CN101342917A - 旋转角度检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种旋转角度检测装置，其具有：与方向盘连动旋转的旋转体(1)，与旋转体(1)连动旋转的检测体(2、3)，对检测体(2、3)的旋转进行检测的检测部(5、6)，通过来自检测部(5、6)的检测信号来检测旋转体(1)的旋转角度的控制部(21)，卡止旋转体(1)的旋转的卡止体(23)，收纳旋转体(1)和检测部(5、6)和控制部(21)和卡止体(23)的壳体(8)。卡止体23具有：卡止部(23B)，其由弹性体(24)施力而弹性接触旋转体(1)的外周；解除部(23C)，其解除卡止部(23B)与旋转体(1)的弹性接触，并且一部分露出壳体(8)的外部。由此，不需要在向车辆组装时对控制部(21)进行0点存储，对车辆的安装容易，能够可靠地检测旋转角度。

Description

旋转角度检测装置

技术领域

本发明涉及一种主要用于自动车的方向盘的旋转角度检测等用的旋转角度检测装置。

背景技术

近年来，自动车的高功能化进展中，使用各种各样的旋转角度检测装置来检测方向盘的旋转角度，用该旋转角度来进行车辆的各种控制的情况增多。该旋转角度检测装置经由固定在车辆上的旋转连接器而配置在方向盘的背后而安装在自动车上。旋转连接器和旋转角度检测装置形成插通方向盘的操纵轴的贯通孔。旋转角度检测装置是检测在该贯通孔内旋转的操纵轴的旋转的部件。

参照图11来说明如特开2006-258625号公报所知的那样的以往的旋转角度检测装置。

图11是以往的旋转角度检测装置的剖面图。该图中，旋转角度检测装置10具有：在侧面外周形成正齿轮部1A的旋转体1；在侧面外周形成正齿轮部2A的第一检测体2；在侧面外周形成正齿轮部3A的第二检测体3。正齿轮部1A和正齿轮部2A以及正齿轮部2A和正齿轮部3A分别啮合。正齿轮部2A的齿数和正齿轮部3A的齿数不同。旋转体1的中央筒部内周突出形成一对卡合部1B。

第一检测体2的中央和第二检测体3的中央分别安装磁体5A和磁体6A。第一检测体2和第二检测体3的前面(图中纸外侧)大致平行配置在前后面形成多个配线图案的配线基板(未图示)。在磁体5A和磁体6A的各自的相对面上分别安装磁检测元件5B和磁检测元件6B。

通过相对的磁体5A和磁检测元件5B构成第一检测部5。同样地，通过相对的磁体6A和磁检测元件6B构成第二检测部6。在配线基板上设置与磁检测元件5B或磁检测元件6B连接的具有麦克风等电子部件的控制部7。

旋转体1和第一检测体2和第二检测体3以大致箱型能够旋转地保持在绝缘树脂制的壳体8内。另外，配线基板也固着在壳体8内。另外，将壳体8前面由绝缘树脂制的罩体(未图示)覆盖。

在壳体8中央部形成插通操纵轴(未图示)的贯通孔8A。在壳体8的左右朝向贯通孔8A的中心即旋转体1的旋转中心而对称地形成圆形状和矩形状的安装孔8B和安装孔8C。

在方向盘的背后固定在车辆上的旋转连接器具有与操纵轴卡止并伴随操纵轴的旋转而旋转的旋转框体。形成在旋转角度检测装置10上的一对卡合部1B与该旋转框体卡合。旋转连接器具有插通形成在壳体8上的安装孔8B和安装孔8C的销。通过将旋转连接器的销插通在安装孔8B和安装孔8C中，从而将壳体8固定在旋转连接器上。

因此，旋转方向盘，则伴随操纵轴的旋转而旋转框体旋转，随之，在旋转框体上卡合有卡合部1B的旋转体1旋转。

另外，与旋转体1的旋转连动地第二检测体2旋转，与第一检测体2的旋转连动地第二检测体3旋转。因此，在它们中央安装的磁体5A和6A也旋转，磁体5A和磁体6A变化的磁力作为检测信号被磁检测元件5B和磁检测元件6B检测出。由于第一检测体2和第二检测体8齿数不同，旋转速度也不同，所以磁检测元件5B和磁检测元件6B的输出数据波形成为周期不同、相位偏移的检测信号。

然后，控制部根据来自该第一检测体2和第二检测体3的两个不同的检测信号和各齿数来进行规定的运算，检测出旋转体1即方向盘的旋转角度。被检测出的旋转角度被向自动车的电路输出，进行车辆的各种控制。

将以上所构成的旋转角度检测装置10搬送或保管后，安装在自动车上时，如以上那样，首先，在卡止操纵轴的旋转连接器的旋转框体上卡合旋转体的卡合部1B。另外，将形成在旋转连接器上的销插入壳体8的安装孔8B和安装孔8C而进行安装。但是，这时旋转角度检测装置10由于旋转体1会在搬送时或保管时等多少进行旋转的情况，所以需要对旋转角度检测装置10的控制部7进行所谓的0点存储。

即，将方向盘的旋转角度变为中立位置的0度，即，使车辆为直行的状态，以此时的旋转角度为中立位置的0度而存储于控制部7。此后，以该0度为基准来检测方向盘的旋转角度，从而检测方向盘向左右任一方旋转了多少度。

但是，上述以往的旋转角度检测装置中，将旋转角度检测装置10安装在自动车上时，需要在将方向盘变为中立位置的0度的状态下，对控制部7进行0点存储。即，由于进行将旋转角度检测装置10安装在自动车上后的0点存储的作业，组装作业烦杂，耗费时间。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而研发的，其提供一种容易向车辆安装，能够可靠地进行旋转角度的检测的旋转角度检测装置。

本发明的旋转角度检测装置，其具有：与方向盘连动旋转的旋转体；与旋转体连动旋转的检测体；检测检测体的旋转的检测部；通过来自检测部的检测信号来检测旋转体的旋转角度的控制部；卡止旋转体的旋转的卡止体；收纳有旋转体、检测部、控制部和卡止体的壳体，卡止体具有：卡止部，其被弹性体施力而弹性接触旋转体的外周；解除部，其解除卡止部向旋转体的弹性接触且一部分露出在壳体的外部。

根据本发明，通过从外部对解除部的作用，能够解除卡止部向旋转体的弹性接触，所以能够预先对控制部进行0点存储，在通过卡止体使旋转角度保持为中立位置的0度的状态下进行对车辆的安装。因此，对车辆的组装时不需要对控制部进行0点存储，对车辆的安装容易，能够可靠地进行旋转角度的检测。

附图说明

图1是本发明的实施方式1的旋转角度检测装置的剖面图。

图2是该装置的分解立体图。

图3是使用该装置的操纵装置的分解立体图。

图4是该装置的安装时的剖面图。

图5是本发明的实施方式2的旋转角度检测装置的剖面图。

图6是本发明的实施方式3的旋转角度检测装置的剖面图。

图7是本发明的实施方式4的旋转角度检测装置的剖面图。

图8是该装置的分解立体图。

图9是使用该装置的操纵装置的分解立体图。

图10是该装置的安装时的剖面图。

图11是以往的旋转角度检测装置的剖面图。

具体实施方式

以下参照图1～图10说明本发明的实施方式。另外，对于与背景技术说明的结构相同的结构部分使用相同的附图标记，详细说明简略化。

(实施方式1)

图1是本发明的实施方式1的旋转角度检测装置的剖面图，图2是该分解立体图。两图中，本实施方式1的旋转角度检测装置30具有绝缘树脂制的旋转体1和第一检测体2和第二检测体3。旋转体1的侧面外周形成正齿轮部1A，第一检测体2的侧面外周形成正齿轮部2A，第二检测体3的侧面外周形成正齿轮部3A。正齿轮部2A的齿数和正齿轮部3A齿数不同。第一检测体2的正齿轮部2A与旋转体1的正齿轮部1A啮合，并且第二检测体3的正齿轮部3A与第一检测体2的正齿轮部2A啮合。旋转体1的中央筒部内周突出形成一对卡合部1B。

另外，对于这些齿轮的直径和齿数，旋转体1最大，第一检测体2比第二检测体3小。例如，旋转体1的齿数为87，第一检测体2的齿数为29，第二检测体3的齿数为30。

第一检测体2的中央通过插入成形等安装磁体5A。另外，同样地，在第二检测体3的中央安装磁体6A。第一检测体2和第二检测体3的前面大致平行地配置配线基板20。配线基板20的磁体5A和磁体6A的相对面上分别安装AMR(各向异性磁阻)元件等磁检测元件5B和磁检测元件6B。另外，在配线基板20的前后面上形成多个配线图案(未图示)。

通过相对的磁体5A和磁检测元件5B构成第一检测部5。同样地通过磁体6A和磁检测元件6B构成第二检测部6。在配线基板20设置由麦克风等电子部件构成的控制部21，该控制部21经由配线图案与磁检测元件5B和磁检测元件6B连接。

旋转体1和第一检测体2和第二检测体3以大致箱型能够旋转地保持在绝缘树脂制的壳体8内。配线基板20也固定保持在壳体8内。壳体8由绝缘树脂制的罩体22覆盖。壳体8和罩体22的中央部分别形成插通操纵轴(未图示)的贯通孔8A和贯通孔22A。

在壳体8和罩体22的左右，朝向贯通孔8A和贯通孔22A的中心即旋转体1的旋转中心在对称位置上形成圆形状的安装孔8B和安装孔22B、矩形状的安装孔8C和安装孔22C。

另外，在壳体8内的旋转体1附近设置大致V字形状的绝缘树脂制的卡止体23。卡止体23中，中间的支点部23A能够旋转地保持在壳体8上。卡止体23在下端具有形成齿轮状的卡止部23B，在上端具有一部分向壳体8的安装孔8B突出而从安装孔8B露出外部的解除部23C。卡止部23B被稍稍呈压缩状态的作为弹性体的弹簧24施力而与旋转体1的外周的正齿轮部1A弹性接触而啮合。弹簧24由卷绕成线圈状的钢或铜合金等构成，通过形成在壳体8上的固定片24A将一端固定。

这样构成的旋转角度检测装置30如图3的分解立体图所示，经由旋转连接器12配置在方向盘11的背后而安装在自动车上。控制部21经由连接器或引线(未图示)等与车辆的电路(未图示)连接。

即，旋转连接器12具有作为固定在车辆上的固定体的固定框体13，固定框体13具有内部卷绕的挠性的线缆(未图示)。在固定框体13的中央能够旋转地安装旋转框体14。在旋转框体14的中央形成的贯通孔14A的内周卡止操纵轴15。由此，方向盘11固定在固定框体13。

另外，在旋转框体14上形成一对切口部14B，嵌合旋转角度检测装置30的旋转体1的一对卡合部1B。固定框体13上形成作为突起部的、圆柱状的一对销13A，插入旋转角度检测装置30的壳体8的安装孔8B和安装孔8C中，在固着于车辆上的旋转连接器12上保持旋转角度检测装置30。

如以上那样，本实施方式的旋转检测机构30与旋转连接器12一起配置在方向盘11的背后而安装在自动车上。这时，在旋转角度检测装置30的控制部21中已经存储有作为检测旋转角度的基准的中立位置的0度、所谓的0点存储。

即，制作旋转角度检测装置30，进行电气检查或机械检查等后，在旋转体1为中立位置的0度的状态下，在控制部21中存储该位置为0点的内容。另外，该状态下，卡止体23的卡止部23B与旋转体1外周的正齿轮部1A弹性接触啮合，以该中立位置不变化的方式进行保持。在使卡止部23B弹性接触啮合正齿轮部1A，该位置为0点的内容存储在控制部21中的状态下，进行旋转角度检测装置30的搬送或保管等。

因此，本实施方式的旋转角度检测装置30向车辆安装时，不需要对控制部21进行0点存储。另外，使方向盘11的旋转角度变为中立位置的0度、即车辆直行的状态，这样情况下仅通过安装旋转角度检测装置30就能够进行组装作业。

并且，该旋转检测机构30的控制部21经由连接器和引线(未图示)等与车辆的电路(未图示)连接。旋转框体14能够旋转地安装在旋转连接器12的、固着在车辆上的固定框体13中央。另外，在旋转框体14的贯通孔14A内周卡止操纵轴15。另外，在旋转框体14的一对切口部14B嵌合旋转体1的卡合部1B。

另外，在壳体8的安装孔8B和安装孔8C中插入形成于固定框体13上的圆柱状的一对销13A，固着在车辆上的旋转连接器12上保持旋转角度检测装置30。这时，如图4剖面图所示，通过插入安装孔8B中的销13A来压住向安装孔8B突出露出的卡止体23的解除部23C。

由此，卡止体23一边压缩弹簧24，一边以支点部23A为支点在箭头方向旋转，卡止部23B从旋转体1外周的正齿轮部1A离开。因此，旋转体1变为能够旋转的状态。

在以上的结构中，使方向盘11旋转，则与操纵轴15卡止的旋转框体14旋转，随之，卡合部1B卡合于切口部14B上的旋转体1旋转。这样，旋转体1与方向盘11的旋转连动而旋转。

另外，第一检测体2与该旋转体1的旋转连动地旋转，第二检测体3与第一检测体2连动地旋转。因此，安装在它们中央的磁体5A和磁体6A也旋转，该磁体5A和6A的变化的磁力作为检测信号被磁检测元件5B和磁检测元件6B被检测出。第一检测体2和第二检测体3齿数不同，旋转速度也不同，所以磁检测元件5B和磁检测元件6B的数据波形为周期不同、相位偏移的检测信号。即，通过第一检测部5和第二检测部6检测第一检测体2和第二检测体3的旋转。

然后，控制部21根据来自该第一检测体2和第二检测体3的两个不同的检测信号和各齿数来进行规定的运算。由此，检测出旋转体1即方向盘11的旋转角度，将其向自动车的电路输出，进行车辆的各种控制。

即，制作旋转角度检测装置30后，卡止体23的卡止部23B弹性接触啮合正齿轮部1A，从而在旋转体1保持在作为0点的中立位置上的状态下，进行搬送或保管等。向车辆安装时，卡止部23B从正齿轮部1A离开，旋转体1变得能够旋转，控制部21以存储的0点为基准，进行可靠的旋转角度的检测。

即，旋转角度检测装置30制作时，能够事先对控制部21进行0点存储，并且在通过卡止体23将旋转角度保持在中立位置的0度上的状态下进行对车辆的安装。因此，对车辆组装时不需要对控制部21进行0点存储，而容易进行车辆的安装，并且能够可靠地检测旋转角度。

另外，在自动车的修理时等，从车辆取出旋转角度检测装置30时，也在将方向盘11的旋转角度变为中立位置的0度的状态下，从旋转连接器12取出旋转角度检测装置30。由此，被弹簧24施力的卡止体23在与上述那样的安装时相反的方向上旋转，卡止部23B弹性接触啮合旋转体1的正齿轮部1A。另外，解除部23C的一部分向壳体8的安装孔8B突出而露出外部，能够在原来中立位置的状态下进行取出。

因此，修理等结束后，再将旋转角度检测装置30向车辆安装的情况下，若也如上所述，使方向盘11的旋转角度变为中立位置的0度、即车辆直行的状态而安装的话，则不需要对控制部21进行0点存储，容易再安装。

(实施方式2)

在上述实施方式1中，说明了关于通过弹簧24对卡止体23施力的结构。但是，本实施方式中，如图5剖面图所示，在绝缘树脂制的卡止体26上一体形成作为弹性体的薄板状的弹簧部26A，将卡止部26B弹性接触啮合旋转体1的正齿轮部1A。另外，使解除部26C向壳体8的安装孔8B突出而露出外部形成。该结构与实施方式1是同样的。

通过形成这样的结构，通过与实施方式1同样的作用，能够得到与实施方式1同样的效果。另外，不需要另外设置别体的弹簧，所以能够减少部件数，以低廉的成本形成旋转角度检测装置。

(实施方式3)

在上述实施方式1和2中，说明了使卡止体23、26旋转的结构。但是，本实施方式中，如图6剖面图所示，被弹簧24施力的卡止体27朝向中心方向能够滑动地设置。使卡止体27的前端的齿轮状的卡止部27B弹性接触啮合旋转体1的正齿轮部1A。另外，形成使解除部27C内周向安装孔8B突出而露出外部的结构。其他结构与实施方式1是同样的。

通过形成这样的结构，通过与实施方式1同样的作用，能够得到与实施方式1同样的效果。另外，如实施方式1和2所示，由于卡止体23、26不旋转，所以卡止体27和弹簧24的安装面积有少量即可，适于部件的高密度化。

如以上所示根据实施方式1～3，被弹簧24、26施力的卡止部23B、26B、27B弹性接触旋转体1的外周，使解除部23C、26C、27C向壳体8的安装孔8B突出而露出外部。通过形成这样的结构，能够事先对控制部21进行0点存储。另外，在通过卡止体23将旋转角度保持为中立位置的0度的状态下进行向车辆的安装。因此，不需要在对车辆组装时对控制部21进行0点存储，能够提供对车辆的安装容易，能可靠地检测旋转角度的旋转角度检测装置。

(实施方式4)

另外，对与实施方式1结构相同的结构的部分使用相同的附图标记，详细说明省略。

图7是本发明实施方式4的旋转角度检测装置的剖面图，图8是该分解立体图。两图中，以下的结构与实施方式1相同。即，旋转体31的侧面外周形成正齿轮部31，中央的筒部31C内周形成一对卡合部31B。第一检测体2的侧面外周的正齿轮部2A与旋转体31的正齿轮部31A啮合。第二检测体3的侧面外周的正齿轮部3A与第一检测体2的正齿轮部2A啮合。第一检测体2和第二检测体3分别与旋转体31的旋转连动而旋转。

通过第一检测体2中央的磁体5A和与其相对配置的磁检测元件5B构成第一检测部5。通过第二检测体3的磁体6A和与其相对配置的磁检测元件6B构成第二检测部6。控制部21根据来自这些第一检测部5、第二检测部6的两个不同的检测信号来检测旋转体31的旋转角度、即方向盘(未图示)的旋转角度。

绝缘树脂制的壳体38以箱型被绝缘树脂制的罩体42覆盖。该壳体38和罩体42内分别保持收纳旋转体31、第一检测体2、第二检测体3、配线基板40等。壳体38和罩体42上分别形成贯通孔38A和贯通孔42A，插通方向盘。旋转体31与方向盘的旋转连动而旋转。

但是，以下的结构与实施方式1不同。壳体38的左右侧面形成开口部38C。另外，左右的开口部38C的上下方向的规定位置上形成朝向外方突出的突出部38D，由此在壳体38的左右侧面分别形成保持部38E。另外，在作为旋转体31的外周的筒部31C上设置切口状的卡合部31D。

另外，在壳体38内的左右设置大致L字状的卡止体43。各卡止体43通过各自的大致中间的支点部43A能够旋转地轴支在壳体38的左右。各卡止体43在上端具有向内方突出的卡止部43B。另外，各卡止体43在下端具有被稍稍压缩状态下的弹簧44施力的解除部43C。通过解除部43c被弹簧44施力，从而各卡止体43B以支点部43A为始点旋转，弹性接触并卡合各卡合部31D。由此，旋转体31在中立位置的旋转角度0度的状态被保持。弹簧44是卷绕成线圈状的钢或铜合金等的弹簧，一端通过形成在壳体38上的固定片44A固定。

各卡止体43下端的解除部43C向壳体38的两侧面的开口部38C延伸出，从保持部38E向外方露出突出。如以上所述，构成本实施方式中的旋转角度检测装置50。

如以上构成的旋转角度检测装置50，如图9分解立体图所示，与旋转连接器52一起配置在方向盘11的背后而安装在自动车上，这与实施方式1相同。但是，旋转连接器52和旋转角度检测装置50的安装结构和旋转体31基于卡止体43的旋转保持的解除方法与实施方式1的情况有以下不同。

在旋转连接器52的固定框体53中央的贯通孔54A的左右侧方，在向旋转角度检测装置50方向突出并与旋转角度检测装置50的各保持器38E对应的位置上分别配设作为突起部的肋部53A。将旋转角度检测装置50安装在旋转连接器52上时，各肋部53A插入并卡合旋转角度检测装置50的各保持部38E。

然后，如图7所示，在卡止体43的解除部43C从壳体38的保持器38E向外方露出而突出的状态下，使旋转角度检测装置50安装在旋转连接器52上时，则通过肋部53A压住解除部43C。由此，如图10剖面图所示，卡止体43以支点部43A为支点旋转，解除部43C向内方旋转。结果，弹性接触筒部31C的卡合部31D的卡止部43B从卡合部31D离开，而成旋转体31能够旋转的状态。

即，制作旋转角度检测装置50后，卡止体43的卡止部43B弹性接触旋转体31的筒部31C外周的卡合部31D，从而在使旋转体31保持在作为0点的中立位置上的状态下进行搬送或保管等。之后，在对车辆的安装时，通过肋部53A压住解除部43C，卡止部43B从卡合部31D离开，而成旋转体31能够旋转的状态。因此，对车辆的安装时控制部21以已经存储的0点为基准，进行可靠的旋转角度的检测。

即，旋转角度检测装置50对旋转连接器52的安装即使是与实施方式1不同的上述那样的结构中，也与实施方式1的情况同样地能够得到以下效果。在旋转角度检测装置50制作时，能够事先对控制部21进行0点存储，并且在通过卡止体43使旋转角度保持在中立位置的0度的状态下进行对车辆的安装。因此，不需要在对车辆组装时对控制部21进行0点存储，对车辆的安装容易，并且能够可靠地检测旋转角度。

如上根据本实施方式，在收纳旋转体31和控制部21等的壳体38内设置卡止体43，使通过弹簧44施力的卡止部43B弹性接触旋转体31的筒部31C外周的卡合部31D，使解除部43C向壳体38的外方突出。由此，能够事先对控制部21进行0点存储，并且在通过卡止体43使旋转角度保持在中立位置的0度的状态下进行对车辆的安装。因此，对车辆的安装时不需要对控制部21进行0点存储，对车辆的安装容易，并且能够可靠地检测旋转角度。

另外，在以上的实施方式4的说明中，说明了通过两个卡止体43从壳体38的左右两侧方保持旋转体31的旋转的结构，但是作为仅通过左右任一方的卡止体43来保持旋转体31的旋转的结构也能够得到同样的效果。

另外，在以上的实施方式4的说明中，说明了通过弹簧44对卡止体43施力的结构，但是与实施方式2相同地，在绝缘树脂制的卡止体43上一体形成薄板状的弹簧部，通过该弹簧部使卡止部43B弹性接触卡合部31D的结构也是可以的。

另外，在以上的各实施方式的说明中，说明了使旋转体1、31或各检测体的齿轮部啮合，相互连动而旋转的结构。但是，除了齿轮部以外，作为在旋转体或检测体的外周形成能够传递旋转的凹凸部或高摩擦部等，由此来相互连动旋转的结构也能够得到相同的效果。

Claims (9)

1、一种旋转角度检测装置，其具有：与方向盘连动旋转的旋转体；与所述旋转体连动旋转的检测体；检测所述检测体的旋转的检测部；通过来自所述检测部的检测信号来检测所述旋转体的旋转角度的控制部；卡止所述旋转体的旋转的卡止体；收纳有所述旋转体、所述检测部、所述控制部和所述卡止体的壳体，所述卡止体具有：卡止部，其被弹性体施力而弹性接触所述旋转体；解除部，其解除所述卡止部向所述旋转体的弹性接触。

2、如权利要求1所述的旋转角度检测装置，其中，所述解除部通过来自所述壳体外部的作用克服所述弹性体的施力而解除所述卡止部向所述旋转体的弹性接触。

3、如权利要求2所述的旋转角度检测装置，其中，所述解除部以所述卡止体的一部分为支点而解除所述卡止部向所述旋转体的弹性接触。

4、如权利要求1所述的旋转角度检测装置，其中，在作为检测所述旋转体的旋转角度的基准的中立位置上，所述卡止部弹性接触所述旋转体的外周，所述中立位置存储在所述控制部。

5、如权利要求1所述的旋转角度检测装置，其中，所述卡止部弹性接触设于所述旋转体的外周上的齿轮部。

6、如权利要求1所述的旋转角度检测装置，其中，所述卡止部弹性接触卡合部，所述卡合部形成在设于所述旋转体的外周上的筒部上。

7、如权利要求5所述的旋转角度检测装置，其中，所述解除部露出于安装孔，所述安装孔设于所述壳体上且插通在固定所述方向盘的固定体上形成的突起部。

8、如权利要求6所述的旋转角度检测装置，其中，所述解除部露出于保持部，所述保持部设于所述壳体上且保持在固定所述方向盘的固定体的突起部上。

9、如权利要求1所述的旋转角度检测装置，其中，所述卡止体与所述弹性体一体形成。

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