JP2019109373A - Support mechanism, optical member drive device, camera device, and electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、支持機構、光学部材駆動装置、カメラ装置及び電子機器に関する。 The present invention relates to a support mechanism, an optical member drive device, a camera device, and an electronic device.
例えばレンズ等の光学部材を駆動する駆動装置には、光軸方向と直交する方向に光学部材を移動自在に支持する支持機構が用いられている。支持機構には、特許文献1に示すように、溝とボールを用いるものがある。 For example, in a driving device that drives an optical member such as a lens, a support mechanism that supports the optical member in a direction perpendicular to the optical axis direction is used. As a support mechanism, as shown to patent document 1, there exist some which use a groove | channel and a ball | bowl.
上記従来例においては、光軸方向と直交するX方向へ光学部材を移動自在に支持するボールと溝からなるX方向直進機構と、X方向と直交するY方向へ光学部材を移動自在に支持するボールと溝からなるY方向直進機構とを有し、該X方向直進機構とY方向直進機構とが光軸方向に積み上げた構造となっている。したがって、光軸方向には、2つの直進機構が積み上げられているので、光軸方向の寸法が大きくなるという問題点があった。 In the above-described conventional example, an X-direction linear movement mechanism including a ball and a groove movably supporting the optical member in the X direction orthogonal to the optical axis direction, and the optical member movably supporting in the Y direction orthogonal to the X direction. It has a Y-direction linear movement mechanism consisting of balls and grooves, and the X-direction linear movement mechanism and the Y-direction linear movement mechanism are stacked in the optical axis direction. Therefore, since two rectilinear mechanisms are stacked in the optical axis direction, there is a problem that the dimension in the optical axis direction becomes large.
本発明は、上記従来の問題点を解消し、2軸に自由度があって、該2軸に直交する方向の寸法を小さくすることができる支持機構、光学部材駆動装置、カメラ装置及び電子機器を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, provides a freedom degree in two axes, and can reduce a dimension in a direction orthogonal to the two axes, an optical member driving device, a camera device, and an electronic apparatus Intended to provide.
本発明の一つの態様は支持機構であり、この支持機構は、一方が固定体に装着され、他方が可動体に装着されて、異なる磁極を有する磁極面が対向する支持用磁石対を有し、前記支持用磁石対のうちの前記可動体に装着された方である可動体側支持用磁石の第2磁極面に形成された第2摺動面が、前記支持用磁石対のうちの前記固定体に装着された方である固定体側支持用磁石の第1磁極面に形成された第1摺動面に対して滑るように構成されている。 One aspect of the present invention is a support mechanism, which has a support magnet pair in which one is mounted on a fixed body, the other is mounted on a movable body, and pole faces having different magnetic poles face each other. The second sliding surface formed on the second magnetic pole surface of the movable body side supporting magnet, which is the one mounted on the movable body of the supporting magnet pair, is the fixed one of the supporting magnet pair It is configured to slide on a first sliding surface formed on the first magnetic pole surface of the fixed body side supporting magnet, which is a person attached to the body.
好適には、前記第1摺動面と前記第2摺動面との間に磁性流体が配置されている。ただし、磁性流体は無くてもよいし、また磁性流体の代わりにグリス等の潤滑剤を配置してもよいし、固体の潤滑部を設けるようにしてもよい。 Preferably, a magnetic fluid is disposed between the first sliding surface and the second sliding surface. However, the magnetic fluid may not be present, a lubricant such as grease may be disposed instead of the magnetic fluid, and a solid lubricating portion may be provided.
また、好適には、前記第1摺動面及び前記第2摺動面の少なくとも一方には前記磁性流体が溜まる溜まり溝が形成されている。さらに好適には、前記第1摺動面及び前記第2摺動面の双方には前記磁性流体が溜まる溜まり溝が設けられ、前記第1摺動面に形成された溜まり溝と、前記第2摺動面に形成された溜まり溝とは交わる方向に形成されている。また、前記溜まり溝は、底面から立ち上がる壁面部を有し、この壁面部が前記第1摺動面又は第2摺動面に対して90度よりも小さい勾配で形成されていることが好ましい。 Preferably, a reservoir groove in which the magnetic fluid is accumulated is formed on at least one of the first sliding surface and the second sliding surface. More preferably, a reservoir groove in which the magnetic fluid is collected is provided in both the first sliding surface and the second sliding surface, and the reservoir groove formed in the first sliding surface, and the second It is formed in the direction which intersects with the reservoir groove formed in the sliding face. Preferably, the accumulation groove has a wall surface portion rising from the bottom surface, and the wall surface portion is formed with a slope smaller than 90 degrees with respect to the first sliding surface or the second sliding surface.
また、好適には、前記第1摺動面と前記第2摺動面とは所定方向の寸法が略等しいようにする。所定方向ばかりではなく、全ての方向で寸法が略等しい、即ち、略同一形状、同一寸法とすることもできる。 In addition, preferably, the first sliding surface and the second sliding surface have substantially equal dimensions in a predetermined direction. Not only in the predetermined direction, but in all directions, the dimensions may be substantially equal, that is, substantially the same shape and dimension.
また、前記第1磁極面と前記第2磁極面の少なくとも一方に摺動部がさらに設けられ、該摺動部に前記摺動面が形成されているようにしてもよい。 Further, a sliding portion may be further provided on at least one of the first magnetic pole surface and the second magnetic pole surface, and the sliding surface may be formed on the sliding portion.
本発明の他の態様は光学部材駆動装置であり、この光学部材駆動装置は、固定体と、光学部材を保持するための光学部材ホルダーと、前記光学部材ホルダーを前記固定体に対して移動自在に支持する支持機構と、を有し、前記支持機構は、一方が前記固定体に装着され、他方が前記光学部材ホルダーに装着されて、異なる磁極を有する磁極面が対向する支持用磁石対を有し、前記支持用磁石対のうちの前記光学部材ホルダーに装着された方である光学部材側支持用磁石の第2磁極面に形成された第2摺動面が、前記支持用磁石対のうちの前記固定体に装着された方である固定体側支持用磁石の第1磁極面に形成された第1摺動面に対して滑るように構成されている。 Another aspect of the present invention is an optical member drive device, which is capable of moving a fixed body, an optical member holder for holding an optical member, and the optical member holder relative to the fixed body. A supporting mechanism for supporting the supporting magnet pair, one of which is attached to the fixed body and the other of which is attached to the optical member holder, and pole faces having different magnetic poles face each other. The second sliding surface formed on the second magnetic pole surface of the optical member-side supporting magnet, which is the one attached to the optical member holder of the supporting magnet pair, is the same as that of the supporting magnet pair. It is configured to slide with respect to a first sliding surface formed on a first magnetic pole surface of a fixed body side supporting magnet, which is mounted on the fixed body.
好適には、前記支持機構は前記光学部材の光軸を中心にした前記光学部材ホルダーの四方の隅に配置されている。さらに好適には、前記光学部材ホルダーは、この四方の隅に三角形状に切り取られた支持機構配置部を有し、前記支持機構の前記光学部材側支持用磁石は、光軸方向から見て前記支持機構配置部の前記三角形状に対応する三角形状に形成され、前記支持機構配置部に配置されている。 Preferably, the support mechanism is disposed at four corners of the optical member holder centered on the optical axis of the optical member. More preferably, the optical member holder has a support mechanism arrangement portion cut out in a triangular shape at the corners of the four sides, and the optical member side support magnet of the support mechanism is viewed from the optical axis direction. It is formed in the triangle shape corresponding to the above-mentioned triangle shape of a support mechanism arrangement part, and is arranged at the support mechanism arrangement part.
前記光学部材は四角形状に形成された画像センサであってもよく、前記支持機構は、画像センサの中心の回りに循環配置されるように4分割されている固定体側支持用磁石と光学部材側支持用磁石とを有する。この場合、好適には、前記4分割されている固定体側支持用磁石及び光学部材側支持用磁石の隣り合う分割片の磁極面は異なる磁極を有する。なお、光学部材は光学部材ホルダーを兼ねていてもよい。 The optical member may be an image sensor formed in a rectangular shape, and the support mechanism may be divided into four parts so as to be circularly arranged around the center of the image sensor, and the support member supporting magnet and the optical member side And a supporting magnet. In this case, preferably, the pole faces of adjacent divided pieces of the fixed body side supporting magnet and the optical member side supporting magnet divided into four have different magnetic poles. The optical member may double as an optical member holder.
また、本発明の他の態様は、上記光学部材駆動装置を有するカメラ装置である。 Moreover, the other aspect of this invention is a camera apparatus which has the said optical member drive device.
さらに、本発明の他の態様は、上記カメラ装置を有する電子機器である。 Furthermore, the other aspect of this invention is an electronic device which has the said camera apparatus.
本発明によれば、可動体に装着された可動体側支持用磁石の第2磁極面に形成された第2摺動面が前記固定体に装着された固定体側支持用磁石の第1磁極面に形成された第1摺動面に対して滑るように構成したので、第1摺動面と第2摺動面とが滑る2軸方向に移動自在に支持することができ、該2軸に直交する方向の寸法を小さくすることができる。 According to the present invention, the second sliding surface formed on the second magnetic pole surface of the movable body side supporting magnet mounted on the movable body is on the first magnetic pole surface of the stationary body side supporting magnet mounted on the stationary body. Since it is configured to slide on the formed first sliding surface, it can be supported movably in two axial directions in which the first sliding surface and the second sliding surface slide, and is orthogonal to the two axes It is possible to reduce the dimension in the direction of
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described based on the drawings.
図1は、本発明の第1実施形態に係るカメラ装置10を示す。カメラ装置10は、断面三角形状のプリズム12及び直方体状のレンズ体14から構成された屈曲光学系を有する。レンズ体14は、光学部材であるレンズとレンズを保持するためのレンズホルダー(光学部材ホルダー)とを有している。カメラ装置10に搭載される光学部材駆動装置は、固定体である基台(図示せず)と、光学部材と光学部材ホルダーとを具備するレンズ体14と、光学部材を固定体に対して移動自在に支持する支持機構18と、を備えて構成されている。
なお、プリズム12に光が入射する方向をZ、レンズ体14から光が出射する方向をX、Z及びXと直交する方向をYとする。
FIG. 1 shows a
The direction in which light is incident on the
Z方向から入射した被写体からの光はプリズム12の斜面にてX方向へ反射され、レンズ体14に入射する。レンズ体14を通過して出射した光は不図示の画像センサ上で結像し、撮影画像として取り込まれる。
The light from the subject incident from the Z direction is reflected by the slopes of the
レンズ体14は、出射側で光軸を中心としたX軸回りの四方の隅に支持機構配置部16が設けられている。支持機構配置部16は、光軸方向から見て例えば三角形状に内側に向けて切り取られるように形成されている。
In the
支持機構18は、固定体側支持用磁石20と可動体側支持用磁石22とを有する支持用磁石対を有しており、その可動体側支持用磁石22がレンズ体14の4つの支持機構配置部16それぞれに配置されている。可動体側支持用磁石22は光学部材側支持用磁石でもある。この支持機構18は、光軸方向から見て三角形状(三角柱状)に形成されている。この支持機構18は、支持機構配置部16の三角形状に合わせて形成され、三角形状の固定体側支持用磁石20と同じく三角形状の可動体側支持用磁石22とを有し、固定体側支持用磁石20と可動体側支持用磁石22とが重なるように構成されている。
The
なお、固定体側支持用磁石20と可動体側支持用磁石22とはいずれの磁石材料を用いることができるが、例えばフェライト磁石材料を用いることにより後述する摺動面を研磨しやすくすることができる。
Note that, although any magnet material can be used for the fixed body
固定体側支持用磁石20は、固定体である基台(図示せず)に該固定体側支持用磁石20の出射側端面が固定されている。一方、可動体側支持用磁石22は、可動体であるレンズ体14の支持機構配置部16の底面に、該可動体側支持用磁石22の入射側端面が固定されている。
The fixed body
可動体側支持用磁石22は、後述するように、YZ軸に対して自由度があるように固定体側磁石20に対して移動自在となっている。
The movable body
レンズ体14のY側の一方の側面には+Y方向に着磁された直方体形状のY側駆動磁石24が取付けられ、空隙を隔てて対向する位置にY側駆動コイル26が配置され、このY側駆動コイル26が基台側に取り付けられる。
A rectangular parallelepiped Y-
ここで、Y側駆動コイル26が通電されると、Y側駆動磁石24をY方向に移動させるローレンツ力がY側駆動コイル26に生じる。Y側駆動コイル26に生じたローレンツ力はY側駆動磁石24に反力として働き、レンズ体14をY方向へ駆動する力として作用する。
Here, when the Y-
なお、レンズ体14の他方の側面には、Y側と同様に、Z方向にレンズ体14を駆動するためのZ側駆動磁石及びZ側駆動コイル28が設けられている。
A Z-side drive magnet and a Z-
図2は、支持機構18の詳細を示す。
支持機構18は、固定体側支持用磁石20と可動体側支持用磁石22との間に磁性流体30が介挿されている。また、固定体側支持用磁石20と可動体側支持用磁石22とは、同じX方向に着磁されており、互いに異なる磁極面32,34が対向している。この実施形態においては、固定体側支持用磁石20のN極である第1磁極面32と、可動体側支持用磁石22のS極である第2磁極面34とが対向している。第1磁極面32と第2磁極面34はそれぞれYZ平面に平行に形成される。本実施形態において、第2摺動面50である第2磁極面34が、第1摺動面48である第1磁極面32に対して滑るように構成されている。また、この実施形態においては、第1磁極面32と第2磁極面34とは同じ形状で同じ面積をもっている。そして、固定体側支持用磁石20の外縁と可動体側支持用磁石22の外縁が一致する位置に置かれる。この同じ形状で同じ面積をもつ第1磁極面32と第2磁極面34との間に磁性流体30が満たされるように吸着されている。磁性流体30は第1磁極面32と第2磁極面34との間に吸着されているので、支持機構18の外部に散逸しにくい。
FIG. 2 shows the
In the
第1磁極面32と第2磁極面34とは、それぞれ溜まり溝36,38が形成されている。溜まり溝36,38は、細長い溝として形成され、該溜まり溝36,38内に磁性流体30を保持するようになっている。図2において、磁性流体30は溜まり溝36、38の表面の形状が転写された形状に描かれている。後述する図4、図5においても同様である。
また、第1磁極面32の溜まり溝36と第2磁極面34の溜まり溝38とは非平行、即ち交わる方向に形成されている。この実施形態においては、第1磁極面32の溜まり溝36と第2磁極面34の溜まり溝38とは90度ずれて形成されている。溜まり溝36,38が平行であると、第1磁極面32に第2磁極面34が溜まり溝36,38に落ち込むおそれがあるが、非平行とすることでこの落ち込みを防止することができる。
Further, the
また、溜まり溝36,38は、図3に示すように、底面部40と、この底面部40から立ち上がる壁面部42,42から構成されている。壁面部42,42は、第1磁極面32又は第2磁極面34に対して90度よりも小さい角度をなすように形成されている。このように、壁面部42,42を90度よりも浅く形成することにより、可動体側支持用磁石22が固定体側支持用磁石20に対して摺動した場合、第2磁極面34の溜まり溝38に保持された磁性流体30が流動するが、対向する第1磁極面32の溜まり溝36に浸み込みやすくすることができる。
Further, as shown in FIG. 3, the
なお、上記実施形態においては、第1磁極面32と第2磁極面34の双方に溜まり溝36,38を形成しているが、一方の磁極面のみに形成してもよい。また、溜まり溝36,38はエッチングのような工法で形成してもよいし、表面を荒らすような工法で形成してもよい。また、一方向に設けることに限らず、例えば二方向に設けてもよいし、ランダムに設けてもよい。また、いわゆる溝形状でなく、単なる凸凹形状でもよい。
In the above embodiment, the
上記構成において、前述したように、レンズ体14がYZ方向に駆動されると、レンズ体14と共に可動体側支持用磁石22が移動する。即ち、可動体側支持用磁石22は、固定体側支持用磁石20との間の磁力に抗して、磁性流体30を潤滑剤として固定体側支持用磁石20に対して移動する。
In the above configuration, as described above, when the
移動した状態でレンズ体14に対する駆動力を解除すると、固定体側支持用磁石20と可動体側支持用磁石22との間に生じている磁力により可動体側支持用磁石22の外縁が固定体側支持用磁石20の外縁と一致するように移動し、レンズ体14は元の位置に戻る。即ち、ここでは、固定体側支持用磁石20と可動体側支持用磁石22との間には磁気ばねが介在されている状態となって、第2磁極面34を最も安定する位置であるそれぞれの外縁が一致する位置まで引き戻す力が加わることになる。
このように元の位置に引き戻そうとする力が、光学部材の光軸を中心にした四方の隅に配置されているそれぞれの支持機構18に働くので、この支持機構18は全体としてX軸回りに回転しにくい。
When the driving force on the
Thus, the force for pulling back to the original position acts on the
図4は、本発明の第2実施形態に係る支持機構18を示す。
この第2実施形態は、固定体側支持用磁石20と可動体側支持用磁石22との間に固定体側摺動部44と可動体側摺動部46とを挿入し、この固定体側摺動部44と可動体側摺動部46との間に磁性流体30を配置した点が第1実施形態と異なる。
FIG. 4 shows a
In the second embodiment, the fixed-body-
固定体側摺動部44と可動体側摺動部46とは、固定体側支持用磁石20及び可動体側支持用磁石22と面積が等しいように同じ三角形状に形成されている。この固定体側摺動部44と可動体側摺動部46は、摩擦を低減することができる材料、例えばテフロン(デュポン社の登録商標)、PTFE、シリコン、アラミド樹脂等から構成されている。
The fixed body
固定体側摺動部44は、一面が固定体側支持用磁石20に固定され、他面が第1摺動面48として磁性流体30に接している。また、可動体側摺動部46は、同様に、一面が可動体側支持用磁石22に固定され、他面が第2摺動面50として磁性流体30に接している。
One surface of the stationary body
第1摺動面48と第2摺動面50とには、第1実施形態と同様に、溜まり溝36,38が形成されている。溜まり溝36,38は、細長い溝として形成され、該溜まり溝36,38内に磁性流体30を保持するようになっている。また、第1実施形態で説明したような形状であっても構わない。
また、第1摺動面48の溜まり溝36と第2摺動面50の溜まり溝38とは非平行に形成され、固定体側摺動部44と可動体側摺動部46の落ち込みを防止するようになっている。
Further, the
なお、この第2実施形態においては、固定体側摺動部44と可動体側摺動部46との2つの摺動部を設けたが、いずれか一方のみに設けるようにしてもよい。また、固定体側摺動部44と可動体側摺動部46とは、固定体側支持用磁石20と可動体側支持用磁石22と別の部材として構成したが、例えば固定体側支持用磁石20又は可動体側支持用磁石22の表面にコーティングして設けることもできる。また、固定体側摺動部44と可動体側摺動部46とは、固定体側支持用磁石20と可動体側支持用磁石22と同形状としたが、これに限定されるものではなく、固定体側摺動部44又は可動体側摺動部46の面積を第1磁極面32又は第2磁極面34よりも小さくし、摩擦をより少なくするようにしてもよい。
In the second embodiment, the two sliding portions of the fixed body
また、第1実施形態、第2実施形態において、固定体側支持用磁石20及び可動体側支持用磁石22は同じ三角形状で同じ大きさとしたが、それに限るものではない。例えば、どちらか一方を円柱状としてもよいし両方とも円柱状としてもよい。また、例えば可動体側支持用磁石22を小さな直方体形状とし、固定体側支持用磁石20を細長い直方体形状としてもよい。その場合、固定体側支持用磁石20の長辺方向をレンズ体14の四辺の方向とし、短辺方向の寸法を可動体側支持用磁石22の同方向の寸法とほぼ一致させることが望ましい。可動体側支持用磁石22に対して固定体側支持用磁石20の短辺方向の中心に戻す力を働かせつつ、固定体側支持用磁石20の長辺方向へ案内することができる。
Further, in the first embodiment and the second embodiment, the fixed body
また、第1摺動面48又は第2摺動面50のいずれか一方を、例えば、球面のような平面ではない面としても構わない。第1摺動面48と第2摺動面50の接触面積が小さくできるので、摩擦係数をより小さくでき、より小さな駆動力でレンズ体14を移動させることができる。
また、第1摺動面48と第2摺動面50の摩擦係数が小さければ、磁性流体30を用いる必要はない。また、磁性流体30ではなく、グリスや液体潤滑剤等の他の潤滑手法を用いてもよい。
Further, any one of the first sliding
Further, if the coefficient of friction between the first sliding
図5は、本発明の第3実施形態に係る光学部材駆動装置52を示す。
光学部材駆動装置52は、光学部材として画像センサ54を有する。
FIG. 5 shows an optical
The optical
画像センサ54は、例えばCCD等から構成され、光学部材ホルダー(画像センサホルダー)も兼ねていて、この画像センサ54の反入射側に支持機構18が配置されている。支持機構18は、固定体側支持用磁石20と可動体側支持用磁石22とを有する。固定体側支持用磁石20は図示しない基台に固定されている。可動体側支持用磁石22は、画像センサ54の背面に固定されており、光学部材側支持用磁石でもある。固定体側支持用磁石20と可動体側支持用磁石22との間には、前述した第1実施形態と同様に、磁性流体30が配置され、支持機構18は、画像センサ54のYZ軸方向に移動可能であるように支持している。
The
固定体側支持用磁石20と可動体側支持用磁石22とは、四角形状に形成され、例えば4つの分割片56から構成されている。分割片56は、+X方向に着磁されたものと−X方向に着磁されたものとがX軸回りに交互に循環配置されている。この形態においてもX軸回りに回転する力が働いても、反発力が働いて元の角度に戻そうとする力が働くので、画像センサ54が回転しにくい。また、隣り合う分割片56の磁極面にはZ方向とY方向に交互に延長された溜まり溝38が形成されている。
The fixed body
また、それぞれの分割片56は、境界部分で接着等により固定され、この境界部分には面取り58が形成されている。面取り58が形成されていない場合には、境界部分に生じる可能性のある段差により固定体側支持用磁石20に対する可動体側支持用磁石22の摺動が妨げられるおそれがあるが、面取り58を形成することにより摺動変位への阻害を軽減することができる。
Each divided
なお、上記2つの実施形態においては、屈曲光学系の駆動装置について説明したが、光線が直進する通常の光学部材駆動装置(レンズ駆動装置)に本支持機構18を用いてもよい。
Although the drive device for the bending optical system has been described in the above two embodiments, the
また、本支持機構18の取付けはレンズ体や画像センサに限らず、図1に示したプリズム12に設けることもできる。また、これらの光学部材駆動装置やカメラ装置は携帯電話やスマートフォン等の電子機器に搭載されることができる。
Further, the mounting of the
10 カメラ装置
12 プリズム
14 レンズ体
18 支持機構
20 固定体側支持用磁石
22 可動体側支持用磁石
24 Y側駆動磁石
26 Y側駆動コイル
28 Z側駆動コイル
30 磁性流体
32 第1磁極面
34 第2磁極面
36,38 溜まり溝
40 底面部
42 壁面部
44 固定体側摺動部
46 可動体側摺動部
48 第1摺動面
50 第2摺動面
52 光学部材駆動装置
54 画像センサ
56 分割片
58 面取り
DESCRIPTION OF
Claims (14)
光学部材を保持するための光学部材ホルダーと、
前記光学部材ホルダーを前記固定体に対して移動自在に支持する支持機構と、を有し、
前記支持機構は、
一方が前記固定体に装着され、他方が前記光学部材ホルダーに装着されて、異なる磁極を有する磁極面が対向する支持用磁石対を有し、前記支持用磁石対のうちの前記光学部材ホルダーに装着された方である光学部材側支持用磁石の第2磁極面に形成された第2摺動面が、前記支持用磁石対のうちの前記固定体に装着された方である固定体側支持用磁石の第1磁極面に形成された第1摺動面に対して滑るように構成されている光学部材駆動装置。 Fixed body,
An optical member holder for holding the optical member;
And a support mechanism movably supporting the optical member holder with respect to the fixed body,
The support mechanism is
It has a supporting magnet pair in which one is mounted on the fixed body and the other is mounted on the optical member holder, and pole faces having different magnetic poles face each other, and the optical member holder of the supporting magnet pair is mounted on the optical member holder The second sliding surface formed on the second magnetic pole surface of the optical member side supporting magnet, which is the one mounted, is for the fixed body side supporting, which is the one mounted on the fixed body of the supporting magnet pair An optical member driving device configured to slide on a first sliding surface formed on a first magnetic pole surface of a magnet.
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