DE69305518T2 - Kraftfahrzeugsicherheitsbatterien - Google Patents

Kraftfahrzeugsicherheitsbatterien

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Description

  • Es ist bekannt, daß die meisten Kraftfahrzeuge mittels eines Anlassermotors und, soweit erforderlich, eines Zündfunkens gestartet werden. Die Energiequelle zum Starten ist üblicherweise eine Starterbatterie im Kraftfahrzeug. Die Batterie kann mittels eines Zündschalters, welcher durch einen Schlüssel bedient wird, an einen Stromkreis angeschlossen oder von diesem getrennt werden.
  • Dieses System hat jedoch bezüglich der Sicherheit des Kraftfahrzeuges Nachteile. Ein Dieb erhält dadurch auf einfache Weise die Möglichkeit, das Kraftfahrzeug zu stehlen, indem er Überbrückungsdrähte zum Kurzschließen des Zündschalters verwendet,und diese Tatsache wird durch die enorme Zahl von Kraftfahrzeugdiebstählen jedes Jahr bestätigt. Es gibt daher offensichtlich eine Notwendigkeit für eine Wegfahrsperre, welche Kraftfahrzeugdiebstähle verhindert.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Starterbatterie für ein Kraftfahrzeug zur Verfügung gestellt, wobei die Batterie mit den üblichen negativen und positiven Klemmen versehen ist, jedoch eine Steuerschaltung mit einem Hochleistungsschalter zwischen der positiven Anschlußklemme und einer Blindklemme in die Batterie eingeschlossen ist, wobei die positive Anschlußklemme von außerhalb der Batterie unzugänglich ist und die negative Anschlußklemme sowie die Blindklemme von außerhalb der Batterie als Anschlußstifte für den Anschluß des Startermotors des Fahrzeuges zugänglich sind, während die Steuerschaltung einen Eingang zum Anschluß einer äußeren codegesteuerten Betriebseinrichtung zur Steuerung des Einschaltens des Hochleistungsschalters besitzt.
  • Die Batterie hat daher die eingebaute Möglichkeit, die positive Anschlußklemme der Batterie in eine Leerlaufschaltung zu versetzen. Die Batterie scheint, wie bei einer konventionellen Batterie, zwei übliche Hauptanschlußklemmen (positiv und negativ) zu haben. Eine der sichtbaren Anschlußklemmen ist jedoch tatsächlich eine Blindklemme und befindet sich normalerweise in einer Leerlaufschaltung, jedoch kann die Blindklemme mittels eines Hochleistungsschalters innerhalb des Gehäuses der Batterie mit der tatsächlichen positiven Anschlußklemme verbunden werden, wobei letztere unzugänglich unter einem Deckel der Batterie versteckt ist.
  • Bei der Herstellung der Batterie kann eine gegen Eingriffe gesicherte Scheibe (beispielsweise aus Metall, kugelsicherem Glas oder entsprechend geeignetem Material) in den Dekkel der Batterie eingebaut werden, so daß nach dem endgültigen Aufschweißen des Deckels auf das Gehäuse der Batterie die Scheibe derart angeordnet ist, daß sie einen Eingriff auf den Hochleistungsschalter, die tatsächliche positive Anschlußklemme und die Steuerschaltung verhindert. Diese Scheibe kann (wenn sie aus elektrisch leitfähigem Material gefertigt ist) ebenso elektrisch mit der negativen Hauptanschlußklemme verbunden werden.
  • Die negative Hauptanschlußklemme ist ebenfalls derartig ausgebildet, daß sie elektrisch innerhalb des Deckels der Batterie mit der Schaltplatine verbunden werden kann. Das bedeutet, daß diese Verbindung derart ausgebildet sein sollte, daß die Anschlußklemme nicht einfach zerstört oder herausgeschnitten werden kann, und eine solide Metallschiene ist ein geeignetes Element für diesen Zweck.
  • Idealerweise ist die positive Anschlußklemme der Batterie über eine Schalteinrichtung mit einer Sperrschaltung verbunden, welche einen schaltergesteuerten Ausgang zur Verbindung mit der Spule eines Anlassermotors des Kraftfahrzeuges und ggf. weiteren elektrisch betriebenen Teilen des Fahrzeugs hat. In dieser Anordnung umfaßt der schaltergesteuerte Ausgang vorzugsweise einen normalerweise geschlossenen Schalter und eine Steuervorrichtung zur Änderung des Zustands dieses Schalters beim Empfang eines Signals, welches einen Versuch zum Starten des Fahrzeugs anzeigt. Dies verhindert, daß die elektrische Versorgung zum Starten des Motors zur Verfügung gestellt wird, bevor die externe codegesteuerte Betriebseinrichtung korrekt aktiviert wurde.
  • Die Steuervorrichtung kann verschiedene Formen annehmen. Es ist besonders bevorzugt, daß die Steuervorrichtung auf einen bestimmten Versuch zum Starten des Fahrzeugs reagiert, wenn die Zündsequenz nicht in richtiger Weise durch Betätigen der externen codegesteuerten Betriebseinrichtung ausgeführt wurde. So könnte die Steuervorrichtung ein Mikrofon umfassen zur Aufnahme des Geräusches der aktivierten Anlassermotorspule. Eine andere Möglichkeit ist ein Erschütterungsschalter, der auf jeden Versuch reagiert, das Auto zu bewegen oder der auf Vibrationen reagiert, die von einem Startversuch des Automotors herrühren. In jedem Fall (oder bei einer anderen Art einer Einrichtung zum Feststellen des Versuches eines Starts des Fahrzeugs) sperrt die Detektion die Anlaßsequenz für das Fahrzeug.
  • Idealerweise wird der Hochleistungsschalter innerhalb der Batterie von einem Zeitgeber gesteuert, welcher das Einschalten des Hochleistungsschalters nur für ein vorbestimmtes Zeitintervall erlaubt. Das reduziert den Verschleiß des Hochleistungsschalters, weil er für die Zeit, in der das Fahrzeug in Betrieb ist, nicht angeschaltet bleibt. In der bevorzugten Ausführungsform ist der Hochleistungsschalter eine Spule.
  • Die codegesteuerte Betriebseinrichtung ist vorzugsweise ein Handapparat oder eine Konsole mit einer Tastatur, welche die Eingabe eines digitalen Codes erlaubt. Idealerweise stellt der digitale Code eine vorbestimmte PIN-Nummer zum Einschalten der Steuerschaltung der Batterie zur Verfügung, so daß jedes Batteriesteuersystem einen relativ einzigartigen Code besitzt. Vorteilhafterweise trägt der Handapparat oder die Konsole Betriebsleuchten zur Anzeige des Zustands der Steuerschaltung.
  • Die einbruchsichere Scheibe wird innerhalb des Batteriegehäuses und über der Steuerschaltung und der positiven Anschlußklemme installiert, so daß Zugriffsversuche auf die positive Anschlußklemme dadurch sehr schwierig, wenn nicht unmöglich gemacht werden. Die Scheibe kann aus einem elektrisch leitenden Material gefertigt und mit der negativen Anschlußklemme der Batterie verbunden sein.
  • Die Erfindung kann auf verschiedenen Wegen ausgeführt werden, und eine bevorzugte Ausführungsform wird nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen
  • Fig. 1 eine Draufsicht einer erfindungsgemäßen Batterie vor dem Aufschweißen des Deckels zeigt, was ein Beispiel für die Anordnung der Komponenten gibt;
  • Fig. 2 eine äußere Draufsicht einer Batterie zeigt, nachdem der Deckel in seiner Position verschweißt wurde;
  • Fig. 3 mittels eines Blockschaltbildes verschiedene elektronische Schaltkreise einschließlich der Komponenten einer Steuerschaltung für die Batterie und einer Schaltungsplatine illustriert; und
  • Fig. 4 eine zusammen mit der Batterie verwendete Tastatur illustriert.
  • Die in Fig. 1 vor dem Aufschweißen des Deckels an seinem entsprechenden Ort dargestellte Batterie zeigt verschiedene Entlüftungslöcher 1 und eine normale Kunststoffabdeckung 11, welche derart über das Gehäuse der Batterie geschweißt ist, daß Gas oder Flüssigkeit nur durch diese Entlüftungslöcher austreten kann. Diese Abdeckung 11 bildet auch eine wirksame Sperre zwischen dem Inhalt des Gehäuses der Batterie und irgendwelchen Komponenten, welche auf der Kunststoffabdeckung angeordnet werden. Diese Komponenten umfassen eine negative Anschlußklemme 2, eine tatsächliche positive Anschlußklemme 10 und eine Blindklemme 3. Anschlußklemmen 3 und 10 sind derart ausgebildet, daß sie zwei Metalleiter bilden, die nur durch einen schmalen Spalt voneinander getrennt werden. Eine Elektronikschaltungsplatine 8 ist auf der Kunststoffabdeckung 11 angeordnet und umfaßt, mit dieser verbunden, einen Sockel 4 und zwei Anschlußklemmen 5 und 6 von ähnlicher Form. Ein Teil des Schaltkreises auf der Schaltungsplatine ist eine Spule 9 für den Betrieb eines Auslegers 9A zum Schließen des Spaltes zwischen den Metalleitern. Die eigentlichen, auf der Platine ausgebildeten elektronischen Schaltkreise sind in Fig. 1 nicht dargestellt, werden aber später unter Bezugnahme auf das Blockschaltbild von Fig. 3 beschrieben.
  • Wie sich aus Fig. 2 ergibt, sind nach dem Aufschweißen des Deckels 7 auf die Batterie nur noch die negative Anschlußklemme 2, die Blindklemme 3, der Sockel 4 und die Anschlußklemmen 5 und 6 zugänglich.
  • Beim Einbau der Batterie in ein Fahrzeug wird der negative Draht zum Chassis normal mit der negativen Anschlußklemme 2 verbunden. Die Hochleistungsschalterleitung wird mit der positiven Blindklemme 3 verbunden, es können jedoch auch andere Leitungen, welche normalerweise mit der positiven Anschlußklemme einer herkömmlichen Batterie verbunden sind (z.B. die Leitung der Drehstromlichtmaschine) mit dem Anschluß 5 verbunden werden. Ein Verbindungskabel wird von dem +12V, Gleichstrom-Anschluß der Zündspule mit dem Anschluß 6, und ein Stecker mit daran angeordneten Mehrfachleitungskabeln wird mit dem Sockel 4 verbunden. Das andere Ende des Mehrfachleitungskabels wird mit einem Handapparat 20 (wie in Fig. 4 dargestellt) verbunden, welcher in der Fahrgastzelle an einem passenden Ort, wie beispielsweise auf dem Instrumentenbrett, angeordnet ist. Der Handapparat erlaubt dem Fahrer, das Fahrzeug zu starten, und er umfaßt eine Zehnertastatur 21, einen Resetschalter 22, verschiedene Betriebslampen 23 - 26 und eine Soundschaltung.
  • Unter Bezugnahme auf Fig. 1 - 3, insbesondere auf Fig. 3, werden nachfolgend drei Betriebsabläufe beispielhaft beschrieben, welche die erfindungsgemäße Ausrüstung verwenden:
  • 1. Die normale Startprozedur,
  • 2. Anlaßversuch des Kraftfahrzeugs mit dem Anlassermotor, aber ohne das autorisierte Codesignal,
  • 3. Startversuch durch Anschieben des Fahrzeugs ohne Verwendung des autorisierten Codesignals.
  • Verfahren 1
  • Innerhalb der Batterie befindet sich die Elektronikschaltungsplatine 8 im Standby-Modus, bis die normale Zündung eingeschaltet wird. In diesem Zustand erlaubt ein Isolatorrelais einer ISOLATOR-Schaltung A, daß die 12 Volt-Versorgung von der tatsächlichen positiven Anschlußklemme 10 durch eine INHIBIT-Schaltung C verteilt wird. Zu diesem Zeitpunkt erfolgt keine Versorgung mit 12 V an eine ENABLE- Schaltung B. Die 12 Volt-Versorgung ist ferner über Leitungen 27 mit den roten Lampen 23 und 24 des Handapparates verbunden, und diese blitzen alternierend auf.
  • Wenn der Fahrer die Zündung einschaltet, werden 12 Volt über Anschluß 6 und Sockel 4 an die Schaltung des Handapparates 20 zugeführt, und dies bewirkt ferner, daß das orange Licht 25 glüht. Die 12 Volt werden auch einer elektronischen Sperre 13 zugeführt, die Teil der Schaltung A ist. Der Fahrer kann dann über die Tastatur 21 des Handapparates eine Codesequenz aus Nummern eingeben, welche vier Ziffern umfaßt und in der korrekten Reihenfolge eingegeben werden muß. Wenn die elektronische Sperre das richtig codierte Signal (für diese spezielle Batterie) empfängt, gibt diese ein Signal zum Aktivieren des Isolator-Relais 12 ab. Bei Anregen des Relais wird die 12 Volt-Versorgung auf den Anschlüssen 1 und 4 von den normalerweise geschlossenen Kontakten (Anschlüsse 2 und 5) auf die normalerweise offenen Kontakte (Anschlüsse 3 und 6) umgeschaltet, wodurch die INHIBIT-Schaltung C stromlos geschaltet wird und gleichzeitig das Relais 12 über seinen Anschluß 3 sich selbst verriegelt. Ferner wird an einen Zeitgeber 14 der ENABLE- Schaltung B ein Ausgangssignal gegeben, welches die Spule 9 für eine vorbestimmte Zeitspanne (diese kann variiert werden) aktiviert. Wenn sich der Schieber 9A der Spule 9 zurückzieht, wirkt dieser als Schalter zum Schließen des Spaltes zwischen den Leitern, wodurch Anschluß 3 mit Anschluß 10 verbunden wird.
  • Es wird ferner ein Ausgangssignal an den Handapparat 20 in der Fahrgastzelle über die Ausgangsleitung 28 gegeben, was das grüne Licht 26 zum Leuchten bringt (es ist keine Versorgung der roten und orangen Lichter 23, 24, 25 vorgesehen). Dieses Signal sagt dem Fahrer, daß er den Zündschlüssel in die endgültige Startposition drehen kann. Dem Anlassermotor steht nunmehr über den Anschluß 3, welcher mit dem Anschluß 10 verbunden ist, Strom zum Drehen zur Verfügung. Wenn das Fahrzeug gestartet ist, verbleibt der Schalter 9A nur für kurze Zeit geschlossen und öffnet sich dann wieder, wodurch Anschluß 3 wieder in den Leerlaufzustand kommt, und kein ablenkendes Licht verbleibt leuchtend auf dem Handapparat 20.
  • Am Ende der Reise wird durch Ausschalten der Zündung das ISOLATOR-Relais 12 stromlos geschaltet. Das Relais ändert dann wieder seinen Zustand, schaltet die Isolator-Schaltung A stromlos und überträgt stattdessen Strom zur INHIBIT- Schaltung C. Das Wichtige daran ist, daß sich das System automatisch zurücksetzt und der Fahrer nicht gezwungen ist, weiter zur Sicherung des Fahrzeugs beizutragen.
  • Verfahren 2
  • Beim Versuch, das Fahrzeug ohne Eingabe der Autorisierungscodesequenz zu starten und stattdessen das Zündsystem zu überbrücken, wird der folgende Ablauf von Ereignissen eintreten.
  • Da über den geschlossenen Kontakt 18A einer Schaltvorrichtung 18 am Anschluß 5 Strom zur Verfügung steht, wird die Spule des Anlassermotors per Anlegen der Spannung angezogen. Da jedoch vom Anschluß 3 kein Strom zur Verfügung steht, wird sich der Anlassermotor nicht drehen. Das Anziehen der Spule verursacht ein Geräusch und Vibrationen, welche über das Hochleistungsstarterkabel zur Batterie über Anschluß 3 zurückwandern. In der Abdeckung der Batterie befindet sich ein Umsetzer (oder Mikrofon) 15, welcher das Geräusch und die Vibration aufnimmt. Da der korrekte Code nicht eingegeben wurde, wird die INHIBIT-Schaltung C aktiviert. Das empfangene Signal wird von einem Operationsverstärker 16 verstärkt und triggert einen Zeitgeber 17, welcher wiederum die Schaltvorrichtung 18 aktiviert (welche beispielsweise ein Relais oder eine Spule sein kann), wobei der Anschluß 5 für eine vorbestimmte Zeit gesteuert wird. Sobald die Schaltvorrichtung 18 angeregt wurde, öffnet diese die normalerweise geschlossenen Kontakte 18A und entfernt den vollen Spannungsausgang vom Anschluß 5 für die vorbestimmte Zeit. Dies gibt die Anlassermotorspule frei und läßt die gesamte Armaturenbrettbeleuchtung und Zündspannung für eine kurze Zeit abfallen, was den Eindruck einer leeren Batterie vermittelt. Ein niederohmiger Widerstand 29 ist derart über die normalerweise geschlossenen Kontakte 18A geschaltet, daß beim Öffnen der Kontakte dieser Widerstand in Serie mit der tatsächlichen Anschlußklemme 10 der Batterie und dem Ausgangssockel 5 ist. Nun würde ein normales Kraftfahrzeug zum Starten der Batterie einen Gleichstrom zur Erzeugung eines Zündfunkens, welcher zum Zünden des Benzins benötigt wird, entnehmen. Dieser Strom ist in der Größenordnung von 3 A abhängig vom Fahrzeug, aber nicht weniger als 2 A für jedes Fahrzeug. Bei Verwendung eines niederohmigen Widerstandes (beispielsweise 15 Ohm) in diesem Zusammenhang wäre unter der Annahme einer Batteriespannung von 12 V, der Strombegrenzungseffekt 0,8 A, was bedeuten würde, daß kein Fahrzeug in der Lage wäre zu starten, während Relaiskontakte 18A offen sind.
  • Verfahren 3
  • Mit dem Ergebnis des obigen Verfahrens 2 konfrontiert, könnte ein Dieb entscheiden, daß, solange eine Zündspannung zur Verfügung steht, es möglich ist, das Auto durch Anschieben zu starten. Beim Anschieben des Autos wird der Umsetzer getriggert, was das Relais 18 in Betrieb setzt und die Kontakte öffnet. Dies begrenzt den zur Verfügung stehenden Strom, der aus der Batterie über den Widerstand 29 in Serie mit der positiven Anschlußklemme 10 gezogen werden kann, auf etwa 0,8 A. Selbst wenn im sich bewegenden Fahrzeug ein Gang eingelegt wird, wird es nicht starten, da zur Erzeugung eines erforderlichen Zündfunkens nicht genügend Energie zur Verfügung steht.
  • Aus Fig. 3 ergibt sich, daß, obwohl in dem Verfahren 2 und 3, wie oben beschrieben, ein Umsetzer oder ein Mikrofon 15 als Sensor vorgesehen ist, auch andere Sensoren mit ähnlichen Resultaten verwendet werden können. Eine andere Möglichkeit für einen Sensor ist ein Zitter/Erschüt-terungsschalter 19, welcher besonders empfindlich ist. Die Kontakte des Schalters 19 sind normalerweise offen, schließen sich aber kurzzeitig, wenn sie einem Stoß, einer Vibration oder einer Bewegung ausgesetzt werden. Dieser Schalter ist derart angeordnet, daß ein Kontakt mit der negativen Anschlußklemme 10 und der andere Kontakt mit dem Triggeranschluß vom Zeitgeber 17 verbunden ist. Wenn sich die Kontakte auch nur für Millisekunden schließen, wird der Zeitgeber getriggert und aktiviert den Schalter 18.
  • Wird das Fahrzeug beispielsweise abgewürgt, dann erhält ein Drücken des Reset-Schalters 22 auf der Tastatur innerhalb weniger Sekunden den in die Tastatur eingegebenen Code, so daß ein wiederholtes Zünden ohne die Notwendigkeit, den Code wieder eingeben zu müssen, erfolgen kann. Dies spart Zeit, wenn das Auto schnell nach einem Abwürgen wieder gestartet werden muß.
  • Obwohl einzelne Komponenten erwähnt sind, sind diese nicht vollständig in Fig. 3 dargestellt, sondern ausreichend beschrieben, so daß jeder kompetente Elektronikingenieur diese Schaltung zum Erreichen des benötigten Resultats in verschiedener Weise bauen kann.
  • Als weitere Verbesserung kann ein zusätzlicher Sensor als Kipp- oder Rüttelschalter vorgesehen werden, welcher mit dem hinteren Ende der Motorhaube verbunden ist, so daß beim Öffnen der Motorhaube der Schalter betätigt wird. Der Schalter ist normalerweise geschlossen und mit der Batterie über einen kleinen Klinkenstecker und einen Sockel verbunden. Dieser Schalter ist Teil einer Schaltung, welche eine zusätzliche Zeitgebervorrichtung mit undefinierter Zeitverzögerung umfaßt und bei Betätigung dazu führt, daß sich die Relaiskontakte 18A öffnen. Diese verbleiben dann offen, bis der korrekte Code in die Tastatur zum Rücksetzen der zusätzlichen Zeitgebervorrichtung eingegeben wird. Jeder Versuch, eine Kurzschlußstrecke anzubringen, schlägt fehl, da der zusätzliche Zeitgeber nicht antwortet. Auch ein Abschneiden der Zuführungsleitungen des Kippschalters führt lediglich zum Zustand der geöffneten Schaltung, was den zusätzlichen Zeitgeber triggert. Dieses zusätzliche Merkmal erhöht weiter den Schutz gegen Versuche, das Fahrzeug durch Kurzschließen zu starten.

Claims (11)

1. Starterbatterie für ein Kraftfahrzeug, wobei die Batterie mit den üblichen negativen und positiven Klemmen versehen ist, jedoch eine Steuerschaltung in die Batterie eingeschlossen ist, mit einem Hochleistungsschalter zwischen der positiven Anschlußklemme und einer Blindklemme, wobei die positive Anschlußklemme vom Äußeren der Batterie unzugänglich ist, während die negative Anschlußklemme und die Blindklemme von dem Äußeren der Batterie zugänglich sind als Anschlußstifte für den Anschluß des Startermotors des Fahrzeuges, während die Steuerschaltung einen Eingang besitzt zum Anschluß einer äußeren codegesteuerten Betriebseinrichtung zur Steuerung des Einschaltens des Hochleistungsschalters.
2. Starterbatterie nach Anspruch 1, wobei die positive Anschlußklemme über eine Schalteinrichtung an einen Sperrschaltkreis angeschlossen ist mit einem schaltergesteuerten Ausgang zum Anschluß an das Startermotorsolenoid des Fahrzeuges und ggf. an andere elektrisch betriebene Teile des Fahrzeuges.
3. Starterbatterie nach Anspruch 2, wobei der schaltergesteuerte Ausgang einen normalerweise geschlossenen Schalter umfaßt sowie eine Steuereinrichtung zur Änderung des Status dieses Schalters auf den Empfang eines Signals, welches einen Versuch zum Start des Fahrzeuges anzeigt.
4. Starterbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Hochleistungsschalter von einem Zeitgeber beschickt wird, der das Einschalten des Hochleistungsschalters nur für ein vorbestimmtes Zeitintervall gestattet.
5. Starterbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Hochleistungsschalter als Solenoid ausgebildet ist.
6. Starterbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die codegesteuerte Betriebseinrichtung ein Telefonhörer oder eine Schalttafel ist mit einer Tastatur, die die Eingabe eines digitalen Codes ermöglicht.
7. Starterbatterie nach Anspruch 6, wobei der Digitalcode eine vorbestimmte PIN-Nr. zur Verfügung stellt zum Einschalten des Steuerschaltkreises der Batterie.
8. Starterbatterie nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, wobei der Telefonhörer oder die Schalttafel mit Betriebslampen versehen ist, zur Anzeige des Status des Steuerschaltkreises.
9. Starterbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein schlagfester Schirm installiert ist innerhalb des Batteriekörpers und über den Steuerschaltkreis sowie die positive Anschlußklemme.
10. Starterbatterie nach Anspruch 9, wobei der Schirm aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt und an die negative Anschlußklemme der Batterie angeschlossen ist.
11. Starterbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Steuerschaltkreis ein Mikrofon, einen Erschütterungsschalter oder eine andere Einrichtung umfaßt, zum Erfassen eines Versuchs das Fahrzeug zu starten, und die angeschlossen sind, um ein Starten des Fahrzeuges zu verhindern.
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