JP2022190694A - Device and method for detecting short circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、短絡検出装置及び短絡検出方法に関する。 The present invention relates to a short circuit detection device and a short circuit detection method.
特許文献1には、リチウム二次電池に定電流を供給した状態で検出対象物の両端の電圧を測定して微短絡を検出する微短絡検知装置が開示されている。 Patent Literature 1 discloses a micro-short circuit detection device that detects a micro-short circuit by measuring the voltage across an object to be detected while a constant current is supplied to a lithium secondary battery.
上記のような検査装置は、リチウム二次電池のような検出対象物に電流を供給するものであるが、検出対象物に供給する電流の電流値は、検出対象物の定格電流値などから検出対象物ごとに合わせて設定するしかなかった。 The inspection device described above supplies current to a detection target such as a lithium secondary battery, and the current value of the current supplied to the detection target is detected from the rated current value of the detection target. There was no choice but to set it according to each object.
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、検出対象物に供給する電流の電流値を検出対象物ごとに設定することなく検出対象物に生じる短絡を検出することができる短絡検出装置及び短絡検出方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made by paying attention to such problems, and is capable of detecting a short circuit occurring in an object to be detected without setting the current value of the current supplied to each object to be detected. It is an object of the present invention to provide a short-circuit detection device and a short-circuit detection method.
本発明のある態様によれば、検出対象物に生じる短絡を検出する短絡検出装置は、検出対象物の静電容量値を測定する容量測定手段と、前記容量測定手段によって測定された前記静電容量値に基づいて、前記検出対象物に供給する電流の電流値を決定する電流決定手段と、を含む。さらに短絡検出装置は、前記電流決定手段によって決定された前記電流値の電流を前記検出対象物に供給する電流供給手段と、前記電流供給手段によって前記検出対象物に前記電流が供給されている状態で前記検出対象物の短絡を検出する検出手段と、を含む。 According to one aspect of the present invention, a short circuit detection device for detecting a short circuit occurring in an object to be detected includes capacitance measuring means for measuring an electrostatic capacitance value of the object to be detected, and the electrostatic capacitance measured by the capacitance measuring means. current determination means for determining a current value of the current to be supplied to the detection object based on the capacitance value. Further, the short-circuit detection device includes current supply means for supplying the current having the current value determined by the current determination means to the object to be detected, and a state in which the current is supplied to the object to be detected by the current supply means. and detecting means for detecting a short circuit of the detection target.
この態様によれば、検出対象物に電流を供給する前に検出対象物の静電容量値を測定することによって、その静電容量値に基づき検出対象物に供給する電流の電流値を決定できるので、検出対象物に供給する電流の電流値を検出対象物ごとに設定することなく短絡検出することができる。 According to this aspect, by measuring the capacitance value of the detection target before supplying the current to the detection target, the current value of the current to be supplied to the detection target can be determined based on the capacitance value. Therefore, the short circuit can be detected without setting the current value of the current supplied to the detection target for each detection target.
以下、添付図面を参照しながら本発明の各実施形態について説明する。 Hereinafter, each embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
(第一実施形態)
図1は、第一実施形態における短絡検出装置100の機能構成を示すブロック図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing the functional configuration of a short
短絡検出装置100は、検出対象物1に生じる短絡を検出するための装置である。ここにいう短絡とは、定常的な短絡に加え、検出対象物1において生じる異常に起因する短時間の絶縁不良及び絶縁劣化などの短時間の短絡を含む。
The short
短時間の短絡が起こる要因としては、例えば、電池を構成する電極への金属異物の混入、コンタミネーションの発生、電池の電極と電池の外装との間のバリ、積層セラミックコンデンサに生じるクラック、及び、基板パターン間のマイクロショートなどの異常が挙げられる。 Factors that cause a short circuit include, for example, contamination of the electrodes that make up the battery with metallic foreign matter, the occurrence of contamination, burrs between the battery electrodes and the exterior of the battery, cracks that occur in laminated ceramic capacitors, and , and micro-shorts between substrate patterns.
このように、短絡検出装置100は、検出対象物1に生じる上記異常に起因する短絡を検出する。短絡検出装置100は、例えば、検出対象物1に直流の電気信号を供給(印加)するような検出対象物1の測定又は試験に用いられる。
In this manner, the short-
第一実施形態における短絡検出装置100は、検出対象物1に直流電圧を供給することで、検出対象物1の負極(-)から出力される漏れ電流の大きさに基づいて検出対象物1の絶縁抵抗値Rを測定する。
The short
検出対象物1は、少なくとも静電容量値Cのキャパシタンスを有する物体であり、その物体に直流の電気信号を供給した状態において物体において異常が起こることにより物体に生じる電圧信号又は物体を流れる電流信号が一時的に変動する。 The detection object 1 is an object having a capacitance of at least an electrostatic capacitance value C, and is a voltage signal generated in the object or a current signal flowing through the object when an abnormality occurs in the object while a DC electric signal is supplied to the object. changes temporarily.
以下では、上述の電気信号が標準的なレベルから上昇して降下することを「一時的な上昇」と称し、電気信号が標準的なレベルから下降して上昇することを「一時的な下降」と称す。また、これらの一時的な変動のことを、単に「変動」とも称する。 Hereinafter, the rise and fall of the electrical signal from the standard level will be referred to as "temporary rise", and the fall and rise of the electrical signal from the standard level will be referred to as "temporary fall". called. In addition, these temporary fluctuations are also simply referred to as "fluctuations."
検出対象物1としては、例えば二次電池が挙げられる。二次電池は、充放電可能に構成された蓄電池であり、電気二重層キャパシタなどのコンデンサ型の蓄電素子を含む蓄電デバイスである。二次電池は、複数の素電池が並列、直列又は直並列に接続された組電池でもよく、単電池であってもよい。 Examples of the detection target 1 include a secondary battery. A secondary battery is a chargeable/dischargeable storage battery, and is an electricity storage device including a capacitor-type electricity storage element such as an electric double layer capacitor. The secondary battery may be an assembled battery in which a plurality of unit cells are connected in parallel, in series, or in series-parallel, or may be a single cell.
二次電池としては、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、金属リチウム電池、リチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池、リチウムイオン全固体電池、ナトリウムイオン電池などが挙げられる。その他に、水溶液系電気二重層キャパシタ、又は排水溶液系電気二重層キャパシタなども二次電池として用いることができる。 Secondary batteries include lead-acid batteries, nickel-hydrogen batteries, nickel-cadmium batteries, metal lithium batteries, lithium-ion batteries, lithium-ion polymer batteries, lithium-ion all-solid-state batteries, and sodium-ion batteries. In addition, an aqueous solution-type electric double layer capacitor, a waste water solution-type electric double layer capacitor, or the like can also be used as a secondary battery.
第一実施形態における検出対象物1は、注液前のリチウムイオン電池である。リチウムイオン電池は、絶縁抵抗値R及び静電容量値Cを有し、これらが互いに並列に接続された等価回路により表わされる。 A detection target 1 in the first embodiment is a lithium ion battery before liquid injection. A lithium-ion battery has an insulation resistance value R and a capacitance value C, and is represented by an equivalent circuit in which these are connected in parallel.
第一実施形態では、検出対象物1の正極(+)が短絡検出装置100の接続端子101に接続され、検出対象物1の負極(-)が短絡検出装置100の接続端子102に接続されている。
In the first embodiment, the positive electrode (+) of the object to be detected 1 is connected to the
短絡検出装置100は、電流リミッタ10と、定電流源11と、定電圧源12と、スイッチ部13と、容量測定用電源20と、スイッチ部21と、容量測定用電流測定部22と、電圧測定部120と、電流測定部130と、変動検出回路140と、AD変換器150と、を備える。さらに短絡検出装置100は、処理部200と、表示部210と、操作受付部220と、変動検出回路240と、を備える。
The short
電流リミッタ10は、定電圧源12の出力端子に接続される。電流リミッタ10は、処理部200の指示に従って、定電圧源12から検出対象物1に供給される電流を制限する。
定電流源11は、検出対象物1に対して所定の電流値を維持するよう制御される電流Iを供給する定電流供給手段を構成する。以下、所定の電流値をI1とする。定電流源11は、短絡検出装置100の接続端子101を介して検出対象物1の正極(+)に一定の直流電流を供給することによって検出対象物1を充電する。
The constant
定電圧源12は、検出対象物1に所定の電圧値を維持するよう制御される電圧Vを供給する定電圧供給手段を構成する。以下、所定の電圧値をV1とする。定電圧源12は、検出対象物1の漏れ電流を検出するために、接続端子101を介して検出対象物1の正負極間に一定の直流電圧を供給する。
The
スイッチ部13は、検出対象物1に接続可能な電源を、容量測定用電源20と定電流源11と定電圧源12との間で切り替える。スイッチ部13は、処理部200の指令に従って、検出対象物1の正極(+)と容量測定用電源20との間を接続し、検出対象物1の静電容量値の測定が完了した後に検出対象物1に接続される電源を容量測定用電源20から定電流源11又は定電圧源12に切り替える。
The
容量測定用電源20は、検出対象物1に容量測定用電圧を供給する電流供給手段を構成する。容量測定用電源20は、短絡検出装置100の接続端子101を介して検出対象物1の正極(+)に容量測定用電圧として交流電圧を供給することによって検出対象物1を充放電する。容量測定用電圧は、複数の周波数成分を有する交流電圧である。
The capacity
スイッチ部21は、検出対象物1に接続される電流測定部を、電流測定部130と容量測定用電流測定部22との間で切り替える。スイッチ部21は、処理部200の指令に従って、検出対象物1の負極(-)と容量測定用電流測定部22との間を接続し、検出対象物1の静電容量値Cの測定が完了した後に検出対象物1に接続される容量測定用電流測定部22を電流測定部130に切り替える。
The
容量測定用電流測定部22は、処理部200からの容量測定指令に従って、検出対象物1の静電容量値Cを測定するための電流測定処理を実行する。
The
容量測定用電流測定部22は、検出対象物1の正極(+)と負極(-)との間に交流信号を供給した状態で検出対象物1に生じる応答信号に基づいて検出対象物1の交流電流を測定する。容量測定用電流測定部22は、測定した交流電流の大きさを示す電圧信号を電流検出信号VciとしてAD変換器150に出力する。
The capacity measuring
電流測定部130は、検出対象物1に生じる電流の大きさを測定する測定手段を構成する。電流測定部130は、検出対象物1の電流値を示す電流検出信号Viを取得する。
The
第一実施形態における電流測定部130は、検出対象物1の負極(-)から出力される漏れ電流の大きさを測定する。そして電流測定部130は、測定した電流の大きさを示す電圧信号を電流検出信号ViとしてAD変換器150に出力する。
The
例えば、漏れ電流の大きさは、定電流源11により検出対象物1を充電している状態では、ミリアンペア(mA)程度である。一方、定電圧源12により検出対象物1の電圧を電圧値V1に維持している状態では、漏れ電流の大きさは、ナノアンペア(nA)又はマイクロアンペア(μA)程度である。
For example, the magnitude of leakage current is about milliamperes (mA) when the object 1 is being charged by the constant
電流測定部130は、例えば入力電流を電圧に変換するIV変換回路により構成される。また、電流測定部130は、検出対象物1の負極(-)から出力される電流の大きさを示す測定信号Vmiを生成し、生成した測定信号Vmiを変動検出回路140に出力する。
The
変動検出回路140は、検出対象物1に生じる短絡に起因する測定信号Vmiの変動を検出する。第一実施形態における変動検出回路140は、検出対象物1での異物の混入に伴う短絡に起因する測定信号Vmiの一時的な変動を検出する。
例えば、変動検出回路140は、コンパレータ回路により構成される。変動検出回路140は、検出した変動を示す変動検出信号VdiをAD変換器150に出力する。
For example, the
変動検出回路240は、検出対象物1に生じる短絡に起因する測定信号Vmvの変動を検出する。第一実施形態における変動検出回路240は、検出対象物1での異物の混入に伴う短絡に起因する測定信号Vmvの一時的な変動を検出する。
変動検出回路240は、変動検出回路140と同一又は同等の構成である。変動検出回路240は、例えばコンパレータ回路により構成される。変動検出回路240は、検出した変動を示す変動検出信号VdvをAD変換器150に出力する。
The
AD変換器150は、容量測定用電流測定部22からの電流検出信号Vciを所定の周期でサンプリングし、そのサンプリングにより生成されるデータを処理部200に出力する。
The
同様に、AD変換器150は、電流測定部130からの電流検出信号Viと、変動検出回路140からの変動検出信号Vdiと、電圧測定部120からの電圧検出信号Vvと、変動検出回路240からの変動検出信号Vdvと、を所定の周期でサンプリングする。そしてAD変換器150は、サンプリングによって生成される各データを処理部200に出力する。
Similarly,
処理部200は、プロセッサ、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、大容量記憶デバイス、入出力インターフェース、及び、これらを相互に接続するバスなどによって構成されるコンピュータである。プロセッサとしては、CPU(Central Processing Unit)又はMPU(Micro Processor Unit)などが挙げられる。大容量記憶デバイスとしては、HDD(Hard Disk Drive)又はSSD(Solid State Drive)などが挙げられる。
The
処理部200は、電源部110を構成する電流リミッタ10、定電流源11、定電圧源12と、スイッチ部13及び容量測定用電源20と、スイッチ部21と、を制御する。
The
処理部200は、検出対象物1に生じる短絡を検出するための短絡検出処理を実行する。処理部200は、例えば操作受付部220から短絡検出処理の実行を要求する要求信号を受け付けると、短絡検出処理を実行する。
The
上述の短絡検出処理において、まず、処理部200は、容量測定用電源20を検出対象物1の正極(+)に接続するようスイッチ部13の接続を制御する。そして処理部200は、複数の周波数成分を有する交流電圧を検出対象物1に供給するよう容量測定用電源20を制御する。
In the short-circuit detection process described above, first, the
処理部200は、容量測定用電流測定部22を検出対象物1の負極(-)に接続するようスイッチ部21を制御する。そして処理部200は、容量測定用電源20によって供給された交流電圧により検出対象物1に流れる電流の電流値を測定するよう容量測定用電流測定部22を制御する。
The
処理部200は、AD変換器150を介して容量測定用電流測定部22から検出対象物1の電流値を示す電流検出信号Vciを取得する。そして処理部200は、電流検出信号Vciに基づいて検出対象物1の静電容量値Cを測定する。このように、処理部200は、交流インピーダンス測定法を用いて静電容量値Cを測定する。
The
静電容量値Cを測定した後、処理部200は、測定した検出対象物1の静電容量値Cを用いて、定電流源11から出力される電流Iの電流値I1を決定する。すなわち、処理部200は、測定された静電容量値Cに基づいて、検出対象物1に供給する電流Iの電流値I1を決定する電流決定手段を構成する。
After measuring the capacitance value C, the
検出対象物1において静電容量値Cのキャパシタに電流値I1の電流Iを供給した状態において、キャパシタが満充電となるキャパシタの両端間電圧Vfは、次式(1)のように、電流値I1、静電容量値C、及び満充電に必要となる充電時間Tcにより表される。 In the state where the current I of the current value I1 is supplied to the capacitor of the capacitance value C in the detection object 1, the voltage Vf across the capacitor when the capacitor is fully charged is expressed by the following equation (1). It is represented by I1, the capacitance value C, and the charging time Tc required for full charge.
Vf = I1*Tc/C ・・・(1) Vf=I1*Tc/C (1)
例えば、検出対象物1に供給する電流Iの電流値I1を検出対象物1によらず固定してしまうと、検出対象物1の個々の静電容量値Cの違いによって充電時間Tcが変わってしまう。また、静電容量値Cによっては検出対象物1に損傷を与えないよう電流値I1を小さくしなければならないことも想定される。このため、検出対象物1ごとに検出対象物1の電気特性に合わせて電流値I1を設定することが必要になる。 For example, if the current value I1 of the current I supplied to the detection object 1 is fixed regardless of the detection object 1, the charging time Tc changes depending on the difference in the capacitance value C of each detection object 1. put away. Also, depending on the capacitance value C, it is assumed that the current value I1 must be reduced so as not to damage the object 1 to be detected. Therefore, it is necessary to set the current value I1 according to the electrical characteristics of the detection target 1 for each detection target 1 .
この対策として、第一実施形態における処理部200は、測定した検出対象物1の静電容量値Cに基づいて電流Iの電流値I1を決定する。
As a countermeasure against this, the
次に、処理部200は、電圧検出信号Vv及び電流検出信号Viに基づいて定電流源11及び定電圧源12の動作を制御する。
Next, the
具体的には、検出対象物1に供給する電流Iの電流値I1を決定した後、処理部200は、AD変換器150を介して検出対象物1の電圧値を示す電圧検出信号Vvを取得する。
Specifically, after determining the current value I1 of the current I to be supplied to the detection object 1, the
続いて、処理部200は、定電流源11を検出対象物1の正極(+)に接続するようスイッチ部13の接続を制御する。その後、処理部200は、電流検出信号Viに基づいて定電流源11によって検出対象物1に充電される電流Iが一定の電流値I1に維持されるよう定電流源11を制御する。
Subsequently, the
このとき、処理部200は、電圧検出信号Vvに基づいて検出対象物1の正極(+)及び負極(-)の両極間に生じる電圧が所定の電圧値V1に達したか否かを判断する。
At this time, the
検出対象物1の電圧が電圧値V1に達した場合には、処理部200は、検出対象物1に接続される電源を定電流源11から定電圧源12に切り替えるようスイッチ部13の接続を制御する。その後、処理部200は、電圧検出信号Vvに基づいて検出対象物1の両極間に生じる電圧が一定の電圧値V1に維持されるよう定電圧源12を制御する。すなわち、第一実施形態における処理部200は、定電圧源12を用いて定電圧制御を行う。
When the voltage of the detection object 1 reaches the voltage value V1, the
このように、処理部200は、上述の要求信号を受け付けると、検出対象物1を電流値I1に維持される電流Iで充電して検出対象物1に電圧値V1を供給し続けるよう電源部110の動作を制御する。
Thus, when the
電源部110から検出対象物1に電力を供給した状態において、処理部200は、AD変換器150を介して変動検出信号Vdi又は変動検出信号Vdvを取得する。そして処理部200は、変動検出信号Vdi又は変動検出信号Vdvに基づいて検出対象物1に生じ得る異常に起因する短絡が生じたか否かを判定する。
The
また、処理部200は、AD変換器150を介して取得した電流検出信号Vi及び電圧検出信号Vvに基づいて検出対象物1の物理量を演算する。例えば、検出対象物1の物理量としては、検出対象物1の漏れ電流値、及び、検出対象物1の絶縁抵抗値Rなどが挙げられる。処理部200は、短絡の有無を示す判定結果又は演算結果を表示部210に出力する。
Also, the
表示部210は、処理部200から出力される判定結果又は演算結果を表す画像データを生成してその画像データを表示する。例えば、表示部210は、LEDディスプレイ、液晶パネル又はタッチパネルなどによって構成される。
The
操作受付部220は、ユーザの入力操作を受け付け、その受け付けた入力操作を示す操作信号を処理部200に出力する。操作受付部220は、例えば、表示部210の画面近傍に設けられる押しボタン、タッチパネルに内蔵されたタッチセンサ、又は、キーボード及びマウスなどによって構成される。
The
操作受付部220は、例えば、短絡検出処理の実行ボタンを押下するユーザ操作を受け付けることで上述の短絡検出要求を処理部200に出力する。これにより、短絡検出装置100において短絡検出処理が実行される。
The
次に、第一実施形態における短絡検出装置100の動作について説明する。
Next, the operation of the short
まず、短絡検出装置100は、例えばユーザが操作受付部220を用いて入力操作をすると操作受付部220は操作信号を処理部200に出力する。そして処理部200は、その操作信号が短絡検出処理の要求信号であると認識すると、短絡検出処理を開始する。
First, in the short-
まず、処理部200は、検出対象物1の静電容量値Cを測定する。
First, the
具体的には、処理部200は、スイッチ部13を切り替えて、検出対象物1の正極(+)に容量測定用電源20を接続すると共に、スイッチ部21を切り替えて、検出対象物1の負極(-)に容量測定用電流測定部22を接続する。そして処理部200は、容量測定用電源20を制御し、検出対象物1に容量測定用電圧を供給する。
Specifically, the
この状態において、容量測定用電流測定部22は、検出対象物1に流れる交流電流を測定し、検出対象物1に流れる交流電流の大きさを示す電流検出信号VciをAD変換器150に出力する。AD変換器150は、電流検出信号Vciの大きさを示すデータを処理部200に出力する。処理部200は、電流検出信号Vciに基づいて検出対象物1の静電容量値Cを演算する。
In this state, the capacitance measuring
続いて、処理部200は、演算した静電容量値Cに基づいて、検出対象物1に供給する電流Iの電流値I1を決定する。具体例として、処理部200は、検出対象物1の静電容量値Cを用いて供給する電流Iの電流値I1を演算する。一例として、適宜定めた係数がkである場合にはk・Cを演算した値を電流値I1とする。他の一例として、満充電時の電圧Va、充電時間Tcである場合にはVa・C/Tcを演算した値を電流値I1とする。そして、処理部200は、決定した電流値I1に基づいて、その電流値I1を示す電流Iを検出対象物1に供給する。
Subsequently, the
その後、処理部200は、スイッチ部13を切り替えて、検出対象物1の正極(+)と定電流源11を接続すると共に、スイッチ部21を切り替えて、検出対象物1の負極(-)と電流測定部130を接続する。処理部200は、電流値I1の電流Iが検出対象物1に流れるように定電流源11を制御する。
After that, the
定電流源11により電流値I1の電流Iが供給されている状態において、処理部200は、検出対象物1に生じる短絡を検出する。
The
具体的には、電流測定部130は、検出対象物1に流れる電流の大きさを示す測定信号Vmiを変動検出回路140に出力する。変動検出回路140は、測定信号Vmiに基づいて検出対象物1が短絡しているかどうかを示す変動検出信号VdiをAD変換器150に出力する。AD変換器150は、変動検出信号Vdiをサンプリングしたデータを処理部200に出力する。処理部200は、変動検出信号Vdiを示すデータから検出対象物1に生じる短絡を検出する。
Specifically, the
なお、第一実施形態では処理部200が変動検出回路140の変動検出信号Vdiを用いて検出対象物1の短絡を検出したが、変動検出回路240の変動検出信号Vdvを用いて検出対象物1の短絡を検出してもよい。
In the first embodiment, the
次に、第一実施形態における短絡検出方法について図2を参照して説明する。 Next, a short circuit detection method in the first embodiment will be described with reference to FIG.
図2は、短絡検出装置100による短絡検出方法の一例を示すフローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart showing an example of a short circuit detection method by the short
まず、短絡検出装置100は、例えばユーザが操作受付部220を用いて入力操作をすると、操作受付部220は操作信号を処理部200に出力する。そして処理部200は、操作信号が短絡検出を要求するものであると認識すると短絡検出を開始する。
First, in the short-
ステップS1において、処理部200は、検出対象物1の静電容量値Cを測定する。
In step S<b>1 , the
ステップS2において、処理部200は、検出対象物1の静電容量値Cに基づいて、検出対象物1に供給する電流Iの電流値I1を決定する。処理部200は、ステップS1において得られた静電容量値Cを用いて電流Iの電流値I1を演算する。
In step S<b>2 , the
ステップS3において、処理部200は、検出対象物1に供給する電流値I1の電流Iを検出対象物1に供給する。
In step S<b>3 , the
具体的には、処理部200は、スイッチ部13を切り替えて検出対象物1の正極(+)に定電流源11を接続すると共に、スイッチ部21を切り替えて検出対象物1の負極(-)に容量測定用電流測定部22を接続する。処理部200は、ステップS2において得られた電流値I1の電流Iが検出対象物1に流れるように定電流源11を制御する。
Specifically, the
ステップS4において、処理部200は、検出対象物1に対して一定の電流値I1に維持された電流Iが供給されている状態において検出対象物1の短絡を検出する。
In step S<b>4 , the
次に、第一実施形態による作用効果について説明する。 Next, the effects of the first embodiment will be described.
第一実施形態における短絡検出装置100は、検出対象物1の静電容量値Cを測定する容量測定用電源20及び容量測定用電流測定部22(容量測定手段)と、検出対象物1に供給する電流Iの電流値I1を決定する処理部200(電流決定手段)と、を含む。さらに短絡検出装置100は、検出対象物1に電流Iを供給する定電流源11(電流供給手段)と、検出対象物1の短絡を検出する電流測定部130及び変動検出回路140(検出手段)と、を含む。
The short-
そして、容量測定用電源20及び容量測定用電流測定部22は、検出対象物1の静電容量値Cを測定する。処理部200(電流決定手段)は、容量測定用電源20及び容量測定用電流測定部22(容量測定手段)によって測定された静電容量値Cに基づいて、検出対象物に1供給する電流Iの電流値I1を決定する。
Then, the capacitance
そして、定電流源11は、処理部200(電流決定手段)によって決定された電流値I1の電流Iを検出対象物1に供給する。定電流源11によって検出対象物1に電流値I1の電流Iが供給されている状態において電流測定部130及び変動検出回路140(検出手段)は、検出対象物1の短絡を検出する。
Then, the constant
この構成によれば、短絡検出装置100は、検出対象物1に電流Iを供給する前に検出対象物1の静電容量値Cを測定することによって、静電容量値Cに基づき電流Iの電流値I1を決定することが可能となる。これにより、検出対象物1に供給する電流Iの電流値I1を検出対象物1ごとに設定することなく検出対象物1に生じる短絡を検出することができる。
According to this configuration, the short-
以下、第一実施形態における短絡検出装置100の複数の変形例について説明する。第一実施形態の部分的変更であるため、第一実施形態と同じ部分の説明は省く。
A plurality of modifications of the short-
(第一変形例)
図3は、第一実施形態における短絡検出装置100の構成の変形例を示すブロック図である。
(first modification)
FIG. 3 is a block diagram showing a modification of the configuration of the short
第一変形例における短絡検出装置100は、図1に示した短絡検出装置100の構成に加えて、記憶部230を備えている。
The short
記憶部230は、処理部200が電流値I1を決定する前にあらかじめ検出時間Tが記憶される記憶手段を構成する。検出時間Tは、処理部200によって検出対象物1の短絡を検出するための時間である。
The
具体例として、ユーザが操作受付部220を用いて入力操作をすると、操作受付部220は、入力操作に応じた操作信号を処理部200に出力する。そして処理部200は、その操作信号が検出時間Tを示す設定信号であるか否かを判断し、操作信号が設定信号であると認識した場合には、その設定信号に示された検出時間Tを記憶部230に記憶する。検出時間Tとしては、例えば5ミリ秒が設定される。
As a specific example, when the user performs an input operation using the
その後、容量測定用電源20及び容量測定用電流測定部22により、検出対象物1の静電容量値Cが測定されると、処理部200は、その静電容量値Cと記憶部230に記憶された検出時間Tとに基づいて電流Iの電流値I1を決定する。
Thereafter, when the capacitance value C of the detection object 1 is measured by the capacitance
続いて、第一変形例による作用効果について説明する。 Next, the effects of the first modified example will be described.
第一変形例における短絡検出装置100は、図1に示した短絡検出装置100の構成に加えて、記憶部230(記憶手段)を備えている。記憶部230には、処理部200(電流決定手段)が検出対象物1に供給する電流Iの電流値I1を決定する前に検出時間Tが記憶される。
The short-
そして、処理部200(電流決定手段)は、記憶部230に設定された検出時間Tと、容量測定用電源20及び容量測定用電流測定部22(容量測定手段)によって測定された静電容量値Cとに基づいて、電流Iの電流値I1を決定する。
Then, the processing unit 200 (current determination means) determines the detection time T set in the
この構成によれば、短絡検出装置100は、検出対象物1の静電容量値Cに加えてあらかじめ設定された検出時間Tも考慮した電流値I1の電流Iを検出対象物1に供給する。静電容量値Cだけでなく検出時間Tを考慮して電流値I1を決定することにより、あらかじめ定められた検出時間Tにおいて、検出対象物1の短絡検出に適した過不足ない電流Iを検出対象物1に供給することが可能となる。このため、決められた時間内において精度よく検出対象物1の短絡を検出することができる。
According to this configuration, the short-
(第二変形例)
第二変形例における短絡検出装置100は、図3に示すように、第一変形例と同様、図1に示した短絡検出装置100の構成に加えて、記憶部230を備えている。
(Second modification)
As shown in FIG. 3, the short
記憶部230は、処理部200が電流Iの電流値I1を決定する前にあらかじめ設定電流値Isが記憶される記憶手段を構成する。設定電流値Isは、検出対象物1の電気特性に応じて定められる電流Iの電流値である。第二変形例における設定電流値Isは、検出対象物1に生じる短絡の検出に適した電流Iの電流値に設定される。
The
具体例として、ユーザが操作受付部220を用いて入力操作をすると、操作受付部220は、入力操作に応じた操作信号を処理部200に出力する。そして処理部200は、その操作信号が設定電流値Isを示す設定信号であると認識した場合には、設定信号に示される設定電流値Isを記憶部230に記憶する。
As a specific example, when the user performs an input operation using the
その後、容量測定用電源20及び容量測定用電流測定部22により、検出対象物1の静電容量値Cが測定されると、処理部200は、その静電容量値Cに基づいて、検出対象物1に供給する電流Iの電流値I1を決定する。
After that, when the capacitance value C of the detection object 1 is measured by the capacitance
そして、処理部200は、記憶部230に記憶された設定電流値Isが、決定した電流値I1以下であるか否かを判断する。設定電流値Isが電流値I1以下である場合には、処理部200は、設定電流値Isの電流Iが検出対象物1に供給されている状態で検出対象物1の短絡を検出する。
Then, the
一方、設定電流値Isが電流値I1を超える場合には、処理部200は、決定した電流値I1の電流Iが検出対象物1に供給されている状態で検出対象物1の短絡を検出する。これにより、静電容量値Cに合わせて検出対象物1の短絡を検出することが可能となる。
On the other hand, when the set current value Is exceeds the current value I1, the
続いて、第二変形例による作用効果について説明する。 Next, the effects of the second modified example will be described.
第二変形例における短絡検出装置100は、第一変形例と同様、図1に示した短絡検出装置100の構成に加えて、記憶部230(記憶手段)を備えている。記憶部230には、処理部200(電流決定手段)が検出対象物1に供給する電流Iの電流値I1を決定する前に、あらかじめ設定された設定電流値Isを記憶する。
The short-
そして、処理部200(電流決定手段)は、容量測定用電源20及び容量測定用電流測定部22によって測定された静電容量値Cに基づいて、検出対象物1に供給する電流Iの電流値I1を決定する。処理部200は、記憶部230に記憶された設定電流値Isが、決定した電流値I1以下である場合には、設定電流値Isの電流Iが検出対象物1に供給されている状態で検出対象物1の短絡を検出する。
Then, the processing unit 200 (current determination means) determines the current value of the current I supplied to the detection object 1 based on the capacitance value C measured by the capacitance
この構成によれば、設定電流値Isが、静電容量値Cに基づき決定された電流値I1が設定電流値Isよりも大きい場合に、その設定電流値Isの電流Iを検出対象物1に供給する。 According to this configuration, when the set current value Is is greater than the set current value I1 determined based on the capacitance value C, the current I of the set current value Is is applied to the detection object 1. supply.
このように、静電容量値Cに基づく電流値I1以下の弱い電流Iを検出対象物1に供給することにより、検出対象物1の電気特性に合わせた検出対象物1の短絡を検出しやすい弱い電流Iで検出対象物1の短絡を検出することができる。また、検出対象物1に対する過剰な電流の供給を回避するとともに、短絡検出処理に要する電力消費を抑制することができる。 In this way, by supplying the detection target 1 with a weak current I equal to or less than the current value I1 based on the capacitance value C, it is easy to detect a short circuit of the detection target 1 that matches the electrical characteristics of the detection target 1. A weak current I can detect a short circuit in the object 1 to be detected. In addition, it is possible to avoid excessive current supply to the object 1 to be detected and to suppress the power consumption required for the short-circuit detection process.
(第三変形例)
第三変形例における短絡検出装置100は、図3に示した構成と同じであり、処理部200に特定の機能が追加されている。
(Third modification)
The short-
具体的には、処理部200は、測定した検出対象物1の静電容量値Cが大きいほど検出対象物1に供給する電流Iの電流値I1を大きくし、検出対象物1の静電容量値Cが小さいほど検出対象物1に供給する電流Iの電流値I1を小さくする。
Specifically, the
この処理において、静電容量値Cの大小の比較対象は、あらかじめ短絡検出装置100の記憶部230に設定された静電容量値を用いてもよいし、前回短絡を検出した際の静電容量値Cを用いてもよい。
In this process, as a comparison target of the magnitude of the capacitance value C, the capacitance value set in advance in the
また、電流値I1を大きく又は小さくする方法は、あらかじめ短絡検出装置100の記憶部230に設定された電流値I1の大きさを増やす又は減らすことでもよいし、検出時間T又は静電容量値Cに基づき求めた電流値I1を用いてもよい。
Moreover, the method of increasing or decreasing the current value I1 may be increasing or decreasing the magnitude of the current value I1 set in advance in the
続いて、第三変形例による作用効果について説明する。 Next, the effects of the third modified example will be described.
第三変形例における処理部200(電流決定手段)は、静電容量値Cが大きいほど検出対象物1に供給する電流Iの電流値I1を大きくし、静電容量値Cが小さいほど検出対象物1に供給する電流Iの電流値I1を小さくする。 The processing unit 200 (current determining means) in the third modification increases the current value I1 of the current I supplied to the detection target 1 as the capacitance value C increases, and increases the current value I1 of the current I supplied to the detection target 1 as the capacitance value C decreases. A current value I1 of the current I supplied to the object 1 is decreased.
この構成によれば、検出対象物1を構成するキャパシタの静電容量値Cが相対的に大きければ検出対象物1を充電するのに時間がかかってしまうところ、短絡検出装置100は、大きい電流値I1の電流Iを供給する。一方、検出対象物1の静電容量値Cが小さければ、小さい電流値I1の電流Iを供給する。 According to this configuration, if the capacitance value C of the capacitor that constitutes the detection target 1 is relatively large, it takes time to charge the detection target 1. It provides a current I of value I1. On the other hand, if the capacitance value C of the object 1 to be detected is small, the current I of the small current value I1 is supplied.
これにより、個々の検出対象物1の静電容量値Cが異なっていても、静電容量値Cに応じて電流値I1が調整されるので、検出対象物1の短絡を検出する際の検出時間を互いに近づけることができる。 As a result, even if the capacitance value C of each detection target 1 is different, the current value I1 is adjusted according to the capacitance value C. Time can be brought closer together.
(第四変形例)
第四変形例における短絡検出装置100は、図3に示した構成と同じであり、処理部200に特定の機能が追加されている。
(Fourth modification)
The short-
具体的には、処理部200は、検出対象物1の静電容量値Cを検出対象物1に供給する電流Iの電流値I1で割った値が一定になるように定電流源11を制御する。
Specifically, the
例えば、処理部200は、静電容量値C1が10[μF]であるときには、5[mA]の電流Iを検出対象物1に供給し、静電容量値C2が5[μF]であるときには、10[mA]の電流Iを検出対象物1に供給するように定電流源11の動作を制御する。
For example, the
続いて、第四変形例による作用効果について説明する。 Next, the effects of the fourth modified example will be described.
第四変形例における処理部200(電流決定手段)は、静電容量値Cを検出対象物1に供給する電流Iの電流値I1で除した値が一定になるように定電流源11(電流供給手段)を制御する。 The processing unit 200 (current determining means) in the fourth modification divides the capacitance value C by the current value I1 of the current I supplied to the detection object 1 so that the constant current source 11 (current supply means).
検出対象物1において、静電容量値Cのキャパシタに電流値I1の電流を供給したとき、時間t秒後におけるキャパシタの両端間電圧Vは、次式(2)のように表され、これを時間tについて解くと次式(3)のように表される。 In the detection object 1, when a current of current value I1 is supplied to a capacitor of capacitance value C, voltage V across the capacitor after time t seconds is expressed by the following equation (2). Solving for time t gives the following equation (3).
V = I1*t/C ・・・(2)
t = V*C/I1 ・・・(3)
V=I1*t/C (2)
t=V*C/I1 (3)
このため、短絡検出装置100は、検出対象物1の静電容量値Cを検出対象物1の供給する電流の電流値I1で割った値が一定になるよう調整することで、検出対象物1の個々の静電容量値Cが異なっていても同一の検出時間で短絡を検出することができる。
Therefore, the short-
(第五変形例)
第五変形例における短絡検出装置100は、図3に示すように、上記変形例と同様、図1に示した短絡検出装置100の構成に加えて、記憶部230を備えている。
(Fifth Modification)
As shown in FIG. 3, the short-
記憶部230は、処理部200が検出対象物1に供給する電流Iの電流値I1を決定する前に、あらかじめ設定された上限電流値Iuを記憶する記憶手段を構成する。
The
上限電流値Iuは、検出対象物1に供給可能な電流Iの上限を示す電流値である。上限電流値Iuは、検出対象物1の電気特性に基づき検出対象物1に過大な電流を供給しないようにあらかじめ定められる。上限電流値Iuは、例えば数[A]に設定される。 The upper limit current value Iu is a current value indicating the upper limit of the current I that can be supplied to the detection object 1 . The upper limit current value Iu is predetermined based on the electrical characteristics of the detection target 1 so as not to supply an excessive current to the detection target 1 . The upper limit current value Iu is set to several [A], for example.
その後、容量測定用電源20及び容量測定用電流測定部22により、検出対象物1の静電容量値Cが測定され、処理部200は、測定された静電容量値Cに基づいて、検出対象物1に供給する電流Iの電流値I1を決定する。
After that, the capacitance value C of the detection object 1 is measured by the capacitance
そして、処理部200は、記憶部230に記憶された上限電流値Iuが、決定した電流値I1以上であるか否かを判断する。上限電流値Iuが電流値I1以上である場合には、処理部200は、決定した電流値I1の電流Iが検出対象物1に供給されている状態で検出対象物1の短絡を検出する。
Then, the
一方、上限電流値Iuが電流値I1未満である場合には、処理部200は、上限電流値Iuの電流Iが検出対象物1に供給されている状態で検出対象物1の短絡を検出する。
On the other hand, when the upper limit current value Iu is less than the current value I1, the
続いて、第五変形例による作用効果について説明する。 Next, the effects of the fifth modified example will be described.
第五変形例における短絡検出装置100は、図1に示した短絡検出装置100の構成に加えて、記憶部230(記憶手段)を備えている。記憶部230には、処理部200(電流決定手段)が検出対象物1に供給する電流Iの電流値I1を決定する前に、検出対象物1の電気特性に基づいて電流Iの上限を示す上限電流値Iuがあらかじめ記憶される。
A short-
処理部200(電流決定手段)は、容量測定用電源20及び容量測定用電流測定部22(容量測定手段)によって測定された静電容量値Cに基づいて、検出対象物1に供給する電流Iの電流値I1を決定する。そして処理部200(電流決定手段)は、上限電流値Iuが、決定した電流値I1以上である場合には、決定した電流値I1の電流Iが検出対象物1に供給されている状態で検出対象物1の短絡を検出する。
The processing unit 200 (current determination means) supplies the current I to the detection object 1 based on the capacitance value C measured by the capacitance
この構成によれば、短絡検出装置100は、あらかじめ上限電流値Iuを設定しておき、その上限電流値Iuが静電容量値Cに基づき決定した電流値I1以上である場合には、決定した電流値I1の電流Iを検出対象物1に供給する。一方、短絡検出装置100は、上限電流値Iuが静電容量値Cに基づき決定した電流値I1未満である場合は、電流値I1が上限電流値Iuを超過しないよう、検出対象物1に供給する電流Iを上限電流値Iuに制限する。
According to this configuration, the short
これにより、検出対象物1に過大な電流を流さないように電流Iの電流値が調整されるので、検出対象物1を焼き付けたり壊したりするような事態を回避しつつ、検出対象物1の短絡を検出することができる。 As a result, the current value of the current I is adjusted so as not to flow an excessive current to the detection target 1, so that the detection target 1 is prevented from burning or being damaged, A short circuit can be detected.
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the above embodiments merely show a part of application examples of the present invention, and the technical scope of the present invention is not limited to the specific configurations of the above embodiments. No.
上記実施形態では、短絡検出装置100に設けられた操作受付部220によって、処理部200に検出時間T、設定電流値Is又は上限電流値Iuを設定したが、本実施形態はこれに限られるものではない。例えば、短絡検出装置100とは別のリモートコントローラによる有線又は無線での通信によって、処理部200に検出時間T、設定電流値Is又は上限電流値Iuを設定できる場合には、そのリモートコントローラを操作受付部220として用いてもよい。
In the above embodiment, the detection time T, the set current value Is, or the upper limit current value Iu is set in the
また、上記実施形態では検出対象物1の正極(+)が短絡検出装置100の接続端子101に接続され、検出対象物1の負極(-)が短絡検出装置100の接続端子102に接続された。しかしながら、検出対象物1の正極(+)及び負極(-)のいずれか一方の電極、及び検出対象物1を構成する外装が、それぞれ短絡検出装置100の接続端子101及び102に接続されてもよい。
Further, in the above embodiment, the positive electrode (+) of the object to be detected 1 is connected to the
また、上記実施形態では、検出対象物1に定電流を供給してその検出対象物1の両極間の電圧又はその検出対象物1に流れる電流を用いて短絡を検出したが、本実施形態はこれらに限られるものではない。検出対象物1を充電した後の電圧降下を測定することで短絡を検出する方法、又は検出対象物1に電圧を印加した際の電流の変化から短絡を検出する方法など短絡の検出にさまざまな方法を用いることができる。 In the above embodiment, a constant current is supplied to the detection object 1 and a short circuit is detected by using the voltage between the electrodes of the detection object 1 or the current flowing through the detection object 1. It is not limited to these. There are various methods for detecting short circuits, such as a method of detecting a short circuit by measuring the voltage drop after charging the detection object 1, or a method of detecting a short circuit from changes in the current when a voltage is applied to the detection object 1. method can be used.
また、上記実施形態では、検出対象物1に交流電圧を印加してその検出対象物1に流れる電流を測定することによって検出対象物1の静電容量値Cを測定したが、本実施形態はこれに限られるものではない。例えば、検出対象物1が放電する際の電流を測定して静電容量値Cを測定したり、インピーダンスブリッジ又はディップメータを使用する方法、積分法、若しくは、検出対象物1に流れる電流のベクトルから静電容量値Cを測定する方法を用いたりしてもよい。このように様々な方法を用いて静電容量値Cを測定することができる。 In the above embodiment, the capacitance value C of the detection object 1 is measured by applying an AC voltage to the detection object 1 and measuring the current flowing through the detection object 1. It is not limited to this. For example, measuring the current when the detection object 1 discharges to measure the capacitance value C, a method using an impedance bridge or a dip meter, an integration method, or a vector of the current flowing through the detection object 1 Alternatively, a method of measuring the capacitance value C may be used. As described above, the capacitance value C can be measured using various methods.
1 検出対象物
10 電流リミッタ
11 定電流源(電流供給手段)
12 定電圧源
13、20 スイッチ部
21 容量測定用電源(容量測定手段)
22 容量測定用電流測定部(容量測定手段)
120 電圧測定部
130 電流測定部(検出手段)
140、240 変動検出回路(検出手段)
150 AD変換器
200 処理部(電流決定手段)
230 記憶部(記憶手段)
1 Object to be Detected 10
12
22 Current measurement unit for capacitance measurement (capacity measurement means)
120
140, 240 variation detection circuit (detection means)
150
230 storage unit (storage means)
Claims (7)
検出対象物の静電容量値を測定する容量測定手段と、
前記容量測定手段によって測定された前記静電容量値に基づいて、前記検出対象物に供給する電流の電流値を決定する電流決定手段と、
前記電流決定手段によって決定された前記電流値の電流を前記検出対象物に供給する電流供給手段と、
前記電流供給手段によって前記検出対象物に前記電流が供給されている状態で前記検出対象物の短絡を検出する検出手段と、
を含む短絡検出装置。 A short circuit detection device for detecting a short circuit occurring in an object to be detected,
Capacitance measuring means for measuring the capacitance value of the object to be detected;
current determination means for determining a current value of the current to be supplied to the detection object based on the capacitance value measured by the capacitance measurement means;
current supply means for supplying the current of the current value determined by the current determination means to the detection object;
detection means for detecting a short circuit in the object to be detected while the current is supplied to the object to be detected by the current supply means;
short circuit detection device.
前記検出手段による前記検出対象物の短絡を検出するための検出時間をあらかじめ記憶する記憶手段を含み、
前記電流決定手段は、前記記憶手段に記憶された前記検出時間と前記容量測定手段によって測定された前記静電容量値とに基づいて、前記検出対象物に供給する電流の電流値を決定する、
短絡検出装置。 A short circuit detection device according to claim 1,
storage means for pre-storing a detection time for detecting a short circuit of the detection object by the detection means;
The current determination means determines a current value of the current to be supplied to the detection object based on the detection time stored in the storage means and the capacitance value measured by the capacitance measurement means.
Short circuit detector.
あらかじめ設定された設定電流値を記憶する記憶手段を含み、
前記電流決定手段は、
前記記憶手段に記憶された前記設定電流値と前記容量測定手段によって測定された前記静電容量値とに基づいて、前記検出対象物に供給する電流の電流値を決定し、
前記設定電流値が、決定した前記電流値以下である場合には、前記設定電流値の電流が前記検出対象物に供給されている状態で前記検出対象物の短絡を検出する、
短絡検出装置。 A short circuit detection device according to claim 1,
including storage means for storing a preset current value,
The current determining means is
determining the current value of the current to be supplied to the detection object based on the set current value stored in the storage means and the capacitance value measured by the capacitance measurement means;
when the set current value is equal to or less than the determined current value, detecting a short circuit in the detection target while the current of the set current value is being supplied to the detection target;
Short circuit detector.
前記電流決定手段は、前記静電容量値が大きくなるほど前記検出対象物に供給する電流の電流値を大きくし、前記静電容量値が小さくなるほど前記検出対象物に供給する電流の電流値を小さくする、
短絡検出装置。 A short circuit detection device according to claim 1,
The current determination means increases the current value of the current supplied to the detection object as the capacitance value increases, and decreases the current value of the current supplied to the detection object as the capacitance value decreases. do,
Short circuit detector.
前記電流決定手段は、前記検出対象物に供給する電流の電流値で前記静電容量値を割った値が一定になるように前記電流供給手段を制御する、
短絡検出装置。 A short circuit detection device according to claim 1,
The current determination means controls the current supply means so that the value obtained by dividing the capacitance value by the current value of the current supplied to the detection object is constant.
Short circuit detector.
前記検出対象物に供給される電流の上限を示す上限電流値をあらかじめ記憶する記憶手段を含み、
前記電流決定手段は、
前記記憶手段に記憶された前記上限電流値と前記容量測定手段によって測定された前記静電容量値に基づいて、前記検出対象物に供給する電流の電流値を決定し、
決定した前記電流値が前記上限電流値以下である場合には、前記上限電流値の電流が前記検出対象物に供給されている状態で前記検出対象物の短絡を検出する、
短絡検出装置。 A short circuit detection device according to claim 1,
including storage means for pre-storing an upper limit current value indicating the upper limit of the current supplied to the detection object;
The current determining means is
determining the current value of the current to be supplied to the detection object based on the upper limit current value stored in the storage means and the capacitance value measured by the capacitance measurement means;
when the determined current value is equal to or less than the upper limit current value, detecting a short circuit of the detection target while the current of the upper limit current value is being supplied to the detection target;
Short circuit detector.
検出対象物の静電容量値を測定する容量測定ステップと、
前記容量測定ステップによって測定された前記静電容量値に基づいて、前記検出対象物に供給する電流の電流値を決定する電流決定ステップと、
前記電流決定ステップによって決定された前記電流値の電流を前記検出対象物に供給する電流供給ステップと、
前記電流供給ステップによって前記検出対象物に前記電流が供給されている状態で前記検出対象物の短絡を検出する検出ステップと、
を含む短絡検出方法。 A short circuit detection method for detecting a short circuit occurring in a detection target,
a capacitance measurement step of measuring the capacitance value of the object to be detected;
a current determination step of determining a current value of the current to be supplied to the detection object based on the capacitance value measured by the capacitance measurement step;
a current supply step of supplying the current of the current value determined by the current determination step to the detection target;
a detection step of detecting a short circuit in the object to be detected while the current is being supplied to the object to be detected by the current supply step;
including short circuit detection methods.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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