JPH0626907A - レベル検出装置 - Google Patents
レベル検出装置Info
- Publication number
- JPH0626907A JPH0626907A JP4081982A JP8198292A JPH0626907A JP H0626907 A JPH0626907 A JP H0626907A JP 4081982 A JP4081982 A JP 4081982A JP 8198292 A JP8198292 A JP 8198292A JP H0626907 A JPH0626907 A JP H0626907A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】流体のレベル変化と出力信号電圧変化との間の
直線性に優れ、構成が簡単なレベル検出装置を提供す
る。 【構成】発振回路１から出力された交流電圧はレベル検
出コンデンサ６とインピーダンス素子７との直列回路に
印加され、両素子６、７の接続点の分圧が増幅回路３に
より増幅される。ここで、インピーダンス素子のインピ
ーダンスをＺ，レベル検出コンデンサの静電容量をＣ、
角周波数をωとすると、ωＣＺを１よりなるべく小さく
することにより増幅回路から出力される信号電圧の直線
性が向上する。
直線性に優れ、構成が簡単なレベル検出装置を提供す
る。 【構成】発振回路１から出力された交流電圧はレベル検
出コンデンサ６とインピーダンス素子７との直列回路に
印加され、両素子６、７の接続点の分圧が増幅回路３に
より増幅される。ここで、インピーダンス素子のインピ
ーダンスをＺ，レベル検出コンデンサの静電容量をＣ、
角周波数をωとすると、ωＣＺを１よりなるべく小さく
することにより増幅回路から出力される信号電圧の直線
性が向上する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一対の電極間の静電容
量変化により連続レベルを検出するレベル検出装置に関
する。
量変化により連続レベルを検出するレベル検出装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】液体のレベル変化に伴う一対の電極間の
静電容量変化を検出してレベルを検出するレベル検出装
置として例えば特開昭６２ー１８００４号公報の装置が
ある。この装置は、上記静電容量変化をＣＲ発振回路の
周波数の変化として検出することを開示している。
静電容量変化を検出してレベルを検出するレベル検出装
置として例えば特開昭６２ー１８００４号公報の装置が
ある。この装置は、上記静電容量変化をＣＲ発振回路の
周波数の変化として検出することを開示している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記説
明したレベル変化に伴う電極対間の静電容量変化を発振
周波数の変化として検出する場合、ω＝（ＬＣ）ー1/2と
なり、周波数と静電容量Ｃが直線関係をもたないので、
例えばｆ／Ｖ変換した信号電圧が液体のレベル（ほぼ電
極間の静電容量と直線関係を有する）と直線関係をもた
ず、その後の信号処理が複雑となった。
明したレベル変化に伴う電極対間の静電容量変化を発振
周波数の変化として検出する場合、ω＝（ＬＣ）ー1/2と
なり、周波数と静電容量Ｃが直線関係をもたないので、
例えばｆ／Ｖ変換した信号電圧が液体のレベル（ほぼ電
極間の静電容量と直線関係を有する）と直線関係をもた
ず、その後の信号処理が複雑となった。
【０００４】本発明は、このような問題に鑑みなされた
ものであり、流体のレベル変化と出力信号電圧変化との
間の直線性に優れ、構成が簡単なレベル検出装置を提供
することを、その目的としている。
ものであり、流体のレベル変化と出力信号電圧変化との
間の直線性に優れ、構成が簡単なレベル検出装置を提供
することを、その目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明のレベル検出装置
は、被測定流体を収容する容器内の所定位置に所定間隔
を隔てて垂下される一対の長尺状の電極で構成されるレ
ベル検出コンデンサと、前記電極対の一方に定周波数の
交流電圧を印加する発振回路と、前記電極対の他方と所
定の定電位のライン間に接続されるインピーダンス素子
と、前記レベル検出コンデンサと前記インピーダンス素
子との接続点の信号電圧を増幅する増幅回路とを備える
ことを特徴としている。
は、被測定流体を収容する容器内の所定位置に所定間隔
を隔てて垂下される一対の長尺状の電極で構成されるレ
ベル検出コンデンサと、前記電極対の一方に定周波数の
交流電圧を印加する発振回路と、前記電極対の他方と所
定の定電位のライン間に接続されるインピーダンス素子
と、前記レベル検出コンデンサと前記インピーダンス素
子との接続点の信号電圧を増幅する増幅回路とを備える
ことを特徴としている。
【０００６】好適な態様において、前記インピーダンス
素子のインピーダンスをＺ、前記レベル検出コンデンサ
の静電容量をＣ、前記交流電圧の角周波数をωとする
時、ωＣＺをＯ．１以下とされる。好適な態様におい
て、前記インピーダンス素子は抵抗及びコンデンサの少
なくとも一方からなる。
素子のインピーダンスをＺ、前記レベル検出コンデンサ
の静電容量をＣ、前記交流電圧の角周波数をωとする
時、ωＣＺをＯ．１以下とされる。好適な態様におい
て、前記インピーダンス素子は抵抗及びコンデンサの少
なくとも一方からなる。
【０００７】好適な態様において、前記発振回路は直流
遮断用の直流遮断コンデンサを通じて前記レベル検出コ
ンデンサに前記交流電圧を印加し、前記増幅回路は直流
遮断用の直流遮断コンデンサを通じて入力される前記接
続点の信号電圧を増幅する。好適な態様において、前記
レベル検出コンデンサは同軸筒形状を有し、外筒からな
る外部電極は前記発振回路から交流電圧を給電され、前
記外筒内に同軸状に収容される内部電極が前記増幅回路
に信号電圧を伝送する。
遮断用の直流遮断コンデンサを通じて前記レベル検出コ
ンデンサに前記交流電圧を印加し、前記増幅回路は直流
遮断用の直流遮断コンデンサを通じて入力される前記接
続点の信号電圧を増幅する。好適な態様において、前記
レベル検出コンデンサは同軸筒形状を有し、外筒からな
る外部電極は前記発振回路から交流電圧を給電され、前
記外筒内に同軸状に収容される内部電極が前記増幅回路
に信号電圧を伝送する。
【０００８】
【作用】発振回路から出力された交流電圧はレベル検出
コンデンサとインピーダンス素子の直列回路に印加さ
れ、両素子の接続点の分圧が増幅回路により増幅され
る。ここで、インピーダンス素子のインピーダンスを
Ｚ、レベル検出コンデンサの静電容量をＣ、角周波数を
ωとすれば、ωＣＺを１よりなるべく小さくすることに
より、増幅回路から出力される信号電圧の直線性が向上
する。
コンデンサとインピーダンス素子の直列回路に印加さ
れ、両素子の接続点の分圧が増幅回路により増幅され
る。ここで、インピーダンス素子のインピーダンスを
Ｚ、レベル検出コンデンサの静電容量をＣ、角周波数を
ωとすれば、ωＣＺを１よりなるべく小さくすることに
より、増幅回路から出力される信号電圧の直線性が向上
する。
【０００９】
【発明の効果】以上説明したように本発明のレベル検出
装置は、発振回路から出力された交流電圧をレベル検出
コンデンサとインピーダンス素子とからなる直列回路に
印加し、両素子の接続点の分圧を検出、増幅する回路構
成を採用しているので、流体のレベル変化に対して直線
性の高い信号電圧を出力することができる。
装置は、発振回路から出力された交流電圧をレベル検出
コンデンサとインピーダンス素子とからなる直列回路に
印加し、両素子の接続点の分圧を検出、増幅する回路構
成を採用しているので、流体のレベル変化に対して直線
性の高い信号電圧を出力することができる。
【００１０】
【実施例】本発明のレベル検出装置の一実施例を図１に
示す。この装置は、発振回路１と、レベル検出用のコン
デンサ回路２と、増幅回路３と、検波回路４と、平滑回
路５とからなる。発振回路１は、一定周波数の正弦波交
流電圧を出力する回路であるが、他の波形の発振回路で
もよい。
示す。この装置は、発振回路１と、レベル検出用のコン
デンサ回路２と、増幅回路３と、検波回路４と、平滑回
路５とからなる。発振回路１は、一定周波数の正弦波交
流電圧を出力する回路であるが、他の波形の発振回路で
もよい。
【００１１】コンデンサ回路２は、順番に直列接続され
た第１の直流遮断コンデンサ２１、レベル検出コンデン
サ６、第２の直流遮断コンデンサ２２と、インピーダン
ス素子７とを有する。インピーダンス素子７の一端はレ
ベル検出コンデンサ６と第２の直流遮断コンデンサ２２
との接続点に接続され、インピーダンス素子７の他端は
接地されている。
た第１の直流遮断コンデンサ２１、レベル検出コンデン
サ６、第２の直流遮断コンデンサ２２と、インピーダン
ス素子７とを有する。インピーダンス素子７の一端はレ
ベル検出コンデンサ６と第２の直流遮断コンデンサ２２
との接続点に接続され、インピーダンス素子７の他端は
接地されている。
【００１２】増幅回路３は所定の入力インピーダンスを
有するリニア増幅回路であり、ＦＥＴ及びオペアンプに
より構成されている。検波回路４及び平滑回路５の構成
は周知であるので説明を省略する。レベル検出コンデン
サ６を除く他の部品は密閉ケース（図示せず）内に収容
されている。コンデンサ回路２について更に説明する。
有するリニア増幅回路であり、ＦＥＴ及びオペアンプに
より構成されている。検波回路４及び平滑回路５の構成
は周知であるので説明を省略する。レベル検出コンデン
サ６を除く他の部品は密閉ケース（図示せず）内に収容
されている。コンデンサ回路２について更に説明する。
【００１３】レベル検出コンデンサ６は、図２に示すよ
うに、誘電性の被測定液体（図示せず）を収容する容器
（図示せず）内の所定位置に垂下される同軸円筒からな
る外部電極６２及び内部電極６１を有し、両者の上部に
は樹脂製の蓋６３が嵌められている。この蓋６３は上蓋
部から同軸状に垂下する中央円柱部と外筒部とをもち、
中央円柱部は内部電極６１内に嵌入され、外筒部は外部
電極６２に嵌着されている。内部電極６１及び外部電極
６２の隙間の下部には樹脂製のスペーサ６４が嵌めら
れ、この隙間を一定に保持している。
うに、誘電性の被測定液体（図示せず）を収容する容器
（図示せず）内の所定位置に垂下される同軸円筒からな
る外部電極６２及び内部電極６１を有し、両者の上部に
は樹脂製の蓋６３が嵌められている。この蓋６３は上蓋
部から同軸状に垂下する中央円柱部と外筒部とをもち、
中央円柱部は内部電極６１内に嵌入され、外筒部は外部
電極６２に嵌着されている。内部電極６１及び外部電極
６２の隙間の下部には樹脂製のスペーサ６４が嵌めら
れ、この隙間を一定に保持している。
【００１４】内部電極６１及び外部電極６２の上端には
爪６１ａ及び６２ａが上方に伸びており、これら爪６１
ａ及び６２ａは一対の信号ケーブルの両終端に個別には
んだ付けされている。信号ケーブル６４はそれぞれ金網
シールド線からなり、上記密閉ケースまで延設されてい
る。外部電極６２の下端には底付き円筒形状の樹脂又は
金属製のキャップ６５が嵌着固定されており、キャップ
６５の側壁には燃料流出入用の小孔６６が開口されてい
る。この小孔６６はメカニカルローパスフィルタとして
作用する。
爪６１ａ及び６２ａが上方に伸びており、これら爪６１
ａ及び６２ａは一対の信号ケーブルの両終端に個別には
んだ付けされている。信号ケーブル６４はそれぞれ金網
シールド線からなり、上記密閉ケースまで延設されてい
る。外部電極６２の下端には底付き円筒形状の樹脂又は
金属製のキャップ６５が嵌着固定されており、キャップ
６５の側壁には燃料流出入用の小孔６６が開口されてい
る。この小孔６６はメカニカルローパスフィルタとして
作用する。
【００１５】以下、この装置の作動を説明する。発振回
路１の交流電圧は直流遮断コンデンサ２１、レベル検出
コンデンサ６、インピーダンス素子７にそれぞれ分圧さ
れる。なお、コンデンサ２２のインピーダンスはインピ
ーダンス素子７のインピーダンスに比べて小さくまた、
増幅回路の入力端と接地間のインピーダンスは大きく、
コンデンサ２２側に分流する電流成分は無視して考え
る。
路１の交流電圧は直流遮断コンデンサ２１、レベル検出
コンデンサ６、インピーダンス素子７にそれぞれ分圧さ
れる。なお、コンデンサ２２のインピーダンスはインピ
ーダンス素子７のインピーダンスに比べて小さくまた、
増幅回路の入力端と接地間のインピーダンスは大きく、
コンデンサ２２側に分流する電流成分は無視して考え
る。
【００１６】誘電性の液体のレベル変化が生じると、電
極６１、６２からなるレベル検出コンデンサ６の容量変
化ΔＣはこのレベル変化量ΔＬにほぼ比例する。コンデ
ンサ６とインピーダンス素子７との接続点の信号電圧
（分圧）Ｖｃは、直流遮断コンデンサ２１のインピーダ
ンスをＺ１、レベル検出コンデンサ６のインピーダンス
をＺ２＝１／ｊωＣ、インピーダンス素子７のインピー
ダンスをＺ３とし、発振回路１が出力する交流電圧をＶ
ｏ、その出力インピーダンスは小さくて無視できるもの
とすると、 Ｖｃ＝（Ｚ３／（Ｚ１＋（１／ｊωＣ）＋Ｚ３））Ｖｏ
となる。
極６１、６２からなるレベル検出コンデンサ６の容量変
化ΔＣはこのレベル変化量ΔＬにほぼ比例する。コンデ
ンサ６とインピーダンス素子７との接続点の信号電圧
（分圧）Ｖｃは、直流遮断コンデンサ２１のインピーダ
ンスをＺ１、レベル検出コンデンサ６のインピーダンス
をＺ２＝１／ｊωＣ、インピーダンス素子７のインピー
ダンスをＺ３とし、発振回路１が出力する交流電圧をＶ
ｏ、その出力インピーダンスは小さくて無視できるもの
とすると、 Ｖｃ＝（Ｚ３／（Ｚ１＋（１／ｊωＣ）＋Ｚ３））Ｖｏ
となる。
【００１７】 ＝ ｊωＣＺ３Ｖｏ／（１＋ｊωＣ（Ｚ１＋Ｚ３）） いま、ｊωＣ（Ｚ１＋Ｚ３）を１より大幅に小さくなる
ように例えばＯ．１以下とすれば、Ｖｃ＝ｊωＣＺ３Ｖ
ｏとみなすことができ、信号電圧Ｖｃはレベル検出コン
デンサ６の静電容量Ｃに比例し、Ｃの変化ΔＣがレベル
変化ΔＬに比例するので、信号電圧Ｖｃの変化はレベル
変化ΔＬに比例すると見なすことができる。
ように例えばＯ．１以下とすれば、Ｖｃ＝ｊωＣＺ３Ｖ
ｏとみなすことができ、信号電圧Ｖｃはレベル検出コン
デンサ６の静電容量Ｃに比例し、Ｃの変化ΔＣがレベル
変化ΔＬに比例するので、信号電圧Ｖｃの変化はレベル
変化ΔＬに比例すると見なすことができる。
【００１８】すなわち、ω、Ｃ、Ｚ１、Ｚ３を小さくす
ればよく、Ｚ１の静電容量できるだけ大きく、Ｚ３がコ
ンデンサであればその静電容量をできるだけ大きく、抵
抗であればできるだけ抵抗値を小さくすることが好まし
いが、あまり小さいと信号電圧Ｖｃも小さくなり、ＳＮ
比が低下するのでそれとの兼ね合いで決定すべきであ
る。
ればよく、Ｚ１の静電容量できるだけ大きく、Ｚ３がコ
ンデンサであればその静電容量をできるだけ大きく、抵
抗であればできるだけ抵抗値を小さくすることが好まし
いが、あまり小さいと信号電圧Ｖｃも小さくなり、ＳＮ
比が低下するのでそれとの兼ね合いで決定すべきであ
る。
【００１９】接続点の信号電圧Ｖｃは直流遮断コンデン
サ２２を通じて増幅回路３で増幅され、検波回路４で検
波され、平滑回路５で直流化されて出力される。なお、
上記した直流遮断コンデンサ２１、２２はレベル検出コ
ンデンサ６に直流電流が印加されるのを防止するもので
あり、直流電流の漏電などの事故を防ぐことができる。
サ２２を通じて増幅回路３で増幅され、検波回路４で検
波され、平滑回路５で直流化されて出力される。なお、
上記した直流遮断コンデンサ２１、２２はレベル検出コ
ンデンサ６に直流電流が印加されるのを防止するもので
あり、直流電流の漏電などの事故を防ぐことができる。
【００２０】本実施例では、同軸円筒状のレベル検出コ
ンデンサ６の外部電極６２が発振回路１側に接続され、
内部電極６１が信号電極Ｖｃの検出点として増幅回路３
に接続されている。このようにすれば、外部電極６２と
タンク（図示せず）などとの間の寄生容量がレベル検出
コンデンサ６の取り付け位置などの変動により変化して
も、信号電圧Ｖｃの変化となりにくい利点がある。
ンデンサ６の外部電極６２が発振回路１側に接続され、
内部電極６１が信号電極Ｖｃの検出点として増幅回路３
に接続されている。このようにすれば、外部電極６２と
タンク（図示せず）などとの間の寄生容量がレベル検出
コンデンサ６の取り付け位置などの変動により変化して
も、信号電圧Ｖｃの変化となりにくい利点がある。
【００２１】以下、本実施例の他の変形態様を説明す
る。直流遮断コンデンサ２１、２２は省略可能である。
例えば、直流遮断コンデンサ２１を省略すれば、上記式
からわかるように直線性が向上する。インピーダンス素
子７は、コンデンサや抵抗の他、リアクタンスでも置換
することができる。ただ、インピーダンス素子７を抵抗
とすれば、レベル検出コンデンサ６の内部電極６１は直
流的に接地されることとなり、レベル検出コンデンサ６
と抵抗７との接続点やケーブルに静電気などが帯電する
ことが無く、高周波ノイズの重畳防止や安全性において
有利である。また、直流遮断コンデンサ２２を省略する
場合、増幅回路３の入力インピーダンスを小さくすれ
ば、この入力インピーダンスをインピーダンス素子とし
て採用することができる。
る。直流遮断コンデンサ２１、２２は省略可能である。
例えば、直流遮断コンデンサ２１を省略すれば、上記式
からわかるように直線性が向上する。インピーダンス素
子７は、コンデンサや抵抗の他、リアクタンスでも置換
することができる。ただ、インピーダンス素子７を抵抗
とすれば、レベル検出コンデンサ６の内部電極６１は直
流的に接地されることとなり、レベル検出コンデンサ６
と抵抗７との接続点やケーブルに静電気などが帯電する
ことが無く、高周波ノイズの重畳防止や安全性において
有利である。また、直流遮断コンデンサ２２を省略する
場合、増幅回路３の入力インピーダンスを小さくすれ
ば、この入力インピーダンスをインピーダンス素子とし
て採用することができる。
【００２２】更に、レベル検出コンデンサ６の内部電極
６１は円筒の他に円柱とすることもできる。又、被測定
流体としては粉体であってもよい。
６１は円筒の他に円柱とすることもできる。又、被測定
流体としては粉体であってもよい。
【図１】本発明の一実施例を示す等価回路図
【図２】レベル検出コンデンサの断面図、
１…発振回路、 ２…コンデンサ回路、 ３…増幅回路、 ４…検波回路、 ５…平滑回路、 ６…レベル検出コンデンサ、 ７…インピーダンス素子。 ２１、２２…直流遮断コンデンサ、
Claims (5)
- 【請求項１】被測定流体を収容する容器内の所定位置に
所定間隔を隔てて垂下される一対の長尺状の電極で構成
されるレベル検出コンデンサと、 前記電極対の一方に定周波数の交流電圧を印加する発振
回路と、 前記電極対の他方と所定の定電位のライン間に接続され
るインピーダンス素子と、 前記レベル検出コンデンサと前記インピーダンス素子と
の接続点の信号電圧を増幅する増幅回路とを備えること
を特徴とするレベル検出装置。 - 【請求項２】前記インピーダンス素子のインピーダンス
をＺ、前記レベル検出コンデンサの静電容量をＣ、前記
交流電圧の角周波数をωとする時、ωＣＺをＯ．１以下
とした請求項１記載のレベル検出装置。 - 【請求項３】前記インピーダンス素子はコンデンサ及び
抵抗の少なくとも一方からなる請求項１記載のレベル検
出装置。 - 【請求項４】前記発振回路は直流遮断用の直流遮断コン
デンサを通じて前記レベル検出コンデンサに前記交流電
圧を印加し、前記増幅回路は直流遮断用の直流遮断コン
デンサを通じて入力される前記接続点の信号電圧を増幅
するものである請求項１記載のレベル検出装置。 - 【請求項５】前記レベル検出コンデンサは同軸筒形状を
有し、外筒からなる外部電極は前記発振回路から交流電
圧を給電され、前記外筒内に同軸状に収容される内部電
極が前記増幅回路に信号電圧を伝送するものである請求
項１記載のレベル検出装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4081982A JPH07113565B2 (ja) | 1992-04-03 | 1992-04-03 | レベル検出装置 |
| US08/328,571 US5611240A (en) | 1992-04-03 | 1994-10-24 | Level detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4081982A JPH07113565B2 (ja) | 1992-04-03 | 1992-04-03 | レベル検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0626907A true JPH0626907A (ja) | 1994-02-04 |
| JPH07113565B2 JPH07113565B2 (ja) | 1995-12-06 |
Family
ID=13761693
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4081982A Expired - Lifetime JPH07113565B2 (ja) | 1992-04-03 | 1992-04-03 | レベル検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07113565B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007240262A (ja) * | 2006-03-07 | 2007-09-20 | Yazaki Corp | 液面レベルセンサ |
| JP2010169482A (ja) * | 2009-01-21 | 2010-08-05 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 堆積物の検知方法及び堆積物検知器 |
| EP3449226B1 (de) * | 2016-04-29 | 2020-12-16 | Endress+Hauser SE+Co. KG | Koppelelement für ein kapazitives füllstansdmesgerät |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4877189A (ja) * | 1972-01-25 | 1973-10-17 | ||
| JPS61188818A (ja) * | 1985-02-15 | 1986-08-22 | 日東電工株式会社 | 異方導電性シ−ト |
-
1992
- 1992-04-03 JP JP4081982A patent/JPH07113565B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4877189A (ja) * | 1972-01-25 | 1973-10-17 | ||
| JPS61188818A (ja) * | 1985-02-15 | 1986-08-22 | 日東電工株式会社 | 異方導電性シ−ト |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007240262A (ja) * | 2006-03-07 | 2007-09-20 | Yazaki Corp | 液面レベルセンサ |
| JP2010169482A (ja) * | 2009-01-21 | 2010-08-05 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 堆積物の検知方法及び堆積物検知器 |
| EP3449226B1 (de) * | 2016-04-29 | 2020-12-16 | Endress+Hauser SE+Co. KG | Koppelelement für ein kapazitives füllstansdmesgerät |
| US10895488B2 (en) | 2016-04-29 | 2021-01-19 | Endress+Hauser SE+Co. KG | Coupling element for a capacitive fill level measuring device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07113565B2 (ja) | 1995-12-06 |
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