DE19743058A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Verstellung der Übersetzung eines CVT - Google Patents
Vorrichtung und Verfahren zur Verstellung der Übersetzung eines CVTInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren
zur Verstellung der Übersetzung eines CVT mit den Merkmalen
der unabhängigen Ansprüche.
Kontinuierlich verstellbare Fahrzeuggetriebe, im allgemeinen
als CVT bezeichnet, sind beispielsweise bekannt aus der
EP,A1,0 451 887. Solche CVT-Getriebe erlauben das Fahren bei
niedrigen Motordrehzahlen. Die Verstellung der Übersetzung
geschieht im allgemeinen hydraulisch, wobei der erforderli
che Hydraulikdruck durch eine von dem Fahrzeugmotor ange
triebene Hydraulikpumpe geliefert wird. Ein plötzliches und
sehr starkes Bremsen kann jedoch dazu führen, daß das CVT-
Getriebe unter Umständen beim Fahrzeugstillstand noch eine
ralativ niedrige Übersetzung aufweist, weil das Pumpenför
dervolumen bei niedrigen Motordrehzahlen in der zur Verfü
gung stehenden kurzen Bremszeit nicht ausreicht, um das Ge
triebe zu einer hohen Anfahrübersetzung hin zu verstellen.
Steht das Fahrzeug still, so kann das Getriebe nicht ver
stellt werden, so daß es das Ziel sein muß, immer kurz vor
dem Stehenbleiben des Fahrzeugs die Anfahrübersetzung zu er
reichen.
Um die Anfahrübersetzung am Ende eines Bremsvorgangs einzu
stellen, kann das Getriebe bei Erkennen einer starken Verzö
gerung so schnell wie möglich zu großen Übersetzungen hin
verstellt werden. Da zwischen dem Fahrzeugmotor und dem CVT-
Getriebe im allgemeinen ein Drehmomentenwandler angeordnet
ist, der durch eine Wandlerüberbrückungskupplung überbrückt
werden kann, ist in dem Moment, wo die Wandlerüberbrückungs
kupplung öffnet, die Motordrehzahl auf die Leerlaufdrehzahl
abgesunken. Spätestens dann kann es sein, daß das Fördervo
lumen der Hydraulikpumpe nicht mehr ausreicht, um das Ge
triebe zu verstellen, so daß das Fahrzeug bei Übersetzungen,
die kleiner als die Anfahrübersetzung sind, zum Stehen
kommt.
Eine Möglichkeit, um dieses Problem zu lösen, besteht darin,
daß während der Bremsung der Motor bei einer erhöhten Leer
laufdrehzahl betrieben wird. Dies kann jedoch nur ein sehr
begrenzter Eingriff bleiben, da beim Verzögern des Fahrzeugs
auf keinen Fall ein Vortriebsmoment durch Erhöhen der Motor
drehzahl auf die Räder wirken darf.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die
Anfahrübersetzung am Ende einer Bremsung sicher zu errei
chen, ohne den eigentlichen Bremsvorgang zu verlängern.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen An
sprüche gelöst.
Wie schon beschrieben, geht die Erfindung von einem Getriebe
aus, das zwischen einem Fahrzeugmotor und den Antriebsrädern
eines Fahrzeugs angeordnet ist und in seiner Übersetzung
stufenlos verstellbar ausgelegt ist. Dieses CVT-Getriebe
weist eine Primär- und eine Sekundärseite auf, wobei wenig
stens erste Sensormittel zur Erfassung der Drehzahl der Pri
märseite vorgesehen sind.
Der Kern der Erfindung besteht darin, daß ein Verzögerungs
zustand des Fahrzeugs vorgebbaren oder vorgegebenen Ausmaßes
festgestellt wird. In Reaktion auf die Feststellung dieses
Verzögerungszustandes wird die Ausgangsdrehzahl des Fahr
zeugmotors abhängig von der erfaßten Drehzahl der Primärsei
te eingestellt. Dabei ist insbesondere vorgesehen, das wei
tere Sensormittel zur Erfassung der Ausgangsdrehzahl des
Fahrzeugmotors vorhanden sind und die Ausgangsdrehzahl des
Fahrzeugmotors im Sinne einer Regelung auf die erfaßte Dreh
zahl der Primärseite eingestellt wird.
Die Erfindung geht davon aus, daß während eines Bremsvor
gangs durch den Fahrzeugmotor ein solches beschleunigtes Mo
ment wirken darf, das genau so groß ist, daß über den Wand
ler keine der Bremsung entgegenwirkende Vortriebsleistung
übertragen wird. Hierbei ist vorgesehen, daß zwischen dem
Fahrzeugmotor und dem Getriebe ein Momentenwandler mit einer
Wandlerüberbrückungskupplung angeordnet ist. In Reaktion auf
die Feststellung des Verzögerungszustands wird die Wand
lerüberbrückungskupplung geöffnet.
Ein hydrodynamischer Wandler überträgt genau dann keine Lei
stung, wenn die Ausgangs- und die Eingangsdrehzahl gleich
sind, der Wandlerschlupf also Null ist. Es wird also während
des Verzögerungs- bzw. Bremsvorgangs die Wandlereingangs
drehzahl, also die Motorausgangsdrehzahl, so geregelt, daß
sie gleich der Wandlerausgangsdrehzahl, also der Getriebe
eingangsdrehzahl ist. Damit ist die übertragene Leistung
über den Wandler auf den Wert Null geregelt. Wird jetzt das
Getriebe zu großen Übersetzungen hin verstellt, führt das
dazu, daß der Fahrzeugmotor auf eine Drehzahl deutlich über
der Leerlaufdrehzahl eingeregelt wird. Damit ist während des
gesamten Bremsvorgangs sichergestellt, daß die Pumpenförder
leistung groß genug ist, um das Getriebe schnell zu großen
Übersetzungen hin zu verstellen. Außerdem ist sicherge
stellt, daß vom Fahrzeugmotor keine postivbeschleunigenden
Kräfte am Rad ankommen.
Insbesondere ist vorgesehen, daß die Einstellung der Aus
gangsdrehzahl des Fahrzeugmotors, also der Wandlereingangs
drehzahl, derart erfolgt, daß ein vorgebbarer oder vorgege
bener Schwellwert nicht überschritten wird. Dies hat den
Vorteil, daß der Motor nicht unnötig hoch dreht.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgese
hen, daß die von der erfaßten Drehzahl der Primärseite ab
hängige Einstellung der Ausgangsdrehzahl des Fahrzeugmotors
nur dann geschieht, wenn die Ausgangsdrehzahl des Fahrzeug
motors und/oder die Drehzahl der Primärseite einen vorgege
benen oder vorgebbaren Schwellwert nicht unterschreitet.
Sinkt also die Getriebeeingangsdrehzahl auf einen Wert, der
um einen bestimmten Betrag größer ist als die Leerlaufdreh
zahl, so wird die erfindungsgemäße Einstellung bzw. Regelung
abgestellt.
Insbesondere ist vorgesehen, daß eine die Fahrzeuglängsge
schwindigkeit repräsentierende Verzögerungsgröße, insbeson
dere abhängig von erfaßten Raddrehzahlen, ermittelt wird.
Der Verzögerungszustand des Fahrzeugs wird dann festge
stellt, wenn die so ermittelte Verzögerungsgröße einen vor
gebbaren oder vorgegebenen Schwellwert überschreitet.
Besonders vorteilhaft ist es, daß die von der erfaßten Dreh
zahl der Primärseite abhängige Einstellung der Motordrehzahl
dann beendet wird, wenn der Verzögerungszustand nicht mehr
festgestellt wird. Die erfindungsgemäße Einstellung bzw. Re
gelung der Motordrehzahl wird dann abgebrochen, wenn die
Fahrzeugverzögerung einen bestimmten Wert unterschreitet.
Wie schon erwähnt, wird während des Verzögerungszustands die
Getriebeübersetzung zu kürzen Übersetzungen hin verstellt.
Durch die Erfindung kann auch bei besonders starken Verzöge
rungen aus niedrigen Geschwindigkeiten (30 bis 60 km/h) si
chergestellt werden, daß das Fahrzeug mit einem CVT-Getriebe
bei einer Übersetzung nahe der Anfahrübersetzung zum stehen
kommt. Außerdem kann der Motor mit Kraftstoff befeuert wer
den, um das Fördervolumen der Hydraulikpumpe zu erhöhen,
ohne daß befürchtet werden muß, daß der Motor eine der
Bremswirkung entgegenwirkende Leistung an die Räder bringt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteran
sprüchen zu entnehmen.
Die Fig. 1 zeigt ein Übersichtsbild eines kontinuierlich
verstellbaren Getriebes, während die Fig. 2 ein Ablaufdia
gramm darstellt.
Die Erfindung soll im folgenden anhand eines Ausführungsbei
spiels näher erläutert werden. In der Fig. 1 ist dabei mit
dem Bezugszeichen 2 ein stufenloses Umschlingungsgetriebe in
Kraftfahrzeugen zum Zweck der Kraftübertragung vom Motor 1
zu den Antriebswellen 3 der Räder dargestellt. Ein solches
stufenloses Getriebe hat beispielsweise einen Drehmoment
wandler 4 und Kupplungen 5 für Vorwärts- und Rückwärtsfahr
tumschaltungen, die zwischen dem Motor 1 und dem Variator 6
angeordnet sind. Der Wandler 4 kann mittels des Wandlerüber
brückungskupplung 23 bis hin zu einem schlupffreien Betrieb
überbrückt werden. Das öffnen und Schließen der Wandlerüber
brückungskupplung 23 ist dabei mit der Ansteuerung der Wand
lerüberbrückungskupplung 23 durch das Signal Wkon/off skiz
ziert.
Die Betriebsabläufe des Fahrzeugmotors 1 werden durch das
Motorsteuergerät 22 gesteuert beziehungsweise geregelt. Die
Ausgangsdrehzahl Nmot des Motors 1, die der Eingangsdrehzahl
des Wandlers 4 entspricht, wird durch den Drehzahlsensor 25
erfaßt. Die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit Vl wird im Block
24, im allgemeinen abhängig von den sensorisch erfaßten Rad
drehzahlen, ermittelt. Zur Einstellung einer bestimmten Aus
gangsdrehzahl Nmot wird dem Motorsteuergerät 22 von der Ein
heit 20 das Signal Mot übermittelt.
Der Variator 6 besteht aus einem antriebs- (primären) und
einem abtriebsseitigen (sekundären) Kegelscheibensatz 7 und
8, wobei mit Hilfe einer Kette oder eines Schubgliederban
des 9 die Kraft von dem Antriebs- 7 zum Abtriebsscheiben
satz 8 übertragen wird. Jeder Kegelscheibensatz besteht aus
einer axial feststehenden und einer axial beweglichen Schei
be. Durch gleichzeitige Variation der axial beweglichen
Scheiben auf dem Antriebs- und dem Abtriebsscheibensatz än
dert sich die Übersetzung des Variators 6 von einer hohen
Anfahrübersetzung zu einer niedrigen Übersetzung Overdrive.
Der Abtriebsscheibensatz ist über ein Ausgleichsgetriebe 10
mit den Antriebswellen 3 der Räder verbunden. Die axial be
weglichen Kegelscheiben 7 und 8 sind hydraulisch verstellbar
und besitzen dazu die Ölkammern 11 und 12.
Zur Druckölversorgung besitzt das Getriebe eine Ölpumpe 13,
die im allgemeinen mit der Drehzahl des Verbrennungsmotors 1
läuft. In einer möglichen Ausführungsform wird die Spannung
des Bandes 9 mit Hilfe eines Druckbegrenzungsventils 14 ein
gestellt, welches den Druck in der abtriebsseitigen Ölkam
mer 12 reguliert. Die Getriebeübersetzung wird mit Hilfe ei
nes Proportionalventils (Primärventil) 15 an der Primärseite
eingestellt.
Dieses Primärventil 15 kann in der Stellung A Öl aus der an
triebsseitigen Ölkammer 11 ablassen und somit den Druck ver
mindern, wodurch sich die Übersetzung nach Low verstellt. In
der Stellung C fließt Öl in die antriebsseitige Ölkammer 11,
wodurch sich die Übersetzung in Richtung Overdrive verändert
und der Druck in der antriebsseitigen Ölkammer 11 ansteigt.
In der Stellung B des Proportionalventils 15 ist die Ölkam
mer 11 abgedichtet, d. h. es kann nahezu kein Öl aus der Öl
kammer 11 zu- oder abfließen. Das Proportionalventil 15 kann
beispielsweise direktgesteuert sein oder durch ein Vorsteu
erventil in bekannter Weise angesteuert werden.
In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel wird durch
Einstellen eines Stromes I in dem Magneten 16 eine Kraft auf
den Ventilschieber erzeugt. Durch die am Ventilschieber vor
handene Feder 17 stellt sich eine bestimmte Stellung des
Proportionalventils 15 ein. Das bedeutet, daß der Strom I
durch den Magneten 16 die Stellung des Proportionalven
tils 15 und damit den Öffnungsquerschnitt des Ventils be
stimmt.
Weiterhin existiert ein Sensor 18 zur Ermittelung der Pri
märdrehzahl Np und ein Sensor 19 zur Ermittelung der Sekun
därdrehzahl Ns. Die Primär- und Sekundärsensorsignale Np und
Ns werden einem Steuergerät 20 zugeführt, welches den
Strom I durch den Magneten 16 des Proportionalventils 15
einstellt. Weiterhin ist beispielsweise ein Sensor 21 zur
Ermittelung der Stellung α des vom Fahrer betätigbaren Fahr
pedals angeschlossen.
Die Fig. 2 zeigt einen Ablauf der Erfindung gemäß dem Aus
führungsbeispiel. Nach dem Startschritt 201 wird im
Schritt 202 aus der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit Vl die Fahr
zeuglängsbeschleunigung al als zeitliche Ableitung der Fahr
zeuglängsgeschwindigkeit bestimmt. Die Fahrzeuglängsge
schwindigkeit wird dabei im Block 24 der Fig. 1 im allge
meinen abhängig von den Raddrehzahlen bestimmt.
Im Block 203 wird die so bestimmte Längsbeschleunigung mit
einem ersten Schwellwert SW1, der beispielsweise 3,5 m/sec.2
betragen kann, verglichen. Unterschreitet die Fahrzeuglängs
beschleunigung den Schwellwert SW1, so wird direkt zum End
schritt 210 übergegangen, da in diesem Fall keine hinrei
chend große Verzögerung des Fahrzeugs vorliegt. Überschrei
tet jedoch die Fahrzeuglängsverzögerung den Schwellwert SW1,
so wird im Schritt 204 die Wandlerüberbrückungskupplung
durch das Signal Wkoff geöffnet. Gleichzeitig wird die Ge
triebeübersetzung durch Ansteuerung ΔI des Ventils 15 mög
lichst schnell zu großen Übersetzungen hin verstellt. Im
Schritt 205 wird abgefragt, ob die Getriebeeingangsdrehzahl,
die Primärdrehzahl Np kleiner ist als ein Schwellwert SW2,
beispielsweise 2500 Umdrehungen/Minute. Ist dies der Fall,
so wird im Schritt 206 die Motorausgangsdrehzahl Nmot auf
die Getriebeeingangsdrehzahl Np geregelt. Dies geschieht
entweder direkt von der Einheit 20 aus oder durch eine ent
sprechende Ansteuerung der Motorsteuerung 22 durch das Si
gnal Mot.
Wird im Schritt 205 jedoch festgestellt, daß die Drehzahl
grenze SW2 überschritten wird, so wird direkt zum Schritt
207 übergegangen. Durch die Abfrage 205 wird das Überschrei
ten einer oberen Drehzahlgrenze SW2 vermieden, indem der Mo
tor oberhalb dieser Grenze kein Moment mehr erzeugt.
Im Schritt 207 wird die Getriebeeingangsdrehzahl Np mit ei
nem dritten Schwellwert SW3, der beispielsweise
200 Umdrehungen größer ist als die Leerlaufdrehzahl des Mo
tors, verglichen. Überschreitet die Getriebeeingangsdrehzahl
den unteren Drehzahlschwert SW3 (Abfrageergebnis "Nein" im
Block 207), so befindet sich die Getriebeeingangsdrehzahl
noch hinreichend weit von der Leerlaufdrehzahl des Motors
entfernt, woraufhin im Schritt 208 erneut die Fahrzeuglängs
verzögerung al bestimmt wird.
Wird im Block 207 jedoch festgestellt, daß die Getriebeein
gangsdrehzahl den unteren Schwellwert SW3 unterschreitet, so
wird direkt zum Endschritt 210 übergegangen und die erfin
dungsgemäße Regelung abgebrochen.
Ist die Getriebeeingangsdrehzahl jedoch noch hinreichend
weit von der Leerlaufdrehzahl des Motors entfernt, so wird
nach der erneuten Bestimmung der Fahrzeuglängsverzögerung im
Block 208 im Block 209 überprüft, ob die aktuelle Fahrzeu
glängsverzögerung al einen vierten Schwellwert SW4, der bei
spielsweise 2 m/sec.2 betragen kann, unterschreitet. Ist die
Fahrzeuglängsverzögerung noch hinreichend groß, dauert also
der Bremsvorgang noch an (Abfrageergebnis "Nein" im
Block 209), so wird mit der Ansteuerung der Blöcke 205
bzw. 206 die erfinderungsgemäße Regelung aufrechterhalten.
Die Regelung wird mit Übergang zum Endschritt 210 dann ab
gebrochen, wenn im Block 209 bemerkt wird, daß die aktuelle
Fahrzeuglängsverzögerung den vierten Schwellwert SW4 unter
schreitet. In diesem Fall liegt kein Bremsvorgang hinrei
chender Größe mehr vor.
Nach dem Endschritt 210 wird der in der Fig. 2 gezeigte Ab
lauf erneut gestartet.
Zusammenfassend ist zu bemerken, daß die Erfindung eine Ver
stellung der Übersetzung eines zwischen einem Fahrzeugmotor
und den Antriebsrädern angeordneten und in seiner Überset
zung stufenlos verstellbaren Getriebes mit einer Primär- und
Sekundärseite betrifft. Erfindungsgemäß sind Mittel vorgese
hen, mittels der ein Verzögerungszustand des Fahrzeugs vor
gebbarer oder vorgegebenen Ausmaßes festgestellt wird. In
Reaktion auf die Feststellung eines solchen Verzögerungszu
standes wird die Ausgangsdrehzahl des Fahrzeugmotors abhän
gig von der erfaßten Drehzahl der Primärseite eingestellt
bzw. geregelt. Durch die Erfindung kann auch bei besonders
starken Verzögerungen bei niederigen Geschwindigkeiten (30
bis 60 Stundenkilometern) sichergestellt werden, daß das
Fahrzeug mit einem CVT-Getriebe bei einer Übersetzung nahe
der Anfahrübersetzung zum Stillstand kommt. Außerdem kann
der Motor mit Kraftstoff befeuert werden, um das Fördervolu
men der Hydraulikpumpe zu erhöhen, ohne daß befürchtet wer
den muß, daß der Fahrzeugmotor eine der Bremswirkung entge
genwirkende Leistung an die Räder bringt.
Claims (10)
1. Vorrichtung zur Verstellung der Übersetzung eines zwi
schen einem Fahrzeugmotor (1) und den Antriebsrädern ange
ordneten und in seiner Übersetzung stufenlos verstellbaren
Getriebes (2) mit einer Primär- und einer Sekundärseite (7,
8), bei dem wenigstens erste Sensormittel (18) zur Erfassung
der Drehzahl (Np) der Primärseite (7) vorgesehen sind, wobei
Mittel (20) vorgesehen sind, mittels der ein Verzögerungszu
stand des Fahrzeugs vorgebbaren oder vorgegebenen Ausmaßes
festgestellt wird und in Reaktion auf die Feststellung des
Verzögerungszustands die Ausgangsdrehzahl (Nmot) des Fahr
zeugmotors (1) abhängig von der erfaßten Drehzahl (Np) der
Primärseite (7) eingestellt wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
zweite Sensormittel (25) zur Erfassung der Ausgangsdrehzahl
(Nmot) des Fahrzeugmotors (1) vorgesehen sind und die Aus
gangsdrehzahl (Nmot) des Fahrzeugmotors (1) im Sinne einer
Regelung auf die erfaßte Drehzahl (Np) der Primärseite (7)
eingestellt wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Einstellung der Ausgangsdrehzahl (Nmot) des Fahrzeugmo
tors (1) derart erfolgt, daß ein vorgebbarer oder vorgegebe
ner zweiten Schwellwert (SW2) nicht überschritten wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die von der erfaßten Drehzahl (Np) der Primärseite (7) ab
hängige Einstellung der Ausgangsdrehzahl (Nmot) des Fahr
zeugmotors (1) nur dann geschieht, wenn die Ausgangsdrehzahl
(Nmot) des Fahrzeugmotors (1) und/oder die Drehzahl (Np) der
Primärseite (7) einen vorgebbaren oder vorgegebenen dritten
Schwellwert (SW3) nicht unterschreitet.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
eine die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit repräsentierende Ver
zögerungsgröße (al), insbesondere abhängig von erfaßten Rad
drehzahlen, ermittelt wird, und der Verzögerungszustand des
Fahrzeugs dann festgestellt wird, wenn die ermittelte Verzö
gerungsgröße (al) einen ersten vorgebbaren oder vorgegebenen
Schwellwert (SW1) überschreitet.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die von der erfaßten Drehzahl (Np) der Primärseite (7) ab
hängige Einstellung der Ausgangsdrehzahl (Nmot) des Fahr
zeugmotors (1) dann beendet wird, wenn der Verzögerungszu
stand nicht mehr festgestellt wird.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
in Reaktion die Feststellung des Verzögerungszustands die
Getriebeübersetzung zu kürzeren Übersetzungen hin verstellt
wird.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen dem Fahrzeugmotor (1) und dem Getriebe ein Momen
tenwandler (4) mit einer Wandlerüberbrückungskupplung (23)
angeordnet ist und die Mittel (20) derart ausgestaltet sind,
daß in Reaktion auf die Feststellung des Verzögerungszu
stands die Wandlerüberbrückungskupplung (23) geöffnet wird.
9. Verfahren zur Verstellung der Übersetzung eines zwischen
einem Fahrzeugmotor (1) und den Antriebsrädern angeordneten
und in seiner Übersetzung stufenlos verstellbaren Getriebes
(2) mit einer Primär- und einer Sekundärseite (7, 8), bei
dem wenigstens die Drehzahl (Np) der Primärseite (7) erfaßt
wird, ein Verzögerungszustand des Fahrzeugs vorgebbaren oder
vorgegebenen Ausmaßes festgestellt wird und in Reaktion auf
die Feststellung des Verzögerungszustands die Ausgangsdreh
zahl (Nmot) des Fahrzeugmotors (1) abhängig von der erfaßten
Drehzahl (Np) der Primärseite (7) eingestellt wird, wobei
insbesondere vorgesehen ist, daß die Ausgangsdrehzahl (Nmot)
des Fahrzeugmotors (1) erfaßt wird und die Ausgangsdrehzahl
(Nmot) des Fahrzeugmotors (1) im Sinne einer Regelung auf
die erfaßte Drehzahl (Np) der Primärseite (7) eingestellt
wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen dem Fahrzeugmotor (1) und dem Getriebe ein Momen
tenwandler (4) mit einer Wandlerüberbrückungskupplung (23)
angeordnet ist und in Reaktion auf die Feststellung des Ver
zögerungszustands die Wandlerüberbrückungskupplung (23) ge
öffnet wird.
Priority Applications (7)
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---|---|---|---|
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