JP2005207810A - 計時装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 等時性を容易に確認できる計時装置を提供すること。
【解決手段】電子制御式機械時計１では、照射される光の発光周波数Ｈ２、慣性板４０の回転周波数Ｈ１、慣性板４０のアーム４３の数Ｍが前式を満足するようにした。これによればで、発光周波数Ｈ２と慣性板４０の回転周波数Ｈ１とが同期する。このため、慣性板４０に設けられたアーム４３の残像現象が生じ、慣性板４０が回転しているにもかかわらず、このアーム４３を略静止して見せることができる。従って、蛍光灯の下で電子制御式機械時計１を裏返した時、慣性板４０のアーム４３が停止して見える場合には、慣性板４０ひいてはロータ３１が等時性を良好に維持しながら発光周波数Ｈ２と同期する所定の回転周波数Ｈ１で回転しているといえるから、電子制御式機械時計１の使用者においても、等時性を容易に確認できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、回転体の等時性を視覚的に表現可能な計時装置に関する。

従来より、機械的エネルギー源としてぜんまいが用いられるとともに、調速機構としててんぷ式脱進機を備えた機械式時計が知られている。この機械式時計の等時性は一般に、ビブログラフと称される装置によって測定（歩度測定）される。ビブログラフは、脱進機の稼働時に生じる刻音をマイクロホンで拾い、この刻音と基準信号との差を数秒から数十秒間測定し、その差が１日（２４時間）でどのくらいになるかを日差として表示する装置であり、表示の仕方には印字等によるアナログ表示、または液晶等によるデジタル表示などがある。

また、現在最も普及しているのが電子時計（クオーツ時計）である。電子時計は、水晶振動子を含んだ発振回路を備えており、この発振回路が発生するパルスでステップモータを駆動する。このため、電子時計では、所定の周波数で安定して発振する水晶振動子を用いることにより、てんぷ式脱進機を用いた機械式時計に比して良好な等時性が得られるようになっている。そして、電子時計においては、ステップモータのコイルに対して１秒毎にモータパルスが出力されるので、ステップモータからの漏れ磁束を検出することで、この磁束に基づいて等時性を測定することが可能である。

さらに、近年では電子制御式機械時計の商品化が実現されている。電子制御式機械時計は、ぜんまいの機械的エネルギーを発電機で電気的エネルギーに変換し、その電気的エネルギーにより回転制御装置を作動させて発電機の回転速度を制御することにより、輪列に固定される指針に正確な時刻を表示させるものである。そして、このような電子制御式機械時計の等時性を測定する装置および方法が本発明者等によって提案されている（例えば、特許文献１参照）。
すなわち、この特許文献１に記載の技術は、電子制御式機械時計の発電機から漏れる磁束をピックアップで検出し、当該磁束に基づいて発電機のロータの回転周期を測定し、この回転周期と基準信号に基づく周期とを比較して等時性を測る内容である。

特開２００２−２２１５８５号公報

しかしながら、前述したいずれの時計においても、等時性を測定するには専用の装置が用いられ、この装置に時計をセットして所定の測定作業を行う必要があるため、作業工数が増え、測定に手間がかかるという問題がある。
しかも、等時性を測定するに際しては、専用の装置を扱うことや、装置から得られる測定結果を解析する必要があるなど、専門的な知識が要求されるため、時計の使用者は、自身の時計の等時性がどの程度のものかを容易に知り得ないという問題もあった。

なお、このような問題は、時計のような計時装置に限らず、所定の周期で稼働する殆どの計時装置において、同様に存在している。例えば、メトロノームにおいても、稼動時の設定周期が本来の周期に比してどの程度のずれを持っているのかを測定することは、使用者にとって容易ではない。

本発明の目的は、等時性を容易に確認できる計時装置を提供することにある。

本発明の計時装置は、駆動源と、この駆動源によって駆動される動力伝達手段と、この動力伝達手段に連動し、かつ外部から視認可能な回転体と、この回転体の回転周波数を調整する回転周波数調整手段とを備え、前記回転体の視認可能な部分には、当該回転体と一体で回転する等時性確認部が設けられ、前記回転周波数調整手段で調整される回転周波数がＨ１、前記等時性確認部の数がＭ、前記回転体に照射される光の発光周波数がＨ２、「０（ゼロ）」を含まない自然数がＮで与えられる場合、Ｈ１×Ｍ／Ｎ≒Ｈ２の関係にあることを特徴とする。

このような本発明によれば、照射される光の発光周波数と回転体の回転周波数とを前式のように同期させるので、回転体に設けられた等時性確認部の残像現象により、回転体が回転しているにもかかわらず、この等時性確認部が静止して見えるようになる。すなわち、等時性確認部が停止して見える場合には、回転体が等時性を良好に維持しながら光の発光周波数と同期する回転周波数で回転しているといえるから、このような回転体を外部から視認可能に設けることで、計時装置の使用者においても、等時性が容易に確認されるようになる。

本発明の計時装置では、前記回転体への光は、周期発光する光源から照射されることが考えられる。
例えば、商用電源を用いた蛍光灯の場合、東日本地区では５０Ｈｚの発光周波数で点灯し、西日本地区では６０Ｈｚの発光周波数で点灯する。従って、これらの発光周波数、回転体の回転周波数、および回転体に設けられる等時性確認部の数が前式を満足する関係にあれば、屋内等に設置された蛍光灯の下で計時装置を目視するだけで、等時性確認部材が停止して見えるようになって等時性が確認されるようになるから、計時装置自身に光源を備えていなくともよく、計時装置の構造が簡略化される。

本発明の計時装置では、前記回転体への光は、非周期発光する光源から照射されるとともに、前記回転体と光源との間には、光透過用のスリットを有して周期運動するスリット部材が配置されていることが考えられる。
非周期発光している光源の場合には、周期運動するスリットを光源と回転体との間に配置することにより、スリットから透過した光は、回転体からすれば実質的に周期発光する光として扱えるようになり、やはり残像現象を利用して等時性が確認されるようになる。 この際、光源が太陽である場合には、スリットを設けるだけで日中では、等時性が容易に確認されるようになり、また、インバーターを用いた蛍光灯の下では、太陽光などが照射しなくとも、等時性を確認可能である。

本発明の計時装置は、電子制御式機械時計であり、前記回転体は前記回転周波数調整手段としての発電機と連動していることが好ましい。
このような本発明では、発電機と連動した回転体の等時性を確認することで、発電機を備えた電子制御式機械時計での調速具合が一目で簡単にわかるようになるうえ、等時性確認部が外部から静止して見えることにより、時計としての意匠性が向上する。

以上の本発明の計時装置によれば、等時性を容易に確認できるという効果がある。

〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る電子制御式機械時計（計時装置）１に用いられるムーブメントの概略を示す平面図、図２は、そのムーブメントの一部を示す断面図、図３はムーブメントを構成する部材を示す平面図である。図４は、電子制御式機械時計１を裏側から見た平面図である。

図１ないし図３において、電子制御式機械時計１は、ぜんまい（駆動源）１０から発生する機械的エネルギーにより輪列（動力伝達手段）２０を駆動し、この輪列２０からの回転を受けて回転する発電機（回転周波数調整手段）３０で電力を発生させている。この発電機３０で得られる電力によって図示しない電子回路は発電機３０の回転周期を制御し、輪列２０を調速している。なお、このような電子制御式機械時計１には、ぜんまい１０を手動で巻き上げて機械的エネルギーを入力する図示しない手動入力機構が設けられているが、これに加えて、自動で巻き上げて機械的エネルギーを入力する自動入力機構が設けられることもある。

ぜんまい１０は、香箱歯車１１、香箱真１２、および香箱蓋１３からなる香箱１４に収納されているとともに、内端が香箱真１２に固定され、外端があるトルク以上で香箱歯車１１内周面をスリップするように取り付けられている。香箱真１２には角穴車１５が固定されていて、前述した手動入力機構または自動入力機構によって角穴車１５が一方向に回転することにより、香箱真１２は角穴車１５と一体で回転するように構成されている。角穴車１５は、時計方向に回転し、反時計回りに回転しないように図示しないこはぜと噛み合っている。ぜんまい１０は内側から巻き上がり、反対にその外側から巻き戻ることで香箱歯車１１を回転させ、香箱歯車１１は、これに噛み合う輪列２０を回転させている。

輪列２０は、香箱歯車１１の回転を受ける二番車２と、以下順に増速するように噛み合った三番車３と、四番車４と、五番車５と、六番車６とを備えている。二番車２の図示しない筒かなには分針が取り付けられ、四番車４には秒針が取り付けられている。二番車２の筒かなの回転は、図示しない日の裏車を介して筒車に伝達され、この筒車に時針が取り付けられている。二番車２は下端部が地板２３に、上端が図示しない二番受けに軸支されている。三番車３、五番車５、六番車６は下端のほぞがそれぞれ地板２３に、上端のほぞが輪列受け２４（図２）に軸支されている。四番車４は、四番かな４Ａが二番受けに、上端のほぞ部分が中心ピンを介して輪列受け２４に軸支されている。

発電機３０は、輪列２０の六番車６と噛み合って回転するロータ３１と、ロータ３１に取り付けられる永久磁石３１Ａの磁束を鎖交させる磁気回路形成のための一対のステータ３２と、各ステータ３２のコア部３２Ａに巻線され、かつ永久磁石３１が回転することで生じるコア部３２Ａでの磁束変化を電力に変換する一対のコイル３３とを備えている。このコイル３３には、水晶振動子およびＩＣを含む運針制御用の電子回路が形成された回路ブロック３４が電気的に接続されており、発電機３０によって発電された電力でこの電子回路を駆動し、ロータ３１に制動をかけて輪列２０を調速し、運針制御を行っている。本実施形態では、ロータ３１は、その回転周波数が７〜９Ｈｚとなるように制動がかけられている。そして、このようなロータ３１は、ステータ３２に形成されたロータ収容穴３２Ｂ内に配置されているとともに、図３にも示すように、一体に回転する円形の慣性板（回転体）４０を備えている。

この慣性板４０は、ロータ３１に嵌合される嵌合孔４１Ａが設けられた中央部４１と、慣性板４０に慣性力を付与するための外周部４２とを備え、これら中央部４１および外周部４２とが７本のアーム（等時性確認部）４３で連結された構造である。また、７本のアーム４３は、中央部４１から等周間隔で放射状に設けられており、各アーム４３の間は、当該アーム４３の幅よりも十分に大きい開口となっている。

ところで、図２において、慣性板４０は、輪列受け２４に設けられた開口部２５を通してムーブメントの外部に露出している。すなわち、図４に示すように、電子制御式機械時計１は、裏側がいわゆるシースルー構造になっており、外装ケース５１に取り付けられる裏蓋５２が、外周部分を形成する枠材５３およびこれに嵌め込まれた透明なガラス部材５４で構成され、このガラス部材５４を通して慣性板４０を外部から視認可能になっている。なお、本実施形態では、ムーブメントの略裏側（裏蓋５２側）全体を視認できるようになっているが、慣性板４０を視認できればよいため、例えば、従来のような金属製の裏蓋において、慣性板４０の配置位置に対応した部分のみをガラス部材で形成してもよい。

また、アーム４３は等周間隔で７本設けられていることにより、このアーム４３の数をＭ、ロータ３１と一体で回転する慣性板４０の回転周波数７〜９ＨｚをＨ１、東日本地区および西日本地区の商用電源の周波数、つまり、各地区での周期発光する蛍光灯などの発光周波数５０Ｈｚ、６０ＨｚをＨ２とすれば、Ｍ、Ｈ１、Ｈ２の関係は次式を満足している。前式において、Ｎは「０」を含まない自然数であり、本実施形態では「１」である。
Ｈ１×Ｍ／Ｎ≒Ｈ２
このことにより、周期発光する蛍光灯の下では、照射される光の発光周波数Ｈ２と慣性板４０の回転周波数Ｈ１とが同期するため、慣性板４０が本来の回転周波数Ｈ１で回転している限りにおいて、慣性板４０の特にアーム４３は、外部からはあたかも静止しているように見える。

従って、このような構成の本実施形態によれば、以下の効果がある。
（１）すなわち、電子制御式機械時計１では、照射される光の発光周波数Ｈ２、慣性板４０の回転周波数Ｈ１、慣性板４０のアーム４３の数Ｍが前式を満足するので、発光周波数Ｈ２と慣性板４０の回転周波数Ｈ１とが同期する。このため、慣性板４０に設けられたアーム４３の残像現象が生じ、慣性板４０が回転しているにもかかわらず、このアーム４３を略静止して見せることができる。従って、蛍光灯の下で電子制御式機械時計１を裏返した時、慣性板４０のアーム４３が停止して見える場合には、慣性板４０ひいてはロータ３１が等時性を良好に維持しながら発光周波数Ｈ２と同期する所定の回転周波数Ｈ１で回転しているといえ、反対に、停止して見えない場合には、ロータ３１の調速状態を疑うことができ、電子制御式機械時計１の使用者においても、等時性を容易に確認できる。

（２）また、５０Ｈｚおよび６０Ｈｚの発光周波数で点灯する蛍光灯などの下で電子制御式機械時計１を目視するだけで、電子制御式機械時計１の等時性を確認できるので、電子制御式機械時計１自身に光源を設けなくともよく、電子制御式機械時計１の構造が複雑になったり、これによりコストアップを招くといった心配もない。

（３）さらに、慣性板４０のアーム４３が外部から静止して見えるため、電子制御式機械時計１としての意匠性を向上させることができる。

〔第２実施形態〕
次に、図５および図６に基づき、本発明の第２実施形態を説明する。
本実施形態では、六番車６と一体で回転する駆動車７と、この駆動車７に駆動される従動車（スリット部材）８とが設けられている点、および慣性板４０の外周部４２の幅が幾分小さい点が、前述した第１実施形態とは異なる。他の構成は、第１実施形態と同じであり、各図においても、同じ構成には同一の符合を付してある。

このうち、従動車８は、慣性板４０の一部に上方（図４に示すガラス部材５４側であって、慣性板４０と輪列受け２４との間）から重なっている。また、従動車８の一部には扇状のスリット９が一つ設けられ、従動車８が回転してスリット９が慣性板４０上に位置すると、このスリット９を通して慣性板４０のアーム４３が視認可能である。
また、従動車８によれば、一周に一度スリット９を透過した光がアーム４３に照射するため、従動車８の回転周波数は、本発明に係る発光周波数Ｈ２に相当するといえる。従って、本実施形態では、慣性板４０の回転周波数Ｈ１およびアーム４３の本数Ｍが第１実施形態と同じであって、この条件で上式を満足するように、発光周波数Ｈ２、つまり、従動車８の回転周波数が決められ、また、自然数Ｎが決められているのである。そして、従動車８の回転周波数は、駆動車７との間の減速比を適正に設定することにより、上式を満足するように決められているのであって、具体的には、従動車８の回転周波数も７〜９Ｈｚであり、この時の自然数Ｎは、例えば、７である。

このような本実施形態でも、慣性板４０の回転周波数Ｈ１と、そのアーム４３に照射する光の発光周波数Ｈ２とが同期するため、第１実施形態とは構成が若干異なるが、前述した（１）〜（３）の効果を略同様に得ることができる。また、本実施形態に特有な構成により、以下の効果がある。

（４）つまり、アーム４３への光の照射は、周期回転する従動車８のスリット９を通して行われるから、周期発光する蛍光灯の光の下でなくとも、例えば、太陽からの自然光の下や、インバーターを用いた非周期発光の蛍光灯の下でも、同様に残像現象を生じさせることができ、場所を選ばずに等時性を確認でき、電子制御式機械時計１としての使い勝手を良好にできる。

〔第３実施形態〕
図７には、本発明の第３実施形態に係る電子メトロノーム（計時装置）６０の外観が示されている。
電子メトロノーム６０は、内部にバックライトとして配置された光源６１を所定の発光周波数Ｈ２で周期発光させて、円形配置された赤色ガラス６２の部分を光らすとともに、正面中央裏側に配置された薄型のスピーカ６３から、光源６１の発光周波数Ｈ２と同じ周期でテンポ音を出力する構成である。

この電子メトロノーム６０の外装ケース６４正面には、略半円形の開口部６５が設けられており、内部で一定の回転周波数Ｈ１で回転する円板（回転体）６６の半分が視認可能とされている。この円板６６は、外周に刻設された歯が駆動車（動力伝達手段）６７と噛み合っており、この駆動車６７を介して回転中心６８を中心にモータ（駆動源）６９で回転駆動される。モータ６９の電力は、図示しない電池等の電源から下部側の電子回路７０を通して供給される。

また、円板６６には多数の丸孔（等時性確認部）７１が穿設されており、光源６１からの光りが外部に漏れるようになっている。これらの丸孔７１は、円周方向に沿って４列に穿設されており、各列で穿設ピッチが異なっており、外周側の列ほど丸孔７１の数Ｍが多い。ただし、各列の中では穿設ピッチが等しく、等周間隔で丸孔７１が穿設されている。これらの丸孔７１は、最も回転中心６８寄りに配置された列のものが第１のテンポを表し、その外側が第２のテンポを、順に外側に向かって第３のテンポ、第４のテンポを表すものとなっている。

一方、周期発光する光源６１への出力も、図示しない電源から電子回路７０を介して供給される。そして、光源６１の発光周波数Ｈ２は可変とされ、正面下部側に設けられた周期調整用のスライドスイッチ（周波数調整手段）７２を移動させることにより、所定範囲内で無段階に変更可能とされている。つまり、スライドスイッチ７２からの信号は電子回路７０に入力され、電子回路７０において、その入力信号に対応した発光周波数Ｈ２が生成され、この発光周波数Ｈ２で光源６１を発光させるのである。なお、スピーカ６３へのテンポ音信号も、可変とされた発光周波数Ｈ２に応じて電子回路７０から出力される。

このような構成の電子メトロノーム６０では、例えば、第３のテンポで赤色ガラス６２を光らせ、そのテンポ音を出力させたい場合には、円板６６を回転させるとともに、スライドスイッチ７２を調整し、第３のテンポに対応する列の丸孔７１（図中の△３の列）が静止して見える発光周波数Ｈ２で光源６１を周期発光させる。つまり、△３の列の丸孔７１が光った状態で静止して見えれば、第３のテンポで赤色ガラス６２も光り、テンポ音も出力されていることになる。そして、この時の円板６６の回転周波数Ｈ１、光源６１の発光周波数Ｈ２、△３の列の丸孔７１の数Ｍの関係は、前式を満足する。
勿論、第３のテンポの場合に限らず、第１、第２、第４のテンポの場合でも、各テンポにおける円板６６の回転周波数Ｈ１、光源６１の発光周波数Ｈ２、丸孔７１の数Ｍの関係は、前式を満足することは言うまでもない。

また、例えば、第３のテンポに対応した丸孔７１が光った状態で静止して見える時、他の列の丸孔７１は、光りながら回転中心６８周りにゆっくりと流れるように正転（円板６６と同方向）または逆転して見えることになる。

このような実施形態によれば、以下の効果がある。
（５）すなわち、電子メトロノーム６０において、所定のテンポで赤色ガラス６２の部分を光らせたり、テンポ音を出力させた場合、回転する円板６６での所定の列の丸孔７１が静止して見えるかどうかにより、その等時性を視覚的に確認でき、何らかの理由で等時性にずれが生じた場合には、スライドスイッチ７２で調整することができる。

（６）また、一般的な電子メトロノームとは違って、選択ボタン等でテンポをワンタッチ選択するのではなく、スライドスイッチ７２での合わせ込みによって所定のテンポを実現するため、テンポをチューニングしているような醍醐味を味わうことができる。また、所定のテンポで動作している時は、他のテンポ用に穿設された丸孔７１は、それぞれゆっくりと異なる速度で正転または逆転するため、これらの丸孔７１から漏れる光により、流れるようなイルミネーションを実現でき、見た目を楽しむことができる。

なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記第１、第２実施形態では、慣性板４０のアーム４３の数Ｍが７本であったが、これに限定されるものではなく、図８、図９に示すように、３本であってもよく、任意の本数を適用できる。
また、慣性板４０に設けられる等時性確認部としては、アーム４３に限定されず、図１０に示すような丸孔４４や、面状部分に描かれた任意の文字、数字、模様などであってもよい。第３実施形態での、丸孔７１に代わる等時性確認部としても同様である。

前記第２実施形態では、従動車８の一部と慣性板４０の一部とが重なり合っていたが、従動車８と慣性板４０（ロータ３１）とを同軸上に配置することにより、従動車８の略全体を慣性板４０に重ねてもよい。なお、慣性板４０および従動車８の回転方向は、互いの重なり具合に関わらず、同方向であっても、異なる方向であってもよく、要するに前式を満足すればよい。

前記第３実施形態では、電子メトロノーム６０内に光源６１が設けられていたが、第１、第２実施形態のような電子制御式機械時計１においても、周期発光または非周期発光の光源が内蔵されていてもよい。
また、前記第１、第２実施形態では、裏蓋５２側がシースルー構造であることにより、慣性板４０が裏側から視認可能とされていたが、例えば、文字板における慣性板４０の配置位置に対応した部分に開口部を設けることで、正面側から慣性板４０を視認できるようにしてもよい。
さらに、本発明の計時装置である時計としては、前記第１、第２実施形態に記載の電子制御式機械時計１に限定されず、機械時計であってもよい。

その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状、数量などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、数量などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

本発明は、時計やメトロノームなどの計時装置の他、タイマー、ストップウオッチ等の計時装置に利用できるうえ、所定の周波数で駆動される機器において、その等時性を確認するため計時装置に利用できる。

本発明の第１実施形態に係る計時装置に用いられるムーブメントの概略を示す平面図。 前記ムーブメントの一部を示す断面図。 前記ムーブメントを構成する部材を示す平面図。 前記計時装置を裏側から見た平面図。 本発明の第２実施形態に係る計時装置に用いられるムーブメントの概略を示す平面図。 前記第２実施形態のムーブメントを構成する部材を示す平面図。 本発明の第３実施形態に係る計時装置の外観を示す全体斜視図。 本発明の変形例を示す図。 本発明の他の変形例を示す図。 本発明のさらに他の変形例を示す図。

符号の説明

１…電子制御式機械時計（計時装置）、８…従動車（スリット部材）、９…スリット、１０…ぜんまい（駆動源）、２０…輪列（動力伝達手段）、３０…発電機（回転周波数調整手段）、４０…慣性板（回転体）、４３…アーム（等時性確認部）、４４，７１…丸孔（等時性確認部）、６１…非周期発光の光源、６６…円板（回転体）、６９…モータ（駆動源）、６７…駆動車（動力伝達手段）、７２…スライドスイッチ（回転周波数調整手段）、Ｈ１…回転周波数、Ｈ２…発光周波数、Ｍ…等時性確認部の数、Ｎ…自然数。

Claims (4)

1. 駆動源と、この駆動源によって駆動される動力伝達手段と、この動力伝達手段に連動し、かつ外部から視認可能な回転体と、この回転体の回転周波数を調整する回転周波数調整手段とを備え、前記回転体の視認可能な部分には、当該回転体と一体で回転する等時性確認部が設けられ、前記回転周波数調整手段で調整される回転周波数がＨ１、前記等時性確認部の数がＭ、前記回転体に照射される光の発光周波数がＨ２、０を含まない自然数がＮで与えられる場合、
   Ｈ１×Ｍ／Ｎ≒Ｈ２
   の関係にあることを特徴とする計時装置。
2. 請求項１に記載の計時装置において、前記回転体への光は、周期発光する光源から照射されることを特徴とする計時装置。
3. 請求項１に記載の計時装置において、前記回転体への光は、非周期発光する光源から照射されるとともに、前記回転体と光源との間には、光透過用のスリットを有して周期運動するスリット部材が配置されていることを特徴とする計時装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の計時装置において、当該計時装置は電子制御式機械時計であり、前記回転体は、前記回転周波数調整手段としての発電機と連動していることを特徴とする計時装置。

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