JP2005098251A - Control device for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジン始動後に、走行駆動源として用いられるモータと強電バッテリとの間に設けられる強電リレーをオンする車両用制御装置に関する。 The present invention relates to a vehicle control device that turns on a high-power relay provided between a motor used as a travel drive source and a high-power battery after the engine is started.
走行駆動源としてエンジンおよびモータを備えたハイブリッド車両において、運転者のイグニッションキー操作に基づいて、スタータモータに電力が供給されてスタータモータが駆動し、エンジンを始動させるシステムが知られている(特許文献1参照)。 In a hybrid vehicle including an engine and a motor as a travel drive source, a system is known in which electric power is supplied to the starter motor to drive the starter motor and start the engine based on a driver's ignition key operation (patent) Reference 1).
しかしながら、従来のシステムでは、走行駆動源としてのモータと強電バッテリとの間に設けられている強電リレーをオンする前に、運転者のイグニッションキー操作に基づいて、エンジンが始動されて、車両が走行を開始する場合がある。この場合、モータがエンジンに連れ回されて駆動しているので、走行中に強電リレーをオンできず、モータの発電制御を行うことができないため、バッテリのSOCが低下するという問題があった。 However, in the conventional system, before turning on the high-voltage relay provided between the motor as the driving source and the high-power battery, the engine is started based on the driver's ignition key operation, and the vehicle is There is a case to start running. In this case, since the motor is driven by the engine and driven, the high-power relay cannot be turned on during traveling, and the power generation control of the motor cannot be performed. Therefore, there has been a problem that the SOC of the battery is lowered.
本発明による車両用制御装置は、リレーをオンする前にエンジンが始動されると、エンジンの回転速度を所定の回転速度に制御し、エンジンの回転速度が所定の回転速度に制御された状態でリレーをオンすることを特徴とする。 When the engine is started before the relay is turned on, the vehicle control device according to the present invention controls the rotational speed of the engine to a predetermined rotational speed, and the engine rotational speed is controlled to the predetermined rotational speed. The relay is turned on.
本発明による車両用制御装置によれば、エンジンが始動された後でもリレーをオンすることができるので、車両走行中にモータジェネレータにより発電された電力をバッテリに供給して、バッテリのSOCが低下するのを防ぐことができる。 According to the vehicle control device of the present invention, since the relay can be turned on even after the engine is started, the electric power generated by the motor generator during vehicle travel is supplied to the battery, and the SOC of the battery is reduced. Can be prevented.
図1は、本発明による車両用制御装置をハイブリッド車両に適用した一実施の形態の構成を示す図である。このハイブリッド車両は、車両の走行駆動源として、エンジン1およびモータジェネレータ2(以下では、単にモータ2と呼ぶ)を備える。すなわち、エンジン1とモータ2の両方またはいずれか一方の駆動力が無段変速機(CVT)19および減速機20を介して、駆動輪21a,21bに伝達される。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment in which a vehicle control device according to the present invention is applied to a hybrid vehicle. This hybrid vehicle includes an
一般に、電動機(モータ)は、電力を駆動力に変換して力行運転するものであるが、そのままの構造で駆動力を電力に逆変換して回生運転することが可能である。また、発電機(ジェネレータ)は、駆動力を電力に変換して発電運転(回生運転と同等)するものであるが、そのままの構造で電力を駆動力に逆変換して力行運転することが可能である。つまり、電動機(モータ)と発電機(ジェネレータ)とは基本的に同一構造であり、どちらも駆動(力行)と発電(回生)とが可能である。したがって、本明細書では、電気エネルギー(電力)を回転エネルギー(駆動力)に変換する電動機(モータ)の機能と、回転エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機(ジェネレータ)の機能を合わせ持つ回転電機を、モータジェネレータまたは単にモータと呼ぶ。一方、内燃機関はガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの燃料を燃やしたときに発生する燃焼エネルギーを回転エネルギー(駆動力)に変換するものであり、この明細書ではこれらの内燃機関をエンジンと総称する。 Generally, an electric motor (motor) is a power running operation by converting electric power into driving force, but can be regenerated by reversely converting driving force into electric power with the same structure. In addition, the generator (generator) converts the driving force into electric power for power generation operation (equivalent to regenerative operation), but it can be converted to electric power for driving operation with the same structure. It is. That is, the electric motor (motor) and the generator (generator) basically have the same structure, and both can be driven (power running) and generated (regenerated). Therefore, in this specification, a rotating electrical machine having both the function of an electric motor (motor) that converts electrical energy (electric power) into rotational energy (driving force) and the function of a generator (generator) that converts rotational energy into electrical energy. Is called a motor generator or simply a motor. On the other hand, an internal combustion engine converts combustion energy generated when fuel such as a gasoline engine or a diesel engine is burned into rotational energy (driving force). In this specification, these internal combustion engines are collectively referred to as engines.
エンジン1とモータ2は、クランクプーリークラッチ14およびプーリー&ベルト動力伝達機構13を介して連結されている。クランクプーリークラッチ14のオン/オフは、後述する車両コントローラ9により制御される。
The
メインリレー(強電リレー)5は、インバータ3と36Vバッテリ(強電バッテリ)6との間に設けられ、後述する車両コントローラ9により、オン/オフの制御が行われる。インバータ3は、36Vバッテリ6に蓄えられている直流電力を3相交流電力に変換して、モータ(3相交流モータ)2に供給してモータ2を駆動(力行)運転するとともに、モータ2が回生(発電)運転することにより発電する3相交流電力を直流電力に変換して、36Vバッテリ6を充電する。インバータ3により直流電力に変換される発電電力は、DC/DCコンバータ4で降圧されて、12Vバッテリ7の充電にも用いられる。
The main relay (high-power relay) 5 is provided between the
回転速度センサ1aは、エンジン1の回転速度を検出して、車両コントローラ9に送信する。車速センサ18は、車両の速度を検出して、車両コントローラ9に送信する。
The rotational speed sensor 1 a detects the rotational speed of the
車両コントローラ9は、エンジンコントローラ10、モータコントローラ11、および、バッテリコントローラ12を制御して車両の走行を制御するとともに、アイドルストップ制御とエンジン1の再始動制御を行う。車両コントローラ9は、車載通信線15を介して、エンジンコントローラ10、モータコントローラ11、および、バッテリコントローラ12と情報の授受を行う。
The vehicle controller 9 controls the
エンジンコントローラ10は、エンジントルクが車両コントローラ9から入力されるトルク指令値に一致するように、図示しないスロットルバルブ開閉装置、燃料噴射装置および点火時期制御装置を制御する。モータコントローラ11は、モータ2の運転モード、すなわち、力行モード、回生制動モードおよび発電モードの切り換えと、モータ2の回転速度および出力トルクを制御する。
The
バッテリコントローラ12は、図示しない電圧センサおよび電流センサによりそれぞれ検出される、36Vバッテリ6の電圧および充放電電流に基づいて、36Vバッテリ6のSOC(State Of Charge)を検出し、36Vバッテリ6の充電および放電を管理する。
The
なお、車両コントローラ9、エンジンコントローラ10、モータコントローラ11、および、バッテリコントローラ12は、それぞれマイクロコンピュータ、メモリ、インタフェースなどから構成されている。
The vehicle controller 9, the
車両コントローラ9は、所定のアイドルストップ条件が満たされた時に、エンジン1を自動的に停止させるアイドルストップを行う。アイドルストップ条件は、例えば、車速が所定車速以下であり、アクセルペダル操作量が0、ブレーキペダルがオン、かつ、36Vバッテリ6のSOCが所定値以上の全ての条件が満たされた時とする。また、アイドルストップ条件が満たされてアイドルストップが実施されている状態から、アイドルストップ条件が満たされなくなった時に、アイドルストップを解除して、エンジン1の再始動を行う。
The vehicle controller 9 performs an idle stop that automatically stops the
スタータモータ8は、スタートスイッチ16を介して12Vバッテリ7と接続されている。運転者が図示しないイグニッションキーをSTART位置まで回動すると、スタートスイッチ16がオンし、12Vバッテリ7からスタータモータ8に電流が流れる。これにより、スタータモータ8が駆動して、エンジン1を始動する。
The starter motor 8 is connected to the
図2は、車両起動時に、各コントローラ9〜12で行われる制御内容を説明するための図である。運転者が図示しないイグニッションキーをON位置まで回動すると、イグニッションスイッチ17がオンし、12Vバッテリ7から車両コントローラ9に電力が供給される。これにより、車両コントローラ9が起動する。起動した車両コントローラ9は、エンジンコントローラ10、モータコントローラ11、および、バッテリコントローラ12に対して、起動信号を送信する(i)。各コントローラ10,11,12は、起動信号を受信して起動する。
FIG. 2 is a diagram for explaining the control contents performed by the controllers 9 to 12 when the vehicle is started. When the driver turns an ignition key (not shown) to the ON position, the
各コントローラ10〜12の起動後、車両コントローラ9は、モータコントローラ11に対して、メインリレー5の診断要求信号を送信する(ii)。診断要求信号を受信したモータコントローラ11は、メインリレー5の故障診断を行い、診断結果を車両コントローラ9に送信する(iii)。車両コントローラ9は、モータコントローラ11からメインリレー5が正常である旨の信号を受信し、かつ、バッテリコントローラ12から強電オン許可信号を受信すると(iv)、メインリレー5をオンする。メインリレー5をオンすると、メインリレー5をオンしたことを知らせる信号をモータコントローラ11に送信する(v)。
After the activation of the
モータコントローラ11は、メインリレー5がオンしたことを知らせる信号を受信すると、インバータ3内に設けられている図示しないコンデンサの充電が完了したか否かを確認する。充電が完了したと判定すると、充電完了信号を車両コントローラ9に送信する(vi)。車両コントローラ9は、モータコントローラ11から充電完了信号を受信すると、強電供給完了信号をモータコントローラ11に送信する(vii)。
When receiving a signal notifying that the main relay 5 is turned on, the motor controller 11 checks whether or not charging of a capacitor (not shown) provided in the
車両コントローラ9は、エンジンコントローラ10、モータコントローラ11、バッテリコントローラ12から制御準備完了信号を受信すると(viii)、クランクプーリークラッチ14をオンし(ix)、完爆判定、すなわち、エンジン1が始動したか否かの判定を行う(x)。エンジン1の始動完了後は、各コントローラ9〜12において、通常の制御が行われる。
When the vehicle controller 9 receives a control preparation completion signal from the
上述したように、一実施の形態における車両用制御装置では、運転者のイグニッションキー操作に基づいてスタートスイッチ16がオンしてスタータモータ8が駆動し、エンジン1が始動する。すなわち、エンジン始動に際し、車両コントローラ9が介在しないため、上述した車両コントローラ9の起動からメインリレー5をオンにする制御が完了するまでの間に、エンジン1が始動されて、車両が走行を開始する場合がある。この場合、上述したメインリレー5をオンする前の故障診断が中断されるため、メインリレー5を安全にオンできるか否かの判断ができず、アイドルストップが行われるまでは、強電系ラインは遮断されたままとなる。この間は、36Vバッテリ6の充電を行うことができないため、36Vバッテリ6のSOCが低下してしまう。
As described above, in the vehicle control device according to the embodiment, the
一実施の形態における車両用制御装置では、メインリレー5がオンする前にエンジン1が始動されて車両が走行を開始した場合に、メインリレー5をオンするための制御を行う。以下では、図3に示すフローチャートを参照しながら、車両走行開始後に、メインリレー5をオンにするための制御について説明する。
In the vehicle control device according to the embodiment, when the
図3は、一実施の形態における車両用制御装置により行われるエンジン始動時の制御内容を示すフローチャートである。ステップS10から始まる処理は、車両コントローラ9により行われる。ステップS10では、メインリレー5がオンされる前に、ハイブリッド車両が走行を開始したか否かを判定する。 FIG. 3 is a flowchart showing the contents of control at the time of engine start performed by the vehicle control device according to the embodiment. The process starting from step S10 is performed by the vehicle controller 9. In step S10, it is determined whether or not the hybrid vehicle has started running before the main relay 5 is turned on.
上述したように、メインリレー5のオン/オフは、車両コントローラ9が行うので、車両コントローラ9の起動後にメインリレー5をオンする処理が完了する前に、スタータモータ8によりエンジン1が始動されて、車両が走行を開始したか否かを判定する。なお、車両が走行を開始したか否かは、車速センサ18から入力される車速信号に基づいて行う。メインリレー5がオンする前に車両が走行を開始したと判定するとステップS20に進む。一方、メインリレー5がオンした後に車両が走行を開始した場合、または、車両が走行を開始していない場合には、フローチャートによる処理を終了する。
As described above, since the vehicle controller 9 turns on / off the main relay 5, the
ステップS20では、回転速度センサ1aにより検出されるエンジン回転速度Nが所定の回転速度Nsと一致するように制御する。この所定の回転速度Nsは、モータ2がエンジン1に連れ回されて回転している時にメインリレー5をオンしてもメインリレー5を含む強電部品が故障しないモータ回転速度Nmに基づいて算出する。モータ回転速度Nmは、実験やモデルを用いた演算等により予め求めておく。ここでは、Nm=1500(rpm)とし、プーリー&ベルト動力伝達機構13のエンジン1とモータ2とのプーリー比を2.5とすると、エンジン1の所定の回転速度Nsは、Ns=600(=1500/2.5)(rpm)となる。すなわち、ステップS20では、車両走行中に、所定の回転速度Ns(=600)より高くなっているエンジン1の回転速度Nを所定の回転速度Nsに下げる制御を行う。
In step S20, control is performed so that the engine rotational speed N detected by the rotational speed sensor 1a matches a predetermined rotational speed Ns. The predetermined rotational speed Ns is calculated based on the motor rotational speed Nm that does not cause a failure of the high-power components including the main relay 5 even when the main relay 5 is turned on when the
ステップS20に続くステップS30では、車速を一定とするために、無段変速機19の変速比を算出し、算出した変速比に変更する。車速は、次式(1)で表され、最終減速比とタイヤ半径は、車両に固有の値である。なお、最終減速比は、減速機20で減速される比率である。従って、変速比は、式(2)で表されるので、車速センサ18で検出される車速と、所定のエンジン回転速度Nsに基づいて、無段変速機19の変速比を算出する。
車速=エンジン回転速度/変速比/最終減速比×2π×タイヤ半径 …(1)
変速比=エンジン回転速度/最終減速比/車速×2π×タイヤ半径 …(2)
In step S30 following step S20, in order to keep the vehicle speed constant, the gear ratio of the continuously
Vehicle speed = engine rotation speed / transmission ratio / final reduction ratio × 2π × tire radius (1)
Gear ratio = engine speed / final reduction ratio / vehicle speed × 2π × tire radius (2)
上述したように、ステップS20では、エンジン1の回転速度Nを所定の回転速度Nsに下げる制御を行うため、ステップS30では、無段変速機19の変速比を低くする制御を行うことになる。
As described above, in step S20, control for lowering the rotational speed N of the
無段変速機19の変速比を算出して、算出した変速比に変更すると、ステップS40に進む。ステップS40では、回転速度センサ1aで検出したエンジン1の回転速度Nが所定の回転速度Nsと一致したか否かを判定する。エンジン1の回転速度Nが所定の回転速度Nsと一致していないと判定するとステップS20に戻り、一致したと判定するとステップS50に進む。
When the gear ratio of the continuously
ステップS50では、メインリレー5をオンする前に、モータ2の回転速度、すなわち、エンジン1の回転速度Nが高くならないように、エンジン回転速度の上限値を、予め設定されている上限値より低い所定の上限値に変更して、ステップS60に進む。ステップS60では、メインリレー5をオンして、ステップS70に進む。ステップS70では、ステップS50で変更したエンジン回転速度Nの上限値を変更前の上限値に戻して、図3に示すフローチャートによる処理を終了する。
In step S50, before turning on the main relay 5, the upper limit value of the engine rotation speed is lower than a preset upper limit value so that the rotation speed of the
一実施の形態における車両用制御装置によれば、36Vバッテリ6とインバータ3との間に設けられるメインリレー5をオンする前に、エンジン1が始動されて車両が走行を開始すると、エンジン1の回転速度Nを所定の回転速度Nsに制御した状態でメインリレー5をオンするので、メインリレー5を破損させることなく車両走行中にオンすることができる。これにより、車両走行中に、モータ2の回生運転により発電された電力を36Vバッテリ6および/または12Vバッテリ7に供給することができ、バッテリ6,7のSOCが低下することを防ぐことができる。
According to the vehicle control device in the embodiment, before the main relay 5 provided between the 36V battery 6 and the
また、一実施の形態における車両用制御装置によれば、エンジン1の回転速度Nが所定の回転速度Nsに制御された状態でメインリレー5をオンする前に、エンジン1の回転速度Nの上限値を所定の上限値に設定するので、メインリレー5をオンする際にエンジン1の回転速度が高くなるのを防ぐことができる。これにより、車両走行時にエンジン1の回転速度、すなわち、モータ2の回転速度が高くなって、メインリレー5をオンした時に、メインリレー5が破損することを防ぐことができる。また、メインリレー5をオンした後は、変更したエンジン1の回転速度の上限値を変更前の上限値に戻すので、車両走行に支障を来すことはない。
Further, according to the vehicle control apparatus in the embodiment, the upper limit of the rotational speed N of the
一実施の形態における車両用制御装置によれば、エンジン始動後にメインリレー5をオンする場合には、無段変速機19の変速比を、車速センサ18により検出される車速およびエンジン1の所定の回転速度Nsに基づいて算出される変速比に変更するので、メインリレー5をオンした際に車速が変動するのを防ぐことができる。従って、車両走行中にメインリレー5がオンされても、運転者が違和感を感じることはない。
According to the vehicle control device in the embodiment, when the main relay 5 is turned on after the engine is started, the speed ratio of the continuously
本発明は、上述した一実施の形態に限定されることはない。例えば、変速機として無段変速機19を用いた場合について説明したが、複数の変速段を有し、変速比が不連続に変更する自動変速機(オートマチックトランスミッション)を搭載した車両に適用することもできる。この場合、上述した式(2)に基づいて算出される変速比に最も近い変速比の変速段に変更すればよい。
The present invention is not limited to the embodiment described above. For example, although the case where the continuously
図3に示すフローチャートでは、ステップS10において、メインリレー5がオンされる前に、ハイブリッド車両が走行を開始したか否かを判定した。しかし、メインリレー5がオンされる前に、エンジン1が始動したか否かを判定し、エンジン1が始動したと判定すると、ステップS20以降の処理を行うようにしてもよい。また、ステップS10において、メインリレー5をオンする前にエンジン1が始動されて、エンジン1の回転速度Nが所定の回転速度Nsより高いか否かを判定するようにしてもよい。すなわち、メインリレー5をオンする前にエンジン1が始動されて、エンジン1の回転速度Nが所定の回転速度Nsより高くなった場合に、ステップS20以降の処理を行うようにしてもよい。
In the flowchart shown in FIG. 3, in step S10, it is determined whether or not the hybrid vehicle has started running before the main relay 5 is turned on. However, before the main relay 5 is turned on, it is determined whether or not the
特許請求の範囲の構成要素と一実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、スタータモータ8がエンジン始動手段を、車両コントローラ9およびエンジンコントローラ10が回転速度制御手段を、車両コントローラ9がリレー制御手段、上限値設定手段および変速比変更手段を、車速センサ18が車速検出手段をそれぞれ構成する。なお、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、各構成要素は上記構成に限定されるものではない。
The correspondence between the constituent elements of the claims and the constituent elements of the embodiment is as follows. That is, the starter motor 8 is the engine starting means, the vehicle controller 9 and the
1…エンジン
1a…回転速度センサ
2…モータジェネレータ
3…インバータ
4…DC/DCコンバータ
5…メインリレー
6…36Vバッテリ
7…12Vバッテリ
8…スタータモータ
9…車両コントローラ
10…エンジンコントローラ
11…モータコントローラ
12…バッテリコントローラ
13…プーリー&ベルト動力伝達機構
14…クランクプーリークラッチ
15…車載通信線
16…スタートスイッチ
17…イグニッションスイッチ
18…車速センサ
19…無段変速機
20…減速機
21a,21b…駆動輪
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記エンジンの回転速度を制御する回転速度制御手段と、
前記エンジンによって駆動されて発電を行うと共に前記エンジンを駆動するモータジェネレータと、前記モータジェネレータにより発電された電力を蓄えると共に前記モータジェネレータに電力を供給するバッテリとの間に設けられるリレーの開閉を制御するリレー制御手段とを備え、
前記回転速度制御手段は、前記リレー制御手段により前記リレーをオンする前に、前記エンジン始動手段により前記エンジンが始動されると、前記エンジンの回転速度を所定の回転速度に制御し、
前記リレー制御手段は、前記エンジンの回転速度が前記所定の回転速度に制御された状態で前記リレーをオンすることを特徴とする車両用制御装置。 Engine starting means for starting the engine based on at least the driver's engine starting operation;
Rotational speed control means for controlling the rotational speed of the engine;
Controls the opening and closing of a relay provided between the motor generator driven by the engine and driving the engine and the battery that stores the electric power generated by the motor generator and supplies the electric power to the motor generator Relay control means for
The rotational speed control means controls the rotational speed of the engine to a predetermined rotational speed when the engine is started by the engine starting means before turning on the relay by the relay control means,
The vehicle control device, wherein the relay control means turns on the relay in a state where the rotational speed of the engine is controlled to the predetermined rotational speed.
前記リレー制御手段によって、前記エンジンの回転速度が所定の回転速度に制御された状態で前記リレーをオンする前に、前記エンジンの回転速度の上限値を所定の上限値に設定する上限値設定手段をさらに備えることを特徴とする車両用制御装置。 The vehicle control device according to claim 1,
Upper limit setting means for setting the upper limit value of the engine rotation speed to a predetermined upper limit value before the relay is turned on in a state where the engine rotation speed is controlled to the predetermined rotation speed by the relay control means. The vehicle control device further comprising:
前記上限値設定手段は、前記リレー制御手段によって前記リレーがオンされると、前記所定の上限値への設定を解除することを特徴とする車両用制御装置。 The vehicle control device according to claim 2,
The upper limit value setting means cancels the setting to the predetermined upper limit value when the relay is turned on by the relay control means.
車両の速度を検出する車速検出手段と、
変速比が連続的に変化する無段変速機の変速比を変更する変速比変更手段とをさらに備え、
前記変速比変更手段は、前記エンジン始動後に前記リレーをオンする場合には、前記無段変速機の変速比を、前記車速検出手段により検出される車速および前記エンジンの所定の回転速度に基づいて算出される変速比に変更することを特徴とする車両用制御装置。 The vehicle control device according to any one of claims 1 to 3,
Vehicle speed detection means for detecting the speed of the vehicle;
A gear ratio changing means for changing the gear ratio of the continuously variable transmission in which the gear ratio changes continuously;
When the relay is turned on after the engine is started, the speed ratio changing means determines the speed ratio of the continuously variable transmission based on a vehicle speed detected by the vehicle speed detecting means and a predetermined rotational speed of the engine. A vehicular control device that changes to a calculated gear ratio.
車両の速度を検出する車速検出手段と、
複数の変速段を有し、変速比が不連続に変化する自動変速機の変速段を変更する変速段変更手段とをさらに備え、
前記変速段変更手段は、前記エンジン始動後に前記リレーをオンする場合には、前記車速検出手段により検出される車速および前記エンジンの所定の回転速度に基づいて算出される変速比に最も近い変速比の変速段に変更することを特徴とする車両用制御装置。 The vehicle control device according to any one of claims 1 to 3,
Vehicle speed detection means for detecting the speed of the vehicle;
Shift stage changing means for changing the shift stage of the automatic transmission having a plurality of shift stages and the gear ratio changing discontinuously;
When the relay stage is turned on after the engine is started, the gear stage changing unit is closest to a gear ratio calculated based on a vehicle speed detected by the vehicle speed detecting unit and a predetermined rotation speed of the engine. The vehicle control device is characterized in that the speed is changed to the gear position.
前記回転速度制御手段は、前記エンジンの回転速度が前記所定の回転速度より高い場合にのみ、前記エンジンの回転速度を前記所定の回転速度に制御することを特徴とする車両用制御装置。
In the vehicle control device according to any one of claims 1 to 5,
The vehicle control device, wherein the rotational speed control means controls the rotational speed of the engine to the predetermined rotational speed only when the rotational speed of the engine is higher than the predetermined rotational speed.
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