JP5040276B2 - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Description

本発明は、一般キッチンや業務用などに用いられる誘導加熱調理器に関するものである。

近年、この種の誘導加熱調理器は安全・清潔・高効率という優れた特徴が認知され、普及されている。これらの中には、商用電源と整流器との通電を接続／遮断する構成手段として、ロッカースイッチなどの接点容量の大きなスイッチに代わり、タクトスイッチなどの小信号系スイッチからの入力信号に基づき接点容量の大きな電源リレーを開閉制御し、整流器の出力間に平滑コンデンサを備えて、この平滑コンデンサの両端電圧に基づき電源リレーの接点のオン／オフを検知するものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−２６０５４０号公報

しかしながら、前記従来の構成では、通常、平滑コンデンサの静電容量は大きく、かつ整流器の出力間に接続される抵抗値は鍋などの加熱に寄与しない無駄な消費電流を抑えるために数百ｋΩのものを採用する。このため、電源リレーの接点をオフしたときの平滑コンデンサの放電時定数は数秒レベルと大きな値になってしまい、電源リレーの接点をオンからオフにした後、すぐには電源リレーの接点状態を正常に検知できないという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、電源リレー接点をオンからオフにしたときに、短時間後に電源リレーの接点状態を正常に検知できるようにした誘導加熱調理器を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の誘導加熱調理器は、制御手段が、電源リレーの接点をオンからオフにしたときに、インバータ回路を短時間駆動し平滑コンデンサ電圧検知手段からの入力信号に基づき前記電源リレーの接点溶着を検知するようにし、かつ、交流電源が第１の所定の電圧値よりも高いことを検知した場合には、インバータ回路の駆動を停止するとともに、電源リレーの接点をオンからオフに駆動したとしても接点状態検知を行わないとしたものである。また、電源リレーの接点溶着を検知すると電源リレーの接点をオンオフする電源リレー打ち直し動作を複数回行い、電源リレー打ち直し動作中を除き電源リレーの接点がオン駆動のときに平滑コンデンサ電圧検知手段からの入力信号に基づき交流電源が商用電源の定格電圧より低い第３の所定の電圧値よりも低いことを検知した場合、もしくは電源リレー打ち直し動作における電源リレーの接点オフ駆動時間よりも長い期間で連続して平滑コンデンサ電圧検知手段からの入力信号に基づき交流電源が商用電源の定格電圧より低い第３の所定の電圧値よりも低いことを検知した場合に、報知するものである。

これによって、電源リレーの接点が正常にオフできた場合は、インバータ回路の短時間駆動で平滑コンデンサの両端電圧を放電することができ、電源リレーの接点をオンからオフにした後、すぐに電源リレーの接点状態を正常に検知することができる。また、回路保護動作を維持することができるとともに、電圧値が高い場合には平滑コンデンサ電圧検知手段からの入力信号に基づく電源リレーの接点状態の検知も行わないようにして、回路を保護し、かつ電源リレーの打ち直し動作によって軽微な接点溶着を正常復帰させるとともに、打ち直し中の誤検知を防止する。

本発明の誘導加熱調理器は、電源リレー接点をオンからオフにしたときに、短時間後に電源リレーの接点状態を正常に検知できる。

第１の発明は、交流電源と、整流器と、交流電源と整流器との接続を開閉する電源リレーと、整流器の二次側の両端に接続した平滑コンデンサと、インバータ回路と、平滑コンデンサの両端電圧を検知する平滑コンデンサ電圧検知手段と、平滑コンデンサ電圧検知手段からの入力信号に基づき交流電源の電圧および電源リレーの接点状態を検知し、電源リレーおよびインバータ回路を駆動制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、電源リレ
ーの接点をオンからオフにしたときに、インバータ回路を短時間駆動し平滑コンデンサ電圧検知手段からの入力信号に基づき電源リレーの接点溶着を検知する接点状態検知を行うものとし、交流電源が第１の所定の電圧値よりも高いことを検知した場合には、インバータ回路の駆動を停止するとともに、電源リレーの接点をオンからオフに駆動したとしても接点状態検知を行わないようにし、電源リレーの接点溶着を検知すると電源リレーの接点をオンオフする電源リレー打ち直し動作を複数回行い、電源リレー打ち直し動作中を除き電源リレーの接点がオン駆動のときに平滑コンデンサ電圧検知手段からの入力信号に基づき交流電源が商用電源の定格電圧より低い第３の所定の電圧値よりも低いことを検知した場合、もしくは電源リレー打ち直し動作における電源リレーの接点オフ駆動時間よりも長い期間で連続して平滑コンデンサ電圧検知手段からの入力信号に基づき交流電源が商用電源の定格電圧より低い第３の所定の電圧値よりも低いことを検知した場合に、報知するものである。これによって、電源リレーの接点が正常にオフできた場合は、インバータ回路の短時間駆動で平滑コンデンサの両端電圧を放電することができ、電源リレーの接点をオンからオフにした後、すぐに電源リレーの接点状態を正常に検知することができる。さらに、回路保護動作を維持することができるとともに、電圧値が高い場合には平滑コンデンサ電圧検知手段からの入力信号に基づく電源リレーの接点状態の検知も行わないようにして、制御手段が電源リレーの接点状態を誤検知するのを防ぐことができる。また、電源リレーの打ち直し動作によって軽微な接点溶着を正常復帰させるとともに、打ち直し中の誤検知を防止する。

第２の発明は、特に、第１の発明において、制御手段は、電源リレーの接点をオフにして動作を開始し、電源リレーの接点をオフからオンにする前に、インバータ回路を短時間駆動し、平滑コンデンサ電圧検知手段からの入力信号に基づき電源リレーの接点溶着を検知するようにしたことにより、動作を開始する前から電源リレーの接点が溶着していたか否かを検知することができる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、制御手段は、平滑コンデンサ電圧検知手段からの入力信号に基づき交流電源が所定の電圧値よりも高いことを検知する構成としたことにより、例えば、１００Ｖ→２００Ｖの誤配線といった定常的に交流電源の電圧値が過度に高い状態の場合に、制御手段は、交流電源のピーク電圧付近で平滑コンデンサ電圧検知手段からの入力信号に基づき交流電源が所定の電圧値よりも高いことを検知するようにして、回路保護のためインバータ回路の駆動を停止するとともに、電源リレーの接点状態を誤検知するのを防ぐことができる。

第４の発明は、特に、第１または第２の発明において、平滑コンデンサの両端電圧を分圧した電圧と所定の電圧値とをコンパレータに入力し、比較結果に基づきＨ／Ｌ信号を出力する過電圧検知手段を備え、制御手段は、過電圧検知手段より入力する信号に基づいて平滑コンデンサの両端電圧を分圧した電圧が第２の所定値よりも大きいと判断すると交流電源が所定の電圧値よりも高いと検知して直ちにインバータ回路の駆動を停止する構成としたことにより、例えば、商用電源に印加される雷サージといった瞬間的に交流電源の電圧値が過度に高くなる場合にも、過電圧検知手段は、瞬間的な交流電源の電圧値の上昇に反応して出力信号を所定の論理に変更し、制御手段は、過電圧検知手段より入力する信号が所定の論理になると直ちにインバータ回路の駆動を停止して、電源リレー接点がオンのときの加熱動作に加えて、電源リレーの接点をオンからオフにするときも、雷サージからインバータ回路などを保護することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（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を示すものである。

図に示すように、本実施の形態における誘導加熱調理器は、電源スイッチ２は、タクトスイッチで構成され、電源スイッチ検知手段３が、電源スイッチ２からの入力信号に基づき電源スイッチ２のオンオフ状態を示す信号を出力する。

定格ＡＣ２００Ｖの商用電源１は、電源リレー４のリレー接点４ａおよび電流ヒューズ５を介して、整流器６の一次側入力端子に接続し、整流器６の二次側出力端子および加熱コイル９はインバータ回路８に接続する。また整流器６の二次側出力端子間に平滑コンデンサ７を接続し、平滑コンデンサ電圧検知手段１０は、平滑コンデンサ７の両端電圧を分圧して出力する。

入力手段１１は、加熱切／入キー１１ａ、アップキー１１ｂ、ダウンキー１１ｃで構成され、インバータ回路８の駆動有無および出力強弱を指示する。報知手段１２は、ＬＥＤやブザーなどで構成され、視覚的または聴覚的な報知を行う。

制御手段１３は、電源スイッチ検知手段３、平滑コンデンサ電圧検知手段１０、および入力手段１１より信号を入力し、インバータ回路８および報知手段１２を制御する。

直流電源１４は、商用電源１を入力源として、２０Ｖおよび５Ｖの直流電圧を生成し出力する。そして、電源スイッチ検知手段３、平滑コンデンサ電圧検知手段１０、入力手段１１、報知手段１２、および制御手段１３は、直流電源１４の出力する２０Ｖおよび５Ｖの直流電圧の両方または何れか一方を駆動源として動作する。

以上のように構成された誘導加熱調理器について、その動作、作用を説明する。

電源スイッチ検知手段３は、電源スイッチ２からの入力信号に基づき電源スイッチ２のオンオフ状態を、電源スイッチオフ状態→電源スイッチオン状態、または電源スイッチオン状態→電源スイッチオフ状態に交互に切り替え、電源スイッチオフ状態でＬ信号、電源スイッチオン状態でＨ信号を出力する。

制御手段１３は、インバータ回路８を制御して加熱コイル９に数十ｋＨｚの高周波電流を印加し、加熱コイル９と磁気結合する鍋などを誘導加熱する。

また、制御手段１３は、電源スイッチ検知手段３からの入力信号に基づき電源スイッチ２のオンオフ状態を検知し、電源スイッチオフ状態と検知すると電源リレー４のリレー接点４ａをオフし、電源スイッチオン状態と検知すると電源リレー４のリレー接点４ａをオンする。

また、制御手段１３は、電源スイッチオフで加熱オフを維持する電源スイッチオフモード、電源スイッチオンで加熱オフの初期モード、電源スイッチオンで所定の火力にて加熱する加熱モードといった、３つの動作モードを備えている。

そして、制御手段１３は、電源スイッチ検知手段３からの入力信号に基づき電源スイッチオフ状態を検知すると、電源スイッチオフモードに移行し、報知手段１２のＬＥＤを全て消灯するとともに、入力手段１１からの入力信号を受付不可とする。

その後、制御手段１３は、電源スイッチ検知手段３からの入力信号に基づき電源スイッチオフ状態→電源スイッチオン状態を検知すると、動作モードを電源スイッチオフモード→初期モードに移行し、入力手段１１からの入力信号を受付可能とするとともに、報知手段１２のブザーを駆動して電源スイッチオフ→オンになったことを示す報知（例えば、０．１秒吹鳴を１回）を行う。

その後、制御手段１３は、入力手段１１の加熱切／入キー１１ａからの入力信号に基づき、動作モードを初期モード→加熱モードに移行し、インバータ回路８を駆動して所定の火力にて加熱開始し、入力手段１１のアップキー１１ｂまたはダウンキー１１ｃからの入力信号に基づき、火力の設定を変更するとともに、報知手段１２のＬＥＤを制御して加熱有無や火力設定を表示し、報知手段１２のブザーを駆動して入力手段１１からの入力信号を受け付けたことを示す報知（０．１秒吹鳴を１回）を行う。

その後、制御手段１３は、電源スイッチ検知手段３からの入力信号に基づき電源スイッチオン状態→電源スイッチオフ状態を検知すると、動作モードを（加熱モードまたは初期モード）→電源スイッチオフモードに移行し、インバータ回路８を駆動停止して加熱オフするとともに、報知手段１２のＬＥＤを全て消灯し、報知手段１２のブザーを駆動して電源スイッチオン→オフになったことを示す報知（例えば、０．５秒吹鳴を１回）を行う。

また、制御手段１３は、商用電源１がピーク電圧になるタイミング近傍にて、平滑コンデンサ電圧検知手段１０より入力する電圧値に基づき商用電源１の電圧を検知し、初期モードや加熱モードのときに、例えば、１４０Ｖ≦商用電源１の電圧と検知すると、商用電源１の電圧に基づきインバータ回路８の出力電流を微調整して機器の出力電力が一定になるように制御する。また、例えば、７０Ｖ≦商用電源１の電圧＜１４０Ｖと検知すると、商用電源１の２００Ｖ→１００Ｖ誤配線と判定してインバータ回路８を駆動停止するとともに報知手段１２のＬＥＤを制御して商用電源１の誤配線である旨の報知を行う。また、例えば、商用電源１の電圧＜７０Ｖと検知すると、電流ヒューズ５破断と判定してインバータ回路８を駆動停止するとともに報知手段１２のＬＥＤを制御して電流ヒューズ５破断である旨の報知を行う。

また、制御手段１３は、商用電源１がピーク電圧になるタイミング近傍にて、平滑コンデンサ電圧検知手段１０より入力する電圧値に基づき、電源リレー４のリレー接点４ａの状態を検知し、例えば、電圧値≧（商用電源１の電圧７０Ｖ相当）で電源リレー４のリレー接点４ａがオン、電圧値＜（商用電源１の電圧７０Ｖ相当）で電源リレー４のリレー接点４ａがオフであると検知する。

そして、制御手段１３は、電源リレー４のリレー接点４ａをオフ→オンに変更し、平滑コンデンサ７への充電時定数だけ待機した後、および電源リレー４のリレー接点４ａをオン→オフに変更し、例えば、商用電源１の２周期（５０Ｈｚで４０ｍｓ、６０Ｈｚで約３３ｍｓ）だけインバータ回路８を最小レベルで駆動して平滑コンデンサ７を放電させた後に、前記の電源リレー４のリレー接点４ａ状態検知を行う。

以上の構成により、静電容量の大きな平滑コンデンサ７でも、電源リレー４のリレー接点４ａをオン→オフに変更してから数１０ｍｓといった短時間の後には、リレー接点４ａの状態を正確に検知することができる。

また、制御手段１３は、電源リレー４のリレー接点４ａのオン／オフ制御論理と、平滑コンデンサ電圧検知手段１０からの入力信号に基づき検知するリレー接点４ａのオン／オフ状態とが異なる場合は、電源リレー４のリレー接点４ａの制御論理を１秒間だけ反転した後に元の制御論理に戻して再度平滑コンデンサ電圧検知手段１０からの入力信号に基づきリレー接点４ａのオン／オフ状態を検知し直す電源リレー打ち直し動作を行い、前記電源リレー打ち直し動作を、例えば、８回実施してもリレー接点４ａが正常状態にならない場合は、報知手段１２のＬＥＤを制御して電源リレー４のリレー４ａ接点が異常である旨の報知を行う。

そして、制御手段１３は、前記電源リレー打ち直し動作のときは、先に述べた平滑コンデンサ電圧検知手段１０からの入力信号に基づく商用電源１の誤配線ならびに電流ヒューズ５破断検知を行わない。

または、制御手段１３は、平滑コンデンサ電圧検知手段１０からの入力信号に基づき、商用電源１の誤配線ならびに電流ヒューズ５破断と検知する状態が所定期間だけ継続すると、報知手段１２のＬＥＤを制御して商用電源１の誤配線または電流ヒューズ５破断である旨の報知を行うようにし、前記所定期間を、前記電源リレー打ち直し動作において電源リレー４のリレー接点４ａをオフする時間（１秒）より長く（例えば、１．２秒）なるように設定する。

以上の構成により、制御手段１３は、電源リレー打ち直し動作で電源リレー４のリレー接点４ａをオフしているときに、誤って商用電源１の誤配線や電流ヒューズ５破断と検知してしまうのを防ぐことができる。

また、直流電源１４は、電源スイッチ検知手段３へは、常時、直流電圧を出力して動作可能とするが、平滑コンデンサ電圧検知手段１０、入力手段１１、報知手段１２、および制御手段１３へは、電源スイッチ検知手段３からの入力信号に基づき電源スイッチオフ状態→電源スイッチオン状態を検知した場合は、直ちに直流電圧を出力して、これらの構成手段を動作可能とし、電源スイッチ検知手段３からの入力信号に基づき電源スイッチオン状態→電源スイッチオフ状態を検知した場合は、制御手段１３が電源リレー４のリレー接点４ａをオン→オフに変更し、平滑コンデンサ電圧検知手段１０からの入力信号に基づきリレー接点４ａが正常にオフしていると検知した後に、直流電圧の出力を遮断して待機電力の低減を図る。

そして、直流電源１４が、電源スイッチ検知手段３からの入力信号に基づき電源スイッチオフ状態→電源スイッチオン状態を検知して制御手段１３などへ直流電圧を出力すると、制御手段１３は、電源スイッチオフモードにて電源リレー４のリレー接点４ａをオフにして動作を開始し、電源スイッチ検知手段３からの入力信号に基づき電源スイッチオン状態を検知して電源リレー４のリレー接点４ａをオフ→オンにする前に、例えば、商用電源１の２周期（５０Ｈｚで４０ｍｓ、６０Ｈｚで約３３ｍｓ）だけインバータ回路８を最小レベルで駆動した後に電源リレー４のリレー接点４ａ状態を検知し、リレー接点４ａの異常を検知すると、報知手段１２のＬＥＤを制御して電源リレー４のリレー４ａ接点が異常である旨の報知を行う。

以上の構成により、制御手段１３は、動作を開始する前から電源リレー４のリレー接点４ａが溶着していたか否かを検知することができる。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２における誘導加熱調理器を示すものである。

実施の形態１と異なる点は、商用電源１を定格ＡＣ１００Ｖとし、制御手段１３は、商用電源１がピーク電圧になるタイミング近傍にて、平滑コンデンサ電圧検知手段１０より入力する電圧値に基づき商用電源１の電圧を検知し、初期モードや加熱モードのときに、例えば、１４０Ｖ≦商用電源１の電圧と検知すると、商用電源１の１００Ｖ→２００Ｖ誤配線と判定してインバータ回路８を駆動停止するとともに、報知手段１２のＬＥＤを制御して商用電源１の誤配線である旨の報知を行い、例えば、３５Ｖ≦商用電源１の電圧＜１４０Ｖと検知すると、商用電源１の電圧に基づきインバータ回路８の出力電流を微調整して機器の出力電力が一定になるように制御し、例えば、商用電源１の電圧＜３５Ｖと検知すると、電流ヒューズ５破断と判定してインバータ回路８を駆動停止するとともに報知手段１２のＬＥＤを制御して電流ヒューズ５破断である旨の報知を行うことである。

さらに、制御手段１３は、例えば、１４０Ｖ≦商用電源１の電圧と検知した場合は、電源リレー４のリレー接点４ａをオン→オフにするときも、例えば、商用電源１の２周期（５０Ｈｚで４０ｍｓ、６０Ｈｚで約３３ｍｓ）だけインバータ回路８を最小レベルで駆動するのを禁止し、その後の電源リレー４のリレー接点４ａ状態検知も行わないようにしたことである。

以上の構成により、制御手段１３は、定常的に商用電源１の電圧が過度に高い状態の場合に、回路保護のためにインバータ回路８を停止するとともに、電源リレー４のリレー接点４ａの状態を誤検知するのを防ぐことができる。

（実施の形態３）
図２は、本発明の実施の形態３における誘導加熱調理器を示すものである。

実施の形態１と異なる点は、平滑コンデンサ７の両端電圧を分圧した入力電圧と所定の電圧値とをコンパレータに入力して比較し、入力電圧≦所定の電圧値のときにＨ信号、入力電圧＞所定の電圧値のときにＬ信号を出力する過電圧検知手段１５を備え、制御手段１３は、過電圧検知手段１５よりＬ信号を入力すると商用電源１が所定の電圧値よりも高いと検知して直ちにインバータ回路８の駆動を停止することである。

さらに、制御手段１３は、過電圧検知手段１５よりＬ信号を入力する場合は、電源リレー４のリレー接点４ａをオン→オフにするときも、例えば、商用電源１の２周期（５０Ｈｚで４０ｍｓ、６０Ｈｚで約３３ｍｓ）だけインバータ回路８を最小レベルで駆動するのを禁止し、その後の電源リレー４のリレー接点４ａ状態検知も行わないようにしたことである。

以上の構成により、例えば、雷サージといった瞬間的に商用電源１の電圧値が過度に高くなる場合に、過電圧検知手段１５は、瞬間的な商用電源１の電圧値の上昇に反応して出力信号をＨ→Ｌに変更し、制御手段１３は、過電圧検知手段１５よりＬ信号を入力すると直ちにインバータ回路８の駆動を停止して、電源リレー４のリレー接点４ａがオンのときの加熱動作に加えて、電源リレー４のリレー接点４ａをオンからオフにするときも、雷サージからインバータ回路８などを保護するとともに、電源リレー４のリレー接点４ａの状態を誤検知するのを防ぐことができる。

以上のように、本発明にかかる誘導加熱調理器は、電源リレーの接点をオンからオフにしたときに、短時間後に電源リレーの接点状態を正常に検知できることとなるので、誘導加熱する加熱手段に加えて、ラジェントヒータやロースタヒータを備えた複合加熱調理器などへの用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１、２における誘導加熱調理器のブロック図 本発明の実施の形態３における誘導加熱調理器のブロック図

符号の説明

１ 商用電源
２ 電源スイッチ
３ 電源スイッチ検知手段
４ 電源リレー
５ 電流ヒューズ
６ 整流器
７ 平滑コンデンサ
８ インバータ回路
９ 加熱コイル
１０ 平滑コンデンサ電圧検知手段
１１ 入力手段
１２ 報知手段
１３ 制御手段
１４ 直流電源
１５ 過電圧検知手段

Claims (4)

1. 交流電源と、整流器と、交流電源と整流器との接続を開閉する電源リレーと、整流器の二次側の両端に接続した平滑コンデンサと、インバータ回路と、平滑コンデンサの両端電圧を検知する平滑コンデンサ電圧検知手段と、平滑コンデンサ電圧検知手段からの入力信号に基づき交流電源の電圧および電源リレーの接点状態を検知し、電源リレーおよびインバータ回路を駆動制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、
   前記電源リレーの接点をオンからオフに駆動したときに、前記インバータ回路を短時間駆動して前記平滑コンデンサ電圧検知手段からの入力信号に基づき前記電源リレーが接点溶着していると検知する、接点状態検知を行うものとし、
   前記交流電源が第１の所定の電圧値よりも高いことを検知した場合には、前記インバータ回路の駆動を停止するとともに、前記電源リレーの接点をオンからオフに駆動したとしても前記接点状態検知を行わないようにし、
   前記電源リレーの接点溶着を検知すると前記電源リレーの接点をオンオフする電源リレー打ち直し動作を複数回行い、前記電源リレー打ち直し動作中を除き前記電源リレーの接点がオン駆動のときに前記平滑コンデンサ電圧検知手段からの入力信号に基づき前記交流電源が商用電源の定格電圧より低い第３の所定の電圧値よりも低いことを検知した場合、もしくは前記電源リレー打ち直し動作における電源リレーの接点オフ駆動時間よりも長い期間で連続して前記平滑コンデンサ電圧検知手段からの入力信号に基づき前記交流電源が商用電源の定格電圧より低い第３の所定の電圧値よりも低いことを検知した場合に、報知手段を駆動する、
   誘導加熱調理器。
2. 前記制御手段は、前記電源リレーの接点をオフにして動作を開始し、前記電源リレーの接点をオフからオンに駆動する前に、前記インバータ回路を短時間駆動し、前記平滑コンデンサ電圧検知手段からの入力信号に基づき前記電源リレーの接点溶着を検知するようにした請求項１に記載の誘導加熱調理器。
3. 前記制御手段は、前記平滑コンデンサ電圧検知手段からの入力信号に基づき前記交流電源が前記第１の所定の電圧値よりも高いことを検知する構成とした請求項１または２に記載の誘導加熱調理器。
4. 前記平滑コンデンサの両端電圧を分圧した電圧と第２の所定の電圧値とをコンパレータに入力し、比較結果に基づきＨ／Ｌ信号を出力する過電圧検知手段を備え、前記制御手段は、前記過電圧検知手段より入力する信号に基づいて前記平滑コンデンサの両端電圧を分圧した電圧が前記第２の所定値よりも大きいと判断すると前記交流電源が前記第１の所定の電圧値よりも高いと検知して直ちにインバータ回路の駆動を停止する構成とした請求項１または２に記載の誘導加熱調理器。

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