JP2016173324A - スイッチ装置および電子時計 - Google Patents

Abstract

【課題】高分解能でありながらローパワーである電子時計用スイッチを提供する。【解決手段】スイッチ装置１は、回転体３の回転に応じて第１の信号を出力する回転部５と、前記第１の信号よりも回転量を検出する精度が高い第２の信号を前記回転体３の回転に応じて出力するセンサ部６と、前記第１の信号の変化に応じてセンサ部６の電源をＯＮにして、センサ部６から出力される第２の信号を受け付ける制御部と、を備える。前記制御部は、前記第１の信号が最後に変化した時点から所定時間が経過した場合に、センサ部６の電源をＯＦＦにする。【選択図】図１

Description

本発明は、スイッチ装置および電子時計に関する。

従来、電子式腕時計のリューズスイッチとして、メカスイッチタイプのものが存在している。このメカスイッチタイプのリューズスイッチは、例えば、リューズ軸上にある突起とこの突起に接触する板バネとからなり、マイコンラッチ入力を使用することでローパワー（電流＝０）であるが、構造上の理由から一回転あたりのＯＮ／ＯＦＦの回数に制限がある（例えば、１〜２回）。また、板バネの寿命によりＯＮ／ＯＦＦの回数に制限が発生するという問題もある。

また、電子式腕時計のリューズスイッチとして、電子式エンコーダタイプのものも開発されている。この電子式エンコーダタイプのリューズスイッチは、例えば、磁気センサや光センサなどを使用してリューズの回転を検出するものであり（特許文献１参照）、原理上の理由から一回転あたりのＯＮ／ＯＦＦの回数をメカスイッチタイプのものよりも大きくできる（高分解能である）。

特開２０１４−１０２１８９号公報（段落００５４）

しかしながら、特許文献１に記載された電子式エンコーダタイプのリューズスイッチは、電子式のために読み取り状態にしていると電力を消費するので、それを回避する為にリューズスイッチの電源をＯＮ／ＯＦＦする操作やスイッチが別途必要になるという問題があった。ここで、エンコーダの待機電力はかなり小さい（例えば、μＡ（アンペア））が、電子式腕時計のような小さい電池しか搭載することが許されない電子機器の場合には、この待機電力さえも無視することができない。

本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであり、高分解能でありながらローパワーであるスイッチ装置および電子時計を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明に係るスイッチ装置は、
回転体の回転に応じて第１の信号を出力する回転部と、
前記第１の信号よりも回転量を検出する精度が高い第２の信号を前記回転体の回転に応じて出力するセンサ部と、
前記第１の信号の変化に応じて前記センサ部の電源をＯＮにして、当該センサ部から出力される第２の信号を受け付ける制御部と、を備える、
ことを特徴とするスイッチ装置である。

また、本発明に係る電子時計は、
前記記載の本発明に係るスイッチ装置を備えた電子時計である。

本発明によれば、高分解能でありながらローパワーである。

第１実施形態に係るスイッチ装置の構成を説明するための図であり、（ａ）はスイッチ装置の概略正面図であり、（ｂ）はスイッチ装置の概略側面図である。 第１実施形態に係るスイッチ装置の回路構成を示した図である。 マイコンで管理する信号とタイマ内の時間との関係を示すものであり、図３（ａ）は、リューズを一定速度で半回転した後に回転を停止した場合の信号およびタイマの状態を示し、図３（ｂ）は、リューズを一定速度で連続回転した後に回転を停止した場合の信号およびタイマの状態を示している。 第１実施形態に係るスイッチ装置の動作を示すフローチャートである。 第１実施形態に係るスイッチ装置の動作を示すフローチャートである。 第２実施形態に係るスイッチ装置の構成を説明するための図であり、（ａ）はスイッチ装置の概略正面図であり、（ｂ）はスイッチ装置の概略側面図である。

以下、本発明の実施をするための形態を、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
各図は、本発明を十分に理解できる程度に、概略的に示してあるに過ぎない。よって、本発明は、図示例のみに限定されるものではない。また、参照する図面において、本発明を構成する部材の寸法は、説明を明確にするために誇張して表現されている場合がある。なお、各図において、共通する構成要素や同様な構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。

［第１実施形態］
（第１実施形態に係るスイッチ装置の構成）
図１は、第１実施形態に係るスイッチ装置を説明するための図である。ここでは、スイッチ装置として、電子式腕時計におけるリューズを用いたリューズスイッチ１を想定して説明する。リューズスイッチ１は、ユーザによる時刻合わせ、日付合わせ、曜日合わせ、時刻合わせ、アラーム時刻の設定、または、都市コードの設定などに使用される。

リューズスイッチ１は、電子式腕時計（図示せず）のケース２の外部に摘み部３ａが露出しており、ユーザによる摘み部３ａの操作によってα方向に回転する回転体としてのリューズ３と、リューズ３のリューズ軸３ｂ上に配置されており、リューズ３の回転に応じて信号を出力する回転部５と、リューズ軸３ｂを介して回転部５に連動しており、リューズ３の回転に応じて回転部５よりも回転量を検出する精度が高い信号を出力するセンサ部６と、回転部５およびセンサ部６を監視しているマイコン１０（図２参照）と、を備えている。

リューズ３は、電子式腕時計（図示せず）のケース２の外部に露出するように設けられた円筒状の摘み部３ａと、摘み部３ａの中央から一方に突出するように設けられた棒状のリューズ軸３ｂとからなる。

回転部５は、摘み部３ａとは反対側のリューズ軸３ｂの端部近傍に形成された一対の突起部５ａと、リューズ軸３ｂに近接して配置された薄板状の板バネ５ｂとからなる。突起部５ａは、先端に向かって先細りする台形状をなしており、リューズ軸３ｂと一体となって回転する。各突起部５ａは、板バネ５ｂに対向している。板バネ５ｂは、リューズ軸３ｂに対して並行になるように一端側を基板４に固定されており、リューズ３の回転に伴って各突起部５ａが接触することによって自由端側が変形する。つまり、リューズ３がα方向に一回転することにより、板バネ５ｂには各突起部５ａが１回ずつ接触する。これにより、リューズ３の一回転あたりにおける回転部５のＯＮ／ＯＦＦの回数は二回となる。

センサ部６は、リューズ軸３ｂの中央付近に形成された回転子としての磁石盤６ａと、磁石盤６ａに近接して配置された磁気センサ６ｂとからなる。磁石盤６ａは、図２に示すように、複数の永久磁石Ｐが環状に連結されており、リューズ軸３ｂと一体となって回転する。磁気センサ６ｂは、リューズ３がα方向に回転することによる磁石盤６ａの永久磁石Ｐによる磁力の変化を検出する。

図２に示すように、マイコン１０は、板バネ５ｂの変化をカウントするために用いられる板バネカウンタ１０ａと、磁気センサ６ｂの電源をＯＮしている時間を計測する為に用いられるタイマ１０ｂと、磁気センサ６ｂが検出する磁力の変化をカウントするために用いられるパルスカウンタ１０ｃとを備えている。また、マイコン１０は、板バネ５ｂおよび磁気センサ６ｂに電気的に接続されている。ここでは、マイコン１０の制御の概略のみを説明し、詳細な動作は後記する。

マイコン１０は、突起部５ａと板バネ５ｂとの接触／非接触の状態を示す信号Ｃを回転部５（図１参照）から受信する。マイコン１０は、回転部５からの信号Ｃをラッチキーで受けることで、定常状態での信号ラインの電流を抑えている。その為、回転部５に係る消費電力はゼロであるか、極めて小さいものである。マイコン１０は、信号Ｃから板バネ５ｂの変化をカウントし、カウントした値を板バネカウンタ１０ａに格納する。

また、マイコン１０は、リューズ３が回転を開始して信号Ｃの受信を開始したときからタイマ１０ｂを稼働させると共に信号ＥＳＷをＯＮする。これにより、磁気センサ６ｂの電源はＯＮされ、磁気センサ６ｂは、永久磁石Ｐによる磁力の変化を示す位相の異なる一対の信号Ａ，Ｂをマイコン１０に出力する。マイコン１０は、この２つの信号Ａ，Ｂの相対位相を用いてリューズ３の回転方向および回転量（角度）を特定する。

マイコン１０は、リューズ３が回転し続けることによって、信号Ｃから板バネ５ｂの変化をカウントし続けている間は、タイマ１０ｂのリセットを行って信号ＥＳＷをＯＮし続ける。そして、マイコン１０は、リューズ３の回転が止まると、必要時間（数秒〜数十秒間）だけ信号ＥＳＷのＯＮ状態を維持し、タイマ１０ｂで計測する時間が所定時間を経過すると自動的に信号ＥＳＷをＯＦＦして磁気センサ６ｂの電源をＯＦＦする。

マイコン１０の制御に使用する信号Ｃ，ＥＳＷ，Ａ，Ｂおよびタイマ１０ｂで計測する時間の関係を図３に示す。図３（ａ）は、リューズ３を一定速度で半回転した後に回転を停止した場合の信号およびタイマの状態を示し、図３（ｂ）は、リューズ３を一定速度で連続回転した後に回転を停止した場合の信号およびタイマの状態を示している。なお、図３での横軸は経過時間である。

図３に示す信号Ｃの周期は、突起部５ａの数に対応しており、一方、信号Ａ，Ｂの周期は、磁石盤６ａを構成する永久磁石Ｐの数に対応している。ここで、突起部５ａの数を増やすのには制限があるので、信号Ａ，Ｂの周期は信号Ｃの周期に比べて一般的に短くなる。つまり、センサ部６（図１参照）がリューズ３の回転を検出する精度は、回転部５（図１参照）がリューズ３の回転を検出する精度に比べて高い（高分解能である）。なお、信号Ｃは「第１の信号」であり、信号Ａ，Ｂは「第２の信号」である。

（第１実施形態に係るスイッチ装置の動作）
次に、図４を参照して、リューズスイッチ１の動作について説明する。図４は、マイコン１０の動作を示すフローチャートである。図４に示す処理は、所定の周期（例えば、３２〜６４Ｈｚ）で繰り返し実行される。

マイコン１０は、回転部５が出力する信号ＣのＯＮ／ＯＦＦのエッジ（ＯＮ→ＯＦＦまたはＯＦＦ→ＯＮ）を検出する（ステップＳ１）。マイコン１０は、信号Ｃのエッジを検出した場合（ステップＳ１で“Ｙｅｓ”）に処理をステップＳ２に進め、一方、信号Ｃのエッジを検出しない場合（ステップＳ１で“Ｎｏ”）に処理をステップＳ８に進める。ここで、図３の符号Ｘ，Ｙのタイミングでこの周期処理が行われた場合に信号Ｃのエッジを検出したと判定され（ステップＳ１で“Ｙｅｓ”）、一方、図３の符号Ｗ，Ｚのタイミングでこの周期処理が行われた場合に信号Ｃのエッジを検出しないと判定される（ステップＳ１で“Ｎｏ”）。

信号Ｃのエッジを検出しない場合（ステップＳ１で“Ｎｏ”）に、マイコン１０は、板バネカウント１０ａの値に「１」を加え（ステップＳ２）、タイマ１０ｂがＲｕｎ中（稼働中）であるか否かを判定する（ステップＳ３）。マイコン１０は、タイマ１０ｂがＲｕｎ中でない場合（ステップＳ３で“Ｎｏ”）に処理をステップＳ４に進め、一方、タイマ１０ｂがＲｕｎ中である場合（ステップＳ３で“Ｙｅｓ”）に処理をステップＳ６に進める。ここで、図３の符号Ｘのタイミングでこの周期処理が行われた場合にタイマ１０ｂがＲｕｎ中でないと判定され（ステップＳ３で“Ｎｏ”）、一方、図３の符号Ｙのタイミングでこの周期処理が行われた場合にタイマ１０ｂがＲｕｎ中であると判定される（ステップＳ３で“Ｙｅｓ”）。

タイマ１０ｂがＲｕｎ中でない場合（ステップＳ３で“Ｎｏ”）に、マイコン１０は、タイマ１０ｂをリセットし（ステップＳ４）、その後にタイマ１０ｂによる時間の計測をスタートする（ステップＳ５）。一方、タイマ１０ｂがＲｕｎ中である場合（ステップＳ３で“Ｙｅｓ”）に、マイコン１０は、タイマ１０ｂをリセットする（ステップＳ６）。そして、ステップＳ５およびステップＳ６に続いて、マイコン１０は、磁気センサ６ｂの電源を制御する信号ＥＳＷをＯＮにする（ステップＳ７）。なお、ステップＳ６やステップＳ８に続いてステップＳ７の処理を行う場合には、信号ＥＳＷをＯＮし続けることを意味する。これにより、磁気センサ６ｂは、マイコン１０への信号Ａ，Ｂの出力を開始するか、または既に出力を行っていた場合には、マイコン１０への信号Ａ，Ｂの出力を継続する（図３参照）。

ステップＳ１で信号Ｃのエッジを検出しない場合（ステップＳ１で“Ｎｏ”）に、マイコン１０は、タイマ１０ａで計測している時間が所定時間を経過したか否か（ＵＰしたか否か）を判定する（ステップＳ８）。ここで、タイマ１０ａで計測している時間は、回転部５が出力する信号Ｃのエッジを最後に検出した時（ステップＳ４，Ｓ６）から現在までの時間を意味する。マイコン１０は、タイマ１０ａで計測している時間が所定時間を経過した場合（ステップＳ８で“Ｙｅｓ”）に処理をステップＳ９に進め、一方、タイマ１０ａで計測している時間が所定時間を経過しない場合（ステップＳ８で“Ｎｏ”）に処理をステップＳ７に進める。ここで、図３の符号Ｗのタイミングでこの周期処理が行われた場合にタイマ１０ａで計測している時間が所定時間を経過していないと判定され（ステップＳ８で“Ｎｏ”）、一方、図３の符号Ｚのタイミングでこの周期処理が行われた場合にタイマ１０ａで計測している時間が所定時間を経過したと判定する（ステップＳ８で“Ｙｅｓ”）。

タイマ１０ａで計測している時間が所定時間を経過した場合（ステップＳ８で“Ｙｅｓ”）に、マイコン１０は、磁気センサ６ｂの電源を制御する信号ＥＳＷをＯＦＦにし（ステップＳ９）、タイマ１０ｂをリセットする（ステップＳ１０）。これにより、磁気センサ６ｂは、マイコン１０への信号Ａ，Ｂの出力を終了する（図３参照）。

次に、図５を参照して、磁気センサ６ｂの電源をＯＮにした後の動作について説明する。図５は、磁気センサ６ｂの電源をＯＮにした後のマイコン１０の動作を示すフローチャートである。図５に示す処理は、所定の周期（例えば、３２〜６４Ｈｚ）で繰り返し実行される。なお、マイコン１０は、磁気センサ６ｂからの出力信号Ａ，Ｂを受け付けた場合に、出力信号Ａ，Ｂで示される磁力の変化をカウントパルスカウンタ１０ｃでカウントする。

マイコン１０は、磁気センサ６ｂからの出力信号Ａ，Ｂの変化をカウントするパルスカウンタ１０ｃを読み取り（ステップＳ２１）、その後にパルスカウンタ１０ｃをリセットする（ステップＳ２２）。そして、マイコン１０は、ステップＳ２１で読み取った値を用いてマイコンソフトによって定義されたセンサ部６の情報を使用した処理を実行する。

以上のように、本実施形態に係るリューズスイッチ１は、回転部５とセンサ部６とをリューズ軸３ｂ上で連動する。センサ部６の電源は、マイコン１０の制御によりＯＮ／ＯＦＦされ、その制御は、回転部５のＯＮ／ＯＦＦ入力に対応付けられている。つまり、センサ部６の電源は、リューズ３の回転が開始したことを回転部５で捕らえることで、マイコン１０の制御によりＯＮされる。また、センサ部６の電源は、リューズ３の回転が完了したことを回転部５で捕らえ、所定時間経過後にマイコン１０の制御により自動でＯＦＦされる。

このように、本実施形態に係るリューズスイッチ１は、リューズ３を回転するというワンアクションで、センサ部６の電源のＯＮ制御を実行できるので、センサ部６による高分解能でありながら待機電力を必要としないものである（ローパワー）。また、センサ部６の電源のＯＮ制御後には、センサ部６による高分解能を用いた入力を利用できるので、従来のメカスイッチタイプのリューズスイッチのＯＮ／ＯＦＦ回数の寿命に対し、数倍のスイッチ回数寿命を実現することができる。

［第２実施形態］
第１実施形態に係るリューズスイッチ１は、図１に示すように、回転部５とセンサ部６とをリューズ軸３ｂ上（一軸上）で連動していた。第２実施形態では、回転部５とセンサ部６とをギヤを介してリューズ軸３ｂとは異なる別角度で連動する。

（第２実施形態に係るスイッチ装置の構成）
図６は、第２実施形態に係るスイッチ装置を説明するための図である。ここでは、第１実施形態にと同様に、スイッチ装置として、電子式腕時計におけるリューズ３を用いたリューズスイッチ１０１を想定して説明する。

リューズスイッチ１０１は、腕時計（図示せず）のケース２の外部に摘み部３ａが露出しており、ユーザによる摘み部３ａの操作によってα方向に回転する回転体としてのリューズ３と、リューズ３のリューズ軸３ｂ上に配置されており、リューズ３の回転に応じて信号を出力する回転部５と、ギヤ９ａ，９ｂを介して回転部５に連動しており、リューズ３の回転に応じて回転部５よりも回転量を検出する精度が高い信号を出力するセンサ部１０６と、回転部５およびセンサ部１０６を監視しているマイコン１０（図示せず）と、を備えている。以下、第１実施形態との相違点のみ説明する。

センサ部１０６は、リューズ軸３ｂにギヤ９ａ，９ｂを介して連結されている回転軸３ｃに形成された固定子としての磁石盤１０６ａと、磁石盤１０６ａに近接して配置された磁気センサ１０６ｂとからなる。リューズ軸３ｂと回転軸３ｃとは、直交している。磁石盤１０６ａは、第１実施形態の磁石盤６ａと同様に、複数の永久磁石Ｐが環状に連結されており、回転軸３ｃと一体となって回転する。磁気センサ１０６ｂは、回転部５を用いた電源制御により電源がＯＮされ、磁石盤１０６ａの永久磁石Ｐによる磁力の変化を検出する。
なお、ギヤ９ａとギヤ９ｂのギヤ比に応じてリューズ３の一回転における出力信号Ａ，Ｂのパルス数を変えることができ、任意の分解能に設定することができる。

以上のように、本実施形態に係るリューズスイッチ１０１は、回転部５とセンサ部１０６とをギヤ９ａ，９ｂを介してリューズ軸３ｂとは別角度で連動する。これにより、本実施形態に係るリューズスイッチ１０１は、センサ部１０６をリューズ軸３ｂに対して並行に配置することが可能であり、センサ部１０６を配置する場所の自由度が増す。その為、電子機器内のスペースを有効に活用しながらも、第１実施形態で説明したリューズ３を回転するというワンアクションでセンサ部１０６の電源のＯＮ制御を実行できるという効果を有する。

［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲の趣旨を変えない範囲で実施することができる。各実施形態の変形例を以下に示す。

第１実施形態および第２実施形態では、電子式腕時計のリューズ３を用いたリューズスイッチ１，１０１をスイッチ装置として想定して説明したが、スイッチ装置の構成はこれに限定されるものではない。各実施形態で説明したスイッチ装置は、電子式腕時計以外の種々の電子機器に適用できる。

また、第１実施形態および第２実施形態では、リューズ３がα方向に一回転することにより、板バネ５ｂには各突起部５ａが１回ずつ接触し、これにより、リューズ３の一回転あたりにおける回転部５のＯＮ／ＯＦＦの回数は二回となる。しかしながら、リューズ３の一回転あたりにおける回転部５のＯＮ／ＯＦＦの回数は、これに限定されるものではない。リューズ３の一回転あたりにおける回転部５のＯＮ／ＯＦＦの回数は、突起部５ａの数や形状に伴って変更されてもよい。

また、第１実施形態および第２実施形態では、センサ部６，１０６を用いてリューズ３の回転を高分解能に検出していたが、センサ部６，１０６を構成するセンサの種類は磁気センサに限定されるものではない。センサ部６，１０６は、リューズ３の回転を種々の物理量を用いて検出するものであってよく、例えば、発光ダイオードとフォトトランジスタとを用いて光のオン／オフにより信号を発生させる光センサ（例えば、フォトインタラプタ）であってもよい。

また、第１実施形態および第２実施形態では、回転部５が出力する信号Ｃのエッジを最後に検出した時から現在までの時間をタイマ１０ａで計測し、この計測時間が所定時間を経過した場合にセンサ部６，１０６の電源をＯＦＦしていた。しかしながら、センサ部６，１０６の電源をＯＦＦする方法は他にも考えられる。例えば、信号Ａ，Ｂの変化がなくなった時から所定時間が経過した場合にセンサ部６，１０６の電源をＯＦＦしてもよい。

また、第２実施形態では、回転部５とセンサ部１０６とをギヤ９ａ，９ｂを介してリューズ軸３ｂとは別角度で連動していた。しかしながら、回転部５とセンサ部１０６とを連動する構成はこれに限定されるものではない。例えば、回転部５とセンサ部１０６とをギヤ９ａ，９ｂ以外のもので連結してもよいし、連結する箇所も複数であってもよい。また、連結する角度も特に限定されない。

なお、第１実施形態および第２実施形態において、日付や曜日合わせなどの高分解能が比較的に不要な調整は、回転部５による信号Ｃを用いて行い、また、時刻合わせなどの高分解能を要する調整は、センサ部６，１０６による信号Ａ，Ｂを用いて行ってもよい。

以下に、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲に記載した発明を付記する。付記に記載した請求項の項番は、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲の通りである。
〔付記〕
＜請求項１＞
回転体の回転に応じて第１の信号を出力する回転部と、
前記第１の信号よりも回転量を検出する精度が高い第２の信号を前記回転体の回転に応じて出力するセンサ部と、
前記第１の信号の変化に応じて前記センサ部の電源をＯＮにして、当該センサ部から出力される第２の信号を受け付ける制御部と、を備える、
ことを特徴とするスイッチ装置。
＜請求項２＞
前記制御部は、前記第１の信号が最後に変化した時点から所定時間が経過した場合に、前記センサ部の電源をＯＦＦにする、
ことを特徴とする請求項１に記載のスイッチ装置。
＜請求項３＞
前記回転部および前記センサ部は、前記回転体の回転軸を介して連動している、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスイッチ装置。
＜請求項４＞
前記回転部および前記センサ部は、前記回転体の回転軸およびギヤを用いて当該回転軸に連結された他の回転軸を介して連動している、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスイッチ装置。
＜請求項５＞
請求項１ないし請求項４の何れか一項に記載のスイッチ装置を備えた電子時計。

１ リューズスイッチ（スイッチ装置）
２ ケース
３ リューズ
３ａ 摘み部
３ｂ リューズ軸（回転軸）
４ 基板
５ 回転部
５ａ 突起部
５ｂ 板バネ
６，１０６ センサ部
６ａ，１０６ａ 磁石盤
６ｂ，１０６ｂ 磁気センサ
１０ マイコン（制御部）
１０ａ 板バネカウンタ
１０ｂ タイマ
１０ｃ パルスカウンタ
Ｐ 永久磁石

Claims (5)

1. 回転体の回転に応じて第１の信号を出力する回転部と、
   前記第１の信号よりも回転量を検出する精度が高い第２の信号を前記回転体の回転に応じて出力するセンサ部と、
   前記第１の信号の変化に応じて前記センサ部の電源をＯＮにして、当該センサ部から出力される第２の信号を受け付ける制御部と、を備える、
   ことを特徴とするスイッチ装置。
2. 前記制御部は、前記第１の信号が最後に変化した時点から所定時間が経過した場合に、前記センサ部の電源をＯＦＦにする、
   ことを特徴とする請求項１に記載のスイッチ装置。
3. 前記回転部および前記センサ部は、前記回転体の回転軸を介して連動している、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスイッチ装置。
4. 前記回転部および前記センサ部は、前記回転体の回転軸およびギヤを用いて当該回転軸に連結された他の回転軸を介して連動している、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスイッチ装置。
5. 請求項１ないし請求項４の何れか一項に記載のスイッチ装置を備えた電子時計。

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