JP2023177703A - 電子打楽器 - Google Patents

Abstract

【課題】打面に対して任意の種々方向から叩打しても圧電素子によって安定且つ確実に電気信号に変換して出力させることができる電子打楽器を提供する。【解決手段】演奏者による叩打が可能とされた打面を有する本体部１と、本体部１に形成された取付面Ｓａに取り付けられ、打面Ｆに対する叩打により発生した振動を電気信号に変換するとともに、取付面Ｓａに対する平行な方向の振動に比較して取付面Ｓａに対して直交する方向の振動の方が高い出力特性を有する圧電素子４とを具備し、圧電素子４で生成された電気信号を出力可能な電子シンバルであって、取付面Ｓａは、本体部１の中心に向かって水平面から鉛直方向βに傾斜した面から成るとともに、圧電素子４は、本体部１の中心軸Ｃを中心として同心円状に等間隔に取り付けられたものである。【選択図】図３

Description

本発明は、圧電素子で生成された電気信号を出力可能な電子打楽器に関するものである。

従来の電子打楽器としての電子シンバルは、例えば特許文献１にて開示されているように、演奏者による叩打が可能とされた打面を有するパッド部、及びパッド部の裏面側を支持するフレーム部を有して構成された電子シンバル本体と、パッド部の打面に対する叩打を検出可能な振動センサと、振動センサで検出された検出信号を外部に出力するための出力ケーブルとを具備していた。そして、演奏者がスティックによって電子シンバル本体の打面を叩打すると、振動センサが検出して外部に出力することができ、アコースティックのシンバルと同様の演奏が可能とされていた。

特開２００５－３３１９７２号公報

しかしながら、上記従来技術においては、振動センサとして圧電素子が用いられていたため、以下のような不具合があった。
すなわち、圧電素子は、本体部に形成された取付面に取り付けられ、打面に対する叩打により発生した振動を電気信号に変換する素子から成り、取付面に対する平行な方向の振動に比較して取付面に対して直交する方向の振動の方が高い出力特性を有するので、取付面に対して平行な方向に叩打した場合、電気信号を良好に発生させることができず、所望の出力を行わせることができない虞がある。

しかるに、複数の圧電素子が取り付けられた電子シンバルにおいて、鉛直方向の振動による出力は均一化されるものの、水平方向に近い振動による出力はむらが大きく不安定になってしまうのである。このような問題は、電子シンバルに限らず、打面の叩打を圧電素子にて検出して出力させる電子楽器一般に生じるものであり、本出願人は、かかる不具合の解消を鋭意検討するに至った。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、打面に対して任意の種々方向から叩打しても圧電素子によって安定且つ確実に電気信号に変換して出力させることができる電子打楽器を提供することにある。

請求項１記載の発明は、演奏者による叩打が可能とされた打面を有する本体部と、前記本体部に形成された取付面に取り付けられ、前記打面に対する叩打により発生した振動を電気信号に変換するとともに、前記取付面に対する平行な方向の振動に比較して前記取付面に対して直交する方向の振動の方が高い出力特性を有する圧電素子とを具備し、前記圧電素子で生成された電気信号を出力可能な電子打楽器であって、前記取付面は、前記本体部の中心に向かって水平面から鉛直方向に傾斜した面から成るとともに、前記圧電素子は、前記本体部の中心軸を中心として同心円状に等間隔に取り付けられたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の電子打楽器において、前記圧電素子は、前記本体部の中心軸を中心として同心円状に等間隔で３つ以上取り付けられたことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の電子打楽器において、前記本体部の所定領域を含む前記中心軸を中心とした形状を仮想の錐形状と見立てた場合、各取付面は、仮想の錐形状の側面において前記中心軸を中心として同心円状に形成され、且つ、前記取付面は、前記本体部の外周面又は内周面において周方向に沿って設けられていることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１記載の電子打楽器において、前記取付面は、前記本体部の外周面又は内周面において周方向に沿って形成され、前記圧電素子の取付部に対応した平面から成ることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項４記載の電子打楽器において、前記取付面は、前記圧電素子の外形と略同一の形状及び寸法とされたことを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項１記載の電子打楽器において、前記圧電素子は、緩衝部材が取り付けられ、当該緩衝部材を接触させて前記取付面に取り付けられることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、取付面は、本体部の中心に向かって水平面から鉛直方向に傾斜した面から成るとともに、圧電素子は、本体部の中心軸を中心として同心円状に等間隔に取り付けられたので、打面に対して任意の種々方向から叩打しても圧電素子によって安定且つ確実に電気信号に変換して出力させることができる。

請求項２の発明によれば、圧電素子は、本体部の中心軸を中心として同心円状に等間隔で３つ以上取り付けられたので、打面に対する叩打を圧電素子によって安定して電気信号に変換して種々方向の叩打に対して均一に出力させることができる。

請求項３の発明によれば、本体部の所定領域を含む中心軸を中心とした形状を仮想の錐形状と見立てた場合、各取付面は、仮想の錐形状の側面において中心軸を中心として同心円状に形成され、且つ、取付面は、本体部の外周面又は内周面において周方向に沿って設けられているので、圧電素子は、打面の叩打による振動を打面全周にわたってより均等に受けられるため、叩打部位の違いによる電気信号の出力のばらつきを抑えることができる。

請求項４の発明によれば、取付面は、本体部の外周面又は内周面において周方向に沿って形成され、圧電素子の取付部に対応した平面から成るので、取付面に対して圧電素子を安定して固定させることができる。

請求項５の発明によれば、取付面は、圧電素子の外形と略同一の形状及び寸法とされたので、圧電素子の取り付け作業時、本体部の内周面に対する圧電素子の取り付け位置を正確に把握させることができ、圧電素子の位置決め精度を向上させることができる。すなわち、取付面に対応させて圧電素子を取り付けることにより、圧電素子の位置決めが自然と行われて位置決め精度を向上させることができるのである。

請求項６の発明によれば、圧電素子は、緩衝部材が取り付けられ、当該緩衝部材を接触させて取付面に取り付けられるので、叩打で生じた振動により圧電素子が破損してしまうのを回避することができる。

本発明の実施形態に係る電子シンバルの外観全体を示す斜視図 同電子シンバルの本体部を示す３面図 図２におけるＩＩＩ－ＩＩＩ線断面図 同電子シンバルの本体部を示す分解斜視図 同本体部においてカバー部材を取り外した状態を示す底面図 同本体部においてカバー部材及び圧電素子を取り外した状態を示す底面図 図６におけるＶＩＩ－ＶＩＩ線断面図 同電子シンバルに取り付けられた圧電素子を示す模式図 図８におけるＩＸ－ＩＸ線断面図 同電子シンバルのパッド部を示す３面図 同パッド部を下方から見た斜視図 同電子シンバルのフレーム部を示す３面図 同フレーム部を下方から見た斜視図 同電子シンバルのカバー部材を示す３面図 同カバー部材を下方から見た斜視図 本発明の他の実施形態に係る電子シンバルにおいて圧電素子が３つ取り付けられる場合を示す斜視図 本発明の他の実施形態に係る電子シンバルにおいて圧電素子が５つ取り付けられる場合を示す斜視図 本発明の他の実施形態に係る電子打楽器の圧電素子の取り付け形態を示す模式図 本発明の他の実施形態に係る電子打楽器の圧電素子の取り付け形態を示す模式図 本発明の他の実施形態に係る電子打楽器の圧電素子の取り付け形態を示す模式図 同電子シンバルに取り付けられた圧電素子を示す断面模式図 同電子シンバルの圧電素子に取り付けられた緩衝部材を示す３面図

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
本実施形態に係る電子シンバルは、図１～６に示すように、パッド部２及びフレーム部３にて構成されて演奏者による叩打が可能とされた打面Ｆを有する本体部１と、本体部１におけるフレーム部３の内周面Ｓに取り付けられた圧電素子４（振動センサ）と、カバー部材８とを具備して構成されている。

本体部１は、図１に示すように、スタンド脚部Ｔａにて上下方向に延設された支持スタンドＴにより所定高さで支持されている。かかる本体部１は、演奏者による叩打が可能とされた打面Ｆを有するパッド部２、及びパッド部２の裏面側を支持するフレーム部３を有して構成されている。また、パッド部２には、複数の開口部Ｈａが形成されるとともに、フレーム部３には、複数の開口部Ｈｂが形成されており、これら開口部Ｈａ及び開口部Ｈｂが連通して本体部１の開口部Ｈを構成している。なお、図中符号Ｌは、支持スタンドＴに対して本体部１を締め上げて固定するための締め上げ部材を示している。

パッド部２は、スティックで叩打可能なゴム材又は軟質樹脂等（本実施形態においては、シリコンラバー）から成り、図１０、１１に示すように、中央位置に支持スタンドＴを挿通可能な挿通孔２ａが形成された円板状部材から成る。また、パッド部２の上面に形成された打面Ｆは、パッド部２の中央で膨出して形成されたカップ部Ｆｂと、パッド部２の周縁部に形成されたエッジ部Ｆｃと、カップ部Ｆｂ及びエッジ部Ｆｃの間の領域から成るボウ部Ｆａとを有して構成されている。

フレーム部３は、硬質樹脂又は金属（本実施形態においては、ＡＢＳ樹脂）から成り、図１２、１３に示すように、中央位置に支持スタンドＴを挿通可能な挿通孔３ａが形成された円板状部材から成る。また、フレーム部３の表面には、パッド部２が取り付けられて一体化することにより本体部１が形成されるとともに、その中央部には、パッド部２のカップ部Ｆｂに対応して膨出した膨出部３ｂが形成されている。

さらに、フレーム部３における膨出部３ｂの内周面Ｓには、圧電素子４を取り付けるための取付面Ｓａが形成されている。かかる取付面Ｓａは、図１２、１３に示すように、本体部１におけるフレーム部３の内周面Ｓにおいて周方向（円周方向）に沿って複数（本実施形態においては４つ）形成されており、各取付面Ｓａに圧電素子４が取り付けられるようになっている。

カバー部材８は、図１４、１５に示すように、中央に支持スタンドＴ等を挿通可能な開口部８ａが形成された円環状部材から成り、図２、３に示すように、フレーム部３の裏面側において膨出部３ｂの内周面Ｓを覆うとともに、所定の電気回路が形成された基板５（図３～６参照）を覆うように取り付けられている。この基板５は、各圧電素子４と電気的に接続されており、それぞれの圧電素子４の検出信号が基板５に送信されるようになっている。

振動センサとしての圧電素子４は、本体部１（フレーム部３）に形成された取付面Ｓａに対して緩衝部材Ｄを介して取り付けられ、打面Ｆに対する叩打により発生した振動を電気信号に変換可能なセンサから成り、図８、９に示すように、例えば銀導体から成る上部電極４ａと、例えば真鍮板から成る下部電極４ｂと、上部電極４ａ及び下部電極４ｂの間に介在する圧電セラミックス４ｃとを有して構成されている。

また、上部電極４ａは、配線ｈ１が接続されるとともに、下部電極４ｂは、配線ｈ２が接続されており、演奏者が打面Ｆを叩打して圧電素子４に振動が伝達されると、振動により全体が撓み、その撓み量に応じた電圧が発生するようになっている。こうして電圧が発生すると、上部電極４ａがプラス電極及び下部電極４ｂがマイナス電極として作用して配線ｈ１、ｈ２を介して電流が流れるので、基板５及び出力ケーブル６を介して電気信号として出力されることとなる。

しかるに、圧電素子４は、取付面Ｓａに対して直交する方向ｂに撓むことにより電圧が発生して電気信号が出力されるものの、取付面Ｓａに対して平行な方向ａに撓み難い構造となっているため、取付面Ｓａに対する平行な方向ａの振動に比較して取付面Ｓａに対して直交する方向ｂの振動の方が高い出力特性（高い電圧又は高い電流となる出力特性）を有するようになっている。

また、本実施形態に係る圧電素子４は、その底面にポリウレタン発泡体などから成るクッション性を有した緩衝部材Ｄが取り付けられており、図９に示すように、当該緩衝部材Ｄの表面を取付面Ｓａに密着させつつ接着剤等で貼着されている。また、緩衝部材Ｄは、円柱状に形成されて成り、図９に示すように、圧電素子４の外径より小さな寸法の外形（圧電素子４の振動の節となる、圧電素子の直径の約６７％程度が好ましい）とされ、振動に伴う圧電素子４の撓みを確保し得るようになっている。

さらに、フレーム部３の表面側における周縁には、エッジセンサＥが取り付けられており、パッド部２におけるエッジ部Ｆｃに対する叩打を検出可能とされている。かかるエッジセンサＥは、圧電素子４と同様、配線を介して基板５と電気的に接続されており、検出信号が基板５に送信されるようになっている。出力ケーブル６は、基板５を介して圧電素子４（振動センサ）及びエッジセンサＥと接続されるとともに、圧電素子４及びエッジセンサＥで検出された検出信号を外部に出力可能とされている。なお、出力ケーブル６は、その先端に出力ジャックＪが形成されており、外部の信号処理装置（不図示）に接続可能とされている。

そして、演奏者がスティックにてパッド部２の打面Ｆを叩打して本体部１を振動させると、圧電素子４にて叩打の強さが検出され、その強さに応じた電気信号が出力ケーブル６を介して外部の信号処理装置（不図示）に出力されることとなる。なお、エッジセンサＥのオン・オフ状態に応じてエッジ部Ｆｃに対する叩打が識別され、エッジセンサＥがオフの場合に叩打が検出されると、ボウ部Ｆａ又はカップ部Ｆｂに対して叩打したと判断されて所定の楽音が出力されることとなる。

軸スリーブ７は、図３、４に示すように、その中央部に挿通孔が形成された円筒状の弾性部材（本実施形態においては、ゴム材）から成る。かかる軸スリーブ７は、フレーム部３の挿通孔３ａ内において支持スタンドＴとの間に介在して取り付けられており、本体部１に対する叩打で生じた振動が支持スタンドＴに伝達されるのを抑制し得るようになっている。

ここで、本実施形態に係る取付面Ｓａは、図６、７に示すように、本体部１の中心に向かって水平面（水平方向αを含む面）から鉛直方向βに傾斜した面から成るとともに、圧電素子４は、本体部１の中心軸Ｃ（図３、７参照）を中心として同心円状に等間隔に取り付けられている。すなわち、本体部１のフレーム部３に形成された内周面Ｓは、円錐台状に形成されているため、その内周面Ｓにおいて中心軸Ｃを中心とした周方向に沿って複数（本実施形態においては４つ）取付面Ｓａが等間隔に形成され、それぞれの取付面Ｓａにおいて同心円状に圧電素子４が取り付けられているのである。

また、本体部１の所定領域（内周面又は外周面における所定領域）を含む中心軸Ｃを中心とした形状を仮想の錐形状と見立てた場合、各取付面Ｓａは、仮想の錐形状の側面（展開した図で扇形の面、以下同じ）において中心軸Ｃを中心として同心円状に複数（本実施形態においては４つ）形成され、且つ、各取付面Ｓａは、本体部１におけるフレーム部３の中心に向かって水平面から鉛直方向βに所定角度傾斜した面から成るので、圧電素子４を３次元的（水平方向α及び鉛直方向βで構成される３次元）に配置することができ、水平方向α及び鉛直方向βの何れの方向の振動によっても圧電素子４を十分に撓ませることができる。これにより、打面Ｆの叩打に伴う水平方向α及び鉛直方向βの両方の振動に対して良好且つ均一に電気信号を出力させることができる。

さらに、本体部１の所定領域を含む中心軸Ｃを中心とした形状を仮想の錐形状と見立てた場合、各取付面Ｓａは、仮想の錐形状の側面において中心軸Ｃを中心として同心円状に複数（本実施形態においては４つ）形成され、且つ、本実施形態に係る取付面Ｓａは、本体部１におけるフレーム部３の内周面Ｓにおいて周方向に沿って形成され、図６、７に示すように、圧電素子４の取付部（本実施形態においては緩衝部材Ｄ）に対応した平面（平坦な面）から成るとともに、図５、６に示すように、圧電素子４の外形と略同一の形状（円形状）及び寸法（径寸法）とされている。なお、圧電素子４は、外形が円形状のものに限らず、楕円形状又は矩形状のものであってもよく、その場合であっても取付面Ｓａは、圧電素子４の外形と略同一の形状とされる。

しかるに、本実施形態においては、取付面Ｓａが本体部１におけるフレーム部３の内周面Ｓにおいて周方向に沿って設けられているが、取付面Ｓａが本体部１におけるフレーム部３の外周面（膨出部３ｂの表面）において周方向に沿って設けられたものであってもよい。また、本実施形態に係る圧電素子４は、本体部１の中心軸Ｃを中心として同心円状に等間隔で４つ取り付けられているが、本体部１の中心軸Ｃを中心として同心円状に等間隔で３つ以上圧電素子４を取り付けるのが好ましい。例えば、３つの圧電素子４が同心円状に等間隔に配設された状態を図１６に示し、５つの圧電素子４が同心円状に等間隔に配設された状態を図１７に示す。

本実施形態によれば、取付面Ｓａは、本体部１の中心に向かって水平面（水平方向αを含む面）から鉛直方向βに傾斜した面から成るとともに、圧電素子４は、本体部１の中心軸Ｃを中心として同心円状に等間隔に取り付けられたので、打面Ｆに対して任意の種々方向から叩打しても圧電素子４によって安定且つ確実に電気信号に変換して出力させることができる。

また、本実施形態に係る圧電素子４は、本体部１の中心軸Ｃを中心として同心円状に等間隔で３つ以上取り付けられるようにすれば、打面Ｆに対する叩打を圧電素子４によって安定して電気信号に変換して種々方向の叩打に対して均一に出力させることができる。さらに、本実施形態に係る取付面Ｓａは、本体部１の外周面又は内周面において周方向に沿って設けられているので、圧電素子４は、打面Ｆの叩打による振動を打面Ｆ全周にわたってより均等に受けられるため、叩打部位の違いによる電気信号の出力のばらつきを抑えることができる。

またさらに、本実施形態に係る取付面Ｓａは、本体部１の外周面又は内周面において周方向に沿って形成され、圧電素子４の取付部（緩衝部材Ｄ）に対応した平面（平坦な面）から成るので、曲面に固定させるものに比べて、取付面Ｓａに対して圧電素子４を安定して固定させることができる。なお、取付面Ｓａは平面に限らず、内周面Ｓ（又は外周面）を成す曲面であってもよい。

加えて、本実施形態に係る取付面Ｓａは、圧電素子４の外形と略同一の形状及び寸法とされたので、圧電素子４の取り付け作業時、本体部１の内周面Ｓに対する圧電素子４の取り付け位置を正確に把握させることができ、圧電素子４の位置決め精度を向上させることができる。すなわち、取付面Ｓａに対応させて圧電素子４を取り付けることにより、圧電素子４の位置決めが自然と行われて位置決め精度を向上させることができるのである。

さらに、本実施形態に係る圧電素子４は、緩衝部材Ｄが取り付けられ、当該緩衝部材Ｄを接触させて取付面Ｓａに取り付けられるので、叩打で生じた振動により圧電素子４が破損してしまうのを回避することができる。緩衝部材Ｄは、クッション性を有しつつ圧電素子４の底面に取り付け可能であれば足り、材質及び形状は限定されない。

以上、本実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば図１８に示すように、円錐状（円錐台状）に形成された内周面Ｓ（外周面であってもよい）の周方向に同心円状に複数の圧電素子４を配設するものの他、図１９に示すように、上下逆の円錐状（円錐台状）に形成された内周面Ｓ（外周面であってもよい）の周方向に同心円状に複数の圧電素子４を配設するもの、或いは図２０に示すように、多面体状に形成された内周面Ｓ（外周面であってもよい）の周方向に同心円状に複数の圧電素子４を配設するものであってもよい。

さらに、緩衝部材Ｄは、上記実施形態の如く円筒状のものに限らず、図２１、２２に示すように、円環状のものであってもよい。かかる円環状の緩衝部材Ｄは、裏面Ｄｂが圧電素子４の底面（下部電極４ｂ）に接着剤等にて貼着されるとともに、表面Ｄａが取付面Ｓａに接着剤等にて貼着されるものとされている。また、円環状の緩衝部材Ｄは、その外径寸法ｔ１が圧電素子４の外径寸法と略等しい円環形状とされている。これにより、叩打による圧電素子４自体の過剰な自由振動を抑制しながら、本体部１の撓みに圧電素子４を良好に追従させることができるため、出力される電気信号の電圧を確保しつつ、減衰を早めて誤発音を防ぐことができる。さらに、緩衝部材Ｄが環状とされることにより、緩衝部材Ｄの内径領域においてある程度自由振動を確保することができ、打面Ｆに対する弱打時の感度低下を防止することができる。

しかるに、円環状の緩衝部材Ｄは、その内部の中空部の内径ｔ２が外径ｔ１に対して６０～８０％とされるのが好ましく、内部の中空部の内径ｔ２が外径ｔ１に対して７０％とされるのが最も好ましい。なお、他の実施形態に係る円環状の緩衝部材Ｄにおいては、取付面Ｓａと密着する表面Ｄａが平坦な面とされているが、表面Ｄａの一部又は全周に亘ってスリットが形成されたもの、或いは内径ｔ２と外径ｔ１との比率が他の比率であるもの等であってもよい。

なお、本実施形態においては、本体部１がパッド部２及びフレーム部３にて構成され、フレーム部３の内周面Ｓに取付面Ｓａが形成されているが、単一の本体部１における内周面に取付面が形成されたものであってもよい。また、本実施形態においては、電子シンバルに適用されているが、圧電素子４を有した電子ドラムなど他の電子打楽器に適用するようにしてもよい。

取付面は、本体部の中心に向かって水平面から鉛直方向に傾斜した面から成るとともに、圧電素子は、本体部の中心軸を中心として同心円状に等間隔に取り付けられた電子打楽器であれば、外観形状が異なるもの或いは他の機能が付加されたもの等にも適用することができる。

１ 本体部
２ パッド部
２ａ 挿通孔
３ フレーム部
３ａ 挿通孔
３ｂ 膨出部
４ 圧電素子（振動センサ）
５ 基板
６ 出力ケーブル
７ 軸スリーブ
７ａ 挿通孔
８ カバー部材
８ａ 開口部
Ｓ 内周面
Ｓａ 取付面
Ｔ 支持スタンド
Ｔａ スタンド脚部
Ｊ 出力ジャック
Ｆ 打面
Ｆａ ボウ部
Ｆｂ カップ部
Ｆｃ エッジ部
Ｌ 締め上げ部材
Ｈ、Ｈａ、Ｈｂ 開口部
Ｄ 緩衝部材
Ｄａ 表面
Ｄｂ 裏面
Ｅ エッジセンサ

Claims (6)

1. 演奏者による叩打が可能とされた打面を有する本体部と、
   前記本体部に形成された取付面に取り付けられ、前記打面に対する叩打により発生した振動を電気信号に変換するとともに、前記取付面に対する平行な方向の振動に比較して前記取付面に対して直交する方向の振動の方が高い出力特性を有する圧電素子と、
   を具備し、前記圧電素子で生成された電気信号を出力可能な電子打楽器であって、
   前記取付面は、前記本体部の中心に向かって水平面から鉛直方向に傾斜した面から成るとともに、前記圧電素子は、前記本体部の中心軸を中心として同心円状に等間隔に取り付けられたことを特徴とする電子打楽器。
2. 前記圧電素子は、前記本体部の中心軸を中心として同心円状に等間隔で３つ以上取り付けられたことを特徴とする請求項１記載の電子打楽器。
3. 前記本体部の所定領域を含む前記中心軸を中心とした形状を仮想の錐形状と見立てた場合、各取付面は、仮想の錐形状の側面において前記中心軸を中心として同心円状に形成され、且つ、前記取付面は、前記本体部の外周面又は内周面において周方向に沿って設けられていることを特徴とする請求項１記載の電子打楽器。
4. 前記取付面は、前記本体部の外周面又は内周面において周方向に沿って形成され、前記圧電素子の取付部に対応した平面から成ることを特徴とする請求項１記載の電子打楽器。
5. 前記取付面は、前記圧電素子の外形と略同一の形状及び寸法とされたことを特徴とする請求項４記載の電子打楽器。
6. 前記圧電素子は、緩衝部材が取り付けられ、当該緩衝部材を接触させて前記取付面に取り付けられることを特徴とする請求項１記載の電子打楽器。

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