JP5070845B2 - 加熱調理器 - Google Patents

Description

本発明は、一般家庭やオフィス、レストランなどで使用される加熱調理器に関するものである。

従来、この種の加熱調理器は、図４に示すように、調理容器２１が載置されるトッププレート２２と、調理容器２１の側部に対向して配置した赤外線センサ２３と、赤外線センサ２３の受光エネルギーから温度に換算する温度検出手段２４と、トッププレート２２の下方に配設された加熱コイル２５と、加熱コイル２５に高周波電流を流して調理容器２１を誘導加熱する加熱制御手段２６と、前記加熱制御手段２６に加熱を行うための条件を入力する入力手段２７を備えている。

使用者が入力手段２７を操作することによって加熱が開始されると、加熱制御手段２６からの信号により加熱コイル２５から高周波磁界が発生される。この高周波磁界によって調理容器２１が加熱され温度が上昇する。調理容器２１の温度は赤外線センサ２３によって測定され、温度検出手段２４によって温度に変換され、その結果に基づいて加熱制御手段２６は加熱量を制御している。
特開２００６−２９４２８４号公報

しかしながら、前記従来の構成では、調理容器２１の側部の温度を測定するためにトッププレート２２よりも上に配している。そのため、赤外線センサ２３は調理容器２１から放射される赤外線以外の赤外線も受光してしまうため、温度検出手段２４によって換算される温度の精度が悪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、赤外線センサはトッププレートの下方に配し、赤外線センサの直上を発光手段で照射することによって赤外線センサの位置をトッププレートに位置ずれなく表示して使い勝手を向上させると共に、赤外線センサの検出温度精度の良い加熱調理器を提供することを目的としている。

前記従来の課題を解決するために、本発明の加熱調理器は、調理物を加熱する調理容器を載置するトッププレートと、前記トッププレートを介して前記調理容器から放射された赤外線を検出する赤外線センサと、前記赤外線センサの受光したエネルギーより前記調理容器の温度を換算する温度検出手段と、前記調理容器を加熱するために誘導磁界を発生させる加熱コイルと、前記温度検出手段の温度情報により前記加熱コイルの高周波電流を制御して前記調理容器の加熱電力を制御する加熱制御手段と、前記赤外線センサの近傍を照射する可視光の発光手段と、前記トッププレート上に前記調理容器が載置されているかどうかを検出する調理容器検出手段とを備え、前記調理容器検出手段が前記トッププレート上に載置されていないことを検出した場合に前記発光手段が発光し、前記発光手段の発した光により前記トッププレートを介して前記赤外線センサの直上部分が光るように構成された加熱調理器としたものである。

これによって、赤外線センサの位置をトッププレートに位置ずれなく表示して使い勝手
を向上させると共に、赤外線センサの検出温度精度の良い加熱調理器を提供することができる。

本発明の加熱調理器は、調理容器の温度を応答遅れなく正確に測定することができるため、使用者の設定した温度に調理容器を制御して使い勝手の良い加熱調理器とすることができ、赤外線センサの位置をトッププレートに位置ずれなく表示することができるものである。

第１の発明は、調理物を加熱する調理容器を載置するトッププレートと、前記トッププレートを介して前記調理容器から放射された赤外線を検出する赤外線センサと、前記赤外線センサの受光したエネルギーより前記調理容器の温度を換算する温度検出手段と、前記調理容器を加熱する加熱コイルと、前記温度検出手段の温度情報により前記加熱コイルを制御して前記調理容器の加熱電力を制御する加熱制御手段と、前記赤外線センサの近傍を照射する可視光の発光手段と、前記トッププレート上に前記調理容器が載置されているかどうかを検出する調理容器検出手段とを備え、前記調理容器検出手段が前記トッププレート上に載置されていないことを検出した場合に前記発光手段が発光し、前記発光手段の発した光により、前記トッププレートを介して前記赤外線センサの直上部分が光るように構成された加熱調理器とすることにより、調理容器の載置する場所が明示されるため、外乱光の影響を受けにくくすることができ、かつ、赤外線センサの位置をトッププレートに位置ずれなく表示することができる。また、赤外線センサの直上に調理容器がないために赤外線センサが温度を計測できないことを使用者に知らせることができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の発光手段の発光波長は、トッププレートの透過波長範囲内であることにより、発光手段の発した光がトッププレートを介して使用者が見たときの視認性を高くすることができる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明の加熱調理器は、調理容器から放射された赤外線を赤外線センサまで導光するとともに、発光手段の発した光をトッププレート近傍まで導光する導光手段を備えたことにより、調理容器から放射された赤外線を確実を赤外線センサに導くとともに、発光手段の発した光が使用者から見えやすくすることによって調理容器の載置する場所が明示されるため、外乱光の影響を受けにくくすることができる。

第４の発明は、特に、第１から第３のいずれか１つの発明の加熱調理器は赤外線透過フィルターを備え、前記赤外線透過フィルターは赤外線センサの視野を覆うように配したことにより、調理容器以外から放射されている赤外線の影響を減らすことができる。

第５の発明は、特に、第４の発明の発光手段の発光波長は、赤外線透過フィルターの遮断周波数以下とすることにより、発光手段の発した光に赤外線センサが影響されることがないようにすることができる。

第６の発明は、特に、第４または第５の赤外線透過フィルターを、可視光域をカットするものとしたことにより、発光手段の発した光を赤外線センサが受光して調理容器の温度の誤差が大きくなることを防止することができる。

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、本発明の第１の実施の形態における加熱調理器の概略構成図を示すものである。

図１において、調理容器１は調理物を加熱するものである。トッププレート２は加熱調理器の外郭を形成する一部であり、調理容器１を載置するところである。トッププレート２は耐熱強化ガラス等で作られたもので、平面となっていることから掃除のし易さや美観といった面で優れている。

赤外線センサ３は調理容器１から放射されてくる赤外線を受光するものであって、調理容器１からの赤外線を直接赤外線センサ３で受光するため、調理容器１とトッププレート２の接触面積の大きさやトッププレート２の熱容量に左右されることなく調理容器１の温度変動に対して高速に反応することができる。

赤外線センサ３としては、フォトダイオード、フォトトランジスタ、サーモパイル、焦電素子、ポロメータなどが代表的なものであるが、赤外線センサ３以外の感温素子であってもかまわない。また、実際に赤外線のエネルギーを受光する部分と、そのエネルギーを受けて変換した物理量を増幅する手段等を含めて赤外線センサ３とする。

温度検出手段４は、赤外線センサ３の出力を温度に換算するものである。赤外線センサ３が受光したエネルギーは、そのエネルギーによって決まる電圧あるいは電流あるいは周波数などに変換されて出力される。温度検出手段４ではそれらの物理量から温度に変換し、加熱電力の制御に必要な情報として利用される。温度検出手段４は赤外線センサ３の物理量を入力する機能と、物理量を温度に換算する演算機能と、換算した温度を出力する機能をもつ。

加熱コイル５はトッププレート２の下方に配設され、加熱制御手段６は温度検出手段４の検出した温度に基づき、加熱コイル５に高周波電流を制御して調理容器１を誘導加熱する。

発光手段７はトッププレート２の下部に配置され、赤外線センサ３の近傍または視野近傍を照らすものである。実施の形態１の場合は、発光手段は、赤外線センサ３の近傍に配置されているが、赤外線センサ３の近傍または視野近傍を照らすことができるのであれば、どの位置に配置されてもかまわない。

入力手段８は、使用者が加熱の開始や停止を行うだけでなく、加熱出力の決定、揚げ物や湯沸かしといった自動で火力を調節するモードの選択、タイマーによる自動加熱停止の時間設定などを行うものである。入力手段８としてはスイッチ以外にも音声認識などであってもよく、その手段は限定されるものではない。また、図１ではトッププレート２と同一な面と、トッププレート２と垂直をなす面の両方に入力手段８を設けているが、どちらか一方であっても構わない。

以上のように構成された加熱調理器について、以下その動作、作用を説明する。

まず、加熱調理器の電源が投入されると、加熱制御手段６は発光手段７を点灯させて使用者に加熱可能な状態であることを明示するとともに、発光手段７の発した光がトッププレート２を介して赤外線センサ３の直上部分を光らせる。そのため、トッププレート２に孔を設けて赤外線センサ３を設けることを行わなくても、トッププレート２下に配置した赤外線センサ３の位置が分かり、トッププレート２に孔を設けることによる機械的強度の低下を防止することができる。そして、使用者は、トッププレート２上の赤外線センサ３
の直上部分に調理容器１を配置することが容易になり、調理容器１の温度を適切に検出することができる。また、発光手段７の発した光がトッププレート２を介して赤外線センサ３の直上部分を光らせるため、シールなどによって赤外線センサ３の位置をトッププレート２上に示す必要がなく、シールに汚れが付着することなどによるトッププレートの美観低下を防止し、かつ、赤外線センサの位置をトッププレートに位置ずれなく表示することができる。

トッププレート２上の赤外線センサ３の直上部分に調理容器１を配置した後、使用者によって加熱制御手段６に接続された入力手段８で加熱調理器に加熱開始の指示が発せられると、加熱制御手段６は接続されている加熱コイル５に高周波電流を供給する。調理容器１は、加熱コイル５の上方にあるトッププレート２に載置され、加熱コイル５とは磁気結合している状態にある。高周波電流を供給された加熱コイル５からは高周波磁界が発生し、調理容器１内には電磁誘導による渦電流が流れ、そのジュール熱のために調理容器１が加熱されるものである。

赤外線センサ３はトッププレート２を介して調理容器１から放射されてくる赤外線を受光し、その情報は温度検出手段４に送られる。温度検出手段４は、赤外線センサ３の受光したエネルギー量より調理容器１の温度を演算し、その温度情報を加熱制御手段６に送る。

加熱制御手段６は、使用者の指定した加熱電力に制御する一方、温度検出手段４から得た温度情報によっては加熱電力を抑制、あるいは加熱停止を行う。例えば、揚げ物調理を行うモードで加熱動作を開始した場合には、調理容器１を所定の温度で維持するように加熱電力を制御し、あるいは通常の加熱を行っていた際に調理容器１が異常な高温になっている場合に加熱電力を抑制、あるいは加熱停止を行い、油発火等がないように安全性を確保している。加熱制御手段６と温度検出手段４は同一のものであってもよく、ＤＳＰやマイコン等が使用されることが多いがそれに限定するものではなく、カスタムＩＣのようなものであっても構わない。

以上のように、本実施の形態においては、赤外線センサ３の近傍を照射する可視光の発光手段７を備え、発光手段７を点灯させることによって、発光手段７の発した光がトッププレート２を介して赤外線センサ３の直上部分が光るように構成することにより、図４のように調理容器１の側部に対向して赤外線センサ３を配していた場合に比較して、照明器具や太陽光などに含まれる赤外線を赤外線センサ３が受光することを防止し、温度検出手段４によって換算される温度の精度を向上できる。

また、赤外線センサ３が配置されている場所をトッププレート２上に明示することができ、加熱調理器においてはその明示された場所が調理容器１を載置する場所として適当であるということを示すことができる。

したがって、使用者は発光手段７の発した光が見えなくなるように調理容器１を載置することによって、赤外線センサ３としては調理容器１以外からの赤外線を受けることなく温度を測定することができる。また、そのことを使用者は視認できるため、使い勝手の良い加熱調理器とすることが可能となる。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２は、実施の形態１の発光手段７の発光波長を、トッププレート２の透過波長範囲内としたものである。

トッププレート２は加熱調理器の外郭を形成する一部であり、調理容器１を載置すると
ころである。使用者が誤って調理容器１を落とした場合や、機器の輸送中にトッププレート２が割れるといったことが想定されるため、トッププレート２には十分な機械的強度が要求される。また、調理容器１は加熱中に高温となるため、トッププレート２もそれに応じて高温となる。その後、低温の調理容器１に変更して加熱を行おうとすると、トッププレート２には熱的な衝撃が加わる。このような場合でもトッププレート２が割れないようにしなければならない。したがって、トッププレート２には結晶化ガラスである耐熱強化ガラス等が採用されている。

図２はトッププレートの透過率と発光ダイオードの相対放射強度を示す図である。トッププレート２の透過率は、図２のように０．５〜２．７μｍの範囲では８０％以上の高い透過率を持っている。しかしながら、その範囲を外れると急激に透過率が低くなってしまう。

したがって、トッププレート２の下に発光手段７を設け、発光手段７の発光波長をトッププレート２の透過波長範囲内とすることにより、使用者がトッププレート２を介してその光を視認できる。

（実施の形態３）
本発明の実施の形態３は、実施の形態１または２の発光手段７を発光ダイオードとしたものである。

実施の形態２で説明したように、発光手段７の発光波長はトッププレート２の透過波長範囲内でなければ視認性が悪くなる。またそれだけではなく、発光手段７の発光波長が広いと、赤外線センサ３の受光感度域と重なってしまい、発光手段７の光を赤外線センサ３が受光して、Ｓ／Ｎ比が悪くなってしまう。

したがって、発光手段７の発光波長としてはトッププレート２の透過波長範囲内であり、発光波長域が狭い方が視認性、赤外線センサ３のＳ／Ｎ比の両方にとって都合が良い。

発光手段７としては電球、ハロゲンランプ、蛍光灯等も考えられるが、発光波長の狭い発光ダイオードが最適である。

発光ダイオードは発光波長域が狭いために赤外線センサ３の受光感度域と離すことが可能であるだけでなく、損失が少ないために低電力で熱の発生も少ない。赤外線センサ３は温度が上昇すると出力も増加してしまい、誤差が大きくなる。したがって、赤外線センサ３の近傍に配置される発光手段７としては熱の発生が少ない発光ダイオードは最適である。

（実施の形態４）
本実施の形態４は、実施の形態１から３に記載の発光手段７を、加熱調理器の加熱開始前に発光するものであり、トッププレート２上に赤外線センサ３の視野を示す目印とすることができる。つまり、その光の上に調理容器１を載置すれば赤外線センサ３は調理容器１の温度を測定することができる。換言すれば、その光の上に調理容器１を載置しなければ、赤外線センサ３は調理容器１の温度を適切に測定することができないことになる。

よって、調理容器１を載置する際の目印として加熱開始前に発光手段７を点灯させ、光が見えなくなるように調理容器１を載置してもらうことを使用者に促し、赤外線センサ３が温度を計測することができるようになるものである。

（実施の形態５）
実施の形態５は、実施の形態１から４に記載の発光手段７を、加熱調理器の加熱開始後に消灯するものである。

実施の形態４で説明したように、発光手段７を点灯する目的は調理容器１を載置する際の目印とすることである。その際、調理容器１は光が見えなくなるように載置するため、載置した後は発光手段７が点灯しているか否かを使用者が視認することはできない。

加熱を開始した後は調理容器１を移動させられることはなく、光を視認することもできないため、発光手段７を消灯する。こうすることによって、消費電力を減らすことができ、さらには発光手段の寿命を長くすることができる。

（実施の形態６）
実施の形態６は、実施の形態１から５に記載の加熱調理器に、図１に示すように、調理容器１がトッププレート２上に載置されたかどうかを検出する調理容器検出手段９を備え、調理容器検出手段９がトッププレート２上に調理容器１が載置されていないことを検出した場合、発光手段が発光するようにしたものである。そして、調理容器検出手段９は加熱制御手段６に接続されており、調理容器検出手段９がトッププレート２上に調理容器１が載置されていないと判断した場合には加熱制御手段６が加熱をしないようにするものである。

こうすることによって、機器の破損を防止すると共に、調理容器１がない状態で加熱して無駄な電力を消費することを回避することができる。さらには、赤外線センサ３の視野に調理容器１がなく、赤外線センサ３が調理容器１の温度を検出できない状態で加熱を行って調理容器１が高温となって油発火等の危険がある状態になることを防ぐことができる。

調理容器検出手段９の方法としては、ピックアップコイルと発信回路を接続して磁気結合の変化によって判別する方法や、電極と発信回路を接続して容量の変化を判別する方法や、発光手段と受光手段によって発光した光が受光手段に返ってくるかどうかで判別する方法などが考えられるが、それに限定するものではない。また、調理容器検出手段９と加熱制御手段６は同一のものであってもよく、ＤＳＰやマイコン等が使用されることが多いがそれに限定するものではなく、カスタムＩＣのようなものであっても構わない。

調理容器検出手段９が調理容器１がないことを検出した場合、発光手段７を発光または点滅させることによって使用者に注意喚起を行い、調理容器１を正しい位置に載置するように促すことによって、より安全に使用することのできる加熱調理器とすることができる。

（実施の形態７）
実施の形態７は、実施の形態１から８に記載の加熱調理器に、図３に示すように、導光手段１０を設け、調理容器１から放射された赤外線を赤外線センサ３まで導光する。そうすることによってＳ／Ｎ比が向上し、温度検出手段４で算出される温度の誤差を小さくすることができる。

調理容器１からの赤外線を効率よく赤外線センサ３に導くため、導光手段１０の内面は鏡面仕上げなどを施すと良い。

また、導光手段１０は発光手段７の発した光をトッププレート２近傍まで導光する役割も兼用している。図３のように、発光手段７の発した光を導光手段１０の端から入れ、導光手段１０の内部を通って反対側の端から光を出すように構成することにより、赤外線の
導光とを兼用することができる。導光手段１０を設けることによってトッププレート２の近傍まで光を導くことができるため、使用者がトッププレート２を介してその光を見た際の視認性が向上するとともに、発光手段７の電力を小とすることができる。

導光手段１０としては金属でも樹脂製でもよく、トッププレート２の温度が赤外線センサ３に伝わらないように熱伝導の悪い材料の方が望ましい。

（実施の形態８）
実施の形態８は、実施の形態１から７に記載の加熱調理器に、図３に示すように、赤外線透過フィルター１１を赤外線センサ３の視野を覆うように配し、赤外線センサ３が調理容器１からの赤外線エネルギーを受光する際に不必要な波長のエネルギーをカットし、太陽光やその他のノイズ成分を除去することによって調理容器１の温度測定精度を高めるためのものである。

本発明で使用する赤外線透過フィルター１１は、遮断周波数以下の波長を持つ赤外線エネルギーは透過せず、遮断周波数以上の波長を持つ赤外線エネルギーは透過するという特性を持つものである。この赤外線透過フィルター１１としては、赤外線センサ３の感度波長域を透過するものであればハイパスフィルターであってもバンドパスフィルターであっても良い。

図３のように、赤外線透過フィルター１１を赤外線センサ３の近傍に配置してもよいが、トッププレート２の表面に赤外線透過フィルター１１を形成するコーティングを施しても同様の効果が得られる。

（実施の形態９）
実施の形態９は、実施の形態８に記載の発光手段７の発光波長は、赤外線透過フィルター１１の遮断周波数以下としたものである。

発光手段７の発した光が赤外線センサ３の視野に入ってしまうと、そのエネルギーはノイズとなりＳ／Ｎ比が悪化して温度検出の誤差となる。

したがって、赤外線透過フィルター１１によって発光手段７の発した光を遮断することによって赤外線センサ３の受光するエネルギーに影響を及ぼさないようにするため、赤外線透過フィルター１１の特性を決めることが望ましい。

したがって、赤外線透過フィルター１１の遮断周波数は発光手段７の発光波長より長波長とすることでＳ／Ｎ比の向上が図れ、温度測定精度の良い加熱調理器とすることができる。

（実施の形態１０）
実施の形態１０は、実施の形態８または９に記載の発光手段７の発光波長を、赤外線透過フィルター１１の遮断周波数以下としたものである。

図３で示すように、赤外線透過フィルター１１を赤外線センサ３の視野を覆うように配し、かつ、赤外線透過フィルターは、可視光域をカットするものとしたものである。

実施の形態９で、発光手段７の光を赤外線センサ３が受光しないように赤外線透過フィルター１１の遮断周波数を決定することを説明した。

赤外線センサ３のノイズ要因としては発光手段７の光以外にも、加熱調理器が設置され
たキッチンの照明などの可視光が存在する。

一般に、加熱調理器は油が発火しないように、安全装置を備えている場合が多い。油の発火温度は３３０〜３５０℃であるため、油を発火させないためには３００〜３３０℃程度を検出して、それ以上油の温度が上がらないように加熱出力を抑制、あるいは停止する制御によって油発火を防止すればよい。３００〜３３０℃程度の物体が放射する赤外線エネルギーのうち、可視光域の波長成分は割合として非常に少ないため、赤外線センサ３で検出することは困難である。換言すれば、可視光域の波長成分を赤外線センサ３が検出できなくても、温度の測定誤差としては少ない。

一方で、強い可視光が赤外線センサ３に入ると、赤外線センサ３は本来受光すべき調理容器１からの赤外線エネルギーと区別がつかないため温度検出の誤差となってしまう。したがって、３００〜３３０℃程度の温度までを検出すればよい加熱調理器であるならば、赤外線センサ３は可視光域を検出しないようにする方がデメリットよりもメリットの方が大きい。

よって、赤外線センサ３の視野を覆うように赤外線透過フィルター１１を配置し、赤外線透過フィルター１１は可視光域をカットする特性とすることによって不必要な波長のエネルギーを受けて温度検出の誤差を生じることがないようにすることができる。

（実施の形態１１）
実施の形態１１は、実施の形態１から１０に記載の赤外線センサのチップ材料をシリコンとしたものである。

赤外線センサ３の受光チップとしては様々な種類の材料がある。その中でも安価なチップ材料として、シリコンが存在する。シリコンをチップ材料とした赤外線センサ３の受光感度波長は、３２０〜１１００ｎｍぐらいである。実施の形態１２で説明したように、加熱調理器では油発火防止機能として必要な３００〜３３０℃程度を検出する赤外線センサ３が必要がある。その温度を検出でき、安価に製造することができる赤外線センサ３としてはシリコンをチップ材料とするものが最適である。また、シリコンでは可視光域を感度波長域として含むため、実施の形態１０で説明したような赤外線透過フィルター１１を設けることによって可視光線のノイズの影響を軽減してＳ／Ｎ比の向上を図り、測定誤差の少ない温度検知を実現することができる。それにより、鍋底温度を追従性良く温度検知し、その温度に基づいた自動調理や安全機能などを搭載した使い勝手の良い加熱調理器を実現することができる。

以上のように、本発明にかかる加熱調理器は、発光手段の発した光がトッププレートを介して感温素子の直上部分を光らせ、調理容器を載置する目印とすることができるため、赤外線センサに限られず、他の感温素子にも適用できる。

本発明の実施の形態１における加熱調理器の概略構成図 トッププレートの透過率と発光ダイオードの相対放射強度を示す図 本発明の実施の形態９における発光部の概略構成図 従来の加熱調理器の概略構成図

１ 調理容器
２ トッププレート
３ 赤外線センサ
４ 温度検出手段
５ 加熱コイル
６ 加熱制御手段
７ 発光手段
８ 入力手段
９ 調理容器検出手段
１０ 導光手段
１１ 赤外線透過フィルター

Claims (6)

1. 調理物を加熱する調理容器を載置するトッププレートと、前記トッププレートを介して前記調理容器から放射された赤外線を検出する赤外線センサと、前記赤外線センサの受光したエネルギーより前記調理容器の温度を換算する温度検出手段と、前記調理容器を加熱する加熱コイルと、前記温度検出手段の温度情報により前記加熱コイルを制御して前記調理容器の加熱電力を制御する加熱制御手段と、前記赤外線センサの近傍を照射する可視光の発光手段と、前記トッププレート上に前記調理容器が載置されているかどうかを検出する調理容器検出手段とを備え、前記調理容器検出手段が前記トッププレート上に載置されていないことを検出した場合に前記発光手段が発光し、前記発光手段の発した光により、前記トッププレートを介して前記赤外線センサの直上部分が光るように構成された加熱調理器。
2. 前記発光手段の発光波長は、前記トッププレートの透過波長範囲内である請求項１に記載の加熱調理器。
3. 前記調理容器から放射された赤外線を前記赤外線センサまで導光するとともに、前記発光手段の発した光を前記トッププレート近傍まで導光する導光手段を備えた請求項１または２に記載の加熱調理器。
4. 赤外線透過フィルターを備え、前記赤外線透過フィルターは前記赤外線センサの視野を覆うように配した請求項１〜３のいずれか１項に記載の加熱調理器。
5. 前記発光手段の発光波長は、前記赤外線透過フィルターの遮断周波数以下である請求項４に記載の加熱調理器。
6. 前記赤外線透過フィルターは、可視光域をカットするものとした請求項４または５に記載の加熱調理器。

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