DE102013223420A1 - Übermittlung eines Fahrerwunschmoments und eines maximal einstellbaren Verzögerungsmoments über einen Datenbus an eine Bremssteuereinrichtung - Google Patents

Übermittlung eines Fahrerwunschmoments und eines maximal einstellbaren Verzögerungsmoments über einen Datenbus an eine Bremssteuereinrichtung Download PDF

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Abstract

Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeugsteuersystem für ein Kraftfahrzeug mit einem eine elektrische Maschine umfassenden Antrieb. Der Antrieb ist so eingerichtet, dass im Schubbetrieb bei einer Stellung des Fahrpedals unterhalb einer Schwelle ein der Fahrbewegung entgegenwirkendes Verzögerungsmoment unter Gewinnung elektrischer Energie erzeugt wird. Das Fahrzeugsteuersystem umfasst eine Antriebssteuereinrichtung zum Steuern des Elektroantriebs. Die Antriebssteuereinrichtung ist eingerichtet, in Abhängigkeit einer für die Stellung des Fahrpedals charakteristischen Fahrpedalgröße ein vom Fahrer gewünschtes Fahrerwunschmoment zu ermitteln. Dieses Fahrerwunschmoment wirkt im Schubbetrieb der Fahrbewegung entgegen und verzögert das Fahrzeug. Das Fahrerwunschmoment weist je nach Fahrpedalstellung im Schubbetrieb unterschiedliche Werte auf. Die Antriebssteuereinrichtung ist ferner eingerichtet, in Abhängigkeit einer oder mehrere Einflussgrößen das aktuell maximal einstellbare Verzögerungsmoment des Antriebs zu bestimmen. Die Antriebssteuereinrichtung ist darüber hinaus eingerichtet, das Fahrerwunschmoment und das maximal einstellbare Verzögerungsmoment über einen Datenbus an eine Bremssteuereinrichtung zu übermitteln. Die Bremssteuereinrichtung dient zum Steuern eines Betriebsbremssystems des Kraftfahrzeugs. Die Bremssteuereinrichtung ist eingerichtet, das Fahrerwunschmoment und das maximal einstellbare Verzögerungsmoment entgegenzunehmen und in Abhängigkeit des Fahrerwunschmoments und des maximal einstellbaren Verzögerungsmoments bei zum Abbilden des Fahrerwunschmoments nicht ausreichendem maximal einstellbaren Verzögerungsmoment ein zusätzliches Bremsmoment über das Betriebsbremssystem zur Kompensation einzustellen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugsteuersystem für ein Kraftfahrzeug mit einem eine elektrische Maschine umfassenden Antrieb, beispielsweise ein Fahrzeugsteuersystem für ein rein elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug oder ein Hybridfahrzeug mit einem eine elektrische Maschine und einen Verbrennungsmotor umfassenden Antrieb.
  • Bei derartigen Kraftfahrzeugen kann kinetische Energie des Kraftfahrzeugs bei generatorischem Betrieb einer elektrischen Maschine des Antriebs in elektrische Energie gewandelt werden und in den elektrischen Energiespeicher (typischerweise eine Batterie oder ein Kondensator) des Antriebs gespeist werden. Diese Wandlung der kinetischen Energie des Kraftfahrzeugs in elektrische Energie wird auch als (elektrische) Rekuperation bezeichnet. Zur Rekuperation wird an der elektrischen Maschine ein Verzögerungsmoment eingestellt, welches der Bewegung des Kraftfahrzeugs entgegen wirkt und dieses verzögert.
  • Die Rekuperation mittels des elektrischen Antriebs kann beim aktiven Bremsen bei Betätigung des Bremspedals zur Verzögerung des Kraftfahrzeugs genutzt werden. Ferner kann die Rekuperation auch im Schubbetrieb zur Verzögerung des Fahrzeugs genutzt werden, wenn bei Rücknahme des Fahrpedals das Fahrpedal nicht mehr betätigt wird und das Bremspedal nicht betätigt ist. Hierbei wird bei Beenden der Betätigung des Fahrpedals ein Verzögerungsmoment des Fahrzeugs eingestellt, wodurch das Kraftfahrzeug verzögert wird.
  • Es kann vorgesehen sein, dass der Schubbetrieb nicht erst bei völliger Beendigung der Betätigung des Fahrpedals einsetzt, sondern bei einer Stellung des Fahrpedals unterhalb einer gewissen Schwelle bereits ein Verzögerungsmoment über die elektrische Maschine eingestellt wird; dabei nimmt der Betrag des Verzögerungsmoments typischerweise mit abnehmender Fahrpedalbetätigung zu und erreicht bei Beendigung der Betätigung des Fahrpedals seinen Maximalwert. Durch Rücknahme der Betätigung des Fahrpedals kann so das Fahrzeug dosiert verzögert werden, ohne das Bremspedal betätigen zu müssen. Dies führt bei entsprechend hohen Werten für das Verzögerungsmoment zu einem sogenannten „One-Pedal-Feeling”, d. h. dem Gefühl, das Fahrzeug nur mit dem Fahrpedal sowohl beschleunigen als auch verzögern zu können.
  • Es ist bekannt, dass das über die elektrische Maschine erzeugbare Verzögerungsmoment in bestimmten Situationen reduziert sein kann, beispielsweise wenn der Energiespeicher nahezu vollständig aufgeladen ist. Hierzu wird auf die Druckschrift DE 10 2009 039 615 A1 verwiesen.
  • Da der Fahrer jedoch im Schubbetrieb bei Rücknahme des Fahrpedals an das üblicherweise erlebte Verzögerungsmoment gewöhnt ist, wird in Situationen mit reduziertem einstellbarem Verzögerungsmoment das fehlende elektrische Verzögerungsmoment durch ein zusätzliches Bremsmoment des Betriebsbremssystem kompensiert, um dem Fahrer das Betätigen des Bremspedal abzunehmen und ihm das gewohnte Verzögerungsverhalten bereitzustellen.
  • Hierbei ist die Koordination zwischen dem über die elektrische Maschine bereitgestellten Verzögerungsmoment und dem über das Betriebsbremssystem bereitgestellten Verzögerungsmoment aufwändig.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Fahrzeugsteuersystem für ein Kraftfahrzeug mit einem eine elektrische Maschine umfassenden Antrieb bereitzustellen, das eine einfache Koordination zwischen der Verzögerung über die elektrische Maschine und der Verzögerung über das Betriebsbremssystem erlaubt.
  • Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeugsteuersystem für ein Kraftfahrzeug mit einem eine elektrische Maschine umfassenden Antrieb. Hierbei kann es sich um einen rein elektrischen Antrieb oder einen Hybridantrieb mit elektrischer Maschine und Verbrennungsmotor handeln. Der Antrieb ist so eingerichtet, dass im Schubbetrieb bei einer Stellung des Fahrpedals unterhalb einer Schwelle ein der Fahrbewegung entgegenwirkendes Verzögerungsmoment unter Gewinnung elektrischer Energie erzeugt wird.
  • Das Fahrzeugsteuersystem umfasst eine Antriebssteuereinrichtung zum Steuern des Elektroantriebs. Die Antriebssteuereinrichtung ist eingerichtet, in Abhängigkeit einer für die Stellung des Fahrpedals charakteristischen Fahrpedalgröße (beispielsweise den Fahrpedalwinkel) ein vom Fahrer gewünschtes Fahrerwunschmoment zu ermitteln. Dieses Fahrerwunschmoment wirkt im Schubbetrieb der Fahrbewegung entgegen und verzögert das Fahrzeug. Das Fahrerwunschmoment weist je nach Fahrpedalstellung im Schubbetrieb unterschiedliche Werte auf. Dabei nimmt bei konstant angenommener Fahrzeuggeschwindigkeit der Betrag des Verzögerungsmoments beispielsweise mit abnehmender Fahrpedalbetätigung zu und erreicht bei Beendigung der Betätigung des Fahrpedals seinen Maximalwert. Ferner ist das in Abhängigkeit der Stellung des Fahrpedals bestimmte Fahrerwunschmoment optional auch von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängig.
  • Die Antriebssteuereinrichtung ist ferner eingerichtet, in Abhängigkeit einer oder mehrerer Einflussgrößen das aktuell maximal einstellbare Verzögerungsmoment des Antriebs zu bestimmen, beispielsweise in Abhängigkeit des aktuellen Ladezustands der elektrischen Batterie und/oder in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit. Sofern hier negative Größen zur Angabe eines verzögernden Moments verwendet werden, handelt es sich um das Moment mit dem maximalen Betrag. Wenn es sich um ein Hybridfahrzeug handelt, kann das maximal einstellbare Verzögerungsmoment die Summe aus dem über die elektrische Maschine erzeugbare Verzögerungsmoment und dem über den Verbrennungsmotor erzeugbaren Verzögerungsmoment umfassen.
  • Die Antriebssteuereinrichtung ist darüber hinaus eingerichtet, das Fahrerwunschmoment und das maximal einstellbare Verzögerungsmoment über einen Datenbus an eine Bremssteuereinrichtung zu übermitteln.
  • Die Bremssteuereinrichtung dient zum Steuern eines Betriebsbremssystems des Kraftfahrzeugs. Hierbei handelt es sich typischerweise um ein hydraulisches Reibbremssystem. Die Bremssteuereinrichtung ist eingerichtet, das Fahrerwunschmoment und das maximal einstellbare Verzögerungsmoment entgegenzunehmen und in Abhängigkeit des Fahrerwunschmoments und des maximal einstellbaren Verzögerungsmoments bei zum Abbilden des Fahrerwunschmoments nicht ausreichendem maximal einstellbaren Verzögerungsmoment ein zusätzliches Bremsmoment über das Betriebsbremssystem zur Kompensation einzustellen; dieses Bremsmoment wird vorzugsweise in Abhängigkeit des Fahrerwunschmoments und des maximal einstellbaren Verzögerungsmoments in der Bremssteuereinrichtung berechnet.
  • Die Schnittstelle zwischen der Antriebssteuereinrichtung und der Bremssteuereinrichtung mit Übermittlung des Fahrerwunschmoments und des über den Antrieb maximal einstellbaren Verzögerungsmoments ermöglicht eine einfache Berechnung des mechanisch zur Kompensation bereit zu stellenden Bremsmomentes in der Bremssteuereinrichtung.
  • Verzugsweise entspricht das zusätzliche Bremsmoment im Wesentlichen dem Anteil des Fahrerwunschmoments, der über das maximal einstellbare Verzögerungsmoment des Antriebs hinausgeht. Das zusätzliche Bremsmoment wird dabei vorzugsweise in der Bremssteuereinrichtung in Abhängigkeit des Fahrerwunschmoments und des maximal einstellbaren Verzögerungsmoments bestimmt, insbesondere indem die Differenz der Beträge dieser beiden Größen bestimmt wird. Beispielsweise wird im Schubbetrieb ein Fahrerwunschmoment von –500 Nm aufgrund der aktuellen Stellung des Fahrpedals angefordert, wobei das maximal einstellbare Verzögerungsmoment 300 Nm ist (oder –300 Nm bei Verwendung negativer Werte). Das zusätzliche Bremsmoment ergibt sich dann beispielsweise zu 200 Nm.
  • Es ist von Vorteil, wenn die Antriebssteuereinrichtung weiter eingerichtet ist, ein (minimales) Fahrerwunschmoment für den Fall einer angenommenen Nichtbetätigung des Fahrpedals über den Datenbus an die Bremssteuereinrichtung zu übermitteln. Wenn der Betrag des maximal einstellbare Verzögerungsmoments größer als der Betrag des minimalen Fahrerwunschmoments ist, kann im Fall der Betätigung des Bremspedals die Bremssteuereinrichtung eine Verzögerung über den Antrieb anfordern. Wenn der Betrag des maximal einstellbaren Verzögerungsmoments kleiner als der Betrag des minimalen Fahrerwunschmoments ist, füllt das Bremssteuergerät die fehlende elektrische Bremsleistung auf.
  • Es ist von Vorteil, wenn das Fahrerwunschmoment, das maximal einstellbare Verzögerungsmoment und ggf. das minimale Fahrerwunschmoment absolute Radmomente sind, d. h. es handelt es sich um Signale, die auf das absolute Moment am Rad bezogen sind.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem eine elektrische Maschine umfassenden Antrieb. Im Schubbetrieb bei einer Stellung des Fahrpedals unterhalb einer Schwelle wird ein der Fahrbewegung entgegenwirkendes Verzögerungsmoment unter Gewinnung elektrischer Energie über die elektrische Maschine erzeugt. Zur Steuerung umfasst das Kraftfahrzeug das vorstehend beschriebene Fahrzeugsteuersystem.
  • Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Kraftfahrzeugs mit einem eine elektrische Maschine umfassenden Antrieb, der im Schubbetrieb bei einer Stellung des Fahrpedals unterhalb einer Schwelle ein der Fahrbewegung entgegenwirkendes Verzögerungsmoment unter Gewinnung elektrischer Energie erzeugt. Es wird in Abhängigkeit einer für die Stellung des Fahrpedals charakteristischen Fahrpedalgröße ein vom Fahrer gewünschtes Fahrerwunschmoment bestimmt, welches im Schubbetrieb der Fahrbewegung entgegenwirkt, und wobei das Fahrerwunschmoment je nach Fahrpedalstellung im Schubbetrieb unterschiedliche Werte aufweist. In Abhängigkeit einer oder mehrerer Einflussgrößen wird außerdem das maximal einstellbare Verzögerungsmoment des Antriebs bestimmt. Das Fahrerwunschmoment und das maximal einstellbare Verzögerungsmoment werden über einen Datenbus an eine Bremssteuereinrichtung übermittelt. In der Bremssteuereinrichtung wird das Fahrerwunschmoment und das maximal einstellbare Verzögerungsmoment entgegengenommen und ein zusätzliches Bremsmoment wird bei Bedarf in Abhängigkeit des Fahrerwunschmoments und des maximal einstellbaren Verzögerungsmoments zur Kompensation eingestellt.
  • Die vorstehenden Ausführungen zum erfindungsgemäßen Fahrzeugsteuersystem nach dem ersten Aspekt der Erfindung gelten in entsprechender Weise auch für das erfindungsgemäße Verfahren nach dem dritten Aspekt der Erfindung. An dieser Stelle nicht explizit beschriebene vorteilhafte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechen den beschriebenen vorteilhaften Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Fahrzeugsteuersystems.
  • Die Erfindung wird nachfolgend unter Zuhilfenahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. In diesen zeigen:
  • 1 ein Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Fahrzeugsteuersystem; und
  • 2 beispielhafte Verläufe des Fahrerwunschmoments MFW, des maximal einstellbaren Verzögerungsmoments MV,max und des minimalen Fahrerwunschmoments MFW,min bei Nichtbetätigung des Fahrpedals.
  • 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Fahrzeugsteuersystem. Über einen Fahrpedal-Sensor 1 wird der aktuelle Fahrpedalwinkel FP bestimmt und an eine Antriebssteuerung 2 übermittelt. In Abhängigkeit des Fahrpedalwinkels FP und ggf. weiterer Größen, wie beispielsweise der Fahrzeuggeschwindigkeit v, wird ein vom Fahrer gewünschtes Fahrerwunschmoment MFW ermittelt. Ferner wird in Abhängigkeit des aktuellen Ladezustands SOC der Fahrzeugbatterie und ggf. weiterer Größen, wie beispielsweise der Fahrzeuggeschwindigkeit v, ein über die elektrische Maschine aktuell maximal einstellbares Verzögerungsmoment MV,max bestimmt. Optional wird noch das aktuelle minimale Fahrerwunschmoment MFW,min (mit der maximalen Verzögerung) bestimmt, welches sich bei Nichtbetätigung des Fahrpedals ergeben würde.
  • Das Fahrerwunschmoment MFW, das aktuell maximal einstellbares Verzögerungsmoment MV,max und das minimale Fahrerwunschmoment MFW,min werden über einen Datenbus 3 an eine Bremssteuerung 4 für das Betriebsbremssystem übermittelt. Die Bremssteuerung 4 berechnet in Abhängigkeit des Fahrerwunschmoment MFW und des aktuell maximal einstellbaren Verzögerungsmoments MV,max des Antriebs ein zusätzliches Bremsmoment MB für das Betriebsbremssystem für den Fall, dass das maximal einstellbare Verzögerungsmoment MV,max nicht ausreicht, um das geforderte Fahrerwunschmoment MFW umzusetzen. Das zusätzliche Bremsmoment MB entspricht beispielsweise dem Anteil des Fahrerwunschmoments MFW der über das maximal einstellbare Verzögerungsmoment MV,max des Antriebs hinausgeht. Das Bremsmoment kann aber auch geringer sein und nur einen Teil dieses Anteils kompensieren.
  • 2 zeigt einen beispielhaften Verlauf des Fahrerwunschmoments MFW bei geringfügiger Betätigung des Fahrpedals im Schubbetrieb, einen beispielhaften Verlauf des maximal einstellbaren Verzögerungsmoments MV,max bei einem gegebenen Ladezustand des Energiespeichers (hier ist das maximal einstellbare Verzögerungsmoment MV,max mit negativen Werten dargestellt) und einen beispielhaften Verlauf des minimalen Fahrerwunschmoments MFW,min bei Nichtbetätigung des Fahrpedals. Der Betrag des maximal einstellbaren Verzögerungsmoments MV,max nimmt hier im mittleren und oberen Geschwindigkeitsbereich mit zunehmender Geschwindigkeit ab.
  • Wenn im Punkt A vom Fahrer bei geringer Fahrpedalbetätigung das eingezeichnete verzögernde Fahrerwunschmoment MFW,A gefordert wird, reicht das aktuell maximal einstellbare Verzögerungsmoment MV,max,A nicht aus, das Fahrerwunschmoment MFW,A über den Antrieb darzustellen. Daher wird ein zusätzliches Bremsmoment MB,A über die Betriebsbremse zur Kompensation aufgebracht, so dass die Überlagerung aus dem zusätzlichen Bremsmoment und dem eingestellten maximal einstellbaren Verzögerungsmoment MV,max,A dem angeforderten Fahrerwunschmoment MFW,A entspricht.
  • Im Punkt B wird vom Fahrer bei Nichtbetätigung des Fahrpedals eine höhere Verzögerung als im Punkt B angefordert. Auch hier muss ein zusätzliches Bremsmoment MB,B über die Betriebsbremse zur Kompensation aufgebracht, da das aktuell maximal einstellbare Verzögerungsmoment MV,max,B nicht ausreicht, das Fahrerwunschmoment MFW,B über den Antrieb darzustellen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102009039615 A1 [0005]

Claims (6)

  1. Fahrzeugsteuersystem für ein Kraftfahrzeug mit einem eine elektrische Maschine umfassenden Antrieb, der im Schubbetrieb bei einer Stellung des Fahrpedals unterhalb einer Schwelle ein der Fahrbewegung entgegenwirkendes Verzögerungsmoment unter Gewinnung elektrischer Energie erzeugt, umfassend: – eine Antriebssteuereinrichtung zum Steuern des Elektroantriebs, welche eingerichtet ist, – in Abhängigkeit einer für die Stellung des Fahrpedals charakteristischen Fahrpedalgröße (FP) ein vom Fahrer gewünschtes Fahrerwunschmoment (MFW) zu ermitteln, welches im Schubbetrieb der Fahrbewegung entgegenwirkt, und wobei das Fahrerwunschmoment je nach Fahrpedalstellung im Schubbetrieb unterschiedliche Werte aufweist, – in Abhängigkeit einer oder mehrerer Einflussgrößen (SOC; v) ein maximal einstellbares Verzögerungsmoment (MV,max) des Antriebs zu bestimmen, und – das Fahrerwunschmoment (MFW) und das maximal einstellbare Verzögerungsmoment (MV,max) über einen Datenbus (3) an eine Bremssteuereinrichtung (4) zu übermitteln, – den Datenbus (3) zwischen der Antriebssteuereinrichtung und der Bremssteuereinrichtung und – die Bremssteuereinrichtung (4) zum Steuern eines Betriebsbremssystems des Kraftfahrzeugs, wobei die Bremssteuereinrichtung eingerichtet ist, das Fahrerwunschmoment (MFW) und das maximal einstellbare Verzögerungsmoment (MV,max) entgegenzunehmen und in Abhängigkeit des Fahrerwunschmoments und des maximal einstellbaren Verzögerungsmoments bei Bedarf im Schubbetrieb ein zusätzliches Bremsmoment (MB) über das Betriebsbremssystem einzustellen.
  2. Fahrzeugsteuersystem nach Anspruch 1, wobei das zusätzliche Bremsmoment (MB) im Wesentlichen dem Anteil des Fahrerwunschmoments entspricht, der über das maximal einstellbare Verzögerungsmoment des Antriebs hinausgeht.
  3. Fahrzeugsteuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antriebssteuereinrichtung weiter eingerichtet ist, ein minimales Fahrerwunschmoment (MFW,min) für den Fall einer angenommenen Nichtbetätigung des Fahrpedals über den Datenbus an die Bremssteuereinrichtung zu übermitteln.
  4. Fahrzeugsteuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Fahrerwunschmoment, das maximal einstellbares Verzögerungsmoment und ggf. das minimale Fahrerwunschmoment absolute Radmomente sind.
  5. Kraftfahrzeug mit einem eine elektrische Maschine umfassenden Antrieb, welcher eingerichtet ist, im Schubbetrieb bei einer Stellung des Fahrpedals unterhalb einer Schwelle ein der Fahrbewegung entgegenwirkendes Verzögerungsmoment unter Gewinnung elektrischer Energie zu erzeugen, wobei das Kraftfahrzeug ein Fahrzeugsteuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst.
  6. Verfahren zur Steuerung eines Kraftfahrzeugs mit einem eine elektrische Maschine umfassenden Antrieb, der im Schubbetrieb bei einer Stellung des Fahrpedals unterhalb einer Schwelle ein der Fahrbewegung entgegenwirkendes Verzögerungsmoment unter Gewinnung elektrischer Energie erzeugt, mit den Schritten: – Bestimmen in Abhängigkeit einer für die Stellung des Fahrpedals charakteristischen Fahrpedalgröße (FP) ein vom Fahrer gewünschtes Fahrerwunschmoment (MFW), welches im Schubbetrieb der Fahrbewegung entgegenwirkt, und wobei das Fahrerwunschmoment (MFW) je nach Fahrpedalstellung im Schubbetrieb unterschiedliche Werte aufweist; – Bestimmen in Abhängigkeit einer oder mehrerer Einflussgrößen eines aktuell maximal einstellbaren Verzögerungsmoments (MV,max) des Antriebs; – Übermitteln des Fahrerwunschmoment und des maximal einstellbaren Verzögerungsmoments über einen Datenbus (3) an eine Bremssteuereinrichtung (4); und – in der Bremssteuereinrichtung (4), Entgegennehmen des Fahrerwunschmoments und des maximal einstellbaren Verzögerungsmoments und Einstellen eines zusätzlichen Bremsmoments (MB) in Abhängigkeit des Fahrerwunschmoments und des maximal einstellbaren Verzögerungsmoments bei Bedarf im Schubbetrieb.
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