DE102008058631B4 - Verfahren und Steuermodul zur Diagnose der Ansauglufttemperatur - Google Patents
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Abstract
Verfahren, umfassend: Messen einer ersten einem Motor (16) zugeordneten Ansauglufttemperatur (IAT) unter Verwendung eines IAT-Sensors (32), wenn sich der Motor (16) in einem nicht arbeitenden Zustand befindet; Ermitteln einer zweiten dem Motor (16) zugeordneten Ansauglufttemperatur unter Verwendung eines Hitzdraht-Luftströmungsmessers (34), wenn sich der Motor (16) in dem nicht arbeitenden Zustand befindet; Anzeigen eines IAT-Sensorfehlers, wenn eine Differenz zwischen der ersten und der zweiten Ansauglufttemperatur eine vorbestimmte Temperaturgrenze überschreitet, wobei der Hitzdraht-Luftströmungsmesser (34) ein pulsmoduliertes Signal erzeugt, um die zweite Ansauglufttemperatur während des nicht arbeitenden Zustands zu ermitteln; und Ermitteln einer Frequenz des Signals und Verwenden der Frequenz, um die zweite Ansauglufttemperatur zu ermitteln.
Description
- GEBIET
- Die vorliegende Offenbarung betrifft Verfahren und Steuermodule zur Motordiagnose und insbesondere Verfahren und Steuermodule zur Diagnose von Ansauglufttemperatursensoren.
- HINTERGRUND
- Die Angaben in diesem Abschnitt liefern nur Hintergrundinformation bezogen auf die vorliegende Offenbarung und stellen möglicherweise keinen Stand der Technik dar.
- Verbrennungsmotoren verbrennen ein Kraftstoff- und Luftgemisch, um ein Antriebsdrehmoment zu erzeugen. Insbesondere wird Luft durch eine Drossel in den Motor gesaugt. Die Luft wird mit Kraftstoff gemischt, und das Luft- und Kraftstoffgemisch wird in einem Zylinder unter Verwendung eines Kolbens komprimiert. Das Luft- und Kraftstoffgemisch wird in dem Zylinder verbrannt, um den Kolben in dem Zylinder hin und her zu treiben, der wiederum eine Kurbelwelle des Motors rotierend antreibt.
- Der Motorbetrieb wird basierend auf verschiedenen Parametern geregelt, welche die Ansauglufttemperatur (IAT), den Krümmerabsolutdruck (MAP), die Drosselposition (TPS), die Motordrehzahl (Motor-RPM) und den barometrischen Druck (PBARO) einschließen, aber nicht darauf beschränkt sind. Unter spezieller Bezugnahme auf die Drossel, können Zustandsparameter (z. B. Lufttemperatur und -druck) vor der Drossel für Motorsteuerungs- und Diagnosesysteme verwendet werden. Herkömmliche Verbrennungsmotoren weisen einen IAT-Sensor auf, der die IAT direkt misst. In einigen Fällen kann der IAT-Sensor jedoch infolge einer Beschädigung, einer Abnutzung und/oder einer Anzahl von anderen Faktoren ungenau werden. Dementsprechend sollte der IAT-Sensor überwacht werden, um zu ermitteln, ob die IAT, die basierend auf dem IAT-Sensormesswert ermittelt wird, genau ist.
- Herkömmliche Verbrennungsmotorsysteme können zusätzlich einen zweiten IAT-Sensor aufweisen, dessen Messwert mit dem des ersten IAT-Sensors verglichen wird, um zu ermitteln, ob der erste IAT-Sensor genau ist. Dieser zusätzliche IAT-Sensor erhöht die Kosten und die Komplexität und muss selbst im Hinblick auf die Genauigkeit überwacht werden.
- Aus der
WO 2007/063 396 A2 - In der
EP 1 411 327 A1 sind ein ähnliches Verfahren und ein ähnliches Steuermodul beschrieben, wobei zur Ermittlung der Ansauglufttemperatur ein pulsweitenmoduliertes Signal verwendet wird. - Die
DE 44 01 828 B4 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Verbrennungsmotors, bei welchen die Ansauglufttemperatur unter Verwendung eines Hitzdraht-Luftströmungsmessers gemessen wird. - In der
DE 603 06 861 T2 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung der Änderung der Viskosität eines Fluids beschrieben, bei welchen vor der Ermittlung der Fluidtemperatur und der Änderung der Viskosität eine vorbestimmte Zeitdauer gewartet wird. - Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und ein Steuermodul für einen Verbrennungsmotor anzugeben, mit denen eine genaue Messung der Ansauglufttemperatur ohne Verwendung zusätzlicher Sensoren möglich ist.
- ZUSAMMENFASSUNG
- Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Steuermodul mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
- Ein Verfahren zum Bewerten der Rationalität bzw. Funktion eines Ansauglufttemperatursensors (IAT-Sensors) kann ein Messen einer ersten einem Motor zugeordneten Ansauglufttemperatur unter Verwendung eines IAT-Sensors, wenn sich der Motor in einem nicht arbeitenden Zustand befindet, ein Ermitteln einer zweiten dem Motor zugeordneten Ansauglufttemperatur unter Verwendung eines Hitzdraht-Luftströmungsmessers, wenn sich der Motor in dem nicht arbeitenden Zustand befindet, und ein Anzeigen eines IAT-Sensorfehlers umfassen, wenn eine Differenz zwischen der ersten und der zweiten Ansauglufttemperatur eine vorbestimmte Temperaturgrenze überschreitet.
- Das Verfahren kann ferner ein Ermitteln einer Luftmassenströmungsrate (MAF-Rate) in einen Motor während dessen Betrieb unter Verwendung des Hitzdraht-Luftströmungsmessers umfassen.
- Ein Steuermodul kann ein Modul zur Temperaturermittlung mittels eines Ansauglufttemperatursensors (IAT-Sensors), ein Modul zur Temperaturermittlung mittels eines Luftmassenstromsensors (MAF-Sensors), ein Ansaugtemperaturbewertungsmodul und ein Modul zur Ermittlung eines IAT-Sensorfehlers umfassen. Das Modul zur Temperaturermittlung mittels des IAT-Sensors kann einen ersten einem Motor zugeordneten Ansauglufttemperaturmesswert unter Verwendung eines IAT-Sensors ermitteln, wenn sich der Motor in einem nicht arbeitenden Zustand befindet. Das Modul zur Temperaturermittlung mittels des MAF-Sensors kann eine zweite dem Motor zugeordnete Ansauglufttemperatur unter Verwendung eines Hitzdraht-Luftströmungssensors ermitteln, wenn sich der Motor in einem nicht arbeitenden Zustand befindet. Das Ansaugtemperaturbewertungsmodul kann mit dem Modul zur Temperaturermittlung mittels des IAT-Sensors und mit dem Modul zur Temperaturermittlung mittels des MAF-Sensors in Verbindung stehen und kann eine Differenz zwischen der ersten und der zweiten Ansauglufttemperatur ermitteln. Das Modul zur Ermittlung des IAT-Sensorfehlers kann mit dem Ansaugtemperaturbewertungsmodul in Verbindung stehen und kann einen IAT-Sensorfehler anzeigen, wenn die Differenz eine vorbestimmte Temperaturgrenze überschreitet.
- Weitere Anwendungsgebiete werden anhand der hierin vorgesehenen Beschreibung offensichtlich werden. Es versteht sich, dass die Beschreibung und die speziellen Beispiele nur zu Darstellungszwecken gedacht sind und nicht dazu gedacht sind, den Umfang der vorliegenden Offenbarung einzuschränken.
- ZEICHNUNGEN
- Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen nur zu Darstellungszwecken und sind nicht dazu gedacht, den Umfang der vorliegenden Offenbarung auf irgendeine Weise einzuschränken.
-
1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Offenbarung; -
2 ist ein Steuerungsblockdiagramm des in1 gezeigten Steuermoduls; und -
3 ist ein Flussdiagramm, das Schritte für eine Steuerung des Fahrzeugs von1 darstellt. - AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
- Die folgende Beschreibung ist nur beispielhafter Natur und ist nicht dazu gedacht, die vorliegende Offenbarung, Anwendungsmöglichkeit oder Verwendungen einzuschränken. Zu Zwecken der Klarheit werden die gleichen Bezugszeichen in den Zeichnungen verwendet, um ähnliche Elemente zu identifizieren. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck ”Modul” auf einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC), einen elektronischen Schaltkreis, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, fest zugeordnet oder als Gruppe) und einen Speicher, die eines oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, einen Schaltkreis der Schaltungslogik und/oder andere geeignete Komponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
- Auf
1 Bezug nehmend, kann ein Fahrzeug10 eine Motorbaugruppe12 und ein Steuermodul14 aufweisen. Die Motorbaugruppe12 kann einen Motor16 , ein Ansaugsystem18 , ein Abgassystem20 und ein Kraftstoffsystem22 aufweisen. Das Ansaugsystem18 kann mit dem Motor16 in Verbindung stehen und kann einen Ansaugkrümmer24 , eine Drossel26 und eine elektronische Drosselsteuerung (ETC)28 aufweisen. Die ETC28 kann die Drossel26 betätigen, um eine Luftströmung in den Motor16 zu steuern. Das Abgassystem20 kann mit dem Motor16 in Verbindung stehen und kann einen Abgaskrümmer30 aufweisen. Das Kraftstoffsystem22 kann Kraftstoff an den Motor16 liefern. Abgas, das durch eine Verbrennung des Luft/Kraftstoffgemischs erzeugt wird, kann durch das Abgassystem20 aus dem Motor16 austreten. - Das Steuermodul
14 kann mit dem Kraftstoffsystem22 , der ETC28 , einem Ansauglufttemperatursensor (IAT-Sensor)32 , einem Luftmassenstromsensor (MAF-Sensor)34 und einem Krümmerabsolutdrucksensor (MAP-Sensor)36 in Verbindung stehen. Der IAT-Sensor32 kann ein Signal an das Steuermodul14 liefern, das eine Ansauglufttemperatur angibt, der MAF-Sensor34 kann ein Signal an das Steuermodul14 liefern, das eine Luftmassenströmung in den Motor16 angibt, und der MAP-Sensor36 kann ein Signal an das Steuermodul14 liefern, das einen Krümmerabsolutdruck angibt. Das von dem MAF-Sensor34 gelieferte Signal kann zusätzlich verwendet werden, um eine Ansauglufttemperatur zu ermitteln. - Der MAF-Sensor
34 kann ein Hitzdraht-Luftströmungssensor mit abgeglichener Brücke sein, der üblicherweise bei MAF-Sensoranwendungen verwendet wird. Der MAF-Sensor34 kann eine Wheatstone-Thermoelementbrücke38 aufweisen, die in dem Ansaugluftströmungsweg positioniert ist, der zu dem Ansaugkrümmer24 vorgesehen ist, und kann eine erste Seite mit einem geheizten detektierenden Element und Kalibrierungswiderständen sowie eine zweite Seite mit einem auf die Lufttemperatur empfindlichen Widerstand und Kalibrierungswiderständen aufweisen. - Das geheizte Element kann in der Form eines Drahtes oder eines Films vorliegen. Eine Spannung kann das geheizte Element angelegt werden, um eine vorbestimmte Temperatur aufrecht zu erhalten und die Brücke
38 abzugleichen. Wenn die Luftströmung über das geheizte Element zunimmt, nimmt die elektrische Leistung zu, die erforderlich ist, um die vorbestimmte Temperatur aufrecht zu erhalten. Wenn die Luftströmung über die Brücke abnimmt, nimmt die elektrische Leistung ab, die erforderlich ist, um die vorbestimmte Temperatur aufrecht zu erhalten. Die Spannung über die Brücke38 liefert daher eine Angabe der Massenströmungsrate der Luft über die Brücke38 . Der temperaturempfindliche Widerstand kann die Luftströmungsermittlung basierend auf einer Umgebungslufttemperatur kompensieren. - Die Ausgangsspannung der Brücke kann in ein pulsmoduliertes Signal umgewandelt werden, welches an das Steuermodul
14 gesendet wird. Die Frequenz des pulsmodulierten Signals kann von dem Steuermodul14 als ein Luftströmungswert interpretiert werden. Die Frequenz kann zusätzlich verwendet werden, um eine Lufttemperatur zu ermitteln. - Insbesondere kann es, wenn sich der Motor
16 in einem nicht arbeitenden Zustand befindet, eine Strömung von im Wesentlichen Null durch den Ansaugkrümmer24 in den Motor16 geben. Somit gibt es im Wesentlichen keine Strömung über den MAF-Sensor34 und damit über die Brücke38 . Während dieses Keine-Strömung-Zustands wird die Wärme von dem geheizten Element in die Luft dissipiert, die das geheizte Element in dem Ansaugsystem18 umgibt. In diesem Keine-Strömung-Zustand gibt die Brücke38 eine niedrige Spannung aus und wird hauptsächlich basierend auf der Temperatur der umgebenden Luft in dem Ansaugsystem18 abgeglichen. - Während dieses Keine-Strömung-Zustands kann eine im Wesentlichen lineare Beziehung zwischen der Frequenz, die durch die Ausgangsspannung der Brücke geliefert wird, und der Temperatur der umgebenden Luft in dem Ansaugsystem
18 existieren. Insbesondere kann die Frequenz, die durch die Ausgangsspannung der Brücke geliefert wird, umgekehrt proportional zu der Lufttemperatur in dem Ansaugsystem18 sein. Es versteht sich, dass der MAF-Sensor34 alternativ eine Frequenz liefern kann, die zu der Lufttemperatur in dem Ansaugsystem18 direkt proportional ist. - Auf
2 Bezug nehmend, kann das Steuermodul14 ein Motor-aus-Bewertungsmodul40 , ein Modul zur Temperaturermittlung mittels des IAT-Sensors42 , ein Modul zur Temperaturermittlung mittels des MAF-Sensors44 , ein Ansaugtemperaturbewertungsmodul46 und ein Modul zur Ermittlung eines IAT-Sensorfehlers48 umfassen. Das Motor-aus-Bewertungsmodul40 kann ermitteln, wann sich der Motor16 in einem nicht arbeitenden Zustand befindet, und kann die verstrichene Zeit des nicht arbeitenden Zustands ermitteln. Das Motor-aus-Bewertungsmodul40 kann mit dem Modul zur Temperaturermittlung mittels des IAT-Sensors42 und mit dem Modul zur Temperaturermittlung mittels des MAF-Sensors44 in Verbindung stehen und kann die verstrichene Zeit des nicht arbeitenden Zustands des Motors16 an diese liefern. - Das Modul zur Temperaturermittlung mittels des IAT-Sensors
42 kann die Temperatur (TIAT) der Luft in dem Ansaugsystem18 ermitteln, die von dem IAT-Sensor32 geliefert wird. Das Modul zur Temperaturermittlung mittels des IAT-Sensors42 kann mit dem Ansaugtemperaturbewertungsmodul46 in Verbindung stehen und kann TIAT an dieses liefern. Das Modul zur Temperaturermittlung mittels des MAF-Sensors44 kann die Temperatur (TMAF) der Luft in dem Ansaugsystem18 basierend auf der Frequenz des Signals ermitteln, das von dem MAF-Sensor34 geliefert wird. Das Modul zur Temperaturermittlung mittels des MAF-Sensors44 kann eine Nachschlagetabelle und/oder eine Funktion umfassen, um die Frequenz in eine Temperatur umzuwandeln. Das Modul zur Temperaturermittlung mittels des MAF-Sensors44 kann mit dem Ansaugtemperaturbewertungsmodul46 in Verbindung stehen und kann TMAF an dieses liefern. - Das Ansaugtemperaturbewertungsmodul
46 kann eine Temperaturdifferenz (ΔT) zwischen TIAT und TMAF ermitteln (ΔT = |TIAT – TMAF|). Das Ansaugtemperaturbewertungsmodul46 kann mit dem Modul zur Ermittlung des IAT-Sensorfehlers48 in Verbindung stehen und kann ΔT an dieses liefern. Das Modul zur Ermittlung des IAT-Sensorfehlers48 kann ermitteln, ob ΔT eine vorbestimmte Grenze überschreitet, und kann einen IAT-Sensorfehler anzeigen, wenn ΔT die vorbestimmte Grenze überschreitet. - Auf
3 Bezug nehmend, stellt eine Steuerlogik100 den Betrieb eines Diagnosesystems für den IAT-Sensor allgemein dar. Die Steuerlogik100 kann bei Block102 beginnen, bei dem ein Motorbetriebszustand durch das Motor-aus-Bewertungsmodul40 bewertet werden kann. Wenn sich der Motor16 in einem arbeitenden Zustand befindet, kann die Steuerlogik100 zu Block102 zurückkehren. Wenn sich der Motor16 in einem nicht arbeitenden Zustand befindet, kann die Steuerlogik100 zu Block104 voranschreiten. - Block
104 kann eine Bewertung der verstrichenen Zeit, für die sich der Motor16 in einem nicht arbeitenden Zustand befand, durch das Motor-aus-Bewertungsmodul40 umfassen. Wenn sich der Motor16 für eine Zeit kleiner als eine vorbestimmte Zeitgrenze oder dieser gleich in dem nicht arbeitenden Zustand befand, kann die Steuerlogik100 zu Block102 zurückkehren. Wenn sich der Motor16 für eine Zeitdauer größer als die vorbestimmte Zeitgrenze in dem nicht arbeitenden Zustand befand, kann die Steuerlogik zu Block106 voranschreiten. Die vorbestimmte Zeitgrenze kann im Wesentlichen einer Zeit nach einer Motorabschaltung entsprechen, die ausreicht, um einen stationären Zustand in dem Ansaugsystem18 zu schaffen. Beispielsweise kann die vorbestimmte Zeitgrenze eine Zeitdauer von größer als 15 Minuten nach der Motorabschaltung umfassen. - Block
106 kann TIAT mit dem Modul zur Temperaturermittlung mittels des IAT-Sensors42 ermitteln. Die Steuerlogik100 kann dann zu Block108 voranschreiten, bei dem TMAF unter Verwendung des Moduls zur Temperaturermittlung mittels des MAF-Sensors44 ermittelt wird. Die Steuerlogik100 kann dann zu Block110 voranschreiten, bei dem die Differenz (ΔT) zwischen TIAT und TMAF durch das Ansaugtemperaturbewertungsmodul46 ermittelt wird. Die Steuerlogik100 kann dann zu Block112 voranschreiten, bei dem ΔT durch das Modul zur Ermittlung des IAT-Sensorfehlers48 bewertet wird. - Block
112 kann ΔT mit einer vorbestimmten Temperaturgrenze vergleichen. Wenn ΔT kleiner als die vorbestimmte Temperaturgrenze oder dieser gleich ist, kann die Steuerlogik100 enden. Wenn ΔT größer als die vorbestimmte Temperaturgrenze ist, kann die Steuerlogik100 zu Block114 voranschreiten, bei dem ein Fehlerzustand des IAT-Sensors angezeigt werden kann. Die Steuerlogik100 kann dann enden.
Claims (11)
- Verfahren, umfassend: Messen einer ersten einem Motor (
16 ) zugeordneten Ansauglufttemperatur (IAT) unter Verwendung eines IAT-Sensors (32 ), wenn sich der Motor (16 ) in einem nicht arbeitenden Zustand befindet; Ermitteln einer zweiten dem Motor (16 ) zugeordneten Ansauglufttemperatur unter Verwendung eines Hitzdraht-Luftströmungsmessers (34 ), wenn sich der Motor (16 ) in dem nicht arbeitenden Zustand befindet; Anzeigen eines IAT-Sensorfehlers, wenn eine Differenz zwischen der ersten und der zweiten Ansauglufttemperatur eine vorbestimmte Temperaturgrenze überschreitet, wobei der Hitzdraht-Luftströmungsmesser (34 ) ein pulsmoduliertes Signal erzeugt, um die zweite Ansauglufttemperatur während des nicht arbeitenden Zustands zu ermitteln; und Ermitteln einer Frequenz des Signals und Verwenden der Frequenz, um die zweite Ansauglufttemperatur zu ermitteln. - Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Hitzdraht-Luftströmungsmesser (
34 ) einen Luftmassenstromsensor (MAF-Sensor) (34 ) umfasst, der in einem Ansaugsystem (18 ) des Motors (16 ) angeordnet ist. - Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Frequenz mit der zweiten Ansaugtemperatur linear in Beziehung steht.
- Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Frequenz indirekt proportional zu der zweiten Ansauglufttemperatur ist.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ermitteln der zweiten Ansauglufttemperatur ein Referenzieren einer Nachschlagetabelle umfasst, welche die zweite Ansauglufttemperatur als eine Funktion der Frequenz umfasst.
- Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass nach dem Betrieb des Motors (
16 ) vor dem Messen und dem Ermitteln eine vorbestimmte Zeitdauer gewartet wird. - Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Ermitteln einer Luftmassenstromrate (MAF-Rate) in dem Motor (
16 ) während dessen Betrieb unter Verwendung des Hitzdraht-Luftströmungsmessers (34 ). - Steuermodul (
14 ), umfassend: ein Modul (42 ) zur Temperaturermittlung mittels eines Ansauglufttemperatursensors (IAT-Sensors) (32 ), das einen ersten einem Motor (16 ) zugeordneten Ansauglufttemperaturmesswert unter Verwendung des IAT-Sensors (32 ) ermittelt, wenn sich der Motor (16 ) in einem nicht arbeitenden Zustand befindet; ein Modul (44 ) zur Temperaturermittlung mittels eines Luftmassenstromsensors (MAF-Sensors) (34 ), das eine zweite dem Motor (16 ) zugeordnete Ansauglufttemperatur unter Verwendung eines Hitzdraht-Luftströmungssensors (34 ) ermittelt, wenn sich der Motor (16 ) in einem nicht arbeitenden Zustand befindet; ein Ansaugtemperaturbewertungsmodul (46 ) in Verbindung mit dem Modul (44 ) zur Temperaturermittlung mittels des IAT-Sensors (32 ) und dem Modul (42 ) zur Temperaturermittlung mittels des MAF-Sensors (34 ), das eine Differenz zwischen der ersten und der zweiten Ansauglufttemperatur ermittelt, und ein Modul (48 ) zur Ermittlung eines IAT-Sensorfehlers in Verbindung mit dem Ansaugtemperaturbewertungsmodul (46 ), das einen IAT-Sensorfehler anzeigt, wenn die Differenz eine vorbestimmte Temperaturgrenze überschreitet, wobei das Modul (44 ) zur Temperaturermittlung mittels des MAF-Sensors (34 ) ein pulsweitenmoduliertes Signal von dem Hitzdraht-Luftströmungssensor (34 ) empfängt und die zweite Ansauglufttemperatur darauf basierend ermittelt und wobei das Modul (44 ) zur Temperaturermittlung mittels des MAF-Sensors (34 ) eine Frequenz des Signals ermittelt und die zweite Ansauglufttemperatur darauf basierend ermittelt. - Steuermodul (
14 ) nach Anspruch 8, wobei der Hitzdraht-Luftströmungssensor (34 ) in einem Ansaugsystem (18 ) des Motors (16 ) angeordnet ist und eine Luftströmung in den Motor (16 ) ermittelt, wenn sich der Motor (16 ) in einem arbeitenden Zustand befindet. - Steuermodul (
14 ) nach Anspruch 8, wobei die Frequenz mit der zweiten Ansauglufttemperatur linear in Beziehung steht. - Steuermodul (
14 ) nach Anspruch 8, wobei das Modul (44 ) zur Temperaturermittlung mittels des MAF-Sensors (34 ) eine Nachschlagetabelle umfasst, welche die zweite Ansauglufttemperatur als eine Funktion der Frequenz umfasst.
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