JP2016526234A - ハプティック効果ハンドシェイクによるロック解除 - Google Patents

ハプティック効果ハンドシェイクによるロック解除 Download PDF

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Abstract

システム自身または他のデバイスまたは電子媒体をロック解除するシステムは、所定のハプティック効果を再生し、それに応えてユーザからジェスチャに基づくインタラクション入力を受け取ることにより、ロック解除モードに入る。システムは、インタラクション入力を、格納されている既定のインタラクション入力と比較し、インタラクション入力が、格納されている既定のインタラクション入力と実質的に一致する場合に、ロック解除モードに移行する。【選択図】図1

Description

関連出願の相互参照
本出願は、2013年6月7日に出願された米国仮特許出願第61/832,618号および2013年6月10日に出願された米国仮特許出願第61/833,178号の優先権を主張するものである。各出願の内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
分野
一実施形態は、一般的にはハプティック効果を対象とし、具体的にはロック解除機能にハプティック効果を使用することを対象とする。
多くの携帯デバイスの多くおよび他の種類のデバイスは、ロックモードを有する。ロックモードは、(例えば、デバイスがユーザのポケットもしくはハンドバックの中にあるときに、または別の物がデバイスに当たったときに)不注意によるタッチスクリーン画面の操作を防止するために使用されることがある。さらに、ロックモードは、権限のない人物がデバイスを使用することを阻止するために使用されることもある。ユーザが特定の1つのボタンもしくは一連の複数のボタンを押すときに、またはデバイスが一定期間アイドル状態であったときに、通常、デバイスはロックモードに入る。ユーザがデバイスをロック解除したいときには、通常、ユーザがスライドバーをドラッグし、特定の1つのボタンもしくはパスワードを形成する一連の複数のボタンを押すか、またはタッチスクリーン上で既定のパターンをなぞることが求められることになる。しかし、知られているロック解除の仕組みの多くは、ユーザの肩越しに覗き見る侵入者が、ロック解除の「手順」を後に再現することができる恐れがある。
一実施形態は、システム自身または他のデバイスまたは電子媒体をロック解除するシステムである。システムは、所定のハプティック効果を再生し、それに応えてユーザからジェスチャに基づいたインタラクション入力を受け取ることによりロック解除モードに入る。システムは、インタラクション入力を、格納されている既定のインタラクション入力と比較し、インタラクション入力が、格納されている既定のインタラクション入力と実質的に一致する場合に、ロック解除モードに移行する。
本発明の一実施形態に係るハプティックス対応システムのブロック図である。 本発明の実施形態に係る、ハプティック効果ハンドシェイクを用いてデバイスのロック解除機能を実行するときの、図1のハプティック効果ハンドシェイクモジュールのフロー図である。
一実施形態は、ハプティック効果「ハンドシェイク」を使用して、デバイスをロック解除する、または他のロック解除機能を提供する。ハンドシェイクは、デバイスにより再生されユーザにより認識される、既定のハプティック効果を含む。それに応えて、ユーザは、既定の一連のタッピング等の入力を、場合によっては再生されているハプティック効果に対して既定のタイミングで、提供する。ユーザの入力が一致する場合に、デバイスはロック解除される。
携帯デバイス用の「ハプティック効果」または「ハプティックフィードバック」は、運動感覚フィードバック(能動的および抵抗力フィードバック等)および/または触知フィードバック(振動、触感、および熱等)を含むことができる。ハプティックフィードバックは、ユーザインターフェースを向上および単純化する合図を提供することができる。具体的には、振動効果または振動触覚ハプティック効果は、電子デバイスのユーザに合図を提供し、ユーザに特定のイベントについて知らせるのに有用となり得、または現実感のあるフィードバックを提供し、模擬環境もしくは仮想環境にさらに浸れる感覚を生むのに有用となり得る。本発明の実施形態に関して、ハプティックフィードバックは、デバイスのロック解除の仕組みの一部として使用される。
図1は、本発明の一実施形態に係るハプティックス対応システム10のブロック図である。システム10は、筐体15内に取り付けられたタッチセンサ面または「タッチスクリーン」11を含み、機械的なキー/ボタン13を含んでもよい。
システム10の内部には、ハプティックフィードバックシステムがある。ハプティックフィードバックシステムは、システム10においてハプティック効果を生成し、プロセッサまたはコントローラ12を含む。メモリ20、およびアクチュエータ18に接続されたアクチュエータ駆動回路16は、プロセッサ12に接続される。プロセッサ12は、任意の種類の汎用プロセッサであってもよいし、特定用途向け集積回路(「ASIC:application−specific integrated circuit」)等の、ハプティック効果を提供するように特別に設計されたプロセッサとすることもできよう。プロセッサ12は、システム10全体を動作させるプロセッサと同じにしてもよいし、別のプロセッサであってもよい。プロセッサ12は、再生されるべきは何のハプティック効果であるのかを決定することができ、高レベルパラメータに基づいて効果が再生される順序を決定することができる。一般的に、特定のハプティック効果を規定する高レベルパラメータは、強度、周波数、および継続時間を含む。さらに、ストリーミングモータコマンド等の低レベルパラメータが、特定のハプティック効果を決定するために使用され得るであろう。ハプティック効果が発生させられるときにハプティック効果がこれらのパラメータの変動をいくつか含む場合に、またはユーザのインタラクションに基づくこれらのパラメータの変動をハプティック効果が含む場合に、そのハプティック効果は「動的である」と考えられるであろう。一実施形態におけるハプティックフィードバックシステムは、システム10において振動30、31を生成する。
プロセッサ12は、アクチュエータ駆動回路16に制御信号を出力する。アクチュエータ駆動回路16は、必要な電流および電圧(すなわち「モータ信号」)をアクチュエータ18に供給して所望のハプティック効果を引き起こすために使用される電子部品および回路を含む。システム10は2つ以上のアクチュエータ18を含んでもよく、各アクチュエータは別個の駆動回路16を含んでもよく、全てが共有のプロセッサ12に接続される。1つ以上のセンサ25がプロセッサ12に接続される。センサ25の種類の1つは、加速度計であってもよい。加速度計は、指または他の物でタッチスクリーン11、または筐体15等のシステム10の他の部分をタップするユーザの「タッピング」ジェスチャを認識する。加速度計は、各タッピングジェスチャの大きさを認識してもよい。他の実施形態では、システム10は、加速度計を必要とせずにタッピングジェスチャを認識できる感圧面(pressure sensing surface)を含む。センサ25は、システム10とやり取りするユーザからの振動等の他のジェスチャを認識してもよい。
メモリ20は、ランダムアクセスメモリ(「RAM:random access memory」)または読取り専用メモリ(「ROM:read−only memory」)等の、任意の種類の格納デバイスまたはコンピュータ可読媒体とすることができる。メモリ20は、プロセッサ12により実行される命令を格納する。メモリ20は、命令の中に、ハプティック効果ハンドシェイクモジュール22を含む。下記により詳細に開示されるように、ハプティック効果ハンドシェイクモジュール22は、プロセッサ12により実行されると、ハプティック効果ハンドシェイクを用いてデバイスのロック解除機能を提供する命令である。さらに、メモリ20は、プロセッサ12の内部に位置してもよいし、内部および外部メモリの任意の組み合わせであってもよい。
アクチュエータ18は、例えば、電動モータ、電磁アクチュエータ、ボイスコイル、形状記憶合金、電気活性ポリマー、ソレノイド、偏心回転質量(「ERM:eccentric rotating mass」)モータ、リニア振動アクチュエータ(「LRA:linear resonant actuator」)、圧電アクチュエータ、高帯域アクチュエータ、電気活性ポリマー(「EAP:electroactive polymer」)アクチュエータ、静電摩擦画面、または超音波振動ジェネレータであってもよい。別の実施形態では、システム10は、アクチュエータ18に加えて、1つ以上の付加的なアクチュエータを含むことができる(図1には図示されていない)。アクチュエータ18は、振動触覚ハプティック効果、静電摩擦ハプティック効果、または変形ハプティック効果等のハプティック効果を、駆動信号に応えて出力するように構成されたハプティック効果出力デバイスの例である。
アクチュエータ18に加えてまたはアクチュエータ18の代わりに、システム10は、他の種類のハプティック出力デバイス(図示せず)を含んでもよい。他の種類のハプティック出力デバイスは、静電摩擦(「ESF:electrostatic friction」)、超音波表面摩擦(「USF:ultrasonic surface friction」)を利用したデバイス、超音波ハプティックトランスデューサにより音響放射圧を誘起するデバイス、ハプティック基板および可撓性もしくは変形可能な表面または形状が変化するデバイスを使用した、ユーザの身体に付けてもよいデバイス、エアジェットを用いて吹き出された空気等、噴出するハプティック出力を提供するデバイス等の、非機械的または非振動性デバイスであってもよい。
システム10は、携帯電話、携帯情報端末(「PDA:personal digital assistant」)、スマートフォン、タブレット型コンピュータ、ゲーム機、リモコン、または1つ以上のアクチュエータを含むハプティック効果システムを含む任意の他の種類のデバイス等の、任意の種類のデバイスまたは手持ち式/携帯用デバイスであってもよい。システム10は、ブレスレット、リストバンド、ヘッドバンド、眼鏡、指輪、レッグバンド、衣服と一体化したアレイ等の装着型デバイス、またはユーザが身体に装着してもよい、もしくはユーザに保持され得るハプティックス対応の任意の他の種類のデバイスであってもよい。システム10のユーザインターフェースは、タッチセンサ面であってもよいし、マウス、タッチパッド、ミニジョイスティック、スクロールホイール、トラックボール、ゲームパッドまたはゲームコントローラ等の、任意の他の種類のユーザインターフェースとすることができる。図1に示されている要素の全てが、システム10の各実施形態に含まれることにはならない。多くの実施形態では、要素の一部のみが必要とされる。
図2は、本発明の実施形態に係る、ハプティック効果ハンドシェイクを用いてデバイスのロック解除機能または任意の他の種類のロック解除機能を実行するときの、図1のハプティック効果ハンドシェイクモジュール16のフロー図である。一実施形態では、図2のフロー図の機能は、メモリまたは他のコンピュータ可読媒体もしくは有形的媒体に格納されたソフトウェアにより実現され、プロセッサにより実行される。他の実施形態では、機能は、ハードウェア(例えば、特定用途向け集積回路(「ASIC」)、プログラマブル・ゲートアレイ(「PGA:programmable gate array」)、フィールド・プログラマブル・ゲートアレイ(「FPGA:field programmable gate array」)等を使用することによって)、またはハードウェアおよびソフトウェアの任意の組み合わせにより実現されてもよい。
図2の機能が実現される前に、1つ以上の既定のタッピング入力を格納するステップを含むセットアップが実施される。図2の実施形態のために、3つまでのステージが実現されてもよく、既定の固有タッピング入力が各ステージに対して格納されてもよい。実現されるステージがより少ない、または既定の固有タッピング入力が必要とされない他の実施形態では、既定の単一タッピング入力のみが格納されてもよい。
ユーザは、既定のタッピング入力として機能する別個のタップパターンを各ステージで記録することができる。ユーザは、タッチスクリーン11、またはシステム10の任意の他の部分をタップすることになる。一実施形態では、システム10は、3つのデータ点、すなわち、タップとタップの間隔、タップの継続時間、およびタップの強さを記録することになる。強さは、内蔵加速度計25により測定され、間隔および継続時間はシステムタイマ(図示せず)により測定される。システム10は、ユーザがパターンに満足しているか確認するために、各ステージでハプティックスによりパターンを再生(すなわち、アクチュエータ18を用いてタッピングパターンを再現)することができる。パターンの記録は、繰り返され得る。
1つ以上の既定の固有タッピング入力が格納されれば、図2の202において、システム10はロック状態を開始する。システム10は、特定のユーザ入力(すなわち一連のキー入力)、アイドル・タイムアウトに応えて、または任意の他のイベントに起因してロックされてもよい。
一般的に、図2に示されている3段階のロック解除についての実施形態では、システムは、最初にデバイスへのタッピングをリッスン(listen)し、この第1段階に対する正しいタップパターンを検知すると、第2段階のパターンを再生し、正しい第3段階のパターンを待つことになる。第1ステージのパターンが正しくタップされたときに限り、第2段階は再生を開始することになる。第3段階のパターンが正しくタップされた場合に、ロック解除手続きが始まることになる。第3段階のパターンが正しくタップされなかった場合には、システムはロック状態のままである。
具体的には、204では、第1の任意の段階において、ユーザが第1段階のタップパターンをタップする。206において、このタップパターンが、格納されている既定のタッピング入力との比較により、第1段階に対する既定のタッピング入力に一致すると判断された場合に、機能は208で第2段階へと進む。206において一致がなかった場合には、機能は202へと進み、システム10はロック状態のままである。一実施形態では、206および後の212における比較は、各タップのパターンをヒューリスティック(heuristically)に比較することにより実行される。システムが、パターンを「十分に近い」と判断した場合に、一致が確認されることになる。ユーザは、通常、毎回全く同様にパターンをタッピングできないため、許容誤差が含まれる。
208において、システム10は、第2段階のパターン(すなわち、格納されている既定の固有タッピング入力)を再生する。第2段階のパターンは、タッピング入力に基づかない既定のハプティック効果であってもよい。第2段階のパターンは、最初のハプティック効果「ハンドシェイク」である。第2段階のパターンは、(210において)ユーザが最終のロック解除手順に入るための分かりやすい合図として、または最終の手順のためのハプティック・ヒントとして機能してもよい。例えば、「タッタラ タンタン(shave and a haircut)」(すなわち、演奏の最後に、通常喜劇的効果(comic effect)をつけるために広く使われる単純な7音の音楽上の二行連またはリフ(riff))のように感じるハプティック効果からは、次に210でユーザデバイスに2回のタップとして「タン タン(two bits)」と入力すれば演奏が終わることがそれとなくわかるであろう。他の例として、208におけるハプティック効果は、直線的に振動数を増していく振動であってもよい。特定の振動数レベルに近づいたタイミングで、システム10は、ユーザ入力がほぼそのタイミングで開始されることを待ってもよい。
第2段階のパターンが再生された後に、210において、ユーザは第3段階のタップパターンの入力を要求される。これは、ハプティック効果ハンドシェイクの第2の部分である。206のときと同様に、212において、このタップパターンは、第1段階に対する既定のタッピング入力に一致するか判断される。
221において一致があれば、214においてシステムは、ロック解除される。221において一致がなければ、機能は202へと進み、システム10はロック状態のままである。他の実施形態では、214において、入力を受け取るシステムをロック解除するのではなく、別のシステムがロック解除され得る。例えば、システム10は、装着型ブレスレットであってもよく、210の実行に成功することにより、遠隔操作でドアをロック解除してもよい。さらに、デバイスまたは構造体以外のものがロック解除されてもよい。例えば、図2の機能は、文書、画像、または他の媒体もしくはファイルをロック解除するために使用されてもよい。
上記のように、いくつかの実施形態では、図2の204における第1段階のタップパターンが含まれなくてもよい。その場合、208および210における2段階のハプティック効果ハンドシェイクがロック解除に使用される。さらに、タッピングジェスチャである記録済みの入力に加え、他の実施形態は、他の入力ジェスチャをロック解除手順の一部として記録することができる。例えば、指でなぞること、デバイスを振ること、および類似のジェスチャが記録されるとよいであろう。さらに、実施形態は、指紋/網膜/音声認識等の、他の非ハプティック効果に基づくセキュリティ方法と組み合わせられ、ロック解除手続きのセキュリティをさらに強化することができる。例えば、204における第1段階において、タッピング入力ではなく指紋認識を使用してもよい。
いくつかの実施形態では、ロック解除手順は、ユーザ入力が規定されたロック解除手順と比較されないブロックをスケジュールに含む。これにより、ユーザは、盗み見からの視覚的セキュリティを強化するために、「偽の入力」をすることができる。さらに、いくつかの実施形態では、システム10には、ロック解除および/または記録手続きの種々のステージにおいてユーザを助けるために示され得る想定されるヘルプ画面等以外には、見える部分も聞こえる部分もない。例えば、キーも既定の位置もタッチスクリーン11上に表示されない。これにより、第3者が「ショルダーサーフィン」により入力手順を確認することがより困難になる。
さらに、格納される既定のタッピング手順は、時間遅延を含み、ロック解除スケジュールのセキュリティをさらに強化してもよい。例えば、ユーザは、208における最初のハンドシェイクが終わった後、210における最後のロック解除手順の入力の前に、時間遅延を追加してもよいであろう。
一実施形態では、格納される既定のタッピング手順のために、各タップに対して3つの特性:(1)先行するタップからの間隔(ミリ秒)、(2)タップの継続時間(ミリ秒)、および(3)タップの強さ(すなわち加速度)が格納される。間隔および継続時間は、タッチダウンおよびタッチアップのイベントのときにシステムタイマを用いて測定され得、強さは加速度計を用いて測定され得る。手順が記録されているとき、ユーザによるタップの全てが、これらの3つの特性をリストに保存することにより記録される。
一実施形態では、図2の210等でのように、ロック解除のための入力を受け取ると、ロック解除タップ手順が同様に記録され、ユーザがタッピングを済ませる(すなわち、タイムアウトが検知される)と、格納されている手順とロック解除手順との比較が実行される(すなわち、図2の206および212において)。一実施形態では、最初に比較される項目はタップの数である。手順のどちらかにタップがない場合には、比較は即時失敗する。タップがある場合には、タップの数の差が後に使用される。次に、手順における対応するタップの間隔、継続時間、および強さが比較される。一実施形態では、処理しやすい値域内で指数曲線を作るために、間隔の差も継続時間の差も3乗された後に10,000で割られる。同じ理由で、概して曖昧な値である強さは、2乗された後に4,000,000で割られる。その後、これらの値は加算され、手順における単一のタップの差分値を作る。一実施形態のための、間隔、継続時間、および強さの比較のための擬似コードは以下のとおりである。
間隔の差=(|間隔1−間隔2|^3)/10000
継続時間の差=(|継続時間1−継続時間2|^3)/10000
強さの差=((強さ1−強さ2)^2)/4000000
タップの差=間隔の差+継続時間の差+強さの差
開示のように、実施形態は、ハプティック効果パターンに応えるタッピングパターンを使用してデバイスをロック解除する。タッピングパターンは、その複雑さによりコピーが困難であるが、リズムが知っているものであれば、繰り返すことが比較的容易である。よって、ハプティック効果ハンドシェイクは、安全でありかつ比較的容易である。さらに、ハプティック効果は、実際にデバイスを保持しているユーザのみが感知できるため、ハプティックパターンをひそかに探ることは困難である。実施形態は、偽の入力、時間遅延、および「ハプティック・ヒント」を可能としており、それらは全てデバイスのセキュリティを大幅に強化する。
複数の実施形態が、具体的に図示されている、および/または本明細書中に記載されている。しかし、開示された実施形態の変更例および変形例が、本発明の精神および意図する範囲から逸脱することなく、上記の教示に含められ、添付の特許請求の範囲内にあることが理解されるであろう。

Claims (25)

  1. デバイスをロック解除する方法であって、
    前記デバイスにおいて所定のハプティック効果を再生するステップと、
    前記再生に応えてユーザからジェスチャに基づく第1のインタラクション入力を前記デバイスで受け取るステップと、
    前記第1のインタラクション入力を、格納されている第1の既定のインタラクション入力と比較するステップと、
    前記第1のインタラクション入力が、前記格納されている第1の既定のインタラクション入力と実質的に一致する場合に、前記デバイスをロック解除するステップと
    を含む方法。
  2. 前記第1のインタラクション入力は、前記デバイスへの前記ユーザのタッピングを含む、請求項1記載の方法。
  3. 加速度計を用いて前記第1のインタラクション入力に基づく信号を生成するステップをさらに含む、請求項1記載の方法。
  4. 感圧面を用いて前記第1のインタラクション入力に基づく信号を生成するステップをさらに含む、請求項1記載の方法。
  5. 前記所定のハプティック効果を再生する前に、第2のユーザ入力を受け取り、前記第2のユーザ入力を第2の格納されている既定の入力と比較するステップをさらに含む、請求項1記載の方法。
  6. 前記格納されている第1の既定のインタラクション入力は、複数のタップ、および各タップに対して格納された特性を含み、前記特性は、先行タップからの間隔、前記タップの継続時間、および前記タップの強さを含む、請求項1記載の方法。
  7. 前記第1のインタラクション入力は、指でなぞることまたは前記デバイスを振ることのうちの少なくとも1つを含む、請求項1記載の方法。
  8. 前記第2のユーザ入力および前記第2の格納されている既定の入力は、前記ユーザの前記デバイスへのタッピングに基づく、請求項5記載の方法。
  9. プロセッサにより実行されると、前記プロセッサにデバイスをロック解除させる命令が格納されている、コンピュータ可読媒体であって、前記ロック解除は、
    前記デバイスにおいて所定のハプティック効果を再生することと、
    前記再生に応えてユーザから第1のインタラクション入力を前記デバイスで受け取ることと、
    前記第1のインタラクション入力を、格納されている第1の既定のインタラクション入力と比較することと、
    前記第1のインタラクション入力が、前記格納されている第1の既定のインタラクション入力と実質的に一致すると、前記デバイスをロック解除することと
    を含むコンピュータ可読媒体。
  10. 前記第1のインタラクション入力は、前記デバイスへの前記ユーザのタッピングを含む、請求項9記載のコンピュータ可読媒体。
  11. 前記ロック解除は、加速度計を用いて前記第1のインタラクション入力に基づく信号を生成することをさらに含む、請求項9記載のコンピュータ可読媒体。
  12. 前記ロック解除は、感圧面を用いて前記第1のインタラクション入力に基づく信号を生成することをさらに含む、請求項9記載のコンピュータ可読媒体。
  13. 前記ロック解除は、前記所定のハプティック効果を再生する前に、第2のユーザ入力を受け取り、前記第2のユーザ入力を第2の格納されている既定の入力と比較することをさらに含む、請求項9記載のコンピュータ可読媒体。
  14. 前記格納されている第1の既定のインタラクション入力は、複数のタップ、および各タップに対して格納された特性を含み、前記特性は、先行タップからの間隔、前記タップの継続時間、および前記タップの強さを含む、請求項9記載のコンピュータ可読媒体。
  15. 前記第1のインタラクション入力は、指でなぞることまたは前記デバイスを振ることのうちの少なくとも1つを含む、請求項9記載のコンピュータ可読媒体。
  16. 前記第2のユーザ入力および前記第2の格納されている既定の入力は、前記デバイスへの前記ユーザのタッピングに基づく、請求項13記載のコンピュータ可読媒体。
  17. ロック解除モードおよびロックモードを有するシステムであって、
    プロセッサと、
    前記プロセッサに接続されたハプティック出力デバイスと、
    を含み、
    前記プロセッサは、前記システムを前記ロック解除モードから前記ロックモードへと移行させ、前記移行は、
    前記ハプティック出力デバイスに所定のハプティック効果を再生させることと、
    前記再生に応えてユーザから第1のインタラクション入力を受け取ることと、
    前記第1のインタラクション入力を、格納されている第1の既定のインタラクション入力と比較することと、
    前記第1のインタラクション入力が、前記格納されている第1の既定のインタラクション入力と実質的に一致すると、前記ロック解除モードに移行することと、
    を含むシステム。
  18. 前記ハプティック出力デバイスは、アクチュエータであり、前記所定のハプティック効果は、振動性ハプティック効果を含む、請求項17記載のシステム。
  19. 前記システムは、タッチスクリーンデバイスを含む携帯デバイスであり、前記ロック解除モードは、前記携帯デバイスのユーザ機能をロック解除する、請求項17記載のシステム。
  20. 前記ロック解除モードは、電子ファイルをロック解除する、請求項17記載のシステム。
  21. 前記第1のインタラクション入力は、前記システムへの前記ユーザのタッピングを含む、請求項17記載のシステム。
  22. 前記システムは、前記プロセッサに接続された加速度計をさらに含み、
    前記移行は、前記加速度計を用いて前記第1のインタラクション入力に基づく信号を生成することをさらに含む、請求項17記載のシステム。
  23. 前記システムは、前記プロセッサに接続された感圧面をさらに含み、
    前記移行は、前記感圧面を用いて前記第1のインタラクション入力に基づく信号を生成することをさらに含む、請求項17記載のシステム。
  24. 前記移行は、前記所定のハプティック効果を再生する前に、第2のユーザ入力を受け取り、前記第2のユーザ入力を第2の格納されている既定の入力と比較することをさらに含む、請求項17記載のシステム。
  25. 前記格納されている第1の既定のインタラクション入力は、複数のタップ、および各タップに対して格納された特性を含み、前記特性は、先行タップからの間隔、前記タップの継続時間、および前記タップの強さを含む、請求項17記載のシステム。
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