JP2020024283A - Space projection device - Google Patents

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Abstract

To provide a space projection device that has a simple configuration and can project three kinds of real images onto space.SOLUTION: A space projection device 1 has a first light transmission reflection plate 41 and a second light transmission reflection plate 42 that are disposed to intersect each other at a right angle. From among four areas partitioned and formed by the first light transmission reflection plate 41 and the second light transmission reflection plate 42, a first display body 21 and a first light source 31 are disposed in a first area A1, a second display body 22 and a second light source 32 are disposed in a second area A2, a third display body 23 and a third light source 33 are disposed in a third area A3, and a space projection plate 5 is disposed in a fourth area A4. A real image of a display body selected from the first to third display bodies 21, 22, 23 is projected onto space.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、空間投影装置に関するものである。   The present invention relates to a space projection device.

図４は、従来の空間投影構造を備えたタッチレススイッチを示す図である（特許文献１を参照。）。このタッチレススイッチは、第１の元絵５０１ａ、第１の照明手段５０２ａ、第２の元絵５０１ｂ、第２の照明手段５０２ｂ、光線透過・反射部材５１１、結像手段５０３、発光素子５０４、受光素子５０５、照明手段制御装置５０６、スイッチハウジング５１３等を備えている。   FIG. 4 is a diagram showing a touchless switch provided with a conventional space projection structure (see Patent Document 1). This touchless switch includes a first original picture 501a, a first illumination means 502a, a second original picture 501b, a second illumination means 502b, a light transmitting / reflecting member 511, an imaging means 503, a light emitting element 504, A light receiving element 505, a lighting control unit 506, a switch housing 513, and the like are provided.

第１の元絵５０１ａと第２の元絵５０１ｂとは９０度の角を成す位置に配置されており、光線透過・反射部材５１１は、第１の元絵５０１ａ及び第２の元絵５０１ｂと４５度の角を成す位置に配置されている。第１の元絵５０１ａからの光線は、光線透過・反射部材５１１を透過して結像手段５０３へ入射し、空中で実像５１０ａとして結像される。第２の元絵５０１ｂからの光線は、光線透過・反射部材５１１で反射して結像手段５０３へ入射し、空中で実像として結像される。   The first original picture 501a and the second original picture 501b are arranged at a position forming a 90-degree angle, and the light transmitting / reflecting member 511 is connected to the first original picture 501a and the second original picture 501b. It is arranged at a position forming a 45-degree angle. The light rays from the first original picture 501a pass through the light ray transmitting / reflecting member 511, enter the image forming means 503, and are imaged in the air as a real image 510a. Light rays from the second original picture 501b are reflected by the light ray transmitting / reflecting member 511, enter the image forming means 503, and are formed as real images in the air.

発光素子５０４は、第１の元絵５０１ａの実像５１０ａ及び第２の元絵５０１ｂの実像に、赤外線等の光線を照射する。これら実像に被検出物である指５０９がかざされると、発光素子５０４からの光線が指５０９で反射して受光素子５０５へ入射する。照明手段制御装置５０６は、受光素子５０５からの被検出物検出信号に基き、第１の照明手段５０２ａ及び第２の照明手段５０２ｂの点灯及び消灯の制御を行う。   The light emitting element 504 irradiates a real image 510a of the first original picture 501a and a real image of the second original picture 501b with light rays such as infrared rays. When a finger 509 as an object to be detected is held over these real images, light rays from the light emitting element 504 are reflected by the finger 509 and enter the light receiving element 505. The lighting control unit 506 controls turning on and off of the first lighting unit 502a and the second lighting unit 502b based on the detection target signal from the light receiving element 505.

このようなタッチレススイッチは、空間投影された実像に指５０９がかざされたことを検知して、空間投影される実像を切り替える。   Such a touchless switch detects that the finger 509 is held over the spatially projected real image and switches the spatially projected real image.

特開平１０−１０６４１１号公報JP-A-10-106411

図４に示した従来の空間投影構造においては、第１の元絵５０１ａの実像５１０ａと、第２の元絵５０１ｂの実像の二種類しか表示することができず、表示パターンを増加させるという点で、改善の余地があった。   In the conventional spatial projection structure shown in FIG. 4, only two types of the real image 510a of the first original picture 501a and the real image of the second original picture 501b can be displayed, and the number of display patterns is increased. And there was room for improvement.

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、簡易な構成であり、三種類の実像を空間投影することが可能な空間投影装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above-described problem, and has as its object to provide a space projection apparatus that has a simple configuration and can spatially project three types of real images.

本発明は、表示体からの光を空間投影プレートに通して前記表示体の実像を空間に結像させる空間投影装置であって、前記表示体としての第１の表示体、第２の表示体及び第３の表示体と、前記第１の表示体に光を照射する第１の光源と、前記第２の表示体に光を照射する第２の光源と、前記第３の表示体に光を照射する第３の光源と、光を透過・反射させる第１の光透過反射プレート及び第２の光透過反射プレートと、を備え、前記第１の光透過反射プレート及び前記第２の光透過反射プレートは、互いに交差配置されており、前記第１の光透過反射プレート及び前記第２の光透過反射プレートによって区画形成された４つのエリアのうち第１のエリアに前記第１の表示体及び前記第１の光源が配置され、第２のエリアに前記第２の表示体及び前記第２の光源が配置され、第３のエリアに前記第３の表示体及び前記第３の光源が配置され、第４のエリアに前記空間投影プレートが配置されていることを特徴とする空間投影装置である。   The present invention relates to a space projection apparatus that passes light from a display body through a space projection plate to form a real image of the display body in space, wherein the first display body and the second display body as the display body And a third display, a first light source for irradiating the first display with light, a second light source for irradiating the second display with light, and a light for the third display. And a first light transmission / reflection plate and a second light transmission / reflection plate for transmitting / reflecting light, and wherein the first light transmission / reflection plate and the second light transmission are provided. The reflection plates are arranged so as to intersect with each other, and the first display body and the first display body are provided in a first area among four areas defined by the first light transmission / reflection plate and the second light transmission / reflection plate. The first light source is arranged, and the second display body is provided in a second area. And the second light source is arranged, the third display body and the third light source are arranged in a third area, and the spatial projection plate is arranged in a fourth area. It is a space projection device.

本発明によれば、簡易な構成であり、三種類の実像を空間投影することが可能な空間投影装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a space projection apparatus having a simple configuration and capable of spatially projecting three types of real images.

本発明の一実施形態にかかる空間投影装置の概略構成図であり、第１の表示体の実像が空間投影された状態を示す図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a space projection device according to an embodiment of the present invention, showing a state where a real image of a first display body is spatially projected. 図１の空間投影装置において、第２の表示体の実像が空間投影された状態を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a state where a real image of a second display body is spatially projected in the space projection device of FIG. 1. 図１の空間投影装置において、第３の表示体の実像が空間投影された状態を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a state in which a real image of a third display body is spatially projected in the space projection device of FIG. 1. 従来の空間投影構造を備えたタッチレススイッチを示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a touchless switch having a conventional space projection structure.

本発明の一実施形態にかかる「空間投影装置」を図１〜３を参照して説明する。図１〜３に示す空間投影装置１は、第１〜３の表示体２１，２２，２３と、第１の表示体２１に光を照射する第１の光源３１と、第２の表示体２２に光を照射する第２の光源３２と、第３の表示体２３に光を照射する第３の光源３３と、第１の光透過反射プレート４１及び第２の光透過反射プレート４２と、空間投影プレート５と、第１〜３の光源３１，３２，３３の点灯及び消灯の制御を行う制御部７と、これらを保持した不図示のハウジングと、を備えている。   A “spatial projection device” according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The space projection apparatus 1 shown in FIGS. 1 to 3 includes first to third display bodies 21, 22, 23, a first light source 31 for irradiating the first display body 21 with light, and a second display body 22. A second light source 32 that irradiates light to the third display body 23, a third light source 33 that irradiates light to the third display body 23, a first light transmitting / reflecting plate 41 and a second light transmitting / reflecting plate 42 The projector includes a projection plate 5, a control unit 7 for controlling turning on and off of the first to third light sources 31, 32, and 33, and a housing (not shown) holding these.

第１〜３の表示体２１，２２，２３は、表示内容を変更できる電子ディスプレイではなく、画像が記録されたフィルム等の表示内容が不変な物体である。前記表示内容は二次元像であってもよいし、三次元像であってもよい。   The first to third display bodies 21, 22, and 23 are not electronic displays whose display contents can be changed, but are objects whose display contents are invariable, such as films on which images are recorded. The display content may be a two-dimensional image or a three-dimensional image.

図１においては、円形の第１の表示体２１及び円形の実像６１が描かれているが、これは、第１の光源３１が点灯すると第１の表示体２１の実像６１が空間投影されるという現象を記号化表現したものである。   In FIG. 1, a circular first display body 21 and a circular real image 61 are drawn. When the first light source 31 is turned on, the real image 61 of the first display body 21 is spatially projected. This phenomenon is symbolized.

同様に、図２においては、四角形の第２の表示体２２及び四角形の実像６２が描かれているが、これは、第２の光源３２が点灯すると第２の表示体２２の実像６２が空間投影されるという現象を記号化表現したものである。   Similarly, in FIG. 2, a quadrangular second display body 22 and a quadrangular real image 62 are drawn, but this is because the real image 62 of the second display body 22 is spatially It is a symbolic representation of the phenomenon of being projected.

同様に、図３においては、三角形の第３の表示体２３及び三角形の実像６３が描かれているが、これは、第３の光源３３が点灯すると第３の表示体２３の実像６３が空間投影されるという現象を記号化表現したものである。   Similarly, in FIG. 3, the triangular third display body 23 and the triangular real image 63 are drawn, but this is because the real image 63 of the third display body 23 is spatially It is a symbolic representation of the phenomenon of being projected.

第１の光透過反射プレート４１及び第２の光透過反射プレート４２は、光の一部を反射し、一部を透過させるものであり、一般的には半透鏡と呼ばれるものである。本例においては、アクリル板の表面に反射膜が形成されたものを用いている。また、本例において、第１の光透過反射プレート４１及び第２の光透過反射プレート４２は、透過率と反射率とが等しく形成されている。   The first light transmitting / reflecting plate 41 and the second light transmitting / reflecting plate 42 reflect a part of light and transmit a part of the light, and are generally called semi-transparent mirrors. In this example, an acrylic plate having a reflective film formed on the surface is used. Further, in this example, the first light transmission / reflection plate 41 and the second light transmission / reflection plate 42 have the same transmittance and the same reflectance.

これら第１の光透過反射プレート４１及び第２の光透過反射プレート４２は、互いに交差配置されている。第１の光透過反射プレート４１及び第２の光透過反射プレート４２の交差角度は適宜調整可能であるが、本例においては、三種類の実像６１，６２，６３を同じ位置に表示するために、第１の光透過反射プレート４１及び第２の光透過反射プレート４２を直角に交差配置し、かつ、それぞれが空間投影プレート５との間に４５度の角を成すように配置している。   The first light transmitting / reflecting plate 41 and the second light transmitting / reflecting plate 42 are arranged to intersect with each other. The intersection angle between the first light transmitting / reflecting plate 41 and the second light transmitting / reflecting plate 42 can be adjusted as appropriate. In this example, however, in order to display three types of real images 61, 62, and 63 at the same position. , The first light transmission / reflection plate 41 and the second light transmission / reflection plate 42 are arranged so as to intersect at right angles, and are each arranged so as to form a 45 ° angle with the space projection plate 5.

上述した第１の光透過反射プレート４１を含む平面及び第２の光透過反射プレート４２を含む平面によって、空間投影装置１には、第１〜４のエリアＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４が区画形成されている。これら４つのエリアのうち第１のエリアＡ１には、第１の表示体２１及び第１の光源３１が配置されている。第２のエリアＡ２には、第２の表示体２２及び第２の光源３２が配置されている。第３のエリアＡ３には、第３の表示体２３及び第３の光源３３が配置されている。第４のエリアＡ４には、空間投影プレート５が配置されている。   The first to fourth areas A1, A2, A3, and A4 are defined in the space projection device 1 by the plane including the first light transmission / reflection plate 41 and the plane including the second light transmission / reflection plate 42 described above. Have been. A first display body 21 and a first light source 31 are arranged in a first area A1 of these four areas. The second display 22 and the second light source 32 are arranged in the second area A2. In the third area A3, a third display body 23 and a third light source 33 are arranged. The space projection plate 5 is arranged in the fourth area A4.

図１に示すように、第１の光源３１の点灯により第１の表示体２１から出た光線Ｌ３は、第１の光透過反射プレート４１を透過した後、第２の光透過反射プレート４２で反射し、空間投影プレート５を透過して空間で実像６１として結像される。また、第１の表示体２１から出た光線Ｌ３は、その光量の５０％が第１の光透過反射プレート４１を透過し、透過した光量のさらに５０％が第２の光透過反射プレート４２で反射する。よって、第１の表示体２１から出た光線Ｌ３の２５％が実像６１として結像される。   As shown in FIG. 1, the light beam L3 emitted from the first display body 21 by turning on the first light source 31 passes through the first light transmission / reflection plate 41 and then passes through the second light transmission / reflection plate 42. The light is reflected, transmitted through the space projection plate 5, and formed as a real image 61 in space. Also, 50% of the light amount L3 of the light beam L3 emitted from the first display body 21 is transmitted through the first light transmitting / reflecting plate 41, and another 50% of the transmitted light amount is transmitted through the second light transmitting / reflecting plate 42. reflect. Accordingly, 25% of the light beam L3 emitted from the first display 21 is formed as the real image 61.

同様に、第１の光源３１の点灯により第１の表示体２１から出た光線Ｌ４は、第２の光透過反射プレート４２で反射した後、第１の光透過反射プレート４１を透過し、空間投影プレート５を透過して空間で実像６１として結像される。また、第１の表示体２１から出た光線Ｌ４は、その光量の５０％が第２の光透過反射プレート４２で反射し、反射した光量のさらに５０％が第１の光透過反射プレート４１を透過する。よって、第１の表示体２１から出た光線Ｌ４の２５％が実像６１として結像される。   Similarly, the light beam L4 emitted from the first display body 21 by the lighting of the first light source 31 is reflected by the second light transmission / reflection plate 42, then transmits through the first light transmission / reflection plate 41, and becomes a space. The light passes through the projection plate 5 and is formed as a real image 61 in space. Further, 50% of the light amount of the light beam L4 emitted from the first display body 21 is reflected by the second light transmitting / reflecting plate 42, and 50% of the reflected light amount is further reflected by the first light transmitting / reflecting plate 41. To Penetrate. Therefore, 25% of the light ray L4 emitted from the first display 21 is formed as the real image 61.

図２に示すように、第２の光源３２の点灯により第２の表示体２２から出た光線Ｌ１は、第２の光透過反射プレート４２を透過した後、第１の光透過反射プレート４１を透過し、空間投影プレート５を透過して空間で実像６２として結像される。よって、第２の表示体２２から出た光線Ｌ１の２５％が実像６２として結像される。   As shown in FIG. 2, the light beam L <b> 1 emitted from the second display body 22 by turning on the second light source 32 passes through the second light transmission / reflection plate 42 and then passes through the first light transmission / reflection plate 41. The light passes through the space projection plate 5 and is imaged as a real image 62 in space. Therefore, 25% of the light beam L1 emitted from the second display 22 is formed as the real image 62.

同様に、第２の光源３２の点灯により第２の表示体２２から出た光線Ｌ２は、第１の光透過反射プレート４１を透過した後、第２の光透過反射プレート４２を透過し、空間投影プレート５を透過して空間で実像６２として結像される。よって、第２の表示体２２から出た光線Ｌ２の２５％が実像６２として結像される。   Similarly, the light beam L2 emitted from the second display body 22 by the lighting of the second light source 32 passes through the first light transmitting / reflecting plate 41, then passes through the second light transmitting / reflecting plate 42, and forms a space. The light passes through the projection plate 5 and is formed as a real image 62 in space. Therefore, 25% of the light beam L2 emitted from the second display 22 is formed as the real image 62.

図３に示すように、第３の光源３３の点灯により第３の表示体２３から出た光線Ｌ５は、第２の光透過反射プレート４２を透過した後、第１の光透過反射プレート４１で反射し、空間投影プレート５を透過して空間で実像６３として結像される。よって、第３の表示体２３から出た光線Ｌ５の２５％が実像６３として結像される。   As shown in FIG. 3, the light beam L5 emitted from the third display body 23 by turning on the third light source 33 passes through the second light transmitting / reflecting plate 42 and then passes through the first light transmitting / reflecting plate 41. The light is reflected and transmitted through the space projection plate 5 to form an image as a real image 63 in space. Therefore, 25% of the light ray L5 emitted from the third display body 23 is formed as the real image 63.

同様に、第３の光源３３の点灯により第３の表示体２３から出た光線Ｌ６は、第１の光透過反射プレート４１で反射した後、第２の光透過反射プレート４２を透過し、空間投影プレート５を透過して空間で実像６３として結像される。よって、第３の表示体２３から出た光線Ｌ６の２５％が実像６３として結像される。   Similarly, the light beam L6 emitted from the third display 23 by the lighting of the third light source 33 is reflected by the first light transmitting / reflecting plate 41, and then passes through the second light transmitting / reflecting plate 42 to form a space. The light passes through the projection plate 5 and is formed as a real image 63 in space. Therefore, 25% of the light beam L6 emitted from the third display body 23 is formed as the real image 63.

このように、本例においては、第１の光透過反射プレート４１及び第２の光透過反射プレート４２は、透過率と反射率とが等しく形成されているので、三種類の実像６１，６２，６３を均一な明るさで表示することができる。なお、第１の光透過反射プレート４１及び第２の光透過反射プレート４２は、透過率と反射率とが必ずしも等しくなくてもよく、適宜調整することができる。   As described above, in the present example, the first light transmission / reflection plate 41 and the second light transmission / reflection plate 42 have the same transmittance and the same reflectance, so that three types of real images 61, 62, and 63 can be displayed with uniform brightness. Note that the first light transmission / reflection plate 41 and the second light transmission / reflection plate 42 do not necessarily have to have the same transmittance and reflectance, and can be adjusted as appropriate.

空間投影プレート５は、第１〜３の表示体２１，２２，２３からの光が通され、第１〜３の表示体２１，２２，２３の実像６１，６２，６３を空間に結像させる結像素子であり、周知のマイクロレンズアレイやマイクロミラーアレイ等を用いることができる。   The space projection plate 5 allows light from the first to third display bodies 21, 22, and 23 to pass therethrough, and forms real images 61, 62, and 63 of the first to third display bodies 21, 22, and 23 in space. The imaging element is a known microlens array or micromirror array.

制御部７は、所定のプログラムに従って第１〜３の光源３１，３２，３３の点灯及び消灯の制御を行い、三種類の実像６１，６２，６３を切り替え表示させる。これ以外に、例えば、空間投影された実像６１，６２，６３に指がかざされたことを検出した信号が制御部７に入力され、この入力信号に基いて制御部７が空間投影される実像６１，６２，６３を切り替える構成としてもよい。   The control unit 7 controls turning on and off of the first to third light sources 31, 32, and 33 according to a predetermined program, and switches and displays three types of real images 61, 62, and 63. In addition, for example, a signal that detects that a finger is held over the space-projected real images 61, 62, and 63 is input to the control unit 7, and the control unit 7 outputs a space-projected real image based on the input signal. It is good also as a structure which switches 61,62,63.

上記構成の空間投影装置１によれば、第１の光透過反射プレート４１及び第２の光透過反射プレート４２を交差配置することで、電子ディスプレイを用いることなく、三種類の実像６１，６２，６３を空間投影することが可能となる。よって、簡易な空間投影装置１とすることができる。   According to the spatial projection device 1 having the above configuration, the first light transmission / reflection plate 41 and the second light transmission / reflection plate 42 are arranged in an intersecting manner, so that three types of real images 61, 62, and 63 can be spatially projected. Therefore, a simple space projection device 1 can be obtained.

（参考例）
本発明ではないが、参考例の空間投影装置について説明する。この空間投影装置は、図１〜３に示す空間投影装置１から第２の表示体２２及び第２の光源３２を省いた構成である。この空間投影装置は、空間投影できる実像が二種類となるが、図４に示した従来の空間投影構造と比較して、奥行き方向の寸法を小さくすることができる。 (Reference example)
Although not the present invention, a space projection device according to a reference example will be described. This space projection device has a configuration in which the second display body 22 and the second light source 32 are omitted from the space projection device 1 shown in FIGS. In this space projection apparatus, there are two types of real images that can be space projected, but the size in the depth direction can be reduced as compared with the conventional space projection structure shown in FIG.

なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。   Note that the above-described embodiment merely shows a typical embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to the embodiment. That is, various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

１ 空間投影装置
５ 空間投影プレート
２１ 第１の表示体
２２ 第２の表示体
２３ 第３の表示体
３１ 第１の光源
３２ 第２の光源
３３ 第３の光源
４１ 第１の光透過反射プレート
４２ 第２の光透過反射プレート Reference Signs List 1 space projection device 5 space projection plate 21 first display body 22 second display body 23 third display body 31 first light source 32 second light source 33 third light source 41 first light transmitting / reflecting plate 42 Second light transmitting / reflecting plate

Claims (4)

表示体からの光を空間投影プレートに通して前記表示体の実像を空間に結像させる空間投影装置であって、
前記表示体としての第１の表示体、第２の表示体及び第３の表示体と、
前記第１の表示体に光を照射する第１の光源と、
前記第２の表示体に光を照射する第２の光源と、
前記第３の表示体に光を照射する第３の光源と、
光を透過・反射させる第１の光透過反射プレート及び第２の光透過反射プレートと、を備え、
前記第１の光透過反射プレート及び前記第２の光透過反射プレートは、互いに交差配置されており、
前記第１の光透過反射プレート及び前記第２の光透過反射プレートによって区画形成された４つのエリアのうち第１のエリアに前記第１の表示体及び前記第１の光源が配置され、第２のエリアに前記第２の表示体及び前記第２の光源が配置され、第３のエリアに前記第３の表示体及び前記第３の光源が配置され、第４のエリアに前記空間投影プレートが配置されている
ことを特徴とする空間投影装置。 A space projection apparatus that passes light from a display body through a space projection plate to form a real image of the display body in space,
A first display, a second display, and a third display as the display;
A first light source for irradiating the first display body with light,
A second light source for irradiating the second display body with light,
A third light source that irradiates the third display body with light,
A first light transmitting / reflecting plate and a second light transmitting / reflecting plate for transmitting and reflecting light;
The first light transmitting / reflecting plate and the second light transmitting / reflecting plate are arranged to intersect with each other,
The first display body and the first light source are arranged in a first area among four areas defined by the first light transmission / reflection plate and the second light transmission / reflection plate; The second display body and the second light source are arranged in an area, the third display body and the third light source are arranged in a third area, and the spatial projection plate is arranged in a fourth area. A space projection device, which is arranged. 前記第１の表示体、前記第２の表示体、前記第３の表示体のうちから選択された表示体の実像が空間投影される
ことを特徴とする請求項１に記載の空間投影装置。 The space projection apparatus according to claim 1, wherein a real image of a display selected from the first display, the second display, and the third display is spatially projected. 前記第１の光透過反射プレート及び前記第２の光透過反射プレートは、互いに直角に交差配置されており、かつ、それぞれが前記空間投影プレートとの間に４５度の角を成している
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の空間投影装置。 The first light transmission / reflection plate and the second light transmission / reflection plate are arranged so as to intersect at right angles to each other, and each forms a 45-degree angle with the space projection plate. The space projection apparatus according to claim 1, wherein: 前記第１の光透過反射プレート及び前記第２の光透過反射プレートは、透過率と反射率とが等しい
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の空間投影装置。 The space projection apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the first light transmission / reflection plate and the second light transmission / reflection plate have the same transmittance and the same reflectance.
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