CN211089623U - 一种单火线开关及双控开关电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于开关技术领域，提供了一种单火线开关及双控开关电路，单火线开关包括：与一接线端相连的取电电路；与取电电路相连的控制模块；与控制模块和接线端相连的开关模块；以及通信电路，通信电路包括：第一端口；与接线端相连的第二端口；输入输出整流模块；与控制模块相连的发射模块和接收模块；以及保护模块，第一端口通过保护模块分别与输入输出整流模块、发射模块及接收模块相连，保护模块在通过大于一阈值电流时断开与第一端口的连接。本实用新型提供的单火线开关用作双控开关时，当两单火线开关的端口错接使用时，利用保护模块断开负载及单火线开关与外部电路的连接，从而起到保护作用，防止单火线开关损坏，安全性好。

Description

一种单火线开关及双控开关电路

技术领域

本实用新型属于开关技术领域，尤其涉及一种单火线开关及双控开关电路。

背景技术

智能双控开关是指两个或两个以上的单火线开关控制同一个负载灯的模式，比如，在楼下时打开开关，到楼上后关闭开关。由于双控开关的使用大大方便了人们的生活，因此双控开关具有较广的应用市场。

现有技术中，智能双控开关通常由两个单火线开关通信连接组成，两个单火线开关通常分别设有用于两个单火线开关之间供电和信号传输的两个端口，以实现两个单火线开关之间供电和信号传输，从而实现双控功能，而两个单火线开关两个端口需要对应连接正确，若两个单火线开关之间的两个端口错接，将无法实现双控功能，且会直接导致单火线开关的损坏，安全性差。

实用新型内容

本实用新型提供一种单火线开关，旨在解决现有技术的单火线开关作为双控开关使用时，容易出现因两个单火线开关的端口错接而导致单火线开关损坏，安全性差的问题。

本实用新型是这样实现的，提供一种单火线开关，包括：

与一接线端相连的取电电路；

与所述取电电路相连的控制模块；

与所述控制模块和所述接线端相连的开关模块；以及

通信电路，所述通信电路包括：

用于传输信号的第一端口；

与所述接线端相连并用于供电的的第二端口；

与所述取电电路相连并用于整流的输入输出整流模块；

与所述控制模块相连的发射模块，用于将所述控制模块接收的控制信号通过所述第一端口向外输出；

与所述控制模块相连的接收模块，用于将所述第一端口输入的控制信号输入所述控制模块；以及

保护模块，所述第一端口通过所述保护模块分别与所述输入输出整流模块、所述发射模块及所述接收模块相连，且所述保护模块在通过大于一阈值电流时断开与所述第一端口的连接。

优选的，所述保护模块包括热敏电阻RT1，所述第一端口通过所述热敏电阻RT1分别与所述输入输出整流模块、所述发射模块及所述接收模块相连。

优选的，所述保护模块还包括稳压管ZD1，所述稳压管ZD1的负极通过所述热敏电阻RT1与所述第一端口相连，且所述稳压管ZD1的负极与所述接收模块相连，所述稳压管ZD1的正极接地并与所述第二端口相连。

优选的，所述保护模块还包括肖特基二极管D3，所述肖特基二极管D3的负极分别与所述热敏电阻RT1及所述稳压管ZD1相连，所述肖特基二极管D3的正极接地。

优选的，所输入输出整流模块包括电阻R1、二极管D1以及二极管D2；

所述电阻R1一端与所述二极管D1的正极相连，所述电阻R1的另一端与所述取电电路及所述二极管D2的负极相连，所述二极管D1的负极与所述二极管D2的正极相连，且所述二极管D1的负极分别与所述发射模块、所述接收模块以及所述保护模块相连。

优选的，所述发射模块包括电阻R2和三极管Q1；

所述电阻R2一端与所述三极管Q1的基极相连，所述电阻R2的另一端与所述控制模块相连，所述三极管Q1的集电极分别与所述接收模块、所述输入输出整流模块及所述保护模块相连，所述三极管Q1的发射极接地。

优选的，所述接收模块包括电阻R3和稳压管ZD2；

所述电阻R3一端与所述保护模块、所述发射模块以及所述输入输出整流模块相连，所述电阻R3的另一端与所述控制模块相连并与所述稳压管ZD2的负极相连，所述稳压管ZD2的正极接地。

优选的，所述接收模块还包括电阻R4和电容C1；

所述电阻R4及所述电容C1分别与所述电阻R3一端相连，所述电阻R4以及所述电容C1的另一端接地。

优选的，所述开关模块为继电器或可控硅。

本实用新型还提供一种双控开关电路，包括第一开关和第二开关，所述第一开关和所述第二开关均为上述的单火线开关。

本实用新型提供的单火线开关通过在通信电路内设置保护模块，保护模块在通过大于一阈值电流时可断开与第一端口的连接，在两单火线开关串接组成双控开关时，当两单火线开关的第一端口和第二端口错接使用时，超过该阈值的负载电流会通过保护模块，保护模块断开与第一端口的连接，从而断开负载与单火线开关的连接以及断开两单火线开关之间的连接，进而断开负载以及单火线开关与外部电路的连接，起到保护单火线开关的作用，防止单火线开关损坏，提升了单火线开关的安全性能，使得单火线开关安全性好。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的单火线开关的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的单火线开关的一种通信电路的电路图；

图3为本实用新型实施例提供的单火线开关的另一种通信电路的电路图；

图4为本实用新型实施例提供的双控开关电路的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型实施例提供的单火线开关通过在通信电路内设置保护模块，保护模块在通过大于一阈值电流时可断开与第一端口的连接，在两单火线开关串接组成双控开关时，当两单火线开关的第一端口和第二端口错接使用时，超过该阈值的负载电流会通过保护模块，使得保护模块断开与第一端口的连接，从而断开负载与单火线开关的连接以及断开两单火线开关之间的连接，进而断开负载以及单火线开关与外部电路的连接，起到保护单火线开关的作用，防止单火线开关损坏，提升了单火线开关的安全性能，使得单火线开关安全性好。

请参照图1，本实用新型实施例提供一种单火线开关，包括：与一接线端C相连的取电电路1；与取电电路1相连的控制模块2；与控制模块2和接线端C相连的开关模块3；与控制模块2相连的通信电路4。

请结合参照图2，通信电路4包括：用于传输信号的第一端口A；与接线端C相连并用于供电的第二端口B；与取电电路1相连并用于整流的输入输出整流模块41；与控制模块2相连的发射模块42，用于将控制模块2接收的控制信号通过第一端口A向外输出；与控制模块2相连的接收模块43，用于将第一端口A输入的控制信号输入控制模块2；以及保护模块44，第一端口A通过保护模块44分别与输入输出整流模块41、发射模块42及接收模块43相连，且保护模块44在通过大于一阈值电流时断开与第一端口A的连接。

本实用新型实施例，接线端C与市电火线或者市电零线相连，该单火线开关可以作为一个单控开关使用，也可以将两个单火线开关串接作为双控开关使用，使得该单火线开关可以单双控兼容，通用性能好。

当该单火线开关作为单控开关使用时，单火线开关的接线端C与市电火线相连，开关模块3与串接在市电零线上的负载相连。也可以是，单火线开关的接线端C与市电零线相连，开关模块3与串接在市电火线上的负载相连。用户通过向控制模块2输入外部控制指令，如通过按键、无线遥控、或触摸向控制模块2输入外部控制指令，控制模块2接收到外部控制指令并控制开关模块3的开通或关断，从而通过开关模块3控制负载的导通或断开，以控制负载通断。

当该单火线开关作为双控开关使用时，将两个单火线开关的第一端口A通过一导线连接，将两个单火线开关的第二端口B通过另一导线连接，再将一单火线开关的接线端C与市电火线相连，再将另一单火线开关的开关模块3与串接在市电零线上的负载相连，实现两个单火线开关的通信和供电，从而可以向任意一个单火线开关的控制模块2输入外部控制指令均能控制负载的通断，以实现双控功能。

本实施例中，当其中一个单火线开关的控制模块2接收外部控制信号时，发射模块42将控制模块2接收的控制信号通过第一端口A向外输出，控制信号沿连接两第一端口A的导线传输至另一单火线开关的第一端口A，从而将控制信号传输至另一单火线开关的接收模块43，另一单火线开关的接收模块43将其第一端口A输入的控制信号输入控制模块2，控制模块2获得相应的控制信号后，控制模块2通过控制更改开关模块3的状态，从而控制负载的导通或断开。

本实用新型实施例中，两个单火线开关的第一端口A和第二端口B对应连接时，即两个单火线开关的第一端口A通过一导线连接，将两个单火线开关的第二端口B通过另一导线连接。

两个单火线开关处于正常工作时，通过负载的电流从市电火线进入第一个单火线开关的接线端C，并从接线端C进入第二端口B，再经第二端口B进入第二个单火线开关的第二端口B，再经第二个单火线开关的接线端C，最后通过第二个单火线开关的开关模块3流入负载。而此时两个单火线开关的第一端口A仅通过供通信电路4工作的较小的电流，此时通过第一端口A的电流为阈值电流。当通过第一端口A的电流大于该阈值电流时，代表两个单火线开关的第一端口A和第二端口B错接。

当两个单火线开关的第一端口A和第二端口B错接时，即第一个单火线开关的第一端口A连接到第二个单火线开关的第二端口B，第一个单火线开关的第二端口B连接到第二个单火线开关的第一端口A，此时通过负载的电流经过第一个单火线开关的第二端口B进入第二个单火线开关的第一端口A，负载电流通过第二个单火线开关的第一端口A流过第二个单火线开关内部的保护模块44，该保护模块44通过负载电流时，负载电流远大于阈值电流，此时保护模块44断开，从而使两单火线开关断开连接，且使负载断开与单火线开关的连接，进而断开负载以及单火线开关与外部电路的连接，起到保护单火线开关的作用，防止两单火线开关受过强电压和强电流冲击损坏，提升了单火线开关的安全性能。

本实用新型实施例的单火线开关通过在通信电路4内设置保护模块44，在两单火线开关串接组成双控开关时，当两单火线开关的第一端口A和第二端口B错接时，负载电流会通过保护模块44，此时通过保护模块44负载电流大于阈值电流，保护模块44断开与第一端口A的连接，从而断开负载与外部电路的连接以及断开单火线开关与外部电路的连接，从而起到保护作用，防止单火线开关的进一步损坏，安全性好。

本实用新型实施例中，控制模块2为MCU，MCU的IO1端口与发射模块42相连，MCU的IO2端口与接收模块43相连。

作为本实用新型的一个实施例，开关模块3为继电器或可控硅，用于控制负载的导通或断开。

作为本实用新型的一个实施例，输入输出整流模块41包括电阻R1、二极管D1以及二极管D2；电阻R1一端与二极管D1的正极相连，电阻R1的另一端与取电电路1及二极管D2的负极相连，二极管D1的负极与二极管D2的正极相连，且二极管D1的负极分别与发射模块42、接收模块43以及保护模块44相连。其中，输入输出整流模块41的Vout端与取电电路1相连。

本实施例中，当单火线开关作为双控开关使用时，将两个单火线开关的第一端口A通过一导线连接，将两个单火线开关的第二端口B通过另一导线连接，再将第一个单火线开关的接线端C与市电火线相连，再将第二个单火线开关的开关模块3与串接在市电零线上的负载相连，完成接线后，第二个单火线开关类似为主开关，第一个单火线开关类似为辅开关。辅开关内部的开关模块3和取电电路1是不工作的，其控制模块2通过第一端口A引来主开关的电压信号后，再经二极管D2整流输出，从而产生控制模块2所需的工作电压。同样的，主开关电压通过电阻R1和二极管D1后，再经过第一端口A输出给辅开关。

作为本实用新型的一个实施例，发射模块42包括电阻R2和三极管Q1；电阻R2一端与三极管Q1的基极相连，电阻R2的另一端与控制模块2相连，三极管Q1的集电极分别与接收模块43及输入输出整流模块41相连，三极管Q1的发射极接地并与第二端口B相连。具体的，电阻R2通过端口TX与控制模块2的IO1端口相连，三极管Q1的集电极与输入输出整流模块41的二极管D1的负极以及二极管D2的正极相连。

作为本实用新型的一个实施例，接收模块43包括电阻R3和稳压管ZD2；电阻R3一端与保护模块44、发射模块42以及输入输出整流模块41相连，电阻R3的另一端与控制模块2相连并与稳压管ZD2的负极相连，稳压管ZD2的正极接地。

具体的，电阻R3通过端口RX与控制模块2的IO2端口相连，电阻R3一端与发射模块42的三极管Q1的集电极相连，且电阻R3一端同时与二极管D1及二极管D2的正极相连。

本实施例中，电阻R2的一端连接MCU的IO1端口，当MCU接收到外部控制指令而改变该IO1端口的电平信号时，如该IO1端口的电平信号由低电平变信号到高低电平信号，此时三极管Q1的集电极电压也随之改变，三极管Q1的集电极由高电平变为低电平，这个电压转变的信号会通过第一端口A同步传递到另一个单火线开关的三极管Q1的集电极，也即是另一个单火线开关的接收模块43的电阻R3上端，该单火线开关的接收模块43接收后电压转变的信号后，将电压转变的信号传输给与该接收模块43连接的MCU，从而实现两个单火线开关的通信。

作为本实用新型的一个实施例，保护模块44包括热敏电阻RT1，第一端口A通过热敏电阻RT1分别与输入输出整流模块41、发射模块42及接收模块43相连。具体的，热敏电阻RT1与二极管D1的负极与二极管D2的正极相连，且热敏电阻RT1分别与三极管Q1的集电极及电阻R3相连。

当两单火线开关的第一端口A和第二端口B错接时，此时通过负载的电流经过第一个单火线开关的第二端口B进入第二个单火线开关的第一端口A，负载电流通过第二个单火线开关的第一端口A流过第二个单火线开关内部的热敏电阻RT1，负载电流通过热敏电阻RT1后，经过一段时间后，热敏电阻RT1将发热断开，从而断开保护模块44与第一端口A的连接，使两单火线开关断开连接，且断开负载与外部电路的连接，防止单火线开关进一步被破坏，从而起到保护单火线开关的作用，防止两单火线开关受过强电压和强电流冲击损坏。

请参照图3，作为本实用新型的一个实施例，接收模块43还包括电阻R4和电容C1；电阻R4及电容C1分别与电阻R3一端相连，电阻R4以及电容C1的另一端接地。

本实施例中，电阻R3和电阻R4形成串联分压电路，稳压管ZD2和电容C1分别起到过压保护和滤波的作用，电阻R3和电阻R4的连接点电压信号会传输到MCU的IO2端口，该MCU的IO2端口的电压信息随着电阻R3的另一个端点电压信息的变化而变化，而电阻R3的另一个端点电压信息与第一端口A上的电压转变信号同步变化，从而将第一端口A上的电压转变信号传递给MCU。

作为本实用新型的一个实施例，保护模块44还包括稳压管ZD1，稳压管ZD1的负极通过热敏电阻RT1与第一端口A相连，且稳压管ZD1的负极与接收模块相连，稳压管ZD1的正极接地并与第二端口B相连。具体的，稳压管ZD1的负极与接收模块43的电阻R3相连。

本实施例中，稳压管ZD1起到稳压作用，防止单火线开关在开关机时产生的浪涌电压超过接收模块43的电压限值而损坏该单火线开关，从而延长单火线开关的使用寿命。

作为本实用新型的另一个实施例，保护模块44还包括肖特基二极管D3，肖特基二极管D3的负极分别与热敏电阻RT1及稳压管ZD1相连，肖特基二极管D3的正极接地。

本实施例中，热敏电阻RT1、稳压管ZD1和肖特基二极管D3组成保护模块44，用于在两单火线开关的第一端口A和第二端口B错接时，防止高电压和电流浪涌对单火线开关的破坏。当两单火线开关的第一端口A和第二端口B错接时，第一端口A上有市电负载电流流过时，其电流产生的热量达到热敏电阻RT1的保护点后，热敏电阻RT1会自动断开内部连接，从而使负载回路断开，避免进一步破坏单火线开关。

其中，肖特基二极管D3采用正向压降较小的特殊元件，其主要作用是在热敏电阻RT1起保护作用前或者负载电流太小不足以达到热敏电阻RT1的保护点时，负载电流经肖特基二极管D3流通，小的正向压降可以保证在这段时间内，接收模块43的负向电压信号不会超过MCU的极限值，从而起到保护控制模块2的作用。通过热敏电阻RT1、稳压管ZD1和肖特基二极管D3的组合，可以保证任何情况下任何时间段内控制模块2不会受超过其极限值的信号冲击，使得单火线开关性能可靠，且延长了单火线开关的使用寿命。

本实用新型实施例提供的单火线开关通过在通信电路内设置保护模块，保护模块在通过大于一阈值电流时可断开与第一端口的连接，在两单火线开关串接组成双控开关时。当两单火线开关的第一端口和第二端口错接使用时，超过该阈值的负载电流会通过保护模块，使得保护模块断开与第一端口的连接，从而断开负载与单火线开关的连接以及断开两单火线开关之间的连接，进而断开负载以及单火线开关与外部电路的连接，起到保护单火线开关的作用，防止单火线开关损坏，提升了单火线开关的安全性能，使得单火线开关安全性好。

请结合参照图4，本实用新型实施例还提供一种双控开关电路，包括第一开关10和第二开关20，第一开关10和第二开关20均为上述实施例的单火线开关。

其中，第一开关10的接线端C与市电火线相连，第一开关10的第一端口A与第二开关20的第一端口A连接，第一开关10的第二端口B与第二开关20的第二端口B连接，第二开关20的开关模块3与负载30一端相连，负载30的另一端与市电零线N相连。其中，负载30为负载灯。

本实用新型实施例中，第一开关10的第一端口A通过一导线与第二开关20的第二端口B相连，第一开关10的第二端口B通过另一导线与第二开关20的第二端口B相连，然后将第一开关10的接线端C与市电火线L相连，再将第二开关20的开关模块3与串接在市电零线N上的负载30相连，从而实现第一开关10和第二开关20的通信和供电，以实现双控功能。

本实用新型实施例中，当第一开关10和第二开关20按照图4所示接线方式接线时，第二开关20类似为主开关，第一开关10类似为辅开关。当第一开关10的控制模块2接收外部控制信号时，发射模块42将控制模块2接收的控制信号通过第一端口A向外输出至第二开关20的接收模块，此时第二开关20的接收模块43将第一端口A输入的控制信号输入控制模块2，从而控制模块2获得相应的控制信号，控制模块2通过更改第二开关20的开关模块3的状态，从而实现负载30的导通或断开。当第二开关20的控制模块2接收外部控制信号时，第二开关20的控制模块2获得相应的控制信号后，控制模块2通过更改主开关模块3的状态，从而实现负载30的导通或断开。

本实用新型实施例中，当第一开关10的第一端口A和第二端口B与第一开关10的第一端口A和第二端口B错接时，即第一开关10的第一端口A连接到第二开关20的第二端口B，第一开关10的第二端口B连接到第二开关20的第一端口A，此时通过负载30的电流经过第一开关10的第二端口B进入第二开关20的第一端口A，从而负载电流通过第一端口A流过保护模块44，保护模块44在通过负载电流时断开与第一端口A的连接，从而使负载断开与外部电路连接，且使两单火线开关断开连接，防止电路进一步被破坏，从而起到保护两单火线开关的作用，防止两单火线开关受过强电压和强电流冲击损坏，安全性能好。

本实用新型实施例的双控开关电路的工作原理如下：初始状态时，第一开关10的发射模块42的端口TX由第一开关10的MCU的IO1端口控制在低电平信号，第二开关20的发射模块42的端口TX由第二开关10的MCU的IO1端口控制在低电平信号，此时第一开关10和第二开关20的三极管Q1的集电极输出高电平信号，第一开关10和第二开关20的接收模块43的端口RX均接收到高电平信号。当第一开关10或第二开关20的控制模块2接收外部控制信号时，发射模块42的端口TX会由MCU的IO1端口控制发出一个维持一定时间的高电平信号，从而使第一端口A出现一个维持一定时间的低电平信号，这个低电平信号会同时被第一开关10和第二开关20的接收模块43的端口RX所接收，接收模块43的端口RX再将该低电平信号后输入给与接收模块43的端口RX连接的MCU的IO2端口，第一开关10和第二开关20的MCU的IO2端口接收到该低电平信号后，第一开关10和第二开关20的MCU分别进行内部算法处理，获得相应的控制信号，以更改第二开关20的开关模块3的状态，从而实现负载的通断控制。

本实用新型实施例提供的双控开关电路的两单火线开关通过在通信电路内设置保护模块，保护模块在通过大于一阈值电流时可断开与第一端口的连接，当两单火线开关的第一端口和第二端口错接使用时，超过该阈值的负载电流会通过保护模块，使得保护模块断开与第一端口的连接，从而断开负载与单火线开关的连接以及断开两单火线开关之间的连接，进而断开负载以及单火线开关与外部电路的连接，起到保护单火线开关的作用，防止单火线开关损坏，提升了单火线开关的安全性能，使得单火线开关安全性好。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种单火线开关，其特征在于，包括：

与一接线端相连的取电电路；

与所述取电电路相连的控制模块；

分别与所述控制模块和所述接线端相连的开关模块；以及

通信电路，所述通信电路包括：

用于传输信号的第一端口；

与所述接线端相连并用于供电的第二端口；

与所述取电电路相连并用于整流的输入输出整流模块；

与所述控制模块相连的发射模块，用于将所述控制模块接收的控制信号通过所述第一端口向外输出；

与所述控制模块相连的接收模块，用于将所述第一端口输入的控制信号输入所述控制模块；以及

保护模块，所述第一端口通过所述保护模块分别与所述输入输出整流模块、所述发射模块及所述接收模块相连，且所述保护模块在通过大于一阈值电流时断开与所述第一端口的连接。

2.如权利要求1所述的一种单火线开关，其特征在于，所述保护模块包括热敏电阻RT1，所述第一端口通过所述热敏电阻RT1分别与所述输入输出整流模块、所述发射模块及所述接收模块相连。

3.如权利要求2所述的一种单火线开关，其特征在于，所述保护模块还包括稳压管ZD1，所述稳压管ZD1的负极通过所述热敏电阻RT1与所述第一端口相连，且所述稳压管ZD1的负极与所述接收模块相连，所述稳压管ZD1的正极接地并与所述第二端口相连。

4.如权利要求3所述的一种单火线开关，其特征在于，所述保护模块还包括肖特基二极管D3，所述肖特基二极管D3的负极分别与所述热敏电阻RT1及所述稳压管ZD1相连，所述肖特基二极管D3的正极接地。

5.如权利要求1所述的一种单火线开关，其特征在于，所输入输出整流模块包括电阻R1、二极管D1以及二极管D2；

所述电阻R1一端与所述二极管D1的正极相连，所述电阻R1的另一端与所述取电电路及所述二极管D2的负极相连，所述二极管D1的负极与所述二极管D2的正极相连，且所述二极管D1的负极分别与所述发射模块、所述接收模块以及所述保护模块相连。

6.如权利要求1所述的一种单火线开关，其特征在于，所述发射模块包括电阻R2和三极管Q1；

所述电阻R2一端与所述三极管Q1的基极相连，所述电阻R2的另一端与所述控制模块相连，所述三极管Q1的集电极分别与所述接收模块、所述输入输出整流模块及所述保护模块相连，所述三极管Q1的发射极接地。

7.如权利要求1所述的一种单火线开关，其特征在于，所述接收模块包括电阻R3和稳压管ZD2；

所述电阻R3一端与所述保护模块、所述发射模块以及所述输入输出整流模块相连，所述电阻R3的另一端与所述控制模块相连并与所述稳压管ZD2的负极相连，所述稳压管ZD2的正极接地。

8.如权利要求7所述的一种单火线开关，其特征在于，所述接收模块还包括电阻R4和电容C1；

所述电阻R4及所述电容C1分别与所述电阻R3一端相连，所述电阻R4以及所述电容C1的另一端接地。

9.如权利要求1所述的一种单火线开关，其特征在于，所述开关模块为继电器或可控硅。

10.一种双控开关电路，其特征在于，包括第一开关和第二开关，所述第一开关和所述第二开关均为如权利要求1-9任意一项所述的单火线开关。

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