DE102022202593A1 - Verfahren zur Erkennung von Radflattern bei einem Fahrzeug - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Offenbarung schlägt ein Verfahren zur Erkennung von Radflattern bei einem Fahrzeug vor, das wenigstens einen Motordrehzahlsensor umfasst, der mit einer ECU in Verbindung steht, die dafür eingerichtet ist, die obigen Verfahrensschritte auszuführen. In Schritt 101 wird ein Wert eines Motordrehzahlsignals in kontinuierlichen Zeitabständen in einer Schubbetriebsphase des Fahrzeugs mittels des Motordrehzahlsensors gemessen. In Schritt 102 wird ein erstes Motordrehzahlsignal verarbeitet, um einen Referenzwert eines Rauschsignals (SigNG) für jeden Gang zu berechnen. In Schritt 103 wird der Referenzwert in der ECU gespeichert. In Schritt 104 wird ein zweites Motordrehzahlsignal verarbeitet, um einen beobachteten Wert eines Signals des Radflatterns (SigWG) für jeden Gang zu berechnen. In Schritt 105 wird der beobachtete Wert mittels eines statistischen Verfahrens mit dem Referenzwert verglichen, um ein Radflattern bei einem Fahrzeug zu erkennen.
Description
- Vollständige Spezifikation:
- Die folgende Spezifikation beschreibt und bestimmt das Wesen der vorliegenden Erfindung und die Art und Weise, in der sie auszuführen ist.
- Gebiet der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung von Radflattern bei einem Fahrzeug.
- Stand der Technik
- Radflattern ist eine mechanische Schwingung bei Automobilen, welche durch eine Verformung in den Reifen (ovale Form, Blase, Abplattung usw.) verursacht wird oder auf ein Problem bei den Radstellungen (verbogenes Rad) zurückzuführen ist, wodurch eine Flatterwirkung hervorgerufen wird, welche für den Fahrer manchmal nicht leicht wahrnehmbar ist. Wenn nichts dagegen unternommen wird, kann das Flattern stärker werden, was dann wiederum eine hohe Beanspruchung der anderen Komponenten der Kraftübertragung oder im Antriebsstrang erzeugt, die weitere Schäden zur Folge hat. Eine Instabilität durch Radflattern ist eines der Hauptprobleme, mit denen Fahrzeuge konfrontiert sind, insbesondere die dreirädrigen Fahrzeuge, die in Indien gewöhnlich verwendet werden. Herkömmliche Verfahren, die zur Erkennung von Radflattern bei einem Fahrzeug angewendet werden, verwenden lichtbasierte Reflexionsverfahren, bei denen eine Fehlausrichtung von Rädern erkannt wird.
- Die Patentanmeldung
CN105115735A mit dem Titel „Method for detecting automobile driving wobble“ offenbart ein Verfahren zur Erkennung von Flattern beim Fahren eines Automobils. Das Verfahren erkennt ein Flattern beim Fahren eines Automobils, indem nacheinander ein Motor, eine Kupplung, ein Getriebe, eine Getriebewelle, ein Vorderachs- oder Hinterachsaggregat und eine Radbaugruppe geprüft werden. Das Verfahren zur Erkennung und ein Ablauf der Erkennung gemäß der Erfindung können ein Ergebnis der Erkennung einer Ursache des Radflatterns bei einem Prozess des Fahrens eines Automobils wirksam verbessern und die Kosten der Erkennung verringern, bei gleichzeitiger Verbesserung der Arbeitseffizienz. - Figurenliste
- Eine Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die folgenden beigefügten Zeichnungen beschrieben:
-
1 veranschaulicht Verfahrensschritte zum Erkennen eines Radflatterns bei einem Fahrzeug; -
2 veranschaulicht Verfahrensschritte, die bei der Verarbeitung des Motordrehzahlsignals ausgeführt werden; -
3 ist eine graphische Darstellung des Radflatterns. - Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
-
1 veranschaulicht Verfahrensschritte zum Erkennen eines Radflatterns bei einem Fahrzeug. Das Fahrzeug umfasst wenigstens einen Motordrehzahlsensor, der mit einer elektronischen Steuereinheit (Electronic Control Unit, ECU) in Verbindung steht, neben den anderen Komponenten, die einem Fachmann auf diesem Gebiet bekannt sind. Die ECU ist dafür eingerichtet, ein Radflattern gemäß dem Verfahrensschritt dieser Erfindung zu erkennen. Andere Komponenten, die für die vorliegende Erfindung keine Bedeutung haben, wurden der Einfachheit halber nicht erwähnt. Der Motordrehzahlsensor ist dafür ausgelegt, die Drehzahl einer Kurbelwelle des Motors zu messen. Der Motordrehzahlsensor kann einer der vielen Sensoren sein, die dem Fachmann bekannt sind, zum Beispiel ein Hall-Sensor. - Das Verfahren umfasst die folgenden Verfahrensschritte. In Schritt 101 wird ein Wert eines Motordrehzahlsignals in kontinuierlichen Zeitabständen in einer Schubbetriebsphase des Fahrzeugs mittels des Motordrehzahlsensors gemessen. Eine Schubbetriebsphase eines Fahrzeugs liegt vor, wenn ein Fahrzeug mit geschlossener Kupplung und ohne Gas fährt. Somit liegt keine Anforderung vom Gaspedal vor, dadurch erfolgt keine Einspritzung von Kraftstoff. Die Kraftstoffeinspritzungen werden während der Schubbetriebsphasen vollständig ausgesetzt, und daher fehlen die durch die Kraftstoffeinspritzungen verursachten Störungen des Motordrehzahlsignals völlig. Deshalb sind die Schubbetriebsphasen für die Erkennung von Radflattern ideal. Das Verfahren besteht aus zwei Teilen, wobei der erste Teil (Referenzteil) nur einmal während Schubbetriebsphasen ausgeführt wird und der zweite Teil (beobachteter Teil) bei allen nachfolgenden verfügbaren Schubbetriebsphasen des Motors ausgeführt wird.
- In Schritt 102 wird ein erstes Motordrehzahlsignal verarbeitet, um einen Referenzwert von Rauschsignalen für jeden Gang zu berechnen. Das erste Motordrehzahlsignal wird verarbeitet, um einen Referenzwert von Rauschsignalen (Mittelwert, Standardabweichung) für jeden Gang zu berechnen. Das erste Motordrehzahlsignal wird für ein Fahrzeug in seinem idealen Zustand genommen, wenn das Fahrzeug neu ist. Dies ist als ein Fahrzeug definiert, bei dessen Betrieb weniger als eine vorbestimmte Strecke zurückgelegt wurde. Dieser Referenzwert von Rauschsignalen (Mittelwert, Standardabweichung) für jeden Gang entspricht im Wesentlichen dem Fall, dass kein Radflattern vorhanden ist.
- Die Verarbeitung des ersten Motordrehzahlsignals, um einen Referenzwert von Rauschsignalen (Mittelwert, Standardabweichung) zu berechnen, umfasst ferner: Vorverarbeiten des ersten Motordrehzahlsignals, um es frei vom Mittelwert zu machen; Durchführen einer diskreten Fourier-Transformation (DFT), für jeden Gang, der ersten Motordrehzahlsignale mit einer Fundamentalfrequenz, die gleich der Umdrehungsgeschwindigkeit des rotierenden Reifens ist. Die Umdrehungsgeschwindigkeit des rotierenden Reifens ist ein vordefinierter Wert, der dem jeweiligen Gang entspricht. Die Umdrehungsgeschwindigkeit hängt außerdem von den Merkmalen des Rades ab, wie etwa dem Radius.
- In Schritt 103 wird der Referenzwert, d. h. werden die Summen der Amplituden der 1. und 2. Harmonischen des DFT-Ausgangs (SigNG) und ihres Quadrats (SqSigNG), in der Form von Summen (sumSigNG, sumSqSigNG) akkumuliert und in einem nichtflüchtigen Speicher zusammen mit dem Stichprobenumfang (nNG) für den aktuellen Gang gespeichert. Diese Messung, d. h. der Referenzwert, wird dann fortgesetzt, bis eine kalibrierbare Stichprobenzahl akkumuliert und in dem nichtflüchtigen Speicher gespeichert ist. Falls der Stichprobenumfang den Schwellenwert der Kalibrierbarkeit überschreitet, werden der Stichprobenumfang (nNG) und die Summen (sumSigNG, sumSqSigNG) halbiert, und die Signale werden erneut akkumuliert. Schließlich werden der Mittelwert und die Standardabweichung der Rauschsignale aus den akkumulierten Summen (sumSigNG, sumSqSigNG) und dem Stichprobenumfang (nNG) berechnet.
- In Schritt 104 wird ein zweites Motordrehzahlsignal verarbeitet, um einen beobachteten Wert eines Signals des Radflatterns für jeden Gang zu berechnen. Das zweite Motordrehzahlsignal wird für ein Fahrzeug in seinem normalen Zustand genommen, wenn es nicht neu ist. Die Verarbeitung des zweiten Motordrehzahlsignals, um einen beobachteten Wert des Radflatterns zu berechnen, umfasst ferner: Vorverarbeiten des zweiten Motordrehzahlsignals, um es frei vom Mittelwert zu machen; Durchführen einer diskreten Fourier-Transformation (DFT), für jeden Gang, der zweiten Motordrehzahlsignale mit einer Fundamentalfrequenz, die gleich der Umdrehungsgeschwindigkeit des rotierenden Reifens ist. Die Umdrehungsgeschwindigkeit des rotierenden Reifens ist ein vordefinierter Wert, der dem jeweiligen Gang entspricht. Die Umdrehungsgeschwindigkeit hängt außerdem von den Merkmalen des Rades ab, wie etwa dem Radius.
- Die Summen der Amplituden der 1. und 2. Harmonischen des DFT-Ausgangs (SigWG) und ihres Quadrats (SqSigWG) werden in der Form von Summen (sumSigWG, sumSqSigWG) akkumuliert und in einem nichtflüchtigen Speicher zusammen mit dem Stichprobenumfang (nWG) für den aktuellen Gang gespeichert. Hierbei steht „W“ für „Wobbling“ (Radflattern), und „G“ für „Gear number“ (Nummer des Ganges). Falls der Stichprobenumfang einen Schwellenwert der Kalibrierbarkeit überschreitet, werden alle vorhandenen Datenelemente in der Gruppe halbiert, und es wird erneut mit dem Akkumulieren begonnen. Schließlich werden der Mittelwert und die Standardabweichung der Rauschsignale aus den akkumulierten Summen (sumSigWG, sumSqSigWG) und dem Stichprobenumfang (nWG) berechnet.
- In Schritt 105 wird der beobachtete Wert mittels eines statistischen Verfahrens mit dem Referenzwert verglichen, um ein Radflattern bei einem Fahrzeug zu erkennen. Wenn die Fundamentalfrequenz der DFT mit der Umdrehungsgeschwindigkeit des Reifens bei dem betreffenden Gang übereinstimmt, sind die Auswirkungen des Radflatterns in der 1. und 2. Harmonischen des Motordrehzahlsignals zu sehen.
2 veranschaulicht die Schritte 104 und 105. Eines der wohlbekannten Verfahren, das für den Vergleich angewendet wird, ist der T-Test von Welch. Dies geschieht unter Verwendung der folgenden Formeln: - nWG
- Anzahl von Stichproben in der Signalverteilung mit Radflattern im Gang
- G µWG
- Mittelwert der Signalverteilung mit Radflattern im Gang G
- σWG
- Standardabweichung der Signalverteilung mit Radflattern im Gang G
- nNG
- Anzahl von Stichproben in der Signalverteilung des Rauschens im Gang
- G µNG
- Mittelwert der Signalverteilung des Rauschens im Gang G
- σNG
- Standardabweichung der Signalverteilung des Rauschens im Gang G
- Radflattern = |tg|> ‚t‘ Wert aus T-Tabelle von Welch (fg, Konfidenzintervall).
- Radflattern wird erkannt, falls eine signifikante Differenz zwischen dem |tg|> ‚t‘ vorhanden ist, wobei ‚t‘ ein vordefinierter Schwellenwert ist. Die T-Tabelle von Welch ist eine standardmäßige Referenztabelle, welche vom Freiheitsgrad ‚fg‘ und einem Konfidenzintervall abhängig ist. Hierbei ist das Konfidenzintervall kalibrierbar. Falls ein Radflattern vorliegt, widerspiegelt sich dieses in allen relevanten Gängen. Daher sollten zur Plausibilitätsprüfung die Ergebnisse von mehreren Gängen betrachtet werden.
- Um die Auswirkungen des Radflatterns auf das Motordrehzahlsignal zu beurteilen, ist eine Analyse des Frequenzbereichs des Motordrehzahlsignals angebracht. Falls ein Radflattern vorliegt, widerspiegelt sich dieses in allen relevanten Gängen. Daher sollten zur Plausibilitätsprüfung die Ergebnisse von mehreren Gängen betrachtet werden.
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3 ist eine graphische Darstellung des Radflatterns, wie es zu bemerken ist, wenn das mittlere Rauschen für den 5. Gang berechnet wird.3a zeigt ein offensichtliches Radflattern, während 3b ein minimales oder nicht vorhandenes Radflattern zeigt. Sobald ein Radflattern erkannt worden ist, wird dem Benutzer mittels eines akustischen/optischen Mittels am Armaturenbrett des Autos eine entsprechende Warnmeldung übermittelt. Die ECU betätigt einen Sensor an einem Armaturenbrett des Fahrzeugs, um ein Radflattern anzuzeigen. Für einen Fachmann auf diesem Gebiet ist klar, dass, obwohl diese Verfahrensschritte nur eine Reihe von Schritten beschreiben, um die Ziele zu erreichen, diese Methodiken in einem Fahrzeug in der ECU-Software oder durch eine Cloud oder eine Kombination davon implementiert werden können. - Diese Idee besteht darin, ein Verfahren zur Erkennung von Radflattern bei einem Fahrzeug zu entwickeln, das in der Lage ist, eine Flatterwirkung in einem sehr frühen Stadium zu erkennen und zu melden, um dadurch weitere Schäden zu vermeiden. Der Verfahrensschritt kann sowohl bei Benzin- als auch bei Dieselfahrzeugen angewendet werden. Daher stellen die oben offenbarten Verfahrensschritte eine robuste und kostengünstige Art und Weise der Erkennung von Radflattern bereit, welche sowohl bei Fahrzeugen zur Personenbeförderung als auch bei Nutzfahrzeugen ohne zusätzliche Sensor- oder Hardwarekomponenten angewendet werden kann.
- Es versteht sich, dass die in der obigen detaillierten Beschreibung erläuterten Ausführungsformen nur der Veranschaulichung dienen und den Schutzbereich dieser Erfindung nicht einschränken. Beliebige Modifikationen eines Verfahrens zur Erkennung von Radflattern bei einem Fahrzeug werden mit in Betracht gezogen und bilden einen Teil dieser Erfindung. Der Schutzbereich dieser Erfindung wird nur durch die Ansprüche beschränkt.
- 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
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- CN 105115735 A [0004]
Claims (10)
- Verfahren (100) zur Erkennung von Radflattern bei einem Fahrzeug, wobei das Fahrzeug wenigstens einen Motordrehzahlsensor umfasst, der mit einer elektronischen Steuereinheit (Electronic Control Unit, ECU) in Verbindung steht, wobei der Motordrehzahlsensor dafür ausgelegt ist, die Drehzahl einer Kurbelwelle des Motors zu messen, wobei das Verfahren umfasst: Messen (101) eines Wertes eines Motordrehzahlsignals in kontinuierlichen Zeitabständen in einer Schubbetriebsphase des Fahrzeugs mittels des Motordrehzahlsensors; dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren umfasst: Verarbeiten (102) eines ersten Motordrehzahlsignals, um einen Referenzwert eines Rauschsignals (SigNG) für jeden Gang zu berechnen; Speichern (103) des Referenzwertes in der ECU; Verarbeiten (104) eines zweiten Motordrehzahlsignals, um einen beobachteten Wert des Radflatterns (SigWG) für jeden Gang zu berechnen; Vergleichen (105) des beobachteten Wertes mit dem Referenzwert mittels eines statistischen Verfahrens, um ein Radflattern bei einem Fahrzeug zu erkennen.
- Verfahren zur Erkennung von Radflattern bei einem Fahrzeug nach
Anspruch 1 , wobei das erste Motordrehzahlsignal für ein Fahrzeug in seinem idealen Zustand genommen wird, wenn das Fahrzeug neu ist. - Verfahren zur Erkennung von Radflattern bei einem Fahrzeug nach
Anspruch 1 , wobei die Verarbeitung des ersten Motordrehzahlsignals (102), um einen Referenzwert eines Rauschsignals (SigNG) zu berechnen, ferner umfasst: Vorverarbeiten des ersten Motordrehzahlsignals, um es frei vom Mittelwert zu machen; Durchführen einer diskreten Fourier-Transformation (DFT), für jeden Gang, der ersten Motordrehzahlsignale mit einer Fundamentalfrequenz, die gleich der Umdrehungsgeschwindigkeit des rotierenden Reifens ist; Aufsummieren der Amplituden der 1. und 2. Harmonischen des DFT-Ausgangs (SigNG) und ihres Quadrats (SqSigNG) und Speichern derselben in der Form von Summen (sumSigNG, sumSqSigNG) in einem nichtflüchtigen Speicher der ECU; Ableiten des Mittelwertes und der Standardabweichung der Rauschsignale aus den akkumulierten Summen (sumSigNG, sumSqSigNG) und dem Stichprobenumfang (nNG). - Verfahren zur Erkennung von Radflattern bei einem Fahrzeug nach
Anspruch 1 , wobei das zweite Motordrehzahlsignal für ein Fahrzeug in seinem normalen Zustand genommen wird, wenn es nicht neu ist. - Verfahren zur Erkennung von Radflattern bei einem Fahrzeug nach
Anspruch 1 , wobei die Verarbeitung des zweiten Motordrehzahlsignals (104), um einen beobachteten Wert des Radflatterns (SigWG) zu berechnen, ferner umfasst: Vorverarbeiten des zweiten Motordrehzahlsignals, um es frei vom Mittelwert zu machen; Durchführen einer diskreten Fourier-Transformation (DFT), für jeden Gang, der zweiten Motordrehzahlsignale mit einer Fundamentalfrequenz, die gleich der Umdrehungsgeschwindigkeit des rotierenden Reifens ist; Aufsummieren der Amplituden der 1. und 2. Harmonischen des DFT-Ausgangs (SigWG) und ihres Quadrats (SqSigWG) und Speichern derselben in der Form von Summen (sumSigWG, sumSqSigWG) in einem nichtflüchtigen Speicher der ECU zusammen mit dem Stichprobenumfang (nWG) für den aktuellen Gang; Ableiten des Mittelwertes und der Standardabweichung der Rauschsignale aus den akkumulierten Summen (sumSigWG, sumSqSigWG) und dem Stichprobenumfang (nWG). - Elektronische Steuereinheit (ECU), die dafür eingerichtet ist, ein Radflattern bei einem Fahrzeug zu erkennen, wobei das Fahrzeug wenigstens einen Motordrehzahlsensor umfasst, der mit der ECU in Verbindung steht, wobei der Motordrehzahlsensor dafür ausgelegt ist, die Drehzahl einer Kurbelwelle des Fahrzeugs zu messen, wobei die ECU ausgelegt ist zum: Empfangen eines Wertes eines Motordrehzahlsignals in kontinuierlichen Zeitabständen in einer Schubbetriebsphase des Fahrzeugs vom Motordrehzahlsensor; Verarbeiten (102) eines ersten Motordrehzahlsignals, um einen Referenzwert eines Rauschsignals (SigNG) für jeden Gang zu berechnen; Speichern (103) des Referenzwertes in der ECU; Verarbeiten (104) eines zweiten Motordrehzahlsignals, um einen beobachteten Wert des Radflatterns (SigWG) für jeden Gang zu berechnen; Vergleichen des beobachteten Wertes mit dem Referenzwert mittels eines statistischen Verfahrens, um ein Radflattern bei einem Fahrzeug zu erkennen; Betätigen eines Sensors an einem Armaturenbrett des Fahrzeugs, um ein Radflattern anzuzeigen.
- Verfahren zur Erkennung von Radflattern bei einem Fahrzeug nach
Anspruch 1 , wobei das erste Motordrehzahlsignal für ein Fahrzeug in seinem idealen Zustand genommen wird, wenn das Fahrzeug neu ist. - Elektronische Steuereinheit (ECU), die dafür eingerichtet ist, ein Radflattern bei einem Fahrzeug zu erkennen, nach
Anspruch 6 , wobei die ECU dafür eingerichtet ist, das erste Motordrehzahlsignal zu verarbeiten, um einen Referenzwert eines Rauschsignals (SigNG) zu berechnen, wobei die ECU ferner ausgelegt ist zum: Vorverarbeiten des ersten Motordrehzahlsignals, um es frei vom Mittelwert zu machen; Durchführen einer diskreten Fourier-Transformation (DFT), für jeden Gang, der ersten Motordrehzahlsignale mit einer Fundamentalfrequenz, die gleich der Umdrehungsgeschwindigkeit des rotierenden Reifens ist; Aufsummieren der Amplituden der 1. und 2. Harmonischen des DFT-Ausgangs (SigNG) und ihres Quadrats (SqSigNG) und Speichern derselben in der Form von Summen (sumSigNG, sumSqSigNG) in einem nichtflüchtigen Speicher der ECU; Ableiten des Mittelwertes und der Standardabweichung der Rauschsignale aus den akkumulierten Summen (sumSigNG, sumSqSigNG) und dem Stichprobenumfang (nNG). - Verfahren zur Erkennung von Radflattern bei einem Fahrzeug nach
Anspruch 1 , wobei das zweite Motordrehzahlsignal für ein Fahrzeug in seinem normalen Zustand genommen wird, wenn es nicht neu ist. - Elektronische Steuereinheit (ECU), die dafür eingerichtet ist, ein Radflattern bei einem Fahrzeug zu erkennen, nach
Anspruch 6 , wobei die ECU dafür eingerichtet ist, das zweite Motordrehzahlsignal zu verarbeiten, um einen beobachteten Wert eines Signals des Radflatterns (SigWG) zu berechnen, wobei die ECU ferner ausgelegt ist zum: Vorverarbeiten des zweiten Motordrehzahlsignals, um es frei vom Mittelwert zu machen; Durchführen einer diskreten Fourier-Transformation (DFT), für jeden Gang, der zweiten Motordrehzahlsignale mit einer Fundamentalfrequenz, die gleich der Umdrehungsgeschwindigkeit des rotierenden Reifens ist; Aufsummieren der Amplituden der 1. und 2. Harmonischen des DFT-Ausgangs (SigWG) und ihres Quadrats (SqSigWG) und Speichern derselben in der Form von Summen (sumSigWG, sumSqSigWG) in einem nichtflüchtigen Speicher der ECU zusammen mit dem Stichprobenumfang (nWG) für den aktuellen Gang; Ableiten des Mittelwertes und der Standardabweichung der Rauschsignale aus den akkumulierten Summen (sumSigWG, sumSqSigWG) und dem Stichprobenumfang (nWG).
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DE102022202593.8A Pending DE102022202593A1 (de) | 2021-04-19 | 2022-03-16 | Verfahren zur Erkennung von Radflattern bei einem Fahrzeug |
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CN105115735A (zh) | 2015-08-18 | 2015-12-02 | 安徽江淮汽车股份有限公司 | 一种汽车行驶抖动问题的检测方法 |
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2022
- 2022-03-16 DE DE102022202593.8A patent/DE102022202593A1/de active Pending
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