JP2010105584A - 車高制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コンプレッサの能力以上の速さで車高を上昇させることができる車高制御装置を提供する。
【解決手段】コンプレッサ１１からエアばねにエアを供給し得るように配管（ンプレッサ吐出側管２０、ドライヤ側管２５、主配管１２、分岐配管１３、ドライヤ２１、流れ調整機構部２６）を設けた。給排気弁５及びタンクバルブ１６が開弁している状態でタンク１５からエアばね２にエアを供給できると共に、この際、モータ１８ひいてはコンプレッサ１１が起動されることにより、エアばね２へのエア供給をタンク１５及びコンプレッサ１１から同時に行える。このため、エアばね２へのエアの供給をコンプレッサ１１のみから行う場合に比して、車高上昇を迅速に行える。換言すれば、コンプレッサ１１の能力以上の速さで車高を上昇させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両に用いられる車高制御装置に関する。

従来の車高制御装置の一例として、コンプレッサの吐出量を切り替えることにより、車高上昇を速くするようにした車高制御装置（特許文献１参照）がある。
特開平１０−１９３９４０号公報

ところで、上述した従来技術では、車高上昇がコンプレッサの能力により制限されるというのが実情であった。
本発明は、コンプレッサの能力以上の速さで車高を上昇させることができる車高制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、車輪と車体との間に介装されるエアサスペンションの空気圧を調整することにより車高を調整する車高制御装置であって、空気を加圧するコンプレッサと、該コンプレッサにより加圧された空気を貯蔵して前記エアサスペンションに供給するタンクとを備え、前記コンプレッサから前記エアサスペンションに加圧された空気を供給する配管を設け、前記コンプレッサと前記タンクから同時に前記エアサスペンションに加圧された空気を供給可能としたことを特徴とする。

本発明によれば、コンプレッサの能力以上の速さで車高を上昇させることができる。

以下、本発明の一実施形態に係る車高制御装置を図面に基づいて説明する。
図１において、本実施形態に係る車高制御装置１は、図示しない車両の車輪と車体との間に介装されるエアばね２の空気圧を調整することにより車高を調整する。本実施形態では、エアばね２、ハイトセンサ３及び給排気弁５を、４個の車輪に対応して各１個備えているが、図１では、便宜上、１個の車輪に対応するもののみを記載している。以下、エアばね２、ハイトセンサ３及び給排気弁５については、図１に示したもので代表して説明する。本実施形態では、エアばね２がエアサスペンションを構成している。

車高制御装置１は、コンプレッサ装置６と、コントローラ７と、を備えている。コンプレッサ装置６は、吸込みフィルタ９に管（以下、吸込み側管という。）１０を介して接続され、吸込みフィルタ９及び吸込み側管１０を通して吸込んだ空気を加圧（圧縮）するコンプレッサ１１を含み、コンプレッサ１１により加圧された空気（以下、圧縮空気ともいう。また、エアともいう。）を、後述する主配管１２及び分岐配管１３を介してエアばね２に供給し、かつ、主配管１２及びこの主配管１２に分岐して接続されたタンク配管１４を介してタンク１５に貯蔵するようにしている。

タンク１５に貯蔵された圧縮空気は、タンク配管１４に配置されたタンクバルブ１６がコントローラ７に開弁制御されることによりタンク配管１４、主配管１２及び分岐配管１３を介してエアばね２に供給される。タンク配管１４には圧力センサ１７が接続されており、タンク１５に貯蔵されたエアの圧力（適宜、タンク圧力という。）Ｐを検出する。タンク圧力Ｐはコントローラ７に入力されて、タンクバルブ１６の開弁制御及び後述するモータ１８の回転数設定等に用いられるようになっている。

コンプレッサ装置６は、前記コンプレッサ１１に加えて、以下の（i）〜（iv）項に示す構成要素を含んでいる。
（i）コンプレッサ１１を駆動するモータ１８
（ii）コンプレッサ１１に管（コンプレッサ吐出側管２０という。）を介して接続され、コンプレッサ１１で圧縮した空気を乾燥させるドライヤ２１
（iii）並列接続された逆止弁２２及びオリフィス２３からなり、逆止弁２２及びオリフィス２３の２つの接続部のうち一方が管（以下、ドライヤ側管という。）２５を介してドライヤ２１に接続され、前記２つの接続部のうち他方が主配管１２の一端部に接続され、コンプレッサ１１から送られる空気（圧縮空気）について主配管１２側に吐出する流れ調整機構部２６
（iv）吸込み側管１０の途中の部分及びコンプレッサ吐出側管２０の途中の部分の間に介在されてコントローラ７にオン（ＯＮ）、オフ（ＯＦＦ）制御される排気弁２８

逆止弁２２は、ドライヤ２１から主配管１２への空気の流れを許容するようになっている。
本実施形態では、コンプレッサ吐出側管２０、ドライヤ側管２５、主配管１２、分岐配管１３、ドライヤ２１、及び流れ調整機構部２６が請求項１の配管に相当する。
排気弁２８は、常時はオフ（閉弁）とされている一方、コントローラ７にオン制御されることにより開弁してエアを大気へ排気するようになっている。

主配管１２は、その一端部が、上述したように逆止弁２２及びオリフィス２３の２つの接続部のうち他方、ひいては流れ調整機構部２６に接続されているが、その他端部が、４個の車輪に対応して設けられる４本の分岐配管１３の各一端部を接続する部材（以下、分岐配管集合接続部材という。）３０に接続されている。４本の分岐配管１３の他端部に前記エアばね２が夫々接続されている。４本の分岐配管１３の途中にはコントローラ７に制御される前記給排気弁５（図１には上述したように１個のみを記載する。）が備えられており、各エアばね２に対する給排気は、各分岐配管１３を通して独立して行えるようになっている。
エアばね２に対応して車高を検出する前記ハイトセンサ３（図１には上述したように１個のみを記載する。）が設けられ、その検出信号がコントローラ７に入力されるようにしている。

コントローラ７は、モータ１８を駆動するためのモータドライバ回路３２を含んでいる。モータドライバ回路３２にはコンプレッサリレー３３を介してバッテリ３４が接続されており、コントローラ７の信号によりコンプレッサリレー３３のコイルを励磁することにより、常開の接点３５を閉じてバッテリ３４の電圧をモータ１８に供給することによりモータ１８が起動して回転し、コンプレッサ１１による空気の圧縮が開始されるようになっている。モータ１８は、ブラシレスモータであり、コントローラ７に備えられたモータドライバ回路３２からの電源供給に対するＰＷＭ制御により駆動される。そして、この際のＰＷＭ周波数（オン、オフの周期）を制御することによりモータ１８の回転数を調整するようにしている。
コントローラ７には、さらに、上昇用、下降用車高調整マニュアルスイッチ３７、３８と、オン作動されることによりコントローラ７の制御を開始させるためのイグニッションスイッチ３９と、が接続されている。

コントローラ７は、ハイトセンサ３の検出値すなわち車高ｈが所定値ｈＬより低い場合（ステップＳ１でＹＥＳ判定した場合）には、コントローラ７は給排気弁５を開き、分岐配管１３を介してエアばね２に対してエアの給排気を行えるようにしている。
また、コントローラ７は、車高ｈが所定値ｈＬより低い（ｈ＜ｈＬ）場合（ひいては給排気弁５を開弁した場合）、タンク圧力Ｐが所定値ＰＬを超える値（Ｐ＞ＰＬ）であるときには、タンクバルブ１６を開弁し（図５ステップＳ１〜Ｓ４参照）、タンク１５からエアばね２へのエアの供給を行えるようにしている。
さらに、コントローラ７は、車重の軽重（ひいては車高上昇速度）及びタンク圧力Ｐ（図５ステップＳ５、ステップＳ６Ａ〜Ｓ６Ｄ参照）に応じて、モータ１８の回転作動及び停止制御を選択的に行い（図５ステップＳ７〜Ｓ１８参照）、モータ１８を回転作動させることによりコンプレッサ１１を作動して、コンプレッサ１１からエアばね２へのエアの供給を行え得るようにしている。

なお、一定のタンク圧力Ｐ、モータ１８の回転数が一定の条件のとき、図２に示すように、エアばね２で支える荷重が大きくなるに従い（ひいては車重が重くなるに従い）、車高上昇速度は低くなる関係にあることに基づき、本実施形態では、車重の軽重判定を、車高上昇速度を予め設定した値と比較することにより行っている（図５のステップＳ５）。
コントローラ７は、上述したようにモータ１８を回転作動させる場合、図６に表形式で示すように、車重、タンク圧力Ｐに応じて回転速度を、高速、中速、低速の何れにするかの選択設定を行う。
例えば、車重が重く、タンク圧力Ｐが「中」の場合には、モータ１８の回転数を中速とし（図５のステップＳ１３、図６でNo.5）、車重が重く、タンク圧力Ｐが「低」の場合には、モータ１８の回転数を高速（図５のステップＳ１５、図６でNo.6）とするように制御（選択設定）する。

なお、エアばね２に対してコンプレッサ１１から供給される風量（コンプレッサ風量）は、タンク１５から供給される風量(タンク風量)に比べて少なく、これに伴い、図３に示すように、エアばね２へのコンプレッサ１１からのエアの供給に伴う車高上昇特性は、タンク１５からのエアの供給に伴う車高上昇特性に比して、傾斜が緩やかになっている。
また、タンク圧力Ｐが高圧、中圧、低圧の場合には、当該各場合の車高上昇特性は、図４に示すように、この順で傾斜が緩やかになる。同様に、モータ１８が高回転、中回転、低回転の場合には、当該各場合の車高上昇特性は、同図に示すように、この順で傾斜が緩やかになる。

上述したように構成された車高制御装置１の作用を、コントローラ７が実行する図５に示す車高調整制御のフローチャートに基づいて、説明する。
コントローラ７は、人員が乗車され、又は積荷が積載され、イグニッションスイッチ３９がオン（ＯＮ）されることにより、制御を開始し、ハイトセンサ３の検出により得られた車高ｈが所定値ｈＬより低いか否かを判定する（ステップＳ１）。
ステップＳ１で「車高ｈが所定値ｈＬより低い」（ＹＥＳ）と判定すると、給排気弁５を開弁させる（ステップＳ２）。ステップＳ２に続いて、圧力センサ１７が検出するタンク圧力Ｐが所定値ＰＬを超えているか否かを判定する（ステップＳ３）。
ステップＳ３で「タンク圧力Ｐが所定値ＰＬを超えている」（ＹＥＳ）と判定すると、タンクバルブ１６を開弁する（ステップＳ４）。

ステップＳ４に続いて、ハイトセンサ３の検出値に基づいて算出される車高上昇速度Ｖが予め定められる速度第１、第２、第３閾値Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３（Ｖ１＞Ｖ２＞Ｖ３）で定まる４つの範囲のうち何れの範囲に入るかを判定する（ステップＳ５）。前記４つの範囲は、車高上昇速度ＶがＶ３未満（Ｖ＜Ｖ３）の範囲（遅い）、Ｖ３からＶ２（Ｖ３≦Ｖ＜Ｖ２）の範囲、Ｖ２からＶ１（Ｖ２≦Ｖ＜Ｖ１）の範囲、Ｖ１以上の（Ｖ１≦Ｖ）範囲（速い）であり、これら範囲は、車重で示せば、図６の表に示すように、この順に、車重が最大、重い、標準、軽いことを示す範囲に相当する。

ステップＳ５で、車高上昇速度ＶがＶ＜Ｖ３の範囲、Ｖ３≦Ｖ＜Ｖ２の範囲、Ｖ２≦Ｖ＜Ｖ１の範囲、Ｖ１≦Ｖの範囲であると夫々判定されると、夫々ステップＳ６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄに進んで、タンク圧力Ｐが予め定められる圧力第１、第２閾値Ｐ１，Ｐ２（Ｐ１＜Ｐ２）で定まる３つの範囲のうち何れの範囲に入るかを判定する。前記３つの範囲は、タンク圧力ＰがＰ２を超える（Ｐ＞Ｐ２）範囲（高）、Ｐ１からＰ２（Ｐ１≦Ｐ≦Ｐ２）の範囲（中）、Ｐ１未満（Ｐ＜Ｐ１）の範囲（低）である。圧力第１、第２閾値Ｐ１，Ｐ２としては、例えば，10bar,15barが用いられる。

ステップＳ６Ａで、タンク圧力Ｐが、Ｐ＞Ｐ２の範囲、Ｐ１≦Ｐ≦Ｐ２の範囲、Ｐ＜Ｐ１の範囲であると夫々判定すると、それぞれに対応してステップＳ７、Ｓ８、Ｓ９（図６で夫々NO.1、NO.2、NO.3に相当する。）が実行される。ステップＳ７、Ｓ８、Ｓ９では、何れもモータ１８が高速で回転作動される。

ステップＳ６Ｂで、タンク圧力Ｐが、Ｐ＞Ｐ２の範囲、Ｐ１≦Ｐ≦Ｐ２の範囲、Ｐ＜Ｐ１の範囲であると夫々判定すると、それぞれに対応してステップＳ１０、Ｓ１１、Ｓ１２（図６で夫々NO.4、NO.5、NO.6に相当する。）が実行される。ステップＳ１０では、モータ１８は停止状態に維持される。ステップＳ１１ではモータ１８が中速で回転作動される。ステップＳ１２では、モータ１８が高速で回転作動される。

ステップＳ６Ｃで、タンク圧力Ｐが、Ｐ＞Ｐ２の範囲、Ｐ１≦Ｐ≦Ｐ２の範囲、Ｐ＜Ｐ１の範囲であると夫々判定すると、それぞれに対応してステップＳ１３、Ｓ１４、Ｓ１５（図６で夫々NO.7、NO.8、NO.9に相当する。）が実行される。ステップＳ１３では、モータ１８は停止状態に維持される。ステップＳ１４ではモータ１８が中速で回転作動される。ステップＳ１５では、モータ１８が高速で回転作動される。

ステップＳ６Ｄで、タンク圧力Ｐが、Ｐ＞Ｐ２の範囲、Ｐ１≦Ｐ≦Ｐ２の範囲、Ｐ＜Ｐ１の範囲であると夫々判定すると、それぞれに対応してステップＳ１６、Ｓ１７、Ｓ１８（図６で夫々NO.10、NO.11、NO.12に相当する。）が実行される。ステップＳ１６では、モータ１８は停止状態に維持される。ステップＳ１７ではモータ１８が低速で回転作動される。ステップＳ１８では、モータ１８が中速で回転作動される。

前記ステップＳ１でＮＯと判定すると、当該車高調整制御を終了する。
また、ステップＳ３でＮＯと判定すると、タンクバルブ１６は閉弁とされる（ステップＳ１９）。ステップＳ１９に続いて、モータ１８を高速で回転させて（ステップＳ２０）、コンプレッサ１１のみによるエアの供給を行う（ステップＳ２１）。これにより、タンク１５が所定値以下の場合は、タンク１５へのエアの供給を止め、エアばね２にのみエアを供給することができるので、車高上昇を迅速に行える。

上述したように構成された車高制御装置１は、給排気弁５及びタンクバルブ１６が開弁している状態でタンク１５からエアばね２にエアを供給できると共に、この際、モータ１８ひいてはコンプレッサ１１が起動されることにより、エアばね２へのエア供給をタンク１５及びコンプレッサ１１から同時に行える。このため、エアばね２へのエアの供給をコンプレッサ１１のみから行う場合に比して、車高上昇を迅速に行える。換言すれば、コンプレッサ１１の能力以上の速さで車高を上昇させることができる。

上述した車高制御装置１は、人員の通常の乗降時の荷重変化や積荷の積載時の荷重変化が生じた際の車高調整に用いることができる。また、上述した車高制御装置１を、車高が高くされた車種で、乗員の乗降時（停止時）には、乗り降りを楽に行えるように車高が下げられ、走行に伴い、通常の車高に戻す（上げる）ようにした、いわゆる車速感応での車高調整を行う車両に用いることが可能である。

上記実施形態では、タンク１５及びコンプレッサ１１からエアばね２へエアを同時供給すること(以下、単にエアの同時供給ともいう。)により、コンプレッサ１１の能力以上の速さで車高を上昇させるようにしている。このようなエアの同時供給に伴うコンプレッサ１１の連続稼動により、コンプレッサ１１の温度上昇を招くことになる。そして、過熱防止などの観点から、車高調整後は放熱させる必要がある。一方、タンク１５からエアばね２へエアを供給したためにタンク圧力Ｐが下がっている。この結果、次の車高調整までにタンク圧力Ｐを回復させるためにコンプレッサ１１を連続かつ高速で運転することが要求され、このような運転を行うことによりコンプレッサ１１がさらに高熱化するという問題点が起こり得る。

上記問題点に対して、コンプレッサ（一例として図１のコンプレッサ１１を用いて説明する。）のフル稼働を極力抑えるべく対処した改善策として、次の（１）項に示す改善策（以下、第１改善策という。）がある。
また、車高調整に関して、車高調整用マニュアルスイッチ(一例として図１の上昇用車高調整マニュアルスイッチ３７を用いて説明する。)をＯＮしてモータ（一例として図１のモータ１８を用いて説明する。）ひいてはコンプレッサ（一例として図１のコンプレッサ１１を用いて説明する。）を稼動させて強制的に車高上昇させる場合があるが、なんらの対処もせずにモータ１８（コンプレッサ１１）を高速回転させると、この場合にもコンプレッサ１１の温度上昇を招くことになる。この場合の改善策を、第２改善策として次の（２）項に示す。
さらに、前記車速感応時のモータ１８（コンプレッサ１１）の回転による車高上昇の際にも、なんらの対処もせずにモータ１８（コンプレッサ１１）を高速回転させると、この場合にもコンプレッサ１１の温度上昇を招くことになる。この場合の改善策を、第３改善策として次の（３）項に示す。

（１）第１改善策（図７参照）
第１改善策では、前記エアの同時供給に伴いタンク圧力Ｐが所定値（以下、第１所定値という。）Ｐ１ｔ（例えば10bar）未満に下がった場合に、モータ１８及びコンプレッサ１１を稼動させることにするが、以下に示す内容の処理を行うことにより、モータ１８ひいてはコンプレッサ１１の高速常時運転を回避して、次の車高調整までのタンク圧力Ｐの回復を図るようにしている。
すなわち、第１改善策では、車高調整の回数を数える車高上昇回数カウンタ（図示省略）を用いている。前記車高上昇回数カウンタは、例えば、車高調整（図５参照）の終了時に１ずつカウントする〔図７の線分に付した数字は当該カウント数に相当する。〕ことで車高調整の回数を数えるようにしている。車高調整を２回、３回行う場合の例を、図７に夫々、点線、実線で示す。
なお、車高調整を１回行う毎に、タンク（一例として図１のタンク１５を用いて説明する。）から気体が排出されるので、圧力が下がることになる。

そして、第１改善策では、前記エアの同時供給処理〔図５参照。図７左側部分（時間０からタンク圧力Ｐが第１所定値Ｐ１ｔに達する時点までの領域）〕後に、車高検出手段（一例として図１のハイトセンサ３を用いて説明する。）が検出する車高値が所定値より低いと判断されたときはタンク圧力Ｐが第１所定値Ｐ１ａ以上であれば、モータ１８は回転させずタンク１５からエアサスペンション（一例として図１のエアばね２を用いて説明する。）に圧縮空気を充填する。
エアばね２への圧縮空気の充填により、車高が上昇する一方、タンク圧力Ｐが第１所定値Ｐ１ｔ（例えば10bar）未満のときは、車高上昇回数カウンタのカウント値が「２」以下（車高調整が２回目以内）でタンク圧力Ｐが第１所定値Ｐ１ｔ（例えば10bar）未満のときはモータ１８の高速回転を、タンク圧力Ｐが所定値（以下、第３所定値という。）Ｐ３ｔ〔Ｐ２ｔ＜Ｐ３ｔ〕に達すると回転を停止することを条件にして行い、このモータ１８の高速回転により圧縮空気をタンク１５に急速に充填（急速充填）する（図７点線で示す線分参照）。換言すれば、車高調整が２回目以内では、エアの同時供給で低下したタンク圧力の回復のための充填を、モータ１８を高速回転して行うものの、タンク圧力が第３所定値Ｐ３ｔに達した段階でモータ１８の稼動を停止する。このため、コンプレッサ１１の不要な発熱を防止し、ひいてはコンプレッサ１１を高寿命化する（耐久性を向上する）ことができる。
また、車高上昇回数カウンタのカウント値が「３」以上（車高調整が３回目以降）では、タンク圧力Ｐが第１所定値Ｐ１ｔ未満のときはモータ１８（コンプレッサ１１）の回転を低速にしてタンク１５に圧縮空気を充填（低速充填）する（図７実線で示す実線参照）。この場合には、タンク圧力Ｐの回復を、モータ１８を低速回転して達成するので、コンプレッサ１１の不要な発熱を防止し、ひいてはコンプレッサ１１を高寿命化する（耐久性を向上する）ことができる。
また、タンク圧力Ｐが第１所定値Ｐ１ａ以上であれば、モータ１８は回転させずタンク１５からエアばね２に圧縮空気を充填する。

（２）第２改善策（図８参照）
この第２改善策では、前記エアの同時供給処理後に、車高上昇を上昇用車高調整マニュアルスイッチ３７をＯＮして強制的に行う場合、図８に示すように、上昇用車高調整マニュアルスイッチ３７をＯＮする時点で、タンク圧力Ｐが第２所定値Ｐ２ｔ未満のときは、エアばね２とタンク１５へ圧縮空気を、モータ１８を高速回転させることにより急速に充填する。また、タンク圧力Ｐが第２所定値Ｐ２ｔ以上で第３所定値Ｐ３ｔまでのときはモータ１８を低速回転させ、タンク圧力Ｐが第３所定値Ｐ３ｔに達すると、モータ１８の稼動を停止する。タンク圧力Ｐが第２所定値Ｐ２ｔ未満のときのみモータ１８ひいてはコンプレッサ１１を高速回転させ、タンク圧力Ｐが第２所定値Ｐ２ｔ以上で第３所定値Ｐ３ｔまでは低速回転とするので、コンプレッサ１１の不要な発熱を防止し、ひいてはコンプレッサ１１を高寿命化する（耐久性を向上する）ことができる。

（３）第３改善策（車速感応での車高調整時）
この場合、車両が走行を開始し、走行中に車高を上昇させる場合、モータ１８（コンプレッサ１１）の回転を低速にしてタンク１５又はエアばね２へ充填（低速充填）する。この第３改善策によれば、モータ１８の連続した高回転稼動、かつタンク１５又はエアばね２への急速充填を行うような事態を回避して、モータ１８ひいてはコンプレッサ１１をフル稼働させずにタンク１５又はエアばね２へのエア充填を行うので、コンプレッサ１１の温度上昇を抑制して耐久性が向上し、これに伴いコンプレッサ１１の高寿命化を図ることができる。

本発明の一実施形態に係る車高制御装置を模式的に示す図である。 エアばねで支える荷重と車高上昇速度との対応関係を示す荷重‐車高上昇速度特性を示す図である。 コンプレッサ及びタンクの夫々からエアばねへのエア供給に伴う車高上昇を時間対応で示す車高変化特性を示す図である。 図３において、コンプレッサを駆動するモータの回転速度が高速、中速、低速とされた場合、及びタンク圧力が高圧、中圧、低圧とされた場合の車高変化特性を示す図である。 図１のコントローラの制御内容を示すフローチャートである。 図５のフローチャートで実行されるモータの回転速度設定について、車重、タンク圧力Ｐに対応させて表形式で示す図である。 コンプレッサのフル稼働抑制のための第１改善策を説明するためのタンク圧力特性及びモータ回転数特性を示す図である。 コンプレッサのフル稼働抑制のための第２改善策を説明するためのタンク圧力特性及びモータ回転数特性を示す図である。

符号の説明

１…車高制御装置、２…エアばね（エアサスペンション）、１１…コンプレッサ、１２…主配管（配管）、１３…分岐配管（配管）、１５…タンク、２０…コンプレッサ吐出側管（配管）、２１…ドライヤ（配管）、２５…ドライヤ側管（配管）、２６…流れ調整機構部（配管）。

Claims (1)

1. 車輪と車体との間に介装されるエアサスペンションの空気圧を調整することにより車高を調整する車高制御装置であって、
   空気を加圧するコンプレッサと、該コンプレッサにより加圧された空気を貯蔵して前記エアサスペンションに供給するタンクとを備え、前記コンプレッサから前記エアサスペンションに加圧された空気を供給する配管を設け、前記コンプレッサと前記タンクから同時に前記エアサスペンションに加圧された空気を供給可能としたことを特徴とする車高制御装置。

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