WO2014056753A1 - Haushaltsgerät - Google Patents
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- WO2014056753A1 WO2014056753A1 PCT/EP2013/070397 EP2013070397W WO2014056753A1 WO 2014056753 A1 WO2014056753 A1 WO 2014056753A1 EP 2013070397 W EP2013070397 W EP 2013070397W WO 2014056753 A1 WO2014056753 A1 WO 2014056753A1
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F25D23/00—General constructional features
- F25D23/02—Doors; Covers
Definitions
- the invention relates to a household appliance, which has a body with an interior space, provided for opening and closing the interior door leaf and an electric door opening aid, which is adapted to support an opening of the door panel at least.
- DE 10 2006 061 083 A1 discloses a household refrigerating appliance with a body and a door leaf pivotably arranged relative to the body. On the door leaf, a seal is attached, which presses in the closed state of the door leaf against the body.
- the household refrigerator includes an electric door opening aid comprising a coil and a plunger with a permanent magnet. Due to a pushing or pulling on the door leaf, the coil is acted upon by a field current, so that the plunger extends automatically, thus at least to support an opening of the door leaf.
- the object of the invention is to provide a household appliance, which has a body with an interior, a door opening provided for opening and closing the interior door and a space-saving electric door opening aid which is adapted to at least support an opening of the door panel.
- a household appliance comprising a body with an interior space, a door leaf provided for opening and closing the interior, and an electric door opening aid which is arranged to at least assist opening of the door leaf and which comprises a DC motor and a DC motor driving power electronics having a buck converter and with a buck converter upstream rectifier stage, the rectifier stage transformerless substantially directly from a mains voltage of an electrical supply network generates a DC voltage from which the buck converter generates an electrical output voltage which is provided for driving the DC motor.
- the invention therefore comprises the door opening help the DC motor and the DC motor driving power electronics.
- the power electronics are provided, from the mains voltage of an electrical supply network to which the household appliance according to the invention is completed during operation to produce a DC voltage suitable for the DC motor.
- the mains voltage is an alternating voltage and has, for example, an effective value of 230V.
- the DC voltage for the DC motor is eg 24V.
- the DC motor for example, moves a plunger to at least assist in opening the door panel.
- the power electronics have the buck converter.
- Step-down converters which are also referred to as down-converters, are essentially DC-DC converters which generate an output voltage from an input DC voltage whose magnitude is smaller than the DC input voltage.
- the DC input voltage for the step-down converter is generated by means of the rectifier stage, which according to the invention is connected to the mains voltage substantially directly, ie without a transformer, during operation of the household appliance according to the invention.
- the power electronics does not include a transformer and can therefore be made relatively small or compact, so they can be used in household appliances that provide only a relatively small installation space available.
- the buck converter generates in the operation of the household appliance, the output voltage, which is the DC voltage for driving the DC motor.
- the household appliance is designed as a household refrigerator, which has a designated for cooling the interior refrigerant circuit.
- the household refrigerating appliance according to the invention may be, for example, a household refrigerator, a household freezer or a fridge-freezer.
- the door leaf is preferably mounted relative to the body with respect to a vertically extending pivot axis.
- the interior is cooled by means of the refrigerant circuit.
- the interior is, for example, a cold room, which is intended to be cooled to temperatures of about 10 ° C.
- the interior can also be a freezer, the target temperatures below the freezing point, preferably by -18 ° C, are.
- the power electronics can be designed such that the DC voltage is applied to the output side of the rectifier stage between a first node and a second node, wherein the electrical potential at the first node is higher than at the second node.
- the rectifier stage can have, for example, a rectifier. This may preferably have a first diode, a second diode, a third diode and a fourth diode.
- the first diode and the second diode can each be connected in reverse direction to the first node with one of its connections and the third diode and the fourth diode in each case with one of its terminals in the forward direction to the second node.
- the first diode and the third diode may be connected at their respective other terminals to a third node, and the second diode and the fourth diode may be connected at their respective other terminals to a fourth node.
- the rectifier rectifies the mains voltage.
- the rectifier can also be followed by at least one smoothing capacitor, which smoothes the DC voltage generated by the rectifier.
- the at least one smoothing capacitor may be connected between the first node and the second node.
- the buck converter can have a semiconductor switch which is set up to be switched on and off alternately during operation of the household appliance according to the invention in order to generate the electrical output voltage from the DC voltage.
- the semiconductor switch may be followed by a filter device, in particular a low-pass filter, which at least partially filters out AC voltage components of the output voltage.
- a semiconductor switch at least one transistor can be used.
- the semiconductor switch may be preferably formed as an N-type field effect transistor, which includes a source, a gate and a drain. N-type field effect transistors switch faster than P-type field effect transistors, which is why N-type field effect transistors have a lower power loss than P-type field effect transistors.
- the semiconductor switch can be arranged between the second node and a fifth node, so that essentially the electrical output voltage is applied between the first node and the fifth node. As already mentioned, the first node has a higher electrical potential than the second node.
- the semiconductor switch is connected on the output side of the rectifier with that node, which has the lower electrical potential, which is why in a relatively simple manner, the N-type transistor can be used as a semiconductor switch.
- the door opening aid may have a drive circuit which is set up to switch the semiconductor switch on and off alternately during operation of the household appliance according to the invention.
- the drive circuit may be connected to the gate of the N-type field effect transistor in order to turn it on and off alternately.
- the drive circuit has field-effect transistors which are selected such that both the N-type field-effect transistor of the buck converter and the two field-effect transistors of the drive circuit block at rest, then power losses of the power electronics with drive circuit can be reduced.
- the door opening aid of the home appliance according to the invention can, depending on the configuration, be used to automatically open household appliance doors, e.g. those of a household refrigerator, serve.
- FIG. 1 shows a household refrigerating appliance which has a body with an interior space, a door leaf provided for opening and closing the interior, and an electric door opening aid,
- Fig. 1 shows a household refrigerator 1 as an example of a household appliance.
- the household refrigerating appliance 1 is designed, for example, as a no-frost refrigerating appliance and has a body 2 with a coolable interior, which in the case of the present exemplary embodiment is divided into a freezer compartment 3 and a refrigerator compartment 4 arranged above the freezer compartment 3.
- the freezer compartment 3 is used, for example, for deep-freezing frozen goods at e.g. about minus 18 degrees Celsius.
- the refrigerator 4 and the freezer compartment 3 are separated by a heat insulating partition 9.
- the intermediate wall 9 is in the case of the present embodiment part of the body 2.
- the body 2 may in particular comprise a thermally insulated inner container, as is known in the art in principle.
- the domestic refrigeration appliance 1 comprises at least one refrigerant circuit, known in principle to a person skilled in the art, for cooling the freezer compartment 3 and the refrigerator compartment 4.
- the door leaves 5, 6 open the freezer compartment 3 and the refrigerator 4 are accessible.
- On the directed towards the refrigerator 4 side of the door provided for closing the refrigerator 4 door leaf 6 a plurality of door racks 12 are arranged for storing refrigerated goods in the case of the present embodiment.
- the door leaves 5, 6 are arranged relative to the body 2 by means of hinges pivotally, for example on the body 2, as is known in the art in principle. When the door leaves 5, 6 open the refrigerator 4 and the freezer compartment 3 are accessible.
- the eighth circumferentially secured which lie substantially airtight with closed door leaves 5, 6 on the body 2.
- a plurality of drawers 10 for storing frozen food and in the refrigerator 4 a plurality of shelves 1 1 are arranged for storing refrigerated goods.
- the household refrigerating appliance 1 further has a control device 21 shown in FIG. 2, which is set up to control the refrigerant circuit or, if appropriate, the refrigerant circuit during operation of the household refrigerating appliance 1 such that the freezer compartment 3 and the refrigerator compartment 4 are at least approximately predetermined or adjustable Have target temperatures, as is known in the art in principle.
- the household refrigerator 1 has an electric door opening aid 22. This is arranged to at least partially support an opening of the refrigerator 4 associated door leaf 6.
- the door opening aid 22 is foamed into the intermediate wall 9 in the present embodiment. It can operate completely independently, ie independently of the control device 21, or it can also be activated by the control device 21.
- the door opening aid 22 has a DC electric motor 23, a DC motor 23 driving power electronics 24 and a plunger 25 which can be moved by means of the DC motor 23.
- the DC motor 23, the power electronics 24 and the plunger 25 are arranged, for example, within a common housing 26.
- the door opening aid 22 is set up to at least partially support an opening of the door panel 6 assigned to the cooling space 4.
- it is arranged relative to the door leaf 6 such that the plunger 25, moved by the DC motor 23, extends from a retracted position to an extended position, if necessary, and thus opens the door leaf 6 at least to the extent that the magnetic seal 8 of the door panel 6 no longer rests on the body 2.
- the door opening aid 22 is arranged on the body 2 such that the plunger 25 presses during opening approximately in the middle against the door leaf 6.
- the door opening aid 22 comprises a sensor not shown in detail for detecting a movement of the door leaf 6.
- This sensor is eg coupled to the control device 21 and is adapted to detect a movement of the closed door leaf 6, whereupon the control device 21 the power electronics 24, so that the DC motor 23 moves the plunger 25 from its retracted to its extended position to at least partially open the door leaf 6.
- Suitable sensors are known to the person skilled in the art for example from DE 10 2006 061 083 A1 and are for example pressure or Hall sensors.
- the door opening aid 22 has its own control unit, which controls the power electronics 24 due to the signals of the sensor so that the DC motor 23 moves the plunger 25 from its retracted to its extended position to at least partially open the door leaf 6 ,
- an input means connected to the control device 21 or control unit of the door opening aid 22 may be provided, as a result of which the door opening aid 22 automatically extends the plunger 25 to at least partially open the door leaf 6.
- the input means may e.g. a button connected to the control device 21 or the control unit of the door opening aid 22, which is arranged, for example, on the outwardly directed side of the door leaf 6.
- the power electronics 24 comprises a rectifier stage 32 and a step-down converter 31 connected downstream of the rectifier stage 32.
- a circuit diagram of the power electronics 24 is shown in FIG.
- the rectifier stage 32 is set up to generate a DC voltage Ui directly from an electrical AC voltage of a supply network, ie the mains voltage U N.
- the mains voltage UN is in operation of the household refrigerating appliance 1 to a power supply 33 and has, for example, a nominal value of 230V.
- the rectifier stage 32 comprises a rectifier 36 known in principle to a person skilled in the art, which has in particular a first diode D1, a second diode D2, a third diode D3 and a fourth diode D4.
- the first diode D1 and the second diode D2 are each connected with one of their reverse-biased terminals to a first node K1, and the third diode D3 and the fourth diode D4 are each connected to one of their terminals in the forward direction to a second node K2.
- the first diode D1 and the third diode D3 are connected at their respective other terminals to a third node K3, and the second diode D2 and the fourth diode D4 are connected at their respective other terminals to a fourth node K4.
- the mains voltage U N is substantially present during operation of the household refrigerating appliance 1.
- the second node K2 is connected to ground in the case of the present embodiment.
- the rectifier stage 32 comprises a smoothing capacitor 37 connected downstream of the rectifier 36, which is connected between the first node K1 and the second node K2.
- the DC voltage Ui is a positive DC voltage and is applied to the first node K1 relative to the second node K2, ie the electrical potential at the first node is greater than the electrical potential at the second node K2.
- the DC voltage Ui is approximately 325V.
- the DC voltage Ui is the input voltage of the buck converter 31.
- the buck converter 31 comprises a clock stage 38 connected downstream of the rectifier stage 32.
- This comprises a controllable clock controllable semiconductor switch 39.
- the semiconductor switch 39 is connected in the case of the present embodiment between the second node K2 and a fifth node K5 and is driven for example by means of a drive circuit 46 shown in FIG. 4, so that the semiconductor switch 39 opens and closes according to a duty cycle.
- an electrical voltage U 2 is generated, which is applied between the first node K1 and the fifth node K5.
- the effective value of the electrical voltage U 2 is smaller than the effective value of the DC voltage U-
- the buck converter 31 also has a freewheeling diode D5, which is connected in the forward direction between the fifth node K5 and the first node K1.
- the buck converter 31 has a low-pass filter 40 connected downstream of the clock stage 38.
- the output voltage of the low pass filter 40 is the output voltage U A of the Wegsetzstellers 31, which represents the DC supply voltage of the DC motor 23 and, for example, applied to terminals 41.
- the clock ratio for the semiconductor switch 39 is chosen such that the output voltage U A of the buck converter 31 in the case of the present embodiment is 24 V.
- the low-pass filter 40 comprises a coil 42 which is connected between the first node K1 and a sixth node K6. At the sixth node K6 is also the output voltage U A of the buck converter 31 at.
- the low-pass filter 40 further comprises a capacitor 43 connected between the sixth node K6 and the fifth node K5, a further diode D6 reverse-connected between the sixth node K6 and the fifth node K5, and a second diode connected between the sixth node K6 and the fifth node K5 further varistor 44.
- the semiconductor switch 39 is a transistor, which is designed in particular as a field effect transistor 45.
- the field effect transistor 45 which is designed in particular as an N-type field effect transistor, comprises a source S, a gate (Control electrode) G and drain (drain) D.
- the field effect transistor 45 is connected with its drain D and its source S between the second node K2 and the fifth node K5.
- Parallel to the gate G and the source S of the field effect transistor 45 can still, as in the case of the present embodiment, the case, a resistor R and a Zener D diode Z be connected.
- the field effect transistor 45 or its gate G is driven by means of the drive circuit 46 shown in FIG.
- this comprises a first resistor R1, a second resistor R2, a first field effect transistor T1 and a second field effect transistor T2.
- the drive circuit 46 is supplied with a DC supply voltage of 10 V, which is applied to a supply node V.
- the first field effect transistor T1 is in particular an N-type field effect transistor whose source is connected to the supply node V and whose drain is connected to the gate terminal 47 of the field effect transistor 45.
- the gate of the first field effect transistor T1 is respectively connected to one of the terminals of the first resistor R1 and the second resistor R2.
- the other terminal of the first resistor R1 is connected to the supply node V and the other terminal of the second resistor R2 is connected to the drain of the second field effect transistor T2.
- the second field-effect transistor T2 is in particular a P-type field-effect transistor whose source is connected to ground.
- the gate of the second field effect transistor T2 is connected to a clock, not shown.
- the clock is eg a microcontroller.
- the field effect transistors T1, T2 of the drive circuit 46 are selected in particular such that in the idle state, both the field effect transistor 45 of the buck converter 31 and the two field effect transistors T1, T2 disable the drive circuit 46, that is not turned on. LIST OF REFERENCE NUMBERS
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Haushaltsgerät (1), das einen Korpus (2) mit einem Innenraum (4), ein zum Öffnen und Schließen des Innenraums (4) vorgesehenes Türblatt (6) und eine elektrische Türöffnungshilfe (22) aufweist. Die Türöffnungshilfe (22) ist eingerichtet, ein Öffnen des Türblatts (6) zumindest zu unterstützen und weist einen Gleichstrommotor (23) und eine den Gleichstrommotor (23) antreibende Leistungselektronik (24) auf. Die Leistungselektronik (24) weist einen Tiefsetzsteller (31) und eine dem Tiefsetzsteller (31) vorgeschaltete Gleichrichterstufe (32) auf. Die Gleichrichterstufe (32) erzeugt transformatorlos im Wesentlichen direkt aus einer Netzspannung (UN) eines elektrischen Versorgungsnetzes eine Gleichspannung (U1), aus der der Tiefsetzsteller (31) eine elektrische Ausgangsspannung (UA) erzeugt, welche zum Antreiben des Gleichstrommotors (23) vorgesehen ist.
Description
Haushaltsgerät
Die Erfindung betrifft ein Haushaltsgerät, welches einen Korpus mit einem Innenraum, ein zum Öffnen und Verschließen des Innenraums vorgesehenes Türblatt und eine elektrische Türöffnungshilfe aufweist, die eingerichtet ist, ein Öffnen des Türblatts zumindest zu unterstützen.
Die DE 10 2006 061 083 A1 offenbart ein Haushaltskältegerät mit einem Korpus und einem relativ zum Korpus schwenkbar angeordneten Türblatt. Am Türblatt ist eine Dichtung befestigt, die im geschlossenen Zustand des Türblatts gegen den Korpus drückt. Das Haushaltskältegerät umfasst eine elektrische Türöffnungshilfe, die eine Spule und einen Stößel mit einem Permanentmagneten umfasst. Aufgrund eines Drückens oder Ziehens am Türblatt wird die Spule mit einem Erregerstrom beaufschlagt, sodass der Stößel automatisch ausfährt, um somit ein Öffnen des Türblatts zumindest zu unterstützen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Haushaltsgerät anzugeben, welches einen Korpus mit einem Innenraum, ein zum Öffnen und Verschließen des Innenraums vorgesehenes Türblatt und eine platzsparendere elektrische Türöffnungshilfe aufweist, die eingerichtet ist, ein Öffnen des Türblatts zumindest zu unterstützen.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Haushaltsgerät, aufweisend einen Korpus mit einem Innenraum, ein zum Öffnen und Schließen des Innenraums vorgesehenes Türblatt und eine elektrische Türöffnungshilfe, die eingerichtet ist, ein Öffnen des Türblatts zumindest zu unterstützen und die einen Gleichstrommotor und eine den Gleichstrommotor antreibende Leistungselektronik mit einem Tiefsetzsteller und mit einer dem Tiefsetzsteller vorgeschalteten Gleichrichterstufe aufweist, wobei die Gleichrichterstufe transformatorlos im Wesentlichen direkt aus einer Netzspannung eines elektrischen Versorgungsnetzes eine Gleichspannung erzeugt, aus der der Tiefsetzsteller eine elektrische Ausgangsspannung erzeugt, welche zum Antreiben des Gleichstrommotors vorgesehen ist.
Erfindungsgemäß umfasst demnach die Türöffnungshilfe den Gleichstrommotor und die den Gleichstrommotor antreibende Leistungselektronik. Die Leistungselektronik ist vorgesehen, aus der Netzspannung eines elektrischen Versorgungsnetzes, an das das erfindungsgemäße Haushaltsgerät im Betrieb abgeschlossen ist, eine für den Gleichspannungsmotor geeignete Gleichspannung zu erzeugen. Die Netzspannung ist eine Wechselspannung und weist z.B. einen Effektivwert von 230V auf. Die Gleichspannung für den Gleichstrommotor ist z.B. 24V. Der Gleichstrommotor bewegt z.B. einen Stößel, um das Öffnen des Türblatts zumindest zu unterstützen.
Erfindungsgemäß weist die Leistungselektronik den Tiefsetzsteller auf. Tiefsetzsteller, die auch als Abwärtswandler bezeichnet werden, sind im Wesentlichen Gleichspannungswandler, die aus einer Eingangsgleichspannung eine Ausgangsspannung erzeugen, deren Betrag kleiner ist als die Eingangsgleichspannung. Die Eingangsgleichspannung für den Tiefsetzsteller wird mittels der Gleichrichterstufe erzeugt, welche erfindungsgemäß im Wesentlichen direkt, also transformatorlos im Betrieb des erfindungsgemäßen Haushaltsgerätes mit der Netzspannung verbunden ist. Somit umfasst die Leistungselektronik keinen Transformator und kann deshalb relativ klein bzw. kompakt ausgeführt werden, wodurch sie auch bei Haushaltsgeräten verwendet werden kann, die nur einen relativ kleinen Einbauraum zur Verfügung stellen. Der Tiefsetzsteller erzeugt im Betrieb des Haushaltsgerätes die Ausgangsspannung, welche die Gleichspannung zum Antreiben des Gleichstrommotors ist.
Nach einer Variante des erfindungsgemäßen Haushaltsgerätes ist dieses als ein Haushaltskältegerät ausgeführt, das einen zum Kühlen des Innenraums vorgesehenen Kältemittelkreislauf aufweist. Das erfindungsgemäße Haushaltskältegerät kann z.B. ein Haushaltskühlgerät, ein Haushaltsgefriergerät oder eine Kühl-Gefrierkombination sein. Das Türblatt ist beispielsweise relativ zum Korpus vorzugsweise bezüglich einer vertikal verlaufenden Schwenkachse gelagert. Der Innenraum wird mittels des Kältemittelkreislaufs gekühlt. Der Innenraum ist z.B. ein Kühlraum, der vorgesehen ist, auf Temperaturen um ca. 10°C gekühlt zu werden. Der Innenraum kann auch ein Gefrierraum sein, dessen Soll-Temperaturen unterhalb des Gefrierpunktes, vorzugsweise um -18°C, liegen. Aufgrund der trafolosen Leistungselektronik kann die Türöffnungshilfe relativ platzsparend im erfindungsgemäßen Haushaltskältegerät verbaut werden.
Die Leistungselektronik kann derart ausgeführt sein, dass die Gleichspannung ausgangsseitig von der Gleichrichterstufe zwischen einem ersten Knoten und einem zweiten Knoten anliegt, wobei das elektrische Potenzial am ersten Knoten höher ist als am zweiten Knoten. Die Gleichrichterstufe kann beispielsweise einen Gleichrichter aufweisen. Dieser kann vorzugsweise eine erste Diode, eine zweite Diode, eine dritte Diode und eine vierte Diode aufweisen. Insbesondere kann die erste Diode und die zweite Diode jeweils mit einem ihrer Anschlüsse in Sperrrichtung mit dem ersten Knoten und die dritte Diode und die vierte Diode jeweils mit einem ihrer Anschlüsse in Durchlassrichtung mit dem zweiten Knoten verbunden sein. Die erste Diode und die dritte Diode können mit ihren jeweiligen anderen Anschlüssen mit einem dritten Knoten und die zweite Diode und die vierte Diode können mit ihren jeweiligen anderen Anschlüssen mit einem vierten Knoten verbunden sein. Zwischen dem dritten Knoten und dem vierten Knoten liegt dann im Betrieb des Haushaltsgerätes im Wesentlichen die Netzspannung an. Der Gleichrichter richtet die Netzspannung gleich. Dem Gleichrichter kann auch wenigstens ein Glattungskondensator nachgeschaltet sein, welche die vom Gleichrichter erzeugte Gleichspannung glättet. Der wenigstens eine Glättungskondensator kann zwischen dem ersten Knoten und dem zweiten Knoten geschaltet sein. Der Tiefsetzsteller kann einen Halbleiterschalter aufweisen, welcher eingerichtet ist, im Betrieb des erfindungsgemäßen Haushaltsgerätes abwechselnd ein- und ausgeschaltet zu werden, um aus der Gleichspannung die elektrische Ausgangsspannung zu erzeugen. Dem Halbleiterschalter kann eine Filtereinrichtung, insbesondere ein Tiefpassfilter nachgeschaltet sein, welcher Wechselspannungsanteile der Ausgangsspannung zumindest teilweise heraus filtert. Als Halbleiterschalter kann wenigstens ein Transistor verwendet werden.
Der Halbleiterschalter kann vorzugsweise als ein N-Typ Feldeffekttransistor ausgebildet sein, welcher eine Source, ein Gate und ein Drain umfasst. N-Typ Feldeffekttransistoren schalten schneller als P-Typ Feldeffekttransistoren, weshalb N-Typ Feldeffekttransistoren eine geringere Verlustleistung als P-Typ Feldeffekttransistoren aufweisen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Haushaltsgerätes kann der Halbleiterschalter zwischen dem zweiten Knoten und einem fünften Knoten angeordnet sein, sodass im Wesentlichen zwischen dem ersten Knoten und dem fünften Knoten die elektrische Ausgangsspannung anliegt. Am ersten Knoten liegt, wie bereits erwähnt, im Vergleich zum zweiten Knoten ein höheres elektrisches Potenzial an. In diesem Fall ist also der Halbleiterschalter ausgangsseitig vom Gleichrichter mit demjenigen Knoten verbunden, welcher das niedrigere elektrische Potenzial aufweist, weshalb in relativ einfacher Weise der N-Typ Transistor als Halbleiterschalter verwendet werden kann. Die Türöffnungshilfe kann eine Ansteuerschaltung aufweisen, die eingerichtet ist, im Betrieb des erfindungsgemäßen Haushaltsgerätes den Halbleiterschalter abwechselnd ein- und auszuschalten. Insbesondere kann die Ansteuerschaltung mit dem Gate des N- Typ Feldeffekttransistors verbunden sein, um diesen abwechselnd ein- und auszuschalten.
Wenn nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Haushaltsgerätes die Ansteuerschaltung Feldeffekttransistoren aufweist, die derart gewählt sind, dass im Ruhezustand sowohl der N-Typ-Feldeffekttransistor des Tiefsetzstellers als auch die beiden Feldeffekttransistoren der Ansteuerschaltung sperren, dann können Verlustleistungen der Leistungselektronik mit Ansteuerschaltung verringert werden.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Haushaltsgerät wird somit eine tranformatorlose DC- Motoransteuerung an einem AC-Netz insbesondere auf kleinstem Raum ermöglicht. Die Türöffnungshilfe des erfindungsgemäßen Hauhaltsgerätes kann je nach Ausgestaltung dem automatischen Öffnen von Haushaltsgerätetüren, z.B. die eines Haushaltkühlschranks, dienen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist exemplarisch in den beigefügten schematischen Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 ein Haushaltskältegerät, das einen Korpus mit einem Innenraum, ein zum Öffnen und Verschließen des Innenraums vorgesehenes Türblatt und eine elektrische Türöffnungshilfe aufweist,
Fig. 2 ein Prinzipschaltbild der Türöffnungshilfe,
Fig.3 eine Leistungselektronik der Türöffnungshilfe und
Ansteuerschaltung der Leistungselektronik. Die Fig. 1 zeigt ein Haushaltskältegerät 1 als Beispiel eines Haushaltsgeräts. Das Haushaltskältegerät 1 ist beispielsweise als No-Frost Kältegerät ausgebildet und weist einen Korpus 2 mit einem kühlbaren Innenraum auf, der im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels in einen Gefrierraum 3 und einen oberhalb des Gefrierraums 3 angeordneten Kühlraum 4 aufgeteilt ist. Der Gefrierraum 3 dient beispielsweise zum Tiefgefrieren von Gefriergut bei z.B. ca. minus 18 Grad Celsius. Der Kühlraum 4 und der Gefrierraum 3 sind durch eine Wärme isolierende Zwischenwand 9 voneinander getrennt. Die Zwischenwand 9 ist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels Teil des Korpus 2. Der Korpus 2 kann insbesondere einen wärmeisolierten Innenbehälter umfassen, wie dies dem Fachmann im Prinzip bekannt ist.
Das Haushaltskältegerät 1 umfasst wenigstens einen dem Fachmann im Prinzip bekannten Kältemittelkreislauf zum Kühlen des Gefrierraums 3 und des Kühlraums 4.
Das Haushaltskältegerät 1 weist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels zwei Türblätter 5, 6 zum Verschließen des Gefrierraums 3 bzw. des Kühlraums 4 auf. Bei geöffneten Türblättern 5, 6 sind der Gefrierraum 3 und der Kühlraum 4 zugänglich. An der in Richtung Kühlraum 4 gerichteten Seite des zum Verschließen des Kühlraums 4 vorgesehenen Türblatts 6 sind im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels mehrere Türabsteller 12 zum Lagern von Kühlgut angeordnet. Die Türblätter 5, 6 sind relativ zum Korpus 2 mittels Scharniere schwenkbar z.B. am Korpus 2 angeordnet, wie dies dem Fachmann im Prinzip bekannt ist. Bei geöffneten Türblättern 5, 6 sind der Kühlraum 4 und der Gefrierraum 3 zugänglich. Außerdem sind an den nach Innen gerichteten Flächen der Türblätter 5, 6 jeweils eine dem Fachmann im Prinzip bekannte Magnetdichtung 7, 8
umlaufend befestigt, die bei geschlossenen Türblättern 5, 6 am Korpus 2 im Wesentlichen luftdicht anliegen.
Im Gefrierraum 3 sind beispielsweise mehrere Schubladen 10 zum Lagern von Gefriergut und im Kühlraum 4 sind mehrere Fachböden 1 1 zum Lagern von Kühlgut angeordnet.
Das Haushaltskältegerät 1 weist ferner eine in der Fig. 2 dargestellte Steuervorrichtung 21 auf, die eingerichtet ist, den oder die Kältemittelkreislaufe, gegebenenfalls den Kältemittelkreislauf im Betrieb des Haushaltskältegerätes 1 derart anzusteuern, dass der Gefrierraum 3 und der Kühlraum 4 zumindest in etwa vorgegebene oder einstellbare Soll- Temperaturen aufweisen, wie dies dem Fachmann im Prinzip bekannt ist.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels weist das Haushaltskältegerät 1 eine elektrische Türöffnungshilfe 22 auf. Diese ist eingerichtet, ein Öffnen des dem Kühlraum 4 zugeordneten Türblatts 6 zumindest teilweise zu unterstützen. Die Türöffnungshilfe 22 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel in die Zwischenwand 9 eingeschäumt. Sie kann völlig eigenständig, also unabhängig von der Steuervorrichtung 21 arbeiten oder auch von der Steuervorrichtung 21 angesteuert werden.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels weist die Türöffnungshilfe 22 einen elektrischen Gleichspannungsmotor 23, eine den Gleichspannungsmotor 23 antreibende Leistungselektronik 24 und einen Stößel 25 auf, der mittels des Gleichspannungsmotors 23 bewegt werden kann. Der Gleichspannungsmotor 23, die Leistungselektronik 24 und der Stößel 25 sind beispielsweise innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses 26 angeordnet.
Die Türöffnungshilfe 22 ist eingerichtet, ein Öffnen des dem Kühlraum 4 zugeordneten Türblatts 6 zumindest teilweise zu unterstützen. Dazu ist diese im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels derart relativ zum Türblatt 6 angeordnet, dass der Stößel 25, bewegt durch den Gleichspannungsmotor 23, bei Bedarf von einer eingefahrenen Stellung in eine ausgefahrene Stellung ausfährt und somit das Türblatt 6 zumindest soweit öffnet, dass die Magnetdichtung 8 des Türblatts 6 nicht mehr am Korpus 2 anliegt. Vorzugsweise ist die Türöffnungshilfe 22 derart am Korpus 2 angeordnet, dass der Stößel 25 während des Öffnens in etwa mittig gegen das Türblatt 6 drückt.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels umfasst die Türöffnungshilfe 22 einen nicht näher dargestellten Sensor zum Erfassen einer Bewegung des Türblatts 6. Dieser Sensor ist z.B. mit der Steuervorrichtung 21 gekoppelt und ist eingerichtet, eine Bewegung des geschlossenen Türblatts 6 zu erfassen, woraufhin die Steuervorrichtung 21 die Leistungselektronik 24 ansteuert, sodass der Gleichspannungsmotor 23 den Stößel 25 von seiner eingefahrenen in seine ausgefahrene Stellung bewegt, um das Türblatt 6 zumindest teilweise zu öffnen. Geeignete Sensoren sind dem Fachmann beispielsweise aus der DE 10 2006 061 083 A1 bekannt und sind beispielsweise Druck- oder Hall- Sensoren. Somit ist es einem Benutzer des Haushaltskältegeräts 1 möglich, das geschlossene Türblatt 6 derart zu bewegen, sodass die Magnetdichtung 8 noch am Korpus 2 anliegt. Diese Bewegung wird durch den Sensor erkannt, woraufhin automatisch der Stößel 22 das Türblatt 6 aufstößt. Es ist aber auch möglich, dass die Türöffnungshilfe 22 eine eigene Steuereinheit aufweist, welche aufgrund der Signale des Sensors die Leistungselektronik 24 ansteuert, sodass der Gleichspannungsmotor 23 den Stößel 25 von seiner eingefahrenen in seine ausgefahrene Stellung bewegt, um das Türblatt 6 zumindest teilweise zu öffnen.
Alternativ oder zusätzlich kann auch anstelle des Sensors ein mit der Steuervorrichtung 21 bzw. Steuereinheit der Türöffnungshilfe 22 verbundenes Eingabemittel vorgesehen sein, aufgrund dessen Betätigen die Türöffnungshilfe 22 automatisch den Stößel 25 ausfährt, um das Türblatt 6 zumindest teilweise zu Öffnen. Das Eingabemittel kann z.B. eine mit der Steuervorrichtung 21 bzw. der Steuereinheit der Türöffnungshilfe 22 verbundene Taste sein, die beispielsweise an der nach außen gerichteten Seite des Türblatts 6 angeordnet ist.
Beim Schließen des geöffneten Türblatts 6 drückt die in Richtung Kühlraum 4 gerichtete Fläche des Türblatts 6 den Stößel 25 wieder in seine nicht ausgefahrene, d.h. eingefahrene Stellung. Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels umfasst die Leistungselektronik 24 eine Gleichrichterstufe 32 und einen der Gleichrichterstufe 32 nachgeschalteten Tiefsetzsteller 31. Ein Schaltplan der Leistungselektronik 24 ist in der Fig. 3 gezeigt.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist die Gleichrichterstufe 32 eingerichtet, direkt aus einer elektrischen Wechselspannung eines Versorgungsnetzes, d.h. der Netzspannung UN, eine Gleichspannung Ui zu erzeugen. Die Netzspannung UN liegt im Betrieb des Haushaltskältegerätes 1 an einem Netzanschluss 33 an und weist z.B. einen Nennwert von 230V auf. Zwischen dem Netzanschluss 33 und der Gleichrichterstufe 32 ist also kein Transformator geschaltet. Zwischen dem Netzanschluss 33 und der Gleichrichterstufe 32 kann aber beispielsweise, wie dies im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels gezeigt ist, eine Strom- und/oder Spannungssicherungsvorrichtung geschaltet sein, die z.B. eine Sicherung 34 und/oder einen Varistor 35 umfasst. Die Gleichrichterstufe 32 umfasst im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels einen dem Fachmann im Prinzip bekannten Gleichrichter 36, welcher insbesondere eine erste Diode D1 , eine zweite Diode D2, eine dritte Diode D3 und eine vierte Diode D4 aufweist. Die erste Diode D1 und die zweite Diode D2 sind jeweils mit einem ihrer Anschlüsse in Sperrrichtung mit einem ersten Knoten K1 und die dritte Diode D3 und die vierte Diode D4 sind jeweils mit einem ihrer Anschlüsse in Durchlassrichtung mit einem zweiten Knoten K2 verbunden. Die erste Diode D1 und die dritte Diode D3 sind mit ihren jeweiligen anderen Anschlüssen mit einem dritten Knoten K3 und die zweite Diode D2 und die vierte Diode D4 sind mit ihren jeweiligen anderen Anschlüssen mit einem vierten Knoten K4 verbunden. Zwischen dem dritten Knoten K3 und dem vierten Knoten D4 liegt im Betrieb des Haushaltskältegerätes 1 im Wesentlichen die Netzspannung UN an. Der zweiten Knoten K2 ist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels mit Masse verbunden.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels umfasst die Gleichrichterstufe 32 einen dem Gleichrichter 36 nachgeschalteten Glättungskondensator 37, welcher zwischen dem ersten Knoten K1 und dem zweiten Knoten K2 geschaltet ist. Die Gleichspannung Ui ist eine positive Gleichspannung und liegt am ersten Knoten K1 bezogen auf dem zweiten Knoten K2 an, d.h. das elektrische Potenzial am ersten Knoten ist größer als das elektrische Potenzial am zweiten Knoten K2. Bei einem Nennwert von 230V der Netzspannung UN beträgt die Gleichspannung Ui in etwa 325V. Die Gleichspannung Ui ist die Eingangsspannung des Tiefsetzstellers 31 .
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels umfasst der Tiefsetzsteller 31 eine der Gleichrichterstufe 32 nachgeschaltete Taktstufe 38. Diese umfasst einen steuerbaren
steuerbaren Halbleiterschalter 39. Der Halbleiterschalter 39 ist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels zwischen dem zweiten Knoten K2 und einem fünften Knoten K5 geschaltet und wird beispielsweise mittels einer in der Fig. 4 gezeigten Ansteuerschaltung 46 angesteuert, sodass der Halbleiterschalter 39 entsprechend einem Tastverhältnis öffnet und schließt. Dadurch wird eine elektrische Spannung U2 erzeugt, die zwischen dem ersten Knoten K1 und dem fünften Knoten K5 anliegt. Der Effektivwert der elektrischen Spannung U2 ist kleiner als der Effektivwert der Gleichspannung U-| .
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels weist der Tiefsetzsteller 31 noch eine Freilaufdiode D5 auf, welche in Durchlassrichtung zwischen dem fünften Knoten K5 und dem ersten Knoten K1 geschaltet ist.
Um Wechselspannungsanteile der elektrischen Spannung U2 zumindest teilweise heraus zu filtern, weist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Tiefsetzsteller 31 einen der Taktstufe 38 nachgeschalteten Tiefpassfilter 40 auf. Die Ausgangsspannung des Tiefpassfilters 40 ist die Ausgangsspannung UA des Tiefsetzstellers 31 , die die Versorgungsgleichspannung des Gleichstrommotors 23 darstellt und z.B. an Anschlüssen 41 anliegt. Das Taktverhältnis für den Halbleiterschalter 39 ist derart gewählt, dass die Ausgangsspannung UA des Tiefsetzstellers 31 im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels 24 V beträgt.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels umfasst der Tiefpassfilter 40 eine Spule 42, die zwischen dem ersten Knoten K1 und einem sechsten Knoten K6 geschaltet ist. Am sechsten Knoten K6 liegt ebenfalls die Ausgangsspannung UA des Tiefsetzstellers 31 an. Der Tiefpassfilter 40 umfasst ferner einen zwischen dem sechsten Knoten K6 und dem fünften Knoten K5 geschalteten Kondensator 43, eine in Sperrrichtung zwischen dem sechsten Knoten K6 und dem fünften Knoten K5 geschaltete weitere Diode D6 und einen zwischen dem sechsten Knoten K6 und dem fünften Knoten K5 geschalteten weiteren Varistor 44. Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels handelt es sich bei dem Halbleiterschalter 39 um einen Transistor, der insbesondere als ein Feldeffekttransistor 45 ausgeführt ist. Der Feldeffekttransistor 45, der insbesondere als ein N-Typ Feldeffekttransistor ausgeführt ist, umfasst eine Source (Quelle) S, ein Gate
(Steuerelektrode) G und ein Drain (Abfluss) D. Der Feldeffektransistor 45 ist mit seiner Drain D und seiner Source S zwischen dem zweiten Knoten K2 und dem fünften Knoten K5 geschaltet. Parallel zum Gate G und der Source S des Feldeffekttransistors 45 kann noch, wie dies im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Fall ist, ein Widerstand R und eine Zener-Ddiode Z geschaltet sein.
Wie bereits obenstehend erwähnt, wird der Feldeffekttransistor 45 bzw. dessen Gate G mittels der in der Fig. 4 gezeigten Ansteuerschaltung 46 angesteuert. Diese umfasst im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels einen ersten Widerstand R1 , einen zweiten Widerstand R2, einen ersten Feldeffekttransistor T1 und einen zweiten Feldeffekttransistor T2.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels wird die Ansteuerschaltung 46 mit einer Versorgungsgleichspannung von 10 V versorgt, welche an einem Versorgungsknoten V anliegt. Der erste Feldeffekttransistor T1 ist insbesondere ein N-Typ Feldeffekttransistor, dessen Source mit dem Versorgungsknoten V und dessen Drain mit dem Gate-Anschluss 47 des Feldeffekttransistors 45 verbunden ist. Das Gate des ersten Feldeffekttransistors T1 ist jeweils mit einem der Anschlüsse des ersten Widerstandes R1 und des zweiten Widerstandes R2 verbunden. Der andere Anschluss des ersten Widerstandes R1 ist mit dem Versorgungsknoten V verbunden und der andere Anschluss des zweiten Widerstandes R2 ist mit dem Drain des zweiten Feldeffekttransistors T2 verbunden. Der zweite Feldeffekttransistor T2 ist insbesondere ein P-Typ Feldeffekttransistor, dessen Source mit Masse verbunden ist. Das Gate des zweiten Feldeffekttransistors T2 ist mit einem nicht näher dargestellten Taktgeber verbunden. Der Taktgeber ist z.B. ein MikroController. Die Feldeffekttransistoren T1 , T2 der Ansteuerschaltung 46 sind insbesondere derart gewählt, dass im Ruhezustand sowohl der Feldeffekttransistor 45 des Tiefsetzstellers 31 als auch die beiden Feldeffekttransistoren T1 , T2 der Ansteuerschaltung 46 sperren, d.h. nicht durchgeschaltet sind.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Haushaltskältegerät
2 Korpus
3 Gefrierraum
4 Kühlraum
5, 6 Türblatt
7, 8 Magnetdichtung
9 Zwischenwand
10 Schubladen
11 Fachböden
12 Türabsteller
13 Boden
14 Taste
21 Steuervorrichtung
22 Türöffnungshilfe
23 Gleichspannungsmotor
24 Leistungselektronik
25 Stößel
26 Gehäuse
31 Tiefsetzsteller
32 Gleichrichterstufe
33 Netzanschluss
34 Sicherung
35 Varistor
36 Gleichrichter
37 Glättungskondensator
38 Taktstufe
39 Halbleiterschalter
40 Tiefpassfilter
41 Anschlüsse
42 Spule
43 Kondensator
44 Varistor
45 Feldeffekttransistor
46 Ansteuerschaltung
47 Gate-Anschluss
D Drain
D1 -D4 Dioden
D5 Freilaufdiode
D6 Diode
G Gate
K1 -K6 Knoten
R, R1 , R2 Widerstand
S Source
T1 , T2 Feldeffekttransistor
UA Ausgangsspannung
UN Netzspannung
Ui Gleichspannung u2 elektrische Spannung
Z Zenerdiode
Claims
PATENTANSPRÜCHE
Haushaltsgerät, aufweisend einen Korpus (2) mit einem Innenraum (4), ein zum Öffnen und Schließen des Innenraums (4) vorgesehenes Türblatt (6) und eine elektrische Türöffnungshilfe (22), die eingerichtet ist, ein Öffnen des Türblatts (6) zumindest zu unterstützen, dadurch gekennzeichnet, dass die Türöffnungshilfe (22) einen Gleichstrommotor (23) und eine den Gleichstrommotor (23) antreibende Leistungselektronik (24) mit einem Tiefsetzsteller (31 ) und mit einer dem Tiefsetzsteller (31 ) vorgeschalteten Gleichrichterstufe (32) aufweist, wobei die Gleichrichterstufe (32) transformatorlos im Wesentlichen direkt aus einer Netzspannung (UN) eines elektrischen Versorgungsnetzes eine Gleichspannung (Ui ) erzeugt, aus der der Tiefsetzsteller (31 ) eine elektrische Ausgangsspannung (UA) erzeugt, welche zum Antreiben des Gleichstrommotors (23) vorgesehen ist.
Haushaltsgerät nach Anspruch 1 , welches als ein Haushaltskältegerät (1 ) ausgeführt ist, das einen zum Kühlen des Innenraums (4) vorgesehenen Kältemittelkreislauf aufweist.
Haushaltsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichspannung (Ui ) ausgangsseitig von der Gleichrichterstufe (32) zwischen einem ersten Knoten (K1 ) und einem zweiten Knoten (K2) anliegt, wobei das elektrische Potenzial am ersten Knoten (K1 ) höher ist als am zweiten Knoten (K2).
Haushaltsgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichrichterstufe (32) einen Gleichrichter (36) aufweist, welcher eine erste Diode (D1 ), eine zweite Diode (D2), eine dritte Diode (D3) und eine vierte Diode (D4) aufweist, wobei die erste Diode (D1 ) und die zweite Diode (D2) jeweils mit einem ihrer Anschlüsse in Sperrrichtung mit dem ersten Knoten (K1 ) und die dritte Diode (D3) und die vierte Diode (D4) jeweils mit einem ihrer Anschlüsse in Durchlassrichtung mit dem zweiten Knoten (K2) verbunden sind, die erste Diode (D1 ) und die dritte Diode (D3) mit ihren jeweiligen anderen Anschlüssen mit einem dritten Knoten (K3) und die zweite Diode (D2) und die vierte Diode (D4) mit ihren jeweiligen
anderen Anschlüssen mit einem vierten Knoten (K4) verbunden sind, und zwischen dem dritten Knoten (K3) und dem vierten Knoten (D4) im Betrieb des Haushaltsgerätes (1 ) im Wesentlichen die Netzspannung (UN) anliegt.
Haushaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Tiefsetzsteller (31 ) einen Halbleiterschalter (39) aufweist, welcher eingerichtet ist, im Betrieb des Haushaltsgerätes (1 ) abwechselnd ein- und ausgeschaltet zu werden, um aus der Gleichspannung (Ui) zumindest indirekt die elektrische Ausgangsspannung (UA) zu erzeugen. 6. Haushaltsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Tiefsetzsteller (31 ) einen Halbleiterschalter (39) aufweist, welcher eingerichtet ist, im Betrieb des Haushaltsgerätes (1 ) abwechselnd ein- und ausgeschaltet zu werden, um aus der Gleichspannung (Ui) zumindest indirekt die elektrische Ausgangsspannung (UA) zu erzeugen, wobei der Halbleiterschalter (39) zwischen dem zweiten Knoten (K2) und einem fünften Knoten (K5) angeordnet ist, sodass im Wesentlichen zwischen dem ersten Knoten (K1 ) und dem fünften Knoten (K5) die elektrische Ausgangsspannung (UA) anliegt.
Haushaltsgerät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterschalter (39) als ein N-Typ Feldeffekttransistor (45) ausgebildet ist, welcher eine Source (S), ein Gate (G) und ein Drain (D) umfasst.
Haushaltsgerät nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Türöffnungshilfe (22) eine Ansteuerschaltung (46) aufweist, die eingerichtet ist, im Betrieb des Haushaltsgerätes (1 ) den Halbleiterschalter (39) abwechselnd ein- und auszuschalten.
Haushaltsgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Ansteuerschaltung (46) mit dem Gate (G) des N-Typ Feldeffekttransistor (45) verbunden ist, um diesen abwechselnd ein- und auszuschalten.
10. Haushaltsgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerschaltung (46) Feldeffekttransistoren (T1 , T2) aufweist, die derart gewählt
sind, dass im Ruhezustand sowohl der N-Typ-Feldeffekttransistor (45) als auch di beiden Feldeffekttransistoren (T1 , T2) der Ansteuerschaltung (46) sperren.
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