CN107401562A - 离合器控制方法以及用于车辆的离合器控制滤波器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种离合器控制方法以及用于车辆的离合器控制滤波器，其中，所述离合器控制方法包括：变化设定步骤，其根据先前离合器控制扭矩与离合器目标扭矩之间的差，利用控制器来设定当前扭矩变化；限制确定步骤，当离合器控制扭矩减小并随后增加或者当离合器控制扭矩持续地减小时，所述限制确定步骤通过使用当前扭矩变化和先前离合器控制扭矩，确定离合器控制扭矩的抖冲是否不需要被限制；直接设定步骤和限制设定步骤，其基于限制确定步骤的输出来确定最终扭矩变化；以及控制扭矩计算步骤，其计算离合器控制扭矩，以控制离合器。

Description

离合器控制方法以及用于车辆的离合器控制滤波器
技术领域
本发明涉及一种离合器控制方法以及用于车辆的离合器控制滤波器。
背景技术
本部分中的陈述仅提供涉及本发明的背景信息，并且不会构成现有技术。
在安装有作为变速器的自动手动变速器(AMT)或者双离合变速器(DCT)并且诸如发动机和电动机的动力源经由干式离合器将动力传输到变速器的车辆中，干式离合器的控制是对于车辆的驱动性而言具有显著影响的重要因素。
具体而言，不同于现有的扭矩变换器，干式离合器本身不具有缓振功能，因此在接合和分开离合器时很可能会产生震动。因此，对于车辆的平顺起动或者平顺换挡而言，合适的离合器控制成为了重要的因素。
作为参考，除非特别说明，术语离合器在这里代表形成DCT的双离合器或者AMT的离合器的干式离合器。
术语离合器控制大致地表示离合器扭矩(即，通过离合器传递的扭矩)的控制。基本上，离合器扭矩的突然变化(也可以称为“抖冲”)是导致离合器震动的主要原因，因此离合器的控制执行为避免离合器扭矩的突然变化。为此，将直接用来控制离合器致动器(该离合器致动器实际上控制离合器)的离合器控制扭矩处理为使得离合器控制扭矩平滑改变。
也就是说，离合器控制扭矩随时间所画出的曲线优选地形成平滑轮廓。
为此，对于现有的离合器控制，滤波器配置为限制每控制单位时间的离合器控制扭矩的变化，并且甚至限制抖冲中作为离合器控制扭矩变化的微分值的改变，因此甚至在离合器控制扭矩中的改变会形成平滑轮廓。详细而言，离合器控制扭矩的抖冲均匀地限制为预定的水平，以抑制离合器控制扭矩出现突然改变。
图1示出了这样的现有过程：通过驾驶员踩踏加速踏板而将车辆的缓行驱动状态改变至起动状态，并且示出了以下过程：通过稍微减小离合器扭矩，控制离合器来设定起动目标扭矩(该起动目标扭矩为离合器目标扭矩)，从而引导发动机转速平滑增加，并且随后根据驾驶员对加速踏板的操作而增加离合器扭矩以起动车辆，并且跟踪设定的起动目标扭矩。
根据驾驶员对加速踏板的操作量，将起动目标扭矩计算为平顺起动车辆所需要的程度。因此，如果基于仅考虑到车辆的起动条件而计算的起动目标扭矩来执行离合器控制，由于离合器扭矩的突然改变，很有可能会有震动施加至车辆。因此，通过执行滤波来计算所示的离合器控制扭矩，以限制起动目标扭矩的抖冲，结果是，离合器致动器根据离合器控制扭矩来实质地操作。
在这种情况下，在稍微地减小起动目标扭矩并随后再次增加起动目标扭矩以引导发动机转速平滑增加的过程中，如果起动目标扭矩被滤波，则离合器控制扭矩的抖冲被限制到预定水平，因此经滤波的离合器控制扭矩响应于起动目标扭矩而减小，并随后响应于起动目标扭矩而不会突然地增加，而是改变为以由箭头示出的画出平滑曲线的轮廓增加。在这种情况下，我们发现，虽然离合器控制扭矩的轮廓平滑地改变，但是实际上控制离合器的离合器控制扭矩没有适当地跟随作为控制目标的起动目标扭矩并且因此产生了震动，这可以从图1中产生的油门踏板传感器信号的振动而看出。
被描述为相关技术的内容仅被提供用于帮助理解本发明的背景而不应认为是相当于本领域技术人员已知的现有技术。
发明内容
本发明提供一种离合器控制方法以及用于车辆的离合器控制滤波器，通过将根据车辆的驱动状态而被确定为控制离合器的离合器目标扭矩适当地滤波为实际上用于离合器控制的离合器控制扭矩，本发明能够抑制或者避免在由于车辆的起动、换挡等等而引起的离合器扭矩突然改变的情况下产生的离合器的震动，从而确保了车辆的良好的驱动特性，该车辆配置为使用干式离合器以从动力源(例如发动机和电机)将动力传递至变速器。
根据本发明的一种示例性形式，提供了一种离合器控制方法，其包括：变化设定步骤，其利用控制器，根据先前离合器控制扭矩与离合器目标扭矩之间的差来设定当前扭矩变化；限制确定步骤，当离合器控制扭矩减小并随后增加或者当离合器控制扭矩持续地减小时，所述限制确定步骤通过使用当前扭矩变化和先前离合器控制扭矩，确定离合器控制扭矩的抖冲是否不需要被限制；直接设定步骤，当不需要限制离合器控制扭矩的抖冲时，所述直接设定步骤利用控制器而将在变化设定步骤中设定的当前扭矩变化确定为最终扭矩变化；限制设定步骤，当确定需要限制离合器控制扭矩的抖冲时，所述限制设定步骤通过利用控制器将当前扭矩变化限定至抖冲的上界和抖冲的下界，而将当前扭矩变化确定为最终扭矩变化，所述抖冲的上界为离合器控制扭矩变化的增加的界限，所述抖冲的下界为离合器控制扭矩变化的减小的界限。控制扭矩计算步骤，其通过利用控制器将最终扭矩变化与先前离合器控制扭矩相加来计算离合器控制扭矩，从而控制离合器。
在限制确定步骤中，在当前扭矩变化大于0并且先前扭矩变化等于或者小于0时，所述控制器确定离合器控制扭矩减小并随后增加；在当前扭矩变化等于或者小于0时，所述控制器确定离合器控制扭矩持续地减小。
在限制确定步骤中，抖冲的上界可以小于抖冲的下界。
限制确定步骤可以包括：最小值选择过程，其通过将当前扭矩变化与通过将抖冲的上界和先前扭矩变化相加而获得的值进行比较来选择最小值；最大值选择过程，其通过将从先前扭矩变化减去抖冲的下界而获得的值与在最小值选择过程中选择的最小值进行比较来选择最大值；其中，在最大值选择过程中选择的最大值可以成为最终扭矩变化。
根据本发明的另一个示例性形式，提供了一种用于车辆的离合器控制滤波器，其包括：变化设定映射，其具有当前扭矩变化的信息，所述当前扭矩变化取决于先前离合器控制扭矩与离合器目标扭矩之间的差；限制确定单元，其配置为：当离合器控制扭矩减小并随后增加或者当离合器控制扭矩持续地减小时，接收当前扭矩变化和先前扭矩变化，以确定离合器控制扭矩的抖冲是否不需要被限制；直接设定单元，其配置为：如果限制确定单元确定离合器控制扭矩的抖冲不需要被限制，则该直接设定单元将来自变化设定映射的当前扭矩变化确定为最终扭矩变化；限制设定单元，其配置为：如果限制确定单元确定需要限制离合器控制扭矩的抖冲，则该限制设定单元通过将当前扭矩变化限制至抖冲的上界和抖冲的下界而将当前扭矩变化确定为最终扭矩变化，其中，所述抖冲的上界为离合器控制扭矩变化的增加的界限，所述抖冲的下界为离合器控制扭矩变化的减小的界限；以及控制扭矩计算单元，其配置为：通过将最终扭矩变化与先前离合器控制扭矩相加来计算用于控制离合器的离合器控制扭矩。
在当前扭矩变化大于0并且先前扭矩变化等于或者小于0时，所述限制确定单元可以确定离合器控制扭矩减小并随后增加；在当前扭矩变化等于或者小于0时，所述限制确定单元可以确定离合器控制扭矩持续地减小。
抖冲的上界可以被设定为小于抖冲的下界。
所述限制设定单元可以包括：最小值选择单元，其配置为：通过将当前扭矩变化与通过将抖冲的上界和先前扭矩变化相加而获得的值进行比较来选择最小值；最大值选择单元，其配置为：通过将从先前扭矩变化减去抖冲的下界而获得的值与在最小值选择过程中选择的最小值进行比较来选择最大值；其中，在最大值选择单元中选择的最大值可以成为最终扭矩变化。
通过本文提供的说明，其它应用领域将变得明显。应理解说明书和具体实施例仅旨在用于说明的目的而不旨在限制本发明的范围。
附图说明
为了可以很好地理解本发明，现在将参考所附附图而以示例的方式描述其各种形式，其中：
图1为示出了根据现有技术的通过驾驶员踩压加速踏板而将车辆的缓行驱动状态改变为起动状态的过程的示意图；
图2为示出了可以应用本发明的具有DCT的车辆动力系的示意图；
图3为示出了根据本发明的一个示例性形式的用于车辆的离合器控制方法的流程图；
图4为示出了根据本发明的一个形式的用于车辆的离合器控制滤波器的方框图；
图5A和图5B为本发明的效果与现有技术的效果的对比图，其中，图5A对应于现有技术，而图5B对应于本发明；
图6为示出了通过将本发明应用至通过驾驶员踩踏加速踏板来将车辆的缓行驱动状态改变至起动状态的过程而取得的效果的示意图。
本文描述的附图仅用于说明的目的并且不旨在以任何方式限制本发明的范围。
具体实施方式
下面的说明在本质上仅仅是示例性的，并非旨在限制本发明、应用或用途。应当理解，在整个说明书和附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部件和特征。
图2为示出了可以应用本发明的车辆动力系的示意图，其中该动力系配置为：将来自发动机E的动力经由双离合变速器(DCT)而提供至驱动轮W；配置DCT的两个离合器1分别由离合器致动器3控制；配置每个挡位的换挡齿轮通过选择并驱动同步装置的换挡致动器4来执行换挡，离合器致动器3和换挡致动器4由控制器5控制，并且该控制器配置为接收油门位置传感器(APS)7的信号，以接收加速踏板的操作量。
此外，控制器5配置为接收信息(例如，发动机扭矩和发动机转速)。
参见图3，根据本发明的示例性形式的离合器控制方法包括：变化设定步骤(S10)，其根据先前离合器控制扭矩Tq(k-1)与离合器目标扭矩Tq(目标)之间的差来通过控制器5而设定当前扭矩变化ΔTq(k)；限制确定步骤(S20)，当通过使用当前扭矩变化ΔTq(k)和先前离合器控制扭矩Tq(k-1)而使离合器控制扭矩减小并随后增加时或者使离合器控制扭矩持续地减小时，所述限制确定步骤(S20)利用控制器5确定离合器控制扭矩的抖冲是否不需要被限制；在限制确定步骤(S20)中，当不需要限制离合器控制扭矩的抖冲时，直接设定步骤(S30)将在变化设定步骤(S10)中设定的当前扭矩变化ΔTq(k)确定为最终扭矩变化ΔTq_Final(k)；当限制确定步骤(S20)确定需要限制离合器控制扭矩的抖冲时，执行限制设定步骤(S40)，通过利用控制器5而将当前扭矩变化ΔTq(k)限制于抖冲的上界(该上界作为离合器控制扭矩变化可以增加的界限)和抖冲的下界(该下界作为离合器控制扭矩变化可以减小的界限)，所述限制设定步骤(S40)将当前扭矩变化ΔTq(k)确定为最终扭矩变化ΔTq_Final(k)；以及控制扭矩计算步骤(S50)，其通过利用控制器5将最终扭矩变化ΔTq_Final(k)与先前的离合器控制扭矩Tq(k-1)相加而计算离合器控制扭矩Tq(k)，以控制离合器。
此外，基于在控制扭矩计算步骤S50中计算出的离合器控制扭矩Tq(k)，控制器5对离合器致动器3进行控制。
作为参考，控制器5根据控制循环(例如，～k-1，k，k+1～)来重复地工作。
在变化设定步骤(S10)中，该先前离合器控制扭矩Tq(k-1)表示这样的扭矩：当上述配置的一系列的步骤重复地执行时，在先前控制循环(k-1)的控制扭矩计算步骤(S50)中计算的离合器控制扭矩，并且先前离合器控制扭矩Tq(k-1)可以首先设定为与离合器目标扭矩相同的值等等，并且也可以设定为通过多次试验和分析而在设计中确定的任意设定值。
离合器控制扭矩Tq(k)是用于实际上控制离合器的值，并且控制器5大致上驱动离合器致动器以形成在控制扭矩计算步骤(S50)中计算的离合器控制扭矩Tq(k)，以形成相应离合器的传递扭矩。
离合器目标扭矩Tq(目标)是这样的值：考虑到发动机扭矩、驾驶员的操作等，基于根据车辆的驱动条件的由离合器传递的扭矩，通过控制器5而计算所述离合器目标扭矩Tq(目标)，计算该离合器目标扭矩Tq(目标)的方法可以为使用现有技术的已知技术。
根据本发明的示例性形式，在变化设定步骤(S10)中，通过使用具有当前扭矩变化ΔTq(k)(当前扭矩变化ΔTq(k)取决于先前离合器控制扭矩Tq(k-1)与离合器目标扭矩Tq(目标)之间的差)信息的变化设定映射，将先前离合器控制扭矩Tq(k-1)与离合器目标扭矩Tq(目标)之间的差输入到变化设定映射中，以获得当前扭矩变化ΔTq(k)。
在限制确定步骤(S20)中，在当前扭矩变化ΔTq(k)大于0并且先前扭矩变化ΔTq(k-1)等于或者小于0时，确定离合器控制扭矩减小并随后增加，在当前扭矩变化ΔTq(k)等于或者小于0时，确定离合器控制扭矩持续地减小，从而确定不需要限制离合器控制扭矩的抖冲。
也就是说，如上所述，由于离合器控制扭矩减小并且随后增加的情况对应于在例如车辆起动的情况下离合器控制扭矩需要快速地增加的情况，在这种情况下，期望跟随离合器目标扭矩的离合器控制扭矩的变化被反映为不限制离合器控制扭矩的抖冲，以更忠实地跟随离合器目标扭矩，从而改善车辆的响应性和控制的可追踪性，并且防止或抑制不期望产生的震动等等。
图5A和图5B为如上所述的情况的比较图。图5A描述了现有技术的情况：离合器控制扭矩减小并随后增加需要相对长的时间，并且离合器控制扭矩的减小量较大，使得发生过度增大的发动机转速的爆震现象。相反，在本发明的情况中，减小离合器控制扭矩并且随后增加离合器控制扭矩所需的时间大大缩短，因此抑制或者避免了发动机的爆震现象。
此外，在限制确定步骤(S20)中，当离合器控制扭矩持续地减小时，确定不需要限制离合器控制扭矩的抖冲。因此，在离合器的控制中，离合器的接合总体相对较慢，以抑制或者避免震动，但是在一些情况下，离合器应该可以尽可能快地分开，以处理例如发动机失速的紧急情况，使得离合器控制扭矩可以忠实地跟随在一些情况中设定的离合器目标扭矩。
因此，根据本发明，在离合器控制扭矩需要减小并随后突然增加的时刻以及在离合器控制扭矩需要持续地突然减小的情况下，离合器控制扭矩忠实地跟随离合器目标扭矩，使得车辆的响应性提高，抑制或避免了震动的产生，抑制或避免了发动机失速等等，从而提高了车辆的稳定性。
同时，如上所述，作为执行限制确定步骤(S20)的结果，当需要限制离合器控制扭矩的抖冲时，执行限制设定步骤(S40)，以抑制或者避免跟随离合器目标扭矩的离合器控制扭矩的变化突然改变，也即，将离合器控制扭矩的抖冲限制到预定水平。
限制设定步骤(S40)包括：最小值选择过程，其通过比较当前扭矩变化与通过将抖冲的上界和先前扭矩变化相加而获得的值来选择最小值；以及最大值选择过程，其通过比较从先前扭矩变化减去抖冲的下界而获得的值与在最小值选择过程中选择的最小值来选择最大值，其中，在最大值选择过程中选择的最大值成为最终扭矩变化ΔTq_Final(k)。
因此，通过限制设定步骤(S40)，与之前的控制循环中相比，最终扭矩变化可以不为增加超过抖冲的上界的值以及不为减小超过抖冲的下界的值，并且因此可以为在抖冲的上界与抖冲的下界之间的值或者限制在抖冲的上界或者抖冲的下界的值，从而抑制或者避免了离合器控制扭矩突然改变。
在限制设定步骤(S40)中，抖冲的上界被设定为小于抖冲的下界。
因此，离合器控制扭矩可以相对突然地减小但是会相对缓慢地增加，从而更适当地处理如上面所述的例如发动机失速的情况。
基于根据车辆模型的多次试验和分析，可以在设计中确定抖冲的上界和抖冲的下界。
图4为根据本发明的一个示例性形式的用于车辆的离合器控制滤波器的配置图，其中，离合器控制滤波器包括：变化设定映射11，其具有取决于先前离合器控制扭矩与离合器目标扭矩之间的差的当前扭矩变化的信息；限制确定单元13，其配置为接收当前扭矩变化和先前扭矩变化，从而确定在离合器控制扭矩减小并随后增加的情况下或者在离合器控制扭矩持续地减小的情况下，离合器控制扭矩的抖冲是否不需要被限制；直接设定单元15，其配置为：如果通过限制确定单元13确定离合器控制扭矩不需要被限制，则将来自变化设定映射11中的当前扭矩变化确定为最终扭矩变化；限制设定单元17，其配置为：如果通过限制确定单元13确定需要限制离合器控制扭矩的抖冲，则通过将当前扭矩变化限制至抖冲的上界(抖冲的上界作为离合器控制扭矩变化可以增加的界限)和抖冲的下界(抖冲的下界作为离合器控制扭矩变化可以减小的界限)而将当前扭矩变化确定为最终扭矩变化；以及控制扭矩计算单元19，其配置为：通过将最终扭矩变化与先前离合器控制扭矩相加来计算用于控制离合器的离合器控制扭矩。
用于参考，在图4中，Z-1表示在先前控制循环中提供相应值的单位延迟。
在当前扭矩变化大于0并且先前扭矩变化等于或者小于0时，该限制确定单元13确定离合器控制扭矩减小并随后增加。在当前扭矩变化等于或者小于0时，限制确定单元13确定离合器控制扭矩持续地减小。
限制设定单元17的抖冲的上界被设定为小于抖冲的下界的值。
限制设定步骤17包括：最小值选择单元17-1，其配置为：通过比较当前扭矩变化与通过将抖冲的上界和先前扭矩变化相加而获得的值来选择最小值；以及最大值选择单元17-2，其配置为：通过比较从先前扭矩变化减去抖冲的下界而获得的值与在最小值选择单元17-1中选择的最小值来选择最大值，其中，在最大值选择单元17-2中选择的最大值成为最终扭矩变化。
图6为示出了在车辆起动的条件下(如图1)通过本发明的应用而获得的结果的示意图。通过本发明的应用，在车辆的缓行驱动期间，当车辆通过驾驶员对加速踏板的操作而起动时，离合器控制扭矩非常忠实地跟随起动目标扭矩(起动目标扭矩为计算的离合器目标扭矩)，以根据加速踏板的操作而执行平顺起动控制，以示出车辆起动的情况，从而执行适于车辆的驱动状况的离合器控制，进而提高了车辆的响应性，特别的，抑制或者避免了由于不匹配的控制而意外产生的震动。
根据本发明的示例性形式，在配置为使用干式离合器来将动力从动力源(例如发动机和电动机)传递至变速器的车辆中，通过将确定用于根据车辆的驱动状况来控制离合器的离合器目标扭矩适当地滤波为实际上用于离合器控制的离合器控制扭矩，可以抑制或者避免在由于车辆的起动、换挡等导致的离合器扭矩突然改变的情况下产生离合器的震动，从而确保车辆的良好的驱动特性。
尽管本发明已对具体的示例性实施例进行说明和描述，对于本领域技术人员来说，显然可以对本发明进行各种改变和修改而不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。

Claims (8)

1.一种离合器控制方法，包括：
变化设定步骤，其利用控制器，根据先前离合器控制扭矩与离合器目标扭矩之间的差来设定当前扭矩变化；
限制确定步骤，当离合器控制扭矩减小并随后增加或者当离合器控制扭矩持续地减小时，所述限制确定步骤通过使用当前扭矩变化和先前离合器控制扭矩，利用控制器来确定离合器控制扭矩的抖冲是否不需要被限制；
直接设定步骤，作为执行所述限制确定步骤的结果，当不需要限制离合器控制扭矩的抖冲时，所述直接设定步骤利用控制器而将在变化设定步骤中设定的当前扭矩变化确定为最终扭矩变化；
限制设定步骤，作为执行所述限制确定步骤的结果，当确定需要限制离合器控制扭矩的抖冲时，所述限制设定步骤通过利用控制器将当前扭矩变化限定至抖冲的上界和抖冲的下界，而将当前扭矩变化确定为最终扭矩变化，所述抖冲的上界为离合器控制扭矩变化的增加的界限，所述抖冲的下界为离合器控制扭矩变化的减小的界限；
控制扭矩计算步骤，其通过利用控制器将最终扭矩变化与先前离合器控制扭矩相加来计算离合器控制扭矩，从而控制离合器。
2.根据权利要求1所述的离合器控制方法，其中，在限制确定步骤中，在当前扭矩变化大于0并且先前扭矩变化等于或者小于0时，所述控制器确定离合器控制扭矩减小并随后增加；在当前扭矩变化等于或者小于0时，所述控制器确定离合器控制扭矩持续地减小。
3.根据权利要求1所述的离合器控制方法，其中，在限制设定步骤中，抖冲的上界小于抖冲的下界。
4.根据权利要求3所述的离合器控制方法，其中，限制设定步骤包括：
最小值选择过程，其通过将当前扭矩变化与通过将抖冲的上界与先前扭矩变化相加而获得的值进行比较来选择最小值；
最大值选择过程，其通过从先前扭矩变化减去抖冲的下界而获得的值与在最小值选择过程中选择的最小值进行比较来选择最大值；
其中，在最大值选择过程中选择的最大值成为最终扭矩变化。
5.一种用于车辆的离合器控制滤波器，其包括：
变化设定映射，其包括当前扭矩变化的信息，所述当前扭矩变化取决于先前离合器控制扭矩与离合器目标扭矩之间的差；
限制确定单元，其配置为：当离合器控制扭矩减小并随后增加或者当离合器控制扭矩持续地减小时，接收当前扭矩变化和先前扭矩变化，以确定离合器控制扭矩的抖冲是否不需要被限制；
直接设定单元，其配置为：当限制确定单元确定离合器控制扭矩的抖冲不需要被限制时，该直接设定单元将来自变化设定映射的当前扭矩变化确定为最终扭矩变化；
限制设定单元，其配置为：当限制确定单元确定需要限制离合器控制扭矩的抖冲时，该限制设定单元通过将当前扭矩变化限制至抖冲的上界和抖冲的下界而将当前扭矩变化确定为最终扭矩变化，其中，所述抖冲的上界为离合器控制扭矩变化的增加的界限，所述抖冲的下界为离合器控制扭矩变化的减小的界限；以及
控制扭矩计算单元，其配置为：通过将最终扭矩变化与先前离合器控制扭矩相加来计算用于控制离合器的离合器控制扭矩。
6.根据权利要求5所述的用于车辆的离合器控制滤波器，其中，在当前扭矩变化大于0并且先前扭矩变化等于或者小于0时，所述限制确定单元确定离合器控制扭矩减小并随后增加；在当前扭矩变化等于或者小于0时，所述限制确定单元确定离合器控制扭矩持续地减小。
7.根据权利要求5所述的用于车辆的离合器控制滤波器，其中，抖冲的上界被设置为小于抖冲的下界。
8.根据权利要求7所述的用于车辆的离合器控制滤波器，其中，所述限制设定单元包括：
最小值选择单元，其配置为：通过将当前扭矩变化与通过将抖冲的上界与先前扭矩变化相加而获得的值进行比较来选择最小值；
最大值选择单元，其配置为：通过从先前扭矩变化减去抖冲的下界而获得的值与在最小值选择过程中选择的最小值进行比较来选择最大值；
其中，在最大值选择单元中选择的最大值成为最终扭矩变化。
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