JP4963207B2 - 生ごみ粉砕装置 - Google Patents

Description

この発明は回転刃の回転により投入された生ごみを粉砕する生ごみ粉砕装置に関し、詳しくは異常解除手段に特徴を有するものに関する。

従来、キッチンで発生した生ごみを処理するための装置として、ディスポーザと称される生ごみ粉砕装置が知られている。
この生ごみ粉砕装置は、粉砕容器内部に投入された生ごみを回転刃の回転により給水下で固定刃との間ですり潰して微粉砕し、粉砕物を排水とともに排出する。

ところで、この生ごみ粉砕装置においては粉砕容器内部に投入された生ごみ中に硬い魚の骨があったり、或いは誤って粉砕容器内部にスプーンやフォーク等の異物が落ちたりすると、回転刃が回転中にこれを噛み込んでしまうといったことが起り得る。
このような噛込み異常が発生したとき、装置をそのまま運転続行すると生ごみを粉砕処理できないばかりか装置の故障に繋がるといった問題を生ずる。

このようなことから、噛込み異常が発生したときにその異常を検知して回転刃（モータ）を逆転させる等の異常解除モードで動作させるようになしたものが、例えば下記特許文献１に開示されている。

この生ごみ粉砕装置においては、上記の噛込みによる異常の他、粉砕容器内部で生ごみが偏って存在している場合、回転刃が高速回転したときに生ごみのアンバランスによって装置全体が大きく振動することがあり、而してこのような振動が生じた場合には生ごみの粉砕を効率高く行うことができないだけでなく、粉砕装置の振動がシンクにも伝わって不快な振動騒音を発生するといった問題を生ずる。
しかしながら従来、これら噛込みによる異常及び振動による異常の何れをも解決し得るような生ごみ破砕装置は提供されていない。

特開平１１−２８３８２号公報

本発明は以上のような事情を背景とし、回転刃の噛込みによる異常，粉砕容器内部で生ごみが偏って存在することに起因した装置の振動による異常の何れをも解決可能な生ごみ粉砕装置を提供することを目的としてなされたものである。

而して請求項１のものは、回転刃と、該回転刃を回転駆動する電動式のモータと、該モータを作業制御する制御部とを備え、投入された生ごみを該回転刃の回転により粉砕する生ごみ粉砕装置において、粉砕動作中に前記モータの電流値が上限電流値に達したときには通電遮断した上で再び通電開始する動作を、第１設定時間間隔で繰り返し行う安全装置を備えるとともに、前記制御部を、前記モータの回転数と前記電流値を監視し、該回転数が第１設定時間継続して設定した下限回転数未満で且つ該電流値が該第１設定時間と同じ又は異なった第２設定時間継続して設定した基準電流値未満であるときには前記回転刃の噛込み異常と判定して噛込み解除モードでの動作を行わせ、また前記第１設定時間継続して前記下限回転数未満で且つ前記電流値が前記第２設定時間継続して前記基準電流値以上であるときには振動による異常と判定して振動解除モードでの動作を行わせるものとなしたことを特徴とする。

請求項２のものは、請求項１において、前記制御部は、前記第１設定時間間隔よりも長い時間間隔で設定した第２設定時間間隔で前記モータの平均の電流値を検出し、前記監視を行うものであることを特徴とする。

請求項３のものは、請求項１，２の何れかにおいて、前記制御部は、前記噛込み解除モードでの動作を行わせた後に正規の通常モードでの動作に移行させ、設定した複数回目の噛込み異常が生じたと判定したときにはモータを緊急停止させるものであることを特徴とする。

請求項４のものは、請求項１，２の何れかにおいて、前記制御部は、前記振動解除モードでの動作を行わせた後は、正規の通常モードでの動作に移行させるものであることを特徴とする。

請求項５のものは、請求項１〜４の何れかにおいて、前記噛込み解除モードの動作は、前記モータの正転と逆転とを間に休止時間を挟んで複数回行うものであることを特徴とする。

請求項６のものは、請求項５において、前記振動解除モードの動作は、前記モータの正転と逆転とを間に休止時間を挟んで且つ前記噛込み解除モードよりも少ない回数で複数回行うものであることを特徴とする。

発明の作用・効果

以上のように本発明は、制御部においてモータの回転数と電流値とを監視し、そして回転数が設定した下限回転数未満で且つ電流値が基準電流値未満であるときには、回転刃の噛込み異常と判定して噛込み解除モードでの動作を行わせ、また下限回転数未満で且つ電流値が基準電流値以上であるときには、振動による異常と判定して振動解除モードでの動作を行わせるようになしたものである。

本発明は、上記噛込み異常が生じた場合及び振動異常が生じた場合の何れにおいても、モータの回転数が正常な回転数よりも低くなること、また粉砕動作中にモータの電流値が上限電流値に達したときには通電遮断した上で再び通電開始する動作を、短時間の時間間隔（第１設定時間間隔）で繰り返し行う安全装置を備えたものにおいては、噛込み異常が生じた場合の電流値は、振動異常が生じた場合の電流値に対して低くなるとの知見に基づいてなされたものである。

かかる本発明によれば、モータの回転数低下によって異常が発生したことを知ることができ、またそのときのモータの電流値によって、その異常が噛込みによる異常か、振動による異常かを区別することができ、従ってそのような異常が生じたとき、それぞれの異常に応じて適正な異常解除のための動作を行わせることができる。

これにより、運転中に何れの異常が生じた場合においてもその異常を解除することが可能となり、それら異常が装置の故障を誘因したり、生ごみの粉砕が円滑に行われなくなったりするのを解消することが可能となる。
この場合において上記制御部は、上記安全装置の繰返し動作時間である第１設定時間間隔よりも長い時間間隔で設定した第２設定時間間隔でモータの平均の電流値を検出し、上記の監視を行うものとなしておくことができる（請求項２）。

次に請求項３は、上記噛込み解除モードでの動作を行わせた後に正規の通常モードでの動作に移行させ、そして設定した複数回目の噛込み異常が生じたと判定したときは、その後に噛込み解除モードでの動作を行わせることなく、モータを緊急停止させるようになしたものである。

噛込み解除モードでの動作を１回若しくはそれ以上繰り返しても噛込み異常が解除されない場合、更にこれを繰り返してもその後に噛込み異常が解除される可能性は少なく、却って生ごみの粉砕が進行しないばかりか、装置にかかる負担が大となって装置故障を誘因する恐れがある。
そこでこのような場合には運転を続行しないで、モータを緊急停止させるようにする。

一方、粉砕容器内部での生ごみの偏りによる振動異常の場合には、振動解除モードでの動作を行わせることで生ごみの偏りが少しずつ少なり、振動の程度が緩和されて行くことが確認されている。

そこでこのような振動異常が生じた場合には、振動解除モードでの動作を繰り返し行わせ、モータの緊急停止は行わないようになしたもので、この請求項４によれば、たとえ１回の振動解除モードでの動作によって生ごみの偏り、即ち振動が完全に解除されなくても、これを繰り返し行うことで生ごみの偏りを無くして振動異常を解消することが可能となり、そのまま粉砕動作を継続することによって生ごみの粉砕を完了できるようになる。

本発明では、上記噛込み解除モードの動作をモータ（即ち回転刃）の正転と逆転とを間に休止時間を挟んで複数回行うものとなしておくことができる（請求項５）。
このようにモータの正転と逆転とを１回だけでなく複数回繰り返し行うことで噛込み異常をより有効に解除でき、或いは噛込み解除の可能性を高くすることができる。

本発明ではまた、振動解除モードの動作をモータの正転と逆転とを間に休止時間を挟んで、且つ噛込み解除モードよりも少ない回数で複数回行うものとなしておくことができる（請求項６）。
このようにモータの正転と逆転とを繰り返すことで粉砕容器内部での生ごみの偏りを無くし、或いは少しずつ少なくしていくことができ、従って生ごみの偏りに起因した装置の振動を解消し或いはまた少なくしながら生ごみの粉砕動作を行うことができる。

尚、モータの正転と逆転とを繰返しながら正規の通常モードの動作を行うようになしてあるものにおいては、これら噛込み解除モード及び振動解除モードの動作におけるモータの正転と逆転とは、通常モードのときよりも短い時間間隔で行うようにしておく。

次に本発明の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図１において１０はシンクで、１２はシンク１０により吊持される状態にシンク１０の排水口１４に取り付けられたディスポーザ（生ごみ粉砕装置）である。
ディスポーザ１２は、上部１６と下部の本体部１８とに分割されていて、それらがゴムジョイント２０にて弾性的に連結されている。
上部１６は、フランジ部２２とその下側の外周面に雄ねじを有しており、そこにねじ込まれた固定ナット２４とフランジ部２２とでシンク１０を上下両側から挟み込む状態に、シンク１０に取り付けられている。

上部１６には投入口２６が備えられており、そこに目皿２８と投入口２６を開閉する蓋３０とがセットされている。
尚、蓋３０には通水口３１が備えられている。
３２は本体部１８に備えられた粉砕容器で、その内部に、回転盤３４とその上面に且つ軸心３６回りに自由回転状態に設けられたハンマーミル３８とから成る回転刃４０が設けられ、その回転刃４０の中心部に電動式のモータ４２が連結されている。
回転刃４０は、このモータ４２にてその中心の軸心回りに回転駆動される。
尚モータ４２はここではブラシレスモータとされている。

このディスポーザ１２では、蓋３０を取り外した状態で投入口２６から粉砕容器３２内部に投入された生ごみを、その後の蓋３０のセット状態で且つ給水下で、回転刃４０の回転により粉砕容器３２内部の固定刃４４とで押し切り或いはすり潰して微粉砕し、粉砕物を排水とともに排水路４６を通じて外部に排出する。
４８はコントロールボックスで、取付プレート５０により吊持されている。
ここで取付プレート５０は、円形の穴を有するリング状部５２を有していて、そのリング状部５２が、上部１６のフランジ部２２と固定ナット２４とによりシンク１０とともに共締めされる状態でシンク１０に固定されている。

５４はコントロールボックス４０内部に設けられた基板で、この基板５４上に、モータ４２を駆動するためのドライバ５６及びドライバ５６を動作制御するマイコン（制御部）５８が搭載されている。

本実施形態においてドライバ５６は次のような動作を行う。即ち、ドライバ５６はモータ４２に通電を行うとともに、モータ４２の通電電流が上限電流値５Ａ（アンペア）に達したときには、危険回避のために通電遮断し、また短い時間間隔、具体的には０．１ミリ秒（ｍｓｅｃ）（第１設定時間間隔）で電流値を監視して、そのときの電流値がゼロであるときにはモータ４２に対し通電開始し、そしてこれを０．１ミリ秒の短い時間間隔で繰り返し行う。
即ちこのドライバ５６は、モータ４２を駆動する働きと、後述する噛込み等の異常によってモータ４２に過電流が生じたときに、これを検出して通電遮断する安全装置としての働きを行う。

一方マイコン５８は、上記時間間隔よりも長い時間間隔、ここでは１０ミリ秒（ｍｓｅｃ）（第２設定時間間隔）でモータ４２の電流値を検出するとともに、１０ミリ秒の間ドライバ５６に対しモータ４２に電流を供給すように指令を出し続ける。
ドライバ５６はこのマイコン５８からの指令に基づいて、モータの電流値が５Ａに達したところで通電遮断する動作を行いながらも、０．１ミリ秒の時間間隔で通電開始する動作を繰り返し行う。

回転刃４０が噛込み異常を発生したとき、及び生ごみの偏り（アンバランス）による振動異常が発生したときの何れにおいても、モータ４２の回転数（ここでは回転刃４０の回転数に等しい）が低くなる（噛込み異常のときには回転しない状態即ち回転数ゼロとなる）とともに、モータ４２の負荷が大となることによって、通常はモータ４２の電流値が上限電流値（ここでは５Ａ（アンペア））を超えて高くなろうとする。
このときドライバ５６の有する安全装置が働き、電流値が５Ａに達したところで電流遮断されて、モータ４２の電流値はそこで一旦ゼロとなる。そしてその後ドライバ５６によって通電開始され、モータ４２の電流値が再び上昇し始める。

この結果、モータ４２の電流値がゼロから上昇して５Ａに達し、そして５Ａに達したところで再びゼロに戻り、その後再び上昇して５Ａに達してゼロに戻るといったことが繰り返されることとなる。
この場合、上記の噛込み異常を生じた場合と、振動異常を生じた場合とで、電流値がゼロから上昇するときの上昇の仕方が異なったものとなる。即ち噛込み異常の場合には回転刃４０が回転不能の状態にあるため、電流値は速やかに上昇して５Ａに達する。

これに比べて振動異常の場合には、回転刃４０はある程度回転した状態にあるため、電流値がゼロから上昇するときの上昇の速度は噛込み異常の場合に比べてゆっくりとしたものとなる。
図３はこれらの関係を模式的に表している。

図３（Ａ）は噛込み異常が生じたときの電流値の波形を、（Ｂ）は振動異常が生じたときの電流値の波形をそれぞれ模式的に表している。
図３（Ａ）に示しているように、噛込み異常が生じた場合にはモータ４２が回転不能（回転刃４０が回転不能）の状態にあるため、電流値は速やかに上昇して５Ａの上限電流値に達し、そこで電流遮断される。

一方（Ｂ）に示しているように振動異常のときには、そのときモータ４２（回転刃４０）はある程度回転した状態にあるため、電流値の上昇速度は（Ａ）の噛込み異常に比べて遅く、電流値は（Ａ）の場合よりもゆっくりと上昇して５Ａの上限電流値に達し、そこで電流遮断される。
電流遮断により一旦ゼロとなった電流値は、（Ａ）の噛込み異常の場合及び（Ｂ）の振動異常の場合の何れにおいても、その後０．１ミリ秒の間隔で電流値を検出するドライバ５６による通電開始によって再び上昇し、（Ａ）及び（Ｂ）に示す波形に従って電流値を変化させ、これを繰り返す。

一方マイコン５８は、ドライバ５６の電流値検出の時間間隔０．１ミリ秒よりも長い時間間隔の１０ミリ秒の時間間隔（第２設定時間間隔）で、その間の平均の電流値を検出し、これを繰り返すことで電流値監視を行う。
ここでマイコン５８による電流値の検出値は、図３（Ａ）の噛込み異常の場合の電流値の検出値（図中Ｋ）に対して、図３（Ｂ）の振動異常の場合の電流値の検出値（図中Ｂ）の方が高くなる。

この実施形態では、それら電流値の違いに着目し、噛込み異常のときに検出される電流値Ｋと、振動異常のときに検出される電流値Ｓとの間に基準電流値Ｐを設定し、検出された電流値が基準電流値Ｐ未満か或いはそれ以上かによって、回転数低下を来たした異常が噛込み異常によるものか、或いは振動異常によるものかをマイコン５８において判定する。

図４は、上記噛込み異常が生じた場合及び振動異常が生じた場合の実際の回転数変化と電流値変化とを表している。
但し図中（Ｂ）は噛込み異常を生じた場合の回転数及び電流値の変化を、また（Ａ）は振動異常を生じた場合の回転数の変化及び電流値の変化を表している。

（Ａ）に示しているように、上記の振動異常を生じるとモータ４２（回転刃４０）の回転数は、正常時の２０００ｒｐｍよりも低くなる。具体的にはここでは設定した下限回転数１２００ｒｐｍよりも低くなる。また併せて電流値が正規の通常モードでの動作時よりも低くなる。但しこのときの電流値は、設定した基準電流値Ｐである２Ａよりも高い値となる。

一方（Ｂ）に示しているように噛込み異常を生じた場合には、モータ４２（回転刃４０）の回転数はゼロとなり、またそのときの電流値は基準電流値２Ａよりも低いものとなる。
逆に言えば、回転数が下限回転数１２００ｒｐｍよりも低くなった場合において、そのときの電流値が２Ａよりも低ければ噛込み異常によるものと判定でき、また電流値が基準電流値２Ａ以上であれば振動異常によるものと判定することができることになる。

上記マイコン５８は、モータ４２の回転数及び電流値の監視を行って上記の異常を判定し、それぞれに応じた解除動作を行わせる。
尚回転数の検出は、この実施形態ではモータ４２に備えられた回転センサ（図示無し）にて行われる。この回転センサは、モータ４２の回転によって生じる磁気の変化を検出することによって回転数検出を行う。
但し回転刃４０の回転数検出を行なうことによって、間接的にモータ４２の回転数検出を行なうようになしても良い。
この回転センサからの信号はドライバ５６を通じてマイコン５８に送信され、マイコン５８はこれを受けて回転数監視を行う。

図２に、マイコンによる制御の具体的な内容がフローチャートとして示してある。
図２に示すようにこの実施形態では、粉砕動作開始後、マイコン５８においてモータ４２即ち回転刃４０の回転数監視及びモータ４２の電流値の監視を行い、そして回転数が設定した下限回転数の１２００ｒｐｍ以上であるときには特別の異常が生じていないものとして、正規の通常モードでの粉砕動作を行う（ステップＳ１６）。
具体的にはここでは、モータ４２を５秒間正転させた後に０．５秒間休止し、その後５秒間逆転させた後再び０．５秒間休止して正転に転じ、これを繰り返す通常モードでの粉砕動作を行う。

そして電流値が２Ａ以下を２秒間継続した場合には、生ごみが粉砕され終わったものとして粉砕停止する（ステップＳ１４，Ｓ３０）。或いは設定した運転満了時間Ｔ（Ｔ＝６０秒）を経過したときには、そこで粉砕を停止する（ステップＳ１８）。
尚、粉砕動作中に電流値が５Ａ以上で０．１秒以上継続した場合には、上記の噛込み異常，振動異常以外の他の何らかの異常が発生したものとして、そこで緊急停止を行う（ステップＳ１０，Ｓ２６）。

一方、粉砕動作中に回転数が１２００ｒｐｍ未満を０．５秒（第１設定時間）以上継続したと判定したときには（ステップＳ１２）、続いてステップＳ２０を実行し、電流値が２Ａ未満であるか否かを判断する。そして電流値が２Ａ未満であるときには噛込み異常が発生したものと判定し、ステップＳ２２において噛込み解除操作を既に実行しているか否かを判断する（ステップＳ２２）。

このとき、噛込み解除動作を未だ一度も行っていない場合には、続いてステップＳ２４を実行し、噛込み解除動作を行う。
ここで噛込み解除動作は、モータ４２を先ず０．５秒間休止させた後に回転数２０００ｒｐｍで今までとは違う方向の回転、即ち逆回転を１秒間行い、その後０．５秒間の休止を置いて正回転を１秒間行い、以下これを繰り返して正転，逆転を０．５秒の休止時間を間に挟んで併せて５回行う。
そしてこの一連の噛込み解除動作を行った後、再び元に戻ってステップＳ１０以下の各ステップを実行する。

この第１回目の噛込み解除動作で噛込みが解除されていない場合も有り得、この場合には再び回転数が１２００ｒｐｍ未満且つ電流値が２Ａ未満となることから、再度ステップＳ１２，Ｓ２０の実行によって現在の状態が噛込み異常の状態にあるものと判定され、そしてステップＳ２２で噛込み解除動作が既に１回実行済みであると判断されることとなる。
この場合には続いてステップＳ２４の実行、即ち噛込み解除動作は行われず、直ちにステップＳ２６の緊急停止が実行される。

即ちこの実施形態では上記のよう１回の粉砕動作中、２回目の噛込解除動作は行わないで緊急停止を行なう。
但し場合によって２回までは噛込解除動作を行い、３回目以降或いはそれ以上の複数回目の噛込解除動作を行わないで直ちに緊急停止を行なうようになすこともできる。

他方、ステップＳ２０において電流値が２Ａ未満でない、即ち２Ａ以上であると判断したときには、発生した異常が振動異常であると判定し、これに基づいてステップＳ２８において振動解除動作を実行する。
ここで振動解除動作は、先ず０．５秒の休止時間をおいて回転数２０００ｒｐｍで今までとは逆方向の回転（逆転）を１秒間行い、その後０．５秒の休止時間をおいて今度は正方向の回転を２０００ｒｐｍで１秒間行い、以下同様の動作を正転，逆転併せて合計３回繰り返し行う。
即ち振動解除動作は、基本的には噛込み解除動作と同様であるが、モータ４２の正転と逆転との合計回数を、噛込み解除動作のときよりも少ない３回行う。
そしてこの振動解除動作を実行した後、元に戻ってステップＳ１０以下の各ステップを実行する。

図４には上記噛込み解除動作を行ったとき、また振動解除動作を行ったときの回転数変化及び電流値変化を併せて示してある。
尚図４（Ｂ）では、第１回目の噛込み解除動作を行っても尚噛込み異常が解除されずに、その後緊急停止を行ったときの回転数及び電流値の状態も併せて示してある。
但し図４（Ａ）では、振動解除モードの実行によって振動異常が解消されたときの回転数，電流値の回復の状態を併せて示してある。

以上のように本実施形態では、モータ４２の回転数低下によって異常が発生したことを知ることができ、またそのときのモータ４２の電流値によって、その異常が噛込みによる異常か、振動による異常かを区別することができ、従ってそのような異常が生じたとき、それぞれの異常に応じて適正な異常解除のための動作を行わせることができる。

また本実施形態では、噛込み解除モードでの動作を１回行った後は、２回目の噛込み解除モードでの動作は行なわず、直ちに緊急停止を行う。
そしてこのことによって噛込み異常が長時間解除されないまま装置の運転が続行されることにより、生ごみの粉砕が進行しないばかりか、かえって装置にかかる負担が大となって装置故障を誘引するといった不都合を回避することができる。

一方、粉砕容器３２内部での生ごみの偏りによる振動異常の場合には、モータ４２の緊急停止は行わないで振動解除モードでの動作を繰り返し行わせる。
これにより確実に生ごみの偏りを緩和し若しくは解消して、振動異常を無くすことが可能となる。

以上本発明の実施形態を詳述したがこれはあくまで一例示である。例えば上記実施形態では第１設定時間と第２設定時間とを等しい時間としているが、それらの設定時間を異ならせるといったことも可能であるし、また本発明はディスポーザ以外の回転刃の回転により生ごみを粉砕する生ごみ粉砕装置一般に適用することが可能である等、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた形態で構成可能である。

本発明の実施形態である生ごみ粉砕装置示す図である。 同実施形態の生ごみ粉砕装置の動作の制御の内容をフローチャートで示す図である。 同実施形態におけるモータの電流値の変化の波形を模式的に表わした図である。 モータの実際の回転数と電流値の回転数の変化を示した図である。

符号の説明

１２ ディスポーザ（生ごみ粉砕装置）
４０ 回転刃
４２ モータ
５６ ドライバ
５８ マイコン（制御部）

Claims (6)

1. 回転刃と、該回転刃を回転駆動する電動式のモータと、該モータを作業制御する制御部とを備え、投入された生ごみを該回転刃の回転により粉砕する生ごみ粉砕装置において
   粉砕動作中に前記モータの電流値が上限電流値に達したときには通電遮断した上で再び通電開始する動作を、第１設定時間間隔で繰り返し行う安全装置を備えるとともに
   前記制御部を、前記モータの回転数と前記電流値を監視し、該回転数が第１設定時間継続して設定した下限回転数未満で且つ該電流値が該第１設定時間と同じ又は異なった第２設定時間継続して設定した基準電流値未満であるときには前記回転刃の噛込み異常と判定して噛込み解除モードでの動作を行わせ
   また前記第１設定時間継続して前記下限回転数未満で且つ前記電流値が前記第２設定時間継続して前記基準電流値以上であるときには振動による異常と判定して振動解除モードでの動作を行わせるものとなしたことを特徴とする生ごみ粉砕装置。
2. 請求項１において、前記制御部は、前記第１設定時間間隔よりも長い時間間隔で設定した第２設定時間間隔で前記モータの平均の電流値を検出し、前記監視を行うものであることを特徴とする生ごみ粉砕装置。
3. 請求項１，２の何れかにおいて、前記制御部は、前記噛込み解除モードでの動作を行わせた後に正規の通常モードでの動作に移行させ、設定した複数回目の噛込み異常が生じたと判定したときにはモータを緊急停止させるものであることを特徴とする生ごみ粉砕装置。
4. 請求項１，２の何れかにおいて、前記制御部は、前記振動解除モードでの動作を行わせた後は、正規の通常モードでの動作に移行させるものであることを特徴とする生ごみ粉砕装置。
5. 請求項１〜４の何れかにおいて、前記噛込み解除モードの動作は、前記モータの正転と逆転とを間に休止時間を挟んで複数回行うものであることを特徴とする生ごみ粉砕装置。
6. 請求項５において、前記振動解除モードの動作は、前記モータの正転と逆転とを間に休止時間を挟んで且つ前記噛込み解除モードよりも少ない回数で複数回行うものであることを特徴とする生ごみ粉砕装置。

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