JP2008193783A - 充電制御方法、携帯端末および充電制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】携帯端末の発熱、温度上昇あるいは過充電を確実に防止しつつ、迅速に充電を行う充電制御方法を提供する。
【解決手段】二次電池１０９の充電中に、携帯端末１０内の発熱量が多い部品の近傍に配置した温度センサ１１３の測定温度が、携帯端末１０の待機中、通話中それぞれの状態に応じてあらかじめ定めた所定温度よりも高い場合、充電制御部１１０により、測定温度が前記所定温度以下に低下するまで二次電池１０９の充電動作を一旦停止する。また、温度センサ１１３を携帯端末１０内の発熱量が多い複数の箇所に配置する。さらに、携帯端末１０が通話中の状態にあった場合には、充電制御部１１０により、二次電池１０９の出力電圧に応じて充電電流を可変に制御し、電圧測定部１１２で測定した二次電池１０９の出力電圧が低いほど、二次電池１０９の充電電流の電流値を大きい値に切り替えて充電動作を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、充電制御方法、携帯端末および充電制御システムに関し、特に、充電時間を短縮するために急速充電を行う携帯端末の充電制御方法、携帯端末および充電制御システムに関する。

従来の技術においては、携帯端末が、通話の待機時および通話時の如何に関わらず、充電装置に接続されている充電中の状態にある限り、携帯端末の内部を一定した充電電流が流れている。このような充電時において、特にテレビ電話等の電力消費が大きな通信を行うと、待機時よりも、携帯端末の発熱が多くなる。

このため、従来は、発熱対策として、携帯端末の基板上の発熱部品（バッテリ、ダイオード、電源制御ＩＣ等）のレイアウトを分散させたり、筐体のケースにグラファイト等の発熱シートを貼ったりすることが行われている。しかし、今後、携帯端末の高機能化と小型化とがさらに進んでいくと、これらの発熱対策だけでは、対応が難しくなってくる。

かかる問題を解決するために、例えば、特許文献１の特開平９−１３０４５６号公報「充電システム」においては、充電を行う際に、携帯電話機が通話中か否かを判定して、通話中の状態にない場合は、急速充電を行うために大きな充電電流で充電を行うが、通話中の状態にある場合は、トリクル用電源からの小さな充電電流で充電を行うという制御技術が提案されている。
特開平９−１３０４５６号公報（第３−４頁）

しかしながら、前記特許文献１においては、通話中の状態にある場合、二次電池の自然放電の電流値をわずかに上回る量の一定の充電電流をトリクル充電動作として流すものであり、二次電池の出力電圧が如何に低下した状態であっても、あるいは、携帯電話機の温度が如何なる状態にあったとしても、微小な一定の充電電流による充電動作が継続するのみであり、満充電状態に近い状態にまで充電することができなく、また、携帯電話機が発熱していても、そのまま充電動作を継続して、さらに、温度が上昇し続けてしまう。

つまり、従来の技術では、通話中における充電動作では、充電電流を変更する制御を行っていないため、充電が不十分になり、通話状態を継続できなくなる場合が発生するのみならず、場合によっては、携帯電話機の温度上昇が異常な値にまで及んでしまう場合も発生しかねない。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、携帯端末の二次電池の充電を行う場合、携帯端末の各部の温度の如何、通話中・待機中の如何、二次電池の出力電圧の如何、に応じて、充電電流を適宜可変に制御することを可能とすることにより、携帯端末の発熱、温度上昇あるいは過充電を確実に防止しつつ、迅速に充電を行うことが可能な充電制御方法、携帯端末および充電制御システムを提供することを目的とする。

前述の課題を解決するため、本発明による充電制御方法、携帯端末および充電制御システムは、次のような特徴的な構成を採用している。

（１）携帯端末の二次電池の充電を制御する充電制御方法において、前記携帯端末内の温度、前記携帯端末の通話中・待機中の状態、前記二次電池の出力電圧に応じて、前記二次電池を充電する充電電流の電流値を可変に制御する充電制御方法。
（２）前記携帯端末が待機中の状態にあった場合に、前記携帯端末内の温度が、待機中において充電動作を行うことが可能か否かを判別するためにあらかじめ定めた第１の温度閾値よりも高い場合、前記携帯端末内の温度が、前記第１の温度閾値以下に低下するまで、充電動作を一旦停止し、前記携帯端末が通話中の状態にあった場合に、前記携帯端末内の温度が、通話中において充電動作を行うことが可能か否かを判別するためにあらかじめ定めた第２の温度閾値よりも高い場合、前記携帯端末内の温度が、前記第２の温度閾値以下に低下するまで、充電動作を一旦停止する上記（１）の制御方法。
（３）前記第２の温度閾値が前記第１の温度閾値よりも低い値に設定される上記（２）の充電制御方法。
（４）前記携帯端末内の温度の測定箇所が、発熱量が多い部品の近傍の箇所として、複数個設定され、いずれかの測定箇所の測定温度が、前記携帯端末が待機中の状態にあった場合は前記第１の温度閾値よりも高いことが検知された際に、または、前記携帯端末が通話中の状態にあった場合は前記第２の温度閾値よりも高いことが検知された際に、充電動作を一旦停止する上記（２）または（３）の充電制御方法。
（５）前記携帯端末が通話中の状態にあった場合、前記二次電池の出力電圧が低いほど、前記二次電池の充電電流の電流値を大きい値に切り替えて、充電動作を行う上記（１）の充電制御方法。
（６）前記二次電池の出力電圧が、急速充電を要する最高の電圧値としてあらかじめ定めた第１の電圧閾値以下の電圧値であった場合、前記二次電池の充電電流の電流値を、許容される最大限度の電流値に切り替えて充電動作を行い、前記二次電池の出力電圧が、前記第１の電圧閾値よりも高く、通話中の状態における充電動作を行う際に許容される最低限度の電流値による充電動作に切り替える最低の電圧値としてあらかじめ定めた第２の電圧閾値以下の電圧値であった場合、前記二次電池の充電電流の電流値を、通話中の標準の充電電流値としてあらかじめ定めた電流値に切り替えて充電動作を行い、前記二次電池の出力電圧が、前記第１の電圧閾値よりも高い場合、前記二次電池の充電電流の電流値を、通話中の状態における充電動作を行う際に許容される最低限度の電流値に切り替えて充電動作を行う上記（５）の充電制御方法。
（７）上記（１）ないし（６）のいずれかの充電制御方法を実装している携帯端末。
（８）当該携帯端末が、携帯電話機、ＰＨＳ電話機、携帯情報端末（ＰＤＡ）、携帯ノートＰＣ、携帯型ゲーム機、携帯音楽プレーヤ、のいずれかである上記（７）の携帯端末。
（９）上記（７）または（８）の携帯端末と、前記携帯端末に対して充電電流を供給する充電装置とから構成されていることを特徴とする充電制御システム。

本発明の充電制御方法、携帯端末および充電制御システムによれば、以下のような効果を奏することができる。

第１に、通話中に充電する場合は、二次電池のバッテリ電圧（出力電圧）を測定して、その出力電圧の如何に応じて、充電電流を適宜変更しているので、携帯端末の発熱や温度上昇、過充電を抑えつつ、迅速に充電を行うことが可能になるという効果が得られる。

また、第２に、充電時に、携帯端末の各部の温度を測定し、所定温度を超えた場合には、充電動作を停止し、所定温度以下になった時点で、充電動作を再開するため、携帯端末の温度が異常に上昇することを抑止して、携帯端末を安全な温度範囲に保つことができる。

また、第３に、携帯端末の待機状態における充電時には、許容される最大限度の充電電流を流すように制御し、急速充電を行うことが可能であり、従来の急速充電動作と同等の短い充電時間で満充電状態にすることができる。また、通話中の状態にあっても、二次電池のバッテリ電圧（出力電圧）が低いほど、充電電流の電流値を大きい値に設定して、できるだけ速やかに満充電に近い状態にまで充電を行うようにし、通話状態を確実に継続可能な電圧値とすることができる。

以下、本発明による充電制御方法、携帯端末および充電制御システムの好適実施形態例について添付図を参照して説明する。

（本発明の特徴）
本発明の実施例の説明に先立って、まず、本発明の特徴について説明する。本発明は、携帯端末のバッテリ（二次電池）の充電時に、バッテリ電圧（出力電圧）や携帯端末の温度を測定して、測定結果に応じて、充電電流を可変に制御し、携帯端末の発熱を抑えるとともに、過充電を防止しつつ迅速に充電を行うことを可能とすることを特徴としている。

（実施例の構成）
図１に、本発明の充電制御方法を適用する携帯端末のブロック構成の一例を示している。図１において、携帯端末１０は、図示を省略した基地局と無線通信を行う無線処理部１０１と、当該携帯端末１０の各部を制御する制御部１０２と、当該携帯端末１０を制御するための制御プログラム等のデータを格納する記憶部１０３と、テレビ電話時に用いられるカメラ部１０４と、各種情報を表示する表示部１０５と、無線処理部１０１で受信した音声を再生するスピーカ１０６と、当該携帯端末１０のユーザの音声が入力されるマイク１０７と、テンキーやカーソルキー等を含み、当該携帯端末１０のユーザからの操作入力を受け付ける操作部１０８とを少なくとも有して構成されている。

また、図１に示す携帯端末１０の電源系統として、当該携帯端末１０の各部に電力を供給する二次電池１０９と、二次電池１０９の充電電流を制御する充電制御部１１０と、充電制御部１１０と外部の充電装置２０との間を接続するための充電端子１１１とを少なくとも有している。

また、図１に示す本実施例の携帯端末１０は、当該携帯端末１０の各所の温度を測定する温度センサ１１３を有している。該温度センサ１１３は、特に、無線処理部１０１、制御部１０２、カメラ部１０４（内蔵ＤＳＰから発熱）、二次電池１０９、充電制御部１１０等、比較的発熱量の多い部品の近傍にそれぞれ配置されている。該温度センサ１１３の測定温度は、制御部１０２によってモニタされる。さらに、二次電池１０９の出力電圧を測定する電圧測定部１１２を有しており、電圧測定部１１２の測定電圧も、制御部１０２によってモニタされている。

（実施例の動作の説明）
次に、図１の携帯端末１０の充電制御方法の一例について、図２のフローチャートを用いて説明する。図２は、本発明の充電制御方法の一例を示すフローチャートである。図２の処理は、制御部１０２によって実行され、充電制御部１１０に指令を出すことで、二次電池１０９への充電電流が制御される。

まず、二次電池１０９のバッテリ電圧（出力電圧）が低い状態（Ｌｏｗ Ｂａｔｔｅｒｙ状態）にあるか否かを判断する（ステップＳ１）。二次電池１０９のバッテリ電圧が、例えば３．４５Ｖ以下のＬｏｗ Ｂａｔｔｅｒｙ状態になっている場合（ステップＳ１の（≦３．４５Ｖ）の場合）、通話機能の動作が不可能な状態にあるため、ステップＳ３に移行して、急速に充電を行う「待機充電プロセス」によって充電する。

一方、二次電池１０９のバッテリ電圧が、例えば３．４５Ｖよりも大きく、Ｌｏｗ Ｂａｔｔｅｒｙ状態ではなかった場合（ステップＳ１の（＞３．４５Ｖ）の場合）、通話機能の動作が可能な状態にあるので、現在、音声通話（ＡＭＲ）もしくはテレビ電話（ＶＰ）を行っているか否かを判断する（ステップＳ２）。音声通話やテレビ電話等、通話中であった場合は（ステップＳ２のＹｅｓ）、ステップＳ７に移行して、携帯端末１０の発熱を抑えるために、二次電池１０９の出力電圧レベルに応じて、過大な充電電流が流れないように、かつ、迅速に充電を行うように、電流値を可変に制御して充電を行う「通話中充電プロセス」によって充電する。また、音声通話やテレビ電話等の通話中ではなかった場合は（ステップＳ２のＮｏ）、ステップＳ３に移行して、急速に充電を行う「待機充電プロセス」によって充電する。

＜待機充電プロセス＞（充電電流：６００ｍＡ）
ステップＳ３では、「待機充電プロセス」を実施するために、充電制御部１１０に対してその旨の指示を通知することによって、充電装置２０から二次電池１０９に対する充電電流を、許容される最大限度の電流値例えば６００ｍＡに設定して充電動作を開始する（ステップＳ３）。しかる後、二次電池１０９のバッテリ残量が満充電状態に達したか否かを判断する（ステップＳ４）。二次電池１０９のバッテリ残量が満充電状態に達した場合は（ステップＳ４のＹｅｓ）、充電動作を終了する。

まだ、二次電池１０９のバッテリ残量が満充電状態に達していなかった場合（ステップＳ４のＮｏ）、温度センサ１１３によって携帯端末１０の各部の温度を常時測定している結果を確認する(ステップＳ５)。待機中の充電動作を行うことが可能か否かを判別するためにあらかじめ定めた第１の温度閾値例えば４８℃よりも高くなっていた場合（ステップＳ５の(＞４８℃)の場合）、充電動作を一旦停止し（ステップＳ６）、携帯端末１０の各部の温度が、あらかじめ定めた第１の温度閾値例えば４８℃以下に低下するまで、ステップＳ５、Ｓ６の処理を繰り返して、充電動作を一旦停止する。

携帯端末１０の各部の温度が、あらかじめ定めた第１の温度閾値例えば４８℃以下になった場合（ステップＳ５の(≦４８℃)の場合）、ステップＳ３に復帰して、許容される最大限度の電流値例えば６００ｍＡの充電電流による充電動作を再開し、二次電池１０９のバッテリ残量が満充電状態に達した時点で（ステップＳ４のＹｅｓ）、「待機充電プロセス」の充電動作を終了する。

＜通話中充電プロセス＞（充電電流：６００ｍＡ、４００ｍＡ、２００ｍＡのいずれか可変）
ステップＳ７では、「通話中充電プロセス」を実施するために、充電制御部１１０に対してその旨の指示を通知することによって、充電装置２０から二次電池１０９に対する充電電流を、通話中充電プロセスの標準電流値例えば４００ｍＡに設定して充電動作を開始する（ステップＳ７）。しかる後、二次電池１０９の出力電圧を電圧測定部１１２によって測定した結果を確認する（ステップＳ８）。

二次電池１０９の出力電圧が、急速充電を要する最高の電圧値としてあらかじめ定めた第１の電圧閾値例えば３．５５Ｖ以下であった場合（ステップＳ９の（≦３．５５Ｖ)の場合）、急速充電を行うために、充電制御部１１０に対してその旨の指示を通知することによって、充電装置２０から二次電池１０９に対する充電電流を、許容される最大限度の電流値例えば６００ｍＡに切り替えて充電動作を継続する（ステップＳ１０）。一方、二次電池１０９の出力電圧が、あらかじめ定めた第１の電圧閾値例えば３．５５Ｖよりも高かった場合（ステップＳ９の（＞３．５５Ｖ)の場合）、二次電池１０９の出力電圧が、通話中充電プロセスにおいて許容される最低限度の電流値例えば２００ｍＡによる充電動作に切り替える最低の電圧値としてあらかじめ定めた第２の電圧閾値例えば３．７５Ｖ以下であるか否かを確認する（ステップＳ１１）。

二次電池１０９の出力電圧が、通話中充電プロセスにおいて許容される最低限度の電流値例えば２００ｍＡによる充電動作に切り替えるべき最低の電圧値である第２の電圧閾値例えば３．７５Ｖ以下、つまり、通話中充電プロセスの標準電流値例えば４００ｍＡによる充電動作を継続して行うことを許容する最高の電圧値である第２の電圧閾値例えば３．７５Ｖ以下であった場合（ステップＳ１１の（≦３．７５Ｖ)の場合）、すなわち、二次電池１０９の出力電圧が、３．５５Ｖよりも高く、３．７５Ｖ以下の電圧範囲内にあった場合は、充電制御部１１０に対してその旨の指示を通知することによって、通話中充電プロセスの標準電流値例えば４００ｍＡによる充電動作を継続する（ステップＳ１２）。

一方、二次電池１０９の出力電圧が、あらかじめ定めた第２の電圧閾値例えば３．７５Ｖよりも高かった場合（ステップＳ１１の（＞３．７５Ｖ)の場合）、過大な充電電流が流れて、携帯端末１０が異常に発熱しないように、低充電電流による充電動作を行うために、充電制御部１１０に対してその旨の指示を通知することによって、充電装置２０から二次電池１０９に対する充電電流を、最低限度の電流値例えば２００ｍＡに切り替えて充電動作を継続する（ステップＳ１３）。

しかる後、前述のいずれかの充電電流値による充電動作を継続して実施している状態において、温度センサ１１３によって携帯端末１０の各部の温度を測定している結果を確認する(ステップＳ１４)。この測定結果として、通話中における充電動作を行うことが可能か否かを判別するためにあらかじめ定めた第２の温度閾値例えば４３℃よりも高くなっていた場合（ステップＳ１４の(＞４３℃)の場合）、第２の温度閾値例えば４３℃以下になるまで、充電動作を一旦停止し（ステップＳ１５）、携帯端末１０の各部の温度が、あらかじめ定めた第２の温度閾値例えば４３℃以下に低下するまで、ステップＳ１４、Ｓ１５の処理を繰り返して、充電動作を一旦停止する。

携帯端末１０の各部の温度が、あらかじめ定めた第２の温度閾値例えば４３℃以下になった場合（ステップＳ１４の(≦４３℃)の場合）、充電動作を再開する（ステップＳ１６）。しかる後、現在、音声通話（ＡＭＲ）もしくはテレビ電話（ＶＰ）を継続して行っているか否かを判断する（ステップＳ１７）。音声通話やテレビ電話等の通話中であった場合は（ステップＳ１７のＹｅｓ）、ステップＳ８に復帰して、充電電流値を可変に制御して充電を行う「通話中充電プロセス」によって充電する動作を継続する。一方、音声通話やテレビ電話等の通話中ではなかった場合は（ステップＳ１７のＮｏ）、通話が終了して待機中の状態に移行しているので、ステップＳ３に移行して、急速に充電を行う「待機充電プロセス」によって充電する動作に切り替える。

以上のような充電動作を行うことにより、通話中においては、二次電池１０９の出力電圧、携帯端末１０の各部の測定温度の如何に応じて、充電電流の電流値を可変に制御することにより、携帯端末１０の発熱や温度上昇、過充電を抑制することができる。なお、前述した測定温度、出力電圧に関する閾値および充電電流の電流値は一例を示すものであり、本発明においては、対象とする携帯端末１０に応じて、適宜、チューニングすることを可能としている。

また、図２のフローチャートにおいては、「通話中充電プロセス」における充電電流の電流値を、二次電圧１０９の出力電圧の如何に応じて、３段階に切り替える動作例について示したが、本発明は、かかる場合のみに限るものではなく、任意に定めた複数の段階に、二次電圧１０９の出力電圧に応じて充電電流の電流値を切り替えるように制御しても良い。つまり、二次電池１０９のバッテリ電圧（出力電圧）が低いほど、充電電流の電流値を大きい値に設定して、より迅速に充電を行うように制御するために、バッテリ電圧（出力電圧）に応じて、充電電流の電流値を、適宜、複数の段階に切り替え可能としても良い。

なお、本実施例に適用する携帯端末１０は、如何なる携帯型の機器であってもかまわなく、例えば、携帯電話機、ＰＨＳ電話機、携帯情報端末（ＰＤＡ）、携帯ノートＰＣなどのいずれであってもかまわないし、携帯型のゲーム機や携帯音楽プレーヤであってもかまわない。

（実施例の効果の説明）
以上に詳細に説明したように、本実施例によれば、通話中に充電する場合は、二次電池１０９のバッテリ電圧（出力電圧）を電圧測定部１１２にて測定して、その出力電圧の如何に応じて、充電電流を適宜変更しているので、携帯端末１０の発熱や温度上昇、過充電を抑えつつ、迅速に充電を行うことが可能になるという効果が得られる。

また、充電時に、携帯端末１０の各部の温度を温度センサ１１３にて測定し、所定温度を超えた場合には、充電動作を停止し、所定温度以下になった時点で、充電動作を再開するため、携帯端末１０の温度が異常に上昇することを抑止して、携帯端末１０を安全な温度範囲に保つことができる。

また、携帯端末１０の待機状態における充電時には、許容される最大限度の充電電流を流すように制御し、急速充電を行うことが可能であり、従来の急速充電動作と同等の短い充電時間で満充電状態にすることができる。また、通話中の状態にあっても、二次電池１０９のバッテリ電圧（出力電圧）が低いほど、充電電流の電流値を大きい値に設定して、できるだけ速やかに満充電に近い状態にまで充電を行うようにし、通話状態を確実に継続可能な電圧値とすることができる。

以上、本発明の好適実施例の構成を説明した。しかし、斯かる実施例は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではないことに留意されたい。本発明の要旨を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であることは、当業者には容易に理解できよう。

本発明の充電制御方法を適用する携帯端末のブロック構成の一例を示すブロック構成図である。 本発明の充電制御方法の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 携帯端末
２０ 充電装置
１０１ 無線処理部
１０２ 制御部
１０３ 記憶部
１０４ カメラ部
１０５ 表示部
１０６ スピーカ
１０７ マイク
１０８ 操作部
１０９ 二次電池
１１０ 充電制御部
１１１ 充電端子
１１２ 電圧測定部
１１３ 温度センサ

Claims (9)

1. 携帯端末の二次電池の充電を制御する充電制御方法において、前記携帯端末内の温度、前記携帯端末の通話中・待機中の状態、前記二次電池の出力電圧に応じて、前記二次電池を充電する充電電流の電流値を可変に制御することを特徴とする充電制御方法。
2. 前記携帯端末が待機中の状態にあった場合に、前記携帯端末内の温度が、待機中において充電動作を行うことが可能か否かを判別するためにあらかじめ定めた第１の温度閾値よりも高い場合、前記携帯端末内の温度が、前記第１の温度閾値以下に低下するまで、充電動作を一旦停止し、前記携帯端末が通話中の状態にあった場合に、前記携帯端末内の温度が、通話中において充電動作を行うことが可能か否かを判別するためにあらかじめ定めた第２の温度閾値よりも高い場合、前記携帯端末内の温度が、前記第２の温度閾値以下に低下するまで、充電動作を一旦停止することを特徴とする請求項１に記載の充電制御方法。
3. 前記第２の温度閾値が前記第１の温度閾値よりも低い値に設定されることを特徴とする請求項２に記載の充電制御方法。
4. 前記携帯端末内の温度の測定箇所が、発熱量が多い部品の近傍の箇所として、複数個設定され、いずれかの測定箇所の測定温度が、前記携帯端末が待機中の状態にあった場合は前記第１の温度閾値よりも高いことが検知された際に、または、前記携帯端末が通話中の状態にあった場合は前記第２の温度閾値よりも高いことが検知された際に、充電動作を一旦停止することを特徴とする請求項２または３に記載の充電制御方法。
5. 前記携帯端末が通話中の状態にあった場合、前記二次電池の出力電圧が低いほど、前記二次電池の充電電流の電流値を大きい値に切り替えて、充電動作を行うことを特徴とする請求項１に記載の充電制御方法。
6. 前記二次電池の出力電圧が、急速充電を要する最高の電圧値としてあらかじめ定めた第１の電圧閾値以下の電圧値であった場合、前記二次電池の充電電流の電流値を、許容される最大限度の電流値に切り替えて充電動作を行い、前記二次電池の出力電圧が、前記第１の電圧閾値よりも高く、通話中の状態における充電動作を行う際に許容される最低限度の電流値による充電動作に切り替える最低の電圧値としてあらかじめ定めた第２の電圧閾値以下の電圧値であった場合、前記二次電池の充電電流の電流値を、通話中の標準の充電電流値としてあらかじめ定めた電流値に切り替えて充電動作を行い、前記二次電池の出力電圧が、前記第１の電圧閾値よりも高い場合、前記二次電池の充電電流の電流値を、通話中の状態における充電動作を行う際に許容される最低限度の電流値に切り替えて充電動作を行うことを特徴とする請求項５に記載の充電制御方法。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載の充電制御方法を実装していることを特徴とする携帯端末。
8. 当該携帯端末が、携帯電話機、ＰＨＳ電話機、携帯情報端末（ＰＤＡ）、携帯ノートＰＣ、携帯型ゲーム機、携帯音楽プレーヤ、のいずれかであることを特徴とする請求項７に記載の携帯端末。
9. 請求項７または８に記載の携帯端末と、前記携帯端末に対して充電電流を供給する充電装置とから構成されていることを特徴とする充電制御システム。
   

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