JPH11356085A - 電気モータのコイル短絡検出装置 - Google Patents

電気モータのコイル短絡検出装置

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Publication number
JPH11356085A
JPH11356085A JP10161248A JP16124898A JPH11356085A JP H11356085 A JPH11356085 A JP H11356085A JP 10161248 A JP10161248 A JP 10161248A JP 16124898 A JP16124898 A JP 16124898A JP H11356085 A JPH11356085 A JP H11356085A
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JP
Japan
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energization
current
rotor angle
electric motor
current value
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Pending
Application number
JP10161248A
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English (en)
Inventor
Daisuke Yamada
大介 山田
Keiichi Yamamoto
啓一 山本
Masanori Sugiyama
昌典 杉山
Hiroyuki Matsubara
広幸 松原
Tomoaki Honma
智昭 本間
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH11356085A publication Critical patent/JPH11356085A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/08Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors
    • H02H7/0833Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors for electric motors with control arrangements
    • H02H7/0844Fail safe control, e.g. by comparing control signal and controlled current, isolating motor on commutation error

Landscapes

  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スイッチドリラクタンスモータの如き電気モ
ータのコイル短絡を検出する。 【解決手段】 第1相コイル、第2相コイル及び第3相
コイルのそれぞれについて、基準電流値Irから電流立
上り基準時間Trを求め(ステップST1)、電流セン
サにより検出された電流値がゼロから基準電流値に到達
するまでの電流立上り時間Tx1、Tx2及びTx3を
計測し(ステップST2)、電流立上り時間Tx1、T
x2及びTx3のそれぞれが電流立上り基準時間Trよ
り短いか否かを判定し(ステップST3)、電流立上り
時間Tx1、Tx2及びTx3の何れか1つが電流立上
り基準時間Trより短い状態が所定時間継続したならば
コイル短絡有りとして異常フラグを設定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この出願の発明は、電気モー
タのコイル短絡検出装置に関し、特に、電気モータのロ
ータの角度を検出するロータ角度センサと、電気モータ
のステータに備わった複数相のコイルの電流をそれぞれ
検出する複数の電流センサと、複数相のコイルのそれぞ
れに関する通電開始ロータ角度、通電終了ロータ角度及
び基準電流値を電気モータの回転数及びトルクに基づき
求め、複数相のコイルのそれぞれについて、ロータ角度
センサにより検出されたロータ角度が通電開始ロータ角
度になったとき通電を開始し、ロータ角度が通電終了ロ
ータ角度になったとき通電を終了し、かつ、通電開始か
ら通電終了までの間においては電流センサにより検出さ
れた電流値と基準電流値を比較して、その前者がその後
者より小さければ通電し、またその前者がその後者より
大きければ通電を止める通電制御手段とを備えた電気モ
ータ、例えばスイッチドリラクタンスモータのコイル短
絡検出装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】特開平10−42586号公報には、ブ
ラシレスモータの駆動回路が記載されている。この駆動
回路においては、コイルの電流値が所定電流値を超過し
た状態が所定時間継続したとき、異常と判定してモータ
を停止させるように構成されており、コイル短絡を検出
してモータを停止させることができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スイッ
チドリラクタンスモータのように、電気モータのロータ
の角度を検出するロータ角度センサと、電気モータのス
テータに備わった複数相のコイルの電流をそれぞれ検出
する複数の電流センサと、複数相のコイルのそれぞれに
関する通電開始ロータ角度、通電終了ロータ角度及び基
準電流値を電気モータの回転数及びトルクに基づき求
め、複数相のコイルのそれぞれについて、ロータ角度セ
ンサにより検出されたロータ角度が通電開始ロータ角度
になったとき通電を開始し、ロータ角度が通電終了ロー
タ角度になったとき通電を終了し、かつ、通電開始から
通電終了までの間においては前記電流センサにより検出
された電流値と基準電流値を比較して、その前者がその
後者より小さければ通電し、またその前者がその後者よ
り大きければ通電を止める通電制御手段とを備えた電気
モータにおいては、コイル短絡が生じたとしても、コイ
ルの電流値が基準電流値に合致するように調節され、コ
イルに過電流が流れないので、上記従来技術によっては
コイル短絡を検出することができない。
【0004】この出願の発明は、スイッチドリラクタン
スモータのような電気モータのコイル短絡を検出するこ
とを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】この出願の発明は、請求
項1に記載したように、電気モータのロータの角度を検
出するロータ角度センサと、前記電気モータのステータ
に備わった複数相のコイルの電流値をそれぞれ検出する
複数の電流センサと、前記複数相のコイルのそれぞれに
関する通電開始ロータ角度、通電終了ロータ角度及び基
準電流値を前記電気モータの回転数及びトルクに基づき
求め、複数相のコイルのそれぞれについて、ロータ角度
センサにより検出されたロータ角度が前記通電開始ロー
タ角度になったとき通電を開始し、ロータ角度が前記通
電終了ロータ角度になったとき通電を終了し、かつ、前
記通電開始から通電終了までの間においては前記電流セ
ンサにより検出された電流値と前記基準電流値を比較し
て、その前者がその後者より小さければ通電し、またそ
の前者がその後者より大きければ通電を止める通電制御
手段とを備えた電気モータにおいて、前記電流センサに
より検出された電流値がゼロから前記基準電流値に到達
するまでの電流立上り時間を計測する計時手段と、前記
基準電流値に基づき電流立上り基準時間を演算する演算
手段と、前記計時手段により計測された電流立上り時間
と前記演算手段により演算された電流立上り基準時間と
の比較結果に基づいてコイル短絡の有無を判定する判定
手段とを備えたことを特徴とする、電気モータのコイル
短絡検出装置である。
【0006】
【発明の実施の形態】図1は、電気自動車の走行用電気
モータとしての3相スイッチドリラクタンスモータの通
電制御装置CONの概略構成を示すブロック図である。
通電制御装置CONは、第1相コイルの通電制御部CO
N1、第2相コイルの通電制御部CON2及び第3相コ
イルの通電制御部CON3を備える。通電制御部CON
1、CON2及びCON3は、実質的に同じ構成であ
り、通電制御部CON1の構成を図2に示す。
【0007】図2において、第1相コイルCL1の通電
制御装置CON1は、ロータ角度センサRAS、メモリ
ROM、マイクロコンピュータCPU、電流波形生成回
路IPGC、比較回路ICMP、出力判定回路AND
C、及び1相コイルドライバDR1を主たる構成要素と
している。尚、ロータ角度センサRAS、メモリROM
及びマイクロコンピュータCPUは、通電制御部CON
1、CON2及びCON3が共用する構成要素である。
【0008】ロータ角度センサRASは、スイッチドリ
ラクタンスモータのロータ角度を検出し、検出したロー
タ角度をデジタル信号S1によりマイクロコンピュータ
CPUと電流波形生成回路IPGC内のアドレスデコー
ダASD及び通電/非通電判定回路EDDCに対して出
力する。
【0009】メモリROMは、様々の回転数及びトルク
に対応する、多数組の通電開始ロータ角度及び通電終了
ロータ角度、多数の電流波形(或るロータ角度で第1相
コイルCL1に流すべき基準電流値を表すデータ)を格
納する。
【0010】マイクロコンピュータCPUは、電気自動
車を運行している間中閉じられるメインスイッチが開か
ら閉へ切換わったことに応答して、リセットパルス信号
S2を電流波形生成回路IPGC内の通電/非通電判定
回路EDDCに対して出力すると共に、異常の有無を判
定して異常の有無を表す2値信号S3を通電/非通電判
定回路EDDCに対して出力する。2値信号S3は、そ
の高レベルが異常無しを、またその低レベルが異常有り
をそれぞれ表す。信号S2及びS3は、第2相コイルの
通電制御部CON2と第3相コイルの通電制御部CON
3にも共通使用される。マイクロコンピュータCPU
は、異常の有無の判定の結果が異常無しであるときに
は、シフトレバー、ブレーキスイッチ、アクセルスイッ
チ及びアクセル開度センサから入力される情報S0に基
づいてスイッチドリラクタンスモータの目標とするトル
クを逐次計算すると共に、ロータ角度センサRASから
のデジダル信号S1に基づいてスイッチドリラクタンス
モータの回転数を逐次計算し、計算した回転数及びトル
クに対応する、1組の通電開始ロータ角度及び通電終了
ロータ角度、1つの電流波形をメモリROMから読み出
し、読み出した通電開始ロータ角度及び通電終了ロータ
角度の間の大小関係及びロータ回転方向に基づいて、読
み出した通電開始ロータ角度及び通電終了ロータ角度の
何れか一方を実際の通電開始ロータ角度として、またそ
の他方を実際の通電終了ロータ角度として、それぞれデ
ジタル信号S4及びS5として電流波形生成回路IPG
C内の通電/非通電判定回路EDDCに対して出力し、
また読み出した電流波形をデジタル信号S6として電流
波形生成回路IPGC内のメモリRAMに対して出力す
る。尚、マイクロコンピュータCPUは、第1相コイル
の実際の通電開始ロータ角度及び通電終了ロータ角度と
電流波形を予め定められた第1のずれ角度だけ異相をず
らすことによって第2相コイルの通電開始ロータ角度及
び通電終了ロータ角度と電流波形を生成し、また、第1
相コイルの通電開始ロータ角度及び通電終了ロータ角度
と電流波形を予め定められた第2のずれ角度だけ異相を
ずらすことによって第3相コイルの通電開始ロータ角度
及び通電終了ロータ角度と電流波形を生成する。第1及
び第2のずれ角度はステータの磁極部の数によって決ま
る。
【0011】マイクロコンピュータCPUからデジタル
信号S6として電流波形生成回路IPGCのメモリRA
Mに入力された電流波形、即ちロータ角度に対応した基
準電流値データがメモリRAMのロータ角度に対応した
アドレスに格納される。ロータ角度センサRASからの
デジタル信号S1として電流波形生成回路IPGC内の
アドレスデコーダASDに入力されたロータ角度はメモ
リRAMのアドレスに変換される。電流波形生成回路I
PGCは、ロータ角度センサRASによって検出された
ロータ角度が変化する毎に、ロータ角度に対応した基準
電流値をメモリRAMから読み出し、デジタル/アナロ
グコンバータD/Aによりデジタル信号からアナログ信
号に変換し、出力バッファBUFからアナログ信号S7
として比較回路ICMPに対して出力する。
【0012】電流波形生成回路IPGC内の通電/非通
電判定回路EDDCは、ロータ角度センサRASから入
力される信号S1とマイクロコンピュータCPUから入
力される信号S2〜S5に基づいて第1相コイルCL1
の通電/非通電を表す2値信号S8を生成し、出力判定
回路ANDCと第1相コイルドライバDR1の2つのト
ランジスタ(ゲート絶縁型バイポーラトランジスタ)I
GBTU、IGBTLのうちの一方のトランジスタIG
BTLに対して出力する。2値信号S8の高レベルが通
電を、また低レベルが非通電をそれぞれ表す。通電/非
通電判定回路EDDCは、リセットパルス信号S2に応
答して2値信号S8を低レベルとし、また2値信号S3
が低レベルであれば2値信号S8を低レベルとする。そ
して、2値信号S3が高レベルである場合において、信
号S1が表わすロータ角度が信号S4が表す通電開始ロ
ータ角度になったとき2値信号S8を低レベルから高レ
ベルに切換え、信号S1が表わすロータ角度が信号S4
が表す通電終了ロータ角度になったとき2値信号S8を
高レベルから低レベルに切換える。
【0013】第1相コイルドライバDR1は1相コイル
CL1の一端と直流電源からの高電位ライン(+)との
間に介挿されたトランジスタIGBTU と、第1相コ
イルCL1の他端と直流電源からの低電位ライン(−)
との間に介挿されたトランジスタIGBTLと、第1相
コイルCL1の一端と低電位ライン(−)との間に介挿
されたダイオードD1と、第1相コイルCL1の他端と
高電位ライン(+)との間に介挿されたダイオードD2
とで構成されている。
【0014】第1相コイルCL1の一端とトランジスタ
IGBTUとの間には、第1相コイルCL1に実際に流
れる電流値を検出する電流センサISが介挿されてい
る。この電流センサISは、第1相コイルCL1に実際
に流れる電流値を表すアナログ信号S9を比較回路IC
MPに対して出力する。
【0015】比較回路ICMPは、第1相コイルCL1
に流すべき基準電流値を表すアナログ信号S7と第1相
コイルCL1に実際に流れる電流値を表すアナログ信号
S9とを比較し、第1相コイルCL1に実際に流れる電
流値が基準電流値より小さいか否かを表す2値信号S1
0を出力判定回路ANDCに対して出力する。2値信号
S10の高レベルは第1相コイルCL1に実際に流れる
電流値が基準電流値より小さいことを、またその低レベ
ルは第1相コイルCL1に実際に流れる電流値が基準電
流値以上であることをそれぞれ表す。
【0016】出力判定回路ANDCは、アンドゲート機
能を備え、入力される2値信号S8及びS10を処理し
て2値信号S11を生成し第1相コイルドライバDR1
のトランジスタIGBTUに対して出力する。
【0017】第1相コイルドライバDR1のトランジス
タIGBTUは、出力判定回路ANDCから入力される
2値信号S11が高レベルであればオン(導通)し、ま
た2値信号S11が低レベルであればオフ(非導通)す
る。同様に、トランジスタIGBTLは、通電/非通電
判定回路EDDCから入力される2値信号S8が高レベ
ルであればオン(導通)し、また2値信号S8が低レベ
ルであればオフ(非導通)する。2値信号S8が低レベ
ル(非通電を表す)であればトランジスタIGBTU及
びIGBTLが共にオフし、従って電源電流がコイルC
L1に流れることはない。2値信号S8が高レベル(通
電を表す)でありかつ2値信号S10が高レベル(コイ
ルCL1に流れる電流値が基準電流値より小さいことを
表す)であれば2値信号S11が高レベルとなることか
ら、トランジスタIGBTU及びIGBTLが共にオン
し、従って電源電流がコイルCL1に流れる。2値信号
S8が高レベルであっても2値信号S10が低レベル
(コイルCL1に流れる電流値が基準電流値以上である
ことを表す)であれば2値信号S11が低レベルとなる
ことから、トランジスタIGBTLはオンし続けるがト
ランジスタIGBTUがオフし、従って電源電流がコイ
ルCL1に流れなくなる。このように、2値信号S8が
高レベルの下(トランジスタIGBTLがオン)で2値
信号S10のレベルの切換わりに応じてトランジスタI
GBTUがオン/オフを繰り返すことにより、コイルC
L1に流れる電流値が基準電流値に近似した値に制御さ
れる。
【0018】通電/非通電判定回路EDDCが出力する
2値信号S8と比較回路ICMPが出力する2値信号S
10は、マイクロコンピュータCPUへも送られる。同
様に、第2相コイルの通電制御部CON2における2値
信号S8、S10に相当する2つの信号もマイクロコン
ピュータCPUに送られ、第3相コイルの通電制御部C
ON3における2値信号S8、S10に相当する2つの
信号もマイクロコンピュータCPUに送られる。マイク
ロコンピュータCPUは、第1相コイルCL1の通電制
御部CON1の通電/非通電判定回路EDDC及び比較
回路ICMPからそれぞれ送られてくる2値信号S8及
びS10と、第2相コイルの通電制御部CON2の通電
/非通電判定回路及び比較回路からそれぞれ送られてく
る上記2つの2値信号と、第3相コイルの通電制御部C
ON3の通電/非通電判定回路及び比較回路からそれぞ
れ送られてくる上記2つの2値信号に基づき、第1相コ
イルCL1短絡、第2相コイル短絡及び第3相コイル短
絡の有無を判定し、何れか1つのコイルにコイル短絡が
あれば2値信号S3を高レベルから低レベルに切換え、
第1相コイルCL1、第2相コイル及び第3相コイルへ
の通電を停止させる。
【0019】即ち、図3に示すように、2値信号S8が
低レベルから高レベルに切換わり第1相コイルCL1へ
の通電が開始してから2値信号S10が高レベルから低
レベルに切換わるまでの時間、即ち電流センサISによ
り検出される電流値がゼロから基準電流値Irに到達す
るまでの電流立上り時間は、第1相コイルCL1短絡が
無ければ時間Tnであるが、第1相コイルCL1短絡が
あれば時間Tnより短い時間Tsとなる。時間Tn、T
sは基準電流値IRの大きさによって変わり、基準電流
値Irが大きいほど長くなる。第2相コイル及び第3相
コイルについても同様である。このようにコイル短絡の
有無によって電流立上り時間が変わる現象を利用してコ
イル短絡の有無を判定するマイクロコンピュータCPU
の処理内容を図4のフローチャートに示す。
【0020】図4において、ステップST1で電流立上
り基準時間Tr(図2参照)を演算する。電流立上り基
準時間Trは、基準電流値Irの数値と所定の係数k
(例えば0.1)との積であり、時間Tnより短いが時
間Tsよりは長い。次いでステップST2にて第1相コ
イルCL1の電流立上り時間Tx1、第2相コイルの電
流立上り時間Tx2、第3相コイルの電流立上り時間T
x3をそれぞれ求めた後、ステップST3に進む。ステ
ップST3では電流立上り時間Tx1、Tx2及びTx
3のぞれぞれが電流立上り基準時間Trより短いか否か
を判定し、電流立上り時間Tx1、Tx2及びTx3の
何れか1つでも電流立上り基準時間Trより短ければス
テップST4に進み異常判定タイマーのカウントアップ
を行い、次いでステップST5にて異常判定タイマーの
カウント時間Tsxが所定時間Tsxr以上であるか否
かを判定し、異常判定タイマーのカウント時間Tsxが
所定時間Tsxr以上でなければステップST1に戻る
が、異常判定タイマーのカウント時間Tsxが所定時間
Tsxr以上であればステップST6にて異常フラグ設
定を行った後、ステップST1に戻る。
【0021】また、ステップST3での判定の結果が、
電流立上り時間Tx1、Tx2及びTx3のぞれぞれが
電流立上り基準時間Trより短くなければ、ステップS
T7に進み異常判定タイマーのクリアを行い、次いでス
テップST8にて正常判定タイマーのカウントアップを
行う。その後、ステップST9にて正常判定タイマーの
カウント時間Tnxが所定時間以上であるか否かを判定
し、正常判定タイマーのカウント時間Tnxが所定時間
Tnxr以上でなければステップST1に戻るが、正常
判定タイマーのカウント時間Tnxが所定時間Tnxr
以上であればステップST10にて異常フラグ消去を行
った後、ステップST1に戻る。
【0022】尚、この出願の発明の適用範囲はスイッチ
ドリラクタンスモータに限定されるものではない。
【0023】
【発明の効果】以上に説明したように、この出願の発明
に係る、電気モータのコイル短絡検出装置によれば、電
気モータのロータの角度を検出するロータ角度センサ
と、電気モータのステータに備わった複数相のコイルの
電流値をそれぞれ検出する複数の電流センサと、複数相
のコイルのそれぞれに関する通電開始ロータ角度、通電
終了ロータ角度及び基準電流値を電気モータの回転数及
びトルクに基づき求め、複数相のコイルのそれぞれにつ
いて、ロータ角度センサにより検出されたロータ角度が
通電開始ロータ角度になったとき通電を開始し、ロータ
角度が通電終了ロータ角度になったとき通電を終了し、
かつ、通電開始から通電終了までの間においては電流セ
ンサにより検出された電流値と基準電流値を比較して、
その前者がその後者より小さければ通電し、またその前
者がその後者より大きければ通電を止める通電制御手段
とを備えた電気モータ、例えばスイッチドリラクタンス
モータのコイル短絡を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】3相スイッチドリラクタンスモータの通電制御
装置の概略構成を示すブロック図である。
【図2】第1相コイルの通電制御部の概略構成を示すブ
ロック図である。
【図3】第1相コイルへの通電を開始したときの電流変
化を示すタイムチャートである。
【図4】マイクロコンピュータCPUにおけるコイル短
絡検出の処理内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
CON・・・通電制御装置 CON1・・・第1相コイルの通電制御部 CON2・・・第2相コイルの通電制御部 CON3・・・第3相コイルの通電制御部 RAS・・・ロータ角度センサ IS・・・電流センサ CON・・・第1相コイルの通電制御装置 CPU・・・マイクロコンピュータ CL1・・・第1相コイル
フロントページの続き (72)発明者 松原 広幸 愛知県刈谷市昭和町2丁目3番地 アイシ ン・エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 本間 智昭 愛知県刈谷市昭和町2丁目3番地 アイシ ン・エンジニアリング株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電気モータのロータの角度を検出するロ
    ータ角度センサと、前記電気モータのステータに備わっ
    た複数相のコイルの電流値をそれぞれ検出する複数の電
    流センサと、前記複数相のコイルのそれぞれに関する通
    電開始ロータ角度、通電終了ロータ角度及び基準電流値
    を前記電気モータの回転数及びトルクに基づき求め、複
    数相のコイルのそれぞれについて、ロータ角度センサに
    より検出されたロータ角度が前記通電開始ロータ角度に
    なったとき通電を開始し、ロータ角度が前記通電終了ロ
    ータ角度になったとき通電を終了し、かつ、通電開始か
    ら通電終了までの間においては前記電流センサにより検
    出された電流値と前記基準電流値を比較して、その前者
    がその後者より小さければ通電し、またその前者がその
    後者より大きければ通電を止める通電制御手段とを備え
    た電気モータにおいて、 前記電流センサにより検出された電流値がゼロから前記
    基準電流値に到達するまでの電流立上り時間を計測する
    計時手段と、 前記基準電流値に基づき電流立上り基準時間を演算する
    演算手段と、 前記計時手段により計測された電流立上り時間と前記演
    算手段により演算された電流立上り基準時間との比較結
    果に基づいてコイル短絡の有無を判定する判定手段とを
    備えたことを特徴とする、電気モータのコイル短絡検出
    装置。
JP10161248A 1998-06-10 1998-06-10 電気モータのコイル短絡検出装置 Pending JPH11356085A (ja)

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DE19926089A DE19926089A1 (de) 1998-06-10 1999-06-08 Vorrichtung zur Erfassung eines Wicklungskurzschlusses in elektrischen Motoren
US09/329,195 US6265891B1 (en) 1998-06-10 1999-06-10 Apparatus for detecting a coil short circuit in an electric motor

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Cited By (2)

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