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1、任務(wù)單元101車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)認(rèn)識與檢修基礎(chǔ) 一、車載網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)概述 1、傳統(tǒng)汽車存在的問題 隨著現(xiàn)代汽車電子控制技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)代人對汽車的動力性、經(jīng)濟(jì)性、舒適、安全、環(huán)保等方面要求及相應(yīng)法律法規(guī)的約束,汽車電控系統(tǒng)的電控單元數(shù)量不斷增加,使汽車整車的電氣系統(tǒng)變的越來越復(fù)雜。單純地增加汽車線束和插接件會帶來汽車生產(chǎn)的線束布置與裝配困難,也增加了汽車維修的難度;車身重量的增加影響了汽車的經(jīng)濟(jì)性、維修診斷困難等問題。傳統(tǒng)的汽車電控系統(tǒng) 2、使用車載網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的目的(1)減少汽車制造成本;(2)簡化汽車電器線路;(3)提高汽車通訊效率;(4)提高汽車電控系統(tǒng)可靠性 改進(jìn)后的汽車電控系統(tǒng)(車載網(wǎng)絡(luò))
2、3、 車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分類 A類(如UART, LIN,克萊斯勒的CCD)是面向傳感器、執(zhí)行器控制的低速網(wǎng)絡(luò),數(shù)據(jù)傳輸位速率通常小于20kbps,主要用于后視鏡調(diào)整,電動窗、燈光照明等車身低速控制;B類(如SAEJ1850、低速CAN)是面向獨(dú)立模塊間數(shù)據(jù)共享的中速網(wǎng)絡(luò),位速率一般在1O 125kbps,主要應(yīng)用于車身電子舒適性模塊、僅表顯示等系統(tǒng);C類(如高速CAN)是面向高速、實(shí)時閉環(huán)控制的多路傳輸網(wǎng),位速率在1251Mbps,主要用于牽引力ASR控制、發(fā)動機(jī)控制、ABS控制等系統(tǒng);D類(如D2B, MOST)是面向多媒體信息的高速傳輸網(wǎng)絡(luò),位速率一般在2Mbps以上,主要用于車載視頻、音頻、
3、導(dǎo)航系統(tǒng)等; E類(如Byteflight,F(xiàn)lexRay)是面向乘員的安全系統(tǒng)高速、實(shí)時網(wǎng)絡(luò),位速率在1Mbps以上,主要用于線控系統(tǒng)X-by-Wire、車輛被動性安全領(lǐng)域。4、車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)況 迄今為止,還沒有一個車載網(wǎng)絡(luò)協(xié)議可以完全滿足未來汽車所有成本和性能的要求。目前,面對汽車上日益復(fù)雜的控制子系統(tǒng)的不同需要,國外許多汽車制造商傾向于采用多個協(xié)議子網(wǎng)混合使用的方案。 大部分中高檔轎車典型的應(yīng)用方案是車身舒適控制系統(tǒng)單元都連接到CAN總線上,并借助于LIN總線進(jìn)行外圍設(shè)備控制; 而汽車高速動力系統(tǒng)控制系統(tǒng)單元使用高速CAN總線進(jìn)行連接;遠(yuǎn)程信息處理和多媒體系統(tǒng)可由D2B或MOST協(xié)議
4、總線來實(shí)現(xiàn); 面向乘員的安全系統(tǒng)由FlexRay協(xié)議實(shí)現(xiàn)線控控制; 無線通信則以藍(lán)牙(Blue tooth)技術(shù)為主,這些不同的總線之間用網(wǎng)關(guān)聯(lián)系。二、車載網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)介紹 1、CAN控制器局域網(wǎng) CAN是Controller Area Network的縮寫,即控制器局域網(wǎng)絡(luò)。 CAN-BUS是德國Robert Bosch公司在20世紀(jì)80年代初為汽車業(yè)開發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通信總線。是一種很高保密性,有效支持分布式控制或?qū)崟r控制的現(xiàn)場串行通信網(wǎng)絡(luò)。目前,在眾多的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)中,CAN-BUS是唯一被ISO認(rèn)證(ISO11898)批準(zhǔn)為國際標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場總線,它已發(fā)展成為應(yīng)用最廣泛、支撐技術(shù)和元器件最
5、豐富的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)之一,被譽(yù)為最有前途的現(xiàn)場總線。 (1)概念(3)CAN控制器局域網(wǎng)構(gòu)成 最基本的CAN-BUS系統(tǒng)中擁有一個CAN控制器、一個信息收發(fā)器、兩個數(shù)據(jù)傳輸端及兩條數(shù)據(jù)傳輸總線,除了數(shù)據(jù)傳輸總線外,其他各元件都置于各控制單元的內(nèi)部。1) CAN控制器功能: CAN控制器一面負(fù)責(zé)接受其寄生的電控單元CPU傳來的信息數(shù)據(jù),并對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后,將其轉(zhuǎn)發(fā)給信息收發(fā)器。 CAN控制器對由信息收發(fā)器截取的來自其他系統(tǒng)CAN控制器的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,再將其傳給自己所寄生電控單元的CPU。3)數(shù)據(jù)傳輸總線 根據(jù)兩條總線線路電平的不同,分別被稱為CAN高線和CAN低線兩種;兩線條上的電位是相反
6、的,如果一條線的電壓是5V,另一條線就是0V,兩條線的電壓和總等于常值。 為了防止和避免外界電磁波的干擾和向外輻射,這兩條總線是纏繞在一起的,通過這種辦法使總線向外輻射則保持無輻射,保證數(shù)據(jù)傳送不受影響或破壞。3)數(shù)據(jù)傳輸總線功能 數(shù)據(jù)傳輸總線負(fù)責(zé)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸工作,它通過雙向數(shù)據(jù)傳輸,實(shí)現(xiàn)了信息數(shù)據(jù)的大容量、高速度傳輸。 所有數(shù)據(jù)通過該總線發(fā)送給各控制單元;由各控制單元中的信息收發(fā)器接收,然后進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算處理。4)數(shù)據(jù)傳輸終端 數(shù)據(jù)傳輸終端實(shí)際是一個抑制反射的負(fù)載電阻器,它能防止數(shù)據(jù)在線路終端被反射后,影響數(shù)據(jù)的傳輸質(zhì)量。 負(fù)載電阻連接在數(shù)據(jù)傳輸總線的CAN高線和CAN低線之間,對于不帶集
7、成終端電阻的ECU,此電阻值應(yīng)為60;而對于帶有集成終端電阻的ECU,此電阻值為120。終端負(fù)載電阻都置于總線的末端,負(fù)載電阻(RL)通常集成在ECU的內(nèi)部,若有一個ECU從總線上斷開時,數(shù)據(jù)傳輸總線的終端將丟失。(4) CAN-BUS多路信息傳輸系統(tǒng)的工作原理CAN數(shù)據(jù)總線傳遞數(shù)據(jù)的構(gòu)成CAN數(shù)據(jù)總線在極短的時間里,在各控制單元間傳遞數(shù)據(jù),可將其分為7個部分開始域:標(biāo)志數(shù)據(jù)開始。帶有大約5V電壓(由系統(tǒng)決定)的1位,被送入高位CAN線;帶有大約0V電壓的1位被送入低位CAN線。狀態(tài)域:判定數(shù)據(jù)中的優(yōu)先權(quán)。如果兩個控制單元都要同時發(fā)送各自的數(shù)據(jù),那么,具有較高優(yōu)先權(quán)的控制單元,優(yōu)先發(fā)送。檢查域
8、:顯示在數(shù)據(jù)域中所包含的信息項(xiàng)目數(shù)。在本部分允許任何接收器檢查是否已經(jīng)接收到所傳遞過來的所有信息。數(shù)據(jù)域:在數(shù)據(jù)域中,信息被傳遞到其他控制單元。安全域:檢測傳遞數(shù)據(jù)中的錯誤。確認(rèn)域:在此,接收器信號通知發(fā)送器,接收器已經(jīng)正確收到數(shù)據(jù)。若檢查到錯誤,接收器立即通知發(fā)送器,發(fā)送器然后再發(fā)送一次數(shù)據(jù)。結(jié)束域:標(biāo)志數(shù)據(jù)報(bào)告結(jié)束。在此是顯示錯誤并重復(fù)發(fā)送數(shù)據(jù)的最后一次機(jī)會。CAN-BUS的應(yīng)用目前國內(nèi)引進(jìn)的,裝備CAN總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的車型如:通用公司的世紀(jì)、君威;大眾公司的帕薩特B5、奧迪A6,寶來(Bora)、波羅(Polo);菲亞特(Fiat)公司的派力奧(Palio)、西耶那(Siena)以及馬自達(dá)
9、公司的馬自達(dá)6等都普遍采用兩條CAN網(wǎng)絡(luò): 一條用于驅(qū)動系統(tǒng)的高速CAN,速率達(dá)到500Kbps,驅(qū)動系統(tǒng)主要連接對象是發(fā)動機(jī)控制器、ABSASRESP控制器、安全氣囊控制器、自動變速箱控制器、組臺儀表等,它們的基本特征相同,都是控制與汽車行駛直接相關(guān)的(安全性)系統(tǒng)。一條用于車身系統(tǒng)的低速CAN,速率是100Kbps。車身系統(tǒng)CAN主要連接對象是4門以上的集控鎖、電動車窗、后視鏡和廂內(nèi)照明燈等。 目前,驅(qū)動系統(tǒng)CAN和車身系統(tǒng)是2條獨(dú)立的總線系統(tǒng),為實(shí)現(xiàn)在各CAN之間的資源共享,設(shè)計(jì)“網(wǎng)關(guān)”使二者相連,并將各個數(shù)據(jù)總線的信息反饋到儀表板上。駕車者只要看看儀表板,就可以知道各個電控裝置是否正常
10、工作了,從而實(shí)現(xiàn)信息的共享。 典型大眾CAN-BUS控制器局域網(wǎng)大眾動力傳輸系統(tǒng)(驅(qū)動系統(tǒng))CAN-BUS 大眾驅(qū)動系統(tǒng)CAN的主要連接對象為:發(fā)動機(jī)控制器、ABSASRESP控制器、氣囊控制器、自動變速箱控制器、組臺儀表等。 由于他們所控制的對象是與汽車的行駛安全直接有關(guān)的系統(tǒng),相互之間存在著較多的信息交流,且都是連續(xù)的、高速的、實(shí)時性高、流量有限的信息。 驅(qū)動系統(tǒng)CAN總線由電源15號線激活,速率是所有CAN總線中最高的,達(dá)到500kbps。 大眾舒適系統(tǒng)CAN-BUS 大眾車身舒適系統(tǒng)CAN的主要連接對象為:中央控制器J393,4個門控制器,在某些情況下,還包括記憶模塊和其它組件。 車身
11、舒適系統(tǒng)的控制對象主要是4個門的集控鎖和車窗,行李箱鎖,后視鏡、車內(nèi)頂燈,甚至自動座椅、自動空調(diào)等。 大眾舒適系統(tǒng)CAN連接圖 大眾車身舒適系統(tǒng)CAN總線由30號線激活,速率可達(dá)100kbps(97款Passat上首次使用時舒適系統(tǒng)速率為62.5kbps。 舒適系統(tǒng)CAN總線由30號線供電 。2、 LIN內(nèi)聯(lián)局域網(wǎng) (1)LIN-BUS的含義 LIN是Local Interconnect Network的縮寫,即內(nèi)聯(lián)局域網(wǎng),又稱本地互連網(wǎng)絡(luò)。 由Audi、BMW等七家汽車制造商及Motorola集成電路制造商聯(lián)合提出的LIN協(xié)議是一種廉價的局部互連的串行通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。LIN是用于汽車分布式電控
12、系統(tǒng)的一種新型低成本串行總線,將開關(guān)、顯示器、傳感器及執(zhí)行器等簡單控制設(shè)備連接起來的廉價、單線、串行通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。LIN總線是一種輔助的總線網(wǎng)絡(luò),使用LIN總線可大大節(jié)省成本。在低速車身控制條件下,與CAN線相比較,LIN總線控制方案成本較低是最大的優(yōu)勢。 LIN-BUS的結(jié)構(gòu)LIN總線節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu) 為將汽車上各類原始信號轉(zhuǎn)換為可在LIN總線上進(jìn)行傳輸?shù)臄?shù)字量信號,同時為提高系統(tǒng)的可靠性,在LIN總線上設(shè)置了節(jié)點(diǎn)。 節(jié)點(diǎn)的功能是:接收傳感器輸出的模擬信號、數(shù)字信號或開關(guān)信號,經(jīng)ECU進(jìn)行處理,轉(zhuǎn)換為可在LIN總線上通訊的數(shù)據(jù)報(bào)文格式,經(jīng)ECU內(nèi)的LIN控制器發(fā)到LIN總線上,同時將從LIN總線上接
13、收到的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換成能夠驅(qū)動執(zhí)行器或照明燈的模擬信號或數(shù)字信號。 LIN-BUS的應(yīng)用 典型的LIN總線應(yīng)用在汽車中的聯(lián)合裝配單元(主要用來連接分布式車身控制電子系統(tǒng)),如車門模塊、車頂模塊、座椅模塊、空調(diào)模塊、綜合儀表盤模塊、車燈模塊、濕度傳感器、交流發(fā)電機(jī)及雨刷傳感器等。 奧迪A8LIN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) (3)MOST光纖網(wǎng) 1)概念MOST是Media Oriented Systems Transport的簡稱,意為面向媒體的系統(tǒng)傳輸。 2)汽車多媒體信息網(wǎng)絡(luò) 和協(xié)議的類型 汽車多媒體信息網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議分為三種類型,分別是低速、高速和無線,其傳輸速率在250Kbps到100Mbps間 如圖所示為汽車
14、多媒體系統(tǒng)示意圖,它包括了語音系統(tǒng)、車載電話 、音響、電視、車載計(jì)算機(jī)和GPS等系統(tǒng)。 低速用于遠(yuǎn)程通訊、診斷及通用信息傳送,IDB-C按CAN總線的格式以250Kbps的位速率進(jìn)行信息傳送。 高速主要用于實(shí)時的音頻和視頻通信,如MP3、DVD和CD等的播放,所使用的傳輸介質(zhì)是光纖,主要的IDB-M有:D2B、MOST和IEEE1394。D2B是用于汽車多媒體和通訊的分布式網(wǎng)絡(luò),通常使用光纖作為傳輸介質(zhì),可連接CD播放器、語音控制單元、電話和因特網(wǎng)。D2B技術(shù)已使用于奔馳公司多款S級轎車中。 目前德國寶馬、奔馳、奧迪等高端車已大規(guī)模使用MOST構(gòu)建汽車多媒體信息系統(tǒng)。 MOST-BUS主要特點(diǎn)
15、 1、以光纖(單根)為載體,環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),單向傳輸??刂茊卧ㄟ^光纖沿環(huán)形方向(單方向)將數(shù)據(jù)發(fā)送到下一個控制單元,這個過程一直在持續(xù)進(jìn)行,直至首先發(fā)出數(shù)據(jù)的控制單元又接收到這些數(shù)據(jù)為止,從而形成了一個封閉環(huán)。2、高達(dá)25Mbps的集合同步帶寬, MOST網(wǎng)絡(luò)中,多媒體信號是同步傳輸?shù)模瑹o需緩存。3、主從式結(jié)構(gòu),點(diǎn)對點(diǎn)式通信。 4、質(zhì)量非常輕,抗電磁干擾。用單獨(dú)的塑料光纖媒介傳輸各種信號,克服了傳統(tǒng)的銅布線昂貴、復(fù)雜并且不可變的缺點(diǎn)。 5、獨(dú)立系統(tǒng)時鐘,無中央處理器,寬應(yīng)用范圍。 MOST-BUS的結(jié)構(gòu)MOST的環(huán)形結(jié)構(gòu)MOST總線系統(tǒng)的顯著特點(diǎn)是它的環(huán)形結(jié)構(gòu),如圖所示。MOST采用點(diǎn)對點(diǎn)的“
16、接力”通訊方式實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)廣播,控制單元通過一根光纖把數(shù)據(jù)傳送至環(huán)形結(jié)構(gòu)中的下一節(jié)點(diǎn)。這個過程一直持續(xù)到數(shù)據(jù)返回至原先傳送它們的那個控制單元。由此,形成了一個閉合的環(huán)路。MOST總線系統(tǒng)的診斷是借助于數(shù)據(jù)總線的診斷接口和診斷CAN進(jìn)行的。任務(wù)單元102舒適系統(tǒng)(CANBUS)故障檢修帕薩特B5轎車舒適系統(tǒng) 帕薩特B5轎車舒適系統(tǒng)有2根CAN數(shù)據(jù)總線,將舒適系統(tǒng)控制單元和各車門的門控單元連接成局域網(wǎng), 彼此通訊,傳遞開關(guān)信號、閉鎖狀態(tài)及其他信息。 采用CAN數(shù)據(jù)總線, 可使各車門的導(dǎo)線數(shù)量大大減少,減少導(dǎo)線連接故障。 當(dāng)一根數(shù)據(jù)CAN總線發(fā)生故障時, 舒適系統(tǒng)處于緊急運(yùn)行狀態(tài),所有功能保持不變。 當(dāng)
17、2根數(shù)據(jù)總線發(fā)生故障時, 車門不再執(zhí)行電動功能,只能手動開關(guān)和上鎖。舒適系統(tǒng)控制單元J393舒適系統(tǒng)控制單元J393也稱中央控制單元.J393的控制功能包括1、行李廂與中央門鎖控制;2、車內(nèi)燈控制;3、滑動/傾斜車頂控制;4、無線遙控;5、防盜系統(tǒng)控制;6、故障自診斷;7、與汽車其它控制系統(tǒng)進(jìn)行信息交換;8、后車門中央門鎖控制(機(jī)械式車窗升降器)舒適系統(tǒng)自診斷 舒適系統(tǒng)控制單元J393內(nèi)裝有故障存儲器, 控制單元能識別出舒適系統(tǒng)的故障, 并將其存儲在存儲器中。用大眾汽車專用的故障閱讀儀V.A.G1551、車輛系統(tǒng)測試儀V.A.G1552或汽車診斷測試和信息系統(tǒng)V.A.S5051, 可以對舒適系
18、統(tǒng)自診斷。下面以故障閱讀儀V.A.G1551為例, 說明自診斷的步驟和方法。舒適系統(tǒng)自診斷的測試條件及功能測試條件: 相應(yīng)系統(tǒng)的電源和熔斷絲都正常。開始測試之前, 應(yīng)接通點(diǎn)火開關(guān)??蛇x擇的功能: 01-查詢控制單元版本號;02-查詢故障碼;03-執(zhí)行元件診斷; 05-清除故障碼; 06-結(jié)束輸出; 07-控制單元編碼; 08-閱讀數(shù)據(jù)塊; 10-匹配。故障碼的讀取與清除故障碼的讀取步驟第1步, 連接故障閱讀儀V.A.G1551, 進(jìn)行初始操作, 直到屏幕上顯示:第2步, 鍵入02, 選擇查詢故障碼, 屏幕顯示:第3步, 按下PRINT鍵, 并按Q鍵確認(rèn), 屏幕上將顯示所存儲的故障數(shù)量。 如果有
19、1個或多個故障被存儲, 所顯示的故障碼被依次顯示并打印出來。按故障碼表排除故障后, 鍵入05, 清除故障碼, 再次查詢故障碼。有關(guān)故障碼的說明1、 當(dāng)故障是“偶發(fā)性故障” 時, 在屏幕右下角以“/ SP“”后綴顯示出來。2、 故障“01330舒適系統(tǒng)中央控制單元J393沒有信號” 可能會偶然顯示, 這對舒適系統(tǒng)的功能沒有影響, 不必采取措施。清除故障碼即可。3、 車門控制單元也可能出現(xiàn)“沒有通訊” 的故障,這對舒適系統(tǒng)的功能沒有影響。清除故障碼即可。帕薩特B5轎車舒適系統(tǒng)故障碼執(zhí)行元件診斷步驟第1步, 連接故障閱讀儀, 進(jìn)行初始操作, 直到屏幕顯示:第2步, 根據(jù)屏幕上顯示的信息操作故障閱讀儀
20、。鍵入03, 選擇“執(zhí)行元件診斷”, 斷開點(diǎn)火開關(guān)并取下點(diǎn)火鑰匙, 屏幕上將顯示:第3步, 按下Q鍵確認(rèn), 屏幕上顯示:第4步, 按表2所示步驟, 進(jìn)行各個項(xiàng)目的診斷。可用C鍵中斷診斷, 可按鍵進(jìn)行下一步的診斷。如果一個部件不工作, 則繼續(xù)執(zhí)行元件診斷到結(jié)束。任務(wù)單元103其他車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)故障檢修1.汽車局域網(wǎng)絡(luò)LIN(1)LIN-主控制單元。該控制單元在LIN數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)的LIN控制單元內(nèi),連接在CAN數(shù)據(jù)總線上,它是LIN總線系統(tǒng)中唯一與CAN數(shù)據(jù)總線相連的控制單元,如圖所示。 (2)LIN-從控制單元。在LIN數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)內(nèi),單個的控制單元(如新鮮空氣鼓風(fēng)機(jī)的)或傳感器及執(zhí)行元件(如水平
21、傳感器及防盜警報(bào)蜂鳴器)都可看作LIN從控制單元,如圖所示。 (3)LIN數(shù)據(jù)傳遞 1)信息標(biāo)題。信息標(biāo)題由LIN主控制單元按周期發(fā)送。信息標(biāo)題分為四部分,如圖所示。2)信息內(nèi)容。對于帶有從控制單元回應(yīng)的信息,LIN從控制單元會根據(jù) 識別碼給這個回應(yīng)提供信息。如圖所示。 3)信息的順序 LIN數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)的自診斷 在LIN主控制單元內(nèi)已規(guī)定好的時間間隔內(nèi),如果LIN從控制單元數(shù)據(jù)傳遞有故障、校驗(yàn)出錯或傳遞的信息不完整等,通過LIN從控制單元的自診斷功能,將會記錄故障存儲。 自診斷數(shù)據(jù)經(jīng)LIN總線由LIN從控制單元傳至LIN主控制單元。因此對LIN數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)進(jìn)行自診斷需使用LIN主控制單元的地
22、址碼。LIN數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)部分控制單元的故障信息 故 障 位 故障內(nèi)容 故 障 原 因 lAN從控制單元 (例如鼓風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)器) 無信號 或 無法通信 1導(dǎo)線斷路或短路 2IAN從控制單元供電有故障 3IAN從控制單元或1AN主控制單元型號錯誤 4IAN從控制單元損壞 故 障 位 故障內(nèi)容 故 障 原 因 LIN從控制單元 (例如鼓風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)器)不可靠信號 1LIN導(dǎo)線受到電磁干擾 2LIN導(dǎo)線的電容和電阻值改變了(例如插頭殼體潮濕或臟污) 3軟件故障(備件型號錯誤等)MOST-BUS的應(yīng)用與檢修1、MOST與光纖的注意事項(xiàng)(1)、光纖保護(hù)帽只有在安裝時才能直接被卸下。(2)、開口的光纖插頭不允許觸摸,不能被灰塵、油膩或其他液體弄臟。(3)、每種損壞形式和/或線束的完整性立即申購。(4)、光纖或空氣
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