JP2021190347A - Switch and operation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、可動部材を備えるスイッチ及びそのようなスイッチを備える操作装置に関する。 The present invention relates to a switch comprising a movable member and an operating device comprising such a switch.
コンピュータ等の電子機器への入力装置として、マイクロスイッチ等のスイッチを備えたマウス等の操作装置が普及している。特に、昨今では、eスポーツと呼ばれるコンピュータゲームに使用するマウスに対して様々な特性が求められている。例えば、特許文献1には、マウスのスイッチとして適用可能なマイクロスイッチが開示されている。特許文献1に開示されているマイクロスイッチには発光素子、受光素子等の光学素子が使用されており、光学素子にて回路を開閉している。
As an input device to an electronic device such as a computer, an operation device such as a mouse equipped with a switch such as a micro switch has become widespread. In particular, in recent years, various characteristics are required for a mouse used for a computer game called e-sports. For example,
特許文献1に開示されているような光学素子にて回路を開閉するスイッチは、素子に対して常時又は断続的に通電する必要があるため、電力の消費量が増大するという問題がある。
A switch that opens and closes a circuit with an optical element as disclosed in
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、素子の電力消費量を低減することが可能なスイッチの提供を主たる目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a switch capable of reducing the power consumption of an element.
また、本発明は、そのようなスイッチを用いた操作装置の提供を他の目的とする。 Another object of the present invention is to provide an operating device using such a switch.
上記課題を解決するために、本願記載のスイッチは、外部からの押圧に基づいて揺動する可動部材を備え、前記可動部材の揺動に基づいて信号を出力するスイッチであって、前記可動部材が揺動することにより接離する被接触部材と、素子への通電を制御する制御部と、通電中に光を検出可能な受光素子とを備え、前記可動部材の揺動に伴う前記被接触部材との接触に基づいて信号を出力可能であり、前記可動部材の揺動に伴い前記受光素子が検出する光を透過又は遮蔽することにより信号を出力することが可能であり、前記制御部は、前記可動部材の揺動に伴う前記受光素子の光の検出状況に基づいて信号を出力した後、前記可動部材が前記被接触部材と接触して信号の出力を開始した場合、前記受光素子への通電を制限する手段を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the switch described in the present application includes a movable member that swings based on external pressure, and is a switch that outputs a signal based on the swing of the movable member. It is provided with a contacted member that comes into contact with and separates when the movable member swings, a control unit that controls energization of the element, and a light receiving element that can detect light during energization, and the contacted member that accompanies the swing of the movable member. The signal can be output based on the contact with the member, and the signal can be output by transmitting or blocking the light detected by the light receiving element as the movable member swings, and the control unit can output the signal. After outputting a signal based on the light detection status of the light receiving element due to the swing of the movable member, when the movable member comes into contact with the contacted member and starts outputting the signal, the light receiving element is sent. It is characterized by providing a means for limiting the energization of the light.
更に、本願記載のスイッチは、外部からの押圧に基づき第1端側を揺動支点として第2端側が揺動する導電性の可動部材を備え、前記可動部材の揺動に基づいて外部へ信号を出力するスイッチであって、前記可動部材の第1端側を揺動自在に支持する導電性の支持部材と、前記可動部材が揺動することにより、第2端側が接離する導電性の被接触部材と、素子への通電を制御する制御部と、通電中に光を検出可能な受光素子とを備え、前記可動部材は、前記受光素子が受光すべき光を遮蔽する遮光片を有し、前記可動部材の揺動に伴う前記被接触部材との接触に基づいて信号を出力可能であり、前記可動部材の揺動に伴い前記受光素子が検出すべき光を前記遮光片が透過又は遮蔽することにより信号を出力することが可能であり、前記制御部は、前記可動部材の揺動に伴う前記受光素子の光の検出状況に基づいて信号を出力した後、前記可動部材が前記被接触部材と接触して信号の出力を開始した場合、前記受光素子への通電を制限する手段を備えることを特徴とする。 Further, the switch described in the present application includes a conductive movable member whose second end side swings with the first end side as a swing fulcrum based on external pressure, and signals to the outside based on the swing of the movable member. A switch that outputs a The movable member includes a contact member, a control unit for controlling energization of the element, and a light receiving element capable of detecting light during energization, and the movable member has a light-shielding piece that shields light to be received by the light receiving element. Then, a signal can be output based on the contact with the contacted member due to the swing of the movable member, and the light shielding piece transmits or transmits the light to be detected by the light receiving element due to the swing of the movable member. It is possible to output a signal by shielding, and after the control unit outputs a signal based on the light detection status of the light receiving element due to the swing of the movable member, the movable member is covered with the cover. It is characterized by providing means for limiting energization to the light receiving element when it comes into contact with a contact member and starts to output a signal.
また、前記スイッチにおいて、前記支持部材は導電性材料を用いて形成されており、前記可動部材が前記被接触部材と接触することにより、前記支持部材及び前記被接触部材の間が導通することで、信号を出力することを特徴とする。 Further, in the switch, the support member is formed by using a conductive material, and when the movable member comes into contact with the contacted member, the support member and the contacted member become conductive. , It is characterized by outputting a signal.
また、前記スイッチにおいて、通電中に光を発する発光素子を更に備え、前記受光素子は、前記発光素子から発せられた光を受光することが可能であり、前記制御部は、前記可動部材の揺動に伴う前記受光素子の光の検出状況に基づいて信号を出力した後、前記発光素子への通電を制限する手段を備えることを特徴とする。 Further, the switch further includes a light emitting element that emits light while energized, the light receiving element can receive light emitted from the light emitting element, and the control unit shakes the movable member. It is characterized by comprising means for limiting the energization of the light emitting element after outputting a signal based on the detection status of the light of the light receiving element due to the movement.
また、前記スイッチにおいて、前記制御部は、前記受光素子への通電を制限後、前記可動部材が前記被接触部材から離隔して信号の出力を停止した場合、前記受光素子への通電の制限を解除する手段を備えることを特徴とする。 Further, in the switch, when the control unit limits the energization of the light receiving element and then the movable member separates from the contacted member and stops the output of the signal, the control unit limits the energization of the light receiving element. It is characterized by providing a means for releasing.
また、前記スイッチにおいて、通電方法を切り替える切替入力を受け付ける切替部を備え、外部からの切替入力に基づいて、前記受光素子への通電を停止することが可能であることを特徴とする。 Further, the switch is provided with a switching unit that receives a switching input for switching the energization method, and is characterized in that it is possible to stop energization of the light receiving element based on the switching input from the outside.
更に、本願記載のスイッチは、外部からの押圧に基づき動作する可動部材を備え、前記可動部材の動作に基づいて信号を出力するスイッチであって、前記可動部材が動作することにより接離する被接触部材と、通電中に検出対象を検出する検出素子とを備え前記可動部材が動作に伴う前記被接触部材の接離に基づいて信号を出力可能であり、前記可動部材の動作に伴い前記検出素子が検出する検出対象の検出状況により信号を出力することが可能であり、前記可動部材の動作に伴う前記検出素子の検出状況に基づいて信号を出力した後、前記被接触部材の接離に基づいて信号の出力を開始した場合、前記検出素子への通電を制限することを特徴とする。 Further, the switch described in the present application includes a movable member that operates based on external pressure, and is a switch that outputs a signal based on the operation of the movable member, and is connected and separated by the operation of the movable member. A contact member and a detection element for detecting a detection target while energized are provided, and the movable member can output a signal based on the contact and detachment of the contacted member due to the operation, and the detection is performed with the operation of the movable member. It is possible to output a signal depending on the detection status of the detection target detected by the element. When the output of the signal is started based on the above, the detection element is characterized by limiting the energization.
更に、本願記載の操作装置は、外部からの押下操作を受け付ける押下操作部と、前記押下操作部が受け付けた押下操作を外部からの押圧として伝達される前記スイッチと、前記スイッチが出力する信号を外部装置へ出力する出力部とを備えることを特徴とする。 Further, the operation device described in the present application has a pressing operation unit that accepts a pressing operation from the outside, a switch that transmits the pressing operation received by the pressing operation unit as a pressing from the outside, and a signal output by the switch. It is characterized by having an output unit that outputs to an external device.
本願記載のスイッチ及び操作装置は、素子への通電を状況に応じて制限する。 The switches and operating devices described in the present application limit the energization of the element depending on the situation.
本発明に係るスイッチ及び操作装置は、可動部材の動作に伴う受光素子等の検出素子の検出状況に基づいて信号を出力した後、検出素子への通電を制限する。これにより、本発明は、素子の電力消費量の低減が可能である等、優れた効果を奏する。 The switch and the operating device according to the present invention output a signal based on the detection status of the detection element such as the light receiving element accompanying the operation of the movable member, and then limit the energization to the detection element. As a result, the present invention has excellent effects such as reduction of power consumption of the element.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<適用例>
本願記載の操作装置は、例えば、パーソナルコンピュータ(以下、パソコンという)の操作に用いられるマウス等の操作装置として用いられる。また、本願記載のスイッチは、操作装置を含む様々な電子機器等の装置にマイクロスイッチとして組み込まれている。以下では、図面を参照しながら図面に例示された操作装置1及びスイッチ2について説明する。
<Application example>
The operating device described in the present application is used, for example, as an operating device such as a mouse used for operating a personal computer (hereinafter referred to as a personal computer). Further, the switch described in the present application is incorporated as a micro switch in a device such as various electronic devices including an operating device. Hereinafter, the
<操作装置1>
先ず、操作装置1について説明する。図1は、本願記載の操作装置1の外観の一例を示す概略斜視図である。図1は、本願記載の操作装置1を、パソコン等の電子機器の操作に用いるマウスに適用した例を示している。操作装置1は、使用者の指にて押下する操作を受け付けるマウスボタン等の押下操作部10、使用者の指にて回動する操作を受け付けるマウスホイール等の回動操作部11を備えている。なお、回動操作部11は、回動操作だけでなく、押下操作も受け付けるように構成されており、押下操作部10としても機能する。また、操作装置1には、パソコン等の外部の機器に電気信号を出力する信号線12が接続されている。なお、操作装置1は、信号線12を用いた有線通信に限らず、無線通信等の様々な通信方法により電気信号を出力することが可能である。更に、操作装置1は、通電方法を切り替える切替操作を受け付ける押ボタン等の切替操作部13を側部に備えている。使用者は、操作装置1に対して、押下操作部10の押下操作、回動操作部11の回動操作、押下操作部10を押下した状態で操作装置1を移動させる移動操作(ドラッグ)等の様々な操作を行う。
<
First, the
操作装置1の内部には、各押下操作部10及び回動操作部11毎に、後述するスイッチ2が収容されており、押下操作部10に対して押下操作をした場合、押下操作部10の内部の部位が、対応するスイッチ2を押圧する。スイッチ2は、押圧状況に基づく信号を信号線12から外部のパソコン等の電子機器へ出力する。
A
即ち、本願記載の操作装置1は、外部からの押下操作を受け付ける押下操作部10と、回動操作等の操作を受け付ける回動操作部11と、切替操作部13とを備え、更に内部にスイッチ2を備えている。そして、操作装置1は、押下操作部10及び/又は回動操作部11が受け付けた押下操作を外部からの押圧としてスイッチ2に伝達し、スイッチ2の動作に基づく信号を信号線12から外部の電子機器へ出力する。
That is, the
<スイッチ2>
次に、本願記載のスイッチ2について説明する。図2は、本願記載のスイッチ2の外観の一例を示す概略斜視図である。なお、本願明細書において、スイッチ2の方向については、図2に向かって左手前側を前、右奥側を後、左奥側を左、右手前側を右、上方を上、下方を下として表現するが、説明のための便宜上の方向であり、スイッチ2の組込方向を限定するものではない。前述のようにスイッチ2は、操作装置1等の電子機器の内部にマイクロスイッチとして収容され、操作装置1の押下操作部10等の部位が受け付けた押下操作を外部からの押圧として受け付ける。
<
Next, the
スイッチ2は、略直方体状をなす筐体20を備えている。筐体20は、下部のベース20a及び上部のカバー20bにて形成されている。筐体20の上面には、正面視で中央から左寄りの位置に、押圧部材21が挿通される長方形状の挿通孔200が開設されている。挿通孔200に挿通されている押圧部材21は、筐体20の外部からの押圧を受けて上方の第1位置から下方の第2位置までの範囲で上下に移動する部材である。筐体20の上面からは、押圧部材21の上端が突出している。
The
更に、筐体20の下面からは、後述する支持部材22(図3等参照)の一部である第1端子220、後述する被接触部材23(図3等参照)の一部である第2端子230、後述する発光ユニット24(図3等参照)の一部である第3端子対240及び後述する受光ユニット25(図3等参照)の一部である第4端子対250が突出している。第1端子220は、筐体20の下面の左端側から突出している。第2端子230は、筐体20の下面の中央近傍から突出している。第3端子対240及び第4端子対250は、筐体20の下面の右端側から前後左右に並んで突出している。筐体20の下面の前方側に2本並んで突出する端子が、第3端子対240であり、後方側に2本並んで突出する端子が、第4端子対250である。
Further, from the lower surface of the
このように形成されたスイッチ2では、操作装置1が受け付けた外部からの押下操作が、筐体20の外部からの押圧として押圧部材21に伝達される。押圧部材21は、外部からの押圧を受けて上側の第1位置から下側の第2位置へ移動し、外部からの押圧が解除されると下側の第2位置から上側の第1位置へ移動する。
In the
次にスイッチ2の内部構造について説明する。図3は、本願記載のスイッチ2の一例を示す概略分解斜視図である。図4は、本願記載のスイッチ2の断面の一例を示す概略断面図である。図4は、図2に示すA−B線分を含む垂直面で切断した断面を前方からの視点で示している。
Next, the internal structure of the
スイッチ2の筐体20内には、電気回路を開閉する各種部材を収容する収容室201としての空間が確保されている。収容室201の上面には、筐体20の外側から貫通する挿通孔200が開設されており、挿通孔200には、押圧部材21が挿通されている。
In the
収容室201内に収容された各種部材について説明する。収容室201内には、前述の押圧部材21、支持部材22、被接触部材23、発光ユニット24及び受光ユニット25の他、可動部材26等の各種部材が配設されている。収容室201内の左下側には、支持部材22の一部である第1係止部221が配設され、収容室201内の中央下側には、支持部材22の一部である第2係止部222が配設されている。収容室201の右下側には、被接触部材23が配設されている。収容室201の右下側で、被接触部材23の前方には、発光ユニット24が配設されており、被接触部材23の後方には受光ユニット25が配設されている。可動部材26は、収容室201内を左右に延びるようにして配設されており、支持部材22の第1係止部221及び第2係止部222にて係止されている。
Various members housed in the
支持部材22及び被接触部材23について更に説明する。図5は、本願記載のスイッチ2が備える支持部材22及び被接触部材23の一例を示す概略外観図である。図5は、スイッチ2の正面方向からの視点で、スイッチ2内に配設されている支持部材22及び被接触部材23のみを例示した正面図である。図3、図4及び図5に例示する支持部材22及び被接触部材23は、いずれも導電性の金属板から形成されており、筐体20内で離隔して配設されている。
The
支持部材22は、薄板状をなし、法線方向が前後方向となるように立設されている。支持部材22の下部は、筐体20の下面から突出する第1端子220として形成されている。収容室201内に位置する支持部材22の上部は、左右に二股に分かれ、左側が第1係止部221として形成され、右側が第2係止部222として形成されている。第1係止部221及び第2係止部222は、可動部材26を係止し易いように、手前側に折り曲げられている。
The
被接触部材23は、法線方向が前後方向となるように立設された薄板状をなし、発光ユニット24の後方で、かつ受光ユニット25の前方の位置に、発光ユニット24及び受光ユニット25から離隔して立設されている。被接触部材23の下部は、筐体20の下面から突出する第2端子230として形成されている。収容室201内に位置する被接触部材23の上部は、押圧部材21が第2位置に位置し、押圧部材21により可動部材26が押圧されている場合に、可動部材26が接触する被接触部位231となっている。被接触部材23において、被接触部位231の下方には、発光ユニット24から発せられた光を遮光する遮光板232が形成されており、遮光板232には、発光ユニット24から発せられた光を透過する透過孔233が開設されている。
The contacted
発光ユニット24及び受光ユニット25について更に説明する。図6は、本願記載のスイッチ2が備える発光ユニット24の一例を示す概略外観図である。図3、図4及び図6に例示する発光ユニット24は、後述する制御部CU(図11等参照)からの通電を受けて光を発し、受光ユニット25は、発光ユニット24から発せられた光を受光する。受光ユニット25は、制御部CUからの通電中に限り、受光した光を検出することが可能である。発光ユニット24は、LED等の発光素子241を用いて構成されている。発光ユニット24の発光素子241は、樹脂製のユニット筐体242内にモールドされており、第3端子対240は、ユニット筐体242から突出している。ユニット筐体242の内部には、略線状の2本のリードフレーム243が配置されている。リードフレーム243の一端は、ユニット筐体242の内部から外部へ突出しており、第3端子対240となっている。リードフレーム243の他端側は、ユニット筐体242内に位置し、発光素子241が載置され、ワイヤ244によりボンディングされている。発光素子241、リードフレーム243及びワイヤ244は、ユニット筐体242内に形成された凹部の底に配置されている。ユニット筐体242内に形成された凹部には、製造過程で、エポキシ樹脂等の透過率の高い樹脂が充填されており、発光素子241等の部材は、外部から視認可能な状態でユニット筐体242内にモールドされている。図6は、ユニット筐体242内に透過率の高い樹脂が充填されて内部が視認可能な状態の発光ユニット24を示している。受光ユニット25は、光を検出する検出部としてPD(Photo Diode :フォトダイオード)、PT(Photo Transistor:フォトトランジスタ)等の受光素子251を用いて構成されている。受光素子251は、制御部CUからの通電中に光を検出することが可能である。受光ユニット25の構成は、発光ユニット24の構成と実質的に同様であるので、発光ユニット24の説明を参酌するものとし、詳細な説明を省略する。なお、発光ユニット24の構成として説明した発光素子241及び第3端子対240は、受光ユニット25の理解に際しては、受光素子251及び第4端子対250と読み替えるものとする。
The
スイッチ2の筐体20内において、発光ユニット24及び受光ユニット25は、発光ユニット24の発光素子241から発せられた光を、受光ユニット25の受光素子251が受光するように、発光素子241と、受光素子251とが向かい合う位置に対向するように配設されている。第3端子対240を通じて発光ユニット24に通電することにより、発光ユニット24の発光素子241が発光する。受光ユニット25の受光素子251は、光を検出した場合に通電状況が変化するため、受光による通電状況の変化に基づくオン信号を第4端子対250から出力する。
In the
可動部材26について更に説明する。図3及び図4に例示する可動部材26は、導電性の金属板から形成された部材であり、収容室201内で長手方向が左右方向となるように配設されている。可動部材26の左端側は、第1係止部221に係止され揺動支点260として機能する固定端となっている。可動部材26の右端側は、自由端として揺動し、揺動により被接触部材23の被接触部位231に接離する可動当接部261である。また、可動部材26の右端側は可動当接部261から下方へ向けて屈曲した略長方形状の遮光片262となっている。遮光片262は、法線方向が前後方向となるように形成されており、発光ユニット24から発せられた光が透過する略長方形状の透過窓263が開設されている。遮光片262は、被接触部材23の前方で、かつ発光ユニット24の後方の位置に、被接触部材23及び発光ユニット24から離隔した状態で、被接触部材23及び発光ユニット24の間に入り込むように位置している。なお、可動部材26には、中央付近が打ち抜かれ円弧状に折り曲げられた復帰バネとして機能する付勢部264が形成されており、付勢部264の先端は、収容室201内の中央近傍に形成された第2係止部222に係止されている。付勢部264は、押圧部材21の押圧に抗する反力を生じさせる。
The
以上のように構成されたスイッチ2は、押圧部材21が外部からの押圧を受けて下方へ移動し、可動部材26を押下する。可動部材26が押下されることにより、可動部材26の自由端である右端側の可動当接部261及び遮光片262が下がる。可動部材26の可動当接部261が下がることにより、可動当接部261は、被接触部材23の被接触部位231に接触する。可動部材26の可動当接部261と被接触部材23の被接触部位231とが接触することにより、支持部材22の第1端子220から被接触部材23の第2端子230までが導通状態となる。第1端子220及び第2端子230間が導通することにより、スイッチ2の外部の第1の回路を閉じてオン信号を出力することが可能となる。可動部材26の遮光片262が下がることにより、発光ユニット24の発光素子241から受光ユニット25の受光素子251へ通じる光路は、遮光片262に開設された透過窓263を通るようになる。従って、制御部CUからの通電中に発光ユニット24の発光素子241から発せられた光は、可動部材26の遮光片262に開設された透過窓263を透過し、更に、被接触部材23の遮光板232に開設された透過孔233を透過して、受光ユニット25の受光素子251に到達する。制御部CUからの通電中に受光素子251が発光素子241からの光の受光を検出することにより、オン状態となってオン信号を出力することが可能となる。また、可動部材26の可動当接部261が下がることにより、可動当接部261が被接触部材23の被接触部位231に接触する。金属製の可動部材26の可動当接部261が、金属製の被接触部材23の被接触部位231に当たることにより、金属音が発生する。使用者は、可動部材26が被接触部材23に当たることにより発生する金属音をクリック音として認識する。また、使用者は、可動部材26が被接触部材23に当たった感触をクリック感として認識する。なお、可動部材26及び被接触部材23を形成する材料及び形状を適宜設計することにより、可動部材26が被接触部材23に当たった場合に発生する音、及び当たった感触を制御し、クリック音及びクリック感を調整することも可能である。例えば、クリック音が発生し難い材料及び形状を用いることにより、クリック時の静音化を実現することが可能である。
In the
押圧部材21の押圧が解除されると、付勢部264の反力により可動部材26は上側へ付勢される。可動部材26が上側に付勢されることにより、押圧部材21が上方へ移動する。付勢部264により可動部材26が上側へ付勢されることにより、可動部材26の右端側に位置する可動当接部261及び遮光片262が上がる。可動部材26の可動当接部261が上がることにより、可動当接部261は、被接触部材23の被接触部位231から離隔する。可動当接部261材の可動当接部261と被接触部材23の被接触部位231とが離隔することにより、支持部材22の第1端子220及び被接触部材23の第2端子230の間が絶縁状態となる。第1端子220及び第2端子230間が絶縁することにより、第1の回路が開く。可動部材26の遮光片262が上がることにより、発光ユニット24の発光素子241から発せられた光は、遮光片262に遮断され、オフ状態となる。
When the pressing of the pressing
次に、本願記載のスイッチ2による回路の開閉について説明する。図7及び図8は、本願記載のスイッチ2の一例を示す概略断面図である。図7及び図8は、図2に示すA-B線分を含む垂直面で切断した断面を前方からの視点で示している。なお、図7及び図8において、筐体20に隠れた支持部材22及び被接触部材23の外形は、破線で示している。図7は、押圧部材21が外部からの押圧を受けておらず、上方の第1位置に位置する状態を示しており、図8は、押圧部材21が外部からの押圧を受けて下降し、下方の第2位置に位置する状態を示している。押圧を受けていない図7に例示する状態から、押圧を受けて図8に例示する状態に遷移することにより、可動部材26の右端側が下がり、可動部材26が被接触部材23に接触する。可動部材26と被接触部材23とが接触することにより、支持部材22の第1端子220から被接触部材23の第2端子230までが導通状態となる。第1端子220及び第2端子230間が導通することにより、図8中に実線矢印で示すように電流が流れてオン状態となる。外部からの押圧が解除され、図7に例示する状態に戻ることにより、流れていた電流は遮断されてオフ状態となる。
Next, opening and closing of the circuit by the
図9及び図10は、本願記載のスイッチ2の一例を示す概略断面図である。図9及び図10は、図2に示すC−D線分を含む垂直面で切断した断面を右方からの視点で示している。図9は、押圧部材21が外部からの押圧を受けておらず、上方の第1位置に位置する状態を示しており、図10は、押圧部材21が外部からの押圧を受けて下降し、下方の第2位置に位置する状態を示している。押圧を受けていない図9に例示する状態から、押圧を受けて図10に例示する状態に遷移することにより、可動部材26の右端側が下がり、発光ユニット24の発光素子241から受光ユニット25の受光素子251へ通じる光路は、遮光片262に開設された透過窓263を通るようになる。従って、図10中に実線矢印で示すように、通電中の発光ユニット24の発光素子241から発せられた光は、可動部材26の遮光片262に開設された透過窓263を透過し、被接触部材23の遮光板232に開設された透過孔233を透過して、受光ユニット25の受光素子251に到達する。通電中の受光素子251が発光素子241からの光の受光を検出することでオン状態となる。外部からの押圧が解除され、図9に例示する状態に戻ることにより、発光素子241及び受光素子251間の光路は遮断されてオフ状態となる。
9 and 10 are schematic cross-sectional views showing an example of the
<機能構成>
次に、本願記載の操作装置1の機能構成について説明する。図11は、本願記載の操作装置1の機能構成の一例を模式的に示すブロック図である。スイッチ2は、支持部材22、被接触部材23等の部材を用いた有接点機構27と、発光ユニット24、受光ユニット25等の部材を用いた無接点機構28とを備えている。更に、操作装置1は、切替操作部13と連動する切替部SU、各種処理を制御する制御部CUへ電力を供給する電源部PSU等の構成を備えている。なお、図11中において、各構成を接続する細線は、各種信号の媒体となる配線を示し、太線は、電力の媒体となる配線を示している。無接点機構28の発光ユニット24及び受光ユニット25へは、制御部CUから信号線12を介して通電される。また、図12に向かって右側へ延びる線は、操作装置1に接続された信号線12を示している。例えば、信号線12を、USB(Universal Serial Bus)規格等の通信規格に沿った通信線にて構成することにより、信号通信及び電力供給の媒体とすることができる。
<Functional configuration>
Next, the functional configuration of the
切替部SUは、切替操作部13が通電方法を切り替える切替操作を受け付けた場合に、切替操作を外部からの切替入力として受け付ける回路である。切替部SUは、外部からの切替入力を切替信号として制御部CUへ送信する。なお、外部からの切替入力としては、例示した切替操作部13からの操作に限らず、接続しているパソコン等の外部の電子機器から切替信号として受け付けるようにする等、適宜設計することが可能である。
The switching unit SU is a circuit that accepts the switching operation as a switching input from the outside when the switching
制御部CUは、マイクロコンピュータ等のプロセッサを用いて構成されており、切替部SU、電源部PSU、無接点機構28及び有接点機構27と各種命令及び信号のやりとりを行い、これらの回路を制御する回路である。具体的には、制御部CUは、有接点機構27の開閉状態に基づいて信号線12を介して信号を出力する。また、制御部CUは、無接点機構28の発光ユニット24及び受光ユニット25に対する通電を制御し、受光ユニット25が受光を検出した場合に、検出状況に基づく信号を、信号線12を介して出力する。更に、制御部CUは、切替部SUからの切替信号に基づいて無接点機構28への通電方法を切り替える。
The control unit CU is configured by using a processor such as a microcomputer, exchanges various commands and signals with the switching unit SU, the power supply unit PSU, the
電源部PSUは、スイッチ2が備える各種構成に対して電力を供給する回路である。電源部PSUは、操作装置1又はスイッチ2の筐体内に内蔵される電池を用いて構成してもよく、信号線12を介して外部から供給される電力を制御する回路として構成してもよい。
The power supply unit PSU is a circuit that supplies electric power to various configurations included in the
なお、切替部SU、制御部CU及び電源部PSUは、スイッチ2の筐体内に配置してもよく、筐体20の外、例えば、スイッチ2を取り付けた基板上に配置してもよい等、適宜設計することが可能である。
The switching unit SU, the control unit CU, and the power supply unit PSU may be arranged inside the housing of the
<信号処理>
次に、本願記載のスイッチ2の信号処理について説明する。図12は、本願記載のスイッチ2による通電方法切替処理の一例を示すフローチャートである。スイッチ2が備える制御部CUは、例えば、切替操作部13に対する切替操作等の外部からの切替入力を切替部SUが受け付けた場合に、通電方法切替処理を実行する。
<Signal processing>
Next, the signal processing of the
通電方法切替処理として、スイッチ2の制御部CUは、切替部SUから切替入力を受け付け(S101)、受け付けた切替入力に基づいて通電方法を切り替える(S102)。通電方法は、高速モード、高速省電力モード、省電力モード等の方法が設定されており、適宜切り替えることが可能である。なお、電源部PSUを、電池を用いて構成している場合、通電方法の切替は、電源部PSUの電力残量に基づいて切り替えるようにしてもよい。高速モードとは、無接点機構28の発光ユニット24及び受光ユニット25へ常時通電する通電方法であり、操作から信号出力までの遅延が小さい高速な応答を維持することができる。高速省電力モードは、高速な応答を維持しながらも消費電力を抑制する通電方法である。省電力モードは、無接点機構28の発光ユニット24及び受光ユニット25への通電を状況に応じて制限する通電方法である。
As the energization method switching process, the control unit CU of the
図13は、本願記載のスイッチ2において、高速省電力モードにおける通電制御処理の一例を示すフローチャートである。通電制御処理として、スイッチ2の制御部CUは、無接点機構28の発光ユニット24及び受光ユニット25へ通電し、無接点機構28がオン状態であるか否かを監視し、無接点機構28がオン状態となったか否かを判定する(S201)。操作装置1の押下操作部10が押下されると、有接点機構27及び無接点機構28がオン状態となるが、無接点機構28の応答性が高いため、通常は無接点機構28が先にオン状態となる。有接点機構27は、可動部材26が被接触部材23に接触する際にバウンスが発生するため安定したオン状態に遷移するまで無接点機構28より時間を要する等の要因による。
FIG. 13 is a flowchart showing an example of energization control processing in the high-speed power saving mode in the
ステップS201において、受光素子251が光を検出して無接点機構28がオン状態となった場合(S201:YES)、制御部CUは、オン信号を操作装置1から出力させる(S202)。制御部CUは、オン信号を出力後、有接点機構27がオン状態となったか否かを判定する(S203)。
In step S201, when the
ステップS203において、有接点機構27がオン状態になったと判定した場合(S203:YES)、制御部CUは、無接点機構28の発光素子241への通電を停止し(S204)、受光素子251への通電を停止する(S205)。通電の停止等の制限処理を行うことにより、外部への信号出力は、有接点機構27のみで行うことになる。ステップS203の判定処理は、無接点機構28がオン状態となった後、有接点機構27がオン状態となるまでの時間差を考慮した処理である。なお、有接点機構27がオン状態になるまでに十分な所定の待機時間を設定し、ステップS203の判定処理の代替処理として、所定の待機時間分の待機処理を実行するように構成するようにしてもよい。待機処理を実行するように構成した場合、ステップS203の判定処理を省略することができる。即ち、ステップS202にてオン信号を出力し、所定の待機時間の待機処理を実行した後、ステップS204の発光素子241への通電停止処理を実行するように構成することが可能である。オン状態になるまでに十分な所定の待機時間とは、可動部材26が被接触部材23に接触する際に発生するバウンスが収まるまでの時間をも考慮した時間である。
When it is determined in step S203 that the
無接点機構28の発光素子241及び受光素子251への通電を停止後、制御部CUは、有接点機構27がオフ状態に遷移したか否かを監視する(S206)。ステップS206において、有接点機構27がオフ状態となった場合(S206:YES)、制御部CUは、外部へのオン信号の出力を停止する(S207)。そして、制御部CUは、無接点機構28の発光素子241への通電停止を解除し(S208)、受光素子251への通電の停止を解除し(S209)、通電を再開して、ステップS201へ戻り、以降の処理を繰り返す。
After stopping the energization of the
ステップS201において、オフ状態が維持されていると判定した場合(S201:NO)、制御部CUは、無接点機構28を監視してオン状態となったか否かを判定するステップS201の処理を繰り返す。即ち、無接点機構28がオン状態となるまで無接点機構28のオン状態を監視する。
If it is determined in step S201 that the off state is maintained (S201: NO), the control unit CU monitors the
ステップS203において、有接点機構27がオン状態になっていないと判定した場合(S203:NO)、制御部CUは、有接点機構27を監視してオン状態となったか否かを判定するステップS203の処理を繰り返す。即ち、有接点機構27がオン状態となるまで有接点機構27の状態を監視する。前述のように、ステップS203の判定処理に代替して待機処理を実行する場合は、当該監視処理自体が不要となる。
When it is determined in step S203 that the
ステップS206において、有接点機構27がオン状態を維持している場合(S206:NO)、制御部CUは、有接点機構27を監視してオフ状態に遷移したか否かを判定するステップS206の処理を繰り返す。即ち、有接点機構27がオフ状態となるまで有接点機構27の状態を監視する。
In step S206, when the
このように、操作装置1が備えるスイッチ2は、受光素子251の光の検出状況に基づいてオン信号を出力した後、可動部材26と被接触部材23との接触にてオン信号の出力を開始した場合、発光素子241及び受光素子251への通電を制限する。更に、スイッチ2は、可動部材26が被接触部材23から離隔してオン信号の出力を停止した場合、発光素子241及び受光素子251への通電の制限を解除し、通電を再開する。これにより、無接点機構28による応答速度を維持しながらも、通電の停止から再開までの期間の電力の消費量を削減することが可能となる。以上のようにして、通電制御処理が実行される。
As described above, the
高速モードは、無接点機構28の発光ユニット24及び受光ユニット25へ常時通電する通電方法である。省電力モードは、無接点機構28の発光ユニット24及び受光ユニット25への通電を常時停止する通電方法である。
The high-speed mode is an energization method in which the
次に、各通電方法における信号の波形図を例示する。図14は、本願記載のスイッチ2による信号処理の一例を示す波形図である。図14は、高速モードでの波形図を示している。図14中、最も上に示した波形(MOUSE )は、操作装置1の押下状態を示しており、上位に位置している状態が、押下されていないオフ状態を示し、下位に位置している状態が、押下したオン状態を示している。上から2番目に示した波形(LED )は、発光素子241の通電状態を示しており、上位に位置している状態が、通電していない消灯状態を示しており、下位に位置している状態が通電している発光状態を示している。最も下に示した波形(PD)は、受光素子251の受光の検出状態を示しており、上位に位置している状態が受光を検出していない無感状態を示しており、下位に位置している状態が受光を検出している有感状態を示している。
Next, the waveform diagram of the signal in each energization method is illustrated. FIG. 14 is a waveform diagram showing an example of signal processing by the
高速モードにおいて、発光素子241には、断続的に通電が行われているため、発光素子241は、一定の間隔で発光し、発光の波形は図14に示すパルス波のようになる。受光素子251には、常時通電されており、発光素子241から光が発せられている場合であって、可動部材26の透過窓263及び被接触部材23の透過孔233を透過した光を受光したとき、有感状態となる。発光素子241が消灯状態となっても、残光があるため、受光素子251の有感状態から無感状態への遷移は曲線的な波形となって変化する。スイッチ2は、有接点機構27がオン状態又は無接点機構28の受光素子251が有感状態の場合、オン信号を出力する。なお、無接点機構28のみでオン信号の出力を制御することも可能であり、その場合、受光素子251が有感状態となった場合にオン信号を出力し、無感状態が一定期間連続した場合にオン信号の出力を停止する。従って、スイッチ2は、無接点機構28及び有接点機構27で冗長構成をとることができるため、高速な応答で信頼性を高めることが可能である。
In the high-speed mode, since the
図15は、本願記載のスイッチ2による信号処理の一例を示す波形図である。図15は、高速省電力モードでの波形図を示している。図15では、上方から、操作装置1の押下状態を示す波形(MOUSE )、発光素子241の通電状態を示す波形(LED )、そして受光素子251の検出状態を示す波形(PD)を示している。これらの波形についての表現方法は、図14と同様であり、図14との比較のために、図14に示す波形を破線にて示している。そして、最も下に示した波形は、有接点機構27の状態を波形(CONTACT )として示しており、上位がオン信号を出力していない開状態を示しており、下位がオン信号を出力する閉状態を示している。有接点機構27の波形において、開状態から閉状態へ遷移する直前の振動及び閉状態から開状態へ遷移した直後の振動は、可動部材26のバウンスが発生している状態を示している。
FIG. 15 is a waveform diagram showing an example of signal processing by the
図13のフローチャートでも説明したように、高速省電力モードにおいて、スイッチ2は、受光素子251が有感状態となった後、有接点機構27が閉状態となった場合、発光素子241及び受光素子251への通電を停止する。更に、スイッチ2は、可動部材26が被接触部材23から離隔してオン信号の出力を停止した場合、発光素子241及び受光素子251への通電の制限を解除し、通電を再開する。従って、本願記載のスイッチ2は、無接点機構28による応答速度を維持しながらも、発光素子241及び受光素子251への通電の停止から再開までの期間の電力の消費量を削減することが可能となる。
As described in the flowchart of FIG. 13, in the high-speed power saving mode, the
図16は、本願記載のスイッチ2による信号処理の一例を示す波形図である。図16は、省電力モードでの波形図を示している。図16では、上方から、操作装置1の押下状態を示す波形(MOUSE )、発光素子241の通電状態を示す波形(LED )、受光素子251の検出状態を示す波形(PD)、そして有接点機構27の状態を示す波形(CONTACT )を示している。これらの波形についての表現方法は、図15と同様である。なお、図14との比較のために、図14に示す波形を破線にて示している。
FIG. 16 is a waveform diagram showing an example of signal processing by the
省電力モードにおいて、スイッチ2は、発光素子241及び受光素子251への通電を常時停止している。従って、スイッチ2は、有接点機構27が閉状態となった場合に、オン信号を出力し、開状態となった場合に、オン信号の出力を停止する。省電力モードは、発光素子241及び受光素子251へ通電しないため、電力の消費量を大幅に削減することができる。
In the power saving mode, the
以上のように、本願記載のスイッチ2等は、受光素子251が有感状態となった後、有接点機構27が閉状態となった場合、発光素子241及び受光素子251への通電の停止等の制限を行う。更に、スイッチ2等は、可動部材26が被接触部材23から離隔してオン信号の出力を停止した場合、発光素子241及び受光素子251への通電の制限を解除し、通電を再開する。これにより、本願記載のスイッチ2等は、無接点機構28による応答速度を維持しながらも、発光素子241及び受光素子251への通電の停止から再開までの期間の電力の消費量を削減することが可能となる。例えば、使用者がマウス等の操作装置1の押下操作部10を押下した状態を維持しながら、操作装置1を移動させる移動操作(ドラッグ)の際に消費される電力を削減することが可能となる。
As described above, in the
また、本願記載のスイッチ2等は、切替部SUからの切替入力を受け付けることにより、上述の高速省電力モード以外にも通電方法を切り替えることが可能である。例えば、無接点機構28へ常時通電する高速モードでは、応答の高速化を実現することが可能である他、無接点機構28及び有接点機構27で冗長構成をとることによる信頼性の向上、無接点機構28及び有接点機構27で異なる電力負荷を制御することによる機能の拡張等、様々な優れた効果を奏する。
Further, the
更に、省電力モードとした場合には、電力の消費を削減することが可能である等、優れた効果を奏する。 Further, when the power saving mode is set, it is possible to reduce the power consumption, which is an excellent effect.
本発明は、以上説明したそれぞれの実施形態に限定されるものではなく、他の様々な形態に展開することが可能である。そのため、上述した実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の技術範囲は、請求の範囲によって説明するものであって、明細書本文には何ら拘束されない。更に、請求の範囲の均等範囲に属する変形及び変更は、全て本発明の範囲内のものである。 The present invention is not limited to the respective embodiments described above, and can be developed into various other embodiments. Therefore, the embodiments described above are merely exemplary in all respects and should not be construed in a limited way. The technical scope of the present invention is described by the claims and is not bound by the text of the specification. Furthermore, all modifications and modifications that fall within the equivalent scope of the claims are within the scope of the present invention.
例えば、前記実施形態では、無接点機構28として、光を発する発光素子241と、検出対象としての光を検出する検出部として受光素子251とを用いた光学機構にて構成する形態を示したが、本発明はこれに限らず、接点を有しない様々な機構を用いることが可能である。例えば、磁力を発生させる磁石と、検出対象として磁力を検出する検出部としてホール素子とを用いて無接点機構28を構成する等、様々な形態に適用することが可能である。
For example, in the above-described embodiment, the
また、例えば、前記実施形態では、有接点機構27として、導電性の支持部材22及び被接触部材23を用い、導電性の可動部材26の揺動に伴って接離することで回路を開閉する形態を示した。本発明は、接点を有する開閉機構であればよく、導電性の部材に限るものではない。また、可動部材26の動作は、揺動に限らず押下に伴う上下移動等、様々な動作に適用することが可能である。即ち、移動する可動部材26の接離により、回路を開閉できるのであれば、例えば、押圧にて上方から下方へ移動する可動部材26に押圧された被接触部材23が移動して回路を開閉する形態等、適宜設計することが可能である。なお、無接点機構28については、可動部材26を導電性部材とする必要はない。
Further, for example, in the above-described embodiment, the
また、例えば、前記実施形態では、発光ユニット24及び受光ユニット25への通電の制限として、通電を停止する形態を示したが、本発明はこれに限らず、断続的な通電を行う際の間隔を長くする等、様々な形態に展開することが可能である。
Further, for example, in the above-described embodiment, the mode of stopping the energization is shown as a limitation of energization of the
また、前記実施形態では、発光ユニット24及び受光ユニット25を筐体20内に組み込む形態を示したが、本発明は、これに限らず、基板上に表面実装等の取付方法にて取り付けた発光ユニット24及び受光ユニット25に筐体20を被せるようにする等、様々な形態に展開することが可能である。
Further, in the above embodiment, the
更に、前記実施形態では、可動部材26が揺動した場合に、発光素子241から発せられた光を透過させる形態を示したが、本発明はこれに限らず、可動部材26が揺動した場合に、発光素子241から発せられた光を遮蔽するように構成する等、適宜設計することが可能である。また、発光素子241から発せられた光を反射し、反射光の受光状況に応じてオン信号を出力する等、適宜設計することが可能である。
Further, in the above embodiment, when the
1 操作装置
12 信号線(出力部)
13 切替操作部
2 スイッチ
20 筐体
21 押圧部材
22 支持部材
23 被接触部材
231 被接触部位
232 遮光板
233 透過孔
24 発光ユニット
241 発光素子
25 受光ユニット
250 第4端子対
251 受光素子(検出部)
26 可動部材
262 遮光片
263 透過窓
27 有接点機構
28 無接点機構
SU 切替部
CU 制御部
PSU 電源部
1 Operating
13
26
Claims (8)
前記可動部材が揺動することにより接離する被接触部材と、
素子への通電を制御する制御部と、
通電中に光を検出可能な受光素子と
を備え、
前記可動部材の揺動に伴う前記被接触部材との接触に基づいて信号を出力可能であり、
前記可動部材の揺動に伴い前記受光素子が検出する光を透過又は遮蔽することにより信号を出力することが可能であり、
前記制御部は、
前記可動部材の揺動に伴う前記受光素子の光の検出状況に基づいて信号を出力した後、前記可動部材が前記被接触部材と接触して信号の出力を開始した場合、前記受光素子への通電を制限する手段を備える
ことを特徴とするスイッチ。 A switch provided with a movable member that swings based on external pressure, and outputs a signal based on the swing of the movable member.
The contacted member that comes into contact with and separates from the movable member due to its swinging
A control unit that controls the energization of the element,
Equipped with a light receiving element that can detect light while energized,
It is possible to output a signal based on the contact with the contacted member due to the swing of the movable member.
It is possible to output a signal by transmitting or shielding the light detected by the light receiving element as the movable member swings.
The control unit
When a signal is output based on the light detection status of the light receiving element due to the swing of the movable member, and then the movable member comes into contact with the contacted member and starts to output a signal, the light receiving element is supplied to the light receiving element. A switch characterized by having a means for limiting energization.
前記可動部材の第1端側を揺動自在に支持する導電性の支持部材と、
前記可動部材が揺動することにより、第2端側が接離する導電性の被接触部材と、
素子への通電を制御する制御部と、
通電中に光を検出可能な受光素子と
を備え、
前記可動部材は、前記受光素子が受光すべき光を遮蔽する遮光片を有し、
前記可動部材の揺動に伴う前記被接触部材との接触に基づいて信号を出力可能であり、
前記可動部材の揺動に伴い前記受光素子が検出すべき光を前記遮光片が透過又は遮蔽することにより信号を出力することが可能であり、
前記制御部は、
前記可動部材の揺動に伴う前記受光素子の光の検出状況に基づいて信号を出力した後、前記可動部材が前記被接触部材と接触して信号の出力を開始した場合、前記受光素子への通電を制限する手段を備える
ことを特徴とするスイッチ。 A switch provided with a conductive movable member whose second end side swings with the first end side as a swing fulcrum based on external pressure, and outputs a signal to the outside based on the swing of the movable member.
A conductive support member that swingably supports the first end side of the movable member, and
With the conductive contacted member, the second end side is brought into contact with and separated from the movable member by swinging.
A control unit that controls the energization of the element,
Equipped with a light receiving element that can detect light while energized,
The movable member has a light-shielding piece that shields light to be received by the light-receiving element.
It is possible to output a signal based on the contact with the contacted member due to the swing of the movable member.
It is possible to output a signal by transmitting or shielding the light to be detected by the light receiving element as the movable member swings.
The control unit
When a signal is output based on the light detection status of the light receiving element due to the swing of the movable member, and then the movable member comes into contact with the contacted member and starts to output a signal, the light receiving element is supplied to the light receiving element. A switch characterized by having a means for limiting energization.
前記支持部材は導電性材料を用いて形成されており、
前記可動部材が前記被接触部材と接触することにより、前記支持部材及び前記被接触部材の間が導通することで、信号を出力する
ことを特徴とするスイッチ。 The switch according to claim 2.
The support member is formed by using a conductive material.
A switch characterized in that when the movable member comes into contact with the contacted member, a signal is output by conducting conduction between the support member and the contacted member.
通電中に光を発する発光素子を更に備え、
前記受光素子は、前記発光素子から発せられた光を受光することが可能であり、
前記制御部は、
前記可動部材の揺動に伴う前記受光素子の光の検出状況に基づいて信号を出力した後、前記発光素子への通電を制限する手段を備える
ことを特徴とするスイッチ。 The switch according to any one of claims 1 to 3.
Further equipped with a light emitting element that emits light while energized,
The light receiving element can receive the light emitted from the light emitting element.
The control unit
A switch comprising a means for limiting energization to the light emitting element after outputting a signal based on the detection status of light of the light receiving element due to the swing of the movable member.
前記制御部は、
前記受光素子への通電を制限後、前記可動部材が前記被接触部材から離隔して信号の出力を停止した場合、前記受光素子への通電の制限を解除する手段を備える
ことを特徴とするスイッチ。 The switch according to any one of claims 1 to 4.
The control unit
A switch comprising a means for releasing the restriction on the energization of the light receiving element when the movable member is separated from the contacted member and stops the output of a signal after the energization of the light receiving element is restricted. ..
通電方法を切り替える切替入力を受け付ける切替部を備え、
外部からの切替入力に基づいて、前記受光素子への通電を停止することが可能である
ことを特徴とするスイッチ。 The switch according to any one of claims 1 to 5.
Equipped with a switching unit that accepts switching input to switch the energization method
A switch characterized in that it is possible to stop energization of the light receiving element based on a switching input from the outside.
前記可動部材が動作することにより接離する被接触部材と、
通電中に検出対象を検出する検出素子と
を備え
前記可動部材が動作に伴う前記被接触部材の接離に基づいて信号を出力可能であり、
前記可動部材の動作に伴い前記検出素子が検出する検出対象の検出状況により信号を出力することが可能であり、
前記可動部材の動作に伴う前記検出素子の検出状況に基づいて信号を出力した後、前記被接触部材の接離に基づいて信号の出力を開始した場合、前記検出素子への通電を制限する
ことを特徴とするスイッチ。 A switch that includes a movable member that operates based on external pressure and outputs a signal based on the operation of the movable member.
With the contacted member that comes into contact with and separates when the movable member operates,
It is equipped with a detection element that detects the detection target while the power is on, and the movable member can output a signal based on the contact and detachment of the contacted member due to the operation.
It is possible to output a signal depending on the detection status of the detection target detected by the detection element with the operation of the movable member.
When a signal is output based on the detection status of the detection element accompanying the operation of the movable member and then the signal output is started based on the contact / detachment of the contacted member, the energization of the detection element is restricted. A switch featuring.
前記押下操作部が受け付けた押下操作を外部からの押圧として伝達される請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載のスイッチと、
前記スイッチが出力する信号を外部装置へ出力する出力部と
を備えることを特徴とする操作装置。 A pressing operation unit that accepts pressing operations from the outside,
The switch according to any one of claims 1 to 7, wherein the pressing operation received by the pressing operation unit is transmitted as an external pressing.
An operating device including an output unit that outputs a signal output by the switch to an external device.
Priority Applications (3)
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Applications Claiming Priority (1)
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