CN2058392U - 机动车车灯故障报警器 - Google Patents

Abstract

机动车车灯故障报警器是对汽车、拖拉机及其挂车的车灯特别是在行驶中的各车灯进行检测。由车灯损坏报警(1-9)，保险丝熔断报警(10，11，6，7)、电源电压超限报警(12，13，6，7)三部分组成。当有车灯损坏，车灯电路开路或接触不良，保险丝熔断而导致车灯不亮或因电源电压过低车灯照明度不够时，本装置用红灯显示出故障的相应部位，并用音响报警提醒驾驶员及对排除故障。

Description

本发明是对汽车、拖拉机及其拖挂车(以下简称机动车)上的车灯工作状态进行检测的装置，特别是对上述机动车在行驶中，对其车灯故障进行声、光报警的装置。

机动车上安装刹车灯、转向灯、后灯、雾灯或者是会车灯(以下简称车灯)是确保行车安全的重要灯具。目前机动车上安装的车灯仍属于白炽灯，其灯丝在行驶的震动下很容易损坏，车灯电路也常会因震动造成开路、接触不良或短路，通常驾驶员总是以行车前检查车灯是否有故障来保证行车安全。应当指出，目前机动车车灯故障(尤其是车灯损坏)都是在发生故障以后的某次检查中发现的，因此从车灯发生故障到驾驶员发现其间所经历的时间内，因驾驶员误认为还有正常的车灯指示而经常发生交通事故。特别是拖挂车与单车之间连接的电缆，常因机动车的震动损坏造成开路或接触不良，使拖挂车上的车灯失去作用，其后果更不堪设想。目前，国内外机动车上均未见在行驶中直接对车灯故障进行声、光报警的装置。虽然有的汽车驾驶室内装有转向指示灯，用以帮助驾驶员判断转向灯开关闭合方向是否正确，但由于这种转向指示灯与机动车转向灯是并联的，因此它并不能指示转向灯是否发生故障。

本发明的目的是为行驶中的机动车提供一种对其车灯故障进行声、光报警的装置，以提醒驾驶员及时采取措施消除车灯故障而造成的交通事故隐患，以最大限度减少交通事故的发生。

一般说来机动车车灯故障有三种可能性：其一包括车灯灯丝烧断、车灯线路开路和接触不良(后文将这类故障简称车灯损坏)，这类故障会导致车灯回路内的电流强度减小；其二是车灯回路内的保险丝熔断，这类故障往往是由于车灯回路内的电流强度过大引起的；再者是电源电压过低，导致车灯亮度不足(后文简称电源电压超限)，因此检查车灯工作正常与否需要通过上述三个途径。对车灯损坏检测的方法是对有关车灯回路的电流强度取样并与其正常值比较，然后借助车灯开关闭合的条件确定被测车灯回路内车灯损坏与否。当车灯损坏、保险丝熔断、电源电压超限任何一种情况出现时，逻辑电路和音响报警电路将以蜂鸣器发出音响警报，相应的指示灯发红光指示出故障部位(正常情况下各指示灯均发绿光)。

机动车车灯故障报警器的优点在于：体积小、成本低、使用方便、灵敏度高。本装置能十分准确地对每只车灯、保险丝损坏进行音响报警并通过相应指示灯指示出故障部位。该报警器可在任何机动车上使用，加装后，机动车上各车灯开关的位置、功能和使用方法均保持不变。此装置装配后可长期可靠地工作。更为重要的是机动车上加装本装置可有效地消除驾驶员耽心车灯故障而造成的恐惧心理，并能最大限度地减少因车灯故障而造成的车祸隐患。

机动车车灯故障报警器的附图说明如下：

图1，机动车车灯故障报警器方框图，

1、传感电路；

2、基准电压电路；

3、车灯开关(S₁、S₂、S₃、S₅)的搭铁端；

4、电压比较器；

5、逻辑关系电路；

6、报警控制电路；

7、音响报警电路；

8、预调指示驱动、指示电路；

9、终端光显示电路；

10、车灯保险丝熔断音响报警前置电路；

11、车灯保险丝熔断光显示电路；

12、电源电压超限音响报警前置电路；

13、电源电压超限光显示电路。

图2、图3，机动车车灯故障报警器电原理图，

R₁-R₇₇是电阻；

C₁-C₂₂是电容；

IC₁-IC₁₃、IC₁₅-IC₂₁是集成电路芯片(其中IC₁、IC₁₀、IC₁₁、IC₂₀为CD4012、IC₂-IC₅为LM324、IC₆-IC₉为CD4011、IC₁₂、IC₁₉为CD4093、IC₁₃IC₂₁为NE556、IC₁₅-IC₁₈为CD4011)；

T₁-T₂是变压器；D₁-D₈  是晶体二极管；

W₁-W₅是电位器；Q₁-Q₂₁ 是晶体三极管；

LED₁-LED₈是发光二极管(其中LED₅-LED₈是变色发光二极管)；

F₁-F₄是保险丝；

XQ是转向灯闪光器；

HTD是蜂鸣器；

S₁-S₁₂是开关(其中：S₁、S₂、S₃、S₅分别是机动车上的转向灯、刹车灯、雾灯和后灯的开关、S₆-S₉是预调控制开关、S₄是后灯故障开关)

L₁-L₆是白炽灯(其中：L₂-L₆是机动车上安装的车灯，图中每种车灯仅画出一只作示意。L₂、L₃分别代表左右转向灯、L₄代表刹车灯、L₅代表雾灯、L₆代表后灯。L₁是本装置电源指示灯兼作电压比较器基准电压电路中的补偿元件)；

F、G、H、I、J、K、L、M、N是图2与图3的连接点；

A、B、C、D、E是I型或II型传感器的输出端；

O、P、Q、R、S是I型或II型传感器的转换接点；

图中虚线框内的电路是I型传感器的电路原理图。

图4，机动车车灯故障报警器II型传感器的电原理图，

T₃-T₇是传感器；

D₉-D₁₈是磁敏二极管。

图5，II型传感器结构示意图，

14、15、是车灯回路导线输入、输出端子；

16、18、是接地、接正极端子；

17、是输出端；

19、是铁芯：

20、是磁敏二极管。

为叙述本发明的工作原理方便起见，规定：各元、器件的电流流入端子为火线端，电流流出端子为搭铁端。

如图1、2、3所示，本发明是由车灯损坏报警〔1-9〕、保险丝熔断报警〔10、11、6、7〕和电源电压超限报警〔12、13、6、7〕三部分组成，且车灯损坏音响报警前置电路〔1-5〕、保险丝熔断音响报警前置电路〔10〕和电源电压超限音响报警前置电路〔12〕可共用一个报警控制电路〔6〕和音响报警电路〔7〕，也可以分别使用报警控制电路〔6〕和音响报警电路〔7〕。在车灯未损坏、保险丝未熔断和电源电压处于正常范围时，报警控制电路〔6〕(与非门IC₂₀)的三个输入端均为高电平，其输出端为低电平，此时音响报警电路〔7〕中的多谐振荡器(IC₂₁)复位，蜂鸣器(HTD)不发出音响报警。当出现车灯损坏保险丝熔断、电源电压低于正常值三个情况中的任何一种情况时，报警控制电路〔6〕(与非门IC₂₀)的相应输入端上将会出现低电平，其输出端为高电平，则多谐振荡器(IC₂₁)置位，蜂鸣器(HTD)发出音响报警。

下面具体介绍本发明的结构及原理：

1、车灯损坏音响报警前置电路〔1-5〕：

如图1、2、3所示，刹车灯(I₁₄)、转向灯(L₂-L₃)、后灯(L₆)、雾灯(L5)的音响报警前置电路的结构是相同的，它们都由传感电路〔1〕、基准电压电路〔2〕、车灯开关(S₁、S₂、S₃、S₅)的搭铁端〔3〕、电压比较器〔4〕和逻辑关系电路〔5〕组成。

a.传感电路〔1〕是指电压比较器〔4〕(IC₂-IC₅)的输入端电路，如图2所示，它包括虚线框内的传感器、电位器(W₁-W₅)、电容器(C₉-C₁₃)、电阻(R₁₄-R₁₀)和放大三极管(Q₂-Q₆)。传感器可采用两种形式，称为I型传感器和II型传感器。

I型传感器是由串联在机动车车灯(L₂-L₆)回路内的电阻(R₁、R₃、R₅、R₈、R₉)分别与R₁、R₃、R₅并联并由开关(S₁₀-S₁₂)控制的电阻R₂、R₄、R₆及分别并联在R₁、R₃、R₅、R₈、R₉上的二极管(D₁-D₅)组成。电阻(R₁-R₆、R₉)的阻值在0.01-2欧姆范围内。开关(S₁₀-S₁₂)处于开路状态时，本发明用于机动车单机车灯故障报警、闭合时用于单机带拖挂车时的车灯故障报警。R₇是各车灯回路预调指示电路的预调电阻。预调指示电路由预调控制开关(S₆-S₉)、开关(S₁₀-S₁₂)、预调电阻R₇、电位器(W₁-W₅)、预调指示驱动指示电路〔8〕(Q₁₀-Q₁₃)和发光二极管(LED₁-LED₄)组成。二极管(D₁-D₅)是电阻(R₁-R₆、R₈-R₉)的限压二极管，用以保护传感电路〔1〕中的放大管(Q₂-Q₆)不至因过高的输入电压而损坏。当某一车灯回路闭合时，串联在该车灯回路中的电阻两端便产生一个电压值小于0.6伏的电压降，这个电压降分别通过电位器(W₁-W₅)、电容器(C₉-C₁₃)、电阻(R₁₄-R₁₀)组成的滤波电路加至传感电路〔1〕的放大三极管(Q₂-Q₆)的基极。放大三极管(Q₂-Q₅)的输出电压经电阻(R₃₄、R₃₇、R₄₀、R₄₃)送至电压比较器〔4〕(IC_2-IC₅)的反相输入端，其基准电压电路〔2〕(由L₁、R₈、D₄、W₅、C₁₃、R₁₀、Q₆组成)中的放大三极管Q₆的输出电压送至各电压比较器〔4〕的同相输入端，以提供比较基准电压。为使本发明适用于更宽的龟源电压，在放大三极管(Q₆)的输入端设有电源电压补偿电路，如图2所示，放大三极管(Q₆)的基极接有一个与车灯回路相同的输入端，该电路中的电源指示灯(L₁)通过的电流随电源电压波动引起的变化与机动车车灯回路内。的电流变化对应相同。这个电流变化便在取样电阻(R₈)上产生随电源电压变化的电压降，通过放大三极管(Q₆)对基准电压起补偿作用。为得到最佳补偿效果。电源指示灯(L₁)的灯丝材料应与机动车内车灯的灯丝材料相同．图5示出了II型传感器的结构，II型传感器中各支路均采用 型铁芯〔19〕，其上缠绕机动车车灯回路导线〔14、15〕，缺口处安置两只磁敏二极管〔20]，且两只磁敏二极管〔20〕电性能相似并以串联形式反方向连接，中间抽头〔17]为输出端，网端引线〔16、18〕分别接地和正极，铁芯〔19〕可采用铁淦氧铍钼合金、矽钢片等导磁材料制作，本发明中采用了铁淦氧。车灯回路接通后，车灯回路内的电流便在铁芯中建立起与其电流强度成正比例变化的电磁场，安置在缺口处的磁敏二极管〔20〕便把电磁场成比例地转换成随车灯回路电流强度变化的电压输出信号，磁敏二极管〔20〕根据需要可连接成串联、差动、桥式等多种形式。图5中II型传感器各支路均使用了两只电性能相似的以串联形式反方向连接在一起的磁敏二极管(D₉-D₁₀、D₁₁-D₁₂、D₁₃-D₁₄、D₁₅-D₁₆、D₁₇-D₁₈)。

b.电玉比较器〔4〕和逻辑关系电路〔5〕；将车灯无损坏时传感电路放大三极管(Q₂-Q₅)的集电极电压调整到稍高于基准电压放大三极管(Q₆)的集电极电压，电压比较器〔4〕(IC₂-IC₅)输出端均为低电平，当某个传感电路放大三极管输出电压低于基准电压放大三极管(Q₆)集电极电压时，二电压比较器〔4〕(IC₂-IC₅)中的对应比较器的输出电压将为高电平，车灯损坏报警电路〔1-9〕是基于一种“与”逻辑关系实现的：将电压比较器〔4〕(IC₂-IC₅)的输出端分别接在逻辑关系电路〔5〕(与非门IC₆-IC₉)中的对应与非门的一个输入端上，其另一个输入端通过电阻(R₂₄-R₂₇、R₂₉-R₃₂)、电容(C₁-C₄)组成的滤波电路分别与机动车后灯开关(S₅)、刹车灯开关(S₂)、雾灯开关(S₃)及转向灯开关(S₁)的搭铁端〔3〕连接。当车灯开关(S₅、S₂、S₃、S₁)处于闭合状态时，与非门(IC₆-IC₉)相应输入端上便出现高电平，若此时车灯无损坏，电压比较器〔4 〕(IC₂-IC₅)输出均为低电平，因在这种情况下，逻辑关系电路〔5〕(与非门IC₆-IC₉)中每个与非门的两个输入端的电平都是一高一低，所以逻辑关系电路〔5〕(与非门IC₆-IC₉)的输出端均为高电平：当某一路车灯损坏时，电压比较器〔4〕(IC₂-IC₅)相应输出端就会输出高电平，从而导致逻辑关系电路〔5〕(与非门IC₆-IC₉)中的某个对应与非门的输出端为低电平。逻辑关系电路〔5〕(与非门IC₆-IC₉)的输出端通过与非门(IC₁₀-IC₁₁)可再触发单稳(IC₁₂)与报警控制电路〔6〕连接。

c.音响报警电路〔7〕是由多谐振荡器(IC₂₁)和蜂鸣器(HTD)组成。工作原理如下：如前文所述，车灯均未损坏时，逻辑关系电路〔5〕(与非门IC₆-IC₉)的输出端均为高电平，也就是说与非门(IC₁₀)的四个输入端均为高电平，使与非门(IC₁₀)输出为低电平。与非门(IC₁₁)的两个输入端一个接与非门(IC₁₀)的输出端，此时为低电平；另一个输入端接可再触发单稳(IC₁₂)的Q输出端，此时为高电平，与非门(IC₁₁)输出端为高电平，报警控制电路〔6〕(IC₂₀)不发出音响报警信号。当有车灯损坏时，逻辑关系电路〔5〕(与非门IC₆-IC₉)中的对应与非门输出端就会出现低电平，使与非门(IC₁₀)的输出电平由低突变为高电平。该上跳电平触发了单稳电路(IC₁₂)，使其进入单稳延迟状态，此时单稳电路(IC₁₂)的Q输出端变为低电平。这一段单稳延迟的作用是防止机动车车灯开关(S₁、S₂、S₃、S₅)闭合时，其搭铁端电平与相应车灯(L₂-L₆)燃亮时电平建立不同步引起的干扰，以防止声、光报警电路的误动作。单稳延迟的时间结束后，单稳延迟电路(IC₁₂)的Q输出端又恢复为高电平，此时与非门IC₁₁的两个输入端都为高电平，其输出端为低电平，音响控制电路〔6〕的输出为高电平，音响报警电路〔7〕中的IC₂₁置位，蜂鸣器(HTD)发出音响。

d.车灯光显示电路〔8、9〕：如图1、2、3所示，该电路由预调指示驱动指示电路〔8〕和终端光显示电路〔9〕两部分组成。预调指示驱动指示电路〔8〕是由晶体三极管(Q₁₀-Q₁₃)组成，其作用有两个。其一是加大与非门(IC₆-IC₉)的驱动功率，以控制发光二极管(LED₁-LED₄)的发光。再者是将与非门(IC₆-IC₉)输出端电平分别反相地加在终端光显示电路〔9〕中的与非门(IC₁₅-IC₁₈)中对应的输入端上。与非门(IC₁₅-IC₁₈)的另一个输入端与单稳电路(IC₁₂)的 Q输出端连接。车灯无损坏时，与非门(IC₁₅-IC₁₈)输出端都为高电平，终端光显示电路〔9〕中的晶体三极管(Q₁₄-Q₁₇)导通(Q₁₈-Q₂₁)截止，变色发光二极管(LED₅-LED₈)发绿光；当有车灯损坏时，与非门(IC₁₅-IC₁₈中与损坏车灯相应的某个与非门的两个输入端上会同时出现高电平，并使其输出端输出低电平，此时LED₅-LED₈中与损坏车灯对应的变色发光二极管发红光。加在与非门(IC₁₅-IC₁₈)输入端上的单稳电路(IC₁₂)的Q端的电平起抑制干扰的作用。

另外需要说明的是在终端光显示电路〔9〕中串联在与非门(IC₁₈)输出电路中的可再触发单稳电路(IC₁₉)，可有效地消除转向指示灯(L_2-3)随机动车转向灯闪动引起的红、绿交替闪动的缺点，其工作原理如下：机动车转向灯断电时相当于转向灯开关(S₁)断开时的情形，接在可再触发单稳电路(IC₁₉)的Q输出端的转向指示灯驱动电路中的晶体三极管(Q₁₇)导通、(Q₂₁)截止，此时，变色发光二极管(LED₈)发绿光。如果转向灯开关(S₁)闭合，转向灯未损坏，与非门(IC₉)的输出电平与转向灯开关(S₁)断开时一样，仍为高电平，变色发光二极管(LED₈)仍发绿光。如果转向灯开关(S₁)处于闭合状态转向灯损坏，则(IC₉)输出端由高电平变为低电平，产生负跳变脉冲。这个脉冲经晶体三极管(Q₁₃)、与非门(IC₁₈)加至可再触发单稳电路(IC₁₉)的触发端，使它的输出电平由高变低，并开始单稳时间延迟。设计中使延迟时间大于一个机动车转向灯闪光时间周期，使可再触发单稳电路(IC₁₉)在单稳延迟时间内不断有转向灯闪光器(XQ)闭合时的脉冲再触发，从而使可再触发单稳电路(IC₁₉)的 Q₁输出端一直维持着输出端为低电平，从而使变色发光二极管(LED₈)保持发红光。

2、保险丝熔断报警音响前置电路〔10〕：如图1、2、3所示，与非门(IC₁)的四个输入端分别通过由电阻(R₁₅-R₁₈、R₁₉-R₂₂)、电容(C₅-C₈)组成的滤波电路与后灯保险丝〔F₄〕、雾灯保险丝〔F₃〕、刹车灯保险丝〔F₂〕、转向灯保险丝〔F₁〕的搭铁端连接。车灯保险丝无熔断现象时，与非门(IC₁)输入端均为高电平，使反相器晶体管(Q₇)输出端为高电平。其一路接在音响报警控制电路〔6〕(与非门IC₂₀)的输入端上，因其为高电平，音响报警电路〔7〕中的蜂鸣器(HTD)不发出音响报警；另一路通过电阻(R₆₈)与保险丝熔断光显示电路〔11〕(发光二极管LED₁₀)连接，此时晶体三极管(Q₇)处于截止状态，发光二极管(LED₁₀)不发光。当某车灯回路中的保险丝熔断时，对应的与非门(IC₁)输入端为低电平，使反相器晶体管(Q₇)集电极为低电平，此时，保险丝熔断光显示电路〔11〕中的发光二极管(LED₁₀)发红光，同时，音响报警电路〔7〕中的蜂鸣器(HTD)进行音响报警。

3、电源电压超限音响报警前置电路〔12〕：如图1、2、3所示，该电路作用是在机动车电源电压低于9伏，车灯亮度严重不足时产生音响报警。机动车电源电压正常时(电压高于9伏)，稳压二极管(D₈)导通，晶体三极管(Q₉)输出端为低电平，晶体三极管(Q₈)输出端为高电平，该电平加在报警控制电路〔6〕(与非门IC₂₀)的输入端，音响报警电路〔7〕不发出音响报警，此时晶体三极管(Q₈)处于截止状态，电源电压超限光显示电路〔13〕即发光二极管(LED₉)不发光。当电压低于9伏时，稳压二极管(D₈)截止，晶体三极管(Q₉)输出端为高电平，晶体三极管(Q₈)输出端为低电平，此时发光二极管(LED₉)发红光，同时音响报警电路〔7〕中的蜂鸣器(HTD)发出音响报警。

为使本发明适用于任何型号的机动车，为克服机动车大灯与小灯共用一个开关和一条火线的难点，本发明在后灯回路内加装了一个由多谐振荡器(IG₁₃)和大功率场效应管(Q₁)组成的电子开关。多谐振荡器的输入端经由电阻(R₂₃、R₅₄)、电容(C₁₈)组成的滤波电路，与后灯开关(S₅)的搭铁端〔3〕连接。机动车上的后灯开关(S₅)闭合时，多谐振荡器(IC₁₃)的输入端为高电平，自激振荡开始，其输出电压经电容器(C₁₆)加在变压器(T₁)的输入端，变压器(T₁)的输出电压经二极管(D₇)整流、电容(C₁₅)滤波和稳压二极管(D₆)限压后加在大功率场效应管(Q₁)的栅、源端使其导通，后灯回路闭合，反之后灯处于开路状态。

Claims (10)

1.一种机动车车灯故障报警器，其特征在于：

a、它是由车灯损坏报警〔1-9〕、保险丝熔断报警〔10、116、7〕、电源电压超限报警〔12、13、6、7〕三部分组成；

b、车灯损坏〔1-5〕、保险丝熔断〔10〕、电源电压超限〔12〕三个音响报警前置电路可以共用一个报警控制电路〔6〕和音响报警电路〔7〕；也可以分别使用报警控制电路〔6〕和音响报警电路〔7〕；

c、电压比较器〔4〕的反向输入端是传感电路〔1〕的输出端；正向输入端是基准电压电路〔2〕的输出端；

d、逻辑关系电路〔5〕的输入端是电压比较器〔4〕的输出端和各车灯开关〔S₁、S₂、S₃、S₅〕的搭铁端〔3〕，且两者为“与”逻辑关系，

e、机动车车灯开关〔S₁、S₂、S₃、S₅、)的搭铁端〔3〕与逻辑关系电路〔5〕之间有由电阻(R₂₄-R₂₇)、(R₂₉-R₃₂)、电容(C₁-C₄)组成的滤波器；

f、逻辑关系电路〔5〕的输出端，一方面是予调指示驱动、指示电路〔8〕的输入端；同时还通过与非门IC₁₀、可再触发单稳IC₁₂、与非门IC₁₁连至报警控制电路〔6〕的输入端；其中与非门IC₁₀的输出端，可再触发单稳IC₁₂ Q输出端是与非门IC₁₁的两个输入端，与非门IC₁₁的输出端接至报警控制电路〔6〕的输入端；可再触发单稳IC₁₂ Q输出端，还接至终端光显示电路〔9〕中的与非门IC₁₅-IC₁₈的每个输入端上。

2、按照权利要求1所述的机动车灯故障报警器，其特征在于传感电路〔1〕中的I型传感器是由串联在机动车车灯(L₂-L₆)回路内的电阻(R₁、R₃、R₅、R₈、R₉)、分别与R₁、R₃、R₅并联并由开关(S₁₀-S₁₂)控制的电阻R₂、R₄、R₆及分别并联在R₁、R₃、R₅、R₈、R₉上的二极管(D₁-D₅)组成。

3、按照权利要求2所述的机动车车灯故障报警器，其特征在于电阻(R₁-R₆、R₉)的阻值均在0.01-2欧姆范围内。

4、按照权利要求1所述的机动车车灯故障报警器，其特征在于传感电路〔1〕中的II型传感器中各支路均采用“C”型铁芯〔19〕，其上缠绕机动车车灯回路导线〔14-15〕，缺口处安置两只磁敏二极管〔20〕。

5、按照权利要求4所述的机动车车灯故障报警器，其特征在于两只磁敏二极管〔20〕电性能相似并以串联形式反方向连接，中间抽头〔17〕为输出端两端引线〔16、18〕分别接地和正极。

6、按照权利要求4所述的机动车车灯故障报警器，其特征在于铁芯〔19〕的材料是铁淦氧。

7、按照权利要求1所述的机动车车灯故障报警器，其特征在于基准电压电路〔2〕中的放大三极管(Q₆)输入端设有由电源指示灯(L₁)与电阻(R₈)串联组成的电源电压补偿电路。

8、按照权利要求7所述的机动车车灯故障报警器，其特征在于电源指示灯(L₁)的灯丝材料与机动车车灯(L₂-L₆)的灯丝材料相同。

9、按照权利要求1所述的机动车车灯故障报警器，其特征在于后灯(L₆)回路内设有一个由多谐振荡器(IC₁₃)和大功率场应管(Q₁)组成的电子开关。

10、按照权利要求1所述的机动车车灯故障报警器，其特征在于终端光显示电路〔9〕中与转向灯(L₂-L₃)相对应的与非门IC₁₈输出端串联着可再触发单稳电路(IC₁₉)。

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