JP2018018365A - モジュール型機器 - Google Patents

Abstract

【課題】モジュール型機器の機器本体部に対するＩＰアドレスの設定を少数のロータリー型のスイッチで行えるようにする。【解決手段】ベースユニット１０２にＩＰアドレスのホスト部を設定するロータリー型のディップスイッチ１２２を備え、補助記憶部１２１には、ＩＰアドレスのホスト部が記憶されている。補助記憶部１２１に記憶されているＩＰアドレスのネットワーク部と、ディップスイッチ１２２で設定されているホスト部とで構成されるＩＰアドレスが、少ない桁のディップスイッチをベースユニット内の押しボタン操作でモード切替することで読む込むことで、多桁のＩＰアドレスとして完成させる。【選択図】 図１

Description

本発明は、温度などのアナログ量を制御する機器本体部と、この機器本体部が装着されるベースユニットとを備えたモジュール型機器に関するものである。

従来、温度や流量などのアナログプロセス量を制御する機器（調節計）として、機器本体部と、この機器本体部が着脱自在に装着されるベースユニットとにより構成したモジュール型調節計が知られている。これは、例えば、製造設備やビル管理などのオートメーションシステム向けの制御に用いられている。このモジュール型機器の機器本体部は、ＣＰＵを主体として構成され、温度などのアナログ量に対するＰＩＤ制御など、設定された機能を実行する本体機能を備える。また、機器本体部は、他の機器との間で情報通信する通信機能、各機能の動作に用いられる制御パラメータなどを記憶した記憶部を備えている。

特許文献１に示されるモジュール型機器は、図３に示すように、機器本体部３０１をベースユニット３０２に装着して用いている。ベースユニット３０２は、通信回線が接続される通信端子および電源端子などを備えている。このベースユニット３０２に機器本体部３０１を装着することで、装着した機器本体部３０１に電源供給を行い、また、機器本体部３０１の通信機能を、ベースユニット３０２の通信端子を介して通信回線に接続する。 機器本体部３０１とベースユニット３０２とは、コネクタにより相互に接続される。また、複数の機器本体部３０１およびベースユニット３０２をレール３０３に並べて装着することが可能である。また、機器本体部３０１は、簡単な設定や設定内容の表示を行う表示／操作部３１１，設定装置などの外部の機器と接続するための外部接続コネクタ３１２などを備えている。

このようなモジュール型機器においては、現在、イーサネット（登録商標）を用いた通信によりモジュール間の連携制御や他の設備との情報集約が行われている。このため、モジュールの設置変更、故障によるモジュールの交換などにおいて、新たに接続されるモジュールにおいては、ＩＰアドレスを設定することになる。特許文献１の発明は、システムをより簡略に構成するために、ＤＨＣＰ（Dynamic Host Configuration Protocol）およびＤＮＳ（Domain Name System）などの複雑なプロトコルを用いることなく、各機器本体部に固定のＩＰアドレスを設定して用いている。そのため、このモジュール型機器は、機器本体部および機器本体部が着脱自在に装着されるベースユニットを備え、機器本体部は、設定された機能を実行する本体機能と、ネットワークを介して他の機器との間で情報通信する通信機能とを備え、ベースユニットは、装着された機器本体部へ電源を供給する電源供給機能と、通信機能が行う通信で用いられるＩＰアドレスのネットワーク部が記憶されたネットワークアドレス記憶部と、ＩＰアドレスのホスト部を設定するロータリー型のディップスイッチとを備える。

一方、他の産業機器（火災報知器）において、特許文献２の発明は、ディップスイッチを使用して端末機器のアドレス等のデータを設定する場合に、そのデータ設定用に要するマイコンのポートの数を、従来よりも少なくすることができる火災報知設備の端末機器を提供することを目的として、複数のスイッチを所定数のグループに分け、これら各グループに個別に電源を供給するｍ個の出力ポートを設け、各グループにおける第ｎ番目のスイッチを全て第ｎ番目の入力ポートに接続し、ｍ個の出力ポートによる電源供給の状態と、入力ポートにおける入力信号との関係に応じて、各スイッチのオン、オフ状態を検出し、この検出結果に基づいて、端末機器の自己アドレス等を認識するものである。

特開２０１３−１４３６１３号公報 特開平０８−５５２８９号公報

特許文献１の発明では、モジュール型機器の機器本体部に対するＩＰアドレスの設定および設定したＩＰアドレスの確認が、容易に行えるようにすることを目的とするが、昨今のＩＴおよびＩｏＴの進歩に伴い、当該ＩＰアドレスの桁数の増加に対応する必要があり、そのためには、多くの桁数分のロータリー型のディップスイッチを設ける必要があり、その配置スペース上の問題があった。

特許文献２の発明によっては、入力ポート数の削減は望めるが、やはり設定数に応じたディップスイッチそのものの数は削減できないので、小型化モジュール型機器に応用するには十分ではなかった。

本願発明は、少なくとも一つのロータリー型のディップスイッチを用いて、多数桁数のＩＰアドレスの設定を行えることを目的とするものである。

本願発明は、機器本体部および前記機器本体部が着脱自在に装着されるベースユニットを備え、
前記機器本体部は、
設定された機能を実行する本体機能と、
ネットワークを介して他の機器との間で情報通信する通信機能とを備え、
前記ベースユニットは、
装着された前記機器本体部へ電源を供給する電源供給機能と、
前記通信機能が行う通信で用いられるＩＰアドレスのネットワーク部が記憶されたネットワークアドレス記憶部と、
前記ＩＰアドレスのホスト部を設定するロータリー型のディップスイッチと、
前記ディップスイッチの読込モードの切替えを操作する押しボタンスイッチと、を備え、
前記押しボタンスイッチを押したときの前記ディップスイッチの状態を、前記読込モードにしたがって、順次桁数に読み込むことで、前記ＩＰアドレスを設定することを特徴とするモジュール型機器である。また、例えば、機器本体部は、ネットワークを介して機器本体部に接続された制御機器の制御量を、設定されている制御パラメータで制御する一体型の調節計でもよい。

さらに、前記ベースユニットは、1ビットの表示を行う表示灯またはブザーを備え、
前記押しボタンスイッチを特定の所作で押されたときに、前記ネットワークアドレス記憶部から前記ＩＰアドレスを読み出して其のホスト部を前記表示灯またはブザーに所定の符号化されたコードで出力することを特徴とするモジュール型機器でもある。

以上説明したように、本発明によれば、ＩＰアドレスのホスト部を設定するロータリー型のディップスイッチをベースユニットに設けるようにして、さらに、モジュール型機器の機器本体部に対するＩＰアドレスの設定を、少ないロータリー型のディップスイッチを切替え読み込むことで、多数桁アドレスに対応できるようになるという優れた効果が得られる。さらに、1ビットの表示灯などをもって、設定したＩＰアドレスを現場の実機で確認することもできる。

本発明の実施の形態におけるモジュール型機器の構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態におけるモジュール型機器の内部構成を示す構成図である。 モジュール型機器の外部構成を示す斜視図である。 本発明の一実施例におけるベースユニット部でのスイッチと入力ポート部の回路図である。 本発明の一実施例におけるオペレーション遷移を示す図である。 本発明の別の実施例におけるベースユニット部でのスイッチと入力ポート部、さらに表示灯の回路図である。

以下、本発明の実施の形態について図１，２を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態におけるモジュール型機器の構成を示す斜視図である。また、図２は、本発明の実施の形態におけるモジュール型機器の内部構成を示す図である。

このモジュール型機器は、機器本体部１０１と、機器本体部１０１が着脱自在に装着されるベースユニット１０２とを備える。機器本体部１０１は、設定された機能を実行する本体機能と、ネットワークを介して他の機器との間で情報通信する通信機能とを備える。また、モジュール型機器は、簡単な設定や設定内容の表示を行う表示／操作部１１１，および設定装置などの外部の機器と接続するための外部接続コネクタ１１２を備える。例えば、機器本体部１０１は、ネットワークを介して機器本体部１０１に接続された制御機器の制御量を、設定されている制御パラメータで制御する調節計である。

一方、ベースユニット１０２は、装着された機器本体部１０１の通信機能が行う通信で用いられるＩＰアドレスが記憶された補助記憶部（ネットワークアドレス記憶部）１２１を備える。また、ベースユニット１０２は、装着された機器本体部１０１へ電源を供給する電源端子（電源供給機能）１２３，機器本体部１０１を接続するための機器本体接続コネクタ１２４を備える。ベースユニット１０２は、レール１０３に並べて固定される。

また、機器本体部１０１は、ＣＰＵ１０４，主記憶１０５，記憶部１０６，ＨＵＢ１０７，ネットワーク機能部１０８，Ａ／Ｄ変換部１０９，Ｄ／Ａ変換部１１０，デジタル入力部１１３，デジタル出力部１１４，電源回路１１５，ベースユニット接続コネクタ１１６を備え、ベースユニット１０２は、ＭＰＵ１２５，ＬＡＮコネクタ１２６，ＬＡＮコネクタ１２７，電源コネクタ１２８，連結コネクタ１２９ａ，１２９ｂ、さらに押しボタンスイッチ１３０、押しボタンステータスなどのフィードバック表示を行う表示灯１３１を備える。例えば、表示灯１３１はＬＥＤ１個でできている。

機器本体部１０１の記憶部１０６およびベースユニット１０２の補助記憶部１２１は、本体機能および通信機能などを実現するＣＰＵ１０４に対してバスを介して接続される。例えば、バスはシリアルバスで、機器本体部１０１とベースユニット１０２とを接続する機器本体接続コネクタ１２４，ベースユニット接続コネクタ１１６を経由し、機器本体部１０１とベースユニット１０２とに跨って形成される。

ＣＰＵ１０４は、ＲＯＭ／ＲＡＭからなる主記憶１０５に登録された動作プログラムに従って動作する。ＣＰＵ１０４は、パラレルバスを介して接続されたＡ／Ｄ変換部１０９，Ｄ／Ａ変換部１１０，デジタル入力部１１３，およびデジタル出力部１１４などの入出力インターフェースを介し、外部接続コネクタ１１２に接続された制御対象の端末（不図示）との間で信号を入出力し、例えば制御対象の状態（センシング情報）に応じてＰＩＤ制御を実行して制御対象機器のアナログプロセス量を制御する。ＣＰＵ１０４は、このようなＰＩＤ制御を実行する上での制御パラメータを、ＥＥＰＲＯＭメモリなどから構成されている記憶部１０６から得ることで、実施の形態におけるモジュール型機器に与えられた役割を満たす制御特性を設定する。

また、ＣＰＵ１０４は、イーサネット（登録商標）によるネットワーク機能部１０８を駆動することで、ＨＵＢ１０７に接続するＬＡＮコネクタ１２６，１２７を介して外部機器との間で情報通信を行う。この情報通信に用いられる接続先のＩＰアドレスは、記憶部１０６に記憶されている。また、機器本体部１０１のＩＰアドレスも、記憶部１０６に記憶されている。また、ベースユニット１０２の電源端子１２３に接続される電源の電力は、電源コネクタ１２８を介して機器本体部１０１の電源回路１１５に供給される。また、隣り合うベースユニット１０２が、連結コネクタ１２９ａと連結コネクタ１２９ｂとを連結することで接続される。

なお、ＬＡＮコネクタ１２６，１２７は、連結コネクタ１２９ａ，１２９ｂの一部である。変換モジュールを用いることで、連結コネクタ１２９ａ，１２９ｂに汎用のＬＡＮケーブルが接続できる。電源コネクタ１２８も、連結コネクタ１２９ａ，１２９ｂの一部であり、また、電源コネクタ１２８は、電源端子１２３に接続している。

本実施の形態では、上述した構成に加え、ベースユニット１０２にＩＰアドレスのホスト部を設定するロータリー型のディップスイッチ１２２を備え、補助記憶部１２１には、予めＩＰアドレスのネットワーク部が記憶されているようにした。そして、本実施の形態によれば、ベースユニット１０２に設けられているディップスイッチ１２２に設定した値が、ベースユニット処理部であるＭＰＵ１２５により、押しボタンスイッチ１３０の押し下げによる読込モード切替によって起動され、１０進表記のＩＰアドレスの８ビット(１バイト)単位で４つに区切られた第４部分が読み込まれる。なお、ＭＰＵ１２５はマイクロプロセッサ又はマイクロプログラム回路で構成される。

ベースユニット１０２の補助記憶部１２１は、ＥＥＰＲＯＭ等で形成されてあって、予めＩＰアドレスの８ビット単位で４つに区切られた第１部分，第２部分，および第３部分の初期値あるいは全体の前回値が記憶されている。この補助記憶部１２１に記憶されている第１部分，第２部分，第３部分と、ディップスイッチ１２２で設定される第４部分とによって、３２ビット（４バイト）のＩＰアドレスが設定されることになる。

すなわち、第１部分，第２部分，および第３部分は、ＩＰアドレス（ＩＰｖ４）の最上位部分に近いネットワーク部であり、これは設置システムで定まるものであり、一方の第４部分は、ホスト部であり、該モジュールごとに定まるものである。このように、本実施の形態では、ベースユニット１０２のディップスイッチ１２２により、ＩＰアドレスのホスト部が設定（入力）され、補助記憶部１２１に記憶されているＩＰアドレスのネットワーク部と組み合わせられ、１つのＩＰアドレスがベースユニット１０２で設定される構成としている。ベースユニット１０２に設定されているＩＰアドレスは、ベースユニット１０２に機器本体部１０１が装着されると、記憶部１０６に転送されて記憶され、装着された機器本体部１０１のＩＰアドレスとして用いられる。もし機器本体部１０１が交換されてもＩＰアドレスは存続する。

（１） ハードウエア構成
本発明の一実施例として、ロータリー型のディップスイッチ１２２に唯一つの１６進数のロータリー型のディップスイッチを適用して４ビットの設定をすることにして、ＭＰＵ１２５内蔵の入力ポートからその４ビット値を読込む構成を、図４に示す。そこでは、押しボタンスイッチ１３０の読み込みも行われることを示す。

ロータリー型のディップスイッチ１２２の４個のスイッチ端子Ｓ１１〜Ｓ１４が１つの１６進数を構成し、具体的には、第１のスイッチ端子Ｓ１１と第２のスイッチ端子Ｓ１２と第３のスイッチ端子Ｓ１３と第４のスイッチ端子Ｓ１４とで構成されている。そして、それらは抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４を介して電源Ｖｃｃにプルアップ接続されており、コモン端子Ｃはグランドに接続される。

スイッチ端子Ｓ１１〜Ｓ１４はＭＰＵ１２５の入力ポートＰ１〜Ｐ４へ接続されて、ＭＰＵ１２５によってそのＯｎＯｆｆが読み取られる。一方、押しボタンスイッチ１３０は別の入力ポートＰ０に接続されてＭＰＵ１２５に読み取られるようにする。なお、押しボタンステータス表示の表示灯１３１は図示のように押しボタンスイッチ１３０にプルアップ抵抗Ｒ１０とともに直列接続されたＬＥＤで簡易に設計されてよく、あるいはＭＰＵ１２５の出力ポート（図６の例ではＰｏｕｔ）から別途駆動することでもよいだろう。あるいは、表示灯１３１ではなくブザー鳴動でもよい。

そうして、押しボタンスイッチ１３０の押し下げ動作によって、ディップスイッチ１２２の各スイッチ端子はＭＰＵ１２５によって、押しボタン操作による読込モードにしたがって４ビット値すなわち１６進数１桁が得られる。その値は０からＦであるので、これを二回繰り返すことで、１６進数の１バイト値００〜ＦＦが得られる。

（２） モード切替オペレーション遷移
それでは、押しボタン操作にかかるモード切替について、図５に基づいて説明する。
まず、ドーマント（休止）モード０からスタートする。これは初期モード及び押しボタンスイッチ１３０の長押し（５秒以上）で入るモードである。

次に、モード０からモード１への移行は、例えば、押しボタンスイッチ１３０の長押しで入る。ここで、ＭＰＵ１２５は入力ポートからスイッチ端子Ｓ１１〜Ｓ１４の４ビット値を読み込むので、この時にロータリー型のディップスイッチ１２２を設定しておく。そして、押しボタンスイッチ１３０が短押し（５秒未満）されたなら、その時のスイッチ端子Ｓ１１〜Ｓ１４の４ビット値を読込んで最下位４ビットに確定させて、次のモード２へ移行する。この時に押しボタンスイッチ１３０の長押しがなされたらキャンセルと見なす。

引き続いて、モード２では、再度ＭＰＵ１２５は入力ポートからスイッチ端子Ｓ１１〜Ｓ１４の４ビット値を読み込む。この時にロータリー型のディップスイッチ１２２を再度設定しておく。そして、押しボタンスイッチ１３０が短押し（５秒未満）されたなら、その時のスイッチ端子Ｓ１１〜Ｓ１４の４ビット値を読込んで上位４ビットに確定させて、次のモード３へ移行できるが、本例では、１バイト（８ビット）の設定で十分であるので、モード３以降は不要であって、押しボタンスイッチ１３０が長押しされるまで待って設定動作完了でモード０に戻ればよい。その間の短押しは無視するなどする。

以上のとおり、モード１とモード２の動作によって、ＭＰＵ１２５は唯一のディップスイッチ１２２によって、８ビットのＩＰアドレスのホスト部が取得できた。本例では、モード１とモード２は下位ビットから上位ビットの順であるとした。ここで、例えば、モード１では３であって、モード２では１を読み込んだとすると、１６進数で０１０３となり、１０進数で１９のホストアドレスが設定できる。

本例では、ＭＰＵ１２５は、モード０に回帰したタイミングで、補助記憶部１２１にあるＩＰアドレスをロードして、そこに記憶されている第１部分，第２部分，第３部分はそのままに、ディップスイッチ１２２で設定されるべきホストの第４部分を上記オペレーションで得た８ビット値で書き替えて、新しい３２ビット（４バイト）のＩＰアドレスを設定して、補助記憶部１２１にリストアする。このように、本モードオペレーションが行われた場合には、全体のＩＰアドレスが更新される。

（３） 別の実施例
さらに、設定されたＩＰアドレスを確認するための構成を説明する。図６に基づいて行う。ここでは、表示灯１３１がＭＰＵ１２５の出力ポートＰｏｕｔに接続されている。押しボタンスイッチ１３０は入力ポートＰ０に接続されていることなどは前の例と変わりない。

そうして、表示灯１３１は１ビットであるが、ＩＰアドレスの値を現場で操作者にフィードバックすることを目指す。そのため、数値データを所定の符号化されたコードにする必要がある。一例をあげると次のモールス符号が好適である。

前例で述べたところの、ＩＰアドレスのホスト部が１６進数０１０３、１０進数１９であったとすると、モールス符号の「１」「９」が所定の時間間隔で表示される。いわゆる単音と長音の組合せになるので、視認可能のはずである。勿論、当該ホスト部のみならずネットワーク部まで表示させてもよい。表示灯１３１の代わりにブザーを接続することでもよい。

なお、本例の表示モードに入るには、前記の読込モード０において、当該押しボタンスイッチ１３０を連続押し（ダブルクリック以上）等の所作がされた場合に、移行すればよい。

（４）その他の実施例
本例では、一つのロータリー型ディップスイッチを用いた例を示したが、２連のものを装備すれば、モード１で一時に８ビット設定できるのはもちろんである。また、１０進のロータリー型ディップスイッチを使ってもモード３まで行えば同様のことは行える。

このように、ＩＰアドレスの最下位バイトだけを設定して、通常のＩＰアドレス１９２．１６８．１．ＸＸＸを設定するにはこれで十分である。ただし、ユーザのネットワーク環境によっては、上位のバイト部の設定も必要となるので、その時には、モードを３，４、以上に増やしていけばよい。

なお、機器本体とベースユニットを必ずしも分離可能にする必要はなく、一体スタンドアローン型のモジュール機器として設計することでもよい。その時には、ＣＰＵ１０４とＭＰＵ１２５はひとつで済むし、表示灯１３１は表示部１１１で兼用されうるだろう。その他、各種の設計的な付加変形は可能であろうが、そうしたとしても、本願発明の範囲に属すると理解すべきである。

プライベートＩＰアドレス（ローカルＩＰアドレス）は、プライベートネットワーク（外部から利用できない社内ＬＡＮなど）のアドレスとして使うことができる。そのＩＰアドレスについて説明すると、ＩＰアドレスはインターネット用に規定されているＴＣＰ／ＩＰ（トランスミッション・コントロール・プロトコル／インターネット・プロトコル）によれば、ネットワーク内及びネットワーク間のデータ・パケットの送受信を制御するもので、ＯＳＩ参照モデルのネットワーク層（第３層）のコネクションレス型プロトコルであるＩＰ（インターネット・プロトコル）（ＲＦＣ７９１）の１つの機能である。そこでは、ネットワークの規模によって、クラスＡからＣまで使い分けるので、本願発明の応用を説明する。

クラスＣでは、端末番号１〜端末番号６５５３４をユーザが自由に使えるプライベートアドレスである（１９２．１６８．ｘ．ｙ）のｘ．ｙに相当する２数字群（２バイト、１６ビット）にＩＰアドレスを割り当てることは、実施例では、モード４まで実行して４回当該ディップスイッチを読み込めばサポートできる。
また、クラスＢでは、端末番号６５５３７〜端末番号１０４８５７４をユーザが自由に使えるプライベートアドレスである（１７２．１６．ｘ．ｙ）から（１７２．３１．ｘ．ｙ）も、並びに、クラスＡでは、端末番号１〜端末番号１６７７７２１４をユーザが自由に使えるプライベートアドレスである（１０．ｘ．ｙ．ｚ）の．ｘ．ｙ．ｚに相当する３数字群、すなわち、２４ビットに割り当てるために当該ディップスイッチを最低６回読めばよく、広範囲なネットワークアプリケーションに対応可能である。また、将来的にはＩＰｖ６にも対応可能である。

１ ０ １ … 機器本体部
１ ０ ２ … ベースユニット
１ ０ ３ … レール
１ ０ ４ … Ｃ Ｐ Ｕ
１ ０ ５ … 主記憶
１ ０ ６ … 記憶部
１ ０ ７ … Ｈ Ｕ Ｂ
１ ０ ８ … ネットワーク機能部
１ ０ ９ … Ａ ／ Ｄ変換部
１ １ ０ … Ｄ ／ Ａ 変換部
１ １ １ … 表示／ 操作部
１ １ ２ … 外部接続コネクタ、
１１ ３ … デジタル入力部
１ １ ４ … デジタル出力部
１ １ ５ … 電源回路
１ １ ６ … ベースユニット接続コネクタ
１ ２ １ … 補助記憶部（ ネットワークアドレス記憶部）
１ ２ ２ … ディップスイッチ
１ ２ ３ … 電源端子（ 電源供給機能）
１ ２ ４ … 機器本体接続コネクタ
１ ２ ５ … ＭＰＵ、
１ ２ ６ … Ｌ Ａ Ｎ コネクタ
１ ２ ７ … Ｌ Ａ Ｎ コネクタ
１ ２ ８ …電源コネクタ
１ ２ ９ ａ ， １ ２ ９ ｂ … 連結コネクタ
１３０ … 押しボタンスイッチ
１３１ … 表示灯

Claims (3)

1. 機器本体部および前記機器本体部が着脱自在に装着されるベースユニットを備え、
   前記機器本体部は、
   設定された機能を実行する本体機能と、
   ネットワークを介して他の機器との間で情報通信する通信機能とを備え、
   前記ベースユニットは、
   装着された前記機器本体部へ電源を供給する電源供給機能と、
   前記通信機能が行う通信で用いられるＩＰアドレスのネットワーク部が記憶されたネットワークアドレス記憶部と、
   前記ＩＰアドレスのホスト部を設定するロータリー型のディップスイッチと、
   前記ディップスイッチの読込モードの切替えを操作する押しボタンスイッチと、を備え、
   前記押しボタンスイッチを押したときの前記ディップスイッチの状態を、前記読込モードにしたがって、順次桁数に読み込むことで、前記ＩＰアドレスを設定することを特徴とするモジュール型機器。
2. 請求項１に記載のモジュール型機器において、
   機器本体部および前記機器本体部が装着されるベースユニットが一体となった調節計であって、
   前記機器本体部は、前記ネットワークを介して前記機器本体部に接続された制御機器の制御量を設定されている制御パラメータで制御する調節計であることを特徴とするモジュール型機器。
3. 請求項1に記載のモジュール型機器において、前記ベースユニットは、
   さらに、1ビットの表示を行う表示灯またはブザーを備え、
   前記押しボタンスイッチを特定の所作で押されたときに、前記ネットワークアドレス記憶部から前記ＩＰアドレスを読み出して其のホスト部を、前記表示灯または前記ブザーに所定の符号化されたコードで出力することを特徴とするモジュール型機器。

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