JP6436979B2 - 光モジュールの制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、光モジュールの制御装置に関する。本発明は、更に光モジュールに関する。このような光モジュールの例は、発光ダイオード回路を含む光モジュールである。
米国特許出願公開第2012/0262084A1号は、定電圧調光可能LEDドライバを開示する。
本発明の目的は、光モジュールの制御装置を提供することである。本発明の更なる目的は、光モジュールを提供することである。
第1の局面によれば、光モジュールの制御装置が提供され、装置は、
第1の制御情報を検出する第1の回路であって、第1の制御情報は、第1の信号によって運ばれる、第1の回路と、
第1の制御情報を第2の制御情報に変換する第2の回路と、
を含み、第1及び第2の制御情報は光モジュールの光設定を規定し、第2の制御情報の表現は第1の制御情報の表現とは異なり、第2の制御情報は第2の信号によって運ばれ、第1の信号は電力信号及び制御信号の組み合わせであり、第2の信号は制御信号である。
装置は、第1の信号によって運ばれる第1の制御情報を検出する第1の回路を含む。第1の信号は、電力信号及び制御信号の組み合わせである。第1の制御信号を含むこのような第1の信号は、例えば従来の調光器から生じる。装置は、第1の制御情報を第2の制御情報に変換する第2の回路を更に含む。第1及び第2の制御情報は、光パラメータ、強度及び色点等の光モジュールの光設定を規定する。第2の制御情報は、第2の信号によって運ばれる。第2の信号は、制御信号である。
電力信号は、負荷に電力を供給するように構成される。制御信号は、負荷に電力を供給するように構成されない。電力信号は、負荷に電力を供給するのに十分な電力量を含む。制御信号は、負荷に電力を供給するのに十分な電力量を含まない。制御信号は、制御情報を運ぶように構成される。その結果、光モジュールの制御を光モジュールの電力供給から切り離す装置が生み出された。このような装置は、手動の従来の調光器と組み合わせて使用されてもよいが、前記手動の従来の調光器よりも多くの制御選択肢を提供する。これは大きな利点である。
装置の一実施形態は、位相カット調光情報又は第1のデータを含む第1の制御情報及び第2の信号のパラメータ又は第2のデータを含む第2の制御情報によって規定される。従来の調光器から生じた場合、第1の制御情報は、位相カット調光情報でもよい。デジタル調光器から生じた場合、第1の制御情報は、第1のデータでもよい。第1の信号によって運ばれる第1の制御情報は、光強度情報を搬送する従来の位相カット調光情報でもよいが、電力線通信情報、デジタル負荷線伝送情報及び電力線プロトコル情報等の変調情報(アナログ又はデジタル方式で変調された)でもよい。この第1の信号は、グループ制御情報又は色点情報等の、色強度以上の情報も搬送することができる。第1の制御情報の両種類の各々は、第2の信号の振幅、タイミング、パルス幅、若しくはパルス高さ等の第2の信号のパラメータ又は第2のデータに変換されてもよい。
装置の一実施形態は、光モジュールの異なる光設定を規定する第1及び第2の制御情報によって規定される。これらの差は、パラメータ値のフィルタリング若しくは再マッピング又は異なる制御側面への変換(光の強度の調光に伴った色温度の制御等)に帰する場合がある。
装置の一実施形態は、バス規定、プロトコル規定又はインタフェース規定に従った第2の信号によって規定される。バス規定、プロトコル規定及びインタフェース規定は、制御情報を運ぶのによく適している。第2の信号は、システムのモジュール方式を向上させるインタフェースによって提供され得る。例えば、光モジュールを取り換えるだけで、更なる製品を簡単に開発することができる。
装置の一実施形態は、第1の制御情報を検出する検出器又は第1の制御情報を検出するコントローラを含む第1の回路によって規定される。第1の制御情報は、本物の検出器によって又は検出器として機能するマイクロコントローラ等のコントローラによって検出することができる。
装置の一実施形態は、アイソレータが後に続くコントローラを含む第2の回路によって規定される。第1の制御情報は、ガルバニックアイソレーションを提供するオプトカプラ等のアイソレータが後に続くマイクロコントローラ等のコントローラによって、第2の制御情報へと変換することができる。
装置の一実施形態は、フィルタが後に続くアイソレータを含む第2の回路によって規定される。第1の制御情報は、積分RCフィルタ等のフィルタが後に続くガルバニックアイソレーションを提供するオプトカプラ等のアイソレータによって、第2の制御情報へと変換することができる。この実施形態は、情報の表現を変更すること及び情報の値を修正することを可能にする。情報の内容を修正する理由の例は、アーチファクト(電源の外乱及びEMC干渉信号等)の除去、信号の平滑化(快適ではないと認識される急激な変化を避ける為)、調光曲線の変更(例えば30〜150度の位相カット角を、例えば1%又は10%〜100%の特定の(場合により非線形)光強度曲線へと再マッピングする為)、並びに光強度シフト及び/又は色点シフト(ディムトーン、黒体線調光、サンセット調光等としても知られる)への位相角の変更であり得る。
装置の一実施形態は、
第1の信号から第3の信号へと電力を変換する第3の回路を更に含むことによって規定され、第3の信号は、光モジュールの電力入力向けの電力信号であり、第2の信号は、光モジュールの制御入力向けのものである。
第3の回路は、第1の信号から第3の信号へと電力を変換する。第3の信号は、光モジュールの電力入力向けの電力信号である。第2の信号は、光モジュールの制御入力向けの制御信号である。制御及び電力入力は、光モジュールの異なる端子でもよいし、又は光モジュールの同じ端子でもよい。第2及び第3の信号は、異なる信号でもよいし、又は包括的信号(umbrella signal)の部分を形成してもよいが、常に互いに明瞭に区別することができる。好ましくは、第2及び第3の信号は、異なる結合により運ばれる異なる信号となる。
装置の一実施形態は、同じ出力によって供給される第2及び第3の信号によって規定される。同じ出力によって供給される場合であっても、第2及び第3の信号は、互いに明瞭に区別することができる。
好ましくは、第3の信号は、最大電流保護を有し得る。加えて、装置は、電流制限器を備えていてもよい。
装置の一実施形態は、第2の信号が第1の制御情報によって規定された振幅を有するDC信号であり、第3の信号が比較的一定の振幅を有するDC信号であることによって規定される。次世代の光モジュールは、アナログDC制御信号(例えば1ボルト〜10ボルトの振幅を有する)等又はデジタル制御信号(例えばインタフェース形式を有する)等の別個の制御信号によって制御されることが期待され、DC電力信号によって電力が供給されることが期待される。
装置の一実施形態は、
第4の回路に結合されたフライバック変圧器の補助巻線によってピーク電圧を検出する検出回路と、
検出されたピーク電圧と基準値との差を決定する決定回路と、
差を積分又は平均し、第4の回路のフィードバック入力に積分された又は平均された差を提供する積分又は平均回路と、
を含む第3の回路によって規定される。
第4の回路は、第1の制御情報に応答して出力電流を生成し、検出回路、決定回路、及び積分又は平均回路の導入によって出力電圧を生成するように構成された既存の集積回路でもよい。代替的に、第4の回路は、検出回路、決定回路、及び積分又は平均回路と共に、新規の集積回路の形態でもよい。
装置の一実施形態は、第3の回路が電源を含み、第1、第2、及び第3の回路がルータに結合される又はルータの一部を形成することによって規定される。ルータは、例えば、第2の回路から来たIP信号によって制御されてもよい。代替的に、ルータは、第1、第2、及び第3の回路等の1つ又は複数を含んでもよい。
装置の一実施形態は、第1、第2及び第3の回路が、第2及び第3の信号を互いに別々に供給する2つの別個の出力を有する又は第2及び第3の信号の組み合わせを供給する為の1つの出力を有する1つのデバイスの一部を形成することによって規定される。
更に、一方での第1及び第2の回路並びに他方での第3の回路は、過度に制限的に見られるものではない。第3の回路は、第1及び第2の回路とは完全に独立して使用されてもよい。つまり、装置は、第1及び第2の回路が全く存在すること無く、第3の回路を含んでもよい。
第2の局面によれば、上記に規定された装置から第2の信号を受信する発光ダイオード回路を含む光モジュールが提供される。
光モジュールの一実施形態は、光モジュールが上記に規定された装置から第3の信号を受信することによって規定される。
発光ダイオード回路は、任意の種類及び任意の組み合わせの1つ又は複数の発光ダイオードを含む。
ランプの制御及び電力供給を行う1つの信号は、制御選択肢の数の増加を比較的複雑にする。基本的着想は、光モジュールの制御が光モジュールの電力供給と切り離されることである。
光モジュールの制御装置を提供する為の問題点は解決された。更なる利点は、より多くの制御選択肢が可能となった点である。
本発明のこれら及び他の局面は、以下に記載される実施形態を参照すれば、明白となり解明されるであろう。
第1及び第2の回路の一実施形態を示す。 第2の回路の一実施形態を示す。 第3の回路の一実施形態を示す。 第3の回路の実施形態の具体化を示す。 ルータを備えた装置の一実施形態を示す。 光モジュールの一実施形態を示す。 第1及び第2の回路の別の実施形態を示す。
図1では、第1及び第2の回路1、2の一実施形態が示される。例えば、第1の回路1は、例えばトライアック調光器等の従来の調光器から来た第1の信号の位相カットを検出する為及びパルス幅変調信号を供給する為の位相カット検出器を含む。パルス幅変調信号のパルス幅は、検出された位相カットに依存し、検出された位相カットに例えば比例し得る。例えば、第2の回路2は、例えばパルス幅変調信号をDC電圧信号へと変換する平滑化関数を有するRCフィルタ等のフィルタが後に続く、例えばオプトカプラ等のアイソレータを含む。DC電圧信号の振幅は、パルス幅に依存し、パルス幅に例えば比例し得る。
代替的に、第1の回路1は、例えば図3に関して説明されるような第4の回路によって実現されてもよいし、又は例えば図7に示されるように実現されてもよい。
図2では、第2の回路2の一実施形態が示される。例えば、第2の回路2は、例えばオプトカプラ等のアイソレータが後に続くコントローラを含む。コントローラは、図3に関して説明されるような第4の回路の特定のピンに接続されてもよい。代替的に、第2の回路2は、つまり、図7に示されるように実現されてもよい。
図3では、第3の回路3の一実施形態が示される。第3の回路3は、第4の回路4に結合されたフライバック変圧器6の補助巻線によってピーク電圧を検出する検出回路31を含む。第3の回路3は、検出されたピーク電圧と端子34によって提供された基準値との差を決定する決定回路32を更に含む。第3の回路3は、上記差を積分又は平均し、第4の回路4のフィードバック入力43に積分された又は平均された差を提供する積分又は平均回路33を更に含む。
例えば市販の集積回路等の第4の回路4は、例えばトライアック調光器等の従来の調光器から例えば生じる第1の信号によって運ばれる第1の制御情報を検出する為に使用される。つまり、第4の回路4は、第1の回路1の役割を果たし、それによって、図2に示されるような第2の回路2が第4の回路4の例えばI2Cピンに接続されてもよく、これらのピンは、ここでは不図示である。
フライバック変圧器6の二次側主巻線は、フィルタリング回路65を介して発光ダイオード回路を含むランプ7に結合される。フライバック変圧器6の一次側主巻線は、ツェナーダイオード61及びダイオード62の直列接続と並列に結合され、トランジスタ45及びレジスタ47の主電極の直列接続に直列に結合される。トランジスタ45の制御電極は、レジスタ44を介して第4の回路4の出力端子に結合される。トランジスタ45とレジスタ47との共通点は、レジスタ46を介して第4の回路4のフィードバック入力43に結合される。ここで例えば二次側のフライバック変圧器6の補助巻線は、2つのレジスタ63、64の直列接続に直列に結合される。補助巻線と直列接続との間の共通点は、検出回路31の入力に(場合によりレジスタを介して)結合され、2つのレジスタ63と64との間の共通点は、第4の回路4の別のフィードバック入力42に結合される。第3の回路3の出力は、フィードバック入力43に(場合によりレジスタを介して)結合される。
先行技術の状況では、第4の回路4及びフライバック変圧器6の組み合わせが、電流信号をランプ7に供給し、電流信号は、位相カット等の第1の制御情報に依存する振幅を有する。改善された状況では、第3の回路3を追加したことによって、第4の回路4及びフライバック変圧器6の組み合わせが、電圧信号をランプ7に供給し、電圧信号は、固定振幅を有する。ランプ7の制御は、例えば図2に示されるような第2の回路2を同じく以前に説明したような図3に加えることによって実現されるものであり、それによって、ランプ7は、例えば図6に示されるような光モジュール5によって置き換えられるものである。
図3では、例えば電磁干渉段、バイアス段、ブースト段、定常状態供給段、及びアクティブクランプ段において、より多くの構成要素が存在してもよく、フライバック変圧器6は、フライバック段等の中心部を形成する。図3では、第3の回路3は、第4の回路4及びフライバック変圧器6と協働して、第1の信号から第3の信号へと電力を変換し、第3の信号は、図6により更に説明されるような光モジュール5の電力入力向けの電力信号である。同ように、第2の回路2によって生成される第2の信号は、図6により更に説明されるような光モジュール5の制御入力向けでもよい。
図4では、第3の回路3の実施形態の具体化が示される。検出回路31は、第3の回路3の入力を形成するアノード及びコンデンサ72を介して接地に結合されたカソードを備えたダイオード71によって実現される。決定回路32は、前記カソードに結合された第1の入力、前記端子34に結合された第2の入力、及びレジスタ74に結合された出力を備えた増幅器73によって実現される。積分又は平均回路33は、前記レジスタ74に結合された入力及び第3の回路3の出力を形成するレジスタ77に結合された出力を備えた増幅器75によって実現される。コンデンサ76は、増幅器75の出力をこの増幅器75の入力にフィードバックする為に使用される。
図5では、ルータ8を備えた装置の一実施形態が示される。装置は、前述のような第1及び第2の回路1、2を含み、例えば電源の形態の第3の回路3を含み、それによって第3の回路3の出力がルータ8の電力入力に結合され、それによって第2の回路2の出力がルータ8の制御入力に結合される。ルータ8は、装置の一部を形成してもよいし、又はしなくてもよい。第1、第2、及び第3の回路1、2、及び3の1つ又は複数は、ルータ8の一部を形成してもよいし、又はしなくてもよい。ルータ8の出力は、例えばカテゴリー5ケーブル等のケーブルに接続されてもよい。
図6では、光モジュール5の一実施形態が示される。光モジュール5は、電源を含む場合には第3の回路3から、又は図3における第3及び第4の回路3、4と組み合わせて使用される場合にはフライバック変圧器6の二次側主巻線から電力信号(第3の信号)を受信する電力入力51を含む。光モジュール5は、第2の回路2から制御信号(第2の信号)を受信する制御入力52を含む。光モジュール5は、電力入力51及び発光ダイオード回路55の入力に結合された電力ユニット53、並びに、制御信号に応答して電力ユニット53を制御する為の制御入力52及び電力ユニット53の制御入力に結合された制御ユニット54を更に含む。ユニット53、54及び回路55は、更に接地に結合される。接地の代わりに、二線解決策が選択されてもよい。代替的に、両入力51及び52が、同じ入力によって実現されてもよく、それによって、ユニット53、54が第2及び第3の信号を区別するように構成される。代替的に、前記区別の為に別のユニットが存在してもよい。電力ユニット53は、例えば、電圧−電流変換器等を含んでもよい。制御ユニット54は、例えばプロセッサ又はマイクロコントローラ等を含んでもよい、並びに、例えばその入力及び出力に加えて、例えば制御を日光の量等に更に依存させる日光センサ等のセンサに結合される制御入力を含んでもよい。
図7では、第1及び第2の回路1、2の別の実施形態が示される。第1の回路1では、レジスタ91が第1の回路の第1の入力端子に結合され、4つのダイオード92、93、94及び95から成る整流器ブリッジ92〜95の第1の入力に結合される。第1の回路1の第2の入力端子は、整流器ブリッジ92〜95の第2の入力に結合される。整流器ブリッジ92〜95の出力は、オプトカプラ96、97のフォトダイオード96に結合される。第2の回路2では、オプトカプラ96、97のトランジスタ97の第1の主電極が、レジスタ98を介して第2の回路の第1の出力端子に結合される。トランジスタ97の第2の主電極は、第2の回路2の第2の出力端子に結合される。第2の回路2では、トランジスタ99の第1の制御電極は、トランジスタ97の第1の主電極に結合される。トランジスタ99の第1の主電極は、レジスタ100を介して第2の回路2の第1の出力端子に結合される。トランジスタ99の第2の主電極は、第2の回路2の第2の出力端子に結合される。最後に、コンデンサ101は、第2の回路2の第1及び第2の出力端子に結合される。
他の値を排除すること無く、レジスタ91は、例えば68kオームの値を有してもよく、レジスタ98は、例えば50kオームの値を有してもよく、レジスタ100は、例えば1kオームの値を有してもよく、平滑化DC出力電圧を生じさせるコンデンサ101は、例えば10マイクロファラッドの値を有してもよい。トランジスタ99は、反転機能を有する。入力端子は、例えば従来の調光器の出力に結合されるものである。調光を行わない場合、又は比較的小さな規模で調光を行う場合には、電流は、時間の比較的大きな割合の間フォトダイオード96を流れ、トランジスタ97は、時間の比較的大きな割合の間導通し、トランジスタ99は、導通しない又は時間の比較的小さな割合の間のみ導通し、その後DC出力電圧を引き下げない又は比較的小さな規模で引き下げ、出力端子間において例えば1〜10ボルトのDC出力電圧が存在する。比較的大きな規模で調光を行う場合、電流は、時間の比較的小さな割合の間フォトダイオード96を流れ、トランジスタ97は、時間の比較的小さな割合の間導通し、トランジスタ99は、時間の比較的大きな割合の間導通し、その後DC出力電圧を比較的大きな規模で引き下げ、出力端子間において低下されたDC出力電圧が存在する。
従って、発光ダイオード回路55を含む光モジュール5を制御する装置は、最低限の状態では、第1の制御情報を検出する第1の回路1であって、第1の制御情報は、電力信号及び制御信号の組み合わせ等の第1の信号によって運ばれる、第1の回路1と、第1の制御情報を第2の制御情報に変換する第2の回路2とを含む。第1及び第2の制御情報は、光モジュール5の光設定を規定する。第2の制御情報の表現は、第1の制御情報の表現とは異なってもよい。第2の制御情報は、制御信号等の第2の信号によって運ばれてもよい。
第1の制御情報は、位相カット情報(従来の調光器によって生成された)、又は第1のデータ(デジタル調光器によって生成された)でもよく、第2の制御情報は、第2の信号のパラメータ又は第2のデータでもよい。第2の信号は、バス規定、プロトコル規定又はインタフェース規定に従ってもよい。前記規定の各々は、既に標準化されたもの若しくはされていないものでもよいし、又は今後標準化されるものでもよい。
第3の回路3は、第1の信号から第3の信号へと電力を変換するように設計され、第3の信号自体を生成する又は第3の信号を生成する為に第4の回路4及びフライバック変圧器6と協働するように設計されてもよい。この第3の信号は、光モジュール5に電力を供給する為の電力信号でもよい。第2及び第3の信号は、装置の同じ出力を介して供給されてもよいし、又はされなくてもよい。好ましくは、第3の信号は、DC信号でもよく、更に好ましくは、電流が高過ぎる値になることから保護されてもよい。好ましくは、第2の信号は、第1の制御信号によって規定される振幅を有するDC信号でもよい、及び第3の信号は、比較的一定の振幅を有するDC信号でもよい。
別の事例は、存在センサ及び日光センサを使用する。その場合、オフィス照明システムは、変化する日光状態及び変化する占有状態に自動的に対応することができる。一般的に、そのような存在センサからの第1の制御情報(占有情報)は、全光モジュールに送られる位相カット調光情報の形態で運ばれる。開示されるように、オフィス照明システム内で、このような第1の制御情報は、他の制御コマンドとの組み合わせにより適した第2の制御情報へと変換される。実際には、更に、日光情報が例えば1〜10ボルト信号としての別個の信号によって別個のケーブルを介して運ばれる。オフィス照明システム内で、最も適した光設定を導き出す為に、別個の日光情報が第2の制御情報(変換された占有情報)と組み合わせられる。
第1及び第2の素子は、第3の素子が間に存在すること無く直接結合されてもよいし、又は第3の素子を介して間接的に結合されてもよい。
要約すると、光モジュール5の制御装置は、第1の信号によって運ばれる第1の制御情報を検出する第1の回路1及び第1の制御情報を第2の制御情報に変換する第2の回路2を含む。第2の制御情報は、第2の信号によって運ばれる。第1及び第2の制御情報は、光モジュール5の光設定を規定し、異なる表現を有する。第1の制御情報は、位相カット情報又は第1のデータでもよい。第2の制御情報は、第2の信号のパラメータ又は第2のデータでもよい。この装置は、第1の信号から光モジュール5の電力入力51向けの第3の信号へと電力を変換する第3の回路3を更に含んでもよい。第2の信号は、光モジュール5の制御入力52向けでもよい。このようにして、光モジュール5の制御は、光モジュール5の電力供給から切り離されている。より多くの制御選択肢が可能となっている。
図面及び上記の説明において本発明を詳細に図示し説明したが、そのような図示及び説明は、限定的なものではなく、説明の為のもの又は例示的なものであると見なされるべきものであり、本発明は、開示された実施形態に限定されない。開示された実施形態に対する他の変形形態は、図面、開示内容、及び添付の特許請求の範囲の研究から、請求項に係る発明の実施において、当業者によって理解され、もたらされ得る。クレームにおいて、「含む」(“comprising”)という用語は、他の要素又はステップを排除しない、及び不定冠詞「a」又は「an」は、複数を排除しない。特定の手段が互いに異なる従属クレームに記載されているという事実だけでは、これらの手段の組み合わせを有利に使用できないことを意味しない。クレームにおける何れの参照符号も範囲を限定するものと解釈されるものではない。

Claims (14)

  1. 光モジュールを制御するための装置であって、前記装置は、
    電力信号と制御信号との組み合わせである第1の信号によって運ばれる第1の制御情報を検出する第1の回路と、
    第1の制御情報を第2の制御情報に変換する第2の回路であって、第1の制御情報及び第2の制御情報は前記光モジュールの光設定を規定し、第2の制御情報の表現は第1の制御情報の表現とは異なり、第2の制御情報は前記光モジュールの制御入力向けの制御信号である第2の信号によって運ばれる、第2の回路と、
    第1の信号から、前記光モジュールの電力入力向けの電力信号である第3の信号へと電力を変換する第3の回路とを含み、
    第2の信号はバス規定、プロトコル規定又はインタフェース規定に準拠する、装置。
  2. 第1の制御情報は位相カット調光情報又は第1のデータを含み、第2の制御情報は第2の信号のパラメータ又は第2のデータを含む、請求項1に記載の装置。
  3. 第1及び第2の制御情報は前記光モジュールの異なる光設定を規定する、請求項1に記載の装置。
  4. 第1の回路は、第1の制御情報を検出する検出器又は第1の制御情報を検出するコントローラを含む、請求項1に記載の装置。
  5. 第2の回路はアイソレータの前にコントローラを含む、請求項1に記載の装置。
  6. 第2の回路はフィルタの前にアイソレータを含む、請求項1に記載の装置。
  7. 第2及び第3の信号は同じ出力によって供給される、請求項1に記載の装置。
  8. 第2の信号が第1の制御情報によって規定された振幅を有するDC信号であり、第3の信号が一定の振幅を有するDC信号である、請求項1に記載の装置。
  9. 第3の回路は、
    第4の回路に結合されたフライバック変圧器の補助巻線によってピーク電圧を検出する検出回路と、
    検出された前記ピーク電圧と基準値との差を決定する決定回路と、
    前記差を積分又は平均し、積分された又は平均された前記差を第4の回路のフィードバック入力に提供する積分又は平均回路とを含む、
    請求項1に記載の装置。
  10. 第3の回路が電源を含み、第1、第2、及び第3の回路がルータに結合されるか又は前記ルータの一部を形成する、請求項1に記載の装置。
  11. 第1、第2及び第3の回路が、第2及び第3の信号を互いに別々に供給する2つの別個の出力を有する1つのデバイスの一部を形成する、請求項1に記載の装置。
  12. 第1、第2及び第3の回路が、第2及び第3の信号の組み合わせを供給するための1つの出力を有する1つのデバイスの一部を形成する、請求項1に記載の装置。
  13. 請求項1に記載の装置から第2の信号を受信する発光ダイオード回路を含む、光モジュール。
  14. 請求項1に記載の装置から第3の信号を受信する、請求項13に記載の光モジュール。
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