CN111208801B - 汽车线控转向系统经济型硬件在环平台及测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及汽车线控转向系统经济型硬件在环平台及测试方法，属于汽车线控技术领域，包括上位机、与所述上位机信号连接的单板计算机，还包括设置有汽车转向系统的台架平台；所述汽车转向系统包括转向电机，转向电机的转子通过减速器、联轴器与转向器相连；所述转向器通过转向拉杆与齿轮齿条相连，所述齿轮齿条与磁粉制动器相连，所述磁粉制动器用于模拟转向过程中的转向阻力；电机控制器：与上位机、转向电机连接，用于控制转向电机转动；与转向电机连接的增量式编码器，与增量式编码器和上位机连接的多功能数据采集卡：以测量转向电机转角信号，用于转向电机闭环控制；可编程电源：与上位机、磁粉制动器连接，用于控制磁粉制动器的力矩。
Description
技术领域
本发明属于汽车线控技术领域，涉及一种汽车线控转向系统经济型硬件在环平台及测试方法。
背景技术
随着社会对节能减排的需求及能源焦虑带来的压力，新能源汽车成为汽车行业的未来发展方向，不同能源类型、不同驱动形式的汽车得到了汽车行业的深入研究，线控技术即是其中的热门领域。线控转向技术是指取消转向系统的机械传动机构，通过各种线束控制转向电机的技术。该技术的优点有：(1)安全，取消转向管柱等机械结构，可以防止碰撞时，转向系统机械结构侵入驾驶室伤人；(2)便捷，由于线控转向采用电子控制，因此可在转向命令上方便的叠加助力转向或主动前轮转向命令，以实现助力或稳定性控制，而不需要增加额外的辅助电机；(3)经济，取消机械传动机构有利于降低整车质量，降低能耗；(4)响应快，由于电机的响应速度明显快于机械传动系统，因此可以提高转向系统的响应速度，增强安全性。
随着线控转向技术的发展，对其控制方法的硬件验证需求也越来越大，采用模拟仿真的验证方法只能验证控制算法在特定软件环境中的有效性，无法说明控制方法的实时性及执行器执行的有效性，而转向系统是对汽车稳定性影响非常大的系统，如果采用实车验证的方式则存在较大的风险，因此需要一种能够验证控制算法实时性及转向电机输出准确性的方法。硬件在环测试便是这样一种方法，该方法采用部分实物硬件，控制算法运行于控制器原型中，而整车采用虚拟软件进行模拟，可以对线控转向系统进行实时验证。目前行业中使用的硬件在环设备多采用上下位机的布置，上位机进行参数设置及控制算法的代码生成，下位机运行整车模型，控制器原型与下位机通讯以验证控制算法的有效性，上述布置中的下位机供应多被国外公司垄断，市场价格在十几万至几百万人民币之间，并且受限于下位机供货商的支持力度，当扩展试验台架的测试功能时，需要从同一供货商处购买昂贵的配套板卡，因此上下位机布置的设备存在价格高昂，体积较大，扩展成本高等缺点。因此提出一种成本低、易扩展、体积小的线控转向硬件在环设备是有必要的。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种汽车线控转向系统经济型硬件在环平台及测试方法，能够对汽车线控转向系统进行硬件在环测试，采用低成本的单板计算机作为控制器原型，只采用上位机对硬件及软件进行集成，取消了下位机布置，采用MATLAB/Simulink提供的丰富的硬件支持包及电脑接口对硬件设备进行支持，扩大了数据采集卡、CAN卡等扩展硬件的供应商的选择范围，可以在满足测试需求的前提下选择性价比高的硬件供应商，实现了低成本的硬件在环测试台架的搭建，并能灵活实现模型在环、软件在环、硬件在环测试。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一方面，本发明提供一种汽车线控转向系统经济型硬件在环平台，包括上位机、与所述上位机信号连接的单板计算机，还包括设置有汽车转向系统的台架平台；
所述汽车转向系统包括转向电机，转向电机的转子通过减速器、联轴器与转向器相连；所述转向器通过转向拉杆与齿轮齿条相连，所述齿轮齿条与磁粉制动器相连，所述磁粉制动器用于模拟转向过程中的转向阻力；还包括：
电机控制器：与上位机、转向电机连接，用于控制转向电机转动；
与转向电机连接的增量式编码器，与增量式编码器和上位机连接的多功能数据采集卡：以测量转向电机转角信号，用于转向电机闭环控制；
可编程电源：与上位机、磁粉制动器连接，用于控制磁粉制动器的力矩。
进一步，还包括
CAN卡：与上位机连接，所述上位机将转向电机控制信号转换为CAN信号发送至CAN卡；
CAN转485模块：与CAN卡连接，用于将CAN卡发送的CAN信号转换为RS485总线信号；还通过485转USB模块与上位机连接，用于实现上位机对CAN总线中数据的实时监控和追溯；
所述可编程电源与电机控制器均通过RS485总线与CAN转485模块连接，再经CAN卡与上位机连接。
进一步，所述上位机通过MATLAB/Simulink软件作为硬件支持的集成环境，利用MATLAB/Simulink的Simulink Desktop Real-Time工具箱中的Real-TimeSynchronization实时模块，构建上位机实时运行环境；使用MATLAB/Simulink进行控制算法的代码生成；基于CarSim软件搭建整车动力学模型和行驶环境模型，并使其运行于中上位机中；通过串口调试工具对CAN总线中的数据进行监控。
进一步，所述CAN卡通过USB线与上位机连接，上位机通过MATLAB\Simulink中Vehicle Network Toolbox工具箱实现CAN数据的实时收发，将上位机中的转向电机控制信号转换为CAN信号传递到CAN卡；
CAN卡通过双绞线与CAN转485模块相连，CAN转485模块将接收到的CAN信号转换为MODBUS_RTU协议下的RS485总线信号；CAN转485模块通过485转USB模块与上位机相连，通过上位机中的串口调试软件实现对CAN总线中数据的实时监控和追溯；电机控制器通过三相导线与转向电机相连，控制转向电机转动。
进一步，所述单板计算机为树莓派3B+，所述CAN卡为Kvaser CAN卡。
另一方面，本发明提供一种汽车线控转向系统实时硬件在环测试方法，包括以下步骤：
S1：模型在环测试：在上位机的CarSim软件中建立整车动力学模型，在Simulink中编写线控转向控制算法；在上位机的MATLAB/Simulink环境下进行模拟仿真，验证所设计控制算法的有效性，然后评估该仿真结果是否符合控制要求，若不符合控制要求，则对控制算法进行调整，若符合要求则进行下一步的软件在环测试；
S2：软件在环测试：设置单板计算机与上位机的以太网传输协议，在上位机模型中加入Simulink Desktop Real-Time工具箱中的Real-Time Synchronization实时模块，实现上位机模型的实时运行，对步骤S1中的控制算法模型单独建模，以External模式运行控制器模型，将其生成的代码部署到单板计算机中，然后运行上位机的整车模型，将控制器所需信息通过以太网线传递到单板计算机，通过上位机数据触发单板计算机中控制算法运行的方式，实现上位机与下位机的时钟同步；验证控制算法是否能够满足控制需求，若不满足，则修正控制算法；若满足则进行硬件在环测试；
S3：硬件在环测试：在上位机的Simulink中添加Vehicle Network Toolbox提供的CAN通讯模块，实现上位机模型转向命令的输出；在Simulink中添加Data AcquisitionToolbox提供的数据采集模块，通过多功能数据采集卡的差分信号采集模式，采集增量式编码器的脉冲信号，通过数据变换得到转向电机的转角信号，实现对电机转角的闭环反馈调节；单板计算机与上位机的连接方式及设置与步骤S2相同。
进一步，步骤S3中，所述硬件在环测试的具体实施流程为：
上位机中实时运行整车模型及驾驶员模型，整车模型中输出模拟传感器信号，将其通过以太网线实时传输到单板计算机中，触发单板计算机中的控制算法，将控制算法计算后的车辆前轮附加转角信号通过以太网线传递回上位机中，在上位机中实现驾驶员理想转角信号与附加转角信号的叠加，叠加信号通过CAN卡经CAN转485模块传递到电机控制器，然后控制电机转动，同时通过485转USB模块对CAN总线中的数据进行监控；
通过多功能数据采集卡的差分信号采集功能，采集增量式编码器产生的脉冲信号，将其传递回上位机对信号进行处理，得到电机的实际转动角度，进而获得与理想转角的误差，采用误差反馈控制方法补偿转向电机转角；
电机转子通过减速器实现减速增扭，再通过联轴器与转向器相连，转向器将转向电机的旋转运动转换为直线运动，转向器的转向拉杆与齿轮齿条相连，齿轮齿条与磁粉制动器相连，可编程电源与磁粉制动器连接，上位机通过CAN卡经CAN转485模块与可编程电源连接，根据车辆行驶工况实时控制磁粉制动器产生的力矩大小，以模拟转向阻力。
进一步，所述上位机与单板计算机的时钟同步是通过触发功能实现的，在单板计算机的控制算法中设置触发功能，当单板计算机接收到上位机发来的数据时，控制算法被触发。
本发明的有益效果在于：
1)成本低，采用有限的硬件设备及软件即可实现实时硬件在环测试；
2)功能多样，不仅能够实现硬件在环测试，还能实现模型在环及软件在环测试；
3)开发难度低，使用者只需掌握MATLAB软件的应用，不需要学习其他的编程语言。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为本发明的硬件连接框图；
图2为本发明的测试流程图。
附图标记：台架平台1、转向电机2、电机支架3、增量式编码器4、减速器5、联轴器6、转向器7、转向拉杆8、齿轮齿条9、磁粉制动器10。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
单板计算机树莓派3B+是一款面向教育的基于ARM的微型电脑主板，虽然价格低廉，但外设、接口十分丰富，计算能力优良，其具有一个频率为1.4GHz，64位的四核处理器，拥有以太网接口和1GB的RAM缓存，被广泛应用于物联网、自动驾驶、机器视觉等领域。由于MATLAB/Simulink提供的友好的树莓派硬件支持包，可方便地将MATLAB/Simulink算法进行代码生成，因此在本发明中将其设计为控制器原型，一方面降低成本，另一方面可以减小设备的体积。
如图1所示，本发明提供一种线控转向系统经济型实时硬件在环测试平台，硬件包括：上位机，树莓派3B+，Kvaser CAN卡，USB转485模块，CAN转485模块，电机控制器，台架平台1，转向电机2，增量式编码器4，减速器5，电机支架3，联轴器6，转向器7，转向拉杆8，齿轮齿条9，磁粉制动器10，可编程电源，多功能数据采集卡；软件包括：MATLAB\Simulink，CarSim，串口调试工具。
所述树莓派3B+通过网线与上位机的网口相连，上位机通过MATLAB\Simulink提供的树莓派硬件支持包(MATLAB/Simulink Support Package for Raspberry Pi Hardware)生成可运行于树莓派中的C代码，同时该硬件支持包能够实现树莓派与上位机的实时通讯。
所述Kvaser CAN卡通过USB线与上位机连接，上位机通过MATLAB\Simulink中Vehicle Network Toolbox工具箱实现CAN数据的实时收发，将上位机中的转向电机控制信号转换为CAN信号传递到Kvaser CAN卡；Kvaser CAN卡通过双绞线与CAN转485模块相连，CAN转485模块将接收到的CAN信号转换为MODBUS_RTU协议下的RS485总线信号；CAN转485模块通过RS485总线与电机控制器相连，将转向命令发送到电机控制器；同时，CAN转485模块通过485转USB模块与上位机相连，通过上位机中的串口调试软件实现对CAN总线中数据的实时监控和追溯；电机控制器通过三相导线与转向电机相连，控制转向电机转动。
所述转向电机通过电机支架固定在台架平台上，电机后端与增量式编码器相连；增量式编码器通过导线与多功能数据采集卡相连，以测量电机转角信号，用于电机闭环控制；电机转子通过减速器、联轴器与转向器相连；转向器通过转向拉杆与齿轮齿条相连，齿轮齿条与磁粉制动器相连，磁粉制动器用以模拟转向过程中的转向阻力；磁粉制动器通过螺栓固定于台架平台上。
所述可编程电源通过导线与磁粉制动器相连，用以控制磁粉制动器的力矩；可编程电源通过CAN转485模块经Kvaser CAN卡与上位机连接，以接收上位机控制命令。
所述MATLAB/Simulink软件作为硬件支持的集成环境，通过其丰富的硬件支持包对硬件进行支持；并利用MATLAB/Simulink的Simulink Desktop Real-Time工具箱中的Real-Time Synchronization实时模块，构建上位机实时运行环境；使用MATLAB/Simulink进行控制算法的代码生成；基于CarSim软件搭建整车动力学模型和行驶环境模型，并使其运行于中上位机中；通过串口调试工具对CAN总线中的数据进行监控。
如图2所示，本发明提供一种汽车线控转向系统实时硬件在环测试方法，其特征在于：可实现三种测试功能，即模型在环测试、软件在环测试、硬件在环测试，包括如下步骤：
1)模型在环测试：所用到的硬件设备为上位机；在上位机中的CarSim软件中建立整车动力学模型，在Simulink中编写线控转向控制算法；在上位机的MATLAB/Simulink环境下进行模拟仿真，验证所设计控制算法的有效性，然后评估该仿真结果是否符合控制要求，若不符合控制要求，则对控制算法进行调整，若符合要求则可进行下一步的软件在环测试；
2)软件在环测试：所用到的硬件设备为上位机、树莓派3B+；利用Simulink树莓派硬件支持包中的模块，设置树莓派3B+与上位机的以太网传输协议，在上位机模型中加入Simulink Desktop Real-Time工具箱中的Real-Time Synchronization实时模块，实现上位机模型的实时运行，对1)步中的控制算法模型单独建模，以External模式运行控制器模型，将其生成的C代码部署到树莓派3B+中，然后运行上位机的整车模型，将控制器所需信息通过以太网线传递到树莓派3B+，通过上位机数据触发树莓派3B+中控制算法运行的方式，实现上位机与下位机的时钟同步；验证C语言的控制算法是否能够满足控制需求，若不满足，则修正控制算法；若满足则进行硬件在环测试；
3)硬件在环测试：所用到的硬件设备为上位机、树莓派3B+、Kvaser CAN卡、USB转485模块、CAN转485模块、电机控制器、台架平台、电机、增量式编码器、减速器、电机支架、联轴器、转向器、转向拉杆、齿轮齿条、磁粉制动器、可编程电源、多功能数据采集卡；在上位机的Simulink中添加Vehicle Network Toolbox提供的CAN通讯模块，实现上位机模型转向命令的输出；在Simulink中添加Data Acquisition Toolbox提供的数据采集模块，通过多功能数据采集卡的差分信号采集模式，采集增量式编码器的脉冲信号，通过数据变换得到转向电机的转角信号，实现对电机转角的闭环反馈调节；树莓派3B+与上位机的连接方式及设置如2)步所述；
4)进一步地，硬件在环测试的具体实施流程为：上位机中实时运行整车模型及驾驶员模型，整车模型中输出模拟传感器信号，将其通过以太网线实时传输到树莓派3B+中，触发树莓派3B+中的控制算法，将控制算法计算后的车辆前轮附加转角信号通过以太网线传递回上位机中，在上位机中实现驾驶员理想转角信号与附加转角信号的叠加，叠加信号通过Kvaser CAN卡经CAN转485模块传递到电机控制器，然后控制电机转动，同时通过485转USB模块对CAN总线中的数据进行监控；通过多功能数据采集卡的差分信号采集功能，采集增量式编码器产生的脉冲信号，将其传递回上位机对信号进行处理，得到电机的实际转动角度，进而获得与理想转角的误差，采用误差反馈控制方法补偿转向电机转角；电机转子通过减速器实现减速增扭，再通过联轴器与转向器相连，转向器将转向电机的旋转运动转换为直线运动，转向器的转向拉杆与齿轮齿条相连，齿轮齿条与磁粉制动器相连，可编程电源与磁粉制动器连接，上位机通过Kvaser CAN卡经CAN转485模块与可编程电源连接，可以根据车辆行驶工况实时控制磁粉制动器产生的力矩大小，以模拟转向阻力。
5)上位机与树莓派3B+的时钟同步是通过触发功能实现的，在树莓派3B+的控制算法中设置触发功能，当树莓派3B+接收到上位机发来的数据时，控制算法被触发。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (5)
1.一种汽车线控转向系统经济型硬件在环平台，其特征在于：包括上位机、与所述上位机信号连接的单板计算机，还包括设置有汽车转向系统的台架平台；
所述汽车转向系统包括转向电机，转向电机的转子通过减速器、联轴器与转向器相连；所述转向器通过转向拉杆与齿轮齿条相连，所述齿轮齿条与磁粉制动器相连，所述磁粉制动器用于模拟转向过程中的转向阻力；
所述上位机通过MATLAB/Simulink软件作为硬件支持的集成环境，利用MATLAB/Simulink的Simulink Desktop Real-Time工具箱中的Real-Time Synchronization实时模块，构建上位机实时运行环境；使用MATLAB/Simulink进行控制算法的代码生成；基于CarSim软件搭建整车动力学模型和行驶环境模型，并使其运行于中上位机中；通过串口调试工具对CAN总线中的数据进行监控；
还包括电机控制器：与上位机、转向电机连接，用于控制转向电机转动；
与转向电机连接的增量式编码器，与增量式编码器和上位机连接的多功能数据采集卡：以测量转向电机转角信号，用于转向电机闭环控制；
可编程电源：与上位机、磁粉制动器连接，用于控制磁粉制动器的力矩；
还包括CAN卡：与上位机连接，所述上位机将转向电机控制信号转换为CAN信号发送至CAN卡；
CAN转485模块：与CAN卡连接，用于将CAN卡发送的CAN信号转换为RS485总线信号；还通过485转USB模块与上位机连接，用于实现上位机对CAN总线中数据的实时监控和追溯；
所述可编程电源与电机控制器均通过RS485总线与CAN转485模块连接，再经CAN卡与上位机连接；
所述CAN卡通过USB线与上位机连接，上位机通过MATLAB\Simulink中Vehicle NetworkToolbox工具箱实现CAN数据的实时收发，将上位机中的转向电机控制信号转换为CAN信号传递到CAN卡；
CAN卡通过双绞线与CAN转485模块相连，CAN转485模块将接收到的CAN信号转换为MODBUS_RTU协议下的RS485总线信号；CAN转485模块通过485转USB模块与上位机相连，通过上位机中的串口调试软件实现对CAN总线中数据的实时监控和追溯；电机控制器通过三相导线与转向电机相连，控制转向电机转动。
2.根据权利要求1所述的汽车线控转向系统经济型硬件在环平台，其特征在于：所述单板计算机为树莓派3B+，所述CAN卡为Kvaser CAN卡。
3.一种汽车线控转向系统实时硬件在环测试方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：模型在环测试：在上位机的CarSim软件中建立整车动力学模型，在Simulink中编写线控转向控制算法；在上位机的MATLAB/Simulink环境下进行模拟仿真，验证所设计控制算法的有效性，然后评估该仿真结果是否符合控制要求，若不符合控制要求，则对控制算法进行调整，若符合要求则进行下一步的软件在环测试；
S2：软件在环测试：设置单板计算机与上位机的以太网传输协议，在上位机模型中加入SimulinkDesktop Real-Time工具箱中的Real-Time Synchronization实时模块，实现上位机模型的实时运行，对步骤S1中的控制算法模型单独建模，以External模式运行控制器模型，将其生成的代码部署到单板计算机中，然后运行上位机的整车模型，将控制器所需信息通过以太网线传递到单板计算机，通过上位机数据触发单板计算机中控制算法运行的方式，实现上位机与下位机的时钟同步；验证控制算法是否能够满足控制需求，若不满足，则修正控制算法；若满足则进行硬件在环测试；
S3：硬件在环测试：在上位机的Simulink中添加Vehicle Network Toolbox提供的CAN通讯模块，实现上位机模型转向命令的输出；在Simulink中添加DataAcquisition Toolbox提供的数据采集模块，通过多功能数据采集卡的差分信号采集模式，采集增量式编码器的脉冲信号，通过数据变换得到转向电机的转角信号，实现对电机转角的闭环反馈调节；单板计算机与上位机的连接方式及设置与步骤S2相同。
4.根据权利要求3所述的汽车线控转向系统实时硬件在环测试方法，其特征在于：步骤S3中，所述硬件在环测试的具体实施流程为：
上位机中实时运行整车模型及驾驶员模型，整车模型中输出模拟传感器信号，将其通过以太网线实时传输到单板计算机中，触发单板计算机中的控制算法，将控制算法计算后的车辆前轮附加转角信号通过以太网线传递回上位机中，在上位机中实现驾驶员理想转角信号与附加转角信号的叠加，叠加信号通过CAN卡经CAN转485模块传递到电机控制器，然后控制电机转动，同时通过485转USB模块对CAN总线中的数据进行监控；
通过多功能数据采集卡的差分信号采集功能，采集增量式编码器产生的脉冲信号，将其传递回上位机对信号进行处理，得到电机的实际转动角度，进而获得与理想转角的误差，采用误差反馈控制方法补偿转向电机转角；
电机转子通过减速器实现减速增扭，再通过联轴器与转向器相连，转向器将转向电机的旋转运动转换为直线运动，转向器的转向拉杆与齿轮齿条相连，齿轮齿条与磁粉制动器相连，可编程电源与磁粉制动器连接，上位机通过CAN卡经CAN转485模块与可编程电源连接，根据车辆行驶工况实时控制磁粉制动器产生的力矩大小，以模拟转向阻力。
5.根据权利要求4所述的汽车线控转向系统实时硬件在环测试方法，其特征在于：所述上位机与单板计算机的时钟同步是通过触发功能实现的，在单板计算机的控制算法中设置触发功能，当单板计算机接收到上位机发来的数据时，控制算法被触发。
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|---|---|---|---|---|
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Patent Citations (5)
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|---|---|---|---|---|
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| CN106706345A (zh) * | 2016-11-25 | 2017-05-24 | 合肥工业大学 | 一种线控转向系统路感模拟硬件在环仿真平台及仿真方法 |
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