发明名称 电池管理系统
摘要 一种电池管理系统供管理及控制多个串联连接之可再充电蓄电池。一经程式规划之处理单元与多个电池模组及一整体充电器连通。各电池模组包括有一可再充电蓄电池、一感测器节点、与与直流充电器,感测器节点包括有多个电池感测器与处理诸电池感测器所产生之信号的一个微控制器。于一充电循环期间,整体充电器提供一可变整体充电电流给串联连接之诸可再充电蓄电池,且各可再充电蓄电池自位于各可再充电蓄电池之个别直流充电器接受一股充电电流。于此充电循环期间,诸可再充电蓄电池之电压与温度藉由诸感测器节点而受经程式规划之处理单元监测,且整体充电电流在任何电池电压达到预定箝制电压时被缩减一半。一旦整体充电电流减至诸可再充电蓄电池3小时放电容量之约1至2%,整体充电器即被切掉而由诸直流充电器独自完成各电池之充电。
申请公布号 TW269727 申请公布日期 1996.02.01
申请号 TW084106099 申请日期 1995.06.14
申请人 电源股份有限公司 发明人 比尔C.大卫;约瑟T.巴尔;理查.J.布兰儿
分类号 G01R31/36 主分类号 G01R31/36
代理机构 代理人 康伟言 台北巿南京东路三段二四八号七楼;恽轶群 台北巿松山区南京东路三段二四八号七楼
主权项 1. 一种电池管理系统,包含有:多数个电池模组,各该电池模组包含有:一个可再充电蓄电池;可操作地耦合于该可再充电蓄电池之一个感测器节点,该感测器节点包含有:可操作地耦合于该可再充电蓄电池之多数个感测器,其适于产生代表该可再充电蓄电池之状况的多个感测器信号;以及一个经程式规划之微控制器,其与该等多数个感测器通讯连通,而适于处理该等感测器信号以产生代表该可再充电蓄电池之多种状态状况的多个电池状态信号;以及可操作地耦合于该可再充电蓄电池之一个直流充电器,适于可控制地提供一股充电电流给该可再充电蓄电池;以及与该等多数个经程式规划之微控制器通讯连通的一个经程式规划之中央处理单元。2. 如申请专利范围第1项之电池管理系统,其中该等多数个感测器包含有:一个温度感测器,可操作地耦合于该可再充电蓄电池,并适于产生代表该可再充电蓄电池之一温度的个固电池温度信号;以及一个电压感测器,可操作地耦合于该可再充电蓄电池,并适于产生代表该可再充电蓄电池之一电压的一个电池电压信号。3. 如申请专利范围第2项之电池管理系统,其中该温度感测器包含一个热阻器。4. 如申请专利范围第1项之电池管理系统,其中该等可再充电蓄电池系串联连接。5. 如申请专利范围第1项之电池管理系统,其中每一电池模组更包含有:一个线路区驱动器,光学式地耦合于该感测器节点,且适于与该经程式规划之中央处理单元通讯连通。6.如申请专利范围第1项之电池管理系统,其中该感测器节点更包含有:一个记忆体,适于储存该等多个电池状态状况。7.如申请专利范围第1项之电池管理系统,其更包含有:一个整体充电器,与该经程式规划之中央处理单元通讯连通,且可操作地耦合于该等可再充电蓄电池,并适于可控制地提供一股整体充电电流给该等可再充电蓄电池。8. 如申请专利范围第7项之电池管理系统,其中该整体充电电流系可变。9. 如申请专利范围第7项之电池管理系统,其更包含有一个控制开关,其与该经程式规划之中央处理单元通讯连通,且可操作地耦合于该整体充电器,并适于可控制地切断该整体充电电流。10. 如申请专利范围第8项之电池管理系统,其更包含有一个电流感测器,其与该经程式规划之中央处理单元通讯连通,且可操作耦合于该整体充电器,并适于产生代表一个整体充电电流准位的一个整体充电电流信号。11. 如申请专利范围第1项之电池管理系统,其中该直流充电器包含一个DC/DC 换流器。12. 一种电池管理系统,包含有:一个经程式规划之中央处理单元;多数个电池模组,与该经程式规划之中央处理单元通讯连通,各该电池模组包含有:一个可再充电蓄电池;可操作地藕合于该可再充电蓄电池之一个感测器节点,该感测器节点包含有:一个温度感测器,可操作地耦合于该可再充电蓄电池,并适于产生代表可再充电蓄电池之一温度的一个电池温度信号;一个电压感测器,可操作地耦合于该可再充电蓄电池,并适于产生代表该可再充电蓄电池之一电压的一个电池电压信号;一个记忆体,适于储存多个电池状态状况信号;以及一个经程式规划之微控制器,其与该温度感测器与该电压感测器通讯连通,且可操作地耦合于该记忆体,并适于处理该可再充电蓄电池温度信号与该可再充电蓄电池电压信号以产生该等多数个电池状态状况信号;一个线路驱动器,光学式地耦合于该感测器节点,且适于在该经程式规划之微控制器与该经程式规划之中央处理单元间发送及接收信号;以及一个直流充电器,可操作地耦合于该可再充电蓄电池,且适于可控制地提供一股充电电流给该可再充电蓄电池。13. 一种电池管理系统,包含有:一个经程式规划之中央处理单元;多数个电池模组,与该经程式规划之中央处理单元通讯连通,各该电池模组包含有:一个可再充电蓄电池;可操作地耦合于该可再充电蓄电池之一个感测器节点,该感测器节点包含有:多数个电池状况感测器,可操作地耦合于该可再充电蓄电池,并适于产生代表该再充电蓄电池之多种操作状况的多数个电池状况信号;以及一个经程式规划之微控制器,其与该等多数个电池状况感测器通讯连通,且适于处理该等多数个电池状况信号以产生代表该可再充电蓄电池之多数个状态状况的多数个电池状态信号;以及一个直流充电器,可操作地耦合于该可再充电蓄电池,且适于可控制地提供一股充电电流给该可再充电蓄电池;一个整体电池充电器,与该经程式规划之中央处理单元通讯连通,且可操作地耦合于该等可再充电蓄电池,并适于可控制地提供一股整体充电电流给该等可再充电蓄电池;一个电流感测器,其与该经程式规划之中央处理单元通讯连通,且可操作地耦合于该整体电池充电器,并适于产生代表一个整体充电电流准位的一个整体充电电流信号;一个辅助电源供应器,其可操作地耦合于该等直流充电器中之每一个充电器,并适于提供一个DC电源供应源给该等直流充电器中之每一个充电器;以及一个控制开关,其可操作地耦合于该整体电池充电器,且与该经程式规划之中央处理单元通讯连通,并适于可控制地切断该整体充电电流。14. 一种电池管理系统,包含有:一个经程式规划之中央处理单元;多数个电池模组,与该经程式规划之中央处理单元通讯连通,各该电池模组包含有:一个可再充电蓄电池;可操作地耦合于该可再充电蓄电池之一个感测器节点,该感测器节点包含有:一个温度感测器,可操作地耦合于该可再充电蓄电池,并适于产生代表该可再充电蓄电池之一温度的一个可再充电蓄电池温度信号;一个电压感测器,可操作地耦合于该可再充电蓄电池,并适于产生代表该可再充电蓄电池之一电压的一个可再充电蓄电池电压信号;一个记忆体,适于储存多个电池状态状况;一个经程式规划之微控制器,其与该温度感测器、该电压感测器、及该记忆体通讯连通,并适于该处理该可再充电蓄电池温度信号与该可再充电蓄电池电压信号以产生该等多数个电池状态状况;一个线路驱动器,光学式地耦合于该感测器节点,且适于在该经程式规划之微控制器与该经程式规划之中央处理单元间发送及接收信号;以及一个DC/DC换流器,可操作地耦合于该可再充电蓄电池,且适于可控制地提供一股充电电流给该可再充电蓄电池;一个整体电池充电器,与该经桯式规划之中央处理单元通讯连通,且可操作地耦合于该等可再充电蓄电池,并适于可控制地提供一股整体充电电流给该等可再充电蓄电池;一个电流感测器,其与该经程式规划之中央处理单元通讯连通,且可操作地耦合于该整体电池充电器,并适于产生代表一个整体充电电流准位的一个整体充电电流信号;一个辅助电源供应器,其可操作地耦合于该等DC/DC换流器中之每一个换流器,并适于提供一个DC电源供应源给该等DC/DC换流器中之每一个换流器;以及一个控制开关,其可操作地耦合于该整体电池充电器,且与该经程式规划之中央处理单元通讯连通,并适于可控制地切断该整体充电电流。15. 一种电池模组,包含有:一个可再充电蓄电池;可操作地耦合于该可再充电蓄电池之一个感测器节点,该感测器节点包含有:多数个电池状况感测器,可操作地耦合于该可再充电蓄电池,并适于产生代表该可再充电蓄电池之多种操作状况的多数个电池状况信号;以及一个经程式规划之微控制器,其与该等多数个电池状况感测器通讯连通,且适于处理该等多数个电池状况信号以产生代表该可再充电蓄电池之多数个状态状况的多数个电池状态信号;以及一个直流充电器,可操作地耦合于该可再充电蓄电池,用以可控制地提供一股充电电流给该可再充电蓄电池。16. 如申请专利范围第15项之电池模组,其中该等多数个电池状况感测器包含有:一个温度感测器,可操作地耦合于该可再充电蓄电池,并适于产生代表该可再充电蓄电池之一温度的一个电池温度信号;以及一个电压感测器,可操作地耦合于该可再充电蓄电池,并适于产生代表该可再充电蓄电池之一电压的一个电池电压信号。17. 如申请专利范围第16项之电池模组,其中该温度感测器包含一个热阻器。18. 如申请专利范围第15项之电池模组,其中该等电池状态信号包含:指出该可再充电蓄电池的一个温度大于一个预定最大温度的一个高温旗标信号;指出该可再充电蓄电池的一个电压大于一个预定箝制电压的一个高电压旗标信号;以及指出该可再充电蓄电池的该电压小于一个预定最小电压的一个低电压旗标信号。19. 如申请专利范围第15项之电池模组,其更包含有:一个线路驱动器,光学式地耦合于该经程式规划之微控制器,且适于发送及接收资料信号。20. 如申请专利范围第19项之电池模组,其中该等资料信号包含串列资料信号。21. 如申请专利范围第15项之电池模组,其中该直流充电器包含一个DC/DC换流器。22. 如申请专利范围第15项之电池模组,其中该感测器节点更包含有:适于储存该等多数个电池状态信号的一个记忆体。23. 一种电池模组,包含有:一个可再充电蓄电池;可操作地耦合于该可再充电蓄电池之一个感测器节点,该感测器节点包含有:一个温度感测器,可操作地耦合于该可再充电蓄电池,并适于产生代表该可再充电蓄电池之一温度的一个电池温度信号;一个电压感测器,可操作地耦合于该可再充电蓄电池,并适于产生代表该可再充电蓄电池之一电压的一个可再充电蓄电池电压信号;一个记忆体,适于储存多个电池状态状况;一个经程式规划之微控制器,其与该温度感测器、该电压感测器、及该记忆体通讯连通,并适于处理该电池温度信号与该电池电压信号以产生该等多数个电池状态状况;一个线路驱动器,光学式地耦合于该经程式规划之微控制器,且适于容许该经程式规划之微控制器与一个经程式规划之外部中央处理单元间作通讯连通;以及一个DC/DC换流器,可操作地耦合于该可再充电蓄电池,且适于可控制地提供一股充电电流给该可再充电蓄电池。24. 一种用以将串联连接之多数个可再充电蓄电池充电并维持于一种充饱及备用状况的方法,包含有下列步骤:测量该等可再充电蓄电池中之每一个可再充电蓄电池的一个温度;测量该等可再充电蓄电池中之每一个可再充电蓄电池的一个电压;提供一股可变整体充电电流给每一个可再充电蓄电池;以及提供一股个别之充电电流给该等可再充电蓄电池中之每一个可再充电蓄电池。25. 如申请专利范围第24项之方法,其中提供一股可变整体充电电流给每一个可再充电蓄电池的该步骤包含有下列步骤:在针对该等可再充电蓄电池中之任一个可再充电蓄电池所得之该被量测电压大于一个预定电池箝制电压准位时降低该可变整体充电电流。26. 如申请专利范围第25项之方法,其中提供一股可变整体充电电流给每一个可再充电蓄电池的该步骤包含有下列步骤:在该可变整体充电电流大约等于一个预定最小整体充电电流时切断该可变整体充电电流。27. 如申请专利范围第25项之方法,其中降低该可变整体充电电流的该步骤包含有下列步骤:在针对该等可再充电蓄电池中之任一个可再充电蓄电池所得之该被量测电压大于一个预定电池箝制电压准位时将该可变整体充电电流降低大约一半。28. 如申请专利范围第24项之方法,其中提供一股可变整体充电电流给每一个可再充电蓄电池的该步骤包含有下列步骤:在针对该可再充电蓄电池中之任一个可再充电蓄电池所得之该被量测电压大于或等于一个预定电池箝制电压准位时降低该可变整体充电电流;以及在该可变整体充电电流大约等于一个预定最小整体充电电流时切断该可变整体充电电流。29. 如申请专利范围第24项之方法,其中提供一股个别之充电电流流给每一个可再充电蓄电池的该步骤包含有下列步骤:提供一股个别之充电电流给所量测到之电池电压小于或等于一个预定电池箝制电压准位的每一个可再充电蓄电池。30. 如申请专利范围第24项之方法,其中提供一股个别之充电电流给每一个可再充电蓄电池的该步骤包含有下列步骤:提供一股个别之充电电流给末饱满的每一个可再充电蓄电池。31. 如申请专利范围第24项之方法,其中提供一股个别之充电电流给每一个可再充电蓄电池的该步骤包含有下列步骤:提供一股个别之充电电流所量测到之电池电压小于或等于一个预定电池箝制电压准位的每一个可再充电蓄电池;以及提供一股个别之充电电流给未饱满的每一个可再充电蓄电池。32. 如申请专利范围第24项之方法,其更包含有下列步骤:提供一股个别之充电电流给在一种充饱及备用状况下所量测到之温度低于一个预定最小温度的每一个充饱之可再充电蓄电池。33. 如申请专利范围第24项之方法,其更包含有下列步骤:提供一股个别之充电电流给在一种充饱及备用状况下所量测到之电池电压低于一个预定较低准位的每一个充饱之可再充电蓄电池。34. 如申请专利范围第24项之方法,其更包含有下列步骤:提供一股个别之充电电流给在一种充饱及备用状况下所量测到之温度低于一个预定最小温度的每一个充饱之可再充电蓄电池;以及提供一股个别之充电电流给在一种充饱及备用状况下所量测到之电池电压低于一个预定较低准位的每一个充饱之可再充电蓄电池。35. 一种用以将串联连接之多数个可再充电蓄电池充电并维持于一种充饱及备用状况的方法,包含有下列步骤:测量该等可再充电蓄电池中之每一个可再充电蓄电池的一个温度;测量该等可再充电蓄电池中之每一个可再充电蓄电池的一个电压;提供一股可变整体充电电流给该等可再充电蓄电池;在针对该等可再充电蓄电池中之任一个可再充电蓄电池所得之该被量测电压大于或等于一个预定电池箝制电压准位时降低该可变整体充电电流;提供一股个别之充电电流给所量测到之电池电压低于该电池箝制电压准位的每一个可再充电蓄电池;以及在该整体充电电流大约等于一个预定较低整体充电电流准位时切断该整体充电电流。36. 一种用以将串联连接之多数个可再充电蓄电池充电并维持于一种充饱及备用状况的方法,包含有下列步骤:测量该等可再充电蓄电池中之每 个可再充电蓄电池的一个温度;测量该等可再充电蓄电池中之每一个可再充电蓄电池的一个电压;提供一股可变整体充电电流给该等可再充电蓄电池;在针对该等可再充电蓄电池中之任一个可再充电蓄电池所得之该被量测电压大于或等于一个预定电池箝制电压准位时降低该可变整体充电电流;提供一股个别之充电电流给所量测到之电池电压低于该电池箝制电压准位的每一个可再充电蓄电池;在该整体充电电流大约等于一个预定较低整体充电电流准位时切断该整体充电电流;以及提供一股个别之充电电流给未饱满的每一个可再充电蓄电池。37. 一种用以将串联连接之多数个可再充电蓄电池充电并维持于一种充饱及备用状况的方法,包含有下列步骤:测量该等可再充电蓄电池中之每一个可再充电蓄电池的一个温度;测量该等可再充电蓄电池中之每一个可再充电蓄电池的一个电压;提供一股可变整体充电电流给该等可再充电蓄电池;在针对该等可再充电蓄电池中之任一个可再充电蓄电池所得之该被量测电压大于或等于一个预定电池箝制电压准位时降低该可变整体充电电流;提供一股个别之充电电流给所量测到之电池电压低于该电池箝制电压准位的每一个可再充电蓄电池;在该整体充电电流大约等于一个预定最小整体充电电流准位时切断该整体充电电流;提供一股个别之充电电流给未饱满的每一个可再充电蓄电池;提供一股个别之充电电流给在一种充饱及备用状况下所量测到之温度低于一个预定最小温度的每一个充饱之可再充电蓄电池;以及提供一股个别之充电电流给在一种充饱及备用状况下所量测到之电池电压低于一个预定较低准位的每一个充饱之可再充电蓄电池。38. 一种用以将串联连接之多数个可再充电蓄电池充电并维持于一种充饱及备用状况的方法,包含有下列步骤:藉着可受控制地提供一股整体充电电流与一股个别之充电电流给各该可再充电蓄电池而将各该可再充电蓄电池充电至该充饱及备用状况;以及藉着可受控制地提供一股个别之充电电流给各该可再充电蓄电池而将各该可再充电蓄电池维持于该充饱及备用状况。39. 如申请专利范围第38项之方法,其中该充电步骤包含有下列步骤:测量该等可再充电蓄电池中之每一个可再充电蓄电池的一个温度;测量该等可再充电蓄电池中之每一个可再充电蓄电池的一个电压;提供一股可变整体充电电流给每一个可再充电蓄电池;以及提供一股个别之充电电流给每一个可再充电蓄电池。40. 如申请专利范围第39项之方法,其中提供一股可变整体充电电流给每一个可再充电蓄电池的该步骤包含有下列步骤:在针对该等可再充电蓄电池中之任一个可再充电蓄电池所得之该被量测电压大于一个预定电池箝制电压准位时降低该可变整体充电电流。41. 如申请专利范围第40项之方法,其中提供一股可变整体充电电流给每一个可再充电蓄电池的该步骤包含有下列步骤:在该可变整体充电电流大约等于一个预定最小整体充电电流时切断该整体充电电流。42. 如申请专利范围第49项之方法,其中降低该可变整体充电电流的该步骤包含有下列步骤:在针对该等可再充电蓄电池中之任一个可再充电蓄电池所得之该被量测电压大于一个预定电池箝制电压准位时将该可变整体充电电流降低大约一半。43. 如申请专利范围第39项之方法,其中提供一股可变整体充电电流给每一个可再充电蓄电池的该步骤包含有下列步骤:在针对该等可再充电蓄电池中之任一个可再充电蓄电池所得之该被量测电压大于或等于一个预定电池箝制电压准位时降低该可变整体充电电流;以及在该整体充电电流大约等于一个预定最小整体充电电流时切断该整体充电电流。44. 如申请专利范围第39项之方法,其中提供一股个别之充电电流给每一个可再充电蓄电池的该步骤包含有下列步骤:提供一股个别之充电电流给所量测到之电池电压小于或等于一个预定电池箝制电压准位的每一个可再充电蓄电池。45. 如申请专利范围第39项之方法,其中提供一股个别之充电电流给每一个可再充电蓄电池的该步骤包含有下列步骤:提供一股个别之充电电流给未饱满的每一个可再充电蓄电池。46. 如申请专利范围第39项之方法,其中提共一股个别之充电电流给每一个可再充电蓄电池的该步骤包含有下列步骤:提供一股个别之充电电流给所量测到之电池电压小于或等于一个预定电池箝制电压准位的每一个可再充电蓄电池;以及提供一股个别之充电电流给未饱满的每一个可再充电蓄电池。47. 如申请专利范围第38项之方法,其中该充电步骤包含有下列步骤:测量该等可再充电蓄电池中之每一个可再充电蓄电池的一个温度;测量该等可再充电蓄电池中之每一个可再充电蓄电池的一个电压;提供一股可变整体充电电流给该等可再充电蓄电池;在针对该等可再充电蓄电池中之任一个可再充电蓄电池所得之该被量测电压大于或等于一个预定电池箝制电压准位时降低该可变整体充电电流;提供一股个别之充电电流给所量测到之电池电压低于该电池箝制电压准位的每一个可再充电蓄电池;在该整体充电电流大约等于一个预定最小整体充电电流时切断该整体充电电流;以及提供一股个别之充电电流给未饱满的每一个可再充电蓄电池。48. 如申请专利范围第38项之方法,其中该维持步骤包含有下列步骤:测量该等可再充电蓄电池中之每一个可再充电蓄电池的一个温度;提供一股个别之充电电流给在一种充饱及备用状况下所量测到之温度低于一个预定最小温度的每一个充饱之可再充电蓄电池。49. 如申请专利范围第38项之方法,其中该维持步骤包含有下列步骤:测量该等可再充电蓄电池中之每一个可再充电蓄电池的一个电压;提供一股个别之充电电流给在一种充饱及备用状况下所量测到之电池电压低于一个预定较低准位的每一个充饱之可再充电蓄电池。50. 如申请专利范围第38项之方法,其中该维持步骤包含有下列步骤:测量该等可再充电蓄电池中之每一个可再充电蓄电池的一个温度;测量该等可再充电蓄电池中之每一个可再充电蓄电池的一个电压;提供一股个别之充电电流给在一种充饱及备用状况下所量测到之温度低于一个预定最小温度的每一个充饱之可再充电蓄电池;以及提供一股个别之充电电流给在一种充饱及备用状况下所量测到之电池电压低于一个预定较低准位的每一个充饱之可再充电蓄电池。51. 一种用以监测一个可再充电蓄电池的方法,其包含有下列步骤:监测该可再充电蓄电池之一个温度;监测该可再充电蓄电池之一个电压;在该受监测之温度超过一个预定最大温度时产生一个高温警告信号;在该受监测之温度小于一个预定最小温度时产生一个低温警告信号;在该受监测之电压超过一个预定箝制电压时产生一个高电压警告信号;以及在该受监测之电压小于一个预定最小电压时产生一个低电压警告信号。52. 一种用以监测一个可再充电蓄电池的方法,其包含有下列步骤:监测该可再充电蓄电池之一个温度;监测该可再充电蓄电池之一个电压;在该受监测之温度超过一个预定最大温度经一段预定时间区间时将一个高温秒数计数器增量;在该受监测之温度小于一个预定最小温度经一段预定时间区间时将一个低温秒数计数器增量;在该受监测之电压超过一个预定箝制电压经一段预定时间区间时将一个高电压秒数计数器增量;在该受监测之电压小于一个预定最小电压经一段预定时间区间时将一个低电压秒数计数器增量;以及将该高温秒数计数器値、该低温秒数计数器値、该高电压秒数计数器値、与该低电压秒数计数器値储存于一个记忆体中。53. 一种用以监测一个可再充电蓄电池的方法,其包含有下列步骤:监测该可再充电蓄电池之一个温度;监测该可再充电蓄电池之一个电压;在该受监测之温度超过一个预定最大操作温度时产生一个高温警告信号;在该受监测之温度小于一个预定最小温度时产生一个低温警告信号;在该受监测之电压超过一个预定箝制电压时产生一个高电压警告信号;在该受监测之电压小于一个预定最小电压时产生一个低电压警告信号;在该受监测之温度超过该预定最大温度经一段预定时间区间时将一个高温秒数计数器增量;在该受监测之温度小于该预定最小温度经一段预定时间区间时将一个低温秒数计数器增量;在该受监测之电压超过该预定箝制电压经一段预定时间区间时将一个高电压秒数计数器增量;在该受监测之电压小于该预定最小电压经一段预定时间区间时将一个低电压秒数计数器增量;以及将该高温秒数计数器値、该低温秒数计数器値、该高电压秒数计数器値、与该低电压秒数计数器値储存于一个记忆体中。图示简单说明:第1图为具三个电池模组之一套电池管理系统的概示图;第2图为第1图所示电池模组中之一组电池模组的概示图;第3图为一组感测器节点之概示图;第4图系为具有光学隔离设计之一组线路驱动器的概示图;第5图为一组DC/DC换流器之概示图;第6图为DC/DC换流器之变压器电流波形示意图;第7图为供一个感测器节点用之主程式的流程图;第8图为感测器节点一秒钟中断程式之流程图;第9a与9b图为供本电池管理系统用之主程式的流程图;第10图显示出本电池管理系统一秒钟中断程式之流程图;以及
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