JP2021156192A - 騒音抑制装置 - Google Patents

Abstract

【課題】キャブに伝搬される騒音を抑制する騒音抑制装置を提供する。【解決手段】車両のエンジン２内から圧縮空気を排気管３へ排出することにより制動力を得るエンジンブレーキの作動情報を取得する取得部８と、排気管３の延在部分において中央部よりエンジン２側に配置され、エンジン２から排気された排気ガスを排出口３ａまで導く排気路３ｂの開度を調整する上流側バルブ１０と、取得部８で取得された作動情報に基づいてエンジンブレーキの作動の有無を判定し、エンジンブレーキが作動されたと判定した場合には、作動されていない場合と比較して、排気路３ｂの開度を小さくするように上流側バルブ１０を制御するバルブ制御部９とを備える。【選択図】図１

Description

本開示は、騒音抑制装置に関する。

従来から、例えば商用車などの車両において、摩擦ブレーキに加えて、圧縮開放ブレーキなどのエンジンブレーキを用いて制動力を高める技術が実用化されている。この圧縮開放ブレーキは、エンジンの圧縮行程中の上死点付近でシリンダー内の圧縮空気を排気管へ排出することにより、圧力エネルギーを放出することで高い制動力を得ることができる。
しかしながら、圧縮開放ブレーキは、排気管への圧縮空気の排出に起因して騒音が発生するおそれがある。

そこで、圧縮開放ブレーキの騒音を抑制する技術として、例えば、特許文献１には、ブレーキ作動時に発生する騒音を抑制することができる圧縮開放ブレーキ装置が開示されている。この圧縮開放ブレーキ装置は、排気管と吸気管とを接続するＥＧＲ管に開閉バルブを配置して、ＥＧＲ管への圧縮空気の流入を開閉バルブで止めることで騒音を抑制する。

特開２０１４−３７７７９号公報

しかしながら、特許文献１の装置は、ＥＧＲ管で生じる騒音を抑制するものであり、排気管においてエンジンから排出口まで延びる延在部分で生じる騒音を抑制することは困難である。排気管の延在部分で生じた騒音は、排出口などで反射されてエンジン側に戻る場合があり、その騒音がエンジンを介してキャブに伝搬するおそれがあった。

本開示は、キャブに伝搬される騒音を抑制する騒音抑制装置を提供することを目的とする。

本開示に係る騒音抑制装置は、車両のエンジン内から圧縮空気を排気管へ排出することにより制動力を得るエンジンブレーキの作動情報を取得する取得部と、排気管の延在部分において中央部よりエンジン側に配置され、エンジンから排気された排気ガスを排出口まで導く排気路の開度を調整する上流側バルブと、取得部で取得された作動情報に基づいてエンジンブレーキの作動の有無を判定し、エンジンブレーキが作動されたと判定した場合には、作動されていない場合と比較して、排気路の開度を小さくするように上流側バルブを制御するバルブ制御部とを備えるものである。

本開示によれば、キャブに伝搬される騒音を抑制することが可能となる。

本開示の実施の形態１に係る騒音抑制装置を備えた車両の構成を示す図である。 圧縮開放ブレーキの作動に起因する騒音の大きさを示すグラフである。 実施の形態２に係る騒音抑制装置の構成を示す図である。 実施の形態３に係る騒音抑制装置の構成を示す図である。

以下、本開示に係る実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１に、本開示の実施の形態１に係る騒音抑制装置を備えた車両の構成を示す。車両は、キャブ１と、エンジン２と、排気管３と、操作部４と、エンジン制御部５と、騒音抑制装置６とを有する。操作部４、エンジン制御部５およびエンジン２が順次接続されると共に、操作部４およびエンジン制御部５がそれぞれ騒音抑制装置６に接続されている。なお、車両としては、例えば、トラックなどの商用車が挙げられる。

キャブ１は、搭乗者が搭乗するためのもので、車両の前部に配置されている。
エンジン２は、車両を駆動するもので、キャブ１の下側に配置されている。エンジン２としては、例えば、四ストローク機関のディーゼルエンジンなどが挙げられる。

排気管３は、車両の前後方向に延在するように形成され、前端部がエンジン２の排気口に接続されると共に後端部に排出口３ａが形成されている。また、排気管３内には、エンジン２から排気された排気ガスを排出口３ａまで導く排気路３ｂが形成されている。また、排気管３の排出口３ａ近傍には、後処理部７が配置されている。
後処理部７は、排気ガスを浄化するもので、例えばディーゼル微粒子捕集フィルターなどが配置されている。

操作部４は、運転者が車両を操作するためのもので、キャブ１の運転席に配置されている。操作部４としては、例えば、エンジン２を操作するアクセルおよび圧縮開放ブレーキを作動させるブレーキ用スイッチなどが挙げられる。
エンジン制御部５は、操作部４の操作に応じてエンジン２を制御するもので、例えばアクセルの開度などに応じてエンジン２の回転数を制御する。

騒音抑制装置６は、操作部４およびエンジン制御部５に接続された取得部８を有し、この取得部８がバルブ制御部９を介して上流側バルブ１０に接続されている。

取得部８は、操作部４から圧縮開放ブレーキの作動情報を取得すると共に、エンジン制御部５からエンジン２の回転数を取得する。

上流側バルブ１０は、排気管３の排気路３ｂの開度を調整するもので、排気路３ｂの大きさに応じた板形状を有し、排気管３に直交する回転軸の周りに回転可能に配置されている。すなわち、上流側バルブ１０は、回転軸の周りに回転することで排気路３ｂの開度を調整する。また、上流側バルブ１０は、排気管３の延在部分、すなわちエンジン２から排出口３ａまで連続して延びる部分においてエンジン２の近傍に配置されている。具体的には、上流側バルブ１０は、排気方向においてエンジン２のターボチャージャーの直後、すなわち排気管３の延在部分において排出口３ａまで遮断されずに直通する部分の前端部近傍に配置されている。

ここで、上流側バルブ１０は、後処理部７のディーゼル微粒子捕集フィルターの再生処理およびエンジン２の暖気運転などのときに、排気を絞るために設けられたエキゾーストスロットルバルブから構成することができる。例えば、ディーゼル微粒子捕集フィルターの再生処理では、ディーゼル微粒子捕集フィルターに付着した粒子状物質を効率的に燃焼させるために、エキゾーストスロットルバルブを閉じて排気管内の温度を上昇させるものである。

バルブ制御部９は、取得部８で取得された圧縮開放ブレーキの作動情報に基づいて、圧縮開放ブレーキの作動の有無を判定する。また、バルブ制御部９は、取得部８で取得されたエンジン２の回転数が予め設定された所定の範囲か否かを判定する。そして、バルブ制御部９は、圧縮開放ブレーキが作動され且つエンジン２の回転数が所定の範囲の場合に、排気管３の排気路３ｂの開度を小さくするように上流側バルブ１０を制御する。

次に、本実施の形態の動作について説明する。

まず、図１に示すように、運転者が操作部４を操作して、その操作信号がエンジン制御部５に入力される。そして、エンジン制御部５が操作信号に応じてエンジン２の駆動を制御し、車両が走行される。このとき、車両を制動させるために圧縮開放ブレーキを作動させる場合には、運転者が操作部４を操作して、ブレーキ用スイッチをオンにすると共にアクセルが放されて開度がゼロとされる。この圧縮開放ブレーキの作動を示す作動情報がエンジン制御部５に入力されて、エンジン制御部５が、圧縮開放ブレーキが作動するようにエンジン２を制御する。これにより、車両を圧縮開放ブレーキで制動させることができる。

このとき、操作部４は、圧縮開放ブレーキの作動を示す作動情報を騒音抑制装置６の取得部８にも出力する。また、エンジン制御部５は、エンジン２の回転数を取得部８に出力する。

操作部４から出力された作動情報とエンジン制御部５から出力されたエンジン２の回転数とが取得部８に入力されると、取得部８は、その作動情報とエンジン２の回転数をバルブ制御部９に出力する。

そして、バルブ制御部９が、取得部８から入力される作動情報に基づいて圧縮開放ブレーキの作動の有無を判定する。バルブ制御部９は、例えば、ブレーキ用スイッチがオン状態の場合に、圧縮開放ブレーキが作動されたと判定することができる。

このとき、バルブ制御部９は、複数の作動情報に基づいて圧縮開放ブレーキの作動の有無を判定することが好ましい。例えば、バルブ制御部９は、ブレーキ用スイッチがオン状態で、且つ、アクセルの開度がゼロの場合に、圧縮開放ブレーキが作動されたと判定することができる。このように、バルブ制御部９は、複数の作動情報に基づいて判定することにより、圧縮開放ブレーキの作動の有無を高精度に判定することができる。

バルブ制御部９は、圧縮開放ブレーキが作動されたと判定した場合には、取得部８から入力されるエンジン２の回転数が所定の範囲か否かを判定する。
一般的に、圧縮開放ブレーキの作動による騒音は、エンジン２のシリンダー内の圧縮空気が排気管３内に排出されることに起因して生じる。ここで、圧縮開放ブレーキの作動による騒音を調べたところ、エンジン２の回転数が所定の範囲の場合に、籠るような重低音が急激に増加することがわかった。この騒音Ｓ１は、例えば排気管３の中央部近傍の発生領域Ａで発生した騒音Ｓが排出口３ａに向かって伝搬した後、排出口３ａで反射されてエンジン２に向かって伝搬する際に共鳴などして急激に増加したものと考えられた。このような大きな騒音Ｓ１が、排気管３をエンジン２に向かって伝搬すると、エンジン２の上側に配置されたキャブ１に伝搬して、キャブ１内が騒音Ｓ１に晒されるおそれがあった。

そこで、バルブ制御部９は、圧縮開放ブレーキが作動され且つエンジン２の回転数が所定の範囲の場合に、圧縮開放ブレーキが作動されていない場合と比較して、排気管３の排気路３ｂの開度を小さくするように上流側バルブ１０を制御する。これにより、排気管３をエンジン２に向かって伝搬する騒音Ｓ１が、上流側バルブ１０で遮断されるため、キャブ１に伝搬される騒音量を確実に抑制することができる。

実際に、圧縮開放ブレーキの作動に起因する騒音Ｓの大きさを、上流側バルブ１０で遮断した場合と遮断していない場合とで測定した結果を図２に示す。

その結果、上流側バルブ１０で遮断していない場合には、エンジン２の回転数の範囲Ｒ１で急激に騒音量が増加した騒音Ｓ１が検出された。また、エンジン２の回転数の範囲Ｒ２で騒音Ｓ１より小さな騒音量の騒音Ｓ２が検出された。騒音Ｓ１は、発生領域Ａで発生した騒音Ｓが共鳴などして急激に増加したものと考えられた。また、騒音Ｓ２は、発生領域Ａを含む各部の振動に起因するものと考えられた。

一方、上流側バルブ１０で遮断した場合には、騒音Ｓ１の騒音量が大きく抑制されることがわかった。また、上流側バルブ１０で遮断することにより、騒音Ｓ２の騒音量も抑制できることがわかった。

すなわち、バルブ制御部９は、エンジン２の回転数が範囲Ｒ１の場合に、排気管３の排気路３ｂの開度を小さくするように上流側バルブ１０を制御することにより、騒音Ｓ１を遮断してキャブ１に伝搬される騒音量を確実に抑制することができる。また、バルブ制御部９は、エンジン２の回転数が範囲Ｒ２の場合に、排気管３の排気路３ｂの開度を小さくするように上流側バルブ１０を制御することにより、騒音Ｓ２を遮断してキャブ１に伝搬される騒音量をより確実に抑制することができる。

このとき、バルブ制御部９は、エンジン２の回転数が範囲Ｒ１および範囲Ｒ２の場合に限定して上流側バルブ１０を制御するため、上流側バルブ１０の使用頻度を低減することができ、上流側バルブ１０の劣化を抑制することができる。このため、上流側バルブ１０をエキゾーストスロットルバルブから構成、すなわち後処理部７の再生処理およびエンジン２の暖気運転などと共に使用された場合でも、上流側バルブ１０の劣化を抑制することができる。

なお、バルブ制御部９は、エンジン２の回転数が範囲Ｒ２の場合には排気管３の排気路３ｂの開度を小さくせずに、エンジン２の回転数が範囲Ｒ１の場合にのみ、排気路３ｂの開度を小さくするように上流側バルブ１０を制御してもよい。これにより、上流側バルブ１０の劣化を確実に抑制することができる。

また、商用車の排気管３は、一般的に、長く形成される。発生領域Ａで発生する騒音Ｓは、排気管３の長さに応じて大きくなるため、商用車では騒音Ｓが大きくなる傾向があり、これに応じて騒音Ｓ１も大きくなるおそれがある。そこで、騒音抑制装置６を商用車の排気管３に配置することにより、大きな騒音Ｓ１を効果的に抑制することができる。

また、上流側バルブ１０は、排気管３の延在部分において中央部よりエンジン２側に配置されている。このため、排気管３をエンジン２に向かって伝搬する騒音、すなわち排出口３ａで反射された騒音だけでなく、発生領域Ａから直接的にエンジン２に向かって伝搬する騒音も遮断することができ、キャブ１に伝搬される騒音を確実に抑制することができる。
また、上流側バルブ１０は、エンジン２の近傍、具体的にはターボチャージャーの直後に配置されている。このため、排気管３をエンジン２に向かって伝搬する全ての騒音を遮断することができ、キャブ１に伝搬される騒音をより確実に抑制することができる。

また、上流側バルブ１０は、キャブ１に対して外側、すなわちキャブ１から車両後方にずれた位置に配置することができる。これにより、キャブ１に伝搬される騒音を確実に抑制することができる。

このようにして、キャブ１に騒音Ｓ１およびＳ２が伝搬することを抑制しつつ圧縮開放ブレーキで車両を制動させることができる。
このとき、バルブ制御部９は、排気管３の排気路３ｂの開度を小さくするように上流側バルブ１０を制御するため、圧縮開放ブレーキの制動力を向上させることができる。

本実施の形態によれば、バルブ制御部９が、圧縮開放ブレーキが作動されたと判定した場合には、作動されていない場合と比較して、排気路３ｂの開度を小さくするように上流側バルブ１０を制御するため、キャブ１に伝搬される騒音Ｓ１およびＳ２を抑制することができる。

（実施の形態２）
以下、本開示の実施の形態２について説明する。ここでは、上記の実施の形態１との相違点を中心に説明し、上記の実施の形態１との共通点については、共通の参照符号を使用して、その詳細な説明を省略する。

上記の実施の形態１では、バルブ制御部９は、圧縮開放ブレーキの作動情報およびエンジン２の回転数に基づいて上流側バルブ１０を制御したが、圧縮開放ブレーキが作動された場合に上流側バルブ１０を制御すればよく、これに限られるものではない。

例えば、図３に示すように、実施の形態１の排気管３に温度センサ２１を新たに配置することができる。
温度センサ２１は、排気管３において延在方向の中央部近傍に配置され、排気路３ｂの温度を検出する。すなわち、温度センサ２１は、発生領域Ａの温度を検出する。また、温度センサ２１は、取得部８に接続されており、排気管３の温度を取得部８に順次出力する。

このような構成により、取得部８は、操作部４から圧縮開放ブレーキの作動情報を取得すると共にエンジン制御部５からエンジン２の回転数を取得し、さらに温度センサ２１から排気管３の温度を取得する。

そして、バルブ制御部９が、実施の形態１と同様に、取得部８で取得された圧縮開放ブレーキの作動情報に基づいて圧縮開放ブレーキの作動の有無を判定する。バルブ制御部９は、圧縮開放ブレーキが作動されたと判定した場合には、エンジン２の回転数および温度センサ２１の温度に基づいて排気管３の排気路３ｂの開度を小さくするタイミングを算出する。

一般的に、発生領域Ａから伝搬する騒音Ｓの状態は、その伝搬環境の温度に応じて変化する。このため、図２において、騒音Ｓ１およびＳ２が発生する範囲Ｒ１およびＲ２は、その伝搬環境の温度に応じて異なる回転数にずれるおそれがある。

そこで、バルブ制御部９は、温度センサ２１で検出された温度に基づいて、騒音Ｓ１およびＳ２が発生する範囲Ｒ１およびＲ２を算出する。例えば、バルブ制御部９は、排気管３の温度に応じた騒音Ｓ１およびＳ２の範囲Ｒ１およびＲ２の変化を示すテーブルを予め保存し、その保存されたテーブルに基づいて範囲Ｒ１およびＲ２を算出することができる。

これにより、バルブ制御部９は、算出された範囲Ｒ１およびＲ２にエンジン２の回転数が位置する場合に、排気管３の排気路３ｂの開度を小さくするように上流側バルブ１０を制御する。
このように、バルブ制御部９は、温度センサ２１で検出された排気管３の温度に応じて、上流側バルブ１０で排気路３ｂの開度を小さくするタイミングを変更するため、キャブ１に伝搬される騒音Ｓ１およびＳ２を確実に抑制することができる。

また、バルブ制御部９は、エンジン２の回転数が範囲Ｒ１およびＲ２の場合に、排気管３の排気路３ｂの開度を小さくするように上流側バルブ１０を制御するため、キャブ１に伝搬される騒音量をより確実に抑制することができる。

また、温度センサ２１が、排気管３の中央部近傍に配置されるため、騒音Ｓの伝搬環境の温度を確実に検出することができ、排気路３ｂの開度を小さくするタイミングを高精度に算出することができる。

本実施の形態によれば、バルブ制御部９が、排気管３の温度に応じて上流側バルブ１０で排気管３の排気路３ｂの開度を小さくするタイミングを変更するため、キャブ１に伝搬される騒音Ｓ１およびＳ２をより確実に抑制することができる。

（実施の形態３）
以下、本開示の実施の形態３について説明する。ここでは、上記の実施の形態１および２との相違点を中心に説明し、上記の実施の形態１および２との共通点については、共通の参照符号を使用して、その詳細な説明を省略する。

上記の実施の形態１および２では、１つの上流側バルブ１０が排気管３に配置されたが、複数のバルブを排気管３に配置することもできる。

例えば、図４に示すように、実施の形態１の排気管３に下流側バルブ３１を配置すると共にキャブ１の近傍に騒音センサ３２を配置することができる。

下流側バルブ３１は、上流側バルブ１０と同様に、排気管３の排気路３ｂの開度を調整するもので、排気路３ｂの大きさに応じた板形状を有し、排気管３に直交する軸の周りに回転可能に配置されている。ここで、下流側バルブ３１は、排気管３の延在部分において排出口３ａの近傍に配置されている。また、下流側バルブ３１は、バルブ制御部９に接続されており、バルブ制御部９の制御の下、排気路３ｂの開度を調整する。

騒音センサ３２は、排気管３からキャブ１に伝搬される騒音を検出するもので、取得部８に接続されている。

このような構成により、バルブ制御部９は、実施の形態１と同様に、圧縮開放ブレーキが作動され且つエンジン２の回転数が所定の範囲の場合に、圧縮開放ブレーキが作動されていない場合と比較して、排気管３の排気路３ｂの開度を小さくするように上流側バルブ１０を制御する。

続いて、バルブ制御部９は、下流側バルブ３１を制御して、排気管３の排気路３ｂの開度を開いた状態と小さくした状態とを繰り返す。
一般的に、発生領域Ａで発生した騒音Ｓは、排出口３ａで反射される際に位相が変化し、この位相の変化により、排気管３を伝搬する騒音との間で共鳴が生じて大きな騒音Ｓ１が発生する場合がある。

そこで、下流側バルブ３１を開いた状態と閉じた状態で騒音Ｓを反射、すなわち排出口３ａと下流側バルブ３１で騒音Ｓを反射させる。これにより、例えば、排出口３ａにおける反射で位相が変化した騒音Ｓと、下流側バルブ３１における反射で位相が変化していない騒音Ｓとをそれぞれ伝搬させることができる。
そして、排気管３をエンジン２に向かって伝搬した騒音が騒音センサ３２で検出され、その騒音情報が取得部８を介してバルブ制御部９に出力される。

バルブ制御部９は、騒音情報に基づいて、騒音量が小さい下流側バルブ３１の状態を判定し、その状態に下流側バルブ３１を制御する。このように、バルブ制御部９は、排気管３をエンジン２に向かって伝搬する騒音が低下するように下流側バルブ３１を制御することで、共鳴による大きな騒音Ｓ１の発生を防ぎ、キャブ１に伝搬される騒音Ｓ１をより確実に抑制することができる。

なお、上記の実施の形態１〜３では、バルブ制御部９は、エンジン２の回転数が所定の範囲の場合に排気路３ｂの開度を小さくするように上流側バルブ１０を制御したが、圧縮開放ブレーキが作動された場合に排気路３ｂの開度を小さくするように上流側バルブ１０を制御すればよく、これに限られるものではない。

また、上記の実施の形態１〜３では、上流側バルブ１０は、エンジン２の近傍に配置されたが、排気管３の延在部分において中央部よりエンジン２側に配置されていればよく、これに限られるものではない。
また、上記の実施の形態３では、下流側バルブ３１は、排出口３ａの近傍に配置されたが、排気管３の延在部分において中央部より排出口３ａ側に配置されていればよく、これに限られるものではない。

また、上記の実施の形態１〜３では、取得部８は、操作部４から圧縮開放ブレーキの作動情報を取得すると共にエンジン制御部５からエンジン２の回転数を取得したが、圧縮開放ブレーキの作動情報およびエンジン２の回転数をそれぞれ取得することができればよく、操作部４およびエンジン制御部５に限られるものではない。

また、上記の実施の形態１〜３では、バルブ制御部９は、圧縮開放ブレーキの作動情報に基づいて制御したが、エンジン２内から圧縮空気を排気管３へ排出することにより制動力を得るエンジンブレーキの作動情報に基づいて制御できればよく、これに限られるものではない。
また、上記の実施の形態１〜３では、上流側バルブ１０は、エキゾーストスロットルバルブから構成されたが、排気管３の排気路３ｂの開度を調整することができればよく、これに限られるものではない。

その他、上記の実施の形態は、何れも本発明の実施をするにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。例えば、上記の実施の形態で説明した各部の形状や個数などについての開示はあくまで例示であり、適宜変更して実施することができる。

本開示に係る騒音抑制装置は、エンジン内から圧縮空気を排気管に排出することに起因する騒音を抑制する装置に利用できる。

１ キャブ
２ エンジン
３ 排気管
３ａ 排出口
３ｂ 排気路
４ 操作部
５ エンジン制御部
６ 騒音抑制装置
７ 後処理部
８ 取得部
９ バルブ制御部
１０ 上流側バルブ
２１ 温度センサ
３１ 下流側バルブ
３２ 騒音センサ
Ａ 発生領域
Ｒ１，Ｒ２ 範囲
Ｓ，Ｓ１，Ｓ２ 騒音

Claims (6)

1. 車両のエンジン内から圧縮空気を排気管へ排出することにより制動力を得るエンジンブレーキの作動情報を取得する取得部と、
   前記排気管の延在部分において中央部より前記エンジン側に配置され、前記エンジンから排気された排気ガスを排出口まで導く排気路の開度を調整する上流側バルブと、
   前記取得部で取得された作動情報に基づいて前記エンジンブレーキの作動の有無を判定し、前記エンジンブレーキが作動されたと判定した場合には、作動されていない場合と比較して、前記排気路の開度を小さくするように前記上流側バルブを制御するバルブ制御部とを備える騒音抑制装置。
2. 前記取得部は、前記エンジンの回転数をさらに取得し、
   前記バルブ制御部は、前記エンジンブレーキが作動され且つ前記取得部で取得された前記エンジンの回転数が所定の範囲の場合に、前記排気路の開度を小さくするように前記上流側バルブを制御する請求項１に記載の騒音抑制装置。
3. 前記取得部は、前記排気管の温度をさらに取得し、
   前記バルブ制御部は、前記排気管の温度に応じて前記上流側バルブで前記排気路の開度を小さくするタイミングを変更する請求項１または２に記載の騒音抑制装置。
4. 前記排気管の延在部分において中央部より前記排出口側に配置され、前記排気路の開度を調整する下流側バルブをさらに有し、
   前記バルブ制御部は、前記排気管を前記エンジンに向かって伝搬する騒音が低下するように前記下流側バルブを制御する請求項１〜３のいずれか一項に記載の騒音抑制装置。
5. 前記上流側バルブは、前記車両のキャブに対して外側に配置される請求項１〜４のいずれか一項に記載の騒音抑制装置。
6. 前記取得部は、圧縮開放ブレーキの作動情報を取得し、
   前記上流側バルブは、エキゾーストスロットルバルブから構成される請求項１〜５のいずれか一項に記載の騒音抑制装置。

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