JP2017121147A - Protective device of low-voltage battery for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、外部給電装置から給電可能な車両用低電圧バッテリの保護装置に関する。 The present disclosure relates to a protection device for a low voltage battery for a vehicle that can be fed from an external power feeding device.
近年、車両に搭載された高電圧バッテリに充電された電気エネルギを用いてモータ等の動力源を駆動して走行する、いわゆる電気自動車の普及が進んでいる。この種の電気自動車では、例えば車体に給電ケーブルを介して外部給電装置を接続することにより、高電圧バッテリの充電が行われる。 2. Description of the Related Art In recent years, so-called electric vehicles that run by driving a power source such as a motor using electric energy charged in a high-voltage battery mounted on a vehicle have been spreading. In this type of electric vehicle, the high voltage battery is charged by connecting an external power supply device to the vehicle body via a power supply cable, for example.
特許文献1には、外部給電装置により充電可能な電気自動車の一例が示されている。この文献では特に、外部給電装置による高電圧バッテリ充電として普通充電と急速充電とが選択可能に構成されており、それぞれに対応する充電回路が設けられることが記載されている。 Patent Document 1 shows an example of an electric vehicle that can be charged by an external power supply device. In particular, this document describes that normal charging and rapid charging can be selected as high-voltage battery charging by an external power feeding device, and a charging circuit corresponding to each is provided.
外部給電装置を用いた高電圧バッテリの充電では、ユーザが充電中の進捗状況(例えば充電量)を確認しようとする場合、外部給電装置側に表示装置がないときには、車両をキーオン操作することで始動準備状態にし、インパネ等の表示装置を用いて確認することがある。その際、ユーザが確認作業後にキーオフ操作を忘れてしまい、その後、始動準備状態が継続されることにより、低電圧バッテリ(走行用モータで駆動、回生させるために主に使われる高電圧バッテリではなく、低電圧で動作する機器を駆動するために使うバッテリ)が消費されてしまうおそれがある。特に普通充電では急速充電に比べて長時間にわたって車両が放置されることが多いため、始動準備状態が長時間継続されると、低電圧バッテリが上がる要因になってしまう。このような問題点に対して、ドライバが充電量を確認するためのインジケータを車両の給電口等に設けることも考えられるが、車両の美観を悪化させると共に、製造コストの上昇を招いてしまう。 When charging a high-voltage battery using an external power supply device, when the user wants to check the progress status (for example, the amount of charge) during charging, when there is no display device on the external power supply device side, a key-on operation is performed on the vehicle. In some cases, the engine is in a start-up preparation state and checked using a display device such as an instrument panel. At that time, the user forgets the key-off operation after the confirmation work, and then the start preparation state is continued, so that a low-voltage battery (not a high-voltage battery mainly used for driving and regenerating with a traveling motor) , A battery used to drive a device operating at a low voltage) may be consumed. In particular, in normal charging, the vehicle is often left for a long time as compared with rapid charging. Therefore, if the start preparation state is continued for a long time, the low voltage battery is increased. In order to solve such a problem, it may be possible to provide an indicator for the driver to check the amount of charge at the power supply port of the vehicle, but this deteriorates the appearance of the vehicle and increases the manufacturing cost.
本発明の少なくとも1実施形態は上述の問題点に鑑みなされたものであり、車両の美観悪化やコスト上昇を招くことなく、充電終了後の低電圧バッテリのバッテリ上がりを防止可能な車両用低電圧バッテリの保護装置を提供することを目的とする。 At least one embodiment of the present invention has been made in view of the above-described problems, and it is possible to prevent a low-voltage battery for a vehicle that can prevent a low-voltage battery from running out after charging without causing deterioration in the appearance of the vehicle and an increase in cost. An object of the present invention is to provide a battery protection device.
本発明の少なくとも1実施形態に係る車両用低電圧バッテリの保護装置は上記課題を解決するために、外部給電装置から車両に搭載された第1のバッテリへ給電する外部給電手段と、前記外部給電手段による充電が終了した後、前記車両に搭載された第2のバッテリが低電圧動作機器へ電力を供給している電力供給状態であるか否かを判定するバッテリ状態判定手段と、前記バッテリ状態判定手段により、前記第2のバッテリが前記電力供給状態である場合、前記電力供給状態の継続時間を算出する電力供給状態時間算出手段と、前記電力供給状態時間算出手段により算出される前記継続時間が所定時間以上となった場合、前記第2のバッテリから前記低電圧動作機器への電力供給を遮断する電力供給遮断手段と、を備える。 In order to solve the above-described problem, a vehicle low-voltage battery protection device according to at least one embodiment of the present invention includes an external power feeding unit that feeds power to a first battery mounted on a vehicle from the external power feeding device, and the external power feeding. Battery state determination means for determining whether or not a second battery mounted on the vehicle is in a power supply state supplying power to a low-voltage operating device after charging by the means is completed; and the battery state When the second battery is in the power supply state by the determining means, the power supply state time calculating means for calculating the duration of the power supply state and the duration calculated by the power supply state time calculating means Power supply cutoff means for cutting off the power supply from the second battery to the low-voltage operating device when the predetermined time has elapsed.
上記構成によれば、外部給電装置による第1のバッテリの充電終了後、第2のバッテリが低電圧動作機器へ電力供給する時間が所定時間以上となった場合、第2のバッテリから低電圧動作機器への電力供給が遮断される。これにより、第1のバッテリの充電終了後に、第2のバッテリが低電圧動作機器へ電力供給を継続することによる第2のバッテリの上がりを効果的に防止できる。 According to the above configuration, when the second battery supplies power to the low-voltage operating device for a predetermined time or longer after the charging of the first battery by the external power supply device, the low-voltage operation is performed from the second battery. The power supply to the equipment is cut off. Thereby, after completion of charging of the first battery, it is possible to effectively prevent the second battery from rising due to the second battery continuing to supply power to the low-voltage operating device.
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described in the embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present invention, but are merely illustrative examples. Absent.
図1は、本発明の少なくとも1実施形態に係る車両用低電圧バッテリの保護装置110がECU111内に搭載された車両1の構成例を示す模式図である。図2は、図1のECU111内にある車両用低電圧バッテリの保護装置110の内部構成を示すブロック図である。図3は、図2の車両用低電圧バッテリの保護装置110で実施される制御を工程ごとに示すフローチャートである。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a vehicle 1 in which a low-voltage
図1に示す車両1は、走行用駆動源として電動機3を備える電気自動車である。
電動機3は、力行又は回生駆動可能な電動機であり、例えば永久磁石式同期電動機である。電動機3はインバータ5を介して第1のバッテリ6に接続されており、力行時には、第1のバッテリ6に蓄えられた直流電力がインバータ5によって所定周波数の交流電力に変換されて供給されることにより、トルクを発生可能である。電動機3から出力された動力は、プロペラシャフト13、差動装置12、及び駆動軸14を介して左右の駆動輪16に伝達され、車両1の走行が実現される。
A vehicle 1 shown in FIG. 1 is an electric vehicle including an
The
一方、回生時(例えば車両減速時等)には、電動機3は入力されるトルクによって発電機(ジェネレータ)として機能し、電気エネルギを発生させる。回生時に電動機3では交流電力が発電され、当該交流電力はインバータ5によって直流変換された後、第1のバッテリ6に充電される。このように第1のバッテリ6に充電された電力は電動機3の力行駆動時に消費され、十分な航続距離化が得られるようになっている。また回生時には電動機3が回生トルクを発生する。回生トルクは走行中の車両1に対して制動トルク(回生ブレーキ)として作用する。
On the other hand, at the time of regeneration (for example, at the time of vehicle deceleration), the
第1のバッテリ6は、充放電可能な二次電池であり、例えばリチウムイオン、ニッケル水素又は鉛電池等の二次電池からなり、主に電動機3の駆動用電力として利用可能な直流電力が充電されている。本実施形態では、第1のバッテリ6は後述する外部給電手段20を介して給電可能に構成されている。
The
尚、第1のバッテリ6に充電される電気エネルギは外部給電手段20により給電される電気エネルギに加え、上述した車両1が走行中に回生発電で発生した電気エネルギが含まれていてもよい。
The electric energy charged in the
第1のバッテリ6は、内部にバッテリ電圧を検知してその充電量が検知できる等の充電量検知機能を有している。その検知機能で検知された第1のバッテリ6の充電量は、電気的情報として後述のECU111に送られる。ECU111は受信した充電量に関する情報に基づいて車両1の各部で制御に用いることに加えて、例えばインパネのような車室内に設けられた表示装置(ディスプレイ等)に充電量を表示することで、ドライバが第1のバッテリ6の充電量を確認可能なように構成されている。
The
低電圧動作機器9は、ドライバが車両1にキーを挿入しACC又はオンの位置にセットして、車両1を始動準備状態とした際、第2のバッテリ10から供給される電力によって作動される装置群であり、例えばECU111やインパネの表示装置(ディスプレイ等)、車内空調装置等が含まれる。
The low-voltage operating device 9 is activated by the electric power supplied from the
第2のバッテリ10は、低電圧動作機器9の作動用として、上記第1のバッテリ6とは別体として設けられたバッテリである。第2のバッテリ10は、第1のバッテリ6と同じく充放電可能な二次電池であるが、第1のバッテリ6と比べて低電圧で動作するバッテリであり、例えば動作電圧が12V、24Vまたは48V程度に設定される。
The
ECU(Electric Control Unit)111は、車両1のコントロールユニットであり、例えば電子演算装置から構成されている。本実施形態ではECU111は、予めインストールされた所定の制御プログラムに基づいて、車両1に必要な各種制御を実施することにより、車両用低電圧バッテリの保護装置110としても機能する。
ECU111は典型的には、車両1が備える各構成要素からの各種情報が入力される入力部、入力された各種情報と制御実施のために必要な各種プログラムや演算結果等を記憶可能な記憶部、これらの各種情報に基づいて演算処理を行う演算部、制御信号を制御機器に出力する出力部を含んで構成されている。
ECU111は、第1のバッテリ6、インバータ5、第2のバッテリ10、外部給電手段20、報知手段21等と、電気的に接続されている。ECU111は、第1のバッテリ6および第2のバッテリ10からこれらバッテリの充電量を推定できる情報及びバッテリ温度等のバッテリ状態に関する情報を取得可能である。また、ECU111は、後述される外部給電手段20から外部給電装置7(給電ケーブル15)の接続の有無についての情報も取得可能である。また、ECU111は、外部給電手段20に接続される給電ケーブル15を介して外部給電装置7と充電完了についての情報も取得可能に構成されていてもよい。
The ECU (Electric Control Unit) 111 is a control unit of the vehicle 1 and is constituted by, for example, an electronic arithmetic unit. In the present embodiment, the ECU 111 also functions as a
The ECU 111 typically has an input unit for inputting various information from each component included in the vehicle 1, and a storage unit capable of storing various types of input information and various programs and calculation results necessary for performing control. An arithmetic unit that performs arithmetic processing based on these various types of information and an output unit that outputs a control signal to the control device are included.
The ECU 111 is electrically connected to the
外部給電手段20は、車両1の外部に設けられた外部給電装置7から車両1に搭載された第1のバッテリ6に給電可能に構成されている。外部給電手段20は、外部給電装置7に設けられる給電ケーブル15で外部給電装置7に接続される。外部給電装置7は、普通充電型と急速充電型があり、給電時に選択できる。急速充電型では、普通充電型に比べて充電電流を大きく設定することができ、より短時間に大容量の充電が可能となっている。
尚、外部給電手段20による充電の進捗状況は、上述したように車内に設けられたインパネ等の表示装置で確認可能である。
The external power supply means 20 is configured to be able to supply power to the
The progress of charging by the external power supply means 20 can be confirmed with a display device such as an instrument panel provided in the vehicle as described above.
報知手段21は、車両1に一般的に搭載されている報知装置、例えばブザーやディスプレイといった装置に対して、制御信号を出力することにより、報知目的に対応するように報知可能に構成される。例えば、報知手段21により、車室内のドライバに車両1をキーオフ操作するように、ブザー装置で聴覚的に認識可能な警告音を出したり、又は、ディスプレイに視覚的に認識可能な表示をしたりすることができる。
尚、報知手段21によって作動される報知装置は、上記例の他にドライバの五感により認識可能な装置を広く採用することができることは言うまでもない。
The notification means 21 is configured to be able to notify a notification purpose by outputting a control signal to a notification device generally mounted on the vehicle 1, for example, a device such as a buzzer or a display. For example, a warning sound that can be audibly recognized by the buzzer device or a display that can be visually recognized by the buzzer device so as to perform a key-off operation of the vehicle 1 to the driver in the passenger compartment by the notification means 21 can do.
Needless to say, the notification device operated by the notification means 21 can employ a wide range of devices that can be recognized by the five senses of the driver in addition to the above example.
ここで図2を参照して、ECU111に含まれる車両用低電圧バッテリの保護装置110の構成を、機能的な観点から説明する。車両用低電圧バッテリの保護装置110は、外部給電手段20による充電が終了した後、車両1に搭載された第2のバッテリ10が低電圧動作機器9へ電力を供給している電力供給状態であるか否かを判定するバッテリ状態判定手段100と、バッテリ状態判定手段100により、第2のバッテリ10が電力供給状態である場合、電力供給状態の継続時間を算出する電力供給状態時間算出手段101と、電力供給状態時間算出手段101により算出される継続時間が所定時間以上となった場合、第2のバッテリ10から低電圧動作機器9への電力供給を遮断する電力供給遮断手段102と、を備える。
Here, with reference to FIG. 2, the structure of the low voltage
図3を参照して、車両用低電圧バッテリの保護装置110で実施される車両用低電圧バッテリの保護制御の具体的内容について説明する。図3は図2の車両用低電圧バッテリの保護装置110で実施される制御を工程ごとに示すフローチャートである。
With reference to FIG. 3, the specific content of the vehicle low voltage battery protection control implemented by the vehicle low voltage
車両用低電圧バッテリの保護装置110はまず、車両1の外部に設けられた外部給電装置7と車両1に搭載された外部給電手段20とが給電ケーブル15を介して接続され、第1のバッテリ6の充電が開始されたか否かを判定する(ステップS1)。充電開始と判定された場合は(ステップS1:YES)、ステップS2に進み、充電開始と判定されない場合は(ステップS1:NO)、ステップS1に戻る。
尚、本制御の開始は、ECU111が外部給電装置7からの充電開始信号を受信すると開始するようにしても良い。
In the vehicle low-voltage
The start of this control may be started when the
外部給電装置7から第1のバッテリ6への充電が開始されたと判定する方法は、外部給電装置7の型等で異なるので、車両1で対応する外部給電装置7毎に判定法を決定する(例えば、CHAdeMO仕様の急速充電型であれば、ECU111が車両1に接続されている給電ケーブル15の接続信号を検知し、かつ、外部給電装置7からの充電開始信号を受信すると、充電開始と判定する、等)。
Since the method for determining that charging of the
続いて車両用低電圧バッテリの保護装置110は外部給電装置7による充電状況を監視し、その後、外部給電手段20による充電が終了したか否かを判定する(ステップS2)。充電終了と判定された場合は(ステップS2:YES)、ステップS3に進み、充電終了と判定されない場合は(ステップS2:NO)、ステップS2に戻り、外部給電手段20による第1のバッテリ6への給電が続けられる。
Subsequently, the
尚、充電終了と判定する方法も、前述した充電開始の判定と同様に、外部給電装置7の型等で異なるので、車両1で対応する外部給電装置7毎に判定法を決定する(例えば、CHAdeMO仕様の急速充電型であれば、ECU111が外部給電装置7から充電終了の信号を受信するか、または、外部給電手段20からの給電による第1のバッテリ6の充電量がECU111により設定された第1のバッテリの上限充電量に達したことを検知すれば、充電終了と判定する、等)。
The method for determining the end of charging is also different depending on the type of the external
続いて車両用低電圧バッテリの保護装置110のうちバッテリ状態判定手段100は、第2のバッテリ10が低電圧動作機器9へ電力を供給している電力供給状態であるか否かを判定する(ステップS3)。ここで、電力供給状態とは、車両1にキーが挿入されACCの位置またはオンの位置にセットされて、車両1が始動準備状態にある場合をいい、第2のバッテリ10から低電圧動作機器9に電力が供給され続けている状態である。
Subsequently, the battery
バッテリ状態判定手段100により、車両1が電力供給状態であると判定された場合は(ステップS3:YES)、電力供給状態時間算出手段101によって、充電終了後から電力供給状態が継続された継続時間tがカウントされる。一方、車両1が電力供給状態であると判定されない場合は(ステップS3:NO)、電力供給状態時間算出手段101によるカウントが行われることなく、車両用低電圧バッテリの保護装置110による車両用低電圧バッテリの保護制御は終了する。
When the battery
車両用低電圧バッテリの保護装置110は電力供給状態時間算出手段101によりカウントされた継続時間tが予め設定された第1の判定時間T1を超えたかどうかを判定する(ステップS4)。継続時間t≦第1の判定時間T1である場合(ステップS4:NO)、ステップS3に戻り、電力供給状態が継続されていれば電力供給状態時間算出手段101による継続時間のカウントを続ける。継続時間t>第1の判定時間T1である場合(ステップS4:YES)、報知手段21を作動するステップS5に進む。
尚、第1の判定時間T1は、例えば電力供給状態が必要以上に継続されているか否かを判定するための閾値であり、電力供給状態にある低電圧動作機器9による電力消費によって第2のバッテリ10の充電量に大きな影響が生じない範囲で設定するとよいが、仕様に応じて任意に設定可能である。
The low voltage
The first determination time T1 is, for example, a threshold for determining whether or not the power supply state is continued more than necessary, and the second determination time T1 is determined by the power consumption by the low-voltage operating device 9 in the power supply state. Although it is good to set in the range which does not produce big influence on the charge amount of the
続いて車両用低電圧バッテリの保護装置110は、ドライバに対して、車両1をキーオフ操作するよう報知手段21を作動させる(ステップS5)。
Subsequently, the vehicle low-voltage
次に、キーオフ操作が完了したか否かを判断するステップS6に進む。キーオフ操作を検知した場合(ステップS6:YES)は保護制御を終了し、検知できない場合(ステップS6:NO)は継続時間tのカウントを続けると共に報知手段21も作動し続け、次のステップS7に進む。 Next, the process proceeds to step S6 for determining whether or not the key-off operation is completed. If the key-off operation is detected (step S6: YES), the protection control is terminated. If the key-off operation is not detected (step S6: NO), the duration t is continuously counted and the notification means 21 continues to operate, and the next step S7 is performed. move on.
ドライバ不在判定ステップS7では、継続時間tが第2の判定時間T2を超えたかどうかを判定する。継続時間t≦第2の判定時間T2である場合(ステップS7:NO)、ステップ5に戻って報知しながらキーオフ操作を促す。継続時間tが第2の判定時間T2を超えたら(ステップS7:YES)、低電圧動作機器9をシャットダウンするステップS8に進む。
尚、第2の判定時間T2は、第2のバッテリ10の充電量に大きな影響を及ぼすと判断される時間、又は、ドライバが充電状態を確認できる十分な時間が経過したと判断される時間、と判定するための閾値で、第1の判定時間T1より長い時間に設定すれば良いが、仕様に応じて任意に設定可能である。
また、車室内にドライバが不在かどうかを認識する方法としては、上記のソフトウェアによる認識判定の他に、例えば、車室内に設けられたカメラのような撮像装置を用いてハードウェア情報で認識してもよいし、又は、乗員の座席シートの下に設けられた重量センサから得られる荷重情報等に基づいてハードウェア的に認識してもよい。
In the driver absence determination step S7, it is determined whether or not the duration t has exceeded the second determination time T2. When the duration time t is equal to or less than the second determination time T2 (step S7: NO), the key-off operation is prompted while returning to step 5 and informing. When the duration t exceeds the second determination time T2 (step S7: YES), the process proceeds to step S8 where the low-voltage operating device 9 is shut down.
The second determination time T2 is a time when it is determined that the charge amount of the
Further, as a method for recognizing whether or not there is a driver in the vehicle interior, in addition to the above-described recognition determination by software, for example, it is recognized by hardware information using an imaging device such as a camera provided in the vehicle interior. Alternatively, it may be recognized as hardware based on load information obtained from a weight sensor provided under the seat of the passenger.
ステップS8では、電力供給遮断手段102により第2のバッテリ10から低電圧動作機器9への電力供給が遮断され、車両用低電圧バッテリの保護装置110による第2のバッテリ10の保護制御は終了する。ステップS8における電力供給の遮断は、例えば、第2のバッテリ10と低電圧動作機器9を接続している回路を電気的に遮断してもよいし、負荷側である低電圧動作機器9を適切な手順でシャットダウンするようにしてもよい。
In step S8, power supply from the
以上説明したように、本実施形態によれば、外部給電装置7による第1のバッテリ6の充電終了後、第2のバッテリ10が低電圧動作機器9へ電力供給する時間が所定時間以上となった場合、第2のバッテリ10から低電圧動作機器9への電力供給が遮断される。これにより、第1のバッテリ6の充電終了後に、第2のバッテリ10が低電圧動作機器9へ電力供給を継続することによる第2のバッテリ10のバッテリ上がりを効果的に防止できる。
また、本開示は、車両1にインジケータ等を新たに設けるのではなく、ECU111に新たなソフトウェアを追加することによる対応である。そのため、車両1の美観悪化や製造コスト上昇を招くことなく、第2のバッテリ10のバッテリ上がりを防止できる。尚、新たに専用ECUを追加して同様の機能を車両1に持たせたり、別の目的で使われているECU(例えば、ドライバの覚醒状況を把握するためのECU等)に当該ソフトウェアをインストールして同様の機能を持たせてもよい。
As described above, according to the present embodiment, after the charging of the
In addition, the present disclosure is a response by adding new software to the
尚、本実施形態では、車両1として電気自動車を例示して説明したが、電動機3とともにエンジンを走行用動力源として使用するハイブリッド電気自動車であって、外部給電装置により充電可能な、いわゆるプラグインハイブリッド電気自動車に適用してもよい。
In the present embodiment, the electric vehicle is exemplified as the vehicle 1. However, the
1 車両
3 電動機
5 インバータ
6 第1のバッテリ
7 外部給電装置
9 低電圧動作機器
10 第2のバッテリ
12 差動装置
13 プロペラシャフト
14 駆動軸
15 給電ケーブル
16 駆動輪
20 外部給電手段
21 報知手段
100 バッテリ状態判定手段
101 電力供給状態時間算出手段
102 電力供給遮断手段
110 車両用低電圧バッテリの保護装置
111 ECU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (1)
前記外部給電手段による充電が終了した後、前記車両に搭載された第2のバッテリが低電圧動作機器へ電力を供給している電力供給状態であるか否かを判定するバッテリ状態判定手段と、
前記バッテリ状態判定手段により、前記第2のバッテリが前記電力供給状態である場合、前記電力供給状態の継続時間を算出する電力供給状態時間算出手段と、
前記電力供給状態時間算出手段により算出される前記継続時間が所定時間以上となった場合、前記第2のバッテリから前記低電圧動作機器への電力供給を遮断する電力供給遮断手段と、を備えることを特徴とする車両用低電圧バッテリの保護装置。 An external power supply means for supplying power to the first battery mounted on the vehicle from the external power supply device;
Battery state determination means for determining whether or not the second battery mounted on the vehicle is in a power supply state supplying power to a low-voltage operating device after charging by the external power supply means is completed;
When the second battery is in the power supply state by the battery state determination unit, a power supply state time calculation unit that calculates a duration of the power supply state;
Power supply cutoff means for cutting off power supply from the second battery to the low-voltage operating device when the duration calculated by the power supply state time calculation means exceeds a predetermined time. A low-voltage battery protection device for vehicles.
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CN113281670A (en) * | 2021-05-14 | 2021-08-20 | 北京福田戴姆勒汽车有限公司 | Monitoring system and method for vehicle storage battery and vehicle |
CN113281670B (en) * | 2021-05-14 | 2023-08-15 | 北京福田戴姆勒汽车有限公司 | Monitoring system and method for vehicle storage battery and vehicle |
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