JPH0617784B2 - Automatic output control device for optical sensor - Google Patents

Automatic output control device for optical sensor

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JPH0617784B2
JPH0617784B2 JP62121183A JP12118387A JPH0617784B2 JP H0617784 B2 JPH0617784 B2 JP H0617784B2 JP 62121183 A JP62121183 A JP 62121183A JP 12118387 A JP12118387 A JP 12118387A JP H0617784 B2 JPH0617784 B2 JP H0617784B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、投光器と受光器を有する光学式センサにおい
て光量を安定化する自動出力制御回路に関する。本発明
においてAPC回路とは自動出力制御回路のことを表し
ている。光学式センサとは、例えば光学式傷センサのこ
とである。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an automatic output control circuit for stabilizing the amount of light in an optical sensor having a light projector and a light receiver. In the present invention, the APC circuit means an automatic output control circuit. The optical sensor is, for example, an optical scratch sensor.

従来の技術 被測定物の表面状態を検査する光学式センサは、投光器
から一定の強さの光を投光し、被測定物から反射または
透過した光を受光し、受光量の変化を解析して表面状態
を判定する。光量が安定できないと、正確な測定ができ
ないだけでなく、光学的ノイズの大きな被測定物、例え
ば研磨面の表面状態を測定する場合、受光量の乱れが大
きく、異常部分を判定するためには複雑な処理が必要で
あり、処理時間は長くなり、かつ処理装置は複雑にな
る。そのためまず基本的に投光量と受光量は安定でなけ
ればならない。
2. Description of the Related Art An optical sensor that inspects the surface condition of an object to be measured emits light of a certain intensity from a projector, receives the light reflected or transmitted from the object to be measured, and analyzes changes in the amount of light received. To determine the surface condition. If the amount of light cannot be stabilized, not only accurate measurement is not possible, but when measuring the surface condition of an object with a large amount of optical noise, for example, the surface condition of the polishing surface, there is a large disturbance in the amount of received light and it is necessary to determine an abnormal part. Complex processing is required, processing time becomes long, and processing equipment becomes complicated. Therefore, basically, the projected light amount and the received light amount must be stable.

反射型または透過型の光学式センサにおいて光量を安定
化するためには負帰還技術が利用される。その場合投光
器の光は、投光器の近くに配置したモニタ受光器により
検出され、検出した光の量に応じて投光器の駆動出力が
制御される。また特にモニタ受光器を設けなくとも、本
来の受光器により検出した光の量に従つて同様の制御を
行うこともできる。これらの技術は、例えば特開昭59-5
2889号公報または特開昭 61-192044号公報に記載されて
いる。
A negative feedback technique is used to stabilize the amount of light in a reflective or transmissive optical sensor. In that case, the light of the projector is detected by a monitor light receiver arranged near the projector, and the drive output of the projector is controlled according to the amount of the detected light. Further, even if the monitor light receiver is not provided, the same control can be performed according to the amount of light detected by the original light receiver. These techniques are disclosed, for example, in JP-A-59-5.
2889 or JP-A-61-192044.

発明が解決しようとする問題点 投光器側に設けたモニタ受光器により光量の制御を行う
場合、投光量は一定に制御できるが、被測定物の表面反
射率または透過率に従って受光量は大幅に変化するの
で、正確な測定が困難になる。例えば被測定物の表面か
らの反射光の受光位置により被測定物までの距離を三角
測量する距離センサの場合、このような受光量の変動は
測定精度を大幅に低下させる。
Problems to be Solved by the Invention When the light intensity is controlled by the monitor light receiver provided on the light emitter side, the light intensity can be controlled to be constant, but the light intensity greatly changes according to the surface reflectance or transmittance of the DUT. Therefore, accurate measurement becomes difficult. For example, in the case of a distance sensor that triangulates the distance to the object to be measured depending on the light receiving position of the reflected light from the surface of the object to be measured, such a variation in the amount of received light significantly lowers the measurement accuracy.

一方本来の受光器により光量を検出する場合、投光器の
実際の投光量はモニタできないので、被測定物の状態に
よっては投光量は異常に増加することがあり、投光器の
寿命を短くしてしまう。
On the other hand, when the amount of light is detected by the original light receiver, the actual amount of light projected by the light projector cannot be monitored. Therefore, the amount of light projected may increase abnormally depending on the condition of the object to be measured, which shortens the life of the light projector.

負帰還技術により光量を安定化したとしても、同時に被
測定物の表面状態の変化を表す情報を抑圧してしまって
はいけない。
Even if the amount of light is stabilized by the negative feedback technique, information that represents the change in the surface state of the object to be measured must not be suppressed at the same time.

本発明の目的は、投光器の寿命に害を及ぼすことなく、
投光量と受光量を安定化し、しかも被測定物の表面状態
の変化を表す受光量の変化を抑圧しない光学式センサの
自動出力制御装置を提供することにある。
The object of the present invention is, without harming the life of the floodlight,
An object of the present invention is to provide an automatic output control device for an optical sensor, which stabilizes the projected light amount and the received light amount, and does not suppress the change in the received light amount that represents the change in the surface state of the object to be measured.

問題点を解決するための手段 本発明は、投光器と受光器を有する光学式センサにおい
て、投光器の投光量を検出するためモニタ受光器を含む
モニタ回路、モニタ回路により検出した投光量に応じて
投光器駆動回路の駆動出力を制御する第1のAPC回
路、受光器の受光量を検出する受光回路、および受光回
路により検出した受光量に応じて投光器駆動回路の駆動
出力を制御する第2のAPC回路を設けた光学式センサ
の自動出力制御装置を前提としている。
Means for Solving the Problems The present invention relates to an optical sensor having a light transmitter and a light receiver, a monitor circuit including a monitor light receiver for detecting the light projection amount of the light projector, and the light projector according to the light projection amount detected by the monitor circuit. A first APC circuit that controls the drive output of the drive circuit, a light receiving circuit that detects the amount of light received by the light receiver, and a second APC circuit that controls the drive output of the projector drive circuit according to the amount of light received detected by the light receiving circuit. It is premised on an automatic output control device of an optical sensor provided with.

このような装置において、本発明によればこの目的は次
のようにして達成される。すなわち第2のAPC回路の
出力側に信号の振幅を制限する回路を設ける。
In such a device, this object is achieved according to the invention as follows. That is, a circuit that limits the amplitude of the signal is provided on the output side of the second APC circuit.

また第2のAPC回路の出力側に信号の勾配を制限する
回路を設けることにより、同じ目的を達成することがで
きる。
The same purpose can be achieved by providing a circuit for limiting the gradient of the signal on the output side of the second APC circuit.

さらに第2のAPC回路の出力側に信号の振幅を制限す
る回路と勾配を制限する回路両方を設けても同じ目的が
達成できる。その際信号の振幅を制限する回路と勾配を
制限する回路を直列に接続することが目的に合つてい
る。しかし両方の回路は並列に接続してもよい。
Further, the same purpose can be achieved by providing both the circuit for limiting the amplitude of the signal and the circuit for limiting the gradient on the output side of the second APC circuit. The purpose is then to connect a circuit for limiting the amplitude of the signal and a circuit for limiting the gradient in series. However, both circuits may be connected in parallel.

ここにおいて信号の振幅を制限する回路とは、例えばリ
ミッタのことであり、所定のレベルを上回る信号または
下回る信号またはその両方を制限するものである。一方
信号の勾配を制限する回路とは、例えばローパスフィル
タまたは積分器のことである。
Here, the circuit that limits the amplitude of a signal is, for example, a limiter, which limits a signal that exceeds a predetermined level, a signal that falls below a predetermined level, or both. On the other hand, the circuit that limits the gradient of the signal is, for example, a low-pass filter or an integrator.

また、本発明の上記装置には、第1のAPC回路の出力
及び、振幅制限回路及び/又は勾配制限回路の出力を適
当な割合として加算し、その信号を投光器駆動回路へ出
力する荷重加算回路が設けてある。
Further, in the above-mentioned device of the present invention, the output of the first APC circuit and the output of the amplitude limiting circuit and / or the gradient limiting circuit are added as an appropriate ratio, and the signal is output to the projector drive circuit. Is provided.

作用 投光器、モニタ回路、第1のAPC回路および投光器駆
動回路は、いわば第1の負帰環ループを形成しており、
一方投光器、受光器、受光回路、第2のAPC回路およ
び投光器駆動回路は、第2の負帰還ループを形成してい
る。従って本発明による自動出力制御装置は、二重の負
帰還ループを備えた光量安定化回路として作用するので
ある。従ってまずこれらの負帰還ループにより投光量お
よび受光量が安定化する。
The projector, the monitor circuit, the first APC circuit, and the projector drive circuit form, so to speak, a first negative return loop.
On the other hand, the light emitter, the light receiver, the light receiving circuit, the second APC circuit, and the light emitter drive circuit form a second negative feedback loop. Therefore, the automatic output control device according to the present invention functions as a light quantity stabilizing circuit having a double negative feedback loop. Therefore, the amount of light projected and the amount of light received are stabilized by these negative feedback loops.

受光量を安定化した場合、そのままでは同時に表面状態
の情報を含んだ受光量変化も抑圧してしまうので、この
ような二重の負帰還ループのうち第2のものは、そのル
ープ内に信号の振幅または勾配を制限する回路を含む。
それにより所定の値以上の振幅または所定の速度以上の
信号変化は抑圧されない。本発明によれば、これら大き
な振幅の発生または高速の変化の発生を表面の異常と判
定するので、本発明による装置では、表面の異常は明確
に判定できる。
When the amount of received light is stabilized, the change in the amount of received light that includes information on the surface state is suppressed at the same time. Therefore, the second of these double negative feedback loops has a signal in that loop. Includes circuitry to limit the amplitude or slope of.
As a result, changes in the signal having a predetermined value or more or a signal having a predetermined speed or more are not suppressed. According to the present invention, the occurrence of these large amplitudes or the occurrence of high-speed changes is determined to be the surface abnormality, and therefore the apparatus according to the present invention can clearly determine the surface abnormality.

実施例の説明 図示した実施例は、いわゆる三角測量方式によりセンサ
と被測定物1の間の距離を測定する距離センサに本発明
を応用した例を示している。またここでは同時に被測定
物1の表面の傷を検査することができる。
Description of Embodiments The illustrated embodiment shows an example in which the present invention is applied to a distance sensor that measures the distance between the sensor and the DUT 1 by a so-called triangulation method. At the same time, it is possible to inspect the surface of the DUT 1 for scratches.

センサには、レーザー素子2からなる投光器と位置検出
素子3からなる受光器が被測定物に対向して設けられて
いる。レーザー素子2の近くに、レーザー光の一部を受
け取るモニタ受光器が配置されており、このモニタ受光
器はフォトダイオード4からなる。
The sensor is provided with a light projector composed of a laser element 2 and a light receiver composed of a position detection element 3 facing the object to be measured. A monitor light receiver for receiving a part of the laser light is arranged near the laser element 2, and the monitor light receiver is composed of a photodiode 4.

図に示す実施例においてフォトダイオード4の出力は、
図示していない増幅器を介して第1のAPC回路に供給
される。ここでは第1のAPC回路は簡単に差動増幅器
6として構成されており、この差動増幅器の他方の入力
端子には投光量基準電圧VR1が供給されている。差動
増幅器6の出力は、荷重加算回路5の第1の入力端子に
供給される。
In the embodiment shown in the figure, the output of the photodiode 4 is
It is supplied to the first APC circuit via an amplifier (not shown). Here, the first APC circuit is simply configured as a differential amplifier 6, and the light-emission-amount reference voltage VR1 is supplied to the other input terminal of this differential amplifier. The output of the differential amplifier 6 is supplied to the first input terminal of the weight addition circuit 5.

レーザー光の大部分は被測定物1に当たり、ここで反射
して位置検出素子3に達する。位置検出素子3は2つの
出力端子を有し、光が位置検出素子3の中央に当たる
と、2つの出力端子から同じ大きさの出力を生じ、かつ
光の当たる位置に応じて、一方の出力端子から他方の出
力端子より大さな出力を生じる。それによりいわゆる三
角測量が可能である。すなわち一方の出力端子の出力を
V1、他方の出力端子の出力をV2とすると、(V1−
V2)/(V1+V2)は距離データとして利用でき
る。またV1+V2は光量データであり、被測定物1の
表面の傷の検査に利用される。
Most of the laser light strikes the DUT 1, is reflected there, and reaches the position detection element 3. The position detection element 3 has two output terminals, and when light hits the center of the position detection element 3, two output terminals produce outputs of the same magnitude, and one output terminal is output depending on the position where the light hits. Produces a larger output from the other output terminal. This allows so-called triangulation. That is, assuming that the output of one output terminal is V1 and the output of the other output terminal is V2, (V1-
V2) / (V1 + V2) can be used as distance data. Further, V1 + V2 is light quantity data, which is used for inspecting a flaw on the surface of the DUT 1.

前記の演算を行うため、位置検出素子3の出力は、それ
ぞれ増幅器8,9を介して演算回路10に供給される。
その際ここでは位置検出素子の出力は電流値として供給
されるので、増幅器8,9は電流電圧変換を行う。演算
回路10内では所定演算が行われ、距離と表面傷の判定
が行われ、図示していないディスプレイによって結果が
表示される。
In order to perform the above calculation, the output of the position detection element 3 is supplied to the calculation circuit 10 via the amplifiers 8 and 9, respectively.
At this time, since the output of the position detecting element is supplied as a current value here, the amplifiers 8 and 9 perform current-voltage conversion. A predetermined calculation is performed in the arithmetic circuit 10, the distance and the surface flaw are determined, and the result is displayed on a display (not shown).

増幅器8,9の出力は加算回路11で加算され、ここで
も増幅器12から構成された第2のAPC回路に供給さ
れる。その際加算を前記演算回路10において行っても
よいことは明らかである。差動増幅器12は加算電圧と
受光量基準電圧VR2の差を形成する。第1図に示す実
施例によればこの差は、一方では振幅制限回路13を介
し、他方では勾配制限回路14を介して、それぞれ荷重
加算回路5の第2および第3の入力端子に供給される。
The outputs of the amplifiers 8 and 9 are added by the adder circuit 11 and are supplied to the second APC circuit composed of the amplifier 12 again. In that case, it is obvious that the addition may be performed in the arithmetic circuit 10. The differential amplifier 12 forms the difference between the added voltage and the received light amount reference voltage VR2. According to the embodiment shown in FIG. 1, this difference is supplied to the second and third input terminals of the weighting circuit 5 via the amplitude limiting circuit 13 on the one hand and the gradient limiting circuit 14 on the other hand. It

本実施例では振幅制限回路13は、上限値と下限値を有
する2つのリミッタから構成されているが、例えば下限
値を有する1つのリミッタから構成してもよい。
In the present embodiment, the amplitude limiting circuit 13 is composed of two limiters having an upper limit value and a lower limit value, but may be composed of, for example, one limiter having a lower limit value.

一方勾配制限回路14は、ローパスフィルタからなる
が、例えば積分器として構成してもよいことは明らかで
ある。
On the other hand, although the gradient limiting circuit 14 is composed of a low-pass filter, it is obvious that it may be configured as an integrator, for example.

荷重加算回路5は、第1の入力端子に供給された第1の
差動増幅器6の出力と第2の入力端子に供給される振幅
制限回路13の出力と第3の入力端子に供給される勾配
制限回路14の出力とを適当な割合として加算する。そ
の際この割合を適当に選定することにより、2つの帰還
ループの帰還率を適当に選定できると共に、例えば第2
または第3の入力端子に供給される信号の荷重を0とす
れば、振幅制限回路13または勾配制限回路14の片方
だけを有する装置が実現する。
The weight addition circuit 5 is supplied to the output of the first differential amplifier 6 supplied to the first input terminal, the output of the amplitude limiting circuit 13 supplied to the second input terminal, and the third input terminal. The output of the gradient limiting circuit 14 is added as an appropriate ratio. At this time, by properly selecting this ratio, the feedback ratios of the two feedback loops can be appropriately selected, and, for example, the second feedback loop
Alternatively, if the weight of the signal supplied to the third input terminal is set to 0, a device having only one of the amplitude limiting circuit 13 and the gradient limiting circuit 14 is realized.

荷重加算回路5の出力端子は投光器駆動回路7の制御入
力端子に接続されており、この投光器駆動回路7は、差
動増幅器6、振幅制限回路13および勾配制限回路4の
出力に依存してレーザー素子2を駆動する。
The output terminal of the weight adding circuit 5 is connected to the control input terminal of the projector driving circuit 7, and the projector driving circuit 7 depends on the outputs of the differential amplifier 6, the amplitude limiting circuit 13, and the gradient limiting circuit 4 to cause the laser The element 2 is driven.

第2図の実施例では、振幅制限回路13と勾配制限回路
14は直列に接続されている。従つて差動増幅器12の
出力端子は、振幅制限回路13と勾配制限回路14を介
して荷重加算回路5′の第2の入力端子に接続されてい
る。その他の点では第1図の実施例と同じである。第2
図の実施例で、第1図のものに対して異常信号に対して
敏感である。どちらを適用するかはそのつどの条件によ
り選択すればよい。
In the embodiment shown in FIG. 2, the amplitude limiting circuit 13 and the gradient limiting circuit 14 are connected in series. Therefore, the output terminal of the differential amplifier 12 is connected to the second input terminal of the weight adding circuit 5'via the amplitude limiting circuit 13 and the gradient limiting circuit 14. The other points are the same as those of the embodiment shown in FIG. Second
In the illustrated embodiment, it is more sensitive to abnormal signals than that of FIG. Which one is applied may be selected according to each condition.

効果 本発明による自動出力制御装置によれば、光学式センサ
の投光量と受光量を著しく安定化することができ、しか
もその際投光器の寿命に害が及ぶことはない。
Effect According to the automatic output control device of the present invention, the light projecting amount and the light receiving amount of the optical sensor can be remarkably stabilized, and at the same time, the life of the projector is not damaged.

反射型センサの場合、表面粗度の悪い(研磨面、鋳肌面
等)被測定物、表面色が変化する被測定物、局面を持つ
被測定物等においても、微小な傷や面異常を明確化する
ことができるので、傷判別処理を単純化かつ高速化でき
る。
In the case of the reflection type sensor, even if the measured object has a poor surface roughness (polished surface, cast surface, etc.), the object whose surface color changes, or the object having a curved surface, minute scratches or surface abnormalities Since it can be clarified, the scratch discrimination process can be simplified and speeded up.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、本発明による自動出力制御装置の第1の実施
例を示すブロック図、第2図は、同じく第2の実施例の
一部を示すブロック図である。 1……被測定物、2……レーザー素子、3……位置検出
素子、4……フォトダイオード、5……荷重加算回路、
6,12……APC回路、7……投光器駆動回路、8,
9……増幅器、10……演算回路、11……加算回路、
13……振幅制限回路、14……勾配制限回路
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of an automatic output control device according to the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing a part of the same second embodiment. 1 ... Object to be measured, 2 ... Laser element, 3 ... Position detection element, 4 ... Photodiode, 5 ... Load addition circuit,
6, 12 ... APC circuit, 7 ... Emitter drive circuit, 8,
9 ... Amplifier, 10 ... Arithmetic circuit, 11 ... Addition circuit,
13 ... Amplitude limiting circuit, 14 ... Gradient limiting circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H05B 37/02 D 8715−3K ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI technical display location H05B 37/02 D 8715-3K

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】投光器と受光器を有する光学式センサにお
いて、投光器の投光量を検出するためモニタ受光器を含
むモニタ回路、モニタ回路により検出した投光量に応じ
て投光器駆動回路の駆動出力を制御する第1のAPC回
路、受光器の受光量を検出する受光回路、および受光回
路により検出した受光量に応じて投光器駆動回路の駆動
出力を制御する第2のAPC回路を設け、かつ第2のA
PC回路の出力側に信号の振幅を制限する回路を設け、
上記の第1のAPC回路の出力、及び第2のAPC回路
の出力側に設けた振幅制限回路の出力を適当な割合とし
て加算しその信号を投光器駆動回路へ出力する荷重加算
回路を設けたことを特徴とする光学式センサの自動出力
制御装置。
1. An optical sensor having a light transmitter and a light receiver, wherein a drive circuit of a light emitter drive circuit is controlled according to a monitor circuit including a monitor light receiver for detecting the light emission amount of the light emitter, and the light emission amount detected by the monitor circuit. A first APC circuit, a light receiving circuit that detects the amount of light received by the light receiver, and a second APC circuit that controls the drive output of the light projector drive circuit according to the amount of light received detected by the light receiving circuit; A
A circuit that limits the signal amplitude is provided on the output side of the PC circuit.
A weight addition circuit is provided to add the output of the first APC circuit and the output of the amplitude limiting circuit provided on the output side of the second APC circuit as an appropriate ratio and output the signal to the projector drive circuit. An automatic output control device for an optical sensor.
【請求項2】投光器と受光器を有する光学式センサにお
いて、投光器の投光量を検出するためモニタ受光器を含
むモニタ回路、モニタ回路により検出した投光量に応じ
て投光器駆動回路の駆動出力を制御する第1のAPC回
路、受光器の受光量を検出する受光回路、および受光回
路により検出した受光量に応じて投光器駆動回路の駆動
出力を制御する第2のAPC回路を設け、かつ第2のA
PC回路の出力側に信号の勾配を制限する回路を設け、
上記の第1のAPC回路の出力、及び第2のAPC回路
の出力側に設けた勾配制限回路の出力を適当な割合とし
て加算しその信号を投光器駆動回路へ出力する荷重加算
回路を設けたことを特徴とする光学式センサの自動出力
制御装置。
2. An optical sensor having a light emitter and a light receiver, wherein a monitor circuit including a monitor light receiver for detecting the light projection amount of the light emitter, and a drive output of a light emitter drive circuit in accordance with the light projection amount detected by the monitor circuit. A first APC circuit, a light receiving circuit that detects the amount of light received by the light receiver, and a second APC circuit that controls the drive output of the light projector drive circuit according to the amount of light received detected by the light receiving circuit; A
A circuit that limits the gradient of the signal is provided on the output side of the PC circuit.
A weight addition circuit is provided to add the output of the first APC circuit and the output of the gradient limiting circuit provided on the output side of the second APC circuit as an appropriate ratio and output the signal to the projector drive circuit. An automatic output control device for an optical sensor.
【請求項3】投光器と受光器を有する光学式センサにお
いて、投光器の投光量を検出するためモニタ受光器を含
むモニタ回路、モニタ回路により検出した投光量に応じ
て投光器駆動回路の駆動出力を制御する第1のAPC回
路、受光器の受光量を検出する受光回路、および受光回
路により検出した受光量に応じて投光器駆動回路の駆動
出力を制御する第2のAPC回路を設け、かつ第2のA
PC回路の出力側に信号の振幅を制限する回路と信号の
勾配を制限する回路を設け、上記の第1のAPC回路の
出力、及び第2のAPC回路の出力側に設けた振幅制限
回路並びに勾配制限回路の出力を適当な割合として加算
しその信号を投光器駆動回路へ出力する荷重加算回路を
設けたことを特徴とする光学式センサの自動出力制御装
置。
3. An optical sensor having a light transmitter and a light receiver, wherein a drive circuit of a light emitter drive circuit is controlled in accordance with a monitor circuit including a monitor light receiver for detecting the light emission amount of the light emitter and the light emission amount detected by the monitor circuit. A first APC circuit, a light receiving circuit that detects the amount of light received by the light receiver, and a second APC circuit that controls the drive output of the light projector drive circuit according to the amount of light received detected by the light receiving circuit; A
A circuit for limiting the amplitude of the signal and a circuit for limiting the gradient of the signal are provided on the output side of the PC circuit, and the amplitude limiting circuit provided on the output side of the first APC circuit and the output side of the second APC circuit, An automatic output control device for an optical sensor, comprising a weight addition circuit for adding outputs of a gradient limiting circuit as an appropriate ratio and outputting the signal to a projector driving circuit.
JP62121183A 1987-05-20 1987-05-20 Automatic output control device for optical sensor Expired - Fee Related JPH0617784B2 (en)

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