CN113340003A - 燃气热水器及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种燃气热水器的控制方法,包括步骤:S10:获取燃气热水器的燃气比例阀的实时电流I1;S20:比对燃气比例阀的实时电流I1是否大于燃气比例阀的预设最小电流I0;若I1>I0,则启动辅助水泵以增大燃气热水器的进水量;S30:逐步提高辅助水泵的输出功率;S40:获取燃气热水器的燃气比例阀的实时电流I2;S50:比对燃气比例阀的实时电流I2是否大于燃气比例阀的预设最小电流I0;若I2>I0,则循环至步骤S30;若I2≤I0,则燃气热水器维持当前运行状态,且辅助水泵维持当前运行状态。实现在最小负荷的限制下,扩大燃气热水器的出水温度调节范围,从而降低最低温升的数值,可调性好,有利于提升用户使用舒适度。
Description
技术领域
本发明涉及制热设备技术领域,特别是涉及一种燃气热水器的控制方法,以及一种燃气热水器。
背景技术
燃气热水器是一种水加热设备,常用于卫浴。燃气热水器要正常运行,其工作负荷就存在一个下限阈值,这个下限阈值就称为燃气热水器的最小负荷。而根据国标规定,燃气热水器的最小负荷≤35%额定负荷。
例如,假设一台燃气热水器的最小负荷为4kW,在最小负荷的工作状态下,燃气热水器的出水温度与水流的大小有直接关系,水流越大,最低温升(进水温度与出水温度的差值)就越低,反之,则最低温升就越高。
在夏天时,由于南方的进水温度普遍在30℃左右,在使用燃气热水器时,由于燃气热水器存在最小负荷,导致高楼层、低水压的用户在使用燃气热水器时,会感觉到出水温度过高(在最小负荷的工作状态下,水流越小,最低温升就越高,而进水温度越高,经过加热升温后,导致出水温度过高)。如果不使用燃气热水器,水温又达不到用户的需求,给用户带来了用水的困扰。
综合上述,在最小负荷的限制下,传统的燃气热水器的出水温度调节范围较小,导致最低温升的数值较高,可调性差,不利于提升用户使用舒适度。
发明内容
基于此,本发明提供一种燃气热水器的控制方法,根据比对燃气比例阀的实时电流与燃气比例阀的预设最小电流,确定燃气热水器当前的进水量是否处于不足的状态。并且,根据当前进水量的状态,对辅助水泵的启闭和输出功率的提升做出相匹配的调整,最终实现在最小负荷的限制下,扩大燃气热水器的出水温度调节范围,从而降低最低温升的数值,可调性好,有利于提升用户使用舒适度。
一种燃气热水器的控制方法,包括步骤:
S10:获取燃气热水器的燃气比例阀的实时电流I1;
S20:比对燃气比例阀的实时电流I1是否大于燃气比例阀的预设最小电流I0;其中,燃气比例阀的预设最小电流I0为燃气热水器在最小负荷下的燃气比例阀的电流值;若I1>I0,则启动辅助水泵以增大燃气热水器的进水量,执行下一个步骤;若I1≤I0,则燃气热水器维持当前运行状态,且辅助水泵维持关机状态,停止执行下一个步骤;
S30:逐步提高辅助水泵的输出功率;
S40:获取燃气热水器的燃气比例阀的实时电流I2;
S50:比对燃气比例阀的实时电流I2是否大于燃气比例阀的预设最小电流I0;若I2>I0,则循环至步骤S30;若I2≤I0,则燃气热水器维持当前运行状态,且辅助水泵维持当前运行状态。
上述燃气热水器的控制方法,通过比对燃气比例阀的实时电流I1与燃气比例阀的预设最小电流I0,确定燃气热水器当前的进水量是否处于不足的状态。当进水量充足,则燃气热水器正常工作,无需启动辅助水泵。当出现进水量不足的情况,则通过启动辅助水泵以增大燃气热水器的进水量。并且,逐步提高辅助水泵的输出功率,再通过比对比对燃气比例阀的实时电流I2与燃气比例阀的预设最小电流I0,确定当前水流量的增量是否足够,若当前水流量的增量足够,则将燃气热水器和辅助水泵维持在当前的工作状态。若当前水流量的增量不足,则循环至提高辅助水泵的输出功率的步骤,直到当前水流量的增量足够。通过上述设计,根据比对燃气比例阀的实时电流与燃气比例阀的预设最小电流,确定燃气热水器当前的进水量是否处于不足的状态。并且,根据当前进水量的状态,对辅助水泵的启闭和输出功率的提升做出相匹配的调整,最终实现在最小负荷的限制下,扩大燃气热水器的出水温度调节范围,从而降低最低温升的数值,可调性好,有利于提升用户使用舒适度。
在其中一个实施例中,在步骤S20中,燃气比例阀的预设最小电流I0的获取方式为:
获取燃气热水器的最小负荷Q0;
根据燃气比例阀的喷嘴前压力与负荷的关系式,计算出燃气比例阀的喷嘴前压力P0;
根据燃气比例阀的喷嘴前压力与燃气比例阀电流的曲线关系图,查找出燃气比例阀的喷嘴前压力P0所对应的燃气比例阀的预设最小电流I0;
将燃气比例阀的预设最小电流I0存储于控制器中。
基于燃气热水器的最小负荷,可以通过燃气比例阀的喷嘴前压力与负荷的关系式计算出燃气比例阀的喷嘴前压力,再通过燃气比例阀的喷嘴前压力与燃气比例阀电流的曲线关系图,查表得到燃气比例阀的预设最小电流,之后将燃气比例阀的预设最小电流存储于控制器中以供调用即可,使用简单方便,效率高。
在其中一个实施例中,燃气热水器的最小负荷Q0≤燃气热水器的额定负荷Q额的35%。根据国标的要求,燃气热水器的最小负荷的上限为其额定负荷的35%,因此,在燃气热水器的最小负荷在低于35%额定负荷的前提下,根据具体燃气比例阀的工作参数而定。
在其中一个实施例中,燃气比例阀的喷嘴前压力与负荷的关系式为:
其中,P为喷嘴前压力,单位为Pa;S为燃气相对密度;q为单个喷嘴承担的负荷,单位为kW;且q=Q/K,Q为燃气热水器的负荷,单位为kW;K为燃气热水器的喷嘴数量;dg为喷嘴直径,单位为mm;μ为喷嘴流量系数;HL为燃气低热值,单位为MJ/m3。根据燃气比例阀的喷嘴前压力与负荷的关系式可以快速地将燃气比例阀的喷嘴前压力计算出来,为下一步查表得到燃气比例阀的电流做铺垫。
在其中一个实施例中,在步骤S30中,通过PWM调速方式对辅助水泵进行调节。PWM(Plus Width Modulation,脉冲宽度调制)调速方式可以高效地调节辅助水泵的输出功率,工作效率高。
在其中一个实施例中,在步骤S30中,按照扬程间隔△H逐步分段地提升水泵的当前扬程,且每提升扬程间隔△H后进入步骤S40。以扬程间隔△H为取样间隔以再次获取燃气热水器的实时电流,并且再次比对燃气比例阀的实时电流与燃气比例阀的最小电流,操作简单和高效。
在其中一个实施例中,在步骤S30中,逐步提升水泵的输出功率,且每经过时间间隔△t后进入步骤S40。以时间间隔△t为取样间隔以再次获取燃气热水器的实时电流,并且再次比对燃气比例阀的实时电流与燃气比例阀的最小电流,操作简单和高效。
在其中一个实施例中,在步骤S10之前还包括:步骤S00:获取燃气热水器的进水流量L1,将进水流量L1与预设的流量阈值L0进行比较,若L1≥L0,则执行下一个步骤;若L1<L0,则停止执行下一个步骤。当燃气热水器的进水流量过低而导致无法驱动燃气热水器的燃烧器启动时,燃气热水器维持关闭状态。
同时,本发明还提供一种燃气热水器。
一种燃气热水器,采用上述任一实施例的燃气热水器的控制方法进行控制。
上述燃气热水器,通过比对燃气比例阀的实时电流I1与燃气比例阀的预设最小电流I0,确定燃气热水器当前的进水量是否处于不足的状态。当进水量充足,则燃气热水器正常工作,无需启动辅助水泵。当出现进水量不足的情况,则通过启动辅助水泵以增大燃气热水器的进水量。并且,逐步提高辅助水泵的输出功率,再通过比对比对燃气比例阀的实时电流I2与燃气比例阀的预设最小电流I0,确定当前水流量的增量是否足够,若当前水流量的增量足够,则将燃气热水器和辅助水泵维持在当前的工作状态。若当前水流量的增量不足,则循环至提高辅助水泵的输出功率的步骤,直到当前水流量的增量足够。通过上述设计,根据比对燃气比例阀的实时电流与燃气比例阀的预设最小电流,确定燃气热水器当前的进水量是否处于不足的状态。并且,根据当前进水量的状态,对辅助水泵的启闭和输出功率的提升做出相匹配的调整,最终实现在最小负荷的限制下,扩大燃气热水器的出水温度调节范围,从而降低最低温升的数值,可调性好,有利于提升用户使用舒适度。
附图说明
图1为本发明的一种实施例的燃气热水器的控制方法的流程框图;
图2为图1所示的燃气热水器的控制方法中所采用的一种燃气比例阀的喷嘴前压力与燃气比例阀电流的曲线关系图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的,并不表示是唯一的实施方式。
如图1和图2所示,其为本发明的一种实施例的燃气热水器的控制方法。
如图1所示,该燃气热水器的控制方法包括步骤:
S10:获取燃气热水器的燃气比例阀的实时电流I1。
在本方案中,需要解决的是,在水流量不足的情况下,假定燃气热水器处于最小负荷Q0的状态,而根据负荷的计算公式:
Q=L△T/C,其中,Q为燃气热水器的负荷,单位为kW;L为用户使用过程中燃气热水器的进水流量,单位为m3;△T为水的温升,单位为℃;C为谁的比热容,单位为J/(kg·℃)。
此时,Q=Q0,为一个可测定的已知定值,而水的比热容C液位已知定值,所以在这种情况下,水的温升△T与燃气热水器的进水流量L呈反比关系,为了减小水的温升△T,就需要增大燃气热水器的进水流量L。需要说明的是,水的温升△T等于燃气热水器的进水温度与出水温度的差值。
基于上述的解决思路,首先,要判断出,燃气热水器当前是否处于需要增大进水流量的状态。而在本方案中,利用的是燃气热水器的燃气比例阀的电流作为判断的依据。因此,先要获取燃气比例阀的实时电流I1,而燃气比例阀的实时电流I1可以通过燃气比例阀反馈给控制器而得到。
S20:比对燃气比例阀的实时电流I1是否大于燃气比例阀的预设最小电流I0;其中,燃气比例阀的预设最小电流I0为燃气热水器在最小负荷下的燃气比例阀的电流值;若I1>I0,则启动辅助水泵以增大燃气热水器的进水量,执行下一个步骤;若I1≤I0,则燃气热水器维持当前运行状态,且辅助水泵维持关机状态,停止执行下一个步骤。
当出现I1>I0时,则反映了当前的燃气热水器的进水量不足,需要启动辅助水泵以增大进水量,从而降低水的温升,达到调整燃气热水器的工作状态的目的。
当出现I1≤I0时,则反映了当前的燃气热水器的进水量充足,无需启动辅助水泵,燃气热水器的工作状态无需进行调整。
在本实施例中,燃气比例阀的预设最小电流I0是预先存储于燃气热水器的控制器中的,此处,可以提供一种燃气比例阀的预设最小电流I0的获取方法。
例如,在步骤S20中,燃气比例阀的预设最小电流I0的获取方式为:
获取燃气热水器的最小负荷Q0;
根据燃气比例阀的喷嘴前压力与负荷的关系式,计算出燃气比例阀的喷嘴前压力P0;
根据燃气比例阀的喷嘴前压力与燃气比例阀电流的曲线关系图,查找出燃气比例阀的喷嘴前压力P0所对应的燃气比例阀的预设最小电流I0;例如,如图2所示,当计算出燃气比例阀的喷嘴前压力P0后,在P-I曲线图上找到与P0相对应的I0,其中,P-I图中的阴影区域为燃气比例阀的P-I曲线可能存在的区域,而图中的实线的曲线为本实施例中的燃气比例阀所实际采用的P-I曲线。需要说明的是,在一些实施例中,也可以是提供P-I关系的矩阵表,通过查表的方式找出P0所对应的I0。
将燃气比例阀的预设最小电流I0存储于控制器中。
基于燃气热水器的最小负荷,可以通过燃气比例阀的喷嘴前压力与负荷的关系式计算出燃气比例阀的喷嘴前压力,再通过燃气比例阀的喷嘴前压力与燃气比例阀电流的曲线关系图,查表得到燃气比例阀的预设最小电流,之后将燃气比例阀的预设最小电流存储于控制器中以供调用即可,使用简单方便,效率高。
进一步地,燃气热水器的最小负荷Q0≤燃气热水器的额定负荷Q额的35%。根据国标的要求,燃气热水器的最小负荷的上限为其额定负荷的35%,因此,在燃气热水器的最小负荷在低于35%额定负荷的前提下,根据具体燃气比例阀的工作参数而定。
此外,在本实施例中,燃气比例阀的喷嘴前压力与负荷的关系式为:
其中,P为喷嘴前压力,单位为Pa;S为燃气相对密度;q为单个喷嘴承担的负荷,单位为kW;且q=Q/K,Q为燃气热水器的负荷,单位为kW;K为燃气热水器的喷嘴数量;dg为喷嘴直径,单位为mm;μ为喷嘴流量系数;HL为燃气低热值,单位为MJ/m3。根据燃气比例阀的喷嘴前压力与负荷的关系式可以快速地将燃气比例阀的喷嘴前压力计算出来,为下一步查表得到燃气比例阀的电流做铺垫。
S30:逐步提高辅助水泵的输出功率。
由于在辅助水泵启动的时候,进水流量的增量依然不能满足需求。因此,需要逐步地提高辅助水泵的输出功率。
在本实施例中,对于步骤30,可以通过PWM调速方式对辅助水泵进行调节。PWM(Plus Width Modulation,脉冲宽度调制)调速方式可以高效地调节辅助水泵的输出功率,工作效率高。
S40:获取燃气热水器的燃气比例阀的实时电流I2。
提高辅助水泵的输出功率后,需要对燃气比例阀的实时电流进行采样,确定燃气热水器在调整工作状态后,是否可以达到I2≤I0的状态。
S50:比对燃气比例阀的实时电流I2是否大于燃气比例阀的预设最小电流I0;若I2>I0,则循环至步骤S30;若I2≤I0,则燃气热水器维持当前运行状态,且辅助水泵维持当前运行状态。
由于在辅助水泵调节后,需要再次获取燃气热水器的燃气比例阀的实时电流,因此,存在一个采样方式的选择的问题。此处,基于PWM调速方式的基础上,在本实施例中,提供两种可供选择的采样方式。
例如,在步骤S30中,按照扬程间隔△H逐步分段地提升水泵的当前扬程,且每提升扬程间隔△H后进入步骤S40。以扬程间隔△H为取样间隔以再次获取燃气热水器的实时电流,并且再次比对燃气比例阀的实时电流与燃气比例阀的最小电流,操作简单和高效。
又例如,在步骤S30中,逐步提升水泵的输出功率,且每经过时间间隔△t后进入步骤S40。以时间间隔△t为取样间隔以再次获取燃气热水器的实时电流,并且再次比对燃气比例阀的实时电流与燃气比例阀的最小电流,操作简单和高效。
在一些实施例中,在步骤S10之前还可以包括:步骤S00:获取燃气热水器的进水流量L1,将进水流量L1与预设的流量阈值L0进行比较,若L1≥L0,则执行下一个步骤;若L1<L0,则停止执行下一个步骤。当燃气热水器的进水流量过低而导致无法驱动燃气热水器的燃烧器启动时,燃气热水器维持关闭状态。
工作原理简述:通过比对燃气比例阀的实时电流I1与燃气比例阀的预设最小电流I0,确定燃气热水器当前的进水量是否处于不足的状态。当进水量充足,则燃气热水器正常工作,无需启动辅助水泵。当出现进水量不足的情况,则通过启动辅助水泵以增大燃气热水器的进水量。并且,逐步提高辅助水泵的输出功率,再通过比对比对燃气比例阀的实时电流I2与燃气比例阀的预设最小电流I0,确定当前水流量的增量是否足够,若当前水流量的增量足够,则将燃气热水器和辅助水泵维持在当前的工作状态。若当前水流量的增量不足,则循环至提高辅助水泵的输出功率的步骤,直到当前水流量的增量足够。通过该控制方法,可以调整燃气热水器的工作状态,达到自适应的效果。
上述燃气热水器的控制方法,根据比对燃气比例阀的实时电流与燃气比例阀的预设最小电流,确定燃气热水器当前的进水量是否处于不足的状态。并且,根据当前进水量的状态,对辅助水泵的启闭和输出功率的提升做出相匹配的调整,最终实现在最小负荷的限制下,扩大燃气热水器的出水温度调节范围,从而降低最低温升的数值,可调性好,有利于提升用户使用舒适度。
同时,本发明还提供一种燃气热水器。
该燃气热水器采用上述实施例的燃气热水器的控制方法进行控制。
进一步地,该燃气热水器可以包括:燃烧器、水路模组、辅助水泵、供气模组、以及控制器。其中,辅助水泵连接在水路模组的进水端口,介于外部水网与水路模组的连接处。供气模组中设有燃气比例阀。控制器中设有存储介质以存储上述的燃气热水器的控制方法。
上述燃气热水器,通过比对燃气比例阀的实时电流I1与燃气比例阀的预设最小电流I0,确定燃气热水器当前的进水量是否处于不足的状态。当进水量充足,则燃气热水器正常工作,无需启动辅助水泵。当出现进水量不足的情况,则通过启动辅助水泵以增大燃气热水器的进水量。并且,逐步提高辅助水泵的输出功率,再通过比对比对燃气比例阀的实时电流I2与燃气比例阀的预设最小电流I0,确定当前水流量的增量是否足够,若当前水流量的增量足够,则将燃气热水器和辅助水泵维持在当前的工作状态。若当前水流量的增量不足,则循环至提高辅助水泵的输出功率的步骤,直到当前水流量的增量足够。通过上述设计,根据比对燃气比例阀的实时电流与燃气比例阀的预设最小电流,确定燃气热水器当前的进水量是否处于不足的状态。并且,根据当前进水量的状态,对辅助水泵的启闭和输出功率的提升做出相匹配的调整,最终实现在最小负荷的限制下,扩大燃气热水器的出水温度调节范围,从而降低最低温升的数值,可调性好,有利于提升用户使用舒适度。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本发明的优选的实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种燃气热水器的控制方法,其特征在于,包括步骤:
S10:获取燃气热水器的燃气比例阀的实时电流I1;
S20:比对燃气比例阀的实时电流I1是否大于燃气比例阀的预设最小电流I0;其中,燃气比例阀的预设最小电流I0为燃气热水器在最小负荷下的燃气比例阀的电流值;若I1>I0,则启动辅助水泵以增大燃气热水器的进水量,执行下一个步骤;若I1≤I0,则燃气热水器维持当前运行状态,且辅助水泵维持关机状态,停止执行下一个步骤;
S30:逐步提高辅助水泵的输出功率;
S40:获取燃气热水器的燃气比例阀的实时电流I2;
S50:比对燃气比例阀的实时电流I2是否大于燃气比例阀的预设最小电流I0;若I2>I0,则循环至步骤S30;若I2≤I0,则燃气热水器维持当前运行状态,且辅助水泵维持当前运行状态。
2.根据权利要求1所述的燃气热水器的控制方法,其特征在于,在步骤S20中,燃气比例阀的预设最小电流I0的获取方式为:
获取燃气热水器的最小负荷Q0;
根据燃气比例阀的喷嘴前压力与负荷的关系式,计算出燃气比例阀的喷嘴前压力P0;
根据燃气比例阀的喷嘴前压力与燃气比例阀电流的曲线关系图,查找出燃气比例阀的喷嘴前压力P0所对应的燃气比例阀的预设最小电流I0;
将燃气比例阀的预设最小电流I0存储于控制器中。
3.根据权利要求2所述的燃气热水器的控制方法,其特征在于,燃气热水器的最小负荷Q0≤燃气热水器的额定负荷Q额的35%。
5.根据权利要求1所述的燃气热水器的控制方法,其特征在于,在步骤S30中,通过PWM调速方式对辅助水泵进行调节。
6.根据权利要求5所述的燃气热水器的控制方法,其特征在于,在步骤S30中,按照扬程间隔△H逐步分段地提升水泵的当前扬程,且每提升扬程间隔△H后进入步骤S40。
7.根据权利要求5所述的燃气热水器的控制方法,其特征在于,在步骤S30中,逐步提升水泵的输出功率,且每经过时间间隔△t后进入步骤S40。
8.根据权利要求1至7任一项所述的燃气热水器的控制方法,其特征在于,在步骤S10之前还包括:步骤S00:获取燃气热水器的进水流量L1,将进水流量L1与预设的流量阈值L0进行比较,若L1≥L0,则执行下一个步骤;若L1<L0,则停止执行下一个步骤。
9.一种燃气热水器,其特征在于,采用上述权利要求1至8任一项所述的燃气热水器的控制方法进行控制。
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2021
- 2021-06-17 CN CN202110670140.XA patent/CN113340003A/zh not_active Withdrawn
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