JP2009266726A - Induction heating cooker - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は,複数の加熱コイルを1つの加熱口とする誘導加熱調理器に関するものである。 The present invention relates to an induction heating cooker having a plurality of heating coils as one heating port.
従来の誘導加熱調理器には、複数の小加熱コイルを同一平面上に近接配置して直列に接続し、互いの隣接部分においてそれぞれに流れる電流が同一方向を向くように構成したものがある。したがって、小加熱コイルに流れる電流により生ずる磁束は、その隣接部分においてお互いに打ち消し合うことなく重畳するので、大径の鍋を加熱する場合には加熱効率が高く、加熱むらが少ない誘導加熱を行うことができる(例えば,実用新案文献1参照)。 In some conventional induction heating cookers, a plurality of small heating coils are arranged close to each other on the same plane and connected in series, and currents flowing in the adjacent portions thereof are directed in the same direction. Therefore, the magnetic fluxes generated by the current flowing through the small heating coil are superimposed on each other without canceling each other out. Therefore, when heating a large-diameter pan, induction heating is performed with high heating efficiency and less uneven heating. (For example, see Utility Model Reference 1).
しかしながら、前述した従来の誘導加熱調理器は、小径鍋を加熱する場合、加熱する鍋が上方に位置しない加熱コイルに対しても上方に鍋が位置する加熱コイルと同等にコイル電流が流れるので、加熱口周辺に磁束が漏洩し、加熱効率が低下する課題がある。
また、複数の小加熱コイルが直列に接続されているため、各加熱コイルに発生する電圧が加算されるので、近接して配置される加熱コイル間に高い電圧が生じる場合があり、加熱コイル間の高い絶縁性を確保する必要があった。
However, when the above-mentioned conventional induction heating cooker heats a small-diameter pan, the coil current flows in the same manner as the heating coil in which the pan is positioned above the heating coil in which the pan to be heated is not positioned above. There is a problem that magnetic flux leaks around the heating port and heating efficiency decreases.
In addition, since a plurality of small heating coils are connected in series, the voltage generated in each heating coil is added, so a high voltage may be generated between the heating coils arranged close to each other. It was necessary to ensure high insulation.
本発明は、前記のような課題を解決するためになされたもので、小径鍋に対しても加熱効率が高く、安全性の高い誘導加熱調理器を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide an induction heating cooker having high heating efficiency and high safety even for a small-diameter pan.
本発明に係る誘導加熱調理器は、被加熱体の載置位置が表示された天板と、天板の載置位置の下方に互いに近接して配置された複数の加熱コイルと、複数の加熱コイルに共振コンデンサが接続されて構成される共振回路と、共振回路に高周波電圧を印加するインバータ回路とを備え、複数の加熱コイルは、互いに隣接する加熱コイルと導体の巻回方向が逆方向になるように配置されて並列に接続されている。 The induction heating cooker according to the present invention includes a top plate on which the placement position of the object to be heated is displayed, a plurality of heating coils disposed close to each other below the placement position of the top plate, and a plurality of heating portions. A resonance circuit configured by connecting a resonance capacitor to a coil and an inverter circuit that applies a high-frequency voltage to the resonance circuit, and the plurality of heating coils are arranged such that the adjacent heating coils and conductors are wound in opposite directions. Are arranged in parallel and connected in parallel.
本発明によれば,複数の加熱コイルを、互いに隣接する加熱コイルと導体の巻回方向が逆方向になるように配置して並列に接続するようにしたので、天板上方に大径の被加熱体を載置した場合には、隣接する加熱コイルに流れる高周波電流により生ずる高周波磁束はお互いに打ち消し合うことなく重畳し、天板に載置された被加熱体に鎖交することになるので加熱効率が高く、加熱むらも少なくすることができる。また、天板上方に小径の被加熱体を載置した場合には、被加熱体の底部が上方に位置して磁気結合する加熱コイルはインダクタンスが小さくなって大きな高周波電流が流れ、被加熱体の底部が上方に位置しない加熱コイルはインダクタンスが大きくなってその加熱コイルに流れる高周波電流は抑制されるので、本調理器周辺への漏洩磁界の増大や加熱効率の低下を抑制することができる。 According to the present invention, the plurality of heating coils are arranged in parallel so that the winding directions of the adjacent heating coils and conductors are opposite to each other, and are connected in parallel. When the heating body is placed, the high-frequency magnetic flux generated by the high-frequency current flowing in the adjacent heating coils is superimposed without canceling each other, and is linked to the heated body placed on the top plate. Heating efficiency is high and uneven heating can be reduced. In addition, when a small-diameter object to be heated is placed above the top plate, the heating coil that is magnetically coupled with the bottom of the object to be heated positioned has a small inductance and a large high-frequency current flows, so that the object to be heated The heating coil whose bottom portion is not positioned above has a large inductance and the high-frequency current flowing through the heating coil is suppressed, so that an increase in the leakage magnetic field around the cooker and a reduction in heating efficiency can be suppressed.
実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1における誘導加熱調理器の回路構成を示す図である。
図1において,交流電源1に接続される直流電源回路2は、整流回路3とチョークコイル4および平滑コンデンサ5から構成され、交流電源1が印加されたときに交流電力を直流電力に変換する。直流電源回路2の出力側に設けられたインバータ回路6は、直流母線間に直列に接続されたスイッチング素子7、8と、各スイッチング素子7、8にそれぞれ逆並列に接続された逆並列ダイオード9、10とで構成され、各スイッチング素子7、8の動作に基づいて直流電源回路2の出力である直流電力を高周波電力に変換し、例えば4個の加熱コイル12a〜12dと共振コンデンサ13とから構成される共振回路11に高周波電圧を印加する。
FIG. 1 is a diagram showing a circuit configuration of an induction heating cooker according to
In FIG. 1, a DC
前述した加熱コイル12a〜12dは、同等の径・巻数で形成され、本調理器の天板に表示された被加熱体(例えば鍋)の載置位置の下方に格子状に近接して配置されている。これら加熱コイル12a〜12dは、互いに隣接する加熱コイルと導体の巻回方向が逆方向に巻回されており、各内周端がインバータ回路6の出力端であるスイッチング素子7、8の接続点に接続され、外周端は、お互いに接続されて、共通の共振コンデンサ13を介して直流電源出力の低電位側母線に接続され、加熱コイル12a、12cが互いに並列に接続された状態となっている。したがって、加熱コイル12a〜12dには、インバータ回路6の出力電圧と共振コンデンサ13に生ずる共振電圧との差分の同一電圧がそれぞれ印加されることになる。また、各加熱コイル12a〜12dの巻回方向と接続状態とから、加熱コイル12a、12dと加熱コイル12b、12cには、逆巻回方向に高周波電圧が印加されるので、加熱コイル12a、12dと加熱コイル12b、12cには逆方向の高周波電流が流れることになる。
The
入力電流検出回路14は、直流電源回路2の一方の入力側に設置され、本調理器への入力電流を検出する。出力電流検出回路15は、低電位側母線に設置され、共振回路11に流れる出力電流を検出する。ドライブ回路16は、インバータ回路6を構成するスイッチング素子7、8を交互に駆動するパルス信号を出力する。制御部17は、本調理器全体の制御を行うもので、設定火力に応じてドライブ回路16を制御する。
The input
次に、鍋との位置関係による加熱コイルの作用について図2を用いて説明する。図2は実施の形態1における加熱コイルと鍋との位置関係を示す模式図である。なお、(a)(c)は上面から見た加熱コイルと鍋の位置関係を示し、(b)(d)は側面から見た加熱コイルと鍋の位置関係を示している。
(a)・(b)に示すように、天板18上の鍋19が4個の加熱コイル12a〜12dに対して均等に磁気結合する位置に載置された場合は、各加熱コイル12a〜12dのインピーダンスがほぼ同等の値となる。この場合、各加熱コイル12a〜12dには、同じ高周波電圧が印加されるので、各加熱コイル12a〜12dに導体の巻回方向に沿ってほぼ同等の高周波電流が流れる。この高周波電流により生じる高周波磁束は、互いに打ち消し合うことなく重畳し、天板18に載置された鍋19に鎖交する
Next, the effect | action of the heating coil by the positional relationship with a pan is demonstrated using FIG. FIG. 2 is a schematic diagram showing the positional relationship between the heating coil and the pan in the first embodiment. In addition, (a) and (c) show the positional relationship between the heating coil and the pan as seen from the top surface, and (b) and (d) show the positional relationship between the heating coil and the pan as seen from the side surface.
As shown in (a) and (b), when the
一方、(c)・(d)に示すように、鍋19が加熱コイル12c・12d側の方にずれて載置された場合は、加熱コイル12a・12bは加熱コイル12c・12dと比較して鍋19との磁気結合が弱くなりインダクタンスが大きくなる。その結果、加熱コイル12a・12bに流れる高周波電流は加熱コイル12c・12dに流れる高周波電流と比較して抑制されて小さくなるので、鍋19と鎖交せずに本調理器周辺に漏洩する高周波磁界は抑制される。
On the other hand, as shown in (c) and (d), when the
以上のように実施の形態1によれば、複数の加熱コイル12a〜12dを、互いに隣接する加熱コイルと導体の巻回方向が逆方向になるように配置したので、加熱コイルの隣接側に流れる高周波電流の方向が同一となり、このため、高周波電流による高周波磁束が互いに打ち消し合うことなく重畳し、加熱効率が高く、加熱むらが少ないという効果がある。
As described above, according to the first embodiment, the plurality of
また、4個の加熱コイル12a〜12dに対して共振コンデンサ13を共通にしたので、加熱コイル12a〜12d毎に共振コンデンサを使用する場合と比較べコストの低減や、回路の小型化が容易となり、各加熱コイル12a〜12dに印加する高周波電圧も同一にできるので、各加熱コイル12a〜12dに流れる高周波電流もほぼ同一位相となり、安定した制御が可能となる。
In addition, since the
さらに、加熱コイル12a〜12dの外周端がお互いに接続され、同電位に保たれるので、隣接する加熱コイル12a〜12d間に高電圧がかからなくなり、このため、安全性が高く、加熱コイル12a〜12d間の絶縁性能を高度に保持する必要が無い。
Furthermore, since the outer peripheral ends of the
なお、前記の実施の形態1では、加熱コイルが4個の場合を示したが、例えば図3に示したように4個以外の加熱コイルを使用してもよく、それらの加熱コイルを並列に接続し、隣接する加熱コイルに互いに逆方向に高周波電圧を印加すればよい。また、図4に示すように、各加熱コイル12a〜12dに対する共振コンデンサをそれぞれ独立して設けるようにしてもよい。この場合も各加熱コイル12a〜12dの外周端を接続して同電位とし、インバータ回路6の出力端側に接続することにより、隣接する加熱コイル12a〜12d間に高電圧が生じるのを回避することができる。
In the first embodiment, four heating coils are shown. However, for example, as shown in FIG. 3, heating coils other than four may be used, and these heating coils are arranged in parallel. What is necessary is just to connect and apply a high frequency voltage to an adjacent heating coil in a mutually reverse direction. Moreover, as shown in FIG. 4, you may make it provide the resonant capacitor with respect to each
実施の形態2.
実施の形態2は、格子状に配置された4個の加熱コイル21a〜21dの中央に加熱コイルを加えたものであり、以下、図5および図6を用いて説明する。図5は本発明の実施の形態2における誘導加熱調理器の回路構成を示す図である。なお、図1、2で説明した実施の形態1と同一又は相当部分には同じ符号を付し説明を省略する。
In the second embodiment, a heating coil is added to the center of four
図5おいて,中央加熱コイル20は、加熱コイル21a〜21d(以下、「周辺加熱コイル」という)と同等の径・巻数で形成され、天板の下方に鍋の載置位置の中心軸を中心として配置されている。この中央加熱コイル20は、周辺に近接して配置された周辺加熱コイル21a〜21dの巻回方向と逆方向に巻回されており、その内周端がインバータ回路6の出力端であるスイッチング素子7、8の接続点に接続され、外周端が相互に接続されて、共通の共振コンデンサ13と接続され、中央加熱コイル20と周辺加熱コイル21a〜21dが互いに並列に接続された状態になっている。したがって、中央加熱コイル20と周辺加熱コイル21a〜21dの隣接側に大きな電圧が生じず、また、中央加熱コイル20と周辺加熱コイル21a〜21dには、逆巻回方向の高周波電圧が印加されるので、互いに逆方向の高周波電流が流れる。なお、周辺加熱コイル21a〜21dは、導体の巻回方向が同じであるため、同一方向の高周波電流が流れる。
In FIG. 5, the
次に、鍋との位置関係による加熱コイルの作用について図6を用いて説明する。図6は実施の形態2における加熱コイルと鍋との位置関係を示す側面図である。なお、(a)は大径鍋を載置したときの加熱コイルとの位置関係を示し、(b)は小径鍋を載置したときの加熱コイルとの位置関係を示している。
(a)に示すように、大径鍋19aを天板18に載せた場合、大径鍋19aが中央加熱コイル20と磁気結合するだけでなく、周辺加熱コイル21a〜21dとも磁気結合しており、磁気結合の度合いは中央加熱コイル20の方が周辺加熱コイル21a〜21dよりも多少強い状態である。この場合は、中央加熱コイル20のインダクタンスが周辺加熱コイル21a〜21dのインダクタンスよりも少し小さく、中央加熱コイル20に周辺加熱コイル21a〜21dよりも少し大きい高周波電流が流れる。
Next, the effect | action of the heating coil by the positional relationship with a pan is demonstrated using FIG. FIG. 6 is a side view showing the positional relationship between the heating coil and the pan in the second embodiment. In addition, (a) shows the positional relationship with the heating coil when the large-diameter pan is placed, and (b) shows the positional relationship with the heating coil when the small-diameter pan is placed.
As shown in (a), when the large-
一方、(b)に示すように、小径鍋19bを天板18に載せた場合は、小径鍋19bが中央加熱コイル20とは磁気結合するが、周辺加熱コイル21a〜21d上には、殆ど載っていない状態であるため、殆ど磁気結合していない状態になっている。この場合は、中央加熱コイル20のインダクタンスと比較して周辺加熱コイル21a〜21dのインダクタンスが大幅に大きくなり、周辺加熱コイル21a〜21dに流れる高周波電流は大幅に抑制されて低下する。その結果、周辺加熱コイル21a〜21dに流れる高周波電流により生じる高周波磁束は、小径鍋19bと鎖交せず、本調理器周辺に漏洩する高周波磁束も周辺加熱コイル21a〜21dに流れる高周波電流が抑制される分、少なくなる。
On the other hand, as shown in (b), when the small-
以上のように実施の形態2においては、中央加熱コイル20に流れる高周波電流と周辺加熱コイル21a〜21dに流れる高周波電流が逆方向に流れるので、その隣接側で同一方向に高周波電流が流れ、その高周波電流による磁界がお互いに打ち消しあうことがないので効率よく、加熱むらを抑えて加熱することができる。
As described above, in the second embodiment, the high-frequency current flowing through the
また、鍋と磁気結合した中央加熱コイル20に大きな高周波電流が流れ、磁気結合していない周辺加熱コイル21a〜21dに流れる高周波電流は抑制されるので、本調理器周辺に漏洩する高周波磁束を抑制でき、小径鍋19bに対する加熱効率の低下を抑制することができる。
Moreover, since the high frequency current flows through the
さらに、中央加熱コイル20の外周端と周辺加熱コイル21a〜21dの外周端は相互に接続されて同電位となるので、中央加熱コイル20と周辺加熱コイル21a〜21d間に高電圧は生じず、その分、安全性が高い。
Furthermore, since the outer peripheral end of the
なお、前記の実施の形態2では、中央加熱コイル20は周辺加熱コイル21a〜21dと比較して、鍋と強く磁気結合してインダクタンスが小さくなり、周辺加熱コイル21a〜21dより大きなコイル電流が流れる場合が多いので、中央加熱コイル20の冷却を周辺加熱コイル21a〜21dの冷却より強化することにより、加熱コイル部の温度バランスを改善し、信頼性を高めることができる。
In the second embodiment, the
実施の形態3.
前述した実施の形態2では、中央加熱コイル20と周辺加熱コイル21a〜21dの径・巻数を同一としたが、実施の形態3は、図7に示すように、周辺加熱コイル21a〜21dより中央加熱コイル20aの径を大きく、その巻数を少なくしたものである。中央加熱コイル20aの径を周辺加熱コイル21a〜21dの径より大きくした場合には、中央加熱コイル20aに流れる高周波電流により加熱する鍋底面積は、周辺加熱コイル21a〜21dに流れる高周波電流により加熱する鍋底面積より相対的に広くなるが、中央加熱コイル20aの巻数を減らして中央加熱コイル20aに流れる高周波電流を増やし、中央加熱コイル20aの加熱電力を大きくすることにより、加熱むらの増大を抑制することができる。
In the second embodiment described above, the diameter and the number of turns of the
なお、実施の形態2、3では、図8(a)に示すように、天板18の下方に鍋の載置位置18aの中心軸を中心として中央加熱コイル20aを配置し、その中央加熱コイル20aの周辺に近接して4個の周辺加熱コイル21a〜21dを配置したことを述べたが、図8(b)に示すように、6個の周辺加熱コイル21e〜21jを中央加熱コイル20aの周辺に近接して配置しても良いし、また、同図(c)に示すように、3個の周辺加熱コイル21k〜21mを中央加熱コイル20aの周辺に近接して配置しても良い。
In the second and third embodiments, as shown in FIG. 8A, a
実施の形態4.
図9は本発明の実施の形態4における誘導加熱調理器の回路構成を示す図である。なお、図7で説明した実施の形態3と同一又は相当部分には同じ符号を付し説明を省略する。 図9において、中央電流検出手段15aは、中央加熱コイル20aと共振コンデンサ13との間に設置され、中央加熱コイル20aに流れる高周波電流を検出する。周辺電流検出手段15bは、インバータ回路6のスイッチング素子7、8の接続点と4個の周辺加熱コイル21a〜21dの接続点との間に設置され、その4個の周辺加熱コイル21a〜21dに流れる高周波電流を検出する。開閉手段22は、インバータ回路6のスイッチング素子7、8の接続点と周辺電流検出手段15bとの間に挿入され、常閉のスイッチである。本実施の形態4の制御部17は、中央電流検出手段15aにより検出された高周波電流に対して、周辺電流検出手段15bによって検出された高周波電流が所定の範囲より低下したときに開閉手段22を開にする周辺加熱コイル切り離し手段を備えている。
FIG. 9 is a diagram showing a circuit configuration of an induction heating cooker according to
次に、鍋との位置関係による加熱コイルの作用について図10を用いて説明する。図10は実施の形態4における加熱コイルと鍋との位置関係を示す模式図である。なお、(a)(c)は上面から見た加熱コイルと大径鍋の位置関係を示し、(b)(d)は側面から見た加熱コイルと小径鍋の位置関係を示している。
(a)・(b)に示すように、天板18に表示された載置位置18aに大径鍋19aを載せた場合、大径鍋19aが中央加熱コイル20と磁気結合するだけでなく、周辺加熱コイル21a〜21dとも磁気結合し、中央電流検出手段15aにより検出された中央加熱コイル20の高周波電流に対して、周辺電流検出手段15bによって検出された周辺加熱コイル21a〜21dの高周波電流の大きさは所定の範囲の値となる。
Next, the effect | action of the heating coil by the positional relationship with a pan is demonstrated using FIG. FIG. 10 is a schematic diagram showing the positional relationship between the heating coil and the pan in the fourth embodiment. In addition, (a) and (c) show the positional relationship of the heating coil and large diameter pan seen from the upper surface, and (b) and (d) show the positional relationship of the heating coil and small diameter pan seen from the side.
As shown in (a) and (b), when the large-
一方、(c)・(d)に示すように、天板18の載置位置18aに小径鍋19bを載せた場合は、中央加熱コイル20とは磁気結合するが、周辺加熱コイル21a〜21d上には、殆ど載っていない状態であるため、殆ど磁気結合していない状態になっている。この場合は、中央電流検出手段15aにより検出された中央加熱コイル20の高周波電流に対して、周辺電流検出手段15bで検出された周辺加熱コイル21a〜21dの高周波電流の大きさは大幅に抑制され、書体の範囲より低下する。この場合、制御部17の制御によって常閉の開閉手段22が開となり、周辺加熱コイル21a〜21dをインバータ回路6の出力から切り離し、周辺加熱コイル21a〜21dに流れる高周波電流を遮断する。
これにより、本調理器周辺に漏洩する高周波磁束を抑制でき、小径鍋19bに対する加熱効率の低下をより抑制することができる。
On the other hand, as shown in (c) and (d), when the small-
Thereby, the high frequency magnetic flux which leaks to this cooker periphery can be suppressed, and the fall of the heating efficiency with respect to the
1 直流電源回路、6 インバータ回路、11 共振回路、12a〜12d 加熱コイル、13 共振コンデンサ、14 入力電流検出回路、15 出力電流検出回路、
15a 中央電流検出手段、15b 周辺電流検出手段、16 ドライブ回路、17 制御部、18 天板、18a 鍋の載置位置、19 鍋、19a 大径鍋、19b 小径鍋、22 開閉手段。
1 DC power supply circuit, 6 inverter circuit, 11 resonance circuit, 12a to 12d heating coil, 13 resonance capacitor, 14 input current detection circuit, 15 output current detection circuit,
15a Central current detection means, 15b Peripheral current detection means, 16 Drive circuit, 17 Control unit, 18 Top plate, 18a Placement position of pan, 19 Pan, 19a Large diameter pan, 19b Small diameter pan, 22 Opening / closing means.
Claims (4)
前記天板の載置位置の下方に互いに近接して配置された複数の加熱コイルと、
前記複数の加熱コイルに共振コンデンサが接続されて構成される共振回路と、
前記共振回路に高周波電圧を印加するインバータ回路とを備え、
前記複数の加熱コイルは、互いに隣接する加熱コイルと導体の巻回方向が逆方向になるように配置されて並列に接続されていることを特徴とする誘導加熱調理器。 A top plate displaying the position of the object to be heated;
A plurality of heating coils arranged close to each other below the mounting position of the top plate;
A resonance circuit configured by connecting a resonance capacitor to the plurality of heating coils;
An inverter circuit for applying a high-frequency voltage to the resonant circuit,
The induction heating cooker, wherein the plurality of heating coils are arranged in parallel such that the winding directions of the heating coils and conductors adjacent to each other are opposite to each other.
前記天板の下方に載置位置の中心軸を中心として配置された中央加熱コイルと、
前記中央加熱コイルの周辺に近接して配置された複数の周辺加熱コイルと、
前記中央加熱コイルおよび前記複数の周辺加熱コイルに共振コンデンサが接続されて構成される共振回路と、
前記共振回路に高周波電圧を印加するインバータ回路とを備え、
前記複数の周辺加熱コイルは、前記中央加熱コイルと導体の巻回方向が逆方向になるように配置されて該中央加熱コイルと共に並列に接続されていることを特徴とする誘導加熱調理器。 A top plate displaying the position of the object to be heated;
A central heating coil disposed around the central axis of the mounting position below the top plate;
A plurality of peripheral heating coils disposed proximate to the periphery of the central heating coil;
A resonance circuit configured by connecting a resonance capacitor to the central heating coil and the plurality of peripheral heating coils;
An inverter circuit for applying a high-frequency voltage to the resonant circuit,
The induction heating cooker, wherein the plurality of peripheral heating coils are arranged so that winding directions of the central heating coil and the conductor are opposite to each other, and are connected in parallel with the central heating coil.
前記複数の周辺加熱コイルに流れる高周波電流を検出する周辺電流検出手段と、
前記複数の周辺加熱コイルに流れる高周波電流を遮断するための開閉手段と、
前記中央電流検出手段により検出された高周波電流に対して、前記周辺電流検出手段によって検出された高周波電流が所定の範囲より低下したときに前記開閉手段を開にし、前記複数の周辺加熱コイルに流れる電流を遮断する周辺加熱コイル切り離し手段と
を備えたことを特徴とする請求項2又は3記載の誘導加熱調理器。 A central current detecting means for detecting a high-frequency current flowing in the central heating coil;
Ambient current detection means for detecting high-frequency current flowing in the plurality of peripheral heating coils;
Opening and closing means for interrupting high-frequency current flowing through the plurality of peripheral heating coils;
When the high-frequency current detected by the peripheral current detecting means falls below a predetermined range with respect to the high-frequency current detected by the central current detecting means, the opening / closing means is opened and flows to the plurality of peripheral heating coils. The induction heating cooker according to claim 2 or 3, further comprising peripheral heating coil disconnecting means for cutting off current.
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