CN110856295A - 电加热器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种包括能够确保位于有限面积的最外侧的图案部的发热温度和发热量的面状发热体的电加热器。电加热器包括：基板；面状发热体，形成于基板的一表面，面状发热体包括：第一图案部，使始点和终点连接；第二图案部，包围第一图案部的至少一部分，使位于最内侧的始点和终点连接；以及第三图案部，包围第二图案部的至少一部分，使位于最外侧的始点和终点连接，第一图案部包括圆弧形状的多个第一轨道，彼此隔开，从中心越朝向外侧越长，第二图案部包括多个第二轨道，在第一轨道的外侧彼此隔开，从内侧越朝向外侧越长，第三图案部包括多个第三轨道，在第二轨道的外侧彼此隔开，从内侧越朝向外侧越变长，第三轨道的宽度大于第一轨道的宽度。

Description

电加热器

技术领域

本发明涉及应用于烹饪设备的电加热器，尤其，涉及一种包括能够确保图案部的发热温度和发热量的面状发热体的电加热器，所述图案部位于有限的面积内的最外侧。

背景技术

通常，烹饪设备是利用燃气或电来对烹饪物进行加热，由此进行烹饪的装置，目前正普及着利用微波的微波炉、利用加热器的烤箱、利用燃气的燃气灶、利用电的电灶、内置有燃气灶或电灶的炉灶面(cooktop)等多种产品。

对于燃气灶，将燃气作为热源而直接产生火焰，相反，电灶利用燃气、电来对放置于上板的容器和食物进行加热。

对于燃气灶，由火焰所产生的热损失较大，并且随着不完全燃烧而排出污染物质并污染室内空气，因此，近年来电灶备受人们的关注。

电灶可分为：以磁感应方式直接对具有磁性的容器进行加热的电磁炉(induction)；利用热线对陶瓷上面进行加热的电陶炉(Hi-light)。

对于电磁炉而言，在高温下烹饪时间较短，但是需要使用具有磁性的专用容器。相反，对于电陶炉而言，虽以直接使用现有的容器，但是烹饪时间相对较长。

对于现有的电陶炉而言，使用了采用镍铬丝的发热体，但是，为了使发热体的厚度形成为较薄，正开发着利用面状发热体的电加热器。

另外，为了缩短烹饪时间，采用了能够将有限的面积加热成高温的电加热器的电陶炉成为了研发趋势。

作为这种电加热器的一例，已有韩国授权专利公报10-1762159B1(2017 年08月04日)中公开的一种面状发热装置，这种面状发热装置包括：基板，其表面由电绝缘材质形成；发热体，其附着于基板的表面，并且以规定的形状配置；以及电力供应部，其用于向发热体供电。

对于如上所述的电加热器而言，根据面状发热体的配置形状(即，图案)，加热目标的温度分布可能会变得不同，面状发热体优选形成为尽量能够最大限度地对加热对象进行均匀加热的形状或形态。

电加热器的面状发热体包括多个直线形状或弧形状的轨道(track)，在多个轨道中的相邻的轨道可以具有由电桥(或轨道)相连接的形状。

作为加热器的另一例，已有欧洲公开专利公报EP0,228,808A2(1987年 07月15日公开)中公开的温度敏感装置(Temperature sensitve device)，这种装置构成为将作为导电材料的加热器轨道和一对电极印刷于陶瓷涂层的形态，并且随着电流的供应，通过电极从加热器轨道产生辐射热。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：韩国授权专利公报10-1762159B1(2017年08月04日)

专利文献2：欧洲公开专利公报EP0,228,808A2(1987年07月15日公开)

但是，现有的面状发热体包括发热部，一个热线以规定的图案形状形成于所述发热部的有限的面积内，并且为了加热到500℃以上的高温，将发热部设计成具有较高的电阻。

但是，根据烹饪设备的尺寸大小，所需的电力需求不同，但是只用一个热线构成图案是难以满足根据使用者的需要而阶段性地发热到高温的。

因此，能够构成一种具有多个图案部的面状发热体，详细地说，按照各个图案部的类别分配所需电力，并且与各个图案部的所需电力成比例地将有限的面积划分为各个区域，之后按照各个区域而形成相对应的各个图案部。

但是，位于有限面积内的最外侧的图案部，与其他图案部相比会向周边流失更多的热量，从而因较多的热损失大而难以保持与其他图案部相似的发热温度。

另外，当将位于有限面积内的最外侧的图案部设计成分配给全部所需电力的相对较多的所需电力时，热损失将会变得更多，从而无法实现相当于整个所需电力的发热量。

发明内容

本发明是为解决上述现有技术的问题而提出的，其目的在于，提供一种包括面状发热体的电加热器，所述面状发热体能够确保位于有限面积内的最外侧的图案部的发热温度和发热量。

本发明一实施例的电加热器包括：基板(Substrate：能够在绝缘基板表面形成导体图案的绝缘材料)；以及面状发热体(an plane heating element)，其形成于所述基板的一表面，所述面状发热体包括：第一图案部，其使所述第一图案部的始点和终点相连接；第二图案部，其包围所述第一图案部的至少一部分，并且使所述第二图案部的位于最内侧的始点和终点相连接；以及第三图案部，其包围所述第二图案部的至少一部分，并且使所述第三图案部的位于最外侧的始点和终点相连接，所述第一图案部包括圆弧形状的多个第一轨道，其彼此隔开，并且形成为从所述第一图案部的中心越朝向外侧越变长，所述第二图案部包括圆弧形状的多个第二轨道，其在所述第一轨道外侧彼此隔开，并且形成为从所述第二图案部的内侧越朝向外侧越变长，所述第三图案部包括圆弧形状的多个第三轨道，其在所述第二轨道外侧彼此隔开，并且形成为从所述第三图案部的内侧越朝向外侧越变长，所述第三轨道的宽度W3形成为大于所述第一轨道的宽度W1，或者大于所述第二轨道的宽度 W2。

另外，在本发明中，优选地，彼此相邻的第三轨道之间的间隔G3形成为，大于彼此相邻的第一轨道之间的间隔G1，或者大于彼此相邻的第二轨道之间的间隔G2。

另外，在本发明中，所述第一图案部包括用于使所述第一轨道串联连接的多个第一桥，所述第二图案部包括用于使所述第二轨道串联连接的多个第二桥，所述第三图案部包括用于使所述第三轨道串联连接的多个第三桥。

另外，在本发明中，优选地，所述第三桥的长度L3形成为大于所述第一桥的长度L1，或者大于所述第二桥的长度L2。

另外，在本发明中，优选地，所述第一桥、所述第二桥以及所述第三桥形成为具有规定长度的弧形状，所述第三桥的曲率半径R3形成为大于所述第一桥的曲率半径R1，或者大于所述第二桥的曲率半径R2。

另外，在本发明中，所述第三桥的数量N1可形成为少于所述第一桥的数量N1和所述第二桥的数量N2。

另外，在本发明中，所述面状发热体可以包括：一对第一电极，其与所述第一图案部的始点和终点相连接；一对第二电极，其与所述第二图案部的始点和终点相连接；以及一对第三电极，其与所述第三图案部的始点和终点相连接，所述第三电极可以位于与所述第一电极和所述第二电极相反的方向。

另外，在本发明中，所述第三图案部的所需电力可分配为，所述第一图案部、所述第二图案部以及所述第三图案部的全部所需电力的40％以上。

根据本发明的电加热器，通过将位于有限面积内的最外侧的图案部的轨道的宽度形成为大于其他图案部的轨道的宽度，来能够在有限面积内的最外侧区域提高发热量。

因此，能够在有限面积被的最外侧区域保持高发热温度，从而能够使整个有限面积以均匀的发热温度进行发热。

另外，即使在有限面积内的最外侧区域发生热损失，也能实现相当于所需电力的发热量，因此能够改善发热性能。

附图说明

图1是示出应用本发明一实施例的电加热器的电灶的立体图。

图2是应用本发明一实施例的电加热器的电灶的控制框图。

图3是示出本发明一实施例的电加热器的剖视图。

图4是示出本发明一实施例的三重(triple)式面状发热体的俯视图。

图5是将图4的一部分放大并示出的图。

附图标记说明

100：第一面状发热体 110：第一图案部

111：第一轨道 112：第一桥

121：第一阳极电极 122：第一阴极电极

200：第二面状发热体 210：第二图案部

211：第二轨道 212：第二桥

221：第二阳极电极 222：第二阴极电极

300：第三面状发热体 310：第三图案部

311：第三轨道 312：第三桥

321：第三阳极电极 322：第三阴极电极

具体实施方式

下面，参照附图对本实施例进行详细说明。但是，本实施例中所公开的内容能够确定本实施例所具有的发明思想的范围，本实施例所具有的发明思想包括对所提到的实施例进行构成要素的追加、删除、变更等的实施变形。

图1是示出应用本发明一实施例的电加热器的电灶的立体图，图2是应用本发明一实施例的电加热器的电灶的控制框图。

本发明的电加热器1可构成炉灶面等的电灶(以下，称作电灶)的一部分。

电灶可包括用于形成外观的箱体2。电加热器1可配置于箱体2的上部。箱体2的上表面可以被打开，电加热器1可配置于箱体2的上表面。

电灶可包括：对电灶进行操作的输入部3；以及用于显示电灶的信息等各种信息的显示器4。并且，电灶还可以包括电力供应部5，其与电加热器1连接，并且向电加热器1施加电流。电灶还可以包括控制部6，其根据输入部3 的输入而对电力供应部5和显示器4进行控制。

电加热器1可以以其上表面露出与外部的方式设置于箱体2。被电灶加热的加热目标可放置于电加热器1的上表面，电加热器1的上表面可以是用于安置加热目标的加热目标安置面。

图3是示出本发明一实施例的电加热器的剖视图。

电加热器1可包括：基板10；和多个面状发热体100、200、300，其形成于基板10的一表面。

基板10可以是能够在表面形成导体图案的绝缘基板。基板10的上表面可以是用于安置加热目标的加热目标安置面13。基板10的下表面可以是用于形成面状发热体100、200、300的面状发热体形成面14。

基板10可以构成为其整体由绝缘材质形成的底座11，也可以包括：由绝缘材质或非绝缘材质形成的底座11；和形成于底座11的一表面的绝缘层 12。

底座11可以是玻璃，绝缘层12可以以涂布或印刷等工法的施工方法形成于这种玻璃的下表面。

面状发热体100、200、300可直接形成于绝缘材质的底座11的一表面，也可以形成于绝缘层12。

底座11可形成为用于放置加热目标的板形状，并且可形成为加热对象能够容纳于其内部的容器形状。

绝缘层12可形成于底座11的下表面。绝缘层12可形成于底座11的整个下表面，也可以只形成于底座11的下表面中的一部分区域。绝缘层12可以只形成于用于形成面状发热体100、200、300的区域。绝缘层12可构成基板10的整个下表面，或者可以构成基板10的下表面的一部分。

面状发热体100、200、300可形成于绝缘层12的下表面14。面状发热体100、200、300的大小可以小于基板10的大小，基板10的下表面可包括：用于形成面状发热体100、200、300的加热区域H；和位于加热区域H周边的非加热区域UH。

电加热器1还可以包括用于包围面状发热体100、200、300的涂层18。涂层18可以由电绝缘材质形成，并且能够保护面状发热体100、200、300。

本实施例的基板10可以由柔性材质构成，例如，也可以由柔性绝缘薄膜 (film)构成。在此情况下，电加热器1可以是柔性面状加热器。当然，这种柔性面状加热器也可以如电灶的上板那样，附着于用于放置加热目标的构件并对加热对象进行加热。

图4是示出本发明一实施例的三重式面状发热体的俯视图。

如图4所示，本发明一实施例的三重式面状发热体在同一平面形成有第一面状发热体100、第二面状发热体200以及第三面状发热体300，所述第一面状发热体100位于中心，所述第二面状发热体200设置成包围所述第一面状发热体100，所述第三面状发热体300设置成包围所述第二面状发热体200。

所述第一面状发热体100由第一图案部110和与所述第一图案部110相连接的一对第一电极121、122构成，热线在所述第一图案部110的圆形的第一区域以规定的形状排列。

所述第一图案部110可以是可加热到600℃以上的发热部，构成所述第一图案部110的热线沿着多种路径使位于第一区域的最外侧的始点和终点之间相连接，并且可以以穿过所述第一图案部110的中心的基准线为中心设置于左右两侧。

根据实施例，所述第一图案部110可包括：多个第一轨道111，其具有从中心越朝向外侧越变大的圆弧形状；和多个第一桥112，其用于使多个所述第一轨道111串联连接。

所述第一图案部110所形成的面积和构成所述第一图案部110的热线的长度可设定成与所需电力成比例。

作为一例，为了在4inch的尺寸上实现515W的所需电力，第一图案部 110可以将宽度为5mm、长度为101mm的热线以保持2mm～4mm的间隔的方式排列在直径为99mm的圆形区域，并且用于使圆弧形状的第一轨道111 (其以基准线为中心形成左右对称)相连接的第一桥112的数量N1可以是11 个，但是不限定于此。

所述第一电极121、122是加热到200℃以下或几乎不发热的非发热部，其包括用于使电流流入的第一阳极电极121和用于使电流流出的第一阴极电极122。

所述第一阳极电极121和第一阴极电极122是非发热部，优选隔开规定间隔水平地配置于后述的作为发热部的第二图案部210和第三图案部310的外侧。

所述第一阳极电极121从所述第一图案部110的始点延伸，所述第一阴极电极122从所述第一图案部110的终点延伸。

然而，为了相对于所述第一图案部110大幅度地降低发热温度，将所述第一电极121、122的电阻形成为较小，而其厚度可形成为大于所述第一图案部110的厚度。

若电流供应到如上所述那样构成的第一面状发热体，则电流将会依次流过所述第一阳极电极121、所述第一图案部110以及所述第一阴极电极122。

所述第二面状发热体200由第二图案部210和与所述第二图案部210相连接的一对第二电极221、222构成，热线在第二图案部210的包围所述第一图案部110的环形状的第二区域以规定的形状排列。

与上述第一图案部110相同地，所述第二图案部210也可以是可加热到 600℃以上的发热部，构成所述第二图案部210的热线沿着多种路径使位于第二区域的始点和终点之间相连接，并且可形成为以所述基准线为中心呈左右对称的形状。

根据本实施例，与所述第一图案部110相同地，所述第二图案部210也可以形成为左右对称的形状，并且包括多个第二轨道211和多个第二桥212。

优选地，为了保持较低的所述第一图案部110、第二图案部210之间的电位差，所述第二图案部210的始点和终点位于第二区域的最内侧以与所述第一图案部110的始点和终点靠近

所述第二图案部210所形成的面积和构成所述第二图案部210的热线的长度可设定为与所需电力成比例。

作为一例，为了在6inch的尺寸上实现500W的所需电力，第二图案部 210可以将宽度为5.5mm、长度为110.5mm的热线以保持3mm～4mm的间隔的方式排列在直径为99mm～152mm的环形区域，并且用于使圆弧形状的第二轨道211(其以基准线为中心形成左右对称)相连接的第二桥212的数量 N2可以是四个，但是不限定于此。

所述第二电极221、222也是加热到200℃以下或几乎不发热的非发热部，其包括第二阳极电极221和第二阴极电极222。

所述第二阳极电极221和第二阴极电极222也是非发热部，优选隔开规定间隔水平地配置于所述第二图案部210的外侧。

所述第二阳极电极221从所述第二图案部210的始点延伸，所述第二阴极电极222从所述第二图案部210的终点延伸。

然而，为了相对于所述第二图案部210大幅度地降低发热温度，将所述第二电极221、222的电阻形成为较小，而其厚度可形成为大于所述第二图案部210的厚度。

通过将所述第一图案部110和所述第二图案部210的始点和终点配置成相邻，来能够使所述第一电极121、122和所述第二电极221、222也位于相同的方向，并且通过一个供电部向所述第一阳极电极121和所述第二阳极电极221施加电流。

优选地，为了在所述第一电极121、122和第二电极221、222之间保持较低的电位差，所述第一阳极电极121和所述第二阳极电极221彼此相邻配置，所述第一阴极电极122和所述第二阴极电极222彼此相邻配置。

若电流供应到如上所述那样构成的第二面状发热体200，则电流将会依次流过所述第二阳极电极221、所述第二图案部210以及所述第二阴极电极 222。

所所述第三面状发热体300由第三图案部310和与所述第三图案部310 相连接的一对第三电极321、322构成，热线在第三图案部310的包围所述第二图案部210的环形状的第三区域以规定的形状排列。

与所述第一图案部110相同地，所述第三图案部310也可以是加热到 600℃以上的发热部，构成所述第三图案部310的热线沿着多种路径使位于第三区域的始点和终点之间相连接，并且可以形成为以所述基准线为中心呈左右对称的形状。

根据实施例，与所述第一图案部110相同地，所述第三图案部310也可以形成为左右对称的形状，并且包括多个第三轨道311和多个第三桥312。

但是，若所述第二图案部210的始点和终点位于第二区域的最内侧，则难以将所述第三图案部310的始点和终点设置成靠近于所述第二图案部210 的始点和终点。

因此，为了降低所述第二图案部210和所述第三图案部310之间的电位差，所述第三图案部310的始点和终点优选设置于第三区域的最外侧，使得其远离所述第二图案部的始点和终点。

所述第三图案部310所形成的面积和构成所述第三图案部310的热线的长度也可以设定成与所需电力成比例。

作为一例，为了在8inch的尺寸上实现1085W的所需电力，第三图案部 310可以将宽度为11mm、长度为102.5mm的热线以保持9mm的间隔的方式排列在直径为152mm～225mm的环形区域，并且用于使圆弧形状的第三轨道 311(其以基准线为中心形成左右对称)相连接的第三桥312的数量N3可以是两个，但是不限定于此。

所述第三电极321、322也是加热到200℃以下或几乎不发热的非发热部，其包括第三阳极电极321和第三阴极电极322，并且优选隔开规定间隔水平地配置于所述第三图案部310的外侧。

所述第三阳极电极321从所述第三图案部310的始点延伸，所述第三阴极电极322从所述第三图案部310的终点延伸，为了大幅度地降低发热温度，所述第三电极321、322的厚度也可以形成为大于所述第三图案部310的厚度。

所述第三电极321、322位于与所述第一电极121、122以及所述第二电极221、222相反的方向，并且通过与连接于所述第一电极121、122以及所述第二电极221、222的供电部不同的供电部，向所述第三阳极电极321施加电流。

若电流供应到如上所述那样构成的第三面状发热体300，则电流将会依次流过所述第三阳极电极321、所述第三图案部310以及所述第三阴极电极 322。

若电流供应到如上所述那样构成的第一面状发热体100、第二面状发热体200、第三面状发热体300，则沿着所述第一桥112、所述第二桥212、所述第三桥312的内侧/外侧流过的电流的密度差变大，因此可能会发生局部发热，为了防止发生局部发热，所述第一桥112、所述第二桥212、所述第三桥 312的电阻形成为更小。

因此，所述第一图案部110、所述第二图案部210、所述第三图案部310 的整体发热量由所述第一轨道111、所述第二轨道211、所述第三轨道311决定，而不是所述第一桥112、所述第二桥212、所述第三桥312。

但是，当所述第一图案部110、所述第二图案部210以及所述第三图案部310全部发热时，由于所述第一图案部110和所述第二图案部210被所述第三图案部310、即加热区域包围，因此所述第一图案部110和所述第二图案部210的热损失相对较小，而所述第三图案部310被非加热区域包围，从而所述第三图案部310的热损失相对较大。

另外，整个所需电力由第一图案部110、第二图案部210以及第三图案部310分配，在第三图案部310的所需电力相对较多的情况下，并且在设计成整个所需电力的40％以上时，由位于有限面积内的最外侧的第三图案部310 所产生的热损失可能会很多。

因此，所述第三图案部310优选设计成，与所述第一图案部110和所述第二图案部210相比更能提高发热温度和发热量。

图5是将图4的一部分放大并示出的图。

根据本发明一实施例，将第三轨道设置于有限面积内的最外侧区域，为了提高第三轨道311的发热量，即为了增加基于第三轨道311的发热面积，优选设计成：第三轨道311的宽度W3大于第一轨道111的宽度W1或第二轨道211的宽度W2。

此时，即使相邻的第三轨道311之间的间隔、即第三间隔G3随着第三轨道311的宽度W3的增大而变大，也能保持发热量。

因此，第三间隔G3优选设计成，大于相邻的第一轨道111之间的间隔、即第一间隔G1，或者相邻的第二轨道211之间的间隔、即第二间隔G2。

在本发明中，由于桥使隔开规定间隔的两个轨道串联连接，因此两个轨道之间的间隔越变大则桥的长度也会变长，并且，即使桥形成为圆弧形状或直线形状也能同样地适用。

因此，优选设计成：第三桥的长度L3大于第一桥的长度L1或第二桥的长度L2长度。

在本发明中，当桥为圆弧形状时，随着两个轨道之间的间隔增大，用于使两个轨道之间相连接的桥的曲率半径也会增大。

因此，优选设计成：第三桥的曲率半径R3大于第一桥的曲率半径R1或第二桥的曲率半径R2。

但是，由于第三轨道311形成于位于有限面积内的最外侧的环形区域，因此第三轨道311会形成为比第一轨道111、第二轨道211更长的圆弧形状。

当然，考虑到所需电力也应当设置成：长度相对较长的第三轨道311的数量少于长度相对较短的第一轨道111或第二轨道211的数量。

因此，优选设置成；用于使多个第三轨道311相连接的第三桥的数量N3，少于用于使多个第一轨道111串联连接的第一桥的数量N1，或者用于使多个第二轨道211串联连接的第二桥的数量N2。

Claims (13)

1.一种电加热器，其中，包括：

基板；以及

面状发热体，形成于所述基板的一表面，

所述面状发热体包括：

第一图案部，使所述第一图案部的始点和终点相连接；

第二图案部，包围所述第一图案部的至少一部分，使所述第二图案部的位于最内侧的始点和终点相连接；以及

第三图案部，包围所述第二图案部的至少一部分，使所述第三图案部的位于最外侧的始点和终点相连接，

所述第一图案部包括圆弧形状的多个第一轨道，多个所述第一轨道彼此隔开，并且形成为从所述第一图案部的中心越朝向外侧越变长，

所述第二图案部包括圆弧形状的多个第二轨道，多个所述第二轨道在所述第一轨道的外侧彼此隔开，并且形成为从所述第二图案部的内侧越朝向外侧越变长，

所述第三图案部包括圆弧形状的多个第三轨道，多个所述第三轨道在所述第二轨道的外侧彼此隔开，并且形成为从所述第三图案部的内侧越朝向外侧越变长，

所述第三轨道的宽度形成为大于所述第一轨道的宽度。

2.根据权利要求1所述的电加热器，其中，

所述第三轨道的宽度形成为大于所述第二轨道的宽度。

3.根据权利要求1所述的电加热器，其中，

彼此相邻的多个所述第三轨道之间的间隔形成为大于彼此相邻的多个所述第一轨道之间的间隔。

4.根据权利要求1所述的电加热器，其中，

彼此相邻的多个所述第三轨道之间的间隔形成为大于彼此相邻的多个所述第二轨道之间的间隔。

5.根据权利要求1所述的电加热器，其中，

所述第一图案部包括用于使多个所述第一轨道串联连接的多个第一桥，

所述第二图案部包括用于使多个所述第二轨道串联连接的多个第二桥，

所述第三图案部包括用于使多个所述第三轨道串联连接的多个第三桥。

6.根据权利要求5所述的电加热器，其中，

所述第三桥的长度形成为大于所述第一桥的长度。

7.根据权利要求5所述的电加热器，其中，

所述第三桥的长度形成为大于所述第二桥的长度。

8.根据权利要求5所述的电加热器，其中，

所述第一桥、所述第二桥以及所述第三桥形成为具有规定长度的弧形状。

9.根据权利要求8所述的电加热器，其中，

所述第三桥的曲率半径形成为大于所述第一桥的曲率半径。

10.根据权利要求8所述的电加热器，其中，

所述第三桥的曲率半径形成为大于所述第二桥的曲率半径。

11.根据权利要求5所述的电加热器，其中，

所述第三桥的数量形成为均少于所述第一桥的数量以及所述第二桥的数量。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的电加热器，其中，

所述面状发热体包括：

一对第一电极，与所述第一图案部的始点和终点相连接；

一对第二电极，与所述第二图案部的始点和终点相连接；以及

一对第三电极，与所述第三图案部的始点和终点相连接，

所述第三电极位于与所述第一电极和所述第二电极相反的方向。

13.根据权利要求12所述的电加热器，其中，

所述第三图案部的所需电力是，所述第一图案部、所述第二图案部以及所述第三图案部的全部所需电力的40％以上。

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