ITTO960938A1 - Procedimento ed apparecchiatura per la rilevazione della presenza di un pneumatico almeno parzialmente sgonfio in un autoveicolo - Google Patents

Procedimento ed apparecchiatura per la rilevazione della presenza di un pneumatico almeno parzialmente sgonfio in un autoveicolo Download PDF

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ITTO960938A1
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Cristina Randazzo
Fiorentin Stefano Re
Fulvio Cascio
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Fiat Auto Spa
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    • B60C23/06Signalling devices actuated by deformation of the tyre, e.g. tyre mounted deformation sensors or indirect determination of tyre deformation based on wheel speed, wheel-centre to ground distance or inclination of wheel axle
    • B60C23/061Signalling devices actuated by deformation of the tyre, e.g. tyre mounted deformation sensors or indirect determination of tyre deformation based on wheel speed, wheel-centre to ground distance or inclination of wheel axle by monitoring wheel speed

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Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Procedimento ed apparecchiatura per la rilevazione della presenza di un pneumatico almeno parzialmente sgonfio in un autoveicolo"
DESCRIZIONE
La presente invenzione riguarda un procedimento per la rilevazione della presenza' di almeno un pneumatico almeno parzialmente sgonfio in un autoveicolo provvisto di quattro ruote.
Il procedimento secondo l'invenzione è caratterizzato dal fatto che esso comprende le operazioni di :
rilevare la velocità angolare di ciascuna ruota e generare corrispondenti segnali o dati di velocità,
elaborare detti segnali o dati di velocità in mezzi di elaborazione predisposti per
- calcolare valori di una funzione prestabilita, del rapporto o della differenza fra il prodotto delle velocità angolari di due ruote diagonalmente opposte ed il prodotto delle velocità angolari delle altre due ruote, e
- generare un segnale d'allarme quando le differenze fra valori di detta funzione ed un primo valore (statico) di riferimento, corrispondente ad una condizione di gonfiaggio normale dei pneumatici, supera un valore prefissato, oppure quando le differenze fra valori di detta funzione ed un secondo valore di riferimento, determinato ad ogni partenza dell'autoveicolo e corrispondente alla condizione effettiva di gonfiaggio dei pneumatici alla partenza dell'autoveicolo, supera un valore prefissato.
Secondo un'ulteriore caratteristica il procedimento secondo l'invenzione comprende inoltre le operazioni di:
elaborare i suddetti segnali o dati di velocità nei mezzi di elaborazione per calcolare valori di un (primo) indice secondo una funzione predeterminata delle variazioni del raggio di rotolamento relativo di ciascuna ruota, e
generare un segnale d'allarme quando la differenza fra i valori calcolati di detto indice ed un valore di riferimento predeterminato supera un livello prefissato.
L'invenzione riguarda inoltre un'apparecchiatura utilizzabile per l'attuazione del procedimento di rilevazione sopra delineato, tale apparecchiatura avendo le caratteristiche definite nelle annesse rivendicazioni 6 a 12.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione appariranno dalla descrizione dettagliata che segue, effettuata a puro titolo d'esempio non limitativo con riferimento al disegno allegato, nel quale è illustrato, sotto forma di schema parzialmente a blocchi, un modo di realizzazione di un'apparecchiatura secondo l'invenzione.
Nel disegno con V è complessivamente indicato un autoveicolo, ad esempio un'automobile provvista di quattro ruote 1 a 4. Con 1 e 2 (3 e 4) sono in particolare indicate le ruote anteriori (posteriori) del veicolo.
A ciascuna delle ruote dell'autoveicolo V è associato un rispettivo sensore di velocità SI a S4.
Nell'esempio di realizzazione illustrato ciascun sensore di velocità comprende una ruota dentata W associata ad una rispettiva ruota e suscettibile di ruotare solidalmente con essa. Alla ruota dentata W è associato un rispettivo dispositivo rilevatore pick-up (P) magnetico, collegato ad un rispettivo ingresso di un'unità elettronica di elaborazione EPU realizzata ad esempio con l'impiego di un microprocessore .
Con 5 è indicato un dispositivo di allarme, ad esempio un dispositivo avvisatore ottico, pilotato dall'unità di elaborazione EPU. Alla suddetta unità EPU è inoltre collegato un dispositivo di comando 6 ad azionamento manuale, i cui scopi verranno descritti nel seguito.
Con S è indicato un sensore elettrico suscettibile di fornire nel funzionamento un segnale indicativo della condizione attivata o disattivata dell'impianto di frenatura dell'autoveicolo. Nell'esempio illustrato il sensore S è un sensore elettrico di posizione associato al pedale BP di comando della frenatura .
Anche il sensore S è collegato ad un ingresso dell'unità di elaborazione EPU.
Nel funzionamento, quando l'autoveicolo V è in moto, i sensori SI a S4 forniscono all'unità di elaborazione EPU rispettivi segnali o dati di velocità, indicativi delle velocità angolari a ω4 delle ruote 1 a 4.
L'unità EPU è predisposta per calcolare (ad esempio ad ogni giro o rotolamento di una ruota assunta come ruota di riferimento) il valore assunto da una funzione prestabilita del rapporto o della differenza tra il prodotto delle velocità angolari di due ruote diagonalmente opposte ed il prodotto delle velocità angolari delle altre due ruote.
Tale funzione può avere un'espressione ad esempio del tipo:
Se le quattro ruote dell'autoveicolo sono regolarmente gonfie, le funzioni £ ed f' di cui sopra assumono un valore sostanzialmente uguale a 0.
Convenientemente, il valore della funzione f oppure f' viene calcolato dall'unità EPU come valore medio dei valori assunti da tale funzione (ad esempio) negli ultimi cento giri di ruota. Si tratta dunque di un valore calcolato mediante un'operazione di media "mobile".
L'unità EPU è predisposta per confrontare il valore della funzione f oppure f' con due diversi valori di riferimento memorizzati.
Un primo valore di riferimento è il valore assunto dalla funzione f oppure f' in una fase di calibrazione che viene attivata da parte dell'utilizzatore dell'autoveicolo agendo sul dispositivo di comando 6, costituito ad esempio da un pulsante disposto nella plancia porta-strumenti. L'operazione di calibrazione viene effettuata ogni volta che i pneumatici dell'autoveicolo vengono gonfiati al valore nominale, oppure ogni volta che uno o più pneumatici dell'autoveicolo vengono sostituiti. Dopo tale operazione di gonfiaggio o sostituzione di pneumatici, 1'utilizzatore attiva la fase di calibrazione dell'apparecchiatura che provvede a calcolare il primo valore di riferimento, ad esempio come valore medio assunto dalla funzione f oppure f' su 1000 giri-ruota. Tale valore di riferimento viene memorizzato nell'unità EPU.
L'unità EPU inoltre è predisposta per acquisire e memorizzare un secondo valore di riferimento per la funzione f oppure f', valore che viene automaticamente aggiornato o rideterminato ad ogni partenza o missione dell'autoveicolo. Tale secondo valore di riferimento viene determinato ad esempio come valore medio su 1000 giri-ruota della funzione f oppure f' ad ogni avviamento o partenza dell'autoveicolo.
Ogni volta che l'autoveicolo viene avviato, dopo il calcolo e la memorizzazione del secondo valore di riferimento suddetto, l'unità EPU provvede a calcolare, con l'operazione di media mobile di cui si è detto in precedenza, il valore assunto dalla funzione f oppure f' ad ogni giro-ruota, ed a confrontare tale valore con il primo e con il secondo valore di riferimento.
Quando la differenza tra il valore calcolato attuale della funzione f oppure f' ed il primo oppure il secondo valore di riferimento supera un rispettivo valore prefissato, l'unità EPU invia un segnale di attivazione al dispositivo d'allarme 5, segnalando all'utilizzatore dell'autoveicolo la situazione di (almeno potenziale) presenza di un pneumatico parzialmente sgonfio.
L'unità EPU è convenientemente inoltre predisposta per elaborare i segnali o dati di velocità delle ruote per calcolare i valori di un primo indice secondo una funzione predeterminata delle variazioni del raggio di rotolamento relativo di ciascuna ruota, e per generare un segnale d'allarme quando la differenza fra il valore calcolato di detto indice ed un valore di riferimento predeterminato supera un livello prefissato.
A tale scopo, assumendo ad esempio come ruota di riferimento la ruota posteriore sinistra 3, si possono definire i raggi di rotolamento relativi di ciascuna ruota, cioè i loro raggi di rotolamento riferiti al raggio di rotolamento della ruota di riferimento :
I raggi di rotolamento relativi I± possono essere calcolati dall'unità EPU in base alle velocità angolari delle quattro ruote rilevate dai sensori SI a S4:
Nel seguito con Ii si indicherà il valore assunto dal raggio di rotolamento relativo di ciascuna ruota (ruota Ii con i = 1 ... 4) durante ciascuna fase di calibrazione di cui si è detto in precedenza, cioè ciascuna fase immediatamente successiva al rigonfiaggio o sostituzione di uno o più pneumatici del veicolo.
Il raggio di rotolamento ^ può essere espresso ad ogni istante nel modo seguente:
in cui R<*>i è il raggio di rotolamento presentato dalla ruota i nell'ultima operazione di calibrazione, e ARi è la variazione del raggio di rotolamento della ruota i rispetto al valore presentato in occasione dell'ultima operazione di calibrazione.
La variazione del raggio di rotolamento ARÌ può essere espressa nel modo seguente, assumendo la ruota 3 come ruota di riferimento:
In un autoveicolo provvisto di pneumatici regolarmente gonfi, una variazione del carico agente sull'autoveicolo, e dunque del carico Aft che grava su ciascuna ruota, provoca una variazione AR± del raggio di rotolamento della stessa. Nel seguito si assumerà che fra una variazione di carico Af± e la corrispondente variazione del raggio di rotolamento AR3 vi sia una relazione di tipo lineare.
La forza di carico agente su ciascuna ruota, dunque su ciascun sistema pneumatico-sospensione, fa variare l'altezza da terra del punto di attacco della sospensione di una quantità Azi·
Con l'ipotesi di cui sopra ed indicando con le rigidezze dei pneumatici anteriori, con Kpp le rigidezze dei pneumatici posteriori, con KBa le rigidezze delle sospensioni anteriori e con Ksp le rigidezze delle sospensioni posteriori, si può agevolmente pervenire alla seguente relazione fra
Assumendo che le variazioni di carico agenti sull'autoveicolo siano tali da non modificare la rigidezza di quest'ultimo e dunque le variazioni di carico siano tali da determinare uno spostamento rigido dell'autoveicolo, per gli spostamenti Δ zi vale inoltre la seguente condizione (condizione di "complanarità" ):
In cui Ta e Tp sono rispettivamente la carreggiata anteriore e posteriore del veicolo, cioè la distanza tra i centri delle ruote anteriori e, rispettivamente, fra i centri delle ruote posteriori.
Sostituendo ai Δzi nella relazione (8) le espressioni (7), la relazione (8) può riscriversi nei termini seguenti :
L'espressione che figura al primo membro della relazione (9) sopra riportata è teoricamente uguale a zero e, in pratica, sostanzialmente uguale a zero, quando le variazioni dei raggi di rotolamento relativi delle ruote del veicolo sono imputabili sostanzialmente soltanto a variazioni del carico che grava sull 'autoveicolo .
Quando il valore di tale espressione si discosta significativamente rispetto al valore zero, allora le variazioni dei raggi di rotolamento relativi sono verosimilmente dovute ad un'anomala variazione di pressione di un pneumatico, oppure di due pneumatici situati su un medesimo lato del veicolo.
L'unità di elaborazione EPU è allora convenientemente predisposta per elaborare i segnali o dati di velocità relativi alle quattro ruote e per calcolare il valore assunto da un indice H secondo l'espressione che figura al primo membro della relazione (9) di cui sopra:
L'unità EPU comprende mezzi di memoria in cui sono stati preliminarmente immagazzinati i valori di Ta, Tp, Ksa, Kpp, Ksp e Kpa relativi allo specifico autoveicolo .
In base a tali valori l'unità EPU è in grado di calcolare il valore del coefficiente q.
Il calcolo del valore assunto dall'indice H può essere quindi effettuato sulla base delle velocità angolari rilevate delle quattro ruote, i raggi di rotolamento relativi It essendo calcolabili in base alle relazioni (4) sopra riportate, i valori I\ essendo i valori dei raggi di rotolamento relativi precedentemente determinati nell'ultima fase di calibraz ione.
Il calcolo del valore dell'indice H è convenientemente effettuato ogni giro-ruota {con eventuale filtraggio digitale) e viene confrontato con una soglia predeterminata.
Quando il valore calcolato di H supera il valore di soglia, l'unità EPU provvede ad attivare il dispositivo avvisatore d'allarme 5.
I primi due termini che compaiono nell'espressione dell'indice H sopra riportata rappresentano nel loro complesso la differenza fra le variazioni del raggio di rotolamento relativo delle due ruote 1 e 2 appartenenti all'asse anteriore del veicolo.
Convenientemente, al fine di poter rilevare sbilanciamenti anomali fra la pressione dei pneumatici dell'asse anteriore rispetto a quelle dell'asse posteriore e viceversa, è conveniente considerare il valore assunto da un ulteriore indice, indicato con D nel seguito ed avente la seguente espressione
in cui i vari simboli mantengono i significati definiti in precedenza.
I primi due termini dell'espressione dell'indice D rappresentano la somma delle variazioni del raggio di rotolamento .relativo di due ruote del veicolo, in particolare delle ruote 1 e 2 appartenenti all'asse anteriore.
Anche l'indice D assume un valore teoricamente nullo ed in pratica sostanzialmente uguale a zero quando le pressioni dei pneumatici assumono i loro valori normali, ovvero quando non si verificano eccessivi sbilanciamenti tra le pressioni in particolare dei pneumatici dell'asse anteriore rispetto alle pressioni di quelle dell'asse posteriore.
L'unità EPU è convenientemente predisposta per calcolare, ad esempio .ad ogni giro-ruota, il valore assunto dall'indice D, e per confrontarlo con un valore di soglia prefissato, al superamento del quale viene generata una segnalazione d'allarme.
In generale, i valori calcolati delle funzioni f, f' e degli indici H e D vengono analizzati per confronto con le soglie ad essi rispettivamente associate soltanto se sono soddisfatte alcune condizioni .
Una prima condizione è che il sensore associato all'impianto di frenatura fornisca un segnale indicativo del fatto che l'impianto di frenatura non è attivato.
Un'ulteriore condizione di accettazione può essere ad esempio il fatto che la velocità dell'autoveicolo (desunta in modo per sé noto dai segnali forniti dai sensori SI a S4) sia superiore ad un valore predeterminato, ad esempio di 25 km/h, e che i moduli dell'accelerazione longitudinale e trasversale del veicolo (parimenti desumibili dai segnali forniti dai sensori SI a S4) siano inferiori a rispettivi valori predeterminati.
Un'ulteriore condizione di accettazione è ad esempio che il raggio di curvatura, reale od apparente, della traiettoria dell'autoveicolo sia maggiore di un valore predeterminato, pari ad esempio ad lkm. Tale raggio di curvatura è desumibile in modo per sé noto dall'analisi dei segnali e dati di velocità angolare delle singole ruote.
Infine, un'ulteriore condizione di accettazione può essere rappresentata dal fatto che lo scorrimento (slip) percentuale delle ruote sia inferiore ad un valore predeterminato, ad esempio pari all'1%.
I sensori SI a S4 possono essere convenientemente costituiti dai medesimi sensori del sistema di frenatura antislittamento (ABS) di cui è eventualmente provvisto l'autoveicolo. In tal caso anche l'unità EPU può essere vantaggiosamente costituita dalla medesima unità di controllo associata al sistema di frenatura antislittamento, opportunamente predisposta per attuare anche le funzioni sopra descritte.
Naturalmente, fermo restando il principio del trovato, le forme di attuazione ed i particolari di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto è stato descritto ed illustrato a puro titolo d'esempio non limitativo, senza questo uscire dall'ambito della presente invenzione come definita nelle annesse rivendicazioni.

Claims (12)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per la rilevazione della presenza di almeno un pneumatico almeno parzialmente sgonfio in un autoveicolo (V) con quattro ruote (1 a 4), comprendente le operazioni di: rilevare la velocità angolare (ω4-ω4) di ciascuna ruota (1 a 4) e generare corrispondenti segnali o dati di velocità, elaborare detti segnali o dati di velocità in mezzi di elaborazione (EPU) predisposti per - calcolare il valore di una funzione (f, f') prestabilita del rapporto o della differenza fra il prodotto delle velocità angolari (ω1 ω4) di due ruote diagonalmente opposte (1, 4) ed il prodotto delle velocità angolari (ω2, ω3) delle altre due ruote (2, 3), e generare un segnale d'allarme quando le differenze fra valori di detta funzione (f, f') ed un primo valore (statico) di riferimento, corrispondente ad una condizione di gonfiaggio normale dei pneumatici, supera un valore prefissato, oppure quando le differenze fra valori di detta funzione (f , f') ed un secondo valore di riferimento, determinato ad ogni partenza dell'autoveicolo e corrispondente alla condizione effettiva di gonfiaggio dei pneumatici alla partenza dell'autoveicolo (V), supera un valore prefissato.
  2. 2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che comprende inoltre le operazioni di elaborare detti segnali o dati di velocità nei mezzi di elaborazione (EPU) per calcolare valori di un (primo) indice (H) secondo una funzione predeterminata delle variazioni del raggio di rotolamento relativo (li) di ciascuna ruota (1 a 4), e generare un segnale d'allarme quando la differenza fra il valore calcolato di detto indice (H) ed un valore di riferimento predeterminato supera un livello prefissato.
  3. 3. Procedimento secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che per il calcolo di detto indice (H) detti mezzi di elaborazione (EPU) sono predisposti per calcolare una funzione della differenza delle variazioni del raggio di rotolamento relativo di due ruote (1, 2) del veicolo (V) appartenenti allo stesso asse, in particolare all'asse anteriore .
  4. 4. Procedimento secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detto indice (H) è calcolato secondo una funzione del tipo
    in cui Ii (i=l ... 4) è il raggio di rotolamento relativo calcolato per ciascuna ruota, IV è un valore di calibrazione predeterminato del raggio di rotolamento relativo per ciascuna ruota, e q è un coefficiente predeterminato in funzione dei valori della carreggiata anteriore e posteriore del veicolo V, e delle rigidezze dei pneumatici e delle sospensioni dell'autoveicolo.
  5. 5. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 2 a 4, caratterizzato dal fatto che comprende inoltre le operazioni di: elaborare detti segnali o dati di velocità nei suddetti mezzi di elaborazione (EPU) per calcolare valori di un secondo indice (D) secondo un'ulteriore funzione predeterminata delle variazioni del raggio di rotolamento relativo (ΙΑ) di ciascuna ruota, e generare un segnale d'allarme quando la differenza fra i valori calcolati di detto secondo indice (D) ed un associato valore di riferimento predeterminato supera un livello prefissato; detto secondo indice (D) essendo calcolato in base ad una funzione della somma delle variazioni del raggio di rotolamento relativo di due ruote (1, 2) appartenenti allo stesso asse del veicolo (V), in particolare all'asse anteriore .
  6. 6. Procedimento secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detto secondo indice (D) è calcolato secondo una funzione del tipo
    in cui li (i=l ... 4) è il raggio di rotolamento relativo calcolato per ciascuna ruota, Ii è un valore di calibrazione predeterminato del raggio di rotolamento relativo per ciascuna ruota, e q è un coefficiente predeterminato in. funzione dei valori della carreggiata anteriore e posteriore del veicolo V, e delle rigidezze dei pneumatici e delle sospensioni dell'autoveicolo.
  7. 7. Apparecchiatura per la rilevazione della presenza di almeno un pneumatico almeno parzialmente sgonfio in un autoveicolo (V) con quattro ruote (1 a 4), comprendente mezzi sensori (S1-S4) atti a fornire segnali o dati di velocità indicativi della velocità angolare (ωΑ-ω4) di ciascuna ruota (1 a 4), e mezzi elettronici di elaborazione (EPU) collegati a detti mezzi sensori (S1-S4) e predisposti per - calcolare il valore di una funzione (f, f') prestabilita del rapporto o della differenza fra il prodotto delle velocità angolari (ω1 ω4) di due ruote diagonalmente opposte (1, 4) ed il prodotto delle velocità angolari (ω2, ω3) delle altre due ruote (2, 3), e generare un segnale d'allarme quando le differenze fra valori di detta funzione (f, f') ed un primo valore (statico) di riferimento, corrispondente ad una condizione di gonfiaggio normale dei pneumatici, supera un valore prefissato, oppure quando le differenze fra valori di detta funzione (f, f') ed un secondo valore di riferimento, determinato ad ogni partenza dell'autoveicolo e corrispondente alla condizione effettiva di gonfiaggio dei pneumatici alla partenza dell'autoveicolo (V), supera un valore prefissato.
  8. 8. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 7, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di elaborazione (EPU) sono inoltre predisposti per elaborare detti segnali o dati di velocità nei mezzi di elaborazione (EPU) per calcolare valori di un (primo) indice (H) secondo una funzione predeterminata delle variazioni del raggio di rotolamento relativo di) di ciascuna ruota (1 a 4), e generare un segnale d'allarme quando la differenza fra il valore calcolato di detto indice (H) ed un valore di riferimento predeterminato supera un livello prefissato.
  9. 9. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 8, caratterizzata dal fatto che per il calcolo di detto indice (H) detti mezzi di elaborazione (EPU) sono predisposti per calcolare una funzione della differenza delle variazioni del raggio di rotolamento relativo di due ruote (1, 2) del veicolo (V) appartenenti allo stesso asse, in particolare all'asse anteriore .
  10. 10. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 9, caratterizzata dal fatto che detti mezzi elettronici di elaborazione (EPU) sono predisposti per calcolare detto indice (H) secondo una funzione del tipo
    in cui Ii (i=l ... 4) è il raggio di rotolamento relativo calcolato per ciascuna ruota, I<*>i è un valore di calibrazione predeterminato del raggio di rotolamento relativo per ciascuna ruota, e q è un coefficiente predeterminato in funzione dei valori della carreggiata anteriore e posteriore del veicolo V, e delle rigidezze dei pneumatici e delle sospensioni dell'autoveicolo.
  11. 11. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 7 a 9, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di elaborazione (EPU) sono inoltre predisposti per calcolare valori di un secondo indice (D) secondo un'ulteriore funzione predeterminata delle variazioni del raggio di rotolamento relativo (IJ di ciascuna ruota, e generare un segnale d'allarme quando la differenza fra i valori calcolati di detto secondo indice (D) ed un associato valore di riferimento predeterminato supera un livello prefissato; detto secondo indice (D) essendo calcolato in base ad una funzione della somma delle variazioni del raggio di rotolamento relativo di due ruote (1, 2) appartenenti allo stesso asse del veicolo (V), in particolare all'asse anteriore .
  12. 12. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 11, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di elaborazione (EPU) sono predisposti per calcolare detto secondo indice (D) secondo una funzione del tipo
    in cui Ii (i=l ... 4) è il raggio di rotolamento relativo calcolato per ciascuna ruota, Ι\ è un valore di calibrazione predeterminato del raggio di ,rotolamento relativo per ciascuna ruota, e q è un coefficiente predeterminato in funzione dei valori della carreggiata anteriore e posteriore del veicolo V, e delle rigidezze dei pneumatici e delle sospensioni dell'autoveicolo. Il tutto sostanzialmente secondo quanto descritto ed illustrato, e per gli scopi specificati.
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