JP2008516857A - 飲料ディスペンサー用液体レベル測定装置 - Google Patents

Abstract

レベル感知装置及びサーバーに保持された飲料のレベルを間接的に感知する飲料サーバーで用いられる使用方法。サーバーは、レベル感知装置及び飲料を受け入れる開口を有するとともに、飲料を受け入れ、保持する本体を有する。レベル感知装置は、プローブアセンブリを飲料との接触から分離するためのハウジングに保持された少なくとも１つの容量感知プローブアセンブリを有する。ハウジングは、サーバーの本体の開口に配置される容量感知プローブアセンブリを含む。容量感知プローブアセンブリは、飲料サーバーに保持された飲料の少なくとも１つのレベルを間接的に感知する。分離した表示アセンブリが提供されかつ容量感知プローブアセンブリに選択的に連結される。電源が提供され、サーバー内の飲料のレベルを感知しかつ表示する電力を供給するためアセンブリ及び容量感知プローブアセンブリに連結される。
【選択図】図５

Description

本発明は、飲料サーバー又は販売機に関し、さらに詳しくは、業務用又は飲食物提供サービス環境で用いられるコーヒーサーバーに関する。
（関連出願の相互参照）：本願は、２００４年１０月１４日に出願された米国仮出願６０／６１８８８７号の利益を主張する。当該仮出願に記載された開示事項は米国特許商標庁に当初に提出された全ての情報を含み、当該仮出願の全内容は本出願において参照され導入される。

コーヒーサーバー等の飲料ディスペンサーは飲食物提供サービス業界でよく知られている。従来のサーバーは、一般に、コーヒー又は他の飲料を保持する詰め替え可能なタンクと、飲料を所望の温度に保持する加熱エレメントと、コーヒーを選択的に供給するタンクの底部に配置されたバルブ又は蛇口と、タンクの外部に取り付けられ、サーバー内のコーヒーのレベルを決定するためにサーバーの内部と流体的に連通している覗き窓又はチューブとを有している。

従来技術に用いられた覗き窓又はチューブは構成や操作が簡易ではあるが、不都合が無いわけではない。覗きチューブは、タンク内の飲料に流体的に連通するように配置され、通常は、コーヒーを供給するために用いられる蛇口から上方に延伸するサーバーの正面に垂直に設置される。覗き窓は蛇口から延伸するため、使用者によって取り出されたコーヒーは覗きチューブ及びタンクからのブレンドコーヒーになる。覗きチューブはサーバーの本体、従ってタンクの外部に配置されるため、覗きチューブは断熱されていない。その結果、覗きチューブから供給されるコーヒーは、タンクからの残余分の温度よりも、従ってコーヒーを飲む人が好む温度よりも低温となることがある。覗きチューブは、コーヒーとの接触によって着色され、さらにコーヒーに存在するオイルや他の残留物によって覆われることがある。このことは、コーヒーに好ましくない味覚を付与し、覗きゲージ上に好ましくない表面外観をもたらすことがある。上記着色や残留物を掃除することは可能であるが、コーヒー沸かし器及び覗きチューブを完全に解体する必要があり、追加費用や非稼働時間を招くことになる。

これら及び他の問題を回避するためには、覗きチューブを取り除くことが望ましいが、該チューブはサーバーをモニターする使用者又は飲食物提供サービス者に対してサーバー内のコーヒーのレベルを簡易に表示する機能を依然として保持している。これらの問題に対処するために、本発明はタンク内に設置される静電容量計（静電容量プローブ）を開示し、斯くして、コーヒーのレベルがそのプローブによって感知される静電容量の変化によって検知される。プローブによって発生した電気信号は、アナログレベル計、又はデジタルディスプレイ等の表示部を駆動するために用いられ、これによって飲食物提供サービス者がサーバー内のコーヒー又は他の飲料のレベルをモニターできる。

追加的な態様及び実施の形態は、下記の図面の詳細な説明を考慮すれば当業者には明らかになるであろう。

本願の開示は、制限的ではない単なる例示として提出された添付図面を参照しつつ以下に説明される。
ここに提示された例証は、開示の実施の形態を図示するが、どんな方法によっても開示の範囲を限定するように解釈されてはならない。
本願の開示は、図示された種々の形の実施の形態に影響を受けるかもしれないが、本願の記載は開示の原理の例示であると考えられるべきであり、網羅的であることや以下の記載に規定されるとともに図面に示された部品の構成や配置の詳細に開示を制限することを意図するのではないという了解の下で、実施の形態は、図面に示されるとともに詳細に説明されるであろう。

図面は、本願の開示に関係する多種の図表的なイラストレーションを提供する。これらの全てのイラストレーションは、加熱された水システム、特に、煎じられる飲料を製造するために用いられる加熱された水システムで使用されることが意図されている。本願の開示は、このシステムに限定されると理解されるべきではなく、例えば、本願で詳細に記載された、また提供される開示に基づき発展した全ての応用を含むものと広く解釈されることが意図されている。

用語「加熱された」は、この開示を通して用いられるが、この用語は、全ての温度の水又は希釈液の全ての形体、一般に、その水は加熱されている、を含むと広く解釈されるべきである。この用語「加熱された」は、用語「熱い」を含むため、この水は数値温度に基づき「熱い」と看做されることができる。一般に、その水の温度は、該当する沸点（平均海面で華氏２１２°Ｆ）、これを超えるとその水は通常蒸気に変わる、以下である。用語「加熱された」は、用語「加熱されていない」と区別するために用いられるため、「加熱されていない」水は、通常、その煎じサイクルの間、貯水槽に導入される。この貯水槽で又はその近傍でその水は加熱されて、「加熱された」水となる。

ここで用いられる「飲料」、「煎じられた」、「煎じる」、及び「煎じられた飲料」等の用語は、本願の開示が役立つ、お茶、コーヒー及びあらゆる他の飲料又は飲食物を煎じたり作ることを含むとともにこれらに限定されないように、広く定義されることを意図されている。この広い解釈は、あらゆるプロセス、例えば、液体（例えば、特に定めがない限り温度に制限のない水）を、「供給する」、「注ぐ」、「浸す」、「元へ戻す」、「希釈する」、「溶かす」、「飽和させる」、若しくは「通過させる」、又は飲料物質を上述の液体と「混合する」若しくは「結合する」ことを含むとともにこれらに限定されないことも意図されている。この広い解釈は、飲料物質、例えば、挽いたコーヒー、お茶、液体飲料濃縮液、粉体飲料濃縮液、フレーク状、粒状、凍結乾燥した、若しくは他の材料の形体（例えば、液状、ゲル状、結晶状、又は好ましい飲料若しくは食品を得るための飲料若しくは食品材料の他の形体）を含むとともにこれらに限定されないことも意図されている。この広い解釈は、少なくとも、飲料を保持及び煎じるか又は食品を作るための、漏斗及びフィルタ型、小包み又は小袋型、ポッド又は他の包装した若しくは包装されない形体を限定なしに含むことも意図されている。用語「加熱された水」は、「熱い水」（湯）と解釈されることができ、一般に、水にエネルギーを加えてその水を周囲温度を超えて加熱することをいう。

図１を参照すると、コーヒーサーバー１０は、通常、ベース（基部）１３上に設置されたタンク又は本体１２を有している。コーヒーサーバー１０は、飲食物提供サービス業界でよく知られており、通常、その構成もよく知られている。タンク１２は、通常、円筒状で、ステンレス鋼から構成されているが、流体を入れるのに適した他の材料も用いることができる。当業者であればわかるように、タンク１２は、飲料を導入したり保持したり又は収納することができるものである限り、どんな形状であってもよい。好ましい実施の形態においては、タンク１２は、その上端部に、内部への接近を可能にするように開口２０を有している。タンク１２の底部又はその近傍には、コーヒーが重力でタンク１２から流れ出し、使用者に供給され得るように出口がある。タンク１２からのコーヒー流量は、出口１４に流体的に連通した蛇口１５で制御される。蛇口１５は、出口１４に直接結合される必要はなく、タンク１２から蛇口１５への水路を提供するサポート（支持部）１６等の１個以上の媒介部材が介在してもよい。

さらに、図２に示すように、コーヒーサーバー１０はトップ（頂部）１７を具備する。トップ１７は、タンク若しくは本体１２の内部に容易に接近できるように取り外し可能とされ、又は、トップ１７はタンク１２に取り付けられてもよく若しくはタンク１２の一部として形成されてもよい。トップ１７は、タンクの上端部の開口を被覆する、固体で、連続した、一体の成形物であってもよいが、トップ１７は、追加部品を受容する中央開口１８を有することが好ましい。

この実施の形態において、トップ１７は、タンク１２にファスナーによって取り付けられている。好適なファスナーの例としては、ねじ部品又はリベットを挙げることができる。トップ１７は、トップ１７がタンク１２上に設置された時にタンク１２の内部に接近できるように中央開口１８を有している。中央開口１８は、何れかの適宜なサイズを有し得る。トップ１７には、中央開口１８を塞ぎ、タンク１２にコーヒー又は他の飲料を注入するための漏斗を構成する漏斗アセンブリ１９が取り付けられている。漏斗アセンブリ１９は、トップ１７の外装上に単に置かれてもよいが、好ましい実施の形態におけるように、プラグのように開口にはめ込まれてもよく、その場合、漏斗アセンブリ１９は漏斗アセンブリ１９の側面と中央開口１８の側面との間に形成される摩擦によって位置固定される。他の実施の形態においては、トップ１７及び漏斗アセンブリ１９の側面は対応するねじ山で嵌合され、当該蓋がトップ１７にねじ固定され得る。他の実施の形態において、バヨネット（bayonet）係合を利用してもよい。

漏斗アセンブリ１９は、タンク１２の内部への接近又は流体的な連通を可能にするように、飲料を導入する開口部と、開口３３に導く傾斜壁２１とを有している。漏斗アセンブリ１９の開口部は、注入キャップ２０によって被覆され得る。注入キャップ２０は、漏斗アセンブリを単に被覆してもよく、又は漏斗アセンブリ１９の開口部内に延伸するプラグとしてはめ込まれてもよい。他の実施の形態において、注入キャップ２０は、ねじ固定されるように、漏斗アセンブリ１９に取り付けられたねじ山に対応したねじ山を有することができる。バヨネット係合を利用してもよい。

注入チューブ２２は開口３３からタンク１２に延伸している。注入チューブ２２は、プラスチックス、ガラス又は金属等の材料、又は液体を移送するために典型的に用いられる他のあらゆる材料で形成できる。好ましい実施の形態において、注入チューブ２２の下部は、漏斗アセンブリ１９及び注入チューブ２２に水密に嵌合するプラスチック注入チューブ２３となっている。プラスチック注入チューブ２３は、漏斗アセンブリ１９からタンク１２の底部近傍まで延伸する十分な長さを有している。プラスチック注入チューブ２３は、静電容量計３０を形成する追加構造によって取り囲まれている。プラスチック注入チューブ２３の対向側面に沿って、容量プレート３１Ａ及び３１Ｂが配置されている。各容量プレート３１Ａ、３１Ｂは、プラスチック注入チューブ２３によって形成される円筒の略１０°〜６０°の範囲に及んでいる。プレート３１Ａ及び３１Ｂが互いに又はタンク又は容器１２内の飲料と電気的に接触しないのであれば、別の範囲であってもよい。静電容量計３０は他の構造又は形状であってもよい。例えば、プラスチック注入チューブ２３は、断面が長方形であってもよい。このような構成において、プレート３１Ａ及び３１Ｂは、当該長方形の対向側面にある。また、図２に一般的に示した一対のプレート３１Ａ及び３１Ｂの代わりに、複数のプレートを用いてもよい。容量プレート３１Ａ及び３１Ｂは、実質的にプラスチック注入チューブ２３の長さだけ延伸しているが、プラスチック注入チューブ２３の全長にわたって延伸する必要はない。プレート３１Ａ及び３１Ｂの長さは、液体レベルがモニターされ得る範囲を決定するので、その長さは所望のモニター範囲との関数になる。

図３及び４に示す実施の形態において、プラスチックチューブ３５はプレート３１Ａ及び３１Ｂを被覆しており、ここで、プラスチックチューブ３５はプラスチック注入チューブ２３と通常は同一範囲に形成されるが、必ずしも同一範囲である必要はない。プラスチックチューブ３５の機能は、障壁（バリア）を提供すること、又は、一般にコーヒー若しくは他の飲料とプレート３１Ａ及び３１Ｂとの接触を防止することである。従って、プラスチックチューブ３５は、プレート３１Ａ及び３１Ｂ並びに静電容量計３０上の関連した端子又は配線と同一範囲に形成されていればよい。当業者であれば、プラスチックチューブ３５の機能から見て、他の構造で置換されて得ることがわかる。例えば、コーヒー又は他の飲料からプレート３１Ａ及び３１Ｂを封止するように、プラスチックを被覆するか、又はプレート３１Ａ及び３１Ｂ上にシリコーン被覆を設けてもよい。

この点では、本発明で開示された装置及び方法は、飲料の直接的な感知を回避する。開示された静電容量計を用いる感知は、物理的に飲料に接触しない間接的な感知を用いている。間接的な感知は、飲料及び飲料のレベルを感知するために用いられる装置を保護するために、静電容量計及び関係する部品を飲料から封止する。抵抗感知は、従来から知られているが、問題がある。抵抗感知は、離散的な導電性プローブ等のセンサと飲料との間の物理的な接触を用いた直接的な感知を必要とする。抵抗感知は、飲料の対応したレベルの実際の状態を直接的に感知するために、この物理的な接触又は感知関係を必要とする。抵抗感知は、本体内の導電性プローブを封止することが困難であるため、問題を生じ、この問題は複数のプローブを用いる時に深刻になる。プローブが封止されないと、システムは湿気の侵入によって悪影響を受け、かつ／または、腐敗した飲料を保持することになる。また、飲料の実際の状態を直接的に感知するように抵抗性又は導電性システムを用いる直接感知では、飲料と接触する導電性プローブ上に飲料から粒子が堆積し、メンテナンスの必要性が増大する。

本発明の開示における容量感知装置は、飲料の直接感知の必要性を解消する。容量プレートは、飲料との直接的な接触を要することなく、封止されたハウジング内に保持される。容量プレートは、飲料との接触によって起こり得る悪影響から保護される。飲料を直接感知する抵抗プローブ等におけるような封止の必要のある明確な接触点はないから、プローブ本体を封止する懸念は取り除かれる。

静電容量計３０の各端部において、プラスチックチューブ３５とプラスチック注入チューブ２３との間に空間を設けてもよい。この空間は、チューブ３５及び２３の間に設置されたプレート３１Ａ及び３１Ｂの厚さによって創出される。この空間は、空間にコーヒー又は他の飲料が連通するのを防止するため、封止剤３４で封止される。代替的な実施の形態において、プラスチック注入チューブ２３又はプラスチックチューブ３５は、プレート３１Ａ及び３１Ｂを収容するために、長さに沿って変化する直径を有するように構成される。このような設計によって、端部におけるチューブ間の空間は除去され、プラスチックチューブ３５の内側はプラスチック注入チューブ２３の外側と水密に接触する。さらに他の実施の形態においては、プラスチックチューブ３５とプラスチック注入チューブ２３との間に接着剤が設置される。

プラスチックチューブ３５は、プラスチック注入チューブ２３の全長にわたって延伸してもよいが、プレート３１Ａ及び３１Ｂを覆うように出来るだけ長く延伸しさえすればよい。代替的な実施の形態において、容量プレートは、堅いプラスチックチューブ３５で被覆されずに、シリコーン等の電気絶縁材料によって覆われている。

図２及び３に示すように、プレート３１Ａ及び３１Ｂは、適当な電気部品によって表示ユニット５０に電気的に接続されている。好ましい実施の形態において、電線３２Ａ及び３２Ｂがそれぞれプレート３１Ａ及び３１Ｂに接触している。電線は、接点３７Ａ及び３７Ｂに達している。接点３７Ａ及び３７Ｂは、漏斗アセンブリ１９の外周上に配置されており、またトップ１７の開口周辺に配置された接点３９Ａ及び３９Ｂと対向関係にある。

蓋１９をトップ１７上に配置すると、接点３７Ａと３９Ａ、同様に接点３７Ｂと３９Ｂが接触して、電極３１Ａ及び３１Ｂからの電気信号は、静電容量計アセンブリから、静電容量計３０から離れた場所に伝達され得る。このような接点を用いる構成により、静電容量計３０と共に漏斗アセンブリ１９を、配線用ハーネスの接続を切ることなしに、コーヒーサーバー１０から取り外すことができる。換言すれば、漏斗アセンブリ１９及び静電容量計３０を、表示部５０をサーバー１０に取り付けたままで、表示部５０と独立してサーバー１０から取り外すことができる。接点３９Ａ及び３９Ｂは、電線４０Ａ及び４０Ｂによって、表示ユニット５０に電気的に接続される。

代替的な実施の形態において、静電容量計３０からの電気信号は、ＲＦ（高周波）又は赤外線伝送等の無線技術を用いて、表示ユニット５０に伝達される。このような実施の形態において、送信機は静電容量計に電気的に接続され、受信機は表示部に配置される。表示部上の受信機は、サーバー及び離れた位置の少なくとも一方に配置される。離れた位置は、コーヒーサーバー１０上又はその近傍とされ、例えばベース（基部）１３又はサポート（支持部）１６に取り付けられ、あるいは追加的に又は独立して、表示部５０はコーヒーサーバー１０から離れて配置され得る。例えば、会議場の設定において、コーヒーサーバー１０は、人々が自分自身でコーヒーを入れる朝食用カウンター等の共同区域に設置してもよい。受信機及び表示ユニット５０はキッチン等の場所に設置され、其所において飲食物提供者は、表示ユニット５０又は一連の表示をモニターし、かつ対応するコーヒーサーバーにコーヒーを補充する時期を判断することができる。

代替的な実施の形態において、表示ユニット５０は、サポート１６上に設置され、従来技術の覗きチューブによって占められていたサポート１６上の位置を占める。当業者であれば、このようなモニタリング位置によって、本明細書に記載されたレベル感知システムが既存のコーヒーサーバーに後付け可能となることを理解するであろう。本発明の開示を教示された当業者は、従来技術の覗きチューブの形状及びプロポーションによって着想される外観に近似する表示部を構成する方法も理解するであろう。

他の代替的な実施の形態において、漏斗アセンブリは、電子機器及び注入チューブのいくつかと結合されて図５〜１２に示されるようなレベル感知アセンブリ１００を形成する。レベル感知アセンブリ１００は、上部１１０及び下部２００を有する。レベル感知アセンブリ１００は、トップ１７の中央開口１８を塞いでいる。レベル感知アセンブリ１００は、開口又はその近傍にカバー、蓋または他の装置を固定するための、摩擦、ねじ山、バヨネット取付け、または既知の他の構造によって、中央開口１８に取り付けられる。図示された代替的な実施の形態において、レベル感知アセンブリ１００は、保持リング１０２の形状で示された保持具によってトップ１７に結合される。図６に詳細に示された保持リング１０２は、保持リング１０２が中央開口１８内に固定される時にトップ１７の上面に延伸するフランジ１０４を有する円形部材である。保持リング１０２は、中央開口１８を形成するトップ１７壁の対向ねじ山と係合する対向ねじ山１０５によって中央開口１８内に固定される。当業者であれば、摩擦はめ込み、バヨネット取り付け等の他の固定構造を使用して、保持リング１０２をトップ１７に固定できることを理解するであろう。

保持リング１０２は、保持リング１０２のフランジ１０４上に位置する２つのバヨネット開口１０８及び１０９を有する。バヨネット開口１０８及び１０９は、レベル感知アセンブリ１００の上部１１０の外面上のバヨネットタブ１１８及び１１９を受け入れかつ保持するように形成されている。バヨネット開口１０８及び１０９は大きな部分を有し、バヨネットタブ１１８及び１１９をその中に挿入することができ、また、バヨネットタブ１１８及び１１９がバヨネット開口１０８及び１０９内に入ると、レベル感知アセンブリ１００を回転することができ、バヨネットタブ１１８及び１１９は、小さな部分１１１及び１１２内に移動し、バヨネットタブ１１８及び１１９は、上方への動きを規制されてバヨネット開口１０８及び１０９内に保持される。

レベル感知アセンブリ１００の上部１１０は、頂部１２２、漏斗アセンブリ１２３、及び外側部またはハウジング１２４を有する。漏斗１２３は、下部２００を貫いて延伸する注入チューブ１３０と流体的に連通している。このような構成によって、コーヒーが漏斗１２３に注入され、タンク１２の底部又はその近傍において注入チューブ１３０を出ることが可能となる。

下部２００は、複数の中空フィン２０１、２０２、２０３及び２０４を有する。中空フィン２０１〜２０４の内部は、レベル感知アセンブリ１００の上部１１０の漏斗１２３、頂部１２２及び外側部１２４によって形成される領域又はプレナムと流体的に連通している。中空フィン２０１−２０４は、注入チューブ１３０とは流体的に連通していない。好ましい実施の形態において、中空フィンの数は４枚であり、互いに９０°に配置されている。当業者であれば、他のフィン数であってもクレームの発明を達成するように機能し得ることを理解するであろう。

対向する中空フィン２０１と２０４は、飲料を直接的には感知せずまた飲料に物理的には接触せずに上述の原理に基づいて静電容量の測定を行う、容量プレート又は電極を収納する。対向するフィン２０２と２０３は、容量プレートの対と中空フィン２０１及び２０４との間の通路を増加させるために存在し、部品を含む必要がないので中空ではない。代替的な実施の形態において、各フィンは電極を収納してもよい。このような１の実施の態様において、図１４の概略図と符合する接地プローブが、フィン２０２及び２０３内に配置されてもよい。

注入チューブの周りに設置された一対の電極だけを用いた(図１〜３に示される)既述の実施の形態において、飲料のレベルは、２枚のプレート３１Ａ及び３１Ｂの間の静電容量をモニターすることによって決定される。コーヒーが使用者によって追加又は取り出されるに従って飲料のレベルが変化する際、静電容量も同様に変化する。なぜなら、コーヒー及び他の飲料の誘電性が空気の誘電性とは異なるからである。このため、コーヒーがタンク１２から取り出される際、容量プレート３１Ａ及び３１Ｂ間で間接的に感知された空気の量はコーヒーの減少に従って増大する。しかしながら、このような２つのプローブ配置では、飲料のレベルはその静電容量の測定値から決定されるため、測定値の精度が重要になる。このプローブアセンブリ（静電容量計）にはオイルや他の汚染物質が蓄積するので、測定された静電容量は、クリーンな静電容量計と比べると変化することがある。例えば、クリーンな静電容量計を有する半分注入された飲料サーバーに対応する静電容量の測定値が、汚れた静電容量計を用いた場合に４分の１注入された飲料サーバーのものと一致する可能性がある。このため、残存するコーヒーのレベルを決定するために、特定の静電容量に直接的に依存することのない静電容量計を開発することが望ましい。

精度に対するこのような要求を克服するため、また液体レベル以外の要因に基づいた静電容量のバラツキに対処するため、マルチプレート手法が用いられる。図７及び８に示すように、マルチプレートの実施の形態において、共通プレート又は電極２５０が、フィン２０１内に設置されている。共通電極２５０はフィン２０１の実質的に全長に渡り、測定される飲料の全範囲と対等とされる。共通電極２５０と、他の電極２６０、２６１、２６２，２６３，２６４，２６５、及び２６６との間の静電容量は、間接的に、飲料と物理的に接触せずにコーヒーのレベルを決定するために用いられるので、共通電極２５０は、サーバー内で測定されるコーヒーの深さをカバーするために十分な長さを有することが好ましい。複数の電極を用いることによって、共通電極２５０と他の電極との間で感知される静電容量の変化が、コーヒーが第２の電極の位置に存在するか否かを示す閾値となればよい。

このような配置において、当該測定は電極がコーヒーのレベルにあるか否かを決定するだけで十分であるから、静電容量測定の感度は重要ではない。液体のレベルが特定の電極の底部を下回ると、当該静電容量は、飲料に結合した電極のものと比べて、十分に変化するであろう。従って、離散的な各レベルにある複数の電極を用いることによって、離散的レベルゲージが構成される。

図７に示された実施の形態において、７つの深さの電極又はプローブ２６０〜２６６がサーバー内の７つの離散的なレベルをモニターすることが示されている。図示された好ましい実施の形態において、電極２６０は、通常、共通電極２５０の底部のレベルに設置される。共通プローブ電極２５０と電極２６０との間で測定された静電容量が電極２５０及び２６０のレベルには最早コーヒーが無いことを示す場合コーヒーサーバーは空であり、サーバーが空であることを示すように適当な記号が表示部３００に示される。電極２５０及び電極２６１との間の静電容量が電極２６１のレベルには最早コーヒーが無いことを示すが、電極２５０及び２６０の間の静電容量はコーヒーがまだ電極２６０のレベルにあることを示す場合、表示部はそのサーバーにはコーヒーが７分の１残っていることを示す。

同様に、電極２５０及び電極２６２との間の静電容量はコーヒーが電極２６２のレベルより下であることを示すが、まだ電極２６１のレベルにあることを示す場合、表示部３００はそのコーヒー沸かしにはコーヒーが７分の２残っていることを示す。このような比較は他の電極に対しても用いられ、コーヒーのレベルを決定する。当業者であれば、生成される記号と共に電極のモニターは多くの異なる方法で実行可能であることがわかる。

電極２５０又は２６０〜２６６は、センサボードに取り付けられる。共通電極２５０の場合、センサボード２９５は中空フィン２０１内に設置される。深さ電極２６０〜２６６を有するセンサボード２９０は、中空フィン２０４内に設置される。センサボード２９５又は２９０は、通常プラスチック又は非導電性材料から構成される。各電極は、およそ１インチ×０．７５インチの銅製パッドであり接着剤によってセンサボードに接着されている。当業者であれば、電極は他の寸法及び形状であってもよく、またセンサボード内に形成されてもよいことがわかる。センサボードは、通常、標準的なＰＣボード（プリント基板）である。好ましい実施の形態において、マルチ電極センサボード２９５は、多層センサボードである。この構成は、電極２６０〜２６６を他の部品に接続する電気的経路又は配線２７１〜２７４の簡易なルート決定を可能とする。電気的経路２７５及び２７６は、ＰＣボード２９５の層の間に存在するので、図７には示されていない。当業者であれば、その経路の全てがセンサボード２９５の層内に存在するか若しくは表面上に存在してもよく、又はそれらのいかなる組み合わせであってもよいことがわかる。また、発泡体ブロック２９６及び板バネ２９７がセンサボード２９０又は２９５に取り付けられている。発泡体ブロック２９６及び板バネ２９７は、電極とフィンとの接触を保持するため、及び空洞を減少させる若しくは除去するために設けられる。また、発泡体ブロック２９６及び板バネ２９７は、中空フィン２０１〜２０４内のセンサボード２９０又は２９５の移動を防止又は減少させる。当業者であれば、中空フィン２０１〜２０４内のセンサボード２９０又は２９５の移動を防止又は減少させるために他の弾性体又は付勢機構が使用できることを理解するであろう。

電極２５０及び２６０〜２６６は、センサユニット・ＰＣボード２８０上の端子に電気的に接続される。センサユニット・ＰＣボード又はコントローラ２８０は、電極２５０及び２６０〜２６６に電力を供給し、共通電極２５０と電極２６０〜２６６との間の静電容量を感知する回路と、静電容量の値を比較するとともに飲料のレベルを決定するマイクロプロセッサと、独立した表示アセンブリ又は表示ユニット３１０に当該レベルを通信する通信回路とを有している。センサユニットコントローラ２８０は静電容量計１００のプレナム１２５内に設置されている。コントローラ２８０は表示部５０内に設置されてもよい。

表示ユニット３１０は、ハウジング３１１と、ＬＣＤ表示部３００の形式の表示装置と、表示回路基板３３０と、装置全体に電力を供給する電池３２０の形式で示される電源とを有し、センサユニット・ＰＣボード２８０上に電子部品を有している。ハウジング３１１は、取り外し可能な電池格納部蓋３１３（図１２には図示されず）によって接近される電池格納部３１２を有している。電池格納部蓋３１３は、ネジ３１４又は他の取り外し可能なファスナーによってハウジング３１１に取り付けられる。図に示されるように、電池格納部は、４本の単４電池３２０を収納する寸法となっている。各電池は、プローブから分離され、プローブと連通するいかなる通路も有しない表示部内に保持される。この電源の分離は、国立衛生財団（ＮＳＦ：National Sanitation Foundation）による装置の認可を得るために重要である。ＮＳＦ規則では、飲食物領域の汚染を防止するため、あらゆる電池が飲食物領域の外部に配置されることが要求される。

ハウジング３１１は、更にトップ１７と接触するための少なくとも１つの表面を有する。好ましい実施の形態において、ハウジング３１１は、トップ１７の上面及び側面の両方と接触するように形作られている。ハウジングは、さらにファスナー３１４を受け入れるための開口３１５を有している。ハウジング３１１がトップ１７に取り付けられる際に、開口３１５が蓋部（トップ）上の開口３１６と整列し、ファスナー３１４によりハウジング３１１を蓋部に取り付けることが可能となる。好ましい実施の形態において、ファスナー３１４は、開口３１６側面の周りに存在するねじ山に対応するねじ山を有し、ファスナー３１４を開口３１６内に固定することができる。

ハウジング３１１は、さらにフランジ３２１を有する。フランジ３２１は、ハウジング３１１から半径方向にトップ１７の開口１８に向かって延伸する。好ましい実施の形態において、フランジ３２１は、蓋部の上面に接触するハウジング３１１の表面の一部を形成する。当該フランジ３２１は、係止リング１０２が蓋部に固定される際に係止リング１０２によって固定され、係止リングフランジ１０４は、係止リングフランジ１０４とトップ１７の上面との間の収納フランジ３２１を拘束する。

表示回路基板３３０は、電池３２０から、配線又は電池の正負端子への適当な電気経路を経由して電力を受け取るための端子を有する。好ましい実施の形態において、電池３２０は、少なくとも２．７ボルトを供給する４本の単４電池である。表示ユニット・ＰＣボード３３０は、さらに、表示ユニット３１０外部の接点４００及び４０１に電気的に接続された端子を有する。接点４００及び４０１は、漏斗アセンブリ１００及び表示ユニット３１０がトップ１７上に設置される際に、プローブアセンブリ１００外部の接点５００及び５０１に対向して接触する。接点５００及び５０１は、センサユニットコントローラ２８０に電気的に接続されて、ＰＣボードとの間の電気的な接続を創り出す。この接続によって、さらにセンサユニット・ＰＣボード２８０及びその回路並びに電極への電力の伝送も可能になる。この接続は、センサユニット・ＰＣボード２８０上の回路を表示ユニット・ＰＣボード３１０と通信可能にするための通信チャネルとしての役割をも果たす。

プローブアセンブリ１００は、表示部に接触している間は常に電力を供給される。同様に、表示部も常に電力を供給される。電力を入れたり切ったりするアクチュエータ又はスイッチ類はない。一旦電池が表示に設置されるとユニットに電力が供給される。エネルギーを節約するため、表示は、飲料レベルの変化を感知しない所定時間の経過後、「スリープモード」にパワーを落とされる。しかしながら、センサは、一旦表示部に接続されると、飲料のレベルを感知し続ける。センサアセンブリは、不使用の延長に対応して感知の頻度を減少することができる。一旦レベルの変化が感知されると、表示及びセンサアセンブリは、「ウエイクアップ（目覚める）」して、フルサービスに戻る。

ＬＣＤ表示部３００は、表示ユニットハウジング３１１上に配置され、表示された情報は、使用者又は係員の目に見えるようになる。ＬＣＤ表示部３００は、サーバー１０に残されたコーヒーの量を示す棒グラフ５００又は他のインジケータを有する。好ましい実施の形態においては、６セグメントの棒グラフが用いられる。当業者であれば、用いられる棒の数は、コンテナの大きさやモニターされるレベルの数についての使用者の好みに応じて変化可能であることがわかる。ＬＣＤ表示部３００は、さらに、サーバー１０が詰め替えられてからの期間についての情報を表示するため、４つの砂時計記号５１０又は他のインジケータを有する。各砂時計記号は、１時間を表す。各砂時計記号は、４つの部分に分割されているため、４分の１時間の増分を表すことができる。表示部３００は、さらに、電池の取り替え時期を示すための記号５２０を有する。電池記号は、電池テストが実行されることを示すために用いられてもよい。

操作に関しては、本発明は、以下に概要を示された操作手順（プロトコル）に従うことが好ましい。
表示ユニット：
・ＬＣＤ−内部ハードウエアによって作動する−１個セットされれば可−最大２個（それ以上への備え）
・ユニットは１秒サイクルで作動する−通常、センサに対する電力は低電力モード（ＬＰＭ３）にある−目覚めさせる及びセンサに対する電力ラインを低く落とす（１Ｍまで）ことによってセンサから通信を要求する（以下の通信参照）
・ブザー−一般に内部周波数回路構成を有する、１秒間隔のパルスである必要がある−表示が目覚めるとスイッチされる−コーヒーがセット時間を超える場合、時間に３パルス−セット時間で５パルス
・１回転８進スイッチ−３ビットセットコーヒータイマー長さ０００＝なし、
００１＝１時間、０１０＝２時間、０１１＝３時間又は１００＋＝４時間−ブザーは空でない場合（ある制限まで）、時及び次の時間に鳴る
・ユニットが詰め替えられた時期を検知し、かつタイマーをスタートさせる表示ユニット
・ＪＴＡＧ
・ブートストラップヘッダー
・電池テスト−電池記号（最上の棒の一部）を点滅させる−名目上電池が３．３ボルトのとき
・ＬＣＤ−４−６ＬＣＤ棒及び外線、最上の棒は組み込まれた電池記号を有する、０から４時間コーヒーの新鮮さを示す４つの４分の１に分解された４時間砂時計がある
・用いられるウオッチドッグ
・表示ユニットは１秒以上必要とされない場合電力を落とされ、基本タイマー１から目覚める
・タイミング、間隔、発振器として、例えば、名目的に、３２７６８ヘルツ水晶を用いる
・タイマーセッティングと同時に、テスト可能な３つのオプションジャンパーの準備がなされる
・ブートストラップは、電力／通信ラインに取り付けられる

ユニットは、分離した２．７ボルトリセットｃｋｔ（１．９ボルトに電圧を下げても可）を用いた電池の挿入時に電力が入り、ユニットはＬＣＤをセットアップし、タイマーセッティングをチェックし、センサユニットに電力を供給する。２秒間隔でそれはセンサユニットにレベルを問い合わせ、他の秒でスリープに進む。空から満杯レベルまでの時間（又は空ではないことを示すセンサアタッチメント）の経過を追い、ＬＣＤに１／４時間砂時計セグメントをセットし、セットタイムがゼロでない場合セットタイムに警告音を発する。レベルがゼロでない場合その後１時間ごとに警告音を発する。ブザーは、１秒目覚ましでオン／オフを切り替えられる。ＬＣＤは、新情報がセンサから得られた後に目覚ましにセットされる。空のユニットは砂時計を有せず、また砂時計は空である場合だけリセットされる。ユニットは決してオフにされない。ＬＣＤは、
取り付けられたセンサがない場合、ある長さの時間点滅して終了する棒リングだけを示す。１０通信の間続くセンサからの誤信号は、点滅するすべての棒を示し、これはジャンパーで解消することができる。
センサユニット：
・表示への通信（以下の通信参照）
・容量感知−正及び負
・ＪＴＡＧ
・通常低電力モードで−時間通りの目覚まし又は割り込み−名目的に１秒
・表示は通信を開始し、センサユニットは最新データを送信後変換する−電力節約のため要求後だけ変換する
・変換後、ユニットはＬＰＭ３モード（低電力）に進む
・用いられるウオッチドッグ
・２つまでのジャンパーオプションの準備がなされる−１つは１ガロン対１．５ガロン単位に対して可能である
・ブートストラップは、電力／通信ラインに取り付けられる−機能上のＴＢＤ

センサユニットは、通信又はセンサユニットの欠落を除いて継続的な表示から電力が供給されると、オンになる。それは、電力ライン電圧が一時的に落ちたときに通信するための電力を蓄える。一連の通信の後、センサマイクロは静電容量を読み取り、レベル及び次の応答を算出する。その後、それは割り込みされまた通信のため目覚めさせられるまではスリープになる。表示が十分に長く電力を保持するならば、それはリセットされることができる。
通信：
・表示は通信ラインを通常１ｋΩＲまで高く保持する
・表示は通信／電力ラインを低く引くことによって通信を開始する。それはこの１ｋΩ高出力を入力（フロート）にし、この１Ｍ入力を取得データの信号伝達をする低出力にする−低いのはセンサ（ユニット）に対する割り込みである
・表示は４回低くパルスを打ち、各低いパルスの間、センサはデータが正データビットである場合ラインを高く引く。表示は１ｋ（〜４０μＳ）で低く引き低さを１Ｍで保持し、センサは１０ｋ（〜４００μＳ上昇）で高く引く。表示はそれからラインを１０ｋ（〜４０μＳ）で低く落とし、センサはそれを落とし負である場合高く引く（他の４００μＳ）。シークエンス（〜１７６０μＳ＝<２ｍＳ）後、表示はセンサに再びフルパワーを供給するため１ｋで高く引く。（．０３９６μＡ 使用された平均）
・プロトコル−１６進法−サイクルの間４ビットが送られる−０はセンサユニットなし、１は空、２は最低棒、３は２つの１ガロン棒、４は３つの１ガロン棒、５は４つの１ガロン棒、６は２つの１．５ガロン棒、７は３つの１．５ガロン棒、８は４つの１．５ガロン棒、９は５つの１．５ガロン棒、１０は６つの１．５ガロン棒、１１はエラー、１２−１５はＴＢＤである。
・通信は電力を落とすことによって表示によって開始される−センサはそれにデータを送らせる割り込みを有する。（センサは通信を開始することはできない）

その上、図１５〜３３に示すように、フローチャートが本発明の操作をさらに説明する。

実施の形態が図面及び前の記述で図示されかつ説明されたが、これらの図示や説明は例示的であり特徴において限定的ではないと看做され、単に図示の実施の形態が示され、記述されたにすぎないこと、また本発明の精神に属する全ての変化及び改変が保護されることが望まれることが理解される。出願人は、開示の実施の形態の図示として意図され、かつこれらの実施の形態に対する開示の制限を含む又は暗示すると解釈されることは意図されていない記述と図面とを提供する。記述中に規定されたいろいろな特徴から生じた本願の開示には複数の利点がある。開示のうちの、代替的な実施の形態は、説明された特徴の全てを有するものではないが、このような特徴の利点の少なくともあるものから恩恵を受けていることが認められる。当業者であれば、以下の組み合わせに列挙されるように、開示の精神及び範囲から離れることなしにいろいろな改良及び等価物を考え出せることがわかる。さらに、本願は、関係する技術の範囲内の公知又は慣用のプラクティスに属するような本願の開示からの逸脱をカバーするように意図されている。

飲料ディスペンサーの斜視図である。 飲料ディスペンサーの断面図である。 静電容量計（静電容量プローブ）の断面図である。 静電容量計の水平断面図である。 飲料ディスペンサーの代替的な実施の形態の部分断面図である。 上記代替的な実施の形態の保持リングの斜視図である。 電極の配置を示す上記代替的な実施の形態のプローブアセンブリの部分断面図である。 プローブアセンブリフィン内の回路基板の配置を示す部分断面図である。 上記プローブアセンブリの斜視図である。 上記代替的な実施の形態のプローブアセンブリの先端部の斜視図である。 プローブアセンブリ及び表示ユニットを有する飲料サーバーの部分斜視図である。 電池格納部蓋を外した表示ユニットの斜視図である。 ＬＣＤ表示部の説明図である。 ずらされた容量プレート位置を模式的に示す説明図である。

Claims (33)

1. 開口を有するとともに飲料を収納しかつ保持する本体を備える飲料サーバーに使用されるレベル感知装置であって、
   少なくとも１つのチャンバを形成する壁を有し、前記サーバーの前記本体の前記開口内に配置され得るハウジングと、
   前記ハウジングに付設され、それを介して飲料を導入し前記サーバー内に供給するように構成された漏斗アセンブリと、
   前記ハウジング内に保持され、前記飲料サーバーに保持された飲料の少なくとも１個のレベルを間接的に感知する少なくとも１つの容量感知プローブアセンブリと、
   前記少なくとも１つの容量感知プローブアセンブリに選択的に連結可能な独立した表示アセンブリと、
   前記表示アセンブリ及び前記容量感知プローブアセンブリに連結された電源と、
   前記表示アセンブリと共に前記ハウジング及び漏斗アセンブリを動作可能に前記サーバーに連結するように構成された固定手段とを備えるレベル感知装置。
2. 前記容量感知プローブアセンブリは少なくとも一対の相隔たる容量プレートをさらに有し、ある電界が前記プレート間に形成され、前記電界における材料の変化を間接的に感知する、請求項１に記載のレベル感知装置。
3. 前記容量感知プローブアセンブリの少なくとも１つは、前記サーバー内の飲料の複数のレベルを感知する複数の相隔たる容量プレートをさらに有する、請求項２に記載のレベル感知装置。
4. 前記少なくとも１つの容量感知プローブアセンブリは、常時感知するように構成されている、請求項１に記載のレベル感知装置。
5. 前記少なくとも１つの容量感知プローブアセンブリは常時感知するように構成され、かつ、前記表示アセンブリは、所定の期間経過後、タイムアウトするように構成されている、請求項１に記載のレベル感知装置。
6. 前記容量感知プローブアセンブリ及び表示アセンブリは、前記サーバー内の飲料のレベルが所定量変化したときに作動するように構成されている、請求項５に記載のレベル感知装置。
7. 前記電源は、前記サーバー本体の外部に配置されている、請求項１に記載のレベル感知装置。
8. 前記電源は、前記表示アセンブリ内に配置されている、請求項１に記載のレベル感知装置。
9. 前記電源は前記表示アセンブリ内に配置され、かつ、前記表示アセンブリは前記サーバー本体の外部に配置されている、請求項８に記載のレベル感知装置。
10. 前記電源は、交換可能な電池の形態で供給される、請求項１に記載のレベル感知装置。
11. 前記容量感知プローブアセンブリは前記サーバー内に供給された飲料を間接的に感知するように前記サーバーに選択的に連結可能とされ、前記表示アセンブリは前記サーバーに選択的に連結可能とされ、前記プローブに設置された無線送信機及びサーバーに設置された受信機とをさらに備え、前記無線送信機は無線送信機によって受信される信号を発生する、請求項１に記載のレベル感知装置。
12. 少なくとも１つの前記容量感知プローブアセンブリは前記サーバーに供給された飲料を間接的に感知するようにサーバーに選択的に連結可能とされ、少なくとも１つの前記表示アセンブリは前記サーバーに選択的に連結可能とされ前記サーバーから隔てられ、前記プローブに設置された無線送信機及びサーバーに設置された受信機とをさらに備え、前記無線送信機は対応する少なくとも１つの前記無線送信機によって受信される飲料レベル信号を発生する、請求項１に記載のレベル感知装置。
13. 少なくとも１つの前記容量感知プローブアセンブリは前記サーバーに供給された飲料を間接的に感知するようにサーバーに選択的に連結可能とされ、複数の前記表示アセンブリは前記サーバーから隔てられて配置され、そのうちの１つが前記サーバーに選択的に連結可能とされ、前記容量感知プローブアセンブリに設置された無線送信機及び対応するサーバーに設置された無線受信機とをさらに備え、前記無線送信機は、少なくとも１つの対応する前記無線送信機によって受信される信号を発生する、請求項１に記載のレベル感知装置。
14. 飲料レベルを間接的に感知する容量感知プローブアセンブリを用いて飲料サーバー内の少なくとも１つの飲料レベルを間接的に感知する方法であって、
    容量感知プローブアセンブリを準備し、
    前記プローブアセンブリを飲料との接触から隔てるためのハウジングを準備し、
    前記プローブアセンブリをサーバー内に保持した飲料の近傍に配置し、
    前記プローブアセンブリに電力を供給し、かつ
    前記プローブに関連させて飲料の存在又は不存在を間接的に感知する各工程を含む方法。
15. 前記サーバー内の飲料レベルを表示する表示装置を有する表示アセンブリを準備する工程をさらに含む、請求項１４に記載の飲料サーバー内の少なくとも１つの飲料レベルを間接的に感知する方法。
16. エネルギーを節約するように前記表示アセンブリ及びプローブアセンブリの少なくとも１つへの電力供給を停止する工程をさらに含む、請求項１５に記載の飲料サーバー内の少なくとも１つの飲料レベルを間接的に感知する方法。
17. エネルギーを節約するように前記表示アセンブリの前記表示装置への電力供給を停止し、かつ、前記サーバー内の飲料レベルを感知するように前記プローブアセンブリへの電力供給を維持する工程をさらに含む、請求項１５に記載の飲料サーバー内の少なくとも１つの飲料レベルを間接的に感知する方法。
18. エネルギーを節約するように前記表示アセンブリの前記表示装置への電力供給を停止し、前記サーバー内の飲料レベルを感知するように前記プローブアセンブリへの電力供給を維持し、かつ、飲料レベルの変化が感知されたとき、前記表示装置に電力を供給する工程をさらに含む、請求項１５に記載の飲料サーバー内の少なくとも１つの飲料レベルを間接的に感知する方法。
19. さらにエネルギーを節約するように前記サーバー内の飲料レベルを感知する頻度を減少させる工程をさらに含む、請求項１７に記載の飲料サーバー内の少なくとも１つの飲料レベルを間接的に感知する方法。
20. 開口を有するとともに飲料を受け入れかつ保持する本体を備えた飲料サーバーに使用されるレベル感知装置であって、
    飲料との接触に抗する障壁を与えるようにハウジングに保持される少なくとも１つの容量感知プローブアセンブリ（但し、前記ハウジングは、前記サーバーの前記本体の前記開口内に配置可能な前記容量感知プローブアセンブリを含み、前記容量感知プローブは前記飲料サーバーに保持された飲料の少なくとも１個のレベルを間接的に感知する）と、前記少なくとも１つの容量感知プローブアセンブリに選択的に連結可能な独立した表示アセンブリと、前記表示アセンブリ及び前記容量感知プローブアセンブリに連結された電源とを備えるレベル感知装置。
21. 前記サーバーに対して前記表示アセンブリとともに前記ハウジングを動作可能に連結するように構成された固定手段をさらに備える、請求項２０に記載のレベル感知装置。
22. 前記容量感知プローブアセンブリは少なくとも一対の相隔たる容量プレートをさらに有し、ある電界が前記プレート間に形成され、前記電界における材料の変化を間接的に感知する、請求項２０に記載のレベル感知装置。
23. 前記少なくとも１つの容量感知プローブアセンブリは、前記サーバー内の飲料の複数のレベルを感知するように複数の相隔たる容量プレートをさらに有する、請求項２２に記載のレベル感知装置。
24. 前記少なくとも１つの容量感知プローブアセンブリは常時感知するように構成されている、請求項２０に記載のレベル感知装置。
25. 前記少なくとも１つの容量感知プローブアセンブリは常時感知するように構成され、かつ、前記表示アセンブリは、所定の期間経過後、タイムアウトするように構成されている、請求項２０に記載のレベル感知装置。
26. 前記容量感知プローブアセンブリ及び表示アセンブリは、前記サーバー内の飲料のレベルが所定量変化したときに作動するように構成されている、請求項２５に記載のレベル感知装置。
27. 前記電源は、前記サーバー本体の外部に配置されている、請求項２０に記載のレベル感知装置。
28. 前記電源は、前記表示アセンブリ内に配置されている、請求項２０に記載のレベル感知装置。
29. 前記電源は前記表示アセンブリ内に配置され、かつ、前記表示アセンブリは前記サーバー本体の外部に配置されている、請求項２８に記載のレベル感知装置。
30. 前記電源は、交換可能な電池の形態で供給される、請求項２０に記載のレベル感知装置。
31. 前記容量感知プローブアセンブリは前記サーバーに供給された飲料を間接的に感知するように前記サーバーに選択的に連結可能とされ、前記表示アセンブリは前記サーバーに選択的に連結可能とされ、前記プローブに設置される無線送信機及びサーバーに設置される無線受信機とをさらに備え、前記無線送信機は前記無線送信機によって受信される信号を発生する、請求項２０に記載のレベル感知装置。
32. 前記少なくとも１つの容量感知プローブアセンブリは前記サーバーに供給された飲料を間接的に感知するようにサーバーに選択的に連結可能とされ、前記少なくとも１つの表示アセンブリは前記サーバーに選択的に連結可能とされ前記サーバーから隔てられ、前記プローブに設置される無線送信機及び前記サーバーに設置される受信機とをさらに備え、前記無線送信機は、前記少なくとも１つの対応する無線送信機によって受信される飲料レベル信号を発生する、請求項１に記載のレベル感知装置。
33. 前記少なくとも１つの容量感知プローブアセンブリは前記サーバーに供給された飲料を間接的に感知するようにサーバーに選択的に連結可能とされ、複数の前記表示アセンブリは前記サーバーから隔てられて配置され、そのうちの１つは前記サーバーに選択的に連結可能とされ、前記容量感知プローブアセンブリに設置される無線送信機及び対応するサーバーに設置される無線受信機とをさらに備え、前記無線送信機は、前記少なくとも１つの対応する無線送信機によって受信される信号を発生する、請求項２０に記載のレベル感知装置。

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