JP6987444B2 - 車両用制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＩＤＳ（アイドリングストップ）制御を採用した車両に用いられる制御装置に関する。

近年、エンジンを駆動源とする車両には、燃費の向上などの目的で、ＩＤＳ制御が採用されてきている。ＩＤＳ制御を採用した車両では、たとえば、運転者のブレーキ操作により、車速が所定のＩＤＳ開始車速以下に低下すると、エンジンが自動的に停止（アイドリングストップ）される。その後、たとえば、運転者がブレーキ操作を解除すると、エンジンが自動的に再始動される。

ＩＤＳ制御を採用した車両において、変速機として、無段変速機（ＣＶＴ：Continuously Variable Transmission）などの自動変速機を搭載した車種がある。この車種では、たとえば、トルクコンバータと無段変速機との間に前進クラッチが介装されており、車両の減速走行中にエンジンが停止（減速ＩＤＳ）されると、前進クラッチが解放される。

特開２０１３−１８１４０８号公報

エンジンの再始動によるＩＤＳ復帰時には、エンジンからの動力を無段変速機に伝達するため、前進クラッチを係合させる必要がある。油圧回路に油圧を発生させるオイルポンプとして、エンジンの動力により駆動される機械式オイルポンプのみを搭載した車両では、エンジンの停止中に油圧回路の油圧が低下しているので、ＩＤＳ復帰時における油圧の上昇に時間を要する。そのため、エンジンが再始動されても前進クラッチが係合せず、エンジン回転が吹き上がる懸念がある。

本発明の目的は、エンジンの再始動時にエンジン回転が吹き上がることを抑制できる、車両用制御装置を提供することである。

前記の目的を達成するため、本発明に係る車両用制御装置は、エンジンと自動変速機との間に、係合側油室の油圧と解放側油室の油圧との差圧により係合／解放されるロックアップクラッチを備えるトルクコンバータが設けられ、エンジンと車輪との間で動力を伝達／遮断するために油圧により係合／解放される係合要素を搭載した車両に用いられる制御装置であって、所定のＩＤＳ開始条件が成立したことに応じて、エンジンを停止させ、その停止中に所定のＩＤＳ復帰条件が成立したことに応じて、エンジンを再始動させるＩＤＳ制御を実行するＩＤＳ制御手段と、係合要素が解放されている状態でＩＤＳ復帰条件が成立した場合に、係合側油室の油圧と解放側油室の油圧との差圧を所定値以下にする差圧調節手段とを含む。

この構成によれば、ＩＤＳ制御では、ＩＤＳ開始条件が成立したことに応じて、エンジンが停止され、そのエンジンの停止中にＩＤＳ復帰条件が成立したことに応じて、エンジンが再始動される。

また、ＩＤＳ復帰条件が成立すると、トルクコンバータの係合側油室の油圧と解放側油室の油圧との差圧が所定値以下にされる。係合側油室の油圧と解放側油室の油圧との差圧が所定値以下にされると、エンジンの回転に伴うトルクコンバータのポンプインペラの回転により、ロックアップクラッチ（ロックアップピストン）とポンプインペラとの間の係合側油室のオイルに遠心油圧が発生し、その遠心油圧により、ロックアップクラッチがフロントカバーに押し付けられる。これがポンプインペラの回転の抵抗となり、その抵抗がエンジン回転に対して引きずり方向に作用する。その結果、エンジン回転の吹き上がりを抑制することができる。

なお、所定値は、係合側油室に発生する遠心油圧によりロックアップクラッチが係合側に動作する値であればよく、ゼロであってもよい。すなわち、差圧調節手段は、係合要素が解放されている状態でＩＤＳ復帰条件が成立した場合に、係合側油室の油圧と解放側油室の油圧との差圧をゼロにするゼロ差圧手段であってもよい。この場合、「係合側油室の油圧と解放側油室の油圧との差圧をゼロにする」とは、係合側油室および解放側油室の各実油圧が一致する場合はもちろん、係合側油室および解放側油室に油圧を供給するバルブが係合側油室の油圧と解放側油室の油圧とが一致するように制御されるが、それらの実油圧が誤差の範囲でずれる場合を含む。

本発明によれば、エンジンの再始動時のエンジン回転の吹き上がりを抑制することができる。

車両の駆動系の構成を示すスケルトン図である。 車両の制御系の構成を示すブロック図である。 ＩＤＳ復帰条件の成立／非成立、ゼロ差圧制御のオン／オフ、エンジン回転数およびタービン回転数の時間変化の一例を示す図である。

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

＜車両の駆動系＞
図１は、車両１の駆動系の構成を示すスケルトン図である。

車両１は、エンジン２を駆動源とする自動車である。

エンジン２には、エンジン２の燃焼室への吸気量を調整するための電子スロットルバルブ、燃料を吸入空気に噴射するインジェクタ（燃料噴射装置）および燃焼室内に電気放電を生じさせる点火プラグなどが設けられている。また、エンジン２には、その始動のためのスタータが付随して設けられている。エンジン２の動力は、トルクコンバータ３およびベルト式の無段変速機（ＣＶＴ：Continuously Variable Transmission）４を介して、デファレンシャルギヤ５に伝達され、デファレンシャルギヤ５から左右のドライブシャフト６Ｌ，６Ｒを介してそれぞれ左右の駆動輪７Ｌ，７Ｒに伝達される。

トルクコンバータ３は、フロントカバー５１、ポンプインペラ５２、タービンランナ５３およびロックアップクラッチ（ロックアップピストン）５４を備えている。フロントカバー５１には、エンジン２のクランクシャフトが接続され、フロントカバー５１は、クランクシャフトと一体に回転する。ポンプインペラ５２は、フロントカバー５１に対するエンジン側と反対側に配置されている。ポンプインペラ５２は、フロントカバー５１と一体回転可能に設けられている。タービンランナ５３は、フロントカバー５１とポンプインペラ５２との間に配置されて、フロントカバー５１と共通の回転軸線を中心に回転可能に設けられている。ロックアップクラッチ５４は、フロントカバー５１とタービンランナ５３との間に配置されている。

ロックアップクラッチ５４は、ロックアップクラッチ５４とフロントカバー５１との間の解放側油室５５の油圧とロックアップクラッチ５４とポンプインペラ５２との間の係合側油室５６の油圧との差圧により係合／解放される。すなわち、解放側油室５５の油圧が係合側油室５６の油圧よりも高い状態では、その差圧により、ロックアップクラッチ５４がフロントカバー５１から離間し、ロックアップクラッチ５４が解放（ロックアップオフ）される。係合側油室５６の油圧が解放側油室５５の油圧よりも高い状態では、その差圧により、ロックアップクラッチ５４がフロントカバー５１に押し付けられて、ロックアップクラッチ５４が係合（ロックアップオン）される。

ロックアップオフの状態において、Ｅ／Ｇ出力軸が回転されると、ポンプインペラ５２が回転する。ポンプインペラ５２が回転すると、ポンプインペラ５２からタービンランナ５３に向かうオイルの流れが生じる。このオイルの流れがタービンランナ５３で受けられて、タービンランナ５３が回転する。このとき、トルクコンバータ３の増幅作用が生じ、タービンランナ５３には、Ｅ／Ｇ出力軸の動力（トルク）よりも大きな動力が発生する。

ロックアップオンの状態では、Ｅ／Ｇ出力軸が回転されると、Ｅ／Ｇ出力軸、ポンプインペラ５２およびタービンランナ５３が一体となって回転する。

トルクコンバータ３と無段変速機４との間には、オイルポンプ８が設けられている。オイルポンプ８は、機械式オイルポンプであり、ポンプ軸は、トルクコンバータ３のポンプインペラ５２と一体回転するように設けられている。これにより、エンジン２の動力によりポンプインペラ５２が回転すると、オイルポンプ８のポンプ軸が回転し、オイルポンプ８から油圧が発生する。

無段変速機４は、ベルト式の無段変速機であり、トルクコンバータ３から入力される動力をデファレンシャルギヤ５に伝達する。無段変速機４は、インプット軸（入力軸）１４、アウトプット軸（出力軸）１５、ベルト伝達機構１６および前後進切替機構１７を備えている。

インプット軸１４は、トルクコンバータ３のタービンランナ５３に連結され、タービンランナ５３と同一の回転軸線を中心に一体的に回転可能に設けられている。

アウトプット軸１５は、インプット軸１４と平行に配置されている。アウトプット軸１５には、出力ギヤ１８が相対回転不能に支持されている。

ベルト伝達機構１６には、プライマリ軸２１およびセカンダリ軸２２が含まれる。プライマリ軸２１およびセカンダリ軸２２は、それぞれインプット軸１４およびアウトプット軸１５と同一軸線上に配置されている。

そして、ベルト伝達機構１６は、プライマリ軸２１に支持されたプライマリプーリ２３とセカンダリ軸２２に支持されたセカンダリプーリ２４とに、無端状のベルト２５が巻き掛けられた構成を有している。

プライマリプーリ２３は、プライマリ軸２１に固定された固定シーブ３１と、固定シーブ３１にベルト２５を挟んで対向配置され、プライマリ軸２１にその軸線方向に移動可能かつ相対回転不能に支持された可動シーブ３２とを備えている。可動シーブ３２に対して固定シーブ３１と反対側には、プライマリ軸２１に固定されたピストン３３が設けられ、可動シーブ３２とピストン３３との間に、ピストン室（油室）３４が形成されている。

セカンダリプーリ２４は、セカンダリ軸２２に対して固定された固定シーブ３５と、固定シーブ３５にベルト２５を挟んで対向配置され、セカンダリ軸２２にその軸線方向に移動可能かつ相対回転不能に支持された可動シーブ３６とを備えている。可動シーブ３６に対して固定シーブ３５と反対側には、セカンダリ軸２２に固定されたピストン３７が設けられ、可動シーブ３６とピストン３７との間に、ピストン室３８が形成されている。

なお、図示されていないが、可動シーブ３６とピストン３７との間には、ベルト２５に初期挟圧（初期推力）を与えるためのバイアススプリングが介在されている。バイアススプリングの弾性力により、可動シーブ３６およびピストン３７は、互いに離間する方向に付勢されている。

前後進切替機構１７は、インプット軸１４とベルト伝達機構１６のプライマリ軸２１との間に介装されている。前後進切替機構１７は、遊星歯車機構４１、クラッチＣ１およびブレーキＢ１を備えている。

遊星歯車機構４１には、キャリア４２、サンギヤ４３およびリングギヤ４４が含まれる。

キャリア４２は、インプット軸１４に相対回転可能に外嵌されている。キャリア４２は、複数のピニオンギヤ４５を回転可能に支持している。複数のピニオンギヤ４５は、円周上に配置されている。

サンギヤ４３は、インプット軸１４に相対回転不能に支持されて、複数のピニオンギヤ４５により取り囲まれる空間に配置されている。サンギヤ４３のギヤ歯は、各ピニオンギヤ４５のギヤ歯と噛合している。

リングギヤ４４は、その回転軸線がプライマリ軸２１の軸心と一致するように設けられている。リングギヤ４４には、ベルト伝達機構１６のプライマリ軸２１が連結されている。リングギヤ４４のギヤ歯は、複数のピニオンギヤ４５を一括して取り囲むように形成され、各ピニオンギヤ４５のギヤ歯と噛合している。

クラッチＣ１は、油圧により、キャリア４２とサンギヤ４３とを直結（一体回転可能に結合）する係合状態（オン）と、その直結を解除する解放状態（オフ）とに切り替えられる。

ブレーキＢ１は、キャリア４２とトルクコンバータ３および無段変速機４を収容するトランスミッションケースとの間に設けられ、油圧により、キャリア４２を制動する係合状態（オン）と、キャリア４２の回転を許容する解放状態（オフ）とに切り替えられる。

車両１の車室内には、運転者が操作可能な位置に、シフトレバー（セレクトレバー）が配設されている。シフトレバーの可動範囲には、たとえば、Ｐ（パーキング）ポジション、Ｒ（リバース）ポジション、Ｎ（ニュートラル）ポジションおよびＤ（ドライブ）ポジションがこの順に一列に並べて設けられている。

シフトレバーがＰポジションに位置する状態では、クラッチＣ１およびブレーキＢ１の両方が解放され、パーキングロックギヤ（図示せず）が固定されることにより、無段変速機４の変速レンジの１つであるＰレンジが構成される。また、シフトレバーがＮポジションに位置する状態では、クラッチＣ１およびブレーキＢ１の両方が解放されて、パーキングロックギヤが固定されないことにより、無段変速機４の変速レンジの１つであるＮレンジが構成される。クラッチＣ１およびブレーキＢ１の両方が解放された状態では、インプット軸１４およびサンギヤ４３が空転し、エンジン２の動力は駆動輪７Ｌ，７Ｒに伝達されない。

シフトレバーがＤポジションに位置する状態では、ブレーキＢ１が係合されて、クラッチＣ１が解放されることにより、無段変速機４の変速レンジの１つである前進レンジが構成される。前進レンジでは、エンジン２の動力がインプット軸１４に入力されると、キャリア４２が静止した状態で、サンギヤ４３がインプット軸１４と一体に回転する。そのため、サンギヤ４３の回転は、リングギヤ４４に逆転かつ減速されて伝達される。これにより、リングギヤ４４が回転し、ベルト伝達機構１６のプライマリ軸２１およびプライマリプーリ２３がリングギヤ４４と一体に回転する。プライマリプーリ２３の回転は、ベルト２５を介して、セカンダリプーリ２４に伝達され、セカンダリプーリ２４およびセカンダリ軸２２を回転させる。そして、セカンダリ軸２２と一体に、アウトプット軸１５および出力ギヤ１８が回転する。出力ギヤ１８は、デファレンシャルギヤ５（デファレンシャルギヤ５の入力ギヤ）と噛合している。出力ギヤ１８が回転すると、デファレンシャルギヤ５から左右に延びるドライブシャフト６Ｌ，６Ｒが回転して、駆動輪７Ｌ，７Ｒが回転することにより、車両１が前進する。

なお、シフトレバーがＤポジションに位置する状態では、変速比を自動的に変速させる変速制御が行われる。

シフトレバーがＲポジションに位置する状態では、ブレーキＢ１が解放されて、クラッチＣ１が係合されることにより、無段変速機４の変速レンジの１つであるＲレンジが構成される。Ｒレンジでは、エンジン２の動力がインプット軸１４に入力されると、キャリア４２およびサンギヤ４３がインプット軸１４と一体に回転する。そのため、サンギヤ４３の回転は、リングギヤ４４に回転方向が逆転されずに伝達される。これにより、リングギヤ４４が回転し、ベルト伝達機構１６のプライマリ軸２１およびプライマリプーリ２３がリングギヤ４４と一体に回転する。プライマリプーリ２３の回転は、ベルト２５を介して、セカンダリプーリ２４に伝達され、セカンダリプーリ２４およびセカンダリ軸２２を回転させる。そして、セカンダリ軸２２と一体に、アウトプット軸１５および出力ギヤ１８が回転する。出力ギヤ１８が回転すると、デファレンシャルギヤ５から左右に延びるドライブシャフト６Ｌ，６Ｒが回転して、駆動輪７Ｌ，７Ｒが回転することにより、車両１が後進する。

＜車両の制御系＞
図２は、車両１の制御系の構成を示すブロック図である。

また、車両１には、マイコンを含む構成のＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）が搭載されている。マイコンには、たとえば、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ、データフラッシュ（フラッシュメモリ）などが内蔵されている。車両１の各部を制御するため、車両１には、複数のＥＣＵが搭載されており、各ＥＣＵは、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信プロトコルによる双方向通信が可能に接続されている。複数のＥＣＵには、エンジンＥＣＵ６１、ＣＶＴＥＣＵ６２、ブレーキＥＣＵ６３およびＩＤＳＥＣＵ６４が含まれる。エンジンＥＣＵ６１、ＣＶＴＥＣＵ６２、ブレーキＥＣＵ６３およびＩＤＳＥＣＵ６４には、制御に必要な各種センサが接続されている。

エンジンＥＣＵ６１は、各種センサの検出信号から取得した情報および／または他のＥＣＵから入力される種々の情報などに基づいて、エンジン２の始動、停止および出力調整のため、電子スロットルバルブ、インジェクタ、点火プラグおよびスタータなどを制御する。

ＣＶＴＥＣＵ６２は、各種センサの検出信号から取得した情報および／または他のＥＣＵから入力される種々の情報などに基づいて、トルクコンバータ３および無段変速機４の各部に油圧を供給するための油圧回路に含まれるバルブを制御する。

ブレーキＥＣＵ６３に接続されているセンサには、ブレーキセンサ６５および車速センサ６６などが含まれる。

ブレーキセンサ６５は、車室内に配設されたブレーキペダルの操作量に応じた検出信号を出力する。

車速センサ６６は、たとえば、車両１の走行に伴って回転する磁性体からなるロータと、ロータと非接触に設けられた電磁ピックアップとを備えている。ロータが一定角度回転する度に、電磁ピックアップからパルス信号が検出信号として出力される。パルス信号の周波数は、車速に対応するので、ブレーキＥＣＵ６３は、車速センサ６６から入力されるパルス信号の周波数を車速に換算する。

ブレーキＥＣＵ６３は、各種センサの検出信号から取得した情報（ブレーキペダルの操作量、車両１の車速）および／または他のＥＣＵから入力される種々の情報などに基づいて、ブレーキアクチュエータ６７などを制御し、車両１の姿勢が安定に保たれた状態で車両１が制動されるように、各ブレーキから車輪に付与される制動力を制御する。

車両１では、ＩＤＳ制御（アイドリングストップ制御）が実行可能である。ＩＤＳ制御は、エンジン２のアイドリングを抑制することにより燃費の向上を図る技術である。ＩＤＳ制御に必要な情報として、ＩＤＳＥＣＵ６４には、ブレーキＥＣＵ６３から車速およびブレーキペダルの操作量などの情報が入力される。

ＩＤＳ制御では、車両１の走行中に、運転者によるブレーキ操作（たとえば、ブレーキペダルの踏操作）がなされると、ＩＤＳＥＣＵ６４により、ＩＤＳ条件（ＩＤＳ条件）が成立しているか否かが繰り返し判断される。ＩＤＳ条件には、ブレーキ操作が一定時間以上継続しているというブレーキ条件と、車速が０ｋｍ／ｈよりも大きいＩＤＳ実施車速（たとえば、１０ｋｍ／ｈ）以下であるという車速条件とが含まれる。ＩＤＳ条件に含まれるすべての条件が成立すると、ＩＤＳ条件が成立となる。ＩＤＳ条件が成立すると、ＩＤＳＥＣＵ６４からエンジンＥＣＵ６１にＩＤＳ要求が出力され、エンジンＥＣＵ６１により、エンジン２が停止される。また、ＩＤＳ条件の成立に応じて、ＣＶＴＥＣＵ６２により、油圧回路のバルブが制御されて、クラッチＣ１が解放される。これにより、車両１の減速走行中に無段変速機４のベルト２５に負荷されるトルクが低減されるので、減速走行中の急制動によるベルト滑りの発生を抑制することができる。

ＩＤＳ条件には、ブレーキ条件および車速条件以外に、車両１のステアリング機構（ステアリングホイール）に加えられている操舵トルクがＩＤＳ禁止トルク未満であるという操舵トルク条件、車両１に搭載されたバッテリのＳＯＣ（State Of Charge）が所定値以上であるというバッテリ条件などが含まれてもよい。

ＩＤＳ制御によるエンジン２の停止中は、所定のＩＤＳ復帰条件が成立しているか否かが繰り返し判断される。ＩＤＳ復帰条件には、たとえば、運転者によるブレーキ操作が解除されるという条件が含まれる。ＩＤＳ復帰条件が成立すると、ＩＤＳＥＣＵ６４からエンジンＥＣＵ６１に再始動要求が出力される。この再始動要求を受けて、エンジンＥＣＵ６１により、エンジン２が再始動される。

＜Ｌ／Ｕゼロ差圧制御＞
図３は、ＩＤＳ復帰条件の成立／非成立、ゼロ差圧制御のオン／オフ、エンジン回転数およびタービン回転数の時間変化の一例を示す図である。

トルクコンバータ３の解放側油室５５および係合側油室５６には、たとえば、油圧回路に含まれるロックアップコントロールバルブ（図示せず）から油圧が供給される。ロックアップコントロールバルブには、ロックアップ信号圧が入力される入力ポートが形成されており、たとえば、ロックアップ信号圧が所定値であるときには、ロックアップコントロールバルブから解放側油室５５および係合側油室５６に油圧が均等に供給される。ロックアップ信号圧が所定値未満であるときには、ロックアップコントロールバルブから解放側油室５５に係合側油室５６よりも高い油圧が供給され、ロックアップオフとなる。ロックアップ信号圧が所定値よりも大きいときには、ロックアップコントロールバルブから係合側油室５６に解放側油室５５よりも高い油圧が供給され、ロックアップオンとなる。

ＩＤＳ復帰条件が成立すると（時刻Ｔ１）、ＣＶＴＥＣＵ６２により、ロックアップ信号圧を発生するソレノイドバルブが制御されて、ロックアップ信号圧が所定値にされる。これにより、ロックアップコントロールバルブから解放側油室５５および係合側油室５６に油圧が均等に供給されて、解放側油室５５の油圧と係合側油室５６の油圧との差圧がゼロにされる。

その後、エンジン２のクランキングが開始される（時刻Ｔ２）。そして、エンジン２がクランキングされながら点火プラグがスパークされることにより、エンジン２が始動すると、エンジン回転数が上昇し始める（時刻Ｔ３）。

このとき、解放側油室５５の油圧と係合側油室５６の油圧との差圧がゼロであるため、エンジン回転数が上昇すると、エンジン回転に伴うトルクコンバータ３のポンプインペラ５２の回転により、係合側油室５６のオイルに遠心油圧が発生し、その遠心油圧により、ロックアップクラッチ５４がフロントカバー５１に押し付けられる。これがポンプインペラ５２の回転の抵抗となり、その抵抗がエンジン回転に対して引きずり方向に作用する。その結果、エンジン回転数が図３に実線で示されるように変化し、エンジン回転が図３に二点鎖線で示されるように吹き上がることが抑制される。

なお、オイルポンプ８の発生油圧が十分に上昇すると、ＣＶＴＥＣＵ６２により、油圧回路のバルブが制御されて、クラッチＣ１が係合される。また、オイルポンプ８の発生油圧が十分に上昇した時点またはその前後の適当なタイミングで、ＣＶＴＥＣＵ６２により、ロックアップオフとなるよう、ロックアップコントロールバルブから解放側油室５５および係合側油室５６に供給される油圧が制御される。

＜変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。

たとえば、無段変速機４が搭載された車両１を取り上げたが、本発明に係る制御装置は、有段式の自動変速機（ＡＴ：Automatic Transmission）または動力分割式無段変速機が搭載された車両１に用いることもできる。動力分割式無段変速機は、たとえば、変速比の変更により動力を無段階に変速する無段変速機構を備え、インプット軸とアウトプット軸との間で動力（トルク）を２つの経路に分岐して伝達可能な変速機である。

その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１：車両
２：エンジン
３：トルクコンバータ
４：無段変速機（自動変速機）
６１：エンジンＥＣＵ（ＩＤＳ制御手段）
６２：ＣＶＴＥＣＵ（差圧調節手段）
６４：ＩＤＳＥＣＵ（ＩＤＳ制御手段）
Ｃ１：クラッチ（係合要素）

Claims (1)

1. エンジンと自動変速機との間に、係合側油室の油圧と解放側油室の油圧との差圧により係合／解放されるロックアップクラッチを備えるトルクコンバータが設けられ、前記エンジンと車輪との間で動力を伝達／遮断するために油圧により係合／解放される係合要素を搭載した車両に用いられる制御装置であって、
   所定のＩＤＳ開始条件が成立したことに応じて、前記エンジンを停止させ、その停止中に所定のＩＤＳ復帰条件が成立したことに応じて、前記エンジンを再始動させるＩＤＳ制御を実行するＩＤＳ制御手段と、
   前記係合要素が解放されている状態で前記ＩＤＳ復帰条件が成立した場合に、前記係合側油室の油圧と前記解放側油室の油圧との差圧を所定値以下にし、前記エンジンの再始動後に、前記ロックアップクラッチが解放されるよう、前記解放側油室の油圧を前記係合側油室の油圧よりも高い状態にする差圧調節手段とを含む、車両用制御装置。

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