JP2010504546A - レンズ保持フレーム - Google Patents

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Abstract

HMDデバイスの投射光学系の前面とHMDデバイス装着者の眼部の前面の両方におけるレンズ保持フレームであって、レンズ保持フレームがブリッジを備え、HMDデバイスがブリッジを支持する鼻当てと少なくとも1つの矯正レンズを備える。レンズ保持フレームは、手動の圧力をかけて元の形状から展伸して少なくとも1つの過渡的形状となるように配備され、この過渡的形状にありかつHMDデバイスの鼻当てで支持されているブリッジを有するレンズ保持フレームへ、HMDデバイスを可逆的に接続する接続要素を含む。

Description

本発明はHMD装置1(Head Mounted Display device)に関する。より正確には、本発明は、少なくとも1つの矯正レンズを有するレンズ保持フレームが可逆的に接続されるHMD装置に関する。本発明はまた、少なくとも1つの矯正レンズを有するレンズ保持フレームにも関する。
特許文献1は、矯正レンズとの組合せで使用可能なHMD装置に関する。このHMD装置は2つの接続装置を有する。それは磁石、つまりフレーム上にあるT字型の永久磁石であって、この磁石が眼鏡上の対応するU字型の永久磁石に接続される。これは、取外しが簡単でありながら、安定した接続を得ることを目指したものである。
特許文献2は、アイウェア物品のシールドに取り付けられる挿入レンズに関する。この挿入レンズは、挿入レンズの中央ブリッジ部をこれに対応するシールドの中央ノーズ部に接続するための手段と、ブリッジ部から外側に伸びてシールドに対してレンズの位置および方向を相対的に調節するために曲げられる上下の一組のアームと、を含む。
米国特許第6,945,648号明細書 米国特許出願公開第2006/0203187号明細書
この矯正レンズをHMDデバイスの投影光学系に対して正確、精密かつ、再現性よく固定することは主要なところであり、レンズの位置決めの再現性を確保することが課題である。さらに、磁性デバイスの使用は望ましくない。したがって、本発明の目標は、機械的手段を介してHMDデバイスに可逆的な接続が可能なレンズ保持フレームを提供することである。可逆的ということは、レンズ保持フレームを好きな回数だけ着脱可能であり、その都度、HMD投射光学系に対して再現性のある精度と調節可能性を以って配置できる、ということを意味する。
したがって、本発明は、HMDデバイスの投射光学系の前面とHMDデバイス装着者の眼部の前面との両方におけるレンズ保持フレームに関し、レンズ保持フレームがブリッジを備え、HMDデバイスがブリッジを支持するための鼻当てを備え、少なくとも1つのレンズが矯正レンズであり、レンズ保持フレームが手動の圧力をかけて元の形状から展伸して少なくとも1つの過渡的な形状となるように配備され、過渡的形状にありかつHMDデバイスの鼻当てで支持されたブリッジを有するレンズ保持フレームへHMDデバイスを可逆的に接続するための接続手段を、レンズ保持フレームがさらに有する。
一実施形態によれば、レンズ保持フレームが弾性材料で形成され、フレームが2つのレンズを保持し、少なくともその1つが矯正レンズである。
別の実施形態によれば、レンズ保持フレームが、400〜700N/mm2の引張強度を有する弾性材料で形成される。
好ましくは、弾性材料がステンレススチールを含む。
一実施形態によれば、レンズ保持フレームは、前記フレームの両端に同時に手動の圧力
をかけて、元の形状から展伸するようになっている。
望ましくは、接続手段が、中央接続手段およびフレームの両端に位置する2つの側部接続手段を備える。
特定の実施形態によれば、HMDデバイスが、ハウジングと鼻当てとを含み、接続手段が、HMDデバイスの鼻当ての上にレンズ保持フレームのブリッジを接続する1つの中央接続手段と、HMDハウジングの下にレンズフレームの両端を接続する2つの側部接続手段とを含む。
本発明の一変形においては、中央接続手段は、前記HMDデバイスの鼻当て上に載るように設計されたブリッジの山(hump)である。
好ましくは、側部接続手段は、レンズ保持フレームの対向する各端部に溶接されたS字形で、下方へ延在する2つの側部ロッドである。
本発明は上述したように、レンズ保持フレームが可逆的に接続され、レンズ保持フレームがHMDデバイスの投射光学系の前面およびHMDデバイスの装着者の眼部前面の両方に位置し、少なくとも1つのレンズが矯正レンズであり、レンズ保持フレームが圧力により元の形状とは異なる過渡的形状にてHMDデバイスに接続される、HMDデバイスにも関する。
レンズ保持フレームが弾性材料で形成され、好ましくは400〜700N/mm2の引張強度を有し、フレームが2つのレンズを保持し、その少なくとも1つは矯正レンズである。望ましくは、弾性材料がステンレススチールを含む。
一実施形態によれば、HMDデバイスが、ハウジングと鼻当てとを含み、接続手段が、HMDデバイスの鼻当ての上にレンズのブリッジを接続する1つの中央接続手段と、HMDハウジングの下にレンズフレームの両端を接続する2つの側部接続手段とを含む。別の実施形態によれば、HMDデバイスがハウジングと鼻当てとを含み、接続手段が、HMDデバイスの鼻当ての上にレンズフレームのブリッジを接続する1つの中央接続手段と、HMDハウジングの下にレンズフレームの両端を接続する2つの側部接続手段とを含み、ここで、中央接続手段はHMDデバイスの鼻当てにある曲線状の溝に嵌まるように設計されたレンズフレームのブリッジ上の山である。
また、本発明は、HMDデバイスの投射光学系の前面とHMDデバイス装着者の眼部の前面との両方に、レンズ保持フレームをHMDデバイスに接続する方法に関連する。ここで、少なくとも1つのレンズが矯正レンズであり、また、フレームが弾性材料を含むかもしくは弾性材料で形成されており、HMDデバイスへの接続手段を含む。この方法が、レンズ保持フレームの両端を同時に押して、レンズ保持フレームを過渡的形状に変えるステップと、レンズ保持フレームの接続手段をHMDデバイスとの接続に好適な位置に配置するステップと、レンズ保持フレームの両端にかけた圧力を開放して、接続手段がHMDデバイスと接続するステップと、を含む。
一実施形態によると、本発明の方法が鼻当てをHMDデバイスに接続する予備ステップを備える。別の実施形態によると、接続手段を配置するステップが、まずブリッジを鼻当て上に置くステップと、次に鼻当てのハウジングの下に側部接続手段を係合するステップとを含む。
以下の詳細な説明は特定の特徴を含むが、これは本発明の範囲を制限するものではなく、単に本発明の現時点におけるある好適な実施形態を説明するために提供されるものと解釈されるべきである。
レンズ保持フレーム10を適用した、本発明によるHMDデバイス1の斜視図である。 レンズ保持フレーム10の正面図である。 HMDの中央部分の断面図であって、鼻当て6および鼻当て6の中の曲線状の溝8の断面図を含む断面図である。
本発明は、フレームに搭載されたレンズに関する。以下では「レンズ保持フレーム」と称する。このレンズ保持フレームはHMDデバイスに着脱自在に取り付け可能である。また、本発明は、レンズ保持フレームを着脱自在に取り付けるのに適するHMDデバイスにも関する。本発明において、着脱自在に取付可能とは、レンズ保持フレームのHMDデバイスへの取り付け、取り外しが自在となっていることを意味する。本発明によると、レンズ保持フレームのHMDデバイスへの接続及び分離は、ユーザが手動で道具なしで簡単に接続手段を開放することだけで可能となる。好ましくは、レンズ保持フレームの部分を押して側部接続手段をHMDデバイスのハウジングの下から分離する。
好適な実施形態によれば、レンズ保持フレームに保持されるレンズの少なくとも1つは矯正レンズである。矯正レンズとは、ユーザの眼の障害を矯正する目的のレンズすなわちめがねを意味する。
好適な実施形態によれば、レンズ保持フレームは適当な弾性材料から形成される。つまり、弾性的なものであれば如何なる性質を有する材料でもよい。本発明において弾性的とは、フレームが弾性的な性質を有し、その結果、フレームの両端が同時に押し下げることができるが、元の位置に戻ろうとすることを意味する。一実施形態によると、レンズ保持フレームを構成する弾性材料は、ステンレススチールから形成されるか、もしくはステンレススチールを構成に含んでいる。好適な実施形態によれば、レンズ保持フレームは、8〜10.5%ニッケル、17〜19%クロム、3〜4%銅、0.08%未満の炭素、2%未満のマンガン、1%未満のシリコン、0.045%未満の燐を含む、弾性的なステンレスチールのワイヤである。一実施形態によれば、本発明によるレンズ保持フレームが、フレームの両端に同時に手動の圧力をかけることにより、元の形状から展伸するようになっている。
一実施形態によれば、レンズ保持フレームが、400〜700N/mm2、より好ましくは、500〜600N/mm2の引張強度を有する弾性材料で形成される。本発明の一実施形態によれば、レンズ保持フレームの最大伸び率は、30〜50%、好ましくは35〜45%である。
レンズ保持フレームの長さは、HMDデバイスのハウジングに合わせられる。一実施形態によれば、レンズ保持フレームの全長は110〜150mmである。
レンズ保持フレームの幅は、HMDデバイスのハウジングに合わせられる。一実施形態によれば、レンズ保持フレームの全幅は15〜25mmである。
レンズ保持フレームの厚さは、HMDデバイスのハウジングおよびHMDデバイスの鼻当てに合わせられる。一実施形態によると、厚さは0.5〜5mmである。
本発明によれば、レンズ保持フレームは2つのレンズからなり、その少なくとも1つは矯正レンズである。レンズは、ガラス、プラスチック、およびその他の任意の好適な材料で形成されもよい。レンズは好ましくはレンズ保持フレームに取外せないように固定されている。
本発明によると、レンズ保持フレームをHMDデバイスに取り付ける手段である接続手段は、1つの中央接続手段とフレームの両端に位置する2つの側部接続手段とを含む。
本発明においては、接続という用語は、一方の手のHMDデバイスと、フレームの両端に機械的な圧力をかけて緊張させて伸張した位置になっている他方の手のレンズ保持フレームとを接触させて、使用中にレンズ保持フレームがしっかりとHMDデバイス上に保持され、かつ着脱自在であるように、レンズ保持フレームをHMDデバイス上に機械的に取り付ける、すなわち接続することを意味する。
一実施形態によれば、中央接続手段はブリッジまたはブリッジの中央部分であるか、もしくはブリッジ内部にある。一実施形態によれば、ブリッジの中央部分は、ブリッジがHMDデバイスによりよく嵌まるために、わずかに湾曲している山を形成している。好ましくは中央接続手段は、HMDデバイスの鼻当て上に載るように設計されたブリッジの山である。一実施形態によれば、側部接続手段は2つのS字型をした側面ロッドである。ロッドは、レンズフレームのそれぞれの側端に1つずつ溶接されており、下側へ伸びている。その結果、ユーザがレンズ保持フレームの両端を同時に垂直方向、そして次いで水平方向に押すと、S字型のロッドのそれぞれがHMDデバイスの下に係合する。また、押し付けが終わると、S字型のロッドは弾性材料のばね効果でそのまま留まる。
一実施形態によれば、HMDデバイスが、ハウジングと鼻当てを含み、接続手段が、HMDデバイスの鼻当ての上にレンズフレームのブリッジを接続する1つの中央接続手段と、HMDハウジングの下にレンズフレームの両端を接続する2つの側部接続手段とを含む。
レンズ保持フレームはモールドされた一体物であってもよい。一実施形態によれば、レンズ保持フレームは縁なしである。別の実施形態によれば、レンズ保持フレームはブリッジの両側に溶接された半縁を含む。さらに別の実施形態によれば、レンズ保持フレームは、ブリッジを含む完全な縁1つと、ブリッジの両側から伸びる2つの部品とを含み、この部品にレンズが取り付けられる。
一実施形態では、レンズ保持フレームにはつる(temples)がない。
接続手段は、HMDデバイス上において、確実で、再現性よく、取り外し可能な位置に、レンズ保持フレームを調節できるようになっている。一実施形態によれば、HMDデバイスの上に接続されているとき、レンズ保持フレームはHMDデバイスに対して常に同じ所定位置に保持することができる。これによって、HMDデバイスに対してレンズ保持フレームの好ましくない移動を防ぐことができる。本発明によれば、この接続手段は、レンズ保持フレームにより保持されているレンズを、HMD投影光学系とレンズが適切に取付位置されかつレンズ整列された状態で、HMDデバイスの投影光学系の前に継続的に支持することを可能にする。本発明の利点は、レンズ保持フレームをHMDデバイス上で迅速に取り付けあるいは取り替えができることである。このようにこの発明は、HMDデバイス使用時にレンズ保持フレームのHMDデバイス上への確実な保持および安定した接続を提供できる。
接続手段は、レンズ保持フレームをHMDデバイス上へ保持する保持面を含み、レンズ保持フレーム用弾性材料の弾性を利用する。保持面とは、摩擦およびレンズ保持フレーム材料の弾性による力によって、レンズ保持フレームがHMDデバイス上に保持される面のことである。この保持面は、レンズ保持フレームの両側の端部それぞれと、レンズ保持フレームのブリッジの中央部分とに位置する。保持面のある場所には、摩擦を増大させるために、任意の適切な手段が講じられる。
弾性材料により、レンズ保持フレームは垂直面内および水平面内において弾性的に撓みやすい。接続位置においては、レンズ保持フレームは、中央接続点と側部接続点との間のばねのように作用する。
本発明はまた、ハウジング、つる、鼻当ておよび投影光学系からなるHMDデバイスに関する。本発明のHMDデバイスの鼻当ては、分離した部品でもよいし、HMDデバイスのハウジングに一体成形されてもよい。
鼻当てが分離した部品である実施形態においては、HMDデバイスに対して着脱自在である。この実施形態においては鼻当てがHMDデバイスにクリップ留めされることが望ましい。鼻当ての下側面は、ユーザの形態に合わせて、さまざまな形を有することが可能である。ユーザは自分の鼻の形状によく合う鼻当てを選択することができる。好適な実施形態によれば、ユーザの鼻の上にかかる鼻当ての部分の形がいかなるものであれ、HMDデバイスに係合、好ましくはクリップ留めされる鼻当ての面積は常に同じである。別の好適な実施形態によれば、鼻当てには、レンズ保持フレームのブリッジが置かれて係合される上側面が含まれる。
本発明のHMDデバイスは、HMDデバイスの投射光学系の前面とHMDデバイス装着者の眼部の前面との両方におけるレンズ保持フレームとの接続に好適である。レンズ保持フレームはブリッジを備え、HMDデバイスはブリッジを支持する鼻当てを備え、少なくとも1つのレンズは矯正レンズである。レンズ保持フレームは手動の圧力をかけて元の形状から展伸して少なくとも1つの過渡的形状となるように配備される。レンズ保持フレームは、過渡的形状にありかつHMDデバイスの鼻当てで支持されたブリッジを有するレンズ保持フレームへHMDデバイスを可逆的に接続する接続手段をさらに有する。
一実施形態によれば、HMDデバイスのユーザの顔面の方向へ突き出した鼻当ては、その突起部分の上側面上にHMDデバイスのハウジングに平行な溝を有している。
本発明の一実施形態によれば、本発明によるHMDデバイスは、そのHMDデバイスを頭に装着した観察者がHMDデバイスで生成された画像(特に、仮想イメージ)のみを感知するように設けられる。あるいは、生成された画像を周辺環境の画像の上に重ね合わせて感知するようにも設けられるし、または、生成された画像を視野の一部で感知し、別の視野では周辺環境を感知するようにも設けられる。
さらに、このHMDデバイスは、観察者の目の片方だけ、あるいは両方、のいずれにでも画像を生成するように設けることもできる。この後者の場合には、特に、右目と左目との間で画像をわずかにずらすことにより3次元表示を実現することが可能である。一実施形態によると、本発明のHMDデバイスは、アナグリフ画像(3D画像)の感知に好適である。第1の実施形態によると、レンズ保持フレームは、第1のレンズが赤色用で、もう一方のレンズが青−緑色用となっている。第2の実施形態によると、HMD投射光学系が、赤色用の1つのレンズと、青−緑色用のもう一方のレンズとを備えている。第3の実施形態によると、HMDデバイスが、ユーザによる画像のアナグリフ感知に適した画像処理を含んでいる。
図1はレンズ保持フレーム10を適用したHMDデバイス1を示す。ここでHMDデバイス1は、ハウジング2、つる5、鼻当て6、投射光学系9を含む。鼻当て6はHMDデバイス1のユーザの顔の方向へ突き出ている。図1に示す実施形態によると、鼻当て6の頂部7はHMDデバイス1のハウジングに平行な溝8を有する。
ユーザが図1のHMDデバイスを着用する、すなわち頭に装着すると、つる5が両耳で支えられ、鼻当てが鼻で支えられ、その結果HMDデバイスが普通の眼鏡のように着用される。
図2はレンズ保持フレーム10を示す。
一実施形態によれば、レンズ保持フレームが、全長が110〜120mmで全幅が30〜40mmの略四角形を有する。好ましくは、それぞれのレンズは、高さが17〜18mm、幅が33.5mmの略四角形である。フレームの厚さは、レンズの厚さに合わせられる。一実施形態によると、フレームの厚さは1〜5mmで、好ましくは1.75mmである。レンズ保持フレームは湾曲していてもよい。好ましくは、曲線の中立半径(neutral radius)は約90〜110度である。一実施形態によれば、中立半径は104.6である。
特定の実施形態によると、レンズ保持フレームが、中央の山12を有するブリッジ11と、少なくとも1つが矯正レンズである2つのレンズとを含む。
好ましくは、ブリッジの長さは、25〜40mmであり、好ましくは30〜38mmである。
それぞれのレンズは縁に取り付けられ、縁は一方がブリッジに溶接され、もう一方が連結ロッド14に溶接される。それぞれの縁の長さは、レンズの長さに合わせられる。
連結ロッド14は、溶接されている縁に対して直角に下方向に伸び、好ましくは、垂直から約10度ずれている。
ユーザは、レンズ保持フレーム10のブリッジ11をHMDデバイス1の鼻当て6の上にまず載せ、次いで、その構成材料の弾性を利用して、HMDデバイス1のハウジング2の底面4へ向かって、レンズ保持フレーム10を下へ押し曲げる。
レンズ保持フレーム10のブリッジ11を鼻当て6の頂部7にある溝8に係合し、レンズ保持フレームの両端を下方向へ撓ませ、それを押し込んでロッド7の下部をHMDデバイス1の下に係合させることによって、レンズ保持フレーム10のHMDデバイス1への接続が完成する。
ロッド7は好ましくはS字型であり、S字の上部は縁13に溶接される。S字の中央部は垂直下方に伸び、S字の端はS字の中央部に対して基本的に直交し、ハウジング1の底部4の方向へ伸びる。ロッド7は、レンズ保持フレームの垂直面に対し、約5〜30度の角度をなしてもよい。ロッドの長さはハウジングに合わせて決まる。一実施形態においては、ロッドの長さは14〜15mmである。
図3は、レンズ保持フレームを上に載せた鼻当ての例である。

Claims (18)

  1. HMDデバイスの投射光学系の前面およびHMDデバイス装着者の眼部の前面の両方におけるレンズ保持フレームであって、
    前記レンズ保持フレームがブリッジを備え、
    前記HMDデバイスが前記ブリッジを支持する鼻当てを備え、
    少なくとも1つのレンズが矯正レンズであり、
    前記レンズ保持フレームが手動の圧力をかけて元の形状から展伸して少なくとも1つの過渡的形状となるように配備され、
    前記レンズ保持フレームは、前記HMDデバイスを、過渡的形状にありかつ前記HMDデバイスの前記鼻当てで支持されている前記ブリッジを有するレンズ保持フレームへ、可逆的に接続する接続手段をさらに備えるレンズ保持フレーム。
  2. 前記レンズ保持フレームが弾性材料で形成され、前記フレームが2つのレンズを保持し、少なくともその1つが矯正レンズであることを特徴とする請求項1に記載のレンズ保持フレーム。
  3. 前記レンズ保持フレームが、400〜700N/mm2の引張強度を有する弾性材料で形成されることを特徴とする請求項1に記載のレンズ保持フレーム。
  4. 前記レンズ保持フレームが、弾性材料で形成され、前記弾性材料がステンレススチールを含むことを特徴とする請求項1に記載のレンズ保持フレーム。
  5. 前記フレームが、前記フレームの両端に同時に手動の圧力をかけることにより、元の形状から展伸するようになされていることを特徴とする請求項1に記載のレンズ保持フレーム。
  6. 前記接続手段が、中央接続手段と前記フレームの両端に位置する2つの側部接続手段を備えることを特徴とする請求項1に記載のレンズ保持フレーム。
  7. 前記HMDデバイスが、ハウジングと鼻当てとを含み、
    前記接続手段が、前記HMDデバイスの前記鼻当ての上に前記レンズフレームの前記ブリッジを接続する1つの中央接続手段と、前記HMDハウジングの下に前記レンズフレームの両端を接続する2つの側部接続手段とを含むことを特徴とする請求項1に記載のレンズ保持フレーム。
  8. 前記中央接続手段が、前記HMDデバイスの前記鼻当て上に載るように設計された前記ブリッジの山であることを特徴とする請求項6に記載のレンズ保持フレーム。
  9. 前記側部接続手段が、前記レンズ保持フレームの各端部に溶接されたS字形をなし、下方へ延在する2つの側部ロッドであることを特徴とする請求項8に記載のレンズ保持フレーム。
  10. HMDデバイスであって、
    レンズ保持フレームが可逆的に接続されて、前記レンズ保持フレームが前記HMDデバイスの投射光学系の前面および前記HMDデバイスの装着者の眼部前面の両方に位置し、
    少なくとも1つのレンズが矯正レンズであり、
    前記レンズ保持フレームが圧力により元の形状とは異なる過渡的形状にて前記HMDデバイスに接続されることを特徴とするHMDデバイス。
  11. 前記レンズ保持フレームが弾性材料で形成され、前記フレームが2つのレンズを保持し、少なくともその1つが矯正レンズであることを特徴とする請求項10に記載のHMDデバイス。
  12. 前記レンズ保持フレームが、400〜700N/mm2の引張強度を有する弾性材料で形成されることを特徴とする請求項10に記載のHMDデバイス。
  13. 前記レンズ保持フレームが、弾性材料で形成され、前記弾性材料がステンレススチールであることを特徴とする請求項10に記載のHMDデバイス。
  14. 前記鼻当てが前記HMDデバイスから着脱可能であることを特徴とする請求項10に記載のHMDデバイス。
  15. 前記HMDデバイスが、ハウジングと鼻当てとを含み、
    前記接続手段が、前記HMDデバイスの前記鼻当ての上に前記レンズフレームの前記ブリッジを接続する1つの中央接続手段と、前記HMDハウジングの下に前記レンズフレームの両端を接続する2つの側部接続手段とを含むことを特徴とする請求項10に記載のHMDデバイス。
  16. 前記HMDデバイスがハウジングと鼻当てとを含み、
    前記接続手段が、前記HMDデバイスの前記鼻当ての上に前記レンズフレームの前記ブリッジを接続する1つの中央接続手段と、前記HMDハウジングの下に前記レンズフレームの両端を接続する2つの側部接続手段とを含み、
    前記中央接続手段は、前記HMDデバイスの前記鼻当ての曲線状の溝に嵌まるように設計された、前記レンズフレームの前記ブリッジ上の山であることを特徴とする請求項10に記載のHMDデバイス。
  17. HMDデバイスの投射光学系の前面と前記HMDデバイス装着者の眼部の前面との両方に、レンズ保持フレームをHMDデバイスに接続する方法であって、
    少なくとも1つのレンズが矯正レンズであり、前記フレームが弾性材料で形成され、前記HMDデバイスへの接続手段を含み、
    前記方法が、
    前記レンズ保持フレームの両端を同時に押して、前記レンズ保持フレームを過渡的な形状に変えるステップと、
    前記レンズ保持フレームの前記接続手段を前記HMDデバイスとの接続に好適な位置に配置するステップと、
    前記レンズ保持フレームの両端にかけた前記圧力を開放し、前記接続手段が前記HMDデバイスと接続するステップと、
    を含む方法。
  18. 前記レンズ保持フレームの両端を同時に押して、前記レンズ保持フレームを過渡的な形状に変えるステップと、
    前記レンズ保持フレームの前記接続手段を前記HMDデバイスとの接続に好適な位置に配置するステップと、
    前記レンズ保持フレームの両端にかけた前記圧力を開放し、前記接続手段が前記HMDデバイスと接続するステップと、
    を有する、前記鼻当てを前記HMDデバイスへ接続する予備ステップを含むことを特徴とする請求項17に記載の方法。
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