JP2005037358A - シート重量計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シート荷重を荷重センサに伝達する荷重伝達部材の精度をそれほど必要とすることなく、荷重伝達部材を簡単に製造可能にするシート重量計測装置を提供する。
【解決手段】シート重量計測装置９はベース２１を有し、このベース２１内には、シート荷重を荷重センサ５０に伝達するアーム２３が配設されている。このアーム２３は従来のように２又には形成されず、１つの作用部２３ｊを有しているだけである。この１つの作用部２３ｊが荷重センサ５０のセンサ板５１に取り付けられており、シート重量はこの１つの作用部２３ｊからセンサ板５１に伝達されるようになっている。アーム２３が１つの作用部２３ｊを有するだけであるので、荷重伝達のばらつきを抑制することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両用シートに取り付けられ、座っている乗員の重量を含むシート重量を測定するシート重量計測装置の技術分野に属するものである。

自動車においては乗員の安全を確保するための設備として、シートベルト装置やエアバッグ装置が備えられている。最近では、シートベルトやエアバッグの性能をより向上させるため、乗員の体重や姿勢に合わせて、これらの安全装置の動作を制御しようとする試みがなされている。例えば、乗員の体重や姿勢に合わせて、エアバッグの展開ガス量や展開速度を調整したり、シートベルトのプリテンションを調整したりする。そのためには、シートに座っている乗員の重量を知る必要があり、またシート上における乗員の重心がどこにあるかを知る必要がある。

このような要請に応えるものとして、できるだけ安価で、正確なシート重量の測定が可能であるシート重量計測装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
図６は、この特許文献１に開示されているシート重量計測装置の前方部を部分的に示し、（Ａ）は分解斜視図、（Ｂ）はピンブラケット部の正面断面図であり、図７は、図６に示すシート重量計測装置の前方部を部分的に示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は長手方向に沿う断面図、（Ｃ）は（Ｂ）におけるＣ−Ｃ線に沿う断面図、（Ｄ）は（Ｂ）におけるＤ−Ｄ線に沿う断面図である。

図６（Ａ）,（Ｂ）および図７（Ａ）,（Ｂ）に示すように、この従来のシート重量計測装置９は細長いべース２１を基体として構成されている。べース２１は、車体に取り付けたときに前後方向に長く延びており、図７（Ｃ）および（Ｄ）に示すように、底板２１ｃとこの底板２１ｃの左右端から９０°曲がって上に立ち上がった側板２１ａ、２１ａ′とから、横断面が上向きコ字状の鋼板プレス品としてである。

べース側板２１ａ、２１ａ′には、前後それぞれ２ヵ所ずつのピン孔２１ｅ、２１ｇが開けられている。各孔２１ｅ、２１ｇは、左右の側板２１ａ、２１ａ′に対向して開けられている。端寄りの孔２１ｅは、べース２１の前後端からべース２１全長の約１／８程度中央に寄った部位に開けられている。同孔２１ｅは、図６（Ａ）に示すように上下に長く延びる長孔である。この長孔２１ｅ内には、ブラケットピン２７の端部が入っている。ブラケットピン２７の左右の端部には、リテーナー３３が取り付けられている。このリテーナー３３により、ブラケットピン２７は長穴２１ｅから抜け止めされている。

しかし、ブラケツトピン２７と長孔２１ｅの上下・左右には隙間があつて、通常はブラケットピン２７が長孔２１ｅの内縁に触れることはない。しかしながら、このシート重量計測装置９(具体的にはピンブラケット２５の部分)に過大な荷重がかかったときには、ブラケットピン２７が下がって長孔２１ｅの下縁に当たり、超過荷重はセンサ板（ばね材）５１上の荷重センサ５０には伝わらない。つまり、ブラケットピン２７と長孔２１ｅは、センサ板５１に加える荷重の上限を制限する機構の一部を構成する。なお、ブラケットピン２７の主な役割は、ピンブラケット２５にかかるシート重量を、荷重伝達部材であるアーム２３に伝えることである。

長孔２１ｅのやや中央寄り(べース２１全長の約１／１０中央寄りのところ)にはピン孔２１ｇが開けられている。同孔２１ｇには、べースピン３１が貫通している。べースピン３１は、左右のべース側板２１ａ、２１ａ′間を掛け渡すように存在する。同ピン３１の左右の端部にはリテーナー３３が取り付けられており、べースピン３１がべース２１に固定されている。なお、べースピン３１はアーム２３の回動中心軸である。

アーム２３は弾性部材からなり、べース２１の内側に配置されている。アーム２３の平面形状は、中央寄りが左右二又に分かれ(２又部２３ｈ)、前後端寄りが長方形をしている。アーム２３の前後端寄りの半分の部分の左右端部には、上方に９０°折り返された側板２３ａが形成されている。２又部２３ｈは単なる平たい板である。側板２３ａは、べース２１の側板２１ａの内側に沿っている。ただし、両側面２３ａ、２１ａ間には隙間がある。

Ｚアーム側板２３ａにも２カ所のピン孔２３ｃ、２３ｅが開けられている。前後端寄りのピン孔２３ｃにはブラケットピン２７が貫通している。ピン孔２３ｃとブラケットピン２７とは、ほとんど摺動しない。中央寄りのピン孔２３ｅにはべースピン３１が貫通している。べースピン３１は、アーム２３の回動中心であり、ピン孔２３ｅとべースピン３１の間では、アーム２３の回動分だけ摺動がある。べースピン３１外周のべース側板２１ａとＺアーム側板２３ａの間には、孔開き円板状のスペーサ３５がはめ込まれている。

アーム２３の２又部２３ｈは、ほぼアーム２３の全長の半分の長さである。同部２３ｈは、左右に分かれて前後方向中央寄りに延びており、中央寄りでは巾狭となっている。アーム２３の２又部２３ｈの先端の作用部２３ｊは、上下のハーフアーム４１、４２の羽根部４１ａ、４２ａの間にはさまれている。上ハーフアーム４１の本体部の下面及び下ハーフアーム４２の本体部の上面はフラットな面であって、センサ板５１の表面にピッタリ合わせてビス４３で固定されている。

ピンブラケット２５に荷重がかかると、この荷重がアーム２３に加えられ、アーム２３はわずかに回動して(最大約５°)、この荷重をその作用部２３ｊから上下のハーフアーム４１、４２を介してセンサ板５１に伝える。図８に示すように、センサ板５１の上には、荷重センサ５０が形成されている。荷重センサ５０を構成する４個の歪抵抗のうち、２個の歪抵抗５４ａ，５４ｂが引張歪側に配置されており、他の２個の歪抵抗５４ｃ，５４ｄが圧縮歪側に配置されている。これらの４個の歪抵抗５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄはセンサ中心部を通る線に沿ってセンサ板５１の長手方向に順に配置されている。

そして、４個の歪抵抗５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄはブリッジ回路を形成するように配線により接続されている。ピンブラケット２５は、図７（Ｃ）に示すように断面形状が下向きほぼコの字状である。前後方向の長さは、べース２１のほぼ１／２０とあまり長くない。ピンブラケット２５の上面２５ａは平らであり、ここにシートレール７が載る。両者の間は、ボルト締結等により強固に連結される。また、センサ板５１はベース底板２１ｃの中央部に立設されたコラム６３に、ナット６８、ビスやボルト等の締結具６９により固定されている。

ピンブラケット２５の左右側板２５ｂは同ブラケット２５の左右に垂下しており、その下端部は内側寄りに曲がっている。側板２５ｂはＺアーム側板２３ａ、２３ａ′の内側に遊びを持たせて配置されている。側板２５ｂにはピン孔２５ｃが開いている。この孔２５ｃには、ブラケットピン２７が貫通している。ピン孔２５ｃの寸法はブラケットピン２７の径よりも大きい。両者の隙間によりシートや車体の寸法誤差や不測の変形を吸収する。

ピンブラケット２５の左右側板２５ｂと左右のＺアーム側板２３ａの間には、バネ板２９がはさまれている。バネ板２９は、孔の開いたバネ座金状の部分を有し、ブラケットピン２７の外側に隙間を持たせてはめ込んである。このバネ板２９は、ピンブラケット２５を中央方向に付勢するセンタリング機構を構成する。このようなセンタリング機構は、ピンブラケット２５をスライド可能範囲の中心付近に極力位置させる。
このシート重量計測装置９では、シートレール７、ピンブラケット２５、アーム２３、べース２１、シートブラケット１１等が、シートと車体との連結機構を構成する。
特開２００１−０４１８１３号公報。

しかしながら、前述の特許文献１に開示のシート重量計測装置では、シート荷重をセンサ板５１に伝達するアーム２３のセンサ板５１取付側が２又部２３ｈとされている。この２又部２３ｈの２つの先端の作用部２３ｊはセンサ板５１の取り付けられるため、２つの先端の作用部２３ｊのばらつき（つまり、作用部２３ｊからのセンサ板５１への荷重伝達のばらつき）に対して、非常に厳しい部品精度が要求される。このため、アーム２３の製造が難しい。

また、４個の歪抵抗５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄはセンサ中心部を通る線に沿ってセンサ板５１の長手方向に順に配置されているため、センサ中心部から等距離に配置されていない。このため、周囲の温度が急速に変化した場合に、センサ中央部すなわち締結具６９を通してセンサ板５１に伝わる熱の影響により、４個のすべての歪抵抗５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄが等しい温度にならず、４個の歪抵抗のブリッジのバランスがくずれるおそれがある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、シート荷重を荷重センサに伝達する荷重伝達部材の精度をそれほど必要とすることなく、荷重伝達部材を簡単に製造可能にすることのできるシート重量計測装置を提供することである。
また、本発明の他の目的は、荷重センサの感度を安定して得ることができるとともに熱の影響を受けにくいシート重量計測装置を提供することである。

前述の課題を解決するために、請求項１の発明は、車両用シートに座っている乗員の重量を含むシート重量を計測する荷重センサと、前記シート重量を前記荷重センサに伝達する荷重伝達部材と、前記荷重センサおよび前記荷重伝達部材を支持するベースとを備えているシート重量計測装置において、前記荷重伝達部材が前記シート重量を前記荷重センサに伝達するための１つの作用部を有し、この作用部が前記荷重センサに取り付けられていることを特徴としている。

また、請求項２の発明は、前記荷重センサが、前記荷重が伝達されるセンサ板に取り付けられており、前記センサ板の前記荷重センサ近傍位置に、所定数の孔が穿設されていることを特徴としている。

更に、請求項３の発明は、車両用シートに座っている乗員の重量を含むシート重量を計測する荷重センサと、前記シート重量を前記荷重センサのセンサ板に伝達する荷重伝達部材と、前記荷重センサおよび前記荷重伝達部材を支持するベースとを備えているシート重量計測装置において、前記センサ板が前記ベースに締結具により固定されており、前記荷重センサが、前記センサ板にこのセンサ板の前記締結具から等距離に配置されて取り付けられた所定数の歪抵抗を有していることを特徴としている。

以上の説明から明らかなように、請求項１および２の発明のシート重量計測装置によれば、シート重量を荷重センサに伝達する荷重伝達部材を従来のように２又に形成せず、１つの作用部だけを有するようにしているので、荷重伝達のばらつきを抑制することができる。したがって、製造上の荷重伝達部材の精度を２又部を有する荷重伝達部材より低くできる。これにより、荷重伝達部材を簡単にかつ安価に製造することができる。

特に、請求項２の発明によれば、荷重センサ取付位置の近傍位置のセンサ板に、所定数の孔を設けているので、当該孔により荷重センサ取付位置の近傍位置におけるセンサ板の横断面積を小さくすることができる。したがって、荷重センサ取付位置におけるセンサ板５１は容易に撓む（歪む）ようになり、歪みのポイントを荷重センサ取付位置に集中させることができ、荷重センサの感度を安定させることができるとともに、センサ板のねじられる力に対する耐性を強くすることができる。これにより、荷重センサによる荷重の計測をより確実に行うことができる。

更に、請求項３の発明によれば、所定数の歪抵抗を、センサ板の締結具から等距離に設けているので、所定数の歪抵抗が急激な温度変化により締結具を通してセンサ板に伝達される熱で不均一に影響されず、所定数の歪抵抗のブリッジのバランスがくずれるのを防止できる。これにより、シート重量をより正確に計測することができる。

図１は本発明にかかるシート重量計測装置の実施の形態の一例を示す斜視図、図２は図１に示すシート重量計測装置を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ−Ａ線に沿う断面図、（Ｃ）は右側面図である。なお、前述の図６ないし図８に示す特許文献１に開示のシート重量計測装置の構成要素と同じ構成要素には、同じ符号を付すことで、その詳細な説明は省略する。

図１および図２（Ａ）,（Ｂ）,（Ｃ）に示すように、この例のシート重量計測装置９は、前後の荷重伝達部７０とこれらの荷重伝達部７０の間に配設される荷重センサ部７１とから構成され、これらは互いに分割可能となっている。したがって、ベース２１は、前後の荷重伝達部７０における２つの荷重伝達用ベース２１αと荷重センサ部７１における荷重センサ用ベース２１βとから分割構成されている。荷重伝達用ベース２１αおよび荷重センサ用ベース２１βは、特許文献１に開示のベース２１と同様に横断面コ字状に形成されている。その場合、前後２つの荷重伝達用ベース２１αは特許文献１に開示のベース２１とほぼ同じ大きさで形成されているが、荷重センサ用ベース２１βは、底が荷重伝達用ベース２１αに比べて浅く形成されている。そして、図２（Ｂ）に示すように荷重センサ用ベース２１βの底板２１ｃの前後端部がそれぞれ前後２つの荷重伝達用ベース２１αの底板２１ｃ上に載置される。この状態で、荷重伝達用ベース２１αの側板２１ａ,２１ａ′と荷重センサ用ベース２１βの側板２１ａ,２１ａ′とが、４個のボルト等の連結具７６によって連結されることで全体のベース２１が形成されている。このように、ベース２１全体が形成されたときは、２つの荷重伝達用ベース２１αの側板２１ａ,２１ａ′と荷重センサ用ベース２１βの側板２１ａ,２１ａ′は同一高さとなるように設定されている。

図３（Ａ）および図４（Ａ）に示すように、後部の荷重伝達部７０の荷重伝達用ベース２１α内には、シート重量が加えられるピンブラケット２５とこのピンブラケット２５からシート重量が伝達されるアーム２３が配設されている。アーム２３は弾性部材からなるが、２又部が形成されて２つの作用部２３ｊを有する特許文献１に開示されたアーム２３と異なり、２又部を有さず、先端に１つの作用部２３ｊを有している。この１つの作用部２３ｊが、図１および図２（Ａ）,（Ｂ）に示すように上下のハーフアーム４１、４２によりセンサ板５１に取り付けられ、シート重量がアーム２３からハーフアーム４１、４２を介してセンサ板５１に伝達されるようになっている。

アーム２３の他の構成は特許文献１に開示のアーム２３と同じであるとともに、このアーム２３はべースピン３１によりベース２１の側板２１ａ,２１ａ′に回動可能に支持されている。また、ブラケットピン２７がアーム２３の側板を貫通しており、ピンブラケット２５からのシート重量がブラケットピン２７を介して、アーム２３に伝達されるようになっている。

また、ピンブラケット２５は、特許文献１に開示のピンブラケット２５と異なりべースピン３１に回動可能に支持されていて、加えられてシート重量をブラケットピン２７に伝達するようになっている。
前部の荷重伝達部７０もこの後部の荷重伝達部７０とまったく同じ構成を有しているが、後部の荷重伝達部７０と前後対称に配設されている。

また、図２（Ａ）および図５に示すようにこの例のシート重量計測装置９では、所定数（図示例では４個）の歪抵抗５４ａ,５４ｂ,５４ｃ,５４ｄがそれぞれセンサ板５１上に、センサ中心（締結具６９の中心）Ｏと同心円上に配設されて貼付されて（取り付けられて）いる。すなわち、４個の歪抵抗５４ａ,５４ｂ,５４ｃ,５４ｄはセンサ中心（締結具６９の中心）Ｏから等距離に設けられている。

更に、２つの歪抵抗５４ｂ,５４ｃの貼付位置（取付位置）近傍位置のセンサ板５１に、所定数（図示例では４個）の孔７２,７３,７４,７５がそれぞれ穿設されている。各孔７２,７３,７４,７５は、２つの歪抵抗５４ｂ,５４ｃの貼付位置をそれぞれ通りかつ上下のハーフアーム４１、４２を介して伝達される荷重によりセンサ板５１に加えられる曲げモーメントの軸と平行な直線α，β上に２つの歪抵抗５４ｂ,５４ｃを挟みむようにして設けられている。これらの孔７２,７３,７４,７５により、直線α，βに沿うセンサ板５１の断面の断面積が小さくなり、歪抵抗５４ａ,５４ｂ,５４ｃ,５４ｄの貼付位置でのセンサ板５１は撓み（歪み）易くなる。これにより、歪抵抗５４ａ,５４ｂ,５４ｃ,５４ｄによる荷重の計測がより確実なものとなる。

なお、孔７２,７３,７４,７５に代えて、センサ板５１の直線α,βが通る縁部γ,δ；ε,ζに凹部（一例として、縁部δ,ζに点線で示す。図示しないが、縁部γ,εも同様）を設けることにより、直線α，βに沿うセンサ板５１の断面積を小さくしてセンサ板５１は撓み（歪み）易くすることもできる。しかし、この場合には、センサ板５１の縁部γ,δ；ε,ζが欠けることから、センサ板５１はねじりに弱くなる。このため、その分荷重の計測精度が低下する。これに対して、孔７２,７３,７４,７５を設けた場合には、センサ板５１の縁部γ,δ；ε,ζが欠けないことから、センサ板５１はねじりに強いので、歪抵抗５４ａ,５４ｂ,５４ｃ,５４ｄによるシート荷重の計測精度が高くなる。

更に、図２（Ｂ）に示すようにセンサ板５１は、締結具６９を、荷重センサ部７１における荷重センサ用ベース２１βの底板２１ｃの下から底板２１ｃの孔およびセンサ板５１の孔に貫通させ、ナット６８で締結することで、荷重センサ用ベース２１βに固定される。このとき、締結具６９が設けられる荷重センサ用ベース２１βの底が荷重伝達用ベース２１αに比べて浅くなっているので、締結具６９が荷重センサ用ベース２１βの底板２１ｃから下方に突出しても、ベース２１の全体としての高さは抑制されるようになる。
この例のシート重量計測装置９の他の構成要素は、前述の図６ないし図８に示す特許文献１に開示のシート重量計測装置の構成要素と同じである。

この例のシート重量計測装置９によれば、アーム２３に伝達されたシート重量は１つの作用部２３ｊからセンサ板５１に伝達されるようになる。このように、アーム２３が２又部に形成されず、１つの作用部２３ｊを有するだけであるので、荷重伝達のばらつきを抑制することができる。したがって、製造上のアーム２３の精度を２又部を有するアーム２３より低くできる。これにより、アーム２３を簡単にかつ安価に製造することができる。

また、ベース２３を２つの荷重伝達用ベース２１αと荷重センサ用ベース２１βとに分割構成しているので、荷重伝達部７０と荷重センサ部７１とをそれぞれ個別にサブアッセンブリが可能となる。これにより、シート重量計測装置９の組立が容易となる。しかも、荷重センサ部７１の荷重センサ用ベース２１βの底を荷重伝達用ベース２１αの底より浅くしている、つまり荷重センサ用ベース２１βの高さを荷重伝達用ベース２１αの高さより小さくしているので、締結具６９が荷重センサ用ベース２１βの底板２１ｃから突出しても、ベース２１を含むシート重量計測装置９の全体としての高さを抑えることができる。

更に、４個の歪抵抗５４ａ,５４ｂ,５４ｃ,５４ｄをセンサ中心（締結具６９の中心）から等距離に設けているので、４個の歪抵抗５４ａ,５４ｂ,５４ｃ,５４ｄが急激な温度変化により締結具を通してセンサ板に伝達される熱で不均一に影響されず、４個の歪抵抗５４ａ,５４ｂ,５４ｃ,５４ｄのブリッジのバランスがくずれるのを防止できる。これにより、シート重量をより正確に計測することができる。

更に、２個の歪抵抗５４ｂ,５４ｃの近傍位置のセンサ板５１に、４個の孔７２,７３,７４,７５を設けているので、これらの孔７２,７３,７４,７５により荷重センサ取付位置の近傍位置のセンサ板５１の横断面積を小さくすることができる。したがって、荷重センサ取付位置におけるセンサ板５１は容易に撓む（歪む）ようになり、歪みのポイントを荷重センサ取付位置に集中させることができ、荷重センサの感度を安定させることができるとともに、センサ板のねじられる力に対する耐性を強くすることができる。これにより、荷重センサによる荷重の計測をより確実に行うことができる。
この例のシート重量計測装置９の他の作動および他の作用効果は、前述の図６ないし図８に示す特許文献１に開示のシート重量計測装置の作動および作用効果と同じである。

なお、前述の例では、ベース２３が３部材に分割構成されるものとしているが、本発明はこれに限定されることはなく、前述の特許文献１に開示のシート重量計測装置９と同様にベース２３は１部材で構成されるシート重量計測装置９にも適用することができる。

本発明のシート重量計測装置は、高さが制限される車両用シートに取り付けられ、座っている乗員の重量を含むシート重量を測定するシート重量計測装置に好適に利用することができる。

本発明にかかるシート重量計測装置の実施の形態の一例を示す斜視図である。 図１に示すシート重量計測装置を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ−Ａ線に沿う断面図、（Ｃ）は右側面図である。 図１に示すシート重量計測装置の一部を示し、（Ａ）は荷重伝達部を示す斜視図、（Ｂ）は荷重センサ部を示す斜視図である。 図３に示す荷重伝達部と荷重センサ部を分解して示し、（Ａ）は荷重伝達部の分解斜視図、（Ｂ）は荷重センサ部の分解斜視図である。 歪抵抗が貼付されたセンサ板の平面図である。 特許文献１に開示されているシート重量計測装置の前方部を部分的に示し、（Ａ）は分解斜視図、（Ｂ）はピンブラケット部の正面断面図である。 図６に示すシート重量計測装置の前方部を部分的に示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は長手方向に沿う断面図、（Ｃ）は（Ｂ）におけるＣーＣ線に沿う断面図、（Ｄ）は（Ｂ）におけるＤーＤ線に沿う断面図である。 特許文献１に開示されているシート重量計測装置の荷重センサ部を示す部分斜視図である。

符号の説明

９…シート重量計測装置、２１…ベース、２１α…荷重伝達用ベース、２１β…荷重センサ用用ベース、２１ａ,２１ａ′…側板、２１ｃ…底板、２３…アーム、２３ｊ…作用部、２５…ピンブラケット、２７…ブラケットピン、３１…ベースピン、５０…荷重センサ、５１…センサ板、５４ａ,５４ｂ,５４ｃ,５４ｄ…歪抵抗、６９…締結具、７０…荷重伝達部、７１…荷重センサ部、７２,７３,７４,７５…孔、７６…連結具

Claims (3)

1. 車両用シートに座っている乗員の重量を含むシート重量を計測する荷重センサと、前記シート重量を前記荷重センサに伝達する荷重伝達部材と、前記荷重センサおよび前記荷重伝達部材を支持するベースとを備えているシート重量計測装置において、
   前記荷重伝達部材は前記シート重量を前記荷重センサに伝達するための１つの作用部を有し、この作用部が前記荷重センサに取り付けられていることを特徴とするシート重量計測装置。
2. 前記荷重センサは前記荷重が伝達されるセンサ板に取り付けられており、前記センサ板の前記荷重センサ近傍位置に、所定数の孔が穿設されていることを特徴とする請求項１記載のシート重量計測装置。
3. 車両用シートに座っている乗員の重量を含むシート重量を計測する荷重センサと、前記シート重量を前記荷重センサのセンサ板に伝達する荷重伝達部材と、前記荷重センサおよび前記荷重伝達部材を支持するベースとを備えているシート重量計測装置において、
   前記センサ板は前記ベースに締結具により固定されており、前記荷重センサは、前記センサ板にこのセンサ板の前記締結具から等距離に配置されて取り付けられた所定数の歪抵抗を有していることを特徴とするシート重量計測装置。

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