CN215662976U - 一种车辆组合动力电传动系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种车辆组合动力电传动系统，该系统包括：发动机、主发电机、牵引变流器、动力电池组以及电动轮组合；其中，所述发动机用于为所述主发电机输出机械能以驱动所述主发电机转动，所述主发电机用于将所述机械能转化为第一交流电，并向所述牵引变流器提供所述第一交流电，所述动力电池组用于在满足预设车辆载重阈值以及预设电池电量阈值时，向所述牵引变流器提供第二直流电，并在车辆制动时进行充电，所述牵引变流器用于将所述第一交流电转化为第一直流电，以及将所述第一直流电和/或所述第二直流电转化为第二交流电，并向所述电动轮组合提供所述第二交流电，所述电动轮组合用于在第二交流电的作用下驱动车辆行驶。

Description

一种车辆组合动力电传动系统

技术领域

本实用新型涉及车辆传动技术领域，尤其涉及一种车辆组合动力电传动系统。

背景技术

当前非公路刚性矿用自卸车的动力传动形式主要有两种，一种是机械传动，一种是电传动。其中电传动矿用自卸车因其技术优越性，在大吨位级别的矿用自卸车中占据主导。

现有技术中，电传动矿用自卸车主要通过发动机全程输出来为车辆提供驱动力，这种形式的电传动矿用自卸车一方面发动机工作效率不高，另一方面电传动自卸车制动时产生的电能全部浪费掉。因此，如何在提升电传动矿用自卸车的发动机工作效率的同时，减少电传动矿用自卸车制动时产生的电能浪费，成为了本领域亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提出一种车辆组合动力电传动系统，通过设置动力电池组在车辆制动时充电，并在车辆牵引时如果满足预设车辆载重阈值以及预设电池电量阈值可以对车辆提供辅助动力，使得发动机可以将工作效率保持在最高，在提升车辆发动机工作效率的同时，减少车辆制动时产生的电能浪费。

为实现上述目的，本实用新型提供提供了一种车辆组合动力电传动系统，包括：

发动机、主发电机、牵引变流器、动力电池组以及电动轮组合；

其中，所述发动机与所述主发电机机械连接，所述发动机用于为所述主发电机输出机械能以驱动所述主发电机转动，所述主发电机与所述牵引变流器电缆连接，所述主发电机用于将所述机械能转化为第一交流电，并向所述牵引变流器提供所述第一交流电，所述动力电池组与所述牵引变流器电缆连接，所述动力电池组用于在满足预设车辆载重阈值以及预设电池电量阈值时，向所述牵引变流器提供第二直流电，并在车辆制动时进行充电，所述牵引变流器与所述电动轮组合电缆连接，所述牵引变流器用于将所述第一交流电转化为第一直流电，以及将所述第一直流电和/或所述第二直流电转化为第二交流电，并向所述电动轮组合提供所述第二交流电，所述电动轮组合用于在第二交流电的作用下驱动车辆行驶。

可选地，所述发动机、所述主发电机以及所述电动轮组合分别包括两个，其中，每个所述发动机与一个所述主发电机机械连接，两个所述电动轮组合分别与所述牵引变流器电缆连接。

可选地，所述牵引变流器具体包括：

两个整流模块、两个逆变模块以及电压变压器；

每个所述整流模块与一个所述主发电机电缆连接，所述整流模块用于将所述主发电机提供的第一交流电转化为第一直流电；

每个所述逆变模块与一个所述整流模块以及一个所述电动轮组合电缆连接，所述逆变模块用于将所述第一直流电和/或所述第二直流电转化为第二交流电，并向所述电动轮组合提供所述第二交流电；

所述电压变压器与所述动力电池组、所述整流模块以及所述逆变模块电缆连接，所述电压变压器用于将所述动力电池组提供的第二直流电进行升压，并将升压后的所述第二直流电提供至所述逆变模块。

可选地，所述电动轮组合包括牵引电机以及减速器组合；

所述牵引电机与所述逆变模块电缆连接，所述牵引电机用于将所述第二交流电转化为机械能，并通过所述机械能带动所述减速器组合；

所述减速器组合与所述牵引电机机械连接，所述减速器组合包括减速器以及轮胎，所述减速器组合用于将所述机械能按照预设减速比值作用于所述轮胎上，以驱动所述轮胎转动。

可选地，所述牵引变流器还包括斩波模块；

所述斩波模块与所述整流模块以及所述逆变模块电缆连接，所述斩波模块用于所述车辆处于制动状态时，基于所述动力电池组的剩余电量，将所述牵引变流器内的制动电流作用于制动电阻；

所述制动电阻与所述斩波模块电缆连接，所述制动电阻用于消耗所述斩波模块提供的制动电流。

可选地，所述发动机还用于当所述车辆处于制动状态时，当所述车辆对应的车辆载重真实值小于预设车辆载重阈值、所述动力电池组对应的剩余电量小于预设电池充电阈值，且所述牵引变流器对应的电压值小于预设斩波阈值时，为所述主发电机提供机械能；

所述主发电机还用于将所述机械能转化为第一充电交流电；

所述整流模块还用于将所述第一充电交流电转化为第一充电直流电；

所述电压变压器还用于将所述第一充电直流电进行降压，并将降压后的所述第一充电直流电提供至所述动力电池组，以使所述动力电池组充电；

所述电动轮组合还用于在所述车辆处于制动状态时，产生第二充电交流电；

所述逆变模块还用于将所述第二充电交流电转化为第二充电直流电，并基于所述动力电池组的剩余电量以及所述预设电池充电阈值，将所述第二充电直流电提供至所述动力电池组和/或所述斩波模块；

所述发动机还用于当所述车辆处于停车状态时，基于所述动力电池组的剩余电量，为所述主发电机提供机械能。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1为本实用新型的实施例提供的一种车辆组合动力电传动系统的结构示意图；

图2为本实用新型的实施例提供的另一种车辆组合动力电传动系统的结构示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型申请的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

下面结合图1至图2描述根据本实用新型一些实施例所述的车辆组合动力电传动系统。

如图1所示，本实用新型的一个实施例提出的一种车辆组合动力电传动系统，该系统包括：

发动机、主发电机、牵引变流器、动力电池组以及电动轮组合；其中，所述发动机与所述主发电机机械连接，所述发动机用于为所述主发电机输出机械能以驱动所述主发电机转动，所述主发电机与所述牵引变流器电缆连接，所述主发电机用于将所述机械能转化为第一交流电，并向所述牵引变流器提供所述第一交流电，所述动力电池组与所述牵引变流器电缆连接，所述动力电池组用于在满足预设车辆载重阈值以及预设电池电量阈值时，向所述牵引变流器提供第二直流电，并在车辆制动时进行充电，所述牵引变流器与所述电动轮组合电缆连接，所述牵引变流器用于将所述第一交流电转化为第一直流电，以及将所述第一直流电和/或所述第二直流电转化为第二交流电，并向所述电动轮组合提供所述第二交流电，所述电动轮组合用于在第二交流电的作用下驱动车辆行驶。

本申请提供的车辆组合动力电传动系统可以应用于非公路刚性矿用自卸车中，也可以应用于其他车辆中，在此不作要求。本申请的车辆组合动力电传动系统主要包括发动机、主发电机、牵引变流器、动力电池组以及电动轮组合。在这里，车辆组合动力电传动系统中的发动机和主发电机连接，具体可以通过机械连接的形式相连，这样发动机在接收车辆启动信号后，可以开始转动，将电能转化为机械能，并将机械能输出给主发电机，驱动主发电机转动。主发电机转动后又可以产生第一交流电，并将第一交流电提供给与其电缆连接的牵引变流器。此外，除了主发电机可以为车辆提供动力外，当动力电池组满足预设车辆载重阈值以及预设电池电量阈值时，动力电池组也可以为车辆提供一定的动力。例如，当矿用自卸车的载重小于预设车辆载重阈值，并且动力电池组的剩余电量大于预设电池电量阈值时，可以使动力电池组作为矿用自卸车的辅助动力输出，动力电池组具体可以和牵引变流器通过电缆的形式连接，因而动力电池组可以将输出的第二直流电提供给牵引变流器。牵引变流器可以与电动轮组合通过电缆的形式连接，牵引变流器可以将主发电机的第一交流电转化为第一直流电，此外还可以将第一直流电和/或动力电池组提供的第二直流电转化为第二交流电，并将第二交流电提供给电动轮组合，这样电动轮组合在第二交流电的作用下可以驱动车辆行驶。此外，动力电池组除了可以为车辆行驶提供一定的辅助动力外，还可以在车辆制动时将车辆制动时产生的电能存储起来。

通过应用本实施例的技术方案，提供了一种车辆组合动力电传动系统，该系统包括发动机、主发电机、牵引变流器、动力电池组以及电动轮组合。发动机可以为主发电机输出机械能，主发电机可以将机械能转化为第一交流电，并将第一交流电提供给牵引变流器，动力电池组可以在满足预设车辆载重阈值以及预设电池电量阈值下为车辆提供辅助动力，还可以在车辆制动时用于充电，牵引变流器可以将主发电机的第一交流电转化为第一直流电，此外还可以将第一直流电和/或动力电池组提供的第二直流电转化为第二交流电，并将第二交流电提供给电动轮组合，以通过电动轮组合驱动车辆行驶。本申请通过设置动力电池组在车辆制动时充电，并在车辆牵引时如果满足预设车辆载重阈值以及预设电池电量阈值可以对车辆提供辅助动力，使得发动机可以将工作效率保持在最高，在提升车辆发动机工作效率的同时，减少车辆制动时产生的电能浪费。

在本申请的上述实施例中，可选地，所述发动机、所述主发电机以及所述电动轮组合分别包括两个，其中，每个所述发动机与一个所述主发电机机械连接，两个所述电动轮组合分别与所述牵引变流器电缆连接。

在该实施例中，每个车辆组合动力电传动系统中，可以包括两个发动机、两个主发电机以及两个电动轮组合，每个发动机与一个主发电机相连，例如两个发动机分别是发动机A以及发动机B，主发电机分别是主发电机1和主发电机2，那么发动机A可以和主发电机1机械连接，发动机B可以和主发电机2机械连接，之后主发电机1以及主发电机2分别与牵引变流器电缆连接。两个电动轮组合同样分别与牵引变流器电缆连接。本申请设置两个发动机、两个主发电机，可以使其中一个发动机和主发电机出现故障时不影响车辆的驱动，提高车辆的可用性。

在本申请的上述实施例中，可选地，所述牵引变流器具体包括：两个整流模块、两个逆变模块以及电压变压器；每个所述整流模块与一个所述主发电机电缆连接，所述整流模块用于将所述主发电机提供的第一交流电转化为第一直流电；每个所述逆变模块与一个所述整流模块以及一个所述电动轮组合电缆连接，所述逆变模块用于将所述第一直流电和/或所述第二直流电转化为第二交流电，并向所述电动轮组合提供所述第二交流电；所述电压变压器与所述动力电池组、所述整流模块以及所述逆变模块电缆连接，所述电压变压器用于将所述动力电池组提供的第二直流电进行升压，并将升压后的所述第二直流电提供至所述逆变模块。

在该实施例中，牵引变流器可以由两个整流模块、两个逆变模块以及一个电压变压器组成。其中，两个整流模块可以分别与两个主发电机一一对应电缆连接，整流模块可以将主发电机提供的第一交流电转化为第一直流电。两个逆变模块可以分别与上面所述的两个整流模块一一电缆连接，同时也可以与电动轮组合一一电缆连接。逆变模块与整流模块连接后，可以将整流模块输出的第一直流电转化为第二交流电，此外还可以将动力电池组提供的第二直流电转化为第二交流电，接着将第二交流电提供给电动轮组合。牵引变流器中还可以包括电压变压器，电压变压器可以和动力电池组电缆连接，也可以和牵引变流器中的两个整流模块以及两个逆变模块电缆连接，电压变压器可以将动力电池组提供的第二直流电先进行升压，升压到预设电压值后，将升压后的第二直流电提供给逆变模块。

在本申请的上述实施例中，可选地，所述电动轮组合包括牵引电机以及减速器组合；所述牵引电机与所述逆变模块电缆连接，所述牵引电机用于将所述第二交流电转化为机械能，并通过所述机械能带动所述减速器组合；所述减速器组合与所述牵引电机机械连接，所述减速器组合包括减速器以及轮胎，所述减速器组合用于将所述机械能按照预设减速比值作用于所述轮胎上，以驱动所述轮胎转动。

在该实施例中，车辆组合动力电传动系统中的电动轮组合可以由牵引电机和减速器组合构成。其中，电动轮组合中的牵引电机可以和牵引变流器中的逆变模块电缆连接，由于有两个电动轮组合，因而每个电动轮组合中的牵引电机可以和牵引变流器中的一个逆变模块连接。牵引电机可以将逆变模块的第二交流电转化为机械能输出，之后通过机械能带动减速器组合。减速器组合可以和牵引电机通过机械的形式连接，其中，减速器组合中可以包括减速器和轮胎。减速器组合可以在牵引电机的带动下转动，并按照预设减速比值进行减速，降速后作用于轮胎上，驱动轮胎转动，从而驱动车辆行驶。

在本申请的上述实施例中，可选地，所述牵引变流器还包括斩波模块；所述斩波模块与所述整流模块以及所述逆变模块电缆连接，所述斩波模块用于所述车辆处于制动状态时，基于所述动力电池组的剩余电量，将所述牵引变流器内的制动电流作用于制动电阻；所述制动电阻与所述斩波模块电缆连接，所述制动电阻用于消耗所述斩波模块提供的制动电流。

在该实施例中，牵引变流器还可以包括斩波模块。在这里，斩波模块可以和牵引变流器中的两个整流模块以及两个逆变模块通过电缆的形式连接。当车辆处于制动状态时，斩波模块可以发挥作用。例如，当动力电池组的剩余电量较多不需要充电时，斩波模块可以将车辆制动时产生的电能作用在制动电阻上，以使与斩波模块电缆连接的制动电阻消耗掉这些电能。当动力电池的剩余电量不多需要进行充电时，斩波模块也可以将动力电池组充电余下的电能作用在制动电阻上。

在本申请的上述实施例中，可选地，所述发动机还用于当所述车辆处于制动状态时，当所述车辆对应的车辆载重真实值小于预设车辆载重阈值、所述动力电池组对应的剩余电量小于预设电池充电阈值，且所述牵引变流器对应的电压值小于预设斩波阈值时，为所述主发电机提供机械能；所述主发电机还用于将所述机械能转化为第一充电交流电；所述整流模块还用于将所述第一充电交流电转化为第一充电直流电；所述电压变压器还用于将所述第一充电直流电进行降压，并将降压后的所述第一充电直流电提供至所述动力电池组，以使所述动力电池组充电；所述电动轮组合还用于在所述车辆处于制动状态时，产生第二充电交流电；所述逆变模块还用于将所述第二充电交流电转化为第二充电直流电，并基于所述动力电池组的剩余电量以及所述预设电池充电阈值，将所述第二充电直流电提供至所述动力电池组和/或所述斩波模块；所述发动机还用于当所述车辆处于停车状态时，基于所述动力电池组的剩余电量，为所述主发电机提供机械能。

在该实施例中，当车辆处于制动状态时，如果车辆对应的车辆载重真实值小于预设车辆载重阈值，而且动力电池组对应的剩余电量小于预设电池充电阈值、牵引变流器中的电压值小于预设斩波阈值时，将发动机空载时转动的机械能提供给主发电机。例如，当车辆载重真实值小于预设车辆载重阈值，且动力电池组的剩余电量小于预设电池充电阈值时，说明动力电池组需要充电，此时如果牵引变流器中的电压值小于预设斩波阈值，那么为动力电池组充电的电能除了要由电动轮组合的制动电流提供，还可以由发动机带动主发电机提供，此时发动机可以为主发电机提供机械能，接着主发电机将机械能转化为第一充电交流电。牵引变流器中的整流模块与主发电机连接，整流模块可以将第一充电交流电转化为第一充电直流电，接着，与整流模块连接的电压变压器将第一充电直流电进行降压，经过降压后为动力电池组供电，以使动力电池组充电。除了发动机以及主发电机为动力电池组提供电能外，电动轮组合在车辆处于制动状态时，也可以产生第二充电交流电，接着，与电动轮组合电缆连接的逆变模块，可以将第二充电交流电转化为第二充电直流电，之后可以以预设车辆载重阈值以及所述动力电池组的剩余电量为基础，将第二充电直流电提供至动力电池组和/或斩波模块。例如，当动力电池组的剩余电量小于预设电池充电阈值时，说明动力电池组需要充电，此时可以将第二充电直流电一部分用于动力电池组充电，一部分通过斩波模块作用于制动电阻上，通过制动电阻消耗掉。当动力电池组的剩余电量大于预设电池充电阈值时，说明动力电池组不需要充电，此时可以将第二充电直流电全部通过斩波模块作用于制动电阻上，通过制动电阻消耗掉。当第二充电直流电中有一部分为动力电池组充电时，可以先经过电压变压器进行降压，之后再为动力电池组充电。当车辆处于停车状态时，如果动力电池组中的剩余电量不是满电状态时，还可以以动力电池组中的剩余电量为基础，选择两个发动机中的一个发动机为动力电池组充电。具体地，其中一个发动机可以为主发电机提供机械能，主发电机将机械能转化为第一充电交流电，整流模块将第一充电交流电转化为第一充电直流电，之后电压变压器将第一充电直流电进行降压，并将降压后的第一充电直流电提供至动力电池组，实现对动力电池组的充电。

此外，当预设动力源中的两个发动机以及一个动力电池组之一处于故障状态时，还可以根据实际情况对车辆的目标动力源进行调整。例如，两个发动机分别是发动机1和发动机2，当发动机1或者发动机2或者动力电池组出现故障时，可以切掉故障动力源，无故障动力源可继续进行动力供应，不影响车辆工作，提高车辆可用性。

进一步的，作为本申请的一个具体实施例，如图2所示，本申请的车辆组合动力电传动系统主要包括两个发动机、两个主发电机、牵引变流器、动力电池组、制动电阻以及两个电动轮组合。其中，牵引变流器可以包括两个整流模块、两个逆变模块、一个斩波模块以及一个DC/DC变压器(电压变压器)，电动轮组合中可以包括牵引电机以及减速器组合。在这里，车辆组合动力电传动系统中的发动机和主发电机连接，具体可以通过机械连接的形式相连，这样发动机在接收车辆启动信号后，可以开始转动，将电能转化为机械能，并将机械能输出给主发电机，驱动主发电机转动。主发电机转动后又可以产生第一交流电，并将第一交流电提供给与其电缆连接的整流模块，之后整流模块将第一交流电转化为第一直流电。此外，除了主发电机可以为车辆提供动力外，当动力电池组满足预设车辆载重阈值以及预设电池电量阈值时，动力电池组也可以为车辆提供一定的动力。动力电池组具体可以和DC/DC变压器通过电缆的形式连接，因而动力电池组可以将输出的第二直流电提供给DC/DC变压器。DC/DC变压器将第二直流电升压后，可以将升压后的第二直流电提供给逆变模块，逆变模块可以将第一直流电和/或动力电池组提供的第二直流电转化为第二交流电，并将第二交流电提供给牵引电机，牵引电机可以将逆变模块的第二交流电转化为机械能输出，之后通过机械能带动减速器组合。减速器组合可以和牵引电机通过机械的形式连接，其中，减速器组合中可以包括减速器和轮胎。减速器组合可以在牵引电机的带动下转动，并按照预设减速比值进行减速，降速后作用于轮胎上，驱动轮胎转动，从而驱动车辆行驶。此外，动力电池组除了可以为车辆行驶提供一定的辅助动力外，还可以在车辆制动时将车辆制动时将产生的电能存储起来。牵引变流器还可以包括斩波模块，该车辆组合动力电传动系统还包括制动电阻，通过斩波模块以及制动电阻可以将车辆制动时产生的电能消耗掉。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种车辆组合动力电传动系统，其特征在于，包括：

发动机、主发电机、牵引变流器、动力电池组以及电动轮组合；

其中，所述发动机与所述主发电机机械连接，所述发动机用于为所述主发电机输出机械能以驱动所述主发电机转动，所述主发电机与所述牵引变流器电缆连接，所述主发电机用于将所述机械能转化为第一交流电，并向所述牵引变流器提供所述第一交流电，所述动力电池组与所述牵引变流器电缆连接，所述动力电池组用于在满足预设车辆载重阈值以及预设电池电量阈值时，向所述牵引变流器提供第二直流电，并在车辆制动时进行充电，所述牵引变流器与所述电动轮组合电缆连接，所述牵引变流器用于将所述第一交流电转化为第一直流电，以及将所述第一直流电和/或所述第二直流电转化为第二交流电，并向所述电动轮组合提供所述第二交流电，所述电动轮组合用于在第二交流电的作用下驱动车辆行驶。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述发动机、所述主发电机以及所述电动轮组合分别包括两个，其中，每个所述发动机与一个所述主发电机机械连接，两个所述电动轮组合分别与所述牵引变流器电缆连接。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述牵引变流器具体包括：

两个整流模块、两个逆变模块以及电压变压器；

每个所述整流模块与一个所述主发电机电缆连接，所述整流模块用于将所述主发电机提供的第一交流电转化为第一直流电；

每个所述逆变模块与一个所述整流模块以及一个所述电动轮组合电缆连接，所述逆变模块用于将所述第一直流电和/或所述第二直流电转化为第二交流电，并向所述电动轮组合提供所述第二交流电；

所述电压变压器与所述动力电池组、所述整流模块以及所述逆变模块电缆连接，所述电压变压器用于将所述动力电池组提供的第二直流电进行升压，并将升压后的所述第二直流电提供至所述逆变模块。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述电动轮组合包括牵引电机以及减速器组合；

所述牵引电机与所述逆变模块电缆连接，所述牵引电机用于将所述第二交流电转化为机械能，并通过所述机械能带动所述减速器组合；

所述减速器组合与所述牵引电机机械连接，所述减速器组合包括减速器以及轮胎，所述减速器组合用于将所述机械能按照预设减速比值作用于所述轮胎上，以驱动所述轮胎转动。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述牵引变流器还包括斩波模块；

所述斩波模块与所述整流模块以及所述逆变模块电缆连接，所述斩波模块用于所述车辆处于制动状态时，基于所述动力电池组的剩余电量，将所述牵引变流器内的制动电流作用于制动电阻；

所述制动电阻与所述斩波模块电缆连接，所述制动电阻用于消耗所述斩波模块提供的制动电流。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，

所述发动机还用于当所述车辆处于制动状态时，当所述车辆对应的车辆载重真实值小于预设车辆载重阈值、所述动力电池组对应的剩余电量小于预设电池充电阈值，且所述牵引变流器对应的电压值小于预设斩波阈值时，为所述主发电机提供机械能；

所述主发电机还用于将所述机械能转化为第一充电交流电；

所述整流模块还用于将所述第一充电交流电转化为第一充电直流电；

所述电压变压器还用于将所述第一充电直流电进行降压，并将降压后的所述第一充电直流电提供至所述动力电池组，以使所述动力电池组充电；

所述电动轮组合还用于在所述车辆处于制动状态时，产生第二充电交流电；

所述逆变模块还用于将所述第二充电交流电转化为第二充电直流电，并基于所述动力电池组的剩余电量以及所述预设电池充电阈值，将所述第二充电直流电提供至所述动力电池组和/或所述斩波模块；

所述发动机还用于当所述车辆处于停车状态时，基于所述动力电池组的剩余电量，为所述主发电机提供机械能。

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