DE102004049459B4 - Lenkwinkelgeschwindigkeits-Detektorvorrichtung - Google Patents
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Abstract
Lenkwinkelgeschwindigkeits-Detektorvorrichtung umfassend:
eine Lenkwinkelerzeugungseinheit (21) zur Erzeugung eines Lenkwinkelsignals (25) in Treppenform in Abhängigkeit von Änderungen des Lenkwinkels;
eine erste Lenkwinkelgeschwindigkeits-Berechnungseinheit (22) zur Bestimmung einer ersten Lenkwinkelgeschwindigkeit (26) durch Dividieren eines ersten Änderungsbetrags des Lenkwinkelsignals (25) während einer vorbestimmten Zeit durch die vorbestimmte Zeit;
eine zweite Lenkwinkelgeschwindigkeits-Berechnungseinheit (23) zur Bestimmung eines zweiten Änderungsbetrages des Lenkwinkelsignals (25) zum Zeitpunkt einer Änderung des Lenkwinkelsignals (25),
einer Differenzzeit durch Subtrahieren der Zeit zu einer vorherigen Änderung des Lenkwinkelsignals (25) von der Zeit zum Zeitpunkt der Änderung des Lenkwinkelsignals, und
einer zweiten Lenkwinkelgeschwindigkeit (27) durch Dividieren des zweiten Änderungsbetrags durch die Differenzzeit; und
einen Selektor (24) zur Auswahl der ersten Lenkwinkelgeschwindigkeit (26) oder der zweiten Lenkwinkelgeschwindigkeit (27), wobei
der Selektor (24) die erste Lenkwinkelgeschwindigkeit (26) in jenem Fall auswählt, in welchem die erste Lenkwinkelgeschwindigkeit (26) und/oder die zweite Lenkwinkelgeschwindigkeit (27) größer sind als ein Schwellenwert (28), bei...
eine Lenkwinkelerzeugungseinheit (21) zur Erzeugung eines Lenkwinkelsignals (25) in Treppenform in Abhängigkeit von Änderungen des Lenkwinkels;
eine erste Lenkwinkelgeschwindigkeits-Berechnungseinheit (22) zur Bestimmung einer ersten Lenkwinkelgeschwindigkeit (26) durch Dividieren eines ersten Änderungsbetrags des Lenkwinkelsignals (25) während einer vorbestimmten Zeit durch die vorbestimmte Zeit;
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lenkwinkelgeschwindigkeits-Detektorvorrichtung, die beispielsweise bei einem Fahrzeugsteuersystem von Kraftfahrzeugen eingesetzt wird.
- Eine Winkelgeschwindigkeits-Detektorvorrichtung ist aus dem gattungsbildende Stand der Technik mit Veröffentlichungsnummer
EP 0 078 854 A1 bekannt. Die gattungsgemäße Winkelgeschwindigkeits-Detektorvorrichtung umfasst eine Winkelerzeugungseinheit, eine erste Winkelgeschwindigkeitsberechnungseinheit, eine zweite Winkelgeschwindigkeitsberechnungseinheit und einen Selektor. Der Selektor wählt eine Winkelgeschwindigkeit abhängig von einer Motorgeschwindigkeit aus. Die Motorgeschwindigkeit ist hierbei unterteilt in einen Hochgeschwindigkeitsbereich und einen Niedriggeschwindigkeitsbereich. Der Selektor gibt entsprechend ein Signal nH bestimmt durch die erste Winkelgeschwindigkeit-Berechnungseinheit für eine Motorgeschwindigkeit in einem Hochgeschwindigkeitsbereich und äquivalent ein Signal nL bestimmt durch die zweite Winkelgeschwindigkeits-Berechnungseinheit für eine Motorgeschwindigkeit in dem Niedriggeschwindigkeitsbereich aus. Als Grundlage zur Berechnung der Winkelgeschwindigkeit werden Impulse über eine vorbestimmte Periodendauer erzielt, wobei jeweils nach einem vorbestimmten Umdrehungswinkel des Motors ein Impuls von der Winkelerzeugungseinheit ausgesendet wird. - Des Weiteren ist ein Verfahren bekannt, das darin besteht, den Zyklus der Impulse sowie den Zeitraum auf hohem Pegel oder niedrigem Pegel der Impulse zu zählen, und die Lenkwinkelgeschwindigkeit aus der gezählten Zeit zu bestimmen. Als druckschriftlicher Stand der Technik lässt sich in diesem Zusammenhang die
japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 2000-85609 - Bei dem gattungsgemäßen Verfahren besteht allerdings die Schwierigkeit, dass die erfasste Lenkwinkelgeschwindigkeit bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit nicht sehr genau ist. Bei dem zweiten Verfahren besteht die Schwierigkeit darin, dass die erfasste Lenkwinkelgeschwindigkeit bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit nicht sehr genau ist.
- Die internationale Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer
WO 01/20266 A2 - Aus der Offenlegungsschrift mit der Veröffentlichungsnummer
DE 195 06 938 A1 ist ein weiteres Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung eines Lenkwinkels bekannt. Die Vorrichtung umfasst ein mit einem zweiten und dritten Zahnrad gekoppeltes Zahnrad. Eine Winkellage des zweiten Zahnrades sowie des dritten Zahnrades wird mit Hilfe zweier Winkelsensoren gemessen, die entsprechend mit dem zweiten und dritten Zahnrad gekoppelt sind. Die Winkelsensoren sind mit einer elektronischen Auswertschaltung zur Berechnung eines Lenkwinkels des ersten Zahnrades verbunden. Das Verfahren zur Berechnung des Lenkwinkels beinhaltet eine Messfehlerberücksichtigung durch Rundung des entsprechenden Wertes sowie eine Winkelvorzeichenkorrektur durch Addition einer vollen Periode für den Fall eines negativ erhaltenen Lenkwinkels. - Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der voranstehend geschilderten Schwierigkeiten entwickelt.
- Die Lenkwinkelgeschwindigkeits-Detektorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist auf:
- (i) Eine Lenkwinkelerzeugungseinheit zur Erzeugung eines Lenkwinkelsignals in Treppenform in Abhängigkeit von Änderungen des Lenkwinkels,
- (ii) eine erste Lenkwinkelgeschwindigkeits-Berechnungseinheit zur Bestimmung der ersten Lenkwinkelgeschwindigkeit durch Dividieren eines ersten Änderungsbetrages des Lenkwinkelsignals während einer vorbestimmten Zeit durch die vorbestimmte Zeit,
- (iii) eine zweite Lenkwinkelgeschwindigkeits-Berechnungseinheit zur Bestimmung (a) eines zweiten Änderungsbetrages des Lenkwinkelsignals zum Zeitpunkt einer Änderung des Lenkwinkelsignals, (b) einer Differenzzeit durch Subtrahieren der Zeit bei einer vorherigen Änderung des Lenkwinkelsignals von der Zeit zur Änderung des Lenkwinkelsignals, und (c) einer zweiten Lenkwinkelgeschwindigkeit, durch Dividieren des zweiten Änderungsbetrages durch die Differenzzeit, und
- (iv) einen Selektor zum Auswählen und Ausgeben der ersten Lenkwinkelgeschwindigkeit und der zweiten Lenkwinkelgeschwindigkeit, wobei der Selektor die erste Lenkwinkelgeschwindigkeit in jenem Fall auswählt, in welchem die erste Lenkwinkelgeschwindigkeit und/oder die zweite Lenkwinkelgeschwindigkeit größer sind als ein vorbestimmter Schwellenwert, bei welchem als Grenzlinie die relativen Änderungsbeträge der ersten Lenkwinkelgeschwindigkeit und der zweiten Lenkwinkelgeschwindigkeit umgekehrt werden.
- Bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind mit den Unteransprüchen angegeben.
- Die Erfindung wird nachstehend an Hand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:
-
1 ein Blockschaltbild der Lenkwinkelerzeugungseinheit bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; -
2 ein Blockschaltbild der Lenkwinkelgeschwindigkeits-Detektorvorrichtung bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; -
3 eine Darstellung der Lenkwinkelgeschwindigkeit, die von der ersten und der zweiten Lenkwinkelgeschwindigkeits-Berechnungseinheit bestimmt wird, beim Fahren mit niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit, bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; -
4 eine Darstellung der Lenkwinkelgeschwindigkeit, die von der ersten und der zweiten Lenkwinkelgeschwindigkeits- Berechnungseinheit bestimmt wird, beim Fahren mit hoher Fahrzeuggeschwindigkeit, bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; -
5 eine Darstellung zur Erläuterung des Schwellenwerts bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und -
6 eine Darstellung der Lenkwinkelgeschwindigkeit, die von der ersten und der zweiten Lenkwinkelgeschwindigkeits-Berechnungseinheit bestimmt wird, beim Fahren mit niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit, bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. -
1 ist ein Blockschaltbild der Lenkwinkelerzeugungseinheit gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Auf dem Außenumfang eines ersten Rotors11 sind Zähne12 vorgesehen, und die Anzahl dieser Zähne beträgt m (m ist eine natürliche Zahl), wogegen auf dem Außenumfang eines zweiten Rotors13 Zähne14 vorgesehen sind, und die Anzahl dieser Zähne beträgt n (n ist eine natürliche Zahl, wobei die Beziehung n < m gilt). Der erste Rotor11 und der zweite Rotor13 sind miteinander über die Zähne12 und die Zähne14 verbunden. Wenn sich der erste Rotor11 dreht, dreht sich der zweite Rotor13 mit einer Geschwindigkeit, die m/n-mal höher ist als die Geschwindigkeit des ersten Rotors11 . - Auf dem zweiten Rotor
13 ist mit diesem vereinigt ein Magnet15 vorgesehen, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist. Der Magnet13 ist gleichmäßig an 2p Magnetpolen (p ist eine natürliche Zahl) magnetisiert. Um den magnetischen Fluss des Magneten15 zu erfassen, ist ein Magnetwiderstandselement16 , das einen Sensor darstellt, so angeordnet, dass es dem Magne ten15 mit einem Spalt dazwischen gegenüberliegt. Durch diese Konstruktion gibt das Magnetwiderstandselement16 ein sinusförmiges Signal mit p Zyklen pro Umdrehung des zweiten Rotors13 aus. Bei der vorliegenden, bevorzugten Ausführungsform wird ein anisotropes Magnetwiderstandselement (AMR-Element) als das Magnetwiderstandselement16 eingesetzt. - Die Lenkwinkelberechnungseinheit (Mikrocomputer)
17 tastet das sinusförmige Signal ab, das von dem Magnetwiderstandselement16 abgegeben wird, und wandelt es in Digitaldaten um, bestimmt den Lenkwinkel durch Berechnung dieser Digitaldaten, und gibt diesen als Lenkwinkelsignal25 aus. Zur Vereinfachung der Erläuterung wird der Abtastzyklus als T1 bezeichnet. Bei der vorliegenden, bevorzugten Ausführungsform bestimmt die Lenkwinkelberechnungseinheit17 den Lenkwinkel zu jedem Zeitpunkt der Abtastung, und gibt das Lenkwinkelsignal25 aus, jedoch kann auch der Lenkwinkel mit mehreren Abtastungen bestimmt und ausgegeben werden. Das Lenkwinkelsignal25 wird von der ersten Lenkwinkelgeschwindigkeits-Berechnungseinheit25 und der zweiten Lenkwinkelgeschwindigkeits-Berechnungseinheit23 ausgegeben. Weiterhin erfasst die Lenkwinkelberechnungseinheit17 eine Verzögerung des zweiten Rotors13 aus einer Änderung des Lenkwinkelsignals25 , und gibt ein die Verzögerung anzeigendes Signal an den Selektor24 aus. - Als nächstes wird erläutert, wie die Lenkwinkelgeschwindigkeit bestimmt wird.
- Wie in
2 gezeigt, weist die Lenkwinkelgeschwindigkeits-Detektorvorrichtung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf: - (i) Die Lenkwinkelerzeugungseinheit
21 , wie anhand von1 beschrieben wurde, - (ii) die erste Lenkwinkelgeschwindigkeits-Berechnungseinheit
22 zur Bestimmung der ersten Lenkwinkelgeschwindigkeit26 aus dem Lenkwinkelsignal25 , das von der Lenkwinkelerzeugungseinheit21 ausgegeben wird, - (iii) die zweite Lenkwinkelgeschwindigkeits-Berechnungseinheit
23 zur Bestimmung der zweiten Lenkwinkelgeschwindigkeit27 aus dem Lenkwinkelsignal25 , das von der Lenkwinkelerzeugungseinheit21 ausgegeben wird, und - (iv) den Selektor
24 zur Auswahl der ersten Lenkwinkelgeschwindigkeit26 und der zweiten Lenkwinkelgeschwindigkeit27 . Die Lenkwinkelberechnungseinheit17 , die erste Lenkwinkelgeschwindigkeits-Berechnungseinheit22 , die zweite Lenkwinkelgeschwindigkeits-Berechnungseinheit23 , und der Selektor24 können durch einen einzigen Mikrocomputer verwirklicht werden. - Die erste Lenkwinkelgeschwindigkeits-Berechnungseinheit
22 bestimmt jedes Mal dann, wenn ein neues Lenkwinkelsignal25 eingegeben wird, die Differenz zwischen dem neu eingegebenen Lenkwinkelsignal25 und jenem Lenkwinkelsignal25 , das eine vorbestimmte Zeit T2 früher eingegeben wurde, und dividiert diese Differenz durch die Zeit T2, um die erste Lenkwinkelgeschwindigkeit26 zu bestimmen. Die Zeit T2 ist gleich dem k-fachen des Zeitraums T1. Die natürliche Zahl "k" kann gleich 1 sein, sollte jedoch vorzugsweise nicht kleiner sein als 2. - Die zweite Lenkwinkelgeschwindigkeits-Berechnungseinheit
23 bestimmt jedes Mal dann, wenn eine Änderung beim Lenkwinkel signal25 auftritt, (i) die Differenz des Lenkwinkels, durch Subtrahieren des Lenkwinkelsignals25 vor der Änderung von dem Lenkwinkelsignal25 nach der Änderung, (ii) die Zeit T4, die von der unmittelbar vorhergehenden Änderung bis zur momentanen Änderung vergangen ist, und (iii) die zweite Lenkwinkelgeschwindigkeit27 durch Dividieren der Lenkwinkeldifferenz zwischen den beiden durch die Zeit T4. Die zweite Lenkwinkelgeschwindigkeits-Berechnungseinheit23 führt eine Zwischenspeicherung der bestimmten zweiten Lenkwinkelgeschwindigkeit27 während der Zeit T4 durch. - Der Selektor
24 gibt selektiv die erste Lenkwinkelgeschwindigkeit26 oder die zweite Lenkwinkelgeschwindigkeit27 aus, unter Bezugnahme auf einen bestimmten Schwellenwert für die Lenkwinkelgeschwindigkeit. Durch die voranstehend geschilderte Konstruktion der Lenkwinkelgeschwindigkeits-Detektorvorrichtung wird ermöglicht, eine Lenkwinkelgeschwindigkeit zu bestimmen, die mit höherer Genauigkeit besser an die tatsächliche Lenkwinkelgeschwindigkeit angepasst ist. -
3 ist ein Zeitablaufdiagramm der Lenkwinkelgeschwindigkeit, die mit der jeweiligen Lenkwinkelgeschwindigkeits-Berechnungseinheit22 bzw.23 bestimmt wird, beim Fahren mit niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit. -
3 zeigt, dass bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit die zweite Lenkwinkelgeschwindigkeit27 die tatsächliche Lenkwinkelgeschwindigkeit gut verfolgen kann, damit eine Lenkwinkelgeschwindigkeit ausgegeben wird, die genauer ist und weniger stark schwankt, verglichen mit der ersten Lenkwinkelgeschwindigkeit26 . - Andererseits ist
4 ein Zeitablaufdiagramm der Lenkwinkelgeschwindigkeit, die von der jeweiligen Lenkwinkelgeschwindigkeits-Berechnungseinheit22 bzw.23 bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt wird.4 zeigt, dass bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit die erste Lenkwinkelgeschwindigkeit26 die tatsächliche Lenkwinkelgeschwindigkeit so verfolgen kann, dass eine Lenkwinkelgeschwindigkeit ausgegeben wird, die genauer ist und weniger Schwankungen aufweist, verglichen mit der zweiten Lenkwinkelgeschwindigkeit27 . - Der Selektor
24 wählt die erste Lenkwinkelgeschwindigkeit26 aus und gibt diese aus, und zwar in jenem Fall, in welchem die erste Lenkwinkelgeschwindigkeit26 und/oder die zweite Lenkwinkelgeschwindigkeit27 einen vorbestimmten Schwellenwert28 überschreitet. - Als nächstes wird unter Bezugnahme auf
5 der Schwellenwert28 erläutert. - Wie aus
5 hervorgeht, wird der Schwellenwert28 vorher auf einen Wert eingestellt, bei welchem in einem Bereich unterhalb des Schwellenwerts28 der Änderungsbetrag der ersten Lenkwinkelgeschwindigkeit26 größer wird als der Änderungsbetrag der zweiten Lenkwinkelgeschwindigkeit27 . Mit dem Schwellenwert28 als Grenzlinie werden daher die relativen Änderungsbeträge der ersten Lenkwinkelgeschwindigkeit26 und der zweiten Lenkwinkelgeschwindigkeit27 umgekehrt. Durch eine derartige Einstellung des Schwellenwerts28 wird ermöglicht, eine äußerst genaue Lenkwinkelgeschwindigkeit zu erhalten. - Als nächstes erfolgt eine Erläuterung der Art und Weise der Bestimmung der Lenkwinkelgeschwindigkeit während einer Verzögerung mit niedriger Geschwindigkeit.
-
6 zeigt die Lenkwinkelgeschwindigkeit, die von den jeweiligen Lenkwinkelgeschwindigkeits-Berechnungseinheiten bestimmt wird, während einer Verzögerung bei niedriger Geschwindigkeit der Lenkwinkelgeschwindigkeits-Detektorvorrichtung. - Wie in
6 gezeigt wird, in jenem Fall, in welchem die tatsächliche Lenkwinkelgeschwindigkeit29 mit einer Geschwindigkeit unterhalb des Schwellenwerts28 verzögert wird, ein Abschnitt erzeugt, bei welchem die zweite Lenkwinkelgeschwindigkeit27 den Wert 0 [Grad/Sekunde] annimmt. Um dies zu vermeiden, wählt in jenem Fall, in welchem die Lenkwinkelberechnungseinheit17 eine Verzögerung feststellt, und die zweite Lenkwinkelgeschwindigkeit27 den Wert 0 [Grad/Sekunde] erreicht, der Selektor24 die erste Lenkwinkelgeschwindigkeit26 aus, und gibt diese aus. - Die Lenkwinkelgeschwindigkeits-Detektorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist so ausgelegt, dass sie die Lenkwinkelgeschwindigkeit unter Verwendung einer ersten Lenkwinkelgeschwindigkeits-Berechnungseinheit und einer zweiten Lenkwinkelgeschwindigkeits-Berechnungseinheit berechnet, und durch Umschaltung eine von diesen mit einem bestimmten Schwellenwert als Bezugswert ausgibt. Die vorliegende Erfindung kann daher eine Lenkwinkelgeschwindigkeits-Detektorvorrichtung zur Verfügung stellen, welche die Lenkwinkelgeschwindigkeit mit hoher Genauigkeit und verbesserter Auflösung im Bereich von niedrigen bis zu hohen Geschwindigkeiten bestimmen kann. Sie ist besonders nützlich für Kraftfahrzeuge und dergleichen, bei denen die Ausgabe der Lenkwinkelgeschwindigkeit erforderlich ist.
Claims (5)
- Lenkwinkelgeschwindigkeits-Detektorvorrichtung umfassend: eine Lenkwinkelerzeugungseinheit (
21 ) zur Erzeugung eines Lenkwinkelsignals (25 ) in Treppenform in Abhängigkeit von Änderungen des Lenkwinkels; eine erste Lenkwinkelgeschwindigkeits-Berechnungseinheit (22 ) zur Bestimmung einer ersten Lenkwinkelgeschwindigkeit (26 ) durch Dividieren eines ersten Änderungsbetrags des Lenkwinkelsignals (25 ) während einer vorbestimmten Zeit durch die vorbestimmte Zeit; eine zweite Lenkwinkelgeschwindigkeits-Berechnungseinheit (23 ) zur Bestimmung eines zweiten Änderungsbetrages des Lenkwinkelsignals (25 ) zum Zeitpunkt einer Änderung des Lenkwinkelsignals (25 ), einer Differenzzeit durch Subtrahieren der Zeit zu einer vorherigen Änderung des Lenkwinkelsignals (25 ) von der Zeit zum Zeitpunkt der Änderung des Lenkwinkelsignals, und einer zweiten Lenkwinkelgeschwindigkeit (27 ) durch Dividieren des zweiten Änderungsbetrags durch die Differenzzeit; und einen Selektor (24 ) zur Auswahl der ersten Lenkwinkelgeschwindigkeit (26 ) oder der zweiten Lenkwinkelgeschwindigkeit (27 ), wobei der Selektor (24 ) die erste Lenkwinkelgeschwindigkeit (26 ) in jenem Fall auswählt, in welchem die erste Lenkwinkelgeschwindigkeit (26 ) und/oder die zweite Lenkwinkelgeschwindigkeit (27 ) größer sind als ein Schwellenwert (28 ), bei welchem als Grenzlinie die relativen Änderungsbeträge der ersten Lenkwinkelgeschwindigkeit (26 ) und der zweiten Lenkwinkelgeschwindigkeit (27 ) umgekehrt werden. - Lenkwinkelgeschwindigkeits-Detektorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Selektor (
24 ) die erste Lenkwinkelgeschwindigkeit (26 ) in jenem Fall ausgibt, in welchem die Lenkwinkelgeschwindigkeit (29 ) verzögert wird. - Lenkwinkelgeschwindigkeits-Detektorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Selektor (
24 ) die erste Lenkwinkelgeschwindigkeit (26 ) in jenem Fall ausgibt, in welchem die Lenkwinkelgeschwindigkeit verzögert wird, und die zweite Lenkwinkelgeschwindigkeit (27 ) im Wesentlichen gleich Null ist. - Lenkwinkelgeschwindigkeits-Detektorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkwinkelerzeugungseinheit (
21 ) einen magnetischen Lenkwinkelsensor aufweist. - Lenkwinkelgeschwindigkeits-Detektorvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkwinkelerzeugungseinheit (
21 ) weiterhin einen zweiten Rotor (13 ) aufweist, der sich verbunden mit einem ersten Rotor (11 ) dreht, und der Lenkwinkelsensor mit einem Magneten (15 ) versehen ist, der am zentralen Teil des zweiten Rotors (13 ) angeordnet ist, und mit einem anisotropen Magnetwiderstandselement (AMR-Element) (16 ), das an einer Stelle gegenüberliegend dem Magneten (15 ) angeordnet ist.
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