DE112014004323T5 - Systemeinheit zur Batteriesteuerung - Google Patents

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Abstract

Eine Systemeinheit zur Batteriesteuerung ist bereitgestellt, die in eine Batteriepackung eingefügt ist und die einem Batterie ECU System ermöglicht, seine Überwachungs-und-Steuerungsoperation aufrechtzuerhalten, ohne eine Hilfsbatterie zu gebrauchen, selbst wenn ein Batteriepackungsschalter, der eingestellt ist, eingeschaltet zu sein, wenn eine Batterie in Gebrauch ist, ausgeschaltet ist. Eine Systemeinheit zur Batteriesteuerung 1 erfasst einen Zustand einer Batterie 3, die zum Antrieb eines Fahrzeugs 20 herangezogen ist, und überwacht den Zustand der Batterie 3 auf der Grundlage der erfassten Informationen rechnerisch, um eine Schaltungsvorrichtung, die die Batterie 3 umgibt, gemäß einem Ergebnis der Überwachung zu steuern, wobei die Systemeinheit zur Batteriesteuerung 1 eine interne Leistungsquelle 5 beinhaltet, die mit der Batterie 3 direkt parallel geschaltet ist und die der Systemeinheit zur Batteriesteuerung Strom zuführt, und mittels eines Software-Prozesses einen An/Aus-Zustand eines Batteriepackungsschalters mittels eines Mikrokontrollers 7 erfasst, der von der internen Leistungsquelle 5 betrieben ist. Die Systemeinheit zur Batteriesteuerung 1 ist in einem leistungsverbraucharmen Modus, wenn der Batteriepackungsschalter 2 ausgeschaltet ist, oder die Systemeinheit zur Batteriesteuerung 1 steuert einen Batterieabkopplungsschalter 4 eingeschaltet zu bleiben, entsprechend dem Fortbewegungszustand des Fahrzeugs 20.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Systemeinheit zur Batteriesteuerung, die einen Zustand einer Batterie, die zum Antrieb eines Fahrzeugs eingesetzt ist, erfasst, und die den Zustand der Batterie auf der Grundlage der erfassten Informationen rechnerisch überwacht, um eine Schaltungsvorrichtung, die die Batterie umgibt, gemäß einem Ergebnis der Überwachung anzusteuern.
  • Stand der Technik
  • Eine Systemeinheit zur Batteriesteuerung ist bereitgestellt, die beispielsweise Spannung, Strom und eine Temperatur einer Batterie, die zum Antrieb eines Fahrzeugs betrieben ist, erfasst und die beispielsweise einen Lade-/Entladezustand und einen Abnormal-/Normal-Zustand der Batterie auf der Basis der erfassten Informationen rechnerisch überwacht, um, gemäß einem Ergebnis der Überwachung, eine Schaltungsvorrichtung, die die Batterie umgibt, wie einen Batterieabkopplungsschalter, und eine Schaltung, die die Spannung jeder Zelle ausgleicht, zu steuern, wobei der Batterieabkopplungsschalter beispielsweise ein Relais einsetzt, um die Batterie mit der Zuleitung zu verbinden oder von der Zuleitung zu trennen. Weiterhin nimmt die Systemeinheit zur Batteriesteuerung eine Kommunikationsfunktion wahr, um mit einer elektronischen Steuereinheit, wie einer Fahrzeugsteuerungseinheit, die einen Betriebszustand des Fahrzeugs überwacht und steuert, zu kommunizieren.
  • Allgemein wird die Systemeinheit zur Batteriesteuerung auch Batterie-ECU (electronic control unit) genannt und setzt sich aus mehreren Mikrokontrollern zusammen. Ein bestimmter Mikrokontroller hat eine Funktion auszuführen, beispielsweise eine Spannungsüberwachung, eine Stromüberwachung und eine Batterietemperaturüberwachung, und ein weiterer Mikrokontroller hat beispielsweise die Funktion, eine Selbstdiagnose der Systemeinheit zur Batteriesteuerung selbst, eine Systemüberwachung und CAN(controller area network)-Kommunikation mit einer elektronischen Steuereinheit, wie einer Fahrzeugsteuerungseinheit, durchzuführen.
  • 2 ist ein Diagramm, das eine beispielhafte Verbindungsanordnung in einer konventionellen Systemeinheit zur Batteriesteuerung (hierin auch „Batterie-ECU“ genannt) darstellt. Ein Batterie-ECU-System 1 ist in einer Batteriepackung 10 untergebracht, zusammen mit einer Batterie 3 und einem Batterieabkopplungsschalter 4. Die Batteriepackung 10 ist mit einem Batteriepackungsschalter 2 ausgestattet, der manuell dazu eingestellt ist, eingeschaltet zu sein, wenn die Batterie 3 in Betrieb ist.
  • Eine interne Stromquelle 5 / interne Leistungsquelle 5 des Batterie-ECU-Systems 1 ist über die Batterie 3 mit dem Batteriepackungsschalter 2 verbunden, und das Batterie-ECU-System 1 wird von der internen Leistungsquelle 5 betrieben, die von der Batterie 3 über den Batteriepackungsschalter 2 mit Strom versorgt ist. Wenn der Batteriepackungsschalter 2 so eingestellt ist, dass er eingeschaltet ist, beginnt das Batterie-ECU-System 1 eine Überwachungs-und-Steuerungsoperation, und schaltet dann den Batterieabkopplungsschalter 4 ein, um eine Zuleitung in einen leitenden Zustand zu versetzen, der die Batterie 3 mit einem Lastkreis des Fahrzeugs 20 verbindet.
  • Mit Bezug auf die Batterie 3 wird allgemein ein Zellblock, in dem eine Vielzahl an Zellen miteinander in Reihe geschaltet sind, verwendet, und weiterhin wird eine zusammengesetzte Batterie, in der eine Vielzahl an Zellblöcken miteinander parallel geschaltet sind, verwendet. Wenn der Batteriepackungsschalter 2 eingeschaltet ist, beginnt das Batterie-ECU-System 1 von der Batterie 3 geladen den Betrieb, erfasst mittels eines Sensors (nicht dargestellt) beispielsweise Spannung, Strom und eine Temperatur von jeder Zelle, die in der Batterie 3 beinhaltet ist, und überwacht beispielsweise einen Lade-/Entladezustand und einen Abnormal-/Normal-Zustand der Batterie 3, um den Zustand der Batterie 3 entsprechend zu steuern.
  • Weiterhin kommuniziert das Batterie-ECU-System 1, wenn es seinen Betrieb aufnimmt, Informationen mit einer elektronischen Steuerungseinheit, wie einer Fahrzeugsteuerungseinheit, die in dem Fahrzeug 20 angeordnet ist, über eine Kommunikationsleitung 6 zur CAN-Kommunikation, wobei das Batterie-ECU-System 1 Informationen, die auf dem Zustand der Batterie 3 basieren, an das Fahrzeug 20 übermittelt und von dem Fahrzeug 20 Informationen über einen Betriebszustand des Fahrzeugs 20, wie einen Fortbewegungszustand, erhält.
  • In der Verbindungsanordnung in dem Batterie-ECU-System 1 aus 2 ist, wenn der Batteriepackungsschalter 2 so eingestellt ist, dass er ausgeschaltet ist, die Stromversorgung zu dem Batterie-ECU-System 1 abgeschaltet und der gesamte Betrieb des Batterie-ECU-Systems 1 ist abgeschaltet und entsprechend ist der Batterieabkopplungsschalter 4 ausgeschaltet und die Zuleitung, die die Batterie 3 mit dem Lastkreis des Fahrzeugs verbindet, ist unterbrochen. Es ist nicht möglich, die Überwachungs-und-Steuerungsoperation des Batterie-ECU-Systems 1 in einem Zustand aufrechtzuerhalten, in dem der Batteriepackungsschalter 2 ausgeschaltet ist.
  • Mit Bezug auf dieses Thema offenbart beispielsweise JP 2007-189760 A eine Anordnung einer Leistungssteuerungsvorrichtung eines Fahrzeugs, das mit einer Vielzahl an elektronischen Kontrolleinheiten (ECUs) ausgestattet ist, in der, wenn eine Zündung bzw. ein Zündschlüssel ausgeschaltet ist, Operationen bzw. der Betrieb von manchen der elektronischen Kontrolleinheiten (ECUs) von einer Hilfsbatterie aufrechterhalten werden, sodass ein Zustand eines Teils des Fahrzeugs überwacht werden kann.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Aufgabe der Erfindung
  • Gemäß der beispielhaften Verbindungsanordnung in dem herkömmlichen Batterie-ECU-System 1 in 2, ist der Batteriepackungsschalter 2 in einen Verbindungspfad zwischen der Batterie 3, die dem Batterie-ECU-System 1 Strom zuführt, und dem Batterie-ECU-System 1 eingefügt, und der Verbindungspfad zwischen dem Batterie-ECU-System 1 und der Batterie 3 ist physikalisch in einen leitenden Zustand versetzt oder ist von dem Batteriepackungsschalter 2 abgetrennt.
  • In so einer beispielhaften Verbindungsanordnung ist, wenn der Batteriepackungsschalter 2 ausgeschaltet ist, die Stromzufuhr zu dem Batterie-ECU-System 1 abgeschaltet und die gesamte Überwachungs-und-Steuerungsoperation des Batterie-ECU-Systems 1 ist abgeschaltet, und entsprechend ist der Batterieabkopplungsschalter 4, der die Batterie 3 mit dem Lastkreis des Fahrzeugs 20 verbindet, ausgeschaltet.
  • Auf diese Weise wird, wenn eine Unregelmäßigkeit auftritt, bei der der Batteriepackungsschalter 2 ausgeschaltet ist, während das Fahrzeug 20 in Bewegung ist, die Verbindung zwischen der Batterie 3 und dem Lastkreis des Fahrzeugs 20 unvermittelt getrennt, da der Batterieabkopplungsschalter 4 ausgeschaltet ist, was in einem Fehlschlagen eines angemessenen Betriebs des Fahrzeugs 20 resultiert.
  • Vor dem Hintergrund des vorstehend beschriebenen Problems ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Systemeinheit zur Batteriesteuerung bereitzustellen, die in einer Batteriepackung 10 eingefügt ist, und die es einem Batterie-ECU-System 1 ermöglicht, seine Überwachungs-und-Steuerungsoperation aufrechtzuerhalten, ohne eine Hilfsbatterie zu gebrauchen, selbst wenn ein Batteriepackungsschalter 2, der dazu eingestellt ist, eingeschaltet zu sein, wenn eine Batterie 3 in Gebrauch ist, ausgeschaltet ist.
  • Lösung des Problems
  • Mittel zur Lösung des Problems
  • Eine Systemeinheit zur Batteriesteuerung nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung erfasst einen Zustand einer Batterie, die zum Antrieb eines Fahrzeugs verwendet wird, und überwacht den Zustand der Batterie auf der Grundlage der erfassten Informationen rechnerisch, um eine Schaltungsvorrichtung, die die Batterie umgibt, gemäß einem Ergebnis der Überwachung anzusteuern, wobei die Systemeinheit zur Batteriesteuerung eine interne Leistungsquelle aufweist, die mit der Batterie direkt parallel geschaltet ist und die der Systemeinheit zur Batteriesteuerung Strom zuführt, und einen Mikrokontroller aufweist, der von der internen Leistungsquelle betrieben ist und der mittels eines Software-Prozesses einen An/Aus-Zustand eines Batteriepackungsschalters erfasst, der in einer Batteriepackung bereitgestellt ist, die die Batterie und die Systemeinheit zur Batteriesteuerung beinhaltet.
  • Vorteilhafte Effekte der Erfindung
  • Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist eine interne Leistungsquelle bereitgestellt, die mit einer Batterie direkt parallel geschaltet ist und die einer Systemeinheit zur Batteriesteuerung Strom zuführt, was es einem Batterie-ECU-System ermöglicht, seine Überwachungs-und-Steuerungsoperation aufrechtzuerhalten, ohne eine Hilfsbatterie zu gebrauchen, selbst wenn ein Batteriepackungsschalter ausgeschaltet ist. Weiterhin wird ein An/Aus-Zustand des Batteriepackungsschalters von einem Softwareprozess eines Mikrokontrollers erfasst, was es ermöglicht, das Batterie-ECU-System zu einem Betrieb in einem beliebigen Operationsmodus gemäß dem An/Aus-Zustand des Batteriepackungsschalters anzusteuern.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist ein Diagramm, das eine beispielhafte Verbindungsanordnung in einem Batterie-ECU-System gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; und
  • 2 ist ein Diagramm, das eine beispielhafte Verbindungsanordnung in einer herkömmlichen Systemeinheit zur Batteriesteuerung darstellt.
  • Beschreibung der Ausführungsformen
  • Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 1 ist ein Diagramm, das eine beispielhafte Verbindungsanordnung in einem Batterie-ECU-System gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Bezugszeichen in 1, die identisch zu denen in 2 sind, beziehen sich auf die gleichen Komponenten. Wie in 1 dargestellt, ist eine interne Stromquelle / eine interne Leistungsquelle / eine interne Spannungsquelle 5 eines Batterie-ECU-Systems 1 mit einer Batterie 3 direkt parallel geschaltet. Das Batterie-ECU-System 1 wird dadurch betrieben, dass es von der internen Leistungsquelle 5 mit Strom versorgt ist.
  • Das Batterie-ECU-System 1 weist einen Mikrokontroller 7 auf, und der Mikrokontroller 7 erfasst einen An/Aus-Zustand eines Batteriepackungsschalters 2 mittels eines Softwareprozesses. Der Batteriepackungsschalter 2 ist ein manueller Schalter, der in einer Batteriepackung 10 bereitgestellt ist, und der so eingestellt ist, dass er eingeschaltet ist, wenn die Batterie 3 in Betrieb ist. Die Batteriepackung 10 weist die Batterie 3, das Batterie ECU System 1 und einen Batterieabkopplungsschalter 4 auf.
  • Ein Ende des Batteriepackungsschalters 2 ist mit einem negativen Anschluss bzw. Terminal der Batterie 3 (einem Erdpotenzial) verbunden, und ein anderes Ende ist mit einem positiven Potenzial der internen Leistungsquelle 5 über einen Widerstand 8 (ein Pull-Up-Widerstand) verbunden und ist weiterhin mit einem Eingangsanschluss bzw. Eingangsterminal 9 des Mikrokontrollers 7 verbunden.
  • Wenn der Batteriepackungsschalter 2 ausgeschaltet ist, ist ein High-Level Potenzial, das über den Widerstand zu einem positiven Potenzial versetzt ist, dem Eingangsterminal 9 des Mikrokontrollers 7 zugeführt, und auf der anderen Seite, wenn der Batteriepackungsschalter 2 eingeschaltet ist, ist ein Low-Level Potenzial des negativen Terminals der Batterie 3 (ein Erdpotenzial) dem Eingangsterminal 9 des Mikrokontrollers 7 zugeführt. Auf diese Weise überwacht der Mikrokontroller 7 den Level des Eingangsterminals 9, und erfasst mittels eines Softwareprozesses, dass der Batteriepackungsschalter 2 ausgeschaltet ist, wenn der Level hoch ist und dass der Batteriepackungsschalter 2 eingeschaltet ist, wenn der Level tief ist.
  • Wenn der An-Zustand des Batteriepackungsschalters 2 von dem Mikrokontroller 7 erfasst ist, erfasst das Batterie-ECU-System 1, wie herkömmlich, beispielsweise Spannung, Strom und eine Temperatur von jeder Zelle, die die Batterie 3 aufweist, unter Gebrauch eines Sensors (nicht dargestellt) und überwacht beispielsweise einen Lade-/Entladezustand und einen Abnormal/Normal-Zustand der Batterie 3, um den Zustand der Batterie 3 entsprechend zu steuern.
  • Weiterhin tauscht das Batterie ECU System Informationen mit einer elektronischen Steuerungseinheit, wie einer Fahrzeugsteuerungseinheit, die in einem Fahrzeug 20 angeordnet ist, über eine Kommunikationsleitung 6 zur CAN-Kommunikation aus, wobei das Batterie-ECU-System 1 an das Fahrzeug 20 Informationen, die auf dem Zustand der Batterie 3 basieren, übermittelt und von dem Fahrzeug 20 Informationen über einen Betriebszustand des Fahrzeugs 20, wie einen Fortbewegungszustand, erhält.
  • Auf der anderen Seite ist, selbst wenn der Batteriepackungsschalter 2 ausgeschaltet ist, das Batterie-ECU-System 1 betriebsfähig, indem es von der internen Leistungsquelle 5 mit Strom / Leistung / Spannung versorgt wird, die mit der Batterie 3 direkt parallel geschaltet ist, und wenn der Aus-Zustand des Batteriepackungsschalters 2 von dem Mikrokontroller 7 erfasst ist, kann das Batterie-ECU-System 1 in einem jeden beliebigen Operationsmodus betrieben werden, welcher sich von dem Operationsmodus, wenn der Batteriepackungsschalter 2 eingeschaltet ist, unterscheidet, während der Betrieb des Batterie-ECU-Systems 1 aufrechterhalten wird.
  • Als ein Beispiel eines Operationsmodus, wenn der Batteriepackungsschalter 2 ausgeschaltet ist, kann ein leistungsverbraucharmer Modus, wie ein Operationsmodus, in dem nur wenige der Mikrokontroller im Batterie-ECU-System 1 in Betrieb sind, um nur einen Teil der Überwachungs-und-Steuerungsoperation des Batterie-ECU-Systems 1 durchzuführen, oder ein Operationsmodus, in dem die Überwachung und Steuerung des Batterie-ECU-Systems 1 intermittierend durchgeführt wird, verwendet werden.
  • Weiterhin kann die Überwachung-und-Steuerungsoperation des Batterie-ECU Systems- 1 aufrechterhalten werden, selbst wenn der Batteriepackungsschalter 2 ausgeschaltet ist, sodass es möglich ist, unter Verwendung einer Bestimmungsoperation bzw. Festlegungsoperation in dem Batterie-ECU-System 1, auf Basis der Informationen über einen Betriebszustand des Fahrzeugs 20, den Batterieabkopplungsschalter 4, der die Batterie 3 mit einem Lastkreis des Fahrzeugs 20 verbindet, entsprechend zu steuern, ohne, wie herkömmlich, den Batterieabkopplungsschalter 4, ohne Ausnahme zu trennen, wenn der Batteriepackungsschalter 2 ausgeschaltet ist.
  • In anderen Worten ist gemäß der herkömmlichen Verbindungsanordnung der An/Aus-Zustand des Batterieabkopplungsschalters 4 immer mit dem An/Aus-Zustand des Batteriepackungsschalters 2 gekoppelt, und selbst wenn das Fahrzeug 20 in Bewegung ist, ist der Batterieabkopplungsschalter 4 ausgeschaltet, wenn der Batteriepackungsschalter 2 beispielsweise wegen Schwierigkeiten ausgeschaltet ist, was in einem Fehlschlagen eines angemessenen Betriebs des Fahrzeugs 20 resultiert.
  • Auf der anderen Seite ist, gemäß der Verbindungsanordnung der vorliegenden Ausführungsform, die in 1 dargestellt ist, selbst wenn der Batteriepackungsschalter 2 beispielsweise wegen fehlerhafter Bedienung oder Unregelmäßigkeiten ausgeschaltet ist, das Batterie-ECU-System 1 in der Lage, den An/Aus-Zustand des Batterieabkopplungsschalters 4 entsprechend dem Fortbewegungszustand des Fahrzeugs 20 angemessen zu bestimmen und zu steuern, auf der Grundlage der Informationen über einen Betriebszustand des Fahrzeugs, wie einen Fortbewegungszustand, welche mittels einer CAN-Kommunikation erhalten worden sind.
  • Auf diese Weise steuert das Batterie-ECU-System 1, wenn eine Unregelmäßigkeit auftritt, bei der der Batteriepackungsschalter 2 ausgeschaltet ist, während das Fahrzeug 20 in Bewegung ist, vorläufig, auf Basis der Informationen über einen Betriebszustand des Fahrzeugs 20, den Batterieabkopplungsschalter 4 dazu an, eingeschaltet zu bleiben, und während die Steuerung durchgeführt wird, übermittelt das Batterie ECU System 1 an einen Benutzer über die Kommunikationsleitung 6 zur CAN-Kommunikation einen Bericht, der ihn/sie dazu anhält, einen Evakuierungsbetrieb auszuführen, der es dem Benutzer beispielsweise ermöglicht, gemäß dem Bericht einen Evakuierungsbetrieb auf das Fahrzeug 20, versorgt mit Strom aus der Batterie 3, auszuführen.
  • Vorstehend wurde eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die vorstehende Ausführungsform beschränkt und verschiedene Modifikationen und Abänderungen können daran durchgeführt werden, ohne von dem Kern und dem Umfang der Erfindung abzuweichen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Batterie-ECU-System
    2
    Schalter
    3
    Batterie
    4
    Schalterelement
    5
    interne Leistungsquelle
    6
    Kommunikationsleitung zur CAN-Kommunikation
    7
    Mikrokontroller
    8
    Widerstand
    9
    Eingangsterminal
    10
    Batteriepackung
    20
    Fahrzeug

Claims (4)

  1. Systemeinheit zur Batteriesteuerung, die einen Zustand einer Batterie, die zum Antrieb eines Fahrzeugs verwendet wird, erfasst, und die den Zustand der Batterie auf der Grundlage der erfassten Informationen rechnerisch überwacht, um eine Schaltungsvorrichtung, die die Batterie umgibt, gemäß einem Ergebnis der Überwachung anzusteuern, wobei die Systemeinheit zur Batteriesteuerung Folgendes aufweist: eine interne Leistungsquelle, die mit der Batterie direkt parallel geschaltet ist und die der Systemeinheit zur Batteriesteuerung Strom zuführt; und einen Mikrokontroller, der von der internen Leistungsquelle betrieben ist und der mittels eines Software-Prozesses einen An/Aus-Zustand eines Batteriepackungsschalters erfasst, der in einer Batteriepackung bereitgestellt ist, die die Batterie und die Systemeinheit zur Batteriesteuerung aufweist.
  2. Systemeinheit zur Batteriesteuerung nach Anspruch 1, wobei der Mikrokontroller eine Einheit aufweist, um die Systemeinheit zur Batteriesteuerung dazu anzusteuern, in einem leistungsverbraucharmen Modus zu laufen, wenn der Aus-Zustand des Batteriepackungsschalters erfasst ist.
  3. Systemeinheit zur Batteriesteuerung nach Anspruch 1, wobei der Mikrokontroller eine Einheit aufweist, um auf der Grundlage von Informationen bezüglich eines Betriebszustands des Fahrzeugs einen Batterieabkopplungsschalter dazu anzusteuern, eingeschaltet zu bleiben, wenn der Aus-Zustand des Batteriepackungsschalters erfasst ist, wobei der Batterieabkopplungsschalter in einer Zuleitung bereitgestellt ist, die die Batterie mit dem Fahrzeug verbindet.
  4. Systemeinheit zur Batteriesteuerung nach Anspruch 1, wobei der Mikrokontroller den An/Aus-Zustand des Batteriepackungsschalters in Übereinstimmung damit erfasst, ob ein Potenzial, das einem Eingangsterminal des Mikrokontrollers zugeführt ist, ein High-Level Potenzial oder ein Low-Level Potenzial ist.
DE112014004323.0T 2013-09-19 2014-06-20 Systemeinheit zur Batteriesteuerung Active DE112014004323B4 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013-194260 2013-09-19
JP2013194260A JP6107562B2 (ja) 2013-09-19 2013-09-19 電池制御ユニットシステム
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US (1) US9908429B2 (de)
JP (1) JP6107562B2 (de)
DE (1) DE112014004323B4 (de)
WO (1) WO2015040911A1 (de)

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