CN212827962U - 电动汽车充电控制装置及电动汽车充电弓*** - Google Patents

Abstract

该实用新型公开了一种电动汽车充电控制装置及电动汽车充电弓***，电动汽车充电控制装置包括：桩端装置，桩端装置包括桩端控制器和与桩端控制器相连的无线收发部和测距定位部；车端装置，车端装置包括无线定位部和基准定位部，无线定位部用于实时发送位置消息，无线收发部用于接收无线定位部发出的信息，测距定位部用于检测基准定位部并将检测信息发送至桩端控制器，桩端控制器根据无线收发部和测距定位部的检测信息判断电动汽车是否位于充电位置处。根据本实用新型实施例的电动汽车充电控制装置，不仅能够提高电动汽车的定位精度，提升充电的便利性和可靠性，也能够防止由于充电弓未正常归位导致发生安全事故。

Description

电动汽车充电控制装置及电动汽车充电弓***

技术领域

本实用新型涉及电动汽车技术领域，具体涉及一种电动汽车充电控制装置和具有其的电动汽车充电弓***。

背景技术

目前对大型电动汽车进行充电的方式包括插电式和采用受电弓两种方式。由于受到充电枪和电动汽车插座的限制，插电式充电桩充电时电流都比较小，因而充电较慢。采用受电弓方式的充电桩，可以将充电弓安装在竖立的充电桩上部，受电弓安装在车辆车厢顶部。当汽车需要充电时，停在充电桩下面的对应位置处，充电弓下降，充电弓的极板与受电弓的极板相互接触后，实现大功率、大电流传输，成为电动巴士大功率充电的主要方式。

现有的充电弓和受电弓多采用4个等大小、平行布局的电极板。四个极板包括DC+、DC-、CP和PE，其中DC+、DC-用于高压大电流充电，CP为控制导引，用于充电前、后的连接确认和充电过程中的控制信号传输，PE为保护接地。充电弓、受电弓的布局相互垂直，充电时，两者上下对接呈十字型交叉接触。

这种充电方式要求充电弓的位置与汽车顶部受电弓的位置相匹配。否则，如果车辆没有停靠到位，受电弓下降后将无法与汽车的极板正确接触，从而无法实现充电，还会导致机械部件损坏，甚至发生危险。当充电结束时，只有当充电弓的弓头上升到位后，车辆才可以安全驶离，现实中由于机械或通信故障导致弓头没有正常归位时，车辆开走会将弓头拉坏造成安全事故。由于巴士车辆车身形体较长(10～18米)，而电极板的长度多为几十厘米，司机很难实现精准的停靠，给充电带来了很大的不便，同时也不利于大功率充电技术的推广应用。而现有的GPS差分定位或视觉技术虽然可以达到比较高的精度，但对部署环境的要求和相应的部署成本都比较高。若充电站建在建筑物内或者高架桥下、树荫下，GPS信号难以实现高精度定位。而对于视觉技术，由于车顶参照物易受到灰尘、异物的遮盖，强光照、雨雪天气也会影响到定位的精度。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电动汽车充电控制装置，能够提高定位精度且能够降低由于机械或通信故障导致的充电弓无法正常归位产生的安全事故。

根据本实用新型实施例的电动汽车充电控制装置，包括：桩端装置，所述桩端装置包括桩端控制器和与所述桩端控制器相连的无线收发部和测距定位部；车端装置，所述车端装置包括无线定位部和基准定位部，所述无线定位部用于实时发送位置消息，所述无线收发部用于接收所述无线定位部发出的信息，所述测距定位部用于检测所述基准定位部并将所述检测信息发送至所述桩端控制器，所述桩端控制器根据所述无线收发部和所述测距定位部的检测信息判断电动汽车是否位于充电位置处。

由此，根据本实用新型实施例的电动汽车充电控制装置，通过无线定位部和无线收发部的无线通信实现对电动汽车的初步定位，桩端控制器根据无线定位部和无线收发部的无线定位结果判断电动汽车是否位于充电桩的下方，通过测距定位部与基准定位部的定位检测，从而可判断电动汽车是否停靠在充电位置，进而判断电动汽车是否停靠在可安全降弓的范围，充电桩根据桩端控制器的检测结果来控制机械装置降弓，这样不仅能够提高电动汽车的定位精度，而且环境适应性强，也不受气候的影响，降低了受电弓和充电弓的对接难度，提升了充电的便利性和可靠性，也能够防止由于充电弓未正常归位导致发生安全事故。

根据本实用新型的一些实施例，所述无线收发部为多个定位基站，所述无线定位部为定位标签，所述多个定位基站间隔开设在充电桩上，所述定位标签设在所述电动汽车上。

可选地，所述定位基站为四个，四个所述定位基站呈四边形分别设在所述充电桩的顶部的拐角处。

根据本实用新型的一些实施例，所述测距定位部包括第一测距仪和第二测距仪，所述第一测距仪和所述第二测距仪间隔开设置，所述基准定位部包括第一定位部和第二定位部，所述第一测距仪用于检测所述第一定位部，所述第二测距仪用于检测所述第二定位部，所述第一定位部设在所述第二定位部的上方且所述第一定位部的上表面与所述第二定位部的上表面具有高度差。

可选地，所述电动汽车位于充电位置时，所述第一测距仪在上下方向上与所述第一定位部对应设置，所述第二测距仪在上下方向上与所述第二定位部对应设置。

可选地，所述桩端装置还包括充电板，所述充电板设有充电极板，所述充电板在上下方向上可移动，所述测距定位部设在所述充电板上且设在所述充电极板之间。

进一步地，所述第一测距仪设在所述充电板的中心位置处。

进一步地，所述第一测距仪和所述第二测距仪间沿所述充电极板的长度方向间隔开设置，其中所述第一测距仪的上表面沿所述充电极板的长度方向的长度为a，所述第一测距仪和所述第二测距仪在所述充电极板的长度方向的间隔距离为b，则b＞a。

可选地，所述无线定位部具有外壳，所述第一定位部形成为所述无线定位部的外壳。

根据本实用新型的一些实施例，所述无线定位部设有与所述电动汽车的控制器通信的接口。

本实用新型还提出了一种电动汽车充电弓***。

根据本实用新型实施例的电动汽车充电弓***包括上述实施例的电动汽车充电控制装置。

附图说明

图1为本实用新型实施例的电动汽车充电弓***的一个角度的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的电动汽车充电弓***的另一个角度的结构示意图；

图3为本实用新型实施例的电动汽车充电控制装置的部分结构示意图；

图4为本实用新型实施例的电动汽车充电控制装置的车端装置的结构示意图。

附图标记：

1000：电动汽车充电弓***；

100：电动汽车充电控制装置；

1：车端装置，11：无线定位部，12：基准定位部，121：第一定位部，122：第二定位部；

21：无线收发部，22：桩端控制器，23：测距定位部，231：第一测距仪，232：第二测距仪，24：充电板，241：充电极板；

3：充电桩；

4：电动汽车。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型提出的一种电动汽车充电控制装置作进一步详细说明。

下面参考附图描述根据本实用新型实施例的电动汽车充电控制装置100。

结合图1-图4所示，根据本实用新型实施例的电动汽车充电控制装置100可以包括桩端装置和车端装置1，桩端装置包括桩端控制器22和与桩端控制器22相连的无线收发部21和测距定位部23，车端装置1包括无线定位部11和基准定位部12。

其中，无线定位部11用于实时发送位置消息，无线收发部21用于接收无线定位部11发出的信息，无线定位部11设在电动汽车4上，无线收发部21设在充电桩3上，这样，当电动汽车4行驶靠近充电桩3时，通过无线收发部21能够实时计算无线定位部11的位置信息，并能够将检测信息发送至桩端控制器22，桩端控制器22根据无线收发部21获取的位置信息可对电动汽车4的位置进行初步定位判断。

测距定位部23用于检测基准定位部12并将检测信息发送至桩端控制器22，具体地，测距定位部23用于实时检测基准定位部12的垂直距离信息，这样桩端控制器22根据无线收发部21和测距定位部23的检测信息判断电动汽车4是否位于充电位置处。

需要说明的是，当电动汽车4位于充电位置时，测距定位部23与基准定位部12位置对应，测距定位部23能够检测到基准定位装置位于基准位置，此时受电弓与充电弓的位置对应，充电弓与受电弓能够接触充电。即当电动汽车4位置时，基准定位部12位于基准位置，此时测距定位部23检测能够检测到基准定位部12的测距信息，根据测距定位部23检测的测距信息能够判断基准定位部12是否位于基准位置以判断电动汽车4是否位于充电位置。

具体地，桩端装置设在充电桩3上，车端装置1设在电动汽车4上，当电动汽车4靠近充电桩3时，无线收发部21感知无线定位部11发送的无线信息，开始启动定位，无线收发部21实时计算电动汽车4的位置信息，并将定位结果发送至桩端控制器22。由此通过无线通信技术实现对电动汽车4的初步定位判断。

当电动汽车4所在位置处于无线定位收发部和无线定位部11的定位范围内时，桩端控制器22判断电动汽车4位于充电桩3下方，此时开始启动测距定位部23，通过测距定位部23检测基准定位部12，其中基准定位部12设在电动汽车4上，在电动汽车4位于充电位置时，测距定位部23能够检测到基准定位部12，由此通过测距定位部23将检测信息发送至桩端控制器22，从而可判断电动汽车4是否位于充电位置，进而充电桩3根据桩端控制器22的检测结果来控制机械装置降弓。

根据本实用新型实施例的电动汽车充电控制装置100，通过无线定位部11和无线收发部21的无线通信实现对电动汽车4的初步定位，桩端控制器22根据无线定位部11和无线收发部21的无线定位结果判断电动汽车4是否位于充电桩3的下方，通过测距定位部23与基准定位部12的定位检测，从而可判断电动汽车4是否停靠在充电位置，进而判断电动汽车4是否停靠在可安全降弓的范围，充电桩3根据桩端控制器22的检测结果来控制机械装置降弓，这样不仅能够提高电动汽车4的定位精度，而且环境适应性强，也不受气候的影响，降低了受电弓和充电弓的对接难度，提升了充电的便利性和可靠性。

进一步地，在充电结束后，正常情况下充电弓会升起回到原位，测距定位部23实时检测基准定位部12的检测信息并将测距结果发送至桩端控制器22，再利用降弓前的历史测距信信息，桩端控制器22可以判断充电弓是否已经归位，由此，当充电桩3由于机械或者通信故障导致充电弓没有正常归位时，根据桩端控制器22获取的测距定位部23的检测信息也可对充电弓是否归位进行检测，以防止由于充电弓未正常归位导致发生安全事故。

在本实用新型的一些实施例中，无线收发部21可以为多个定位基站，即无线收发部21可以为定位基站，定位基站可以为多个。无线定位部11为定位标签，多个定位基站间隔开设在充电桩3上，定位标签设在电动汽车4上。由此，通过定位标签和定位基站的配合能够实现初步定位，为电动汽车4的停靠位置圈定一个范围，定位基站感知电动汽车4上定位标签时，启动定位，定位基站将定位结果发送至桩端控制器22，而且通过多个定位基站也能够提高初步定位的准确性和精度。进一步地，对于定位基站而言，定位基站可以为UWB基站，定位标签可以为UWB定位标签，定位准确且精度高。

可选地，如图1所示，定位基站可以为四个，四个定位基站呈四边形分别设在充电桩3的顶部的拐角处，也就是说，四个定位基站成四边形分散开设置，每个定位基站设在充电桩3的顶部的角落处，这样，不仅便于定位基站的设置，也利于定位基站与定位标签的无线定位精度。

对于测距定位部23而言，测距定位部23可以为距离测量仪，在本实用新型的一些实施例中，测距定位部23可以包括第一测距仪231和第二测距仪232，第一测距仪231和第二测距仪232间隔开设置，基准定位部12包括第一定位部121和第二定位部122，第一测距仪231用于检测第一定位部121，第二测距仪232用于检测第二定位部122，即第一测距仪231用于对第一定位部121进行测距，第二测距仪232用于对第二定位部122进行测距。可选地，第一测距仪231和第二测距仪232可以为激光测距仪，测量准确且易于安装。

其中第一定位部121设在第二定位部122的上方且第一定位部121的上表面与第二定位部122的上表面具有高度差，由此，第一测距仪231与第二测距仪232的测距结果具有一定的测距差值。具体地，通过将第一测距仪231与第二测距仪232的测距差值与高度差进行比较，则可以判断第一测距仪231和第二测距仪232是否是对第一定位部121和第二定位部122进行测距，从而可获取第一定位部121和第二定位部122的位置信息，以判断电动汽车4是否位于充电位置处。

当电动汽车4位于充电位置时，第一测距仪231与第一定位部121位置对应且能够将对第一定位部121的测距结果发送至桩端控制器22，第二测距仪232与第二定位部122位置对应且能够将对第二定位部122的测距结果发送至桩端控制器22，桩端控制器22根据第一测距仪231和第二测距仪232的测量结果进行计算，并将第一测距仪231与第二测距仪232的测距差值与高度差进行对比，从而可判断电动汽车4是否停靠在充电位置处。

由此根据对第一定位部121和第二定位部122的测距结果进行计算分析，并与第一定位部121和第二定位部122的高度差进行对比，从而能够实现对第一定位部121和第二定位部122的位置定位，通过对第一定位部121和第二定位部122的定位分析，进而能够实现对电动汽车4的定位，而且通过第一测距仪231和第二测距仪232的差分测距对比结合无线定位，能够提高定位精度，甚至可以达到厘米级定位，以提高电动汽车4的精准定位度，使得充电弓和受电弓能够准确接触充电。而且能够适用于不同车型的电动汽车4，例如对于不同高度的电动汽车4，第一测距仪231和第二测距仪232的测距差值只需要与第一定位部121和第二定位部122的高度差进行对比，而不需要根据不同高度的电动汽车4而对第一测距仪231和第二测距仪232的检测对比算进行调整，从而增加了电动汽车充电控制装置100的适用范围。

其中电动汽车4位于充电位置时，第一测距仪231在上下方向上与第一定位部121对应设置，第二测距仪232在上下方向上与第二定位部122对应设置。也就是说，在电动汽车4位于充电位置时，第一测距仪231位于第一定位部121的正上方，第二测距仪232位于第二定位部122的正上方，这样使得第一测距仪231和第二测距仪232的检测结果更加准确，也利于第一测距仪231和第二测距仪232的测距。

结合图1-图3所示，桩端装置还可以包括充电板24，充电板24设有充电极板241，充电极板241与电动汽车4上的受电极板接触可进行充电，其中充电板24在上下方向上可移动，这样在对电动汽车4进行充电时，充电板24下降使得充电极板241能够与受电极板接触充电，在电动汽车4充电结束后，充电极板241上升，电动汽车4可离开。

充电极板241可以为多个，测距定位部23设在充电板24上且设在充电极板241之间。这样测距定位部23的设置位置能够根据充电极板241的设置位置而确定，受电极板和充电极板241对应设置，测距定位部23与基准定位部12位置，通过测距定位部23检测基准定位部12的位置，从而便于对充电极板241和受电极板的位置进行判断，以利于电动汽车4和充电桩3对准接触充电。而且测距定位部23设在充电板24上，从而能够随着充电板24而上下移动，这样充电板24在未下降时和充电板24与电动汽车4对接充电时，测距定位部23检测的基准定位部12的测距信息是不同的，根据测距定位部23检测的测距信息能够判断充电板24的状态，这样在充电结束后，可判断充电板24是否上升至原位，避免由于充电桩3的机械或通信故障导致充电板24没有正常归位而电动汽车4驶离造成的安全事故。

可选地，第一测距仪231可设在充电板24的中心位置处。由此不仅利于电动汽车4在充电板24下方的对准停靠，也利于第一测距仪231与第一定位部121的对准测距，而且也便于电动汽车4根据检测信息向充电位置的判断调整。

在如图3所示的示例中，第一测距仪231和第二测距仪232沿充电极板241的长度方向间隔开设置，第一定位部121沿充电极板241的长度方向的长度为a，其中对于第一测距仪231的长度a而言，长度a可根据受电极板和充电极板241的长度和宽度进行设置，长度a可用于提供受电极板和充电极板241对接时的位置位移冗余，即长度a可以为充电极板241和受电极板对接时允许的移动范围，在此移动范围内，受电极板均能够与充电极板241对接接触，第一测距仪231也能够检测到第一定位部121。

其中第一测距仪231和第二测距仪232在充电极板241的长度方向的间隔距离为b，则b＞a。由此当第一测距仪231能够检测第一定位部121时，第二测距仪232能够检测第二定位部122，避免由于第一测距仪231和第二测距仪232之间距离较小而使得第一测距仪231和第二测距仪232同时检测第一定位部121，由此使得电动汽车4位于充电位置而第一测距仪231和第二测距仪232测距结果相同无高度差而造成定位结果判定错误。进一步地对于第二定位部122而言，第二定位部122可以由电动汽车4的车顶构成，第一定位部121设在电动汽车4的最顶部，从而可避免第一测距仪231检测到电动汽车4上的其它与第一定位部121同等高度的部件而造成测量误差。

当然可以理解的是，第一测距仪231和第二测距仪232也可以沿受电极板的长度方向间隔开设置，第一测距仪231和第二测距仪232的设置位置和间隔距离可以根据受电极板和充电极板的位置和形状进行设定。

可选地，无线定位部11具有外壳，第一定位部121形成为无线定位部11的外壳。由此，不需要设置多余的结构，使得电动汽车充电控制装置100结构更加简单，而且通过外壳也可起到一定的保护作用，避免无线定位部11受到外界环境以及气候的干扰。

在本实用新型的一些实施例中，无线定位部11设有与电动汽车4的控制器通信的通信接口。由此，通过接口可实现与电动汽车4的控制器的通讯连接，在充电结束后，测距定位部23将检测结果发送至桩端控制器22，在利用降弓前的测距定位部23的历史测距信息，桩端控制器22可判断充电弓是否已经归位，并将该信息通过无线收发部21发送给无线定位部11，并通过与车辆连接的通信接口通知到车辆控制器，此时电动汽车4可以安全驶离，从而避免由于机械故障导致升弓不到位而引起的电动汽车4将受电弓拉坏的安全隐患。

下面结合附图描述根据本实用新型一个具体示例的电动汽车充电控制装置100。

电动汽车充电控制装置100包括桩端装置和车端装置1，桩端装置包括无线收发部21和测距定位部23，车端装置1包括无线定位部11、基准定位部12和充电板24。

结合图1-图4所示，无线收发部21为定位基站，定位基站为四个且分别设在充电桩3顶部的角落处，无线定位部11为定位标签，基准定位部12包括第一定位部121和第二定位部122，其中第一定位部121可以为定位标签的外壳。测距定位部23包括第一测距仪231和第二测距仪232，其中第一测距仪231和第二测距仪232沿充电极板241的长度方向间隔开设置。

如图4所示，第一定位部121可以形成为长方体形状，第一定位部121沿充电极板241的长度方向的长度为a，第一定位部121的高度为h，第一定位部121设在第二定位部122的上表面上，则第一定位部121的高度h即第一定位部121和第二定位部122的上表面的高度差。

由此，在电动汽车4靠近充电桩3时，定位基站感知定位标签，开始启动定位，同时，定位标签将外壳的几何外形参数a和h的值发送至定位基站，定位基站将定位结果以及a和h的值发送至桩端控制器22。

当桩端控制器22位于充电板24的下方时，开始启动第一测距仪231和第二测距仪232，第一测距仪231和第二测距仪232将测距结果持续地发送至桩端控制器22，桩端控制器22通过计算第一测距仪231和第二测距仪232的测距差值，在根据定位标签的外壳几何参数进行比较分析，从而能够判断此时电动汽车4是否位于可安全降弓的范围，并将结果不断地发送至充电桩3，充电桩3根据桩端控制器22的结果来控制机械装置降弓。

当充电结束后，第一测距仪231可将测距结果发送至桩端控制器22，再利用降弓前的历史测距信息，桩端控制器22可以判断充电弓是否已经归位，无线定位部11设有与电动汽车4通信的通信接口，通过定位基站可将充电弓是否归位的信息发送至车端的定位标签，定位标签利用通信接口通知到电动汽车4的车辆控制器，从而判断车辆能够安全驶离，从而避免由于机械或通信故障导致升弓不到位而引起的电动汽车4将受电弓拉坏的安全隐患。

本实用新型还提出了一种电动汽车充电弓***1000，下面参考附图描述根据本实用新型实施例的电动汽车充电弓***1000。

如图1和图2所示，根据本实用新型实施例的电动汽车充电弓***1000可以包括上述实施例的电动汽车充电控制装置100、充电桩3和电动汽车4。

具体地，电动汽车充电控制装置100包括桩端装置和车端装置1，车端装置1设在电动汽车4上，桩端装置设在充电桩3上，其中，车端装置1包括无线定位部11和基准定位部12，基准定位部12设在电动汽车4的最顶部，无线收发部21固定在充电桩3上，具体地，无线定位部11为定位基站，定位基站可以为四个且分别固定设在充电桩3顶部的四个角落处。

测距定位部23设在充电桩3的充电板24上且能够随充电板24在上下方向移动。这样，测距定位部23可对基准定位部12进行测距，在降弓前和降弓后测距定位部23的测距结果是不同的，根据测距定位部23的定位结果可判断充电桩的状态。这样，在充电结束后，测距定位部23对基准定位部12进行检测，从而可判断充电桩3是否已经归位，进而可避免由于机械或通信障碍导致充电弓无法正常归位导致的安全事故，使得电动汽车4能够安全驶离。

由此，根据本实用新型实施例的电动汽车充电弓***1000，通过设置上述实施例的电动汽车充电控制装置100，不仅能够提高电动汽车的定位精准度，有利于电动汽车的精准停靠，也能够避免由于机械或通信故障导致的充电弓无法正常归位导致的安全事故。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种电动汽车充电控制装置，其特征在于，包括：

桩端装置，所述桩端装置包括桩端控制器和与所述桩端控制器相连的无线收发部和测距定位部；

车端装置，所述车端装置包括无线定位部和基准定位部，所述无线定位部用于实时发送位置消息，所述无线收发部用于接收所述无线定位部发出的信息，所述测距定位部用于检测所述基准定位部并将检测信息发送至所述桩端控制器，所述桩端控制器根据所述无线收发部和所述测距定位部的检测信息判断电动汽车是否位于充电位置处。

2.根据权利要求1所述的电动汽车充电控制装置，其特征在于，所述无线收发部为多个定位基站，所述无线定位部为定位标签，所述多个定位基站间隔开设在充电桩上，所述定位标签设在所述电动汽车上。

3.根据权利要求2所述的电动汽车充电控制装置，其特征在于，所述定位基站为四个，四个所述定位基站呈四边形分别设在所述充电桩的顶部的拐角处。

4.根据权利要求1所述的电动汽车充电控制装置，其特征在于，所述测距定位部包括第一测距仪和第二测距仪，所述第一测距仪和所述第二测距仪间隔开设置，所述基准定位部包括第一定位部和第二定位部，所述第一测距仪用于检测所述第一定位部，所述第二测距仪用于检测所述第二定位部，所述第一定位部设在所述第二定位部的上方且所述第一定位部的上表面与所述第二定位部的上表面具有高度差。

5.根据权利要求4所述的电动汽车充电控制装置，其特征在于，所述电动汽车位于充电位置时，所述第一测距仪在上下方向上与所述第一定位部对应设置，所述第二测距仪在上下方向上与所述第二定位部对应设置。

6.根据权利要求4所述的电动汽车充电控制装置，其特征在于，所述桩端装置还包括充电板，所述充电板设有充电极板，所述充电板在上下方向上可移动，所述测距定位部设在所述充电板上且设在所述充电极板之间。

7.根据权利要求6所述的电动汽车充电控制装置，其特征在于，所述第一测距仪和所述第二测距仪沿所述充电极板的长度方向间隔开设置，其中所述第一定位部沿所述充电极板的长度方向的长度为a，所述第一测距仪和所述第二测距仪在所述充电极板的长度方向的间隔距离为b，则b＞a。

8.根据权利要求4所述的电动汽车充电控制装置，其特征在于，所述无线定位部具有外壳，所述第一定位部形成为所述无线定位部的外壳。

9.根据权利要求1所述的电动汽车充电控制装置，其特征在于，所述无线定位部设有与所述电动汽车的控制器通信的接口。

10.一种电动汽车充电弓***，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的电动汽车充电控制装置。

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