FR3076867A1 - METHOD AND SYSTEM FOR OPTIMIZED HEATING OF A FUEL FILTER - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un système de réchauffage de filtre (101) comportant un filtre à carburant (5) intégrant un réchauffeur du filtre (5). Ce système (101) comporte également une unité de gestion des mesures de différence de pression (91) relié à chacune des bornes (B1, B2) du filtre (5), ainsi qu'un calculateur (90) en liaison avec l'unité de gestion (91) des mesures de différence de pression (91) Le calculateur (90) reçoit des mesures de pression dudit système (101) et transmet des consignes de température au réchauffeur (50) en fonction des mesures de pression reçues.The invention relates to a filter heating system (101) comprising a fuel filter (5) incorporating a filter heater (5). This system (101) also comprises a pressure difference measurement management unit (91) connected to each of the terminals (B1, B2) of the filter (5) and a computer (90) in connection with the unit method for managing (91) pressure difference measurements (91) The computer (90) receives pressure measurements from said system (101) and transmits temperature readings to the heater (50) according to the received pressure measurements.
Description
PROCÉDÉ ET SYSTEME DE RECHAUFFAGE OPTIMISÉ D’UN FILTRE DE CARBURANT [0001] L’invention se rapporte à un procédé optimisé de maintien en température d’un filtre de protection de carburant, ainsi qu’à un système de réchauffage de filtre de mise en œuvre de ce procédé.METHOD AND SYSTEM FOR OPTIMIZED HEATING OF A FUEL FILTER [0001] The invention relates to an optimized method for maintaining the temperature of a fuel protection filter, as well as to a system for reheating the fueling filter. work of this process.
[0002]Cette invention se situe dans le domaine des carburants pour véhicules automobile, et plus particulièrement le réchauffage de gazole. Dans un véhicule comportant un moteur fonctionnant au gazole, une pompe de gavage reliée au réservoir de carburant alimente le moteur en carburant via un filtre. De plus, un système de réchauffage, associé au filtre, permet de maintenir le carburant à une température supérieure au point trouble du gazole.This invention is in the field of fuels for motor vehicles, and more particularly the heating of diesel. In a vehicle comprising a diesel engine, a booster pump connected to the fuel tank supplies the engine with fuel via a filter. In addition, a heating system, associated with the filter, keeps the fuel at a temperature above the cloud point of diesel.
[0003] Un exemple d’ensemble d’alimentation 100 intégrant un tel filtre est présenté en référence à la figure 1. Dans cet ensemble, le filtre 5 est disposé sur le conduit 1 d’alimentation en gazole, entre le réservoir d’alimentation en carburant 2 et le moteur à combustion interne 10. Ainsi, sont agencés successivement sur le conduit d’alimentation 1 dans le sens d’écoulement du gazole jusqu’au moteur 10: le réservoir 2 ou « R », un module jauge pompe « MJP » 3 intégrant une pompe de gavage, le filtre 5 intégrant un capteur de température, un capteur bi-fonctionnel aval 6 de température et de pression, et un module d’injection 7 ou « INJ » de carburant dans le moteur 10. Ce module d’injection 7 comporte une entrée d’air 8 (l’air étant visualisé par le flux F1) ainsi que d’autres éléments (non représentés), tels qu’une pompe Haute Pression (dite HP), une rampe distributrice et des injecteurs. Le module jauge pompe « MJP » 3 assure une pression d’au moins 4 bars relatifs en entrée des injecteurs. Cette pompe HP est protégée par le filtre 5 qui élimine l’eau et les impuretés contenues dans le gazole.An example of a supply assembly 100 incorporating such a filter is presented with reference to FIG. 1. In this assembly, the filter 5 is disposed on the pipe 1 for supplying diesel fuel, between the supply tank in fuel 2 and the internal combustion engine 10. Thus, are successively arranged on the supply duct 1 in the direction of flow of the diesel to the engine 10: the tank 2 or “R”, a pump gauge module “ MJP ”3 incorporating a booster pump, the filter 5 incorporating a temperature sensor, a downstream bi-functional sensor 6 for temperature and pressure, and a fuel injection module 7 or“ INJ ”into the engine 10. This injection module 7 includes an air inlet 8 (the air being visualized by the flow F1) as well as other elements (not shown), such as a High Pressure pump (called HP), a distributor manifold and injectors. The pump gauge module "MJP" 3 ensures a pressure of at least 4 bars relative to the inlet of the injectors. This HP pump is protected by filter 5 which removes water and impurities contained in the diesel.
[0004] Le réchauffeur électrique 50 fonctionne de manière autonome après activation d’un transistor à effet de champ « MOSFET » 51 suite à une information donnée par un capteur de température interne à ce réchauffeur 50. Les autres équipements communiquent avec un calculateur multifonction « CMM » 9, pour lui fournir des données et recevoir des consignes et/ou des commandes. Ainsi, le MJP 3 est commandé par des consignes du calculateur multifonction 9 qui réceptionne les consignes de pression en entrée du module jauge pompe 3, cette pression étant contrôlée et asservie par l’information de pression du capteur aval 6. Le réchauffeur 50 est couplé à des éléments chauffants 52 à coefficient de température positive (dit PTC), agencés entre deux plaques de diffusion 53.The electric heater 50 operates autonomously after activation of a "MOSFET" field effect transistor 51 following information given by an internal temperature sensor to this heater 50. The other equipment communicates with a multifunction computer " CMM ”9, to provide it with data and receive instructions and / or orders. Thus, the MJP 3 is controlled by instructions from the multifunction computer 9 which receives the pressure instructions at the input of the pump gauge module 3, this pressure being controlled and controlled by the pressure information from the downstream sensor 6. The heater 50 is coupled to heating elements 52 with a positive temperature coefficient (called PTC), arranged between two diffusion plates 53.
[0005]Cependant, un tel système est un gros consommateur d’électricité, d’une puissance de l’ordre de 300W.However, such a system is a large consumer of electricity, with a power of the order of 300W.
[0006] De nombreuses solutions ont contribué à améliorer ce type de filtre. Par exemple, dans le document de brevet FR 2 657 651, un capteur thermique commande un ou deux systèmes de réchauffage du fuel, et permet ainsi de maintenir constante la température du gazole dans le filtre. Le document W02006/07022 propose un filtre à gazole à double action, et contient un pré-filtre pour la séparation de l’eau, et un filtre fin pour l’élimination des impuretés. Et le document FR 3 018 554 propose un maintien du fuel à température constante avec une montée progressive de la puissance de chauffe, pour éviter un trop grand pic d’intensité en début de chauffe.Many solutions have contributed to improving this type of filter. For example, in patent document FR 2 657 651, a thermal sensor controls one or two fuel heating systems, and thus makes it possible to keep the temperature of the diesel oil in the filter constant. The document W02006 / 07022 proposes a diesel filter with double action, and contains a pre-filter for the separation of water, and a fine filter for the removal of impurities. And the document FR 3 018 554 proposes keeping the fuel oil at constant temperature with a gradual increase in the heating power, to avoid too great an intensity peak at the start of heating.
[0007] L’invention vise à s’affranchir de ces inconvénients, et pour ce faire, l’invention prévoit d’utiliser un suivi du besoin de chauffe du réchauffeur de filtre de carburant à partir d’une mesure de pression amont ou à partir de la reconstitution de cette pression amont pour établir, via un calculateur multifonction, la différence de pression aux bornes du filtre. Ceci permet d’activer la fonction réchauffage moins fréquemment et moins longtemps, et permet de diminuer la consommation de courant, donc de diminuer les émissions de CO2.The invention aims to overcome these drawbacks, and to do this, the invention provides for using a monitoring of the heating need of the fuel filter heater from an upstream pressure measurement or from the reconstitution of this upstream pressure to establish, via a multifunction computer, the pressure difference across the filter. This enables the heating function to be activated less frequently and for a shorter period of time, and makes it possible to reduce current consumption, and therefore to reduce CO2 emissions.
[0008] Plus précisément, la présente invention a pour objet un procédé optimisé de maintien en température d’un filtre de carburant de véhicule automobile comportant un réchauffeur et, à ses bornes, un système de mesure de pression, le véhicule automobile comportant un calculateur et un capteur de mesure de la température extérieure audit véhicule. Ce procédé se déroule selon les étapes successives suivantes, après mise en route et démarrage du réchauffage :More specifically, the present invention relates to an optimized method for maintaining the temperature of a motor vehicle fuel filter comprising a heater and, at its terminals, a pressure measurement system, the motor vehicle comprising a computer. and a sensor for measuring the temperature outside said vehicle. This process takes place according to the following successive stages, after starting and starting the heating:
- mesure de la différence de pression entre les bornes du filtre;- measurement of the pressure difference between the filter terminals;
- si cette différence de pression est inférieure à un seuil de pression déterminé, le réchauffage est temporairement stoppé- if this pressure difference is less than a determined pressure threshold, the heating is temporarily stopped
- si cette différence de pression est supérieure ou égale à ce seuil, le réchauffeur est rétroactivé par le calculateur et la rétroaction est répétée jusqu’à l’instant où cette différence de pression devient inférieure audit seuil, le réchauffage étant alors temporairement stoppé tant que la différence de pression mesurée par rétroaction reste inférieure audit seuil.- if this pressure difference is greater than or equal to this threshold, the heater is back-activated by the computer and the feedback is repeated until the moment when this pressure difference becomes less than said threshold, the heating then being temporarily stopped as long as the pressure difference measured by feedback remains below said threshold.
[0009] La différence de pression aux bornes du filtre variant en fonction de la température du gazole avec une détection en pression plus sensible que la détection de température, le besoin en chauffage est alors adapté au plus près pour chauffer le gazole.The pressure difference across the filter varying with the temperature of the diesel with a pressure detection more sensitive than the temperature detection, the heating requirement is then adapted as closely as possible to heat the diesel.
[0010] Selon une forme de mise en œuvre avantageuse :According to an advantageous form of implementation:
- le seuil de pression déterminé est compris dans une plage compris entre 0, 2 et 5 bar ;- the determined pressure threshold is in a range between 0, 2 and 5 bar;
- au démarrage du véhicule, si la température du filtre de carburant est inférieure à un seuil de température, le calculateur active le réchauffeur pendant une durée minimale prédéterminée ;- when the vehicle is started, if the temperature of the fuel filter is below a temperature threshold, the computer activates the heater for a predetermined minimum duration;
- le seuil de température extérieure est compris entre -5° et 0°C ;- the outside temperature threshold is between -5 ° and 0 ° C;
- la durée minimale prédéterminée de réchauffage est comprise entre 30 secondes et 2 minutes ;- the predetermined minimum reheating time is between 30 seconds and 2 minutes;
- une interruption du procédé peut être opérée à tout instant, en cours de réchauffage rétroactivé et/ou après l’arrêt temporaire de réchauffage, en particulier lors d’une coupure du moteur du véhicule automobile.- The process can be interrupted at any time, during retroactive heating and / or after the temporary heating stopping, in particular when the engine of the motor vehicle is cut off.
[0011] L’invention se rapporte également à un système de réchauffage de filtre mettant en œuvre de ce procédé, comportant un filtre à carburant intégrant un réchauffeur du filtre. Un tel système comporte également une unité de gestion de mesures de différences de pression reliée à chacune des bornes du filtre, ainsi qu’un calculateur en liaison avec l’unité de gestion des mesures de différences de pression et le réchauffeur pour recevoir des mesures de pression dudit système et transmettre des consignes de température au réchauffeur en fonction des mesures de pression reçues.The invention also relates to a filter heating system implementing this method, comprising a fuel filter incorporating a filter heater. Such a system also includes a pressure difference measurement management unit connected to each of the filter terminals, as well as a computer in conjunction with the pressure difference measurement management unit and the heater to receive pressure measurements. pressure of said system and transmit temperature instructions to the heater according to the pressure measurements received.
[0012]Selon certains modes de réalisation préférés :According to certain preferred embodiments:
- la différence de pression entre les bornes du filtre est mesurée par des capteurs ;- the pressure difference between the filter terminals is measured by sensors;
- alternativement, la différence de pression entre les bornes du filtre est mesurée par reconstitution de la différence de pression entre les bornes du filtre par le calculateur;- alternatively, the pressure difference between the filter terminals is measured by reconstitution of the pressure difference between the filter terminals by the computer;
- le transistor à effet de champ est commandé par un capteur interne de température ;- the field effect transistor is controlled by an internal temperature sensor;
- le système de réchauffage de filtre comportant une pompe de gavage, un capteur aval associé à un calcul de pression amont établi à partir d’une courbe de transfert de la pompe de gavage;- the filter reheating system comprising a booster pump, a downstream sensor associated with an upstream pressure calculation established from a transfer curve of the booster pump;
- l’unité de gestion de mesures de différences de pression est choisie entre un double capteur, chaque capteur étant relié à une borne du filtre, un capteur différentiel relié aux bornes du filtre, ou un capteur de pression aval et une reconstitution de la pression amont à partir de la courbe de transfert de la pompe de gavage, [0013] L’invention se rapporte également à un véhicule automobile comportant au moins d’un système de réchauffage de filtre de carburant tel que défini ci-dessus.- the pressure difference measurement management unit is chosen from a double sensor, each sensor being connected to a filter terminal, a differential sensor connected to the filter terminals, or a downstream pressure sensor and a pressure reconstruction upstream from the transfer curve of the booster pump, The invention also relates to a motor vehicle comprising at least one fuel filter heating system as defined above.
[0014] Sur les figures du présent texte, des éléments identiques ou analogues sont repérés par un même signe de référence qui renvoie au(x) passage(s) de la description qui le mentionne(nt).In the figures of this text, identical or similar elements are identified by the same reference sign which refers to (x) passage (s) of the description which mentions it (s).
[0015] D’autres données, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description non limitée qui suit, en référence aux figures annexées qui représentent, respectivement :Other data, characteristics and advantages of the present invention will appear on reading the following non-limited description, with reference to the appended figures which represent, respectively:
- la figure 1, un schéma de principe d’un système de maintien en température d’un filtre de carburant de véhicule automobile, tel que classiquement mis en oeuvre (déjà commentée) ;- Figure 1, a block diagram of a temperature maintenance system of a motor vehicle fuel filter, as conventionally implemented (already commented);
- la figure 2, un diagramme des principales étapes d’un exemple de mise en oeuvre du procédé optimisé de maintien en température d’un filtre de protection de pompe de carburant, etFIG. 2, a diagram of the main steps of an example of implementation of the optimized method for maintaining the temperature of a fuel pump protection filter, and
- la figure 3, le schéma de principe d’un système optimisé de maintien en température d’un filtre de carburant de véhicule, selon l’invention.- Figure 3, the block diagram of an optimized system for maintaining the temperature of a vehicle fuel filter, according to the invention.
[0016]Sur le diagramme de la figure 2 est illustré un exemple de procédé optimisé de maintien en température d'un filtre de carburant de véhicule automobile selon l’invention. Le véhicule automobile comportant un calculateur et une mesure de la température du carburant dudit véhicule, ce procédé se déroule selon les étapes successives suivantes, après mise en route « D >> du procédé et démarrage du réchauffage « C >> (étape 21).Illustrated in the diagram of FIG. 2 is an example of an optimized method for maintaining the temperature of a motor vehicle fuel filter according to the invention. The motor vehicle comprising a computer and a measurement of the temperature of the fuel of said vehicle, this process takes place according to the following successive steps, after starting "D >> of the process and starting of the heating" C >> (step 21).
[0017] Une mesure de la différence de pression dP entre les bornes du filtre est déclenchée et, en fonction d’une valeur seuil de cette différence, égale à 0, 5 bar dans l’exemple, deux options sont possibles (étape de test 22). Si cette différence dP est inférieure au seuil de pression de 0,5 bar, le réchauffeur 50 (cf. figures 1 et 3) est stoppé par passage à l’étape 23 d’arrêt temporaire du réchauffage.A measurement of the pressure difference dP between the terminals of the filter is triggered and, as a function of a threshold value of this difference, equal to 0.5 bar in the example, two options are possible (test step 22). If this difference dP is less than the pressure threshold of 0.5 bar, the heater 50 (cf. FIGS. 1 and 3) is stopped by passing to step 23 of temporary stopping of the heating.
[0018]Si cette différence dP est supérieure ou égale au seuil 0,5 bar, une rétroaction (boucle fléchée F2) est engagée vers l’étape 21 pour activer le réchauffeur 50 par le calculateur 90 (cf. figure 3); la rétroaction F2 est répétée jusqu'à l'instant où la différence de pression dP devient inférieure audit seuil à l’étape de test 22; le réchauffage est alors stoppé à l’étape 23 d’arrêt temporaire du réchauffage, comme dans la première option. Lorsque le réchauffage est temporairement stoppé à l’étape 23, les mesures de différence de pression dP sont reprises à l’étape 22 (flèche F3) avec le même traitement alternatif.If this difference dP is greater than or equal to the 0.5 bar threshold, a feedback (arrow loop F2) is engaged towards step 21 to activate the heater 50 by the computer 90 (see Figure 3); the feedback F2 is repeated until the pressure difference dP becomes lower than said threshold in test step 22; reheating is then stopped in step 23 of temporarily stopping reheating, as in the first option. When the reheating is temporarily stopped in step 23, the pressure difference measurements dP are repeated in step 22 (arrow F3) with the same alternative treatment.
[0019] Dans ces conditions la durée nécessaire au réchauffage est sensiblement diminuée par la prise en compte des différences de pressions dP à la place de la prise en compte des différences de température aux bornes B1 et B2 du filtre 5 car la pression mesure plus directement - et donc de manière plus rapide la fluidité du gazole dans le filtre 5.Under these conditions the time required for reheating is significantly reduced by taking into account the pressure differences dP instead of taking into account the temperature differences at terminals B1 and B2 of the filter 5 because the pressure measures more directly - and therefore more quickly the fluidity of the diesel fuel in the filter 5.
[0020] De plus, des étapes d’interruption « I >> sont avantageusement prévues, à l’étape 26 en cours de réchauffage (entre les étapes 21 et 22), et à l’étape 27 en période d’arrêt temporaire de ce réchauffage (étape 23). Ces étapes d’interruption « I >> 26 ou 27 peuvent être activées lors d’une rétroaction (flèche F2) soit après un arrêt temporaire (étape 23), par exemple dans les phases d’arrêt ou de coupure du moteur du véhicule.In addition, interruption steps "I" are advantageously provided, in step 26 during reheating (between steps 21 and 22), and in step 27 during a temporary shutdown period. this reheating (step 23). These interruption steps "I >> 26 or 27 can be activated during a feedback (arrow F2) or after a temporary stop (step 23), for example in the vehicle engine stop or shutdown phases.
[0021] La figure 3 présente le schéma d’un système optimisé de maintien en température d’un filtre de carburant de véhicule automobile selon l’invention, au sein d’un ensemble d’alimentation 101, de même type que l’ensemble d’alimentation 100 (cf. figure 1). Ce système reprend les équipements de base de l’ensemble d’alimentation 100, à savoir le long du conduit d’alimentation 1, entre le réservoir « R >> 2 et le moteur 10: le module MJP 3, le filtre 5 (avec le réchauffeur 50, et le transistor 51, le double capteur aval 6, et le module d’injection 7 munie de l’entrée 8 d’air F1 (ce module d’injection 7 intégrant la pompe HP, la rampe distributrice et les injecteurs).Figure 3 shows the diagram of an optimized system for maintaining the temperature of a motor vehicle fuel filter according to the invention, within a supply assembly 101, of the same type as the assembly supply 100 (see Figure 1). This system incorporates the basic equipment of the supply assembly 100, namely along the supply duct 1, between the tank “R >> 2 and the engine 10: the MJP module 3, the filter 5 (with the heater 50, and the transistor 51, the double downstream sensor 6, and the injection module 7 provided with the air inlet 8 of air F1 (this injection module 7 integrating the HP pump, the distributor manifold and the injectors ).
[0022] Dans le présent système 101, la mesure de la différence de pression dP aux bornes B1 et B2 du filtre 5 est réalisée par un capteur amont 40, qui est un capteur bi-fonctionnel de température et de pression en amont du filtre 5, et un calculateur multifonction 90 qui comporte une unité de gestion 91 de mesures de pression différentielle. Cette unité de gestion 91 qui détermine dans le cadre de l’invention les mesures de différences de pression dP prend en compte les informations de pression fournies par la loi de transfert de la pompe de gavage du module jauge pompe 3 - vitesse de rotation/débit/pression (caractéristiques du MJP 3/ et par le capteur aval 6. Avantageusement, cette unité de gestion 91 peut également tenir compte d’autres paramètres, comme les variations de pression dues à l’encrassement du filtre, ou des fuites connues des équipements de l’ensemble d’alimentation 100. Dans un autre exemple de réalisation, le capteur amont 40 est remplacé par un système de calcul de la pression amont par le calculateur 90, et la mesure de pression différentielle est reconstruite par le calculateur 90.In the present system 101, the measurement of the pressure difference dP at the terminals B1 and B2 of the filter 5 is carried out by an upstream sensor 40, which is a bi-functional temperature and pressure sensor upstream of the filter 5 , and a multifunction computer 90 which includes a management unit 91 for differential pressure measurements. This management unit 91 which determines, within the framework of the invention, the pressure difference measurements dP takes into account the pressure information provided by the transfer law of the booster pump of the pump gauge module 3 - rotation speed / flow rate / pressure (characteristics of the MJP 3 / and by the downstream sensor 6. Advantageously, this management unit 91 can also take into account other parameters, such as pressure variations due to fouling of the filter, or known leaks from the equipment of the supply assembly 100. In another exemplary embodiment, the upstream sensor 40 is replaced by a system for calculating the upstream pressure by the computer 90, and the differential pressure measurement is reconstructed by the computer 90.
[0023] Le calculateur 90 et l’unité de gestion de pression différentielle 91 transmettent des consignes au réchauffeur 50, en fonction des mesures de pression reçues par les deux capteurs 40 et 6. Le système de mesure de différence de pression est au choix un double capteur bi-fonctionnel, chacun des capteurs étant relié à une borne B1 ou B2 du filtre 5, comme dans l’exemple de la figure 3, ou un unique capteur différentiel bi-fonctionnel relié aux bornes B1 et B2 du filtre 5.The computer 90 and the differential pressure management unit 91 transmit instructions to the heater 50, according to the pressure measurements received by the two sensors 40 and 6. The pressure difference measurement system is optionally a dual bi-functional sensor, each of the sensors being connected to a terminal B1 or B2 of the filter 5, as in the example in FIG. 3, or a single bi-functional differential sensor connected to the terminals B1 and B2 of the filter 5.
[0024] Ainsi, avec un tel système de réchauffage de gazole, un pilotage du chauffage est effectué à partir de la différence de pression mesurée entre les deux capteurs 40 et 6 aux bornes B1 et B2 du filtre 5, en appliquant le procédé de la figure 2, ce qui permet une consommation moindre d’électricité.Thus, with such a diesel heating system, the heating is controlled from the pressure difference measured between the two sensors 40 and 6 at the terminals B1 and B2 of the filter 5, by applying the method of Figure 2, which allows lower electricity consumption.
[0025] L’invention n’est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et représentés. Ainsi, le réchauffeur électrique peut comporter d’autres éléments que le transistor à effet de champ MOSFET et les trois plaques de diffusion de chauffage à coefficient de température positive dit PTC, ou comporter des composants 5 équivalents. Il est également possible de remplacer une mesure directe de pression par sa reconstitution par un calculateur.The invention is not limited to the embodiments described and shown. Thus, the electric heater can include elements other than the MOSFET field effect transistor and the three heating diffusion plates with a positive temperature coefficient called PTC, or include equivalent components. It is also possible to replace a direct pressure measurement by its reconstitution with a computer.
[0026] De plus, l’unité de gestion de pression différentielle 91 peut être utilisé pour déterminer le besoin de maintenance du filtre, à partir du suivi dans le temps de la perte de charge aux bornes du filtre.In addition, the differential pressure management unit 91 can be used to determine the need for maintenance of the filter, from the monitoring over time of the pressure drop across the filter.
[0027] Par ailleurs, le seuil de pression peut varier dans une fourchette deFurthermore, the pressure threshold can vary within a range of
0,2 à 5 bar ou selon des valeurs proches de cette fourchette. De même, le seuil de température et la durée minimale prédéterminée de réchauffage peuvent varier respectivement entre -5 et 0°, et entre 30 secondeset 2 minutes, ou encore selon des valeurs proches de ces fourchettes.0.2 to 5 bar or according to values close to this range. Similarly, the temperature threshold and the predetermined minimum reheating time can vary respectively between -5 and 0 °, and between 30 seconds and 2 minutes, or according to values close to these ranges.
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