KR100293062B1 - Device for controlling steering force of power steering wheel - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A variable steering force apparatus of a power steering wheel is provided to steer a vehicle optimally by adjusting steering force according to vehicle speed, the weight of the vehicle and friction between the vehicle and the road surface. CONSTITUTION: A steering force change device for a power steering wheel is composed of a vehicle speed sensor(11) detecting speed of a vehicle; a vehicle height sensor(12) detecting the height of the vehicle; a pressure regulating valve(50) installed in a hydraulic passage between a hydraulic pump(40) and a gearbox(60) to regulate hydraulic pressure applied to the gearbox by returning hydraulic pressure from the hydraulic pump to a reservoir tank(30) according to a control signal; and an ECU(Electronic Control Unit)(20) outputting the control signal to the pressure regulating valve for controlling the pressure regulating valve according to signals from the vehicle speed sensor and the vehicle height sensor. Steering is performed optimally with adjusting steering force according to friction between the vehicle and the road surface.

Description

파워 스티어링 휠의 조타력 가변장치Steering force variable of the power steering wheel

본 발명은 차량의 파워 스티어링 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는, 차량의 속도뿐만 아니라 차량의 중량에 따라 파워 스티어링 장치의 조타력이 가변되도록 구성함으로써, 운전자가 항상 최적의 상태로 차량을 조향시킬 수 있도록 한 파워 스티어링 휠의 조타력 가변장치(Steering Power Control Device for Steering Wheel of Car)에 관한 것이다.The present invention relates to a power steering apparatus of a vehicle, and more particularly, by configuring the steering force of the power steering apparatus to be varied according to the weight of the vehicle as well as the speed of the vehicle, so that the driver can always steer the vehicle in an optimal state. Steering Power Control Device for Steering Wheel of Car.

차량에 이용되는 파워 스티어링은 가벼운 핸들 조작력으로 차량을 선회시킬 수 있도록 장치로서, 엔진에 의하여 구동되는 유압펌프의 유압을 동력원으로 한 배력장치이다. 일반적으로, 차량의 조타력은 도로면과 타이어의 마찰력에 따라 큰 차이를 나타내며, 이러한 마찰력을 차량의 속도와 밀접한 관계를 갖는다. 즉, 차량이 저속으로 주행하는 동안에는 차량과 도로면과의 마찰력이 크게 되며, 차량이 고속으로 주행하는 동안에는 차량과 도로면과의 마찰력이 작게 된다. 따라서, 대부분의 파워 스티어링 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 유압 조타력 증배기인 기어박스(5)와 유압펌프(4) 사이에 유압라인을 연결하고, 이 유압라인에 통하여 인가되는 작동압을 제어할 수 있도록 유압제어밸브(3)를 설치하며, 차속센서(1)로부터 감지되는 차속도에 따라 전자제어유니트(2)가 상기 유압제어밸브(3)의 개도율을 제어할 수 있도록 구성된다. 즉, 차속센서로(1)부터 감지되는 차속도가 증가됨에 따라 전자제어유니트(2)에서 상기 유압제어밸브(3)의 개도율을 증가시키면, 바이패스되는 작동유가 증가되고 상기 유압라인을 통하여 기어박스(5)에 인가되는 작동압이 감소됨으로써, 조타력이 증가되며, 이에 따라, 핸들의 무게를 무겁게 제어되어 핸들이 갑자기 돌아가게 되는 것을 방지할 수 있게 되는 것이다.The power steering used for the vehicle is a device for turning the vehicle with a light steering wheel operating force, and is a hydraulic power source using the hydraulic pressure of the hydraulic pump driven by the engine. In general, the steering force of the vehicle varies greatly depending on the frictional force between the road surface and the tire, and this frictional force is closely related to the speed of the vehicle. That is, the frictional force between the vehicle and the road surface becomes large while the vehicle travels at low speed, and the frictional force between the vehicle and the road surface becomes small while the vehicle travels at high speed. Therefore, most power steering devices, as shown in Figure 1, connecting the hydraulic line between the gear box 5 and the hydraulic pump 4, which is a hydraulic steering force multiplier, and the operating pressure applied through the hydraulic line Install the hydraulic control valve (3) to control the, the electronic control unit 2 is configured to control the opening rate of the hydraulic control valve (3) in accordance with the vehicle speed detected from the vehicle speed sensor (1) do. That is, as the vehicle speed detected from the vehicle speed sensor 1 increases, increasing the opening rate of the hydraulic control valve 3 in the electronic control unit 2 increases the operating oil bypassed and through the hydraulic line. As the operating pressure applied to the gearbox 5 is reduced, the steering force is increased, and thus, the weight of the handle is heavily controlled to prevent the handle from suddenly turning.

그러나, 차량과 도로면과의 마찰력은 차량의 속도뿐만 아니라, 차량의 중량에도 밀접한 관계를 가지므로, 차량의 속도만을 기준으로 핸들의 무게를 제어할 경우 운전자에게 항상 최적의 조타성능을 제공하기 어려운 문제점이 있다. 즉, 차량의 저속 주행시, 적재물의 유무에 따라 차량과 도로면 사이의 마찰력은 큰 차이를 갖게 되므로, 차속도에 따라 최적의 조타성능을 갖게 하는 핸들의 무게를 일률적으로 결정하기 어려우며, 특히, 무거운 적재물을 갖는 차량은 고속 주행시에도 도로면에 대하여 큰 마찰력을 갖게 되는데, 이때, 핸들을 무겁게 제어하게 되면 운전자가 차량을 제대로 조향시키기 어렵게 되는 문제점이 있다.However, since the frictional force between the vehicle and the road surface is closely related to the weight of the vehicle as well as the speed of the vehicle, it is difficult to always provide the optimal steering performance to the driver when controlling the weight of the steering wheel based only on the speed of the vehicle. There is a problem. That is, when driving at low speed of the vehicle, the friction force between the vehicle and the road surface has a large difference depending on the presence or absence of a load, so it is difficult to uniformly determine the weight of the steering wheel that has the optimal steering performance according to the vehicle speed. The vehicle having a load has a large friction force against the road surface even at high speeds. At this time, if the steering wheel is heavily controlled, it is difficult for the driver to steer the vehicle properly.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 파워 스티어링 장치의 조타력이 차량의 속도뿐만 아니라 차량의 중량에 따라 가변되도록 구성함으로써, 차량과 도로면과의 마찰력에 따라 조타력이 조절되도록 하며, 이에 따라 운전자가 항상 최적의 상태로 차량을 조향시킬 수 있도록 한 파워 스티어링 휠의 조타력 가변장치를 제공하는데 주된 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, by configuring the steering force of the power steering device to vary depending on the weight of the vehicle as well as the speed of the vehicle, the steering force in accordance with the friction between the vehicle and the road surface The main purpose is to provide a steering force varying device of the power steering wheel which allows the steering to be adjusted and thus allows the driver to always steer the vehicle in an optimal state.

도 1은 종래 파워 스티어링 휠의 조타력 가변장치의의 구성도,1 is a configuration diagram of a steering force variable device of a conventional power steering wheel;

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 스티어링 휠의 조타력 가변장치의 구성도,2 is a configuration of the steering force variable device of the power steering wheel according to an embodiment of the present invention,

도 3은 도 2중 압력조절밸브의 일 예를 도시한 단면도.3 is a cross-sectional view showing an example of the pressure control valve of FIG.

〈 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

11:차속센서, 12:차고센서, 20:전자제어유니트, 30:리저버 탱크, 40:유압펌프, 50:압력조절밸브, 51:하우징, 52:차단부재, 53:스프링, 54:영구자석, 55:전자석, 60:기어박스.11: vehicle speed sensor, 12: height sensor, 20: electronic control unit, 30: reservoir tank, 40: hydraulic pump, 50: pressure regulating valve, 51: housing, 52: blocking member, 53: spring, 54: permanent magnet, 55: electromagnet, 60: gear box.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 차량의 속도를 감지하는 차속센서와; 차량의 높이를 감지하는 차고센서와; 유압펌프와 기어박스의 유압 경로 상에 설치되며, 입력되는 제어신호에 따라 상기 유압펌프로부터 압송되는 유압의 일부를 리저버 탱크로 리턴시켜 상기 기어 박스에 인가되는 유압을 조절하는 압력조절밸브; 그리고, 상기 차속센서와 상기 차고센서로부터 입력되는 신호에 따라 상기 압력조절밸브가 제어되도록 압력조절밸브로 제어신호를 출력하는 전자제어유니트; 를 구비하는 것을 특징으로 한다.The present invention provides a vehicle speed sensor for detecting the speed of the vehicle to achieve the above object; A garage sensor for sensing a height of the vehicle; A pressure regulating valve installed on a hydraulic path of the hydraulic pump and the gear box and adjusting a hydraulic pressure applied to the gear box by returning a part of the hydraulic pressure pumped from the hydraulic pump to a reservoir tank according to an input control signal; And an electronic control unit for outputting a control signal to a pressure regulating valve so that the pressure regulating valve is controlled according to a signal input from the vehicle speed sensor and the garage sensor. Characterized in having a.

이하, 본 발명에 따른 파워 스티어링 휠의 조타력 가변장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상술한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings a preferred embodiment of the steering force variable device of the power steering wheel according to the present invention will be described in detail.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 스티어링 휠의 조타력 가변장치의 구성도이며, 도 3은 도 2중 압력조절밸브의 일 예를 도시한 단면도로서, 도시된 바와 같이, 본 발명은 차속센서(11), 차고센서(12), 전자제어유니트(20), 리저버 탱크(30), 유압펌프(40), 압력조절밸브(50) 및 기어박스(60)를 포함하여 구성된다.Figure 2 is a configuration of the steering force variable device of the power steering wheel according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a cross-sectional view showing an example of the pressure control valve of Figure 2, as shown, The vehicle speed sensor 11, the height sensor 12, the electronic control unit 20, the reservoir tank 30, the hydraulic pump 40, the pressure control valve 50 and the gearbox 60 is configured.

상기 차속센서(11)는 차량의 속도를 감지하는 센서이며, 상기 차고센서(12)는 차량의 높이를 감지하는 센서이다.The vehicle speed sensor 11 is a sensor for detecting the speed of the vehicle, and the height sensor 12 is a sensor for detecting the height of the vehicle.

상기 리저버 탱크(30) 내에는 작동유가 저장된다. 그리고, 상기 유압펌프(40)는 상기 리저버 탱크(30)에 연결되는데, 엔진의 구동에 따라 작동되며 상기 리저버 탱크(30) 내의 작동유를 압송시키도록 구성된다. 상기 기어박스(60)는 스티어링 휠의 선회에 따라 차 바퀴를 조향시키는 장치로서, 상기 유압펌프(40)의 출력단에 유압관으로 연결되며, 인가되는 유압에 비례하는 힘으로 조타력을 배가하여 상기 차 바퀴를 조양시키도록 구성된다. 그리고, 이 기어박스(60)에서 배출되는 작동유는 상기 리저버 탱크(30)로 리턴되도록 구성된다.Hydraulic oil is stored in the reservoir tank 30. In addition, the hydraulic pump 40 is connected to the reservoir tank 30, which is operated according to the driving of the engine and is configured to pressurize the hydraulic oil in the reservoir tank 30. The gear box 60 is a device for steering a car wheel according to the turning of the steering wheel, is connected to the output of the hydraulic pump 40 by a hydraulic pipe, the steering force by a force proportional to the applied hydraulic pressure It is configured to tune the car wheels. In addition, the hydraulic oil discharged from the gearbox 60 is configured to be returned to the reservoir tank 30.

상기 유압펌프(40)와 상기 기어박스(60)를 연결되는 유압관에는 압력조절밸브(50)가 설치되며, 이 압력조절밸브(50)의 일측은 상기 리저버 탱크(30)에 연결되는데, 이 압력조절밸브(50)는 입력되는 제어신호에 따라 상기 유압펌프(40)로부터 인가되는 작동유중 일정량을 상기 리저버 탱크(30)로 리턴시킴으로써 상기 기어박스(60)에 인가되는 유압을 조절할 수 있도록 구성된다.A pressure control valve 50 is installed in the hydraulic pipe connecting the hydraulic pump 40 and the gear box 60, and one side of the pressure control valve 50 is connected to the reservoir tank 30. The pressure regulating valve 50 is configured to adjust the hydraulic pressure applied to the gearbox 60 by returning a predetermined amount of the working oil applied from the hydraulic pump 40 to the reservoir tank 30 according to the input control signal. do.

상기 압력조절밸브(50)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 하우징(51), 차단부재(52), 영구자석(54) 및 전자석(55)을 포함하여 구성된다. 상기 하우징(51)은 입력측이 상기 유압펌프(40)에 연결되고, 두 개의 출력측이 상기 리저버 탱크(30) 및 기어박스(60)에 각각 연결된다. 상기 하우징(51) 내에 설치되는 차단부재(52)는, 상기 리저버 탱크(30)에 연결된 출력측과 입력측 사이에서 스프링(53)에 의하여 탄설되는데, 상기 유압펌프(40)로부터 입력되는 유압이 임계치 이상되면 상기 스프링(53)을 압축시키며 상기 리저버 탱크(30)와 연결된 출력측을 개방시킬 수 있도록 구성된다.As shown in FIG. 3, the pressure control valve 50 includes a housing 51, a blocking member 52, a permanent magnet 54, and an electromagnet 55. The housing 51 has an input side connected to the hydraulic pump 40, and two output sides connected to the reservoir tank 30 and the gearbox 60, respectively. The blocking member 52 installed in the housing 51 is coalesced by a spring 53 between an output side and an input side connected to the reservoir tank 30, and the hydraulic pressure input from the hydraulic pump 40 is greater than or equal to a threshold value. When the spring 53 is compressed and configured to open the output side connected to the reservoir tank (30).

그리고, 상기 영구자석(54)은 상기 차단부재(52)의 일측으로부터 연장된 로드에 연결되는데, 이 영구자석(54)이 주변의 자력에 의하여 승하강됨에 따라 상기 차단부재(52)가 승하강됨으로써, 상기 차단부재(52)에 의한 리저버 탱크(30)에 연결된 출력측 개방정도가 조절될 수 있도록 구성된다. 상기 전자석(55)은 상기 영구자석(54)의 상부에 설치되며, 상기 전자제어유니트(20)로부터 입력되는 정역 전류에 따라 상기 영구자석(54)을 승하강 시킬 수 있도록 구성된다.Then, the permanent magnet 54 is connected to the rod extending from one side of the blocking member 52, the blocking member 52 is raised and lowered as the permanent magnet 54 is raised and lowered by the surrounding magnetic force By doing so, the output side opening degree connected to the reservoir tank 30 by the blocking member 52 is configured to be adjustable. The electromagnet 55 is installed on the upper portion of the permanent magnet 54, it is configured to raise and lower the permanent magnet 54 according to the constant current input from the electronic control unit 20.

상기 전자제어유니트(20)는 상기 차속센서(11) 및 차고센서(12)로부터 입력되는 신호에 따라 상기 압력조절밸브(50)로 제어신호를 입력시킴으로써, 상기 압력조절밸브(50)를 통하여 리저버 탱크(30)로 리턴되는 작동유의 양을 조절할 수 있도록 구성된다. 즉, 상기 전자제어유니트(20)에서는, 차량이 저속으로 주행할수록 그리고 차고가 낮을수록 상기 전자석(55)으로 큰 정전류를 인가하여 상기 리저버 탱크(30)로 리턴되는 작동유의 양을 감소시킴으로써, 상기 기어박스(60)에 인가되는 유압이 크도록 하며, 차량이 고속으로 주행할수록 그리고 차고가 높을수록 상기 전자석(55)으로 큰 역전류를 인가하여 상기 리저버 탱크(30)로 리턴되는 작동유의 양을 증가시킴으로써, 상기 기어박스(60)에 인가되는 유압이 작아지도록 한다.The electronic control unit 20 inputs a control signal to the pressure regulating valve 50 according to the signals input from the vehicle speed sensor 11 and the garage sensor 12, thereby storing the reservoir through the pressure regulating valve 50. It is configured to adjust the amount of working oil returned to the tank (30). That is, in the electronic control unit 20, the greater the vehicle travels at a lower speed and the lower the garage, the greater the constant current is applied to the electromagnet 55 to reduce the amount of hydraulic oil returned to the reservoir tank 30, The hydraulic pressure applied to the gearbox 60 is large, and as the vehicle travels at a high speed and the garage is high, a large reverse current is applied to the electromagnet 55 to return the amount of hydraulic oil returned to the reservoir tank 30. By increasing, the hydraulic pressure applied to the gearbox 60 is reduced.

상기 차고센서(12)로부터 입력되는 신호는, 차량의 높이 변화로부터 차량의 중량변화로 판단하여 이용하기 위한 것이다. 즉, 차고가 높은 경우에는 차량의 중량이 가벼운 것으로, 차고가 낮은 경우에는 차량의 중량이 무거운 것으로 판단하여 이용된다.The signal input from the height sensor 12 is used to determine the change in weight of the vehicle from the change in height of the vehicle. That is, when the garage is high, the weight of the vehicle is light, and when the garage is low, it is determined that the weight of the vehicle is heavy.

상기와 같은 구성에 의하여, 차량이 고속으로 주행하는 상태에서 차고가 높은 경우에는 차량과 도로면과의 마찰력이 매우 작은 상태이다. 이때, 상기 전자제어유니트(20)에서는 상기 차속센서(11) 및 차고센서(12)로부터 이를 감지하고, 상기 전자석(55)으로 큰 역전류를 인가함으로써, 상기 영구자석(54)을 최대한 하강시켜서 상기 리저버 탱크(30)로 연결된 출력측을 거의 개방시켜 상기 리저버 탱크(30)로 리턴되는 작동유의 양을 증가시킨다. 따라서, 상기 압력조절밸브(50)를 통하여 상기 기어박스(60)로 인가되는 유압이 작아지게 됨으로써, 상기 기어박스(60)에 의한 조타력이 증가되며, 이에 따라, 핸들이 무겁게 되어 차량의 바퀴가 갑자기 돌아가게 되는 것을 방지할 수 있게 되는 것이다.By the above configuration, when the garage is high while the vehicle is traveling at a high speed, the frictional force between the vehicle and the road surface is very small. At this time, the electronic control unit 20 detects this from the vehicle speed sensor 11 and the garage sensor 12, by applying a large reverse current to the electromagnet 55, thereby lowering the permanent magnet 54 as much as possible The output side connected to the reservoir tank 30 is almost opened to increase the amount of hydraulic oil returned to the reservoir tank 30. Therefore, the hydraulic pressure applied to the gearbox 60 through the pressure control valve 50 is reduced, so that the steering force by the gearbox 60 is increased, and accordingly, the handle becomes heavy and the wheels of the vehicle Will be prevented from going back suddenly.

그리고, 차량이 저속으로 주행하는 상태에서 차고가 낮은 경우에는 차량과 도로면과의 마찰력이 매우 큰 상태이다. 이때, 상기 전자제어유니트(20)에서는 상기 차속센서(11) 및 차고센서(12)로부터 이를 감지하고, 상기 전자석(55)으로 큰 정전류를 인가함으로써, 상기 영구자석(54)을 최대한 상승시켜서 상기 리저버 탱크(30)로 연결된 출력측을 거의 폐쇄시켜서, 상기 리저버 탱크(30)로 리턴되는 작동유의 양을 감소시킨다. 따라서, 상기 압력조절밸브(50)를 통하여 상기 기어박스(60)로 인가되는 유압이 크게 됨으로써, 상기 기어박스(60)에 의한 조타력이 감소되며, 이에 따라, 핸들이 가볍게 되어 운전자가 차량의 바퀴를 용이하게 조향할 수 있게 되는 것이다.When the garage is low while the vehicle is traveling at a low speed, the friction force between the vehicle and the road surface is very large. In this case, the electronic control unit 20 detects this from the vehicle speed sensor 11 and the garage sensor 12, and applies a large constant current to the electromagnet 55, thereby raising the permanent magnet 54 to the maximum. The output side connected to the reservoir tank 30 is almost closed, thereby reducing the amount of hydraulic oil returned to the reservoir tank 30. Therefore, the hydraulic pressure applied to the gearbox 60 through the pressure regulating valve 50 is increased, so that the steering force by the gearbox 60 is reduced. The wheels can be easily steered.

상기 일 실시예에 의하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명을 따른 파워 스티어링 휠의 조타력 가변장치에 의하여, 차량과 도로면의 실제 마찰력과 밀접한 관련된 차량의 속도 및 중량에 따라 파워 스티어링 장치의 조타력이 가변됨으로써, 차량과 도로면과의 실제 마찰력에 따라 조타력이 조절되게 되며, 이에 따라 운전자가 항상 최적의 상태로 차량을 조향시킬 수 있게 되는 효과가 있다.As can be seen by the above embodiment, the steering force of the power steering device according to the speed and weight of the vehicle closely related to the actual friction force of the vehicle and the road surface by the steering force variable device of the power steering wheel according to the present invention By varying, the steering force is adjusted according to the actual frictional force between the vehicle and the road surface, whereby the driver can always steer the vehicle in an optimal state.

이상에서 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 스티어링 휠의 조타력 가변장치에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정하지 아니하며, 당업자라면 여러 가지로 그 변형과 응용이 가능할 것이다.Although the steering force variable device of the power steering wheel according to the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited thereto, and those skilled in the art will be able to variously modify and apply the same.

Claims (1)

차량의 속도를 감지하는 차속센서와, 차량의 높이를 감지하는 차고센서와, 유압펌프와 기어박스의 유압 경로 상에 설치되며 입력되는 제어신호에 따라 상기 유압펌프로부터 압송되는 유압의 일부를 리저버 탱크로 리턴시켜 상기 기어 박스에 인가되는 유압을 조절하는 압력조절밸브, 그리고, 상기 차속센서와 상기 차고센서로부터 입력되는 신호에 따라 상기 압력조절밸브가 제어되도록 압력조절밸브로 제어신호를 출력하는 전자제어유니트를 구비하되; 상기 압력조절밸브는, 상기 입력측이 상기 유압펌프에 연결되고, 두개의 출력측이 상기 기어박스 및 리저버 탱크에 각각 연결되는 하우징과; 상기 유압펌프로부터 입력되는 유압에 비례하여 상기 리저버 탱크로 리턴되는 작동유의 양을 증가시킬 수 있도록 상기 하우징 내에 탄설되는 차단부재와; 상기 차단부재의 일측에 결합되며, 승하강됨에 따라 상기 차단부재를 승하강 시켜서 리저버 탱크에 연결되는 관의 개방정도를 조절하는 영구자석과; 상기 전자제어유니트로부터 입력되는 전류에 따라 상기 영구자석을 승하강 시킬 수 있도록 상기 영구자석의 상부에 설치되는 전자석;으로 구성되는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 휠의 조타력 가변장치.The reservoir tank detects the speed of the vehicle, the height sensor detects the height of the vehicle, and is installed on the hydraulic path of the hydraulic pump and the gearbox and stores a part of the hydraulic pressure pumped from the hydraulic pump according to the input control signal. Pressure control valve for regulating the hydraulic pressure applied to the gear box by returning to the, and the electronic control to output a control signal to the pressure regulating valve so that the pressure regulating valve is controlled according to the signal input from the vehicle speed sensor and the garage sensor Having a unit; The pressure control valve, the input side is connected to the hydraulic pump, the two output side is connected to the gear box and the reservoir tank, respectively; A blocking member installed in the housing so as to increase the amount of hydraulic oil returned to the reservoir tank in proportion to the hydraulic pressure input from the hydraulic pump; A permanent magnet coupled to one side of the blocking member and adjusting the opening degree of the pipe connected to the reservoir tank by raising and lowering the blocking member as it is lifted and lowered; And an electromagnet disposed above the permanent magnet so as to move the permanent magnet up and down in accordance with the current input from the electronic control unit.
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