KR100231559B1 - Control method of diesel engine smoke treatment apparatus - Google Patents
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Abstract
본 발명은 디젤 엔진에서 배출되는 입자상 물질을 듀얼 타입의 후처리장치를 통해 효과적으로 제거하여 신뢰성 및 성능을 향상시킬 수 있게 하는 디젤 매연 후처리장치의 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a control method of a diesel particulate aftertreatment apparatus to effectively remove the particulate matter discharged from a diesel engine through a dual type post-treatment apparatus to improve reliability and performance.
본 발명은 초기화이후 차속과 부하를 감지함과 더불어 압력 맵데이타를 독출한후 필터전 압력을 감지하여 필터전 압력이 설정압력보다 높으면 재생동작을 수행하고, 재생동작을 수행하는 단계는 히터를 온시키고 이로부터 히터온도와 필터온도를 감지하여 필터온도가 1200 ℃ 보다 높거나 히터온도가 450 ℃ 보다 낮으면 히터를 오프시킨후, 일정시간을 경과한 다음 필터온도가 1200 ℃ 보다 낮고 히터온도가 430 ℃ 보다 낮으면 히터를 다시 온시킨 상태에서 일정시간 경과후 이를 제1설정치와 비교하는 단계, 상기 비교결과 제1설정치가 낮다고 판단되면 다시 제2설정치와 비교하여 제2설정치보다 낮다고 판단되면 히터온도와 필터온도를 감지하여 필터온도가 1200 ℃ 보다 높거나 히터온도가 660 ℃ 보다 낮으면 히터를 오프시킨후, 일정시간을 경과한 다음 필터온도가 1200 ℃ 보다 낮고 히터온도가 630 ℃ 보다 낮으면 히터를 다시 온시킨 상태에서 일정시간 경과후 이를 다시 제2설정치와 비교하는 단계로 이루어진 발명임.The present invention detects the vehicle speed and load after initialization, and reads the pressure map data and then detects the pre-filter pressure to perform the regeneration operation when the pre-filter pressure is higher than the set pressure, and the regenerating operation is to turn on the heater. If the filter temperature is higher than 1200 ℃ or the heater temperature is lower than 450 ℃, turn off the heater, and after a certain time, the filter temperature is lower than 1200 ℃ and the heater temperature is 430. When the temperature is lower than ℃, comparing the heater with the first set point after a predetermined time in the state of turning the heater on again. If the filter temperature is higher than 1200 ℃ or the heater temperature is lower than 660 ℃, turn off the heater, and then When the filter temperature is lower than 1200 ℃ and the heater temperature is lower than 630 ℃ is the invention consisting of comparing the second set value again after a certain time in the state that the heater is turned on again.
Description
제1도는 본 발명의 구현을 위한 디젤 매연 후처리장치의 개략적 구성도.1 is a schematic diagram of a diesel particulate after-treatment apparatus for implementing the present invention.
제2도는 본 발명에 따른 디젤 매연 후처리장치의 제어방법을 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for explaining a control method of the diesel particulate after-treatment apparatus according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10 : 디젤 엔진 12 : 배기다기관10: diesel engine 12: exhaust manifold
14, 16 : 제1,제2 후처리장치 18, 20 : 배기파이프14, 16: first and second after-treatment device 18, 20: exhaust pipe
22, 24 : 필터 26, 28 : 히터22, 24: filter 26, 28: heater
30, 32 : 배기압력센서 34∼40 : 온도센서30, 32: exhaust pressure sensor 34-40: temperature sensor
42, 44 : 솔레노이드밸브 46 : 에어펌프42, 44: solenoid valve 46: air pump
48, 50 : 에어밸브 52 : 엔진콘트롤유니트48, 50: air valve 52: engine control unit
본 발명은 디젤 매연 후처리장치의 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 디젤 엔진에서 배출되는 입자상 물질을 듀얼 타입의 후처리장치를 통해 효과적으로 제거하여 신뢰성 및 성능을 향상시킬 수 있게 하는 디젤 매연 후처리장치의 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a control method of a diesel particulate after-treatment apparatus, and more particularly, after the diesel soot to effectively remove the particulate matter discharged from the diesel engine through the dual-type post-treatment apparatus to improve the reliability and performance. The control method of a processing apparatus.
일반적으로 디젤 엔진의 배기장치는 가솔린 차량과 마찬가지로 엔진의 실린더 내에서 연소한 배기가스를 대기 중으로 방출하는 일련의 장치로서 배기 다기관, 배기 파이프, 소음기 등으로 이루어져 있다.In general, the exhaust device of a diesel engine, like a gasoline vehicle, is a series of devices for emitting exhaust gas combusted in a cylinder of an engine to the atmosphere, and includes an exhaust manifold, an exhaust pipe, and a silencer.
이러한 구성요소중 배기 다기관은 엔진의 각 실린더에서 배출되는 배기가스를 모으는 장치이고, 배기 파이프는 다기관에서 나오는 배기 가스를 대기 중에 내보내는 강관이며, 소음기는 엔진에서 나오는 배기 가스가 상당히 고온(600∼900 ℃)이고 또 그 속도도 거의 음속에 달하므로 이를 그대로 대기중에 방출하게 되면 급격히 팽창하여 격렬한 폭음을 내기 때문에 이를 막기 위한 것으로서 음압과 음파를 감쇠시키도록 된 구조로 되어 있다.Among these components, the exhaust manifold is a device that collects the exhaust gas emitted from each cylinder of the engine, the exhaust pipe is a steel pipe which exhausts the exhaust gas from the manifold to the atmosphere, and the silencer has a very high temperature (600 to 900). ℃) and its speed reaches almost the speed of sound, so when it is released into the atmosphere as it is, it expands rapidly and emits a violent sound, which is to prevent sound pressure and sound waves.
그런데 최근 디젤 엔진의 배기를 위한 새로운 장치로서 디젤 매연 후처리장치(Diesel Particulate Trap System)가 개발되어 이용되고 있다.Recently, diesel particulate post-treatment systems (Diesel Particulate Trap System) have been developed and used as a new device for exhausting diesel engines.
이러한 디젤 매연 후처리장치는 디젤 엔진에서 배출되는 입자상 물질(Particulate Matter)을 제거하기 위한 장치인데, 일반적으로 디젤 매연 후처리장치는 여과기술(Filteratin Technology)과 재생기술(Regeration Technology)로 나뉘어진다.The diesel particulate aftertreatment apparatus is a device for removing particulate matter discharged from a diesel engine. In general, the diesel particulate aftertreatment is divided into a filtration technology and a regeneration technology.
여과기술은 입자상 물질을 포집하는 것으로서 금속망(Metal Mesh), 세라믹 폼(Ceramic Foam), 월 플로우 모노리스(Wall Flow Monolith), 세라믹 섬유(Ceramic Fiber) 등이 있고, 재생기술은 필터에 포집된 입자상 물질을 연소하여 제거하는 것으로서 디젤 버너(Diesel Burner), 전기 히터(Electric Heater, 연료첨가, 촉매 등이 있다.Filtration technology collects particulate matter such as metal mesh, ceramic foam, wall flow monolith, ceramic fiber, and regeneration technology. Combustion and removal of materials include diesel burners, electric heaters, fuels, catalysts, and the like.
예시도면 제1도는 상기와 같은 디젤 매연 후처리장치의 개략적 구성도를 도시한 것이다.Exemplary Drawing 1 is a schematic configuration diagram of the diesel particulate after-treatment apparatus as described above.
디젤 엔진(10)에서 배출되는 배기가스는 배기다기관(12)를 통해 2갈래로 나뉘어져 각각 제1후처리장치(14)와 제2후처리장치(16)에서 여과되어 청정 배기가스로 정화된 후 배기파이프(18,20)를 통해 대기 중으로 배출하도록 되어 있다.The exhaust gas discharged from the diesel engine 10 is divided into two branches through the exhaust manifold 12, respectively, filtered by the first aftertreatment device 14 and the second aftertreatment device 16, and then purified by clean exhaust gas. The exhaust pipes 18 and 20 are discharged to the atmosphere.
제1후처리장치(14)와 제2후처리장치(16)는 동일한 구성으로 이루어져 있는 것으로, 후처리장치(14,16)의 주류를 이루는 것으로서, 배기가스를 여과하는 필터(22,24)와 그 전면에 설치되어 상기 필터(22,24)에 포집되어 있는 입자상 물질을 연소하여 제거하는 전기 히터(26,28)가 설치되어 있다.The first aftertreatment device 14 and the second aftertreatment device 16 have the same configuration, and constitute the mainstream of the aftertreatment devices 14 and 16, and filters 22 and 24 for filtering exhaust gas. And electric heaters 26 and 28, which are installed on the front surface and burn and remove particulate matter collected in the filters 22 and 24, are provided.
또한 필터(22,24)에 포집되어 있는 입자상 물질의 포집량을 검출하는 배기압력센서(20,32)가 입구에 설치되어 있고, 전기 히터(26,28)의 온도와 필터의 온도를 감지하기 위한 온도센서(34,36)(38,40)가 각각 히터 (22,24)의 전방과 필터(22,24)에 설치되어 있다.In addition, exhaust pressure sensors 20 and 32 are installed at the inlet for detecting the amount of particulate matter collected in the filters 22 and 24, and the temperature of the electric heaters 26 and 28 and the temperature of the filter are also detected. Temperature sensors 34, 36 and 38 and 40 are provided in front of the heaters 22 and 24 and the filters 22 and 24, respectively.
한편 디젤 엔진(10)으로 부터 배출되어 배기다기관(12)을 거쳐 후처리장치(14,16)로 인입되는 통로에는 배기 가스의 인입을 제어하는 솔레노이드밸브(42,44)가 설치되어 있고, 또한 후처리장치(14,16)에서 입자상 물질의 연소에 필요한 산소량을 공급하기 위한 것으로서 에어펌프(46)와 에어밸브(48,50)가 설치되어 있다.On the other hand, in the passage discharged from the diesel engine 10 to the aftertreatment apparatuses 14 and 16 through the exhaust manifold 12, solenoid valves 42 and 44 for controlling the inlet of the exhaust gas are installed. The air pump 46 and the air valves 48 and 50 are provided for supplying the amount of oxygen necessary for the combustion of particulate matter in the aftertreatment apparatuses 14 and 16.
그리고 상기 후처리장치(14,16)의 각종 제어를 위한 전자제어장치(52;ECU)가 설치되어 있다.In addition, an electronic control unit (ECU) 52 for controlling various kinds of the post-processing units 14 and 16 is provided.
이와 같은 구성으로 이루어져 있는 후처리장치에서 배기가스의 배출로 인해 필터에 목표 입자상 물질이 포집이 되면 먼저 제1후처리장치(14)가 재생을 하기 위해 솔레노이드밸브(42)가 닫히고 전기 히터(26)가 온되어 가열된다. 또한 에어밸브(48)가 개방되어 제1후처리장치(14)에서 입자상 물질의 연소에 필요한 산소량이 에어펌프(46)의 작동에 의해 공급된다. 이때 제2후처리장치(16)의 솔레노이드밸브(44)는 개방되어 입자상 물질을 포집하는 작용이 계속 이루어지고 있는 상태이다.When the target particulate matter is collected in the filter due to the discharge of the exhaust gas in the after-treatment device having such a configuration, the solenoid valve 42 is closed to regenerate the first after-treatment device 14, and the electric heater 26 ) Is turned on and heated. In addition, the air valve 48 is opened to supply the amount of oxygen required for combustion of the particulate matter in the first aftertreatment device 14 by the operation of the air pump 46. At this time, the solenoid valve 44 of the second post-treatment device 16 is opened to collect particulate matter.
이렇게 하여 제1후처리장치(14)에서 재생이 완료되면 전기 히터(26)가 오프되고 에어밸브(48)가 닫혀 산소량 공급이 중단되면서 솔레노이드밸브(42)가 열려 배기가스의 인입을 통한 입자상 물질의 포집작용이 이루어진다.In this way, when the regeneration is completed in the first after-treatment device 14, the electric heater 26 is turned off, the air valve 48 is closed, the oxygen supply is stopped, the solenoid valve 42 is opened, the particulate matter through the introduction of the exhaust gas The capture of is done.
이와 동시에 제2후처리장치(16)에서 재생동작을 하기 위하여 솔레노이드밸브(44)가 닫히고, 히터(28)가 온되어 가열되며, 에어밸브(50)가 개방되어 앞의 작용과 마찬가지의 재생작용이 이루어진다.At the same time, the solenoid valve 44 is closed, the heater 28 is turned on and heated, and the air valve 50 is opened to perform the regeneration operation in the second post-treatment device 16. This is done.
이와 같은 재생작용과 포집작용이 제1후처리장치(14)와 제2후처리장치(16)에서 교번적으로 반복하여 이루어짐으로써 배기가스의 청정작용이 이루어진다.Such regeneration and collection actions are alternately repeated in the first aftertreatment device 14 and the second aftertreatment device 16, thereby purifying the exhaust gas.
본 발명은 상기와 같은 디젤 매연 후처리장치에서 배기가스에 포함된 입자상 물질의 포집 및 재생작용의 기능향상을 위하여 필터의 포집량과 필터 전후방의 온도, 히터, 산소량의 공급 등을 좀더 효율적으로 제어함으로써 신뢰성 및 성능을 향상 시킬 수 있도록 된 디젤 매연 후처리장치의 제어방법을 제공하고자 함에 발명의 목적이 있다.The present invention more efficiently control the collection amount of the filter, the temperature before and after the filter, the supply of the heater, oxygen amount, etc. in order to improve the function of the collection and regeneration of the particulate matter contained in the exhaust gas in the diesel particulate after-treatment device as described above It is an object of the present invention to provide a control method of a diesel particulate after-treatment apparatus that can improve the reliability and performance.
이하 본 발명의 일실시예에 대해 예시도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 초기화이후 차속과 부하를 감지함과 더불어 압력 맵데이타를 독출한후 필터전 압력을 감지하여 필터전 압력이 설정압력보다 높으면 재생동작을 수행하고, 재생동작을 수행하는 단계는 히터를 온시키고 이로부터 히터온도와 필터온도를 감지하여 필터온도가 1200 ℃ 보다 높거나 히터온도가 450 ℃ 보다 낮으면 히터를 오프시킨후, 일정시간을 경과한 다음 필터온도가 1200 ℃ 보다 낮고 히터온도가 430 ℃ 보다 낮으면 히터를 다시 온시킨 상태에서 일정시간 경과후 이를 제1설정치와 비교하는 단계, 상기 비교결과 제1설정치가 낮다고 판단되면 다시 제2설정치와 비교하여 제2설정치보다 낮다고 판단되면 히터온도와 필터온도를 감지하여 필터온도가 1200 ℃ 보다 높거나 히터온도가 660 ℃ 보다 낮으면 히터를 오프시킨후, 일정시간을 경과한 다음 필터온도가 1200 ℃ 보다 낮고 히터온도가 630 ℃ 보다 낮으면 히터를 다시 온시킨 상태에서 일정시간 경과후 이를 다시 제2설정치와 비교하는 단계로 이루어져 있다.The present invention detects the vehicle speed and load after initialization, and reads the pressure map data and then detects the pre-filter pressure to perform the regeneration operation when the pre-filter pressure is higher than the set pressure, and the regenerating operation is to turn on the heater. If the filter temperature is higher than 1200 ℃ or the heater temperature is lower than 450 ℃, turn off the heater, and after a certain time, the filter temperature is lower than 1200 ℃ and the heater temperature is 430. When the temperature is lower than ℃, comparing the heater with the first set point after a predetermined time in the state of turning on the heater again, and if the first set point is determined to be low as a result of the comparison, the heater temperature is determined to be lower than the second set point again. If the filter temperature is higher than 1200 ℃ or the heater temperature is lower than 660 ℃, turn off the heater, and then When the filter temperature is lower than 1200 ° C and the heater temperature is lower than 630 ° C, after the predetermined time has elapsed while the heater is turned on again, the step is compared with the second set value again.
제2도는 본 발명에 따른 디젤 매연 후처리장치의 제어방법을 설명하기 위한도면이다.2 is a view for explaining a control method of the diesel particulate after-treatment apparatus according to the present invention.
먼저 초기화 단계로서 기억장치등의 번지설정 및 초기 데이터를 설정하는 단계, 시간을 설정하는 단계, 각종 액류에이터들의 동작을 오프시키는 단계를 차례로 수행하고, 이어 엔진의 회전속도를 감지함과 더불어 엔진펌프의 레버각도를 통한 부하를 감지하는 한편 압력에 관한 맵데이타를 독출한다.First of all, as the initialization step, the address setting and the initial data setting of the memory device, the time setting, the step of turning off the operation of various actuators are sequentially performed, and then the engine speed is detected and the engine pump It detects the load through the lever angle and reads the map data on the pressure.
그리고 배기압력센서(42)를 통해 제1후처리장치(14)의 압력(PRS11) 즉 입자상 물질의 포집량을 검출한다.The pressure PRS11 of the first aftertreatment device 14, that is, the amount of particulate matter collected, is detected through the exhaust pressure sensor 42.
그리하여 검출된 필터전 압력(PRS11)과 설정압력을 비교하여 설정압력이 높은 경우에는 일정시간 지연후 다시 엔진의 회전속도를 검출하는 단계부터 이후의 단계를 반복수행한다.Thus, when the set pressure is high by comparing the detected pre-filter pressure PRS11 with the set pressure, after the delay for a predetermined time, the following steps are repeated from the step of detecting the engine rotation speed again.
여기서 설정압력이라 함은 배기압력센서(42)에 의해 감지된 압력이 설정압력보다 낮으면 아직 필터(22)가 포집능력이 있음을 나타내고 설정압력보다 높으면 필터(22)가 포집능력이 없음을 나타내는 판단기준으로서 실험에 의해 설정된 값이 엔진콘트롤유니트(52)의 기억장치 내에 저장되어 있는 것이다.Herein, the set pressure means that the filter 22 is still capable of collecting when the pressure sensed by the exhaust pressure sensor 42 is lower than the set pressure, and that the filter 22 is not capable of collecting when the pressure is higher than the set pressure. The value set by the experiment is stored in the storage device of the engine control unit 52 as a criterion.
상기 필터전 압력과 설정압력과의 비교결과 필터전 압력이 높다고 판단되면 필터(22)에 포집된 입자상 물질이 많아 재생시켜야 되는 것으로 판단하여 이후 재생작용을 수행하게 된다.When it is determined that the pre-filter pressure is high as a result of the comparison between the pre-filter pressure and the set pressure, it is determined that a large amount of particulate matter collected in the filter 22 should be regenerated and then regeneration is performed.
재생동작을 수행하는 단계에서는 솔레노이드밸브(42)를 닫고 히터(26)를 온시킨다.In the regeneration operation, the solenoid valve 42 is closed and the heater 26 is turned on.
이어 일정시간 경과후 시간과 온도가 제1설정치보다 작은지 여부를 판단하고, 판단결과 작다고 판단되면 히터온도(TEM11)와 필터온도(TEM12)를 감지하여 필터온도(TEM12)가 1200 ℃보다 높거나 히터온도(TEM11)가 450 ℃보다 높은 경우 히터(26)를 오프시킨다. 그러나 상기의 조건을 만족시키지 않으면 만족시킬 때까지 히터(26)의 가열동작은 계속된다.Subsequently, after a predetermined time elapses, it is determined whether the time and temperature are smaller than the first set value, and when it is determined that the result is small, the heater temperature TEM11 and the filter temperature TEM12 are sensed and the filter temperature TEM12 is higher than 1200 ° C. When the heater temperature TEM11 is higher than 450 ° C., the heater 26 is turned off. However, if the above condition is not satisfied, the heating operation of the heater 26 is continued until it is satisfied.
그리하여 히터(26)가 오프된 상태에서 다시 필터(22)의 온도가 1200 ℃ 이하이고 히터(26)의 온도가 430 ℃ 이하로 떨어짐이 감지되면 히터(26)를 온시키고 일정시간 경과후 시간과 온도를 제1설정치와 비교한다.Thus, when it is detected that the temperature of the filter 22 falls below 1200 ° C. and the temperature of the heater 26 falls below 430 ° C. while the heater 26 is turned off, the heater 26 is turned on. Compare the temperature with the first set point.
상기의 비교결과 감지온도가 제1설정치보다 더 높은 것으로 판단되면 다시 제2설정치와 비교한다.If it is determined that the detected temperature is higher than the first set value, the comparison is made again with the second set value.
이때 제2설정치보다 낮은 것으로 판단되면 히터온도(TEM11)와 필터온도(TEM12)를 감지하여 필터온도(TEM12)가 1200 ℃보다 높거나 히터온도(TEM11)가 660 ℃보다 높은 경우 히터(26)를 오프시킨다. 그러나 상기의 조건을 만족시키지 않으면 만족시킬 때까지 히터(26)의 가열동작은 계속된다.In this case, when it is determined that the temperature is lower than the second set value, the heater temperature TEM11 and the filter temperature TEM12 are sensed, and when the filter temperature TEM12 is higher than 1200 ° C. or the heater temperature TEM11 is higher than 660 ° C., the heater 26 is turned on. Turn it off. However, if the above condition is not satisfied, the heating operation of the heater 26 is continued until it is satisfied.
그리하여 히터(26)가 오프된 상태에서 다시 필터(22)의 온도가 1200 ℃ 이하이고 히터(26)의 온도가 630 ℃ 이하로 떨어짐이 감지되면 히터(26)를 온시키고 일정시간 경과후 시간과 온도를 제2설정치와 비교한다.Thus, when it is detected that the temperature of the filter 22 falls below 1200 ° C. and the temperature of the heater 26 falls below 630 ° C. while the heater 26 is turned off, the heater 26 is turned on. Compare the temperature with the second set point.
위와 같은 필터(22)와 히터(26)의 온도감지에 따른 히터(26)의 가열동작과 차단동작이 계속 반복되면서 재생동작이 이루어진다.The heating operation and the blocking operation of the heater 26 according to the temperature detection of the filter 22 and the heater 26 as described above are repeated and the regeneration operation is performed.
앞서 설명된 것은 제1후처리장치(14)의 재생동작에 대하여 설명하였으나 제2후처리장치(16)의 재생동작도 이와 동일하게 수행되는 것으로, 제2후처리장치(16)에서 미설명 부호 TEM21은 히터온도, TEM22은 필터온도를 각각 나타낸다.Although the foregoing has described the regeneration operation of the first post-processing device 14, the regeneration operation of the second post-processing device 16 is performed in the same way, and the description of the second post-processing device 16 is not described. TEM21 represents the heater temperature and TEM22 represents the filter temperature.
제1후처리장치(14)와 제2후처리장치(16)의 재생과 여과동작은 상호 반대로 그리고 교번적으로 이루어지는데 이는 배기압력센서(42,44)에 의하여 감지되는 포집량에 따라 결정된다.The regeneration and filtration of the first aftertreatment device 14 and the second aftertreatment device 16 are reversed and alternating with each other, depending on the amount of collection detected by the exhaust pressure sensors 42 and 44. .
상기한 바와 같이 본 발명은 엔진에서 발생되는 배기가스를 정화함에 있어 필터의 포집량이 설정치에 도달하면 재생동작을 수행하고, 재생동작중 히터의 온도와 필터의 온도에 따라 적절히 히터를 온/오프시키므로써 필터가 열부하에 약함에 따른 내구성과 제어성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.As described above, the present invention performs a regeneration operation when the collection amount of the filter reaches a set value in purifying exhaust gas generated from the engine, and turns the heater on / off according to the temperature of the heater and the filter temperature during the regeneration operation. There is an advantage that can improve the durability and controllability by the filter is weak to heat load.
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- 1995-12-29 KR KR1019950065356A patent/KR100231559B1/en not_active IP Right Cessation
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| KR970044430A (en) | 1997-07-26 |
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Legal Events
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
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