DE102011007509A1 - Verfahren zur Erkennung eines Fehlerzustandes in einem eine Rückförderpumpe aufweisenden Hydroaggregat eines Bremssystems eines Kraftfahrzeugs - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung eines Fehlerzustandes in einem eine elektromotorisch angetriebene Ruckförderpumpe (3) aufweisenden Hydroaggregat (1) eines Bremssystems eines Kraftfahrzeugs mit wenigstens einem Bremskreis (I, II), bei dem zur Erfassung der Position der Rückförderpumpe (3) ein Positionssensor (17) vorgesehen ist, der in Abhängigkeit der Position der Ruckförderpumpe (3) ein Positionssignal erzeugt, wobei eine Zustandsgroße des Bremskreises (I, II) in Regelzyklen geregelt wird, indem mit dem Wert des Positionssignals oder dem Wert einer abgeleiteten Größe als Istwert mittels eines Steuergerätes (10) ein Ansteueührt wird; erfindungsgemäß sind folgende Verfahrensschritte vorgesehen: – Vergleichen des Wertes des Positionssignals des Positionssensors (17) oder des Wertes der aus dem Positionssignal abgeleiteten Größe in aufeinanderfolgenden Regelzyklen mit einem in Abhängigkeit des Ansteuersignals bestimmten Referenzwert, – wenigstens zeitweises Abschalten der Rückförderpumpe (3), wenn ein Wert des Positionssignals oder der abgeleiteten Große um mehr als eine vorgegebene Toleranz von dem zugehörigen Referenzwert abweicht, – Erfassen der Generatorspannung (VG) der Rückförderpumpe (3) während deren Nachlaufzeit, und – Erzeugen eines Fehlersignals in Abhängigkeit des Wertes der Generatorspannung (VG) zur Identifizierung eines fehlerhaften Positionssensors (17) oder einer fehlerhaften Rückförderpumpe (3).
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung eines Fehlerzustandes in einem eine elektromotorisch angetriebene Rückförderpumpe aufweisenden Hydroaggregat eines Bremssystems eines Kraftfahrzeugs gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
- Es ist bekannt sogenannte Rückförderpumpen (auch Hydropumpen genannt) für einen aktiven Druckaufbau in blockierschutz-, antriebsschlupf- oder fahrdynamikgeregelten, hydraulischen Fahrzeugbremsanlagen oder zum aktiven Bremsdruckaufbau in elektrohydraulischen Fahrzeugbremsanlagen einzusetzen.
- Zur Regelung oder Steuerung einer solchen von einem Elektromotor angetriebenen Rückförderpumpe wird ein Pumpenpositionssensor genutzt, um den exakten Drehwinkel sowie die Drehzahl, d. h. die Winkelgeschwindigkeit der Ruckförderpumpe zu messen. Dabei werden von dem Elektromotor drehbare Pumpenteile zur Förderung von Bremsmedium in eine Drehbewegung versetzt, deren Position von dem Positionsensor detektiert wird. Als Positionssensor kann bspw. ein induktiver Winkelsensor eingesetzt werden. Der Positionssensor liefert ein sinusförmiges Spannungssignal, wobei zur Detektion des Positionssignals dessen Amplitude gemessen wird.
- Wird das von dem Pumpenpositionssensor gelieferte Positionssignal zur Regelung, bspw. im Rahmen einer ABS- oder ASR-Regelung benutzt, ist in allen solchen Betriebssituationen, insbesondere bei sicherheitsrelevanten Funktionen, eine schnelle Erkennung eines Fehlerzustands erforderlich.
- Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein eingangs genanntes Verfahren anzugeben, mit dem eine schnelle Erkennung und Spezifizierung eines Fehlerzustands in einem Hydroaggregat ermoglicht wird.
- Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
- Dieses Verfahren zur Erkennung eines Fehlerzustandes in einem eine elektromotorisch angetriebene Rückförderpumpe aufweisenden Hydroaggregat eines Bremssystems eines Kraftfahrzeugs mit wenigstens einem Bremskreis, bei dem zur Erfassung der Position der Rückforderpumpe ein Positionssensor vorgesehen ist, der in Abhangigkeit der Position der Rückförderpumpe ein Positionssignal erzeugt, wobei eine Zustandsgröße des Bremskreises in Regelzyklen geregelt wird, indem mit dem Wert des Positionssignals oder einer abgeleiteten Große als Istwert mittels eines Steuergerates ein Ansteuersignal der Rückförderpumpe als Sollwert zugeführt wird, zeichnet sich erfindungsgemaß durch folgende Verfahrensschritte aus:
- – Vergleichen des Wertes des Positionssignals des Positionssensors oder des Wertes der aus dem Positionssignal abgeleiteten Große in aufeinanderfolgenden Regelzyklen mit einem in Abhängigkeit des Ansteuersignals bestimmten Referenzwert,
- – wenigstens zeitweises Abschalten der Rückforderpumpe, wenn ein Wert des Positionssignals oder der abgeleiteten Größe um mehr als eine vorgegebene Toleranz von dem zugehorigen Referenzwert abweicht,
- – Erfassen der Generatorspannung der Rückförderpumpe wahrend deren Nachlaufzeit, und
- – Erzeugen eines Fehlersignals in Abhängigkeit des Wertes der Generatorspannung zur Identifizierung eines fehlerhaften Positionssensors oder einer fehlerhaften Ruckforderpumpe.
- Somit wird während des laufenden Betriebs der Ruckförderpumpe mit unterschiedlichen Ansteuersignalen, die vorzugsweise PWM-Signale mit unterschiedlichen Tastverhältnissen darstellen, ein gewünschtes Drehverhalten der Rückförderpumpe eingeregelt, wobei gleichzeitig das hierzu verwendete Positionssignal des Positionssensors als Istwert für die Regelung plausibilisiert wird. Diese Plausibilisierung ist aufgrund der Kenntnis des Verhaltens der Rückforderpumpe möglich, d. h. das mit einem bestimmten Ansteuersignal bewirkte Drehverhalten, vorzugsweise die Winkelgeschwindigkeit, insbesondere eine Drehzahlerhöhung wird überprüft und wenn dieses Drehverhalten nicht mit dem bekannten, also dem erwarteten Verhalten der Rückforderpumpe übereinstimmt, d. h. wenn das Positionssignal bzw. eine davon abgeleitete Größe um mehr als eine vorgegebene Toleranz von dem zugehörigen Referenzwert abweicht, von einem Fehlerzustand ausgegangen. Dieser Fehlerzustand wird durch eine Erfassung der Generatorspannung in der Nachlaufzeit nach dem Abschalten der Rückförderpumpe spezifiziert.
- Mit diesem erfindungsgemaßen Verfahren ist während einer aktuellen Regelung eine schnelle Fehlererkennung möglich, so dass geeignete Maßnahmen durchführbar sind und dadurch entstandene Fehlregelungen nur kurzzeitig auftreten können. So kann bspw. das Regelsystem abgeschaltet oder das Positionssignal für bestimmte Regelungsfunktionen nicht mehr verwendet, also degradiert werden.
- Vorzugsweise erfolgt gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung die Spezifizierung des Fehlerzustands dadurch, dass bei einer von dem Wert Null abweichender Generatorspannung wahrend der Nachlaufzeit von einem fehlerhaften Positionssensor ausgegangen wird, so dass ein diesen Fehlerzustand anzeigendes Fehlersignal erzeugt werden kann. Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung wird bei einer Generatorspannung mit dem Wert Null während der Nachlaufzeit von einer fehlerhaften Rückförderpumpe, welches ggf. auch einen fehlerhaften Elektromotor einschließt ausgegangen, also wird ein diesen Fehlerzustand anzeigendes Fehlersignal erzeugt.
- Es bietet sich gemaß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung an, die Referenzwerte aus einem Pumpenkennlinienfeld, in dem der Wert des Positionssignals oder der abgeleiteten Größe, vorzugsweise der Drehwinkel bzw. die Winkelgeschwindigkeit der Rückförderpumpe als Funktion des Wertes des Ansteuersignals, vorzugsweise als Funktion des Tastverhaltnisses eines PWM-Ansteuersignals ausgegeben werden.
- Schließlich wird die Rückförderpumpe von einem Elektromotor angetrieben, dem das Ansteuersignal, vorzugsweise ein PWM-Ansteuersignal zugeführt wird. Während der Nachlaufzeit der Rücklaufpumpe nach deren Abschaltung wird die von dem Elektromotor erzeugt Generatorspannung erfasst und ausgewertet.
- Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert und beschrieben. Es zeigen:
-
1 ein schematisches Blockschaltbild einer Bremsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug zur Erlauterung des erfindungsgemaßen Verfahrens, und -
2 ein Ablaufdiagramm als Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens. - Das in
1 dargestellte Hydroaggregat1 zeigt nur einen an einen Bremszylinder (Tandem-Hauptzylinder, THZ)9 angeschlossenen ersten BremskreisI für ein vorderes linkes Rad11 und ein hinteres rechtes Rad12 ; der nur andeutungsweise dargestellte zweite BremskreisII ist entsprechend aufgebaut und ebenfalls an den Bremszylinder9 angeschlossen. An das Hydroaggregat1 sind Radbremsen2a bzw.2b der Räder11 und12 mit einem Bremssattel uber jeweils eine Hydraulikleitung angeschlossen. - Die Bremsvorrichtung nach
1 weist ferner einen mit dem Bremszylinder9 verbundenen Bremskraftverstärker13 und einen Vorratsbehalter5 für die Bremsflüssigkeit bzw. die Hydraulikflussigkeit auf. Der Bremszylinder9 erzeugt auslassseitig einen Bremsdruck entsprechend eines mit dem Bremskraftverstärker13 verbundenen Bremspedals16 , das von einem Fahrer betätigt wird. Dieser Bremsdruck wird über ein geöffnetes Trennventil15 jeweils einem offenen Einlassventil7a und7b einlassseitig zugefuhrt, damit sich ein entsprechender Bremsdruck an den Rädern11 und12 mittels der Bremssättel2a und2b aufbauen kann. Die beiden Einlassventile7a und7b sind stromlos offen. - Ein stromlos geschlossenes Auslassventil
8a bzw.8b verbindet die Radbremse2a bzw.2b mit einem Niederdruckspeicher14 , der seinerseits mit einer Rückförderpumpe3 ansaugseitig verbunden ist und über ein Umschaltventil6 mit dem Bremszylinder9 verbunden werden kann. - Die Rückforderpumpe
3 ist für die Radbremsen2a und2b vorgesehen, um bspw. im Falle eines ABS- oder ESP-Eingriffs das bei einem Druckabbau in den Niederdruckspeicher verschobene Bremsmedium wieder heraus zu fordern. - Ein Steuergerät
10 ist sowohl mit dem Hydroaggregat1 als auch mit dem Hauptbremszylinder9 verbunden, um Sensorsignale zu detektieren und mittels Steuersignale die in dem Hydroaggregat enthaltene Aktoren zu steuern. - Die Rückförderpumpe
3 , bspw. eine im Hydroaggregat1 angeordnete Exzenterpumpe wird durch einen Elektromotor4 angetrieben, der seinerseits von dem Steuergerät10 pulsweitenmoduliert (PWM) angesteuert wird. Dabei wird der Elektromotor4 derart angesteuert, dass die Rückförderpumpe3 durch ansaugseitiges Ansaugen von Bremsflüssigkeit einen Bremsdruck auf deren Hochdruckseite aufbauen kann. - Die Rückförderpumpe
3 ist mit einem Positionssensor17 ausgestattet, der die Stellung, also die Drehposition eines umlaufenden exzentrischen Pumpenteils der Ruckforderpumpe3 detektiert. Somit kann nach einer Ansteuerung des Elektromotors4 im Schrittmotorbetrieb mittels eines eine bestimmte Drehung des Pumpenteils bewirkenden PWM-Ansteuersignales mit vorgegebenen Tastverhältnis die neue Drehposition mittels des Positionssensors17 erfasst und zusammen mit der vor der Drehung bestimmten Drehposition der tatsächliche Drehwinkel bzw. die Winkelgeschwindigkeit bestimmt werden. - Als Positionssensor
17 kann bspw. ein induktiver Winkelsensor eingesetzt werden, der entweder den drehbaren Pumpenteilen oder der Drehachse des Elektromotors zugeordnet ist. Der Positionssensor17 liefert ein sinusförmiges Spannungssignal, wobei zur Detektion des Positionssignals dessen Amplitude gemessen wird. - Die Ansteuerung mit diesem vorgegebenen PWM-Ansteuersignal bewirkt eine Drehung der Ruckförderpumpe
3 in eine Drehposition, die zur Bestimmung des tatsachlichen Drehwinkels, also dessen Istwertes mittels des von dem Positionssensors17 erzeugten Positionssignals verwendet wird. In Abhängigkeit der Abweichung des Ist-Drehwinkels vom Soll-Drehwinkel wird mittels eines weiteren PWM-Ansteuersignals mit größerem Tastverhältnis der Elektromotor4 angesteuert. Diese Regelung wird mit einer Anzahl von Regelzyklen so lange fortgesetzt, bis eine Ist-Sollwert-Ubereinstimmung im Rahmen einer vorgegebenen Toleranz vorliegt. - Wenn in dieser Weise das Positionssignal des Positionssensors
17 zur Regelung genutzt wird, ist in jeder Betriebssituation, insbesondere während einer aktiven Regelung über mehrere Regelzyklen eine schnelle Erkennung eines Fehlerzustands in dem Hydroaggregat1 erforderlich, um Maßnahmen einleiten zu können, die entstandene Fehlregelungen moglichst kurz halten. Hierzu wird wahrend einer aus mehreren Regelzyklen bestehenden Regelung das Positionssignal des Positionssensors17 plausibilisiert, wie im Folgenden anhand des Ablaufdiagrammes nach2 erlautert werden soll. - Eine Regelung mit mehreren Regelzyklen erfolgt dann, wenn nach dem Startschritt S1 und nachfolgender Erfassung des Positionssignals des Positionssensors
17 gemäß Schritt S2 die Ausgangsposition der Rückforderpumpe3 bestimmt wird. - Auf der Basis der erkannten Ausgangsposition der Ruckförderpumpe
3 wird in einem Schritt S3 von dem Steuergerat10 ein PWM-Ansteuersignal mit einem bestimmten Tastverhältnis (duty cycle) erzeugt, das dem Elektromotor4 der Rückförderpumpe3 zugeführt wird. Die Reaktion der Ruckforderpumpe3 auf dieses Ansteuersignal wird in einem Schritt S4 durch Erfassung des von dem Positionssensor17 erzeugten Positionssignals als Ist-Drehwinkel oder als Ist-Winkelgeschwindigkeit ermittelt und mit einem Referenzwert verglichen. Liegt dieser Istwert gemäß Schritt S6 innerhalb einer vorgegebenen Toleranz, wird die Regelung mit einem nächsten Regelzyklus durch Rücksprung auf Schritt S3 fortgefuhrt. - Die vorgegebene Toleranz ergibt sich aus dem bekannten Verhalten der Ruckförderpumpe
3 , d. h. der bekannte Zusammenhang zwischen einem PWM-Ansteuersignal mit einem bestimmten Tastverhältnis und dem Drehwinkel bzw. der Winkelgeschwindigkeit oder Drehzahlerhöhung wird als Kennlinie in dem Steuergerät10 hinterlegt. Da das Verhalten der Rückförderpumpe3 auch von der Pumpenlast, also vom Gegendruck und der Temperatur des Bremsmediums abhängt, werden diese Parameter in einem Pumpenkennlinienfeld abgebildet. Jeder Kennlinie wird ein Toleranzband zugeordnet, so dass sich in Abhängigkeit des Tastverhaltnisses des PWM-Ansteuersignals fur jeden Referenzwert ein unterer und ein oberer Toleranzwert festlegen lassen. - Die Regelung wird so lange in dem Regelkreis weitergeführt, bis der Ist-Drehwinkel bzw. die Ist-Winkelgeschwindigkeit mit dem Sollwert übereinstimmen, oder bis ein Ist-Drehwinkel bzw. eine Ist-Winkelgeschwindigkeit nicht innerhalb des Toleranzbandes liegt, also dieser Wert entweder den oberen bzw. unteren Toleranzwert über- bzw. unterschreitet. Dies wird als Fehlerzustand interpretiert und führt dazu, dass die Regelschleife mit einem Schritt S7 verlassen wird. Ein Beispiel eines solchen Fehlerzustandes wird im Folgenden genauer erläutert.
- Liefert bspw. der Positionssensor
17 ein konstantes Signal, welches anzeigt, dass die Rückförderpumpe3 in einer bestimmten Position stehen geblieben ist, jedoch innerhalb des Toleranzbandes liegt, wird die Regelung weitergefuhrt, indem im nächsten Regelzyklus das Tastverhältnis des PWM-Ansteuersignal für den Elektromotor4 erhöht wird, um ein bestimmtes Drehverhalten der Rückförderpumpe3 einzuregeln. Falls sich das Positionssignal nicht andert, wird das Tastverhaltnis des PWM-Ansteuersignals sich immer mehr zu höheren Werten verschieben, bis sich der Istwert des Positionssignals, also der Ist-Drehwinkel bzw. die Ist-Winkelgeschwindigkeit von dem aus dem Pumpenkennfeld erwarteten Verhalten hinreichend weit abweicht, d. h. außerhalb des bestimmten Toleranzbandes liegen. - Bei einem derart detektierten Fehlerzustand wird mit Schritt S7 die Rückförderpumpe
3 abgeschaltet oder kurzzeitig nicht mehr angesteuert. Während der Nachlaufzeit der Rückförderpumpe3 wird deren Generatorspannung VG erfasst und gemäß Schritt S8 ausgewertet. Wird eine Generatorspannung mit |VG| > 0 gemessen, wird ein fehlerhafter Positionssensor17 diagnostiziert, im anderen Fall wird die Ruckförderpumpe3 (einschließlich Elektromotor4 ) als fehlerhaft spezifiziert. - Im oben beschriebenen Beispiel eines Fehlerzustands wurde eine detektierte Generatorspannung anzeigen, dass sich die Ruckförderpumpe
3 gedreht hat, obwohl sich das Positionssignal des Positionssensors17 nicht geändert hat. Daher muss davon ausgegangen werden, dass dieser Positionssensor defekt ist. Würde wahrend der Nachlaufzeit keine Generatorspannung erzeugt werden, wäre als Ursache ein Blockieren der Ruckforderpumpe3 anzunehmen, somit ist von einer defekten Ruckförderpumpe3 auszugehen. - Nach der Spezifizierung des erkannten Fehlerzustandes in den Schritten S9 und S10 wird in einem nachfolgenden Schritt S11 ein Fehlersignal erzeugt, welches den Fehlerzustand, also einen fehlerhaften Positionsensor
17 oder eine fehlerhafte Rückförderpumpe3 anzeigt. Dies kann durch Setzen eines entsprechenden Flags in dem Steuergerät10 erfolgen, so dass in Abhängigkeit des erkannten Fehlers das entsprechende Regelungssystem abgeschaltet wird oder die Positionssignale des fehlerhaften Positionssensors17 degradiert werden. Zusätzlich kann auch eine Fehlermeldung für den Fahrer erzeugt werden. - Der oben beschriebene Fehlerzustand ist nur beispielhaft dargestellt. Immer wenn ein „falsches” Positionssignal detektiert wird, d. h. wenn ein Positionssignal nicht das tatsächliche Drehverhalten der Rückförderpumpe
3 anzeigt, wird sich im Rahmen der Regelung mit jedem weiteren Regelzyklus das Tastverhältnis andern, da das Steuergerät10 versucht, dieses „falsche” Positionssignal auf den Sollwert einzuregeln. Dies führt dazu, dass in einem der nachfolgenden Regelzyklen der Wert des Positionssignals so weit von dem in Abhängigkeit des Tastverhältnisses bestimmten Referenzwert abweicht, dass er außerhalb des Toleranzbandes liegt. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Hydroaggregat einer Bremsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs
- 2a
- Bremssattel bzw. Radbremse des linken Vorderrades
11 , - 2b
- Bremssattel bzw. Radbremse des rechten Hinterrades
12 , - 3
- Hydraulikpumpe
- 4
- Elektromotor
- 5
- Vorratsbehälter
- 6
- Umschaltventil
- 7a
- Einlassventil fur Bremssattel
2a - 7b
- Einlassventil für Bremssattel
2b - 8a
- Auslassventil für Bremssattel
2a - 8b
- Auslassventil für Bremssattel
2b - 9
- Hauptbremszylinder
- 10
- Steuergerät
- 11
- Vorderes linkes Rad
- 12
- Hinteres rechtes Rad
- 13
- Bremskraftverstarker
- 14
- Niederdruckspeicher
- 15
- Trennventil
- 16
- Bremspedal
- 17
- Positionssensor
- I
- erster Bremskreis
- II
- zweiter Bremskreis
Claims (6)
- Verfahren zur Erkennung eines Fehlerzustandes in einem eine elektromotorisch angetriebene Ruckforderpumpe (
3 ) aufweisenden Hydroaggregat (1 ) eines Bremssystems eines Kraftfahrzeugs mit wenigstens einem Bremskreis (I ,II ), bei dem zur Erfassung der Position der Rückförderpumpe (3 ) ein Positionssensor (17 ) vorgesehen ist, der in Abhangigkeit der Position der Rückforderpumpe (3 ) ein Positionssignal erzeugt, wobei eine Zustandsgröße des Bremskreises (I ,II ) in Regelzyklen geregelt wird, indem mit dem Wert des Positionssignals oder dem Wert einer abgeleiteten Größe als Istwert mittels eines Steuergerates (10 ) ein Ansteuersignal der Rückförderpumpe (3 ) als Sollwert zugefuhrt wird, gekennzeichnet folgende Verfahrensschritte, – Vergleichen des Wertes des Positionssignals des Positionssensors (17 ) oder des Wertes der aus dem Positionssignal abgeleiteten Größe in aufeinanderfolgenden Regelzyklen mit einem in Abhangigkeit des Ansteuersignals bestimmten Referenzwert, – wenigstens zeitweises Abschalten der Rückförderpumpe (3 ), wenn ein Wert des Positionssignals oder der abgeleiteten Große um mehr als eine vorgegebene Toleranz von dem zugehörigen Referenzwert abweicht, – Erfassen der Generatorspannung (VG) der Rückförderpumpe (3 ) während deren Nachlaufzeit, und – Erzeugen eines Fehlersignals in Abhangigkeit des Wertes der Generatorspannung (VG) zur Identifizierung eines fehlerhaften Positionssensors (17 ) oder einer fehlerhaften Rückförderpumpe (3 ). - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer von dem Wert Null verschiedenen Generatorspannung (VG) ein einen fehlerhaften Positionssensor (
17 ) anzeigendes Fehlersignal erzeugt wird. - Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Generatorspannung (VG) mit dem Wert Null ein eine fehlerhafte Ruckförderpumpe (
3 ) anzeigendes Fehlersignal erzeugt wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzwerte aus einem Pumpenkennlinienfeld, in dem der Wert des Positionssignals oder der abgeleiteten Große, vorzugsweise die Winkelgeschwindigkeit der Rückförderpumpe (
3 ) als Funktion des Wertes des Ansteuersignals, vorzugsweise als Funktion des Tastverhaltnisses eines PWM-Ansteuersignals ausgegeben werden. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückförderpumpe (
3 ) einen Elektromotor (4 ) aufweist, dem das Ansteuersignal zugeführt wird. - Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass während der Nachlaufzeit der Rückförderpumpe (
3 ) die Generatorspannung (VG) des Elektromotors (4 ) erfasst wird.
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