JP2023012909A - 通信装置、無線給電装置、通信方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】通信装置の消費電力のピークを抑制する【解決手段】通信装置１０は車両に搭載されている。また通信装置１０は、車両の内部と通信を行う第１無線通信部１２と、車両の外部と通信を行う第２無線通信部１４と、第１無線通信部１２による通信と、第２無線通信部１４による通信と、が重ならないように制御する制御部３０と、を含んでいる。これにより、通信装置１０の消費電力のピークを抑制することができ、通信装置１０に設けた内蔵バッテリ３４の小型化を実現できる。【選択図】図１

Description

本開示は通信装置、無線給電装置、通信方法および通信プログラムに関する。

特許文献１に記載の無線通信装置は受信部、制御部および送信部を備えている。受信部は、複数の第１無線通信装置のうち少なくとも一部から送信される第１要求を受信する。制御部は、複数の第１無線通信装置のうち、第１要求を送信した第１無線通信装置から２台以上の第１無線通信装置を選択する。送信部は。制御部が選択した第１無線通信装置に多重送信を行うことを指示する第１フレームを送信する。

特開２０１８－１２５６２２号公報

つながる車を実現するためには、車両から様々なデータを取得し、サーバへ送信する通信アーキテクチャが必要であり、ＤＣＭ（Data Communication Module）が搭載されていない車両に対しては、後付けで通信装置を設置することになる。車両のフロントガラスにはテレビ放送の受信アンテナやＥＴＣ（Electronic Toll Collection system）の車載機などが設置されているので、後付けで通信装置を設ける場合の設置位置としては、車両のリヤガラスの上部が有力である。但し、車両のリヤガラス周辺は、車両のバックドアの開閉に伴い変位が生ずる可動部であり、設置スペースも限られているため、通信装置に対しては、その小型化などのために、消費電力、特にそのピークを抑制できる構成が求められている。

本開示は上記事実を考慮して成されたもので、消費電力のピークを抑制することができる通信装置、通信方法および通信プログラムを得ることが目的である。

また本開示は、車両のイグニッションスイッチがオフの期間における通信装置の内蔵バッテリの蓄電量の低下を補うことができる無線給電装置を得ることが目的である。

第１の態様に係る通信装置は、車両に搭載され、前記車両の内部と通信を行う第１通信部と、前記車両の外部と通信を行う第２通信部と、前記第１通信部による通信と、前記第２通信部による通信と、が重ならないように制御する制御部と、を含んでいる。

第１の態様では、第１通信部による車両の内部との通信と、第２通信部による車両の外部との通信と、が重ならないように制御する。これにより、通信装置の消費電力のピークを抑制することができる。そして、通信装置に内蔵バッテリを設ける場合に、内蔵バッテリの小型化を実現することができる。

第２の態様は、第１の態様において、前記通信装置は、前記車両の可動部に搭載されており、前記第１通信部は、前記車両の内部と無線通信を行い、前記第２通信部は、前記車両の外部と無線通信を行う。

第２の態様によれば、第１通信部による通信および第２通信部による通信のための配線を省略することができる。

第３の態様は、第１の態様又は第２の態様において、前記車両の内部から無線により電力を受電する無線受電部と、前記無線受電部が受電した電力を蓄え、前記第１通信部、前記第２通信部および前記制御部へ電力を供給する内蔵バッテリと、をさらに含んでいる。

第３の態様によれば、電力の受電のための配線を省略することができる。

第４の態様は、第３の態様において、前記制御部は、前記第１通信部による通信が行われ、前記無線受電部が受電した後に、前記第２通信部による通信を行わせる。

第４の態様によれば、第１通信部による通信に伴う内蔵バッテリの蓄電量の低下を回復させた後に、第２通信部による通信を行わせることができる。

第５の態様は、第４の態様において、前記制御部は、前記第１通信部による通信が行われ、前記無線受電部が受電をし、前記内蔵バッテリの電圧が第１所定値以上であることを確認した後に、前記第２通信部による通信を行わせる。

第５の態様によれば、第２通信部による通信を安定的に行わせることができる。

第６の態様は、第１の態様～第５の態様の何れかにおいて、前記制御部は、前記第１通信部による通信および前記第２通信部による通信が行われない期間に省電力モードに移行する。

第６の態様によれば、通信装置の消費電力を削減することができる。

第７の態様に係る無線給電装置は、第３の態様～第５の態様の何れかの通信装置に対し、前記車両のイグニッションスイッチがオフの期間に、前記車両のバッテリから間欠的に電力を供給する無線給電部を含んでいる。

第７の態様によれば、車両のイグニッションスイッチがオフの期間における通信装置の内蔵バッテリの蓄電量の低下を補うことができる。

第８の態様は、第７の態様において、前記無線給電部は、前記車両のバッテリの電圧が第２所定値未満になった場合は前記通信装置への電力の供給を停止する。

第８の態様によれば、通信装置への電力の供給に伴って車両のバッテリ上がりが発生することを抑制することができる。

第９の態様に係る通信方法は、車両に搭載される通信装置において、前記車両の内部と通信を行う第１通信部による通信と、前記車両の外部と通信を行う第２通信部による通信と、が重ならないように制御することを含む処理をコンピュータに実行させる。

第９の態様によれば、第１の態様と同様に、通信装置の消費電力のピークを抑制することができる。

第１０の態様に係る通信プログラムは、車両に搭載される通信装置において、コンピュータに、前記車両の内部と通信を行う第１通信部による通信と、前記車両の外部と通信を行う第２通信部による通信と、が重ならないように制御することを含む処理を実行させる。

第１０の態様によれば、第１の態様と同様に、通信装置の消費電力のピークを抑制することができる。

本開示は、通信装置の消費電力のピークを抑制できる、という効果を有する。

また本開示は、車両のイグニッションスイッチがオフの期間における通信装置の内蔵バッテリの蓄電量の低下を補うことができる、という効果を有する。

通信装置および無線給電ＥＣＵの概略構成を示すブロック図である。 通信装置のマイコンの機能ブロック図である。 通信装置のマイコンによって実行される通信処理を示すフローチャートである。 車両のイグニッションスイッチがオンされた場合の通信／給電のシーケンスを示すシーケンス図である。 通信装置が省電力モードへ移行する場合の通信／給電のシーケンスを示すシーケンス図である。 無線給電ＥＣＵの無線制御部によって実行される無線給電処理を示すフローチャートである。 車両のイグニッションスイッチのオン時およびオフ時における給電のシーケンスを示すシーケンス図である。 通信装置および無線給電ＥＣＵの他の例の概略構成を示すブロック図である。

以下、図面を参照して本開示の実施形態の一例を詳細に説明する。図１には、通信装置１０および無線給電ＥＣＵ（Electronic Control Unit）４０が示されている。通信装置１０および無線給電ＥＣＵ４０は、ＤＣＭが搭載されていない車両に対し、クラウドサーバ５６に接続された基地局５４を経由してのクラウドサーバ５６との通信を可能とするために追加搭載されるユニットである。なお、車両は、バックドアが設けられており、通信装置１０はバックドア側、より詳しくはリヤガラスの上部周辺に設置され、無線給電ＥＣＵ４０は車体側の通信装置１０の近傍に設置される。なお、バックドアは車両の可動部の一例である。

通信装置１０は、第１無線通信部１２、第２無線通信部１４、マイコン１６、無線受電部３２および内蔵バッテリ３４を含んでいる。第１無線通信部１２は、車両の内部、詳しくは無線給電ＥＣＵ４０と無線通信を行い、無線給電ＥＣＵ４０から車載情報を受信してマイコン１６へ送信する。第１無線通信部１２は、本開示における第１通信部の一例である。

第２無線通信部１４は、車両の外部、詳しくはクラウドサーバ５６と無線通信を行い、マイコン１６から受信した車載情報をクラウドサーバ５６へ送信する。なお、第２無線通信部１４とクラウドサーバ５６との間の無線通信には、例えばＬＰＷＡ（Low Power Wide Area-network、ＬＰＷＡＮとも称される）を適用することができる。第２無線通信部１４は、本開示における第２通信部の一例である。

マイコン１６はＣＰＵ（Central Processing Unit）１８と、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）などのメモリ２０と、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）またはＳＳＤ（Solid State Drive）などの不揮発性の記憶部２２を含んでいる。また、マイコン１６はＩ／Ｆ（InterFace）部２４を含んでいる。ＣＰＵ１８、メモリ２０、記憶部２２およびＩ／Ｆ部２４は、内部バス２６を介して相互に通信可能に接続されている

記憶部２２は通信プログラム２８を記憶している。マイコン１６は、通信プログラム２８が記憶部２２から読み出されてメモリ２０に展開され、メモリ２０に展開された通信プログラム２８がＣＰＵ１８によって実行されることで、図２に示す制御部３０として機能する。制御部３０は、第１無線通信部１２による無線通信と、第２無線通信部１４による無線通信と、が重ならないように制御する。なお、通信プログラム２８は、本開示に係る通信プログラムの一例である。

無線受電部３２は、無線給電ＥＣＵ４０から無線により供給された電力を受電し、受電した電力を内蔵バッテリ３４へ供給する。また、内蔵バッテリ３４は、無線受電部３２から供給された電力を蓄電すると共に、蓄電した電力を第１無線通信部１２、マイコン１６および第２無線通信部１４へ供給する。本実施形態では、通信装置１０の設置スペースが限られているため、内蔵バッテリ３４としてはコンデンサなど小型軽量なものが望ましい。

無線給電ＥＣＵ４０は、無線通信部４２、無線給電部４４および無線制御部４６を含んでおり、無線通信部４２、無線給電部４４および無線制御部４６は内部バス４８を介して相互に通信可能に接続されている。無線給電ＥＣＵ４０は、車両に搭載された複数種のセンサを含むセンサ群５２と接続されている。なお、センサ群５２に含まれるセンサの一例は、車速センサ、加速度センサ、操舵角センサ、アクセルペダルセンサ、ブレーキペダルセンサ、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）センサなどである。

無線通信部４２は、センサ群５２から車載情報を収集し、収集した車載情報を通信装置１０へ無線により送信する。無線給電部４４は、通信装置１０へ無線により電力を供給する。無線制御部４６は、ＣＰＵ、メモリ、不揮発性の記憶部などを含むマイコンから成り、無線通信部４２および無線給電部４４の作動を制御する。なお、無線給電ＥＣＵ４０は本開示に係る無線給電装置の一例であり、無線給電部４４および無線制御部４６は、本開示における無線給電部の一例である。

一方、クラウドサーバ５６は、基地局５４を介して無線により個々の車両から車載情報を各々受信し、受信した車載情報をストレージなどに記憶する。そしてクラウドサーバ５６は、図示しないクライアント端末などに対し、ストレージなどに記憶した車載情報に基づき所定のサービスを提供する処理を行う。クラウドサーバ５６が提供する所定のサービスの一例としては、個々の車両の位置および車速などを地図上に表示した運行管理情報を生成して提供する運行管理情報提供サービスなどが挙げられる。

次に本実施形態の作用として、まず図３を参照し、車両のイグニッションスイッチがオンしている間、通信装置１０のマイコン１６によって実行される通信処理について説明する。

本実施形態では、車両のイグニッションスイッチがオンしている間、車両からクラウドサーバ５６へ定期的に車載情報を送信する。ステップ１００において、制御部３０は、車両からクラウドサーバ５６への車載情報の定期通信のタイミングを無線給電ＥＣＵ４０へ通知する。この通知は、図４に「クラウドサーバ送信タイミングの通知」として示すように、マイコン１６から第１無線通信部１２を経由して無線通信部４２へ無線通信で送信された後、無線制御部４６で受信される。そして無線制御部４６は、通知されたタイミングをメモリなどに記憶する。

ステップ１０２において、制御部３０は、クラウドサーバ５６への車載情報の定期送信のタイミングが到来するまで待機する。この間、無線給電ＥＣＵ４０の無線給電部４４は、図４に「連続で無線給電」と表記して示すように、通信装置１０の無線受電部３２へ無線により連続的に送電し、無線受電部３２が無線給電部４４から受電した電力は内蔵バッテリ３４に蓄電される。そして、図４に「電力を消費」と表記して示すように、マイコン１６および第１無線通信部１２で電力消費が発生すると、内蔵バッテリ３４からマイコン１６および第１無線通信部１２へ電力が供給される。

また、車載情報をクラウドサーバ５６へ定期通信するタイミングよりも所定時間前のタイミングになると、無線給電ＥＣＵ４０の無線制御部４６は、図４に「車載情報収集」と表記して示すように、センサ群５２から車載情報を収集する。そして、ステップ１０４において、制御部３０は、無線給電ＥＣＵ４０との車内通信により無線給電ＥＣＵ４０から車載情報を取得する。すなわち、無線制御部４６は、センサ群５２から収集した車載情報を、図４に「記憶されたタイミングより前に送信」と表記して示すように、第１無線通信部１２へ送信する。また第１無線通信部１２は、無線制御部４６から受信した車載情報を制御部３０（マイコン１６）へ送信する。

ステップ１０６において、制御部３０は、内蔵バッテリ３４への電力補充のために、クラウドサーバ５６との通信を一時待機する（図４に示す「バッテリが空にならないよう電力補充用のdelayをかける」も参照）。ステップ１０８において、制御部３０は、内蔵バッテリ３４の電圧が第１所定値以上か否か判定する。ステップ１０８の判定が否定された場合はステップ１０６に戻り、クラウドサーバ５６との通信を一時待機する状態を継続する。

この間、無線給電ＥＣＵ４０の無線給電部４４は、図４に「電力供給」と表記して示すように、通信装置１０の無線受電部３２へ無線により送電し、無線受電部３２が無線給電部４４から受電した電力は内蔵バッテリ３４に蓄電される。このようにして、内蔵バッテリ３４の電圧が第１所定値以上になると、ステップ１０８の判定が肯定されてステップ１１０へ移行する。

ステップ１１０において、制御部３０は、クラウドサーバ５６との車外通信により車載情報をクラウドサーバ５６へ送信する。すなわち、制御部３０（マイコン１６）は、無線給電ＥＣＵ４０から取得した車載情報を第２無線通信部１４へ送信する。また第２無線通信部１４は、制御部３０（マイコン１６）から受信した車載情報をクラウドサーバ５６へ送信する。このように、制御部３０は、第１無線通信部１２による通信と、第２無線通信部１４による通信と、が重ならないように制御している。

ステップ１１２において、制御部３０は、クラウドサーバ５６への車載情報の定期通信のタイミングに基づき、無線給電ＥＣＵ４０から次に車載情報を受信するタイミングを計算する。そして、計算したタイミングでは通信装置１０が省電力モードから復帰しているように、タイマによる計時時間を決定してタイマをスタートさせると共に、通信装置１０を省電力モードへ移行させる（図５に示す「省電力モード移行」も参照）。これにより、通信装置１０の消費電力が抑制される。

なお、本実施形態において、制御部３０が無線給電ＥＣＵ４０から車載情報を受信するタイミングと、制御部３０がクラウドサーバ５６へ車載情報を送信するタイミングと、の時間差は、内蔵バッテリ３４の充放電の収支を考慮した上でなるべく近づけている。これにより、通信装置１０が省電力モードに移行している時間を長くすることができ、通信装置１０の消費電力をより一層抑制することができる。

一方、通信装置１０が省電力モードになっている間、無線給電ＥＣＵ４０の無線給電部４４は、図５に「電力供給」と表記して示すように、通信装置１０の無線受電部３２へ無線により送電し、無線受電部３２が無線給電部４４から受電した電力は内蔵バッテリ３４に蓄電される。これにより、通信装置１０が省電力モードを解除した後、直ちに無線給電ＥＣＵ４０から車載情報を受信することができる。

ステップ１１４に示すようにタイマが満了すると、制御部３０は通信装置１０の省電力モードから復帰するウェイクアップを行う。そして、ステップ１１４からステップ１０４に戻り、ステップ１０４以降の処理を繰り返す。

次に図６を参照し、無線給電ＥＣＵ４０の無線制御部４６によって実行される無線給電処理について説明する。ステップ１２０において、無線制御部４６は、車両のイグニッションスイッチがオフか否かを判定する。車両のイグニッションスイッチがオンの場合は、ステップ１２０の判定が否定されてステップ１２２へ移行し、ステップ１２２において、無線制御部４６は、無線給電間隔として比較的小さな値を設定し、ステップ１２８へ移行する。

ステップ１２８において、無線制御部４６は、ステップ１２２で設定した無線給電間隔に従い、図７に「電力を連続で給電」と表記して示すように、無線給電部４４から比較的短い時間間隔で通信装置１０の無線受電部３２へ無線により送電させる。無線受電部３２が無線給電部４４から受電した電力は内蔵バッテリ３４に蓄電される。

一方、車両のイグニッションスイッチがオフの場合には、ステップ１２０の判定が肯定されてステップ１２４へ移行し、ステップ１２４において、無線制御部４６は、無線給電間隔として、車両のイグニッションスイッチがオンの場合よりも大きな値を設定する。また、次のステップ１２６において、無線制御部４６は、車載バッテリの電圧が第２所定値以上か否か判定する。

ステップ１２６の判定が肯定された場合はステップ１２８へ移行する。ステップ１２８において、無線制御部４６は、ステップ１２４で設定した無線給電間隔に従い、車両のイグニッションスイッチがオンの場合よりも長い時間間隔で、無線給電部４４から通信装置１０の無線受電部３２へ無線により送電させる。無線受電部３２が無線給電部４４から受電した電力は内蔵バッテリ３４に蓄電される。

車両のイグニッションスイッチがオフの間、通信は発生しないが、通信装置１０側は定期的にウェイクアップを行うので電力を消費する。このため、本実施形態では、車両のイグニッションスイッチがオフの間、内蔵バッテリ３４の放電量を見越して上記のように電力を間欠的に供給する。これにより、車両のイグニッションスイッチがオンに切り替わったときに速やかに通信を行うことができる。

また、車両のイグニッションスイッチがオフの間、車載バッテリへの充電が行われないので、通信装置１０への電力供給に伴い、車載バッテリの蓄電量は徐々に低下する。ここで、車載バッテリの電圧が第２所定値未満になった場合、ステップ１２６の判定が否定されて無線給電処理を終了することで、通信装置１０への電力供給を停止させる。これにより、車載バッテリが空になり車両の始動が困難な状態に陥ることを未然に防止することができる。

以上説明したように、本実施形態において、通信装置１０は車両に搭載されている。また通信装置１０は、車両の内部と通信を行う第１無線通信部１２と、車両の外部と通信を行う第２無線通信部１４と、第１無線通信部１２による通信と、第２無線通信部１４による通信と、が重ならないように制御する制御部３０と、を含んでいる。これにより、通信装置１０の消費電力のピークを抑制することができ、通信装置１０に設けた内蔵バッテリ３４の小型化を実現することができる。

また、本実施形態において、通信装置１０は、車両の可動部に搭載されており、第１無線通信部１２は、車両の内部と無線通信を行い、第２無線通信部１４は、車両の外部と無線通信を行う。これにより、第１無線通信部１２による通信および第２無線通信部１４による通信のための配線を省略することができる。

また、本実施形態において、通信装置１０は、車両の内部から無線により電力を受電する無線受電部３２と、無線受電部３２が受電した電力を蓄え、第１無線通信部１２、第２無線通信部１４および制御部３０へ電力を供給する内蔵バッテリ３４と、をさらに含んでいる。これにより、電力の受電のための配線を省略することができる。

さらに、本実施形態において、制御部３０は、第１無線通信部１２による通信が行われ、無線受電部３２が受電した後に、第２無線通信部１４による通信を行わせる。これにより、第１無線通信部１２による通信に伴う内蔵バッテリ３４の蓄電量の低下を回復させた後に、第２無線通信部１４による通信を行わせることができる。

また、本実施形態において、制御部３０は、第１無線通信部１２による通信が行われ、無線受電部３２が受電をし、内蔵バッテリ３４の電圧が第１所定値以上であることを確認した後に、第２無線通信部１４による通信を行わせる。これにより、第２無線通信部１４による通信を安定的に行わせることができる。

また、本実施形態において、制御部３０は、第１無線通信部１２による通信および第２無線通信部１４による通信が行われない期間に省電力モードに移行する。これにより、通信装置１０の消費電力を削減することができる。

さらに、本実施形態において、無線給電ＥＣＵ４０は、通信装置１０に対し、車両のイグニッションスイッチがオフの期間に、車両の車載バッテリから間欠的に電力を供給する無線給電部４４を含んでいる。これにより、車両のイグニッションスイッチがオフの期間における通信装置１０の内蔵バッテリ３４の蓄電量の低下を補うことができる。

また、本実施形態において、無線給電部４４は、車両の車載バッテリの電圧が第２所定値未満になった場合は通信装置１０への電力の供給を停止する。これにより、通信装置１０への電力の供給に伴って車両の車載バッテリのバッテリ上がりが発生することを抑制することができる。

なお、上記の実施形態では、通信装置１０の第１無線通信部１２と無線受電部３２が別に設けられた態様を説明したが、これに限定されるものではない。無線による給電と同時に無線による通信を行う機能を備えたモジュールが知られている。このため、例として図８に示すように、通信装置１０の第１無線通信部１２および無線受電部３２に代えて第１無線通信／無線受電部３６を設けると共に、無線給電ＥＣＵ４０の無線通信部４２および無線給電部４４に代えて無線通信／無線給電部５０を設けてもよい。本開示は図８に示す構成にも適用可能である。

また、上記の実施形態では、通信装置１０が、車両の可動部の一例であるバックドアに設けられている態様を説明したが、本開示はこれに限定されるものではない。例えば、通信装置１０が、車両のアウターミラーなどの他の可動部に設けられていてもよい。

また、上記の実施形態では本開示に係る通信プログラムの一例である通信プログラム２８が記憶部２２に予め記憶（インストール）されている態様を説明した。しかし、本開示に係る通信プログラムは、ＨＤＤ、ＳＳＤ、ＤＶＤ等の非一時的記録媒体に記録されている形態で提供することも可能である。

１０ 通信装置
１２ 第１無線通信部（第１通信部）
１４ 第２無線通信部（第２通信部）
１６ マイコン
２８ 通信プログラム
３０ 制御部
３２ 無線受電部
３４ 内蔵バッテリ
３６ 第１無線通信／無線受電部
４０ 無線給電ＥＣＵ（無線給電装置）
４４ 無線給電部（無線給電部）
４６ 無線制御部（無線給電部）
５２ センサ群
５６ クラウドサーバ

Claims (10)

1. 車両に搭載され、
   前記車両の内部と通信を行う第１通信部と、
   前記車両の外部と通信を行う第２通信部と、
   前記第１通信部による通信と、前記第２通信部による通信と、が重ならないように制御する制御部と、
   を含む通信装置。
2. 前記通信装置は、前記車両の可動部に搭載されており、
   前記第１通信部は、前記車両の内部と無線通信を行い、
   前記第２通信部は、前記車両の外部と無線通信を行う請求項１記載の通信装置。
3. 前記車両の内部から無線により電力を受電する無線受電部と、
   前記無線受電部が受電した電力を蓄え、前記第１通信部、前記第２通信部および前記制御部へ電力を供給する内蔵バッテリと、
   をさらに含む請求項１または請求項２記載の通信装置。
4. 前記制御部は、前記第１通信部による通信が行われ、前記無線受電部が受電した後に、前記第２通信部による通信を行わせる請求項３記載の通信装置。
5. 前記制御部は、前記第１通信部による通信が行われ、前記無線受電部が受電をし、前記内蔵バッテリの電圧が第１所定値以上であることを確認した後に、前記第２通信部による通信を行わせる請求項４記載の通信装置。
6. 前記制御部は、前記第１通信部による通信および前記第２通信部による通信が行われない期間に省電力モードに移行する請求項１～請求項５の何れか１項記載の通信装置。
7. 請求項３～請求項５の何れか１項記載の通信装置に対し、前記車両のイグニッションスイッチがオフの期間に、前記車両のバッテリから間欠的に電力を供給する無線給電部を含む無線給電装置。
8. 前記無線給電部は、前記車両のバッテリの電圧が第２所定値未満になった場合は前記通信装置への電力の供給を停止する請求項７記載の無線給電装置。
9. 車両に搭載される通信装置において、
   前記車両の内部と通信を行う第１通信部による通信と、前記車両の外部と通信を行う第２通信部による通信と、が重ならないように制御する
   ことを含む処理をコンピュータに実行させる通信方法。
10. 車両に搭載される通信装置において、
    コンピュータに、
    前記車両の内部と通信を行う第１通信部による通信と、前記車両の外部と通信を行う第２通信部による通信と、が重ならないように制御する
    ことを含む処理を実行させるための通信プログラム。

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