统当前段电源电压值。
步骤103:按照当前段的所述占空比控制电机的软启动和软停止。
本实施例根据预设规则将天窗运动的运行参数进行至少两个的分段,并获取每段对应期望输出至电机的目标电压值;经过获取当前段电源电压值,根据当前段电源电压值和当前段期望输出至电机的目标电压值计算当期段对应的占空比;最后,按照当前段的占空比控制电机的软启动和软停止。
本发明实施例公开了一种控制汽车天窗软启动的方法,请参阅附图2,为本发明实施例公开的一种控制汽车天窗软启动的方法流程图,具体步骤如下:
步骤201:判断电机是否满足启动条件,如果不满足启动条件,则进入步骤202,如果满足启动条件,则进入步骤203。
步骤202:判断电机命令是否存在,如果存在,则进入步骤204,如果不存在,则结束流程。
步骤203:置位软启动标志。
步骤204:判断软启动标志是否置位,如果否,则进入步骤214,如果是,则进入步骤205。
步骤205:继电器驱动电路控制继电器闭合,并启动软启动定时器。
步骤206:判断MOS管延时打开时间是否到达,如果是,则进入步骤207,如果否,则结束流程。
步骤207:判断当前段数是否不大于微控制器中设定的软启动段数,即i<=N,i∈﹙1,N﹚且N为预先在微控制器中设定的,并结合不同的天窗结构和不同的启停要求,在产品开发后期的参数标定阶段实现的,如果是,则进入步骤208,如果否,则进入步骤213。
步骤208:根据公式:Utarget/Usystem计算第i段数的占空比。
其中Utarget为当前段期望输出至电机的目标电压值,Usystem为系统当前段电源电压值,电源电压值根据负载的变化而变化的,其变化是很微小的,可以忽略不计。
步骤209:按照步骤208计算得到的占空比控制MOS管打开和关闭。
步骤210:判断第i段软启动时间是否达到,如果是,则进入步骤211,如果否,则结束流程。
步骤211:进入下一个段数的软启动过程,i=i+1。
步骤212:判断软启动定时器总时间是否到达,如果是,则进入步骤213,如果否,则结束流程。
步骤213:清除软启动标志。
步骤214:停止占空比输出,控制MOS管完全打开,使电机的驱动电压和电源电压保持一致,软启动过程结束,则结束流程。
出于对控制电路保护的目的,在控制继电器吸合后进行了一定时间的延时,当延时时间到时,再计算软启动阶段的每段对应的占空比,同时通过MOS管驱动电路控制MOS管按照每段对应的占空比打开和关闭,开始电机的软启动控制,此时同时启动一个定时器,用于指示软启动的总时间。
本发明实施例公开了一种控制汽车天窗软停止的方法,请参阅附图3,为本发明实施例公开的一种控制汽车天窗软停止的方法流程图,具体步骤如下:
步骤301:判断是否检测到新的开关命令,如果是,则进入步骤302,如果否,直接进入步骤303。
步骤302:软停止标志置位,并且执行电机软启动过程。
步骤303:给软停止段数赋初值,i=1。
步骤304:判断软停止标志是否置位,如果是,则进入步骤305,如果否,则结束流程。
步骤305:检测天窗是否达到开始软停止的位置,判断是否到达第i段软停止开始的目标位置,如果是,则进入步骤306,如果否,则结束流程。
步骤306:判断天窗运行速度是否大于最小运行速度,如果是,则进入步骤307,如果否,则进入步骤311。
所述天窗最小运行速度通过产品研发的标定工作得到,不同的天窗生产厂家所标定的最小运行速度是不同的。
步骤307:根据公式:Utarget/Usystem计算第i段数的占空比。
其中Utarget为当前段期望输出至电机的目标电压值,Usystem为系统当前段电源电压值,电源电压值根据负载的变化而变化的,其变化是很微小的,可以忽略不计。
步骤308:按照步骤307计算得到的占空比控制MOS管打开和关闭。
步骤309:判断第i段软停止距离是否结束,如果是,则进行段数递增,进入步骤310,如果否,则结束流程。
步骤310:进入下一个段数的软启动过程,i=i+1。
步骤311:判断是否到达天窗运行的目标停止位置,如果是,则进入步骤312,如果否,则结束流程。
步骤312:控制MOS管关闭,打开继电器延时定时器,并将i复位。
步骤313:判断继电器延时断开时间是否到达,如果是,则进入步骤314,如果否,结束流程。
步骤314:清除软停止标志和电机命令,控制继电器驱动电路断开继电器,软停止结束。
同样,出于对控制电路保护的目的,关断MOS管后,将启动延时定时器,进行继电器延时断开的操作,当判断延时定时器计时到时,控制继电器驱动电路断开继电器,完成软停止过程。
综上,本发明公开了一种控制汽车天窗运行的方法,该方法包括:根据预设规则将天窗运动的运行参数进行至少两个的分段,并获取每段对应期望输出至电机的目标电压值;获取当前段电源电压值,根据所述当前段电源电压值和当前段期望输出至电机的目标电压值计算当前段对应的占空比;按照当前段的所述占空比控制电机的软启动和软停止。使输入至电机的电压缓慢的增加或降低,控制天窗的运行,来减少因为电机骤然启停时带来的噪声及振动,提高了用户乘车舒适度感受。另外,由于在软停止的过程中,多段的软停止方法使停止时的目标电压降低而有效控制了在各种工况下电机命令停止时的惯性前冲距离,提高了天窗运行停止的位置控制精度。
上述本发明公开的实施例中详细描述了方法,对于本发明的方法可采用多种形式的装置实现,为了实现与方法对应的功能,因此本发明还公开了一种装置,下面给出具体的实施例进行详细说明。
请参阅附图4,为本发明实施例公开的一种控制汽车天窗运行的系统结构示意图。本发明公开了一种控制汽车天窗运行的系统,该系统包括:预设分段模块401,用于根据预设规则将天窗运动的运行参数进行至少两个的分段,并获取每段对应期望输出至电机的目标电压值;计算模块402,用于获取当前段电源电压值,根据当前段电源电压值和当前段期望输出至电机的目标电压值计算当前段对应的占空比;控制模块403,用于按照当前段的占空比控制电机的软启动和软停止。
本实施例通过预设分段模块401,根据预设规则将天窗运动的运行参数进行至少两个的分段,并获取每段对应期望输出至电机的目标电压值;经过计算模块402,获取当前段电源电压值,根据当前段电源电压值和当前段期望输出至电机的目标电压值计算当期段对应的占空比;最后,利用控制模块403,按照当前段的占空比控制电机的软启动和软停止。
在上述实施例的基础上,本发明还公开了一种控制汽车天窗运行的系统,请参阅附图5,为本发明实施例公开的一种控制汽车天窗运行的系统进一步结构示意图。该系统除包含上述单元,具体还包括:用于预设分段模块401之前的检测模块501,用于采集开关命令,判断电机是否满足启动条件,如果电机满足启动条件,则置软启动标志,并通过继电器驱动电路控制继电器吸合。其中,控制模块403包括:延时单元502,用于在所述继电器吸合后进行预设时间的延时,当延时时间到达时,开始电机的软启动;软启动控制单元503,用于按照软启动对应的占空比控制MOS管的打开和关闭;定时单元504,用于标定软启动的总时间,当软启动的所述总时间到达后,完全打开所述MOS管,使电机的驱动电压和电源电压保持一致来控制电机的运行。所述检测模块501还用于检测所述天窗是否达到开始软停止的位置。
本发明提供的系统中的控制模块403还包括:软停止控制单元505,用于按照软停止对应的占空比控制MOS管的打开和关闭;判断单元506,用于判断天窗运行速度,当天窗运行速度小于天窗最小运行速度时,按照当前占空比控制天窗运行至目标停止位置;清除单元507,用于当确定所述天窗运行到目标停止位置时,清除软停止标志和天窗开关命令,控制MOS管关闭;延时定时单元508,用于在所述MOS管关闭后,进行继电器延时断开,当判断延时定时器计时达到时,控制继电器驱动电路断开继电器。
请参阅附图6,为本发明实施例公开的一种控制汽车天窗运行的系统的结构框图。如图中所示,该系统包括:微控制器、电源电压采集模块、开关采集模块、霍尔位置信号采集模块、继电器驱动电路、MOS管驱动电路和电机,其中,微控制器通过霍尔信号采集模块实时采集天窗运动的霍尔位置,通过电源电压采集模块实时采集电源电压,以计算PWM占空比,通过开关采集模块采集开关命令作为开始PWM软启动过程的重要输入。继电器驱动电路依靠系统电源进行供电,微控制器通过继电器驱动电路控制继电器的关闭和断开,从而控制电机的运动和停止,通过MOS管驱动电路控制MOS管按照一定的频率和占空比打开和关断,从而实现对电机的PWM控制。
本发明中提到的软停止过程的目标电压和天窗运行至目标停止位置的距离关系,请参阅附图7,为本发明实施例公开的软停止的目标电压和天窗运行至目标停止位置的距离关系示意图。软停止最后一段,即ssv[n-1]的目标电压值设置需要保证在该电压下停止时,所有工况下电机惯性运动的位移不超过1mm。通过在产品标定过程中调整ssv及ssd的值使得天窗运行过程的噪声达到最佳状态。
综上所述:本发明公开了一种控制汽车天窗运行的方法及系统,该方法包括:根据预设规则将天窗运动的运行参数进行至少两个的分段,并获取每段对应期望输出至电机的目标电压值;获取当前电源电压值,根据所述当前段电源电压值和当期段期望输出至电机的目标电压值计算当前段对应的占空比;按照当前段的占空比控制电机的软启动和软停止。使输入至电机的电压缓慢的增加或降低,控制天窗的运行,来减少因为电机骤然启停时带来的噪声及振动,提高了用户乘车舒适度感受。另外,由于在软停止的过程中,多段的软停止方法使停止时的目标电压降低而有效控制了在各种工况下电机命令停止时的惯性前冲距离,提高了天窗运行停止的位置控制精度。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种控制汽车天窗运行的方法,其特征在于,包括:
根据预设规则将天窗运动的运行参数进行至少两个的分段,并获取每段对应期望输出至电机的目标电压值;
获取当前段电源电压值,根据所述当前段电源电压值和当前段期望输出至电机的目标电压值计算当前段对应的占空比;
按照当前段的所述占空比控制电机的软启动和软停止。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据预先设定规则,将天窗运动的运行参数进行至少两个的分段,并获取每段对应的期望输出至电机的目标电压值步骤之前还包括:
采集开关命令,判断电机是否满足启动条件,如果电机满足启动条件,则置软启动标志,并通过继电器驱动电路控制继电器吸合。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述按照当前段的所述占空比控制电机的软启动具体为:
在所述继电器吸合后进行预设时间的延时,当延时时间到达时,开始电机的软启动,通过MOS管驱动电路控制MOS管按照当前段的占空比打开和关闭,并启动软启动定时器;
当判断当前段软启动时间到达时,根据当前段的下一段的占空比控制所述MOS管的打开和关闭,以此按照每段计算得到的所述占空比控制所述MOS管的打开和关闭;
当所述软启动定时器总时间到达后,完全打开所述MOS管,使电机的驱动电压和当前段电源电压保持一致来控制电机的运行。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,使电机的驱动电压和电源电压保持一致后,所述按照当前段的所述占空比控制电机的软停止具体为:
检测开关命令是否更新,并检测天窗是否达到开始软停止的位置;
如果检测到开关命令发生更新或所述天窗已运行到达开始软停止的位置,且置软停止标志;
获取当前段电源电压值,根据所述当前段电源电压值和当前段期望输出至电机的目标电压值计算当前段对应的占空比,根据当前软停止段对应的所述占空比控制MOS管打开和关闭;
当判断天窗达到下一段软停止开始位置时,则根据对应的占空比控制MOS管打开和关闭,以此按照每段计算得到的所述占空比控制MOS管打开和关闭;
当判断天窗运行速度小于天窗最小运行速度时,按照当前占空比控制天窗运行至目标停止位置;
当确定所述天窗运行到目标停止位置时,清除软停止标志和天窗开关命令,控制MOS管关闭。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,还包括:
在所述MOS管关闭后,启动延时定时器,进行继电器延时断开;
当判断延时定时器计时达到时,控制继电器驱动电路断开继电器。
6.一种控制汽车天窗运行的系统,其特征在于,包括:
预设分段模块,用于根据预设规则将天窗运动的运行参数进行至少两个的分段,并获取每段对应期望输出至电机的目标电压值;
计算模块,用于获取当前段电源电压值,根据所述当前段电源电压值和当前段期望输出至电机的目标电压值计算当前段对应的占空比;
控制模块,用于按照当前段的所述占空比控制电机的软启动和软停止。
7.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,还包括:
检测模块,用于所述预设分段模块之前,采集开关命令,判断电机是否满足启动条件,如果电机满足启动条件,则置软启动标志,并通过继电器驱动电路控制继电器吸合。
8.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,所述控制模块包括:
延时单元,用于在所述继电器吸合后进行预设时间的延时,当延时时间到达时,开始电机的软启动;
软启动控制单元,用于按照软启动对应的占空比控制MOS管的打开和关闭;
定时单元,用于标定软启动的总时间,当软启动的所述总时间到达后,完全打开所述MOS管,使电机的驱动电压和当前段电源电压保持一致来控制电机的运行。
9.根据权利要求7所述的系统,其特征在于,所述检测模块还用于检测所述天窗是否达到开始软停止的位置。
10.根据权利要求8所述的系统,其特征在于,所述控制模块还包括:
软停止控制单元,用于按照软停止对应的占空比控制MOS管的打开和关闭;
判断单元,用于判断天窗运行速度,当天窗运行速度小于天窗最小运行速度时,按照当前占空比控制天窗运行至目标停止位置;
清除单元,用于当确定所述天窗运行到目标停止位置时,清除软停止标志和天窗开关命令,控制MOS管关闭;
延时定时单元,用于在所述MOS管关闭后,进行继电器延时断开,当判断延时定时器计时达到时,控制继电器驱动电路断开继电器。
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