DE102011075143B4 - Method and device for checking the plausibility and / or limiting a requested drive torque - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Bereitstellen eines maximal zulässigen Antriebsmoments (MZ) zur Plausibilisierung und/oder zur Begrenzung eines angeforderten Antriebsmoments (MA_E1) in einem Antriebssystem (1) mit einem Motorsteuergerät (4) und einem Antriebsmotor (2), mit folgenden Schritten: – Ermitteln eines ersten zulässigen relativen Antriebsmoments (MZ1_rel) abhängig von einer Betriebspunktangabe, insbesondere einer Drehzahl (n) des Antriebsmotors, und einer Antriebsmomentvorgabe, insbesondere einer Fahrpedalstellung eines Fahrpedals (FP_E1), mithilfe einer vorgegebenen Funktion, insbesondere mithilfe eines Kennfelds (23); – Vorgeben eines maximalen Antriebsmoments (MMax) des Antriebsmotors (2); – Ermitteln des maximal zulässigen Antriebsmoments (MZ) basierend auf dem vorgegebenen maximalen Antriebsmoment (MMax) und auf einem zulässigen relativen Antriebsmoment (MZ_rel), wobei das zulässige relative Antriebsmoment (MZ_rel) abhängig von einem fünften zulässigen relativen Antriebsmoment (MZ5_rel) ermittelt wird, das von dem ersten zulässigen relativen Antriebsmoment (MZ1_rel) abhängt; wobei eine Steigung des fünften zulässigen relativen Antriebsmoments (MZ5_rel) durch Bilden einer Rampe abgeflacht wird, um das zulässige relative Antriebsmoment (MZ_rel) zu erhalten.Method for providing a maximum permissible drive torque (MZ) for plausibility checking and / or for limiting a requested drive torque (MA_E1) in a drive system (1) with an engine control unit (4) and a drive motor (2), with the following steps: - Determining a first permissible relative drive torque (MZ1_rel) depending on an operating point specification, in particular a speed (s) of the drive motor, and a drive torque specification, in particular an accelerator pedal position of an accelerator pedal (FP_E1), with the aid of a predetermined function, in particular with the aid of a characteristic map (23); - Specifying a maximum drive torque (MMax) of the drive motor (2); - Determination of the maximum permissible drive torque (MZ) based on the specified maximum drive torque (MMax) and on a permissible relative drive torque (MZ_rel), the permissible relative drive torque (MZ_rel) being determined as a function of a fifth permissible relative drive torque (MZ5_rel), which depends on the first permissible relative drive torque (MZ1_rel); wherein a gradient of the fifth permissible relative drive torque (MZ5_rel) is flattened by forming a ramp in order to obtain the permissible relative drive torque (MZ_rel).
Description
Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung betrifft allgemein Antriebssysteme mit einem Antriebsmotor, der durch ein Motorsteuergerät zum Bereitstellen eines Antriebsmoments angesteuert wird. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung Maßnahmen zum Überwachen des von dem Motorsteuergerät angeforderten Antriebsmoments.The invention relates generally to drive systems having a drive motor that is driven by an engine control unit to provide a drive torque. Furthermore, the present invention relates to measures for monitoring the requested by the engine control unit drive torque.
Stand der TechnikState of the art
Antriebssysteme für Kraftfahrzeuge weisen in der Regel neben dem Antriebsmotor eine Motorsteuereinheit auf, die eine Fahrervorgabe, beispielsweise ein Fahrerwunschmoment, in ein von dem Antriebsmotor bereitzustellendes Antriebsmoment umsetzt. Da der Einsatz von Antriebssystemen in Kraftfahrzeugen sicherheitskritisch ist, ist es notwendig, etwaige Funktionsfehler des Motorsteuergeräts durch zusätzliche Plausibilisierungsfunktionen zu überprüfen und notfalls das angeforderte Antriebsmoment zu begrenzen.Drive systems for motor vehicles generally have, in addition to the drive motor, an engine control unit which converts a driver input, for example a driver desired torque, into a drive torque to be provided by the drive motor. Since the use of drive systems in motor vehicles is safety-critical, it is necessary to check any malfunction of the engine control unit by additional plausibility functions and, if necessary, to limit the requested drive torque.
Aus der Druckschrift
Aus der
Aus der
Aus der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zum Bereitstellen eines maximal zulässigen Antriebsmoments zur Plausibilisierung und/oder zur Begrenzung eines angeforderten Antriebsmoments gemäß Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung, ein Antriebssystem und ein Computerprogrammprodukt gemäß den nebengeordneten Ansprüchen vorgesehen.According to the invention, a method is provided for providing a maximum permissible drive torque for plausibility checking and / or for limiting a requested drive torque according to claim 1 and a device, a drive system and a computer program product according to the independent claims.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Further advantageous embodiments of the present invention are specified in the dependent claims.
Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Verfahren zum Bereitstellen eines maximal zulässigen Antriebsmoments zur Plausibilisierung und/oder zur Begrenzung eines angeforderten Antriebsmoments in einem Antriebssystem mit einem Motorsteuergerät und einem Antriebsmotor vorgesehen. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
- – Ermitteln eines ersten zulässigen relativen Antriebsmoments abhängig von einer Betriebspunktangabe, insbesondere einer Drehzahl des Antriebsmotors, und einer Antriebsmomentvorgabe, insbesondere einer Fahrpedalstellung eines Fahrpedals, mithilfe einer vorgegebenen Funktion, insbesondere mithilfe eines Kennfelds;
- – Vorgeben eines maximalen Antriebsmoments des Antriebsmotors;
- – Ermitteln des maximal zulässigen Antriebsmoments basierend auf dem vorgegebenen maximalen Antriebsmoment und auf dem ersten zulässigen relativen Antriebsmoment.
- Determining a first permissible relative drive torque depending on an operating point specification, in particular a rotational speed of the drive motor, and a drive torque input, in particular an accelerator pedal position of an accelerator pedal, using a predetermined function, in particular by means of a map;
- - Specifying a maximum drive torque of the drive motor;
- Determining the maximum permissible drive torque based on the predetermined maximum drive torque and on the first permissible relative drive torque.
Gemäß einem Mehrebenenkonzept erfolgt im Allgemeinen die Ermittlung des angeforderten Antriebsmoments in einer ersten Ebene, während im Wesentlichen separat hierzu in einer zweiten Ebene eine Funktion implementiert wird, die zu jedem Zeitpunkt ein maximal erlaubtes anzuforderndes Antriebsmoment ausgibt. Durch eine permanente Überwachung des durch die erste Ebene angeforderten Antriebsmoments mithilfe des in der zweiten Ebene ermittelten maximal zulässigen Antriebsmoments kann das durch die erste Ebene angeforderte Antriebsmoment plausibilisiert werden. Das in der zweiten Ebene ermittelte maximal zulässige Antriebsmoment wird in der Regel ermittelt, indem die Funktion der ersten Ebene in der zweiten Ebene nachgebildet wird.According to a multi-level concept, the determination of the requested drive torque is generally carried out in a first plane, while essentially a separate function is implemented in a second plane, which outputs a maximum permissible drive torque to be requested at each point in time. By permanently monitoring the drive torque requested by the first level by means of the maximum permissible drive torque determined in the second level, the drive torque requested by the first level can be made plausible. The maximum permissible drive torque determined in the second level is generally determined by modeling the function of the first level in the second level.
Bei der Anpassung des Motorsteuergeräts an den jeweiligen Typ des Antriebssystems muss eine Vielzahl von Parametern eingestellt werden. Aufgrund der für die Plausibilisierung des geforderten Antriebsmoments notwendigen Nachbildung der Funktionen der ersten Ebene in der zweiten Ebene bestehen daher viele Bedatungsabhängigkeiten für die einzelnen Parameter, so dass der Aufwand für die Applikation der einzelnen Parameter für die Inbetriebnahme eines Antriebssystems erheblich ist.When adapting the engine control unit to the particular type of drive system, a variety of parameters must be set. Due to the replication of the functions of the first level in the second level necessary for the plausibility of the required drive torque, there are therefore many dependency dependencies for the individual parameters, so that the outlay for the Application of the individual parameters for the commissioning of a drive system is considerable.
Eine Idee des obigen Verfahrens besteht darin, eine Funktion vorzusehen, die die Antriebsmomentvorgabe und den momentanen Arbeitspunkt des Antriebsmotors, insbesondere in Form einer Drehzahlangabe, in ein erstes zulässiges relatives Antriebsmoment umsetzt, das zur Ermittlung eines maximal zulässigen angeforderten Antriebsmoments verwendet wird. Für verschiedene Antriebsmotoren kann somit eine fest vorgegebene Funktion verwendet werden, z. B. als Kennfeld, das für Antriebsmotoren mit unterschiedlichen maximal bereitstellbaren Antriebsmomenten geeignet ist, da es das maximale anzufordernde Antriebsmoment als eine Relativangabe angibt, die das maximale anzufordernde Antriebsmoment relativ zu dem durch den gewählten Antriebsmotor maximal bereitstellbaren Antriebsmoment angibt. Das Vorsehen einer Funktion, die eine solche Relativangabe bereitstellt, hat den Vorteil, dass bei einer Änderung des durch das Motorsteuergerät angesteuerten Antriebsmotors und einer damit verbundenen Änderung der Parameterapplizierung keine Neubedatung der ersten Ebene notwendig ist. Der Aufwand zum Applizieren der Parameter für die Plausibilisierungsfunktionen der zweiten Ebene kann damit erheblich reduziert werden.An idea of the above method is to provide a function that converts the drive torque setting and the current operating point of the drive motor, in particular in the form of a speed specification, into a first allowable relative drive torque that is used to determine a maximum allowable requested drive torque. For different drive motors thus a fixed function can be used, for. Example, as a map that is suitable for drive motors with different maximum deployable drive torques, as it specifies the maximum requestable drive torque as a relative indication that indicates the maximum requestable drive torque relative to the maximum selectable by the selected drive motor drive torque. The provision of a function which provides such a relative indication has the advantage that, when the drive motor controlled by the engine control unit is changed and a change in the parameter application associated therewith, no re-processing of the first level is necessary. The effort for applying the parameters for the plausibility functions of the second level can thus be significantly reduced.
Weiterhin kann das angeforderte Antriebsmoment durch das maximal zulässige Antriebsmoment begrenzt werden.Furthermore, the requested drive torque can be limited by the maximum permissible drive torque.
Das angeforderte Antriebsmoment kann durch das maximal zulässige Antriebsmoment plausibilisiert werden, wobei insbesondere ein Fehlersignal generiert wird, wenn das angeforderte Antriebsmoment das maximal zulässige Antriebsmoment überschreitet.The requested drive torque can be made plausible by the maximum permissible drive torque, wherein in particular an error signal is generated when the requested drive torque exceeds the maximum permissible drive torque.
Gemäß einer Ausführungsform können das angeforderte Antriebsmoment in einer ersten Softwareebene und das erste zulässige relative Antriebsmoment in einer zweiten Softwareebene ermittelt werden.According to one embodiment, the requested drive torque in a first software level and the first allowable relative drive torque in a second software level can be determined.
Es kann vorgesehen sein, dass aus dem ersten zulässigen relativen Antriebsmoment durch Multiplikation mit dem maximalen Antriebsmoment ein zulässiges Antriebsmoment ermittelt wird.It can be provided that an allowable drive torque is determined from the first permissible relative drive torque by multiplying it by the maximum drive torque.
Weiterhin kann ein relatives von Nebenaggregaten angefordertes Antriebsmoment additiv beaufschlagt werden, um das zulässige relative Antriebsmoment zu erhalten, wobei unterhalb eines vorgegebenen Antriebsmomentschwellenwerts anstelle des relativen von den Nebenaggregaten angeforderten Antriebsmoments ein Anteil des ersten zulässigen relativen Antriebsmoments additiv beaufschlagt wird.Furthermore, a relative drive torque requested by ancillaries can be applied in addition in order to obtain the permissible relative drive torque, wherein a portion of the first permissible relative drive torque is acted upon additively below a predefined drive torque threshold instead of the relative drive torque requested by the ancillaries.
Gemäß einer Ausführungsform kann ein Abfall des maximal zulässigen Antriebsmoments betragsmäßig auf einen vorgegebenen Gradienten begrenzt werden.According to one embodiment, a decrease in the maximum permissible drive torque can be limited in terms of amount to a predetermined gradient.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass ein relatives von einer Drehzahlregelung angefordertes Drehzahlreglermoment additiv beaufschlagt wird, um das zulässige relative Antriebsmoment zu erhalten, wobei das Drehzahlreglermoment abhängig von einer Differenz einer momentanen Drehzahl und einer Solldrehzahl ermittelt wird.Furthermore, it can be provided that a relative speed control torque requested by a speed control is applied additively in order to obtain the permissible relative drive torque, wherein the speed control torque is determined as a function of a difference between an instantaneous speed and a set speed.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Vorrichtung zum Bereitstellen eines maximal zulässigen Antriebsmoments zur Plausibilisierung und/oder zur Begrenzung eines angeforderten Antriebsmoments in einem Antriebssystem mit einem Motorsteuergerät und einem Antriebsmotor vorgesehen. Die Vorrichtung umfasst:
- – eine Einrichtung zum Ermitteln eines ersten zulässigen relativen Antriebsmoments abhängig von einer Betriebspunktangabe, insbesondere einer Drehzahl des Antriebsmotors, und einer Antriebsmomentvorgabe, insbesondere einer Fahrpedalstellung eines Fahrpedals, mithilfe einer vorgegebenen Funktion, insbesondere mithilfe eines Kennfelds;
- – eine Einrichtung zum Ermitteln des maximal zulässigen Antriebsmoments basierend auf einem vorgegebenen maximalen Antriebsmoment und auf dem ersten zulässigen relativen Antriebsmoment.
- - A device for determining a first permissible relative drive torque depending on an operating point, in particular a speed of the drive motor, and a drive torque input, in particular an accelerator pedal position of an accelerator pedal, using a predetermined function, in particular using a map;
- - Means for determining the maximum permissible drive torque based on a predetermined maximum drive torque and on the first permissible relative drive torque.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Antriebssystem mit einem Antriebsmotor und der obigen Vorrichtung vorgesehen.In another aspect, a drive system is provided with a drive motor and the above apparatus.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Computerprogrammprodukt vorgesehen, das einen Programmcode enthält, der, wenn er auf einer Datenverarbeitungseinheit ausgeführt wird, das obige Verfahren durchführt.In another aspect, a computer program product is provided that includes program code that, when executed on a computing device, performs the above method.
Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Preferred embodiments of the present invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. Show it:
Beschreibung von Ausführungsformen Description of embodiments
Der Antriebsmotor
Antriebsmotor
Das angeforderte Antriebsmoment MA wird von der Motorsteuereinheit
Weiterhin kann die Motorsteuereinheit
Die Motorsteuereinheit
Dazu erhält die Motorsteuereinheit
Neben der ersten Softwareebene E1 ist auch eine zweite Softwareebene E2 vorgesehen. Die zweite Ebene E2 entspricht einer separaten Umgebung zur Ausführung von Funktionen. Die Funktionen der zweiten Ebene E2 können ebenfalls in dem Mikrocontroller der Motorsteuereinheit
Die Funktionen der zweiten Ebene E2 bilden im Wesentlichen die Funktionen der ersten Ebene E1 nach und haben als Ergebnis ein maximal zulässiges Antriebsmoment MZ. Das maximal zulässige Antriebsmoment MZ kann dazu dienen, das anzufordernde Antriebsmoment MA, das in der ersten Ebene E1 ermittelt wird, zu begrenzen und/oder zu plausibilisieren. Es kann ein Fehler signalisiert werden, wenn das angeforderte Antriebsmoment MA der ersten Ebene E1 das maximal zulässige Antriebsmoment MZ der zweiten Ebene E2 übersteigt oder durch dieses begrenzt wird.The functions of the second level E2 essentially simulate the functions of the first level E1 and as a result have a maximum permissible drive torque M Z. The maximum permissible drive torque M Z can serve to limit and / or make plausible the drive torque M A to be requested, which is determined in the first plane E 1. An error can be signaled if the requested drive torque M A of the first plane E 1 exceeds or is limited by the maximum permissible drive torque M Z of the
In
Das Funktionsdiagramm stellt die Plausibilisierung des in der ersten Ebene E1 ermittelten anzufordernden Antriebsmoments MA_E1 dar. Diese Plausibilisierung wird durch den ersten Minimumblock
Das maximal zulässige Antriebsmoment MZ wird aus dem relativen zulässigen Antriebsmoment MZ_rel ermittelt, das in einem ersten Multiplizierglied
Zum Bereitstellen des relativen zulässigen Antriebsmoments MZ_rel ist ein Kennfeld
- – eine vorgegebene, gemäß den Funktionen der ersten Ebene E1 überprüfte Fahrpedalstellungsangabe FP_E1;
- – eine Fahrpedalstellungsangabe, die von einem ersten Fahrpedalsensor FP1 erfasst wird;
- – eine Fahrpedalstellungsangabe, die von einem zweiten Fahrpedalsensor FP2 erfasst wird; und
- – eine Angabe, die einer Schaltstellung eines Idle-Schalters FIDLE zugeordnet ist und bei einer erkannten unbetätigten Stellung des Fahrpedals
5 einen vorgegebenen prozentualen Stellungswert, wie beispielsweisevon 0,1, und bei einer erkannten betätigten Stellung des Fahrpedals einen Wert von 1 als Fahrpedalstellungsangabe anden zweiten Minimumblock 24 ausgibt.
- A predetermined accelerator pedal position indication F P_E1 checked in accordance with the functions of the first plane E1;
- An accelerator pedal position indication detected by a first accelerator pedal sensor F P1 ;
- An accelerator pedal position indication detected by a second accelerator pedal sensor F P2 ; and
- - An indication that is assigned to a switching position of an idle switch F IDLE and a detected unactuated position of the accelerator pedal
5 a predetermined percentage position value, such as from 0.1, and at a detected actuated position of the accelerator pedal, a value of 1 as accelerator pedal position indication to the secondminimum block 24 outputs.
Der kleinste Wert der Fahrpedalstellungsangaben wird dem Kennfeld
Das so bestimmte relative erste zulässige Antriebsmoment MZ1_rel kann optional z. B. in einem weiteren (nicht gezeigten) Minimumblock durch einen aus der ersten Softwareebene E1 bereitgestellten genaueren aktuellen relativen Antriebsmomentenwert MACCPED_E1 begrenzt, um keine Toleranzaufweitung der Überwachung an dieser Stelle zu erhalten, solange die erste Softwareebene E1 an dieser Position keinen fehlerhaft zu großen Wert berechnet.The thus determined relative first permissible drive torque M Z1_rel can optionally z. B. limited in another (not shown) minimum block by a provided from the first software level E1 more accurate current relative drive torque value M ACCPED_E1 to get no tolerance widening of the monitoring at this point, as long as the first software level E1 at this position is not incorrectly large value calculated.
Weiterhin wird in einem ersten Maximumblock
Als nächstes soll für die Ermittlung des relativen zulässigen Antriebsmoments MZ_rel die Drehmomentaufnahme von Nebenaggregaten, wie z. B. einer Klimaanlage, eines Generators und dergleichen berücksichtigt werden. Dazu wird aus den Funktionen der ersten Softwareebene E1 das von den Nebenaggregaten, wie beispielsweise der Klimaanlage und dergleichen, angeforderte zusätzliche (benötigte) Antriebsmoment MASC zu dem applizierten bereitgestellten maximalen Antriebsmoment Mmax des gewählten Antriebsmotors
Um sicherzustellen, dass in einem Schubbetrieb keine Kompensation der von den Nebenaggregaten angeforderten Antriebsmomente vorgenommen wird, ist nun für einen vorgegebenen Antriebsmomentenbereich Mrange, der als relative Größe bezüglich eines maximal bereitstellbaren Antriebsmoment angegeben wird, wie z. B. ein Bereich von 0 bis 20%, ein linearer Verlauf des für die Nebenaggregatskompensation vorgesehenen Antriebsmoments anzunehmen. Der Antriebsmomentenbereich Mrange gibt dabei den maximalen Momentenwert an, bis zu dem nur eine Teilkompensation des von den Nebenaggregaten aufgenommenen Antriebsmoments durchgeführt wird. Weiterhin wird ein Steigungswert S vorgegeben, der die Steigung dieses linearen Verlaufs angibt. Im Detail werden das zweite relative zulässige Antriebsmoment MZ2_rel und eine Angabe zu dem Antriebsmomentenbereich Mrange einem dritten Minimumblock
Das relative von den Nebenaggregaten angeforderte Antriebsmoment MASC_rel entspricht im Wesentlichen der aktuellen aktiven relativen Nebenaggregatekompensation der Softwareebene E1 und lässt eine Erhöhung des erlaubten Antriebsmoments nur dann exakt um diesen berechtigten Wert zu, solange die Nebenaggregatekompensation in der Softwareebene E1 nicht fehlerhaft überhöht ist.The relative requested by the ancillary components drive torque M ASC_rel essentially corresponds to the current active relative accessory compensation of the software level E1 and allows an increase in the permitted drive torque exactly to this legitimate value, as long as the accessory compensation in the software level E1 is not incorrectly excessive.
Das Ergebnis der Minimumauswahl des vierten Minimumblocks
Falls die Softwareebene E1 die CAN-Momentenanforderung auf kleinere Werte begrenzt, kann vorgesehen sein, dass diese kleineren Werte dann auch als Freigabe verwendet werden, um keine Toleranzaufweitung zu bekommen, solange an dieser Stelle in der Softwareebene E1 kein Fehler vorliegt. Ob ein Fehler in der Softwareebene E1 vorliegt, wird bereits in der Softwareebene E1 festgestellt.If the software level E1 limits the CAN torque request to smaller values, then it can be provided that these smaller values are then also used as a release, in order to avoid tolerance widening, as long as there is no error in the software level E1 at this point. Whether there is an error in the software level E1 is already established in the software level E1.
Bei aktiven Drehzahlreglern, wie beispielsweise in einem Leerlaufbereich bzw. einem leerlaufnahen Bereich, wird in dem zweiten Summierblock
Die Drehzahldifferenz dn wird in einem fünften Multiplikationsblock
Das Ergebnis entspricht einem relativen Drehzahlreglermoment MD, das in dem zweiten Summierblock
Optional kann das relative Drehzahlreglermoment MD noch mit einer aus der Software-Ebene E1 erhaltenen relativen Drehzahlreglerstellgröße begrenzt werden.Optionally, the relative speed control torque M D can still be limited with a relative speed controller control variable obtained from the software level E1.
Der vierte Maximumblock
Eine dem obigen Verfahren zugrunde liegende Idee ist, dass Stufen in der Softwareebene E2 vorgesehen sind, die jeweils eine bestimmte Toleranz bezüglich der Momentenanforderung der Softwareebene E1, z. B. von ca. 20%, zulassen. Bei einer fehlerhaft zu großen Momentenanforderung in der Softwareebene E1, z. B. wegen Daten-, Funktions- oder Fehler des Mikrocontrollers, an nur einer Stelle, kann die Momentenanforderung der Softwareebene E1 entsprechend begrenzt werden, ohne dass die Überwachung in anderen Stufen beeinträchtigt sind. Die erfolgt dadurch, dass der im Falle eines Fehlers begrenzte Wert als Basis für die Berechnung der Begrenzungswerte der nachfolgenden Stufen verwendet wird.An idea on which the above method is based is that steps are provided in the software level E2, each of which has a specific tolerance with regard to the torque request of the software level E1, eg, B. of about 20%, allow. In the event of an incorrectly large torque request in the software level E1, z. B. because of data, malfunction or error of the microcontroller, in only one place, the torque request of the software level E1 can be limited accordingly without the monitoring are impaired in other stages. This is done by using the value limited in the case of an error as the basis for calculating the limit values of the subsequent stages.
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2011
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