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発明の名称 ガスこんろの燃焼制御装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−201053(P2001−201053A)
公開日 平成13年7月27日(2001.7.27)
出願番号 特願2000−4872(P2000−4872)
出願日 平成12年1月13日(2000.1.13)
代理人 【識別番号】100087767
【弁理士】
【氏名又は名称】西川 惠清 (外1名)
発明者 浦谷 伸一
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 燃料ガスを燃焼させるバーナの火力を調節する火力調節手段と、バーナの中心から所定距離の位置に配置され直上における調理容器の有無を検出する非接触式の物体センサと、物体センサによる調理容器の非検出時におけるバーナの火力の上限を検出時よりも小さくするように火力調節手段に指示する制御手段とを備えることを特徴とするガスこんろの燃焼制御装置。
【請求項2】 バーナの点火直前に物体センサによって調理容器が検出されないときには、バーナへの燃料ガスの供給量を調理容器の検出時よりも小さくしてバーナに点火することを特徴とする請求項1記載のガスこんろの燃焼制御装置。
【請求項3】 前記物体センサが超音波を間欠的に送波し、超音波の送波後から反射波を受波するまでの時間が規定範囲内であるときに調理容器が存在すると判断する超音波センサであることを特徴とする請求項1または請求項2記載のガスこんろの燃焼制御装置。
【請求項4】 燃料ガスを燃焼させるバーナの火力を調節する火力調節手段と、バーナの周囲における少なくとも3箇所に配置され調理容器の外側面までの距離を検出する3個以上の測距センサと、各測距センサにより検出された調理容器までの距離の関係に基づいて調理容器の大きさとバーナの中心に対する調理容器の中心の変位とを検出する位置検出手段と、バーナの中心から調理容器の外側面までの最小距離が小さいほどバーナの火力の上限を小さくするように火力調節手段に指示する制御手段とを備えることを特徴とするガスこんろの燃焼制御装置。
【請求項5】 バーナの点火直前に測距センサによって調理容器が検出されないときには、バーナへの燃料ガスの供給量を調理容器の検出時よりも小さくしてバーナに点火することを特徴とする請求項4記載のガスこんろの燃焼制御装置。
【請求項6】 バーナの点火直前に測距センサによって調理容器が検出されないときには、バーナに点火しないことを特徴とする請求項4記載のガスこんろの燃焼制御装置。
【請求項7】 前記測距センサが超音波を間欠的に送波し、超音波の送波から反射波を受波するまでの時間を距離に換算することにより調理容器までの距離を求める超音波センサであることを特徴とする請求項4ないし請求項6のいずれかに記載のガスこんろの燃焼制御装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、主として家庭用のガスこんろにおいて、炎が調理容器の周囲から溢れ出るのを防止するように火力を調節するガスこんろの燃焼制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般のガスこんろではバーナの火力を使用者が手操作で調節するように構成されている。したがって、五徳の上に鍋ややかんのような調理容器を載置している状態において、火力の調節具合によっては炎が調理容器の周囲から溢れ出すことがある。たとえば、調理容器の底の面積に対して火力が大きく設定されている場合、あるいはバーナの中心に対して調理容器の中心が変位している場合には、炎が調理容器の周囲から溢れ出すことになる。このように炎が調理容器の周囲に溢れ出すと、炎の一部が調理容器の加熱に用いられずにエネルギが無駄に消費されることになり、また調理容器の周囲に溢れ出した炎によって鍋の取手が過熱されたり、誤って着衣の袖を焦がしたりするおそれさえある。
【0003】この種の問題を解決すべく、特開平9−53827号公報や特開平9−264538号公報に記載されているように、鍋の大きさを検出する手段を設け、検出した大きさに応じて火力を調節するものが提案されている。
【0004】特開平9−53827号公報に記載された技術では、バーナの中心とは異なる部位に上下に移動可能な棒状の鍋径検出センサを設け、鍋を五徳に載置したときに鍋径検出センサが下方に押されると大径鍋と判断し、鍋径検出センサが下方に押されなければ所定の径より小さい小径鍋と判断するとともに、小径鍋と判断されたときには火力の上限を大径鍋よりも小さくする構成を採用している。この構成によって、鍋の外側面に炎が大きくはみ出るのを防止するのである。
【0005】また、特開平9−264538号公報に記載の技術では、径方向に複数個の温度センサまたは酸素濃度センサを配列するとともに、周方向においても位置を変えて複数列設け、鍋の位置および鍋の大きさを検出する構成が採用されている。こうして検出された鍋の位置および鍋の大きさに応じて、炎が鍋底の外方にはみ出さないように火力の上限を調節するのである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、特開平9−53827号公報に記載の技術では、上下に移動する機械式の鍋径検出センサを用いているものであるから、鍋を五徳に載置する際に鍋径検出センサの移動に伴う摩擦音によって不快感を生じたり、可動部が存在することによって故障率が増加したりする。また、大径の鍋を五徳に載置したときに鍋径検出センサが下向きに移動するものであるから、常時は鍋径検出センサの一部が五徳よりも上方に突出していることになり、調理中に鍋に直接当たる位置に鍋径検出センサが存在していることによって、鍋を揺するようなときに鍋径検出センサが邪魔になるという問題もある。
【0007】また、特開平9−264538号公報に記載の技術では、排気の温度や排気中の酸素濃度を検出するために、温度センサや酸素濃度センサを用いているものであり、バーナの点火後でなければ鍋の位置や大きさを検出することができないものである。つまり、点火時に大きな炎が生じたり炎が鍋の外側面に溢れ出る可能性がある。しかも、温度センサや酸素濃度センサは鍋の下方に配置されるから、煮こぼれによって温度センサや酸素濃度センサが汚れて鍋を検出できなくなる可能性もある。
【0008】本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、可動部分や調理容器に直接当接する部分がないことによって、故障率が低くかつ調理の邪魔にならなず、しかもバーナの点火前に調理容器を検出することができ、煮こぼれの影響を受けにくいガスこんろの燃焼制御装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、燃料ガスを燃焼させるバーナの火力を調節する火力調節手段と、バーナの中心から所定距離の位置に配置され直上における調理容器の有無を検出する非接触式の物体センサと、物体センサによる調理容器の非検出時におけるバーナの火力の上限を検出時よりも小さくするように火力調節手段に指示する制御手段とを備えるものである。
【0010】請求項2に係る発明は、請求項1の発明において、バーナの点火直前に物体センサによって調理容器が検出されないときには、バーナへの燃料ガスの供給量を調理容器の検出時よりも小さくしてバーナに点火することを特徴とする。
【0011】請求項3に係る発明は、請求項1または請求項2の発明において、前記物体センサが超音波を間欠的に送波し、超音波の送波後から反射波を受波するまでの時間が規定範囲内であるときに調理容器が存在すると判断する超音波センサであることを特徴とする。
【0012】請求項4に係る発明は、燃料ガスを燃焼させるバーナの火力を調節する火力調節手段と、バーナの周囲における少なくとも3箇所に配置され調理容器の外側面までの距離を検出する3個以上の測距センサと、各測距センサにより検出された調理容器までの距離の関係に基づいて調理容器の大きさとバーナの中心に対する調理容器の中心の変位とを検出する位置検出手段と、バーナの中心から調理容器の外側面までの最小距離が小さいほどバーナの火力の上限を小さくするように火力調節手段に指示する制御手段とを備えるものである。
【0013】請求項5に係る発明は、請求項4の発明において、バーナの点火直前に測距センサによって調理容器が検出されないときには、バーナへの燃料ガスの供給量を調理容器の検出時よりも小さくしてバーナに点火することを特徴とする。
【0014】請求項6に係る発明は、請求項4の発明において、バーナの点火直前に測距センサによって調理容器が検出されないときには、バーナに点火しないことを特徴とする。
【0015】請求項7に係る発明は、請求項4ないし請求項6の発明において、前記測距センサが超音波を間欠的に送波し、超音波の送波から反射波を受波するまでの時間を距離に換算することにより調理容器までの距離を求める超音波センサであることを特徴とする。
【0016】
【発明の実施の形態】(実施形態1)本実施形態では、直上における調理容器の有無を検出する超音波センサを用いることによって、調理容器の大きさを判別する構成例について説明する。
【0017】図2に示すガスこんろは2個のバーナ(図示せず)を備える2口型であって、こんろ本体1のトッププレート2には各バーナに対応した円形の開口部3が形成され、各開口部3にはそれぞれバーナの周囲を囲む形で汁受け皿4が配置される。また、開口部3には鍋ややかんのような調理容器5(図1参照)が載置される五徳6が設けられる。汁受け皿4にはバーナの中心(つまり開口部3の中心)から所定距離の位置に超音波センサ7が配置される。超音波センサ7を配置する位置は、五徳6の最内端を通る円周と最外端を通る円周との間の適宜位置に設定される。ただし、超音波センサ7の直上に五徳6が重複しないように、五徳6と超音波センサ7との相対位置を設定する。
【0018】本実施形態に用いる超音波センサ7は、所定の距離範囲内における物体の有無を検出する物体センサであって、超音波を間欠的に送波し、超音波の送波後に設定した規定の時間範囲内に反射波を受波するか否かによって所定距離範囲内における物体の有無を検出するものである。
【0019】上述したように本実施形態の超音波センサ7は直上における調理容器5の存否を検出するものであり、円形の平底を有する調理容器5を五徳6の上に載置し、バーナの中心と調理容器5の中心とをほぼ一致させているとすれば、図1(a)のように直径が比較的大きい調理容器5(以下、大径容器5aという)では超音波センサ7の直上に位置するが、図1(b)のように直径が比較的小さい調理容器5(以下、小径容器5bという)では超音波センサ7の直上に位置しないことになる。したがって、五徳6に載置された調理容器5と超音波センサ7との距離を含む距離範囲内の物体の有無を検出する超音波センサ7を用いることによって、図1(a)に示す(あるいは図2にaとして示す)大径容器5aを検出し、図1(b)に示す(あるいは図2にbとして示す)小径容器5bは検出しないようにすることができる。
【0020】ところで、バーナの火力はこんろ本体1の前面に設けた図3のような火力調節操作部8によって調節することができる。火力調節操作部8は、バーナの点火と消火とを交互に選択する入切操作部8aと、バーナの火力を段階的に変化させる一対の増減操作部8b,8cと、増減操作部8b,8cにより設定された火力を表示する表示器8dとを備える。入切操作部8aおよび増減操作部8b,8cは押操作される操作部であって、増減操作部8bを押操作すれば火力が1段階増加し、増減操作部8cを押操作すれば火力が1段階減少する。1段階の火力の変化量は適宜に設定される。表示器8dは複数個(図示例では5個)の発光ダイオードを一直線上に配列して構成され、火力が大きくなるほど点灯数が多くなるようにしてある。たとえば、最小火力では発光ダイオードが1個だけ点灯し、火力が大きくなるにしたがって左側の発光ダイオードから点灯数が順次増加するように構成される。したがって、本実施形態では5段階に火力が増加することになる。
【0021】図4に示すように、火力調整操作部8は回路部とともに温調操作基板11に実装され、温調操作基板11は超音波センサ7とともに制御手段としての制御回路10に接続される。制御回路10はバーナへの燃料ガスの供給経路に挿入された安全弁12および火力調節手段としての温調バルブ13を制御しており、バーナの点火時に安全弁12を開放し、消火時に安全弁12を閉止する。温調バルブ13には、オリフィスと電磁弁(ラッチ弁)との組を必要数設け各電磁弁の開閉によって燃料ガスの流量を段階的に変化させるものが用いられる。上述した増減操作部8b,8cはこの温調バルブ13の開量を調節するものである。制御回路10と電源Bとの間には器具栓としてのスイッチ14が挿入され、スイッチ14がオンになると制御回路10に通電されて安全弁12が開放されるようにしてある。また、スイッチ14がオンになると点火器15にも給電され、点火器15が作動してバーナを点火させるようになっている。本実施形態では上述した入切操作部8aによりスイッチ14がオンオフされる。
【0022】ここにおいて、制御回路10は、超音波センサ7により調理容器5が検出されるときには温調バルブ13を最大まで開放可能とし、超音波センサ7により調理容器5が検出されないときには温調バルブ13の開量の上限を制限する。つまり、温調操作基板11に設けた火力調節操作部8における増減操作部8bの押操作毎に火力が段階的に増加するが、超音波センサ7により調理容器5が検出されていないときには最大火力が制限される。本実施形態では火力が5段階に調節可能になっており、超音波センサ7によって調理容器5が検出されるときにはすべての発光ダイオードが点灯するまで火力を増加させることができるが、超音波センサ7によって調理容器5が検出されないときには、たとえば3個の発光ダイオードを点灯させる火力が上限になる。また、本実施形態では、点火時においても超音波センサ7による調理容器5の検出の有無に応じて点火時における温調バルブ13の開量を調節するようにしてある。つまり、スイッチ14がオンになった後の点火前に大径容器5aと判断されると温調バルブ13の開量を大きくし、小径容器5bと判断されると温調バルブ13の開量を小さくするのである。したがって、点火時に調理容器5が五徳6に載置されていない状態では大きな炎が発生することはなく、点火時に急に大きな炎が発生する危険を回避することができる。
【0023】以下に本実施形態の動作を説明する。図5に示すように、入切操作部8aの操作によって器具栓としてのスイッチ14がオンになると(S1)、バーナの点火前に超音波センサ7によって鍋のような調理容器5の大きさが判定される(S2)。調理容器5が大径容器5aであるか小径容器5bであるかに応じて、温調バルブ13の開量が調節され(S3,S4)、その後に点火器15により点火スパークを発生させる(S5)。こうしてバーナの点火が確認されると(一般には熱電対を用いてバーナ周辺の温度変化を検出する)(S6)、調理容器5の大きさを再度判定し(S7)、調理容器5の大きさに応じた火力の上限値を設定する(S8,S9)。以後は、バーナの燃焼を継続し(S10)、調理が終了すれば入切操作部8aを押操作して器具栓であるスイッチ14をオフにする(S11)。以上のように、本実施形態ではバーナの点火直前と点火直後とにおいて調理容器5の大きさを判定して、点火時における温調バルブ13の開量を調節するとともに、燃焼時における火力の上限値を設定するのである。
【0024】ただし、バーナの燃焼中に調理容器5を交換するなどして、調理容器5の大きさにかかわらず火力を設定を解除したい場合もあるから、火力調節部8には図示しないリセット用の操作部が設けられ、超音波センサ7による調理容器5の検出の有無に応じた火力の設定を解除することが可能になっている。火力の設定が解除されるのはバーナの点火中のみであって消火した後、次に点火する際には再び火力の設定がなされる。
【0025】なお、上述の構成例では温調バルブ13に電磁弁を用いて燃料ガスの流量を段階的に変化させているが、温調バルブ13として電動弁(モータバルブ)を用いて燃料ガスの流量を連続的に変化させる構成を採用してもよい。また、上述した実施形態においては物体センサとしての超音波センサ7を1個だけ配置しているが、複数個の超音波センサ7を調理容器5の径方向に配置すれば、調理容器5の大きさを複数段階に検出することが可能になる。
【0026】(実施形態2)本実施形態は、図6および図7に示すように、バーナの周囲に調理容器5の外側面との距離を検出することができる測距センサとしての超音波センサ21を3個以上(図示例では4個)配置したものである。各超音波センサ21はトッププレート2の上面に立設した支柱22の上端部に取り付けられ、トッププレート2の上面に沿う方向で調理容器5との距離を検出するように配置される。さらに、各超音波センサ21は超音波を送受波する方向がバーナの中心の上で交差するように配置してある。超音波センサ21を含みトッププレート2の上面に平行な面内において超音波センサ21からバーナの中心までの距離は既知であるから、超音波センサ21から調理容器5の外側面までの距離がわかれば、バーナの中心位置から調理容器5の外側面までの距離がわかることになる。この演算は位置検出手段としての制御回路10において行われる。
【0027】本実施形態で用いる超音波センサ21は実施形態1で用いた超音波センサ7と基本的な動作は同様であるが、単に物体の有無を検出する物体センサではなく、物体までの距離を検出できる測距センサを用いる。つまり、本実施形態における超音波センサ21も超音波を間欠的に送波するものであって、図9(a)のように検出波Wdを送波した後、図9(b)のように物体で反射された反射波Wrを受波するまでの時間tpを物体までの距離に換算するものである。ここに、検知波Wdを送波した後に反射波Wrを受波するまでの時間は、超音波センサ21の位置と調理容器5の径とによっておおよその範囲が決まるから、他の超音波センサ21からの超音波の影響や超音波の多重反射の影響などを除去するために、検知波Wdを送波した後に反射波Wrを受波する時間範囲(いわゆる受波ゲート期間)を設定してある。このような構成の超音波センサ21では、理想的には物体までの距離は、送波から受波までの時間tpと音速cとを用いて、tp・c/2で表される。ここに、音速cは温度や気流の影響を受けるが、本実施形態も実施形態1と同様に、バーナの点火直前と点火直後とにおいて超音波センサ21を用いるのであって、バーナの燃焼による温度上昇や上昇気流の影響はほとんど受けない期間に超音波センサ21を用いるから大きな誤差は生じない。
【0028】ここに、本実施形態では点火直前においていずれかの超音波センサ21が調理容器5を検出しなかったときには、調理容器5が五徳6に載置されていないものと判断して、バーナへの燃料ガスの供給量を調理容器の検出時よりも小さくしてバーナに点火する。このようにすれば、点火時に極端に大きな火力で点火されることがない。また、調理容器5が五徳6に載置されていないと判断されたときには、バーナに点火しない制御としてもよい。以下では五徳6に調理容器5が載置されている場合について説明する。
【0029】いま、説明を簡単にするために、調理容器5が円形の平底を有し調理容器5の外側面が底面に対して直交し、かつバーナの中心位置から各超音波センサ21までの距離がそれぞれ等しいものとする。この場合、各超音波センサ21で検出された距離がほぼ等しいと、図7のように、調理容器6の底面の中心とバーナの中心とがほぼ重複していると考えられる。このときには、各超音波センサ21で検出した距離が大きいほど調理容器5の径が小さいことになる。したがって、実施形態1と同様に、調理容器5の径に応じて点火時の温調バルブ13の開量および燃焼時の火力の上限を設定する。
【0030】一方、図8のように、調理容器6の底面の中心がバーナの中心から変位していると、各超音波センサ21で検出した距離にばらつきが生じる。このような場合には、各超音波センサ21で検出した距離のうちの最大距離に対応した調理容器5が五徳6に載置されているとみなし、点火時の温調バルブ13の開量および燃焼時の火力の上限を、この調理容器5に対応するように設定する。つまり、図8のように調理容器6がバーナに対して変位しているとすると、調理容器5の左端側では調理容器5がバーナの上にほとんど重ならないから、火力が大きいと炎が調理容器5の側方に溢れ出すことになる。そこで、調理容器5のどの部分からも炎が側方に溢れ出ないように、調理容器5の外側面のうちバーナの中心からの距離がもっとも小さい部位に合わせるように、点火時の温調バルブ13の開量や燃焼時の火力の上限を小さく設定するのである。
【0031】本実施形態においては、超音波センサ21が支柱22により支持され五徳6の上面よりも上方に突出しているが、五徳6から離れて位置しているから、調理中に調理容器5を揺するなどしても調理容器5が接触しないような位置に超音波センサ21を配置することができる。また、上述した例では4個の超音波センサ21を用いているが3個以上あればよい。他の構成および動作は第1の実施の形態と同様である。
【0032】なお、上述した各実施形態では物体センサや測距センサとして超音波センサ7,21を用いているが、光ビームの投受光を利用する光学式の物体センサや測距センサを用いることも可能である。
【0033】
【発明の効果】請求項1に係る発明は、燃料ガスを燃焼させるバーナの火力を調節する火力調節手段と、バーナの中心から所定距離の位置に配置され直上における調理容器の有無を検出する非接触式の物体センサと、物体センサによる調理容器の非検出時におけるバーナの火力の上限を検出時よりも小さくするように火力調節手段に指示する制御手段とを備えるものであり、非接触式の物体センサをバーナの中心から所定距離の位置に配置し、物体センサの直上における調理容器の有無を検出しているから、バーナの中心から物体センサまでの距離よりも半径の大きい調理容器であれば火力の上限を大きくし、バーナの中心から物体センサまでの距離よりも半径の小さい調理容器であれば火力の上限を小さくすることで、バーナからの炎が調理容器の外側面に溢れ出るのを防止することが可能になる。しかも、物体センサが非接触式であるから、調理容器を従来構成のように機械式に検出する場合に比較すると、摩擦音が発生しないとともに故障の発生率が少なくなる。さらに、非接触で調理容器を検出するから、調理中に調理容器を揺するなどしても物体センサに接触しない位置に配置することが可能であり、邪魔になることがない。
【0034】請求項2に係る発明は、請求項1の発明において、バーナの点火直前に物体センサによって調理容器が検出されないときには、バーナへの燃料ガスの供給量を調理容器の検出時よりも小さくしてバーナに点火するものであり、バーナの点火時の燃料ガスの供給量が調節されるから、点火時に極端に大きな火力で点火されることがなく、急に大きな火力で点火することによる危険を防止することができる。
【0035】請求項3に係る発明は、請求項1または請求項2の発明において、前記物体センサが超音波を間欠的に送波し、超音波の送波後から反射波を受波するまでの時間が規定範囲内であるときに調理容器が存在すると判断する超音波センサであって、超音波センサは、ソナーなどにも利用されているように容易に防水することができるから、煮こぼれが物体センサにかかっても大きな影響を受けることなく使用することができる。
【0036】請求項4に係る発明は、燃料ガスを燃焼させるバーナの火力を調節する火力調節手段と、バーナの周囲における少なくとも3箇所に配置され調理容器の外側面までの距離を検出する3個以上の測距センサと、各測距センサにより検出された調理容器までの距離の関係に基づいて調理容器の大きさとバーナの中心に対する調理容器の中心の変位とを検出する位置検出手段と、バーナの中心から調理容器の外側面までの最小距離が小さいほどバーナの火力の上限を小さくするように火力調節手段に指示する制御手段とを備えるものであり、非接触式の測距センサをバーナの周囲に3個以上配列して調理容器の外側面までの距離を求めているから、調理容器の大きさだけではなくバーナの中心位置からの調理容器の中心位置の変位も求めることができる。ここで、調理容器が小さい場合や調理容器がバーナに対して変位しているときには、火力の上限を小さくすることによって、バーナからの炎が調理容器の外側面に溢れ出るのを防止することが可能になる。しかも、測距センサが非接触式であるから、調理容器を従来構成のように機械式に検出する場合に比較すると、摩擦音が発生しないとともに故障の発生率が少なくなる。さらに、非接触で調理容器を検出するから、調理中に調理容器を揺するなどしても測距センサに接触しない位置に配置することが可能であり、邪魔になることがない。その上、測距センサであるからバーナに対する調理容器の変位も検出することができ、調理容器が変位しているときには変位していないときよりも火力の上限を小さくし、これによっても炎が調理容器の外側面に溢れ出るのを防止することができる。加えて、温度センサや酸素濃度センサによって調理容器の位置や大きさを検出する構成に比較すると、センサ数が少なくなるとともに、バーナの点火前においても調理容器の検出が可能になる。
【0037】請求項5に係る発明は、請求項4の発明において、バーナの点火直前に測距センサによって調理容器が検出されないときには、バーナへの燃料ガスの供給量を調理容器の検出時よりも小さくしてバーナに点火するものであり、バーナの点火時の燃料ガスの供給量が調節されるから、点火時に極端に大きな火力で点火されることがなく、急に大きな火力で点火することによる危険を防止することができる。
【0038】請求項6に係る発明は、請求項4の発明において、バーナの点火直前に測距センサによって調理容器が検出されないときには、バーナに点火しないものであり、調理容器がバーナの上に存在しないと判断されるときにはバーナに点火しないことによって、調理容器が存在しない状態で点火することによる危険を防止することができる。
【0039】請求項7に係る発明は、請求項4ないし請求項6の発明において、前記測距センサが超音波を間欠的に送波し、超音波の送波から反射波を受波するまでの時間を距離に換算することにより調理容器までの距離を求める超音波センサであって、超音波センサは、ソナーなどにも利用されているように容易に防水することができるから、煮こぼれが物体センサにかかっても大きな影響を受けることなく使用することができる。




 

 


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