JP2020108195A - Power supply device for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両の電源装置に関する。 The present invention relates to a vehicle power supply device.
従来、この種の車両の電源装置としては、電池モジュールに流れる電流の積算量を、電池モジュールの蓄電割合SOCの変化量で除することにより、電池モジュールの満充電容量の推定値である推定容量値を求めるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この装置では、SOCの変化量を用いて、推定容量値ごとに推定の信頼度を求め、複数の推定容量値に対応する複数の信頼度を用いて複数の推定容量値の加重平均をとることにより、満充電容量の検出値である出力容量値を得ている。 Conventionally, as a power supply device for a vehicle of this type, an estimated capacity that is an estimated value of a full charge capacity of a battery module is obtained by dividing an integrated amount of a current flowing through the battery module by a change amount of a storage ratio SOC of the battery module. A method for obtaining a value has been proposed (for example, see Patent Document 1). In this device, the reliability of estimation is obtained for each estimated capacity value using the amount of change in SOC, and the weighted average of the plurality of estimated capacity values is calculated using the plurality of reliability levels corresponding to the plurality of estimated capacity values. Thus, the output capacity value, which is the detection value of the full charge capacity, is obtained.
しかしながら、上述の電源装置では、電流センサにより検出される充電電流には誤差が生じる場合があり、この場合、満充電容量の推定の精度が低下してしまう。満充電容量は、車両の走行可能距離を計算して表示する際に用いられるから、満充電容量の推定精度が低くなると、適正な走行可能距離を表示することが困難になる。 However, in the above-described power supply device, an error may occur in the charging current detected by the current sensor, and in this case, the accuracy of estimating the full charge capacity decreases. Since the full charge capacity is used when calculating and displaying the travelable distance of the vehicle, it becomes difficult to display the appropriate travelable distance when the estimation accuracy of the full charge capacity becomes low.
本発明の車両の電源装置は、電流センサにより検出される充電電流の誤差に基づく値を補正してより適正な値とすることを主目的とする。 The vehicle power supply device of the present invention mainly aims to correct a value based on an error of the charging current detected by the current sensor to a more appropriate value.
本発明の車両の電源装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。 The vehicle power supply device of the present invention employs the following means in order to achieve the above-mentioned main object.
本発明の車両の電源装置は、
バッテリと、バッテリの充電電流を検出する電流センサと、を備える車両の電源装置であって、
前記電流センサを収納するジャンクションボックス内の温度を検出する温度センサを備え、
前記バッテリの充電の開始時および終了時に前記温度センサにより検出される温度差に基づいて前記ジャンクションボックス内の発熱量を計算すると共に該発熱量に基づいて前記バッテリを充電した際の推定電流を計算し、前記推定電流と前記充電電流とに基づいて前記充電電流、前記充電電流の積算値、前記充電電流の積算値を用いて計算される満充電容量推定値のいずれかを補正する、
ことを特徴とする。
The power supply device for a vehicle of the present invention is
A power supply device for a vehicle, comprising: a battery; and a current sensor for detecting a charging current of the battery,
A temperature sensor for detecting the temperature in the junction box accommodating the current sensor is provided,
The amount of heat generated in the junction box is calculated based on the temperature difference detected by the temperature sensor at the start and end of charging the battery, and the estimated current when the battery is charged is calculated based on the amount of heat generated. Then, based on the estimated current and the charging current, the charging current, the integrated value of the charging current, or one of the full charge capacity estimated value calculated using the integrated value of the charging current is corrected,
It is characterized by
この本発明の車両の電源装置では、バッテリの充電の開始時および終了時に前記温度センサにより検出される温度差に基づいてジャンクションボックス内の発熱量を計算し、この発熱量に基づいてバッテリを充電した際の推定電流を計算する。そして、推定電流と電流センサにより検出された充電電流とに基づいて充電電流、充電電流の積算値、充電電流の積算値を用いて計算される満充電容量推定値のいずれかを補正する。これにより、より適正な充電電流や充電電流の積算値、満充電容量推定値を得ることができる。即ち、電流センサにより検出される充電電流の誤差に基づく値(充電電流、充電電流の積算値、満充電容量推定値)を補正してより適正な値とすることができる。 In this vehicle power supply device of the present invention, the heat generation amount in the junction box is calculated based on the temperature difference detected by the temperature sensor at the start and end of battery charging, and the battery is charged based on this heat generation amount. Calculate the estimated current when doing. Then, based on the estimated current and the charging current detected by the current sensor, any one of the charging current, the integrated value of the charging current, and the estimated full charge capacity value calculated using the integrated value of the charging current is corrected. This makes it possible to obtain more appropriate charging current, integrated value of charging current, and estimated value of full charge capacity. That is, the value based on the error of the charging current detected by the current sensor (charging current, integrated value of charging current, estimated full charge capacity) can be corrected to a more appropriate value.
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。 Next, modes for carrying out the present invention will be described using examples.
図1は、本発明の一実施例としての満充電容量推定装置を搭載する電気自動車20の構成の概略を示す構成図である。実施例の電気自動車20は、図示するように、モータ32と、インバータ34と、直流電源としてのバッテリ36と、電子制御ユニット70と、を備える。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of an
モータ32は、例えば同期発電電動機として構成されており、回転子が駆動輪22a,22bにデファレンシャルギヤ24を介して連結された駆動軸26に接続されている。インバータ34は、モータ32の駆動に用いられると共に電力ライン38とシステムメインリレー35とを介してバッテリ36に接続されている。モータ32は、電子制御ユニット70によってインバータ34の図示しない複数のスイッチング素子がスイッチング制御されることにより、回転駆動される。
The
バッテリ36は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、システムメインリレー35およびインバータ34を介してモータ32と電力のやりとりを行なう。即ち、モータ32を力行制御することによりバッテリ36からの電力を用いてモータ32から駆動用の動力を出力し、モータ32を回生制御することによりモータ32からの回生電力によってバッテリ36を充電する。
The
バッテリ36には、その端子間の電圧を検出する電圧センサ36aが取り付けられていると共にバッテリ36に流れる充放電電流いbを検出する電流センサ36bが取り付けられている。この電圧センサ36aと電流センサ36bは、システムメインリレー35と共にジャンクションボックス40に収納されている。
The
充電用リレー50は、車外の充電スタンド90のスタンド側コネクタ91に接続される車両側コネクタ51と電力ライン38とを接続する電力ライン52に設けられている。充電用リレー50は、図示しないが、正極リレーと負極リレーを備えている。
The
電子制御ユニット70は、図示しないが、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPUに加えて、処理プログラムを記憶するROMや、データを一時的に記憶するRAM、フラッシュメモリ、入出力ポート、通信ポートなどを備える。
Although not shown, the
電子制御ユニット70には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力される。電子制御ユニット70に入力される信号としては、例えば、モータ32の回転子の回転位置を検出する図示しない回転位置センサからのモータ32の回転子の回転位置θmや、モータ32の各相の相電流を検出する図示しない電流センサからのモータ32の各相の相電流Iu,Iv,Iwを挙げることができる。また、バッテリ36の端子間に取り付けられた電圧センサ36aからのバッテリ36の電圧Vbや、バッテリ36の出力端子に取り付けられた電流センサ36bからのバッテリ36の充放電電流Ib、バッテリ36に取り付けられた温度センサ36cからのバッテリ36の温度Tb、ジャンクションボックス40に取り付けられた温度センサ42からのジャンクションボックス40内の温度Tjbも挙げることができる。車両側コネクタ51がスタンド側コネクタ91に接続されているか否かを検出する接続検出センサ53からの接続検出信号や車両側コネクタ51と充電用リレー50との間の電力ライン52に取り付けられた電圧センサ52aからの充電電圧Vchgも挙げることができる。図示しないが、さらに、イグニッションスイッチからのイグニッション信号や、シフトレバーの操作位置を検出するシフトポジションセンサからのシフトポジションSP、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサからのアクセル開度Acc、ブレーキペダルの踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサからのブレーキペダルポジションBP、車速センサからの車速Vなども挙げることができる。
Signals from various sensors are input to the
電子制御ユニット70からは、各種制御信号が出力ポートを介して出力される。電子制御ユニット70から出力される信号としては、例えば、インバータ34への制御信号やシステムメインリレー35への制御信号,充電用リレー50への制御信号を挙げることができる。また、車両側コネクタ51がスタンド側コネクタ91に接続されているときに車両側コネクタ51およびスタンド側コネクタ91の通信ラインを介して充電スタンド90に充電に必要な情報も挙げることができる。電子制御ユニット70は、電流センサ36bからのバッテリ36の入出力電流Ibの積算値に基づいてバッテリ36の蓄電量Sbや蓄電割合SOCを演算している。ここで、蓄電量Cbは、バッテリ36から放電可能な電力量であり、蓄電割合SOCは、バッテリ36の全容量Capに対する蓄電量Cbの割合である。
Various control signals are output from the
ここで、実施例の電気自動車20では、バッテリ36と電圧センサ36aと電流センサ36bと温度センサ36cとシステムメインリレー35とジャンクションボックス40と温度センサ42と電子制御ユニット70とが電源装置に相当する。
Here, in the
次に、実施利恵の電気自動車20によりバッテリ36の満充電容量推定値Mestを推定する際の動作について説明する。図2は、電子制御ユニット70により実行される満充電容量推定処理の一例を示すフローチャートである。この処理は、充電スタンド90からの電力によるバッテリ36の充電時において満充電容量推定値Mestを学習する際に実行される。
Next, the operation of estimating the full charge capacity estimated value Mest of the
満充電容量推定処理が実行されると、電子制御ユニット70は、まず、バッテリ36の充電前後におけるジャンクボックス40内の温度差ΔTを計算する(ステップS100)。温度差ΔTは、バッテリ36の充電開始時に温度センサ42により検出された温度Tjb(1)とバッテリ36の充電終了時に温度センサ42により検出された温度Tjb(2)との差(Tjb(2)−Tjb(1))として計算することができる。
When the full charge capacity estimation process is executed, the
続いて、バッテリ36の充電前後におけるジャンクボックス40内の温度差ΔTに基づいてバッテリ36の充電中におけるジャンクボックス40内の発熱量ΔQを計算すると共に(ステップS110)、この発熱量ΔQに基づいてバッテリ36を充電したときの推定電流Iestを計算する(ステップS120)。ジャンクボックス40内の発熱量ΔQは、ジャンクボックス内の熱容量Cjbを予め求めておき、熱容量Cjbに温度差ΔTを乗じることにより計算することができる。推定電流Iestは、バッテリ36を充電する際のジャンクボックス内の抵抗Rjbを予め求めておき、ΔQ=Iest2・Rの関係から計算することができる。
Subsequently, the heat generation amount ΔQ in the
次に、計算した推定電流Iestからバッテリ36を充電しているときに電流センサ36bにより検出される電流Ibを減じて電流差分ΔI(ΔI=Iest−Ib)を計算し(ステップS130)、電流差分ΔIに基づいて補正値kiを設定する(ステップS140)。補正値kiは、実施例では電流差分ΔIと補正値kiとの関係を予め定めて補正値設定用マップとして記憶しておき、電流差分ΔIが与えられるとマップから対応する補正値kiを導出することにより設定されるものとした。図3に補正値設定用マップの一例を示す。実施例では、図3の補正値設定用マップに示すように、電流差分ΔIが大きいほど補正値kiが大きくなる傾向に、電流差分ΔIが大きいほど補正値kiの変化率が大きくなる傾向に設定するものとした。
Next, the current difference ΔI (ΔI=Iest−Ib) is calculated by subtracting the current Ib detected by the
そして、電流センサ36bにより検出される電流Ibに補正値kiを加算して補正後充電電流Ib*を計算し(ステップS150)、この補正後充電電流Ib*を用いて満充電容量推定値Mestを計算し(ステップS160)、満充電容量推定処理を終了する。満充電容量推定値Mestは、補正後充電電流Ib*を用いてバッテリ36の充電中における電流積算値ΣIb*を計算し、バッテリ36の充電の前後の蓄電割合SOCの差分(充電開始時の蓄電割合SOC−充電終了時の蓄電割合SOC)を電流積算値ΣIb*で除することにより計算することができる。
Then, the correction value ki is added to the current Ib detected by the
以上説明した実施例の電気自動車20では、バッテリ36の充電電流Ibを検出する電流センサ36bを収納するジャンクションボックス40内の充電前後の温度差ΔTに基づいてジャンクボックス40内の発熱量ΔQを計算すると共に発熱量ΔTに基づいてバッテリ36を充電したときの推定電流Iestを計算する。次に、この推定電流Iestと電流センサ36bにより検出された充電電流Ibとの電流差分ΔIに基づいて補正値kiを設定し、充電電流Ibに補正値kiを加えた補正後充電電流Ib*を求める。そして、この補正後充電電流Ib*を用いて満充電容量推定値Mestを計算する。ジャンクションボックス40内の充電前後の温度差ΔTに基づく補正値kiにより充電電流Ibを補正するから、より適正な補正後充放電電流Ib*とすることができる。また、このより適正な補正後充電電流Ib*を用いて満充電容量推定値Mestを計算するから、満充電容量推定値Mestをより適正なものとすることができる。
In the
実施例の電気自動車20では、推定電流Iestと電流センサ36bにより検出された充電電流Ibとの電流差分ΔIに基づいて補正値kiを設定し、充電電流Ibに補正値kiを加えた補正後充電電流Ib*を用いて満充電容量推定値Mestを計算するものとした。しかし、推定電流Iestの積算値と電流センサ36bにより検出された充電電流Ibの積算値との差分としての電流積算値差分ΔΣIに基づいて補正値ksiを設定し、充電電流Ibの積算値ΣIbに補正値ksiを加えた補正後充電電流積算値ΣIb*を用いて満充電容量推定値Mestを計算するものとしてもよい。この場合、図4に示す変形例の満充電容量推定処理を実行すればよい。
In the
図4の変形例の満充電容量推定処理では、バッテリ36の充電前後におけるジャンクボックス40内の温度差ΔTを計算し(ステップS100)、バッテリ36の充電前後におけるジャンクボックス40内の温度差ΔTに基づいてバッテリ36の充電中におけるジャンクボックス40内の発熱量ΔQを計算すると共に(ステップS110)、この発熱量ΔQに基づいてバッテリ36を充電したときの推定電流Iestを計算する(ステップS120)。ここまでは、図2の満充電容量推定処理と同一である。
In the full charge capacity estimation process of the modified example of FIG. 4, the temperature difference ΔT in the
次に、計算した推定電流Iestから電流センサ36bにより検出される充電電流Ibを減じて得られる電流差分(Iest−Ib)の充電時間における積算値(電流積算値差分)ΔΣIを計算する(ステップS230)。電流差分(Iest−Ib)の充電時間における積算値は、推定電流Iestの充電時間における積算値と充電電流Ibの充電時間における積算値との差分と同意である。続いて、計算した電流積算値差分ΔΣIに基づいて補正値ksiを設定する(ステップS240)。補正値kiは、電流積算値差分ΔΣIと補正値ksiとの関係を予め定めて補正値設定用マップとして記憶しておき、電流積算値差分ΔΣIが与えられるとマップから対応する補正値ksiを導出することにより設定されるものとした。図5に補正値設定用マップの一例を示す。この変形例では、図5の補正値設定用マップに示すように、電流積算値差分ΔΣIが大きいほど補正値ksiが大きくなる傾向に、電流積算値差分ΔΣIが大きいほど補正値ksiの変化率が大きくなる傾向に設定するものとした。そして、電流センサ36bにより検出される充電電流Ibの積算値ΣIbに補正値ksiを加算して補正後充電電流積算値ΣIb*を計算し(ステップS250)、この補正後充電電流積算値ΣIb*を用いて満充電容量推定値Mestを計算し(ステップS260)、満充電容量推定処理を終了する。満充電容量推定値Mestは、バッテリ36の充電の前後の蓄電割合SOCの差分(充電開始時の蓄電割合SOC−充電終了時の蓄電割合SOC)を補正後充電電流積算値ΣIb*で除することにより計算することができる。
Next, the integrated value (current integrated value difference) ΔΣI in the charging time of the current difference (Iest−Ib) obtained by subtracting the charging current Ib detected by the
この変形例では、バッテリ36を充電したときの推定電流Iestの積算値と電流センサ36bにより検出された充電電流Ibの積算値との差分(電流積算値差分)ΔΣIに基づいて補正値ksiを設定し、充電電流積算値ΣIbに補正値ksiを加えた補正後充電電流積算値ΣIb*を求める。そして、この補正後充電電流積算値ΣIb*を用いて満充電容量推定値Mestを計算する。変形例でも、実施例と同様に、ジャンクションボックス40内の充電前後の温度差ΔTに基づく補正値ksiにより充電電流積算値ΣIbを補正するから、より適正な補正後充放電電流積算値ΣIb*とすることができる。また、このより適正な補正後充電電流積算値ΣIb*を用いて満充電容量推定値Mestを計算するから、満充電容量推定値Mestをより適正なものとすることができる。
In this modification, the correction value ksi is set based on the difference (current integrated value difference) ΔΣI between the integrated value of the estimated current Iest when the
また、別の変形例として図6に例示する満充電容量推定処理を実行するものとしてもよい。図6の満充電容量推定処理では、図2および図4の満充電容量推定処理と同様にバッテリ36を充電したときの推定電流Iestを計算する(ステップS100〜S120)。次に、図4の満充電容量推定処理と同様に電流積算値差分ΔΣIを計算する(ステップS230)。
As another modification, the full charge capacity estimation process illustrated in FIG. 6 may be executed. In the full charge capacity estimation process of FIG. 6, the estimated current Iest when the
続いて、計算した電流積算値差分ΔΣIに基づいて反映率σを設定する(ステップS340)。反映率σは、今回計算する満充電容量推定値Mestにおいて充電電流Ibを用いて計算した満充電容量の前回計算した満充電推定値Mestへの反映の程度を示すものであり、この変形例では、電流積算値差分ΔΣIと反映率σとの関係を予め定めて反映率設定用マップとして記憶しておき、電流積算値差分ΔΣIが与えられるとマップから対応する反映率σを導出することにより設定するものとした。図7に反映率設定用マップの一例を示す。この図7の反映率設定用マップでは、電流積算値差分ΔΣIの絶対値が大きいほど小さくなる傾向に、電流積算値差分ΔΣIの絶対値が大きいほど変化率の絶対値が大きくなるように反映率σを設定するものとした。 Then, the reflection rate σ is set based on the calculated current integrated value difference ΔΣI (step S340). The reflection rate σ indicates the degree of reflection of the full charge capacity calculated using the charging current Ib in the currently calculated full charge capacity estimated value Mest to the previously calculated full charge estimated value Mest, and in this modified example. , The relationship between the integrated current value difference ΔΣI and the reflection rate σ is predetermined and stored as a reflection rate setting map, and when the integrated current value difference ΔΣI is given, the corresponding reflection rate σ is derived from the map to set. I decided to do it. FIG. 7 shows an example of the reflection rate setting map. In the reflection rate setting map of FIG. 7, the larger the absolute value of the current integrated value difference ΔΣI is, the smaller the tendency is, and the larger the absolute value of the current integrated value difference ΔΣI is, the larger the absolute value of the change rate is. σ is set.
そして、充電電流Ibに基づいて満充電容量推定値M(Ib)を計算し(ステップS350)、次式(1)に示すように、計算した満充電容量推定値M(Ib)に反映率σを乗じて得られる値と前回この処理により計算された満充電容量推定値Mestに値1から反映率σを減じたものを乗じて得られる値との和として満充電容量推定値Mestを計算する(ステップS360)。満充電容量推定値M(Ib)は、バッテリ36の充電の前後の蓄電割合SOCの差分(充電開始時の蓄電割合SOC−充電終了時の蓄電割合SOC)を充電電流Ibの積算値ΣIbで除することにより計算することができる。
Then, the full charge capacity estimation value M(Ib) is calculated based on the charging current Ib (step S350), and the reflection rate σ is added to the calculated full charge capacity estimation value M(Ib) as shown in the following equation (1). The full charge capacity estimated value Mest is calculated as the sum of the value obtained by multiplying by and the value obtained by multiplying the full charge capacity estimated value Mest previously calculated by this processing by the value 1 minus the reflection rate σ. (Step S360). The full-charge capacity estimated value M(Ib) is obtained by dividing the difference between the storage ratios SOC before and after the
Mest=M(Ib)・σ+前回Mest・(1−σ) (1) Mest=M(Ib)·σ+previous Mest·(1-σ) (1)
この変形例では、電流積算値差分ΔΣIに基づいて反映率σを設定し、充電電流Ibに基づいて計算される満充電容量推定値M(Ib)に反映率σを乗じて得られる値と前回満充電容量推定値Mestに値1から反映率σを減じたものを乗じて得られる値との和として満充電容量推定値Mestを計算する。このように、ジャンクションボックス40内の充電前後の温度差ΔTに基づく反映率σを用いて満充電容量推定値Mestを計算するから、満充電容量推定値Mestをより適正なものとすることができる。
In this modified example, the reflection rate σ is set based on the current integrated value difference ΔΣI, and the value obtained by multiplying the full charge capacity estimated value M(Ib) calculated based on the charging current Ib by the reflection rate σ and the previous value. The full charge capacity estimated value Mest is calculated as the sum of the value obtained by multiplying the full charge capacity estimated value Mest by the value 1 minus the reflection rate σ. As described above, the full charge capacity estimated value Mest is calculated using the reflection rate σ based on the temperature difference ΔT before and after charging in the
実施例や変形例では、電源装置は電気自動車20に搭載されるものとしたが、ハイブリッド自動車に搭載されているものや、燃料電池車に搭載されるものとしてもよい。
Although the power supply device is mounted on the
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 The embodiments for carrying out the present invention have been described above with reference to the embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various embodiments are possible within the scope not departing from the gist of the present invention. Of course, it can be implemented.
本発明は、車両の電源装置の製造産業などに利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is applicable to the manufacturing industry of vehicle power supply devices and the like.
20 電気自動車、22a,22b 駆動輪、24 デファレンシャルギヤ、26 駆動軸、32 モータ、34 インバータ、35 システムメインリレー、36 バッテリ、36a 電圧センサ、36b 電流センサ、36c 温度センサ、38 電力ライン、50 充電用リレー、51 車両側コネクタ、52 電力ライン、52a 電圧センサ、53 接続検出センサ、70 電子制御ユニット、90 充電スタンド、91 スタンド側コネクタ。 20 electric vehicle, 22a, 22b drive wheel, 24 differential gear, 26 drive shaft, 32 motor, 34 inverter, 35 system main relay, 36 battery, 36a voltage sensor, 36b current sensor, 36c temperature sensor, 38 power line, 50 charging Relay, 51 vehicle side connector, 52 electric power line, 52a voltage sensor, 53 connection detection sensor, 70 electronic control unit, 90 charging stand, 91 stand side connector.
Claims (1)
前記電流センサを収納するジャンクションボックス内の温度を検出する温度センサを備え、
前記バッテリの充電の開始時および終了時に前記温度センサにより検出される温度差に基づいて前記ジャンクションボックス内の発熱量を計算すると共に該発熱量に基づいて前記バッテリを充電した際の推定電流を計算し、前記推定電流と前記充電電流とに基づいて前記充電電流、前記充電電流の積算値、前記充電電流の積算値を用いて計算される満充電容量推定値のいずれかを補正する、
ことを特徴とする車両の電源装置。 A power supply device for a vehicle, comprising: a battery; and a current sensor for detecting a charging current of the battery,
A temperature sensor for detecting the temperature in the junction box accommodating the current sensor is provided,
The amount of heat generated in the junction box is calculated based on the temperature difference detected by the temperature sensor at the start and end of charging the battery, and the estimated current when the battery is charged is calculated based on the amount of heat generated. Then, based on the estimated current and the charging current, the charging current, the integrated value of the charging current, or one of the full charge capacity estimated value calculated using the integrated value of the charging current is corrected,
A power supply device for a vehicle characterized by the above.
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