CN112721653A - 一种纯电动车直驱电机运动模式控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种纯电动车直驱电机运动模式控制方法及装置，涉及汽车电子技术领域，该方法包括以下步骤：判定车辆是否处于前进挡行驶状态；根据接收的换挡杆换挡信号和加速踏板信号，判断车辆的运动模式是否触发；当车辆已触发运动模式时，根据扭矩提升算法计算扭矩输出值，并生成对应的扭矩输出指令；判断扭矩输出指令对应的扭矩是否超出直驱电机在当前转速下的固有峰值扭矩输出值，不超出则执行扭矩输出指令，反之则根据固有峰值扭矩输出值调整扭矩。本申请基于电机的转速和转矩之间的对应关系，根据车辆当前情况、换挡杆换挡信号以及加速踏板信号，合理计算输出扭矩，改进纯电动车直驱电机运动模式的控制工作。

Description

一种纯电动车直驱电机运动模式控制方法及装置

技术领域

本发明涉及汽车电子技术领域，具体涉及一种纯电动车直驱电机运动模式控制方法及装置。

背景技术

近年来，伴随着国家对新能源汽车产业的扶持，纯电动商用车获得空前发展，纯电动商用车在各种技术领域逐步替代传统燃油车。其中各车型使用的动力驱动系统主要有直驱和EMT(Mechanical Transmission)变速箱动力总成两种。EMT变速箱的动力总成因其大扭矩的输出特性，在重型卡车上的应用较为广泛，直驱电机相比于变速箱的机械传动，效率传递上会有一定提升，从节能方面考虑应用主要分布在12T以下的轻卡和中重型卡车上。习惯了燃油车驾驶的驾驶员，在驾驶新能源车辆时仍然保留了燃油车的部分驾驶习惯，因此对新能源车辆的驾驶需求也是不断增加，其中S挡运动模式就是一个特定需求。

传统燃油车“S挡”即动力运动模式，是发动机的ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元)和变速器的TCU(Transmission Control Unit，自动变速箱控制单元)通过软件控制节气门开度以及换挡转速等特别要素点进行设置，实现区别于D挡的更强劲的动力和加速感觉的一种动力运动模式。EMT变速箱的纯电动车辆，其换挡模式和S挡运动模式和传统燃油车类似。同样利用机械换挡过程中，推迟低档位换挡转速区间使电机在达到峰值转矩之前获取更大扭矩输出，或者为了减少车速上升过程中多档位的换挡频次，直接采取二挡起步，将变速箱1挡设置为爬坡档以便于获得更大的爬坡力矩。从而实现低档位高扭矩输出，满足车辆行驶过程大扭矩输出模式的需求。直驱电机驱动系统，其电机的外特性曲线决定了电机的转速和转矩关系。

因此，车辆无法通过延时换挡转速的方式获取高扭矩的动力输出，但是为了获取同燃油车相似的运动模式，以满足车辆实际使用中的需求，急需设计一种新能源纯电动车直驱电机运动模式的控制方法。

发明内容

本申请提供一种纯电动车直驱电机运动模式控制方法及装置，基于电机的转速和转矩之间的对应关系，根据车辆当前情况、换挡杆换挡信号以及加速踏板信号，合理计算输出扭矩，改进纯电动车直驱电机运动模式的控制工作。

第一方面，本申请提供了一种纯电动车直驱电机运动模式控制方法，所述方法包括以下步骤：

待整车上电完成且车辆进入常规行驶状态后，判定车辆是否处于前进挡行驶状态；

当车辆处于前进挡行驶状态时，根据接收的换挡杆换挡信号和加速踏板信号，判断车辆的运动模式是否触发；

当车辆已触发运动模式时，根据扭矩提升算法计算扭矩输出值，并生成对应的扭矩输出指令；

判断所述扭矩输出指令对应的扭矩是否超出直驱电机在当前转速下的固有峰值扭矩输出值，不超出则执行所述扭矩输出指令，反之，则根据所述固有峰值扭矩输出值调整扭矩。

进一步的，所述方法还包括以下步骤：

整车上电完成后，接收所述换挡杆换挡信号；

接收制动踏板行程信号，判断所述制动踏板行程信号是否有效，无效则不执行换挡；

当所述制动踏板行程有效时，执行所述换挡杆换挡信号，并判定所述换挡杆换挡信号是否对应为前进挡；

若所述换挡杆换挡信号对应为前进挡，接收加速踏板信号，控制车辆向前行驶进入常规行驶状态。

具体的，所述判断所述制动踏板行程信号是否有效中：

所述制动踏板行程信号对应的制动踏板制动行程大于制动踏板制动全程的10％，则判定为有效，反之判定为无效。

具体的，所述判断车辆的运动模式是否触发中，包括以下步骤：

判断接收的所述换挡杆换挡信号是否有效，无效则维持常规行驶状态；

当所述换挡杆换挡信号有效时，控制车辆进入运动模式。

进一步的，所述方法还包括以下步骤：

控制车辆进入运动模式时，检测加速踏板开度；

依据所述加速踏板开度，根据扭矩提升算法计算扭矩输出值；

判断扭矩输出值是否超出指定转速下电机最大输出扭矩值，若超出则按最大扭矩值生成扭矩输出指令；若不超出，则根据扭矩输出值生成扭矩输出指令。

第二方面，本申请提供了一种纯电动车直驱电机运动模式控制装置，所述装置包括：

信号接收模块，其用于接收换挡杆换挡信号、加速踏板信号；

信息识别模块，其用于待整车上电完成且车辆进入常规行驶状态后，判定车辆是否处于前进挡行驶状态；

所述信息识别模块还用于当车辆处于前进挡行驶状态时，根据所述换挡杆换挡信号和所述加速踏板信号，判断车辆的运动模式是否触发；

扭矩输出模块，其用于当车辆已触发运动模式时，根据扭矩提升算法计算扭矩输出值，并生成对应的扭矩输出指令；

所述扭矩输出模块还用于判断所述扭矩输出指令对应的扭矩是否超出直驱电机在当前转速下的固有峰值扭矩输出值，不超出则执行所述扭矩输出指令，反之，则根据所述固有峰值扭矩输出值调整扭矩。

进一步的，所述信息识别模块还用于接收制动踏板行程信号，判断所述制动踏板行程信号是否有效，无效则不允许执行换挡；

所述信息识别模块还用于当所述制动踏板行程有效时，允许执行所述换挡杆换挡信号，并判定所述换挡杆换挡信号是否对应为前进挡；

所述信息识别模块还用于当判定所述换挡杆换挡信号对应为前进挡时，判定允许根据所述加速踏板信号控制车辆向前行驶，进入常规行驶状态。

具体的，所述判断所述制动踏板行程信号是否有效中：

所述制动踏板行程信号对应的制动踏板制动行程大于制动踏板制动全程的10％，则判定为有效，反之判定为无效。

进一步的，所述信息识别模块还用于判断所述换挡杆换挡信号是否有效，当所述换挡杆换挡信号有效时，允许车辆进入运动模式。

进一步的，所述扭矩输出模块还用于当车辆准备进入运动模式时，检测加速踏板开度；

所述扭矩输出模块还用于依据所述加速踏板开度，根据扭矩提升算法计算扭矩输出值；

所述扭矩输出模块还用于判断扭矩输出值是否超出指定转速下电机最大输出扭矩值，若超出则按最大扭矩值生成扭矩输出指令；若不超出，则根据扭矩输出值生成扭矩输出指令。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

本申请基于电机的转速和转矩之间的对应关系，根据车辆当前情况、换挡杆换挡信号以及加速踏板信号，合理计算输出扭矩，从而改进纯电动车直驱电机运动模式的控制工作，满足当前纯电动车的使用需求。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例中提供的纯电动车直驱电机运动模式控制方法的步骤流程图；

图2为本申请实施例中提供的纯电动车直驱电机运动模式控制方法中步骤A1～A4的步骤流程图；

图3为本申请实施例中提供的纯电动车直驱电机运动模式控制方法中步骤B1～B2的步骤流程图；

图4为本申请实施例中提供的纯电动车直驱电机运动模式控制方法中步骤C1～C3的步骤流程图；

图5为本申请实施例中提供的纯电动车直驱电机运动模式控制方法中步骤D1～D3的步骤流程图；

图6为本申请实施例中提供的纯电动车直驱电机运动模式控制方法中步骤A1～A4的原理流程图；

图7为本申请实施例中提供的纯电动车直驱电机运动模式控制方法中步骤B1～B2的原理流程图；

图8为本申请实施例中提供的纯电动车直驱电机运动模式控制方法中步骤C1～C3的原理流程图；

图9为本申请实施例中提供的纯电动车直驱电机运动模式控制方法中步骤D1～D3的原理流程图；

图10为本申请实施例中提供的纯电动车直驱电机运动模式控制装置的结构框图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。

本发明实施例提供一种纯电动车直驱电机运动模式控制方法及装置，基于电机的转速和转矩之间的对应关系，根据车辆当前情况、换挡杆换挡信号以及加速踏板信号，合理计算输出扭矩，从而改进纯电动车直驱电机运动模式的控制工作，满足当前纯电动车的使用需求。

为达到上述技术效果，本申请的总体思路如下：

一种纯电动车直驱电机运动模式控制方法，该方法包括以下步骤：

S1、待整车上电完成且车辆进入常规行驶状态后，判定车辆是否处于前进挡行驶状态；

S2、当车辆处于前进挡行驶状态时，根据接收的换挡杆换挡信号和加速踏板信号，判断车辆的运动模式是否触发；

S3、当车辆已触发运动模式时，根据扭矩提升算法计算扭矩输出值，并生成对应的扭矩输出指令；

S4、判断扭矩输出指令对应的扭矩是否超出直驱电机在当前转速下的固有峰值扭矩输出值，不超出则执行扭矩输出指令，反之，则根据固有峰值扭矩输出值调整扭矩。

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。

第一方面，参见图1～9所示，本发明实施例提供一种纯电动车直驱电机运动模式控制方法，该方法包括以下步骤：

S1、待整车上电完成且车辆进入常规行驶状态后，判定车辆是否处于前进挡行驶状态；

S2、当车辆处于前进挡行驶状态时，根据接收的换挡杆换挡信号和加速踏板信号，判断车辆的运动模式是否触发；

S3、当车辆已触发运动模式时，根据扭矩提升算法计算扭矩输出值，并生成对应的扭矩输出指令；

S4、判断扭矩输出指令对应的扭矩是否超出直驱电机在当前转速下的固有峰值扭矩输出值，不超出则执行扭矩输出指令，反之，则根据固有峰值扭矩输出值调整扭矩。

其中，车辆的整车控制器接收档位信号和加速踏板信号指令后，输出转速输出指令和扭矩输出指令，控制车辆按照常规行驶模式向前行驶；

当驾驶员操作档位进行换挡指令时，整车控制器接收档位信号、加速踏板信号指令，判定S挡模式是否触发；

整车控制器根据运动模式档位触发指令请求，检测加速踏板开度值信号，并运行扭矩提升算法程序，计算扭矩输出值，并发出扭矩输出指令和转速输出指令；

电机控制器接收整车控制器车辆运行指令，控制电机运行。

需要说明的是，转速和扭矩存在对应关系，即电机转速和转矩特性曲线，故而在进行输出指令时，发出扭矩输出指令的同时，还可以输出转速输出指令。

具体的，步骤S3中，根据扭矩提升算法计算扭矩输出值，具体分为四个阶段，大致过程分为四个步骤阶段：

踏板开度值＝实际开度值×开度放大系数；

需求扭矩＝电机最高扭矩*踏板开度值百分比；

根据电机转速和转矩特性曲线(对应表)查找转速和扭矩的一一对应关系，即不同转速下的电机极限输出扭矩值；

输出扭矩不得大于特性曲线下的极限扭矩输出，即输出扭矩≤特性曲线下的极限扭矩输出；

本申请实施例中，基于电机的转速和转矩之间的对应关系，根据车辆当前情况、换挡杆换挡信号以及加速踏板信号，合理计算输出扭矩，从而改进纯电动车直驱电机运动模式的控制工作，满足当前纯电动车的使用需求。

进一步的，该方法还包括以下步骤：

A1、整车上电完成后，接收换挡杆换挡信号；

A2、接收制动踏板行程信号，判断制动踏板行程信号是否有效，无效则不执行换挡；

A3、当制动踏板行程有效时，执行换挡杆换挡信号，并判定换挡杆换挡信号是否对应为前进挡；

A4、若换挡杆换挡信号对应为前进挡，接收加速踏板信号，控制车辆向前行驶进入常规行驶状态。

需要说明的是，步骤A1～A4的原理流程图为说明书附图的图6，即步骤S101～S104。

具体的，判断制动踏板行程信号是否有效中：

制动踏板行程信号对应的制动踏板制动行程大于制动踏板制动全程的10％，则判定为有效，反之判定为无效。

具体的，判断车辆的运动模式是否触发中，包括以下步骤：

B1、判断接收的换挡杆换挡信号是否有效，无效则维持常规行驶状态；

B2、当换挡杆换挡信号有效时，控制车辆进入运动模式。

需要说明的是，步骤B1～B2的原理流程图为说明书附图的图7，即步骤S201～S203。

在实际操作时，上述步骤具体流程为：

整车控制器接收加速踏板信号指令，整车按常规行驶状态，向前行驶，整车控制器接收换挡杆换挡信号；

整车控制器检测判断换挡杆指令是否有效，无效则继续保持常规行驶，有效则执行；

整车控制器接受换挡杆操作指令，触发S挡运动模式。

进一步的，该方法还包括以下步骤：

C1、控制车辆进入运动模式时，检测加速踏板开度；

C2、依据加速踏板开度，根据扭矩提升算法计算扭矩输出值；

C3、判断扭矩输出值是否超出指定转速下电机最大输出扭矩值，若超出则按最大扭矩值生成扭矩输出指令；若不超出，则根据扭矩输出值生成扭矩输出指令。

需要说明的是，步骤C1～C3的原理流程图为说明书附图的图8，即步骤S301～S304。

进一步的，该方法还包括以下步骤：

D1、电机控制器接收整车控制器输出的转速输出指令和扭矩输出指令；

D2、电机控制器判定整车控制器输出的扭矩输出指令是否超出对应转速下电机固有峰值扭矩输出值，若超出则按照该转速下电机固有扭矩输出，若不超出则按照整车控制器指令输出；

D3、电机控制器按指令控制电机输出大扭矩转矩。

需要说明的是，步骤D1～D3的原理流程图为说明书附图的图9，即步骤S401～S403。

第二方面，参见图10所示，本发明实施例提供一种纯电动车直驱电机运动模式控制装置，该装置用于实施第一方面提及的一种纯电动车直驱电机运动模式控制方法，该装置包括：

信号接收模块，其用于接收换挡杆换挡信号、加速踏板信号；

信息识别模块，其用于待整车上电完成且车辆进入常规行驶状态后，判定车辆是否处于前进挡行驶状态；

信息识别模块还用于当车辆处于前进挡行驶状态时，根据换挡杆换挡信号和加速踏板信号，判断车辆的运动模式是否触发；

扭矩输出模块，其用于当车辆已触发运动模式时，根据扭矩提升算法计算扭矩输出值，并生成对应的扭矩输出指令；

扭矩输出模块还用于判断扭矩输出指令对应的扭矩是否超出直驱电机在当前转速下的固有峰值扭矩输出值，不超出则执行扭矩输出指令，反之，则根据固有峰值扭矩输出值调整扭矩。、

其中，车辆的整车控制器接收档位信号和加速踏板信号指令后，输出转速输出指令和扭矩输出指令，控制车辆按照常规行驶模式向前行驶；

当驾驶员操作档位进行换挡指令时，整车控制器接收档位信号、加速踏板信号指令，判定S挡模式是否触发；

整车控制器根据运动模式档位触发指令请求，检测加速踏板开度值信号，并运行扭矩提升算法程序，计算扭矩输出值，并发出扭矩输出指令和转速输出指令；

电机控制器接收整车控制器车辆运行指令，控制电机运行。

需要说明的是，转速和扭矩存在对应关系，即电机转速和转矩特性曲线，故而在进行输出指令时，发出扭矩输出指令的同时，还可以输出转速输出指令。

具体的，根据扭矩提升算法计算扭矩输出值，具体分为四个阶段，大致过程分为四个步骤阶段：

踏板开度值＝实际开度值×开度放大系数；

需求扭矩＝电机最高扭矩*踏板开度值百分比；

根据电机转速和转矩特性曲线(对应表)查找转速和扭矩的一一对应关系，即不同转速下的电机极限输出扭矩值；

输出扭矩不得大于特性曲线下的极限扭矩输出，即输出扭矩≤特性曲线下的极限扭矩输出；

本申请实施例中，基于电机的转速和转矩之间的对应关系，根据车辆当前情况、换挡杆换挡信号以及加速踏板信号，合理计算输出扭矩，从而改进纯电动车直驱电机运动模式的控制工作，满足当前纯电动车的使用需求。

进一步的，信息识别模块还用于接收制动踏板行程信号，判断制动踏板行程信号是否有效，无效则不允许执行换挡；

信息识别模块还用于当制动踏板行程有效时，允许执行换挡杆换挡信号，并判定换挡杆换挡信号是否对应为前进挡；

信息识别模块还用于当判定换挡杆换挡信号对应为前进挡时，判定允许根据加速踏板信号控制车辆向前行驶，进入常规行驶状态。

具体的，判断制动踏板行程信号是否有效中：

制动踏板行程信号对应的制动踏板制动行程大于制动踏板制动全程的10％，则判定为有效，反之判定为无效。

进一步的，信息识别模块还用于判断换挡杆换挡信号是否有效，当换挡杆换挡信号有效时，允许车辆进入运动模式。

进一步的，扭矩输出模块还用于当车辆准备进入运动模式时，检测加速踏板开度；

扭矩输出模块还用于依据加速踏板开度，根据扭矩提升算法计算扭矩输出值；

扭矩输出模块还用于判断扭矩输出值是否超出指定转速下电机最大输出扭矩值，若超出则按最大扭矩值生成扭矩输出指令；若不超出，则根据扭矩输出值生成扭矩输出指令。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的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申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请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申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种纯电动车直驱电机运动模式控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

待整车上电完成且车辆进入常规行驶状态后，判定车辆是否处于前进挡行驶状态；

当车辆处于前进挡行驶状态时，根据接收的换挡杆换挡信号和加速踏板信号，判断车辆的运动模式是否触发；

当车辆已触发运动模式时，根据扭矩提升算法计算扭矩输出值，并生成对应的扭矩输出指令；

判断所述扭矩输出指令对应的扭矩是否超出直驱电机在当前转速下的固有峰值扭矩输出值，不超出则执行所述扭矩输出指令，反之，则根据所述固有峰值扭矩输出值调整扭矩。

2.如权利要求1所述的纯电动车直驱电机运动模式控制方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：

整车上电完成后，接收所述换挡杆换挡信号；

接收制动踏板行程信号，判断所述制动踏板行程信号是否有效，无效则不执行换挡；

当所述制动踏板行程有效时，执行所述换挡杆换挡信号，并判定所述换挡杆换挡信号是否对应为前进挡；

若所述换挡杆换挡信号对应为前进挡，接收加速踏板信号，控制车辆向前行驶进入常规行驶状态。

3.如权利要求2所述的纯电动车直驱电机运动模式控制方法，其特征在于，所述判断所述制动踏板行程信号是否有效中：

所述制动踏板行程信号对应的制动踏板制动行程大于制动踏板制动全程的10％，则判定为有效，反之判定为无效。

4.如权利要求1所述的纯电动车直驱电机运动模式控制方法，其特征在于，所述判断车辆的运动模式是否触发中，包括以下步骤：

判断接收的所述换挡杆换挡信号是否有效，无效则维持常规行驶状态；

当所述换挡杆换挡信号有效时，控制车辆进入运动模式。

5.如权利要求1所述的纯电动车直驱电机运动模式控制方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：

控制车辆进入运动模式时，检测加速踏板开度；

依据所述加速踏板开度，根据扭矩提升算法计算扭矩输出值；

判断扭矩输出值是否超出指定转速下电机最大输出扭矩值，若超出则按最大扭矩值生成扭矩输出指令；若不超出，则根据扭矩输出值生成扭矩输出指令。

6.一种纯电动车直驱电机运动模式控制装置，其特征在于，所述装置包括：

信号接收模块，其用于接收换挡杆换挡信号、加速踏板信号；

信息识别模块，其用于待整车上电完成且车辆进入常规行驶状态后，判定车辆是否处于前进挡行驶状态；

所述信息识别模块还用于当车辆处于前进挡行驶状态时，根据所述换挡杆换挡信号和所述加速踏板信号，判断车辆的运动模式是否触发；

扭矩输出模块，其用于当车辆已触发运动模式时，根据扭矩提升算法计算扭矩输出值，并生成对应的扭矩输出指令；

所述扭矩输出模块还用于判断所述扭矩输出指令对应的扭矩是否超出直驱电机在当前转速下的固有峰值扭矩输出值，不超出则执行所述扭矩输出指令，反之，则根据所述固有峰值扭矩输出值调整扭矩。

7.如权利要求6所述的纯电动车直驱电机运动模式控制装置，其特征在于：

所述信息识别模块还用于接收制动踏板行程信号，判断所述制动踏板行程信号是否有效，无效则不允许执行换挡；

所述信息识别模块还用于当所述制动踏板行程有效时，允许执行所述换挡杆换挡信号，并判定所述换挡杆换挡信号是否对应为前进挡；

所述信息识别模块还用于当判定所述换挡杆换挡信号对应为前进挡时，判定允许根据所述加速踏板信号控制车辆向前行驶，进入常规行驶状态。

8.如权利要求7所述的纯电动车直驱电机运动模式控制装置，其特征在于，所述判断所述制动踏板行程信号是否有效中：

所述制动踏板行程信号对应的制动踏板制动行程大于制动踏板制动全程的10％，则判定为有效，反之判定为无效。

9.如权利要求6所述的纯电动车直驱电机运动模式控制装置，其特征在于：

所述信息识别模块还用于判断所述换挡杆换挡信号是否有效，当所述换挡杆换挡信号有效时，允许车辆进入运动模式。

10.如权利要求6所述的纯电动车直驱电机运动模式控制装置，其特征在于：

所述扭矩输出模块还用于当车辆准备进入运动模式时，检测加速踏板开度；

所述扭矩输出模块还用于依据所述加速踏板开度，根据扭矩提升算法计算扭矩输出值；

所述扭矩输出模块还用于判断扭矩输出值是否超出指定转速下电机最大输出扭矩值，若超出则按最大扭矩值生成扭矩输出指令；若不超出，则根据扭矩输出值生成扭矩输出指令。

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