CN113968106A - 车轮定位方法、装置、轮胎压力监测系统和存储装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种车轮定位方法、装置、轮胎压力监测系统和存储装置，其中，该车轮定位方法包括：在检测到车轮转动后，通过安装于所述车轮上的陀螺仪获取所述车轮的角速度；根据所述车轮的角速度与预设参考速度之间的关系以及所述车轮的转动方向，确定所述车轮为左轮或右轮。上述方案，使得对左右轮的定位方便快速、功耗小。

Description

车轮定位方法、装置、轮胎压力监测系统和存储装置

技术领域

本申请涉及车辆电子技术领域，特别是涉及一种车轮定位方法、装置、轮胎压力监测系统和存储装置。

背景技术

目前，在很多的中高端的汽车应用中，汽车所有轮胎的压力、温度等重要行车信息都要实时地显示给驾驶员作行车参考。尤其是在高速行驶时发现胎压信息异常，则需要立即准确地对轮胎进行定位，才能及时正确地做出处理；此外，轮胎换位、更换车身控制模块或更换轮胎气压监测传感器后，也应该能够及时校正轮胎定位并显示出正确定位下的胎压监测信息。

现有的车辆的左右轮定位方法包括两种：一种是采用车辆本身固有的abs系统(anti-lock braking system，防抱死制动系统)进行定位，但很难适用于后装市场，并且车轮经过更换位置后，难以自动确定车轮所在的位置；另一种是采用双轴加速度计进行定位，其只能在车辆匀速过程中才能定位，且对传感器的精度要求高，需要连续工作，不利于减小功耗。

发明内容

本申请主要解决的技术问题是提供一种车轮定位方法、装置、轮胎压力监测系统和存储装置，使得对左右轮的定位方便快速、功耗小。

为了解决上述问题，本申请第一方面提供了一种车轮定位方法，所述方法包括：在检测到车轮转动后，通过安装于所述车轮上的陀螺仪获取所述车轮的角速度；根据所述车轮的角速度与预设参考速度之间的关系以及所述车轮的转动方向，确定所述车轮为左轮或右轮。

为了解决上述问题，本申请第二方面提供了一种车轮定位装置，包括陀螺仪、通信电路和处理器：所述陀螺仪安装于车轮上，用于检测并输出所述车轮的角速度；所述通信电路分别与所述陀螺仪和所述处理器耦接，用于将所述陀螺仪输出的所述车轮的角速度发送至所述处理器；所述处理器用于接收所述车轮的角速度，并根据所述车轮的角速度与预设参考速度之间的关系以及所述车轮的转动方向将所述车轮定位为左轮或右轮，其中，所述处理器通过上述第一方面的车轮定位方法实现对所述车轮进行定位。

为了解决上述问题，本申请第三方面提供了一种轮胎压力监测系统，所述轮胎压力监测系统包括相互耦接的轮胎压力监测装置、车轮定位装置、车辆处理器和显示器；所述轮胎压力监测装置安装在车辆的车轮上，用于监测车辆的轮胎的压力数据，并将所述轮胎的压力数据发送至所述车辆处理器；所述车轮定位装置用于对所述车轮进行定位，并将对所述车轮的定位结果发送至所述车辆处理器；所述车辆处理器用于控制所述显示器对每个车轮的定位结果和压力数据进行显示；其中，所述车轮定位装置为上述第二方面的车轮定位装置。

为了解决上述问题，本申请第四方面提供了一种存储装置，存储有能够被处理器运行的程序数据，所述程序数据用于实现上述第一方面的车轮定位方法。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请的车轮定位方法包括：在检测到车轮转动后通过安装于车轮上的陀螺仪获取车轮的角速度，然后根据车轮的角速度与预设参考速度之间的关系以及车轮的转动方向，确定车轮为左轮或右轮。本申请通过陀螺仪获取车轮的角速度，由于安装于左右轮的陀螺仪会随着左右轮进行旋转，且两个陀螺仪的转动方向相反，即通过左右轮的陀螺仪所获取的车轮的角速度之间会存在差异，因此通过比较车轮的角速度与预设参考速度之间的关系，然后结合车轮的转动方向对左右轮进行定位判断，其检测及判断流程简单，左右轮定位的实现较方便；另外，无需在车辆匀速过程中才能定位，使得定位速度快，功耗较小。

附图说明

图1是本申请车轮定位方法一实施例的流程示意图；

图2为陀螺仪安装于车轮上的方向示意图；

图3是车辆前进时的车轮定位方法的流程示意图；

图4是车辆后退时的车轮定位方法的流程示意图；

图5是本申请车轮定位装置一实施例的框架示意图；

图6是本申请轮胎压力监测系统一实施例的框架示意图；

图7是本申请存储装置一实施例的框架示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本申请实施例的方案进行详细说明。

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、接口、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请。

本文中术语“系统”和“网络”在本文中常被可互换使用。本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。此外，本文中的“多”表示两个或者多于两个。

请参阅图1，图1是本申请车轮定位方法一实施例的流程示意图。具体而言，可以包括如下步骤：

步骤S11：在检测到车轮转动后，通过安装于所述车轮上的陀螺仪获取所述车轮的角速度。

车轮的角速度有助于理解车轮实时的旋转状态，进一步还可以预测车轮的下一刻状态，如预测车轮的下一刻旋转速度和旋转方向。车轮的角速度可以通过安装于车轮上的陀螺仪获得，陀螺仪是用高速回转体的动量矩敏感壳体相对惯性空间绕正交于自转轴的一个或多个轴的角运动检测装置，由于角速度的方向符合右手螺旋定则，即：四指顺着转动方向弯，那么大拇指的方向就是角速度的方向，于是陀螺仪测角速度的原理也类似：用右手握住陀螺仪，四指指向陀螺的旋转方向，大拇指就指向角速度的方向。也就是说，将陀螺仪放置于地面时，如果陀螺仪逆时针旋转，角速度方向向上，如果陀螺仪顺时针旋转，角速度方向向下，因此，在车轮转动后，通过安装于车轮上的陀螺仪可以获取到车轮的角速度。

在另一实施方式中，可以在车轮上安装离心加速度传感器，通过离心加速度传感器监测轮胎的离心加速度数据，从而可以判断轮胎是否转动，并且通过离心加速度a＝ω²*r，其中r为轮胎的半径，可以根据轮胎的离心加速度得到轮胎的角速度ω＝(a/r)^0.5。

步骤S12：根据所述车轮的角速度与预设参考速度之间的关系以及所述车轮的转动方向，确定所述车轮为左轮或右轮。

可以理解的是，在左右轮转动的过程中，从驾驶员的角度看过去，左右轮的转动方向是相反的，一个轮子为顺时针旋转，而另一个轮子则为逆时针旋转，因此，当左右轮在转动时，以车轮的角速度通过安装于车轮上的陀螺仪获得为例，分别安装于左右轮的陀螺仪会随着左右轮进行旋转，且两个陀螺仪的转动方向相反，即通过左右轮的陀螺仪所获取的车轮的角速度之间会存在差异，一个应该大于预设参考速度，而另一个应该小于预设参考速度，并通过车轮当前的转动方向，从而可以确定所述车轮为左轮或右轮。

进一步地，所述陀螺仪的敏感轴与所述车轮的转轴相平行，且从右轮指向左轮的方向为所述陀螺仪的敏感轴的正方向。具体地，陀螺仪可以为单轴陀螺仪或多轴陀螺仪。当使用单轴陀螺仪时，将单轴陀螺仪安装在车轮上，单轴陀螺仪的敏感轴方向与车轮的转轴方向相同，以车轮的中心为原点建立坐标系，将车轮的转轴方向作为Z轴方向，将车辆的前进方向作为坐标系的X轴方向，将车轮远离地面的方向且同时垂直于X轴和Z轴的方向作为Y轴方向，此时单轴陀螺仪测的是车轮向前向后转动时的角速度。当使用多轴陀螺仪时，可以理解的是，选择多轴陀螺仪中的一个轴向作为主敏感轴向，即敏感于车轮的转动方向，当车轮转动时，其输出的数据变化最大，然后同样可以建立一个以车轮的中心为原点建立坐标系，其实现方法与单轴陀螺仪类似。如图2所示，图2为陀螺仪安装于车轮上的方向示意图，其中，陀螺仪的X轴方向为车轮的转动方向，陀螺仪的Y轴方向为车轮的离心方向，陀螺仪的Z轴方向为车轮的法向，陀螺仪的X轴、Y轴、Z轴互为正交方向，且规定延Z轴从原点指向右轮外侧的方向为Z轴正向方向，Z轴正向方向即为陀螺仪的敏感轴的正方向，因此延Z轴从原点指向左轮外侧的方向为Z轴负向方向；可以理解的是，当绕Z轴转动的陀螺仪安装在左右轮上时，陀螺仪会随着左右车轮进行旋转，其转动方向相反，一个沿X轴正向转动，而另一个沿X轴负向转动，通过判断所获取到的车轮的角速度的矢量大小，从而可以判断出对应的车轮为左轮还是右轮。根据上述内容可知，本申请中采用单轴陀螺仪或者多轴陀螺仪均能实现获取车轮的角速度；其中，若采用单轴陀螺仪，其在安装时会有一定的要求，其安装角度误差不宜过大，避免导致检测不准确，一般地，其角度误差应控制在±10°以内；若采用多轴陀螺仪，则不必考虑其安装角度问题。

本实施例中，通过陀螺仪获取车轮的角速度，由于安装于左右轮的陀螺仪会随着左右轮进行旋转，且两个陀螺仪的转动方向相反，即通过左右轮的陀螺仪所获取的车轮的角速度之间会存在差异，因此通过比较车轮的角速度与预设参考速度之间的关系，然后结合车轮的转动方向对左右轮进行定位判断，其检测及判断流程简单，左右轮定位的实现较方便；另外，无需在车辆匀速过程中才能定位，使得定位速度快，功耗较小。

在一实施例中，上述步骤S12具体包括：在所述车轮的转动方向为前进方向时，若所述车轮的角速度大于所述预设参考速度，则确定所述车轮为右轮，若所述车轮的角速度小于所述预设参考速度，则确定所述车轮为左轮；在所述车轮的转动方向为后退方向时，若所述车轮的角速度大于所述预设参考速度，则确定所述车轮为左轮，若所述车轮的角速度小于所述预设参考速度，则确定所述车轮为右轮。

根据上述内容，由于规定了右轮为Z轴正向方向，因此当车辆向前行进时，从驾驶员的角度看过去，右轮延Z轴逆时针转动，左轮延Z轴顺时针转动，根据右手定则，测得的右轮的角速度指向Z轴正方向，此时右轮的角速度大于预设参考速度，测得的左轮的角速度指向Z轴负方向，此时左轮的角速度小于预设参考速度；而当车辆向后倒退时，刚好与上述情况相反，右轮的角速度是沿着Z轴负方向的，此时右轮的角速度小于预设参考速度，左轮的角速度是沿着Z轴正方向的，此时左轮的角速度大于预设参考速度；因此，根据以上对应关系，通过判断车轮角速度的矢量大小，可以判断出左右轮。相应地，预设参考速度可以作为判断车轮是左轮还是右轮的参考值；请结合图3，图3是车辆前进时的车轮定位方法的流程示意图，在车辆前进时，车轮的转动方向为前进方向，车轮上安装有TPMS(车轮胎压监测系统)，通过TPMS接收机接收TPMS中陀螺仪的输出的角速度数据Data，然后将角速度数据Data与预设参考速度Reference进行对比，若输出的车轮的角速度数据Data大于预设参考速度Reference，则可以判断车轮为右轮，若输出的车轮的角速度数据Data小于预设参考速度Reference，则可以判断车轮为左轮。请结合图4，图4是车辆后退时的车轮定位方法的流程示意图，在车辆后退时，车轮的转动方向为后退方向，通过TPMS接收机接收TPMS中陀螺仪的输出的角速度数据Data，然后将角速度数据Data与预设参考速度Reference进行对比，若输出的车轮的角速度数据Data小于预设参考速度Reference，则可以判断车轮为右轮，若输出的车轮的角速度数据Data大于预设参考速度Reference，则可以判断车轮为左轮。

具体地，预设参考速度可以为一基准值，也可以为一基准范围。在一实施方式中，当陀螺仪在角速度为零时，输出的角速度数据为0，则预设参考速度为0，或者，当陀螺仪在角速度为零时，输出的角速度数据为一个非零的确定值s，则预设参考速度为该非零的确定值s。在另一实施方式中，当陀螺仪在角速度为零时，输出的角速度数据为一个区间范围[a，b]，则预设参考速度为该区间范围[a，b]。在其他实施方式中，当陀螺仪旋转达到一定的转速后，此时陀螺仪对应输出的角速度为区间范围[c，d]，若在这种情况下需要进行左右轮判断，那么预设参考速度可以为该区间范围[c，d]。

在一具体应用场景中，当车辆静止时，即车轮的实际角速度为0时，陀螺仪的输出值为0，则此时预设参考速度为0；因此，在车辆前进时，车轮的转动方向为前进方向，此时车轮上的陀螺仪的输出的角速度数据为300rad/s，然后将角速度数据300rad/s与预设参考速度0进行对比，由于300rad/s大于预设参考速度0，则可以判断该车轮为右轮；而在车辆后退时，车轮的转动方向为后退方向，此时车轮上的陀螺仪的输出的角速度数据为-300rad/s，然后将角速度数据-300rad/s与预设参考速度0进行对比，由于-300rad/s小于预设参考速度0，则可以判断该车轮为右轮。

在另一具体应用场景中，当车辆静止时，即车轮的实际角速度为0时，由于误差影响，此时车轮A上的陀螺仪的输出值处于[-10，10]rad/s之间，因此陀螺仪的输出值处于[-10，10]rad/s之间，则此时预设参考速度为[-10，10]rad/s；因此，在车辆前进时，车轮A的转动方向为前进方向，当车轮A上的陀螺仪的输出的角速度数据为200rad/s，然后将角速度数据200rad/s与预设参考速度[-10，10]rad/s进行对比，由于200rad/s大于预设参考速度[-10，10]rad/s，则可以判断车轮A为右轮；而此时与车轮A相对的车轮B的转动方向也为前进方向，但车轮B上的陀螺仪的输出的角速度数据为-200rad/s，将角速度数据-200rad/s与预设参考速度[-10，10]rad/s进行对比，由于-200rad/s小于预设参考速度[-10，10]rad/s，则可以判断车轮B为左轮。

进一步地，在一实施例中，本申请的车轮定位方法还可以包括：若所述车轮的角速度等于所述预设参考速度，则继续执行所述获取所述车轮的角速度的步骤。

可以理解的是，通过比较车轮的角速度与预设参考速度之间的关系，然后结合车轮的转动方向可以对左右轮进行定位判断，但是，若获取到的车轮的角速度等于预设参考速度时，则无法判断，如图3和图4所示，若输出的车轮的角速度数据Data等于预设参考速度Reference，此时则需要继续获取车轮的角速度，以在某一时刻所输出的车轮的角速度数据Data满足大于或小于预设参考速度Reference的情况，从而实现对左右轮进行定位判断。

在又一具体应用场景中，当车辆达到360rad/s的转速时，此时车轮A的实际角速度为360rad/s或-360rad/s，而车轮A上的陀螺仪的输出值为[350，370]rad/s或[-370，-350]rad/s，因此陀螺仪的输出值处于[-370，370]rad/s之间，则此时预设参考速度为[-370，370]rad/s，且在此时需要进行车轮的左右轮判断；因此，在车辆前进时，车轮A的转动方向为前进方向，此时车轮A上的陀螺仪的输出的角速度数据为360rad/s，然后将角速度数据360rad/s与预设参考速度[-370，370]rad/s进行对比，由于360rad/s处于预设参考速度[350，370]rad/s之间，此时不能判断车轮A为左轮或右轮，需要继续获取车轮A上的陀螺仪的输出的角速度数据；当在车辆前进时，车轮A上的陀螺仪的输出的角速度数据为400rad/s时，由于400rad/s大于预设参考速度[-370，370]rad/s，此时可以判断车轮A为右轮；而此时与车轮A相对的车轮B的转动方向也为前进方向，但车轮B上的陀螺仪的输出的角速度数据为-400rad/s，将角速度数据-400rad/s与预设参考速度[-370，370]rad/s进行对比，由于-400rad/s小于预设参考速度[-370，370]rad/s，则可以判断车轮B为左轮。

请参阅图5，图5是本申请车轮定位装置一实施例的框架示意图。车轮定位装置50包括陀螺仪500、通信电路502和处理器504；陀螺仪500安装于车轮上，用于检测并输出车轮的角速度；通信电路502分别与陀螺仪500和处理器504耦接，用于将陀螺仪500输出的车轮的角速度发送至处理器504；处理器504用于接收车轮的角速度，并根据车轮的角速度与预设参考速度之间的关系以及车轮的转动方向将车轮定位为左轮或右轮，其中，处理器504通过上述任意一种车轮定位方法实现对车轮进行定位。

具体地，车轮定位装置50可以是TPMS系统中的装置，TPMS系统上安装有陀螺仪500，陀螺仪500可以为单轴陀螺仪或多轴陀螺仪，其中，包含有陀螺仪500的TPMS不局限于陀螺仪500封装于TPMS单芯片内的SIP封装，也可以是外置陀螺仪的TPMS模组等实现形式。处理器504为TPMS接收主机，陀螺仪500与TPMS接收主机之间的通信电路502采用无线通信方式，例如为RF、zigbee、Lora wan、Lora、蓝牙等。

关于本申请处理器504实现将车轮定位为左轮或右轮的具体内容请参阅上述车轮定位方法实施例中的内容，此处不再赘述。

请参阅图6，图6是本申请轮胎压力监测系统一实施例的框架示意图。轮胎压力监测系统60包括相互耦接的轮胎压力监测装置600、车轮定位装置602、车辆处理器604和显示器606；轮胎压力监测装置600安装在车辆的车轮上，用于监测车辆的轮胎的压力数据，并将轮胎的压力数据发送至车辆处理器604；车轮定位装置602用于对车轮进行定位，并将对车轮的定位结果发送至车辆处理器604；车辆处理器604用于控制显示器606对每个车轮的定位结果和对应的轮胎的压力数据进行显示；其中，车轮定位装置602为上述任意一种车轮定位装置。可以理解的是，车辆的每一个车轮上均可以安装有一个轮胎压力监测装置600和车轮定位装置602。

具体而言，车辆处理器604还可以称为CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)。车辆处理器604可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。车辆处理器604还可以是通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。另外，车辆处理器604可以由集成电路芯片共同实现。

请参阅图7，图7是本申请存储装置一实施例的框架示意图。存储装置70为计算机可读存储介质，存储有能够被处理器运行的程序数据700，程序数据700用于实现上述任意一种车轮定位方法实施例中的步骤。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法、装置和系统，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施方式仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性、机械或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施方式方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本申请各个实施方式方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

Claims (10)

1.一种车轮定位方法，其特征在于，所述方法包括：

在检测到车轮转动后，通过安装于所述车轮上的陀螺仪获取所述车轮的角速度；

根据所述车轮的角速度与预设参考速度之间的关系以及所述车轮的转动方向，确定所述车轮为左轮或右轮。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述陀螺仪的敏感轴与所述车轮的转轴相平行，且从右轮指向左轮的方向为所述陀螺仪的敏感轴的正方向。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述车轮的角速度与预设参考速度之间的关系以及所述车轮的转动方向，确定所述车轮为左轮或右轮的步骤，包括：

在所述车轮的转动方向为前进方向时，若所述车轮的角速度大于所述预设参考速度，则确定所述车轮为右轮，若所述车轮的角速度小于所述预设参考速度，则确定所述车轮为左轮；

在所述车轮的转动方向为后退方向时，若所述车轮的角速度大于所述预设参考速度，则确定所述车轮为左轮，若所述车轮的角速度小于所述预设参考速度，则确定所述车轮为右轮。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

若所述车轮的角速度等于所述预设参考速度，则继续执行所述获取所述车轮的角速度的步骤。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设参考速度为一基准值或一基准范围。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，

当所述车轮的实际角速度为0、所述陀螺仪的输出值为0或s时，则所述基准值为0或s，其中，所述s为不等于0的确定值；

当所述车轮的实际角速度为0、所述陀螺仪的输出值为[a，b]时，则所述基准范围为[a，b]；

当所述车轮的实际角速度不为0、所述陀螺仪的输出值为[c，d]时，则所述基准范围为[c，d]。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述陀螺仪为单轴陀螺仪或多轴陀螺仪。

8.一种车轮定位装置，其特征在于，包括陀螺仪、通信电路和处理器：

所述陀螺仪安装于车轮上，用于检测并输出所述车轮的角速度；

所述通信电路分别与所述陀螺仪和所述处理器耦接，用于将所述陀螺仪输出的所述车轮的角速度发送至所述处理器；

所述处理器用于接收所述车轮的角速度，并根据所述车轮的角速度与预设参考速度之间的关系以及所述车轮的转动方向将所述车轮定位为左轮或右轮，其中，所述处理器通过权利要求1至7任一项所述的方法实现对所述车轮进行定位。

9.一种轮胎压力监测系统，其特征在于，所述轮胎压力监测系统包括相互耦接的轮胎压力监测装置、车轮定位装置、车辆处理器和显示器；

所述轮胎压力监测装置安装在车辆的车轮上，用于监测车辆的轮胎的压力数据，并将所述轮胎的压力数据发送至所述车辆处理器；

所述车轮定位装置用于对所述车轮进行定位，并将对所述车轮的定位结果发送至所述车辆处理器；

所述车辆处理器用于控制所述显示器对每个车轮的定位结果和压力数据进行显示；

其中，所述车轮定位装置为权利要求8所述的车轮定位装置。

10.一种存储装置，其特征在于，存储有能够被处理器运行的程序数据，所述程序数据用于实现权利要求1至7任一项所述的方法。

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