DE2205175A1

DE2205175A1 - Antiblockierregelsystem

Info

Publication number: DE2205175A1
Application number: DE2205175A
Authority: DE
Inventors: Werner Goetz; Eberhard Dipl Ing Schnaibel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1972-02-04
Filing date: 1972-02-04
Publication date: 1973-08-16
Also published as: BR7300789D0; FR2170019A1; CH542076A; US3820857A; AT325978B; IT972942B; FR2170019B3; GB1410127A; ATA93773A; JPS4884293A

Description

2.2.1972 Sk/Kb

Anlage zur
Patentanmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, 7 Stuttgart 1 Antiblockierrege!system

Die Erfindung bezieht sich auf ein Antiblockierregelsystem für druckmittelbetätigte Bremsen von Kraft fährzeug-Hinterachsen, mit wenigstens einem Beschleunigungs.sensor zur Messung der Radverzögerung und mit einer vom Beschleunigungssensor angesteuerten Bremsdruck-Steuervorrichtung.

Es ist schon ein derartiges Regelsystem bekannt geworden» bei dem an jedem Hinterrad ein Beschleunigungssensor angebracht ist. Beide Sensoren sprechen beim gleichen Wert der Radverzögerung an. Die elektrische Steuervorrichtung ist so ausgebildet, daß der Bremsdruck an beiden Hinterrädern abgesenkt wird, sobald bei einem Hinterrad die Verzögerung zu groß wird. Der Bremsdruck wird dann wieder erhöht, wenn die Verzögerung beider Hinterräder unter den Ansprechwert der Beschleunigungssensoren abgesunken ist.

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Bei dem bekannten Antiblockierregelsystem wird also der Bremsdruck schon wieder erhöht, wenn die Hinterräder noch verzögert werden. Die Differenz zwischen der Radumfangsgeschwindigkeit und der Pahrzeuggeschwindigkeit muß also bei jedem Regelzyklus größer werden, so daß insbesondere auf glatten Straßen die Hinterräder nach einigen Regelzyklen blockiert werden.

Der" Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Antiblockierregelsystem zu schaffen, das auch auf glatten Straßen ein Blockieren der Hinterräder sicher verhindert. Für den Bremsdruck soll dabei eine Dreipunktregelung vorgesehen sein, d.h. der Bremsdruck soll erhöht, abgesenkt ; und konstant gehalten werden können. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Bremsdruck-Steuervorrichtung ein Einlaß- und ein Auslaßventil enthält, daß an den Beschleunigungssensor wenigstens zwei Schwellwertschalter angeschlossen sind, deren Ausgänge mit einem Setz- und einem Rücksetzeingang eines ersten Speichers verbunden sind, daß das Auslaßventil vom ersten Speicher ansteuerbar ist und daß zur Ansteuerung des Einlaßventils ein ODER-Gatter vorgesehen ist, an dessen Eingänge der erste Speicher und der zweite Schwellwertschalter angeschlossen sind.

Die Schaltschwellen der beiden Schwellwertschalter werden vorzugsweise so gewählt, daß nach dem überschreiten einer bestimmten Radverzögerung der Bremsdruck abgesenkt wird und daß der Bremsdruck erst wieder erhöht wird, wenn eine bestimmte positive Radbeschleunigung überschritten und danach wieder unterschritten wird.

Jedes Rad wird also bei jedem Regelzyklus während eines Teils der Periodendauer beschleunigt; die Differenz zwischen der Radumfangsgeschwindigkeit und der Fahrzeuggeschwindigkeit bleibt damit im wesentlichen konstant. Durch geeignete

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Wahl der beiden Schaltschwellen kann man diese Differenz so einregeln, daß immer der optimale Schlupf erreicht wird.

Weitere Einzelheiten und zweckmäßige Ausgestaltungen werden nachstehend anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Bremsanlage

für eine Kraftfahrzeug-Hinterachse, Fig. 2 eine schematische Da !Stellung der Anordnung

eines Beschleunigungssensors, . . . . -'· Fig. 3 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels, Fig. 4 einen Schaltplan eines Teils eines zweiten Ausführungsbeispiels ,

Fig. 5 einen Schaltplan eines Schwellwertschalters und Fig. 6 Impulsdiagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise des ersten Ausführungsbeispiels.

In Fig. 1 ist mit 10 ein Hauptbremszylinder bezeichnet, in • dem der Bremsdruck mit Hilfe eines Kolbens 11 erzeugt wird. Der Kolben 11 wird durch ein nicht dargestelltes Bremspedal betätigt. An den Hauptbremszylinder 10 ist über ein Einlaßventil 13 eine Bremsleitung 12 angeschlossen. Die Bremsleitung 12 versorgt zwei Radbremszylinder 14,15 mit Druckmittel. Weiterhin ist an die Bremsleitung 12 ein Auslaßventil l6 angeschlossen, dessen zweiter Anschluß in einen Behälter 17 mündet. Aus dem Behälter 17 fördert eine Rückförderpumpe 18 das Druckmittel über ein Rückschlagventil 19 zurück zum Hauptbremszylinder 10. Schließlich ist an den Hauptbremszylinder 10 noch ein Druckschalter 22 angeschlossen, der eine Klemme 23 mit einer Plusleitung 60 verbindet, wenn das Bremspedal den Kolben 11 nicht betätigt.

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Die beiden Ventile 13,16 werden durch Federn in ihrer Ruhelage gehalten und sind elektrisch durch Magnetwicklungen 20,21 aus ihrer Ruhelage aus zulenken. Sie sind als 2/2-Wegeventile ausgebildet. Das Einlaßventil 13 gibt in seiner Ruhelage für das Druckmittel den Weg vom Hauptbremszylinder 10 zur Bremsleitung 12 frei, während das Auslaßventil 16 in seiner Ruhelage gesperrt ist, so daß kein Druckmittel zum Behälter 17 abfließen kann. In der Ruhelage der beiden Ventile 13>16 kann der Bremsdruck durch Betätigung des Kolbens 11 erhöht werden. Wird das Einlaßventil 13 durch eine elektrische Erregung seiner Magnetwicklung 20 geschlossen, dann bleibt der Bremsdruck in der Bremsleitung 12 konstant. Wenn schließlich bei geschlossenem Einlaßventil 13 das Auslaßventil 16 geöffnet wird, dann sinkt der Bremsdruck rasch ab. Dabei fließt Druckmittel aus der Bremsleitung 12 und den Radbremszylinder l4,15 in den Behälter 17. Die Rückförderpumpe 18 dient dazu, das ausgeflossene Druckmittel wieder in den Bremskreis zurückzufordern. Die Funktion des Druckschalters 22 wird weiter unten bei Fig. 3 näher beschrieben.

In Fig. 2 ist eine Kraftfahrzeug-Hinterachse mit einem Beschleunigungssensor dargestellt. Zwei Räder 24 werden von einer Kardanwelle 26 über ein Differentialgetriebe 25 angetrieben. Mit der Kardanwelle 26 ist ein elektrischer Impulsgeber 27 mechanisch verbunden. Derartige Impulsgeber sind bei Antiblockierrege!systemen bekannt. Sie geben Ausgangsimpulse ab, deren Frequenz proportional zur Drehzahl der Kardanwelle 26 ist. An den Impulsgeber 27 ist ein Frequenz-Gleichspannungs-Umsetzer 28 angeschlossen» an dessen Ausgangsklemme 32 man eine Gleichspannung abnehmen kann, deren Größe proportional zur Drehzahl der Kardanwelle 26 ist. Mit dem Ausgang des Frequenz-Gleichspannungs-ümsetzers 28 ist weiterhin der Eingang eines Differenzierers 30 verbunden. Die drei Baugruppen 27,28,3O bilden zusammen einen

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Beschleunigungssensor 31· An einer Ausgangsklemme 33 des Differenzierers 30 kann ein Gleichspannungssignal abgenommen werden, das proportional ζ ir Beschleunigung der Kardanwelle 26 und damit proportional zur mittleren Beschleunigung der beiden Hinterräder 24 ist.

In Fig. 3 ist mit 34 ein Tiefpaßfilter bezeichnet, dessen Eingang an die Ausgangsklemme 33 angeschlossen ist. Es dient zur Filterung des Ausgangssignals des Differenzierers 30. Mit dem Ausgang des Tiefpaßfilters 34 sind ein ersten und ein zweiter Schwellwertschalter 41,42 verbunden. Ein' dritter Schwellwertschalter 43 liegt mit seinem Eingang direkt an der Ausgangsklemme 33. Eine erste monostabile Kippstufe 35 ist mit ihrem Eingang an den Ausgang. A des ersten Schwellwertsehalters und mit ihrem Ausgang an einen Schwellenverstelleingang V des dritten Schwellwertschalters angeschlossen. In gleicher Weise liegt eine zweite monostabile Kippstufe 36 niit ihrem Eingang am Ausgang des zweiten Schwellwertschalters 42 und mit ihrem Ausgang am Schwellenverstelleingang V des ersten Schwellwertschalters 41.

Der Ausgang des ersten Schwellwertschalters 4l ist mit einem Setzeingang S und der Ausgang des aweiten Schwellwertschalters 42 mit einem Rücksetzeingang R eines ersten Speichers 45 verbunden. Der Magnetwicklung 21 des Auslaßventils l6 ist ein UND-Gatter 46 vorgeschaltet, an dessen Eingänge der erste Speicher 45 und der dritte Schwellwertschalter 43 angeschlossen sind. Weiterhin ist ein zweiter Speicher 47 vorgesehen, dessen Setzeingang S an den Ausgang des ersten Speichers 45 und dessen Rücksetzeingang R an die Klemme 23 des Druckschalters 22 angeschlossen ist. Ein UND-Gatter 50 dient zur Ansteuerung der Magnetwicklung 20 des Einlaßventils 13. An die beiden Eingänge des UND-Gatters 50 sind der zweite Speicher 47 und ein ODER-Gatter 49 angeschlossen. Die Ausgänge des ersten Speichers

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45, eines Taktgebers 48 und des zweiten Schv/ellwertschalters '42 sind mit drei Eingängen des ODER-Gatters 49 verbunden.

Der zweite Speicher 47 wird vorzugsweise als bistabile Kippstufe (Flipflop) ausgebildet, während der erste Speicher (45) beim Ausführungsbeispiel als monostabüe Kippstufe mit Setz- und Rücksetzeingang ausgebildet ist. Der erste Speicher (45), der die Druckabsenkung steuert, wirkt also bei normalen Regelvorgängen als Flipflop. Wird er dagegen z.B. durch einen Störimpuls gesetzt, obwohl keine übermäßige Radverzögerung vorliegt, dann kippt er nach Ablauf seiner Impulsdauer von vorzugsweise etwa 200 Millisekunden wieder in seinen nicht gesetzten Zustand zurück. Eine durch Störimpulse begonnene Druckabsenkung wird also rechtzeitig wieder beendet. .

In Fig. 5 ist der Schaltplan des ersten Schwellwertschalters 4l dargestellt, der einen Schwellenverstelleingang V aufweist. Der Schwellwertschalter 4l enthält einen Operationsverstärker 410. Der invertierende Eingang des Operationsverstärkers 410 liegt über einen Eingangswiderstand 411 an einer Eingangsklemme E, die den Eingang des Schwellwertschalters 4l bildet. Der nichtinvertiertende Eingang des Operationsverstärkers 410 ist über einen Eingangswiderstand 412 mit dem Abgriff eines Spannungsteilers verbunden, der aus zwei Widerständen 415,417 und einem Trimmpotentioineter 4l6 gebildet ist. Der Ausgang A des Operationsverstärkers 410 ist über einen Widerstand 413 mit einer Plus leitung 60 und zur Mitkopplung über einen Widerstand 414 mit dem nichtinvertierenden Eingang verbunden. Parallel zum Widerstand 417, der zwischen dem Trimmpotentioineter 4l6 und einer Minus leitung 6l liegt, ist eine Serienschaltung aus einem Widerstand

418 und einem Transistor 419 geschaltet. Der Transistor

419 liegt mit seinem Emitter an der Minus leitung 6l.

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Die Basis des Transistors 419 bildet den Schwellenverstelleingang V des Schwellwertschalters 4l.

In Fig. 6 sind rait 230 und 234 die zeitlichen Verläufe der Ausgangssignale des Differenzierers 30 und des Tiefpaßfilters 34 während zweier Regelzyklen aufgezeichnet. Dabei ist angenommen, daß die Straße während der Bremsung glatter wird, so daß beim zweiten Regelzyklus der Reibungskoeffizient kleiner als beim ersten Regelzyklus ist. Auf das Ausgangssignal des Differenzierers 30 sind noch verschiedene Störspannungsspitzen .aufmoduliert, die vom Tiefpaßfilter 34 ausgefiltert werden. Das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 34 weist eine zeitliche Verzögerung gegenüber dem Ausgangssignal des Differenzierers' 30 auf. Beim Ausführungsbeispiel beträgt diese zeitliche Verzögerung etwa 15 Millisekunden, Sie ist dadurch bedingt, daß das Tiefpaßfilter 34 eine obere Grenzfrequenz von 18 Hertz aufweist. Die Dämpfung des Tiefpaßfilters 34 beträgt beim Ausführungsbeispiel 24 dB pro Oktave.

Weiterhin sind in Fig. δ mit 241 bis 245 in dieser Reihenfolge die Ausgangssignale folgender Stufen bezeichnet: erster Schwellwert schalter 4l, zvjeiter Schwellwertschalter 42, dritter Schwellwertschalter 43_s erste monostabile Kippstufe 35, zweite monostabile Kippstufe 36 und erster Speicher 45. Mit 220 und 221 sind die Eingangsspannungen der beiden Magnetwicklung 20,21 bezeichnet. Schließlich wird der zeitliche Verlauf des Bremsdrucks ρ durch eine Kurve 62 wiedergegeben. . -

Zunächst soll jetzt die Funktionsweise des Schwellwertschalters nach Fig. 5 erklärt werden. Die Schaltschwelle wird mit Hilfe des Trimmpotentiometers,4l6 eingestellt. Da der Operationsverstärker 410 über den Widerstand

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positiv rückgekoppelt ist, kann der Ausgang A nur auf dem Potential der Plus leitung 60 oder auf dem Potential der Minus leitung 61 liegen. Er liegt auf dem Potential der Plusleitung 60, wenn die Eingangsspannung am Eingang E kleiner ist als die Abgriffsspannung dds Spannungsteilers ^15>^16,417. Die Abgriffsspannung des Spannungsteilers kann mit Hilfe des Transistors 4l9 verändert werden. Dieser wird vom Ausgang der zweiten monostabilen Kippstufe 36 angesteuert. Daher kann der Transistor 419 ⁿur leitend oder gesperrt sein. Entsprechend gibt es zwei verschiedene Wert der Schaltschwelle des Schwellwertschalters 4l.

Zu Beginn der Punktionsbeschreibung des ersten Ausführungsbeispiels nach Fig. 3 sollen jetzt noch einige Einzelheiten zu den verschiedenen Stufen angegeben werden. Die beiden monostabilen Kippstufen 35,36 weisen dynamische Eingänge auf, die aus der Reihenschaltung eines Differenzierkondensators und einer Diode bestehen. Die Diode ist bei der ersten monostabilen Kippstufe 35 so gepolt, daß eine positive Änderung der Eingangsspannung einen Impuls auslöst, der 50 Millisekunden andauert. Während dieser 50 Millisekunden gibt der Ausgang der ers-ten monostabilen Kippstufe 35 ein L-Signal ab, d.h. er liegt auf dem Potential der Plusleitung 60. Die zweite monostabile Kippstufe 36 wird dagegen durch negative Änderungen des Eingangssignals ausgelöst. Auch sie gibt während einer Impulsdauer von 50 Millisekunden ein L-Signal ab.

Als Einheit für die Radumfangsbeschleunigung wird im folgenden die Erdbeschleunigung g von ungefähr 10 m/s . verwendet. Die Schaltschwelle bl des ersten Schwellwertschalters ¹Jl liegt normalerweise auf - 3g. Solange die zweite monostabile Kippstufe 36 ein L-Signal abgibt und damit den Transistor 419 (siehe Fig. 5) leitend macht, wird die Schaltschwelle des ersten

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Schwellwertschalters auf -6g verschoben. Der zweite Sehwellwertschalter 42 schaltet bei positiven Beschleunigungswerten und weist dabei eine Hysterese auf. Bei negativen Beschleunigungen, d.h. Verzögerungen gibt der zweite Schwellwertschalter 42 ein O-Signal ab, d.h. er liegt auf dem Potential der Minusleitung 6l. Wenn sich die Beschleunigung in positiver Richtung ändert, dann gibt der zweite Schwellwertschalter 42 ein L-Signal ab, sobald der Schwellwert b2 = + 1 g überschritten wird. Infolge der Hysterese springt ■ '

der Ausgang des zweiten Schwellwertschalters 42 erst wieder auf ein O-Signal zurück, wenn die Beschleunigung O g unterschritten hat.

Die Hysterese beim zweiten Schwellwertschalter 42 läßt sich durch geeignete Dimensionierung des V/i de rs tan des 4l4 (siehe Fig. 5) einstellen. Die Hysterese ist umso größer, je kleiner der Wert des Widerstandes 4l4 ist. Die Schaltschwelle b3 des dritten Schwellwertschalters liegt normalerweise auf +Ig und wird während der Impulsdauer der ersten monostabilen Kippstufe 35 auf -2g verschoben.

Im folgenden wird die Punktionsweise der Schaltung nach Pig. 3 anhand der Fig. 6 näher beschrieben. In Pig. 6 ist dabei der Verlauf einer Vollbremsung auf glatter werdender Straße dargestellt. Zu Beginn der Bremsung ist das Einlaßventil 13 geöffnet, und der Bremsdruck ρ steigt gemäß Kurve 63 steil an. Solange die Räder noch auf der Straße haften, stellt sich eine Radverzögerung von etwa -Ig ein (siehe Kurven 230,234). Sobald jedoch der Brems- . ^λ druck ρ den Blockierdruck überschreitet, nimmt die Radverzögerung rasch zu. Das Ausgangssignal 234 des Tiefpaßfilters 34 fällt schließlich unter -3g, die Schaltschwelle des ersten Schwellwertschalters 4l, ab, und der erste Schwellwertschalter 4l gibt ein L-Signal ab. Dadurch wird erstens

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die erste monostabile Kippstufe 35 ausgelöst und zweitens der erste Speicher 45 über den Setzeingang S gesetzt. Das L-Signal am Ausgang des ersten Speichers 45 setzt den zweiten Speicher 47, der damit ebenfalls ein L-Signal abgibt. Da gleichzeitig der dritte Schwellwertschalter 43 noch nicht angesprochen hat und somit ein L-Signal abgibt, wird einerseits über das UND-Gatter 46 die Magnetwicklung 21 und andererseits über das UND-Gatter 50 und das ODER-Gatter 49 die Magnetwicklung 20 erregt. Demzufolge wird das Einlaßventil geschlossen und das Auslaßventil geöffnet: Der Bremsdruck ρ fällt rasch ab. Der zweite Speicher 47 wird erst am Ende der Bremsung durch den Druckschalter 22 wieder zurückgesetzt.

Da die Impulsdauer der ersten monostabilen Kippstufe 35 noch nicht abgelaufen ist, liegt vorläufig die Schaltschwelle des dritten Schwellwertschalters 43 noch auf -2g. Die Druckabsenkung dauert solange an, bis die Radverzögerung wieder abnimmt und die Schaltschwelle b3 des dritten Schwellwertschalters 43 überschritten wird. Das Ausgangssignal des dritten Schwellwertschalters 43 springt auf Null, so daß auch das UND-Gatter 46 ein O-Signal abgibt. Weil die Erregung der Magnetwicklung 21 fehlt, wird das Auslaßventil 16 wieder geschlossen. Der Bremsdruck ρ bleibt daher konstant.

Bei konstantem Bremsdruck nimmt jetzt die Radverzögerung weiter ab. Sie wird zu 0 und das Rad erreicht in der Folgezeit positive Beschleunigungen. Der zweite Schwellwertschalter 42 gibt ein L-Signal ab, sobald die Beschleunigung +Ig überschritten wird. Dadurch wird der erste Speicher 45 zurückgesetzt, und die zweite monostabile Kippstufe 36 wird ausgelöst. Für 50 Millisekunden wird daher die Schaltschwelle des ersten Schwellwertschalters 41 auf -6g verschoben.

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Die Ansteuerung der Ventile bleibt vorerst aber noch gleich, weil das L-Signal am Ausgang des zweiten Schwellwertschalters über das ODER-Gatter 49 die Magnetwicklung 20 des Einlaßventils erregt hält.

Infolge der Schalthysterese kippt der zweite Schwellwertschalter 42 erst wieder zurück, wenn die Radbeschleunigung auf O g abgenommen hat. Dies ist ein Zeichen dafür, daß der Beschleunigungsvorgang des Fahrzeugrades beendet ist und die Radumfangsgeschwindigkeit wenigstens näherungsweise wieder auf den Wert der Pahrzeuggeschwindigkeit angestiegen ist. Der Bremsdruck kann daher wieder erhöht werden. Aus Sicherheitsgründen läßt man jedoch den Bremsdruck nicht mehr so steil wie bei Beginn der Bremsung ansteigen, nachdem das Antiblockierregelsystem einmal angesprochen hat. Für den langsamen Druckanstieg sorgt der Taktgeber 48, der an seinem Ausgang mit einer Frequenz von etwa 50 Hz abwechselnd 0- und L-Signale abgibt, über das ODER-Gatter 49 wird die Magnetwicklung 20 periodisch erregt und das Einlaßventil 13 periodisch geöffnet und geschlossen. Das Tastverhältnis der Ausgangsimpulse des Taktgebers 48 bestimmt dabei die Steigung des Druckanstiegs. Es wird zweckmäßig so eingestellt, daß der Bremsdruck in einer Millisekunde um etwa 0,3 at (Atmosphären) steigt.

Infolge der Brems druckerhöhung stellt sich beim z\?eiten Regelzyklus auf der glatter gewordenen Straße zunächst wieder eine Radverzögerung von etwa 0,5 g ein, solange die Räder noch auf der Straße haften. Sobald der Bremsdruck ρ zu groß wird, beginnen die Räder wieder zu blockieren und die Radverzögerung nimmt stark zu. Die einzelnen Schaltspiele wiederholen sich wie beim ersten Regelzyklus, es folgt also zunächst eine Druckabsenkungsphase, dann eine Konstanthaltephase des Bremsdrucks und schließlich

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wieder eine langsame Druckerhöhung. Der wesentliche Unterschied gegenüber dem ersten Regelzyklus besteht darin, daß die Straßenoberfläche jetzt glatter geworden ist und daß daher mehr Zeit erforderlich ist, bis die Radverzögerung wieder abnimmt. Diese für die Wieder beschleunigung der Fahrzeugräder erforderliche Zeit wird mit Hilfe der ersten monostabilen Kippstufe 35 gemessen. Nach Ablauf der Impulsdauer von 50 Millisekunden hat beim zweiten Regelzyklus das ungefilterte Radverzögerungssignal z.B. noch den Wert -3 g· Die Schaltsclwelle des dritten Schwellwertschalters ^3 wird also noch nicht erreicht und nach Ablauf der [D Millisekunden auf +Ig verschoben. Das bedeutet, daß der dritte Schwellwertschalter ^3 noch wesentlich länger ein L-Signal abgibt und das Auslaßventil 16 langer geöffnet bleibt. Der 3remsdruck ρ wird daher beim zweiten Regelzyklus wesentlich länger abgesenkt, und das Bremsmoment wird kleiner. Das Antiblockierregelsystem paßt sich also an die Straßenbeschaffenheit an.

Die Impulsdauer der ersten monostabilen Kippstufe 35 muß an das Fahrzeug angepaßt werden, für welches das Antiblockierregelsystem verwendet wird. Während der Impulsdauer muß bei konstantgehaltenem Bremsdruck auf trockener Straße die Hinterachs-Radverzögerung wieder auf -2g abgenommen haben.

Das zweite Ausführungsbeispiel des Antiblockierregelsystems nach Fig. k ist für ein Kraftfahrzeug mit Vorderradantrieb vorgesehen. In diesem Fall ist für die Hinterachse kein Differentialgetriebe vorhanden, so daß man die mittlere Beschleunigung der Hinterräder auf elektrischem Wege bestimmen muß. Jedem der beiden Hinterräder ist ein Impulsgeber und ein Frequenz-Gleichspannungs-Umsetzer 128,129 zugeordnet. Die Ausgänge der beiden Frequenz-Gleichspannungs-Umsetzer 128,129 sind an Eingänge einer Mittelwertstufe 15^ sowie an Eingänge einer ßxtremwert-Auswahlschaltung 155 angeschlossen. Die Ausgänge der Mittelwertstufe

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und der Extremwert-Auswahlschaltung 155 sind mit Eingängen eines !Comparators 156 verbunden.

Die Reihenschaltung aus Differenzierer 130, Tiefpaßfilter 134 und erstem Schwellwertschalter I¹Il ist beim zweiten Ausführungsbeispiel gleich wie beim ersten Ausführungsbeispiel nach den Fig. 2 und 3. Der Eingang des Differenzierers 130 ist mit dem Ausgang der Mittelwertstufe 154 verbunden. Beim zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist weiterhin ein vierter Schwellviertschalter 144 vorgesehen, dessen Eingang mit dem Ausgang des Tiefpaßfilters 134 in Verbindung steht. An den Ausgang des vierten Schwellwertschalters 144 ist eine dritte monostabile Kippstufe 151 angeschlossen. Die Ausgänge des vierten Schwellwertschalters 144 und der dritten monostabilen Kippstufe 15I liegen an Eingängen eines UND-Gatters 152. Der mit der dritten monostabilen Kippstufe 151 verbundene Eingang des UND-Gatters 152 ist als invertierender Eingang ausgebildet und in Fig. 4 mit einem Punkt markiert. Dem Setzeingang S des ersten Speichers 145 ist ein ODER-Gatter 153 vorgeschaltet, dessen Eingänge mit den Ausgängen des Komparators 156, 'des ersten Schwellwertschalters l4l und des UND-Gatters 152 verbunden sind.

Die übrigen Baugruppen, d.h. die monostabilen Kippstufen 35,36, die Schwellwertschalter 43,42, der zweite Speicher 47, der Taktgeber 48 und die Ga Über 46,49,50 sind beim zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 genau gleich miteinander verknüpft wie beim ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 3. Sie werden daher in Fig. 4 nicht mehr dargestellt. Die Mittelwertstufe 154 enthält einen Operationsverstärker 540, dessen nichtinvertierender Eingang mit dem Abgriff eines aus zwei Widerständen 543,5^^ bestehenden

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Spannungsteilers verbunden ist. Am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 540 sind über zwei Addierwiderstände 541,542 die beiden Frequenz-Gleichspannungs-Umsetzer 128,129 angeschlossen. Der Ausgang des Operationsverstärkers 540 ist über einen Widerstand 546 mit der Plus leitung 60 und zur Gegenkopplung über einen Widerstand 545 ndt dem invertierenden Eingang verbunden. Dem Ausgang des Operationsverstärkers 5'IO ist weiterhin ein Umkehrverstärker 547 nachgeschaltet.

Die Extremwert-Auswahlschaltung 155 enthält eingangsseitig zwei Dioden 551,552, deren Anoden die Eingänge bilden. Die Kathoden der Dioden 551j552 sind über einen Widerstand 55¹* an die Minusleitung 6l und über einen Ausgangswiderstand 553 an einen der Eingänge des Komparators 156 angeschlossen.

Der Komparator 156 enthält eingangsseitig einen Operationsverstärker 560, dessen nichtinvertierender Eingang an den Ausgang des Umkehrverstärkers 547 und dessen invertierender Eingang an den Ausgangswiderstand 553 angeschlossen ist. Der Ausgang des Operationsverstärkers 56O ist über einen Widerstand 56I mit der Plus leitung 60 verbunden. Dem Operationsverstärker 560 ist ein Transistor 563 nachgeschaltet, der mit seinem Emitter an der Minus leitung 6l, mit seinem Kollektor über einen Widerstand 564 an der Plus leitung 60 und mit seiner Basis über einen Widerstand 562 am Ausgang des Operationsverstärkers 560 liegt. Vom Kollektor des Transistors 563 führt ein Mitkopplungswiderstand 565 zum invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 56O. Der Kollektor des Transistors 563 bildet den Ausgang des Komparators 156 und ist mit einem Eingang des ODER-Gatters 153 verbunden.

Wenn man beim zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 den Komparator I56, die Extremwert-Auswahlschaltung 155

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und den vierten Schwellwertschalter lkk wegläßt, dann ist die Funktionsweise genau gleich wie beim ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 3. Die beiden Ausgangsspannungen der Frequenz-Gleichspannungs-Umsetzer 128,129 werden am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 5¹IO mit Hilfe der Addierwiderstände 5*11,542 addiert. Wenn der Gegenkopplungswiderstand 5^5 so dimensioniert wird₉ daß der Operationsverstärker 5^0 genau die Verstärkung ν = 0,5 aufweist, dann ist die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 5^0 genau gleich dem arithmetischen Mittel der Ausgangsspannungen der Frequenz-Gleichspannungs-Umsetzer 128,129. Da der invertierende Eingang des Operationsverstärkers 5¹IO angesteuert wird, nimmt allerdings die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 5¹IO bei steigender Drehzahl ab. Deshalb ist dem Operationsverstärker 5¹IO der Umkehrverstärker 5^7 nachgeschaltet, der genau die Verstärkung ν = 1,0 aufweist. Am Ausgang des Umkehrverstärkers 5^7 liegt demzufolge eine Gleichspannung, die genau gleich groß ist wie die Ausgangsspannung des Frequens-Gleichspannungs-Umsetzers 28 beim ersten Ausführungsbeispiel. Dort übernimmt das Differentialgetriebe 25 die Bildung des arithmetischen Mittelwertes.

VIenn auf nassen oder glatten Straßen der Fahrer nur sehr vorsichtig anbremst, dann kann beim ersten Ausführungsbeispiel der Fall eintreten, daß die Hinterräder mit einer Verzögerung von etwa -2g bis zum Stillstand abgebremst werden. Nach 2 bis 3 Sekunden sind dann die Hinterräder blockiert, ohne daß der erste Schvrellwertschalter kl angesprochen hätte. Diese Möglichkeit wird beim zweiten Ausführungsbeispiel durch den vierten Schv/ellvrertschalter 14M und die dritte monostabile Kippstufe 151 vermieden. Die dritte monostabile Kippstufe 151 weist eine Impulsdauer von z.B. 50 Millisekunden auf. Die Schaltschwelle b4 des vierten Schwellwertschalters 144 ist auf etwa - 1,5 S

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festgelegt. Bei einer normalen Bremsung, die nicht zum Blockieren der Hinterräder führt, werden maximale Radverzögerungen von -Ig erreicht. Durch Schwingungen der Hinterachsaufhängung und beim Durchfahren von kleinen glatten Flächen auf der Straße kann auch bei einem normalen Bremsvorgang kurzzeitig die Verzögerung von - 1,5 g überschritten werden. In diesem Fall spricht zwar der vierte Schwellwertschalter I¹I¹J an und gibt an seinem Ausgang ein L-Signal ab. Gleichzeitig \iird jedoch die dritte monostabile Kippstufe 151 ausgelöst. Das UND-Gatter 152 kann also noch kein L-Signal abgeben. Daher wird bei kurzzeitigem Ansprechen des vierten Schwellwertschalters I¹I¹I auch der erste Speicher noch nicht gesetzt.

Erst wenn bei dem obenbeschriebenen Fall des langsamen Anbremsens auf glatter Straße der vierte Schwellwertschalter I¹I¹I länger als 50 Millisekunden ein L-Signal abgegeben hat, gibt auch das UND-Gatter 152 ein L-Signal ab, weil jetzt an seinem invertierenden Eingang wieder ein O-Signal liegt. Dadurch wird der erste Speicher 145 gesetzt, und der Bremsdruck ρ wird abgesenkt, wie es oben beim ersten Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist.

Weiterhin kann es z.B. vorkommen, daß die Bremsung eingeleitet wird, solange das Fahrzeug mit seiner rechten Fahrspur in einer V/asserlache fährt. Der Reibungskoeffizient zwischen Straße und Rad ist also auf der rechten Fahrzeugseite wesentlich kleiner als auf der linken Fahrzeugseite. Das rechte Hinterrad kann jetzt z.B. mit einer Verzögerung von -2g bis zum Stillstand gebremst werden. Wenn gleichzeitig das linke Hinterrad nur eine Verzögerung von - 0,8 g aufweist, dann signalisiert der" Beschleunigungssensor (Ausgang des Differenzierers I30) eine mittlere Radverzögerung von - 1,¹I g. Weder der vierte noch der erste Schwellwertschalter I¹J¹JjI¹Il spricht an.

Am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 56O im

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Komparator 156 liegt eine Gleichspannung, die proportional zur größeren der beiden Radumfangsgeschwindigkeiten ist. Dies rührt daher, daß von beiden Dioden 551,552 diejenige leitfähig ist, deren Anode auf der höheren Spannung liegt. Gleichzeitig liegt am nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers 560 die zum Mittelwert der Radgeschwindigkeiten proportionale Gleichspannung.

Wenn nun das rechte Hinterrad blockiert wird, dann ist der vom Umkehrverstärker 547 abgegebene Mittelwert der Radumfangsgeschwindigkeiten nur noch halb so groß wie der von der Extremwert-Auswahlschaltung 155 abgegebene Größtwert. Der Operationsverstärker 56O gibt daher an seinem Ausgang ein O-Signal ab, das den Transistor 563 sperrt. Der Kollektor des Transistors 563 liegt deshalb über den Widerstand 564 nahezu auf dem Potential der Plusleitung 60, d.h. er gibt ein L-Signal ab, welches über das ODER-Gatter I53 den ersten Speicher 145 setzt. Demzufolge wird der Bremsdruck ρ abgesenkt, wie es oben beim ersten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde.

Durch geeignete Einstellung der Abgriffsspannung des Spannungsteilers 543,544 kann man die Differenzgeschwindigkeit einstellen, die zwischen dem Mittelwert und dem nicht blockierten Rad vorliegen muß, damit der Komparator 156 anspric'ht. Man muß dabei auch noch die Durchlaßspannung der Dioden 551,552 kompensieren, die bei Verwendung von Siliziumdioden bei etwa ■ 0,7 Volt liegt.

Beiden Ausführungsbeispielen gemeinsam ist die Schwellenverstellung des ersten Schwellwertschalter 41 mit Hilfe der zweiten monostabilen Kippstufe 36. Diese Schwellenverstellung ist bei sehr vielen Fahrzeugtypen notwendig, weil mechanische Schwingungen der Hinterachsaufhängung nach dem Ende der

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Wiederbeschleunigungsphase eine plötzliche starke Radverzögerung vortäuschen können. Während des Verzögerungsvorganges bei einem Regelzyklus des Antiblockierregelsystems verspannt sich die Hinterachse gegenüber der Federung. V/ährend der nachfolgenden Wiederbeechleunigungsphase (positive Halbwelle der Kurve 23/4 in Fig. 6) wird diese Verspannung wieder gelöst und die Hinterachse schwingt in der entgegengesetzten Richtung aus ihrer Ruhelage aus. Beim nachfolgenden Zurückschwingenstellt u.U. der erste Schwellwertschalter ¹Il eine Radverzögerung fest, die größer als -3g ist. Demzufolge würde der Bremsdruck nach der Konstanthaltephase sofort wieder abgesenkt. Bei praktischen Versuchen wurde festgestellt, daß diese durch Schwingungen der Hinterachse vorgetäuschten Verzögerungswerte nie größer als 4 bis 5 g v/erden. Daher wird nach dem Ende der Wiederbeschleunigungsphase, d.h. nach dem Zurückkippen des zweiten Schwellwertschalters h2 der Schwellwert bl des ersten Schwellwertschalters auf -6g verschouan. "Palis jetzt die Hinterräder tatsächlich blockieren, dann wird der Bremsdruck erst etwas zu spät abgesenkt, aber dieser kleine Mangel wird durch die Ausfilterung der Hinterachsschwingungen bei weitem aufgewogen.

Das vorstehend beschriebene Antiblockierregelsystem löst die eingangs gestellte Aufgabe. Ein Blockieren der Hinterräder einee Kraftfahrzeuges wird sicher verhindert. Solche Hinterachs-Antiblockierregelsystem v/erden normalerweise nur eingesetzt, wenn ein auf alle Fahrzeugräder wirkendes Antiblockierregelsystem zu teuer ist. Wenn man die billigste Lösung sucht, dann verwendet man das erste Ausführungsbeispiel nach Fig. 3. Falls infolge günstiger Konstruktion der Hinterachsaufhängung keine störenden Einflüsse durch Schwingungen der Hinterachse zu befürchten sind, kann man beim ersten Ausführungsbeispiel sogar die zweite monostabile Kippstufe 36 einsparen. Falls man größere Sicherheit wünscht, verwendet man zusätzlich den vierten Schwellwertschalter IM, der ein allmähliches Blockieren der

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Hinterachse sicher verhindert. Wenn zwei getrennte Impulsgeber und Frequenz-Gleichspannungs-Umsetzer für die beiden Hinterräder vorgesehen werden können, erzielt man eine höhere Sicherheit durch Anwendung des Komparators 156 und der Extremwert-Auswahlschaltung 155· Mit höherem technischen Aufwand läßt sich also so die Wirksamkeit des ersten Ausführungsbeispiels noch verbessern.

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Claims

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Ansprüche

L- 1. jAntiblockierregelsystem für druckmit;telbetätigte Bremsen , von Kraftfahrzeug-Hinterachsen, mit'wenigstens einem Beschleunigungssensor zur Messung der Radverzögerung und mit einer.vom Beschleunigungssensor angesteuerten Bremsdruck-Steuervorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsdruck-Steuervorrichtung ein Einlaß- und ein Auslaßventil (13,16) enthält, daß an den Beschleunigungssensor (31) wenigstens zwei Schwellwertschalter (41,42) angeschlossen sind, deren Ausgänge mit einem Setz- und einem Rücksetzeingang (S,R) eines ersten Speichers (45) verbunden sind, daß das Auslaßventil ( 6) vom ersten Speicher (45) ansteuerbar ist und daß zur Ansteuerung des Einlaßventils (13) ein ODER-Gatter (49) vorgesehen ist, an dessen Eingänge der erste Speicher (45) und der zweite Schwellwertschalter , (42) angeschlossen sind.

2. Antiblockierregelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Schwellwertschalter (43) an den Beschleunigungssensor (31) angeschlossen ist, und daß die Ausgänge des ersten Speichers (45) und des dritten Schwellwertschalters (43) mit Eingängen eines UND-Gatters (46) verbunden sind, das einer sur Betätigung des Auelaßventils (16) dienenden Magnetwicklung (21) vorgeschaltet ist.

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3. Antiblockierregelsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Speicher (47) vorgesehen ist, der mit seinem Setzeingang (S) an den ersten Speicher (45) und mit seinem Rücksetzeingang (R) an einen Druckschalter (22) angeschlossen ist, und daß die Ausgänge des zweiten Speichers (47) und des ODER-Gatters (49) mit einem UND-Gatter (50) verbunden' sind, daß einer zur Ansteuerung des Einlaßventils (13) dienenden Magnetwicklung (20) vorgeschaltet ist.

4. Antiblockierregelsysteiii nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß an einen dritten Eingang des ODER-Gatters (49) ein Taktgeber (48) angeschlossen ist.

5. Antiblockierregelsystem nach einem der Ansprüche 2 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Schwellwertschalter (43"> einen Schwell'mverstelleingang (V) auf v/eist und daß der Ausgang des ersten Schwellwertschalters (41) über eine erste monostabile Kippstufe (35) mit dem Schwellenverstelleingang (V) des dritten Schwellwertschalters (43) verbunden ist.

6. Antiblockierregelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5,dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schwellwert-

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schalter (4l) einen Schwellenverstelleingang (V) aufweist und daß der Ausgang des zweiten Schwellwertschalters (42) über eine zweite monostabile Kippstufe (36) mit dem Schwellenverstelleingang (V) des ersten Schwellwertschalters (41) verbunden ist.

7. Antiblockierregelsystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellwertschalter (41,42) je einen Operationsverstärker (410) enthalten, dessen Schwellwert durch einen Spannungsteiler (415*416,417) festlegbar ist, und daß an den Schwellenverstelleingang (V) die Basis eines Transistors (419) angeschlossen • ist, der mit seiner Emitter-Kollektor-Strecke parallel zu einem Teil des Spannungsteilers (415,416,^17) liegt.

8. Antiblockierregelsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Schwellwertschalter (43) direkt und der erste Schwellwertschalter (4l) sowie der zweite Schwellwertschalter (42) über ein Tiefpaßfilter (34) an den Ausgang (33) des Beschleunigungssensors (3I) angeschlossen sind.

9. Antiblockierregelsystem nach einem der Ansprüche

3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckschalter (22) durch den in einem Hauptbremszylinder (10) herrschenden Bremsdruck betätigbar ist.

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10. Antiblockierregelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9> dadurch gekennzeichnet, daß ein vierter Schwellwertschalter (144) vorzugsweise über das Tiefpaßfilter (134) an den Beschleunigungsensor (31) angeschlossen ist, daß die Ausgänge des vierten Schwellwertschalters (144) sowie einer dem vierten Schwellwertschalter (144) nachgeschalteten dritten monostabilen Kippstufe (151) mit Eingängen eines UND-Gatters (152) verbunden sind und daß die Ausgänge des ersten Schwellwertschalters (l4l) sowie des UND-Gatters (152) mit einem im Setzeingang (S) des ersten Speichers (145) vorgeschalteten ODER-Gatter • (153) verbunden sind.

11.. Antiblockierregelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschleunigungssensor (31) an einer zum Antrieb der Hinterachse dienenden Kardanwelle (26) angebracht ist.

12. Antiblockierregelsystem nach Anspruch 11 _s dadurch gekennzeichnet, daß der Beschleunigungssensor⁰(31) aus der Reihenschaltung eines Impulsgebers (27) _s eines Frequenz-Glaichspannungs-Umsetzers (28) und eines Differenzierers (30) besteht.

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13, Antiblockierregelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß den beiden Hinterrädern (2¹O zwei Impulsgeber mit je einem nachgeschalteten Frequenz-Gleichspannungs-Umsetzer (128,129) zugeordnet sind, daß die Prequenz-Gleichspannungs-Umsetzer (128,129) an Eingänge einer Mittelwertstufe (15^) angeschlossen sind und daß an den Ausgang der Mittelwertstufe (15*0 der Differenzierer (I30) angeschlossen ist.

m. Antiblockierregelsystem nach Anspruch 13> dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der Frequenz-Gleichspannungs-Umsetzer (128,129) an Eingänge einer Extremwert-Auswahlschaltung (155) angeschlossen sind, daß die Ausgänge der Mittelwert stufe (15¹J) . und der Extremwert-Auswahlschaltung (155) an Eingänge eines !Comparators (156) angeschlossen sind und daß der Ausgang des Komparators (I56) an einem dritten Eingang des ODER-Gatters (153) liegt.

15. Antiblockierregelsystem nach Anspruch 13 oder 1*1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelwertschaltung (15Ό einen Operationsverstärker (5¹O) enthält, dem die Ausgangespannungen der Frequenz-Gleichspannungs-Umsetzer (128,129) über Addierwiderstände (54ΐ,5²!2) zuführbar sind.

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16.Antiblockierregelsystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß dem Operationsverstärker (540) ein Umkehrverstärker (5^7) nachgeschaltet ist.

17. Antiblockierregelsystem nach einem der Ansprüche m bis l6, dadurch gekennzeichnet, daß die Extremwert-Auswahlschaltung (155) zwei Dioden (551,552) enthält, die mit ihren Anoden an die Ausgänge der Frequenz-Gleiehspanmmgs-Umsetzer (128,129) und mit ihren Kathoden an einen Ausgangswiderstand (553) angeschlossen sind.

18.Antiblockierregelsystem nach einem der .Ansprüche 10 bis 17, dadurchh gekennzeichnet, daß der Komparator (156) einen Operationsverstärker (56Ö) enthält und daß der invertierende Eingang des Operationsverstärkers (5βΟ) mit dem Ausgang der Extremwert-Auswahlschaltung und der nichtinvertierende Eingang mit dem Ausgang der Mittelwertstufe (15¹O verbunden ist.

19. Antiblockierregelsystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß dem Operationsverstärker (560) ein Transistor (563) nachgeschaltet ist, dessen Kollektor den Ausgang des Komparators (156) bildet,

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und daß zwischen dem Kollektor des Transistors (563) und dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers (560) ein Mitkopplungswiderstand (565) liegt.

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