DE102016218289A1 - Verfahren zum Wiederstart eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeuges am Ende eines Segelvorganges - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wiederstart eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeuges am Ende eines Segelvorganges, bei welchem eine zwischen dem Verbrennungsmotor (2) und einer Abtriebsseite (10) angeordnete Kupplung (3) geschlossen wird, wobei eine Drehzahl des Verbrennungsmotors (2) und eine Getriebeeingangswellendrehzahl angeglichen werden. Bei einem Verfahren, bei welchem die Spontanität des Wiederstarts erhöht wird, wird die Kupplung (3) mit einer maximalen Geschwindigkeit aus dem vollständig geöffneten Zustand um einen vorgegebenen Weg in Richtung Schließen zur Einstellung eines vorgegebenen Kupplungsmomentes verfahren, wobei der vorgegebene Weg in Abhängigkeit von einer komfortabhängigen Größe adaptiert wird.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wiederstart eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeuges am Ende eines Segelvorganges, bei welchem eine zwischen dem Verbrennungsmotor und einer Abtriebsseite angeordnete Kupplung geschlossen wird, wobei eine Drehzahl des Verbrennungsmotors und eine Getriebeeingangswellendrehzahl angeglichen werden.
- Aus der
DE 102 21 701 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung eines Kraftfahrzeuges im Segelbetrieb bekannt. Soll ein Segelbetrieb beendet werden, was einfach durch die Betätigung des Gaspedals durch den Fahrer angezeigt wird, werden die Drehzahl des Verbrennungsmotors und eine Getriebedrehzahl angeglichen. Sind diese angeglichen, so wird die Kupplung geschlossen oder es wird begonnen, die Kupplung zu schließen. Um den Verbrennungsmotor mithilfe einer Kupplung zu starten, wird die Kupplung mit einer konstanten Geschwindigkeit solange geschlossen, bis der Verbrennungsmotor eine Mindestdrehzahl erreicht hat, so dass dieser selbstständig laufen kann. Nachteilig dabei ist, dass die Kupplung eine Leerstrecke zurücklegen muss, bevor diese beginnt ein Kupplungsmoment zu übertragen. Diese Strecke wird mit einer verminderten Geschwindigkeit passiert, so dass der Wiederstart des Verbrennungsmotors an Spontanität verliert. Diese Spontanität, unter welcher im weiteren der Zeitraum verstanden wird, welcher zwischen Anzeige des Fahrerwunsches auf Beendigung des Segelbetriebes und dem selbstständigen Laufen des Verbrennungsmotors vergeht, spielt beim Austritt aus der Segelsituation eine große Rolle, da der Fahrer eine sofortige Reaktion erwartet. - Aus der
DE 10 2008 030 480 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung einer Startkupplung bekannt, bei welcher die Startkupplung im Antriebsstrang eines Hybridfahrzeuges angeordnet ist, wobei die Brennkraftmaschine mittels einer Elektromaschine angesteuert wird, wobei die zwischen diesen wirksam angeordnete Startkupplung in einer ersten Startphase mittels einer Vorsteuerung und in einer zweiten Startphase in Abhängigkeit von der Beschleunigung der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine geschlossen wird. In der ersten Startphase wird dabei ein Sollmoment vorgegeben, welches durch die Kupplung eingestellt werden soll, die es erlaubt, die Brennkraftmaschine sicher zu starten. - Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Wiederstart eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeuges am Ende eines Segelvorganges anzugeben, bei welchem eine schnellstmögliche Reaktion des Verbrennungsmotors auf die Anforderung des Wiederstarts durch den Fahrer erfolgt.
- Erfindungsgemäß ist die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Kupplung mit einer maximalen Geschwindigkeit aus dem vollständig geöffneten Zustand um einen vorgegebenen Weg in Richtung Schließen zur Einstellung eines vorgegebenen Kupplungsmomentes verfahren wird, wobei der vorgegebene Weg in Abhängigkeit von einer komfortabhängigen Größe adaptiert wird. Durch die schnelle Einstellung eines vorgegebenen Kupplungsmomentes an der Kupplung wird eine deutliche Verkürzung des Wiederstartverfahrens erreicht, da ein solcher Sprung des Kupplungsmomentes bei schnellstmöglicher Geschwindigkeit durchgeführt wird. Da aber auch Komfortbetrachtungen bei dem Wiederstart des Verbrennungsmotors berücksichtigt werden müssen, wird der vorgegebene Weg ständig adaptiert, um sicherzustellen, dass dieser einerseits nicht zu groß eingestellt ist, was einen Stoß an der Kupplung auslösen würde, aber auch nicht zu klein ausgelegt ist, um den Wiederstart unnötig zu verzögern.
- Vorteilhafterweise wird der vorgegebene Weg mit einem Schwellwert verglichen, wobei bei einer Überschreitung des Schwellwertes der vorgegebene Weg für den nächsten Wiederstartvorgang reduziert wird. Alternativ wird zur Adaption des vorgegebenen Weges die komfortabhängige Größe mit einem Schwellwert verglichen, wobei bei einer Unterschreitung des Schwellwertes durch die komfortabhängige Größe der vorgegebene Weg für den nächsten Wiederstartvorgang erhöht wird.
- In beiden Fällen werden vorzugsweise die Komfortbedingungen eingestellt, indem ein Stoß an der Kupplung zuverlässig unterbunden wird.
- In einer Ausgestaltung wird als komfortabhängige Größe zur Einstellung des Schwellwertes eine Getriebeeingangswellenbeschleunigung verwendet. Die als Schwelle gewählte Getriebeeingangswellenbeschleunigung stellt dabei eine Komfortgrenze dar.
- In einer Variante wird die Kupplung nach Einstellung des vorgegebenen Kupplungsmomentes weiter mit einer Geschwindigkeit, welche kleiner ist als die maximale Geschwindigkeit, bis zum Erreichen eines Mindestkupplungsmomentes, mittels welchem der Verbrennungsmotor angedreht wird, geschlossen. Wird festgestellt, dass die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors sich zu drehen beginnt, wird darauf geschlossen, dass das Mindestkupplungsmoment gefunden ist. Dieses Mindestkupplungsmoment reicht aber noch nicht aus, um die Zündung des Verbrennungsmotors zu aktivieren.
- In einer Ausführungsform wird nach Erreichen des Mindestkupplungsmomentes das Mindestkupplungsmoment um einen Betrag zur schnelleren Einstellung einer für die Erreichung der Zündung des Verbrennungsmotors notwendigen Mindestdrehzahl erhöht. Dies hat den Vorteil, dass die Beschleunigung der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors umso schneller ist, je größer der Betrag gewählt wird, wodurch der Widerstartvorgang weiter verkürzt wird.
- In einer Weiterbildung wird der Betrag des Kupplungsmomentes umso kleiner gewählt, je niedriger die Getriebeeingangswellendrehzahl ist. Dadurch wird gewährleistet, dass der Betrag nicht zu hoch gewählt wird. Je höher der Betrag ist, desto höher ist die negative Beschleunigung der Kupplung, die sich vor allem dann störend auswirkt, wenn der Fahrer das Gaspedal betätigt. Zum anderen muss die Kupplung in Situationen, wo der Fahrer das Gaspedal betätigt hat, vollständig wieder geöffnet werden können, und zwar bevor die Motordrehzahl die Getriebeeingangswellendrehzahl erreicht hat. Dies ist notwendig, um einen komfortablen Schub-Zug-Wechsel des Antriebsstranges zu gewährleisten.
- In einer weiteren Ausführungsform wird der Betrag des Kupplungsmomentes mit einem gleichen Gradienten über der Zeit erhöht, wie dies bei der Annäherung an das Mindestkupplungsmoment erfolgt ist. Dadurch werden Komforteinbußen verhindert und der Fahrer wird diesen Vorgang nicht wahrnehmen.
- In einer Ausgestaltung wird nach Erreichen des um den Betrag erhöhten Kupplungsmomentes durch die Kupplung das Kupplungsmoment konstant gehalten. Dies erfolgt solange, bis der Verbrennungsmotor eine für den selbstständigen Lauf erforderliche Mindestdrehzahl erreicht hat.
- Vorteilhafterweise wird nach dem Wiederstart des Verbrennungsmotors die Kupplung solange wieder geöffnet, bis die Drehzahl des Verbrennungsmotors an die Getriebeeingangswellendrehzahl angeglichen ist. Damit wird gewährleistet, dass der Übergang von der negativen Beschleunigung, welche die Kupplung aufweist, die sich im Schlupf befindet, zu der positiven Beschleunigung, d.h. den Zug, welcher durch den Verbrennungsmotor ausgeübt wird, harmonisch verläuft. Ein sprunghaftes Verändern des Abtriebsmomentes von negativ (abhängig vom Kupplungsmoment) nach positiv (abhängig vom Verbrennungsmotormoment) wird somit unterbunden.
- Vorteilhafterweise wird die Geschwindigkeit zum Öffnen der Kupplung so gewählt, dass kein Moment durch die Kupplung übertragen wird, bevor die Drehzahl des Verbrennungsmotors die Getriebeeingangswellendrehzahl erreicht hat. Diese Öffnungsgeschwindigkeit ist nur während des Angleichens der Motordrehzahl an die Getriebeeingangswellendrehzahl notwendig.
- Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.
- Es zeigen:
-
1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Antriebsstranges, -
2 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, -
3 ein Vergleich des erfindungsgemäßen Verfahrens mit dem Stand der Technik. -
1 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Antriebsstranges1 eines Fahrzeuges. Bei einem solchen Antriebsstrang1 ist ein Verbrennungsmotor2 über eine Kupplung3 mit einem Getriebe4 über eine Getriebeeingangswelle5 verbunden. Ein Steuergerät6 steuert die Kupplung3 zum Öffnen bzw. zum Schließen, wobei ein erster Drehzahlsensor7 die Drehzahl einer Kurbelwelle8 , die den Verbrennungsmotor2 und Kupplung3 verbindet, detektiert und ein zweiter Drehzahlsensor9 , welcher die Drehzahl der Getriebeeingangswelle5 misst, an das Steuergerät6 meldet. Das Getriebe4 leitet die Drehzahl auf die angetriebenen Räder10 des Fahrzeuges weiter. - Bei einem Segelvorgang eines Fahrzeuges wird der Verbrennungsmotor
2 von dem Rest des Antriebsstranges1 abgekoppelt, indem die Kupplung3 bei eingelegtem Gang durch das Steuergerät6 geöffnet wird. Durch die Vermeidung des Schleppmomentes des Verbrennungsmotors2 wird die Reichweite des Fahrzeuges beim Segeln erhöht und dadurch Kraftstoff eingespart. Um zusätzlichen Kraftstoff sparen zu können, kann der Verbrennungsmotor2 während des Segelvorganges ausgeschaltet werden. Dieser Segelvorgang ist also ein Betriebszustand, bei welchem das Fahrzeug fährt oder rollt, also eine Geschwindigkeit > 0 hat, die Motordrehzahl aber in etwa gleich 0 ist. In einem solchen Segelvorgang rollt das Fahrzeug, ohne dabei kinetische Energie durch die Bremswirkung des Verbrennungsmotors2 zu verlieren. Der Segelvorgang wird üblicherweise durch Betätigen einer Bremse und/oder des Gaspedals beendet. - Bei ausgeschaltetem Verbrennungsmotor
2 besteht eine Variante des Wiederstarts des Verbrennungsmotors darin, die Kupplung3 zu schließen und den Verbrennungsmotor auf eine Mindestdrehzahl zu bringen und den Verbrennungsvorgang einzuleiten. Da diese Methode aber nicht bei einem stehenden Fahrzeug verwendet werden kann und das Schließen der Kupplung immer eine Fahrzeugverzögerung hervorruft, ist dies störend, wenn der Fahrer den Segelvorgang durch Treten auf das Gaspedal beendet und somit die Beschleunigung des Fahrzeuges erwartet. - Anhand von
2 soll ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert werden.2 besteht aus drei übereinanderliegenden Diagrammen, wobei das Diagramm I die Beschleunigung der Getriebeeingangswelle EW_Beschl über der Zeit zeigt. Im Diagramm II ist als geschlossene Kurve das Kupplungssollmoment Kupp_Ziel_Moment dargestellt, während durch die gestrichelte Kurve das Kupplungsistmoment Kupp_Ist_Moment gezeigt wird. Beide werden ebenfalls über der Zeit dargestellt. Im Diagramm III ist die Motordrehzahl Motor_Drehzahl durch die geschlossene Kurve gekennzeichnet, während die gestrichelte Kurve die Drehzahl EW_Drehzahl der Getriebeeingangswelle5 über der Zeit zeigt. - In einem ersten Schritt
1 des Diagramms II wird die Kupplung3 aus einem vollständig geöffneten Zustand um einen vorgegebenen Weg, der einen definierten Kupplungssollmoment Kupp_Ziel_Moment entspricht bis zu einem bestimmten Haltepunkt A mit maximaler Geschwindigkeit geschlossen. Das bedeutet, dass die Kupplung3 sprunghaft einen vorgegebenen Weg zurücklegt. Dieser Betrag des Haltepunktes A setzt sich zusammen aus dem reinen Leerweg der Kupplung3 und einem Anteil des Weges, bei dem die Kupplung3 zwar bereits ein Kupplungsmoment Kupp_Ist_Moment überträgt, es sich allerdings noch nicht störend auf den Komfort des Fahrzeuges auswirkt. - Der Betrag des Haltepunktes A darf nicht zu hoch angesetzt werden, um ein komfortables Einkuppeln zu gewährleisten. Er darf aber auch nicht zu tief sein, um nicht unnötig den Wiederstart zu verzögern. Um die beiden Anforderungen in allen Fahrzeugen und über die ganze Lebensdauer eines Fahrzeuges erfüllen zu können, wird der Betrag des Haltepunktes A durch Adaption fortlaufend angepasst. Dabei wird während des Schließens der Kupplung
3 mit maximaler Geschwindigkeit und kurz danach der Komfort anhand der Beschleunigung (EW_Beschl) der Getriebeeingangswelle5 bewertet, indem die Beschleunigung der Getriebeeingangswelle5 mit einer noch tolerierbaren Komfortgrenze G, welche in Diagramm I dargestellt ist, verglichen wird. Übersteigt der Betrag der Beschleunigung diese Komfortgrenze G, so wird angenommen, dass der Haltepunkt A zu hoch angesetzt ist und wird für den nächsten Wiederstartvorgang reduziert. Andernfalls wird er erhöht, um eine maximale Spontanität des Wiederstarts zu erreichen. Nach jedem Ausschalten der Zündung wird der aktuelle Wert des Haltepunktes A im Festwertspeicher gespeichert und steht für den nächsten Wiederstart zur Verfügung. - Nachdem das Kupplungsistmoment Kupp_Ist_Moment den Haltepunkt A erreicht hat, wird in eine zweite Phase
2 übergegangen, wo die Kupplung3 bereits ein Kupplungsmoment überträgt. Aus Komfortgründen darf das weitere Schließen der Kupplung3 nur mit verminderter Geschwindigkeit erfolgen. Dabei verlaufen das Kupplungsistmoment Kupp_Ist_Moment und das Kupplungssollmoment Kupp_Ziel_Moment parallel zueinander und steigen stetig an. Sobald die Kurbelwelle8 des Verbrennungsmotors2 , die durch die Motor-Drehzahl im Diagramm III gekennzeichnet ist, anfängt sich zu drehen, ist ein Mindestkupplungsmoment erreicht. Dieses Mindestkupplungsmoment reicht aber noch nicht aus, um einen selbständigen Betrieb des Verbrennungsmotors2 zu initiieren. - In der sich anschließenden dritten Phase
3 wird das Kupplungsmoment relativ zu dem in der Phase2 bestimmten Mindestkupplungsmomentes um einen Betrag B erhöht. Dabei weisen das Kupplungssollmoment Kupp_Ziel_Moment und das Kupplungsistmoment Kupp_Ist_Moment den gleichen Gradienten über der Zeit auf, welcher auch schon in der Phase2 eingestellt wurde. Der Betrag B kann frei gewählt werden. Je größer der Betrag B ist, desto größer ist die Beschleunigung der Kurbelwelle8 des Verbrennungsmotors2 und umso schneller wird eine Mindestdrehzahl des Verbrennungsmotors2 erreicht, die für die Zündung des Verbrennungsmotors2 notwendig ist. - Um einen komfortablen Wechsel zwischen Schub der Kupplung
3 und Zug des Verbrennungsmotors2 zu gewährleisten gilt, dass der Betrag B umso kleiner gewählt wird, je niedriger die Drehzahl EW_Drehzahl der Getriebeeingangswelle5 ist. Die in der Phase3 erreichte Motordrehzahl reicht aber noch nicht aus, um den Zündpunkt des Verbrennungsmotors2 zu erreichen. Deshalb wird in der vierten Phase4 das einmal erreichte Kupplungsmoment konstant gehalten bis der Verbrennungsmotor2 eine für den selbstständigen Lauf erforderliche Mindestdrehzahl erreicht hat, was am Ende der Phase4 der Fall ist. - Die Kupplungsaktion in der fünften Phase
5 ist abhängig davon, ob der Fahrer zur Beendigung des Segelvorganges das Gaspedal betätigt hat und somit eine positive Beschleunigung des Fahrzeuges erwartet oder nicht. Bei betätigtem Gaspedal wird die Kupplung3 geöffnet. Das bedeutet, dass sowohl das Kupplungssollmoment Kupp_Ziel_Moment als auch das Kupplungsistmoment Kupp_Ist_Moment auf 0 gehen. Die Öffnungsgeschwindigkeit der Kupplung3 muss dabei so gewählt werden, dass die Kupplung kein Moment überträgt, wenn die Motordrehzahl an die Drehzahl EW_Drehzahl der Getriebeeingangswelle5 herangekommen ist. In der Phase5 steigert sich somit die Drehzahl des Verbrennungsmotors2 stetig bis sie die Drehzahl der Getriebeeingangswelle5 erreicht hat. Würde dagegen die Kupplung3 anhaften, d.h. würde die Kupplung3 bei Drehzahlgleichheit zwischen Verbrennungsmotor2 und Getriebeeingangswelle5 noch Kupplungsmoment übertragen, dann würde das Abtriebsmoment sprunghaft von negativ (abhängig vom Kupplungsmoment) nach positiv (abhängig vom Motormoment) steigen. - Wird der Segelvorgang z.B. durch Bremsen beendet, dann muss die Kupplung
3 nicht vollständig geöffnet werden, da kein Wechsel von der negativen in die positive Beschleunigung stattfindet. - In der sechsten Phase
6 wird der an der Kupplung3 anstehende Schlupf abgebaut und die Kupplung3 wieder geschlossen, wobei die Motordrehzahl der Drehzahl der Getriebeeingangswelle5 entspricht. Der Wiederstart war somit erfolgreich. - In
3 ist ein Vergleich des beschriebenen Verfahrens mit dem herkömmlichen Verfahren des Standes der Technik dargestellt. Daraus geht hervor, dass ein Spontanitätsgewinn SpG beim Wiederstart des Verbrennungsmotors2 erreicht wird, ohne dem Komfort zu verschlechtern. - Das beschriebene Verfahren ist nicht nur für normale Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor geeignet, sondern kann auch für Hybridfahrzeuge eingesetzt werden, bei welchen die Abtriebsdrehzahl durch einen Elektromotor vorgegeben wird.
- Bezugszeichenliste
-
- 1
- Antriebsstrang
- 2
- Verbrennungsmotor
- 3
- Kupplung
- 4
- Getriebe
- 5
- Getriebeeingangswelle
- 6
- Steuergerät
- 7
- Drehzahlsensor
- 8
- Kurbelwelle
- 9
- Drehzahlsensor
- 10
- Angetriebenes Rad
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 10221701 A1 [0002]
- DE 102008030480 A1 [0003]
Claims (10)
- Verfahren zum Wiederstart eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeuges am Ende eines Segelvorganges, bei welchem eine zwischen dem Verbrennungsmotor (
2 ) und einer Abtriebsseite (10 ) angeordnete Kupplung (3 ) geschlossen wird, wobei eine Drehzahl des Verbrennungsmotors (2 ) und eine Getriebeeingangswellendrehzahl angeglichen werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (3 ) mit einer maximalen Geschwindigkeit aus dem vollständig geöffneten Zustand um einen vorgegebenen Weg in Richtung Schließen zur Einstellung eines vorgegebenen Kupplungsmomentes verfahren wird, wobei der vorgegebene Weg in Abhängigkeit von einer komfortabhängigen Größe adaptiert wird. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Adaption des vorgegebenen Weges die komfortabhängige Größe mit einem Schwellwert (G) verglichen wird, wobei bei einer Überschreitung des Schwellwertes (G) durch die komfortabhängige Größe der vorgegebene Weg für den nächsten Wiederstartvorgang reduziert wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Adaption des vorgegebenen Weges die komfortabhängige Größe mit einem Schwellwert (G) verglichen wird, wobei bei einer Unterschreitung des Schwellwertes (G) durch die komfortabhängige Größe der vorgegebene Weg für den nächsten Wiederstartvorgang erhöht wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass als komfortabhängige Größe zur Einstellung des Schwellwertes (G) eine Getriebeeingangswellenbeschleunigung verwendet wird.
- Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (
3 ) nach Einstellung des vorgegebenen Kupplungsmomentes weiter mit einer Geschwindigkeit, welche kleiner ist als die maximale Geschwindigkeit, bis zum Erreichen eines Mindestkupplungsmomentes, mittels welchem der Verbrennungsmotor (2 ) angedreht wird, geschlossen wird. - Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach Erreichen des Mindestkupplungsmomentes das Mindestkupplungsmoment um einen Betrag (B) zur schnelleren Einstellung einer für die Erreichung der Zündung des Verbrennungsmotors (
2 ) notwendigen Mindestdrehzahl erhöht wird. - Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrag (B) des Kupplungsmomentes umso kleiner gewählt wird, je niedriger die Getriebeeingangswellendrehzahl ist.
- Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrag des Kupplungsmomentes mit einem gleichen Gradienten über der Zeit erhöht wird, wie bei der Annäherung an das Mindestkupplungsmoment.
- Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Wiederstart des Verbrennungsmotors (
2 ) die Kupplung (3 ) so lange wieder geöffnet wird, bis die Drehzahl des Verbrennungsmotors (2 ) an die Getriebeeingangswellendrehzahl angeglichen ist. - Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit zum Öffnen der Kupplung (
3 ) so gewählt wird, dass kein Moment durch die Kupplung (3 ) übertragen wird, bevor die Drehzahl des Verbrennungsmotors2 die getriebeeingangswellendrehzahl erreicht.
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