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JP6800072B2 - Deterioration diagnosis method - Google Patents

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JP6800072B2 JP2017070252A JP2017070252A JP6800072B2 JP 6800072 B2 JP6800072 B2 JP 6800072B2 JP 2017070252 A JP2017070252 A JP 2017070252A JP 2017070252 A JP2017070252 A JP 2017070252A JP 6800072 B2 JP6800072 B2 JP 6800072B2
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Description

本発明は、ヒータを備える加熱装置の劣化を診断する劣化診断方法に関する。 The present invention relates to a deterioration diagnosis how to diagnose the deterioration of a heating apparatus comprising a heater.

工業プロセスにおいては、材料を加熱するプロセスが多数存在する。このような加熱のプロセスにおいては、一般に、電熱器(ヒータ)が用いられている。また、電熱器の動作制御においては、温度調節計が用いられている。温度調節計は、熱電対や測温抵抗体などの温度センサを用い、ヒータが加熱している処理対象(監視対象)の温度を計測している。計測した温度は、温度調節計において数値表示される。 In industrial processes, there are many processes that heat materials. In such a heating process, an electric heater is generally used. In addition, a temperature controller is used to control the operation of the electric heater. The temperature controller uses a temperature sensor such as a thermocouple or a resistance temperature detector to measure the temperature of the processing target (monitoring target) heated by the heater. The measured temperature is numerically displayed on the temperature controller.

また、温度調節計では、検出した温度(PV値)と設定温度(SP値)とに従って、制御出力(MV値)を求める。求められた制御出力は、電力調整器などによるヒータ操作器に出力される。ヒータ操作器では、商用電源からの100Vの駆動電流を上記制御出力に応じて制御してヒータに出力する。このようにして制御されるヒータの加熱により、処理対象の温度を制御する。また、温度調節計は、異常検出機能を備え、監視対象となる処理対象の異常温度、温度センサの異常などを検出し、検出した異常事象をイベント情報として外部出力し、警報(アラーム)表示する。例えば、温度を数値表示する表示器で、警報表示を行う。 Further, in the temperature controller, the control output (MV value) is obtained according to the detected temperature (PV value) and the set temperature (SP value). The obtained control output is output to a heater actuator such as a power regulator. The heater actuator controls the drive current of 100 V from the commercial power source according to the control output and outputs it to the heater. By heating the heater controlled in this way, the temperature of the processing target is controlled. In addition, the temperature controller is equipped with an abnormality detection function, detects abnormal temperatures of the processing target to be monitored, abnormalities of the temperature sensor, etc., and externally outputs the detected abnormal events as event information and displays an alarm. .. For example, an alarm is displayed on a display that numerically displays the temperature.

また、温度調節計においては、ヒータの断線などのヒータ自体の異常を検出している(特許文献1,2参照)。例えば、ヒータに印加している電流・電圧を測定して実効値電力を求め、電流と電圧の関係からさらに抵抗値を求め、求めた抵抗値の変化、変化の度合いの違いからヒータの劣化を判断する(特許文献1参照)。また、制御出力と電流値の実測測定点をテーブル化したデータを用い、ヒータ劣化を判断する(特許文献2参照)。 Further, the temperature controller detects an abnormality of the heater itself such as a disconnection of the heater (see Patent Documents 1 and 2). For example, the current / voltage applied to the heater is measured to obtain the effective value power, the resistance value is further obtained from the relationship between the current and the voltage, and the deterioration of the heater is determined from the change in the obtained resistance value and the difference in the degree of change. Judgment (see Patent Document 1). Further, the heater deterioration is judged by using the data obtained by tabulating the measured measurement points of the control output and the current value (see Patent Document 2).

特許第2683851号公報Japanese Patent No. 2683851 特許第3988942号公報Japanese Patent No. 3988942

しかしながら、上述した技術では、まず、ヒータに流れる電流とヒータに印加される電圧の測定が必要となる。また、上述した技術では、抵抗値など異常診断のためのパラメータの算出が煩雑である。また、上述した技術では、抵抗値の時間変化を調べるために、経過時間などの測定に時間を要するという問題があった。このように、上述した技術では、異常の判断に至るまでに煩雑な計算と測定が必要であった。 However, in the above-mentioned technique, it is first necessary to measure the current flowing through the heater and the voltage applied to the heater. Further, in the above-mentioned technique, calculation of parameters for abnormality diagnosis such as resistance value is complicated. Further, in the above-mentioned technique, there is a problem that it takes time to measure the elapsed time or the like in order to investigate the time change of the resistance value. As described above, in the above-mentioned technique, complicated calculation and measurement are required until the abnormality is determined.

本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、より簡便により迅速にヒータの異常が判断できるようにすることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to make it easier and more quickly to determine an abnormality of a heater.

本発明に係る劣化診断方法は、劣化診断対象の加熱装置を構成するヒータの正常時の特性を示す基準線を用意する第1工程と、ヒータの劣化診断のための許容範囲を設定する第2工程と、ヒータを制御するための制御値を取得する第3工程と、第3工程で取得された制御値に従ってヒータに供給される電流を測定して測定値を取得する第4工程と、測定値が許容範囲を超えると加熱装置が劣化したものと判定する第5工程とを備え、第1工程では、正常時のヒータにおける制御値と対応する電流との関係を示すヒータ特性を近似線化して基準線を作成し、第2工程では、基準線における制御値に対する電流値の上側許容値および下側許容値から許容範囲を設定する。 The deterioration diagnosis method according to the present invention includes a first step of preparing a reference line showing the normal characteristics of the heater constituting the heating device to be deteriorated, and a second step of setting an allowable range for the deterioration diagnosis of the heater. The process, the third step of acquiring the control value for controlling the heater, the fourth step of measuring the current supplied to the heater according to the control value acquired in the third step, and acquiring the measured value, and the measurement. It includes a fifth step of determining that the heating device has deteriorated when the value exceeds the permissible range, and in the first step, the heater characteristics showing the relationship between the control value in the normal heater and the corresponding current are approximated. In the second step, a permissible range is set from the upper permissible value and the lower permissible value of the current value with respect to the control value in the reference line.

上記劣化診断方法において、第1工程では、ヒータ特性における制御値の最小値および制御値の最大値に設定点を設定し、設定した設定点を接続する直線による近似線を作成し、近似線とヒータ特性を示す曲線との間のヒータ特性の方が小さい領域とヒータ特性の方が大きい領域との各々において最大偏差を求め、求めた2つの最大偏差が所定の許容偏差より小さい場合、近似線を基準線とし、いずれかの最大偏差が許容偏差より大きい場合、ヒータ特性の2つの最大偏差となる箇所に新たに設定点を設定し、新たに設定した設定点と既に設定してある設定点とにおいて隣り合う設定点どうしを直線で接続した新たな近似線を作成する近似線作成工程と、新たな近似線とヒータ特性を示す曲線との間のヒータ特性の方が小さい領域とヒータ特性の方が大きい領域との各々において新たな最大偏差を求める最大偏差探索工程とを、求めた新たな最大偏差が許容偏差より小さくなるまで繰り返すことで、近似線を基準線とする。 In the above deterioration diagnosis method, in the first step, set points are set at the minimum value of the control value and the maximum value of the control value in the heater characteristics, an approximation line by a straight line connecting the set setting points is created, and the approximation line is combined with the approximation line. The maximum deviation is calculated in each of the region where the heater characteristic is smaller and the region where the heater characteristic is larger between the curves showing the heater characteristics, and if the two maximum deviations obtained are smaller than the predetermined allowable deviations, an approximation line is used. If one of the maximum deviations is larger than the permissible deviation, a new setting point is set at the location where the two maximum deviations of the heater characteristics are obtained, and the newly set setting point and the already set setting point are set. In the process of creating an approximation line that creates a new approximation line by connecting adjacent set points with a straight line, and the region where the heater characteristic between the new approximation line and the curve showing the heater characteristics is smaller and the heater characteristics The approximate line is used as a reference line by repeating the maximum deviation search step of obtaining a new maximum deviation in each of the larger regions until the obtained new maximum deviation becomes smaller than the allowable deviation.

上記劣化診断方法において、第1工程では、正常時のヒータにおいて、制御値の最小・最大の範囲内で複数の制御値を設定して設定した各制御値においてヒータ電流値を実測し、実測の結果得られた各制御値と各ヒータ電流値とによる複数の設定点を用い、隣り合う設定点を直線で接続した折れ線を作成し、作成した折れ線をヒータ特性を折れ線近似した基準線とする。 In the above deterioration diagnosis method, in the first step, the heater current value is actually measured at each control value set by setting a plurality of control values within the minimum / maximum range of the control value in the normal heater, and the actual measurement is performed. Using a plurality of set points based on each control value obtained as a result and each heater current value, a polygonal line is created by connecting adjacent set points with a straight line, and the created polygonal line is used as a reference line that approximates the heater characteristics to the polygonal line.

上記劣化診断方法において、第2工程では、制御値が大きい値ほど許容範囲を広く設定するとよい。 In the above deterioration diagnosis method, in the second step, the larger the control value, the wider the allowable range may be set.

本発明に係る劣化診断装置は、劣化診断対象の加熱装置を構成するヒータの劣化診断のための許容範囲を記憶する基準記憶部と、ヒータを制御するための制御値を取得するように構成された制御値取得部と、制御値取得部で取得された制御値に従ってヒータに供給される電流を測定して測定値を取得するように構成された電流測定部と、電流測定部で取得された測定値が許容範囲を超えると加熱装置が劣化したものと判定するように構成された劣化判定部とを備え、許容範囲は、ヒータの正常時の特性を示す基準線における制御値に対する電流値の上側許容値および下側許容値から設定されたものであり、基準線は、正常時のヒータにおける制御値と対応する電流との関係を示すヒータ特性を近似線化したものである。 The deterioration diagnosis device according to the present invention is configured to acquire a reference storage unit that stores an allowable range for deterioration diagnosis of the heater constituting the heating device to be deteriorated, and a control value for controlling the heater. The control value acquisition unit, the current measurement unit configured to measure the current supplied to the heater according to the control value acquired by the control value acquisition unit, and the current measurement unit acquired the measured value. It is equipped with a deterioration determination unit configured to determine that the heating device has deteriorated when the measured value exceeds the allowable range, and the allowable range is the current value with respect to the control value on the reference line indicating the normal characteristics of the heater. It is set from the upper permissible value and the lower permissible value, and the reference line is an approximation of the heater characteristics showing the relationship between the control value in the normal heater and the corresponding current.

上記劣化診断装置において、許容範囲は、制御値が大きい値ほど広く設定されているとよい。 In the deterioration diagnosis device, the permissible range may be set wider as the control value becomes larger.

上記劣化診断装置において、基準線、許容範囲、および制御値取得部で取得された制御値と電流測定部で取得された測定値とによる測定点が、制御値および測定値を軸とする2次元平面の座標上に配置されたグラフが表示されるように構成された表示部を備えるようにしてもよい。 In the deterioration diagnosis device, the reference line, the allowable range, and the measurement point based on the control value acquired by the control value acquisition unit and the measurement value acquired by the current measurement unit are two-dimensional with the control value and the measurement value as the axis. A display unit configured to display a graph arranged on the coordinates of the plane may be provided.

以上説明したことにより、本発明によれば、より簡便により迅速にヒータの異常が判断できるという優れた効果が得られる。 From the above description, according to the present invention, it is possible to obtain an excellent effect that the abnormality of the heater can be determined more easily and quickly.

図1は、本発明の実施の形態における劣化診断装置の構成を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of a deterioration diagnosis device according to an embodiment of the present invention. 図2は、本発明の実施の形態における劣化診断方法を説明するフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart illustrating a deterioration diagnosis method according to the embodiment of the present invention. 図3は、基準線の用意について説明するためのフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart for explaining the preparation of the reference line. 図4は、ヒータ特性を制御値および測定値を軸とする2次元平面の座標上の曲線で示した状態を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a state in which the heater characteristics are shown by curves on the coordinates of the two-dimensional plane centered on the control value and the measured value. 図5は、制御値および測定値を軸とする2次元平面の座標上に示したヒータ特性に対する基準線および許容幅を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a reference line and an allowable width with respect to the heater characteristics shown on the coordinates of the two-dimensional plane centered on the control value and the measured value. 図6は、制御値および測定値を軸とする2次元平面の座標上に示したヒータ特性に対する2つの設定点による基準線および許容幅を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing a reference line and an allowable width by two setting points for the heater characteristics shown on the coordinates of the two-dimensional plane about the control value and the measured value. 図7は、制御値および測定値を軸とする2次元平面の座標上に示したヒータ特性に対する2つの設定点による基準線および許容幅を示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing a reference line and an allowable width by two setting points for the heater characteristics shown on the coordinates of the two-dimensional plane about the control value and the measured value. 図8は、制御値および測定値を軸とする2次元平面の座標上に示したヒータ特性に対する4つの設定点による基準線および許容幅を示す説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram showing a reference line and an allowable width with four set points for the heater characteristics shown on the coordinates of the two-dimensional plane about the control value and the measured value.

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。図1は、本発明の実施の形態における劣化診断装置100の構成を示す構成図である。この劣化診断装置100は、基準記憶部101、制御値取得部102、電流測定部103、劣化判定部104を備える。劣化診断装置100は、ヒータ111および操作部112からなる加熱装置の劣化を診断する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of a deterioration diagnosis device 100 according to an embodiment of the present invention. The deterioration diagnosis device 100 includes a reference storage unit 101, a control value acquisition unit 102, a current measurement unit 103, and a deterioration determination unit 104. The deterioration diagnosis device 100 diagnoses deterioration of the heating device including the heater 111 and the operation unit 112.

基準記憶部101は、ヒータ111および操作部112の劣化診断のための許容範囲(正常範囲)を記憶する。許容範囲は、劣化診断対象の加熱装置を構成するヒータ111の正常時の特性を示す基準線を元に設定されている。この基準線も、基準記憶部101に記憶されている。 The reference storage unit 101 stores an allowable range (normal range) for diagnosing deterioration of the heater 111 and the operation unit 112. The permissible range is set based on a reference line showing the normal characteristics of the heater 111 constituting the heating device to be diagnosed for deterioration. This reference line is also stored in the reference storage unit 101.

制御値取得部102は、制御部113が出力するヒータ111(加熱装置)を制御するための制御値を取得する。上記制御値は、温度測定部114で測定された測定値と設定されている設定値とから、制御部113によって算出され、操作部112へ出力される。制御部113は、例えば温度調節計である。操作部112は、例えばよく知られた電力調整器から構成されている。操作部112が、上記制御値により商用の電源から得られる100Vの駆動電流を制御し、ヒータ111による加熱動作を制御する。この制御により、ヒータ111を流れる電流値が決定される。制御値取得部102は、制御部113から出力する上述した制御値を取得する機能部である(特許文献1参照)。 The control value acquisition unit 102 acquires a control value for controlling the heater 111 (heating device) output by the control unit 113. The control value is calculated by the control unit 113 from the measured value measured by the temperature measuring unit 114 and the set value set, and is output to the operation unit 112. The control unit 113 is, for example, a temperature controller. The operation unit 112 is composed of, for example, a well-known power regulator. The operation unit 112 controls the drive current of 100 V obtained from a commercial power source by the above control value, and controls the heating operation by the heater 111. By this control, the value of the current flowing through the heater 111 is determined. The control value acquisition unit 102 is a functional unit that acquires the above-mentioned control value output from the control unit 113 (see Patent Document 1).

電流測定部103は、ヒータ111に供給される電流を測定する。例えば、電流測定部103は、測定値として実効電流値を取得する。電流測定部103は、例えば、よく知られたカレントトランスから構成されている。実施の形態において、電流測定部103は、温度調節計である制御部113における警報出力に用いられる。この場合、電流測定部103は、ヒータ111への駆動電流値を検出して制御部113へ出力し、制御部113は予め設定された警報レベルとその検出値を比較し、検出値が警報レベルを超えたとき、加熱温度の異常を示す警報信号を出力するようになっている。なお、測定値は、平均電流値でもよい。 The current measuring unit 103 measures the current supplied to the heater 111. For example, the current measuring unit 103 acquires an effective current value as a measured value. The current measuring unit 103 is composed of, for example, a well-known current transformer. In the embodiment, the current measuring unit 103 is used for alarm output in the control unit 113 which is a temperature controller. In this case, the current measuring unit 103 detects the drive current value to the heater 111 and outputs it to the control unit 113, the control unit 113 compares the preset alarm level with the detected value, and the detected value is the alarm level. When it exceeds, an alarm signal indicating an abnormality in the heating temperature is output. The measured value may be an average current value.

劣化判定部104は、電流測定部103で取得された測定値が許容範囲を超えると、ヒータ111または操作部112(加熱装置)が劣化したものと判定する。例えば、劣化判定部104は、測定値を取得した時に制御値取得部102で取得された制御値における下側許容値と上側許容値の範囲を、測定値が越えていたことによりヒータ111または操作部112の劣化を判断する。許容範囲を超えた場合、ヒータ111の劣化に限らず、操作部112における劣化や故障も判定できる。ヒータ111に異常がない場合であっても操作部112の不調によっても、ヒータ111に供給される電流が異常となる場合もある。 When the measured value acquired by the current measuring unit 103 exceeds the permissible range, the deterioration determining unit 104 determines that the heater 111 or the operating unit 112 (heating device) has deteriorated. For example, the deterioration determination unit 104 operates the heater 111 because the measured value exceeds the range of the lower permissible value and the upper permissible value in the control value acquired by the control value acquisition unit 102 when the measured value is acquired. Judgment of deterioration of unit 112. When the permissible range is exceeded, not only the deterioration of the heater 111 but also the deterioration or failure of the operation unit 112 can be determined. Even if there is no abnormality in the heater 111, the current supplied to the heater 111 may become abnormal even if the operation unit 112 malfunctions.

また、基準線、許容範囲、および制御値取得部102で取得された制御値と電流測定部103で取得された測定値とによる測定点が、制御値および測定値を軸とする2次元平面の座標上に配置されたグラフが、表示部105に表示される。 Further, the reference line, the permissible range, and the measurement point based on the control value acquired by the control value acquisition unit 102 and the measurement value acquired by the current measurement unit 103 are on the two-dimensional plane centered on the control value and the measurement value. The graph arranged on the coordinates is displayed on the display unit 105.

ここで、基準線は、制御部113が出力する制御値と、この制御値に対応する正常時のヒータ111における電流との関係を示すヒータ特性を近似線化したものである。基準線は、制御値および測定値を軸とする2次元平面の座標上で、1つ以上の線分(1次式)から構成されるものである。 Here, the reference line is an approximate line of the heater characteristics indicating the relationship between the control value output by the control unit 113 and the current in the heater 111 in the normal state corresponding to this control value. The reference line is composed of one or more line segments (linear equations) on the coordinates of the two-dimensional plane centered on the control value and the measured value.

例えば、正常時のヒータ111のヒータ特性を測定し、測定したヒータ特性から折れ線近似により基準線を求めればよい。得られたヒータ特性の曲線上に所定の条件で所定数の設定点(折れ点)を設け、設けた設定点を直線(線分)で接続することで基準線とすればよい。また、所定数の測定点で、正常時のヒータ111における制御値に対する電流を測定(実測)して電流値(ヒータ電流値)を取得し、所定数の制御値と電流値とによる設定点を設定し、隣り合う設定点を直線で接続することで基準線とすればよい。 For example, the heater characteristics of the heater 111 in the normal state may be measured, and the reference line may be obtained by approximating the polygonal line from the measured heater characteristics. A predetermined number of set points (break points) may be provided on the obtained curve of the heater characteristics under predetermined conditions, and the provided set points may be connected by a straight line (line segment) to serve as a reference line. In addition, the current value (heater current value) is obtained by measuring (actually measuring) the current with respect to the control value in the heater 111 at the normal time at a predetermined number of measurement points, and the set point based on the predetermined number of control values and the current value is set. It may be set and used as a reference line by connecting adjacent setting points with a straight line.

また、許容範囲は、基準線における制御値に対する電流値の上側許容値および下側許容値から設定(構成)されたものである。基準線における制御値に対する電流値の上側許容値による上側許容値線と、基準線における制御値に対する電流値の下側許容値による下側許容値線との間の範囲が、ヒータ111または操作部112を正常と見なすことができる許容範囲となる。 The permissible range is set (composed) from the upper permissible value and the lower permissible value of the current value with respect to the control value on the reference line. The range between the upper allowable value line based on the upper allowable value of the current value with respect to the control value on the reference line and the lower allowable value line based on the lower allowable value of the current value with respect to the control value on the reference line is the heater 111 or the operation unit. This is an acceptable range in which 112 can be regarded as normal.

次に、本発明の実施の形態における劣化診断装置100の動作例(劣化診断方法)について、図2のフローチャートを用いて説明する。 Next, an operation example (deterioration diagnosis method) of the deterioration diagnosis device 100 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG.

まず、ステップS201で、正常時のヒータ111における制御値と対応する電流との関係(ヒータ特性)を折れ線近似して基準線を作成(用意)して基準記憶部101に記憶する[第1工程]。次に、ステップS202で、ヒータ劣化診断のための許容範囲を設定して基準記憶部101に記憶する[第2工程]。許容範囲は、基準線における制御値に対する電流値の上側許容値および下側許容値から設定する。許容範囲は、判定対象となるヒータや操作部(加熱装置)に合わせて適宜に設定すればよい。ここで、制御値が大きい値ほど許容範囲を広く設定するとよい。一般に制御値が小さいほど電流値の取りうる範囲は小さくなる。したがって、制御値が小さい範囲では、異常と判定する幅も狭くし、制御値が大きい範囲では異常と判定する幅を広くするとよい。 First, in step S201, a reference line is created (prepared) by approximating the relationship (heater characteristic) between the control value in the heater 111 in the normal state and the corresponding current (heater characteristic), and stored in the reference storage unit 101 [first step]. ]. Next, in step S202, an allowable range for diagnosing heater deterioration is set and stored in the reference storage unit 101 [second step]. The permissible range is set from the upper permissible value and the lower permissible value of the current value with respect to the control value in the reference line. The permissible range may be appropriately set according to the heater to be determined and the operation unit (heating device). Here, the larger the control value, the wider the allowable range should be set. Generally, the smaller the control value, the smaller the range in which the current value can be taken. Therefore, in the range where the control value is small, the width for determining an abnormality should be narrowed, and in the range where the control value is large, the width for determining an abnormality should be widened.

次に、ステップS203で、劣化判定部104が、判定の開始を判断する。例えば、判定を実施する指示の入力を受け付けることで判断する。また、例えば、判定周期時間が設定され、判定周期時間の経過により、判定の開始としてもよい。 Next, in step S203, the deterioration determination unit 104 determines the start of determination. For example, the judgment is made by accepting the input of the instruction to carry out the judgment. Further, for example, the determination cycle time may be set, and the determination may be started when the determination cycle time elapses.

判定の開始を判断すると(ステップS203のyes)、ステップS204で、制御値取得部102が、ヒータ111を制御するための制御値を制御部113から取得する[第3工程]。次に、ステップS205で、電流測定部103が、制御値取得部102で取得された制御値に従ってヒータ111に供給される電流を測定して測定値を取得する[第4工程]。 When the start of the determination is determined (yes in step S203), in step S204, the control value acquisition unit 102 acquires the control value for controlling the heater 111 from the control unit 113 [third step]. Next, in step S205, the current measuring unit 103 measures the current supplied to the heater 111 according to the control value acquired by the control value acquiring unit 102, and acquires the measured value [fourth step].

次に、ステップS206で、劣化判定部104が、電流測定部103で取得された測定値が許容範囲を超えたかどうかを判断する。測定値が許容範囲を超えている場合、劣化判定部104は、ヒータ111が劣化したものと判定する。 Next, in step S206, the deterioration determination unit 104 determines whether or not the measured value acquired by the current measurement unit 103 exceeds the allowable range. If the measured value exceeds the permissible range, the deterioration determination unit 104 determines that the heater 111 has deteriorated.

ここで、ヒータ111の特性上、ヒータ111の動作開始時には、制御に対する遅れが発生する。従って、このような応答遅れが発生している状態においては、測定値が許容範囲を超える場合もある。また、瞬時的なノイズなどにより測定値が許容範囲を超える場合もある。従って、第3工程と第4工程とを複数回繰り返し、測定値が許容範囲を越えている状態が、所定の遅延時間(例えば30ms)内で解消された場合、許容範囲を超えていないものと判定するとよい。 Here, due to the characteristics of the heater 111, a delay with respect to control occurs at the start of operation of the heater 111. Therefore, in a state where such a response delay occurs, the measured value may exceed the permissible range. In addition, the measured value may exceed the permissible range due to momentary noise or the like. Therefore, when the third step and the fourth step are repeated a plurality of times and the state in which the measured value exceeds the permissible range is resolved within a predetermined delay time (for example, 30 ms), it is considered that the permissible range is not exceeded. It is good to judge.

劣化判定部104は、ヒータ111が劣化したものと判定すると(ステップS206のyes)、ステップS207で、この状態を通知する。例えば、表示部105に、警報を表示することで、ユーザに対してヒータ111の劣化判定を通知する。 When the deterioration determination unit 104 determines that the heater 111 has deteriorated (yes in step S206), the deterioration determination unit 104 notifies this state in step S207. For example, by displaying an alarm on the display unit 105, the user is notified of the deterioration determination of the heater 111.

次に、ステップS201における基準線の用意(作成)について、図3のフローチャートを用いて説明する。まず、ステップS211で、正常時のヒータ111に与えられた異なる制御値に対するヒータ111に供給された電流を測定することで、ヒータ特性を取得する。このヒータ特性として、例えば、図4に示すように、制御値および測定値を軸とする2次元の平面上に示される曲線401が取得される。 Next, the preparation (creation) of the reference line in step S201 will be described with reference to the flowchart of FIG. First, in step S211, the heater characteristics are acquired by measuring the current supplied to the heater 111 with respect to the different control values given to the heater 111 in the normal state. As this heater characteristic, for example, as shown in FIG. 4, a curve 401 shown on a two-dimensional plane centered on a control value and a measured value is acquired.

次に、ステップS212で、得られたヒータ特性の曲線上で、一定の間隔で設定点を設定する。両端の設定点以外の設定点は、近似する折れ線における折れ点となる。例えば、図5に示すように、制御値および測定値を軸とする2次元平面の座標における曲線401の上に、黒丸で示す9個の設定点を設定する。なお、少なくとも、制御値の最小値と、制御値の最大値には、各々設定点を設定する。次に、隣り合う2つの設定点を直線で互いに接続することで、基準線を作成する。例えば、図5に示すように、9個の設定点を順に接続して基準線501を作成する。基準線501は、8個の線分から構成されたものとなる。 Next, in step S212, set points are set at regular intervals on the obtained curve of the heater characteristics. The setting points other than the setting points at both ends are the polygonal points in the approximate polygonal line. For example, as shown in FIG. 5, nine setting points indicated by black circles are set on the curve 401 in the coordinates of the two-dimensional plane centered on the control value and the measured value. At least, set points are set for the minimum value of the control value and the maximum value of the control value. Next, a reference line is created by connecting two adjacent set points with each other with a straight line. For example, as shown in FIG. 5, nine setting points are connected in order to create a reference line 501. The reference line 501 is composed of eight line segments.

以上のように作成した基準線501に対し、上側許容値線502、下側許容値線503を設定し、上側許容値線502、下側許容値線503で挾まれた領域を許容範囲とする。上側許容値線502、下側許容値線503も、複数の直線(線分)から構成されたものとなる。 The upper allowable value line 502 and the lower allowable value line 503 are set for the reference line 501 created as described above, and the region sandwiched by the upper allowable value line 502 and the lower allowable value line 503 is set as the allowable range. .. The upper allowable value line 502 and the lower allowable value line 503 are also composed of a plurality of straight lines (line segments).

なお、劣化診断装置100は、CPU(Central Processing Unit;中央演算処理装置)と主記憶装置と外部記憶装置とネットワーク接続装置となどを備えたコンピュータ機器である。コンピュータ機器である劣化診断装置100は、主記憶装置に展開されたプログラムによりCPUが動作することで、上述した各機能が実現される。また、各機能は、複数のコンピュータ機器に分散させるようにしてもよい。 The deterioration diagnosis device 100 is a computer device including a CPU (Central Processing Unit), a main storage device, an external storage device, a network connection device, and the like. The deterioration diagnosis device 100, which is a computer device, realizes each of the above-mentioned functions by operating the CPU by a program developed in the main storage device. Further, each function may be distributed to a plurality of computer devices.

ところで、基準線を作成するための設定点は、次に示すように設定してもよい。まず、図6に示すように、制御値および測定値を軸とする2次元平面の座標において、ヒータ特性を示す曲線401における制御値の最小値および最大値に対応して設定点を配置し、これらを接続する近似線601を設定する。また、近似線601に対し、所定の上側許容値線602および下側許容値線603を設定する。上側許容値線602と下側許容値線603とに挾まれた領域が、許容範囲の候補となる。 By the way, the setting points for creating the reference line may be set as shown below. First, as shown in FIG. 6, in the coordinates of the two-dimensional plane centered on the control value and the measured value, the set points are arranged corresponding to the minimum value and the maximum value of the control value on the curve 401 showing the heater characteristics. An approximation line 601 connecting these is set. Further, a predetermined upper allowable value line 602 and a lower allowable value line 603 are set with respect to the approximate line 601. The region sandwiched between the upper allowable value line 602 and the lower allowable value line 603 is a candidate for the allowable range.

上述したように2つの設定点により近似線601を決定し、許容範囲の候補を設定した状態で、曲線401が許容範囲の候補内に収まり、近似線601と曲線401との最大偏差が、予め設定されている許容偏差より小さいことを判断する。曲線401が許容範囲内に収まり、最大偏差が許容偏差より小さい場合、近似線601を基準線とする。図6に示した例では、曲線401が許容範囲を超える領域が発生している。従って、この場合、図7に示すように、近似線601に対し、測定値の負の方向に曲線401と偏差が最大値となる箇所611、測定値の制の方向に曲線401と偏差が最大値となる箇所612を求める[最大偏差探索工程]。 As described above, the approximation line 601 is determined by the two setting points, the candidate of the allowable range is set, the curve 401 falls within the candidate of the allowable range, and the maximum deviation between the approximate line 601 and the curve 401 is set in advance. Judge that it is smaller than the set tolerance. If the curve 401 falls within the permissible range and the maximum deviation is smaller than the permissible deviation, the approximation line 601 is used as the reference line. In the example shown in FIG. 6, a region where the curve 401 exceeds the permissible range is generated. Therefore, in this case, as shown in FIG. 7, the curve 401 and the deviation are maximum in the negative direction of the measured value 611, and the curve 401 and the deviation are maximum in the direction of controlling the measured value with respect to the approximate line 601. [Maximum deviation search step] for obtaining the value 612.

次に、求めた箇所611における曲線401上、および箇所612における曲線401上に新たな設定点を追加する。次に、図8に示すように、追加したことにより4つとなった制御点を接続する新たな近似線601aを設定する[近似線作成工程]。また、新たな近似線601aに対し、所定の上側許容値線602aおよび下側許容値線603aを設定する。 Next, new setting points are added on the curve 401 at the obtained location 611 and on the curve 401 at the location 612. Next, as shown in FIG. 8, a new approximation line 601a for connecting the four control points due to the addition is set [approximate line creation step]. Further, a predetermined upper allowable value line 602a and a lower allowable value line 603a are set with respect to the new approximate line 601a.

このようにして得られた上側許容値線602aおよび下側許容値線603aによる許容範囲に曲線401が収まり、近似線601aと曲線401との最大偏差が許容偏差より小さくなっていることを確認する。図8に示した状態では、曲線401が許容範囲に収まり、近似線601aと曲線401との最大偏差が許容偏差より小さいので、近似線601aを基準線とする。 It is confirmed that the curve 401 falls within the allowable range of the upper allowable value line 602a and the lower allowable value line 603a obtained in this manner, and the maximum deviation between the approximate line 601a and the curve 401 is smaller than the allowable deviation. .. In the state shown in FIG. 8, the curve 401 falls within the permissible range, and the maximum deviation between the approximate line 601a and the curve 401 is smaller than the permissible deviation. Therefore, the approximate line 601a is used as the reference line.

上述した基準線の作成方法によれば、最大偏差を適宜に設定することで、実用的な劣化判定が可能な許容範囲を、設定点をむだに増やすことなく設定することができる。なお、許容偏差の設定条件により、許容範囲との比較をすることなく、許容偏差との最大偏差との比較だけで近似曲線を決定することができる。 According to the above-described reference line creating method, by appropriately setting the maximum deviation, it is possible to set the permissible range in which practical deterioration determination is possible without unnecessarily increasing the set points. In addition, depending on the setting condition of the permissible deviation, the approximate curve can be determined only by comparing with the maximum deviation with the permissible deviation without comparing with the permissible range.

また、次に示すように基準線を作成してもよい。まず、正常時のヒータにおいて、制御値の最小・最大の範囲内で、複数の制御値を設定し、設定した各制御値においてヒータ電流値を測定する。例えば、制御値を0〜100%の範囲で10%幅で変化させ、各制御値においてヒータ電流値を測定する。この測定の結果得られた各制御値と各ヒータ電流値とによる複数の設定点を用い、隣り合う設定点を直線で接続した折れ線を、ヒータ特性を折れ線近似した基準線とする。 Further, a reference line may be created as shown below. First, in the normal heater, a plurality of control values are set within the minimum and maximum range of the control values, and the heater current value is measured at each set control value. For example, the control value is changed in the range of 0 to 100% in a range of 10%, and the heater current value is measured at each control value. A plurality of set points based on each control value and each heater current value obtained as a result of this measurement are used, and a polygonal line connecting adjacent set points with a straight line is used as a reference line that approximates the heater characteristics to the polygonal line.

以上に説明したように、本発明は、まず、正常時のヒータにおける制御値と対応する電流との関係を示すヒータ特性を折れ線近似して基準線を作成する。次に、基準線における制御値に対する電流値の上側許容値および下側許容値から許容範囲を設定する。このように作成した、許容範囲を用い、測定値が許容範囲を超えるとヒータが劣化したものと判定するようにした。この結果、本発明によれば、大きな記憶部を必要とするなど装置規模を大きくすることなくより簡便により迅速にヒータの異常が判断できるようになる。 As described above, the present invention first creates a reference line by approximating the heater characteristics indicating the relationship between the control value in the normal heater and the corresponding current by a polygonal line. Next, the permissible range is set from the upper permissible value and the lower permissible value of the current value with respect to the control value in the reference line. Using the permissible range created in this way, if the measured value exceeds the permissible range, it is determined that the heater has deteriorated. As a result, according to the present invention, it becomes possible to more easily and quickly determine the abnormality of the heater without increasing the scale of the device such as requiring a large storage unit.

上記発明によれば、折れ線近似した基準線を用いて許容範囲を設定するので、許容範囲として保持するデータ量を非常に少なくすることができる。基準線は、直線(1次式)の組み合わせで構成されるため、許容範囲も直線(1次式)の組み合わせで構成されることになり、データ量が非常に少ない。また、折れ線近似した基準線を元にした許容範囲を用いるので、許容範囲は制御値が取り得る範囲で連続した判定基準となる。このため、本発明によれば、テーブル参照などの場合と異なり、劣化判定時に補間などをする必要が無い。また、ヒータに流れる電流値を測定すればよいので、電圧を測定する必要が無く、また抵抗値をわざわざ求める必要が無い。 According to the above invention, since the permissible range is set using the reference line approximated by the polygonal line, the amount of data held as the permissible range can be very small. Since the reference line is composed of a combination of straight lines (linear expression), the allowable range is also composed of a combination of straight lines (linear expression), and the amount of data is very small. Further, since the permissible range based on the reference line approximated by the polygonal line is used, the permissible range becomes a continuous determination standard within the range that the control value can take. Therefore, according to the present invention, unlike the case of table reference or the like, it is not necessary to perform interpolation or the like at the time of deterioration determination. Further, since the current value flowing through the heater may be measured, it is not necessary to measure the voltage and it is not necessary to bother to obtain the resistance value.

また、異常の判定は、周期的に取得するヒータ電流値の瞬時値を用いればよく、判定のために、時間的な変化の傾向を求める必要が無く、判定が迅速に実施できる。 Further, the abnormality may be determined by using the instantaneous value of the heater current value acquired periodically, and it is not necessary to obtain the tendency of the temporal change for the determination, and the determination can be performed quickly.

ところで、次に示すように判定をしてもよい。例えば、許容範囲の設定を広げることで、大きな異常となったときだけ異常と判定するようにしてもよい。また、許容範囲の設定(基準線からの差)を複数段階に分けて判断してもよい。例えば、1段階目は劣化の可能性があると判断する。2段階目は、劣化が進んだ可能性があると判断する。3段階目は、劣化が確実である判断する。これ以上は、故障や断線と判断する。 By the way, the determination may be made as shown below. For example, by expanding the setting of the permissible range, it may be determined that an abnormality occurs only when a large abnormality occurs. Further, the setting of the allowable range (difference from the reference line) may be determined in a plurality of stages. For example, it is determined that there is a possibility of deterioration in the first stage. In the second stage, it is judged that the deterioration may have progressed. In the third stage, it is judged that the deterioration is certain. Any more than this is judged to be a failure or disconnection.

また、どのような制御値に対してもヒータ電流測定値が常時ほぼ0であった場合、ヒータの断線(もしくは電力調整機の故障、その他加熱に関わる装置の完全な故障)として判定してもよい。 In addition, if the heater current measurement value is always almost 0 for any control value, it can be judged as a disconnection of the heater (or a failure of the power regulator or other complete failure of the device related to heating). Good.

また、判定に遅延時間を設定する場合、瞬時値の異常が一定の回数以上連続して発生したら、はじめて劣化が確実であると判定してもよい。または、測定値が0に近ければ断線と判定してもよい。これにより、許容範囲を狭くしても正確な判断が可能となる。また、正常範囲から外れる幅によって、異常の進行度を判断することができる。 Further, when the delay time is set for the determination, it may be determined that the deterioration is certain only when the abnormality of the instantaneous value occurs continuously for a certain number of times or more. Alternatively, if the measured value is close to 0, it may be determined that the wire is broken. As a result, accurate judgment is possible even if the allowable range is narrowed. In addition, the degree of progress of the abnormality can be determined by the width outside the normal range.

また、時間比例出力やオンオフ制御の場合、制御部の出力はオンまたはオフのいずれかになる。この場合、オン時の電流値だけを測定すれば、この測定値が、許容範囲から低下し、また高くなった場合に、ヒータの劣化や装置の異常、短絡の可能性を判定してもよい。 Further, in the case of time proportional output or on / off control, the output of the control unit is either on or off. In this case, if only the current value at the time of turning on is measured, the possibility of deterioration of the heater, abnormality of the device, or short circuit may be determined when the measured value drops or rises from the permissible range. ..

また、PID制御による制御値は0〜100%の連続値であるが、時間比例出力の場合はオンとオフの時間的な割合で操作量(制御値)を表すため、オン時の電流のみが測定される。従って、この場合、中間的な電流値が発生すれば、正常値からの差の程度によって劣化や故障と判断することができる。また、オンオフ制御の場合も、出力としてはオンとオフしかないため、時間比例出力のときと同様に扱うことができる。なお、オンオフ制御では、過渡状態が発生するため、この過渡状態を誤って異常と判断しないように、オン・オフの切り替わりから一定時間は判定を行わないようにすればよい。 Further, the control value by PID control is a continuous value of 0 to 100%, but in the case of time-proportional output, the operation amount (control value) is expressed by the time ratio of on and off, so only the current at the time of on is used. Be measured. Therefore, in this case, if an intermediate current value is generated, it can be determined that the product has deteriorated or failed depending on the degree of difference from the normal value. Further, in the case of on / off control, since there are only on and off as the output, it can be handled in the same manner as in the case of time proportional output. In the on / off control, a transient state occurs. Therefore, the determination may not be performed for a certain period of time after the on / off switching so that the transient state is not erroneously determined as an abnormality.

一方、オンとオフの時間が短い場合に、異常値となっていた場合でも測定がなされず、また、測定されていても、判定に遅延を設定している場合、遅延時間が経過する前にオンオフが切り替わり、結果的に判定することができない状態となる。 On the other hand, when the on and off time is short, the measurement is not performed even if it is an abnormal value, and even if it is measured, if a delay is set for the judgment, before the delay time elapses. On / off is switched, and as a result, it becomes impossible to judge.

これに対し、例えば、オン状態での異常が連続していた場合は、オンオフが切り替わっても、遅延を判定するために測定される経過時間を初期化せずに積算する。正常値が現れたときだけ、測定された経過時間をリセットすればよい。 On the other hand, for example, when the abnormality in the on state is continuous, even if the on / off is switched, the elapsed time measured for determining the delay is integrated without being initialized. Only when a normal value appears, the measured elapsed time need to be reset.

また、ヒータ電流値を測定して判定するが、計装上は供給電力の低下や、電力調整機(操作部)の不調により、測定値が許容範囲を超える場合もある。従って、異常と判断されてからヒータを正常品に交換しても、異常の判定が解消しない場合、ヒータ以外の部位に問題があることがわかる。このように、本発明は、いわゆるループ診断として利用することが可能である。 In addition, the heater current value is measured and judged, but the measured value may exceed the permissible range due to a decrease in the supplied power or a malfunction of the power regulator (operation unit) on the instrumentation. Therefore, if the determination of abnormality is not resolved even if the heater is replaced with a normal product after it is determined to be abnormal, it can be seen that there is a problem in a part other than the heater. As described above, the present invention can be used as a so-called loop diagnosis.

また、基準値生成部を設け、基準線を自動生成するようにしてもよい。基準値生成部は、まず、設定されている制御値幅で制御値を変化させて制御部より出力させる。例えば、制御値幅は、10%とすればよい。また、基準値生成部は、各制御値出力に対応してヒータ電流値を取得し、各制御値と各ヒータ電流値とによる複数の設定点を設定する。次に、基準値生成部は、隣り合う設定点を直線で接続した折れ線を、ヒータ特性を折れ線近似した基準線とする。基準値生成部は、例えば、装置に設けられた指示ボタンの押下などによるユーザによる指示入力を受け付けて、上述した動作を開始して基準線を生成する。このようにして生成した基準線を元に許容範囲を設定すればよい。 Further, a reference value generation unit may be provided to automatically generate a reference line. First, the reference value generation unit changes the control value within the set control value range and outputs it from the control unit. For example, the control price range may be 10%. Further, the reference value generation unit acquires the heater current value corresponding to each control value output, and sets a plurality of set points based on each control value and each heater current value. Next, the reference value generation unit sets a polygonal line connecting adjacent set points with a straight line as a reference line whose heater characteristics are approximated to the polygonal line. The reference value generation unit receives an instruction input by the user, for example, by pressing an instruction button provided on the device, and starts the above-mentioned operation to generate a reference line. The permissible range may be set based on the reference line generated in this way.

ヒータ電流値の特性として、制御値0%付近の特性において、直線性が極めて低い場合がある。この対策として、制御値を0%から100%の間で測定点を設定する際に1%刻みで変化させてデータを取得し、電流値が0%から立ち上がった部分のみ制御値2%刻みの設定点データとし、10%以上の部分は制御値15%刻みでの設定点データとしてもよい。また測定は1%刻みで取得し、設定点データとして設定する際に、できるだけ演算誤差が少なくなるよう手動で設定点の数を設定してもよい。 As a characteristic of the heater current value, the linearity may be extremely low in the characteristic near the control value of 0%. As a countermeasure, when setting the measurement point between 0% and 100%, the data is acquired by changing it in 1% increments, and only the part where the current value rises from 0% is in 2% increments. The set point data may be used, and the portion of 10% or more may be set point data in increments of 15% of the control value. Further, when the measurement is acquired in 1% increments and set as the set point data, the number of set points may be manually set so as to minimize the calculation error.

なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and many modifications and combinations can be carried out by a person having ordinary knowledge in the art within the technical idea of the present invention. That is clear.

101…基準記憶部、102…制御値取得部、103…電流測定部、104…劣化判定部、105…表示部、111…ヒータ、112…操作部、113…制御部、114…温度測定部。 101 ... Reference storage unit, 102 ... Control value acquisition unit, 103 ... Current measurement unit, 104 ... Deterioration determination unit, 105 ... Display unit, 111 ... Heater, 112 ... Operation unit, 113 ... Control unit, 114 ... Temperature measurement unit.

Claims (2)

劣化診断対象の加熱装置を構成するヒータの正常時の特性を示す基準線を用意する第1工程と、
前記ヒータの劣化診断のための許容範囲を設定する第2工程と、
前記ヒータを制御するための制御値を取得する第3工程と、
前記第3工程で取得された制御値に従って前記ヒータに供給される電流を測定して測定値を取得する第4工程と、
前記測定値が前記許容範囲を超えると前記加熱装置が劣化したものと判定する第5工程と
を備え、
前記第1工程では、正常時の前記ヒータにおける制御値と対応する電流との関係を示すヒータ特性を近似線化して前記基準線を作成し、
前記第2工程では、前記基準線における制御値に対する電流値の上側許容値および下側許容値から前記許容範囲を設定し、
前記第1工程では、前記ヒータ特性における制御値の最小値および制御値の最大値に設定点を設定し、設定した設定点を接続する直線による近似線を作成し、
前記近似線と前記ヒータ特性を示す曲線との間の前記ヒータ特性の方が小さい領域と前記ヒータ特性の方が大きい領域との各々において最大偏差を求め、
求めた2つの最大偏差が所定の許容偏差より小さい場合、前記近似線を前記基準線とし、
いずれかの最大偏差が前記許容偏差より大きい場合、
前記ヒータ特性の前記2つの最大偏差となる箇所に新たに設定点を設定し、新たに設定した設定点と既に設定してある設定点とにおいて隣り合う設定点どうしを直線で接続した新たな近似線を作成する近似線作成工程と、新たな近似線と前記ヒータ特性を示す曲線との間の前記ヒータ特性の方が小さい領域と前記ヒータ特性の方が大きい領域との各々において新たな最大偏差を求める最大偏差探索工程とを、求めた新たな最大偏差が前記許容偏差より小さくなるまで繰り返すことで、前記近似線を前記基準線とする
ことを特徴とする劣化診断方法。
The first step of preparing a reference line showing the normal characteristics of the heaters that make up the heating device to be diagnosed for deterioration, and
The second step of setting the allowable range for the deterioration diagnosis of the heater, and
The third step of acquiring the control value for controlling the heater, and
The fourth step of measuring the current supplied to the heater according to the control value acquired in the third step and acquiring the measured value, and
A fifth step of determining that the heating device has deteriorated when the measured value exceeds the permissible range is provided.
In the first step, the reference line is created by approximating the heater characteristics showing the relationship between the control value in the heater in the normal state and the corresponding current.
In the second step, the allowable range is set from the upper allowable value and the lower allowable value of the current value with respect to the control value on the reference line .
In the first step, set points are set at the minimum value of the control value and the maximum value of the control value in the heater characteristics, and an approximate line formed by a straight line connecting the set set points is created.
The maximum deviation is obtained in each of the region where the heater characteristic is smaller and the region where the heater characteristic is larger between the approximation line and the curve showing the heater characteristic.
When the two maximum deviations obtained are smaller than the predetermined allowable deviations, the approximate line is used as the reference line.
If either maximum deviation is greater than the permissible deviation
A new set point is set at the location where the two maximum deviations of the heater characteristics are obtained, and a new approximation in which adjacent set points are connected by a straight line at the newly set set point and the already set set point. A new maximum deviation between the approximate line creation step of creating a line and the region where the heater characteristic is smaller and the region where the heater characteristic is larger between the new approximate line and the curve showing the heater characteristic. A deterioration diagnosis method characterized in that the approximate line is set as the reference line by repeating the step of searching for the maximum deviation for obtaining the above value until the new maximum deviation obtained is smaller than the permissible deviation .
請求項1記載の劣化診断方法において、
前記第2工程では、前記制御値が大きい値ほど前記許容範囲を広く設定することを特徴とする劣化診断方法。
In degradation diagnosis method of claim 1 Symbol placement,
In the second step, the deterioration diagnosis method is characterized in that the larger the control value is, the wider the allowable range is set.
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