JP2000105890A - 温度伝送器の入力回路 - Google Patents
温度伝送器の入力回路Info
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- JP2000105890A JP2000105890A JP10275050A JP27505098A JP2000105890A JP 2000105890 A JP2000105890 A JP 2000105890A JP 10275050 A JP10275050 A JP 10275050A JP 27505098 A JP27505098 A JP 27505098A JP 2000105890 A JP2000105890 A JP 2000105890A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】正確なバーンアウト検出が可能なバーンアウト
検出機能付きの温度伝送器の入力回路を実現する。 【解決手段】物理量を電気信号に変換するセンサの出力
を適宜増幅する前置増幅器を備えると共に、この前置増
幅器の出力を積分器で積分し、その積分出力を比較器で
２値化し、この比較器の出力に応じて基準電圧をデュー
ティ変調して前記積分器に加えるようにした電荷平衡型
ＡＤ変換器を備え、この電荷平衡型ＡＤ変換器により得
た前記電気信号に対応した信号を上位システムに伝送す
ることができるように構成してなる温度伝送器の入力回
路において、バーンアウト検出期間中は、前記センサに
所定の電流を供給すると共に、前記前置増幅器の利得を
一定にし、前記積分器には前記前置増幅器の出力のみが
加えられるようにして、前記電荷平衡型ＡＤ変換器でセ
ンサのバーンアウトを検出するように構成する。
検出機能付きの温度伝送器の入力回路を実現する。 【解決手段】物理量を電気信号に変換するセンサの出力
を適宜増幅する前置増幅器を備えると共に、この前置増
幅器の出力を積分器で積分し、その積分出力を比較器で
２値化し、この比較器の出力に応じて基準電圧をデュー
ティ変調して前記積分器に加えるようにした電荷平衡型
ＡＤ変換器を備え、この電荷平衡型ＡＤ変換器により得
た前記電気信号に対応した信号を上位システムに伝送す
ることができるように構成してなる温度伝送器の入力回
路において、バーンアウト検出期間中は、前記センサに
所定の電流を供給すると共に、前記前置増幅器の利得を
一定にし、前記積分器には前記前置増幅器の出力のみが
加えられるようにして、前記電荷平衡型ＡＤ変換器でセ
ンサのバーンアウトを検出するように構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、物理量を電気信号
に変換して電流信号として上位システムに伝送する温度
伝送器に係り、詳しくは、熱電対または測温抵抗体をセ
ンサとする温度伝送器の入力回路におけるバーンアウト
検出機能の改善に関するものである。
に変換して電流信号として上位システムに伝送する温度
伝送器に係り、詳しくは、熱電対または測温抵抗体をセ
ンサとする温度伝送器の入力回路におけるバーンアウト
検出機能の改善に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】熱電対または測温抵抗体のセンサにより
温度を検出して電気信号に変換しこの電気信号を２本の
伝送線を介して上位のシステムに４〜２０ｍＡの電流信
号として伝送する温度伝送器（ここではこれを温度伝送
器と呼ぶ）は良く知られている。
温度を検出して電気信号に変換しこの電気信号を２本の
伝送線を介して上位のシステムに４〜２０ｍＡの電流信
号として伝送する温度伝送器（ここではこれを温度伝送
器と呼ぶ）は良く知られている。
【０００３】このような伝送器に設けられた入力回路に
は、通常センサの断線（バーンアウト）を検出する機能
が備えられている。図２に従来の温度伝送器の入力回路
の一例を示す。
は、通常センサの断線（バーンアウト）を検出する機能
が備えられている。図２に従来の温度伝送器の入力回路
の一例を示す。
【０００４】熱電対ＴＣに発生した電圧は前置増幅器Ａ
ＭＰにより増幅され、電荷平衡型のアナログ・デジタル
変換器（以後アナログ・デジタルをＡＤと略す）ＡＤ１
でデジタルデータに変換される。
ＭＰにより増幅され、電荷平衡型のアナログ・デジタル
変換器（以後アナログ・デジタルをＡＤと略す）ＡＤ１
でデジタルデータに変換される。
【０００５】前置増幅器ＡＭＰは演算増幅器Ａ１を備
え、この演算増幅器Ａ１の非反転入力端子（＋）には熱
電対ＴＣの出力電圧が加えられ、また反転入力端子
（−）には帰還抵抗Ｒ４と、一端がコモンラインに接続
された抵抗Ｒ７と、アナログスイッチＳＷ３を介した抵
抗Ｒ５またはＲ６がそれぞれ接続されている。なお、抵
抗Ｒ５とＲ６は測定レンジの切り換え用に設けたもので
ある。
え、この演算増幅器Ａ１の非反転入力端子（＋）には熱
電対ＴＣの出力電圧が加えられ、また反転入力端子
（−）には帰還抵抗Ｒ４と、一端がコモンラインに接続
された抵抗Ｒ７と、アナログスイッチＳＷ３を介した抵
抗Ｒ５またはＲ６がそれぞれ接続されている。なお、抵
抗Ｒ５とＲ６は測定レンジの切り換え用に設けたもので
ある。
【０００６】電荷平衡型ＡＤ変換器ＡＤは、演算増幅器
Ａ２とコンデンサＣ１からなる積分器ＩＮＴと、比較器
ＣＭＰ１と、コントローラＣＯＮＴと、基準電圧切換え
スイッチＳＷ２を備える。積分器ＩＮＴには前記前置増
幅器ＡＭＰの出力が抵抗Ｒ３を通して加えられる。また
積分器はオフセット電圧Ｖｏｆｆが加えられてレベルシ
フトされている。
Ａ２とコンデンサＣ１からなる積分器ＩＮＴと、比較器
ＣＭＰ１と、コントローラＣＯＮＴと、基準電圧切換え
スイッチＳＷ２を備える。積分器ＩＮＴには前記前置増
幅器ＡＭＰの出力が抵抗Ｒ３を通して加えられる。また
積分器はオフセット電圧Ｖｏｆｆが加えられてレベルシ
フトされている。
【０００７】積分器の出力は比較器ＣＭＰ１により所定
の閾値と大小比較され、その比較結果がコントローラＣ
ＯＮＴに入力される。積分器ＩＮＴにはまた抵抗Ｒ２を
介してスイッチＳＷ２で切換えられる基準電圧Ｖｒｅｆ
またはコモンライン電位（０Ｖ）が加えられる。
の閾値と大小比較され、その比較結果がコントローラＣ
ＯＮＴに入力される。積分器ＩＮＴにはまた抵抗Ｒ２を
介してスイッチＳＷ２で切換えられる基準電圧Ｖｒｅｆ
またはコモンライン電位（０Ｖ）が加えられる。
【０００８】更に詳しくは、次の通りである。コントロ
ーラＣＯＮＴは積分器ＩＮＴの出力がＡＤ変換期間の始
めと終わりで同じ値になるように比較器ＣＭＰ１の出力
を監視しながら、基準電圧Ｖｒｅｆをアナログスイッチ
ＳＷ２でデューティ変調して抵抗Ｒ２を通して積分器Ｉ
ＮＴに加える。このような制御によれば、スイッチＳＷ
２のデューティ比は積分器の入力電圧（換言すればセン
サ出力）は対応する。コントローラＣＯＮＴはこのデュ
ーティ比から入力電圧に対応した信号を得る。
ーラＣＯＮＴは積分器ＩＮＴの出力がＡＤ変換期間の始
めと終わりで同じ値になるように比較器ＣＭＰ１の出力
を監視しながら、基準電圧Ｖｒｅｆをアナログスイッチ
ＳＷ２でデューティ変調して抵抗Ｒ２を通して積分器Ｉ
ＮＴに加える。このような制御によれば、スイッチＳＷ
２のデューティ比は積分器の入力電圧（換言すればセン
サ出力）は対応する。コントローラＣＯＮＴはこのデュ
ーティ比から入力電圧に対応した信号を得る。
【０００９】他方、熱電対のバーンアウト検出は、前置
増幅器ＡＭＰの出力を比較器ＣＭＰ２により所定の比較
電圧Ｖｃｐと比較することによって行われる。このと
き、スイッチＳＷ１を閉じ、抵抗Ｒ１を介して電圧Ｖｂ
ｎを熱電対ＴＣに加えておく。熱電対ＴＣか断線してい
れば、前置増幅器ＡＭＰの入力には正常時よりも大きな
電圧が加わるため前置増幅器ＡＭＰの出力は大きくな
る。
増幅器ＡＭＰの出力を比較器ＣＭＰ２により所定の比較
電圧Ｖｃｐと比較することによって行われる。このと
き、スイッチＳＷ１を閉じ、抵抗Ｒ１を介して電圧Ｖｂ
ｎを熱電対ＴＣに加えておく。熱電対ＴＣか断線してい
れば、前置増幅器ＡＭＰの入力には正常時よりも大きな
電圧が加わるため前置増幅器ＡＭＰの出力は大きくな
る。
【００１０】コントローラＣＯＮＴは比較器ＣＭＰ２で
の比較電圧Ｖｃｐとの比較結果からバーンアウトを検出
することができる。
の比較電圧Ｖｃｐとの比較結果からバーンアウトを検出
することができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来の回路では、バーンアウトを検出するための専用の
比較器が必要であると共に、センサの種類や測定レンジ
を変更するために前置増幅器ＡＭＰの利得を変えると比
較器ＣＭＰに加わる電圧が変わってしまい正しいバーン
アウト検出ができなくなるという課題があった。
従来の回路では、バーンアウトを検出するための専用の
比較器が必要であると共に、センサの種類や測定レンジ
を変更するために前置増幅器ＡＭＰの利得を変えると比
較器ＣＭＰに加わる電圧が変わってしまい正しいバーン
アウト検出ができなくなるという課題があった。
【００１２】本発明の目的は、上記の課題を解決するも
ので、正確なバーンアウト検出が可能なバーンアウト検
出機能付きの温度伝送器の入力回路を実現しようとする
ものである。
ので、正確なバーンアウト検出が可能なバーンアウト検
出機能付きの温度伝送器の入力回路を実現しようとする
ものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明では、物理量を電気信号に変換するセ
ンサの出力を適宜増幅する前置増幅器を備えると共に、
この前置増幅器の出力を積分器で積分し、その積分出力
を比較器で２値化し、この比較器の出力に応じて基準電
圧をデューティ変調して前記積分器に加えるようにした
電荷平衡型ＡＤ変換器を備え、この電荷平衡型ＡＤ変換
器により得た前記電気信号に対応した信号を上位システ
ムに伝送することができるように構成してなる温度伝送
器の入力回路において、バーンアウト検出期間中は、前
記センサに所定の電流を供給すると共に、前記前置増幅
器の利得を一定にし、前記積分器には前記前置増幅器の
出力のみが加えられるようにして、前記電荷平衡型ＡＤ
変換器でセンサのバーンアウトを検出するように構成し
たことを特徴とする。
るために、本発明では、物理量を電気信号に変換するセ
ンサの出力を適宜増幅する前置増幅器を備えると共に、
この前置増幅器の出力を積分器で積分し、その積分出力
を比較器で２値化し、この比較器の出力に応じて基準電
圧をデューティ変調して前記積分器に加えるようにした
電荷平衡型ＡＤ変換器を備え、この電荷平衡型ＡＤ変換
器により得た前記電気信号に対応した信号を上位システ
ムに伝送することができるように構成してなる温度伝送
器の入力回路において、バーンアウト検出期間中は、前
記センサに所定の電流を供給すると共に、前記前置増幅
器の利得を一定にし、前記積分器には前記前置増幅器の
出力のみが加えられるようにして、前記電荷平衡型ＡＤ
変換器でセンサのバーンアウトを検出するように構成し
たことを特徴とする。
【００１４】このような構成によれば、従来温度信号変
換用にしか使用していなかった電荷平衡型ＡＤ変換器を
バーンアウト検出にも兼用でき、従来のようなバーンア
ウト検出専用の比較器が不要になるという利点がある。
換用にしか使用していなかった電荷平衡型ＡＤ変換器を
バーンアウト検出にも兼用でき、従来のようなバーンア
ウト検出専用の比較器が不要になるという利点がある。
【００１５】そしてこの場合、請求項２のように前置増
幅器はバーンアウト検出期間中はある一定の利得に固定
する。そして、請求項３のように、積分器には所定のオ
フセット電圧を入力しておき、バーンアウト検出期間中
はセンサの断線の有無に応じて積分器の出力が負または
正の電圧となるようにすることにより、容易にセンサの
断線を検出することができる。
幅器はバーンアウト検出期間中はある一定の利得に固定
する。そして、請求項３のように、積分器には所定のオ
フセット電圧を入力しておき、バーンアウト検出期間中
はセンサの断線の有無に応じて積分器の出力が負または
正の電圧となるようにすることにより、容易にセンサの
断線を検出することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下図面を用いて本発明を詳しく
説明する。図１は本発明に係るバーンアウト検出機能付
きの温度伝送器の入力回路の一実施例を示す構成図であ
る。図１において、図２と同等部分には同一符号を付
し、その説明は省略する。
説明する。図１は本発明に係るバーンアウト検出機能付
きの温度伝送器の入力回路の一実施例を示す構成図であ
る。図１において、図２と同等部分には同一符号を付
し、その説明は省略する。
【００１７】図１において図２と異なるところは、前置
増幅器ＡＭＰの帰還路に開閉可能なスイッチＳＷ４を挿
入接続したこと、比較器ＣＭＰ２と比較電圧Ｖｃｐを除
去したこと、および比較器ＣＭＰ１の出力に基づいてバ
ーンアウトを検出する機能をコントローラＣＯＮＴに設
けた点である。
増幅器ＡＭＰの帰還路に開閉可能なスイッチＳＷ４を挿
入接続したこと、比較器ＣＭＰ２と比較電圧Ｖｃｐを除
去したこと、および比較器ＣＭＰ１の出力に基づいてバ
ーンアウトを検出する機能をコントローラＣＯＮＴに設
けた点である。
【００１８】このような構成における動作を次に説明す
る。温度測定のためのＡＤ変換の動作は従来例と同様で
ある。本発明ではこのＡＤ変換に先立ってバーンアウト
検出を行う。この期間中はスイッチＳＷ１を閉じて熱電
対ＴＣにバーンアウト検出電流を流すと共に、スイッチ
ＳＷ４を閉じて前置増幅器ＡＭＰの利得を固定し（前置
増幅器はボルテージフォロアとなる）、スイッチＳＷ２
をコモンライン側にセットしておく（積分器ＩＮＴには
デューティ変調された基準電圧は入力されず、前置増幅
器の出力のみが印加されるようにする）。
る。温度測定のためのＡＤ変換の動作は従来例と同様で
ある。本発明ではこのＡＤ変換に先立ってバーンアウト
検出を行う。この期間中はスイッチＳＷ１を閉じて熱電
対ＴＣにバーンアウト検出電流を流すと共に、スイッチ
ＳＷ４を閉じて前置増幅器ＡＭＰの利得を固定し（前置
増幅器はボルテージフォロアとなる）、スイッチＳＷ２
をコモンライン側にセットしておく（積分器ＩＮＴには
デューティ変調された基準電圧は入力されず、前置増幅
器の出力のみが印加されるようにする）。
【００１９】熱電対ＴＣが断線していなければ、前置増
幅器ＡＭＰの出力電圧Ｖａｍｐはあまり高くならず、 Ｖａｍｐ〈 Ｖｏｆｆ となって、積分器ＩＮＴの出力は正の方向に緩やかに上
昇する。
幅器ＡＭＰの出力電圧Ｖａｍｐはあまり高くならず、 Ｖａｍｐ〈 Ｖｏｆｆ となって、積分器ＩＮＴの出力は正の方向に緩やかに上
昇する。
【００２０】熱電対ＴＣが断線していれば、前置増幅器
ＡＭＰの出力電圧Ｖａｍｐは高くなり、 Ｖａｍｐ 〉Ｖｏｆｆ となって、積分器ＩＮＴの出力は負の方向に急激に下降
する。
ＡＭＰの出力電圧Ｖａｍｐは高くなり、 Ｖａｍｐ 〉Ｖｏｆｆ となって、積分器ＩＮＴの出力は負の方向に急激に下降
する。
【００２１】したがって、適当な時間後（比較器ＣＭＰ
１の出力が正または負に落ち着いとき）、比較器ＣＭＰ
１の出力を見ればバーンアウトの発生を知ることができ
る。つまり、比較器ＣＭＰ１の出力は熱電対が断線して
いないときはＨＩＧＨ、熱電対が断線しいるときはＬＯ
Ｗとなる。コントローラＣＯＮＴではこのＨＩＧＨかＬ
ＯＷかを調べてバーンアウト発生を検知する。
１の出力が正または負に落ち着いとき）、比較器ＣＭＰ
１の出力を見ればバーンアウトの発生を知ることができ
る。つまり、比較器ＣＭＰ１の出力は熱電対が断線して
いないときはＨＩＧＨ、熱電対が断線しいるときはＬＯ
Ｗとなる。コントローラＣＯＮＴではこのＨＩＧＨかＬ
ＯＷかを調べてバーンアウト発生を検知する。
【００２２】なお、以上の説明は、本発明の説明および
例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎな
い。したがって本発明は、上記実施例に限定されること
なく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、
変形をも含むものである。
例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎな
い。したがって本発明は、上記実施例に限定されること
なく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、
変形をも含むものである。
【００２３】例えば、バーンアウト検出期間中、前置増
幅器ＡＭＰの帰還回路を短絡するようにしたが、必ずし
もこれに限るものではない。例えばスイッチＳＷ３の接
点を中立にし、抵抗Ｒ７とＲ４で決まる利得としてもよ
い。通常は、選択できる最も低い利得にする。要する
に、バーンアウト検出期間中、前置増幅器の利得が一定
に固定されればよい。
幅器ＡＭＰの帰還回路を短絡するようにしたが、必ずし
もこれに限るものではない。例えばスイッチＳＷ３の接
点を中立にし、抵抗Ｒ７とＲ４で決まる利得としてもよ
い。通常は、選択できる最も低い利得にする。要する
に、バーンアウト検出期間中、前置増幅器の利得が一定
に固定されればよい。
【００２４】また、実施例では比較器ＣＭＰ１の反転入
力端子にコモンライン電圧を加えているが、コモンライ
ン電圧以外の適宜の電圧を与えてもよい。
力端子にコモンライン電圧を加えているが、コモンライ
ン電圧以外の適宜の電圧を与えてもよい。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、従
来のようなバーンアウト検出専用の比較器が不要とな
り、またバーンアウト検出時は前置増幅器の利得を固定
することによりセンサの種類や測定レンジの変更に影響
されないで正確なバーンアウトの検出ができ、実用に供
してその効果は大である。
来のようなバーンアウト検出専用の比較器が不要とな
り、またバーンアウト検出時は前置増幅器の利得を固定
することによりセンサの種類や測定レンジの変更に影響
されないで正確なバーンアウトの検出ができ、実用に供
してその効果は大である。
【図１】本発明に係る温度伝送器の入力回路の一実施例
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図２】従来の温度伝送器の入力回路の一例を示す構成
図である。
図である。
ＴＣ 熱電対 ＡＭＰ 前置増幅器 Ａ１，Ａ２ 演算増幅器 ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３ スイッチ ＡＤ 電荷平衡型ＡＤ変換器 ＩＮＴ 積分器 ＣＭＰ１ 比較器 ＣＯＮＴ コントローラ Ｖｏｆｆ オフセット電圧 Ｖｒｅｆ 基準電圧 Ｃ１ コンデンサ Ｒ１〜Ｒ７ 抵抗
Claims (3)
- 【請求項１】物理量を電気信号に変換するセンサの出力
を適宜増幅する前置増幅器を備えると共に、この前置増
幅器の出力を積分器で積分し、その積分出力を比較器で
２値化し、この比較器の出力に応じて基準電圧をデュー
ティ変調して前記積分器に加えるようにした電荷平衡型
ＡＤ変換器を備え、この電荷平衡型ＡＤ変換器により得
た前記電気信号に対応した信号を上位システムに伝送す
ることができるように構成してなる温度伝送器の入力回
路であって、 バーンアウト検出期間中は、前記センサに所定の電流を
供給すると共に、前記前置増幅器の利得を一定にし、前
記積分器には前記前置増幅器の出力のみが印加されるよ
うにして、前記電荷平衡型ＡＤ変換器でセンサのバーン
アウトを検出するように構成したことを特徴とする温度
伝送器の入力回路。 - 【請求項２】前記前置増幅器はバーンアウト検出期間中
は一定の利得に固定されるように構成したことを特徴と
する請求項１記載の温度伝送器の入力回路。 - 【請求項３】前記積分器には所定のオフセット電圧を入
力しておき、バーンアウト検出期間中は前記センサの断
線の有無に対応して積分器の出力が負または正の電圧と
なるように構成したことを特徴とする請求項１記載の温
度伝送器の入力回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27505098A JP3632822B2 (ja) | 1998-09-29 | 1998-09-29 | 温度伝送器の入力回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27505098A JP3632822B2 (ja) | 1998-09-29 | 1998-09-29 | 温度伝送器の入力回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000105890A true JP2000105890A (ja) | 2000-04-11 |
| JP3632822B2 JP3632822B2 (ja) | 2005-03-23 |
Family
ID=17550159
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27505098A Expired - Fee Related JP3632822B2 (ja) | 1998-09-29 | 1998-09-29 | 温度伝送器の入力回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3632822B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006052959A (ja) * | 2004-08-10 | 2006-02-23 | Yamari Sangyo Kk | 温度伝送器 |
| JP2006170731A (ja) * | 2004-12-15 | 2006-06-29 | Yamari Sangyo Kk | 温度伝送器における温度制御システム |
| JP2007087343A (ja) * | 2005-09-26 | 2007-04-05 | Teac Corp | センサの異常検出装置 |
| JP2008193650A (ja) * | 2007-01-31 | 2008-08-21 | Hynix Semiconductor Inc | アナログ・デジタル変換器を備える温度情報出力装置 |
| JP2014230269A (ja) * | 2013-05-24 | 2014-12-08 | ▲し▼創電子股▲ふん▼有限公司 | 温度検出機能を具えたアナログデジタル変換回路及びその電子装置 |
-
1998
- 1998-09-29 JP JP27505098A patent/JP3632822B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006052959A (ja) * | 2004-08-10 | 2006-02-23 | Yamari Sangyo Kk | 温度伝送器 |
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| JP2007087343A (ja) * | 2005-09-26 | 2007-04-05 | Teac Corp | センサの異常検出装置 |
| JP2008193650A (ja) * | 2007-01-31 | 2008-08-21 | Hynix Semiconductor Inc | アナログ・デジタル変換器を備える温度情報出力装置 |
| JP2014230269A (ja) * | 2013-05-24 | 2014-12-08 | ▲し▼創電子股▲ふん▼有限公司 | 温度検出機能を具えたアナログデジタル変換回路及びその電子装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3632822B2 (ja) | 2005-03-23 |
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