DE102016226136A1 - Verfahren zum Betreiben einer Sensoreinrichtung, Sensoreinrichtung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Sensoreinrichtung (1) eines Kraftfahrzeugs, wobei die Sensoreinrichtung (1) mehrere Sensoren (2-5) und ein Steuergerät (6) aufweist, und wobei die Sensoren (2-5) mit dem Steuergerät (6) signaltechnisch verbunden werden, und wobei von dem Steuergerät (6) die von den Sensoren (2-5) erzeugten Sensordaten verarbeitet werden. Es ist vorgesehen, dass nur einer der Sensoren (5) als Master-Sensor (M) direkt mit dem Steuergerät (6) verbunden wird, und dass die verbleibenden Sensoren (2-4) als Slave-Sensoren (S) mit dem Master-Sensor (M) verbunden werden, wobei der Master-Sensor (M) die Sensordaten der Sensoren (2-5) an das Steuergerät (6) übermittelt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Sensoreinrichtung eines Kraftfahrzeugs, wobei die Sensoreinrichtung mehrere Sensoren und ein Steuergerät aufweist, und wobei die Sensoren mit dem Steuergerät signaltechnisch verbunden werden und das Steuergerät von den Sensoren erfasste Sensorwerte verarbeitet/auswertet.
  • Weiterhin betrifft die Erfindung eine entsprechende Sensoreinrichtung, mit mehreren Sensoren und mit einem Steuergerät, das mit den Sensoren signaltechnisch verbunden ist, um die erfassten Sensorwerte zu verarbeiten beziehungsweise auszuwerten.
  • Stand der Technik
  • Verfahren und Sensoreinrichtungen der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Um die Sicherheit von Fahrzeuginsassen sowie von weiteren Verkehrsteilnehmern außerhalb eines Kraftfahrzeugs zu erhöhen, ist es bekannt, Sensoreinrichtungen einzusetzen, die mithilfe von im Kraftfahrzeug verbauten Sensoren einen erfolgenden oder drohenden Unfall detektieren und bei Bedarf eine oder mehrere Sicherheitseinrichtungen des Kraftfahrzeugs, wie beispielsweise Gurtstraffer, Airbags, oder dergleichen, ansteuern und auslösen. Für die Erkennung von Auffahrunfällen oder Frontalcrashs, werden heutzutage Beschleunigungssensoren verwendet, die zumeist im Zentralsteuergerät und/oder entlang eines Biegequerträgers des Kraftfahrzeugs verbaut werden. Für die Erkennung von Seitencrashs werden heutzutage bevorzugt Druck- und/oder Beschleunigungssensoren verwendet, wobei üblicherweise an der B-, C- oder D-Säule des Kraftfahrzeugs Beschleunigungssensoren und in der Fahrzeugtür Drucksensoren eingesetzt werden. Die Amplitude des Ausgangssignals des jeweiligen Sensors bildet dabei in der Regel die auszuwertenden Sensordaten, die ausschlaggebend für das Auslösen oder Nicht-Auslösen einer der Sicherheitseinrichtungen sind. Üblicherweise ist die Amplitude von der Masse und der Geschwindigkeit des auftreffenden Objekts abhängig. Zur Detektion von Fußgängerunfällen ist es außerdem bekannt, im Fahrzeugstoßfänger Sensoren anzuordnen, wie beispielsweise zwei oder mehrere Beschleunigungssensoren oder auch Druckschlauch-basierte Systeme.
  • Die von den Sensoren ausgegebenen Sensorwerte oder Ausgangssignale werden von einem Steuergerät mittels entsprechender Algorithmen weiter verarbeitet, um die Auslöseentscheidung zu treffen. Wird dabei erkannt, dass ein Fußgängeraufprall, Seitencrash oder Frontalcrash stattgefunden hat, so werden in Abhängigkeit dieser Auslöseentscheidung entsprechend vorteilhafte Rückhaltemittel im Kraftfahrzeug aktiviert beziehungsweise ausgelöst.
  • Auch ist bekannt, bereits im Fahrzeug verbaute Umfeldsensoren, wie beispielsweise Radar-, Kamera-, Ultraschall- oder Lidar-Sensoren zu verwenden, um eine drohende Kollision zu erkennen. Mithilfe dieser Sensoren ist dann beispielsweise vorgesehen, eine Auslöseschwelle im Steuergerät sensibel oder robust einzustellen, je nachdem, welches Objekt von der Umfeldsensorik erkannt wurde. Hierdurch kann das Auslösen der aktiven Rückhaltemittel verbessert werden.
  • Für die Kommunikation zwischen den Sensoren und dem Steuergerät werden bereits unterschiedliche Kommunikationsprotokolle eingesetzt. Das PSI5-Protokoll ist ein offener Standard, der von mehreren Herstellern initiiert wurde, durch welchen bis zu vier Sensoren pro Bus-Knoten in unterschiedlichen Konfigurationen gehandhabt werden können. Auch eine bidirektionale Kommunikation zur Sensorkonfigurierung ist durch dieses Protokoll möglich. In Airbag-Systemen werden beispielsweise Daten von Druck- oder Beschleunigungssensoren über Strom-modulierte Zweidraht-Busse ausgewertet, die über ein Manchester-kodiertes Protokoll mit dem Steuergerät kommunizieren. Dabei kann die Kommunikation auf unterschiedliche Arten und Weisen erfolgen, wobei zunächst zwischen synchronen und asynchronen Betriebsmodi unterschieden wird. Bei den synchronen Betriebsmodi ergeben sich in der Verschaltung der Sensoren mit dem Steuergerät die drei Betriebsarten Paralleler-Bus-Betrieb, bei welchem die Sensoren parallel geschaltet sind, Universal-Bus-Betrieb, bei welchem die Sensoren seriell verschaltet sind, und Daisy-Chain-Bus-Betrieb. Kombiniert mit anderen Parametern, wie der gesamten Anzahl der Zeitschlitze, Datenrate, Datenwortlänge, Parity-/CRC-Überwachung erlaubt das PSI5-Protokoll unterschiedliche Realisierungsmöglichkeiten. Weit verbreitet ist die Verwendung der 10-Bit-Datenwortlänge.
  • Die Anzahl der Sensoren im Fahrzeug nimmt stetig zu. Dadurch werden die Bus-Systeme weiter belastet. In den Sensoren sind üblicherweise Kommunikationsschnittstellen hinterlegt, wodurch der Datenaustausch zwischen Sensoren und dem Steuergerät im Fahrzeug realisiert wird. Üblicherweise ist in jedem Sensor eine eigene vollständige Kommunikationsschnittstelle hinterlegt, wodurch die Sensoren relativ komplex gestaltet sind. Sensoren, die über das PS15-Protokoll kommunizieren, sind in der Regel über eine Bus-Verbindung oder direkt mit einem Steuergerät verbunden. Der Datenaustausch verläuft innerhalb fest definierter Zeiten. Dies bedeutet, die Datenworte aus den Sensoren werden in fest definierten Zyklen übertragen.
  • Aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus der DE 42 01 642 A1 , ist es bekannt, bei komplexen Netzwerken, eine Master-Slave-Kommunikation einzurichten, um durch einen Master mehrere Slaves anzusteuern. Auch aus der Offenlegungsschrift US 6,188,314 B1 ist bereits ein Kommunikationssystem bekannt, mit einer zentralen Einheit und einer Mehrzahl von entfernten Einheiten, wobei die zentrale Einheit die entfernten Einheiten mit Energie versorgt. Aus der Offenlegungsschrift EP 1 349 326 A1 ist ein weiteres Kommunikationssystem mit einem Master- und mehreren Slave-Einrichtungen bekannt, wobei die Slave-Einrichtungen mit dem Master verbunden sind und auf Anfrage des Masters Sensordaten an den Master übermitteln.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass die Sensoreinrichtung durch ein vorteilhaftes Master-Slave-System gestaltet ist, welches eine vorteilhafte Kommunikation der Sensoren miteinander und mit dem Steuergerät erlaubt. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist es, dass nur einer der Sensoren direkt mit dem Steuergerät als Master-Sensor verbunden ist, und die weiteren Sensoren als Slave-Sensoren mit dem Master-Sensor. Dadurch erfolgt die Kommunikation zu dem Steuergerät allein durch den Master-Sensor. Hierdurch wird eine intelligente Datenübertragung erreicht und die Möglichkeit einer weiteren Erhöhung der Anzahl von Sensoren bereitgestellt. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass nur einer der Sensoren als Master-Sensor mit dem Steuergerät verbunden wird, und dass die verbleibenden Sensoren als Slave-Sensor mit dem Master-Sensor verbunden werden, wobei der Master-Sensor die Sensordaten der Sensoren, also seine eigenen Sensordaten sowie die der Slave-Sensoren, an das Steuergerät übermittelt. Damit werden die Informationen der mehreren Sensoren durch den Master-Sensor gebündelt und gebündelt dem Steuergerät übertragen. Dadurch verringert sich der Kommunikationsaufwand zwischen dem Master-Sensor und dem Steuergerät und es können weitere Sensoren, insbesondere zumindest eine weitere Sensorgruppe, bestehend aus einem Master-Sensor und mehreren Slave-Sensoren, an das Steuergerät angeschlossen werden, ohne die Kommunikation des Steuergeräts zu überlasten. Insbesondere bei der Verwendung des PS15-Protokolls ergibt sich dadurch der Vorteil, dass die Anzahl der Sensoren kostengünstig und unkompliziert erhöht werden kann.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Master-Sensor die Sensordaten beziehungsweise Sensorwerte aller Sensoren mittels zumindest eines Datenworts sendet. Wie bereits erläutert, bündelt damit der Master-Sensor die Sensorwerte der Sensoren und übermittelt diese an das Steuergerät. Bevorzugt sendet der Master-Sensor die Daten mittels nur eines Datenworts an das Steuergerät, sodass die Kommunikation besonders schlank beziehungsweise ressourcensparend erfolgt. Alternativ sendet der Master-Sensor die Sensorwerte mittels mehrerer Datenwerte an das Steuergerät.
  • Insbesondere ist vorgesehen, dass der Master-Sensor für die Sensordaten jedes Sensors jeweils ein Datenwort erstellt und nacheinander an das Steuergerät sendet. Eine derartige serielle Kommunikation erlaubt es, dass jeder Sensorwert oder -datensatz einzeln an das Steuergerät übertragen wird, sodass nachdem der Master-Sensor die Sensordaten aller Sensoren der Gruppe an das Steuergerät übertragen hat, und das Steuergerät über alle notwendigen Sensorwerte verfügt. Das übertragene Datenwort besteht dann jeweils aus genau den Sensordaten beziehungsweise dem Sensorwert eines einzelnen Sensors der Gruppe. Hierdurch ist eine einfache Zuordnung der übertragenden Sensorwerte zu den einzelnen Sensoren durch das Steuergerät möglich.
  • Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist bevorzugt vorgesehen, dass der Master-Sensor die Sensordaten der Sensoren zu einem kombinierten Datenwort zusammenführt und nur dieses an das Steuergerät sendet. Somit entspricht das Datenwort einer Zusammenfassung der Sensordaten der einzelnen Sensoren, die je nach Ausgestaltung von dem Steuergerät wieder in einzelne Sensordaten aufgeschlüsselt wird oder als kombiniertes Datenwort und damit als kombinierte Sensordaten weiter verarbeitet wird. Eine Aufschlüsselung in einzelne Sensordaten ist insbesondere dann möglich, wenn bevorzugt die Sensordaten der Sensoren zum Herstellen des kombinierten Datenworts bitweise seriell miteinander verknüpft werden. Dadurch erhält das Steuergerät jeden Sensorwert beziehungsweise jeden Datensatz, in dem das Steuergerät diesen aus dem kombinierten Datenwort herausliest.
  • Alternativ ist bevorzugt vorgesehen, dass die Sensordaten der Sensoren komprimiert und dann zu dem kombinierten Datenwort zusammengefügt werden. Damit ist die Informationsdichte des Datenworts zwar verringert, reicht jedoch für ein sicheres Auslösen einer Sicherheitseinrichtung aus. Auch hier ist gegebenenfalls ein Aufschlüsseln des kombinierten Datenworts durch das Steuergerät möglich. Für das Komprimieren werden die Daten beziehungsweise die Sensordaten der einzelnen Sensoren bevorzugt zunächst in kleine Teile zerlegt, die miteinander kombiniert und zu dem gemeinsamen Datenwort zusammengefügt werden. Um die vollständigen Sensordaten oder Daten aller Sensoren an das Steuergerät zu übertragen, werden bevorzugt mehrere gemeinsame Datenwörter erzeugt, um alle Teile der Sensorwerte beziehungsweise -Daten der einzelnen Sensoren an das Steuergerät zu übertragen.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Sensoren vorab als Master-Sensor oder als Slave-Sensoren eingestellt werden. Dies kann insbesondere an der Fertigungslinie bereits erfolgen, sodass den Sensoren beispielsweise bereits vor der Montage ihrer Funktion zugeteilt wird. Alternativ wird bevorzugt vorgesehen, dass lediglich ein Sensor als Master-Sensor vorbestimmt wird, und bei der ersten Kommunikation die mit dem Master-Sensor verbundenen Sensoren durch den Master-Sensor als Slave-Sensoren eingestellt werden.
  • Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass dem Master-Sensor den Slave-Sensor an jeweils eine eindeutige Kennung zuordnet. Die Kommunikation zwischen Master-Sensor und Steuergerät ist bereits eindeutig, da nur der Master-Sensor mit dem Steuergerät kommunikationstechnisch beziehungsweise signaltechnisch verbunden ist. Die signaltechnischen Verbindungen können grundsätzlich kabelgebunden oder drahtlos, beispielsweise per Funk, erfolgen.
  • Die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 zeichnet sich dadurch aus, dass sie speziell dazu hergerichtet ist, bei bestimmungsgemäßem Gebrauch das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen. Es ergeben sich hierdurch die bereits genannten Vorteile.
  • Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigt die einzige
    • Figur eine Sensoreinrichtung für ein Kraftfahrzeug in einer vereinfachten Darstellung.
  • Die Figur zeigt in einer vereinfachten Darstellung eine Sensoreinrichtung 1 für ein hier nicht näher dargestelltes Kraftfahrzeug. Die Sensoreinrichtung 1 ist insbesondere als Unfalldetektionseinrichtung ausgebildet, die mehrere Sensoren 2, 3, 4 und 5 aufweist, sowie ein Steuergerät 6, das die von den Sensoren 2 bis 5 erfassten beziehungsweise übermittelten Sensordaten auswertet und beispielsweise bei Bedarf eine Sicherheitseinrichtung des Kraftfahrzeugs auslöst. Insbesondere sind die Sensoren 2 bis 5 beispielsweise als Beschleunigungssensoren, als Drucksensoren, als Drehratensensoren oder als Ultraschallsensoren oder dergleichen ausgebildet. Auch kann eine Kombination derartiger Sensoren vorgesehen sein. Das Steuergerät 6 vergleicht beispielsweise die von den Sensoren erfassten beziehungsweise erzeugten Sensordaten und vergleicht diese mit vorgebbaren Grenzwerten, um über das Auslösen oder Nicht-Auslösen der Sicherheitseinrichtung zu entscheiden. Bei der Sicherheitseinrichtung kann es sich beispielsweise um ein Airbag-Gerät, einem Gurtstraffer oder ein anderes aktivierbares Rückhaltemittel in dem Kraftfahrzeug handeln.
  • Die Sensoren 2 bis 5 und das Steuergerät 6 sind insbesondere dazu ausgebildet, um mittels des PS15-Protokolls zu kommunizieren. Vorliegend sind dabei Verbindungsleitungen 7 und 8 eingezeichnet. Die Verbindungen können, wie eingezeichnet, drahtgebunden erfolgen, oder alternativ auch per Funk beziehungsweise drahtlos.
  • Die Sensoreinrichtung 1 ist dabei derart ausgebildet, dass die Sensoren 2 bis 4 mit dem Sensor 5 durch jeweils eine Verbindungsleitung 7 verbunden sind, und der Sensor 5 durch die Verbindungsleitung 8 mit dem Steuergerät 6, sodass allein der Sensor 5 direkt mit dem Steuergerät 6 verbunden ist. Der Sensor 5 ist dabei als Master-Sensor M ausgebildet, während die Sensoren 2 bis 4 als Slave-Sensoren S ausgebildet beziehungsweise eingestellt sind.
  • Die Aufgabe des Master-Sensors M liegt darin, die Daten der weiteren insbesondere baugleichen Sensoren 2 bis 5 beispielsweise zyklisch zu sammeln beziehungsweise zu erfassen. Die erfassten Daten der einzelnen Sensoren 2 bis 5 werden anschließend im Master-Sensor M zu einem einzigen Datenwort kombiniert und an das Steuergerät 6 übertragen.
  • Die Kombination der einzelnen Daten beziehungsweise Sensordaten der einzelnen Sensoren 2 bis 5 kann dabei auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen:
    • Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass eine alternierende Datenübertragung stattfindet. Das bedeutet, dass ein von dem Master-Sensor M übertragenes Datenwort genau aus den Sensordaten eines einzelnen der Sensoren 2 bis 5 besteht. Nachdem eine Anzahl von Datenworten durch den Master-Sensor M an das Steuergerät übertragen wurde, welche der Anzahl der Einzelsensoren 2 bis 5 entspricht, sind zu jedem Sensor 2 bis 5 im Steuergerät 6 die Sensordaten vorhanden und können ausgewertet werden.
    • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass eine serielle Datenübertragung stattfindet. Dabei werden die Sensordaten der einzelnen Sensoren 2 bis 5 durch den Master-Sensor M zu einem gemeinsamen Datenwort kombiniert, beispielsweise bitweise seriell, und anschließend wird das gemeinsame Datenwort durch den Master-Sensor M an das Steuergerät 6 übertragen. Nachdem das Datenwort übertragen wurde, sind dann in dem Steuergerät 6 zu jedem Sensor 2 bis 5 Daten im Steuergerät 6 vorhanden. Insbesondere sind die vollständigen Sensordaten des jeweiligen Sensors 2 bis 5 vorhanden.
    • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Daten der einzelnen Sensoren 2 bis 5 durch den Master-Sensor M zunächst in kleinere Teile zerlegt werden, die zu einem Datenwort zusammengefügt werden. Vorteilhafterweise werden mehrere Datenworte von dem Master-Sensor M erstellt, sodass die Sensordaten vollständig an das Steuergerät 6 übertragen werden.
  • Vorteilhafterweise erfolgt die Konfiguration der Sensoren 2 bis 5 als Slave-Sensoren S oder Master-Sensor M bei der Fertigstellung der Sensoren 2 bis 5. Alternativ erfolgt die Konfiguration erst nach der Endmontage.
  • Insbesondere ist vorgesehen, dass die Slave-Sensoren S dazu ausgebildet sind, sich am Master-Sensor M zu Beginn der Kommunikation anzumelden. Dann wird jedem Slave-Sensor von dem Master-Sensor M eine eindeutige Kennung zugeordnet. Die Kommunikation zwischen Master-Sensor M und Steuergerät 6 ist bereits eindeutig, da nur der Master-Sensor M mit dem Steuergerät 6 signaltechnisch verbunden ist.
  • Ein wesentlicher Vorteil der Sensoreinrichtung 1 und der Art, wie sie betrieben wird, liegt darin, dass eine intelligente Datenübertragung über die PSI5-Schnittstelle erfolgt, wobei ein Verschaltungsaufwand im Vergleich zu bekannten Lösungen reduziert und eine schlanke beziehungsweise ressourcensparende Datenübertragung eines Datenworts von dem Master-Sensor M zu dem Steuergerät 6 erfolgt. Weil die Sensoren 2 bis 5 direkt miteinander verbunden sind, ist außerdem ein Verkabelungsaufwand insbesondere zum Steuergerät 6 reduziert, wodurch sich auch Bauraumvorteile ergeben.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 4201642 A1 [0008]
    • US 6188314 B1 [0008]
    • EP 1349326 A1 [0008]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Sensoreinrichtung (1) eines Kraftfahrzeugs, wobei die Sensoreinrichtung (1) mehrere Sensoren (2-5) und ein Steuergerät (6) aufweist, und wobei die Sensoren (2-5) mit dem Steuergerät (6) signaltechnisch verbunden werden, und wobei von dem Steuergerät (6) die von den Sensoren (2-5) erzeugten Sensordaten verarbeitet werden, dadurch gekennzeichnet, dass nur einer der Sensoren (5) als Master-Sensor (M) direkt mit dem Steuergerät (6) verbunden wird, und dass die verbleibenden Sensoren (2-4) als Slave-Sensoren (S) mit dem Master-Sensor (M) verbunden werden, wobei der Master-Sensor (M) die Sensordaten der Sensoren (2-5) an das Steuergerät (6) übermittelt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Master-Sensor (M) die Sensordaten aller Sensoren (2-5) mittels zumindest eines Datenworts an das Steuergerät (6) sendet.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Master-Sensor (M) für die Sensordaten jedes Sensors (2-5) jeweils ein Datenwort erstellt und die Datenwörter nacheinander an das Steuergerät (6) sendet.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Master-Sensor (M) die Sensordaten der Sensoren (2-5) zu einem kombinierten Datenwort zusammenführt und dieses an das Steuergerät (6) sendet.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Kombinieren der Sensordaten diese bitweise seriell kombiniert werden.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensordaten der Sensoren jeweils zerteilt und dann zu zumindest einem kombinierten Datenwort zusammengefügt werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zerteilten Sensordaten mittels mehrerer kombinierter Datenwörter an das Steuergerät übertragen werden.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (2-5) vorab als Master-Sensor (M) oder als Slave-Sensoren (S) eingestellt werden.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Master-Sensor (M) den Slave-Sensoren (S) jeweils eine eindeutige Kennung zuordnet.
  10. Sensoreinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, mit mehreren Sensoren (2-5) und mit einem Steuergerät (6), wobei die Sensoren (2-5) mit dem Steuergerät (6) signaltechnisch verbunden sind, und wobei das Steuergerät (6) dazu ausgebildet ist, von den Sensoren (2-5) erzeugten Sensordaten zu verarbeiten, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (1) speziell dazu hergerichtet ist, bei bestimmungsgemäßem Gebrauch ein Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9 durchzuführen.
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