CN101155743B - 用于检测电梯轿厢的状态的方法和利用该方法的电梯系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电梯系统(10),包括电梯轿厢(11),该电梯轿厢设置有带状牵引/驱动装置(14),该带状牵引/驱动装置包括沿着其长度设置的标记(12)。一种用于检测至少电梯轿厢的位置、可选择的还有速度和加速度的装置,用于扫描标记(12)的该装置包括检测器(13),该检测器被固定到电梯轿厢(11)并且与其移动。所述检测器优选是以这样的方式设置,以便其检测在从在电梯轿厢(11)的支承辊(19)的下绕直接延伸到牵引/驱动装置(14)的固定点(14.4)的牵引/驱动装置(14)的一部分内的标记(12)。
Description
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的引述部分的用于检测电梯轿厢的状态的方法,并且涉及一种根据权利要求6的引述部分的使用该方法的电梯系统。
背景技术
在电梯设备中通常存在着能够检测电梯轿厢的即时位置和/或速度和/或加速度的装置。
存在着多种方法,其中例如在电梯竖井的导轨设置标记或者类似物,并且这些标记能够从电梯轿厢扫描。其它的电梯系统具有特殊的长的开口条,被安装在电梯竖井内的电梯轿厢附近并且能够被电梯轿厢扫描。
另外,已经提出了提供具有标记和扫描这些标记的支撑/驱动装置(支撑电缆,支撑带)。从专利公开WO 2004/106209A可以推理出一个例子。根据该公开,检测器被设置在竖井内的固定参考点,同时具有标记的支撑/驱动装置经过该检测器。为了避免支撑/驱动装置的晃动问题,检测器被固定在驱动单元的驱动带轮的区域内。
上述解决方案具有缺点,它包括安装在没有发动机室的电梯的驱动单元的区域内。一方面,该检测器很难接触到以用于消除错误和/或用于维护操作,另一方面,在现代的驱动单元的区域内存在着频率转换器产生的干扰场,这会损害检测器的功能可靠性。
发明内容
因此,本发明的目的是提出一种不具有上述缺点的在引言中所述种类的方法和电梯系统。
本发明的另一个目的是提供一种用于检测电梯轿厢状态的方法,且可以用于大多数具有不同的支索(或绕索)关系(reeving relationship)的不同电梯系统内。
根据本发明,目的是通过一种用于检测电梯轿厢或电梯系统的方法来实现,其中在至少一个检测器的帮助下,标记在带状支撑/驱动装置处被检测,其中该带状支撑/驱动装置在电梯轿厢行驶期间相对于其移动。根据本发明,检测器与电梯轿厢一起运动,其中支撑或移动电梯轿厢的带状支撑/驱动装置经过该检测器。
电梯轿厢的状态的检测包括检测下面状态的至少一个:电梯轿厢在电梯竖井内的位置,行驶方向,即时行驶速度和加速度。提到的电梯轿厢的状态是根据本发明的设备确定,与在驱动单元的驱动带轮和支撑/驱动装置之间的传动力内的任何滑动无关。
根据本发明的方法和根据本发明的电梯系统具有优点,在电梯竖井内的装置(即带状支撑/驱动装置)无论什么情况下可以用于检测电梯轿厢的状态。与电梯轿厢一起移动的检测器根据它的电梯轿厢的对应的位置,可以容易地到达以便从电梯轿厢的顶部或竖井坑消除故障和/或进行维护。另外,通过这种方式,它定位于其中频率转换器提供的频率转换器和/或驱动单元的干扰区会损害检测器的功能可靠性的区域之外。
有利地,在带状支撑/驱动装置的标记被构造为电梯轿厢的即时位置和/或即时速度和/或加速度通过扫描标记是可识别的。这具有不需要在电梯竖井内采用用于确定电梯轿厢的位置和/或速度的其他的装置的优点。因而,装配和维护的成本可以保持较低。
在根据本发明的电梯系统的实施例的特别优选的变形中,支撑电梯轿厢的带状支撑/驱动装置具有多个支索(reeving)(例如,2∶1,3∶1,4∶1的悬挂)并且检测器扫描支撑/驱动装置的从在电梯轿厢的下绕支撑辊的区域直接引导到支撑/驱动装置的固定点的部分的标记。因而,首先它能实现,对于每一个轿厢悬挂的支索比,检测器相对在支撑/驱动装置处的标记移动的路径与电梯轿厢的行驶路径相对应。用于检测电梯轿厢的相同的装置,即相同的标记(或相同的编码),相同的检测器和相同的评价设备,因此可以用于所有的支索比。第二,用这种方式,标记在支撑/驱动装置的区域内被扫描,在该区域具有从支撑/驱动装置的固定点的最小的可能间距,并且在电梯操作期间该区域最少频率地通过支撑辊或驱动单元的驱动带轮,因而能够最长时间的保持它的原始长度和伸展特性。两个特征有助于提高电梯轿厢的位置的检测的精度和再现性。
有利地,需要考虑到带状支撑/驱动装置的长度会由于电梯轿厢的瞬时负载而变化。对该长度变化(延伸)的补偿可在状态检测中提供。例如,支撑/驱动装置的延伸通过依赖于额定负载的计算过程来确定,并且其对状态检测的影响可以用计算的方式被提供。另外,由于信号发射机的信息中包含在补偿计算中,该信号发射机优选地固定的安装在第一层的区域中,所述发射机在每次电梯轿厢移动过时发出电梯轿厢的精确位置的信号,因此,带状支撑/驱动装置的由于老化的延伸,和/或因温度变化而引起的长度变化可在状态检测中被考虑(补偿)。
有利地,带状支撑/驱动装置在电梯轿厢的下绕支撑辊区域内移动经过检测器,从而确保在带后侧和检测器之间的精确限定的扫描间隔(有效间隔),例如小于20mm的间隔。利用将检测器布置在下绕支撑辊区域内,由振动的支撑/驱动装置的引起的对状态检测的干扰影响被显著地减小,从而标记可以被检测器以最小的可能的扫描间隔准确地扫描。称为在电梯轿厢处的下绕支撑辊是指被安装在电梯轿厢下方或上方的设备,并且包括一个或两个支撑辊,支撑/驱动装置围绕所述支撑辊被引导以支撑和移动电梯轿厢。对应的数量的该下绕支撑辊存在于具有多支索的电梯轿厢支撑/驱动装置。
根据本发明的实施例的有利形式,带状支撑/驱动装置具有带前侧和带后侧,其中带后侧具有标记并且与不与电梯系统的驱动辊或支撑辊接触。带状支撑/驱动装置被引导为始终仅带前侧与辊接触。应用或涂敷在带后侧的标记在驱动单元的驱动带轮和支撑/驱动装置之间的力传递期间以及在支撑辊的旋转期间不被损害,即,由此将机械磨损或机械负载和标记污染因而被最小化。
有利地,用作为带状支撑/驱动装置可以是在带前侧具有一系列的齿的齿带,在带前侧具有V型肋的楔肋带,扁平条,扁平带,双绳或其它具有两个带主表面的支撑或驱动装置。该种带状支撑/驱动装置具有两个带主表面可以是不同形式的优点。因此,例如用作相对于驱动辊或电梯辊的接触表面的带状支撑/驱动装置的前侧可以具有用于提高牵引能力或用于带状支撑/驱动装置在驱动带轮或支撑或偏转辊上的导引的装置。
有利地,光学标记被应用或涂敷到带状支撑/驱动装置并且通过光学检测器、例如反射检测器扫描。在那种情况下,标记是在表面处被应用到带状支撑/驱动装置。这具有带状支撑/驱动装置的强度不被损害的优点。另外,可见的标记提供了用于编码数据或位置的很多经济的可能性。
在有利的实施例的其他形式中,磁性标记被应用到带状支撑/驱动装置并且通过磁检测器扫描。标记在这种情况下可以不仅仅应用在表面,也可以在带状支撑/驱动装置的内部。磁扫描系统具有例如由于灰尘或者油所引起的污染并不会引起干扰的优点。另外,磁性标记可以应用在表面的下方并且因而不受到机械负载。
如果标记形成能够直接检测电梯轿厢(11)的绝对位置的编码,则能够实现特别可靠的电梯控制。与增量行驶(行程)和位置检测相比,通过绝对编码标记的行驶和位置检测不容易出错。在动力失效的情形下,绝对行驶和位置检测不丢失关于电梯轿厢的即时位置的信息,这特别的有好处。即时速度和可选的加速度的数据可以由控制器从存在的位置信息得到。
如果需要,带状支撑/驱动装置在驱动单元的驱动带轮和在电梯轿厢处的第一支撑辊之间转向,可选地也可以在沿着它的纵向轴线的另外的支撑辊之间转向,从而实现设置有标记的支撑/驱动装置的表面(这里称为带后侧)在带轮和辊旋转期间始终避开带轮和辊。这因而实现了标记不会因为磨损或者其他的机械负载而被破坏。
附图说明
本发明的其他细节和优点在例子的基础上参考附图将进行说明,其中:
图1以简化图示的方式示出了根据本发明的电梯系统;
图2以简化图示的方式示出了电梯轿厢下方具有带和两个标记的电梯辊的细节图;
图3示出了根据本发明的电梯设备,具有支撑/驱动装置的4被支索(电梯轿厢的4∶1的悬挂)和设置在电梯轿厢下面的两个下绕支撑辊;以及
图4示出了根据本发明的电梯设备,具有支撑/驱动装置的4倍支索(reeving)(电梯轿厢的4∶1的悬挂)和设置在电梯轿厢下面的两个下绕支撑辊。
具体实施方式
在说明本发明的不同形式的实施例之前,首先说明术语的基本定义。
本发明涉及具体的电梯系统,其中具有驱动和/或支撑功能的至少一个带子被使用,通过驱动单元驱动(一般通过驱动带轮)并且移动和/或支撑电梯轿厢。该种带在下面统称为带状支撑/驱动装置。
带状支撑/驱动装置是具有大体平行的两个带主表面和两个带侧表面(边)的长的柔性元件。带主表面中的一个优选但并不必然是结构的(structured)。该带主表面在下面被称为带前侧。该结构用于支撑/驱动装置在带轮和驱动辊上的侧向引导,和/或用于提高牵引能力。该结构可以例如包括平行的带肋,其间形成有带槽。带槽和带肋可以横向于带的纵向轴线延伸(在这种情况下带被称为齿带)或者平行于带的纵向轴线(在这种情况下,带例如被称为楔肋带)。带状支撑/驱动装置可以包括橡胶或合成材料的带体,其中至少一条合成材料缆或者钢丝缆被作为拉伸装置嵌入。
第二带主表面在下面被称为带后侧。优选地,带后表面是带的非结构侧。根据本发明,标记被应用到(或贴到)该带后侧或者在该带后侧上,并且通过检测器扫描,从而获得电梯轿厢的当前位置或速度,下面将通过不同实施例的方式更详细的解释。
图1显示了根据本发明的具有带状支撑/驱动装置14的电梯系统10。根据运动带状支撑/驱动装置14被连接到电梯系统的不同元件。由于电梯系统10的主要元件对于本发明的理解是必要的,因此它们在下面被解释。
图中显示了电梯竖井6、沿着导轨7被引导的电梯轿厢11和对重4,具有驱动带轮8的驱动单元9,带状支撑/驱动装置14,第一支撑辊15和第二支撑辊16,这些部件形成存在于电梯轿厢的用于支撑/驱动装置14的下绕支撑辊19,图中还显示了对重支撑辊5。支撑/驱动装置14在第一固定点14.1连接到第一垂直导轨7,大体穿绕过对重支撑辊5,绕过驱动带轮8,绕过下绕支撑辊19,然后到在第二垂直导轨7的上端的区域内的第二固定点14.4。支撑/驱动装置14具有双支索(reeving),即它形成用于电梯轿厢11和对重4的2∶1的悬挂。带状支撑/驱动装置在驱动带轮8和支撑辊15之间围绕其纵向轴线转向大约180°,但是不在支撑辊15和支撑辊16之间转向。通过转向实现了带前侧14.1(通常是结构的)总是保持与驱动带轮8和支撑辊15和16的圆周表面接触。
在图1显示的本发明的实施例的形式中,检测器13被安装在电梯轿厢11的地板的下面。在图示的构件组中由于支撑/驱动装置14的带下侧14.2面向下,因此检测器13被紧固在支撑/驱动装置14的下面。为此,在图示的例子中,在电梯轿厢的地板处安装有U形支架13.3,该支架携带检测器13并且形成切口,通过所述切口支撑/驱动装置14在下绕支撑辊19的区域内被引导。在电梯轿厢行驶时,支撑/驱动装置在该区域内沿箭头17的方向水平移动,其中支撑/驱动装置相对电梯轿厢的移动在行程、速度和加速方面对应于电梯轿厢的垂直运动。通过扫描在带后侧的标记,检测器提供数据到用于确定电梯轿厢由此的位置、速度和可选择的加速度的控制器。标记的检测发生在支撑/驱动装置14的段内,该支撑/驱动装置从下绕支撑辊19的区域内直接引导到支撑/驱动装置的固定点14.4。
也可以想到的是,不在驱动带轮8和支撑辊15之间沿着纵向轴线扭曲180℃的情况下安装带状支撑/驱动装置14。带状支撑/驱动装置14的带有标记的带后侧由此被支撑辊15、16接触。尽管这些不会在带状支撑/驱动装置14上施加牵引力,但是标记将遭受另外的机械负载或者污染。
合适的橡胶和弹性体(合成材料),聚亚安酯(PU)和乙烯丙烯共聚物(EPDM)被讨论用作具有结构的带前侧14.1并且适合用于电梯系统10的带14的材料。在给定的情况下,带14可以具有定向在带的纵向方向的加固嵌入件和/或网状的加强嵌入件。扭曲的钢丝股例如适合用作定向在带的纵向方向的嵌入件。
图2显示了具有带状支撑/驱动装置14的本发明实施例的可能形式,带状支撑/驱动装置14的后侧14.2在两个平行的标记轨道上存在光学标记12。在实施例的这种形式下,检测器13位于安装在电梯轿厢11的下绕支撑辊19的支撑辊16的区域内。该布置对于电梯轿厢中每一个下绕支撑辊包括单个支撑辊的电梯轿厢特别适合,例如在“背包”(rucksack)轿厢的情况下或者下绕的支撑辊设置在轿厢顶部的情况下。U形支架13.4被提供,其机械地连接到支撑辊15的轴。由于,例如一个标记轨道具有相对精确的分辨度的绝对值编码,而另一个标记轨道提供具有用于内插在第一轨道的绝对值之间的高行程分辨度的信号,因此通过具有多于一个标记轨道12的支撑/驱动装置的使用,电梯轿厢11在电梯系统10中的垂直位置可以被更精确地确定。
也可以这样编码标记轨道或者这些标记轨道,从而实现具有足够的分辨度的绝对位置值的直接检测。该种编码的例子是多轨道Gray编码或者已知的单轨道编码,其中不同磁极或者不同反射特性的多个连续的编码标记每一个形成对应于限定位置的各个码字。大量的该种码字排列为一列伪随机二进制码作为代码符号模式,其中每个码字代表绝对轿厢位置。每一个包括多个平行地或者串联设置的用于检测标记的传感器的检测器被需要以用于扫描Gray编码或者伪随机二进制码。所述标记的形式可以和用于粗糙或者精确定位的电梯控制一起使用,从而例如能够非常精确地移动到楼层。有利地,标记12包括条形码(bar)和/或带(strip),它们被设置为与支撑/驱动装置的纵向轴线成直角,并且被强烈的对比的方式被涂敷,有利地相对于暗的带状支撑/驱动装置14,它们涂有明亮颜色,或者反之亦然。
光学标记12通过光检测器13扫描,有利地通过反射检测器13扫描。检测器13包括LED 13.1和光敏半导体13.2(例如光电检测器)。LED13.1和光敏半导体13.2也可以结合在一个元件中。检测器13距离带后侧14.2有效间隔W1处被安装。有利地,它被安装在电路板18上并且通过导电连接由其它的电子元件在驱动中控制和评估。检测器13可以以相对于带后侧14.2的在90到45°之间的期望的角度发出光束并且以相同的角度接受,且光束的频率不应处于可见光的范围内。
也可以例如应用磁标记到带状支撑/驱动装置14以取代光学标记12或者附加到光学标记12。在该种标记的情况下,这类似地能够将多个彼此靠近的轨道应用或涂敷到带状支撑/驱动装置14。相应的磁检测器13读取单个轨道的磁特性,从其可确定电梯轿厢11的精确的垂直位置和/或速度。
图3和4示意性地显示了根据本发明的电梯系统,在每种情况下电梯系统具有电梯轿厢11和对重4,驱动带轮8以及具有按照已知的布置的需要的偏转辊的四倍支索的支撑/驱动装置14(对于电梯轿厢的悬挂是4∶1,对于对重也是)。每一个都具有两个支撑辊15、16的两个下绕支撑辊19被安装在轿厢地板11.1的下方的电梯轿厢11处,如图3中所示。与其相反,每个都具有两个支撑辊15、16的两个轿厢辊下绕19被紧固到轿厢顶部11.2上方的电梯轿厢11,如图4中所示。
在图3和4显示的两个电梯系统中,电梯系统在每种情况下悬挂在支撑/驱动装置14的两个电缆环处,其中每个电缆环下方环绕两个支撑辊15、16,两个支撑辊中的每一个是两个下绕支撑辊中的一个。支撑/驱动装置14的运行过驱动带轮8的部分(运行)的行程或速度在这种情况下分别对应于移动的电梯轿厢的行程和速度的四倍。为了保证设置有标记的带后侧不与驱动带轮8的圆周表面或者下绕支撑辊19的支撑辊的圆周表面中的任意一个接触,此处带状支撑/驱动装置14在位于驱动带轮8和在电轿轿厢处的第一支撑辊(图3和4中未显示)之间的部分(运行)的区域内围绕它的纵向轴线转过180度。
如前所述的,在电梯轿厢的下绕支撑辊的对应的一个的区域内扫描支撑/驱动装置14的带后侧上的标记的检测器,在图3和图14中用13显示。这里扫描也发生在支撑/驱动装置14的从下绕支撑辊的区域直接到支撑/驱动装置14的固定点14.4的部分(运行)处,其中,所述部分移动过电梯轿厢11一段行程路径或者以一定速度移动过电梯轿厢11,而该行程路径和速度分别对应于电梯轿厢的行程路径或行驶速度。
检测器也可以直接定向到支撑/驱动装置14的垂直部分上,该垂直部分在轿厢侧引到固定点14.4,如图3的虚线13.1所示。该布置的缺点在于在支撑/驱动装置的这个区域内更有可能发生横向的摆动。然而,该问题能够通过支撑/驱动装置的其它的引导而消除。
容易看出的是,说明的布置的原理用于所有的电梯系统,其中在行驶过程中,支撑/驱动装置的运行移动过电梯轿厢,其中可以实现下面的优点,这些优点在优点的说明中已经提到:
检测器易于接触,便于消除故障和维护,
检测器的位置远离由频率转换器产生的驱动单元的干扰场,
对于电梯轿厢的状态的检测,总是可以使用相同的装置而不考虑支索比,和
通过扫描在直接引向固定点的支撑/驱动装置的部分处的标记,最大可能的位置检测的准确性。
在电梯系统10中的电梯轿厢11的垂直位置的检测由操作性产生的在带状支撑/驱动装置14的长度的变化而产生错误,这是由于非常不同的外部影响而发生。对这种错误可以通过测量该种影响因子来进行补偿。因此,例如通过传感器测量会由于不同的负载的作用而变化的电梯轿厢11的重量,该重量,并且通过合适的软件在电梯控制中补偿轿厢重量的改变的影响。该种传感器例如是安装在支撑/驱动装置的固定点的区域内的变形测量仪。
其他环境的影响,例如带状支撑/驱动装置14的老化和与之相关的拉伸,或者基于温度的膨胀可以相似通过合适的装置检测,并且在电梯控制的帮助下提供补偿。作为参考,被紧固在竖井内的固定位置的位置发送器被用于这个目的。
显然的是,超过一个带状支撑/驱动装置可以被相互平行地设置在实现的电梯系统中。在这种情况下,或者仅支撑/驱动装置中对应的一个、或者例如支撑/驱动装置中的两个可以设置标记。在第二种情况下,第二个检测器可以提供冗余的位置和/或速度信号,用于提高操作的可靠性。
Claims (14)
1.一种用于检测电梯轿厢(11)的状态的方法,该电梯轿厢通过带状支撑和驱动装置(14)支撑并且移动,其中所述支撑和驱动装置(14)沿着其长度具有标记(12),所述标记通过用于检测电梯轿厢的状态的装置的检测器(13)扫描,其特征在于:
所述带状支撑和驱动装置具有带前侧和带后侧,其中所述带后侧具有所述标记,并且所述带状支撑和驱动装置在驱动带轮和支撑辊之间围绕所述带状支撑和驱动装置的纵向轴线转向大约180°,使得所述带后侧不与驱动带轮或支撑辊接触,
所述检测器(13)与所述电梯轿厢(11)一起移动,以及
所述带状支撑和驱动装置(14)经过所述检测器(13),其中所述检测器扫描所述标记(12)。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述标记(12)被构造为通过扫描所述标记(12),能够检测所述电梯轿厢(11)的即时位置和/或即时速度和/或加速度。
3.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,运载所述电梯轿厢(11)的所述带状支撑和驱动装置(14)具有多个支索,并且所述标记(12)在所述支撑和驱动装置(14)的从在所述电梯轿厢(11)处的下绕支撑辊(19)的区域直接引到所述支撑和驱动装置(14)的固定点(14.4)的部分处被所述检测器(13)检测。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,由于所述电梯轿厢的变化的总重量引起的所述带状支撑和驱动装置(14)的延伸在状态检测中被考虑。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,由于拉伸、老化和/或温度变化而引起的所述带状支撑和驱动装置(14)的延伸在状态检测中被考虑。
6.一种具有电梯轿厢(11)和带状支撑和驱动装置(14)的电梯系统(10),所述带状支撑和驱动装置沿着其长度具有标记(12)和用于检测所述电梯轿厢(11)的状态的装置,其中,所述装置包括用于扫描所述标记(12)的检测器(13),其特征在于:
所述带状支撑和驱动装置具有带前侧和带后侧,其中所述带后侧具有所述标记,并且所述带状支撑和驱动装置在驱动带轮和支撑辊之间围绕所述带状支撑和驱动装置的纵向轴线转向大约180°,使得所述带后侧不与驱动带轮或支撑辊接触,
所述检测器(13)与所述电梯轿厢(11)一起移动,以及
所述带状支撑和驱动装置(14)经过所述检测器(13),其中所述检测器(13)扫描所述标记(12)。
7.如权利要求6所述的电梯系统(10),其特征在于,运载所述电梯轿厢(11)的所述带状支撑和驱动装置(14)具有多个支索,并且所述标记(12)在所述支撑和驱动装置(14)的从在所述电梯轿厢(11)处的下绕支撑辊(19)的区域直接引到所述支撑和驱动装置(14)的固定点(14.4)的部分处被所述检测器(13)检测。
8.如权利要求6或7中的一项所述的电梯系统(10),其特征在于,所述带状支撑和驱动装置(14)经过在所述电梯轿厢(11)的地板区域或者顶部区域中的下绕支撑辊(19),并且所述检测器(13)被安装在所述下绕支撑辊(19)的两个支撑辊(15,16)之间的区域内。
9.如权利要求6所述的电梯系统(10),其特征在于,所述带状支撑和驱动装置(14)经过在所述电梯轿厢(11)处的下绕支撑辊(19),使得带后侧(14.2)以限定的有效间隔(W1)经过所述检测器(13)。
10.如权利要求6所述的电梯系统(10),其特征在于,所述带状支撑和驱动装置(14)或者为在所述带前侧(14.1)具有一排齿的齿带,或者为在带前侧(14.1)具有肋的楔肋带,或者为扁平条,或者为平带。
11.如权利要求6所述的电梯系统(10),其特征在于,所述标记(12)是光学可扫描的并且所述检测器(13)是光学检测器。
12.如权利要求6所述的电梯系统(10),其特征在于,所述标记(12)是光学可扫描的并且所述检测器(13)是反射检测器。
13.如权利要求6所述的电梯系统(10),其特征在于,所述标记是磁性可扫描的,并且所述检测器(13)是磁检测器。
14.如权利要求6所述的电梯系统(10),其特征在于,所述标记(12)形成能够直接检测所述电梯轿厢(11)的绝对位置的编码。
Applications Claiming Priority (3)
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