CN107458360B - 车辆的电子驻车制动系统及其驱动方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及在行驶中无法操作车辆的脚踏闸(Service Brake)时能够使车辆停车的车辆的电子驻车制动(Electronic Parking Brake)系统及其驱动方法。本发明的实施例的车辆的电子驻车制动系统包括:控制器,其存储有用于将车辆减速为目标减速度的驻车制动器的控制值,并输出包括上述驻车制动器的控制值的制动命令;及电子驻车制动器,其基于由上述控制器输入的制动命令而生成夹紧力。
Description
技术领域
本发明涉及车辆的电子驻车制动(Electronic Parking Brake)系统,更具体地,涉及在行驶中无法操作车辆的脚踏闸(Service Brake)时能够使车辆停车的车辆的电子驻车制动系统及其驱动方法。
背景技术
人们改善导线方式的驻车制动系统而适用了电子驻车制动系统。电子驻车制动系统在车辆停止时在ECU(electronic control unit:电子控制单元)中判定车辆的速度和发动机的旋转、制动器的动作有无而驱动制动器。由此,在停车时即便驾驶者未踩下制动器也不会导致制动器被解开。另外,在车辆开始行驶时,只要踩下加速踏板,则制动器从锁定状态自动被解开。从而,在车辆从坡地出发时也不会发生倒退,在交通堵塞严重的情况下,也只有在驾驶者加速时才前行,因此无需经常踩下加速踏板。在行驶中,由ECU感应车辆速度而识别车辆正在移动的事实,因此在行驶中不会驱动电子驻车制动系统。但是,在无法操作脚踏闸(Service Brake)时,需要在电子驻车制动器中包括用于使行驶中的车辆停车的功能。在这样的以往技术中的电子驻车制动系统中,通过反复的实验而调整控制值,因此在控制值的调整中需要花费较多的时间和费用。
现有技术文献
专利文献
(专利文献1)韩国公开专利10-2010-0039641号(电子驻车制动系统及其控制方法)
发明内容
要解决的课题
本发明提供车辆的电子驻车制动系统。车辆的电子驻车制动系统包括:控制器,其输出制动命令,该制动命令包括用于将车辆减速为目标减速度的驻车制动器的控制值;及电子驻车制动器,其基于由上述控制器输入的制动命令而生成夹紧力,上述控制器控制传送上述制动命令的命令传送时间而决定上述夹紧力。
根据一例,上述命令传送时间是直至上述车辆的减速度与上述目标减速度达到一致为止持续上述制动命令的时间。
根据一例,上述命令传送时间是通过将上述目标减速度与上述车辆的减速度的差值和上述控制值相乘而决定的。
根据一例,上述夹紧力的变化量与上述命令传送时间成正比。
根据一例,反映制动盘的有效半径、车轮的半径、刹车片与制动盘之间的摩擦系数及轮胎与路面之间的摩擦系数而生成上述电子驻车制动器的控制值,上述电子驻车制动器的控制值存储于上述控制器。
根据一例,从上述控制器输出的上述制动命令包括制动应用(Apply)、制动解除(Release)或制动停止(Stop)中的一个。
根据一例,在上述制动应用的情况下,上述命令传送时间越增加,朝向阳的方向的上述夹紧力的变化量变大,在上述制动解除的情况下,上述命令传送时间越增加,朝向阴的方向的上述夹紧力的变化量变大。
根据一例,上述控制器在使车辆减速为目标减速度时适用上述制动应用,上述控制器在减小车辆的减速度时适用上述制动解除,当车辆的减速度与目标减速度达到一致时,上述控制器适用上述制动中止。
本发明提供车辆的电子驻车制动系统的驱动方法。车辆的电子驻车制动系统的驱动方法包括如下步骤:求出用于将车辆减速为目标减速度的驻车制动器的控制值;通过上述车辆的减速度与上述目标减速度的差值和上述控制值而决定制动命令的种类及上述制动命令的命令传送时间;根据所决定的制动命令的种类及上述制动命令的命令传送时间而输出上述制动命令;及基于上述制动命令而在电子驻车制动器中生成夹紧力。
根据一例,还包括如下步骤:通过控制上述命令传送时间,直至上述车辆的减速度与上述目标减速度达到一致为止,向上述电子驻车制动器输出上述制动命令。
根据一例,在决定上述制动命令的种类的步骤中,如果上述目标减速度小于上述车辆的减速度,则判断为制动解除命令,如果上述目标减速度大于上述车辆的减速度,则判断为制动应用命令。
根据一例,在决定上述制动命令的命令传送时间的步骤中,将上述目标减速度与上述车辆的减速度的差值和通过实验而获得的上述控制值相乘而决定上述制动命令的命令传送时间。
发明效果
本发明的实施例的车辆的电子驻车制动系统及其驱动方法可根据各个车辆的特性而设定电子驻车制动器的控制值。
本发明的实施例的车辆的电子驻车制动系统及其驱动方法能够减少电子驻车制动器的控制值的调整时间和费用。
根据本发明的实施例,可通过表示车辆的特性的控制值和目标的减速度与车辆的减速度的差值而获得命令传送时间。通过上述命令传送时间,将电子驻车制动器控制为如下:持续地确认车辆的减速度和目标的减速度,在无需调节夹紧力的情况下,在开始控制的时刻检测车辆的减速度和目标的减速度,使目标的减速度与车辆的减速度一致。
此外,通过本发明的实施例,可掌握新的本发明的其他特征及优点。
附图说明
图1是表示通过电子驻车制动器而生成制动力的情况的图。
图2是表示本发明的实施例的电子驻车制动系统的图。
图3是表示用于决定在通过刹车片与制动盘的摩擦而获得所希望的减速时所需的时间的实际实验数据的图。
图4是表示利用本发明的实施例的电子驻车制动系统的动态制动(dynamic braking)实验的结果的图。
图5是表示本发明的实施例的电子驻车制动系统的驱动方法的图。
(符号的说明)
10:刹车片
20:制动盘
100:电子驻车制动系统
110:控制器
120:电子驻车制动器
130:车辆
具体实施方式
下面,参照附图,对本发明的实施例进行详细说明,以使本领域技术人员容易地实施本发明。本发明不限于在此说明的实施例,本发明可以各种不同的形态来体现。
为了对本发明进行清楚的说明,省略了与说明无关的部分,在整个说明书中,对于相同或类似的构成要件赋予相同的符号。
在整个说明书中,在提到某一部分与其他部分“连接”时,不仅包括“直接连接”的情况,还包括在其中间隔着其他元件而“电连接”的情况。另外,在提到某一部分“包括”某一构成要件时,在没有特别相反的记载的情况下,并不是表示排除其他构成要件,而是表示有可能还包括其他构成要件。
在提到某一部分在其他部分“之上”的情况下,既有可能在其他部分的紧上方,也有可能在其中间隔着其他部分。相对地,在提到某一部分在其他部分的“紧上方”的情况下,在其中间不隔着其他部分。
第一、第二、第三等用语用来对各种部分、成分、领域、层及/或方面进行说明,但对这些不作限定作用。这些用语仅用来将某一部分、成分、领域、层及/或方面与其他部分、成分、领域、层及/或方面区别开。因此,在下面的说明中,在不脱离本发明的范围的情况下,第一部分、第一成分、第一领域、第一层及/或第一方面可以是第二部分、第二成分、第二领域、第二层及/或第二方面。
在此所使用的专业用语仅用于对特定实施例进行说明,其对本发明不作限定作用。关于在此使用的单数形态,在文章中未明确表示与此相反的意思的情况下,包括复数的形态。说明书中使用的“包括”将特定特性、领域、整数、步骤、动作、要素及/或成分具体化,而并不是要排除其他特性、领域、整数、步骤、动作、要素及/或成分的存在。
“下方”、“上方”等表示相对空间的用语用来更容易地说明附图中的一个部分相对其他部分的关系。这样的用语包括附图中表示的意思及正在一起使用的装置的其他意思或动作。例如,在将附图中装置倒过来的情况下,记载为位于其他部分的“下方”的某一部分在其他部分的“上方”。因此,“下方”这一例示性的用语既包括下方,也包括上方。可将装置旋转90度或其他角度,表示相对空间的用语也由此进行解释。
虽然在此未特别定义,但包括在此使用的技术用语及科学用语在内的所有用语具备与本领域技术人员通常所理解的意思相同的意思。对于通常使用的词典中定义的用语,追加解释为具备符合相关技术文件和目前所公开的内容的意思,在未进行定义的情况下,不解释成理想或非常公式性的意思。
下面,参照附图,对本发明的实施例进行详细说明,以使本领域技术人员能够容易地实施本发明。但本发明不限于在此说明的实施例,可以各种不同的形态来实施。
图1是表示通过电子驻车制动器而生成制动力的情况的图。
参照图1,在车辆的行驶中驱动电子驻车制动(EPB:Electronic Parking Brake)系统时,刹车片10与制动盘20接触而产生摩擦,从而产生制动力。此时,制动力是通过表示刹车片10固定制动盘20的力的夹紧力(FC:clamping force)和车辆的减速(α:vehicledeceleration)而决定的。
在此,EPB动态制动(dynamic Braking)的目的是利用EPB系统而在行驶中的车辆产生夹紧力(FC)来使车辆(vehicle)减速(α:vehicle deceleration)。
因此,本发明中,为了基于EPB模型的减速控制,利用夹紧力(FC)与车辆的减速度(α)的关系式而假设如下的3种情况。
1.轮胎与路面之间不发生滑动(slip)。
2.刹车片与制动盘保持接触状态。
3.车辆为行驶中的状态。
图2是表示本发明的实施例的电子驻车制动系统的图。
参照图2,本发明的实施例的电子驻车制动系统110包括控制器110及电子驻车制动器120。
控制器110在所设定的时间期间向电子驻车制动器120指示制动命令(brakingcommand)。电子驻车制动器120基于由控制器110输入的制动命令(command)而产生夹紧力(FC)来使车辆130减速(deceleration)。车辆130的减速(deceleration)信息反馈到控制器110,控制器110直至车辆减速到所目标的减速度为止保持夹紧力(FC)。
在此,在控制器110生成的制动命令(command)及夹紧力(FC)的大小基于下面记载的数学式1至9而获得。
下面,关于数学式1至9中记载的常数及变数的定义,请参照下面的表1。
【表1】
F<sub>C</sub> | 夹紧力(clamping force) |
F<sub>b</sub> | 制动力(braking force) |
F<sub>P</sub> | 刹车片与制动盘之间的摩擦力(friction force between pad and disk) |
R<sub>w</sub> | 车轮的半径(wheel radius) |
R<sub>d</sub> | 有效半径(effective radius) |
μ<sub>p</sub> | 刹车片与制动盘之间的摩擦系数(friction coefficient between pad and disk) |
μ<sub>b</sub> | 轮胎与路面之间的摩擦系数(friction coefficient between tire and road) |
α | 车辆的减速(vehicle deceleration) |
首先,由下面的数学式1来表示产生制动力的力,即,刹车片与制动盘之间的摩擦力(FP,friction force between pad and disk)。
[数学式1]
Fp=μpFc
在上述数学式1中,μp表示刹车片10与制动盘20之间的摩擦系数(frictioncoefficient between pad and disk),FC表示夹紧力(clamping force)。
接着,由数学式2来表示轮胎与路面之间的摩擦力。
[数学式2]
Fb=μbW
在上述数学式2中,Fb是制动力(braking force),μb是轮胎与路面之间的摩擦系数(friction coefficient),W是在垂直方向上向制动盘20施加的力。在此,在假设轮胎与路面之间不存在滑动(slip)的情况下,车辆的减速(α)是轮胎与路面之间的摩擦系数(μb:friction coefficient between tire and road)(α=μb),因此制动力(Fb:brakingforce)可由下面的数学式3来表示。
[数学式3]
Fb=aW
在上述数学式3中,α表示车辆的减速(vehicle deceleration)。另外,可由下面的数学式4和数学式5来表示在轮胎的中心的力矩(Mo)的形成。
[数学式4]
ΣMo=FbRw-FpRd
[数学式5]
Fb=Fp×Rw/Rd
在上述数学式4,5中,Rd是制动盘20的有效半径(effective radius),Rw是车轮的半径(wheel radius),Fb是制动力(braking force),Fp是刹车片10与制动盘20之间的摩擦力(friction force between pad and disk)。
当将数学式5代入上述数学式3时,如下面的数学式6所示,可由对减速度的数学式来表示夹紧力(FC)。
[数学式6]
通过夹紧力(FC)而形成车辆130的减速,因此从车辆130的观点来讲,输入是夹紧力(FC),输出是减速。此时,制动命令由制动应用(Apply)、制动解除(Relea se)、制动停止(Stop)构成,将制动命令变换成夹紧力(FC)。夹紧力(FC)的变化量与制动命令的命令传送时间(t)成正比,因此如下面的数学式7所示。
[数学式7]
ΔFc=Ktt
将上述数学式6变换成下面的数学式8,将数学式8代入数学式7时,如下面的数学式9所示,可获得关于制动命令和减速度的公式。
[数学式8]
[数学式9]
在上述数学式8,9中,Rd是制动盘20的有效半径(effective radius),Rw是车轮的半径(wheel radius),μp是刹车片10与制动盘20之间的摩擦系数(friction coefficientbetween pad and disk),Kt是比例常数。在本发明中,利用对上述制动命令与减速度的关系进行定义的数学式9而生成了用于进行动态制动(Dynamic Braking)的电子驻车制动器(EPB:Electronic Parking Brake)模型。
在此,为了计算在电子驻车制动器(EPB:Electronic Parking Brake)模型中传送制动命令的命令传送时间(t),还需要考虑作用于车辆130的轮子的重量、刹车片10与制动盘20之间的摩擦力(Fp)及在数学式1~9中未反映到的要素(例如,空气阻力)。但是,实际上将所有的要素均反映是有限的,因此在本发明中,基于多个数学式而计算了适用于电子驻车制动器(EPB:Electronic Parking Brake)模型的常数。
在上述数学式9中,结果为常数,将此替换成常数Ke,从而可如数学式10所示地表示电子驻车制动器的控制值(Ke)。
[数学式10]
t=KeΔα
在上述数学式10中,电子驻车制动器的控制值(Ke)是反映制动盘20的有效半径(Rd)、车轮的半径(Rw)、刹车片10与制动盘20之间的摩擦系数(μp)、轮胎与路面之间的摩擦系数(μb)、比例常数(Kt)而变换成常数的值。即,控制值(Ke)可以是表示车辆的特性的常数值。但是,控制值(Ke)也可在没有上述车辆的信息的情况下通过实验而获得。并且,Δα是从目标的减速度减去车辆的减速度的值,目标的减速度表示为了车辆的制动而需要达到的减速度。命令传送时间(t)表示直至车辆的减速度与目标的减速度达到一致为止所需的制动命令的持续时间。命令传送时间(t)是将目标的减速度与车辆的减速度的差值(Δα)和控制值(Ke)相乘而决定的。
图3是表示用于决定在通过刹车片与制动盘的摩擦而获得所希望的减速时所需的时间的实际实验数据的图。
参照图2及图3,在电子驻车制动器(EPB)的制动命令中,Apply(t)=+KeΔa,Relese(t)=-KeΔa,因此可知包括电子驻车制动器的控制值(Ke)的制动命令的传送时间与车辆130的减速度成正比关系。
[数学式11]
Apply(t)=+KeΔa
Relese(t)=-KeΔa
因此,如下面的数学式12所示,可由制动命令的传送时间与减速度的增减量之比来表示电子驻车制动器的控制值(Ke)。即,为了获得目标减速,由控制器110生成制动命令之后,决定向电子驻车制动器120传送多长时间的所生成的制动命令。在此,电子驻车制动器的控制值(Ke)是在批量生产的各个车辆中分别生成而存储到控制器110的。
[数学式12]
或
在图3中,制动命令包括制动应用(Apply)、制动解除(Release)、制动停止(Stop)中的一个。为了减小车辆130的行驶速度,关于EPB的制动,适用应用(apply),相反地,在想要解除(release)EPB的制动的情况下,可获知行驶速度被加快。并且,如果车辆130的减速度与目标减速之间的偏差(Δα)为“0”,则可中止(stop)EPB的制动。关于此,可由数学式13表示。
[数学式13]
if(αd>α)then[Apply(t)=Ke(αd-α)]
if(αd<α)then[Release(t)=-Ke(αd-α)]
if(αd=α)then[Stop]
在上述数学式13中,αd表示目标减速度,α表示车辆130的目前减速度。即,控制器110适用目标减速,直至车辆130的目前减速度达到目标减速度为止,将包括电子驻车制动器的控制值(Ke)的制动命令传送给电子驻车制动器120。并且,电子驻车制动器120在输入制动命令的时间(命令传送时间)期间生成基于电子驻车制动器的控制值(Ke)的夹紧力(clamping force)。即,电子驻车制动器120使刹车片10与制动盘20摩擦而生成夹紧力(clamping force),以使车辆130的减速度达到目标减速,从而使车辆130减速。其结果,控制器110控制命令传送时间而控制夹紧力,夹紧力的变化量与命令的传送时间成正比。
在制动应用(Apply)的情况下,命令传送时间(t)越增加,朝向阳的方向的夹紧力的变化量增大。即,在制动应用(Apply)的情况下,命令传送时间(t)越增加,夹紧力增加的变化量越变大。在制动解除(Release)的情况下,命令传送时间(t)越增加,朝向阴的方向的夹紧力的变化量越增加。即,在制动解除(Release)的情况下,命令传送时间(t)越增加,夹紧力减少的变化量变大。
图4是表示利用本发明的实施例的电子驻车制动系统的动态制动(dynamic braking)实验的结果的图。
参照图2及图4,由基于上述数学式12、13而动作的控制器110来对电子驻车制动器120进行控制,并以图表的形式表示了检测车辆130的减速度的动态制动实验结果。
作为动态制动实验的条件,将目标减速设定为0.2g。在此,在开始进行动态制动的时刻,刹车片10与制动盘20隔着一定的距离而隔开,因此在目标减速0.2g与平均减速0.18g之间产生0.02g的偏差。
这样的目标减速0.2g与平均减速0.18g之间的0.02g的偏差与控制器110及电子驻车制动器120的性能无关。如图4所示,在约29.6秒的时刻刹车片10开始与制动盘20接触,之后保持0.2g的减速度。
通过实验而检测命令传送时间与减速度差值(Δα),参照数学式12而计算出控制值(Ke)。即,无需事先知道或通过检测而一一获得车辆的信息,也能够计算出控制值(Ke)。从而,能够节省电子驻车制动器120的控制值的调整时间和费用。
在本发明的实施例的车辆的电子驻车制动系统及其驱动方法中,通过数学式12而设定各个车辆的电子驻车制动器的控制值(Ke)。这样,将根据各个车辆的特性而生成的电子驻车制动器的控制值(Ke)存储到控制器110,因此每个车辆均能够节省电子驻车制动器120的控制值的调整时间和费用。
另外,根据本发明的实施例,通过表示车辆的特性的控制值和目标的减速度与车辆的减速度的差值而获得命令传送时间。通过上述命令传送时间,可将电子驻车制动器控制为如下:可持续地确认车辆的减速度和目标的减速度,在无需调节夹紧力的情况下,在开始控制的时刻而检测车辆的减速度和目标的减速度,使目标的减速度与车辆的减速度一致。
图5是表示本发明的实施例的电子驻车制动系统的驱动方法的图。
参照图2及图5,判断目标减速度(αd)是否大于车辆减速度(α)(αd>α)(S10)。即,控制器110对目标减速度(αd)和车辆减速度(α)进行比较而决定制动命令的种类。此时,控制值(Ke)可存储于控制器110。另外,控制器110通过目标减速度(αd)与车辆减速度(α)的差值(Δα)和控制值(Ke)而决定命令传送时间(t)。在S10的判断结果,如果目标减速度(αd)大于车辆减速度(α),则控制器110将制动应用(Apply)命令传送到电子驻车制动器120(S20)。控制器110根据所决定的制动命令的种类及制动命令的命令传送时间而将制动命令传送给驻车制动器120。
通过制动应用(Apply)命令,在电子驻车制动器120中执行车辆的制动(S30)。此时,产生100ms的制动力。
另外,在S10的判断结果,如果目标减速度(αd)不大于车辆减速度(α),则判断目标减速度(αd)是否小于车辆减速度(α)(αd<α)(S40)。
在S40的判断结果,如果目标减速度(αd)小于车辆减速度(α),则控制器110将制动解除(Release)命令传送给电子驻车制动器120(S50)。
另外,如果目标减速度(αd)不小于车辆减速度(α),则通过制动应用(Apply)命令而由电子驻车制动器120执行车辆的制动(S30)。
在传送制动应用(Apply)命令或制动解除(Release)命令之后,判断车辆的停车与否(S60)。在通过目标减速度而使车辆停车了的情况下,终止电子驻车制动系统的驱动。另外,在车辆未停车的情况下,直至车辆停车为止,反复执行S10之后的步骤。
本发明的实施例的车辆的电子驻车制动系统及其驱动方法可根据各个车辆的特性而设定电子驻车制动器的控制值。另外,能够节省电子驻车制动器的控制值的调整时间和费用。
本领域技术人员在不变更本发明的技术思想或必要技术特征的情况下,可以其他具体形态来实施本发明,因此以上记载的实施例在所有方面上均为例示,本发明不限于此。本发明的范围并不是由说明书而表示,而是根据后述的权利要求书来表示,从权利要求书的意思、范围及其等价概念所导出的所有变更或变形的形态均包括在本发明的范围中。
Claims (10)
1.一种车辆的电子驻车制动系统,其包括:
控制器,其输出制动命令,该制动命令包括用于将车辆减速为目标减速度的驻车制动器的控制值;及
电子驻车制动器,其基于由上述控制器输入的制动命令而生成夹紧力,
上述控制器控制传送上述制动命令的命令传送时间而决定上述夹紧力,
上述命令传送时间是通过将上述目标减速度与上述车辆的减速度之间的差值和上述控制值相乘而决定的,
上述控制值由来表示,其中,W是在垂直方向上向制动盘施加的力,Rd是制动盘的有效半径,Rw是车轮的半径,μp是刹车片与制动盘之间的摩擦系数,Kt是比例常数。
2.根据权利要求1所述的车辆的电子驻车制动系统,其中,
上述命令传送时间是直至上述车辆的减速度与上述目标减速度达到一致为止持续上述制动命令的时间。
3.根据权利要求1所述的车辆的电子驻车制动系统,其中,
上述夹紧力的变化量与上述命令传送时间成正比。
4.根据权利要求1所述的车辆的电子驻车制动系统,其中,
上述电子驻车制动器的控制值存储于上述控制器。
5.根据权利要求1所述的车辆的电子驻车制动系统,其中,
从上述控制器输出的上述制动命令包括制动应用、制动解除或制动停止中的一个。
6.根据权利要求5所述的车辆的电子驻车制动系统,其中,
在上述制动应用的情况下,上述命令传送时间越增加,朝向阳的方向的上述夹紧力的变化量变大,
在上述制动解除的情况下,上述命令传送时间越增加,朝向阴的方向的上述夹紧力的变化量变大。
7.根据权利要求5所述的车辆的电子驻车制动系统,其中,
上述控制器在使车辆减速为目标减速度时适用上述制动应用,
上述控制器在减小车辆的减速度时适用上述制动解除,
当车辆的减速度与目标减速度达到一致时,上述控制器适用上述制动停止。
8.一种车辆的电子驻车制动系统的驱动方法,包括如下步骤:
求出用于将车辆减速为目标减速度的驻车制动器的控制值;
通过上述车辆的减速度与上述目标减速度之间的差值和上述控制值而决定制动命令的种类及上述制动命令的命令传送时间;
根据所决定的制动命令的种类及上述制动命令的命令传送时间而输出上述制动命令;及
基于上述制动命令而在电子驻车制动器中生成夹紧力,
上述命令传送时间是通过将上述目标减速度与上述车辆的减速度之间的差值和上述控制值相乘而决定的,
上述控制值由来表示,其中,W是在垂直方向上向制动盘施加的力,Rd是制动盘的有效半径,Rw是车轮的半径,μp是刹车片与制动盘之间的摩擦系数,Kt是比例常数。
9.根据权利要求8所述的车辆的电子驻车制动系统的驱动方法,其中,
该驱动方法还包括如下步骤:通过控制上述命令传送时间,直至上述车辆的减速度与上述目标减速度达到一致为止,向上述电子驻车制动器输出上述制动命令。
10.根据权利要求8所述的车辆的电子驻车制动系统的驱动方法,其中,
在决定上述制动命令的种类的步骤中,如果上述目标减速度小于上述车辆的减速度,则判断为制动解除命令,如果上述目标减速度大于上述车辆的减速度,则判断为制动应用命令。
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