JP4762425B2 - 電子制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気機器及び電子機器の動作を制御するスイッチの作動を検出し、このスイッチの作動情報を、通信回線を経由して被制御電気機器及び電子機器に伝達する電子制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＬＡＮシステムを用いて電気機器及び電子機器（以下、「機器」）の動作を制御することが普及している。ＬＡＮシステムを用いたこの種の制御においては、複数の電子制御装置が使用されている。電子制御装置は、例えば操作者が操作したスイッチの作動を監視・検出し、被制御機器にスイッチの作動情報をＬＡＮの通信回線を経由し伝達して、被制御機器の動作を制御する役割を担う。
【０００３】
ところで、スイッチの作動の監視・検出及びスイッチの作動情報の伝達を行う制御装置本体（例えば、central processing unit 「ＣＰＵ」を主として構成される）を搭載した電子制御装置は、スイッチが操作されたとき、これを検出してスイッチ作動情報を被制御機器に伝達すればよく、常時はスイッチの作動を監視・検出しているだけでよい。しかしこのようなスイッチの監視状態は長時間に及ぶことが否めない。
【０００４】
このような事情から、電子制御装置には、スイッチの作動を監視・検出するために動作しているときの消費電力を低減して電子制御装置に電力を供給する電源の負荷を軽減することが求められる。
そこで電子制御装置の制御装置本体は、スイッチの作動を検出すると、電力消費の少ない動作待機モードから通常動作モード（ある程度電力を消費する）に復帰し、スイッチの作動情報を、通信回線を介して被制御機器に伝達し、その伝達を終えると、一定条件下、通常動作モードから動作待機モードに移行してスイッチの作動を監視することで、低消費電力化を図っている。
【０００５】
ここで通常動作モードとは、制御装置本体が通常の周波数のクロックで動作している動作モードをいい、動作待機モードとは、制御装置本体がその通常の周波数よりも低いクロック周波数で動作するモードをいう。
動作待機モードでは、制御装置本体の消費電力が低減される。例えば、通常動作モードで動作する制御装置本体は約２０ｍＡ程度の電流を消費するが、動作待機モードに移行した制御装置本体の消費電流は数百μＡ程度に低減される。
【０００６】
しかし被制御機器の増加伴ってより多くの電子制御装置が必要となり、更なる電子制御装置の低消費電力化が求められている。
例えば自動車では、複数の電子制御装置がエンジンのスタータ、パワーウィンド、エアーコンディショナ、各種灯火等の制御を行っている。自動車に搭載された電子制御装置では、運転時においては発電機の負荷を軽減するため、駐車時においてはバッテリの過放電を防止するため、更なる低消費電力化が求められている。
【０００７】
このような要求に応じるため近時の電子制御装置では、一定条件の下で所定時間、制御装置本体がそのクロックを停止するホルト（halt）モードに移行することで、更なる低消費電力化を図っている。即ち制御装置本体は、動作待機モードへ移行した後の一定時間内にスイッチの作動を検出すると、通常動作モードに復帰するが、一定時間内にスイッチの作動を検出しないとホルトモードに移行する。そしてホルトモードでは、タイマがホルトモードに移行してからの時間を測定し、所定時間が経過するとタイマが制御装置本体を動作待機モードへと移行させ、制御装置本体は再びスイッチの作動を監視する。
【０００８】
即ちこのように構成された電子制御装置の制御装置本体は、ホルトモード時、制御装置本体の消費電流が数μＡ〜数十μＡ程度となって、電子制御装置の低消費電力化を図っている。
なお、上記いずれの構成を有する電子制御装置も、その動作を維持にするため、制御装置本体は、その動作確認信号を監視する監視回路を有して、通常動作モードおよび動作待機モードでの制御装置本体の正常動作を監視し、異常動作を検知すると制御装置本体をリセットし、制御装置本体を初期状態から起動させる機能を有するものであることが望ましい。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、一定条件下、制御装置本体がホルトモードに移行する電子制御装置においても、ホルトモードにおいては、制御装置本体の消費電流が数μＡ〜数十μＡ程度に低減されるものの、それでもなお、制御装置本体はスイッチの作動を監視するため動作待機モードに移行する必要があり、この動作待機モードにおいて、制御装置本体の消費電流が数百μＡ程度となるので、電子制御装置の台数の増加に伴い、電源の負荷を増大させてしまう、という問題がある。
【００１０】
本発明は、上記問題を解決するためにされたもので、制御装置本体によって監視されるスイッチが所定時間に亘って作動しないときには、制御装置本体がホルトモードに移行して電子制御装置の低消費電力化を図り、制御装置本体がホルトモードにあっても電子制御装置がスイッチの作動を監視してスイッチの作動を検出すると、制御装置本体が通常動作モードに復帰して、スイッチの作動情報を機器に伝達することができる電子制御装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
選択的に作動するスイッチと、通常動作モード時にはスイッチの作動状態に応じて所定の機器の動作を制御すると共に、スイッチが所定時間に亘って作動しないときにはホルトモードを設定して動作待機する制御装置本体と、この制御装置本体がホルトモードに移行したときに作動してスイッチの作動を周期的に監視するスイッチ状態監視手段と、このスイッチ状態監視手段によりスイッチの作動が検出されたときに制御装置本体を通常動作モードに復帰させる判定手段とを具備したことを特徴とを有する電子制御装置が提供される。
【００１２】
このような構成の電子制御装置は、制御装置本体がホルトモードにあっても、スイッチ状態監視手段により周期的にスイッチの作動を監視し、スイッチの作動が検出されたときには、制御装置本体が通常動作モードに復帰するのでスイッチの作動情報を被制御機器に伝達することができると共に、制御装置本体がホルトモードにあるときには、従来の電子制御装置に比べ更なる消費電力低減を実現できる。
【００１３】
さらに、制御装置本体は、通常動作モード時に制御装置本体が周期的に出力する動作確認信号を検出して制御装置本体の動作を監視し、動作確認信号が途絶えたときに制御装置本体を強制的にリセットする監視回路を備え、スイッチ状態監視手段は、スイッチの周期的な作動監視信号のタイミングを規定する信号を、動作確認信号に代わる信号として監視回路に与える手段を備えることを特徴としている。
【００１４】
従って通常動作モードで、監視回路が制御装置本体の異常動作を検知すると制御装置本体をリセットし、制御装置本体はリセットされた状態から起動するので、電子制御装置の動作が維持される。
【００１５】
一方、制御装置本体がホルトモードにあっても、監視回路は、スイッチの周期的な作動監視信号のタイミングを規定する信号を監視し、この信号が途絶えたときには制御装置本体をリセットして起動するので、監視タイミングを規定する信号が途絶えても電子制御装置の動作が維持される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る電子制御装置を説明する。
図１は、本発明に係る電子制御装置（以下、「ＥＣＵ」）の一実施形態の概略構成図であり、ＥＣＵはＣＰＵと監視回路を有する制御装置本体を主体として構成され、スイッチの作動を監視するスイッチ状態監視手段、スイッチの作動状態を検出するセンサ回路、ＣＰＵを通常動作モードに復帰させる判定手段を有している。
【００１７】
ＥＣＵの作動に必要な電力はバッテリから電源線（いずれも図示しない）を介して電源入力端１５に供給されている。電源安定回路４は、ＥＣＵの各回路の動作に適した電圧の電源を供給すべく、電源入力端１５に印加された電圧（この電圧をＥａ（Ｖ）とする）を所定電圧に安定化している。
ＥＣＵの入力端１にはスイッチＳＷ１、入力端２にはスイッチＳＷ２、入力端３にはスイッチＳＷ３が接続されており、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３の何れかが作動すると（オンすると）、この作動したスイッチが接続された入力端はアースに接続される。また入力端１は入力回路１１を介してＣＰＵ５の入力ポートＰＩ１に、入力端２は入力回路１２を介してＣＰＵ５の入力ポートＰＩ２に、入力端３は入力回路１３を介してＣＰＵ５の入力ポートＰＩ３に接続されているので、各スイッチの作動情報はＣＰＵ５に入力されることになる。
【００１８】
なお各スイッチの作動は、「ハイレベル」、「ローレベル」という二値化された電圧としてＣＰＵ５で検出されるが、この検出のため、ＥＣＵは監視タイミング回路７及びスイッチング回路９を用いてスイッチＳＷ１〜ＳＷ３に電圧を印加している。
スイッチング回路９は、電源入力端１５とスイッチＳＷ１〜ＳＷ３の間に介在しており、両者の間をオン／オフするスイッチング素子（例えばトランジスタ）を有している。
【００１９】
通常動作モードでは、スイッチング回路９のスイッチング素子は常にオンとなり、スイッチング回路９の出力端９ａには電源入力端１５に供給された電源電圧に略等しい電圧が出力される。この電圧は、後述するように抵抗器Ｒ１０からなるセンサ回路１０と抵抗器Ｒ１〜Ｒ３及び抵抗器Ｒ１１〜Ｒ１３からなる抵抗回路網（この抵抗回路網については後述する）とを介してスイッチＳＷ１〜ＳＷ３に供給される。
【００２０】
スイッチＳＷ１〜ＳＷ３のすべてが所定時間に亘って作動しなかったときには、ＣＰＵ５は所定の手順に従って通常動作モードからホルトモードに移行する。例えば、ＣＰＵ５のメモリ回路（図示せず）にメモリされたタイマプログラムが、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３のすべてがオフになった後、クロックを用いて時間を計測し、所定時間が経過するとプログラムはＣＰＵ５のクロックを停止させ、ＣＰＵ５はホルトモードに移行する。
【００２１】
ホルトモードに移行したＣＰＵ５によるスイッチの作動の監視・検出を図２、３によって説明する。
ＣＰＵ５がホルトモードに移行して、そのクロックが停止すると、クロックが作動していることを示すステータス信号ＳＴは「ハイレベル」から「ローレベル」に変化する。このステータス信号ＳＴはＣＰＵ５の出力ポートＰＯ２に出力されており監視タイミング回路７に入力されている。
【００２２】
ここで監視タイミング回路７は、タイミングパルスＴＰを発生するための回路であり、例えば無安定マルチバイブレータで構成され、以下のように動作する。
ステータス信号ＳＴが「ハイレベル」のときには、監視タイミング回路７はタイミングパルスＴＰの発生を停止すると共にスイッチング回路９のスイッチング素子を常時オンにするが、ステータス信号ＳＴが「ローレベル」のとき（ホルトモードのとき）には、監視タイミング回路７はタイミングパルスＴＰを発生し、タイミングパルスＴＰが、スイッチング回路９のスイッチング素子を周期的にオン／オフして、出力端９ａには監視パルスＭＰが出力される。
【００２３】
センサ回路１０を構成する抵抗器Ｒ１０の一端が出力端９ａに接続されているので、監視パルスＭＰは抵抗器Ｒ１０に印加される。抵抗器Ｒ１０の他端は、抵抗器Ｒ１を介して入力端１及び入力回路１１に、また抵抗器Ｒ２を介して入力端２及び入力回路１２に、更に抵抗器Ｒ３を介して入力端３及び入力回路１３に接続されている。図２に示すように、入力回路１１は入力端１とアースとの間に接続された抵抗器Ｒ１１で、また入力回路１２は入力端２とアースとの間に接続された抵抗器Ｒ１２で、更に入力回路１３は入力端３とアースとの間に接続された抵抗器Ｒ１３で構成されている。
【００２４】
監視パルスＭＰは、抵抗器Ｒ１０を経てから更に上述した抵抗器Ｒ１〜Ｒ３及び抵抗器Ｒ１１〜Ｒ１３からなる抵抗回路網によって分圧され、入力端１〜３に現れる。また監視パルスＭＰは、抵抗器Ｒ１０を経て分圧され、抵抗器Ｒ１０の他端に接続された判定回路８の判定入力端８ａにも作動検出パルスＤＰとして現れる。
【００２５】
ここでタイミングパルスＴＰの周期はＴであり、パルス幅はＴｗである。（Ｔｗ／Ｔ）の値が小さいほど、ホルトモードにおいて、スイッチング回路９に流れる電流の平均値が少なくなり、ＥＣＵの消費電力が低減される。
スイッチの作動はセンサ回路１０によって以下のようにして検出される。
判定回路８は、図２に示すようにコンパレータ８１と判定パルス監視回路８２と、判定入力端８ａ、閾値入力端８ｂ、出力端８ｃを有している。コンパレータ８１の反転入力端（−）は判定入力端８ａに接続され、非反転入力端（＋）は閾値入力端８ｂに接続され、コンパレータ８１の出力は判定パルス監視回路８２に入力され、判定パルス監視回路８２の出力は出力端８ｃに出力されている。そして、閾値入力端８ｂには電圧Ｒｅｆ（Ｖ）が印加されている。
【００２６】
前述した抵抗回路網、入力端１〜３及びスイッチＳＷ１〜ＳＷの構成から明らかなように、判定入力端８ａとアースとの間には、抵抗器、入力端及びスイッチが直列に接続されているので（例えば抵抗器Ｒ１、入力端１及びスイッチＳＷ１は直列に接続されている）、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３の何れかが作動（オン）したときにおける判定入力端８ａとアースの間に介在する抵抗回路網の抵抗値は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３すべてが作動していない（オフ）のときの抵抗回路網の抵抗値に比べて低い抵抗値となる。
【００２７】
即ちスイッチＳＷ１〜ＳＷ３の何れかが作動すると、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３すべてが作動していないときに比べ、抵抗器Ｒ１０に流れる電流が増加し、抵抗器Ｒ１０で生ずる電圧降下が増加するので、判定入力端８ａに現れる電圧が低下する。
以上のことから、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３が操作されていないときに、判定入力端８ａに発生する作動検出パルスＤＰの最大電圧をＥｍ０（Ｖ）とし、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３の何れか一個のスイッチがオンされたときに、判定入力端８ａに発生する作動検出パルスＤＰの最大電圧をＥｍ１（Ｖ）とすると、
Ｅｍ１＜Ｅｍ０
が成立することになる。
【００２８】
従って、電圧Ｒｅｆ（Ｖ）を閾値として、
Ｅｍ１＜Ｒｅｆ＜Ｅｍ０
なる関係を有するように設定すれば、図３に示すように、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３が作動していな場合（時刻ｔの前）、コンパレータ８１の出力端８ｄには、判定パルスＳＰ（負極性）が出力され、時刻ｔにおいてスイッチＳＷ１〜ＳＷ３の何れか一つが作動すると、それ以後、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３がすべてオフになるまで、出力端８ｄは「ハイレベル」になる。
【００２９】
なお同時にオンされたスイッチが増えるほど、判定入力端８ａとアースとの間の抵抗値は小さくなるので、判定入力端８ａに発生する作動検出パルスＤＰの最大電圧はＥｍ１より更に低下し、やはり出力端８ｄは「ハイレベル」になる。
即ち判定回路８は、判定パルスＳＰの有無を判定することで、スイッチの作動（少なくとも１個のスイッチがオンとなったこと）を検出できることになる。判定パルスＳＰの有無は判定パルス監視回路８２で行われる。判定パルス監視回路８２は、判定パルスＳＰを検出すると「ローレベル」を出力し、一方、判定パルスＳＰを検出しないときには「ハイレベル」を出力する。
【００３０】
判定パルス監視回路８２の出力はＣＰＵ５の入力ポートＰＩＮに入力されており、ポートＰＩＮに「ハイレベル」が入力されると、ＣＰＵ５は、停止していたクロックを起動して、通常動作モードに復帰する。
通常動作モードに復帰したＣＰＵ５はスイッチ作動情報を以下のようにして検出する。
【００３１】
ＣＰＵ５が通常動作モードに復帰すると、出力ポートＰＯ２に出力されるステータス信号ＳＴは「ローレベル」から「ハイレベル」となり、監視タイミング回路７は、タイミングパルスＴＰの発生を停止すると共に、スイッチング回路９のスイッチング素子を常時オンにする。従って出力端９ａには直流電圧Ｅａが出力される。
【００３２】
スイッチＳＷ１〜ＳＷ３の何れか一つがオンされて、ＣＰＵ５がホルトモードから通常動作モードに復帰したときには、オンされたスイッチに接続されている入力ポートだけが「ローレベル」になっている。従って、ＣＰＵ５は、ポートＰＩ１〜ＰＩ３の入力レベル（「ローレベル」か「ハイレベル」かを）を所定のプログラムで判別すれば、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３の作動情報を検出することができる。
【００３３】
なお上記オンされたスイッチがオフになると、入力ポートＰＩ１〜ＰＩ３は「ハイレベル」になる。
そして、ＣＰＵ５は、このスイッチ作動情報をＣＰＵ５の所定のメモリ回路に各スイッチの作動情報としてメモリし、このスイッチ作動情報を所定の通信手順に従ってＬＡＮに接続された通信回線１４を介し被制御機器に伝達する。
【００３４】
以上、ＣＰＵ５がホルトモードから通常動作モードに復帰したときのＣＰＵ５によるスイッチ作動情報を検出を説明したが、ＣＰＵ５が通常動作モードで動作しているときであっても、ＣＰＵ５はポートＰＩ１〜ＰＩ３の入力レベルの判別からスイッチＳＷ１〜ＳＷ３の作動情報を検出することができる。
なおスイッチは、機械的に作動して回路を開閉するものに限定されず、回路を導通・遮断する機能を有するものであればよい。また操作者が操作するスイッチに限らず、何らかの信号や物理量を検出して回路を導通・遮断するセンサ等であってもよい。
【００３５】
このようにして、ＣＰＵ５によって監視されるスイッチが所定時間に亘って作動しないときにはＣＰＵ５がホルトモードに移行してＥＣＵの低消費電力化を図り、ホルトモードにあってもＥＣＵはスイッチの作動を監視し、スイッチの作動が検出されるとＣＰＵ５が通常動作モードに復帰してスイッチの作動情報を機器に伝達するとことが可能となる。
【００３６】
ところで、一般にＥＣＵは、ＣＰＵが正常に動作している場合に周期的に出力されるＣＰＵの動作確認信号を検出してＣＰＵの動作を監視し、ＣＰＵの動作確認信号が途絶えたときには、ＣＰＵを強制的にリセットして起動させる監視回路を備え、ＥＣＵの正常動作を維持している。
しかし従来のＥＣＵとは異なり、ＣＰＵがホルトモードに移行するＥＣＵは、ホルトモードにおいては、ＣＰＵの動作確認信号が停止するので、ＥＣＵの監視回路がＣＰＵをリセットしてしまう。そうするとＣＰＵは直ちに起動してしまうので、ＣＰＵは、ホルトモードに移行しても、安定してホルトモードにとどまることができず、ＥＣＵの低消費電力化を図ることが不可能になってしまう。
【００３７】
そこでＣＰＵがホルトモードに移行する以前に、監視回路の監視機能を停止することが考えられる。しかしこのような監視回路を有するＥＣＵでは、ホルトモードにおいてスイッチに周期的に印加される作動監視信号の発生に異常が起きると、判定回路が動作しなくなるため、その後にスイッチが作動しても、判定回路は、スイッチの作動を検出できなくなるので、ＣＰＵをホルトモードから通常動作モードに復帰できず、ＣＰＵがホルトモードに留まり続けるという不都合を生じてしまう。
【００３８】
この不都合を回避するため、図４に示す監視回路６は、パルス監視回路６１と２入力ＯＲ回路（以下、「ＯＲ回路」）６２を有して、ＣＰＵ５が通常動作モードにあるときは、ＣＰＵ５の出力ポートＰＯ１から出力されるＣＰＵ５の動作確認信号を監視し、ホルトモードにあるときはスイッチの周期的な作動監視信号のタイミングを規定する信号を監視する。
【００３９】
ＯＲ回路６２の第一の入力端６２ａには、ＣＰＵ５の出力ポートＰＯ１から出力されるＣＰＵ５の動作確認信号（正極性）が入力され、第二の入力端６２ｂには判定入力端８ａに発生する正極性の作動検出パルスＤＰが入力されている。従ってＯＲ回路６２の出力端６２ｃには、通常動作モードにおいてはＣＰＵ５の動作確認信号を入力とするパルスが出力され、ホルトモードにおいては判定入力端８ａに発生する作動検出パルスＤＰを入力とするパルスが出力される。
【００４０】
ここでパルス監視回路６１は、出力端６２ｃにパルスが出力されていると「ローレベル」を出力し、出力端６２ｃにパルスが出力されていないと「ハイレベル」を出力する。パルス監視回路６１の出力は出力端８ｃを介してＣＰＵ５のリセットポートＲＥＳに入力されており、リセットポートＲＥＳに「ハイレベル」が入力されるとＣＰＵ５はリセットされる。
【００４１】
従って通常動作モードにおいては、監視回路６は、ＣＰＵ５の動作を監視し、ＣＰＵ５の動作確認信号が途絶えたときにＣＰＵ５を強制的にリセットし、ホルトモードにおいては、スイッチの周期的な作動監視信号のタイミングを規定する信号が停止したときにＣＰＵ５を強制的にリセットして、ＣＰＵ５を通常動作に復帰させるので、ホルトモードで作動監視信号が停止したときでも、ＣＰＵ５は通常動作モードに復帰することができその動作を維持できる。
【００４２】
なお本発明は、自動車に搭載された機器の制御に使用されるＥＣＵに限定されるものではなく、ＬＡＮシステムを用いて機器の動作を制御するＥＣＵに、その趣旨を逸脱しない範囲で実施することができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、電子制御装置によって監視されるスイッチが所定時間に亘って作動しないときには、制御装置本体が通常動作モードからホルトモードに移行し、ホルトモードでスイッチ状態監視手段がスイッチの作動を検出すると、制御装置本体が通常動作モードに復帰してスイッチの作動情報を機器に伝達するので、電子制御装置の消費電力が低減され、電子制御装置に電力を供給する電源の負荷を軽減でき、電源がバッテリの場合にはバッテリの過放電を防止するという効果が得られ、更に、制御装置本体は、通常動作モード時に制御装置本体が出力する動作確認信号を監視し、動作確認信号が途絶えたときに制御装置本体を強制的にリセットし、ホルトモード時には、スイッチの周期的な作動監視信号のタイミングを規定する信号を動作確認信号に代わる信号として監視する監視回路を有することで、作動監視信号のタイミングを規定する信号が途絶えたときには制御装置本体を強制的にリセットするので、電子制御装置がスイッチの作動を確実に監視・検出できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るＥＣＵの一実施形態の概略構成を示す図である。
【図２】 図１のＥＣＵのスイッチング回路、センサ回路、判定回路、入力回路及びスイッチの接続を示す回路図である。
【図３】 図２のセンサ回路と判定回路の動作を示す図である。
【図４】 図１の監視回路の接続を示す回路図である。
【符号の説明】
１、２、３ 入力端
５ ＣＰＵ
６ 監視回路
７ 監視タイミング回路
８ 判定回路
９ スイッチング回路
１０ センサ回路
１１、１２、１３ 入力回路
ＤＰ 作動検出パルス
ＭＰ 監視パルス

Claims (1)

1. 通常動作モード時には選択的に作動するスイッチの作動状態に応じて所定の電子機器の作動を制御すると共に、前記スイッチが所定時間に亘って作動しないときにはホルトモードを設定して動作待機する制御装置本体と、
   前記制御装置本体がホルトモードに移行したときに作動して前記スイッチの作動を周期的に監視するスイッチ状態監視手段と、
   前記スイッチ状態監視手段により前記スイッチの作動が検出されたときに前記制御装置本体を前記通常動作モードに復帰させる判定手段と
   を具備し、
   前記制御装置本体は、該制御装置本体が通常動作モード時に周期的に出力する動作確認信号を検出して該制御装置本体の動作を監視し、前記動作確認信号が途絶えたときに前記制御装置本体を強制的にリセットする監視回路を備え、
   前記スイッチ状態監視手段は、前記スイッチの周期的な作動監視信号の監視タイミングを規定する信号を、前記動作確認信号に代わる信号として前記監視回路に与える手段を備えることを特徴とする電子制御装置。

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