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DE10230509B3 - Control of electrical resistance-heating installation, measures resistance and controls power, current or voltage to adjust room- or body temperature - Google Patents

Control of electrical resistance-heating installation, measures resistance and controls power, current or voltage to adjust room- or body temperature Download PDF

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DE10230509B3
DE10230509B3 DE10230509A DE10230509A DE10230509B3 DE 10230509 B3 DE10230509 B3 DE 10230509B3 DE 10230509 A DE10230509 A DE 10230509A DE 10230509 A DE10230509 A DE 10230509A DE 10230509 B3 DE10230509 B3 DE 10230509B3
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DE
Germany
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heating
control
room
resistance
voltage
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German (de)
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Rudolf Sonnemann
Hansjörg Schmidt
Peter Koss
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Stiebel Eltron GmbH and Co KG
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Stiebel Eltron GmbH and Co KG
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Abstract

During installation, the resistance of the heater is allowed to vary, being determined by the length of the resistance laid, and its connection in series and/or parallel. Following completion the resistance (and optionally other electrical properties) is measured using an instrument, and stored in a controller memory. The controller processes the measurement, to control a power, current or voltage, hence adjusting the temperature of a room or body.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung einer elektrisch betriebenen Heizung und einen Heizungsregler mit mindestens einem Heizwiderstand, insbesondere Flächenheizungssystem, bei dem die Heizleistung eingestellt wird, wobei der Regler mit einer Leistungs-, Strom- und/oder Spannungsregelung ausgestattet ist.The invention relates to a method for controlling an electrically operated heater and a heating controller with at least one heating resistor, in particular surface heating system, at which the heating power is set, the controller with a power, current and / or voltage control is.

Im folgenden ist das Verfahren zur Regelung eines Flächenheizungssystems sowie eine entsprechende Regelung beschrieben.The following is the procedure for Regulation of a surface heating system as well as a corresponding regulation described.

Aus der DE 44 38 030 C2 ist ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Heizgerätes bekannt, bei dem eine Regeleinrichtung eine Leistungsschalteinrichtung beinhaltet. Mit für den Benutzer unzugänglichen Einstellmitteln wird unabhängig vom Heizwiderstand eine Gerätenennleistung ausgewählt und voreingestellt. Die kontinuierliche Regelung erfolgt in Abhängigkeit wenigstens einer Messgröße und einer voreingestellten Gerätenennleistung.From the DE 44 38 030 C2 A method for operating an electric heater is known in which a control device includes a power switching device. With setting means that are inaccessible to the user, a nominal device power is selected and preset independently of the heating resistor. The continuous control takes place as a function of at least one measured variable and a preset nominal device power.

Eine Schaltungsanordnung zur betriebsmäßigen Ermittlung und Überwachung des elektrischen Widerstandes eines an Wechselspannung betriebenen Verbrauchers ist aus der DE 40 37 115 C2 bekannt. Dabei ist ein Heizleiter mit einem Messwiderstand zur Ermittlung des Stromflusses durch den Widerstand des Verbrauchers in Reihe geschaltet. Mit einer Signaleinrichtung wird bei Erreichen eines vorgesehenen Spannungswertes ein Speicherimpuls erzeugt und der durch den Messwiderstand fließende Strom gespeichert.A circuit arrangement for the operational determination and monitoring of the electrical resistance of a consumer operated with AC voltage is from the DE 40 37 115 C2 known. A heating conductor with a measuring resistor for determining the current flow through the resistance of the consumer is connected in series. When a specified voltage value is reached, a storage pulse is generated with a signal device and the current flowing through the measuring resistor is stored.

Zur Regelung der Betriebsparameter des Heizkörpers eines elektrischen Lötgerätes ist eine Schaltungsanordnung aus der DE 32 28 202 C3 bekannt, bei der das Heizelement gleichzeitig als Messelement zur Temperaturregelung benutzt wird. Der Heizkörper weist dazu ein PTC-Verhalten auf. Wesentlich ist dabei, dass die Schaltungsanordnung ein ständiges Umschalten zwischen Messen und Heizen durchführt, wobei der vorhandene Heizkörper gleichzeitig als Temperaturmeßelement ausgenutzt wird.To regulate the operating parameters of the radiator of an electrical soldering device is a circuit arrangement from the DE 32 28 202 C3 is known in which the heating element is simultaneously used as a measuring element for temperature control. For this purpose, the radiator has a PTC behavior. It is essential that the circuit arrangement performs a constant switching between measuring and heating, the existing radiator being used simultaneously as a temperature measuring element.

Marktbekannt sind weiterhin Stromregelungen oder Leistungssteuerungen, bei denen über Leistungshalbleiter die dem Heizkörper zuzuführende Energie geregelt oder gesteuert wird. Derartige Regelungen sind vorzugsweise mikroprozessor-gesteuert und sind als Pulspaket-Steuerung oder Phasenanschnitt-Steuerung bekannt.Electricity regulations are still known on the market or power controls in which the power semiconductor the radiator supplied Energy is regulated or controlled. Such regulations are preferably microprocessor-controlled and are used as a pulse packet control or leading edge control known.

Die bekannten Verfahren werden unter der Voraussetzung betrieben, dass eine vorhandene Nennleistung über einen definierten Heizwiderstand festgelegt ist oder dass von vornherein ein Leistungswert eingegeben wird oder festgelegt ist, an dem sich die von der Regelung eingestellten, zuzuführenden Energiemengen orientieren. Eine Messung des Widerstands erfolgt, um die Temperatur des Heizwiderstandes festzustellen.The known methods are under operated on the assumption that an existing nominal power over a defined heating resistance is set or that from the outset a performance value is entered or specified, on which the orientate the amount of energy to be supplied set by the control. The resistance is measured by the temperature of the heating resistor determine.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren oder eine Regelung der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei dem/der unter Gesichtspunkten der Energieeinsparung ein Raum oder ein Körper möglichst ökonomisch beheizt oder aufgeheizt wird.The object of the invention is a Propose a procedure or a regulation of the type mentioned at the beginning, in which a space from the point of view of energy saving or a body as economical as possible is heated or heated.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Maßnahmen des Kennzeichens des Anspruchs 1.This task is solved by the measures the characterizing part of claim 1.

Bei einem Heizungssystem mit einem variablen Heizwiderstand werden die Randbedingungen und Parameter des Heizwiderstandes erfasst, festgelegt und in der Regelung gespeichert. Insbesondere Systeme, bei denen sich der Heizwiderstand erst nach der Installation des Heizkörpers exakt festlegt, wird durch die Ermittlung beispielsweise des Widerstandswertes nach Installation ein Parameter festgelegt, mit dem die Regelung eine für den Raum oder den Körper optimale Heizung oder Aufheizung regeln oder steuern kann.In a heating system with one variable heating resistance are the boundary conditions and parameters of the heating resistor is recorded, defined and saved in the control. In particular systems in which the heating resistance only changes after the installation of the radiator is determined exactly by determining, for example, the resistance value After installation, a parameter is set with which the control one for the space or the body can regulate or control optimal heating or heating.

Bei Flächenheizungssystemen, die zum Beheizen eines Raumes dienen, ist der Widerstand abhängig von der Länge der verlegten Widerstandsbahn sowie deren Zusammenschaltung in Parallel- oder Reihenschaltung. Flächenheizsysteme finden sich beispielsweise in Fußböden, Wänden oder Decken von Wohnräumen. In Abhängigkeit der verlegten Heizungsfläche lässt sich zwar im Vorfeld ein Widerstandswert berechnen, dieser entspricht jedoch nicht dem in der Praxis nach Installation vorzufindenden Wert. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die unterschiedlichen Heizwiderstände bestimmt und die Heizleistung geregelt.For surface heating systems that are used for Serve to heat a room, the resistance is dependent on the length the laid resistance track and their interconnection in parallel or Series. surface heating systems can be found, for example, in the floors, walls or ceilings of living rooms. In dependence the installed heating surface let yourself calculate a resistance value in advance, this corresponds to but not that found in practice after installation Value. With the inventive method determines the different heating resistors and the heating power regulated.

Um die Beheizung des Raumes unter ökologischen und ökonomischen Gesichtspunkten zu optimieren und gleichzeitig den für den Benutzer angestrebten Komfort der Beheizung zu erreichen, wird der Widerstandswert der elektrischen Heizung ermittelt und der Wärmebedarf des Raumes ermittelt und in einer Regelung gespeichert. Die Regelung des Raumes oder des Körpers erfolgt mit den eingegebenen Parametern des Wärmebedarfs, dem ermittelten und in der Regelung gespeicherten Wert der Eigenschaften der elektrischen Heizung und einem vorgegebenen Sollwert für die Temperatur des Raumes oder des Körpers und ebenfalls der Isttemperatur des Raumes oder des Körpers.To the heating of the room under ecological and economical To optimize aspects and at the same time that for the user To achieve the desired heating comfort, the resistance value of the electrical heating and the heat requirement of the room and stored in a scheme. The regulation of the room or of the body takes place with the entered parameters of the heat demand, the determined and value of the properties of the electrical stored in the scheme Heating and a predetermined setpoint for the temperature of the room or of the body and also the actual temperature of the room or body.

Weitere Eingangsgrößen der Regelung können die Luftfeuchte und ein Wert für die Strahlungswärme der Oberflächen des Raumes oder des Körpers sein. Bekannt ist, dass bei der Beheizung von Räumen die Strahlungseigenschaften der Wände sowie die Raumtemperatur und Raumfeuchte eine wesentliche Bedeutung haben. Bei einem Flächenheizsystem kann bei niedrigerer Lufttemperatur, jedoch erhöhter Energiestrahlung von den Wänden eine Behaglichkeit erzielt werden, die der einer erhöhten Raumlufttemperatur und niedrigerer Wandtemperatur entspricht. Durch die Verminderung der Raumtemperatur ist eine Energieeinsparung möglich.Further input variables of the Regulation can the humidity and a value for the radiant heat of the surfaces of space or body his. It is known that the radiation properties when heating rooms of the walls as well as the room temperature and room humidity are essential to have. With a surface heating system can at lower air temperature, but increased energy radiation from the walls a level of comfort can be achieved that of an increased indoor air temperature and lower wall temperature. By diminishing the room temperature can save energy.

Eine weitere Einsparung insbesondere von elektrischer Energie ist dadurch möglich, dass die Heizung dynamisch, an das Benutzerverhalten der Personen angepasst betrieben wird. Ziel ist es dabei, Energie dadurch einzusparen, dass der Raum nur bei Präsenz mindestens einer Person auf eine vorgegebene Raumtemperatur oder Behaglichkeitstemperatur aufgeheizt wird. Im Idealfall erfolgt eine Aufheizung der den Raum umgebenden Flächen oder Teilflächen in dem Moment, wo mindestens eine Person diesen Raum betritt. Dazu sind Flächenheizungssysteme erforderlich, die eine abrupte und schnelle Aufheizung der Oberflächen der Wände ermöglichen.Another saving in particular of electrical energy is possible because the heating is dynamic, is operated adapted to the user's behavior. The aim is to save energy by only using the space with presence at least one person to a predetermined room temperature or Comfort temperature is heated. Ideally, there is one Heating of the surfaces or partial surfaces surrounding the room the moment at least one person enters this room. To are surface heating systems required an abrupt and rapid heating of the surfaces of the Allow walls.

Weiterhin vorteilhaft ist die Detektierung der Anwesenheit der Benutzer, die mit einem Anwesenheitssensor erreicht wird. Ein Signal, welches die Anwesenheit des Benutzers in einem Raum beschreibt, wird an die Regelung übermittelt und führt dort zum Einschalten oder Erhöhen der Heizleistung. Der Anwesenheitssensor kann ein einfacher Schalter (Ein/Aus), ein Bewegungssensor oder ein anderer Sensor sein, der erkennt, ob sich eine Person im Raum befindet.The detection is also advantageous the presence of users, which is achieved with a presence sensor becomes. A signal that indicates the presence of the user in a Space describes, is transmitted to the regulation and leads there to switch on or increase the heating power. The presence sensor can be a simple switch (on / off), a motion sensor or another sensor that detects whether there is one person in the room.

Die die Heizung steuernde Regelung erkennt zunächst die elektrischen Eigenschaften der Heizung und ermittelt aus den weiteren bekannten Parametern Raumwärmebedarf, Soll-Raumtemperatur oder Soll-Behaglichkeitstemperatur und Ist-Temperatur eine elektrische Leistung, einen elektrischen Strom oder eine elektrische Spannung, die der Heizung zugeführt wird. Ist beispielsweise die Differenz zwischen Soll- und Ist-Raumtemperatur besonders hoch und betritt eine Person den Raum oder die Erfordernis für eine Beheizung wird auf eine andere Art dem Regelungssystem übermittelt, berechnet die Regelung, welche Leistung, welcher Strom oder welche Spannung erforderlich ist, um möglichst schnell und komfortabel und unter Berücksichtigung von ökonomischen Gesichtspunkten die Soll-Raumtemperatur oder Soll-Behaglichkeitstemperatur zu erreichen ist. Die ermittelten Leistungs-, Strom- oder Spannungswerte werden mittels einer Leistungselektronik oder über einzelne Trafos an die Heizung übermittelt. Einen wesentlichen Einfluss auf die Regelung hat der Raumwärmebedarf, da einerseits eine schnelle Aufheizung erreicht werden soll und andererseits eine Überheizung vermieden werden soll.The regulation controlling the heating first recognizes the electrical properties of the heater and determined from the other known parameters of room heating requirement, target room temperature or target comfort temperature and actual temperature is an electrical power, an electrical Current or an electrical voltage that is supplied to the heater. For example, the difference between the target and actual room temperature is particularly high and a person enters the room or the need for heating is transmitted to the control system in a different way, the control calculates, what power, what current or what voltage required is to as possible fast and comfortable and taking into account economic The desired room temperature or the desired comfort temperature can be reached. The determined power, current or voltage values are sent to the power electronics or individual transformers Heating transmitted. The space heating requirement has a significant influence on the control, because on the one hand rapid heating is to be achieved and on the other hand, overheating should be avoided.

Bei Flächenheizsystemen, die vor Ort vom Installateur eingebaut werden, muss eine Kalibrierung oder Bestimmung oder Messung der verlegten Widerstandsbahnen erfolgen. Nach abgeschlossener Installation erfolgt dies durch die Messung der elektrischen Eigenschaften entweder mit einem mobilen Messgerät durch den Installateur oder mit einem in das Steuer- oder Regelungsgerät eingebauten Messgerät. Die entweder mit dem mobilen oder mit dem eingebauten Messgerät ermittelten Werte werden in der Regelung abgespeichert. Weiterhin ist es vorteilhaft, den theoretisch ermittelten Wärmebedarf des Raumes in die Regelung einzugeben und dort zu speichern.For surface heating systems that are on site Installed by the installer, a calibration or determination must be made or measurement of the installed resistance tracks. After completing Installation is done by measuring the electrical properties either with a mobile measuring device by the installer or with a measuring device built into the control or regulating device. The either with the mobile or with the built-in measuring device stored in the scheme. It is also advantageous to theoretically determined heat demand of the room in the control and save there.

Das Verfahren kann von der Regelung für einen oder mehrere Räume nacheinander erfolgen. Dazu werden in vorteilhafter Weise die zu beheizenden Räume oder Körper mit dem Messgerät in Verbindung gebracht und ein für jeden Raum oder Körper spezifischer Messwert ermittelt und im Regelgerät gespeichert. Diese spezifischen Messwerte dienen im folgenden – wie schon beschrieben – zu Ermittlung der Energiezufuhr.The procedure can be regulated for one or several rooms successively. For this purpose, the to heating rooms or body with the measuring device associated and one for every room or body specific measured value determined and stored in the control unit. This specific Measured values serve in the following - how already described - too Determination of the energy supply.

Vorteilhaft ist die Verwendung einer zentralen Regelung mit einem Messgerät, welches die zuzuführende Energie für die einzelnen Räume oder Körper festlegt, und dass nur ein Messgerät erforderlich ist, um die elektrischen Eigenschaften mehrerer Räume oder Körper zu ermitteln.The use of a is advantageous Central control with a measuring device, which the energy to be supplied for the individual rooms or body specifies that only one meter is required to measure the to determine the electrical properties of several rooms or bodies.

Neben dem Messgerät und Speicher weist die Regelung eine Einzelraumsteuerung und in vorteilhafter Weise einen Lastmanager auf.In addition to the measuring device and memory, the control points a single room control and advantageously a load manager on.

Die Einzelraumregelung verarbeitet die individuellen Kenn- und Messgrößen der einzelnen Räume, wogegen der Lastmanager nach Prioritäten oder anderen Vorgaben die Verteilung der zur Verfügung stehenden maximalen Energie auf die einzelnen Räume organisiert. Bei einer Steuerung oder Regelung mit Trafos kann jedem Raum ein Trafo zugeordnet werden.The individual room control is processed the individual parameters and measurements of the individual rooms, against the load manager according to priorities or other specifications the distribution of the available maximum energy organized on each room. At a Control or regulation with transformers can be assigned to each room a transformer become.

Ein Ausführungsbeispiel der Regelung ergibt sich aus der folgenden Beschreibung. Die Zeichnung zeigt ein Heizungssystem mit in mehreren Räumen oder Körpern angeordneten Widerständen, Regelung und Trafo.An embodiment of the scheme follows from the following description. The drawing shows a heating system with resistors arranged in several rooms or bodies, regulation and transformer.

Ein Heizungssystem 1 weist eine Regelung 2 auf, die aus einem Messgerät 6, einer Einzelraum-Regelung 7 mit Speicher und einem Lastmanager 8 besteht. An die Regelung 2 angeschlossen sind die Räume oder Körper 3, 4...k. In den Räumen oder Körpern 3, 4...k finden sich die Heizwiderstände R1-Rmn' wieder, die aus in Reihe und/oder parallel geschalteten Heiz- bzw. Widerstandsbahnen bestehen. Weiterhin ist jeder Raum 3,4...k mit einem Sensor 9, 10, 11 zur Erfassung der Raumtemperatur oder Behaglichkeitstemperatur ausgestattet. Die Sensoren 9, 10, 11 sind mit der Regelung 2 verbunden, in der die Signale von der Einzelraumregelung 7 verarbeitet werden. Über den Lastmanager 8 werden die Widerstände R1-Rmn' mit Energie versorgt. Diese wird von einem nicht dargestellten Netz, welches direkt mit der Regelung 2 in Verbindung steht, oder von einem Trafo 5 mit elektrischer Energie versorgt.A heating system 1 has a regulation 2 on that from a measuring device 6 , a single room control 7 with storage and a load manager 8th consists. To the scheme 2 the rooms or bodies are connected 3 . 4 ... k. In the rooms or bodies 3 . 4 ... k are the heating resistors R 1 -R mn 'again, which consist of heating and resistance tracks connected in series and / or in parallel. Furthermore, every room is 3 . 4 ... k with one sensor 9 . 10 . 11 equipped to record the room temperature or comfort temperature. The sensors 9 . 10 . 11 are with the scheme 2 connected in which the signals from the individual room control 7 are processed. About the load manager 8th the resistors R 1 -R mn 'are supplied with energy. This is from a network, not shown, which directly with the control 2 communicates, or from a transformer 5 supplied with electrical energy.

Nachdem die Widerstände 9, 10, 11 der Heizung der einzelnen Räume 3, 4...k installiert und an die Regelung angeschlossen sind, erfolgt die Messung der Gesamtwiderstände und – wenn erforderlich – der Einzelwiderstände 9, 10, 11 der Räume 3, 4...k über das Messgerät 6, welches die gemessenen Werte in der Einzelraumregelung 7 abspeichert. Über Eingabemittel 12 können weitere Parameter, wie z.B. der Raumwärmebedarf und/oder eine maximale Leistung eingegeben werden. Der Bediener stellt die von ihm gewünschte Soll-Raumtemperatur oder den von ihm gewünschten Behaglichkeitswert an den Stelleinrichtungen 13, 14 und 15 ein. Die Stelleinrichtungen 13, 14, 15 sind mit der Einzelraumregelung verbunden und übermitteln die eingestellten Sollgrößen. Weiterhin sind in der Einzelraumregelung Maximal-Strom-, Spannungs- oder Leistungswerte abgespeichert, die als Grenzwert für die elektrische Leistungsfähigkeit des Heizungssystems vorgegeben sind. Über diese Maximalwerte hinaus kann eine Leistung, ein Strom oder eine Spannung nicht eingestellt werden. Es ist jedoch möglich, dass z.B. für eine schnelle Aufheizung von der Regelung eine Heizleistung eingestellt wird, die über dem eingestellten Wärmebedarf liegt.After the resistors 9 . 10 . 11 the heating of the individual rooms 3 . 4 ... k installed and connected to the control, the measurement of the total resistances and - if necessary - the individual resistances 9 . 10 . 11 of the rooms 3 . 4 ... k via the measuring device 6 , which shows the measured values in the individual room control 7 stores. about input means 12 additional parameters, such as the space heating requirement and / or a maximum output can be entered. The operator sets the desired room temperature or the desired comfort level on the control devices 13 . 14 and 15 on. The actuators 13 . 14 . 15 are connected to the individual room control and transmit the set values. Furthermore, maximum current, voltage or power values are stored in the individual room control, which are specified as a limit value for the electrical performance of the heating system. A power, a current or a voltage cannot be set beyond these maximum values. However, it is possible, for example, for the control to set a heating output that is higher than the set heating requirement for rapid heating.

Claims (3)

Verfahren zur Regelung einer elektrische betriebenen Heizung, bei der eine Heizleistung von einem Regler geregelt wird, gekennzeichnet durch, – mindestens einen Heizwiderstand, der bis zum Abschluß der Installation von der Länge einer verlegten Widerstandbahn und deren Zusammenschaltung in Parallel- oder Reihenschaltung flexibel gehalten wird und – dass elektrische Eigenschaften des mindestens einen Heizwiderstandes (R1 bis Rmn) mit einem Messgerät nach Abschluß der Installation ermittelt werden, – diese in einem Speicher der Regelung abgespeichert werden und – die Regelung diese ermittelten elektrischen Eigenschaften verarbeitet, indem mit – mindestens einem weiteren Temperaturwert eines Raumes oder eines Körpers eine Leistung, ein Strom oder eine Spannung eingestellt wird.Method for controlling an electrically operated heating, where a heating output is regulated by a controller by, - at least a heating resistor that is installed until the installation is complete Length one laid resistance track and their interconnection in parallel or series connection is kept flexible and - that electrical Properties of the at least one heating resistor (R1 to Rmn) with a measuring device after completion of the Installation can be determined - this in a memory of Regulation can be saved and - The scheme determined this electrical properties processed by using - at least another temperature value of a room or a body Power, a current or a voltage is set. Verfahren zur Regelung einer elektrisch betriebenen Heizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung und Ermittlung der elektrischen Eigenschaften nach der Installation in Intervallen erneut erfolgen und die aktualisierten Eigenschaften der elektrischen Heizung in der Regelung (2) gespeichert werden.Method for controlling an electrically operated heater according to claim 1, characterized in that the measurement and determination of the electrical properties after the installation take place again at intervals and the updated properties of the electric heater in the controller ( 2 ) get saved. Verfahren zur Regelung einer elektrisch betriebenen Heizung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizbedarf oder die Erhöhung des Heizbedarfs durch einen Anwesenheitssensor gesteuert wird indem ein Signal an die Regelung (2) weitergegeben wird.Method for controlling an electrically operated heater according to one of the preceding claims, characterized in that the heating requirement or the increase in heating requirement is controlled by a presence sensor by sending a signal to the controller ( 2 ) is passed on.
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