CN209979089U - 一种检测电路、电机驱动器及新能源汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例涉及汽车检测技术领域，公开了一种检测电路、电机驱动器及新能源汽车；该检测电路通过设置多路复用器分别与温度传感器阵列、互锁开关阵列和单片机连接，并根据单片机控制端口输出的控制信号，控制单片机采样端口分别与温度传感器阵列或互锁开关阵列分别的通断，本实用新型提供的检测电路仅需通过一个单片机的采样端口即可实现电机驱动器中温度和互锁的检测，结构简单，成本较低。

Description

一种检测电路、电机驱动器及新能源汽车

技术领域

本实用新型涉及汽车检测技术领域，特别涉及一种检测电路、电机驱动器及新能源汽车。

背景技术

新能源汽车中的电机驱动器通过水冷系统散热时，水冷管可能会堵塞导致散热不良，使得电机驱动器温度过高损坏，所以必须做相应的温度测量措施。新能源汽车内的各种接插头由于车辆行驶振动可能出现松动，影响行车安全，所以必须做相应的互锁检测措施。

在实现本实用新型过程中，发明人发现以上相关技术中至少存在如下问题：目前现有的电机驱动器温度检测和互锁检测方案中，每一路温度传感器和高压互锁的检测都需要占用一路单片机的采样端口，在需要对温度和互锁进行多路测量时，需要采用价格昂贵的、设置有多个采样端口的单片机来进行检测。

实用新型内容

针对现有技术的上述缺陷，本实用新型的目的是提供一种能够节约单片机采样端口的检测电路、电机驱动器及新能源汽车。

本实用新型的目的是通过如下技术方案实现的：

为解决上述技术问题，第一方面，本实用新型实施例中提供了一种检测电路，应用于电机驱动器，所述检测电路包括：

多路复用器，包括：第一电压输入端、第二电压输入端、选择输入端和输出端，所述输出端用于与单片机的采样端口连接，所述选择输入端用于与所述单片机的控制端口连接并获取控制信号，所述多路复用器根据所述控制信号控制所述第一电压输入端或所述第二电压输入端分别与所述输出端的通断；

温度传感器阵列，所述温度传感器阵列一端与电源连接，另一端与所述第一电压输入端连接且在所述第一电压输入端与所述输出端导通时输出第一电压信号；

互锁开关阵列，所述互锁开关阵列一端与所述电源连接，另一端与所述第二电压输入端连接且在所述第二电压输入端与所述输出端导通时输出第二电压信号。

在一些实施例中，所述检测电路还包括：

第一分压电阻阵列，所述第一分压电阻阵列一端与所述电源连接，另一端连接在所述温度传感器阵列和所述第一电压输入端之间。

在一些实施例中，所述检测电路还包括：

第二分压电阻阵列，所述第二分压电阻阵列连接在所述电源和所述互锁开关阵列之间；

下拉电阻阵列，所述下拉电阻阵列一端接地，另一端连接在所述互锁开关阵列和所述第二电压输入端之间。

在一些实施例中，所述温度传感器阵列包括：IGBT温度传感器、电容温度传感器、电机温度传感器和环境温度传感器。

在一些实施例中，所述控制信号分别控制所述IGBT温度传感器、所述电容温度传感器、所述电机温度传感器或所述环境温度传感器与所述第一电压输入端的通断。

在一些实施例中，所述互锁开关阵列包括：盒盖开关高压互锁开关、电池输入高压互锁开关、电机三相高压互锁开关和充电输入高压互锁开关。

在一些实施例中，所述控制信号分别控制所述盒盖开关高压互锁开关、所述电池输入高压互锁开关、所述电机三相高压互锁开关或所述充电输入高压互锁开关与所述第二电压输入端的通断。

在一些实施例中，所述多路复用器为型号为74HC4051D的8通道模拟多路复用芯片。

为解决上述技术问题，第二方面，本实用新型实施例中提供了一种电机驱动器，包括：单片机，以及如上述第一方面所述的检测电路，所述单片机与所述检测电路通信连接。

为解决上述技术问题，第三方面，本实用新型实施例提供了一种新能源汽车，包括：电机，以及如上述第二方面所述的电机驱动器，所述电机与所述电机驱动器电连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：区别于现有技术的情况，本实用新型实施例中提供了一种检测电路、电机驱动器及新能源汽车；该检测电路通过设置多路复用器分别与温度传感器阵列、互锁开关阵列和单片机连接，并根据单片机控制端口输出的控制信号，控制单片机采样端口分别与所述温度传感器阵列或所述互锁开关阵列分别的通断，本实用新型提供的检测电路仅需通过一个单片机的采样端口即可实现电机驱动器中温度和互锁的检测，结构简单，成本较低。

附图说明

一个或多个实施例中通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件/模块和步骤表示为类似的元件/模块和步骤，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本实用新型实施例提供的一种新能源汽车的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种电机驱动器的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种检测电路的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的另一种检测电路的结构示意图；

图5是图4所示的检测电路的电路示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，如果不冲突，本实用新型实施例中的各个特征可以相互结合，均在本申请的保护范围之内。另外，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分。此外，本文所采用的“第一”、“第二”、“第三”等字样并不对数据和执行次序进行限定，仅是对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

新能源汽车的生产制造过程中，电池占制造成本的大头，其次就是电机、电控、电驱动零件等。而其中，作为驱动电机的元器件，电机驱动器通常功率密度较大，因而其发热也较为厉害，为辅助散热，对于电极驱动器的温度检测是必要的。其次，由于电极驱动器需要与各类插接头连接，车辆行驶过程所带来的振动很可能会使得插接头出现松动，因而需要对其进行互锁检测。而目前电极驱动器中采用的单片机，往往单片机AD采样端口数量有限，大多用于电流、电压等实时监控用。在需要对温度和互锁进行多路检测的时候，采用带更多AD采样端口的单片机价格贵。

为了解决目前电机驱动器中温度检测和互锁检测中使用单片机采样端口较多的问题，首先，本实用新型实施例提供了一种新能源汽车，请参见图1，为本实用新型实施例提供的一种新能源汽车100的结构示意图，该新能源汽车100包括：电机110和电机驱动器200，所述电机110与所述电机驱动器200电连接。根据安装在车辆位置上的不同，采用不同类型的所述电机110及相应的电机驱动器200。例如，所述电机110的类型包括但不限于：集中式驱动电机、轮边式驱动电机或轮毂式驱动电机等。

进一步地，本实用新型实施例还提供了一种电机驱动器，请参见图2，为本实用新型实施例提供的一种电机驱动器200的结构示意图，图1所示的电机驱动器200包括但不限于图2所示的电机驱动器200。该电机驱动器200包括：单片机210和检测电路300，所述单片机210与所述检测电路300通信连接。所述单片机210电机驱动器内常用的单片机，例如，可以是型号为TMS320F28034PNQ的微型控制器，所述单片机210用于发送控制信号，处理采样信号等。所述检测电路300用于温度测量和互锁检测，在获取单片机210的控制信号时，输出相应的采样电压信号。

本实用新型实施例中提供了一种检测电路、电机驱动器及新能源汽车；所述新能源汽车通过所述电机驱动器驱动电机，所述电机驱动器通过所述检测电路对电机驱动器的温度和互锁进行检测，本实用新型提供的检测电路仅需通过一个单片机的采样端口即可实现电机驱动器中温度和互锁的检测，结构简单，成本较低。

具体地，下面结合附图，对本实用新型实施例作进一步阐述。

本实用新型实施例提供了一种检测电路，请参见图3，为本实用新型实施例提供的一种检测电路300的结构示意图，图2所示的检测电路300和单片机210包括但不限于图3所示的检测电路300和单片机210。所述检测电路300包括：多路复用器U1、温度传感器阵列310和互锁开关阵列320。

所述多路复用器U1包括：第一电压输入端10、第二电压输入端20、选择输入端30和输出端40，所述输出端40用于与单片机210的采样端口60连接，所述选择输入端30用于与所述单片机210的控制端口50连接并获取控制信号，所述多路复用器U1根据所述控制信号控制所述第一电压输入端10或所述第二电压输入端20分别与所述输出端40的通断。具体地，所述多路复用器U1采用的芯片型号可根据实际需要进行设置。

所述温度传感器阵列310一端与电源VCC连接，另一端与所述第一电压输入端10连接且在所述第一电压输入端10与所述输出端40导通时输出第一电压信号。具体地，所述温度传感器阵列310采用的温度传感器的型号和数量可根据实际需要进行设置。

所述互锁开关阵列320一端与所述电源VCC连接，另一端与所述第二电压输入端20连接且在所述第二电压输入端20与所述输出端40导通时输出第二电压信号。具体地，所述互锁开关阵列320采用的互锁开关的型号和数量可根据实际需要进行设置。

由于常用的电机驱动器中最常用的是对温度和互锁进行检测，本实用新型实施例以设置有所述温度传感器阵列310和所述互锁开关阵列320为例。在其他的一些实施例中，所述温度传感器阵列310也可替换为其他不需要实时监控的传感器阵列，例如，湿度传感器阵列等，具体地，可根据实际需要进行替换设置，不需要拘泥于本实用新型实施例的限定。

本实用新型实施例中提供了一种检测电路；该检测电路通过设置多路复用器分别与温度传感器阵列、互锁开关阵列和单片机连接，并根据单片机控制端口输出的控制信号，控制单片机采样端口分别与所述温度传感器阵列或所述互锁开关阵列分别的通断，本实用新型提供的检测电路仅需通过一个单片机的采样端口即可实现电机驱动器中温度和互锁的检测，结构简单，成本较低。

进一步地，本实用新型实施例还提供了另一种检测电路，请参见图4，为本实用新型实施例提供的另一种检测电路300的结构示意图，基于图3所示的检测电路300，所述检测电路300还包括：第一分压电阻阵列330、第二分压电阻阵列340和下拉电阻阵列350。

所述第一分压电阻阵列330一端与所述电源VCC连接，另一端连接在所述温度传感器阵列310和所述第一电压输入端10之间。所述温度传感器阵列310还接地。所述第一分压电阻阵列330用于与所述温度传感器阵列310形成分压，使得输入所述输出端40的第一电压信号即为所述温度传感器阵列310两端的电压信号。具体地，所述第一分压电阻阵列330采用的电阻的型号、电阻值大小和数量可根据实际需要进行设置。

所述第二分压电阻阵列340连接在所述电源VCC和所述互锁开关阵列320之间。所述下拉电阻阵列350一端接地，另一端连接在所述互锁开关阵列320和所述第二电压输入端20之间。所述互锁开关阵列320导通时，所述第二分压电阻阵列340与所述下拉电阻阵列350形成分压，使得输入所述输出端40的第二电压信号即为所述下拉电阻阵列350两端的电压信号。通过设置不同的所述第二分压电阻阵列340内分压电阻与相应的所述下拉电阻阵列350内下拉电阻的电阻值的比值，来实现对相应的所述互锁开关阵列320内互锁开关的区分。具体地，所述第二分压电阻阵列340和所述下拉电阻阵列350采用的电阻的型号、电阻值大小和数量可根据实际需要进行设置。

进一步地，请参见图5，为图4所述的检测电路的具体电路结构示意图。其中，本实用新型实施例以4路温度检测和4路(高压)互锁检测为例。

在其他的一些实施例中，所述温度检测和所述互锁检测的检测分路的数量需根据实际需要中需要检测温度的元器件的数量和需要检测互锁的插接头的数量来设置，不需要拘泥于本实用新型实施例的限定，所述温度检测和所述互锁检测的检测分路的数量可以相同也可以不相同。

所述多路复用器U1为型号为74HC4051D的8通道模拟多路复用芯片，该芯片能够实现4路温度传感器和4路高压互锁的检测。且该芯片具体包括：四个所述第一电压输入端10：Y0至Y3、四个所述第二电压输入端20：Y4至Y7、三个所述选择输入端30：S0至S2、一个输出端40：Z、用于连接至电源VCC的电源端口和用于接地的接地端口。

该芯片能够轮流选择电压输入端Y0至Y7与输出端Z相连通并对Y0至Y7输出的电压信号进行轮流采样，该芯片对信号采样会带来一定的延时，因此，该信号适用于不需要实时监控的信号检测。在其他的一些实施例中，若需要实时采样电压信号，可采用其他类型及信号的多路复用器，例如，带数据同步功能的多路复用器，具体地，可根据实际需要进行选择，不需要拘泥于本实用新型实施例的限定。

所述温度传感器阵列310包括：IGBT温度传感器NTC1、电容温度传感器NTC2、电机温度传感器NTC3和环境温度传感器NTC4。所述控制信号分别控制所述IGBT温度传感器NTC1、所述电容温度传感器NTC2、所述电机温度传感器NTC3或所述环境温度传感器NTC4与所述第一电压输入端Y0至Y3的通断。

在本实用新型实施例中，所述IGBT温度传感器NTC1、所述电容温度传感器NTC2、所述电机温度传感器NTC3和所述环境温度传感器NTC4为NTC负温度系数热敏电阻，分别设置在IGBT模块、电容器、电机和机箱等产热源的内部。其中，所述IGBT温度传感器NTC1用于检测IGBT模块的温度，所述电容温度传感器NTC2用于检测电容器的温度，所述电机温度传感器NTC3用于检测电机的温度，所述电机例如可以是永磁同步电机，所述环境温度传感器NTC4用于检测机箱整体内部的温度。

在其他的一些实施例中，所述温度传感器阵列310中的温度传感器的类型、数量、具体型号等可根据实际需要进行设置，不需要拘泥于本实用新型实施例的限定。

具体地，当所述选择输入端S0/S1/S2输出的控制信号为000时，所述第一电压输入端Y0与所述输出端Z相连通，所述第一分压电阻阵列330中的第二电阻R2与所述IGBT温度传感器NTC1形成分压，并将所述IGBT温度传感器NTC1两端上的电压信号(第一电压信号)送入所述第一电压输入端Y0，单片机210通过所述输出端Z获取所述第一电压信号，经过单片机210采样端口模数转换得到电压数据后，经计算即可得到电机温度。

当所述选择输入端S0/S1/S2输出的控制信号为001时，所述第一电压输入端Y1与所述输出端Z相连通，所述第一分压电阻阵列330中的第三电阻R3与所述电容温度传感器NTC2形成分压，并将所述电容温度传感器NTC2两端上的电压信号(第一电压信号)送入所述第一电压输入端Y1，单片机210通过所述输出端Z获取所述第一电压信号，经过单片机210采样端口模数转换得到电压数据后，经计算即可得到电机温度。

当所述选择输入端S0/S1/S2输出的控制信号为010时，所述第一电压输入端Y2与所述输出端Z相连通，所述第一分压电阻阵列330中的第四电阻R4与所述电机温度传感器NTC3形成分压，并将所述电机温度传感器NTC3两端上的电压信号(第一电压信号)送入所述第一电压输入端Y2，单片机210通过所述输出端Z获取所述第一电压信号，经过单片机210采样端口模数转换得到电压数据后，经计算即可得到电机温度。

当所述选择输入端S0/S1/S2输出的控制信号为011时，所述第一电压输入端Y3与所述输出端Z相连通，所述第一分压电阻阵列330中的第五电阻R5与所述环境温度传感器NTC4形成分压，并将所述环境温度传感器NTC4两端上的电压信号(第一电压信号)送入所述第一电压输入端Y3，单片机210通过所述输出端Z获取所述第一电压信号，经过单片机210采样端口模数转换得到电压数据后，经计算即可得到电机温度。

所述互锁开关阵列320包括：盒盖开关高压互锁开关SW1、电池输入高压互锁开关SW2、电机三相高压互锁开关SW3和充电输入高压互锁开关SW4。所述控制信号分别控制所述盒盖开关高压互锁开关SW1、所述电池输入高压互锁开关SW2、所述电机三相高压互锁开关SW3或所述充电输入高压互锁开关SW4与所述第二电压输入端Y4至Y7的通断。

在本实用新型实施例中，所述盒盖开关高压互锁开关SW1、所述电池输入高压互锁开关SW2、所述电机三相高压互锁开关SW3和所述充电输入高压互锁开关SW4为机械开关，开关闭合代表工作正常，开关断开代表工作异常。其中，所述盒盖开关高压互锁开关SW1用于判断机箱上盖与壳体是否安装完好，所述电池输入高压互锁开关SW2用于判断电机输入三相，即UVW三相高压连接器与插座是否连接完好。只有互锁正常，才允许电机驱动器200连接高压。例如盒盖开关高压互锁是防止机箱上盖非法打开，造成高压触电风险。电机三相高压互锁和电池输入高压互锁关系到行车安全，假如连接器松动是不允许启动车辆的。

在其他的一些实施例中，所述互锁开关阵列320中的高压互锁开关的类型、数量、具体型号等可根据实际需要进行设置，不需要拘泥于本实用新型实施例的限定。

具体地，当所述选择输入端S0/S1/S2输出的控制信号为100时，所述第二电压输入端Y4与所述输出端Z相连通，所述第二分压电阻阵列330中的第六电阻R6与所述盒盖开关高压互锁开关SW1及所述下拉电阻阵列350中的第十电阻R10形成分压，并将所述第十电阻R10两端上的电压信号(第二电压信号)送入所述第二电压输入端Y4，单片机210通过所述输出端Z获取所述第二电压信号，经过单片机210采样端口模数转换得到电压数据后，经分析即可得到所述盒盖开关高压互锁开关SW1是否闭合。且在闭合时，输出的电压值为第六电阻R6和第十电阻R10的分压值；未闭合时，输出的电压值为0。

当所述选择输入端S0/S1/S2输出的控制信号为101时，所述第二电压输入端Y5与所述输出端Z相连通，所述第二分压电阻阵列330中的第七电阻R7与所述电池输入高压互锁开关SW2及所述下拉电阻阵列350中的第十一电阻R11形成分压，并将所述第十一电阻R11两端上的电压信号(第二电压信号)送入所述第二电压输入端Y5，单片机210通过所述输出端Z获取所述第二电压信号，经过单片机210采样端口模数转换得到电压数据后，经分析即可得到所述电池输入高压互锁开关SW2是否闭合。且在闭合时，输出的电压值为第七电阻R7和第十一电阻R11的分压值；未闭合时，输出的电压值为0。

当所述选择输入端S0/S1/S2输出的控制信号为110时，所述第二电压输入端Y6与所述输出端Z相连通，所述第二分压电阻阵列330中的第八电阻R8与所述电机三相高压互锁开关SW3及所述下拉电阻阵列350中的第十二电阻R12形成分压，并将所述第十二电阻R12两端上的电压信号(第二电压信号)送入所述第二电压输入端Y6，单片机210通过所述输出端Z获取所述第二电压信号，经过单片机210采样端口模数转换得到电压数据后，经分析即可得到所述电机三相高压互锁开关SW3是否闭合。且在闭合时，输出的电压值为第八电阻R8和第十二电阻R12的分压值；未闭合时，输出的电压值为0。

当所述选择输入端S0/S1/S2输出的控制信号为111时，所述第二电压输入端Y7与所述输出端Z相连通，所述第二分压电阻阵列330中的第九电阻R9与所述充电输入高压互锁开关SW4及所述下拉电阻阵列350中的第十三电阻R13形成分压，并将所述第十三电阻R13两端上的电压信号(第二电压信号)送入所述第二电压输入端Y7，单片机210通过所述输出端Z获取所述第二电压信号，经过单片机210采样端口模数转换得到电压数据后，经分析即可得到所述充电输入高压互锁开关SW4是否闭合。且在闭合时，输出的电压值为第九电阻R9和第十三电阻R13的分压值；未闭合时，输出的电压值为0。

本实用新型实施例中提供了一种检测电路、电机驱动器及新能源汽车；该检测电路通过设置多路复用器分别与温度传感器阵列、互锁开关阵列和单片机连接，并根据单片机控制端口输出的控制信号，控制单片机采样端口分别与所述温度传感器阵列或所述互锁开关阵列分别的通断，本实用新型提供的检测电路仅需通过一个单片机的采样端口即可实现电机驱动器中温度和互锁的检测，结构简单，成本较低。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；在本实用新型的思路下，以上实施例或不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例中所记载的技术方案进行修改，或者对其中区域技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例中技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种检测电路，其特征在于，应用于电机驱动器，所述检测电路包括：

多路复用器，包括：第一电压输入端、第二电压输入端、选择输入端和输出端，所述输出端用于与单片机的采样端口连接，所述选择输入端用于与所述单片机的控制端口连接并获取控制信号，所述多路复用器根据所述控制信号控制所述第一电压输入端或所述第二电压输入端分别与所述输出端的通断；

温度传感器阵列，所述温度传感器阵列一端与电源连接，另一端与所述第一电压输入端连接且在所述第一电压输入端与所述输出端导通时输出第一电压信号；

互锁开关阵列，所述互锁开关阵列一端与所述电源连接，另一端与所述第二电压输入端连接且在所述第二电压输入端与所述输出端导通时输出第二电压信号。

2.根据权利要求1所述的检测电路，其特征在于，所述检测电路还包括：

第一分压电阻阵列，所述第一分压电阻阵列一端与所述电源连接，另一端连接在所述温度传感器阵列和所述第一电压输入端之间。

3.根据权利要求1所述的检测电路，其特征在于，所述检测电路还包括：

第二分压电阻阵列，所述第二分压电阻阵列连接在所述电源和所述互锁开关阵列之间；

下拉电阻阵列，所述下拉电阻阵列一端接地，另一端连接在所述互锁开关阵列和所述第二电压输入端之间。

4.根据权利要求2所述的检测电路，其特征在于，

所述温度传感器阵列包括：IGBT温度传感器、电容温度传感器、电机温度传感器和环境温度传感器。

5.根据权利要求4所述的检测电路，其特征在于，

所述控制信号分别控制所述IGBT温度传感器、所述电容温度传感器、所述电机温度传感器或所述环境温度传感器与所述第一电压输入端的通断。

6.根据权利要求3所述的检测电路，其特征在于，

所述互锁开关阵列包括：盒盖开关高压互锁开关、电池输入高压互锁开关、电机三相高压互锁开关和充电输入高压互锁开关。

7.根据权利要求6所述的检测电路，其特征在于，

所述控制信号分别控制所述盒盖开关高压互锁开关、所述电池输入高压互锁开关、所述电机三相高压互锁开关或所述充电输入高压互锁开关与所述第二电压输入端的通断。

8.根据权利要求1所述的检测电路，其特征在于，

所述多路复用器为型号为74HC4051D的8通道模拟多路复用芯片。

9.一种电机驱动器，其特征在于，包括：单片机，以及如上述权利要求1-8任一项所述的检测电路，所述单片机与所述检测电路通信连接。

10.一种新能源汽车，其特征在于，包括：电机，以及如上述权利要求9所述的电机驱动器，所述电机与所述电机驱动器电连接。

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