JP7373790B2 - 無線給電システム、送電装置、及び車輪止めブロック - Google Patents

無線給電システム、送電装置、及び車輪止めブロック Download PDF

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Description

本発明は無線給電システム、送電装置、及び車輪止めブロックに関する。
従来、道路等の路面に設けられた送電装置が、車両に設置された受電装置に、無線で電力を供給する無線給電技術が知られている。例えば、特許文献1には、車両の下側に受電装置を備えることによって、路面に設けられた送電装置からの電力を受電可能な車両が開示されている。
特開2018-068077号公報
しかしながら、従来の無線給電技術では、道路等の路面に設けられた送電装置と、路面の上にある移動体に設置された受電装置との距離が離れている場合、送電装置と受電装置との間の空間に、小動物又は金属等の障害物が入り込み、障害物の周囲に渦電流が発生して、給電効率が低下するおそれがあった。また、送電装置と受電装置との間に入り込んだ小動物又は金属等が加熱され、発火するおそれがあった。このため、移動体に対して無線で電力を供給する無線給電技術の更なる有用性の向上が求められている。
かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、無線給電の有用性を向上させることができる、無線給電システム、送電装置、及び車輪止めブロックを提供することにある。
本発明に係る無線給電システムは、
移動体が駐車又は停車可能なスペースに設置される車輪止めブロックであって、前記移動体の車輪に接触して前記移動体の移動を妨げる車輪止め部を備える、車輪止めブロックと、
無線により電力を送電する送電コイルを備え、前記送電コイルの少なくとも一部が前記車輪止めブロックに収容されている、送電装置と、
無線により電力を受電する受電コイルを備え、前記移動体に設置されている、受電装置と、
を含む。
本発明に係る無線給電システムによれば、移動体が駐車又は停車中に移動体の車輪と接触する車輪止めブロックに送電コイルが収容されていることで、送電コイルと受電コイルとの間の空間に障害物が入り込むおそれを低減させることができ、無線給電における給電効率を向上させることができる。このため、本発明に係る無線給電システムによれば、移動体に対して無線で電力を供給する無線給電技術の有用性が向上する。
本発明に係る無線給電システムでは、前記送電コイルの少なくとも一部は、前記車輪止め部に収容されていることが好ましい。
かかる構成によれば、無線給電システムは、車輪止め部に車輪を接触させて駐車又は停車する移動体の受電装置に対して、車輪止め部から電力を送電することができ、給電中に送電コイルと受電コイルとの間の空間に障害物が入り込むおそれを更に低減させることができる。
本発明に係る無線給電システムでは、前記車輪止めブロックは、前記移動体の前記車輪が前記車輪止め部に接触した状態で、前記車輪の幅方向外側に位置する、側壁部を更に備え、前記送電コイルの少なくとも一部は、前記側壁部に収容されていることが好ましい。
かかる構成によれば、無線給電システムは、車輪止め部に車輪を接触させて駐車又は停車する移動体の受電装置に対して、移動体の幅方向外側から電力を送電することができ、車輪が送電装置の上方を走行又は上方で停止して、車輪からの荷重により送電装置が損傷するおそれを低減させることができる。
本発明に係る無線給電システムでは、前記車輪止めブロックは、前記移動体の前記車輪が前記車輪止め部に接触した状態で、前記車輪の下側に位置するように前記スペースに埋設される、埋設部を更に備え、前記送電コイルの少なくとも一部が前記埋設部に収容されていることが好ましい。
かかる構成によれば、無線給電システムは、車輪止め部に車輪を接触させて駐車又は停車する移動体の受電装置に対して、車輪の下側から電力を送電することができ、給電中に送電コイルと受電コイルとの間の空間に障害物が入り込むおそれを更に低減させることができる。
本発明に係る無線給電システムでは、前記送電装置は、前記受電装置が前記送電装置から前記電力を受電可能な位置に存在すると判定した場合に、無線により電力を送電することが好ましい。
かかる構成によれば、無線給電システムは、受電装置が受電可能な位置に存在しない場合に、送電装置が無線により電力を送電することによる電力消費を低減させることができる。
本発明に係る無線給電システムでは、前記受電コイルの少なくとも一部が前記移動体の車輪に収容されていることが好ましい。
かかる構成によれば、無線給電システムは、車輪止めブロックに収容された送電コイルに受電コイルを近づけることができ、送電コイルと受電コイルとの間の空間に障害物が入り込むおそれを更に低減させることができる。
本発明に係る無線給電システムでは、前記車輪は、タイヤ及びホイールから成るタイヤ・ホイール組立体であることが好ましい。
かかる構成によれば、無線給電システムは、タイヤ及びホイールにより車輪の内部空間が車輪の外部と区画されることで、送電コイルと受電コイルとの間の空間に障害物が入り込むおそれを低減させることができる。
本発明に係る送電装置は、
無線により電力を送電する送電コイルを備え、
前記送電コイルの少なくとも一部が、移動体が駐車又は停車可能なスペースに設置される車輪止めブロックであって、前記移動体の車輪に接触して前記移動体の移動を妨げる車輪止め部を備える、車輪止めブロックに収容される。
本発明に係る送電装置によれば、受電装置を備える移動体が駐車又は停車中に、無線により電力を送電することができる。更に、本発明に係る送電装置によれば、移動体の車輪と接触する車輪止めブロックに送電コイルが収容されていることで、送電コイルと受電コイルとの間の空間に障害物が入り込むおそれを低減させることができ、無線給電における給電効率を向上させることができる。このため、本発明に係る送電装置によれば、移動体に対して無線で電力を供給する無線給電技術の有用性が向上する。
本発明に係る車輪止めブロックは、
移動体が駐車又は停車可能なスペースに設置される車輪止めブロックであって、
前記移動体の車輪に接触して前記移動体の移動を妨げる、車輪止め部と、
無線により電力を送電する送電コイルを備え、前記送電コイルの少なくとも一部が前記車輪止めブロックに収容されている、送電装置と、
を備える。
本発明に係る車輪止めブロックによれば、受電装置を備える移動体が駐車又は停車中に、無線により電力を送電することができる。更に、本発明に係る車輪止めブロックによれば、移動体の車輪と接触する車輪止めブロックに送電コイルが収容されていることで、送電コイルと受電コイルとの間の空間に障害物が入り込むおそれを低減させることができ、無線給電における給電効率を向上させることができる。このため、本発明に係る車輪止めブロックによれば、移動体に対して無線で電力を供給する無線給電技術の有用性が向上する。
本発明によれば、移動体に対して無線で電力を供給する無線給電技術の有用性を向上させることができる、無線給電システム、送電装置、及び車輪止めブロックを提供することができる。
本発明の第1の実施形態に係る無線給電システムを、駐停車スペースの幅方向断面を用いて概略的に示す、概略図である。 本発明の第1の実施形態に係る無線給電システムを概略的に示す、斜視図である。 本発明の第1の実施形態に係る無線給電システムにおける車輪の一例としてのタイヤ・ホイール組立体を、車輪の幅方向断面を用いて概略的に示す、概略図である。 本発明の第1の実施形態に係る送電装置の構成例を概略的に示す、機能ブロック図である。 本発明の第1の実施形態に係る送電装置が備える送電コイルのコイル面及びその傾きを、駐停車スペースの長手方向断面を用いて概略的に示す、概略図である。 本発明の第1の実施形態に係る受電装置の構成例を概略的に示す、機能ブロック図である。 本発明の第1の実施形態に係る受電装置が備える受電コイルのコイル面及びその傾きを、駐停車スペースの長手方向断面を用いて概略的に示す、概略図である。 本発明の第2の実施形態に係る無線給電システムを、駐停車スペースの幅方向断面を用いて概略的に示す、概略図である。 本発明の第2の実施形態に係る無線給電システムを概略的に示す、斜視図である。 本発明の第3の実施形態に係る無線給電システムを、駐停車スペースの幅方向断面を用いて概略的に示す、概略図である。 本発明の第3の実施形態に係る無線給電システムを概略的に示す、斜視図である。
以下、本発明の実施形態に係る無線給電システム、送電装置、及び車輪止めブロックについて、図面を参照して説明する。各図において共通する部品・部位には同一の符号を付している。本明細書において、車輪の幅方向とは、車輪の回転軸と平行な方向をいう。車輪の径方向とは、車輪の回転軸と直交する方向をいう。移動体の幅方向とは、移動体が走行する方向と直交する方向をいう。駐停車スペースの幅方向とは、駐停車スペースに駐車又は停車している移動体の幅方向と略平行な方向である。駐停車スペースの長手方向は、幅方向と直交する方向をいう。
(無線給電システムの構成)
図1及び図2を参照して、本発明に係る無線給電システム1の第1の実施形態である、無線給電システム1Aの構成について説明する。図1は、無線給電システム1Aを、駐停車スペース4の幅方向断面を用いて概略的に示す、概略図である。図2は、無線給電システム1Aを概略的に示す、斜視図である。
図1に示されるように、無線給電システム1Aは、送電装置2と、受電装置3とを含む。本実施形態の送電装置2は、移動体5が駐車又は停車可能なスペース4に設置された車輪止めブロック7Aに収容されている。但し、送電装置2の後述する送電コイル21の少なくとも一部が車輪止めブロック7Aに収容されていればよく、送電装置2全体が車輪止めブロック7Aに収容されていなくてもよい。以下、「移動体5が駐車又は停車可能なスペース4」は、単に「駐停車スペース4」とも称される。受電装置3は、移動体5に設置されている。これによって、無線給電システム1Aでは、移動体5が駐停車スペース4に駐車又は停車している際に、送電装置2から受電装置3に対して、無線による電力の送電が行われる。本実施形態では、移動体5は、例えば自動車であるものとして説明する。
図2に示されるように、駐停車スペース4は、移動体5が駐車又は停車可能なスペースである。駐停車スペース4は、例えば駐車場等の表面に設けられる。しかしながら、駐停車スペース4は、駐車場に限られず、車道、歩道、農道、林道、滑走路、空き地、及び広場等の表面に設けられてもよい。駐車場等の表面には、駐停車スペース4を示すために、白線等の区画線が引かれていてもよい。
本実施形態では、駐停車スペース4の表面は、例えばアスファルトで舗装されている。しかしながら、駐停車スペース4の表面は、アスファルトに限られず、コンクリート、石、煉瓦、土、及び砂利等で構成されていてもよい。
車輪止めブロック7Aは、駐停車スペース4に設置されている。図2では、移動体5が自動車であることを想定して、1つの駐停車スペース4の長手方向の一方の端部の近傍において、1対の車輪止めブロック7Aが駐停車スペース4の幅方向に並んで設置されている例が示されている。しかしながら、1つの駐停車スペース4に設置される車輪止めブロック7Aの数は、1つ以上の任意の数とすることができる。
再び図1を参照すると、車輪止めブロック7Aは、車輪止め部71と、埋設部72とを備えている。車輪止め部71は、車輪止めブロック7Aが駐停車スペース4に設置された状態で、駐停車スペース4の表面に対して垂直方向上側に突出している。車輪止め部71の形状は、例えば直方体であるが、これに限られない。車輪止め部71は、移動体5の車輪6に接触して移動体5の移動を妨げる。これによって、移動体5の車輪6を車輪止め部71に接触するように移動体5を停止することで、駐停車スペース4に移動体5を駐車又は停車することができる。埋設部72は、車輪止めブロック7Aが駐停車スペース4に設置された状態で、駐停車スペース4の表面よりも下に埋設されている。埋設部72の形状は、車輪止め部71の形状と同様に、直方体であるが、これに限られない。本実施形態では、車輪止めブロック7Aを駐停車スペース4に安定して設置するために、車輪止めブロック7Aは埋設部72を備えているが、埋設部72は省略されていてもよい。車輪止めブロック7Aが埋設部72を備えていない場合、車輪止めブロック7Aを駐停車スペース4の表面の上に容易に設置することができる。
本実施形態では、車輪止めブロック7Aは、例えばコンクリートで形成されている。しかしながら、車輪止めブロック7Aは、コンクリートに限られず、アスファルト、石、煉瓦、土、及び砂利等で形成されていてもよい。
車輪止めブロック7Aの少なくとも一部は、非磁性材料で形成されていてもよい。非磁性材料には、透磁率が小さい、常磁性体及び反磁性体が含まれ得る。非磁性材料として、例えば、ポリエステル及びナイロン等の熱可塑性樹脂、ビニルエステル樹脂及び不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂、並びにその他の合成樹脂を含む、樹脂材料を用いることができる。樹脂材料には、更に、補強繊維として、ガラス、カーボン、グラファイト、アラミド、ポリエチレン、及びセラミック等の繊維を含ませることができる。非磁性材料として、樹脂に限らず、ゴム、ガラス、カーボン、グラファイト、アラミド、ポリエチレン、及びセラミック等を含む、任意の非金属材料を用いることができる。更に、非磁性材料として、アルミ等の常磁性体、又は銅等の反磁性体を含む、金属材料を用いることができる。これによって、送電コイル21が生成した磁界が車輪止めブロック7Aを通過する際に減衰しにくい。
送電装置2は、送電コイル21を備えている。送電装置2は、送電コイル21により、無線により電力を送電する。本実施形態では、送電コイル21の少なくとも一部は、車輪止め部71に収容されている。図1において、送電コイル21は、説明の簡略のため、模式化して示されている。
受電装置3は、受電コイル31を備えている。受電コイル31は、送電装置2の送電コイル21から無線により送電される電力を受電する。受電装置3は、移動体5に設置されている。本実施形態において、受電コイル31の少なくとも一部は、移動体5の車輪6に収容されている。本実施形態では、受電装置3は、受電コイル31の少なくとも一部が移動体5の車輪6に収容されるように、移動体5の車輪6に取り付けられている。しかしながら、受電装置3は、受電コイル31の少なくとも一部が移動体5の車輪6に収容されるように、移動体5の本体に取り付けられていてもよい。図1において、受電コイル31は、説明の簡略のため、模式化して示されている。
移動体5は、車輪6により走行する。本実施形態では、移動体5は、例えば電気自動車又はハイブリッド車等の、動力源にモータが含まれる自動車である。自動車には、乗用車、トラック、バス、及び自動二輪車等が含まれる。しかしながら、移動体5には、自動車に限られず、トラクター等の農業用車両、ダンプカー等の工事用又は建設用車両、飛行機、ヘリコプター、原動機付自転車、電動自転車、並びに電動車いす等が含まれる。
車輪6は、移動体5の移動に用いられる。車輪6は、移動体5に取り付けられた状態で、駐停車スペース4の表面と接する接地面を有している。本実施形態では、車輪6は、タイヤ61をホイール62に装着させたタイヤ・ホイール組立体であるが、これに限られない。本明細書において、車輪6の「接地面」は、車輪6がタイヤ・ホイール組立体である場合、タイヤ61の接地面、即ち、タイヤ61を適用リムに装着し、規定内圧を充填し、最大荷重を負荷した状態で、駐停車スペース4の表面と接する、タイヤ61の表面をいう。
本明細書において、「適用リム」とは、空気入りタイヤが生産され、使用される地域に有効な産業規格であって、日本ではJATMA(日本自動車タイヤ協会)のJATMA YEAR BOOK、欧州ではETRTO(The European Tyre and Rim Technical Organisation)のSTANDARDS MANUAL、米国ではTRA(The Tire and Rim Association,Inc.)のYEAR BOOK等に記載されているまたは将来的に記載される、適用サイズにおける標準リム(ETRTOのSTANDARDS MANUALではMeasuring Rim、TRAのYEAR BOOKではDesign Rim)を指すが、これらの産業規格に記載のないサイズの場合は、空気入りタイヤのビード幅に対応した幅のリムをいう。「適用リム」には、現行サイズに加えて将来的に前述の産業規格に含まれ得るサイズも含まれる。「将来的に記載されるサイズ」の例として、ETRTO 2013年度版において「FUTURE DEVELOPMENTS」として記載されているサイズが挙げられ得る。
本明細書において、「規定内圧」とは、前述したJATMA YEAR BOOK等の産業規格に記載されている、適用サイズ・プライレーティングにおける単輪の最大負荷能力に対応する空気圧(最高空気圧)をいい、前述した産業規格に記載のないサイズの場合は、タイヤを装着する車両ごとに規定される最大負荷能力に対応する空気圧(最高空気圧)をいうものとする。また、本明細書において、「最大荷重」とは、前述した産業規格に記載されている適用サイズのタイヤにおける最大負荷能力に対応する荷重、又は、前述した産業規格に記載のないサイズの場合には、タイヤを装着する車両ごとに規定される最大負荷能力に対応する荷重を意味する。
図3には、本発明の第1の実施形態に係る無線給電システム1Aにおける車輪6の一例としてのタイヤ・ホイール組立体を、車輪6の幅方向断面を用いて概略的に示す、概略図が示されている。
図3に示されるように、タイヤ61は、一対のビード部611と、一対のサイドウォール部612と、トレッド部613とを有している。ビード部611は、タイヤ61をホイール62のリム部621に装着させたときに、ビード部611の径方向内側及び幅方向外側がリム部621に接するように構成されている。サイドウォール部612は、トレッド部613とビード部611との間に延在している。サイドウォール部612は、ビード部611よりも、車輪6の径方向外側に位置している。トレッド部613は、サイドウォール部612よりも車輪6の径方向外側に位置し、タイヤ61の接地面を含む。
タイヤ61は、天然ゴム及び合成ゴム等のゴムで形成されており、カーカス、ベルト及びビードワイヤ等、スチール等の金属で形成されている部品を含み得る。例えば、カーカス、ベルト及びビードワイヤ等の部品の少なくとも一部は、前述した非磁性材料で形成されていてもよい。これによって、タイヤ61は、タイヤ61の強度を維持しつつ、送電装置2と受電装置3との間に金属が存在することで、送電コイル21が生成した磁界が受電コイル31に到達するまでに減衰することを軽減し、ひいては、送電装置2から受電装置3への無線給電の給電効率を向上させることができる。但し、カーカス、ベルト及びビードワイヤ等の部品の少なくとも一部は、非磁性材料で形成されていなくてもよい。
ホイール62は、タイヤ61を装着するための円筒状のリム部621と、リム部621の径方向内側に設けられ、移動体5のシャフト52に固定されるハブ部622と、ハブ部622に支持固定されると共にリム部621を支持固定するディスク部623と、を有している。
ホイール62は、スチール等の金属で形成され得るが、これに限られない。ホイール62のリム部621、ハブ部622、及びディスク部623の少なくとも一部は、前述した非磁性材料で形成されていてもよい。これによって、ホイール62の強度を維持しつつ、送電装置2と受電装置3との間にスチール等の金属が存在することで、送電コイル21が生成した磁界が受電コイル31に到達するまでに減衰することを軽減し、ひいては、送電装置2から受電装置3への無線給電の給電効率を向上させることができる。但し、ホイール62のリム部621、ハブ部622、及びディスク部623の少なくとも一部は、非磁性材料で形成されていなくてもよい。
図3において、受電装置3は、ホイール62のハブ部622に取り付けられている。この状態において、受電コイル31の少なくとも一部は、車輪6に収容されている。「車輪に収容される」とは、車輪の外周面よりも径方向内側で、車輪の幅方向の両端よりも内側に配置されることを意味する。本実施形態では、受電コイル31の大部分が、車輪6に収容されている。
受電装置3は、ホイール62のハブ部622のカバー等、車輪6の回転に伴って回転しない車輪6の部位に設置されている。これによって、受電装置3は、タイヤ61の回転に応じて車輪6の内部における受電コイル31の相対的な位置が変わらないため、車輪6の外部から無線により電力を安定的に供給することが容易になる。
受電コイル31全体のうち、移動体5の車輪6に収容されている部分の割合は、任意に定められていてもよい。受電コイル31全体のうち、車輪6に収容されている部分の割合が大きくなるほど、送電コイル21からの給電中に、送電コイル21と受電コイル31との間の空間に障害物が入り込みにくい。一方で、受電コイル31全体のうち、車輪6に収容されている部分の割合が小さくなるほど、送電コイル21からの給電中に、送電コイル21により生成された磁界が受電コイル31に到達するまでに減衰しにくい。
受電装置3は、ホイール62のハブ部622に限られず、車輪6の任意の位置に設置されていてもよい。受電装置3は、例えば、ホイール62のリム部621の内周面、或いはリム部621の外周面に設置されていてもよい。更に、受電装置3は、タイヤ61のトレッド部613の内周面に設置されていてもよく、或いはタイヤ61のトレッド部613の内部に設置されていてもよい。移動体5が駐停車スペース4に駐車又は停車している状態で、駐停車スペース4に設置された送電装置2の送電コイル21と受電コイル31との距離がより短くなるような位置に受電装置3を設置することによって、給電効率を更に向上させることができる。
(送電装置の構成)
次に、図4及び図5を参照して、本発明の第1の実施形態に係る無線給電システム1Aに含まれる送電装置2の構成について説明する。
図4には、本発明の第1の実施形態に係る送電装置2の構成例を概略的に示す、機能ブロック図が示されている。図4に示されるように、送電装置2は、送電コイル21に加えて、電力変換部22、蓄電部23、検出部24、通信部25、記憶部26、及び制御部27を備えている。送電コイル21、電力変換部22、蓄電部23、検出部24、通信部25、記憶部26、及び制御部27は、例えばLAN(Local Area Network)等のネットワークを介して、有線又は無線で互いに通信可能に接続されている。
送電コイル21は、交流磁界を生成する。本実施形態では、送電コイル21は、全体を環状に構成されている。本明細書において、環状の送電コイル21によって囲まれている平面を、送電コイル21のコイル面S1ともいう。換言すれば、送電コイル21は、コイル面S1を形成するようにコイル面S1の面内方向に巻き回されている。送電コイル21は、送電コイル21に対して垂直方向に向けて、即ち、コイル面S1の垂線が延びる方向に向けて交流磁界を生成することができる。
図5には、本発明の第1の実施形態に係る送電装置2が備える送電コイル21のコイル面S1及びその傾きを、駐停車スペース4の長手方向断面を用いて概略的に示す、概略図が示されている。図5に示されるように、送電装置2は、駐停車スペース4に設置された状態で、駐停車スペース4の長手方向断面において、送電コイル21のコイル面S1の垂線Vが駐停車スペース4の表面の垂線に対して傾きを有するように構成されている。換言すれば、送電コイル21のコイル面S1は、駐停車スペース4に設置された状態で、駐停車スペース4の長手方向断面において、駐停車スペース4の表面に対して傾斜している。より具体的には、送電コイル21は、送電装置2が駐停車スペース4に設置された状態で、駐停車スペース4の長手方向断面において、コイル面S1の垂線Vが駐停車スペース4の表面の垂線に対して傾きθ1を有するように、支持部材211を介して送電装置2の筐体に支持固定されている。傾きθ1は、送電コイル21及び受電コイル31の設置位置、並びに受電すべき電力量等に応じて、任意の角度に定められてもよい。支持部材211及び送電装置2の筐体の少なくとも一部は、前述した非磁性材料で形成されていてもよい。これによって、送電コイル21が生成した磁界が支持部材211及び送電装置2の筐体を通過する際に減衰しにくい。
再び図4を参照して、電力変換部22は、送電コイル21と接続されている。電力変換部22は、例えば、AC/DCコンバータ及びインバータ等を含む。電力変換部22は、送電装置2の外部にある電源P又は蓄電部23から送電された電力を変換して、送電コイル21に送電する。
蓄電部23は、電力変換部22と接続されている。蓄電部23は、例えば、鉛蓄電池、ニッケル水素蓄電池、リチウムイオン電池、及びナトリウム硫黄電池などの充放電可能な蓄電池を含む。蓄電部23は、蓄電池に限られず、キャパシタ等を含んでいてもよい。蓄電部23は、電力変換部22を介して、電源Pから送電された電力を蓄電し、或いは、送電コイル21に電力を送電する。
検出部24は、例えば赤外線センサ、画像センサ、モーションセンサ、及び圧力センサ等のセンサを含む。検出部24は、受電装置3が送電装置2から受電可能な位置に存在することを検出する。
通信部25は、1つ以上の通信モジュールを含む。通信モジュールは、例えば、有線LAN通信モジュール又は無線LAN通信モジュール、CAN(Controller Area Network)通信モジュール等である。通信部25は、インターネット等のネットワークを介して、外部のコンピュータ等との通信を実現する。
記憶部26は、例えば半導体メモリ、磁気メモリ、又は光メモリ等である。記憶部26は、例えば主記憶装置、補助記憶装置、又はキャッシュメモリとして機能する。記憶部26は、送電装置2の動作に用いられる任意の情報を記憶する。例えば、記憶部26は、システムプログラム、アプリケーションプログラム、及び組み込みソフトウェア等を記憶する。
制御部27は、1つ以上のプロセッサを含む。プロセッサは、例えば、CPU(Central Processing Unit)等の汎用のプロセッサ、又は特定の処理に特化した専用のプロセッサ等であってもよい。制御部27は、プロセッサに限られず、1つ以上の専用回路を含んでもよい。専用回路は、例えば、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、又はASIC(Application Specific Integrated Circuit)であってもよい。制御部27は、前述した、送電コイル21、電力変換部22、蓄電部23、検出部24、通信部25、及び記憶部26を制御して、送電装置2の機能を実現する。
制御部27は、受電装置3が送電装置2から電力を受電可能な位置に存在するか否かを判定することができる。具体的には、制御部27は、検出部24により、受電装置3を検出することで、受電装置3が送電装置2から受電可能な位置に存在すると判定する。制御部27は、検出部24により、移動体5又は車輪6を検出することで、間接的に受電装置3が送電装置2から受電可能な位置に存在すると判定してもよい。或いは、制御部27は、通信部25を介して、受電装置3又は外部のコンピュータから受電装置3が送電装置2から受電可能な位置に存在することを示す情報を取得してもよい。
制御部27は、受電装置3が送電装置2から電力を受電可能な位置に存在すると判定した場合に、無線により電力を送電することができる。具体的には、制御部27は、送電コイル21、電力変換部22、及び蓄電部23の少なくとも1つを制御して、送電コイル21のコイル面S1の垂線が延びる方向に向けて交流磁界を生成することができる。
(受電装置の構成)
次に、図6及び図7を参照して、本発明の第1の実施形態に係る無線給電システム1Aに含まれる受電装置3の構成について説明する。
図6には、本発明の第1の実施形態に係る受電装置3の構成例を概略的に示す、機能ブロック図が示されている。図6に示されるように、受電装置3は、受電コイル31に加えて、電力変換部32、蓄電部33、検出部34、通信部35、記憶部36、及び制御部37を備えている。受電コイル31、電力変換部32、蓄電部33、検出部34、通信部35、記憶部36、及び制御部37は、例えばCAN等のネットワークを介して、有線又は無線で互いに通信可能に接続されている。
受電コイル31は、無線により電力を受電する。本実施形態では、受電コイル31は、全体を環状に構成されている。本明細書において、環状の受電コイル31によって囲まれている平面を、受電コイル31のコイル面S2ともいう。換言すれば、受電コイル31は、コイル面S2を形成するようにコイル面S2の面内方向に巻き回されている。受電コイル31は、送電コイル21等が生成した、コイル面S2を貫く交流磁界が変化することで、電磁誘導による起電力が生成され、電流が流れる。
図7には、本発明の第1の実施形態に係る受電装置3が備える受電コイル31のコイル面S2及びその傾きを、駐停車スペース4の長手方向断面を用いて概略的に示す、概略図が示されている。図7に示されるように、受電装置3は、受電コイル31の少なくとも一部が移動体5の車輪6に収容された状態で、車輪6の径方向断面において、受電コイル31のコイル面S2の垂線Vが、車輪6の接地面の垂線に対して傾きを有するように構成されている。換言すれば、受電コイル31のコイル面S2は、受電コイル31の少なくとも一部が移動体5の車輪6に収容された状態で、車輪6の径方向断面において、車輪6の接地面に対して傾斜している。より具体的には、受電コイル31は、受電コイル31の少なくとも一部が移動体5の車輪6に収容された状態で、車輪6の径方向断面において、受電コイル31のコイル面S2の垂線Vが、車輪6の接地面の垂線に対して傾きθ2を有するように、支持部材311を介して受電装置3の筐体に固定されている。これによって、移動体5が駐停車スペース4に駐車又は停車中に、受電コイル31のコイル面S2が送電コイル21のコイル面S1に対向することで、送電コイル21から受電コイル31へ電磁誘導方式による無線給電が行われる。傾きθ2は、送電コイル21及び受電コイル31の設置位置、並びに受電すべき電力量等に応じて、任意の角度に定められてもよい。支持部材311及び受電装置3の筐体の少なくとも一部は、前述した非磁性材料で形成されていてもよい。これによって、送電コイル21が生成した磁界が支持部材311及び受電装置3の筐体を通過する際に減衰しにくい。
ここで、本明細書において、例えば、面A(の少なくとも一部)が面Bと「対向する」とは、面Bが延在する範囲において面Bの垂直方向に延びる領域内(換言すれば、面Bを断面とする、柱状の領域内)に、面A(の少なくとも一部)が重なることをいう。
再び図6を参照して、電力変換部32は、受電コイル31と接続されている。電力変換部32は、例えば、AC/DCコンバータ及びインバータ等を備える。電力変換部32は、受電コイル31に生じた電力を移動体5に搭載された車載装置51に送電する。
車載装置51は、例えばモータである。かかる場合、モータである車載装置51は、受電装置3から送電された電力を消費して、車輪6を駆動させる。より具体的には、本実施形態では、車載装置51は、車輪6に搭載されている、インホイールモータである。しかしながら、車載装置51は、移動体5の本体に搭載され、移動体5のシャフト52を回転させることで、車輪6を駆動させる、オンボードモータであってもよい。
車載装置51には、モータに限られず、蓄電池、通信機器、カーナビゲーションシステム、メディアプレイヤ、及び車載センサ等の、移動体5に設置された任意の電子装置が含まれていてもよい。
蓄電部33は、電力変換部32と接続されている。蓄電部33は、例えば、鉛蓄電池、ニッケル水素蓄電池、リチウムイオン電池、及びナトリウム硫黄電池などの充放電可能な電池を含む。蓄電部33は、蓄電池に限られず、キャパシタを含んでもよい。蓄電部33がキャパシタを含む場合、蓄電池等に比べて短時間で充放電を行うことができ、高い即応性を求められる状況において、有利である。蓄電部33は、電力変換部32を介して、受電コイル31から送電された電力を蓄電し、或いは、車載装置51に電力を送電する。
検出部34は、例えば電圧センサ及び電流センサ等の、センサを含む。検出部34は、受電コイル31が無線により受電した電力を検出する。
通信部35は、1つ以上の通信モジュールを含む。通信モジュールは、例えば、有線LAN通信モジュール又は無線LAN通信モジュール、CAN通信モジュール等である。通信部35は、インターネット等のネットワークを介して、送電装置2を含む外部のコンピュータ、或いは移動体5の車載装置51等と通信を行う。
記憶部36は、例えば半導体メモリ、磁気メモリ、又は光メモリ等である。記憶部36は、例えば主記憶装置、補助記憶装置、又はキャッシュメモリとして機能する。記憶部36は、受電装置3の動作に用いられる任意の情報を記憶する。例えば、記憶部36は、システムプログラム、アプリケーションプログラム、及び組み込みソフトウェア等を記憶する。
制御部37は、1つ以上のプロセッサを含む。プロセッサは、例えば、CPU等の汎用のプロセッサ、又は特定の処理に特化した専用のプロセッサ等であってもよい。制御部37は、プロセッサに限られず、1つ以上の専用回路を含んでもよい。専用回路は、例えば、FPGA、又はASICであってもよい。制御部37は、前述した、受電コイル31、電力変換部32、蓄電部33、検出部34、通信部35、及び記憶部36を制御して、受電装置3の機能を実現させる。
制御部37は、受電装置3が無線により受電している電力を計測することができる。具体的には、制御部37は、検出部34により検出された情報に基づいて、受電コイル31が無線により受電した電力の強度を計測する。電力の強度は、例えば電力、電力量、電圧、電流、磁束、又は磁束密度等の、任意の数値情報で表されてもよい。
制御部37は、受電装置3が無線により受電した電力を、移動体5に搭載された車載装置51に送電することができる。具体的には、制御部37は、受電コイル31から、受電コイル31に発生した電力を車載装置51に送電することができる。或いは、制御部37は、受電コイル31に発生した電力を蓄電部33に蓄電したのち、蓄電部33から車載装置51に送電してもよい。
(無線給電システムの第2の実施形態)
以下に、図8及び図9を参照して、本発明に係る無線給電システム1の第2の実施形態である、無線給電システム1Bについて説明する。図8は、本発明の第2の実施形態に係る無線給電システム1Bを、駐停車スペースの幅方向断面を用いて概略的に示す、概略図である。図9は、図8に示された第2の実施形態に係る無線給電システム1Bを概略的に示す、斜視図である。
第2の実施形態では、車輪止めブロック7Bの構成及び送電装置2の設置位置が第1の実施形態と異なっている。以下に、第1の実施形態と異なる点を中心に第2の実施形態について説明する。なお、第1の実施形態と同じ構成を有する部位には同じ符号を付す。
図8に示されるように、無線給電システム1Bにおいて、車輪止めブロック7Bは、車輪止め部71及び埋設部72に加え、側壁部73を備えている。側壁部73は、車輪止めブロック7Bが駐停車スペース4に設置された状態で、駐停車スペース4の表面に対して垂直方向上側に突出している。側壁部73は、図9に示されるように、駐停車スペース4の表面に対して垂直方向上側から見た際に車輪止めブロック7BがL字型になるように、車輪止め部71の一端から駐停車スペース4の長手方向に延在している。これにより、側壁部73は、移動体5の車輪6が車輪止め部71に接触するように、移動体5が駐停車スペース4に駐車又は停車している状態において、車輪6の幅方向外側に位置することができる。図8に示されるように、車輪止め部71及び側壁部73の、駐停車スペース4の表面に対する垂直方向の高さは、互いに異なっていてもよい。本実施形態の車輪止めブロック7Bにおいて、埋設部72は、車輪止め部71及び側壁部73の両方の鉛直方向下側に設けられているが、埋設部72がない構成としてもよい。
無線給電システム1Bでは、送電コイル21の少なくとも一部は、側壁部73に収容されている。更に、送電装置2は、送電コイル21の少なくとも一部が側壁部73に収容された状態で、駐停車スペース4の幅方向断面において、送電コイル21のコイル面S1が駐停車スペース4の表面と略垂直となるように構成されている。
本明細書において、例えば、面Aが面Bと「略垂直である」とは、好ましくは、面Aが面Bと垂直である。ただし、完全に垂直である必要はなく、面Aが面Bの垂直方向に対して、±5度程度傾斜していてもよい。
無線給電システム1Bでは、受電装置3は、受電コイル31の少なくとも一部が移動体5の車輪6に収容された状態で、移動体5の幅方向断面において、受電コイル31のコイル面S2が、車輪6の接地面と略垂直となるように構成されている。
これによって、無線給電システム1Bでは、移動体5の車輪6が車輪止め部71に接するように移動体5が駐停車スペース4に駐車又は停車している状態で、受電コイル31のコイル面S2が送電コイル21のコイル面S1に対向することで、送電コイル21から受電コイル31へ電磁誘導方式による無線給電が行われる。
但し、送電装置2の送電コイル21のコイル面S1及び受電装置3の受電コイル31のコイル面S2は、互いに対向するように、駐停車スペース4の表面及び車輪6の接地面に対して傾斜して配置されていてもよい。
本実施形態の無線給電システム1Bは、側壁部73に収容されている送電コイル21を備えるが、これに加えて、車輪止め部71に収容されている送電コイル21を備えてもよい。
(無線給電システムの第3の実施形態)
以下に、図10及び図11を参照して、本発明に係る無線給電システム1の第3の実施形態である、無線給電システム1Cについて説明する。図10は、本発明の第3の実施形態に係る無線給電システム1Cを、駐停車スペースの幅方向断面を用いて概略的に示す、概略図である。図11は、図10に示された第3の実施形態に係る無線給電システム1Cを概略的に示す、斜視図である。
第3の実施形態では、車輪止めブロック7Cの構成及び送電装置2の設置位置が第1の実施形態と異なっている。以下に、第1の実施形態と異なる点を中心に第3の実施形態について説明する。なお、第1の実施形態と同じ構成を有する部位には同じ符号を付す。
図10に示されるように、無線給電システム1Cにおいて、車輪止めブロック7Cは、車輪止め部71及び埋設部72を備えている。車輪止めブロック7Cは、駐停車スペース4の長手方向断面において、L字型の形状を有する。埋設部72は、駐停車スペース4の長手方向断面において、車輪止め部71の鉛直方向下側の位置から、駐停車スペース4の長手方向のうち駐停車スペース4の内側に向かう方向に延在している。これにより、埋設部72は、移動体5の車輪6が車輪止め部71に接触するように移動体5が駐停車スペース4に駐車又は停車している状態において、車輪6の接地面に対して垂直方向下側に位置することができる。
無線給電システム1Cでは、送電コイル21の少なくとも一部は、埋設部72に収容されている。更に、送電装置2は、送電コイル21の少なくとも一部が埋設部72に収容された状態で、駐停車スペース4の幅方向断面において、送電コイル21のコイル面S1が駐停車スペース4の表面と略平行となるように構成されている。
本明細書において、例えば、面Aが面Bと「略平行である」とは、好ましくは、面Aが面Bと平行である。ただし、完全に平行である必要はなく、面Aが面Bに対して、±5度程度傾斜していてもよい。
無線給電システム1Cでは、受電装置3は、受電コイル31の少なくとも一部が移動体5の車輪6に収容された状態で、移動体5の幅方向断面において、受電コイル31のコイル面S2が車輪6の接地面と略平行となるように構成されている。
これによって、無線給電システム1Cでは、移動体5の車輪6が車輪止め部71に接するように移動体5が駐停車スペース4に駐車又は停車している状態で、受電コイル31のコイル面S2が送電コイル21のコイル面S1に対向することで、送電コイル21から受電コイル31へ電磁誘導方式による無線給電が行われる。
本実施形態の無線給電システム1Cは、埋設部72に収容されている送電コイル21を備えるが、これに加えて、車輪止め部71に収容されている送電コイル21を備えてもよい。更に、無線給電システム1Cが、上述の第2の実施形態で示す側壁部73(図8、図9参照)を備え、側壁部73に収容されている送電コイル21を備えてもよい。
前述した無線給電システム1A、1B及び1Cにおいて示された、送電装置2の送電コイル21のコイル面S1及び受電装置3の受電コイル31のコイル面S2の面している方向は、一例であって、これに限定するものではない。無線給電システム1において、送電装置2の送電コイル21のコイル面S1及び受電装置3の受電コイル31のコイル面S2の面している方向は、それぞれ用途に応じて変更されてもよい。
以上述べたように、本発明の複数の実施形態に係る無線給電システム1は、車輪止めブロック7と、送電装置2と、受電装置3と、を含む。車輪止めブロック7は、移動体5が駐車又は停車可能なスペース4に設置される車輪止めブロック7であって、移動体5の車輪6に接触して移動体5の移動を妨げる車輪止め部71を備える。送電装置2は、無線により電力を送電する送電コイル21を備え、送電コイル21の少なくとも一部が車輪止めブロック7に収容されている。受電装置3は、無線により電力を受電する受電コイル31を備え、移動体5に設置されている。かかる構成を有する無線給電システム1によれば、移動体5が駐車又は停車中に移動体5の車輪6と接触する車輪止めブロック7に送電コイル21が収容されていることで、送電コイル21と受電コイル31との間の空間に障害物が入り込むおそれを低減させることができる。このため、無線給電システム1は、無線給電における給電効率を向上させることができる。このため、本発明の第1の実施形態に係る無線給電システム1によれば、移動体5に対して無線で電力を供給する無線給電技術の有用性が向上する。
本発明の第1の実施形態に係る無線給電システム1Aでは、送電コイル21の少なくとも一部は、車輪止め部71に収容されていることが好ましい。かかる構成によれば、無線給電システム1Aは、車輪止め部71に車輪6を接触させて駐車又は停車する移動体5の受電装置3に対して、車輪止め部71から電力を送電することができ、給電中に送電コイル21と受電コイル31との間の空間に障害物が入り込むおそれを更に低減させることができる。
本発明の第2の実施形態に係る無線給電システム1Bでは、車輪止めブロック7Bは、移動体5の車輪6が車輪止め部71に接触した状態で、車輪6の幅方向外側に位置する、側壁部73を更に備え、送電コイル21の少なくとも一部は、側壁部73に収容されていることが好ましい。かかる構成によれば、無線給電システム1Bは、車輪止め部71に車輪6を接触させて駐車又は停車する移動体5の受電装置3に対して、移動体5の幅方向外側から電力を送電することができ、車輪6が送電装置2の上方を走行又は上方で停止して、車輪6からの荷重により送電装置2が損傷するおそれを低減させることができる。
本発明の第3の実施形態に係る無線給電システム1Cでは、車輪止めブロック7Cは、移動体5の車輪6が車輪止め部71に接触した状態で、車輪6の下側に位置するようにスペース4に埋設される、埋設部72を更に備え、送電コイル21の少なくとも一部が埋設部72に収容されていることが好ましい。かかる構成によれば、無線給電システム1Cは、車輪止め部71に車輪6を接触させて駐車又は停車する移動体5の受電装置3に対して、車輪6の下側から電力を送電することができ、給電中に送電コイル21と受電コイル31との間の空間に障害物が入り込むおそれを更に低減させることができる。
本発明の複数の実施形態に係る無線給電システム1では、送電装置2は、受電装置3が送電装置2から電力を受電可能な位置に存在すると判定した場合に、無線により電力を送電することが好ましい。かかる構成によれば、無線給電システム1は、受電装置3が受電可能な位置に存在しない場合に、送電装置2が無線により電力を送電することによる、送電装置2の電力消費を低減させることができる。
本発明の複数の実施形態に係る無線給電システム1では、受電コイル31の少なくとも一部は、移動体5の車輪6に収容されていることが好ましい。かかる構成によれば、無線給電システム1は、車輪止めブロック7に収容された送電コイル21に受電コイル31を近づけることができ、送電コイル21と受電コイル31との間の空間に障害物が入り込むおそれを更に低減させることができる。
本発明の複数の実施形態に係る無線給電システム1では、車輪6は、タイヤ61及びホイール62から成るタイヤ・ホイール組立体であることが好ましい。かかる構成によれば、無線給電システム1は、タイヤ61及びホイール62により車輪6の内部空間が車輪6の外部と区画されることで、送電コイル21と受電コイル31との間の空間に障害物が入り込むおそれを低減させることができる。
本発明の複数の実施形態に係る送電装置2は、無線により電力を送電する送電コイル21を備え、送電コイル21の少なくとも一部が、移動体5が駐車又は停車可能なスペース4に設置される車輪止めブロック7であって、移動体5の車輪6に接触して移動体5の移動を妨げる車輪止め部71を備える、車輪止めブロック7に収容される。かかる構成によれば、送電装置2は、受電装置3を備える移動体5が駐車又は停車中に、無線により電力を送電することができる。更に、送電装置2によれば、移動体5の車輪6と接触する車輪止めブロック7に送電コイル21が収容されていることで、送電コイル21と受電コイル31との間の空間に障害物が入り込むおそれを低減させることができ、無線給電における給電効率を向上させることができる。このため、本発明の複数の実施形態に係る送電装置2によれば、移動体5に対して無線で電力を供給する無線給電技術の有用性が向上する。
本発明の複数の実施形態に係る車輪止めブロック7は、移動体5が駐車又は停車可能なスペース4に設置される車輪止めブロック7であって、移動体5の車輪6に接触して移動体5の移動を妨げる、車輪止め部71と、無線により電力を送電する送電コイル21を備え、送電コイル21の少なくとも一部が車輪止めブロック7に収容されている、送電装置2と、を備える。かかる構成によれば、車輪止めブロック7は、受電装置3を備える移動体5が駐車又は停車中に、無線により電力を送電することができる。更に、車輪止めブロック7によれば、移動体5の車輪6と接触する車輪止めブロック7に送電コイル21が収容されていることで、送電コイル21と受電コイル31との間の空間に障害物が入り込むおそれを低減させることができ、無線給電における給電効率を向上させることができる。このため、本発明の複数の実施形態に係る車輪止めブロック7によれば、移動体5に対して無線で電力を供給する無線給電技術の有用性が向上する。
本発明を諸図面及び実施形態に基づき説明してきたが、当業者であれば本発明に基づき種々の変形及び修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形及び修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各実施形態又は各実施例に含まれる構成又は機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能である。また、各実施形態に含まれる構成又は機能等は、他の実施形態又は他の実施例に組み合わせて用いることができ、複数の構成又は機能等を1つに組み合わせたり、分割したり、或いは一部を省略したりすることが可能である。
例えば、前述した実施形態において、送電装置2の制御部27又は受電装置3の制御部37の機能又は処理として説明された機能又は処理の全部又は一部が、例えばスマートフォン又はパーソナルコンピュータ等の汎用のコンピュータの機能又は処理として実現されてもよい。具体的には、本実施形態に係る送電装置2の制御部27又は受電装置3の制御部37の各機能を実現する処理内容を記述したプログラムを、コンピュータのメモリに記憶させ、コンピュータのプロセッサによって当該プログラムを読み出して実行させることができる。したがって、本実施形態に係る発明は、プロセッサが実行可能なプログラムとしても実現可能である。例えば、移動体5の制御装置(ECU:Electronic Control Unit)が、受電装置3の制御部37として機能する構成とされてもよい。
更に、前述した実施形態において、送電装置2の制御部27が実行する動作及び処理の一部又は全部を、受電装置3の制御部37が実行するように送電装置2及び受電装置3が構成されてもよい。例えば、送電装置2が設置された駐停車スペース4に移動体5が駐車又は停車する際に、受電装置3の制御部37が送電装置2を制御して、送電装置2に無線による電力の送電をさせてもよい。
また例えば、前述した実施形態において、タイヤ61は、空気を充填されるものとして説明したが、この限りではない。例えば、タイヤ61には、窒素等の気体を充填することができる。また、例えば、タイヤ61には、気体に代えて又は加えて、液体、ゲル状物質、又は粉粒体等を含む、任意の流体を充填することができる。
1(1A、1B、1C):無線給電システム、 2:送電装置、 21:送電コイル、 211:支持部材、 22:電力変換部、 23:蓄電部、 24:検出部、 25:通信部、 26:記憶部、 27:制御部、 3:受電装置、 31:受電コイル、 311:支持部材、 32:電力変換部、 33:蓄電部、 34:検出部、 35:通信部、 36:記憶部、 37:制御部、 4:駐停車スペース、 5:移動体、 51:車載装置、 52:シャフト、 6:車輪、 61:タイヤ、 611:ビード部、 612:サイドウォール部、 613:トレッド部、 62:ホイール、 621:リム部、 622:ハブ部、 623:ディスク部、 7(7A、7B、7C):車輪止めブロック、 71:車輪止め部、 72:埋設部、 73:側壁部、 P:電源、 S1、S2:コイル面、 θ1、θ2:傾き、 V:垂直方向

Claims (6)

  1. 移動体が駐車又は停車可能なスペースに設置される車輪止めブロックであって、前記移動体の車輪に接触して前記移動体の移動を妨げる車輪止め部を備える、車輪止めブロックと、
    無線により電力を送電する送電コイルを備え、前記送電コイルの少なくとも一部が前記車輪止めブロックの前記車輪止め部に収容されている、送電装置と、
    無線により電力を受電する受電コイルを備え、前記受電コイルが前記移動体の前記車輪に設置されている、受電装置と、
    を含み、
    前記送電コイルのコイル面が前記スペースの表面に対して傾斜している、無線給電システム。
  2. 前記送電装置は、前記受電装置が、前記送電装置から前記電力を受電可能な位置に存在すると判定した場合に、無線により電力を送電する、請求項に記載の無線給電システム。
  3. 前記受電コイルの少なくとも一部は、前記移動体の前記車輪に収容されている、請求項1又は2に記載の無線給電システム。
  4. 前記車輪は、タイヤ及びホイールから成るタイヤ・ホイール組立体である、請求項1からのいずれか一項に記載の無線給電システム。
  5. 請求項1から4のいずれか一項に記載の無線給電システムに含まれる送電装置であって、
    無線により電力を送電する送電コイルを備え、
    前記送電コイルの少なくとも一部が、移動体が駐車又は停車可能なスペースに設置される車輪止めブロック、前記移動体の車輪に接触して前記移動体の移動を妨げる車輪止め部に収容され
    前記送電コイルのコイル面が前記スペースの表面に対して傾斜している、送電装置。
  6. 請求項1から4のいずれか一項に記載の無線給電システムに含まれる、移動体が駐車又は停車可能なスペースに設置される車輪止めブロックであって、
    前記移動体の車輪に接触して前記移動体の移動を妨げる、車輪止め部と、
    無線により電力を送電する送電コイルを備え、前記送電コイルの少なくとも一部が前記車輪止めブロックの前記車輪止め部に収容されている、送電装置と、
    を備え
    前記送電コイルのコイル面が前記スペースの表面に対して傾斜している、車輪止めブロック。
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