JP7257940B2 - Control device - Google Patents
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本発明は、エンジンを模擬したモータにより供試体を駆動して、供試体の試験を行う台上試験システムにおけるモータの制御装置に関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a motor control device in a bench test system for testing a test piece by driving a test piece with a motor simulating an engine.
従来、自動車のエンジンで発生したエネルギーを駆動輪に伝達するトランスミッションなどの駆動伝達系(ドライブトレイン)の試験を行う台上試験システムでは、駆動伝達系(以下、「供試体」と称する)の入力軸にエンジンを接続して駆動トルクをかけ、出力軸にモータを接続して負荷トルクをかけるエンジン駆動方式が用いられていた。しかしながら、エンジン駆動方式は、付帯設備が多くなり、手間がかかるため、昨今では、エンジンの代わりにモータを用いて供試体の入力軸に駆動トルクをかけるモータ駆動方式が用いられている。 Conventionally, in a bench test system that tests a driveline (drivetrain) such as a transmission that transmits the energy generated by an automobile engine to the drive wheels, the input of the driveline (hereinafter referred to as "specimen") An engine drive system was used in which an engine was connected to the shaft to apply drive torque, and a motor was connected to the output shaft to apply load torque. However, the engine drive method requires a lot of incidental equipment and is laborious, so nowadays, a motor drive method is used in which a motor is used instead of the engine to apply drive torque to the input shaft of the test piece.
供試体の性能評価を行う場合、エンジンの挙動を模擬して評価を行う必要がある。エンジンの挙動(回転数およびトルク)には、エンジンの回転数および気筒数に応じた周期的な変動(正弦波状の脈動)が生じる。そこで、特許文献1には、モータの回転数指令に、モータの回転数を周期的に変動させる正弦波加振指令を加算し、回転数指令と正弦波加振指令との和とモータの実回転数との偏差がなくなるように制御(加振トルク制御)する技術が記載されている。 When evaluating the performance of a specimen, it is necessary to simulate the behavior of the engine. The engine behavior (rotational speed and torque) undergoes periodic fluctuations (sinusoidal pulsations) in accordance with the engine rotational speed and the number of cylinders. Therefore, in Patent Document 1, a sine wave excitation command for periodically varying the rotation speed of the motor is added to a motor rotation speed command, and the sum of the rotation speed command and the sine wave excitation command and the motor actual A technique for controlling (vibration torque control) so as to eliminate the deviation from the rotational speed is described.
台上試験システムにおける試験では、エンジンを模擬したモータの出力トルクが、所定の条件(例えば、定められた要求トルクに追従する、モータの定格トルクを超えないなどの条件)を満たす必要がある。特許文献1に記載されている加振トルク制御では、上述した所定の条件を満たさない場合がある。このような場合、モータの出力トルクが所定の条件を満たすように、試験を行うユーザが手動でモータの出力トルクを調整する必要があり、手間がかかっていた。 In the test in the bench test system, the output torque of the motor simulating the engine must satisfy predetermined conditions (for example, follow the specified required torque, do not exceed the rated torque of the motor, etc.). In vibration excitation torque control described in Patent Literature 1, there are cases where the predetermined conditions described above are not satisfied. In such a case, the user performing the test has to manually adjust the output torque of the motor so that the output torque of the motor satisfies a predetermined condition, which is time-consuming.
上記のような問題点に鑑みてなされた本発明の目的は、モータ駆動方式の台上試験システムにおいて、モータの出力トルクをより容易に調整することができる制御装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention, which has been made in view of the above-described problems, is to provide a control device that can more easily adjust the output torque of a motor in a motor-driven bench test system.
上記課題を解決するため、本発明に係る制御装置は、エンジンを模擬したモータにより供試体を駆動して、前記供試体の試験を行う台上試験システムにおける前記モータの制御装置であって、前記エンジンの気筒数、前記モータの回転数および所定の慣性値に基づき、脈動成分を含む前記モータの出力トルクを指示する加振トルク指令を生成する加振トルク指令生成器と、前記エンジンの回転数の時間的な変動を示す回転脈動データから得られた、前記エンジンの回転数と、脈動成分を含む前記エンジンの出力トルクの振幅値との対応関係を用いて、前記モータの回転数に応じた前記モータの出力トルクである加振トルクを推定する加振トルク推定器と、前記加振トルク推定器により推定された加振トルクと、前記試験において前記モータに要求される要求トルクとを比較する第1の比較器と、前記第1の比較器の比較結果に基づき、前記加振トルク指令生成器により生成された加振トルク指令を補正する補正器と、を備える。 In order to solve the above problems, a control device according to the present invention is a control device for the motor in a bench test system for testing the test piece by driving the test piece with a motor simulating an engine, an excitation torque command generator that generates an excitation torque command that indicates the output torque of the motor including a pulsation component based on the number of engine cylinders, the number of revolutions of the motor, and a predetermined inertia value; and the number of revolutions of the engine. Using the correspondence relationship between the engine speed and the amplitude value of the output torque of the engine including the pulsation component, which is obtained from rotation pulsation data indicating the temporal fluctuation of the rotation speed of the motor An excitation torque estimator for estimating an excitation torque that is the output torque of the motor, an excitation torque estimated by the excitation torque estimator, and the required torque required for the motor in the test are compared. A first comparator and a corrector for correcting the vibration torque command generated by the vibration torque command generator based on the comparison result of the first comparator.
また、本発明に係る制御装置において、前記加振トルク推定器により推定された加振トルクと、前記モータの定格トルクとを比較する第2の比較器と、前記第2の比較器の比較結果に基づき、前記補正器による補正後の加振トルク指令を制限する制限器と、をさらに備えることが好ましい。 Further, in the control device according to the present invention, a second comparator for comparing the excitation torque estimated by the excitation torque estimator and the rated torque of the motor, and a comparison result of the second comparator. and a limiter for limiting the vibration excitation torque command after correction by the corrector based on the above.
また、上記課題を解決するため、本発明に係る制御装置は、エンジンを模擬したモータにより供試体を駆動して、前記供試体の試験を行う台上試験システムにおける前記モータの制御装置であって、前記エンジンの気筒数、前記モータの回転数および所定の慣性値に基づき、周期的な変動を含む前記モータの出力トルクを指示する加振トルク指令を生成する加振トルク指令生成器と、前記エンジンの回転数の変動を示す回転脈動データから得られた、前記エンジンの回転数と、脈動成分を含む前記エンジンの出力トルクの振幅値との対応関係を用いて、前記モータの回転数に応じた前記モータの出力トルクである加振トルクを推定する加振トルク推定器と、前記加振トルク推定器により推定された加振トルクと、前記モータの定格トルクとを比較する比較器と、前記比較器の比較結果に基づき、前記加振トルク指令生成器により生成された加振トルク指令を制限する制限器と、を備える。 Further, in order to solve the above problems, a control device according to the present invention is a control device for the motor in a bench test system for testing the test piece by driving the test piece with a motor simulating an engine. an excitation torque command generator for generating an excitation torque command that indicates the output torque of the motor including periodic fluctuations based on the number of cylinders of the engine, the number of rotations of the motor, and a predetermined inertia value; Using the correspondence relationship between the engine speed and the amplitude value of the output torque of the engine including the pulsation component, which is obtained from rotation pulsation data indicating fluctuations in the engine speed, a vibration torque estimator for estimating a vibration torque that is the output torque of the motor; a comparator for comparing the vibration torque estimated by the vibration torque estimator with the rated torque of the motor; a limiter that limits the vibration excitation torque command generated by the vibration excitation torque command generator based on the comparison result of the comparator.
本発明に係る制御装置によれば、モータ駆動方式の台上試験システムにおいて、モータの出力トルクをより容易に調整することができる。 According to the control device of the present invention, it is possible to more easily adjust the output torque of a motor in a motor-driven bench test system.
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the form for implementing this invention is demonstrated, referring drawings.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る制御装置10の構成例を示す図である。本実施形態に係る制御装置10は、モータ駆動方式の台上試験システムにおいて、供試体の入力軸を駆動するモータを制御するものである。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a
図1に示す制御装置10は、加振トルク指令生成器11と、微分器12と、エンジントルク変換器13と、加振トルク推定器14と、比較器15と、補正器16と、加算器17とを備える。
1 includes an excitation
加振トルク指令生成器11は、モータにより模擬されるエンジンの気筒数、模擬されるエンジンの回転数に相当するモータの回転数および所定の慣性値に基づき、エンジンの挙動を模擬した、脈動成分を含むモータの出力トルクを指示する加振トルク指令を生成する。加振トルク指令は、一定のトルクに周期的なトルクの変動を加算した指令である。
The excitation
図1に示すように、加振トルク指令生成器11は、除算器111,112,115と、乗算器113と、加算器114と、正弦波指令生成器116とを備える。
As shown in FIG. 1 , the excitation
除算器111は、エンジン気筒数が入力される。一般に、エンジンが2回転する間にエンジン気筒数分の出力トルクの爆発変動、すなわち、出力トルクの脈動が生じる。したがって、4気筒のエンジンでは、エンジンが2回転する間に4回の出力トルクの爆発変動が生じる。また、6気筒のエンジンでは、エンジンが2回転する間に6回の出力トルクの爆発変動が生じる。除算器111は、エンジンが1回転する間のエンジンの出力トルクの脈動の回数を求めるために、エンジンの気筒数を2で除算する。除算器111は、除算値を乗算器113に出力する。
The
除算器112は、模擬されるエンジンの回転数に相当するモータの回転数(1分間当たりの回転数)が入力される。除算器112は、1秒間当たりの回転数を求めるために、モータの回転数を60で除算する。除算器112は、除算値を乗算器113に出力する。
The
乗算器113は、除算器111から出力された除算値(エンジンの1回転当たりの出力トルクの脈動の回数)と、除算器112から出力された除算値(1秒間当たりの回転数)とを乗算する。乗算器113は、乗算値を加振周波数として正弦波指令生成器116に出力する。加振周波数は、エンジンの出力トルクの脈動の周波数を示す。
The
加算器114は、所定の慣性値として、供試体慣性値および装置慣性値が入力される。供試体慣性値は、試験対象の供試体の慣性値である。装置慣性値は、試験設備の慣性値である。加算器114は、入力された供試体慣性値と装置慣性値とを加算し、加算値を除算器115に出力する。
The
除算器115は、加算器114から出力された加算値を所定の定数K(たとえば、1.52)で除算する。除算器115は、除算値を加振振幅値として正弦波指令生成器116に出力する。加振振幅値は、エンジンの出力トルクの振幅値を示し、一定のトルクに脈動成分の振幅値を加えた値である。
正弦波指令生成器116は、乗算器113から出力された加振周波数を周波数とし、除算器115から出力された加振振幅値を振幅値とした正弦波を生成する。正弦波指令生成器116は、生成した正弦波を、モータの出力トルクを指示する加振トルク指令として、加算器17に出力する。加振トルク指令は、脈動成分を含むモータの出力トルクを指示する指令である。
The sine
微分器12は、モータにより模擬されるエンジンの回転数の時間的な変動を示す回転脈動データが入力される。微分器12は、入力された回転脈動データを微分して、回転脈動データをエンジンの出力トルクの時間的な変動を示すデータに変換し、エンジントルク変換器13に出力する。回転脈動データは、モータにより模擬されるエンジンの回転数を予め測定することで取得される。
The
エンジントルク変換器13は、微分器12から出力された、エンジンの出力トルクの時間的な変動を示すデータ(図2参照)に基づき、エンジンの1回転分の出力トルクの脈動を求める。エンジンの1回転分の出力トルクの脈動から、エンジンの回転数と、脈動成分を含むエンジンの出力トルクの振幅値との対応関係(マップ)が得られる。
The
加振トルク推定器14は、模擬されるエンジンの回転数に相当するモータの回転数が入力される。加振トルク推定器14は、上述したエンジンの回転数と、脈動成分を含むエンジンの出力トルクの振幅値との対応関係を用いて、入力されたモータの回転数に応じたモータの出力トルクである加振トルクを推定する。加振トルクは、一定のトルクに脈動成分の振幅値を加えた値であり、実際のモータの出力トルクの推定値である。加振トルク推定器14は、推定した加振トルクを比較器15に出力する。
The
比較器15は、加振トルク推定器14から出力された加振トルクと、試験においてモータに要求される要求トルク(モータが出力すべきトルク)とを比較し、比較結果を補正器16に出力する。
The comparator 15 compares the excitation torque output from the
補正器16は、比較器15から出力された比較結果に応じた補正値を加算器17に出力する。補正器16から出力された補正値は、加算器17により加振トルク指令に加算される。すなわち、補正器16は、比較器15の比較結果に基づき、加振トルク指令を補正する。補正器16は、例えば、加振トルクが要求トルクよりも小さい場合、加振トルク指令を大きくする補正値を加算器17に出力する。また、補正器16は、例えば、加振トルクが要求トルクよりも大きい場合、加振トルク指令を小さくする補正値を加算器17に出力する。
The corrector 16 outputs a correction value according to the comparison result output from the comparator 15 to the
供試体の試験においては、例えば、ある回転数ではエンジン(モータ)の出力を増減させるという条件が設定されることがある。エンジン気筒数、エンジン回転数および所定の慣性値に基づき生成された加振トルク指令では、このような条件を満たすことができない場合がある。このような場合、従来は、試験を行うユーザが手動でモータの出力トルクを調整する必要があった。 In testing a specimen, for example, a condition may be set such that the output of an engine (motor) is increased or decreased at a certain number of revolutions. Such a condition may not be satisfied by an excitation torque command generated based on the number of engine cylinders, the number of engine revolutions, and a predetermined inertia value. In such a case, conventionally, the user performing the test had to manually adjust the output torque of the motor.
一方、本実施形態においては、モータの回転数から推定したモータの実際の出力トルク(加振トルク)と要求トルクとを比較し、その比較結果に基づき、加振トルク指令を補正することで、試験で設定された条件に従い、エンジン(モータ)の出力を自動で調整することができる。そのため、モータ駆動方式の台上試験システムにおいて、モータの出力トルクをより容易に調整することができる。 On the other hand, in the present embodiment, the actual output torque (excitation torque) of the motor estimated from the number of rotations of the motor is compared with the required torque, and the excitation torque command is corrected based on the comparison result. The output of the engine (motor) can be automatically adjusted according to the conditions set in the test. Therefore, in a motor-driven bench test system, the output torque of the motor can be adjusted more easily.
このように本実施形態に係る制御装置10は、エンジンの回転数と、脈動成分を含むエンジンの出力トルクの振幅値との対応関係を用いて、モータの回転数に応じたモータの出力トルクである加振トルクを推定する加振トルク推定器14と、推定された加振トルクと、要求トルクとを比較する比較器15と、比較結果に基づき、加振トルク指令を補正する補正器16と、を備える。
As described above, the
そのため、要求トルクに追従してモータの出力トルクを自動で調整することができるので、モータ駆動方式の台上試験システムにおいて、モータの出力トルクをより容易に調整することができる。 Therefore, since the output torque of the motor can be automatically adjusted following the required torque, it is possible to more easily adjust the output torque of the motor in a motor-driven bench test system.
(第2の実施形態)
図3は、本発明の第2の実施形態に係る制御装置20の構成例を示す図である。図3において図1と同様の構成には同じ符号を付し、説明を省略する。
(Second embodiment)
FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of the
図3に示す制御装置20は、図1に示す制御装置10と比較して、比較器15、補正器16および加算器17がそれぞれ、比較器21、制限器22、加算器23に変更された点が異なる。すなわち、本実施形態に係る制御装置20は、加振トルク指令生成器11と、微分器12と、エンジントルク変換器13と、加振トルク推定器14と、比較器21と、制限器22と、加算器23を備える。
The
比較器21は、加振トルク推定器14により推定された加振トルクと、エンジンを模擬するモータの定格トルクとを比較し、比較結果を制限器22に出力する。
制限器22は、比較器21の比較結果に基づき、加振トルク指令生成器11により生成された加振トルク指令を制限するための補正値を加算器23に出力する。具体的には、制限器22は、加振トルクが定格トルクよりも大きい場合、加振トルク指令を制限する(加振トルク指令を小さくする)補正値を加算器23に出力する。制限器22から出力された補正値は、加算器23により加振トルク指令に加算される。すなわち、制限器22は、比較器21の比較結果に基づき、加振トルク指令を制限する。
The limiter 22 outputs a correction value for limiting the vibration torque command generated by the vibration
このように本実施形態に係る制御装置20は、加振トルク推定器14により推定された加振トルクと、モータの定格トルクとを比較する比較器21と、比較器21の比較結果に基づき、加振トルク指令を制限する制限器22と、を備える、
As described above, the
エンジンを模擬するモータとしては、磁石を用いたモータが一般的に用いられる。このようなモータが定格トルクを超えるトルクを出力すると、モータを構成する磁石の磁力が低下する減磁と呼ばれる現象が起こってしまう。 As a motor that simulates an engine, a motor using magnets is generally used. When such a motor outputs a torque exceeding the rated torque, a phenomenon called demagnetization occurs, in which the magnetic force of the magnets constituting the motor is reduced.
エンジン気筒数、エンジン回転数および所定の慣性値に基づき生成された加振トルク指令では、モータの定格トルクを超えるトルクの出力を指示される場合がある。このような場合、従来は、モータの出力トルクが定格トルクを超えないように、試験を行うユーザが手動でモータの出力トルクを調整する必要があった。 An excitation torque command generated based on the number of engine cylinders, engine speed, and a predetermined inertia value may instruct output of torque exceeding the rated torque of the motor. In such a case, conventionally, the user performing the test had to manually adjust the output torque of the motor so that the output torque of the motor did not exceed the rated torque.
一方、本実施形態においては、モータの回転数から推定したモータの実際の出力トルク(加振トルク)と定格トルクとを比較し、その比較結果に基づき、加振トルク指令を制限することで、減磁が発生しないように、エンジン(モータ)の出力トルクを自動で調整することができる。そのため、モータ駆動方式の台上試験システムにおいて、モータの出力トルクをより容易に調整することができる。 On the other hand, in the present embodiment, the actual output torque (excitation torque) of the motor estimated from the number of revolutions of the motor is compared with the rated torque, and based on the comparison result, the excitation torque command is limited. The output torque of the engine (motor) can be automatically adjusted so that demagnetization does not occur. Therefore, in a motor-driven bench test system, the output torque of the motor can be adjusted more easily.
(第3の実施形態)
図4は、本発明の第3の実施形態に係る制御装置30の構成例を示す図である。図4において図1,2と同様の構成には同じ符号を付し、説明を省略する。
(Third embodiment)
FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of the
図4に示す制御装置30は、図1に示す制御装置10と比較して、比較器21、制限器22および加算器31が追加された点が異なる。すなわち、本実施形態に係る制御装置30は、加振トルク指令生成器11と、微分器12と、エンジントルク変換器13と、加振トルク推定器14と、比較器15と、補正器16と、加算器17と、比較器21と、制限器22と、加算器31とを備える。比較器15は第1の比較器の一例である。比較器21は第2の比較器の一例である。
The
比較器21および制限器22の動作は、第2の実施形態と同様である。ただし、本実施形態においては、制限器22は、比較器21の比較結果に基づき、加振トルク指令を制限するための補正値を加算器31に出力する。
The operations of the
加算器31は、加算器17から出力された加振トルク指令(補正器16による補正後の加振トルク指令)に、制限器22から出力された補正値を加振トルク指令に加算する。したがって、本実施形態においては、制限器22は、比較器21の比較結果に基づき、補正器16による補正後の加振トルク指令を制限する。
The
そのため、本実施形態に係る制御装置30によれば、要求トルクに追従してモータの出力トルクを自動で調整することができるとともに、減磁が発生しないように、エンジン(モータ)の出力トルクを自動で調整することができる。そのため、モータ駆動方式の台上試験システムにおいて、モータの出力トルクをより容易に調整することができる。
Therefore, according to the
上述の実施形態は代表的な例として説明したが、本発明の趣旨および範囲内で、多くの変更および置換が可能であることは当業者に明らかである。従って、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形および変更が可能である。 Although the above embodiments have been described as representative examples, it will be apparent to those skilled in the art that many modifications and substitutions are possible within the spirit and scope of the invention. Therefore, this invention should not be construed as limited by the above-described embodiments, and various modifications and changes are possible without departing from the scope of the claims.
10,20,30 制御装置
11 加振トルク指令生成器
12 微分器
13 エンジントルク変換器
14 加振トルク推定器
15 比較器(第1の比較器)
16 補正器
17,23,31 加算器
21 比較器(第2の比較器)
22 制限器
111,112,115 除算器
113 乗算器
114 加算器
116 正弦波指令生成器
16
22
Claims (3)
前記エンジンの気筒数、前記モータの回転数および所定の慣性値に基づき、脈動成分を含む前記モータの出力トルクを指示する加振トルク指令を生成する加振トルク指令生成器と、
前記エンジンの回転数の時間的な変動を示す回転脈動データから得られた、前記エンジンの回転数と、脈動成分を含む前記エンジンの出力トルクの振幅値との対応関係を用いて、前記モータの回転数に応じた前記モータの出力トルクである加振トルクを推定する加振トルク推定器と、
前記加振トルク推定器により推定された加振トルクと、前記試験において前記モータに要求される要求トルクとを比較する第1の比較器と、
前記第1の比較器の比較結果に基づき、前記加振トルク指令生成器により生成された加振トルク指令を補正する補正器と、を備える制御装置。 A control device for the motor in a bench test system for testing the test piece by driving the test piece with a motor simulating an engine,
an excitation torque command generator that generates an excitation torque command that indicates the output torque of the motor including a pulsation component, based on the number of cylinders of the engine, the number of rotations of the motor, and a predetermined inertia value;
Using the correspondence relationship between the engine speed and the amplitude value of the output torque of the engine including the pulsation component, which is obtained from the rotation pulsation data indicating the temporal fluctuation of the engine speed, an excitation torque estimator for estimating an excitation torque, which is the output torque of the motor according to the rotation speed;
a first comparator that compares the excitation torque estimated by the excitation torque estimator with the required torque required for the motor in the test;
and a corrector that corrects the excitation torque command generated by the excitation torque command generator based on the comparison result of the first comparator.
前記加振トルク推定器により推定された加振トルクと、前記モータの定格トルクとを比較する第2の比較器と、
前記第2の比較器の比較結果に基づき、前記補正器による補正後の加振トルク指令を制限する制限器と、をさらに備える制御装置。 The control device according to claim 1,
a second comparator for comparing the excitation torque estimated by the excitation torque estimator and the rated torque of the motor;
and a limiter that limits the excitation torque command corrected by the corrector based on the comparison result of the second comparator.
前記エンジンの気筒数、前記モータの回転数および所定の慣性値に基づき、周期的な変動を含む前記モータの出力トルクを指示する加振トルク指令を生成する加振トルク指令生成器と、
前記エンジンの回転数の変動を示す回転脈動データから得られた、前記エンジンの回転数と、脈動成分を含む前記エンジンの出力トルクの振幅値との対応関係を用いて、前記モータの回転数に応じた前記モータの出力トルクである加振トルクを推定する加振トルク推定器と、
前記加振トルク推定器により推定された加振トルクと、前記モータの定格トルクとを比較する比較器と、
前記比較器の比較結果に基づき、前記加振トルク指令生成器により生成された加振トルク指令を制限する制限器と、を備える制御装置。 A control device for the motor in a bench test system for testing the test piece by driving the test piece with a motor simulating an engine,
an excitation torque command generator that generates an excitation torque command that indicates the output torque of the motor including periodic fluctuations based on the number of cylinders of the engine, the number of rotations of the motor, and a predetermined inertia value;
Using the correspondence relationship between the engine speed and the amplitude value of the output torque of the engine including the pulsation component, which is obtained from the rotation pulsation data indicating the fluctuation of the engine speed, the rotation speed of the motor is calculated. an excitation torque estimator for estimating an excitation torque, which is the output torque of the motor according to the
a comparator that compares the excitation torque estimated by the excitation torque estimator with the rated torque of the motor;
and a limiter that limits the excitation torque command generated by the excitation torque command generator based on the comparison result of the comparator.
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Citations (3)
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