JP3932512B2 - Device and method for detecting edge position of belt-like object - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続的に走行する帯状物のエッジ位置を検出する装置及び方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般的に、印刷装置においては、印刷対象である紙、フィルムその他の帯状物を高速で走行させた状態で印刷を行っている。このため、帯状物が蛇行したりすると、正しい位置に印刷を行うことが不可能になる。
【0003】
このような帯状物の蛇行あるいは帯状物の意図しない動きを制御するため、帯状物のエッジの位置を検出し、検出結果に応じて、帯状物を送り出すロールまたは帯状物を巻き取るロールの動きが制御されている。
【0004】
帯状物のエッジを検出する方法としては、従来から、投光器と受光器とを用い、帯状物に起因する遮光量に応じて、帯状物のエッジ位置を検出する方法が用いられている(例えば、特許文献1参照)。
【0005】
以下、図4を参照して、従来のエッジ位置検出装置100を説明する。
【0006】
図4(A)に示すように、エッジ位置検出装置100は、発光ダイオード及び平行光レンズ系からなる投光器101と、一次元イメージセンサからなる受光器102と、を備えている。
【0007】
帯状物103は、そのエッジ103aが投光器101と受光器102との間に位置するように、図4の紙面の表から裏に向かう方向に連続的に走行している。
【0008】
受光器102は、図4(B)に示すように、投光器101が発した光の受光量に応じた電圧を出力する。すなわち、受光器102は、帯状物103に覆われた領域においては、ロー(暗レベル)の電圧を、帯状物103に覆われていない領域においてはハイ(明レベル)の電圧を出力する。
【0009】
予め定められた電圧値のしきい値104に従って、電圧値を2値化することにより、図4(C)に示すようなグラフが得られる。このグラフから帯状物103のエッジ位置103aを把握することができる。
【0010】
【特許文献1】
特開2001−183110号公報(第2頁、図4)
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
図4(A)に示した従来のエッジ位置検出装置100における受光器102を構成している一次元センサには長さすなわち検出視野に制限があるため、帯状物103の幅(図4(A)のX方向における帯状物103の長さ)が大きい場合には、受光器102の位置を帯状物103の幅に応じて移動させることが必要であった。
【0012】
例えば、受光器102としてCCDを使用した場合、CCDの視野幅は、10mmから50mm程度であるため、帯状物103のエッジ位置が大きく変わる場合には、そのつど受光器102の位置を変えることが必要であった。
【0013】
視野幅の狭い受光器と視野幅の広い受光器とを比較すると、最大出力電圧が同じ場合、帯状物103の位置変動に対する出力変動は視野幅の狭い受光器の方が大きい。
【0014】
このため、視野幅の広い受光器を用いる場合には、帯状物103の蛇行の絶対量に対する出力電圧の割合が小さくなるので、受光器からの出力信号は視野幅の狭い受光器を用いた場合よりも絶対変位に対するゲインを同じにするには、視野幅の狭い(同じ最大出力電圧の)受光器よりも大きく増幅する必要がある。しかしながら、増幅量にはノイズその他の要因に起因する上限が存在する。この上限を超えて出力信号を増幅すると、ノイズの影響を受けて、S/N(Signal/Noise)比が低下し、その結果として、帯状物103の蛇行を安定的に修正することができなくなる。
【0015】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、帯状物のエッジ位置に合わせて移動させる必要がない視野幅の広い受光器でも、視野幅の狭い受光器と同等のエッジ検出性能を有し、帯状物の蛇行修正を安定的に行うことを可能にするエッジ検出装置及び方法を提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明は、光を発する投光器と、前記投光器と所定の間隔をおいて配置され、前記投光器からの光を受光し、受光量に応じた電圧を出力する受光器と、を備え、前記投光器と前記受光器との間を帯状物が通過する際に、前記受光器が出力する電圧の変化に応じて前記帯状物のエッジ位置を検出するエッジ位置検出装置において、前記受光器は、複数の光電変換素子を直線状に配置することにより構成されており、複数の前記光電変換素子の中から、前記帯状物のエッジ位置にあると認められる一の光電変換素子を決定し、前記一の光電変換素子及びその両側の予め定められた個数の光電変換素子のみにより、前記帯状物のエッジ位置を検出することを特徴とするエッジ位置検出装置を提供する。
【0017】
ここで、複数の光電変換素子のなから、帯状物のエッジ位置にあると認められる一の光電変換素子を決定する方法としては、複数の光電変換素子の全てを用いて投光器からの光を受光した際に、帯状物により遮光された光電変換素子の出力値と、帯状物により遮光されていない光電変換素子の出力値と、のほぼ中間の値を示す光電変換素子を帯状物のエッジ位置に対応する位置にあるものと認めることができる。
【0018】
また、ここでいう一の光電変換素子は、検出対象である帯状物の幅が既知である場合には、この既知の幅に基づいて帯状物のエッジ位置を計算することにより、帯状物のエッジ位置に対応する位置にあると決定することもできる。
【0019】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明に係るエッジ位置検出装置10の構造を示す概略図である。以下、図1を参照して、本発明に係るエッジ位置検出装置10の基本的構造を説明する。
【0020】
本発明に係るエッジ位置検出装置10は、光を発する投光器11と、投光器11と所定の間隔をおいて配置され、投光器11からの光を受光し、受光量に応じた電圧を出力する受光器12と、を備えている。
【0021】
本エッジ位置検出装置10は、投光器11と受光器12との間を帯状物13が通過する際に、受光器12が出力する電圧の変化に応じて帯状物13のエッジ13aの位置を検出する。
【0022】
帯状物13は、そのエッジ13aが投光器11と受光器12との間に位置するように、図1の紙面の表から裏に向かう方向に連続的に走行している。
【0023】
受光器12はライン状に配置された複数個の光電変換素子から構成されている。このように配置された光電変換素子群の長さがエッジ位置検出装置10の全視野14の幅となる。
【0024】
帯状物13がエッジ位置検出装置10の視野14内に入り、投光器11から投射される光を遮光する方向に移動すると、受光器12が出力する電圧特性は直線15により表される。すなわち、エッジ位置検出装置10の視野14内において、遮光の度合いに応じて、受光器12の出力電圧は直線的に下降する。
【0025】
ここで、図1に示すように帯状物13がエッジ位置検出装置10の視野14内にある場合、受光器12を構成する光電変換素子が発する検出信号は領域16のようになる。領域16においては、帯状物13のエッジ13aに対応する位置17において、検出信号はハイレベルからローレベルへ変化している。
【0026】
また、このように複数の光電変換素子の全てを用いて投光器からの光を受光した際に、帯状物により遮光された光電変換素子の出力値eLと、帯状物により遮光されていない光電変換素子の出力値eHと、の中間の値eMを示す光電変換素子を帯状物13のエッジ13aに対応する位置17にあるものと認めることができる。
【0027】
なお、帯状物により遮光された光電変換素子の出力値eLは、図1に表されているように、検出信号の内最もローレベルにあるものであり、また、帯状物により遮光されていない光電変換素子の出力値eHは、検出信号の内最もハイレベルにあるものである。
【0028】
これらの出力値eL及び出力値eHにより、中間の値eMは、下記の式(1)により決定される。
【0029】
eM={(eH−eL)/2}+eL (1)
このように、帯状物13のエッジ13aに対応する位置17にある光電変換素子が検出された場合、本発明に係るエッジ位置検出装置10においては、その光電変換素子の左右両側にそれぞれ位置する予め定めた個数の光電変換素子がエッジ検出用の有効光電変換素子として選択される。
【0030】
このようにして選択された有効光電変換素子は視野14よりも狭い視野18を形成する。
【0031】
この視野18内を帯状物13が投光器11からの光を遮光する方向に移動すると、受光器12は、直線19で示されるような電圧を出力する。
【0032】
直線15で示される電圧特性と比較すれば明らかであるように、直線19で示される電圧特性の方が検出ゲインは大きい。すなわち、帯状物13の移動量が同じである場合には、帯状物13が視野14内を移動する場合よりも帯状物13が視野18内を移動する場合の方が受光器12の出力電圧は大きく変化する。
【0033】
この結果、S/N比を改善することができ、帯状物13のエッジ13aの位置をより高精度に検出することが可能になる。ひいては、帯状物13の蛇行の修正制御をより高精度に、かつ、より安定的に行うことが可能になる。
【0034】
図2は、本発明の一実施形態に係るエッジ検出装置50の構造を示す概略図である。
【0035】
本実施形態に係るエッジ位置検出装置50は、光を発する投光器51と、投光器51と所定の間隔をおいて配置され、投光器51からの光を受光し、受光量に応じた電圧を出力する受光器52と、を備えている。
【0036】
本エッジ位置検出装置50は、投光器51と受光器52との間を帯状物53が通過する際に、受光器52が出力する電圧の変化に応じて帯状物53のエッジ53aの位置を検出する。
【0037】
帯状物53は、そのエッジ53aが投光器51と受光器52との間に位置するように、図2の紙面の表から裏に向かう方向に連続的に走行している。
【0038】
投光器51は、帯状物53のエッジ53aの進行方向と直交する方向においてアレイ状に配置された発光ダイオード群54と、発光ダイオード群54を発光させるための電力を供給する電源55と、発光ダイオード群54に対向して配置され、発光ダイオード群54の各発光ダイオードから発光された光を拡散する拡散板56と、拡散板56の下方において拡散板56に対向して配置されたガラス板57と、から構成されている。
【0039】
発光ダイオード群54を構成する各発光ダイオードは点光源であるが、上記のように、帯状物53のエッジ53aの進行方向と直交する方向に配列することにより、発光ダイオード群54は線状光源を形成している。
【0040】
拡散板56は曇りガラスまたは乳白色のアクリル板からなり、発光ダイオード群54から発せられる光の輝度分布を均一にしている。
【0041】
受光器52は、発光ダイオード群54の各発光ダイオードから発光された光を受光する複数の光電変換素子からなるCCDリニアセンサ58と、CCDリニアセンサ58の動作を制御するコントローラ59と、CCDリニアセンサ58に対向して配置されたガラス板60と、から構成されている。
【0042】
なお、CCDリニアセンサ58には、発光ダイオード郡54の各ダイオードから発光された光を光電変換素子上に結像させるためのレンズアレイが取り付けられている。
【0043】
図3は、コントローラ59の構造の一例を示す機能ブロック図である。
【0044】
コントローラ59は、CCDリニアセンサ58の駆動タイミングを規定するクロック信号を出力するクロック発振器70と、クロック発振器70からクロック信号を受信し、CCDリニアセンサ58の動作タイミングを規定するタイミング信号を出力するカウンタ71と、カウンタ71からの出力信号に基づいて、CCDリニアセンサ58を駆動するドライバ72と、処理装置73と、検出されたエッジ53aの左右両側の画素数を決定する有効画素設定器74と、エッジ検出部75と、エッジ検出部75の出力信号をデジタル信号からアナログ信号に変換するデジタル−アナログ(D/A)変換器76と、D/A変換器76の出力信号を増幅する出力増幅器77と、外部から運転モードや検出開始信号を受信する外部入力信号処理装置78と、から構成されている。
【0045】
処理装置73は、CCDリニアセンサ58から出力されるアナログビデオ信号を処理し、処理した信号をエッジ検出部75に送る。さらに、クロック発振器70から出力されるクロック信号と同期を取り、CCDリニアセンサ58から出力されるアナログビデオ信号を2値化するためのしきい値を決定する。
【0046】
エッジ検出部75は、有効画素設定器74により設定されたデータ及び処理装置73からの出力信号に基づいて、帯状物53のエッジ53aの位置を検出する。さらに、有効視野内においてゼロ−スパン調整演算を行い、演算結果をD/A変換器76に出力する。
【0047】
以下、本実施形態に係るエッジ位置検出装置50の動作を説明する。
【0048】
帯状物53がエッジ位置検出装置50の視野80内に入り、投光器51の発光ダイオード群54から投射される光を遮光する方向に移動すると、受光器52が出力する電圧はエッジ位置検出装置50の視野80内において、遮光の度合いに応じて、直線的に下降する(図1の直線15参照)。
【0049】
処理装置73は、CCDリニアセンサ58から出力されるアナログビデオ信号を処理し、処理した信号をエッジ検出部75に送信する。
【0050】
エッジ検出部75は、処理装置73からの出力信号に基づいて、帯状物53のエッジ53aの位置を検出する。
【0051】
有効画素設定器74は、エッジ53aを示す画素の左右両側の画素数を予め決定し、記憶している。
【0052】
エッジ検出部75が帯状物53のエッジ53aの位置を検出すると、有効画素設定器74は、記憶している画素数を示す信号をエッジ検出部75に送る。有効画素設定器74からこの信号を受信したエッジ検出部75は、帯状物53のエッジ53aの位置を検出した光電変換素子と、その左右両側に位置し、有効画素設定器74からの信号が示す画素数に相当する数の光電変換素子をエッジ検出用の有効光電変換素子として選択する。
【0053】
例えば、全体の光電変換素子のうち、選択された有効光電変換素子のみが作動するようにする。
【0054】
このようにして選択された有効光電変換素子は視野80よりも狭い視野81を形成する。
【0055】
この視野81内を帯状物53が発光ダイオード群54からの光を遮光する方向に移動すると、受光器52は、検出ゲインがより大きくなった電圧を出力する(図1の直線19参照)。これにより、帯状物53の移動量が同じである場合には、帯状物53が視野80内を移動する場合よりも帯状物53が視野81内を移動する場合の方が受光器52の出力電圧は大きく変化する。
【0056】
この結果、S/N比を改善することができ、帯状物53のエッジ53aの位置をより高精度に検出することが可能になり、ひいては、帯状物53の蛇行の修正制御をより高精度に、かつ、より安定的に行うことが可能になる。
【0057】
なお、有効画素設定器74をコントローラ59の外部に設け、有効画素設定器74に入力されたエッジ53aの左右両側の画素数を外部入力信号処理装置78を介してコントローラ59に入力することも可能である。
【0058】
すなわち、走行する帯状物53の幅が予め判明しており、受光器52の視野80内におけるエッジ53aの通過位置が算出できるような場合には、エッジ53aの左右両側の画素数を予め設定することが可能であるので、画素数を有効画素設定器74に入力し、さらに、外部入力信号処理装置78を介してコントローラ59に入力することも可能である。
【0059】
上述の実施形態におけるコントローラ59の動作は、コンピュータが読み取り可能な言語で記述されたコンピュータプログラムによっても実行可能である。
【0060】
コンピュータプログラムによりコントローラ59を動作させる場合には、例えば、コントローラ59にプログラム記憶用のメモリーを設け、そのメモリーにコンピュータプログラムを格納する。コントローラ59はメモリーからそのコンピュータプログラムを読み出すことにより、そのコンピュータプログラムに従って、上述のような動作を実行する。
【0061】
さらには、そのようなコンピュータプログラムを格納した記憶媒体をコントローラ59にセットすることにより、コントローラ59がその記憶媒体からそのコンピュータプログラムを読み出し、そのコンピュータプログラムに従って、上述のような動作を実行するようにすることも可能である。
【0062】
なお、以上に記載した帯状物13、53としては、紙、フィルム、鋼板その他の帯状のものが含まれる。
【0063】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係るエッジ位置検出装置及び方法によれば、帯状物のエッジ位置に合わせて移動させる必要がない視野幅の広い受光器でも、視野幅の狭い受光器と同等の検出性能が保証され、S/N比を改善することができる。この結果、帯状物のエッジの位置をより高精度に検出することが可能になり、ひいては、帯状物の蛇行の修正制御をより高精度に、かつ、より安定的に行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るエッジ位置検出装置の構造を示す概略的な断面図及び受光器の出力電圧の波形図である。
【図2】本発明の一実施形態に係るエッジ位置検出装置の構造を示す概略的な断面図である。
【図3】本発明の一実施形態に係るエッジ位置検出装置におけるコントローラの構造を示す機能ブロック図である。
【図4】従来のエッジ位置検出装置の概略図及び受光器の出力電圧の波形図である。
【符号の説明】
10 本発明に係るエッジ位置検出装置
11 投光器
12 受光器
13 帯状物
14 視野
15 出力電圧を示す直線
18 視野
19 出力電圧を示す直線
50 本発明の一実施形態に係るエッジ位置検出装置
51 投光器
52 受光器
53 帯状物
54 発光ダイオード群
55 電源
56 拡散板
57 ガラス板
58 CCDリニアセンサ
59 コントローラ5
60 ガラス板
70 クロック発信器
71 カウンタ
72 ドライバ
73 処理装置
74 有効画素設定器
75 エッジ検出部
76 デジタル−アナログ(D/A)変換器
77 出力増幅器
78 外部入力信号処理装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus and method for detecting the edge position of a continuously running belt.
[0002]
[Prior art]
In general, in a printing apparatus, printing is performed in a state where a paper, a film, or other strip-like object to be printed is run at a high speed. For this reason, if the strips meander, it becomes impossible to print at the correct position.
[0003]
In order to control the meandering of the band or the unintended movement of the band, the position of the edge of the band is detected, and the movement of the roll for feeding the band or winding the band is detected according to the detection result. It is controlled.
[0004]
As a method for detecting the edge of the belt-like object, conventionally, a method of detecting the edge position of the belt-like object according to the light shielding amount caused by the belt-like object using a projector and a light receiver (for example, Patent Document 1).
[0005]
Hereinafter, a conventional edge
[0006]
As shown in FIG. 4A, the edge
[0007]
The
[0008]
The
[0009]
By binarizing the voltage value according to a
[0010]
[Patent Document 1]
JP 2001-183110 A (2nd page, FIG. 4)
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
Since the one-dimensional sensor constituting the
[0012]
For example, when a CCD is used as the
[0013]
When comparing a light receiver with a narrow field of view and a light receiver with a wide field of view, when the maximum output voltage is the same, the output fluctuation with respect to the position fluctuation of the
[0014]
For this reason, when a light receiver having a wide field of view is used, the ratio of the output voltage to the absolute amount of meandering of the
[0015]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and an edge equivalent to that of a light receiver having a narrow field of view even with a light receiver having a wide field of view that does not need to be moved in accordance with the edge position of the strip. An object of the present invention is to provide an edge detection apparatus and method that have detection performance and that can stably perform meandering correction of a band-like object.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, the present invention includes a light emitter that emits light, a light receiver that is disposed at a predetermined interval from the light projector, receives light from the light projector, and outputs a voltage corresponding to the amount of light received. In the edge position detection device for detecting the edge position of the band according to a change in voltage output from the light receiver when the band passes between the projector and the light receiver, The light receiver is configured by arranging a plurality of photoelectric conversion elements in a straight line, and determines one photoelectric conversion element recognized as being at the edge position of the strip from the plurality of photoelectric conversion elements. Then, an edge position detecting device is provided, wherein the edge position of the strip is detected only by the one photoelectric conversion element and a predetermined number of photoelectric conversion elements on both sides thereof.
[0017]
Here, among the plurality of photoelectric conversion elements, one photoelectric conversion element recognized as being at the edge position of the belt-like object is a method for receiving light from the projector using all of the plurality of photoelectric conversion elements. The photoelectric conversion element showing an intermediate value between the output value of the photoelectric conversion element shielded by the strip and the output value of the photoelectric conversion element not shielded by the strip at the edge position of the strip. It can be recognized that it is in the corresponding position.
[0018]
Further, in the case where the width of the band-shaped object to be detected is known, the one photoelectric conversion element referred to here calculates the edge position of the band-shaped object based on the known width. It can also be determined that the position corresponds to the position.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a schematic diagram showing the structure of an edge
[0020]
An edge
[0021]
The edge
[0022]
The
[0023]
The
[0024]
When the
[0025]
Here, as shown in FIG. 1, when the
[0026]
Further, when light from the projector is received using all of the plurality of photoelectric conversion elements in this way, the output value e L of the photoelectric conversion element shielded by the strip and the photoelectric conversion not shielded by the strip It can be recognized that the photoelectric conversion element showing the intermediate value e M of the output value e H of the element is located at the
[0027]
As shown in FIG. 1, the output value e L of the photoelectric conversion element shielded from light by the strip is the lowest level of the detection signal, and is not shielded by the strip. The output value e H of the photoelectric conversion element is the highest level among the detection signals.
[0028]
From these output value e L and output value e H , an intermediate value e M is determined by the following equation (1).
[0029]
e M = {(e H −e L ) / 2} + e L (1)
As described above, when the photoelectric conversion element at the
[0030]
The effective photoelectric conversion element thus selected forms a
[0031]
When the
[0032]
As apparent from comparison with the voltage characteristic indicated by the
[0033]
As a result, the S / N ratio can be improved, and the position of the
[0034]
FIG. 2 is a schematic diagram showing the structure of the
[0035]
The edge
[0036]
The edge
[0037]
The belt-
[0038]
The projector 51 includes a light emitting
[0039]
Each light-emitting diode constituting the light-emitting
[0040]
The
[0041]
The
[0042]
The CCD
[0043]
FIG. 3 is a functional block diagram showing an example of the structure of the
[0044]
The
[0045]
The
[0046]
The
[0047]
Hereinafter, the operation of the edge
[0048]
When the
[0049]
The
[0050]
The
[0051]
The effective
[0052]
When the
[0053]
For example, only the selected effective photoelectric conversion element is operated among the entire photoelectric conversion elements.
[0054]
The effective photoelectric conversion element thus selected forms a
[0055]
When the
[0056]
As a result, the S / N ratio can be improved, and the position of the
[0057]
It is also possible to provide the effective
[0058]
That is, when the width of the traveling
[0059]
The operation of the
[0060]
When the
[0061]
Furthermore, by setting a storage medium storing such a computer program in the
[0062]
In addition, as the strip | belt-shaped
[0063]
【The invention's effect】
As described above, according to the edge position detection apparatus and method according to the present invention, even a light receiver having a wide field of view that does not need to be moved in accordance with the edge position of the belt-like object, can be detected in the same manner as a light receiver having a narrow field of view. Performance is guaranteed and the S / N ratio can be improved. As a result, it becomes possible to detect the position of the edge of the belt-like object with higher accuracy, and as a result, the correction control of the meandering of the belt-like object can be performed with higher accuracy and more stably.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the structure of an edge position detection device according to the present invention and a waveform diagram of an output voltage of a light receiver.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the structure of an edge position detection device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a functional block diagram showing a structure of a controller in the edge position detection apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic diagram of a conventional edge position detection device and a waveform diagram of an output voltage of a light receiver.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記投光器と所定の間隔をおいて配置され、前記投光器からの光を受光し、受光量に応じた電圧を出力する受光器と、
を備え、前記投光器と前記受光器との間を帯状物が通過する際に、前記受光器が出力する電圧の変化に応じて前記帯状物のエッジ位置を検出するエッジ位置検出装置において、
前記受光器は、複数の光電変換素子を直線状に配置することにより構成されており、
複数の前記光電変換素子の中から、前記帯状物のエッジ位置にあると認められる一の光電変換素子を決定し、前記一の光電変換素子及びその両側の予め定められた個数の光電変換素子のみにより、前記帯状物のエッジ位置を検出することを特徴とするエッジ位置検出装置。A floodlight emitting light,
A light receiver that is disposed at a predetermined interval from the light projector, receives light from the light projector, and outputs a voltage corresponding to the amount of light received;
In the edge position detection device for detecting the edge position of the band according to a change in voltage output by the light receiver when the band passes between the projector and the light receiver,
The light receiver is configured by linearly arranging a plurality of photoelectric conversion elements,
One photoelectric conversion element recognized as being at the edge position of the strip is determined from among the plurality of photoelectric conversion elements, and only the one photoelectric conversion element and a predetermined number of photoelectric conversion elements on both sides thereof are determined. An edge position detecting device for detecting an edge position of the belt-like object by means of
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