JP2018066720A - 時計および時計の制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】時計は、モータにより指針が駆動され、指針以外の負荷を駆動するために高速処理が必要な時計において、負荷を駆動するための主制御回路であって、モータの駆動タイミングを指示し、第1周波数の動作周波数により動作する主制御回路と、モータを駆動する駆動パルスを生成し、第1周波数より低い周波数である第2周波数の動作周波数により動作するモータ制御部と、を備える。
【選択図】図1
Description
なお、指針以外の負荷とは、例えば、表示駆動回路、通信回路等である。また、第1周波数とは、例えば100MHzであり、第2周波数とは、例えば32kHzである。
なお、タイミング画定信号とは、例えばGATE信号である。また、第1レベルとは、例えばLレベルかHレベルである。第2レベルとは、第1レベルがLレベルの場合にHレベルであり、第1レベルがHレベルの場合にLレベルである。
図1は、本実施形態に係る電子機器1の構成例を示すブロック図である。
図1に示すように、電子機器1は、充電端子11、充電制御回路12、二次電池13、スイッチSW、主制御部20、支持体50、第1指針60A、第2指針60B、第3指針60C、表示部70、操作部75、センサー80、およびブザー85を備えている。なお、第1指針60A、第2指針60B、第3指針60Cのうち1つを特定しない場合は、指針60という。
二次電池13は、例えばリチウムイオンポリマー電池である。
発振回路202は、水晶振動子201と組み合わせることで発振器を実現する回路であり、生成した第1周波数の信号を分周回路203に出力する。
分周回路203は、発振回路202が出力した第1周波数の信号を所望の周波数に分周し、分周した信号を主制御回路204に出力する。
主制御回路204は、操作部75が出力した操作結果に基づいて、電子機器1の各構成要素を制御する。操作結果は、例えば時刻合わせ動作、アラーム動作等である。時刻合わせ動作の場合、主制御回路204は、例えば第3指針60Cを12時の位置に移動させて停止させ、さらに第1指針60Aと第2指針60Bを早送りや早戻しするように制御する。アラーム動作の際、主制御回路204は、分周回路203が出力する信号をカウントして、設定された時刻になったとき、または設定された時間が経過したとき、ブザー85から発報する。
分周回路44は、発振回路43が出力した第2周波数の信号を所望の周波数に分周し、分周した信号を駆動パルス生成回路46に出力する。
第1のモータ48Aは、駆動回路47Aが出力した駆動信号M00、M01によって、輪列49Aを介して第1指針60Aを駆動する。第2のモータ48Bは、駆動回路47Bが出力した駆動信号M10、M11によって、輪列49Bを介して第2指針60Bを駆動する。第3のモータ48Cは、駆動回路47Cが出力した駆動信号M20、M21に応じて、輪列49Cを介して第3指針60Cを駆動する。
ここで、制御線と信号線について説明する。
2本の制御線は、GATEおよびRDYBであり、3本の信号線は、M0FR、M1FR、およびM2FRである。制御線GATEは、主制御回路204がGATE信号を出力する制御線であり、GATE信号は、各モータ48への指示信号(M0FR、M1FR、M2FR)を出力するタイミングの境界を示す信号である。換言すると、GATE信号は、各モータ48の駆動タイミングを他のタイミングから区別し、各モータ48の駆動タイミングを画定する(define、またはdemarcate、delimit)タイミング画定信号である。信号線M0FRは、主制御回路204が第1指示信号であるM0FR信号を出力する信号線であり、第1のモータ48Aを正転または逆転される指示信号である。信号線M1FRは、主制御回路204が第2指示信号であるM1FR信号を出力する信号線であり、第2のモータ48Bを正転または逆転される指示信号である。信号線M2FRは、主制御回路204が第3指示信号であるM2FR信号を出力する信号線であり、第3のモータ48Cを正転または逆転される指示信号である。制御線RDYBは、モータ駆動制御部40がRDYB信号を出力する制御線であり、モータ駆動制御部40が指示を実行している期間を示す信号である。
次に、基板10上に充電端子11、充電制御回路12、二次電池13、主制御部20、支持体50を配置した例を説明する。なお、図2に示す配置例は一例であり、電子機器1における基板10上の配置は、これに限られない。
図2は、本実施形態に係る基板10上に充電端子11、充電制御回路12、二次電池13、主制御部20、支持体50を配置した例を示す図である。なお、図2において、線ABを中心に時計回りの位置A〜位置Dそれぞれを、12時の位置、3時の位置、6時の位置、9時の位置という。図2に示すように、基板10上には、略中心に支持体50が配置され、略9時の位置に主制御部20が配置され、略11時の位置に表示部70が配置されている。主制御回路204とモータ駆動制御部40は、符号501に示すように2本の制御線(GATE、RDYB)と3本の信号線(M0FR、M1FR、M2FR)で接続されている。なお、図2に示す例では、支持体50が接続部511を備え、主制御回路204との5本の信号線は、接続部511に接続されている例である。この場合、接続部511とモータ駆動制御部40とは、支持体50上に設けられている配線材で接続されている。
例えば、第1の支持体50が、水晶振動子30、降圧回路41、入力制御回路42、発振回路43、分周回路44、二組のモータ制御部(正逆判定回路45A,45B、駆動パルス生成回路46A,46B、駆動回路47A,47B)を備え、第2の支持体50が、水晶振動子30、降圧回路41、入力制御回路42、発振回路43、分周回路44、一組のモータ制御部(正逆判定回路45C、駆動パルス生成回路46C、駆動回路47C)を備えるようにしてもよい。この場合、主制御回路204と第1の支持体とは、2本の制御線(GATE、RDYB)と2本の信号線(M0FR、M1FR)で接続され、主制御回路204と第2の支持体とは、2本の制御線(GATE、RDYB)と1本の信号線(M2FR)で接続されるようにしてもよい。この場合であっても、主制御回路204と支持体50との制御線と信号線の総数は5本である。このように構成することで、指針を文字板(不図示)に配置する自由度が増える。
次に、GATE信号と指示信号(M0FR,M1FR,M2FR)と駆動パルスとRDYB信号のタイミングの一例を説明する。
図3は、本実施形態に係るGATE信号と指示信号(M0FR)と駆動パルスとRDYB信号のタイミングの一例を示す図である。図3において、横軸は時刻、縦軸は各信号の信号がHレベルであるかLレベルであるかを示している。また、波形g1は、GATE信号の信号波形、波形g2は、M0FR信号の信号波形、g3は、駆動信号M00の信号波形、g4は、駆動信号M01の信号波形、g5は、RDYB信号の信号波形である。また、時刻t1〜t10の期間がモータ48を正転させる例であり、時刻t11〜t28の期間がモータ48を逆転させる例である。
正逆判定回路45Aは、GATE信号がHレベルの期間に、M0FR信号のHレベルの期間が1つであったため、モータ48を正転させる指示であると判定する。続けて、駆動回路47Aは、時刻t9のとき駆動信号M01をHレベルからLレベルに変化させ、時刻t10のとき駆動信号M01をLレベルからHレベルに変化させる。モータ駆動制御部40は、正逆判定回路45Aと駆動回路47Aの出力に基づいて、時刻t9〜t10の期間、RDYB信号をHレベルにする。なお、駆動信号M01がLレベルの時刻t9〜t10の期間は、例えば5〜6[ms]である。
正逆判定回路45Aは、GATE信号がHレベルの期間に、M0FR信号のHレベルの期間が2つであったため、モータ48を逆転させる指示であると判定する。続けて、駆動回路47Aは、時刻t25のとき駆動信号M01をHレベルからLレベルに変化させる。続けて、駆動回路47Aは、時刻t26のとき、駆動信号M00をHレベルからLレベルに変化させ、駆動信号M01をLレベルからHレベルに変化させる。続けて、駆動回路47Aは、時刻t27のとき、駆動信号M00をLレベルからHレベルに変化させ、駆動信号M01をHレベルからLレベルに変化させる。続けて、駆動回路47Aは、時刻t28のとき駆動信号M01をLレベルからHレベルに変化させる。モータ駆動制御部40は、正逆判定回路45Aと駆動回路47Aの出力に基づいて、時刻t25〜t28の期間、RDYB信号をHレベルにする。
また、図3に示した例では、指示信号の指示パルスが1つのとき正転、2つのとき逆転の例を示したが、これに限られない。指示パルス数と対応する動作については、主制御回路204とモータ駆動制御部40とで予め定めたものであればよい。また、指示パルス数は3つ以上であってもよく、指示パルス数毎に対応する動作を、主制御回路204とモータ駆動制御部40とで予め定めて記憶しておくようにしてもよい。
主制御回路204は、時刻t31のときGATE信号をLレベルからHレベルに変化させる。続けて、主制御回路204は、時刻t32のときM0FR信号とM1FR信号それぞれをLレベルからHレベルに変化させ、時刻t33のときM0FR信号とM1FR信号それぞれをHレベルからLレベルに変化させる。続けて、主制御回路204は、時刻t34のときGATE信号をHレベルからLレベルに変化させる。
正逆判定回路45Bは、GATE信号がHレベルの期間に、M1FR信号のHレベルの期間が1つであったため、モータ48を正転させる指示であると判定する。続けて、駆動回路47Bは、時刻t34のとき駆動信号M10をHレベルからLレベルに変化させ、時刻t35のとき駆動信号M10をLレベルからHレベルに変化させる。
モータ駆動制御部40は、正逆判定回路45Aと正逆判定回路45Bと駆動回路47Aと駆動回路47Bの出力に基づいて、時刻t34〜35の期間、RDYB信号をHレベルにする。
駆動回路47Aは、時刻t39のとき駆動信号M01をHレベルからLレベルに変化させ、時刻t40のとき駆動信号M01をLレベルからHレベルに変化させる。
駆動回路47Bは、時刻t39のとき駆動信号M11をHレベルからLレベルに変化させ、時刻t40のとき駆動信号M11をLレベルからHレベルに変化させる。
モータ駆動制御部40は、正逆判定回路45Aと正逆判定回路45Bと駆動回路47Aと駆動回路47Bの出力に基づいて、時刻t39〜t40の期間、RDYB信号をHレベルにする。
次に、主制御回路204の動作期間について説明する。
図5は、本実施形態に係る主制御回路204の動作期間を説明するための図である。図5において、横軸は時刻、縦軸は各信号の信号がHレベルであるかLレベルであるかを示している。また、波形g11は、駆動信号M00、波形g12は、駆動信号M01、波形g13は、GATE信号を用いない比較例における主制御回路の動作期間を示し、波形g14は、GATE信号を用いる本実施形態の主制御回路204の動作期間を示している。なお、図5に示す例は、モータ48を正転させる場合の例である。
仮に、GATE信号を用いずにモータ48を駆動する場合、主制御回路は、駆動パルスをモータ48に供給する時刻t102〜t103の期間動作し続ける必要がある。モータ48を正転させる時刻t102〜t103の期間は、例えば6[ms]である。
図6は、本実施形態に係る主制御回路204が指示信号を出力するときの処理のフローチャートである。なお、主制御回路204は、以下の処理を、例えば100[MHz]による1クロック、10[ns]ごとに行う。
(ステップS2)主制御回路204は、MmFR信号線(mは0,1,2のうちの1つの整数)に出力するMmFR信号をHレベルにする。
(ステップS4)主制御回路204は、GATE制御線に出力するGATE信号をLレベルにする。
以上で、主制御回路204の指示信号を出力するときの処理を終了する。
図7は、本実施形態に係る指示信号が入力されたときのモータ駆動制御部40の処理のフローチャートである。なお、モータ駆動制御部40は、以下の処理を例えば32[kHz]のクロックに基づいて行う。
(ステップS12)正逆判定回路45は、GATE信号がHレベルの期間のMmFR信号のHレベルの指示パルス数をカウントして、カウントした指示パルス数に基づいて、正転指示であるか逆転指示であるかを判定する。
(ステップS14)駆動回路47は、駆動パルス生成回路46が出力したパルス信号に基づいて、モータ48を駆動する駆動信号を生成し、生成した駆動信号によってモータ48を駆動する。
以上で、指示信号が入力されたときのモータ駆動制御部40の処理を終了する。
図8は、比較例におけるGATE信号を用いない主制御回路の処理のフローチャートである。なお、主制御回路は、以下の処理を、図6と同様に例えば100[MHz]による1クロック、10[ns]ごとに行う。
(ステップS902)主制御回路は、カウンターの計測値によって、6[ms]経過したか否かを判定する。主制御回路は、6[ms]経過したしてないと判定した場合(ステップS902;NO)、ステップS902の処理を繰り返す。主制御回路は、6[ms]経過したしたと判定した場合(ステップS902;YES)、ステップS903の処理に進める。
以上で、主制御回路の指示信号を出力するときの処理を終了する。
一方、本実施形態では、GATE信号をHレベルにしている期間の40[ns]のみ主制御回路204が動作しているので、比較例に比べて消費電力を低減することができる。
第1実施形態では、電子機器1が充電端子11、充電制御回路12および二次電池13を備える例を説明したが、本実施形態では、電子機器1Aが太陽電池と二次電池を備える例を説明する。なお、本実施形態でも、Hレベルを第1レベルとし、Lレベルを第2レベルとする。
図9に示すように、電子機器1Aは、太陽電池G、ダイオードD、二次電池E、スイッチSW、主制御部20A、支持体50、第1指針60A、第2指針60B、第3指針60C、表示部70、操作部75、センサー80、およびブザー85を備えている。基板10Aには、太陽電池G、ダイオードD、二次電池E、主制御部20A、および支持体50が取り付けられている。
ダイオードDは、二次電池Eから太陽電池Gへの逆流防止のために太陽電池Gと二次電池Eとの間に挿入されている。
二次電池Eは、太陽電池Gから供給された電気エネルギーを蓄える蓄電池である。二次電池Eは、蓄えた電力を主制御部20Aに供給する。
また、上述した実施形態によれば、主制御回路204からモータ駆動制御部40への制御信号を送る信号線を単一線(single)とすることにより、主制御回路204におけるモータ制御に割り付ける信号線の数を抑制することができる。
例えば、通信回路206の制御のために仮に5端子割り当てられ、加えて、操作ボタン数も増加し、その制御用の端子の割り当て等も増加した場合であっても、上述した実施形態によれば、モータ駆動制御部40への制御ラインは確保できるので、確実にモータ48を駆動制御できる。
さらに、上述した実施形態によれば、一つのモータ48と一つのモータ駆動制御部40とを含む支持体50を電子機器1に複数搭載したときでも、一つのモータ48に割り当てられる主制御回路204の端子は最小なので、複数のモータ48の制御を確保できる。
また、上述した実施形態によれば、運針中の状態を示すRDYB信号を出力する構成のため、主制御回路204が次の指示信号(運針制御信号)を出力するまでの間、エッジ割り込み待ちとなるため、高速運針時も主制御回路204の省電力化ができる。
また、上述した実施形態によれば、GATE信号により指示信号の入力期間が画定され、当該入力期間を最小限にするため、外部ノイズに対する誤作動を防止することができる。
また、上述した実施形態によれば、針位置管理を主制御回路204で行うため、モータ駆動制御部40内の針位置カウンターが不要となり回路規模が最小化できる。
第1実施形態、第2実施形態では、主制御回路204が、2種類の指示(モータ48を正転させる指示、逆転させる指示)を、モータ駆動制御部40へ出力する例を説明したが、これに限られない。指示の種別数は、3種類以上であってもよい。
第3実施形態では、指示の種別数が4種類の例を説明する。
図10に示すように、電子機器1Bは、充電端子11、充電制御回路12、二次電池13、スイッチSW、主制御部20B、支持体50B、第1指針60A、第2指針60B、第3指針60C、表示部70、操作部75、センサー80、およびブザー85を備えている。なお、第1実施形態で説明した電子機器1(図1)と同じ機能を有する構成要素については同じ符号を用いる。また、図10では、電子機器1に本実施形態を適用する例を説明するが、電子機器1A(図9)の構成に適用することも可能である。
図11は、本実施形態に係る第1種別の運針〜第4種別の運針それぞれの指示信号の一例を示す図である。なお、図11では、指示信号の例としてM0FR信号を用いて説明する。図11において、横軸は時刻、縦軸は各信号の信号がHレベルであるかLレベルであるかを示している。また、波形g1は、GATE信号の信号波形、波形g2は、M0FR信号の信号波形である。
時刻t203〜時刻t204の期間は、指示信号の指示パルスが2つであり、逆転運針を指針60に行わせる第2種別の運針の期間である。
時刻t205〜時刻t206の期間は、指示信号の指示パルスが3つであり、低電圧運針を指針60に行わせる第3種別の運針の期間である。
時刻t207〜時刻t208の期間は、指示信号の指示パルスが4つであり、デモ運針を指針60に行わせる第4種別の運針の期間である。
図12は、本実施形態に係る第3種別の運針における各信号例を示す図である。図12において、横軸は時刻、縦軸は各信号の信号がHレベルであるかLレベルであるかを示している。波形g1〜g5は、図3と同様である。また、図12では、M0FR信号が指示信号の例を示している。
図13は、本実施形態に係る第4種別の運針における各信号例を示す図である。図13において、横軸は時刻、縦軸は各信号の信号がHレベルであるかLレベルであるかを示している。波形g1〜g5は、図12と同様である。また、図13では、M0FR信号が指示信号の例を示している。また、図13に示す例において、デモ運針は、逆転を4回行った後、正転を4回行う例である。
図14は、本実施形態に係る指示信号が入力されたときのモータ駆動制御部40Bの処理のフローチャートである。
(ステップS102)運針種別判定回路451は、GATE信号がHレベルの期間のMmFR信号のHレベルの指示パルス数をカウントして、カウントした指示パルス数に基づいて、指示信号の種別を判定する。運針種別判定回路451は、第1種別の運針であると判定した場合、ステップS103の処理に進める。運針種別判定回路451は、第2種別の運針であると判定した場合、ステップS104の処理に進める。運針種別判定回路451は、第3種別の運針であると判定した場合、ステップS105の処理に進める。運針種別判定回路451は、第4種別の運針であると判定した場合、ステップS106の処理に進める。
以上で、指示信号が入力されたときのモータ駆動制御部40Bの処理を終了する。
この構成により、本実施形態によれば、第1実施形態、第2実施形態の効果に加えて、指示信号に含まれる指示パルスの数に応じて、指針に異なる運針を行わせることができる。
なお、本発明は、以上の実施形態に限定されない。また、本発明は、第1実施形態、第2実施形態、および、第3実施形態のうち、任意の2つ以上の実施形態の一部同士又は全部同士を組み合わせることが可能である。
Claims (13)
- モータにより指針が駆動され、前記指針以外の負荷を駆動するために高速処理が必要な時計において、
前記負荷を駆動するための主制御回路であって、前記モータの駆動タイミングを指示し、第1周波数の動作周波数により動作する主制御回路と、
前記モータを駆動する駆動パルスを生成し、前記第1周波数より低い周波数である第2周波数の動作周波数により動作するモータ制御部と、
を備える時計。 - 前記第1周波数の基本となるクロック信号と、前記第2周波数の基本となるクロック信号とは、非同期である、請求項1に記載の時計。
- 前記主制御回路は、
前記第1周波数に基づいて、前記モータの駆動タイミングを指示する指示信号を前記モータ制御部に出力し、
前記第1周波数に基づいて、前記指示信号を指示可能なタイミングを画定するタイミング画定信号を前記モータ制御部に出力し、
前記モータ制御部は、
前記指示信号に応じたタイミングにおいて、前記第2周波数に基づいて、前記駆動パルスを生成する、請求項1または請求項2に記載の時計。 - 前記指示信号は、指示パルスを含み、
前記モータ制御部は、前記タイミング画定信号を受けている最中に、前記指示信号に含まれる前記指示パルスを受けた数をカウントし、当該指示パルスの数に応じて、前記モータを介して前記指針を運針する少なくとも2種類以上の運針種別を判定する判定回路、を備え、
前記モータ制御部は、前記判定回路が判定した結果に基づいて、前記運針種別に応じて前記モータを介して前記指針を運針する、請求項3に記載の時計。 - 前記指示信号は、前記タイミング画定信号の期間、2種類以上の動作毎に前記運針種別に応じて個数が異なる前記指示パルスで構成される、請求項4に記載の時計。
- 前記主制御回路は、
前記タイミング画定信号のレベルを第1レベルから第2レベルに変化させ、前記タイミング画定信号を前記第2レベルに変化させた後、前記指示信号のレベルを前記第1レベルから前記第2レベルに変化させ、前記指示信号を前記第2レベルに変化させた後、前記指示信号を前記第1レベルに変化させ、前記指示信号を前記第1レベルに変化させた後、前記タイミング画定信号を前記第2レベルから前記第1レベルに変化させる、請求項3から請求項5のいずれか1項に記載の時計。 - 前記運針種別は、前記モータを介して前記指針に第1動作を行わせる第1種別、前記モータを介して前記指針に前記第1動作とは異なる第2動作を行わせる第2種別、前記モータを介して前記指針に前記第1動作と前記第2動作とは異なる第3動作を行わせる第3種別、および前記モータを介して前記指針に前記第1動作と前記第2動作と前記第3動作は異なる第4動作を行わせる第4種別のうち1つを少なくとも含む、請求項4に記載の時計。
- 前記第1種別は、前記モータを介して前記指針を正転させる動作であり、前記タイミング画定信号を受けている最中の前記指示信号の数が1つであり、
前記第2種別は、前記モータを介して前記指針を逆転させる動作であり、前記タイミング画定信号を受けている最中の前記指示信号の数が2つであり、
前記第3種別は、前記モータを介して前記指針を、当該時計に電力を供給する電池の電圧値が低いときにユーザに電池電圧低下を指針で伝える動作であり、前記タイミング画定信号を受けている最中の前記指示信号の数が3つであり、
前記第4種別は、前記モータを介して前記指針を、時刻を表示させるときとは異なる動作を行わせる動作であり、前記タイミング画定信号を受けている最中の前記指示信号の数が4つである、請求項7に記載の時計。 - 前記モータは、第1指針を駆動する第1のモータと、第2指針を駆動する第2のモータを含み、
前記主制御回路は、
前記タイミング画定信号のレベルを第1レベルから第2レベルに変化させ、前記タイミング画定信号を前記第2レベルに変化させた後、前記第1のモータの駆動を指示する第1指示信号と前記第2のモータの駆動を指示する第2指示信号それぞれのレベルを前記第1レベルから前記第2レベルに変化させ、前記第1指示信号と前記第2指示信号を前記第2レベルに変化させた後、前記第1指示信号と前記第2指示信号それぞれを前記第1レベルに変化させ、第1指示信号と前記第2指示信号それぞれを前記第1レベルに変化させた後、前記タイミング画定信号を前記第2レベルから前記第1レベルに変化させる、請求項3から請求項8のいずれか1項に記載の時計。 - 前記指針は時刻を表示する、請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の時計。
- 前記指針を駆動する前記モータへの駆動パルスの生成を指示する指示信号が通過する信号線の本数と前記モータの個数が同一であり、
前記指示信号を含めた前記モータを制御する前記モータ制御部への信号の入力数が、前記モータの個数に1を加算した数である、請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の時計。 - モータにより指針が駆動され、前記指針以外の負荷を駆動するために高速処理が必要な時計の制御方法であって、
第1周波数の動作周波数により動作し、前記負荷を駆動するための主制御回路が、前記モータの駆動タイミングを指示するステップと、
前記第1周波数より低い周波数の第2周波数の動作周波数により動作するモータ制御部が、前記モータを駆動する駆動パルスを生成するステップと、
を含み、
前記駆動タイミングを指示するステップは、前記第1周波数のタイミングに基づいて、
前記モータの駆動タイミングを画定するタイミング画定信号のレベルを第1レベルから第2レベルに変化させるステップと、
前記タイミング画定信号を前記第2レベルに変化させた後、前記モータの駆動を指示する指示信号のレベルを前記第1レベルから前記第2レベルに変化させるステップと、
前記指示信号を前記第2レベルに変化させた後、前記指示信号を前記第1レベルに変化させるステップと、
前記指示信号を前記第1レベルに変化させた後、前記タイミング画定信号を前記第2レベルから前記第1レベルに変化させるステップと、
を含む時計の制御方法。 - 前記モータ制御部が、前記タイミング画定信号が前記第2レベルの期間に、前記指示信号に含まれる指示パルスの数をカウントするステップと、
前記モータ制御部が、カウントしたステップ数に応じて、前記モータを介して前記指針を運針する運針種別を判定し、判定した運針種別に応じて前記モータを駆動する駆動パルスを生成するステップと、
を含む請求項12に記載の時計の制御方法。
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