CN111225590B - 用于制备饮料的机器和方法 - Google Patents

Abstract

在用于通过浸泡制备咖啡或其他饮料的机器中，通过可变流量阀控制流向浸泡室的水的流量；该阀由可被咖啡师手动操作的设备驱动，因而在递送步骤中控制饮料的流量。

Description

用于制备饮料的机器和方法

发明领域

本发明涉及一种通过浸泡来制备饮料、特别是咖啡的机器和方法。特别地，本发明涉及一种用于专业用途(比如用于餐馆、酒吧、旅馆等)的制备咖啡的机器。

在本申请中，术语“浸泡”是指一种机器，该机器允许借助水、优选是热水和加压水经过包含在浸泡单元中的至少一种粉末原料、特别是咖啡来生产饮料、特别是咖啡。浸泡单元包括其中布置有粉末状咖啡或其他原料的浸泡室、用于热水的入口导管、用于饮料的出口导管以及用于将原料约束在浸泡室内的过滤器。

这些机器还包括液压回路，该液压回路连接通常源自供水网络的水源、至少一个泵、用于加热水并产生蒸气的至少一个锅炉以及用于控制向浸泡室供水的装置。特别地，根据本发明，该机器是包括控制单元的类型，该控制单元与传感器和阀一起构成适于调节尤其是设定通过浸泡室中的原料的水流速的***的一部分。

已知的现有技术

在已知技术中，存在用于通过控制流过浸泡室的水来制备和递送饮料的浸泡机器。一般地，已知的机器试图通过机器的控制单元以自动方式完全管理流量的方案来解决浸泡步骤中的水流控制问题。本质上，通过测量进入浸泡室的水的流速和/或压力的值并通过改变这些值以使其曲线遵循存储在控制单元中的预定曲线来获得这种控制。

在Gruppo Cimbali的EP2314182中描述了该***的一示例，该文献描述了一种咖啡机，该咖啡机包括水压调节***，该水压调节***具有布置在液压回路上的压力传感器，并使泵与浸泡组件连通。传感器布置在加热室与浸泡室的递送导管之间。液压泵由控制单元以电子方式操作，以便依据测得的递送压力值来调节出水流量。同样是Gruppo Cimbali的EP2314183涉及基于回路压力测量的流量控制；通过作用在液压可变流量阀上来进行调节，该阀被控制以改变阀本身出口处的流量。在这两种情况下，控制都是自动的并由机器来执行。

La Marzocco的EP2490580描述了一种机器，该机器包括一个或多个操作单元，其特征在于，存在用于控制和调节浸泡参数的***。各操作单元还具有可变速度泵和手动改变装置、特别是通过可手动操作的杠杆来控制的变阻器，以在浸泡期间改变水压。变阻器控制可变速度泵的运行。可在

http://www.home-barista.com/espresso-machines/pressure-profiling-with-fluid-o-tech-tmfr-pump-or-wholesale-copying-greg-scaces-ideas-t12179.html获得的于2009年10月13日在网站Home-barista.com上发布的在线出版物中描述了相同的教导。

文献Simac-Castelli的US4858522描述了一种连接至使用者可操作手柄的变阻器，该变阻器允许通过控制递送持续时间来控制要分配的咖啡量。

西雅图浓缩咖啡机(Seattle Espresso Machine)的US9364117和US9433318描述了一种用于通过水流调节来生产咖啡的***、方法和设备。该方法提供预浸泡步骤，其中，咖啡粉被以第一流速值递送的第一体积的热且加压的水缓慢润湿。随后是咖啡提取步骤，其流速值大于预浸泡步骤的流速值。提供了水所流过的不同阀和路径来调节流量。因此，咖啡师可以通过作用于至少一个阀上来调节压力、容量和水流。特别地，机器上设有冲泡手柄，该冲泡手柄可用于操作至少三种不同的递送模式：“关闭”设定(流速等于零)、用于预浸泡步骤的第一流速值和用于提取步骤的第二流速值。在这些专利中，通过使用用于向浸泡室供水的可变数量的导管来改变流量。

如上所述，供应到浸泡室的水与已知的控制***中的预定压力和流速曲线和值相关联。类似的控制的主要缺陷在于，其为典型的“愚蠢人工智能(Dumb ArtificialIntelligence)”形式的控制，其中，机器关联到不可变的程序，该程序遵循压力曲线，而与该动作对饮料的递送所具有的结果无关。例如，通过遵循预定的压力曲线，在特定条件下可能无法获得期望的流量曲线，反之亦然。这个事实通常涉及未能纠正饮料递送期间所遇到的问题。

已知机器的另一个问题与控制***的复杂性有关，这种复杂性转化为***的刚性和高机器成本。

本发明的目的在于解决上述问题，并提供一种用于递送饮料的易于实现和维护的机器以及方法。本发明的另一个目的在于获得一种机器和方法，其允许在饮料的递送过程中灵活且智能地控制浸泡步骤，并且尤其是在必要时使流速与具体的递送条件相适应。

发明概述

这些及其他目的通过根据相应独立权利要求的机器和方法来实现。本发明的另外的特征/方面在从属权利要求中记载。此外，应首先指出的是，根据本发明，本文中参考机器所描述和/或要求保护的内容可以应用于方法，反之亦然。

根据本发明，用于通过渗滤制备饮料、特别是咖啡的机器包括：加压水源；水加热锅炉；浸泡单元，该浸泡单元包括浸泡室；液压回路，该液压回路将所述加压水源流体连接至所述锅炉和所述浸泡单元；控制单元，该控制单元适于控制从所述浸泡室的饮料的递送。该机器的特征在于，还包括可变流量阀和用于驱动所述阀的装置，所述阀设置在所述液压回路上位于浸泡室上游；阀驱动装置包括可手动操作的设备。

术语“可变流量阀”旨在定义具有可变流速控制的任何液压阀，即能够在关闭的阀(0％流量)与完全打开的阀(100％流量)之间的值范围内改变通过所述阀的水的流速的阀。优选地，该阀是电动阀。合适的阀例如是比例电动阀，通过改变电信号，借助该比例电动阀可以在最大标称流量的0％至100％之间调节通过阀的流体流速。可以使用阀、特别是适于引起水通道部段的改变的截止部(cut-off)的不同类型和/或形状。例如，可以使用针阀。阀也可以通过已知装置来操作，例如根据一种可能的实施例，可以使用步进马达。

可变流量阀布置在浸泡室的上游。在一种实施例中，该阀是定位在泵与锅炉之间的比例电动阀。在另一实施例中，所述阀布置在锅炉与浸泡室之间。

术语“可手动操作的设备”是指可以由咖啡师或其他使用者直接操作的任何设备。换句话说，该术语表示对阀控制以调节水流速是手动地执行的而不是如现有技术中那样自动地执行的。换言之，根据本发明的一个方面，该阀由该设备控制，该设备由使用者手动操作，而不是通过控制逻辑、特别是通过反馈控制来操作。在本发明的优选实施例中，使用了杠杆，该杠杆安装在支承件上并且可运动以在用于打开阀的方向上和在相反的用于关闭阀的方向上旋转。根据本发明，可以手动操作和使用其他设备，例如节气门、操纵杆和类似的可旋转或线性运动的设备。可手动操作的设备还包括在诸如触摸屏或触摸板之类的触摸设备上可见的图像，以及适于显示可变流量阀开度指示器的类似设备；无论是否手动进行，可视化的图像可以由操作者在显示器上进行平移或更改，以便能够在屏幕上占据不同的“位置”。换句话说，可以通过在触摸板的表面上滑动手指，例如将图像滑过屏幕，来改变阀的开度。可以用于该目的的触摸装置在已知技术中是已知的。

浸泡室一般由浸泡单元的一部分形成，该部分递送水并且结合过滤器支架布置在机器上，其在使用时容纳咖啡或其他原料并且安装在递水部上。在一种实施例中，浸泡室包括胶囊。在一种实施例中，浸泡室包括缸体，至少一个活塞可在该缸体内部运动；该实施方式可用于所谓的售货机或HoReCa机器中。

根据本发明的一个方面，该机器还包括至少一个流速传感器和/或至少一个压力传感器，它们适于检测并由此测量至少一个流速和/或压力值。根据本发明的一个方面，至少一个流速传感器和/或至少一个压力传感器因此适于产生指示所检测的流速和/或压力值的流速和/或压力测量信号。换句话说，根据本发明的一个方面，至少一个流速传感器和/或至少一个压力传感器检测机器的液压回路内的流速和/或压力值，从而产生流速和/或压力测量信号。优选地，传感器安装在液压回路的导管上，并且更优选地定位在所述水源与所述锅炉之间。所述一个或多个传感器连接至控制单元。

根据本发明的一种实施例，在饮料递送期间产生的所述一个或多个测量信号可以优选地以饮料递送的流速和/或压力的图形或曲线形式在屏幕或显示器上可见。应指出的是，如果压力值超过安全阈值，则可以使用与压力值有关的信号来产生任何警报信号。

根据本发明的一种实施例，流量调节阀的所述手动操作的装置与适于检测所述装置相对于沿路径的多个可能位置所占据的位置并将指示所检测的位置的信号发送给上述控制单元的设备相结合。控制单元连接至可变流量阀，并根据针对手动操作的设备检测到的位置来操作所述阀。

优选地，所述位置检测设备是连接至所述控制单元的电位计或变阻器。在优选实施例中，手动操作的装置包括与电位计、例如圆形电位计结合的可旋转的杠杆，但是，电位计的其他实施例也不排除在外。如上所述，可以使用圆形或线性电位器或变阻器，以及触摸式的软电位器和电位器，借助触摸式的软电位器和电位器，可以通过使用者(即咖啡师)的手指来施加压力。

根据本发明的一个方面，该机器包括存储单元，以存储在饮料递送期间由上述传感器检测的流速和/或压力曲线。优选地，前述控制单元适于处理多个曲线以显示平均递送曲线。

根据本发明的另外的方面，所述机器包括存储单元，饮料递送期间由电位计检测到的手动设备的位置被存储在该存储单元中。优选地，前述控制单元适于在各个递送期间处理与杠杆的位置相关的多个曲线，以显示平均位置曲线，该平均位置曲线可例如在递送期间用作潜在的参考。

根据本发明的一个方面，控制单元适于存储在饮料递送期间依据杠杆所占据的位置而提供给阀(优选地是伺服阀或电动阀)的电压值。因此，控制单元可在单个递送期间处理与阀的位置相关的多个曲线，以显示平均位置曲线，该平均位置曲线可例如在递送期间用作可能的参考。

本发明还涉及一种用于从具有至少一些上述特征的机器递送饮料的方法，该方法包括以下步骤：将水供应到浸泡组件，该浸泡组件包括含有用于生产所述饮料的至少一种原料的浸泡室；从浸泡室递送饮料；该方法包括：通过可变流量阀控制供应到所述浸泡室的水流量，例如，其特征在于，用至少一个可手动操作的设备来控制所述可变流量阀的开度，以在递送步骤期间改变饮料的流速。

根据本发明的一个方面，手动设备的位置直接或间接地对应于通过可变流量阀的水流速；当手动设备的位置改变时，通过阀的流速也改变。优选地，手动设备的位置与流速之间的关系是间接的。在一种实施例中，机器通过显示器提供关于水流速的信息；在另一实施例中，或者附加于前一实施例，可以通过观察所递送的饮料来可视地获取流量信息。

根据本发明的一个方面，手动设备是与电位计或变阻器结合的杠杆。该方法设置成，通过电位计或变阻器检测杠杆的位置，并将所述位置传送给控制单元；该控制单元连接至可变流量阀，并依据检测到的杠杆的位置来操作所述阀。杠杆通常以连续的方式沿一个方向或沿相反的方向运动；可变流量阀的开度对应于杠杆所占据的每个位置：控制单元检测杠杆的位置，并因此改变阀的开度。

在本发明的另一方面，可手动操作的设备是数字或“虚拟”设备。特别地，该设备是指示阀的开度的图标或图像：该图像在包括触摸屏的设备上可见；在该实施例中，该方法设置成，用至少一根手指或电容笔手动改变图像/指示器的位置，并且根据所述指示器在显示器上的位置来操作阀。

根据本发明的一个方面，该方法包括以下步骤：在递送期间检测(并由此测量)液压回路中的流速和/或压力值，并且在递送期间在显示器上可视化这些值，优选地呈在递送期间产生的压力和/或流速曲线的形式。应指出的是，本发明的方法的该方面不同于上述现有技术，现有技术教导的是在递送饮料之前构造压力或流速曲线，并且在递送期间自动改变所检测的压力或流量，以遵循预定的曲线。

根据本发明的一个方面，显示器既显示形成可手动操作的设备的图像(即指示器)，又显示前述流速或压力值中的至少一者。这可以便于咖啡师对可变流量阀的控制。

本发明具有许多优点。特别地，该机器和方法允许饮料的递送而不受限于已知技术的机器所必须遵循的固定参数。这样，可以定制和改进所递送的饮料。此外，该机器对于使用者咖啡师而言是可靠的且易于管理。

附图简介

在下面作为示例而非限制提供的描述和附图中，本发明的这些和其他优点将更为清晰，附图中：

图1示意性地示出了根据本发明的机器的一种可能的实施例；

图2示意性地示出了根据本发明的用于制备饮料的机器的另一可能的和可替代的实施例，其中，存在旁路导管；

图3示意性地示出了根据本发明的用于制备饮料的机器的另一可能的和可替代的实施例，其中，存在向机器的递送组件供水的泵，其中，每个递送组件设有其自己的用于控制流速的阀。

发明的实施方式

参考图1，示出了包括三个饮料递送组件2、2a、2b的机器。在所示实施例中，每个组件2－2b均设有其自己的泵5；应指出的是，也可以存在向三个递送组件供应加压水的单个泵，比如图3的可能的实施例中所示。以下描述将涉及三个递送组件中的一个，但该描述也可适用于机器中存在的类似组件。

本发明的机器1包括连接至泵5的水源3，用于将加压水供应到图1和3中的液压回路20a－20c(图2中的20a－20e)。该机器还包括用于加热水的至少一个锅炉4、至少一个浸泡单元6，浸泡单元6包括浸泡室7。液压回路将泵5流体连接至锅炉4和浸泡单元6。该机器还包括控制单元8，该控制单元8适于控制饮料从浸泡室的递送。该控制至少部分地通过设置在液压回路上、位于浸泡室7上游的可变流量阀9来进行；该阀9直接地或优选地间接地通过包括在附图中用附图标记10标示的可手动操作的设备的装置来驱动。

可变流量阀9优选是连接至控制单元8的比例电动阀。该机器优选还包括流速传感器11或压力传感器12中的至少一个，其优选地布置在泵5与锅炉4之间。止回阀13也可以存在于回路的该部段中。

用于驱动比例阀9的可手动操作的设备10与另外的设备14结合，该另外的设备14适于检测可手动操作的设备相对于路径的位置，并向上述控制单元发送指示检测到的设备10的位置的信号。依据指示设备10的位置的信号，阀9被驱动以改变通过其中的水的流速。

在图1中所示的可能的实施例中，可手动操作的设备10包括可在多个位置之间优选地以连续的方式旋转的杠杆；在该实施例中，用于检测杠杆位置的设备14包括与杠杆结合并连接至控制单元8的电位计或变阻器。在该实施例中，杠杆运动并改变由电位计14检测的值，该值与杠杆的用附图标记10、10a和10b示意性标示的多个位置中的某位置有关，并且该值由控制单元8读取。阀9由单元8驱动以改变穿过其中水的流速，这依据电位计14读取的值，即依据杠杆根据咖啡师作用于杠杆上的选择而呈现的位置10－10b。

根据本发明的机器优选地提供连接至控制单元8的显示器16。如上所述，流量传感器和压力传感器(如果后者存在的话)连接至控制单元8，并适于分别产生由单元8读取的流速和压力测量信号。所产生和读取的信号代表饮料递送期间的流速和压力。这些值能以图线或曲线21的形式在显示器16上可视化。应指出的是，根据本发明的一个方面，控制单元8不使用流速和/或压力值来执行反馈控制，这是因为如上所述，阀9是根据可手动操作的设备(例如，由使用者手动操作的杠杆10)的位置进行控制的。

替代于或附加于使用诸如前述杠杆之类的物理设备之外，本发明提供了使用数字或虚拟类型的手动操作设备来驱动阀9的可能性。图1和图2示出了一种实施例，其包括物理手动设备(与变阻器14结合的杠杆10)和在显示器16上用附图标记17标示的数字手动设备。在该实施例中，手动操作设备是图像或图标17，该图像或图标17用作阀驱动指示器并且可以在触摸设备、例如触摸屏上可视化。通过在触摸设备上沿着路径18改变所述指示器17的位置来操作阀9。在图1中，整个显示器16是触摸设备，但是该显示器也可与触摸屏分离。

在一种实施例中，机器包括存储单元19，用于存储选自以下的至少一个数据：所述可手动操作的设备10或17的位置、液压回路中的压力值、液压回路中的流速值。如果期望的话，控制单元是可编程的，以产生并存储手动设备10或17的所述位置的至少一个曲线；在饮料递送之前、期间和之后，所产生的曲线可以在显示器16上可视化。也可以产生、存储并最终在显示器16上显示压力和/或流速曲线。

图2示出了图1中的实施例的变型，不同之处在于阀9定位在旁路导管20e上，该旁路管道20从液压回路在泵5下游(相对于水流方向而言)的部分20b离开并与液压回路在泵5上游的部分20a会合。

图3示出了本发明的另外的可能的实施例，其中，该机器设有单个泵5，该泵5供给液压回路，其将水带到相应的浸泡室。阀9设置在泵5的下游并且成排地布置在每个液压回路上，其将水从单个泵5带到每个浸泡室。同样在该实施例中，设备10的位置允许通过改变穿过每个阀9的水流速来驱动每个阀9。例如，设备10的位置值被适当地转换成信号，该信号例如由控制单元8发送至阀9，从而改变通过该阀9的水流速。

根据本发明的方法的对用于控制饮料的递送的上述机器的操作设置成：通过可变流量阀9控制并且因此设定供给浸泡室的水流速，并用至少一个设备10或17控制可变流量阀9的开度，设备10或17可由咖啡师或一般使用者手动操作，用以例如在饮料递送步骤期间改变饮料的流速，即可以在饮料的递送期间中改变流量。

在递送期间，检测可由咖啡师手动操作的设备的至少一个位置，并且连接至可变流量阀9的控制单元根据检测到的手动设备的位置来调节阀的打开或关闭程度。这样，咖啡师在饮料、例如咖啡的生产期间控制水的流速，并且可以通过手动地、在某些情况下连续地移动杠杆10或图像17或等同设备来改变浸泡条件并因此改变饮料的类型和质量。

如上可见，该方法可以包括以下步骤：在饮料递送期间检测由咖啡师操作的设备(杠杆、触摸屏上的图像或其他)所占据的多个位置、存储这些位置并可选地产生一个或多个位置曲线。这允许咖啡师根据不时递送的饮料的质量评估来识别最佳位置、即最佳曲线。因此，咖啡师可以从经验和已执行的递送中学习，以改善下一次递送。自然地，可以调出并处理从控制单元获取的数据。

此外，该方法提供了在递送期间检测液压回路中的压力和/或流速值并产生指示在递送期间的相应值的多个压力和/或流速曲线的可能性。换句话说，在递送本身期间，递送的流速和/或压力性能可以实际上实时地在显示器上可视化。如所提及的那样，所检测的曲线或值优选地不被控制单元用于控制流过阀9的水流。

在一种可能的实施例中，显示器是触摸式的或包括触摸屏部件，阀是比例阀，由咖啡师手动操作的设备是与变阻器结合的杠杆，显示器显示水流速和/或压力值。

本发明的另外的目的在于一种适于由计算机和/或控制单元读取的存储设备，所述设备包括指令，一旦指令被根据权利要求1至9中任一权利要求所述的机器的控制单元读取，该指令就使机器执行根据权利要求10至17中任一权利要求所述的方法的步骤。

Claims (17)

1.一种用于制备饮料的机器(1)，包括：加压的(5)水源(3)；用于加热水的锅炉(4)；浸泡单元(6)，所述浸泡单元包括浸泡室(7)；液压回路(20a－20e)，所述液压回路将所述加压的水源与所述锅炉和所述浸泡单元流体连接；控制单元(8)，所述控制单元适于控制从所述浸泡室的饮料的递送，其特征在于，还包括：可变流量阀(9)和驱动所述阀的阀驱动装置，所述阀设置在所述液压回路上位于所述浸泡室(7)上游，所述阀驱动装置包括能手动操作的设备(10，17)，其中所述能手动操作的设备(10，17)与适于检测所述能手动操作的设备相对于路径(14，18)的位置并将指示检测到的位置的信号发送到所述控制单元(8)的设备(14，16)结合，并且所述控制单元(8)是能编程的，以产生并存储所述能手动操作的设备(10，17)的所述位置的至少一个曲线。

2.根据权利要求1所述的机器，其特征在于，所述阀(9)的位置被选择在所述锅炉(4)与所述浸泡室(7)之间或在泵(5)与所述锅炉(4)之间。

3.根据权利要求1所述的机器，其特征在于，所述阀(9)是比例电动阀。

4.根据权利要求2所述的机器，其特征在于，所述阀(9)是比例电动阀。

5.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的机器，其特征在于，所述能手动操作的设备(10)包括杠杆，并且检测所述杠杆的位置的所述设备包括与所述杠杆结合的电位计(14)。

6.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的机器，其特征在于，所述能手动操作的设备(17)是在触摸设备(16)上可见的图像，并且通过改变所述图像在所述设备(16)上的位置来操作所述阀(9)。

7.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的机器，其特征在于，还包括至少一个流速传感器(11)和/或至少一个压力传感器(12)，它们适于检测流速和/或压力值。

8.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的机器，其特征在于，包括存储单元(19)，用于存储选自以下的至少一组数据：所述能手动操作的设备(10，17)的位置、所述液压回路中的压力值、所述液压回路中的流速值或它们的组合。

9.根据权利要求8所述的机器，其特征在于，所述控制单元(8)能编程以产生所述位置的至少一个曲线(21)，并且包括用于显示一个或多个所述曲线的显示器。

10.一种用于控制机器(1)中的饮料递送的方法，所述机器包括加压水源(3，5)、用于加热水的锅炉(4)、包括浸泡室(7)的浸泡单元、流体连接所述加压水源、所述锅炉和所述浸泡单元的液压回路(20a－20e)、适于控制从所述浸泡室(7)的饮料的递送的控制单元(8)、可变流量阀(9)和驱动所述阀的阀驱动装置，所述阀设置在所述液压回路上位于所述浸泡室(7)上游，所述阀驱动装置包括能手动操作的设备(10，17)，所述能手动操作的设备(10，17)与适于检测所述能手动操作的设备(10，17)相对于路径(14，18)的位置并将指示检测到的位置的信号发送到所述控制单元(8)的设备(14，16)结合，所述方法包括：通过可变流量阀(9)控制供应到所述浸泡室(7)的水，其特征在于，通过至少一个能手动操作的设备(10，17)控制所述可变流量阀(9)的开度，以在递送步骤中改变饮料的流速，并且所述方法包括以下步骤：检测由所述能手动操作的设备(10)占据的多个位置，所述能手动操作的设备(10)在饮料递送期间控制所述可变流量阀(9)、存储所述信号并可选地产生一个或多个位置曲线(21)。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：检测所述能手动操作的设备(10，17)的位置，并且其中，所述控制单元(8)连接至所述可变流量阀(9)且根据检测到的所述能手动操作的设备(10，17)的位置来操作所述阀。

12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：检测所述液压回路中的压力和/或流速值，产生压力和/或流速的多个曲线(21)。

13.根据权利要求10至12中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述曲线(21)中的至少一个被显示在显示器(16)中。

14.根据权利要求10至12中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述能手动操作的设备(10)是与变阻器(14)结合的杠杆。

15.根据权利要求10至12中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述能手动操作的设备(17)是在包括触摸显示器(16)的设备上可见的图像，并且通过改变所述图像的位置来操作所述阀(9)。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述图像和所述曲线(21)中的至少一个曲线被显示在所述显示器(16)上。

17.一种适于由计算机和/或控制单元读取的存储设备，所述设备包括指令，一旦指令被根据权利要求1至9中任一权利要求所述的机器的控制单元读取，所述指令就使所述机器执行根据权利要求10至16中任一权利要求所述的方法。

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