(57)【要約】【課題】車速とブレーキ操作とに応じたクリープトルクを作用させると共に滑らかな制動を確保する。【解決手段】アクセルオンと判定されると共にブレーキオンと判定され、走行していると判定され、且つ坂路でないときには（Ｓ１２０〜Ｓ１４２）、車速Ｖが大きくなるほど小さくなる傾向に設定する車速対応トルクＴｖを設定すると共に（Ｓ１１０）、制動トルクＴｄが大きいほど小さくなる傾向に設定する制動力対応トルクＴｂを設定し（Ｓ１５０）、設定した車速対応トルクＴｖと制動力対応トルクＴｂのうち小さい方をクリープトルクＴｃとして設定する（Ｓ１６０）。これにより、車速Ｖと制動トルクＴｄとに応じたクリープトルクＴｃを作用させることができると共に滑らかな制動を確保することができる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車軸に動力を出力可能な電動機を備える電気自動車であって、
車速を検出する車速検出手段と、
該検出した車速に基づいて車速対応トルクを設定する車速対応トルク設定手段と、
運転者のブレーキ操作に基づくブレーキ制動力を検出するブレーキ制動力検出手段と、
該検出されたブレーキ制動力に基づいて制動力対応トルクを設定する制動力対応トルク設定手段と、
前記設定された車速対応トルクと前記設定された制動力対応トルクとに基づいて前記電動機から出力すべきクリープトルクとして設定するクリープトルク設定手段と、
所定の条件が成立したときに前記設定されたクリープトルクが車軸に出力されるよう前記電動機を制御する電動機制御手段と、
を備える電気自動車。
【請求項２】
前記クリープトルク設定手段は、前記設定された車速対応トルクと前記設定された制動力対応トルクとのうち小さい方のトルクを前記クリープトルクとして設定する手段である請求項１記載の電気自動車。
【請求項３】
前記クリープトルク設定手段は、前記設定された制動力対応トルクを制限トルクとして前記設定された車速対応トルクを制限したトルクを前記クリープトルクとして設定する手段である請求項１記載の電気自動車。
【請求項４】
請求項１ないし３いずれか記載の電気自動車であって、
前記車速対応トルク設定手段は、前記検出した車速が大きいほど小さくなる傾向に前記車速対応トルクを設定する手段であり、
前記制動力対応トルク設定手段は、前記検出した制動力が大きいほど小さくなる傾向に前記制動力対応トルクを設定する手段である
電気自動車。
【請求項５】
請求項１ないし４いずれか記載の電気自動車であって、
内燃機関と、
該内燃機関からの動力の一部を用いて前記電動機に供給可能な電力の発電が可能な発電手段と、
を備える電気自動車。
【請求項６】
前記発電手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力と動力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力可能な手段である請求項５記載の電気自動車。
【請求項７】
前記発電手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第３の軸の３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力した動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記第３の軸に動力を入出力する発電機とを備える手段である請求項６記載の電気自動車。
【請求項８】
前記発電手段は、前記内燃機関の出力軸に取り付けられた第１の回転子と前記駆動軸に取り付けられた第２の回転子とを有し該第１の回転子に対して該第２の回転子の相対的な回転を伴って該第１の回転子と該第２の回転子の電磁作用による電力の入出力により該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する発電機である請求項６記載の電気自動車。
【請求項９】
車軸に動力を出力可能な電動機を備える電気自動車の制御方法であって、
（ａ）車速を検出し、
（ｂ）該検出した車速に基づいて車速対応トルクを設定し、
（ｃ）運転者のブレーキ操作に基づくブレーキ制動力を検出し、
（ｄ）該検出したブレーキ制動力に基づいて制動力対応トルクを設定し、
（ｅ）前記設定した車速対応トルクと前記設定した制動力対応トルクとのうち小さい方のトルクを前記電動機から出力すべきクリープトルクとして設定し、
（ｆ）所定の条件の下で前記設定したクリープトルクが車軸に出力されるよう前記電動機を制御する
電気自動車の制御方法。
【請求項１０】
請求項９記載の電気自動車の制御方法であって、
前記ステップ（ｂ）は、前記検出した車速が大きいほど小さくなる傾向に前記車速対応トルクを設定するステップであり、
前記ステップ（ｄ）は、前記検出した制動力が大きいほど小さくなる傾向に前記制動力対応トルクを設定するステップである
電気自動車の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気自動車およびその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の電気自動車としては、ブレーキ操作量に反比例したトルクをクリープトルクとして電動機から出力するものや車速に反比例するトルクをクリープトルクとして電動機から出力するものが提案されている（例えば、特許文献１や特許文献２参照）。これらの電気自動車では、シフトポジションが走行レンジでアクセルペダルが踏み込まれていないときにブレーキペダルが踏み込まれると、運転者のブレーキ操作量に反比例したトルクをクリープトルクとして車軸に動力を出力する電動機から出力したり、車速に反比例したトルクをクリープトルクとして車軸に動力を出力する電動機から出力している。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１０３６１８号公報（図３）
【特許文献２】
特開２００１−２１８３０３号公報（図２）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した電気自動車では、ブレーキ操作量に反比例したトルクをクリープトルクとする制御と車速に反比例したトルクをクリープトルクとする制御とを別個に行なうものであるから、ブレーキ操作量に反比例したトルクをクリープトルクとする制御では車速に基づくクリープトルクを出力することができず、逆に車速に反比例したトルクをクリープトルクとする制御ではブレーキ操作量に基づくクリープトルクを出力することができない。これらの両制御を同時に行なうことも考えられるが、ブレーキ操作量と車速とが制動中に変化することに基づいて出力するクリープトルクも変化することから、滑らかな制動が阻害される場合が生じる。
【０００５】
本発明の電気自動車およびその制御方法は、車速とブレーキ操作とに応じたクリープトルクを作用させることを目的の一つとする。また、本発明の電気自動車およびその制御方法は、滑らかな制動を確保することを目的の一つとする。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明の電気自動車およびその制御方法は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の電気自動車は、
車軸に動力を出力可能な電動機を備える電気自動車であって、
車速を検出する車速検出手段と、
該検出した車速に基づいて車速対応トルクを設定する車速対応トルク設定手段と、
運転者のブレーキ操作に基づくブレーキ制動力を検出するブレーキ制動力検出手段と、
該検出されたブレーキ制動力に基づいて制動力対応トルクを設定する制動力対応トルク設定手段と、
前記設定された車速対応トルクと前記設定された制動力対応トルクとに基づいて前記電動機から出力すべきクリープトルクとして設定するクリープトルク設定手段と、
所定の条件が成立したときに前記設定されたクリープトルクが車軸に出力されるよう前記電動機を制御する電動機制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００８】
この本発明の電気自動車では、車速に基づく車速対応トルクとブレーキ制動力に基づく制動力対応トルクとに基づいて車軸に動力を出力可能な電動機から出力すべきクリープトルクとして設定し、所定の条件が成立したときに設定されたクリープトルクが車軸に出力されるよう電動機を制御する。したがって、車速とブレーキ制動力とに応じたクリープトルクを作用させることができる。
【０００９】
こうした本発明の電気自動車において、前記クリープトルク設定手段は、前記設定された車速対応トルクと前記設定された制動力対応トルクとのうち小さい方のトルクを前記クリープトルクとして設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、クリープトルクの変動を車速かブレーキ制動力かのいずれかにすることができると共に過大なクリープトルクが作用するのを抑止することができる。この結果、滑らかな制動を確保することができる。
【００１０】
また、本発明の電気自動車において、前記クリープトルク設定手段は、前記設定された制動力対応トルクを制限トルクとして前記設定された車速対応トルクを制限したトルクを前記クリープトルクとして設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、車速に基づく車速対応トルクを制動力対応トルクで制限してクリープトルクを設定することができる。この結果、車速対応トルクが過大になったときでも制動力対応トルクにより制限されるから過大なクリープトルクが作用するのを抑止することができる。この結果、滑らかな制動を確保することができる。
【００１１】
本発明の電気自動車において、前記車速対応トルク設定手段は前記検出した車速が大きいほど小さくなる傾向に前記車速対応トルクを設定する手段であり、前記制動力対応トルク設定手段は前記検出した制動力が大きいほど小さくなる傾向に前記制動力対応トルクを設定する手段であるものとすることもできる。
【００１２】
本発明の電気自動車において、内燃機関と、該内燃機関からの動力の一部を用いて前記電動機に供給可能な電力の発電が可能な発電手段と、を備えるものとすることもできる。この場合、前記発電手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力と動力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力可能な手段であるものとすることもできる。更にこの場合、前記発電手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第３の軸の３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力した動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記第３の軸に動力を入出力する発電機とを備える手段であるものとすることもできるし、前記内燃機関の出力軸に取り付けられた第１の回転子と前記駆動軸に取り付けられた第２の回転子とを有し該第１の回転子に対して該第２の回転子の相対的な回転を伴って該第１の回転子と該第２の回転子の電磁作用による電力の入出力により該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する対回転子発電機であるものとすることもできる。
【００１３】
本発明の電気自動車の制御方法は、
車軸に動力を出力可能な電動機を備える電気自動車の制御方法であって、
（ａ）車速を検出し、
（ｂ）該検出した車速に基づいて車速対応トルクを設定し、
（ｃ）運転者のブレーキ操作に基づくブレーキ制動力を検出し、
（ｄ）該検出したブレーキ制動力に基づいて制動力対応トルクを設定し、
（ｅ）前記設定した車速対応トルクと前記設定した制動力対応トルクとのうち小さい方のトルクを前記電動機から出力すべきクリープトルクとして設定し、
（ｆ）所定の条件の下で前記設定したクリープトルクが車軸に出力されるよう前記電動機を制御する
ことを要旨とする。
【００１４】
この本発明の電気自動車の制御方法によれば、車速に基づく車速対応トルクとブレーキ制動力に基づく制動力対応トルクとのうち小さい方のトルクを車軸に動力を出力可能な電動機から出力すべきクリープトルクとして設定し、所定の条件の下で設定したクリープトルクが車軸に出力されるよう電動機を制御するから、クリープトルクの変動を車速かブレーキ制動力かのいずれかにすることができると共に過大なクリープトルクが作用するのを抑止することができる。この結果、滑らかな制動を確保することができる。
【００１５】
こうした本発明の電気自動車の制御方法において、前記ステップ（ｂ）は前記検出した車速が大きいほど小さくなる傾向に前記車速対応トルクを設定するステップであり、前記ステップ（ｄ）は前記検出した制動力が大きいほど小さくなる傾向に前記制動力対応トルクを設定するステップであるものとすることもできる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を実施例を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例である電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の電気自動車２０は、図示するように、駆動輪２２ａ，２２ｂにデファレンシャルギヤ２４を介して接続された駆動軸２６に動力を出力する走行用のモータ３０と、このモータ３０にインバータ３４を介して電力を供給するバッテリ３６と、車両全体をコントロールする電子制御ユニット４０とを備える。
【００１７】
モータ３０は、例えば周知のＰＭ型同期発電電動機として構成されており、インバータ３４からの三相交流電力により駆動する。インバータ３４も６個のスイッチング素子を有する周知のインバータ回路として構成されており、バッテリ３６からの直流電力をＰＷＭ制御により擬似的な三相交流電力としてモータ３０に供給する。
【００１８】
電子制御ユニット４０は、ＣＰＵ４２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ４２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ４４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ４６と、図示しない入出力ポートとを備える。電子制御ユニット４０には、モータ３０の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ３２からの検出信号やインバータ３４の各相に取り付けられた図示しない電流センサからの相電流，シフトレバー５１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ５２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル５３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ５４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル５５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ５６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ５８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。電子制御ユニット４０からは、インバータ３４へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。
【００１９】
こうして構成された実施例の電気自動車２０は、運転者がアクセルペダル５３を踏み込んだときにアクセルペダルポジションセンサ５４により検出されるアクセル開度Ａｃｃと車速センサ５８により検出される車速Ｖとに基づいて設定される要求トルクＴ＊がモータ３０から出力されるようモータ３０を駆動制御することにより走行し、運転者がブレーキペダル５５を踏み込んだときにブレーキペダルポジションセンサ５６により検出されるブレーキペダルポジションＢＰと車速センサ５８により検出される車速Ｖとに基づいて設定される制動トルクＴｄがモータ３０から出力されるようモータ３０を駆動制御することにより制動する。
【００２０】
次に、こうした実施例の電気自動車２０の動作、特に制動時におけるクリープトルクの設定の際の動作について説明する。図２は、電子制御ユニット４０により実行されるクリープトルク設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば、８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００２１】
クリープトルク設定ルーチンが実行されると、電子制御ユニット４０のＣＰＵ４２は、まず、アクセルペダルポジションセンサ５４からのアクセル開度Ａｃｃやブレーキペダルポジションセンサ５６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ５８からの車速Ｖ，制動トルクＴｄなどのクリープトルクの設定に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップ  Ｓ１００）。ここで、制動トルクＴｄは、実施例では、モータ３０を駆動制御する図示しない駆動制御ルーチンによりアクセル開度ＡｃｃやブレーキペダルポジションＢＰ，車速Ｖにより設定されたものを入力するものとした。制動トルクＴｄの設定は、例えば、アクセル開度ＡｃｃやブレーキペダルポジションＢＰ，車速Ｖと制動トルクＴｄとの関係を予めマップとしてＲＯＭ４４に記憶しておき、アクセル開度ＡｃｃやブレーキペダルポジションＢＰ，車速Ｖが与えられたときにマップから対応する制動トルクＴｄを導出することにより行なうことができる。
【００２２】
こうしてデータを入力すると、入力した車速Ｖに基づいて車速対応トルクＴｖを設定する（ステップ  Ｓ１１０）。ここで、車速対応トルクＴｖは、実施例では、図３に例示するように、車速Ｖが大きくなるほど小さくなる傾向に設定された車速対応トルク設定マップを予めＲＯＭ４４に記憶しておき、車速Ｖが与えられたときにマップから対応する車速対応トルクＴｖを導出して設定するものとした。
【００２３】
次に、読み込んだアクセル開度Ａｃｃによりアクセルオフしているか否かを判定すると共に（ステップ  Ｓ１２０）、ブレーキペダルポジションＢＰによりブレーキオンしているか否かを判定し（ステップ  Ｓ１３０）、更に、車速Ｖにより走行しているか否かを判定する（ステップ  Ｓ１４０）。アクセルオンと判定されたり、ブレーキオフと判定されたときには、現在設定されているクリープトルクＴｃをそのまま用い、走行していないと判定されたときにはクリープトルクＴｃに値０を設定する（ステップ  Ｓ１７０）。
【００２４】
一方、アクセルオンと判定されると共にブレーキオンと判定され、更に、走行していると判定されたときには、坂路を走行しているか否かを判定する（ステップＳ１４２）。坂路の走行の判定は、路面勾配を検出する路面勾配センサを用いて行なうものとしたり、車速Ｖから演算される車両加速度とモータ３０から出力しているトルクとを用いて路面勾配により変化する車両の釣合トルクを演算してこの釣合トルクの大きさに基づいて行なうものとすることもできる。坂路を走行していると判定されたときには図示しない坂路用クリープトルク設定処理を実行する（ステップＳ１４４）。この坂路におけるクリープトルクの設定については本発明の中核をなさないから、この処理の詳細な説明については省略する。
【００２５】
坂路を走行していないと判定されたときには、入力した制動トルクＴｄに基づいて制動力対応トルクＴｂを設定し（ステップ  Ｓ１５０）、設定した車速対応トルクＴｖと制動力対応トルクＴｂとを比較して小さい方を、即ち制動力対応トルクＴｂを制限トルクとして車速対応トルクＴｖを制限してクリープトルクＴｃとして設定する（ステップ  Ｓ１６０）。ここで、制動力対応トルクＴｂは、実施例では、図４に例示するように、制動トルクＴｄが大きくなるほど小さくなる傾向に設定された制動力対応トルク設定マップを予めＲＯＭ４４に記憶しておき、制動トルクＴｄが与えられたときにマップから対応する制動力対応トルクＴｂを導出して設定するものとした。
【００２６】
こうしてクリープトルクＴｃを設定すると、クリープトルクＴｃが滑らかに変化するようになまし処理などの緩変化処理を施して（ステップ  Ｓ１８０）、クリープトルク設定処理を終了する。このように緩変化処理が施されたクリープトルクは、モータ３０を駆動制御する図示しない駆動制御ルーチンで読み込まれ、モータ３０から出力すべきトルクの計算に用いられる。
【００２７】
図５は、制動時の制動トルクＴｄと車速Ｖと車速対応トルクＴｖと制動力対応トルクＴｂとクリープトルクＴｃの時間的変化の一例を示す説明図である。時間Ｔ１に運転者がブレーキペダル５５を踏み込むと、ブレーキペダルポジションＢＰとそのときの車速Ｖとに基づいて制動トルクＴｄが計算され、モータ３０から出力されるから、車両は減速する。車速対応トルクＴｖは車速Ｖの減少に応じて増加し、制動力対応トルクＴｂは、制動トルクＴｄが一定のときを考えれば、図示するように、一定値を保持する。クリープトルクＴｃには、車速対応トルクＴｖが制動力対応トルクＴｂより小さい時間Ｔ２までは車速対応トルクＴｖがそのまま設定され、時間Ｔ２以降は制動力対応トルクＴｂの方が車速対応トルクＴｖより小さくなるから、制動力対応トルクＴｂがそのまま設定される。即ち、設定されるクリープトルクＴｃは、時間Ｔ２までは滑らかに大きくなり、時間Ｔ２以降はその値を保持するのである。この結果、滑らかな制動を確保することができる。
【００２８】
以上説明した実施例の電気自動車２０によれば、車速Ｖが大きくなるほど小さくなる傾向に設定する車速対応トルクＴｖと制動トルクＴｄが大きいほど小さくなる傾向に設定する制動力対応トルクＴｂとを比較して小さい方をクリープトルクＴｃとして設定することにより、車速Ｖと制動トルクＴｄとに応じたクリープトルクＴｃを作用させることができる。この結果、滑らかな制動を確保することができる。
【００２９】
実施例の電気自動車２０では、駆動輪２２ａ，２２ｂにデファレンシャルギヤ２４を介して接続された駆動軸２６に直接動力を出力するモータ３０だけの動力により走行するものとして構成したが、駆動輪２２ａ，２２ｂに動力を出力可能なモータを備えるものであれば如何なる構成としてもよい。例えば、図６に例示する電気自動車１２０のように、エンジン１２２と、エンジン１２２のクランクシャフトと駆動輪２２ａ，２２ｂに連結された駆動軸２６とに接続された遊星歯車機構１２４と、遊星歯車機構１２４に接続された発電可能なモータ１２６と、バッテリ３６との電力のやりとりを伴って駆動軸２６に動力を入出力するモータ１３０とを備えるものとしてもよいし、図７に例示する電気自動車２２０のように、エンジン２２２と、このエンジン２２２のクランクシャフトに取り付けられたインナロータ２２６ａおよび駆動輪２２ａ，２２ｂに連結された駆動軸２６に取り付けられたアウタロータ２２６ｂの相対的な回転により生じる電磁気的な作用を伴って駆動する対ロータ電動機２２６と、バッテリ３６との電力のやりとりを伴って駆動軸２６に動力を入出力するモータ２３０とを備えるものとしてもよい。また、図８に例示する電気自動車３２０のように、バッテリ３６との電力のやりとりを伴って変速機３３２を介して駆動輪２２ａ，２２ｂに連結された駆動軸２６に動力を出力するモータ３３０と、このモータ３３０の回転軸にクラッチを介して接続されたエンジン３２２とを備えるものとしてもよい。なお、本質的には、モータ３０は、駆動輪２２ａ，２２ｂに動力を出力可能な原動機であればよいから、モータ以外の原動機であっても差し支えない。
【００３０】
以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】電子制御ユニット４０により実行されるクリープトルク設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】車速対応トルク設定マップの一例を示す説明図である。
【図４】制動力対応トルク設定マップの一例を示す説明図である。
【図５】制動時の制動トルクＴｄと車速Ｖと車速対応トルクＴｖと制動力対応トルクＴｂとクリープトルクＴｃの時間的変化の一例を示す説明図である。
【図６】変形例の電気自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。
【図７】変形例の電気自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。
【図８】変形例の電気自動車３２０の構成の概略を示す構成図である。
【符号の説明】
２０，１２０，２２０，３２０  電気自動車、２２ａ，２２ｂ  駆動輪、２４デファレンシャルギヤ、２６  駆動軸、３０，１３０，２３０，３３０  モータ、３２  回転位置検出センサ、３４  インバータ、３６  バッテリ、４０  電子制御ユニット、４２  ＣＰＵ、４４  ＲＯＭ、４６  ＲＡＭ、５１  シフトレバー、５２  シフトポジションセンサ、５３  アクセルペダル、５４  アクセルペダルポジションセンサ、５５  ブレーキペダル、５６  ブレーキペダルポジションセンサ、５８  車速センサ、１２２，２２２，３２２  エンジン、１２６  モータ、２２６  対ロータ電動機、２２６ａ  インナロータ、２２６ｂ  アウタロータ、３３２  変速機。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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