KR101206124B1 - Gauge apparatus and method for remanent capacity of battery - Google Patents
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Abstract
본 발명은 휴대 단말기에 있어서, 특히 배터리 잔량을 부하 전류 변동에 따라 보상해 주어 정확하게 표시될 수 있도록 한 배터리 잔량 표시 장치 및 그 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a battery remaining amount display device and method for compensating battery remaining amount in accordance with load current fluctuation so as to be displayed accurately.
본 발명에 따른 배터리 잔량 측정 장치는, 배터리 전압을 검출하는 수단; 상기 배터리로부터의 부하전류 변동을 검출하는 수단; 상기 검출된 배터리 전압을 상기 부하 전류 변동에 따라 보상하여 측정하는 수단; 상기 측정된 배터리 전압을 표시하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.Battery remaining amount measuring apparatus according to the present invention, means for detecting a battery voltage; Means for detecting a load current variation from the battery; Means for compensating and measuring the detected battery voltage according to the load current variation; Means for displaying the measured battery voltage.
배터리, 잔량, 측정 Battery, level, measurement
Description
도 1은 종래 배터리 잔량 측정 방법을 나타낸 흐름도.1 is a flow chart showing a conventional method of measuring the remaining battery power.
도 2는 종래 배터리 잔량 측정 장치를 나타낸 구성도.Figure 2 is a block diagram showing a conventional battery remaining measuring device.
도 3은 종래 배터리 전압 및 방전 전류 그래프.Figure 3 is a conventional battery voltage and discharge current graph.
도 4는 본 발명에 따른 배터리 잔량 측정 장치를 나타낸 구성도.Figure 4 is a block diagram showing a battery remaining amount measuring apparatus according to the present invention.
도 5는 도 4에 의한 배터리 전압 및 방전 전류 그래프. 5 is a battery voltage and discharge current graph of FIG.
도 6은 본 발명에 따른 배터리 잔량 측정 방법을 나타낸 도면.6 is a view showing a battery remaining measurement method according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
110...메인 배터리 120...전압 분압부110
130,150...아날로그 디지털 변환부 125...전류 감지부130,150 ... analog
140...연산증폭기 160...중앙 처리부140 ... Operation Amplifier 160 ... Central Processing Unit
170...표시부170 ... Display
본 발명은 휴대 단말기에 있어서, 특히 배터리 잔량을 부하 전류 변동에 따 라 보상해 주어 정확하게 표시될 수 있도록 한 배터리 잔량 표시 장치 및 그 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a battery remaining amount display device and a method thereof, in which a residual amount of battery is compensated according to a load current change to be displayed accurately.
일반적으로, 전자기기의 홍수 속에서 살고있는 현대인들은 제각각의 용도에 따라 소정의 전자기기들을 사용하고 있다. 그 중에서도 다량의 정보를 처리하기 위한 컴퓨터나 노트북컴퓨터, 전자수첩, PDA(Personal Digital Assistant) 등의 정보처리기기가 대중을 이루고 있으며, 그 다음으로 부각되고 있는 것은 특성화된 단말기로서, MP3 플레이어, PMP(Portble Multimedia Player) 등이 바로 그것이다. 또한 단말기에 복합적인 한 기능으로 방송 수신 기능도 부가하는 추세이다.In general, modern people living in the flood of electronic devices use certain electronic devices according to their respective uses. Among them, information processing devices such as computers, notebook computers, electronic notebooks, and personal digital assistants (PDAs) for processing a large amount of information are popular. Next, the most prominent terminals are MP3 players and PMPs. (Portable Multimedia Player) and so on. In addition, the broadcasting reception function is also added as a complex function of the terminal.
이러한 정보처리기기나 통신기기들은 각기 해당 장치의 동작을 위한 전원의 공급을 요구하게 되는데, 전원콘센트가 주변에 있는 경우에는 바로 콘센트에 연결하여 전원을 공급받음으로써 해당 장치의 사용이 가능하지만, 전원공급용 콘센트가 주변에 없는 경우에는 보조전원공급수단으로서의 배터리를 내부에 장착하게 된다.Each of these information processing devices or communication devices require the supply of power for the operation of the device. When the power outlet is nearby, the device can be used by directly connecting to an outlet and receiving power. If there is no outlet for the surroundings, the battery as an auxiliary power supply is mounted inside.
상기 배터리는 주전원의 공급이 차단된 경우의 보조전원으로서의 사용이 가능하며, 충전이 되는 정보처리기기나 통신기기에 있어서는 시간이 허락하는 경우, 소정 양의 충전한 후에 주전원의 공급없이 기기를 사용하다가, 전원이 소진되면 다시 배터리를 교체하거나 재충전하여 사용할 수 있는 장치이기도 하다. 이러한 배터리의 잔량을 측정하기 위해서는, 휴대용 단말기의 배터리 팩에 내장된 보호 회로 및 잔량 측정기(fuel gauge)에 의하여 휴대 가능한 단말기의 배터리 상태를 체크하여 그 잔량 정보를 표시해주는 시스템을 채용하고 있다.The battery can be used as an auxiliary power source when the supply of main power is interrupted, and when time permits in an information processing device or communication device to be charged, the device is used without supplying the main power after charging a predetermined amount. It is also a device that can be replaced or recharged when the power is exhausted. In order to measure the remaining amount of the battery, a system that checks the battery state of the portable terminal by a protection circuit and a fuel gauge built in the battery pack of the portable terminal and displays the remaining amount information.
도 1은 종래의 배터리 잔량 검출 방법을 나타낸 동작흐름도로서, 이러한 종 래의 배터리 잔량 검출 방법은, 단말기 배터리 팩에 내장된 잔량 측정부(Gauging IC)에 의해 아날로그 값으로 표시되는 배터리의 잔량을 검출하는 단계(S1); 잔량측정부에 의하여 검출된 값을 디지털 값으로 변환하는 단계(S2); 및 서비스 가능한 배터리 잔량을 나타내는 디지털 값을 사용자 인터페이스에 의해 LCD 표시부를 통하여 표시하는 단계(S3)를 포함한다.FIG. 1 is a flowchart illustrating a conventional method of detecting a remaining battery level. In this conventional method of detecting a remaining battery level, a remaining battery level detected by an analog value is detected by a remaining IC (Gauging IC) built in a terminal battery pack. Step (S1); Converting the value detected by the remaining amount measuring unit into a digital value (S2); And displaying, by the user interface, a digital value representing the serviceable battery level (S3).
이러한 배터리 팩 내부에는 게이징(Gauging) 전용 IC가 내장된 배터리 팩과 내장되지 않는 배터리 팩으로 구분될 수 있다. 이는 배터리 팩의 가격을 낮추기 위해 배터리 팩 내부에 게이징 전용 IC가 없는 논 스마트 배터리(Non-Smart Battery)를 적용하고 있다. The battery pack may be divided into a battery pack having a built-in gauging IC and a battery pack that does not have a built-in battery pack. To lower the price of the battery pack, Non-Smart Battery is applied without a gauging IC inside the battery pack.
도 2는 종래 배터리 잔량 표시 장치를 나타낸 구성도이다.2 is a block diagram illustrating a conventional battery remaining amount display device.
도 2를 참조하면, 시스템의 전원을 공급하는 메인 배터리(10)와, 상기 메인 배터리의 방전 전압을 분압하는 전압 분압부(20)와, 상기 분압된 전압을 디지털 데이터로 변환하는 아날로그 디지털 변환부(30)와, 상기 디지털 변환된 데이터를 인식하여 표시부(50)에 표시해 주는 중앙 처리부(40)를 포함하는 구성이다.Referring to FIG. 2, a
이러한 배터리 잔량 표시 장치의 동작을 보면, 메인 배터리(10)는 시스템 전원을 공급하게 된다. 이때, 전압 분압부(20)에서는 상기 배터리 방전 전압을 저항(R1,R2)을 이용하여 분압하게 된다. 이러한 전압 분압부(20)는 배터리의 전압 레벨(최대 4.2V)을 아날로그 디지털 변환부(30)의 입력 전압 범위로 맞추어 준다. Referring to the operation of the battery remaining amount display device, the
이러한 전압 분압부(20)에서 분압된 전압은 아날로그 디지털 변환부(30)에 의해 디지털 데이터로 변환되고, 상기 디지털 데이터는 중앙 처리부(40)에 입력된 다. 상기 아날로그 디지털 변환부(30)는 분압된 배터리 전압을 샘플링하여 디지털로 변환하게 된다. The voltage divided by the
중앙 처리부(40)는 상기 아날로그 디지털 변환부(30)에 의해 변환된 디지털 배터리 전압을 인식하여 표시부(50)에 표시해 준다. 이때, 순간적인 노이즈 및 리플 값들이 필터링되어 표시부에 표시된다.The
그러나, 배터리의 잔량을 배터리의 전압차만으로 계산하므로, 순간적이며 반복적으로 스피커가 구동되고 하드디스크드라이브(HDD)가 액세스되어 시스템의 소모전류가 순간적으로 크게 변할 경우(Light load->Heavy load), 측정되는 배터리 전압이 순간적으로 변동(G1)되며 전체적인 방전 특성이 도 3과 같이 변화여 전압만으로 배터리 잔량 계산을 할 경우 부정확할 수 있다.However, since the remaining battery capacity is calculated only by the voltage difference of the battery, when the speaker is driven instantaneously and repeatedly and the hard disk drive (HDD) is accessed and the system's current consumption changes momentarily (Light load-> Heavy load), The measured battery voltage is momentarily varied (G1) and the overall discharge characteristics are changed as shown in FIG.
본 발명의 제1목적은 배터리 잔량을 정확하게 측정하게 할 수 있도록 한 배터리 잔량 측정 장치를 제공함에 있다.It is a first object of the present invention to provide a battery remaining amount measuring device capable of accurately measuring the remaining battery level.
본 발명의 제2목적은 배터리의 전류 소모량 변경에 따른 배터리 전압의 변동시 잔량 계산을 정확하게 하기 위해 전류 량을 측정하고 그 정보를 활용할 수 있도록 함에 있다.The second object of the present invention is to measure the amount of current and to utilize the information in order to accurately calculate the remaining amount when the battery voltage changes due to the change in the current consumption of the battery.
상기한 목적 달성을 위한 본 발명에 따른 배터리 잔량 측정 장치는, Battery remaining amount measuring apparatus according to the present invention for achieving the above object,
배터리 전압을 검출하는 수단;Means for detecting a battery voltage;
상기 배터리로부터의 부하전류 변동을 검출하는 수단;Means for detecting a load current variation from the battery;
상기 검출된 배터리 전압을 상기 부하 전류 변동에 따라 보상하여 측정하는 수단;Means for compensating and measuring the detected battery voltage according to the load current variation;
상기 측정된 배터리 전압을 표시하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.Means for displaying the measured battery voltage.
바람직하게, 상기 배터리 전압 검출수단은 배터리 전압을 분압하는 전압 분압부와, 상기 분압된 전압을 디지털 데이터로 변환하는 제1아날로그 디지털 변환부를 포함하는 것을 특징으로 한다. Preferably, the battery voltage detecting means includes a voltage divider for dividing the battery voltage and a first analog digital converter for converting the divided voltage into digital data.
바람직하게, 상기 부하 전류 검출 수단은 배터리로부터 시스템측으로 공급되는 방전 전류와 충전 전류의 전압차를 검출하는 전류 감지부와, 상기 전류 감지부에 의해 감지된 전류를 디지털 데이터로 변환하는 제 2아날로그 디지털 변환부를 포함하는 것을 특징으로 한다. Preferably, the load current detecting means includes a current sensing unit for detecting a voltage difference between the discharge current and the charging current supplied from the battery to the system side, and second analog digital for converting the current sensed by the current sensing unit into digital data. It characterized in that it comprises a conversion unit.
바람직하게, 상기 부하 전류 검출수단은 상기 전류 감지부에 의해 감지된 전압차를 소정 레벨로 증폭해 주는 증폭부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. Preferably, the load current detecting means further comprises an amplifier for amplifying the voltage difference sensed by the current sensing unit to a predetermined level.
바람직하게, 상기 전류 감지부는 배터리 및 시스템 사이에 연결된 저항인 것을 특징으로 한다. Preferably, the current sensing unit is a resistor connected between the battery and the system.
바람직하게, 상기 배터리 전압 측정수단은 상기 검출된 배터리 전압에 배터리 전류에 따라 배터리 전압이 낮아지는 정도를 나타내는 계수를 더해 주고, 그 계수가 더해진 배터리 전압과 부하 전류의 곱으로 측정하는 것을 특징으로 한다. Preferably, the battery voltage measuring means adds a coefficient indicating a degree of lowering the battery voltage according to the battery current to the detected battery voltage, and measures by multiplying the battery voltage and the load current to which the coefficient is added. .
본 발명에 따른 배터리 잔량 측정방법은, 배터리 전압을 검출하는 단계; 상 기 배터리로부터의 부하전류 변동을 검출하는 단계; 상기 검출된 배터리 전압을 상기 부하 전류 변동에 따라 보상하여 측정하는 단계; 상기 측정된 배터리 전압을 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.A battery remaining measuring method according to the present invention comprises the steps of: detecting a battery voltage; Detecting a load current variation from the battery; Compensating and measuring the detected battery voltage according to the load current variation; And displaying the measured battery voltage.
바람직하게, 상기 부하 전류 검출 단계는, 상기 배터리로부터 시스템측으로 공급되는 방전 전류와 충전 전류의 전압 차를 검출하는 단계; 상기 전압차를 소정 레벨로 증폭하는 단계; 상기 증폭된 전압차를 디지털 데이터로 변환하여 부하 전류로 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. Preferably, the load current detecting step includes: detecting a voltage difference between the discharge current and the charge current supplied from the battery to the system side; Amplifying the voltage difference to a predetermined level; And converting the amplified voltage difference into digital data to output the load current.
이하 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명 실시 예에 따른 배터리 잔량 측정 장치를 나타낸 도면이다.3 is a diagram illustrating an apparatus for measuring a battery remaining amount according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 메인 배터리(110)와, 메인 배터리의 전압을 분압하는 전압 분압부(120)와, 상기 분압된 전압을 디지털 데이터로 변환하는 제1아날로그 디지털 변환부(130)와, 부하 변동에 따른 상기 배터리의 방전 및 충전 전류의 차를 전압차로 검출하는 전류 감지부(125)와, 상기 전류 감지부(125)에 의해 감지된 전압차를 소정 레벨로 증폭하는 연산 증폭부(140)와, 상기 연산 증폭부(140)에 의해 증폭된 전압을 디지털 데이터로 변환하는 제2아날로그 디지털 변환부(150)와, 상기 제 1아날로그 디지털 변환부(130)에 의해 변환된 디지털 전압 값을 상기 제2아날로그 디지털 변환부(150)로 입력되는 부하 전류에 따라 보정하여 표시부(170)에 표시해 주는 중앙 처리부(160)를 포함하는 구성이다.Referring to FIG. 3, a
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 배터리 잔량 측정 장치에 대하여 첨부 된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Referring to the accompanying drawings, a battery level measuring device according to the present invention configured as described above is as follows.
도 3을 참조하면, 메인 배터리(110)는 시스템의 전원을 공급해 주며, 전압 분압부(120)는 상기 시스템에 공급되는 전압을 분압하여 안정된 전압 범위로 검출하게 된다. 여기서 전압 분압부(120)는 배터리 전압 레벨(예; MAX 4.2V)을 두 개의 저항(R1,R2)을 이용하여 제 1아날로그 디지털 변환부(130)의 입력 전압 범위로 분압하게 된다. Referring to FIG. 3, the
그리고, 제 1아날로그 디지털 변환부(130)는 상기 전압 분압부(120)에 의해 분압된 배터리 전압을 디지털 데이터로 변환하게 되는데, 상기 분압된 배터리 전압을 샘플링하여 디지털 값으로 변환해 주게 된다.The first analog
전류 감지부(125)는 상기 메인 배터리(110)의 방전전류와 배터리로의 충전 전류를 이용하여 그 전압 차를 검출하게 된다. 이러한 전류 감지부(125)는 예컨대 저항(R3)으로 구성될 수 있으며, 상기 저항(R3)은 메인 배터리에 일측이 연결되고 시스템이 타측에 연결된다. 즉, 전류 감지부(125)는 메인 배터리 및 시스템 사이의 부하 전류 변동을 전압차로 검출하게 된다.The
그리고, 상기 전류 감지부(125)에 의해 감지된 전압차는 연산 증폭기(Opertional amplifier)(150)에 의해 소정의 레벨 즉, 제 2아날로그 디지털 변환부(150)에서 디지털 데이터로 변환할 수 있는 레벨로 증폭해 준다. 상기 연산 증폭기(140)는 정 단자(+)가 시스템 저항단에 연결되고, 부 단자(-)가 메인 배터리측 저항단에 연결됨으로써, 양단으로 검출되는 전압 차를 소정의 레벨로 증폭해 준다.In addition, the voltage difference sensed by the
제 2아날로그 디지털 변환부(150)는 상기 배터리 전류 변화량이 전압으로 변 환되어 증폭된 값을 디지털 데이터로 변환해 준다. 제 2아날로그 디지털 변환부(150)는 단말기 내의 파워 IC나 오디오 코덱(CODEC)에서 사용하지 않는 ADC 핀을 이용할 수도 있다.The second analog
중앙 처리부(160)는 제 1아날로그 디지털 변환부(130)로 입력되는 디지털 데이터와 제 2아날로그 디지털 변환부(150)로 입력되는 디지털 데이터를 이용하여, 배터리 전압을 부하 전류에 따라 보정하여 표시부(170)에 배터리 잔량을 표시해 준다. 이러한 중앙 처리부(170)는 상기 제 1아날로그 디지털 변환부(130)로 입력되는 디지털 전압에 대해 순간적인 노이즈(noise) 및 리플(ripple)을 먼저 필터링하여, 정확한 배터리 전압을 구하게 된다. The
그리고, 중앙 처리부(160)는 제 1아날로그 디지털 변환부(130)의 디지털 데이터를 기준으로 상기 부하 전류 변동에 따라 제 2아날로그 디지털 변환부(150)의 디지털 데이터만큼 가감하여 보상함으로써, 부하 전류의 변화량이 반영된 배터리 전압을 측정하여 표시하게 된다.The
보상된 배터리 용량(compensated battery capacity)은 로 배터리 용량(row battery capacity)과 배터리 전류에 따라 배터리 전압이 낮아지는 정도를 나타내는 계수(α)값을 더한 후, 그 더해진 값을 배터리 전류(battery current)로 곱하여 구하게 된다. 보상된 배터리 용량 = 배터리 용량 + α* 배터리 전류이다.The compensated battery capacity is added to a low battery capacity and a coefficient (α) indicating how much the battery voltage is lowered according to the battery current, and then the added value is the battery current. It is multiplied by. Compensated battery capacity = battery capacity + α * battery current.
여기서, 로 전압(low voltage)은 제 1아날로그 디지털 변환부(130)로부터 입력된 배터리 전압을 잔량(%)으로 환산한 값이고, 배터리 전류는 제 2아날로그 디지털 변환부(150)로부터 입력된 배터리 전류이다. Here, the low voltage is a value obtained by converting the battery voltage input from the first analog
그리고, 상기 계수는 배터리 전류에 따라 배터리 전압이 낮아지는 정도를 미리 계산하여 테이블 형태로 저장하게 되며, 로 배터리 용량에 더해진다. 여기서, 계수는 배터리 전류의 증가 또는 감소, 그리고 증감 정도에 따라 배터리 전압이 어느 정도 낮아지는 지를 확인하여 저장한 값이다. 또한 배터리 전류가 A/V 데이터의 재생에 의해 스피커 구동 및 하드디스크드라이브의 액세스를 수행될 때, 상대적으로 전류 소모가 순간적으로 변화되므로 이러한 변화 정보와 배터리 전압이 낮아지는 정도로서 계수가 계산될 수 있다.In addition, the coefficient is calculated in advance to the extent that the battery voltage is lowered according to the battery current and stored in a table form, and is added to the low battery capacity. Here, the coefficient is a value stored after checking how much the battery voltage is lowered according to the increase or decrease of the battery current and the degree of increase or decrease. In addition, when the battery current is driven by the speaker drive and the hard disk drive by reproducing A / V data, the current consumption is changed instantaneously, and thus the coefficient can be calculated as the change information and the battery voltage are lowered. .
이와 같이 수행함으로써, 도 5에 도시된 배터리 전압 그래프가 위로 수평 이동되어(붉은 색-> 검은 색 그래프), 부하 전류의 큰 변화에 상관없이 신뢰성 있는 배터리 전압을 측정할 수 있게 된다. 이와 같이, 시스템 측에서의 전류 소모량 변경에 따른 배터리 전압 변동시 전류 량에 따라 보상하여 정확하게 측정할 수 있다.By doing this, the battery voltage graph shown in FIG. 5 is shifted horizontally (red color-> black graph), so that a reliable battery voltage can be measured regardless of a large change in load current. As such, when the battery voltage fluctuates due to the change of the current consumption on the system side, the measurement can be performed accurately and compensated according to the current amount.
도 6은 본 발명에 따른 배터리 잔량 측정 방법을 나타낸 도면이다.6 is a view showing a battery remaining amount measuring method according to the present invention.
도 6을 참조하면, 배터리 전압을 검출한 후(S101), 배터리 전압을 디지털 데이터로 변환하여 검출하게 된다(S103). 이때, 상기 배터리 충전/방전 전류로부터 부하 전류의 변동 정도를 검출하여 상기 배터리의 디지털 변환된 데이터에 보상해 줌으로써(S105), 배터리 잔량이 보다 정확하게 표시된다(S107).Referring to FIG. 6, after detecting the battery voltage (S101), the battery voltage is converted into digital data and detected (S103). At this time, by detecting the degree of change of the load current from the battery charge / discharge current to compensate for the digitally converted data of the battery (S105), the battery remaining amount is displayed more accurately (S107).
이와 같이, 배터리 부하 변동에 따라 배터리 전압을 정확하게 인식시켜 줌으로써, 배터리 사용 시간을 최적화하여 사용할 수 있으며, 정확한 잔량 측정이 가능해 진다. As such, by accurately recognizing the battery voltage according to the battery load variation, it is possible to optimize the use of the battery usage, it is possible to accurately measure the remaining amount.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예를 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위 내에서 상기 본 발명의 상세한 설명과 다른 형태의 실시 예들을 구현할 수 있을 것이다. 여기서 본 발명의 본질적 기술범위는 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far, the present invention has been described with reference to the preferred embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains to the detailed description of the present invention and other forms of embodiments within the essential technical scope of the present invention. Could be implemented. The scope of the present invention is defined by the appended claims, and all differences within the scope of the claims are to be construed as being included in the present invention.
본 발명에 따른 배터리 잔량 측정 장치에 의하면, 배터리 잔량을 정확하게 측정하여 사용 시간을 최적화할 수 있다.According to the battery remaining amount measuring apparatus according to the present invention, it is possible to optimize the use time by accurately measuring the remaining amount of battery.
또한 배터리 방전 전류에 따른 전압 차를 보상할 수 있어, 안정적인 잔량 계산이 가능한 효과가 있다.In addition, it is possible to compensate the voltage difference according to the battery discharge current, it is possible to calculate a stable remaining amount.
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JPH11185829A (en) | 1997-12-17 | 1999-07-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Remaining battery capacity display device and its method |
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