JP2011257899A - タッチパネル入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】振動などによる誤入力を少なくするとともに、従来よりもユーザの操作意図に合った動作をさせることができるタッチパネル入力装置を提供する。
【解決手段】タッチパネル４に指などが触れる前の指などの座標情報を検出することができる近接センサ５と、タッチパネルに加わる振動を検出する加速度センサ６と、を備え、ＣＰＵ２が、近接センサ５が指などを検出した後のタッチパネル４に指などが触れる前に加速度センサ６が振動を検出した場合は、近接センサ５の検出結果である座標情報をタッチパネル４の押圧位置であると判断する。
【選択図】図２

Description

本発明は、機器の操作をボタンなどが表示された表示面を指やペンなどの指示入力部材で押圧することにより操作を行うタッチパネル入力装置に関する。

タッチパネル入力装置は、機器に設けられたＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などで構成された表示部表面にタッチパネルを重ねて、表示部に表示されたボタンやアイコンなどに対応する位置を指やペンなどの指示入力部材で押圧することで当該機器の操作を行う。

このようなタッチパネル入力装置は、表示部の表示を変更するだけで多様な操作を行えることから、様々な機器に使用され、カーナビゲーションシステムなどの車載機器や携帯機器などに使用されることが多い。

車載機器や携帯機器では、機器自身が車両など振動を発生する場所に設置されたり、固定されないで操作することが多く、その際の振動やぶれまたは車両走行時の横方向に加わる加速度（横Ｇ）などによりタッチパネル入力装置への誤入力が発生するという問題があった。

そのような問題に対して特許文献１に記載のタッチパネル表示装置が提案されている。特許文献１に記載のタッチパネル表示装置は、タッチパネル入力装置の表示部の変位量（速度、加速度、移動方向、角度）をセンサで検出し、その変位量に基づいて、ＣＰＵでタッチパネル上の認識エリアを補正している。このとき、表示部の移動速度より遅い速度で認識エリアを移動させるように補正、あるいは傾く速度より遅い速度で認識エリアを台形状に補正している。

特開２００９−９２６１号公報

特許文献１に記載されたタッチパネル入力装置では、ボタンが隣り合っていた場合などで互いの入力範囲が近接している場合に影響を及ぼし、実際にユーザが操作したかった位置が正しく認識できない可能性がある。つまり、タッチした位置が、ずれてしまったボタンを操作したかったのか、振動によってその位置に移動したボタンを追従して操作したのかが区別できないので、認識領域をボタンと異なる移動速度で補正すると、ユーザの意図とは異なる動作をしてしまう可能性があるという問題があった。

そこで、本発明は、振動などによる誤入力を少なくするとともに、従来よりもユーザの操作意図に合った動作をさせることができるタッチパネル入力装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載のタッチパネル入力装置は、情報が表示される表示部の表面に重ねられる透明なタッチパネルと、該タッチパネルが指示入力部材によって押圧された位置を検出する第１の位置検出手段と、を備えたタッチパネル入力装置において、前記指示入力部材が前記タッチパネル表面上の所定範囲に接近した際における前記タッチパネルの二次元的な座標位置を検出する第２の位置検出手段と、前記タッチパネルに加わる振動を検出する振動検出手段と、前記第１の位置検出手段が押圧位置を検出する前に前記振動検出手段が振動を検出した場合は、前記第２の位置検出手段の検出位置を前記タッチパネルの押圧位置と判断する制御手段と、を備えたことを特徴としている。

本発明の第１の実施例にかかるタッチパネル入力装置の外観斜視図である。 図１に示されたタッチパネル入力装置のブロック図である。 図１に示されたタッチパネル入力装置の動作を示したフローチャートである。 図１に示されたタッチパネル入力装置の動作の説明図である。 図１に示されたタッチパネル入力装置の他の動作を示したフローチャートである。 本発明の第２の実施例にかかるタッチパネル入力装置の動作を示したフローチャートである。 図６に示されたタッチパネル入力装置の動作の説明図である。

以下、本発明の一実施形態にかかるタッチパネル入力装置を説明する。本発明の一実施形態にかかるタッチパネル入力装置は、第１の位置検出手段がタッチパネルが指示入力部材によって押圧された位置を検出する前に、振動検出手段がタッチパネルに加わる振動を検出した場合は、タッチパネル表面上の所定範囲に接近した際におけるタッチパネルの二次元的な座標位置を検出する第２の位置検出手段が検出した指示入力部材の座標位置をタッチパネルの押圧位置と制御手段が判断しているので、タッチパネルを押圧する直前の指示入力部材の位置を第２の位置検出手段で検出して、振動発生前の指示入力部材の位置を取得することができるため、振動などによる誤入力を少なくするとともに、従来よりもユーザの操作意図に合った動作をさせることができる。

また、制御手段は、第２の位置検出手段が指示入力部材を検出した後に振動検出手段が振動を検出した場合に、第２の位置検出手段が検出した位置をタッチパネルの押圧位置と判断してもよい。このようにすることにより、第２の位置検出手段が検出した振動する前の指示入力部材の位置をタッチパネルの押圧位置とすることができ、振動などによる誤入力を少なくするとともに、従来よりもユーザの操作意図に合った動作をさせることができる。

また、制御手段は、第１の位置検出手段が指示入力部材を検出する前に第２の位置検出手段が検出した位置をタッチパネルの押圧位置と判断してもよい。このようにすることにより、振動検出時には迅速にタッチパネルの押圧位置を判断することができる。

また、制御手段は、第１の位置検出手段が指示入力部材を検出した後に第２の位置検出手段が検出した位置をタッチパネルの押圧位置と判断してもよい。このようにすることにより、タッチパネル検出後という常に一定のタイミングでタッチパネルの押圧位置を判断することができる。

また、制御手段は、第１の位置検出手段が押圧位置を検出した時点より所定時間前以内に振動検出手段が振動を検出した場合に、第２の位置検出手段が検出した位置をタッチパネルの押圧位置と判断してもよい。このようにすることにより、第２の位置検出手段の検出範囲を所定時間という時間に換算して判断することができるので、第２の位置検出手段の検出タイミングによらず、時間のみでタッチパネルの押圧位置を判断して、振動などによる誤入力を少なくするとともに、従来よりもユーザの操作意図に合った動作をさせることができる。

また、第２の位置検出手段は、一定時間間隔で指示入力部材の検出動作を行い、第２の位置検出手段が指示入力部材の位置を検出中に振動検出手段が振動を検出した場合には、制御手段は、振動検出手段が振動を検出する直前に第２の位置検出手段が検出した位置をタッチパネルの押圧位置と判断してもよい。このようにすることにより、タッチパネルを押圧するまで複数回の検出を行うことができ、振動の直前の位置を精度良く検出することができる。

また、第２の位置検出手段が、タッチパネルの周囲の少なくとも３箇所に設けられていてもよい。このようにすることにより、例えば、タッチパネルの全面に位置検出手段を設けなくても良く、最低限の位置検出手段で指示入力部材の位置を検出することができる。

本発明の第１の実施例を、図１乃至図５を参照して説明する。本発明の第１の実施例にかかるタッチパネル入力装置１は、図１に示したように車載機器や携帯機器などの電子機器１０に備えられている。

電子機器１０は、タッチパネル入力装置１以外に、筐体１１と、押しボタン１２と、を備えている。

筐体１１は扁平な箱状に形成され、その一つの面にタッチパネル入力装置１のタッチパネル４（画像表示装置３）が露出する開口が設けられている。そして、筐体１１は、後述するタッチパネル入力装置１の各構成要素を収容している。

押しボタン１２は、後述するタッチパネル入力装置１によらない操作が割り当てられた操作手段であり、筐体１１のタッチパネル４が露出する一つの面に複数設けられている。

タッチパネル入力装置１は、図２に示すようにＣＰＵ２と、画像表示装置３と、タッチパネル４と、近接センサ５と、加速度センサ６と、を備えている。

制御手段としてのＣＰＵ８は、メモリなどを内蔵したマイクロプロセッサであり、タッチパネル４が出力した座標情報に基づいて該座標位置に割当てられた画像表示装置３に表示されたボタンなどに対応する機能を実行する。そして、画像表示装置３に対して表示する情報に変更があれば、表示データを出力する。例えば、表示を切替えるようなボタン等の位置が押されたと判断した場合は切替えるデータをメモリまたは図示しない外部記憶装置などから読み出して画像表示装置３へ出力する。また、タッチパネル４が指などの指示入力部材によって押圧される前に加速度センサ６が振動を検出した場合は、近接センサ５の検出結果に基づいて該座標位置に割当てられた画像表示装置３に表示されたボタンなどに対応する機能を実行する。

表示手段としての画像表示装置３は、矩形状のＬＣＤなどで構成され、電子機器における各種情報および操作用のボタンやアイコン等が表示される。

タッチパネル４は、例えば、周知の抵抗膜方式であって、画像表示装置３の表面に重ねられ透明なフィルムなどで表面に線形特性を持つ抵抗膜を形成した上部電極板と下部電極板の一対の電極板をスペーサなどを挟んで所定の隙間を設けて配置されており、指などの指示入力部材で押圧して上部電極板と下部電極板が接触した座標位置に対応した電圧を出力する。なお、タッチパネル４は抵抗膜方式に限らず、静電容量方式や超音波方式など他の方式でも構わない。また、本実施例のタッチパネル４は、タッチパネル自体に加えて、前記座標位置に対応した電圧をＸ―Ｙの座標情報（以下、単に座標情報とする）に変換する第１の位置検出手段としての制御回路等も含み、変換された座標情報はタッチパネル４の検出結果としてＣＰＵ２へ出力される。ここで、Ｘ座標とは機器を設置した際におけるタッチパネル４の横方向、Ｙ座標とはＸ軸と直交する縦方向を示す。

第２の位置検出手段としての近接センサ５はタッチパネル４の四隅のうちの三箇所近傍に設けられ、タッチパネル４表面の上空（例えば１ｃｍ以内）の指などの指示入力部材を検出してＣＰＵ２に出力する。ＣＰＵ２では各近接センサ５の検出結果に基づいてタッチパネル４上のＸ−Ｙの座標情報を算出する。近接センサ５は例えば誘導形、静電容量形、超音波形、光電形、磁気形など非接触で物体の座標情報を検出（算出）することができるセンサであれば良い。なお、近接センサ５は、タッチパネル４の四隅に限らず、タッチパネル４の周囲であって、３つの各センサの結果によって指などの座標情報を検出（算出）することができる位置であればよい。

振動検出手段としての加速度センサ６は、タッチパネル入力装置１、即ちタッチパネル４に外部から加わる振動やぶれなどを検出し、その変化量（変位量）として速度や加速度や移動方向などを出力している。なお、本実施例では振動検出手段として加速度センサ６を用いているが、振動を検出できるセンサであれば加速度センサ６に限らないことは言うまでも無い。

次に、本発明におけるタッチパネル入力装置１の動作を図３のフローチャートを参照して説明する。図３に示したフローチャートはＣＰＵ２で実行される。

まず、ステップＳ１１において、近接センサ５が指などの指示入力部材を検出したか否かを判断し、検出した場合（Ｙの場合）はステップＳ１２に進み、そうでない場合（Ｎの場合）は本ステップで待機する。

次に、ステップＳ１２において、加速度センサ６が振動を検出したか否かを判断し、検出した場合（Ｙの場合）はステップＳ１５に進み、検出しない場合（Ｎの場合）はステップＳ１３に進む。

次に、ステップＳ１３において、タッチパネル４が指などの指示入力部材を検出したか否かを判断し、検出した場合（Ｙの場合）はステップＳ１４に進み、そうでない場合（Ｎの場合）はステップＳ１１に戻る。

次に、ステップＳ１４において、タッチパネル４が検出した結果、つまり、指などがタッチパネル４を押圧した座標情報をユーザが意図する操作と判断して採用し、当該座標情報に割当てられた画像表示装置３に表示されたボタンなどに対応する機能が実行される。

一方、ステップＳ１５においては、近接センサ５が検出した結果、つまり、指などを近接センサ５が検出した座標情報をユーザが意図する操作（押圧位置）と判断して採用し、当該座標情報に割当てられた画像表示装置３に表示されたボタンなどに対応する機能が実行される。即ち、タッチパネル４が指などを検出する前に近接センサ５が検出した位置をタッチパネル４の押圧位置と判断している。

図３のフローチャートでは、タッチパネル４が指を検出するか加速度センサ６が振動を検出するまではステップＳ１１〜Ｓ１３のループを繰り返す。したがって、例えば図４に示すように近接センサ５はタッチパネル４に指を検出するまでに一定時間間隔で複数回指の位置（座標情報）を検出することとなる。

また、加速度センサ６が振動を検出した場合は、その直前の検出における座標情報をユーザの操作として採用する。図４の場合、検出３と検出４の間で振動が検出されたので、振動が検出される直前の検出３による座標情報を採用する。

ここで、図３のフローチャートでは、タッチパネル４が指などを検出する前に近接センサ５の検出結果を採用するか否かを判断していたが、タッチパネル４が指などを検出した後に判断してもよい。その場合の動作を図５のフローチャートに示す。

まず、ステップＳ２１において、近接センサ５が指などの指示入力部材を検出したか否かを判断し、検出した場合（Ｙの場合）はステップＳ２２に進み、そうでない場合（Ｎの場合）は本ステップで待機する。

次に、ステップＳ２２において、加速度センサ６が振動検出した場合は振動検出フラグをオンにしてステップＳ２３に進む。このフラグは後述するステップＳ２４において使用する。

次に、ステップＳ２３において、タッチパネル４が指などの指示入力部材を検出したか否かを判断し、検出した場合（Ｙの場合）はステップＳ２４に進み、そうでない場合（Ｎの場合）はステップＳ２１に戻る。

次に、ステップＳ２４において、ステップＳ２２で加速度センサ６が振動を検出していた場合にオンする振動検出フラグがオンであるか否かを判断し、オンされている場合（Ｙの場合）はステップＳ２５に進み、オンでない場合（Ｎの場合）はステップＳ２６に進む。

次に、ステップＳ２５において、近接センサ５が検出した結果、つまり、指などを近接センサ５が検出した座標情報をユーザが意図する操作（押圧位置）と判断して採用し、当該座標情報に割当てられた画像表示装置３に表示されたボタンなどに対応する機能が実行される。

一方、ステップＳ２６においては、タッチパネル４が検出した結果、つまり、指などがタッチパネル４を押圧した座標情報をユーザが意図する操作と判断して採用し、当該座標情報に割当てられた画像表示装置３に表示されたボタンなどに対応する機能が実行される。

図５のフローチャートでは、タッチパネル４に指が触れるまではステップＳ２１〜Ｓ２３のループを繰り返す。したがって、図３と同様に近接センサ５はタッチパネル４に指が触れるまでに一定時間間隔で複数回指の位置（座標情報）を検出することとなる。

また、図５のフローチャートでは、タッチパネル４が指などを検出した時点で、それまでに振動が発生していたか否かを振動検出フラグによって判断している。この振動検出フラグは、近接センサ５が指などを検出し始めてから指がタッチパネル４に触れるまでの間に振動が起こったか否かを記録して、タッチパネル４の検出後にタッチパネルの検出結果（座標情報）か近接センサ５の検出結果（座標情報）のいずれかを採用するかの判断を行う際に使用している。このようにすることで、タッチパネル４に触れた後に近接センサ５の検出結果を採用するか否かを判断することができ、タッチパネルの検出後という決まったタイミングで判断をすることができる。

本実施例によれば、タッチパネル４に指などが触れる前の指などの座標情報を検出することができる近接センサ５と、タッチパネルに加わる振動を検出する加速度センサ６と、を備え、ＣＰＵ２が、近接センサ５が指などを検出した後のタッチパネル４に指などが触れる前に加速度センサ６が振動を検出した場合は、近接センサ５の検出結果である座標情報をタッチパネル４の押圧位置であると判断しているので、振動発生前の指などの位置を取得することができるために、振動などによる誤入力を少なくするとともに、従来よりもユーザの操作意図に合った動作をさせることができる。

また、近接センサ５が一定時間間隔で検出動作を行い、加速度センサ６が振動を検出した場合は、その直前に近接センサ５が検出した検出結果である座標情報をタッチパネル４の押圧位置として採用しているので、タッチパネル４を押圧するまで複数回の検出を行うことができ、振動の直前の位置を精度良く検出することができる。

また、近接センサ５が、タッチパネル４の四隅のうちの３箇所に設けられているので、タッチパネル４の全面に位置検出手段を設けなくても良く、最低限のセンサで指などの位置を検出することができる。

次に、本発明の第２の実施例にかかるタッチパネル入力装置１を図６および図７を参照して説明する。なお、前述した第１の実施例と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。

第１の実施例は、近接センサ５が指などを検出した後に振動が検出された場合は近接センサ５の検出結果を採用していたが、本実施例では、振動を検出したのがタッチパネル４に指などが触れる予め定めた所定時間以内か否かで近接センサ５の検出結果を採用するか否かを判断する。詳細な動作を図６のフローチャートに示す。

まず、ステップＳ３１において、加速度センサ６が振動検出したか否かを判断し、検出した場合（Ｙの場合）はステップＳ３２に進み、そうでない場合（Ｎの場合）は本ステップで待機する。

次に、ステップＳ３２において、ＣＰＵ２内のタイマをスタートさせてステップＳ３３に進む。

次に、ステップＳ３３において、タッチパネル４が指などの指示入力部材を検出したか否かを判断し、検出した場合（Ｙの場合）はステップＳ３４に進み、そうでない場合（Ｎの場合）は本ステップで待機する。

次に、ステップＳ３４において、ステップＳ３２でスタートさせたタイマをストップさせてステップＳ３５に進む。

次に、ステップＳ３５において、ステップＳ３４でストップさせたタイマの値を参照する。このタイマの値は振動検出からタッチパネル４が指などを検出するまでの時間を示し、その時間が予め定めた所定時間以内か否かを判断し、所定時間以内の場合（Ｙの場合）はステップＳ３６に進み、そうでない場合（Ｎの場合）はステップＳ３７に進む。

次に、ステップＳ３６において、近接センサ５が検出した結果、つまり、指などを近接センサ５が検出した座標情報をユーザが意図する操作（押圧位置）と判断して採用し、当該座標情報に割当てられた画像表示装置３に表示されたボタンなどに対応する機能が実行される。

一方、ステップＳ３７においては、タッチパネル４が検出した結果、つまり、指などがタッチパネル４を押圧した座標情報をユーザが意図する操作と判断して採用し、当該座標情報に割当てられた画像表示装置３に表示されたボタンなどに対応する機能が実行される。

図６のフローチャートでは、加速度センサ６が振動を検出した時点からタッチパネル４が指などを検出するまでの時間を計測してその時間が予め定めた所定時間以内か否かで近接センサ５の検出結果を採用するかタッチパネル４の検出結果を採用するかを判断している。この所定時間は、図７に示すように、例えば指の接近速度などから算出した、近接センサ５の検出範囲がほぼ含まれる時間とする。したがって、例えば図７の振動検出２のように振動検出時間が所定時間以内である場合は、近接センサ５の検出範囲であると言えるので近接センサ５の検出結果を採用し、図７の振動検出１のように所定時間よりも前に振動が検出された場合（所定時間よりも長い場合）は、近接センサ５の検出前から振動が発生しているのでタッチパネル４の検出結果を採用する。

また、本実施例も第１の実施例と同様に、近接センサ５はタッチパネル４に指が触れるまでに一定時間間隔で複数回指の位置（座標情報）を検出する。

また、加速度センサ６が振動を検出した場合は、第１の実施例と同様に、その直前の検出における座標情報をユーザの操作として採用する。図７の場合、検出４と検出５の間で振動が検出（振動検出２）されたので、振動が検出される直前の検出４による座標情報を採用する。

本実施例によれば、ＣＰＵ２が、タッチパネル４に指が触れた後に、タッチパネル４が指などを検出する所定時間前以内からの振動の有無を監視して、振動が検出されていた場合は、近接センサ５の検出結果である座標情報をタッチパネル４の押圧位置であると判断しているので、近接センサ５の検出タイミングによらず、時間のみでタッチパネル４の押圧位置を判断することができ、振動などによる誤入力を少なくするとともに、振動などによる誤入力を少なくするとともに、従来よりもユーザの操作意図に合った動作をさせることができる。

なお、上述した実施例では、図４や図７に示したように近接センサ５は複数回座標位置検出を行うが、近接センサの検出範囲に入った際の１回でもよい。但し、複数回座標位置検出を行ったほうが、タッチパネル４に近く、かつ、振動直前の指の位置を精度良く検出できるので好適である。また、各検出結果はメモリ等に記憶させてもよい。また、メモリ等に記憶するのは全てではなく振動が検出されるまでや、直近の２回分など適宜設定すればよい。

前述した実施例によれば、以下のタッチパネル入力装置１が得られる。

（付記）情報が表示される画像表示装置３の表面に重ねられる透明なタッチパネル４と、該タッチパネル４が指示入力部材によって押圧された位置を検出するタッチパネル４と、を備えたタッチパネル入力装置１において、
指示入力部材がタッチパネル４表面上の所定範囲に接近した際におけるタッチパネル４の二次元的な座標位置を検出する近接センサ５と、
タッチパネル４に加わる振動を検出する加速度センサ６と、
タッチパネル４が押圧位置を検出する前に加速度センサ６が振動を検出した場合は、近接センサ５の検出位置をタッチパネル４の押圧位置と判断するＣＰＵ２と、
を備えたことを特徴とするタッチパネル入力装置１。

このタッチパネル入力装置１によれば、タッチパネル４を押圧する直前の指示入力部材の位置を近接センサ５で検出して、振動発生前の指示入力部材の位置を取得することができるため、振動などによる誤入力を少なくするとともに、従来よりもユーザの操作意図に合った動作をさせることができる。

なお、前述した実施例は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施例に限定されるものではない。すなわち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１ タッチパネル入力装置
２ ＣＰＵ（制御手段）
３ 画像表示装置（表示手段）
４ タッチパネル（第１の位置検出手段）
５ 近接センサ（第２の位置検出手段）
６ 加速度センサ（振動検出手段）

Claims (7)

1. 情報が表示される表示部の表面に重ねられる透明なタッチパネルと、該タッチパネルが指示入力部材によって押圧された位置を検出する第１の位置検出手段と、を備えたタッチパネル入力装置において、
   前記指示入力部材が前記タッチパネル表面上の所定範囲に接近した際における前記タッチパネルの二次元的な座標位置を検出する第２の位置検出手段と、
   前記タッチパネルに加わる振動を検出する振動検出手段と、
   前記第１の位置検出手段が押圧位置を検出する前に前記振動検出手段が振動を検出した場合は、前記第２の位置検出手段の検出位置を前記タッチパネルの押圧位置と判断する制御手段と、
   を備えたことを特徴とするタッチパネル入力装置。
2. 前記制御手段は、前記第２の位置検出手段が前記指示入力部材を検出した後に前記振動検出手段が振動を検出した場合に、前記第２の位置検出手段が検出した位置を前記タッチパネルの押圧位置と判断することを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル入力装置。
3. 前記制御手段は、前記第１の位置検出手段が前記指示入力部材を検出する前に前記第２の位置検出手段が検出した位置を前記タッチパネルの押圧位置と判断することを特徴とする請求項２に記載のタッチパネル入力装置。
4. 前記制御手段は、前記第１の位置検出手段が前記指示入力部材を検出した後に前記第２の位置検出手段が検出した位置を前記タッチパネルの押圧位置と判断することを特徴とする請求項２に記載のタッチパネル入力装置。
5. 前記制御手段は、前記第１の位置検出手段が押圧位置を検出した時点より所定時間前以内に前記振動検出手段が振動を検出した場合に、前記第２の位置検出手段が検出した位置を前記タッチパネルの押圧位置と判断することを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル入力装置。
6. 前記第２の位置検出手段は、一定時間間隔で前記指示入力部材の検出動作を行い、
   前記第２の位置検出手段が前記指示入力部材の位置を検出中に前記振動検出手段が振動を検出した場合は、前記制御手段は、前記振動検出手段が振動を検出する直前に前記第２の位置検出手段が検出した位置を前記タッチパネルの押圧位置と判断することを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一項に記載のタッチパネル入力装置。
7. 前記第２の位置検出手段が、前記タッチパネルの周囲の少なくとも３箇所に設けられていることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか一項に記載のタッチパネル入力装置。

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