ES2301432B1 - PROGRAMMING DEVICE OF LIGHTING SYSTEMS BASED ON LED DIODES. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo programador de sistemas de iluminación a base de diodos led.System programming device LED-based lighting.
El dispositivo está constituido a partir de una carcasa de reducidas dimensiones, en cuyo seno se establece una fuente de alimentación (2) y un microcontrolador principal (3), dotado de un software de programación con múltiples programas de iluminación. Para ello el microcontrolador (3) cuenta con un panel de mandos o teclado (4) con un número reducido de teclas (8-9-10-11-12), de manera que mediante una etapa de potencia (5), asociada a una serie de reguladores (6) que proporcionan a las diferentes salidas (7) los niveles de tensión y potencia que alimentarán a los dispositivos de iluminación, el encendido de los dispositivos led se realiza mediante modulación por ancho de impulso.The device is constituted from a small housing, in which a power supply (2) and a main microcontroller (3), equipped with a programming software with multiple programs of illumination. For this, the microcontroller (3) has a panel of controls or keyboard (4) with a reduced number of keys (8-9-10-11-12), so that through a power stage (5), associated with a series of regulators (6) that provide the different outputs (7) the voltage and power levels that will feed the lighting devices, the lighting of the led devices is performed by pulse width modulation.
El programador cuenta igualmente con un display (17) controlado por un segundo microcontrolador(18) y asociado al microcontrolador principal (3). Se consigue de esta manera proporcionar unidad sumamente versátil, fácil de manejar y sumamente compacta, sin tener que recurrir a unidades externas para el apoyo de esta, como fuentes de alimentación interfaces, etc.The programmer also has a display (17) controlled by a second microcontroller (18) and associated with the main microcontroller (3). You get from this way to provide extremely versatile unit, easy to handle and extremely compact, without having to resort to external units to Support for this, such as power supplies interfaces, etc.
Description
Dispositivo programador de sistemas de iluminación a base de diodos led.System programming device LED-based lighting.
La presente invención se refiere a un dispositivo que ha sido especialmente concebido para permitir controlar la activación de sistemas de iluminación a base de diodos led, de forma programada, en diferentes aplicaciones tales como la iluminación espectacular, decorativa, ambiental o de señalización.The present invention relates to a device that has been specially designed to allow control the activation of diode-based lighting systems led, programmatically, in different applications such as the spectacular lighting, decorative, ambient or signaling.
El objeto de la invención es proporcionar un dispositivo de control de iluminación de fácil manejo, reducidas dimensiones y que merced a la especial forma de activación de los diodos, permita aumentar sensiblemente la vida útil de dichos dispositivos de iluminación, con un menor consumo eléctrico y un alto rendimiento.The object of the invention is to provide a user-friendly lighting control device, reduced dimensions and that thanks to the special form of activation of diodes, significantly increase the life of these lighting devices, with lower power consumption and a high performance.
La invención se sitúa pues en el sector electrónico informático, y más concretamente en el de los dispositivos programadores de iluminación.The invention is therefore situated in the sector electronic computer, and more specifically in the lighting programming devices.
En el ámbito de aplicación práctica de la invención, es decir el de los dispositivos programadores de iluminación, son conocidos numerosos tipos de programadores para activación programada de sistemas de luces a base de diodos led, los cuales presentan como denominador común el estar materializados en un dispositivo de grandes dimensiones, a modo de mesa de mezclas, con infinidad de mandos para dicho control que hacen que el dispositivo solo pueda ser utilizado por personal especializado, con una alta cualificación al efecto.In the practical scope of the invention, that is to say that of the programming devices of lighting, numerous types of programmers are known for programmed activation of LED-based light systems, the which present as common denominator the materialized in a large device, as a mixing console, with countless controls for said control that make the device can only be used by specialized personnel, with a high qualification to the effect.
Asimismo, el encendido de los diodos led en este tipo de dispositivos se realiza mediante alimentación directa, lo que supone un consumo eléctrico considerable, un calentamiento de dichos dispositivos, así como una reducción de la vida útil de los mismos.Also, the lighting of the LEDs in this type of devices is done by direct power, what which involves considerable electricity consumption, a heating of said devices, as well as a reduction in the life of the same.
El dispositivo programador para sistemas de iluminación led que la invención propone resuelve de forma plenamente satisfactoria la problemática anteriormente expuesta, presentando una interfaz de programación de reducidas dimensiones, sencilla, que puede ser controlada por personal no experto, y con unas características especiales en la activación de los dispositivos led que permite reducir el consumo eléctrico de los mismos, reduciendo su temperatura y ampliando sensiblemente su vida útil.The programming device for systems led lighting that the invention proposes solves in a way the problem described above is fully satisfactory, presenting a small programming interface, simple, which can be controlled by non-expert personnel, and with special characteristics in the activation of led devices that reduce the electrical consumption of themselves, reducing their temperature and significantly extending their life Useful.
Para ello, el dispositivo que se preconiza se
integra en una carcasa de reducidas dimensiones, en la que se
establece un microcontrolador principal, con un software de
programación del que se hablará más adelante, microcontrolador
asociado a una etapa de potencia, que en colaboración con una serie
de reguladores proporcionan los niveles de tensión y potencia en las
salidas de la etapa de potencia que alimentarán a los dispositivos
de iluminación, de manera que el encendido de los dispositivos led
se realiza mediante modulación por ancho de impulso, de manera que
en contra de lo que sucede cuando se emplea la alimentación
directa, un único dispositivo led es el que permanece encendido, de
manera que la frecuencia tan elevada a la que recorre el impulso el
resto de los dispositivos, hace imperceptible este cambio, creando
un efecto óptico al ojo humano de que todos los dispositivos se
encuentran activados al mismo
tiempo.For this, the device that is recommended is integrated into a small-sized housing, in which a main microcontroller is established, with programming software that will be discussed later, a microcontroller associated with a power stage, which in collaboration with a series of regulators provide the voltage and power levels at the outputs of the power stage that will feed the lighting devices, so that the lighting of the led devices is done by pulse width modulation, so that against of what happens when direct power is used, a single led device is the one that stays on, so that the high frequency at which the rest of the devices travel, makes this change imperceptible, creating an optical effect to the human eye that all devices are activated at the same
weather.
Se consigue de esta manera, y como ya se ha apuntado con anterioridad, una reducción considerable en el consumo eléctrico del dispositivo, a lo que hay que añadir un incremento en la vida útil de los sistemas de iluminación, con un menor calentamiento de los mismos.It is achieved in this way, and as it has already been noted above, a considerable reduction in consumption electric device, to which we must add an increase in the life of lighting systems, with a lower warming them.
El citado microcontrolador está asistido por un display y un teclado, de gran sencillez estructural, en el que se han previsto la participación de un número reducido de mandos o teclas, en orden a que el dispositivo sea fácilmente controlado por personas sin un alto grado de cualificación al respecto.The said microcontroller is assisted by a display and a keyboard, of great structural simplicity, in which have foreseen the participation of a reduced number of managers or keys, in order that the device is easily controlled by people without a high degree of qualification in this regard.
Así pues incluye una tecla de programa, a través de la que se realizan los cambios de programación, para poder elegir el tipo de secuencia de iluminación que se necesite en cada momento.So it includes a program key, through from which the programming changes are made, to be able to choose the type of lighting sequence that is needed in each moment.
Otra tecla que incorpora el teclado o panel de mandos es la tecla velocidad, a través de la cual se podrá ajustar la velocidad del programa de iluminación que este en ejecución en ese momento.Another key that incorporates the keyboard or panel controls is the speed key, through which you can adjust the speed of the lighting program that is running in that moment.
Una tercera tecla consiste en la tecla de pausa, que permite detener el programa que se encuentre en ejecución en ese momento, en el punto que más interese, a fin de dejar la iluminación pausada, por ejemplo en un color en concreto que se estime conveniente.A third key consists of the pause key, which allows you to stop the program that is running in that moment, at the point of interest, in order to leave the leisurely lighting, for example in a particular color that Consider convenient.
Por último se ha previsto que el panel de mandos incorpore una o más teclas de flash, a través de las que se conmuta el sistema a modo de flash, pasando los dispositivos de iluminación a modo de destellos estroboscópicos, permitiendo mediante dichas teclas tener varias opciones de flash diferentes ya programadas del modo de flash estroboscópico, con lo cual podremos por ejemplo optar a flash de un color u otro, según nos interese en el momento, y a su vez si queremos, a varias opciones de flash a distintas velocidad de destellos.Finally, it is planned that the control panel incorporate one or more flash keys, through which you switch the system in flash mode, passing the lighting devices by way of strobe flashes, allowing through these keys have several different flash options already programmed from strobe flash mode, with which we can for example opt for flash of one color or another, as we are interested in at the moment, and in turn if we want, to several different flash options flash speed
Se consigue de esta manera mediante un reducido número de mandos controlar la iluminación de forma sencilla y eficaz.It is achieved in this way by a reduced number of controls control lighting easily and effective.
Al citado display estará asociado un segundo microcontrolador, a través del que se muestra en todo momento en el display el programa que está ejecutando el microcontrolador principal.The second display will be associated with a second microcontroller, through which it is shown at all times in the display the program that the microcontroller is running principal.
De acuerdo con otra de las características de la invención, el microcontrolador está asociado igualmente a un amplificador de micrófono, en orden a permitir, mediante la correspondiente selección del programa adecuado a través del teclado, que la iluminación de los dispositivos led se lleve a cabo en función del sonido ambiente donde se encuentre ubicado el sensor de audio del programador, que podrá estar integrado en el mismo, o disponerse externamente si procediera.According to another of the characteristics of the invention, the microcontroller is also associated with a microphone amplifier, in order to allow, through the corresponding selection of the appropriate program through the keyboard, that the lighting of the led devices is carried out depending on the ambient sound where the sensor is located programmer audio, which may be integrated into it, or be disposed externally if appropriate.
Adicionalmente, se ha previsto que al microcontrolador esté asociado un módulo receptor de mando a distancia, en orden a permitir controlar el dispositivo de forma remota.Additionally, it is expected that at microcontroller is associated a command receiver module to distance, in order to allow device control remote
Cabe señalar igualmente que la unidad descrita puede controlar, sistemas de iluminación led, con indiferencia del tipo que sean, así como dispositivos DMX, incluso de forma simultánea, sin necesidad de ningún otro dispositivo de apoyo, para lo cual dicho dispositivo incorpora internamente un circuito DMX asociado al microcontrolador principal, con entradas y salidas para señales de este tipo.It should also be noted that the unit described Can control, led lighting systems, regardless of whatever they are, as well as DMX devices, even in a way Simultaneously, without the need for any other support device, to which said device internally incorporates a DMX circuit associated to the main microcontroller, with inputs and outputs for signals of this type.
Por último cabe destacar que entre los distintos programas seleccionables a voluntad, se incluye la opción de modo automático, mediante la cual se realiza de forma automática un recorrido cíclico por el total de los programas, obteniéndose infinidad de efectos luminosos, sin necesidad de un control personal permanente.Finally, it should be noted that among the different selectable programs at will, the mode option is included automatic, by means of which an automatic cyclic tour of the total programs, obtaining countless light effects, without the need for control permanent staff
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:To complement the description that is being performing and in order to help a better understanding of the characteristics of the invention, according to a preferred example of practical realization of it, is accompanied as part member of that description, a set of drawings where with illustrative and non-limiting nature, what has been represented next:
La figura 1.- Muestra un diagrama de bloques de los distintos elementos que participan internamente en un dispositivo programador de sistemas de iluminación a base de diodos realizado de acuerdo con el objeto de la presente invención.Figure 1.- Shows a block diagram of the different elements that participate internally in a diode-based lighting system programming device performed in accordance with the object of the present invention.
La figura 2.- Muestra, según una representación esquemática en perspectiva, el dispositivo de la figura anterior.Figure 2.- Shows, according to a representation schematic in perspective, the device of the figure previous.
La figura 3, muestra una vista en alzado del dispositivo de la figura anterior.Figure 3 shows an elevation view of the device of the previous figure.
A la vista de las figuras reseñadas puede observarse como el dispositivo programador que se preconiza está constituido a partir de una carcasa (1), de reducidas dimensiones, que en el ejemplo de realización elegida son del orden de los 190x130x60 mm, carcasa dotada de medios de conexión a la red de una fuente de alimentación (2), como es convencional, fuente (2) que alimenta, entre otros dispositivos, a un microcontrolador principal (3), que como anteriormente se ha dicho estará dotado de un software de programación que ofrecerá una gran variedad de programas de iluminación, de manera que mediante su selección a través de un panel de mandos o teclado (4), y con en concurso de una etapa de potencia (5), asociada a una serie de reguladores (6), proporcionan a las diferentes salidas (7) los niveles de tensión y potencia que alimentarán a los dispositivos de iluminación, de manera que el encendido de los dispositivos led se realiza mediante modulación por ancho de impulso, con el consecuente ahorro energético y durabilidad de los dispositivos a que ya se ha hecho mención con anterioridad, y permitiendo una mayor carga a la salida del dispositivo.In view of the figures outlined you can be observed as the programming device that is recommended is constituted from a housing (1), of reduced dimensions, that in the chosen embodiment example they are of the order of 190x130x60 mm, housing equipped with means of connection to the network of a power supply (2), as is conventional, source (2) that feeds, among other devices, a main microcontroller (3), which as stated above will be endowed with a programming software that will offer a wide variety of programs of lighting, so that by selecting it through a control panel or keyboard (4), and with a one-stage contest power (5), associated with a series of regulators (6), provide at the different outputs (7) the voltage and power levels that they will feed the lighting devices, so that the Power on led devices is done by modulation by pulse width, with the consequent energy saving and durability of the devices already mentioned with before, and allowing a greater load at the exit of the device.
El software integrado se puede personalizar a gusto del usuario que lo requiera, pudiendo no solo dejar los programas instalados por defecto, si no que además se pueden añadir los programas de control de iluminación que al usuario le interese, pudiéndose instalar infinidad de secuencias de iluminación personalizadas, ya que el microcontrolador central (3) utilizado, tiene capacidad para ello, no teniendo por tanto que estar sujeto a una programación fija. Este software es modificable en cualquier momento, incluso después de la instalación y funcionamiento del programador, ya que simplemente habrá que sustituir el microcontrolador central (3), por otro con la nueva programación, acción realizable en pocos minutos, y sin trabajos de envergadura.The integrated software can be customized to user pleasure that requires it, being able not only to leave programs installed by default, otherwise they can also be added lighting control programs that interest the user, being able to install countless lighting sequences customized, since the central microcontroller (3) used, has the capacity to do so, therefore not having to be subject to A fixed schedule. This software is modifiable in any moment, even after the installation and operation of the programmer, since you simply have to replace the central microcontroller (3), on the other with the new programming, action achievable in a few minutes, and without jobs wingspan.
En cuanto a los consumos de energía, éstos están dentro de un rango totalmente normal, para un dispositivo de este tipo y la carga soportada en salida, no limita un número concreto de dispositivos de iluminación led, ya que las salidas (7) son ajustables a la carga conectada, sin necesidad de añadir dispositivos de apoyo extras, teniendo en cuenta que su potencia de salida podrá ser ajustada entre 0 y 48 V DC. y una carga máxima en salida por canal de 15 AMP.As for energy consumption, these are within a completely normal range, for a device of this type and load supported on output, does not limit a specific number of led lighting devices, since the outputs (7) are adjustable to the connected load, without adding extra support devices, taking into account that their power of output can be adjusted between 0 and 48 V DC. and a maximum load in output per channel of 15 AMP.
En cuanto al citado panel de control o teclado (4), se ha previsto que el mismo incorpore cinco teclas (8-9-10-11-12), a través de las cuales, y de forma sumamente sencilla, se puedan controlar las amplias funciones que ofrece el dispositivo.As for the aforementioned control panel or keyboard (4), it is planned that it incorporates five keys (8-9-10-11-12), through which, and in a very simple way, they can control the extensive functions offered by the device.
De forma más concreta, se ha previsto la inclusión de una primera tecla (8) o de programa, que permite realizar los cambios de programación, para poder elegir el tipo de secuencia de iluminación que necesitemos en cada momento.More specifically, the inclusion of a first key (8) or program, which allows make the programming changes, to be able to choose the type of lighting sequence that we need at all times.
Dentro de los diferentes programas, se podrán seleccionar con esta tecla los siguientes:Within the different programs, you can Select the following with this key:
- \sqbullet\ sqbullet
- Sonido; Con este programa el programador se conmutara a modo de sonido, de forma que la actuación sobre los dispositivos de iluminación, se gobernaran por el sonido ambiente del entorno, para lo cual se ha previsto que el microcontrolador (3) esté asociado a una amplificador de micrófono (13) al que se conecta un micrófono (14), con su correspondiente circuito de control automático del volumen (15), micrófono (14) que podrá estar integrado en la carcasa (1) o bien ser externo, en el caso que proceda, contando con la correspondiente entrada (14').Sound; With this program the programmer will switch to sound mode, so that the performance on lighting devices, will be governed by the ambient sound of the environment, for which the microcontroller (3) is associated with a microphone amplifier (13) to which a microphone (14) is connected, with its corresponding automatic volume control circuit (15), microphone (14) that it can be integrated in the housing (1) or be external, in the if applicable, with the corresponding entry (14 ').
- \sqbullet\ sqbullet
- Del programa 2 en adelante, se encuentran las diferentes secuencias de iluminación programadas en el programador, por defecto, o por personalización al usuario.From program 2 onwards, it find the different lighting sequences programmed in the programmer, by default, or by customization at Username.
- \sqbullet\ sqbullet
- Por último cabe destacar el programa de modo automático, que permite que el programador se conmute al modo automático, haciendo una redundancia cíclica que recorrerá los diferentes programas del programador, evitando que el usuario necesite controlar de forma manual cada programa secuencial.Finally, the automatic mode program, which allows the programmer to switch to automatic mode, making a cyclic redundancy that will tour the different programs of the programmer, preventing the user needs to manually control each program sequential.
Para una mayor facilidad en la manipulación del dispositivo, se ha previsto que los diferentes programas seleccionables a través de la tecla (8) sean accesibles, de manera que estos estén impresos sobre un espacio (16) ubicado sobre la cara superior de la carcasa (1) en el que a cada programa se le asocia una referencia que será visible a través de un display (17), que a través de un segundo microcontrolador (18) de control del mismo se asocia al microcontrolador principal (3).For greater ease in handling the device, it is planned that the different programs selectable through the key (8) are accessible, so that these are printed on a space (16) located on the upper face of the housing (1) in which each program is associates a reference that will be visible through a display (17), that through a second microcontroller (18) control the It is associated with the main microcontroller (3).
Una segunda tecla (9) o tecla de velocidad permite ajustar la velocidad del programa de iluminación que esté en ejecución en ese momento.A second key (9) or speed key allows you to adjust the speed of the lighting program that is running at that time.
Una tercera tecla (10) permite detener el programa que se encuentre en ejecución en ese momento, en el punto que más interese, a fin de dejar la iluminación pausada, por ejemplo en un color en concreto que se elija.A third key (10) allows you to stop the program that is currently running, at the point that interests more, in order to leave the illumination paused, by example in a particular color that is chosen.
Por último se ha previsto la incorporación de una pareja de teclas de flash (11) y (12), correspondientes a dos modos diferentes de flash, pasando los dispositivos de iluminación a modo de destellos estroboscópicos, proporcionando dos opciones de flash diferentes ya programadas del modo de flash estroboscópico, con lo se puede por ejemplo optar a flash de un color u otro flash A o flash B, según nos interese en el momento, y a su vez si se quiere, a dos opciones de flash a distinta velocidad de destellos.Finally, the incorporation of a pair of flash keys (11) and (12), corresponding to two different flash modes, switching the lighting devices to strobe mode, providing two options of different flash already programmed from strobe flash mode, with it you can for example opt for flash of one color or another flash A or flash B, as we are interested in at the moment, and in turn if want, to two flash options at different speed of flashes
Volviendo nuevamente a la fuente de alimentación (2), se trata de una fuente no conmutada, diseñada para una entrada de red de 220 V. AC, y dispone de tres salidas, dos de las cuales son reguladas a una tensión de 5 y 12 V. DC, la primera de 5 V se utiliza para la alimentación de los microcontroladores (3) y (18), la tercera sin regular es de 48 V. DC aproximadamente y alimenta la etapa de los circuitos reguladores (6), contando con su correspondiente conector de alimentación (25).Going back to the power supply (2), it is a non-switched source, designed for an input 220 V AC network, and has three outputs, two of which are regulated at a voltage of 5 and 12 V. DC, the first 5 V is used to feed the microcontrollers (3) and (18), the third unregulated is approximately 48 V. DC and feeds the stage of the regulatory circuits (6), with its corresponding power connector (25).
En cuanto al control automático de volumen (15), cuando el dispositivo funciona en modo de sonido, el control automático de nivel de volumen tiene como función, mantener en modo constante el mismo nivel de audio en el puerto de entrada del microcontrolador, evitándose de esta forma, los continuos ajustes manuales del nivel de volumen externo, debido al aumento o disminución de nivel sonoro del entorno. Este circuito hace innecesario cualquier elemento externo de ajustes, ya que es realizado automáticamente en tiempo real por este circuito, y así se evita el mal funcionamiento del modo de audio por niveles inadecuados, garantizando un correcto funcionamiento con independencia del nivel sonoro del entorno de trabajo del programador.As for the automatic volume control (15), When the device works in sound mode, the control Automatic volume level has as function, keep in mode constant the same level of audio at the input port of the microcontroller, thus avoiding continuous adjustments external volume level manuals, due to the increase or decrease of sound level of the environment. This circuit makes unnecessary any external element of adjustments, since it is performed automatically in real time by this circuit, and so Malfunction of audio mode by levels is avoided inadequate, ensuring proper operation with independence of the sound level of the work environment of the programmer.
El amplificador de audio (13), es simplemente un paso de amplificación, que tiene como función proporcionar un nivel de audio adecuado a la entrada del puerto del microcontrolador (3), y así este pueda procesar correctamente los datos necesarios para poder excitar las salidas, según las ordenes del software instalado en el dispositivo.The audio amplifier (13), is simply a amplification step, which has the function of providing a level audio suitable to the microcontroller port input (3), and so it can correctly process the necessary data to to be able to excite the outputs, according to the orders of the installed software on the device
En cuanto a la etapa de potencia (5) y los reguladores (6), estos bloques trabajan de forma que para obtener el nivel de salida y potencia adecuados, la etapa de potencia (5) recibe por un lado, los niveles de tensión ajustados por los reguladores (6), según la carga de iluminación en las salidas de la etapa de potencia, y por otro la etapa de potencia recibe del microcontrolador (3), los datos de los diferentes programas, para que todo en su conjunto de el resultado final.As for the power stage (5) and the regulators (6), these blocks work so that to obtain the appropriate output level and power, the power stage (5) receives, on the one hand, the voltage levels adjusted by the regulators (6), according to the lighting load at the outputs of the power stage, and on the other the power stage receives from microcontroller (3), the data of the different programs, for that all as a whole the final result.
Adicionalmente se ha previsto que el programador esta preparado con un circuito (19-20), para que mediante software de diseño propio, controle dispositivos que funcionan bajo la norma DMX - protocolo 512, o bien de forma opcional, se pueda proveer con interface DMX, si se necesitara el uso de una señal DMX externa (21).Additionally it is planned that the programmer is prepared with a circuit (19-20), so that by own design software, control devices that work under the DMX standard - protocol 512, or optional, can be provided with DMX interface, if the use of an external DMX signal (21).
De acuerdo con otra de las características de la invención, se ha previsto que al microcontrolador (3) esté asociado módulo receptor de mando a distancia (22) por infrarrojos, que permite acceder a la puesta en marcha de la unidad, así como el control de todas las funciones, no teniendo que permanecer en el lugar de ubicación del programador, haciendo mucho más cómodo y rápido su manejo.According to another of the characteristics of the invention, it is provided that the microcontroller (3) is associated infrared remote control receiver module (22), which it allows access to the start-up of the unit, as well as the control of all functions, not having to remain in the Programmer location location, making it much more comfortable and Quick handling.
Por último cabe señalar que la carcasa (1) estará dotada de una rejilla de ventilación (23) de la circuitería interna, contando dicha circuitería con fusibles de protección (24) asociados a las salidas de iluminación.Finally it should be noted that the housing (1) it will be equipped with a ventilation grill (23) of the circuitry internal, counting said circuitry with protection fuses (24) associated with lighting outputs.
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