JP4705679B2 - 回転及び押圧式操作装置 - Google Patents

Description

本発明は、回転及び押圧式操作装置であって、回転軸線を中心として回転可能な操作リングを有しており、該操作リングは、該操作リング内に同軸に配置された受容シリンダーの周囲に回転可能に配置されており、前記受容シリンダーは該受容シリンダーの一方の端部に入力及び／又は表示領域を備えており、前記操作リング及び／又は受容シリンダーは回転軸線の方向で、ばね力に抗して中立位置若しくは基準位置から、スイッチの作動のためのスイッチ位置若しくは接続位置へ移動させられるようになっており、さらに前記操作リングに同軸に配置された回転角発信器リングを備えており、該回転角発信器リング若しくは前記操作リングは、前記受容シリンダーに固定された回転角発信器に対しても同軸に配置されており、前記回転角発信器に対する前記回転角発信器リングの相対的な回転位置、つまり前記回転角発信器用リングと前記回転角発信器との間の相対的な回転位置を検出するようになっている形式のものに関する。

前記形式の公知の回転及び押圧式操作装置若しくは回転及び押圧式操作ボタンにおいては、操作リングだけではなく、受容シリンダーも回転軸線を中心として回転可能若しくは回動可能になっていない。

この種の回転及び押圧式作動装置は、特に自動車において例えばマルチメディア装置、ナビゲーション装置、若しくは空調装置等の操作のために用いられている。この場合に操作リングの回動によって例えば１つのメニュー点の選択を行い、該メニュー点は、続いて行われる受容シリンダー、及び／又は操作リング、及び／又は入力兼表示領域の押圧、並びにスイッチ部材の切換若しくは接続によって決定されるようになっている。入力兼表示領域上では番号、文字若しくは記号を、操作リングに依存することなしに表示し、若しくは選び出すことができるようになっている。本明細書において、Ａ及び／又はＢの記載は、ＡとＢの少なくともいずれか一方を意味している。

入力兼表示領域を感応式に形成して、メニューの選択及び／又はデータ入力のために用いることも可能である。入力兼表示領域上で例えば指を移動させて、線、記号、数字若しくは文字を入力することも可能である。自動車内での入力兼表示領域の組み付け位置は不変であるので、入力兼表示領域は、左ハンドル車両のドライバーにとって右手操作に適合させられねばならない。

ドライバーが左利きである場合、若しくは運転助手又は同乗者が回転及び押圧式操作装置を操作しようとする場合に、回転及び押圧式操作装置は扱いにくくなっている。

本発明の課題は、冒頭に述べた形式の回転及び押圧式操作装置を改善して、装置の作動者若しくは使用者の操作位置に対して種々に配置された回転及び押圧式操作装置を種々の操作位置から容易に操作できるようにすることである。

前記課題を解決するために本発明により、入力及び／又は表示領域は回転軸線を中心として回転自在に支承されている。

本発明の前記構成により、入力及び／又は表示領域を、各使用者に適合された操作位置へ回転若しくは回動させて、操作位置で入力若しくは読み取りを良好に行うことができるようになっている。このことは左利きの運転者にとっても当てはまる。

本発明に基づく回転及び押圧式操作装置は、構造を変更することなしに左ハンドル車両にも、右ハンドル車両にも適している。

運転者にも同乗者にも容易にアクセスできかつ容易に操作できるようにするために、回転及び押圧式操作装置は例えば中央のひじ掛け若しくは中央支柱の領域に配置されている。

入力及び／又は表示領域の良好な支承のために、入力及び／又は表示領域は受容シリンダーに対して相対回動不能に、該受容シリンダーに配置されており、該受容シリンダーは回転軸線を中心として回転可能若しくは回動可能に支承されている。操作リングの操作の際の受容シリンダーの不都合な連行を避ける、つまり受容シリンダーが操作リングと一緒に回動してしまうことを避けるために、受容シリンダーは中立位置（基準位置）では回転軸線を中心とした回動を防止されていて、スイッチ位置（接続位置）で、若しくは中立位置とスイッチ位置との間の中間位置で回転軸線を中心として回転させられるようになっている。

本発明の実施態様では受容シリンダーは管状に形成され、つまり円筒体として形成されていて、円筒体の内周面でもって、定位置に配置された、つまり不動の案内シリンダーに沿って回転可能並びに軸線方向移動可能に前記案内シリンダーの周囲に支承されており、この場合に案内直径を小さくしかつ案内長さを長くすることによって、受容シリンダーの傾倒モーメントは小さく保たれ、その結果、受容シリンダーの回動時に受容シリンダーの締め付け若しくは引っ掛かりは生じなくなっている。

本発明の実施態様では、案内シリンダーは支持構成部分（支持要素）上に不動に配置され、つまり堅く結合され、換言すれば支持構成部分上に固定されている。支持体構成部分は有利には基板である。

本発明の有利な実施態様では支持体構成部分上にスイッチ部材（スイッチ要素）を配置してあり、該スイッチ部材は受容シリンダーの押圧、ひいては回転軸線に沿った直線移動運動に基づき受容シリンダーによってスイッチ位置へ作動されるようになっている。

非作動位置若しくは中立位置への受容シリンダーの戻しのために簡単な実施態様では、支持体構成部分上にばね部材（ばね要素）を配置してあり、該ばね部材は受容シリンダーを該受容シリンダーの中立位置（中性位置）に向けてばね弾性的に負荷している。これによって、回転角発信器及び操作リングも必然的に負荷されるようになっている。

構成高さを低くするために有利な実施態様では受容シリンダーは、支持体構成部分（基板）の側の端部に１つ若しくは複数の作動部材（作動要素若しくは操作要素）を有しており、該作動部材は半径方向で案内シリンダーの１つ若しくは複数の開口部を通って該案内シリンダー内へ突入しており、前記開口部は回転軸線を中心とした周方向で、前記作動部材の移動距離よりも大きな長さにわたって延びており、つまり開口部の周方向の長さ若しくは幅は、作動部材の移動距離若しくは旋回移動距離の長さよりも大きくなっており、前記作動部材は、前記案内シリンダー内で前記支持体構成部分上に配置されたスイッチ部材を操作するようになっている。

本発明の実施態様では作動部材はばね部材（ばね要素）によって、受容シリンダーの中立位置に向けて負荷されており、この場合に作動部材は有利な実施態様では、半径方向に延びる１つのウエブ（条片）であり、若しくは等角度間隔に分配されて半径方向（放射状）に延びる複数のウエブから成る放射状構成部材（ウエブ交差結合形成部材若しくは十字形構成部材）によって形成されている。

案内シリンダーの開口部の周方向の端部は、ストッパを形成し、つまりストッパとして用いられており、該ストッパは回転軸線を中心とした受容シリンダーの回転角（回転運動量）を規定している。少ない構成部材で回転及び押圧式作動装置を形成するために有利な実施態様では、案内シリンダーの開口部の軸線方向の、支持体構成部分から離れている側にある端部、つまり支持体構成部分と逆の側にある端部（上縁部）は、ストッパを形成しており、該ストッパは、スイッチ部材から離れる方向での受容シリンダーの軸線方向運動を規定するようになっている。

受容シリンダーの種々の位置での、不都合な回動を防止するためのロック（係止）を簡単な構造で達成するために、本発明の実施態様では、案内シリンダーの開口部の、支持体構成部分から離れている側にある端部（上縁部）は、軸線方向の１つの係止凹部、若しくは開口部の周方向で互いに離間して配置された軸線方向の複数の係止凹部を有しており、該係止凹部は作動部材をロックのために受容するようになっており、つまり係止凹部内へ作動部材を軸線方向でばね弾性的に係止（係合）させるようになっている。

本発明の別の実施態様では案内シリンダーの開口部の、支持体構成部分の近くの側にある端部（下縁部）に係止部材（係止要素）を配置してあり、該係止部材は軸線方向の１つの係止凹部、若しくは開口部の周方向で互いに離間して配置された軸線方向の複数の係止凹部を画成しており、該係止凹部内へ作動部材を軸線方向でばね弾性的に係止（係合）させるようになっている。

回転及び押圧式操作装置の構成高さを低く保つために有利な実施態様では、スイッチ部材（スイッチ要素）は案内シリンダー内の中心に配置されている。この場合にばね部材（ばね要素）はスイッチ部材を取り囲むように配置されていると有利である。簡単な実施態様ではばね要素は圧縮コイルばね若しくはエラストマ部材によって形成されている。

本発明の有利な実施態様では操作リング若しくは回転角発信器リングは、継ぎ手（コネクタ、ジョイント若しくは結合部又は結合装置）を介して回転角発信器に結合されており、前記継ぎ手は所定の力を上回った際に結合解除するようになっており、回転発信器と堅く結合されている受容シリンダーを別の操作位置へ回動させることによって操作リングの調節を同時に行うようになっている。継ぎ手は有利には摩擦継ぎ手である。継ぎ手を係止継ぎ手若しくはかみ合い継ぎ手によって形成してある場合には、調節位置若しくは設定位置の達成を触覚的に確認することができる。

入力及び／又は表示領域は本発明の実施態様ではキー部分若しくはキーボードを有している。本発明の有利な実施態様では入力及び／又は表示領域は、接触応答式の入力及び／又は表示領域若しくはタッチパネルを含んでおり、これによって入力及び／又は表示領域上での指の動きによって手書き識別に基づき、数字若しくは文字を入力できるようになっている。有利な実施態様では入力及び／又は表示領域は照明され若しくはバックライトされるようになっている。別の実施態様では入力及び／又は表示領域は接触式の振動発信器を有している。さらに有利な実施態様では入力及び／又は表示領域は、受容シリンダーの、スイッチ部材と逆の側の端部（上端部）に配置されていて、受容シリンダー内への汚れの侵入を避けるために、前記端部を閉鎖している。

入力及び／又は表示領域を操作位置へ確実に調節するために、入力及び／又は表示領域、若しくは受容シリンダーの、スイッチ部材と逆の側の端部は、軸線方向及び／又は半径方向に突出した１つ若しくは複数の連行部分（連行要素若しくはつかみ部分又はつまみ部分）を有している。複数の連行部分を設けてある場合には、複数の連行要素は入力及び／又は表示領域若しくは受容シリンダーの周囲に均一に分配して配置されている。

次に本発明を図示の実施例に基づき詳細に説明する。図面において、
図１は、回転及び押圧式操作装置の断面図であり、
図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った示した図であり、
図３は、回転及び押圧式操作装置の案内シリンダーの開口部の領域の第１の実施例の部分図であり、
図４は、回転及び押圧式操作装置の案内シリンダーの開口部の領域の第２の実施例の部分図である。

図示の実施例の回転及び押圧式操作装置は、支持体構成部分として形成された基板１を有しており、該基板（導体プレート）上に管状若しくは筒状の案内シリンダー２を、該案内シリンダー（ガイドシリンダー）の端面側の一方の端部でもって固定してある。案内シリンダー２内にはスイッチ部材３を同軸（同心）に配置してあり、該スイッチ部材（スイッチ素子）も基板１上に取り付けられていて、該スイッチ部材の、基板１と逆の側の操作面４の負荷によって作動されるようになっている。スイッチ部材３はエラストマ構成部分５によって取り囲まれている。案内シリンダー２の円筒状の外周面には、管状若しくは筒状の受容シリンダー６をその円筒状の内周面でもって軸線方向に移動可能に、かつ回転軸線７を中心として回転可能に支承している。

図２に示してあるように、案内シリンダー２は基板１に向けられた端部に、等角度間隔に分配して形成された３つの開口部８を有しており、該開口部は周方向にそれぞれ約９０°にわたって延在している。開口部の延在長さ（延在角若しくは延在幅）を、９０°と異なる値で選ぶことも可能である。

回転軸線７を中心とした円周上に等角度間隔に分配されていて回転軸線に対して半径方向に延びる３つのウエブ９を設けてあり、該ウエブ（条片若しくは連結片）は、受容シリンダー６から案内シリンダー２の開口部８を貫通して案内シリンダーの内部へ突入していて、案内シリンダーの中央においてウエブの半径方向内側の端部でもって、円柱状の１つのスイッチピン１０を介して互いに結合されて、１つの放射状構成部材（ウエブ交差結合成形部材）を形成している。切欠部８の周方向の端部（図３で左右の端部若しくは縁部）はストッパ１２を形成しており、該ストッパにウエブ９は受容シリンダー６の回転に際して当接するようになっており、つまりストッパはウエブの旋回移動距離を規定している。ウエブ９の半径方向外側の端部は受容シリンダー６に堅く結合され、つまり固定されている。

スイッチピン１０はエラストマ構成部分５の円筒形の同軸開口部（同軸孔）１１内へ同軸に突入していて、図示の中立位置（基準位置）でスイッチ部材３の操作面４に接触している。

ウエブ９は該ウエブの、基板１へ向いている側で、ばね要素としてのエラストマ構成部分５の、該ウエブへ向いている側の端部に接触していて、エラストマ構成部分５の応力（初期荷重若しくはプレストレス）によって、開口部８の軸線方向の、基板１から離れている側のストッパ１３として用いられる端部（上縁部）に向けて負荷されており、これによってウエブ９は該ウエブの、基板１から離れている側で開口部８の前記ストッパ３に接触している。

受容シリンダー６は該受容シリンダーの、基板１から離れている側の端部で、案内スリーブ２の同じく基板１から離れている側の端部を越えており、受容シリンダー６の前記端部にディスク状の閉鎖部材１５を配置してあり、該閉鎖部材（閉鎖部分）は入力兼表示領域１４を備えていて、受容シリンダー６の貫通開口部（貫通孔）内に堅くはめ込まれて、該貫通開口部を閉鎖している。

さらに受容シリンダー６の、基板１から離れている側の端面の環状面（リング面）に、等角度間隔に分配されて軸線方向へ突出する複数の節状若しくは突起状の連行部分１６を設けてあり、該連行部分（突起部若しくは隆起部）をつかんで受容シリンダー６は回転軸線７を中心として回転させられるようになっており、この場合に連行部分は、受容シリンダーを回そうとする手がすべらないように役だっている。

受容シリンダー６は該受容シリンダーの、基板１に近い方の端部領域で環状の回転角発信器７によって取り囲まれており、該回転角発信器は前記受容シリンダー６に固定されている。受容シリンダー６は該受容シリンダーの、基板１から遠い方の端部領域には、操作リング１８が回転軸線７を中心として回転可能に支承されている。操作リング１８は同軸の回転角発信器リングを備えていて、該回転角発信器リングでもって軸線方向で回転角発信器１７に接触しており、この場合に回転角発信器１７に対する回転角発信器リング、ひいては操作リング１８の相対的な回転位置は回転角発信器１７によって検出され、回転角発信器１７は相応の信号を評価装置（図示省略）に送るようになっている。これによって例えば所定の１つのメニュー点を選択するようになっている。

回転角発信器１７と回転角発信器リングとの間の、種々のメニュー点に対応する各相対回動位置は、回転角発信器リングと回転角発信器１７との間の係止結合部（図示省略）の相応の各係止位置によって規定されている。

エラストマ構成部分５若しくは基板から離された図示の中立位置において受容シリンダー６の、回転軸線を中心とした回動を防止するために、図３に示してあるように、係止部材１９を基板１上に配置してあり、係止部材（係止要素）は開口部８に沿って延びていて、開口部８の周方向で開口部の端部に係止凹部２０を画成しており、係止凹部の幅はウエブ９の幅よりもわずかに大きくなっている。ウエブ９は軸線方向で１つの係止凹部２０内にわずかに入り込んで、つまり係合している。両方の係止凹部２０によって受容シリンダー６のロック位置（係止位置）を規定してある。

受容シリンダー６を、一方の係止凹部２０内に係合しているウエブ９と一緒に回転軸線７を中心としてウエブが他方の係止凹部２０内に係合するまで回転若しくは回動させる場合に、ウエブ９は弾性的に変形させられて、係止部材１９上を運動し、他方（第２）の係止凹部２０に到達して該係止凹部内に係合するようになっている。

図４に別の実施例を示してある。この場合には開口部８の、基板１から離れている側でストッパ１３を形成している端部に、２つの係止凹部２０′を設けてあり、該係止凹部はそれぞれ開口部８の周方向の端部に配置されている。係止凹部はウエブ９よりもわずかに大きな幅を有しており、したがってウエブ９は中立位置（基準位置）でエラストマ構成部分５によって負荷されて係止凹部２０′内に係合させられるようになっている。受容シリンダー６は、受容シリンダーの回動のために係止凹部２０′の深さにわたって基板１へ向けて移動させられて、ロックを解除するようになっている。

回転及び押圧式操作装置は、特に自動車においてマルチメディア装置、ナビゲーション装置、若しくは空調装置の操作のために用いられるものである。この場合に操作リング１８の回動によって１つのメニュー点の選択を行い、該メニュー点は、続いて行われる受容シリンダー６、操作リング１８、若しくは入力兼表示領域１４の押圧によって、つまり図示の中立位置から、基板１の近くにありスイッチピン１０を介してスイッチ部材３を作動させるためのスイッチ位置（接続位置）への受容シリンダー６若しくは操作リング１８の移動によって決定されるようになっている。

入力兼表示領域１４に表示された番号、文字若しくは記号を選び出すことによって、例えば電話番号若しくは町又は道路の名前を入力することができるようになっている。入力兼表示領域１４を接触応答式若しくはタッチ応答式に作動させるようになっている場合には、入力兼表示領域１４は入力兼表示領域上での指の動きによって手書き識別に基づき、数字、文字若しくは図形の入力のために用いられる。入力すべき図形の決定のためにスイッチ部材の操作を行うようになっていてよい。

回転及び押圧式操作装置の断面図 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った示した図 案内シリンダーの開口部の領域の第１の実施例の部分図 案内シリンダーの開口部の領域の第２の実施例の部分図

符号の説明

１ 基板、 ２ 案内シリンダー、 ３ スイッチ部材、 ４ 操作面、 ５ エラストマ構成部分、 ６ 受容シリンダー、 ７ 回転軸線、 ８ 開口部、 ９ ウエブ、 １０ スイッチピン、 １２，１３ ストッパ、 １８ 操作リング、 １９ 係止部材、 ２０ 係止凹部

Claims (26)

1. 回転及び押圧式操作装置であって、回転軸線を中心として回転可能な操作リングを有しており、該操作リングは、該操作リング内に同軸に配置された受容シリンダーの周囲に回転可能に配置されており、前記受容シリンダーは該受容シリンダーの一方の端部に入力及び／又は表示領域を備えており、前記操作リング及び／又は受容シリンダーは回転軸線の方向で、ばね力に抗して中立位置から、スイッチ部材の作動のためのスイッチ位置へ移動させられるようになっており、前記操作リングに同軸に配置された回転角発信器リングを備えており、該回転角発信器リングは、前記受容シリンダーに固定された回転角発信器に対しても同軸に配置されており、前記回転角発信器に対する前記回転角発信器リングの相対的な回転位置を検出するようになっている形式のものにおいて、入力及び／又は表示領域（１４）は、前記受容シリンダー（６）と相対回動不能に、該受容シリンダーに配置されていて、かつ回転軸線（７）を中心として回転可能に支承されており、前記受容シリンダー（６）は円筒体として形成されていて、該円筒体の内周面でもって、不動の案内シリンダー（２）に沿って回転可能並びに軸線方向移動可能に前記案内シリンダーの周囲に支承されていることを特徴とする回転及び押圧式操作装置。
2. 受容シリンダー（６）は中立位置では回転軸線（７）を中心とした回動を防止されていて、スイッチ位置で、若しくは中立位置とスイッチ位置との間の中間位置で回転軸線（７）を中心として回転させられるようになっている請求項１に記載の回転及び押圧式操作装置。
3. 案内シリンダー（２）は支持体構成部分上に固定されている請求項１又は２に記載の回転及び押圧式操作装置。
4. 支持体構成部分は基板（１）である請求項３に記載の回転及び押圧式操作装置。
5. 支持体構成部分上にスイッチ部材（３）を配置してあり、該スイッチ部材はスイッチ位置で受容シリンダー（６）によって操作されるようになっている請求項１から４のいずれか１項に記載の回転及び押圧式操作装置。
6. 支持体構成部分上にばね部材を配置してあり、該ばね部材は受容シリンダー（６）を該受容シリンダーの中立位置に向けて負荷している請求項１から５のいずれか１項に記載の回転及び押圧式操作装置。
7. 受容シリンダー（６）は、支持体構成部分へ向けられている端部に作動部材を有しており、該作動部材は半径方向で案内シリンダー（２）の１つ若しくは複数の開口部（８）を通って該案内シリンダー内へ突入しており、前記開口部は回転軸線（７）を中心とした周方向で、前記作動部材の移動距離よりも大きな長さにわたって延びており、前記作動部材は、前記案内シリンダー（２）内で前記支持体構成部分上に配置されたスイッチ部材（３）を操作するようになっている請求項１から６のいずれか１項に記載の回転及び押圧式操作装置。
8. 作動部材はばね部材によって、受容シリンダー（６）の中立位置に向けて負荷されている請求項６及び７に記載の回転及び押圧式操作装置。
9. 作動部材は半径方向に延びる１つのウエブであり、若しくは等角度間隔に分配されて半径方向に延びる複数のウエブ（９）から成る放射状構成部材によって形成されている請求項８に記載の回転及び押圧式操作装置。
10. 案内シリンダー（２）の開口部（８）の周方向の端部はストッパ（１２）を形成しており、該ストッパは回転軸線（７）を中心とした受容シリンダー（６）の回転角を規定している請求項７から９のいずれか１項に記載の回転及び押圧式操作装置。
11. 案内シリンダー（２）の開口部（８）の、支持体構成部分から離れている側にある端部は、スイッチ部材から離れる方向での受容シリンダー（６）の軸線方向運動を規定するためのストッパ（１３）を形成している請求項７から１０のいずれか１項に記載の回転及び押圧式操作装置。
12. 案内シリンダー（２）の開口部（８）の、支持体構成部分から離れている側にある端部は、軸線方向の１つの係止凹部、若しくは開口部（８）の周方向で互いに離間して配置された軸線方向の複数の係止凹部（２０′）を有しており、該係止凹部内へ作動部材を軸線方向で係止させるようになっている請求項１１に記載の回転及び押圧式操作装置。
13. 案内シリンダー（２）の開口部（８）の、支持体構成部分の近くの側にある端部に係止部材を配置してあり、該係止部材は軸線方向の１つの係止凹部、若しくは開口部（８）の周方向で互いに離間して配置された軸線方向の複数の係止凹部（２０）を画成しており、該係止凹部内へ作動部材を軸線方向で係止させるようになっている請求項１１に記載の回転及び押圧式操作装置。
14. スイッチは案内シリンダー（２）内の中心に配置されている請求項７から１３のいずれか１項に記載の回転及び押圧式操作装置。
15. ばね部材はスイッチ部材（３）を取り囲むように配置されている請求項１４に記載の回転及び押圧式操作装置。
16. ばね部材は圧縮コイルばね若しくはエラストマ構成部分によって形成されている請求項１から１５のいずれか１項に記載の回転及び押圧式操作装置。
17. 操作リング（１８）若しくは回転角発信器リングは、所定の力を上回った際に結合解除可能な継ぎ手を介して回転角発信器（１７）に結合されている請求項１から１６のいずれか１項に記載の回転及び押圧式操作装置。
18. 継ぎ手は摩擦継ぎ手として形成されている請求項１７に記載の回転及び押圧式操作装置。
19. 継ぎ手は係止結合装置として形成されている請求項１７に記載の回転及び押圧式操作装置。
20. 入力及び／又は表示領域はキー部分若しくはキーボードを有している請求項１から１９のいずれか１項に記載の回転及び押圧式操作装置。
21. 入力及び／又は表示領域（１４）は接触応答式の入力及び／又は表示領域（１４）を含んでいる請求項１から２０のいずれか１項に記載の回転及び押圧式操作装置。
22. 入力及び／又は表示領域は照明若しくはバックライトされるようになっている請求項２１に記載の回転及び押圧式操作装置。
23. 入力及び／又は表示領域は接触式の振動発信器を有している請求項２１に記載の回転及び押圧式操作装置
24. 受容シリンダー（６）の、スイッチ部材と逆の側の端部は、入力及び／又は表示領域（１４）によって閉鎖されている請求項１から２３のいずれか１項に記載の回転及び押圧式操作装置。
25. 入力及び／又は表示領域、若しくは受容シリンダー（６）の、スイッチと逆の側の端部は、軸線方向及び／又は半径方向に突出した１つ若しくは複数の連行部分（１６）を有している請求項１から２４のいずれか１項に記載の回転及び押圧式操作装置。
26. 複数の連行部分（１６）は入力及び／又は表示領域若しくは受容シリンダー（６）の周囲に均一に分配して設けられている請求項２５に記載の回転及び押圧式操作装置。

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