DE102014212739B4 - Intelligentes getriebeschaltverzögerungssystem zur klimaregelung für ein fahrzeug - Google Patents
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Abstract
Ein Fahrzeuggetriebeschaltverzögerungssystem in einem Fahrzeug (10), das Folgendes umfasst:einen Motor (14);ein Getriebe (18), das mit dem Motor (14) verbunden ist;ein Steuermodul (38);eine Schaltsteuerung (36), die mit dem Getriebe (18) und dem Steuermodul (38) verbunden ist, zum Regulieren des verzögerten Schaltens des Getriebes (18);einen Temperatursensor zum Erfassen einer Temperatur, wobei der Sensor mit dem Steuermodul (38) verbunden ist, wobei das Steuermodul (38) das verzögerte Schalten außer Kraft setzt, wenn eine vorher ausgewählte Temperatur von dem Sensor erfasst wird, wobei der Temperatursensor(a) ein Innenraumtemperatursensor (24),(b) ein HVAC-Verdampfertemperatursensor (30), oder(c) der Temperatursensor ein HVAC-Auslasstemperatursensor (32) ist, gekennzeichnet durch einen Klimakompressor (20) mit einem Kompressordrehzahlsensor (34) zum Bestimmen der Drehzahl des Klimakompressors (20), wobei das Steuermodul (38) das verzögerte Schalten nur dann außer Kraft setzt, wenn eine Kompressordrehzahl-Anhebezeit kleiner als ein vorher festgelegter Wert einer Nachschlagetabelle ist.
Description
- TECHNISCHES GEBIET
- Die offenbarte Erfindung betrifft im Allgemeinen Fahrzeuggetriebeschaltverzögerungsverfahren und -systeme für Kraftfahrzeuge. Ganz besonders betrifft die offenbarte Erfindung ein intelligentes Getriebeschaltverzögerungsverfahren und ein intelligentes Getriebeschaltverzögerungssystem, die die Außerkraftsetzung einer Getriebeschaltverzögerung auf dem Erzielen von Klimaregelungskomfortzielen basieren.
- ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
- Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Getriebeschaltverzögerungsstrategien und Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungsysteme (Heating, Ventilating and Air Conditioning, HVAC) von Automobilen. Derartige Systeme entwickelten sich aus dem Bedarf des Fahrgasts an Temperaturkomfort, der bei der Automobilentwicklung seit den allerersten Tagen der Fahrzeuge eine wichtige Rolle gespielt hat. Frühere Automobile wurden mit Innenheizungen ausgestattet, die auf Krümmerheizungen, die erhitzte Abgase nutzten, mit Benzin befeuerten Heizungen und erhitztem Motorkühlmittel, das durch den Motor, den Motorkühler und den Fahrgastraum-Heizkörper zirkuliert wurde, beruhten.
- Da Verbraucher mehr Komfort während des gesamten Fahrjahres und in extremeren Klimas verlangten, wurden zudem Klimaanlagen eingeführt. Zusätzliche fakultative Vorrichtungen, wie beheizte Sitze, gekühlte Sitze, beheizte Lenkräder oder aufgeteilte Klimazonen, wurden für erhöhten Komfort zur Verfügung gestellt.
- Alle Klimaanlagen nutzen jedoch Energie und verringern die Motorleistung, insbesondere beim Anlassen des Fahrzeugs und während des Anfahrens mit niedriger Geschwindigkeit oder bei Geschwindigkeiten von etwa 50 km/h oder 30 mi/h. Während des Anlassens des Fahrzeugs und bei einem derartigen Anfahren mit niedriger Geschwindigkeit wird der Klimatisierungskomfort des Fahrgastes manchmal beeinträchtigt, während Motorleistung zu dem Fahrzeugantriebsstrang geleitet wird.
- In Reaktion auf diese Situation wurde von einigen Fahrzeugdesignern eine Getriebeschaltverzögerung eingesetzt. Die Getriebeschaltverzögerung wird benötigt, um die Motordrehzahlen hoch genug zu halten und infolgedessen ausreichende Umdrehungen des gekuppelten Kompressors aufrechtzuerhalten, um eine geeignete Klimatisierungsleistung bei hohen Umgebungstemperaturen bereitzustellen.
- Die Schaltverzögerung ist gewöhnlich auf Zeitbasis, wobei beispielsweise die Zeit nach vielleicht 15 Minuten bei 50 km/h/30 mi/h abläuft. In einigen Fällen ist die zeitlich festgelegte Schaltverzögerung nicht optimiert und kann bei unterschiedlichen Temperatur- und Straßenbelastungsszenarien unpassend sein, was zu einem übermäßigen Kraftstoffverbrauch einerseits und einer schlechten
Klimatisierungsleistung andererseits führt. Ein besser passendes Kriterium für das Verzögern des Hochschaltens des Getriebes wird zum Optimieren der Antriebsstrangleistung benötigt, während Kundenerwartungen an den Komfort durch die Erzielung optimaler Innenraumklimabedingungen erfüllt werden.
Schaltverzögerungssysteme sind inJP 2006-256 583 A JP 2006-300 282 A - Wie in so vielen Bereichen der Fahrzeugtechnologie gibt es immer Verbesserungspotenzial in Bezug auf den Fahrgastkomfort in Fahrzeugen und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit.
- KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
- Die offenbarte Erfindung bewältigt die Probleme bekannter Systeme und Methodologien, indem es die Außerkraftsetzung einer Getriebeschaltverzögerung in Abhängigkeit von einer optimalen Solltemperatur im Gegensatz zu der Zeit, wie es in der Technik bekannt ist, bereitstellt. Sobald der vorher ausgewählte optimale Sollwert erzielt wurde, wird die Schaltverzögerung außer Kraft gesetzt und das Getriebe wird hochgeschaltet.
- Die Lösung des offenbarten erfinderischen Konzepts besteht darin, die Außerkraftsetzung der Schaltverzögerung auf dem Erzielen von
Klimaregelungskomfortzielen und einer Kompressordrehzahl-Anhebezeit zu basieren. Derartige Komfortziele könnten eine oder mehrere der gemessenen HVAC-Verdampfertemperatur, der HVAC-Auslasstemperatur oder der Innenraumtemperaturen im Fahrzeug, wie sie durch entsprechende Sensoren gemessen wurden, beinhalten. Insbesondere ist die Lösung durch die Ansprüche 1 und 5 bereitgestellt. - Wenn ein Temperatursensor misst, dass die ausgewählte Temperatur die vorher ausgewählte Solltemperatur erreicht, kann die Schaltverzögerung außer Kraft gesetzt werden und das Getriebe kann hochgeschaltet werden, wodurch der Fahrgastkomfort maximiert wird, während der Kraftstoffverbrauch minimiert wird.
- Das Basieren der Schaltverzögerung auf der Erzielung spezifischer messbarer Komfortziele in der Form von Solltemperaturen anstatt auf einem eingestellten Zeitraum ermöglicht die Optimierung zwischen Innenraumkomfort und Kraftstoffeffizienz, ungeachtet von Rauschfaktoren wie Sonnenbelastung, Umgebungstemperatur, Wind oder Fahrzeugstraßenbelastung.
- Die obigen Vorteile und andere Vorteile und Merkmale werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen leicht offenbar werden, wenn diese in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen betrachtet werden.
- Zwecks eines vollständigeren Verständnisses dieser Erfindung soll nun auf die Ausführungsformen Bezug genommen werden, die in den begleitenden Zeichnungen detaillierter dargestellt und im Folgenden mittels Beispielen der Erfindung beschrieben sind, wobei:
-
1 einige der Komponenten des Systems der offenbarten Erfindung in einer schematischen Darstellung zeigt; -
2 ein Ablaufdiagramm darstellt, das den Betrieb des Systems gemäß der bekannten Technologie darstellt; und -
3 ein Ablaufdiagramm darstellt, das den Betrieb eines Systems gemäß dem offenbarten erfinderischen Konzept darstellt. - In den folgenden Figuren werden dieselben Bezugsziffern dazu verwendet, um auf identische Komponenten zu verweisen. In der folgenden Beschreibung werden verschiedene Betriebsparameter und Komponenten für unterschiedliche konstruierte Ausführungsformen beschrieben. Diese spezifischen Parameter und Komponenten sind als Beispiele einbezogen und sollen nicht einschränkend sein.
- Unter Bezugnahme auf
1 ist ein Fahrzeug, allgemein als 10 dargestellt, in einer schematischen Ansicht gezeigt. Das Fahrzeug 10 weist einen Fahrgastraum 12, einen Motorblock 14 und einen Verdampfer 16 auf. Der Motorblock 14 weist ein Getriebe 18, einen Klimakompressor 20 und ein Kühlgebläse 21 auf. Es versteht sich, dass die Konfiguration und die Anordnung des Fahrgastraums 12, des Motorblocks 14, des Verdampfers 16, des Getriebes 18 und des Klimakompressors 20 des in1 dargestellten Fahrzeugs 10 als nicht einschränkende Beispiele dargelegt sind, die variiert werden können, ohne vom Sinn und Schutzumfang des hierin dargelegten offenbarten erfinderischen Konzepts abzuweichen. - Das Fahrzeug 10 weist weiterhin ein intelligentes Schaltverzögerungssystem auf, das allgemein als 22 dargestellt ist. Das System 22 weist mehrere Temperatursensoren, Funktionssensoren, ein Steuermodul und einen Hauptdatenbus auf. Ganz besonders weist das System 22 einen Innenraumtemperatursensor 24 zum Erfassen der Innenraumtemperatur und einen Umgebungstemperatursensor 26 zum Erfassen der Umgebungstemperatur auf. Die dargestellten Platzierungen des Innenraumtemperatursensors 24 und des Umgebungstemperatursensors 26 sind nur Vorschläge und sollen wiederum nicht einschränkend sein.
- Das System 22 weist weiterhin einen Fahrzeugstatussensor 28 zum Erfassen, ob der Motorblock 14 an oder aus ist, auf. Darüber hinaus weist das System 22 einen HVAC-Verdampfertemperatursensor 30 zum Erfassen der Verdampfertemperatur und einen HVAC-Auslasstemperatursensor 32 zum Erfassen der HVAC-Auslasstemperatur auf.
- Ein Kompressordrehzahlsensor 34, der die Umdrehungen des Klimakompressors 20 bestimmt, steht sowohl dem System 22 als auch dem Motorblock 14 in Verbindung. Ebenfalls mit sowohl dem System 22 als auch dem Motorblock 14 in Verbindung steht eine Getriebeschaltsteuerung 36, die sowohl den ausgewählten Getriebegang identifiziert als auch die Getriebeauswahl steuert, so dass auf der Basis verschiedener Eingänge des Systems 22 das Getriebe hochgeschaltet werden kann oder ein Schalten des Gangs verzögert wird.
- Das System 22 weist ein Steuermodul 38 auf. Das Steuermodul 38 kann ein oder mehrere Steuermodule umfassen, die sich im gesamten Fahrzeug 10 befinden.
- Das Steuermodul 38, der Innenraumtemperatursensor 24, der Umgebungstemperatursensor 26, der Fahrzeugstatussensor 28, der HVAC-Verdampfertemperatursensor 30, der HVAC-Auslasstemperatursensor 32, der Kompressordrehzahlsensor 34 und die Getriebeschaltsteuerung 36 können mittels eines Datenbusses 40 kommunizieren. Vorzugsweise, aber nicht unbedingt reisen die Daten über den Datenbus 40 unter Verwendung eines Protokolls eines Controller-Area-Networks (CAN). Sie können alternativ dazu auf eine beliebige andere geeignete Weise kommunizieren, z. B. drahtgebunden oder drahtlos.
- Das offenbarte erfinderische Konzept zielt auf die Außerkraftsetzung der Schaltverzögerung beim Erzielen von vorher ausgewählten Klimaregelungskomfortzielen auf eine beliebige geeignete Weise ab. Zu derartigen Komfortzielen können - ohne Einschränkung - die HVAC-Verdampfertemperatur, die HVAC-Auslasstemperatur oder die Innenraumtemperatur im Fahrzeug zählen, wie durch den Innenraumtemperatursensor 24, den HVAC-Verdampfertemperatursensor 30 bzw. den HVAC-Auslasstemperatursensor 32 gemessen. Die Solltemperaturen können mittels einer Nachschlagetabelle bestimmt werden und es kann auf diese einzeln oder in einer oder mehreren Kombinationen gebaut werden.
- Eine oder mehrere der Temperaturen, die von dem Innenraumtemperatursensor 24, dem HVAC-Verdampfertemperatursensor 30 und dem HVAC-Auslasstemperatursensor 32, allein oder in Kombination fungierend, erfasst wurden, werden von dem Steuermodul 38 mittels des Datenbusses 40 empfangen. Das Steuermodul 38 bestimmt die Sollbetriebstemperatur auf der Basis der darin gespeicherten Nachschlagetabellen, und wenn der Sollwert erreicht wird, werden Anweisungen von dem Steuermodul 38 an die Getriebeschaltsteuerung 36 gesendet, um die Schaltverzögerung außer Kraft zu setzen, wodurch Kraftstoff eingespart wird.
- Gemäß der Methodologie des offenbarten erfinderischen Konzepts durch Verbinden der Schaltverzögerung mit dem Erzielen spezifischer messbarer Komfortziele anstelle eines eingestellten Zeitraums wird ein optimales Gleichgewicht zwischen Innenraum komfort und Kraftstoffeffizienz ermöglicht. Dieser Grad an optimaler Effizienz kann ungeachtet von Rauschfaktoren, wie Sonnenbelastung, Umgebungstemperatur, Wind, Fahrzeugstraßenbelastung und dergleichen, erzielt werden.
- Unter Bezugnahme auf
2 wird eine Methodologie zum Regulieren der Schaltverzögerung gemäß der bekannten Technik offenbart. In Schritt 50 wird eine Anfrage an den Fahrzeugstatussensor 28 durchgeführt, um auf der Basis beispielsweise einer Zeit von < 1500 Sekunden zu bestimmen, ob der Motorblock 14 an oder aus ist. Wenn nach der Anfrage bestimmt wird, dass der Motorblock 14 aus ist, wird das Programm in Schritt 52 beendet. - Wenn andererseits nach der Anfrage in Schritt 50 bestimmt wird, dass der Motorblock 14 an ist, fährt das Programm mit der nächsten Anfrage in Schritt 54 fort, ob die Umgebungstemperatur ≥ 90 °F ist oder nicht. Diese Bestimmung wird unter Verwendung des Umgebungstemperatursensors 26 durchgeführt. Wenn in Schritt 54 festgestellt wird, dass die Umgebungstemperatur in Schritt 54 nicht ≥ 90 °F ist, wird das Programm in Schritt 52 beendet.
- Wenn im Gegensatz dazu nach dem Signalisieren des Umgebungstemperatursensors 26 festgestellt wird, dass die Umgebungstemperatur ≥ 90 °F ist, wird in Schritt 56 eine Anfrage an den Kompressordrehzahlsensor 34 durchgeführt, ob die Klimakompressordrehzahl-Anhebezeit kleiner als (<) ein vorher festgelegter Wert einer Nachschlagetabelle ist oder nicht. Wenn in Schritt 56 festgestellt wird, dass die Klimakompressordrehzahl-Anhebezeit in Schritt 56 nicht kleiner (<) als der vorher festgelegte Wert einer Nachschlagetabelle ist, wird das Programm in Schritt 52 beendet.
- Wenn in Schritt 56 festgestellt wird, dass die Klimakompressordrehzahl-Anhebezeit kleiner (<) als der vorher festgelegte Wert der Nachschlagetabelle ist, wird die Klimakompressordrehzahl-Anhebung aktiv geschaltet und die Schaltverzögerung wird in Schritt 58 außer Kraft gesetzt. Die Anfrage in Schritt 56 wird danach wiederholt, bis bestimmt wird, dass die Klimakompressordrehzahl-Anhebezeit nicht kleiner (<) als der vorher festgelegte Wert einer Nachschlagetabelle ist, wobei zu diesem Zeitpunkt das Programm in Schritt 52 beendet wird.
- Die zeitbasierte Schaltverzögerung des Standes der Technik, die in der Methodologie von
2 offenbart wird, führt zu einem Misslingen des Optimierens der Verzögerungssequenz. Das Ergebnis ist eine ineffiziente Schaltung, die entweder einen übermäßigen Kraftstoffverbrauch oder eine schlechte Klimatisierungsleistung bewirkt. - Die Methodologie des offenbarten erfinderischen Konzepts bewältigt die von der bekannten Methodologie dargestellten Probleme. Insbesondere und unter Bezugnahme auf
3 wird eine Methodologie des offenbarten erfinderischen Konzepts dargestellt. - Insbesondere und unter Bezugnahme auf
3 wird die Methodologie zum Regulieren der Schaltverzögerung gemäß dem offenbarten erfinderischen Konzept offenbart. In Schritt 60 wird eine Anfrage an den Fahrzeugstatussensor 28 durchgeführt, um auf der Basis einer Zeit von < 1500 Sekunden (andere Zeiten können eingesetzt werden) zu bestimmen, ob der Motorblock 14 an oder aus ist. Wenn nach der Anfrage bestimmt wird, dass der Motorblock 14 aus ist, wird das Programm in Schritt 62 beendet. - Wenn nach der Anfrage in Schritt 60 bestimmt wird, dass der Motorblock 14 an ist, fährt das Programm mit der nächsten Anfrage in Schritt 64 fort, ob die Umgebungstemperatur ≥ 90 °F ist oder nicht. Wie bei dem oben erörterten Stand der Technik wird diese Bestimmung unter Verwendung des Umgebungstemperatursensors 26 durchgeführt. Wenn in Schritt 64 festgestellt wird, dass die Umgebungstemperatur in Schritt 64 nicht ≥ 90 °F ist, wird das Programm in Schritt 62 beendet.
- Wenn im Gegensatz dazu nach dem Signalisieren des Umgebungstemperatursensors 26 in Schritt 64 festgestellt wird, dass die Umgebungstemperatur ≥ 90 °F ist, wird in Schritt 66 eine Anfrage an den Kompressordrehzahlsensor 34 durchgeführt, ob eine Temperatur, die aus einer oder mehreren der HVAC-Verdampfertemperatur (mittels des HVAC-Verdampfertemperatursensors 30), der HVAC-Auslasstemperatur (mittels des HVAC-Auslasstemperatursensors 32) oder der Innenraumtemperatur (mittels des Innenraumtemperatursensors 24) ausgewählt ist, kleiner als (<) ein vorher festgelegter Temperaturwert 1 ist oder nicht. Wenn festgestellt wird, dass die bevorzugte Temperatur nicht kleiner als (<) der vorher festgelegte Temperaturwert 1 ist, wird das Programm in Schritt 62 beendet.
- Wenn in Schritt 66 festgestellt wird, dass die bevorzugte Temperatur kleiner als (<) der vorher festgelegte Temperaturwert 1 ist, wird in Schritt 68 eine Anfrage durchgeführt, ob die Klimakompressordrehzahl-Anhebezeit kleiner als (<) ein vorher festgelegter Wert einer Nachschlagetabelle ist oder nicht. Wenn in Schritt 68 eine Bestimmung vorgenommen wird, dass die Klimakompressordrehzahl-Anhebezeit in Schritt 68 nicht kleiner (<) als der vorher festgelegte Wert einer Nachschlagetabelle ist, wird das Programm in Schritt 62 beendet.
- Wenn im Gegensatz dazu in Schritt 68 festgestellt wird, dass die Klimakompressordrehzahl-Anhebezeit kleiner (<) als der vorher festgelegte Wert der Nachschlagetabelle ist, wird die Klimakompressordrehzahl-Anhebung aktiv geschaltet und die Schaltverzögerung wird in Schritt 70 außer Kraft gesetzt. Die Anfrage in Schritt 68 wird danach wiederholt, bis bestimmt wird, dass die Klimakompressordrehzahl-Anhebezeit nicht kleiner (<) als der vorher festgelegte Wert einer Nachschlagetabelle ist, wobei zu diesem Zeitpunkt das Programm in Schritt 62 beendet wird.
- Das wie oben dargelegte offenbarte erfinderische Konzept meistert die Herausforderungen, mit denen Systeme beim Optimieren von Verzögerungen des Schaltens der Gänge konfrontiert werden. Das System und die Methodologie, die oben offenbart werden, verbessern den Fahrgastkomfort in Fahrzeugen, während die Kraftstoffwirtschaftlichkeit erhöht wird. Ein Fachmann wird jedoch leicht aus einer derartigen Erörterung und aus den begleitenden Zeichnungen und Ansprüchen erkennen, dass verschiedene Abänderungen, Modifizierungen und Veränderungen daran vorgenommen werden können, ohne vom wahren Sinn und angemessenen Schutzumfang der Erfindung, wie er von den folgenden Ansprüchen definiert wird, abzuweichen.
Claims (7)
- Ein Fahrzeuggetriebeschaltverzögerungssystem in einem Fahrzeug (10), das Folgendes umfasst: einen Motor (14); ein Getriebe (18), das mit dem Motor (14) verbunden ist; ein Steuermodul (38); eine Schaltsteuerung (36), die mit dem Getriebe (18) und dem Steuermodul (38) verbunden ist, zum Regulieren des verzögerten Schaltens des Getriebes (18); einen Temperatursensor zum Erfassen einer Temperatur, wobei der Sensor mit dem Steuermodul (38) verbunden ist, wobei das Steuermodul (38) das verzögerte Schalten außer Kraft setzt, wenn eine vorher ausgewählte Temperatur von dem Sensor erfasst wird, wobei der Temperatursensor (a) ein Innenraumtemperatursensor (24), (b) ein HVAC-Verdampfertemperatursensor (30), oder (c) der Temperatursensor ein HVAC-Auslasstemperatursensor (32) ist, gekennzeichnet durch einen Klimakompressor (20) mit einem Kompressordrehzahlsensor (34) zum Bestimmen der Drehzahl des Klimakompressors (20), wobei das Steuermodul (38) das verzögerte Schalten nur dann außer Kraft setzt, wenn eine Kompressordrehzahl-Anhebezeit kleiner als ein vorher festgelegter Wert einer Nachschlagetabelle ist.
- Das Fahrzeuggetriebeschaltverzögerungssystem in einem Fahrzeug (10) nach
Anspruch 1 , wobei die Schaltsteuerung (36) das Hochschalten reguliert. - Das Fahrzeuggetriebeschaltverzögerungssystem in einem Fahrzeug (10) nach
Anspruch 1 , das weiterhin einen Fahrzeugstatussensor (28) zum Bestimmen, ob das Fahrzeug (10) an oder aus ist, aufweist. - Das Fahrzeuggetriebeschaltverzögerungssystem in einem Fahrzeug (10) nach
Anspruch 1 , das weiterhin einen Umgebungslufttemperatursensor (26) aufweist. - Ein Fahrzeuggetriebeschaltverzögerungssystem in einem Fahrzeug (10), das Folgendes umfasst: einen Motor (14); ein Getriebe (18), das mit dem Motor (14) verbunden ist; eine Schaltsteuerung (36), die mit dem Getriebe (18) verbunden ist, zum Bewirken des verzögerten Schaltens und des Hochschaltens; einen Temperatursensor zum Erfassen einer Temperatur; ein Steuermodul (38), das mit der Schaltsteuerung (36) und dem Sensor verbunden ist, zum Regulieren des Schaltens auf der Basis einer erfassten Temperatur, wobei der Temperatursensor (a) ein Innenraumtemperatursensor (24), (b) ein HVAC-Verdampfertemperatursensor (30), oder (c) der Temperatursensor ein HVAC-Auslasstemperatursensor (32) ist, gekennzeichnet durch einen Klimakompressor (20) mit einem Kompressordrehzahlsensor (34) zum Bestimmen der Drehzahl des Klimakompressors (20), wobei das Steuermodul (38) das verzögerte Schalten nur dann außer Kraft setzt, wenn eine Kompressordrehzahl-Anhebezeit kleiner als ein vorher festgelegter Wert einer Nachschlagetabelle ist.
- Das Fahrzeuggetriebeschaltverzögerungssystem in einem Fahrzeug (10) nach
Anspruch 5 , das weiterhin einen Fahrzeugstatussensor (28) zum Bestimmen, ob das Fahrzeug (10) an oder aus ist, aufweist. - Das Fahrzeuggetriebeschaltverzögerungssystem in einem Fahrzeug (10) nach
Anspruch 5 , das weiterhin einen Umgebungslufttemperatursensor (26) aufweist.
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