JP2019033656A - 補機バッテリ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動中の補機を停止させることなく、補機に電力を供給する補機バッテリの電流を計測する電流センサの正確なオフセット値を取得する補機バッテリ制御装置を提供する。
【解決手段】補機１２に電力を供給する補機バッテリ１１１と、補機バッテリ１１１に流れる電流を計測する電流センサ１１２と、補機バッテリ１１１に直列接続したスイッチ１１３と、車両駆動用バッテリ１５の電力を補機１２に供給する電力へ変換するＤＣ／ＤＣ（Direct Current/Direct Current）コンバータ１４が駆動している場合に、スイッチ１１３を遮断し、電流センサ１１２のオフセット値を取得する制御部１１４とを備えて補機バッテリ制御装置１１を構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、補機バッテリ制御装置に関する。

ハイブリッド車や電気自動車等の、動力源に電気を用いる車両には、車両駆動用モータに電力を供給する車両駆動用バッテリの他に、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）や電装品等の補機に電力を供給する補機バッテリが搭載される。

補機バッテリは、車両の走行中だけでなくイグニッションオフ中にもＥＣＵ等の補機に電力を供給しており、補機バッテリから該補機へ電流が流れている。また、イグニッションオフ中にＥＣＵへの電源を遮断すると、時計や設定項目等の幾つかの動作が初期化されることから、ＥＣＵへの電源は可及的に遮断しないことが望ましい。

補機バッテリに流れる電流は、電流センサが計測する。電流センサには、電流センサの個体差や使用中のヒステリシス特性に起因して、電流が流れていないにも係わらず計測値がゼロにならないオフセット値（ゼロ点ずれ）が生じ得る。電流センサのオフセット値を正確に補正するためには、正確なオフセット値を取得することが望ましく、電流が流れていない状態で電流センサの計測値を取得することが望ましい。

なお、関連する技術として特許文献１〜３に記載の技術が知られている。

特開２００７−１９２７２３号公報 特開２００６−０５０７７９号公報 特開２００６−１７４６１９号公報

しかしながら、上述したように、補機バッテリは、車両の走行中だけでなくイグニッションオフ中にもＥＣＵ等の補機に電力を供給し、補機バッテリから該補機へ電流が流れている。このため、電流センサの正確なオフセット値を取得することが難しい。

本発明の一側面に係る目的は、駆動中の補機を停止させることなく、補機に電力を供給する補機バッテリの電流を計測する電流センサの正確なオフセット値を取得する補機バッテリ制御装置を提供することである。

本発明に係る一つの形態である補機バッテリ制御装置は、補機バッテリ、電流センサ、スイッチ、及び制御部を備える。補機バッテリは補機に電力を供給する。電流センサは、補機バッテリに流れる電流を計測する。スイッチは補機バッテリに直列接続する。制御部は、車両駆動用バッテリの電力を補機に供給する電力へ変換するＤＣ／ＤＣ（Direct Current/Direct Current）コンバータが駆動している場合に、スイッチを遮断し、電流センサのオフセット値を取得する。

一実施形態に従った補機バッテリ制御装置によれば、駆動中の補機を停止させることなく、補機に電力を供給する補機バッテリの電流を計測する電流センサの正確なオフセット値を取得できる。

実施形態に従った補機バッテリ制御装置を含む車両の概略的なシステム構成図である。 実施形態に従った補機バッテリ制御装置が実行するオフセット値取得処理の例示的フロー図である。

以下図面に基づいて実施形態について詳細を説明する。
図１は、実施形態に従った補機バッテリ制御装置を含む車両の概略的なシステム構成図である。図１に示す車両１は、例えば、電動フォークリフト、ハイブリッド車、及び電気自動車等の、動力源に電気を用いる車両である。車両１は、補機バッテリパック１１、補機１２−１〜１２−Ｎ（Ｎは１以上の整数）、及び走行制御ＥＣＵ１３、ＤＣ／ＤＣ（Direct Current/Direct Current）コンバータ１４を備える。また、車両１は、車両駆動用バッテリ１５、車両駆動用バッテリスイッチ１６、インバータ１７、及び車両駆動用モータ１８を更に備える。なお、以下の説明において補機１２−１〜１２−Ｎを特に区別しない場合には補機１２と記載する場合がある。

補機バッテリパック１１は、実施形態に従った補機バッテリ制御装置の一例である。補機バッテリパック１１は、補機バッテリ１１１、電流センサ１１２、補機バッテリ用スイッチ１１３、及び補機バッテリ制御ＥＣＵ１１４を備える。

補機バッテリ１１１は、補機１２に電力を供給する二次電池である。補機バッテリ１１１は、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、又は電気二重層コンデンサ等である。

電流センサ１１２は、例えば、ホール素子又はシャント抵抗により構成される。電流センサ１１２は、補機バッテリ１１１に流れる電流を計測し、計測値を補機バッテリ制御ＥＣＵ１１４へ出力する。

補機バッテリ用スイッチ１１３は、実施形態に従ったスイッチの一例である。補機バッテリ用スイッチ１１３は、例えば、電磁式リレーやＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）等の半導体スイッチである。補機バッテリ用スイッチ１１３は、補機バッテリ１１１に直列接続する。

補機バッテリ制御ＥＣＵ１１４は、実施形態に従った制御部の一例である。補機バッテリ制御ＥＣＵ１１４は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、マルチコアＣＰＵ、又はプログラマブルなデバイス（ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）等）により構成される。補機バッテリ制御ＥＣＵ１１４は、補機バッテリパック１１に含まれる各部の動作を制御し、走行制御ＥＣＵ１３と通信する。

補機１２は、各種のＥＣＵや電装品等である。なお、実施形態によっては、走行制御ＥＣＵ１３は補機１２に含まれてもよい。
走行制御ＥＣＵ１３は、車両１の発進、加速、及び減速等の走行に関する制御を行う。例えば、走行制御ＥＣＵ１３は、車両１のユーザによるアクセルペダルやブレーキペダルの操作に応じた制御信号に基づいて、インバータ１７や車両駆動用モータ１８等の各種装置を制御する。走行制御ＥＣＵ１３は、補機バッテリ制御ＥＣＵ１１４を含む各種ＥＣＵと通信する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は、車両駆動用バッテリ１５の電力を補機１２に供給する電力へ変換する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の出力モードには、車両駆動用バッテリ１５の電力を相対的に低電力に変換する低出力モードと、車両駆動用バッテリ１５の電力を相対的に高電力に変換する高出力モードとが含まれてもよい。ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の出力モードは、走行制御ＥＣＵ１３の指示によって変更される。

車両駆動用バッテリ１５は、インバータ１７を介して車両駆動用モータ１８に電力を供する二次電池である。また、車両駆動用バッテリ１５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４を介して補機１２に電力を供給し得る二次電池である。車両駆動用バッテリ１５は、例えば、鉛電池である。車両駆動用バッテリ１５は、補機バッテリ１１１と比較して高圧バッテリであり得る。

車両駆動用バッテリスイッチ１６は、例えば、電磁式リレーやＭＯＳＦＥＴ等の半導体スイッチである。車両駆動用バッテリスイッチ１６は、車両駆動用バッテリ１５に直列接続する。

インバータ１７は、車両駆動用バッテリ１５から供給される直流電力を交流電力に変換し、交流電力を車両駆動用モータ１８に供給する。車両駆動用モータ１８は、車両１の車軸（図示せず）を駆動するモータである。例えば、車両１がハイブリッド車である場合、車両駆動用モータ１８は、エンジン（図示せず）を始動したり、トランスミッション（図示せず）を介して車軸を駆動する。

実施形態に従った制御部の一例である補機バッテリ制御ＥＣＵ１１４が電流センサ１１２のオフセット値を取得する処理フローを図２を更に参照しながら以下で説明する。
図２は、実施形態に従った補機バッテリ制御装置が実行するオフセット値取得処理の例示的フロー図である。 ステップＳ１０１において、補機バッテリ制御ＥＣＵ１１４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４が駆動中であるか否かを判定する。例えば、車両駆動用バッテリ１５の電力を車両駆動用モータ１８に供給するイグニッションがオンにされ（ＩＧ−ＯＮ）、車両１が走行中であれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は駆動中である。ＤＣ／ＤＣコンバータ１４が駆動中であるか否かは、補機バッテリ制御ＥＣＵ１１４が走行制御ＥＣＵ１３に問い合わせることにより確認可能である。なお、イグニッションがオン／オフされるとは、例えば、イグニッションキー又はイグニッションスイッチがオン／オフされることである。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１４が駆動中であると判定した場合（ステップＳ１０１で“ＹＥＳ”）、ステップＳ１０２において、補機バッテリ制御ＥＣＵ１１４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の出力モードが高出力モードであるか否かを判定する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の出力モードが高出力モードであるか否かは、補機バッテリ制御ＥＣＵ１１４が走行制御ＥＣＵ１３に問い合わせることにより確認可能である。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の出力モードが高出力モードであると判定した場合（ステップＳ１０２で“ＹＥＳ”）、一連の処理は、ステップＳ１０４に進む。一方、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の出力モードが低出力モードであると判定した場合（ステップＳ１０２で“ＮＯ”）、一連の処理はステップＳ１０３に進む。

ステップＳ１０３において、補機バッテリ制御ＥＣＵ１１４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の出力モードを低出力モードから高出力モードへ変更する。具体的には、補機バッテリ制御ＥＣＵ１１４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の出力モードを低出力モードから高出力モードへ変更するように走行制御ＥＣＵ１３に依頼する。走行制御ＥＣＵ１３は、補機バッテリ制御ＥＣＵ１１４の依頼に従ってＤＣ／ＤＣコンバータ１４の出力モードを低出力モードから高出力モードへ変更する。補機バッテリ制御ＥＣＵ１１４がＤＣ／ＤＣコンバータ１４の出力モードを低出力モードから高出力モードへ変更すると、一連の処理はステップＳ１０４に進む。

ステップＳ１０４において、補機バッテリ制御ＥＣＵ１１４は、実施形態に従ったスイッチの一例である補機バッテリ用スイッチ１１３を遮断する（オフにする）。この結果、補機バッテリ１１１には電流が流れない。ステップＳ１０５において、補機バッテリ制御ＥＣＵ１１４は、補機バッテリ１１１に電流が流れていない状態で電流センサ１１２の計測値を取得する。すなわち、補機バッテリ制御ＥＣＵ１１４は、電流センサ１１２のオフセット値を取得する。なお、ステップＳ１０２とＳ１０３を省略してもよい。すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４が駆動中であると判定した場合、補機バッテリ制御ＥＣＵ１１４は、補機バッテリ用スイッチ１１３を遮断してもよい。

このように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４が駆動中である場合に、補機バッテリ制御ＥＣＵ１１４は、電流センサ１１２のオフセット値を取得する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１４が駆動中である場合、車両駆動用バッテリ１５の電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４を介して補機１２に供給されている。このため、補機バッテリ用スイッチ１１３を遮断し、補機バッテリ１１１の電力を補機１２に供給しなくても、駆動中の補機１２が停止することはない。したがって、実施形態に従った補機バッテリ制御装置によれば、駆動中の補機を停止させることなく、補機に電力を供給する補機バッテリの電流を計測する電流センサの正確なオフセット値を取得できる。

また、上述のように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の出力モードが高出力モードである場合に、補機バッテリ制御ＥＣＵ１１４は、電流センサ１１２のオフセット値を取得する。仮に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の出力モードが低出力モードである場合に、補機バッテリ用スイッチ１１３を遮断し、補機バッテリ１１１から補機１２への電力供給を停止したとする。この仮定において、例えば、エアコンといった高負荷の補機１２をユーザが更に駆動すると、駆動中の補機１２が電力不足により停止する虞がある。しかしながら、実施形態に従った補機バッテリ制御装置では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の出力モードが高出力モードである場合に補機バッテリ用スイッチ１１３を遮断するため、駆動中の補機１２が電力不足により停止する虞はない。

次に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４が停止していると判定した場合（ステップＳ１０１で“ＮＯ”）、一連の処理は、ステップＳ１０６に進む。例えば、イグニッションがオフにされ（ＩＧ−ＯＦＦ）、車両１が停止中であれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は停止している。

ステップＳ１０６において、補機バッテリ制御ＥＣＵ１１４は、車両駆動用バッテリ１５及びＤＣ／ＤＣコンバータ１４を駆動する。具体的には、補機バッテリ制御ＥＣＵ１１４は、車両駆動用バッテリ１５及びＤＣ／ＤＣコンバータ１４を駆動するように走行制御ＥＣＵ１３に依頼する。走行制御ＥＣＵ１３は、補機バッテリ制御ＥＣＵ１１４の依頼に従って車両駆動用バッテリスイッチ１６を閉鎖する（オンにする）ことで、車両駆動用バッテリ１５を駆動する。また、走行制御ＥＣＵ１３は、補機バッテリ制御ＥＣＵ１１４の依頼に従ってＤＣ／ＤＣコンバータ１４を駆動する。なお、駆動中の補機１２が電力不足により停止する虞を回避するために、走行制御ＥＣＵ１３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４を高出力モードで駆動することが望ましい。すなわち、ステップＳ１０２とＳ１０３をステップＳ１０６の後に入れてもよい。ステップＳ１０６の処理を通じて、車両駆動用バッテリ１５の電力がＤＣ／ＤＣコンバータ１４を介して補機１２に供給される。補機バッテリ制御ＥＣＵ１１４が車両駆動用バッテリ１５及びＤＣ／ＤＣコンバータ１４を駆動すると、一連の処理はステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０７において、補機バッテリ制御ＥＣＵ１１４は、実施形態に従ったスイッチの一例である補機バッテリ用スイッチ１１３を遮断する（オフにする）。この結果、補機バッテリ１１１には電流が流れない。ステップＳ１０８において、補機バッテリ制御ＥＣＵ１１４は、補機バッテリ１１１に電流が流れていない状態で電流センサ１１２の計測値を取得する。すなわち、補機バッテリ制御ＥＣＵ１１４は、電流センサ１１２のオフセット値を取得する。

ステップＳ１０９において、補機バッテリ制御ＥＣＵ１１４は、実施形態に従ったスイッチの一例である補機バッテリ用スイッチ１１３を閉鎖する（オンにする）。この結果、補機バッテリ１１１の電力が補機１２に再び供給される。

ステップＳ１１０において、補機バッテリ制御ＥＣＵ１１４は、車両駆動用バッテリ１５及びＤＣ／ＤＣコンバータ１４を停止する。具体的には、補機バッテリ制御ＥＣＵ１１４は、車両駆動用バッテリ１５及びＤＣ／ＤＣコンバータ１４を停止するように走行制御ＥＣＵ１３に依頼する。走行制御ＥＣＵ１３は、補機バッテリ制御ＥＣＵ１１４の依頼に従って車両駆動用バッテリスイッチ１６を遮断する（オフにする）ことで、車両駆動用バッテリ１５を停止する。また、走行制御ＥＣＵ１３は、補機バッテリ制御ＥＣＵ１１４の依頼に従ってＤＣ／ＤＣコンバータ１４を停止する。

このように、実施形態に従った補機バッテリ制御装置によれば、ＩＧ−ＯＦＦ中であっても、駆動中の補機を停止させることなく、補機に電力を供給する補機バッテリの電流を計測する電流センサの正確なオフセット値を取得できる。

本発明は、以上の実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能であり、例えば、以下の（１）〜（３）のように改良、変更してもよい。

（１）ＤＣ／ＤＣコンバータ１４が駆動中であると判定した場合（ステップＳ１０１で“ＹＥＳ”）、補機バッテリ制御ＥＣＵ１１４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の出力可能電力値が、車両１に搭載された補機１２全体の使用最大電力値を上回るか否かを判定してもよい。ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の出力可能電力値は、車両駆動用バッテリ１５の充電状態（ＳＯＣ（State Of Charge））等によって変化し得、補機バッテリ制御ＥＣＵ１１４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の出力可能電力値を走行制御ＥＣＵ１３又はＤＣ／ＤＣコンバータ１４から取得可能である。また、補機バッテリ制御ＥＣＵ１１４は、補機１２全体の使用最大電力値を走行制御ＥＣＵ１３から取得してもよいし、予め記憶してもよい。補機１２全体の使用最大電力値は、補機１２−１の使用最大電力値と、補機１２−２の使用最大電力値と、・・・補機１２−Ｎの使用最大電力値を加算した値である。また、補機１２全体の使用最大電力値とは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の出力可能電力値が、車両１に搭載された補機１２全体の使用最大電力値を上回るか否かを判定するときに、電源が入っている補機１２の使用最大電力値を加算したものでもよいし、電源が入っている補機１２と電源が入っていない補機１２、言い換えると車両１に搭載される全ての補機１２の使用最大電力値を加算したものでもよい。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の出力可能電力値が補機１２全体の使用最大電力値を上回ると判定した場合、補機バッテリ制御ＥＣＵ１１４は、ステップＳ１０２以降の処理に進む。すなわち、補機バッテリ制御ＥＣＵ１１４は、ステップＳ１０４で補機バッテリ用スイッチ１１３を遮断し（オフにし）、ステップＳ１０５で電流センサ１１２のオフセット値を取得する。一方、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の出力可能電力値が補機１２全体の使用最大電力値以下であると判定した場合、補機バッテリ制御ＥＣＵ１１４は、一連のオフセット値取得処理を終了する。すなわち、補機バッテリ制御ＥＣＵ１１４は、補機バッテリ用スイッチ１１３を遮断せず（オフにせず）、電流センサ１１２のオフセット値を取得しない。

上述の実施形態によれば、駆動中の補機を停止させることなく、電流センサの正確なオフセット値をより確実に取得できる。

（２）実施形態に従ったオフセット値取得処理は、車両駆動用バッテリ１５は駆動しているがＤＣ／ＤＣコンバータ１４が停止している場合（ステップＳ１０１で“ＮＯ”）に実行されてもよい。この場合、ステップＳ１０６では、補機バッテリ制御ＥＣＵ１１４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４を駆動すると共に車両駆動用バッテリ１５の駆動を継続する。具体的には、補機バッテリ制御ＥＣＵ１１４は、車両駆動用バッテリ１５の駆動の継続を走行制御ＥＣＵ１３に依頼する。走行制御ＥＣＵ１３は、補機バッテリ制御ＥＣＵ１１４の依頼に従って車両駆動用バッテリ１５の駆動を継続する。また、ステップＳ１１０では、補機バッテリ制御ＥＣＵ１１４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４のみを停止する。

上述した実施形態によれば、例えば、車両走行中にＤＣ／ＤＣコンバータが停止している場合であっても、駆動中の補機を停止させることなく、電流センサの正確なオフセット値を取得できる。

（３）実施形態に従った制御部は、走行制御ＥＣＵ１３であってもよい。この場合、走行制御ＥＣＵ１３は、前述した補機バッテリ制御ＥＣＵ１１４が行う処理と同様の処理を行ってもよい。こうした実施形態によれば、例えば、補機バッテリ１１１が鉛電池であり、補機バッテリパック１１が補機バッテリ制御ＥＣＵ１１４を備えないような場合にも、駆動中の補機１２を停止させることなく、補機１２に電力を供給する補機バッテリ１１１の電流を計測する電流センサの正確なオフセット値を取得できる。

１ 車両
１１ 補機バッテリパック
１２（１２−１〜１２−Ｎ） 補機
１３ 走行制御ＥＣＵ
１４ ＤＣ／ＤＣコンバータ
１５ 車両駆動用バッテリ
１６ 車両駆動用バッテリスイッチ
１７ インバータ
１８ 車両駆動用モータ
１１１ 補機バッテリ
１１２ 電流センサ
１１３ 補機バッテリ用スイッチ
１１４ 補機バッテリ制御ＥＣＵ

Claims (7)

1. 補機に電力を供給する補機バッテリと、
   前記補機バッテリに流れる電流を計測する電流センサと、
   前記補機バッテリに直列接続したスイッチと、
   車両駆動用バッテリの電力を前記補機に供給する電力へ変換するＤＣ／ＤＣ（Direct Current/Direct Current）コンバータが駆動している場合に、前記スイッチを遮断し、前記電流センサのオフセット値を取得する制御部と
   を備えることを特徴とする、補機バッテリ制御装置。
2. 請求項１に記載の補機バッテリ制御装置であって、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータが停止している場合に前記制御部は、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータを駆動し、
   前記スイッチを遮断し、
   前記電流センサの前記オフセット値を取得し、
   前記スイッチを閉鎖し、
   前記車両駆動用バッテリ及び前記ＤＣ／ＤＣコンバータを停止する
   ことを特徴とする、補機バッテリ制御装置。
3. 請求項２に記載の補機バッテリ制御装置であって、
   前記車両駆動用バッテリの電力を車両駆動用モータに供給するイグニッションがオフにされている場合に前記制御部は、
   前記車両駆動用バッテリ及び前記ＤＣ／ＤＣコンバータを駆動し、
   前記スイッチを遮断し、
   前記電流センサの前記オフセット値を取得し、
   前記スイッチを閉鎖し、
   前記車両駆動用バッテリ及び前記ＤＣ／ＤＣコンバータを停止する
   ことを特徴とする、補機バッテリ制御装置。
4. 請求項１に記載の補機バッテリ制御装置であって、
   前記車両駆動用バッテリの電力を相対的に低電力に変換する低出力モードで前記ＤＣ／ＤＣコンバータが駆動している場合に、前記制御部は、前記低出力モードから、前記車両駆動用バッテリの電力を相対的に高電力に変換する高出力モードへ前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力モードを変更し、前記スイッチを遮断し、前記電流センサのオフセット値を取得する
   ことを特徴とする、補機バッテリ制御装置。
5. 請求項１に記載の補機バッテリ制御装置であって、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記車両駆動用バッテリの電力を相対的に低電力に変換する低出力モードと、前記車両駆動用バッテリの電力を相対的に高電力に変換する高出力モードとを有し、
   前記制御部は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータが高出力モードで駆動している場合に、前記スイッチを遮断し、前記電流センサのオフセット値を取得する
   ことを特徴とする、補機バッテリ制御装置。
6. 請求項１に記載の補機バッテリ制御装置であって、
   前記制御部は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力可能電力値が、前記補機全体の使用最大電力値を上回ると判定した場合に、前記スイッチを遮断し、前記電流センサのオフセット値を取得する
   ことを特徴とする、補機バッテリ制御装置。
7. 請求項６に記載の補機バッテリ制御装置であって、
   前記制御部は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの前記出力可能電力値が、前記補機全体の前記使用最大電力値以下であると判定した場合に、前記スイッチを遮断しない
   ことを特徴とする、補機バッテリ制御装置。

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