JPH0631731B2 - 温度補償機能付時計装置 - Google Patents

温度補償機能付時計装置

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JPH0631731B2
JPH0631731B2 JP59168992A JP16899284A JPH0631731B2 JP H0631731 B2 JPH0631731 B2 JP H0631731B2 JP 59168992 A JP59168992 A JP 59168992A JP 16899284 A JP16899284 A JP 16899284A JP H0631731 B2 JPH0631731 B2 JP H0631731B2
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    • G04FTIME-INTERVAL MEASURING
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    • G04F5/04Apparatus for producing preselected time intervals for use as timing standards using oscillators with electromechanical resonators producing electric oscillations or timing pulses
    • G04F5/06Apparatus for producing preselected time intervals for use as timing standards using oscillators with electromechanical resonators producing electric oscillations or timing pulses using piezoelectric resonators
    • GPHYSICS
    • G04HOROLOGY
    • G04GELECTRONIC TIME-PIECES
    • G04G3/00Producing timing pulses
    • G04G3/02Circuits for deriving low frequency timing pulses from pulses of higher frequency
    • G04G3/022Circuits for deriving low frequency timing pulses from pulses of higher frequency the desired number of pulses per unit of time being obtained by adding to or substracting from a pulse train one or more pulses

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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ROM(リードオンリーメモリー)に書き込ま
れた歩度補正データにより水晶発振回路の温度特性を補
正する温度補償機能付時計装置(以下、温度補償機能付
き電子時計を例に説明する)に関する。
〔従来の技術〕
従来に於ける前述のタイプの温度補償機能付き電子時計
は、特開昭48−25463号公報、特開昭56−19
492号公報、特開昭58−223778号公報等によ
り提案されている。以下にこれらの温度補償機能付き電
子時計の特徴を説明する。
特開昭48−25463号公報は、温度情報値に対応す
る温度補正データを、直接プログラマブルROMに書き
込む方式を提案している。
また、特開昭56−19482号公報は、分周回路の出
力状態によりアドレスを指定されるマスクROMにあら
かじめ書き込まれている温度補正データを、感温発振器
の出力パルス数が分周比設定手段により設定された数に
達したときに呼びだす方式を提案している。
また、特開昭58−223778号公報は、温度情報を
発生するA/D変換回路の出力をオフセットする温度補
正回路を備え、この温度補正回路の出力によりマスクR
OMにあらかじめ書き込まれている温特補正データを呼
びだす方式を提案している。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし前述した従来技術はそれぞれ後述する欠点を有し
ている。
特開昭48−25463号公報の方式は、プログラマブ
ルROMに温度情報値に対応する温特補正データを直接
書きこむことができるため、水晶発振回路の2次温度係
数及び頂点温度がどのようにばらついたとしても個々の
時計の温度情報値に対して1:1で合わせこむことがで
き温度補償方式として理想的であるが、プログラマブル
ROMの1ビットを構成するMNOSトランジスタ、F
AMOSトランジスタ等の半導体不揮発生メモリのサイ
ズが、マスクROMを構成するMOSトランジスタのサ
イズの3〜4倍となるため、ROMの記憶容量がKビッ
ト単位で必要となる年差±5秒クラスの電子時計の場合
には、ICチップのサイズが極端に大きくなってしま
い、スペース的制約のある腕時計には使用できないとい
う欠点を有している。
特開昭56−19482号公報、及び特開昭58−22
3778号公報による方式はマスクROMを用いている
ためチップサイズ面の問題はない。しかし、両者とも温
度情報値のオフセット量を調整する手段だけしかなく、
温度情報値の変化量(傾き)を調整する手段がないた
め、水晶発振回路の頂点温度のばらつきは吸収できる
が、2次温度係数のばらつきは吸収できず、頂点温度か
ら離れるほど歩度が合わなくなる。このため年差±5秒
クラスの精度を実現するためには2次温度係数について
分類した特殊な水晶振動子を用いなければならずコスト
が高くなってしまうという欠点を有している。
本発明は以上に述べた問題点を解決するものでその目的
とするところは、ICのチップサイズが大きくなるPR
OMを用いずに、水晶発振回路の2次温度係数及び頂点
温度がどのようにばらついたとしても、個々の時計の歩
度温度特性に対して1:1の合わせ込みをすることがで
きる温度補償機能付き電子時計を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の温度補償機能付時計装置は、温度情報値を出力
する温度補正発生手段と、前記温度情報値のオフセット
量を調整する手段と傾きを調整する手段とを有する温度
情報変換手段とを備えた温度補償機能付時計装置におい
て、 前記情報変換手段から出力される温度情報変換値に対応
した歩度補正データを発生するマスクROMを含む温度
補正データ手段と、 前記温度補正データ発生手段から出力される第1の歩度
補正データと予め外部より設定された固定値の工場用の
第2の歩度補正データ及びアフターサービス用の第3の
歩度補正データに基づき時分割に歩度を補正する時分割
手段を含む歩度補正手段とを備える。
〔作 用〕
本発明の上記構成によれば、オフセット調整手段により
水晶振動子の頂点温度と温度情報値のオフセット量のば
らつきが吸収され、傾き調整手段により水晶振動子の2
次温度係数と温度情報値の傾きのばらつきが吸収される
ので、個々の水晶振動子の歩度温度特性に適合する歩度
補正データがマスクROMより出力される。
〔実施例〕
以下、本発明について、実施例に基づき詳細に説明す
る。
第1図は実施例のブロック図である。第1図に於いて、
1は2次温度特性を有する水晶発振回路であり、2は水
晶発振回路1より出力される32768Hz信号φ32
Kを1024Hz信号φ1Kまで分周する1/32分周回
路20、φ1Kを1Hz信号φ1まで分周する1/1024
分周回路21、φ1を1/10Hz信号φ1/10まで分周
する1/10分周回路22、及びφ1/10を1/80Hz信
号φ1/80まで分周する1/80分周回路23より成る分
周回路であり、3は表示機構4に含まれるステップモー
タを駆動するための交番信号を形成し出力する駆動回路
であり、4はステップモータ,輪列,秒針,分針,及び
時針より成る表示機構であり、5は分周回路2により形
成される種々の周波数の信号を組み合わせ第2図のタイ
ミングチャートに示した制御信号S0〜S10を形成す
る制御信号形成回路であり、6は時計内の温度を検出し
温度情報をN発のパルスとして出力する温度情報発生回
路であり、7は温度情報発生回路6より出力されるN発
のパルスを|N−NT|の形に変換するオフセット調整
回路70と、|N−NT|を128/K倍する傾き調整回
路71とから成る温度情報変換回路であり、8は温度情
報変換回路7より出力される温度情報変換値 に対応する9ビットの温特補正データ を出力する温特補正データ発生回路であり、9は水晶発
振回路1の頂点温度に於ける歩度bsec/dayを0にする
ための10ビットの補正データ を記憶する頂点歩度補正データ記憶回路(90は工場
用、91はアフターサービス用)であり、10は温特補
正データ、工場用頂点歩度補正データ、及びアフターサ
ービス用頂点歩度補正データの中から制御信号によって
指定されるデータを選択するデータセレクト回路であ
り、11は歩度の最小補正幅csec/dayを決定する最小
補正幅決定回路であり、12はデータセレクト回路10
より出力される10ビットのデータのうち下位の5ビッ
トのデータを用いて水晶発振回路1の発振周波数を補正
するための時分割信号Pcを形成する時分割回路であ
り、13は1/32分周回路20をデータセレクト回路1
0から出力される上位の5ビットのデータによって決定
される進み又は遅れの状態にセットすることにより歩度
を調整する論理緩急回路である。
ここで本実施例に於ける温特補正データの発生方法と、
6〜8の各ブロックの関係について説明する。
水晶発振回路1の補正されないときの歩度yは温度θに
対して次式で近似される。
y=−a・(θ−θ+b(sec/day)…(1) ここでaは2次温度係数、θは頂点温度、bは頂点温
度に於ける歩度である。
また温度情報発生回路6より出力される温度情報Nは温
度θに対して次式で近似される。
N=Aθ+B …(2) ここでAは傾きを表わす定数、Bは切辺を表わす定数で
ある。
(1)式及び(2)式より、水晶発振回路1の補正されないと
きの歩度yは温度情報値Nに対して次式で近似できるこ
とがわかる。
y=−a′・(N−N+b(sec/day)…(3) ここでa′=a/A2、Nは頂点温度θに於ける温
度情報値である。
(3)式より水晶発振回路1の温度特性をフラットにする
ためには、温度情報発生回路6より温度情報値Nが得ら
れたときには、a′・(N−Nsec/dayだけ進み
側に補正すれば良いことがわかる。従って歩度の最小補
正幅をcsec/dayとすれば、水晶発振回路1の温度特性
をフラットにするための補正ステップ数Yは次式により
求められる。
ここで〔 〕は整数化を意味する。
温特補正データ発生回路8は温度情報変換値nを受けと
ると次式で表わされる温特補正データDnを出力する。
(4)式及び(5)式より、補正すべきステップ数Yに等しい
データDnを温特補正データ発生回路より発生させるた
めには、次式により求められる温度情報変換値nが温度
情報変換回路7より発せられれば良い。
a′はa/A2であるので、aの値が0.0025〜
0.0035の間にばらつき、Aの値が10〜20の間
にばらつくとすると、a′の値は の範囲となる。このうち最も大きな値 をa′とすると(6)式の は0.4226〜1の範囲となる。この0.4226〜
1の値をそのまま|N−N|に乗ずることは回路的に
難があるので を乗ずることにすると、Kの値は128〜303(小
数点以下四捨五入)の範囲となる。
温度情報変換回路7は、温度情報発生回路6より温度情
報値Nが得られたときに、 の演算を行ないその結果を温特補正データ発生回路8に
出力し、(4)式で求められる補正ステップ数Yに等しい
データDnを温特補正データ発生回路8から出力させる
役割をしている。
第3図は、6〜8の各ブロックの具体的構成例及び接続
例である。
温度情報発生回路6は感温発振器601とANDゲート
602より構成される。感温発振器601は端子604
に入力する制御信号Sが“H”レベルのときにだけ動
作し、その発振周波数は温度θに対して次式で近似さ
れる。
f=A′θ+B′ …(7) ここでA′,B′は定数である。ANDゲート602は
端子605に入力する制御信号Sが“H”レベルの間
だけ感温発振器601より出力されるパルスを通過させ
る。ANDゲート602を通過するパルス数Nは前述の
(2)式で表わされる。制御信号Sの幅は(7)式のA′の
ばらつきを考慮し、(2)式のAが10以上になるように
設定されており、本実施例ではA′の値が40以上ある
ため制御信号Sの幅は0.25secとなっている。
温度情報変換回路7のうちオフセット調整回路70は、
11ビットのオフセット調整値Kを記憶するPROM
701,プリセッタブルアップカウンター702,イン
ベーター703、及びイクスクルーシブORゲート(以
後EX−ORとする)704〜713により構成され
る。PROM701にはK=210−N〕が書き込ま
れておりこの値は端子724に入力する制御信号S
“H”レベルになった瞬間にプリセッタブルアップカウ
ンター702にとりこまれる。プリセッタブルアップカ
ウンター702は〔210−N〕がプリセットされた後
で、ANDゲート602より発せられるN発のパルスを
カウントする。従って、N発のカウント終了後にプリセ
ッタブルアップカウンター702の出力端子Q〜Q11
により表わされる値は〔210−N+N〕となる。EX
−OR704〜713の出力により表わされる10ビッ
トのデータの値は、プリセッタブルアップカウンター7
02のQ11出力が“L”レベルのときには、Q〜Q10
を反転させた値となり、Q11出力が“H”レベルのとき
にはQ〜Q10出力に表わされる値となる。従って、E
X−OR704〜713の出力により表わされる値は、
〔|210−N+N−210|〕=〔|N−N|〕とな
る。
温度情報変換回路7のうち傾き調整回路71は、プリセ
ッタブルダウンカウンター714,セット優先のR−S
フリップフロップ715,NORゲート716,AND
ゲート717及び718,アップカウンター719,9
ビットの傾き調整値Kを記憶する一致検出回路72
1,ORゲート722、及びアツプカウンター723よ
り構成され、カウンター719及び723は端子724
に入力する制御信号Sにより0にリセツトされる。
EX−OR704〜713が表わす値〔|N−N|〕
は、端子725に入力する制御信号Sが“H”レベル
になつた瞬間から、プリセツタブルダウンカウンター7
14のCF端子にANDゲート717を介して256H
z信号φ256が〔|N−N|〕発入力しQ〜Q
出力がオール“L”となりNORゲート716の出力が
“H”になるまでの間“H”レベルとなる。この間AN
Dゲート718が32768Hz信号φ32kを通す。
従つてANDゲート718を通過するパルス数はAND
ゲート717を通過するパルス数の32768/256倍、すな
わち〔128×|N−N|〕発となる。
カウンター719は制御信号Sによりリセツトされた
後、ANDゲート718を通過するパルスのカウントを
始めるが、このカウント数がPROM721に書き込ま
れている値K2に一致すると、一致検出回路721のE
Q出力が“H”レベルになりカウンター719が再びリ
セットされるため、一致検出回路722のEQ出力が
“H”レベルになる回数は となる。従ってカウンター723のQ〜Q出力によ
り表わされる温度情報変換値nの値も となる。
温特補正データ発生回路8は、カウンター723のQ
〜Q出力によりアドレスを指定される300ワード×
9ビット構成のマスクROM801、及びラッチ802
より構成される。マスクROM801のアドレスnに
は、前述の(5)式で表わされるデータDnが書き込まれ
ており、端子803に入力する制御信号Sが“H”レ
ベルの間データを出力する。ラッチ802はマスクRO
M801が出力したデータDnを80秒後に次のデータ
が出力されるまで保持する。
以上で温特補正データの発生方法と、6〜8の各ブロッ
クの関係についての説明を終わるが、温特補正データ発
生回路8より出力されるデータDnが、(4)式で表わされ
る補正ステップ数Yに等しくなることを次式により説明
しておく。
次に本実施例の歩度の補正方式について説明する。
本実施例では歩度の補正は10秒周期で行なわれ、温特
補正、工場用頂点歩度補正、及びアフターサービス用頂
点歩度補正がそれぞれタイミングを異にして独立して行
なわれる。また本実施例による補正では論理緩急により の精度まで追い込まれ、後述する水晶発振回路1のスイ
ッチ107のON,OFFにより約 の精度まで追い込まれる。
以下第4図〜第7図に、データセレクト回路10、最小
補正決定回路11、時分割回路12、水晶発振回路1、
論理緩急回路13、及び1/32分周回路20の具体的構
成例を示し、本実施例の歩度の補正方式について詳細に
説明する。
第4図はデータセレクト回路10の具体的構成例であ
る。第4図に於いて、端子1041〜1049には第3
図の端子804〜812より出力される9ビットの温特
補正データが、また端子1051〜1060には頂点歩
度補正データ記憶回路90より出力される10ビットの
工場用頂点歩度補正データ が、また端子1061〜1070には頂点歩度補正デー
タ記憶回路91より出力される10ビットのアフターサ
ービス用頂点歩度補正データがそれぞれ入力する。また
第4図に於いて、クロックドインバーター1001〜1
010は端子1081に入力する制御信号Sが“H”
レベルとなる2secの期間ONし温特補正データを、ま
た、クロックドインバーター1011〜1020は端子
1082に入力する制御信号Sが“H”レベルとなる
次の2secの期間ONし工場用頂点歩度補正データを、
また、クロックドインバータ1021〜1030は端子
1083に入力する制御信号が“H”となる残りの6se
cの期間ONしアフターサービス用頂点歩度補正データ
を、それぞれインバーター1031〜1040を介して
端子1071〜1080に通す。
第5図は最小補正幅決定回路11と時分割回路12の具
体的な構成例及び接続例である。
最小補正幅決定回路11は、アップカウンター110
1、5bitの最小補正幅決定値Kを記憶するPRO
M1102、一致検出回路1103、及びORゲート1
104より構成される。カウンター1101が端子11
05に入力する256Hz信号φ256をK発カウント
すると一致検出回路1103のEQ出力が“H”レベル
になり、カウンター1101がリセットされるため、端
子1106に入力する制御信号Sが“H”レベルとな
りカウンター1101が一端リセットされた後は、一致
検出回路1103のEQ端子より出力される信号P
1周期は となる。
時分割回路12は、一致検出回路1201、アップカウ
ンター1202、ORゲート1203、及びリセット優
先のR−Sフリップフロップ1204より構成される。
端子1206〜1210はデータセレクト回路10によ
り選択された10ビットのデータのうち下位の5ビット
(第4図の端子1071〜1075)に接続されてお
り、この5ビットにより表わされる値をmとすると、端
子1205に入力する制御信号Sによりリセットされ
た後、カウンター1202が信号Pをm発カウントす
ると一致検出回路1201のEQ出力が“H”レベルと
なる。R−Sフリップフロップ1204のQ端子より出
力される時分割信号Pcは端子1205に入力する制御
信号Sによりセットされ、一致検出回路1201のE
Q出力が“H”レベルになるかまたは端子1211に入
力する制御信号Sが“H”レベルになるとリセットさ
れる。従って時分割信号Pcが“H”レベルとなる時間
となる。端子1206〜1210により表わされる温特
補正データをm1とし、工場用頂点歩度補正データをm
とし、アフターサービス用頂点歩度補正データをm
すると、補正の周期10秒のうち最初の2secの期間m1
が表われ、次の2secの期間mが表われ、残りの6秒
間mが表われ、この残りの6秒間のうち最後の4秒間
は制御信号Sにより時分割信号Pcが“L”レベルと
なるため、時分割信号Pcが“H”レベルとなる時間は となり、またPcが“L”レベルとなる時間は、 となる。後述する様に水晶発振回路1は、時分割信号P
cが“H”レベルのときには(y+Δy)sec/dayの歩
度で発振し、Pcが、“L”レベルのときにはysec/d
ayの歩度で発振するので、時分割信号Pcにより補正さ
れる歩度は、次式の計算により求められる。
また最小補正幅cは(8)式より次式で求められることが
わかる。
本実施例では最小補正幅cは をねらっているのでPROM1102には次式の計算に
より求められるKを書き込めば良い。
第6図は水晶発振回路1の具体的構成例であり、+5
×カットの音又は型水晶振動子101、発振用インバー
タ102、安定化抵抗103、負帰還抵抗104、ゲー
トコンデンサ106、及び波形成形用インバータ109
の他に、スイッチ107とスイッチ107によって切替
可能なスイッチングコンデンサ108を具備し、スイッ
チ107のON,OFFにより2種類の周波数をとり得
るようになっており、端子111に入力する時分割信号
Pcが“L”レベルの時には低い方の歩度ysec/dayで
発振し、Pcが“H”レベルの時には高い方の歩度(y
+Δy)sec/dayで発振する。
スイッチングコンデンサ108の容量値は、各々のデー
タによる補正が10秒間のうち2秒間で行なわれるた
め、△yの値が より必ず大きくなるように設定される。
第7図は1/32分周回路20と論理緩急回路13の具体
的構成例である。
論理緩急回路13はANDゲート1301〜1305よ
り構成されている。また、1/32分周回路20はセット
端子付1/2分周器201〜204とリセット端子付1/2分
周器205より構成されており、端子1311に入力す
る制御信号S10が“H”レベルになった瞬間に、理論緩
急回路の端子1306〜1310に入力するデータによ
って決定される進みの状態または遅れの状態にセットさ
れる。端子1306〜1310にはデータセレクト回路
10より出力されるデータのうちの上位5ビットのデー
タが入力しており、各データに基づく補正は10秒に1
回行なわれるので、端子1306〜1309により表わ
される特温補正データをk、工場用頂点歩度補正デー
タk、アフターサービス用頂点歩度補正データをk
とし、端子1310により表わされる工場用頂点歩度補
正データをl、アフターサービス用頂点歩度補正デー
タをlとすれば、論理緩急による補正量は次式で表わ
される。
0.2637×{(k1+k2+k3)−32×(l2+l3}sec/day…
(11) (8)〜(11)式より本実施例の補正方式による歩度の補正
量は次式となる。
以上で本実施例の補正方式についての説明を終わり、次
に本実施例の調整方法について説明する。
本実施例の温特調整及び頂点歩度調整に必要となる(3)
式のa′,N、及びbの値を知るためには、適当な3
点の温度θ,θ,θに於ける歩度y,y,y
と温度情報値N,N,Nを測定し次の連立方程
式を解けば良い。
この計算処理には温度θのデータを必要とせず、従って
温度を正確に知る必要も、正確な温度環境を作りだす必
要もない。また最小補正幅の調整に必要となる歩度の差
△yは全温度領域でほぼ均一であるので、上記θ,θ
,θのうちどの温度で測定しても良い。以上の測定
により求められるa′,N,b、及び△yの値より、 の計算をしそれぞれをPROM701,PROM72
0,PROM1102、及び頂点歩度補正データ記憶回
路90に書き込めば、温特調整、最小補正幅調整、頂点
歩度調整がすべて完了する。
以上で調整方法についての説明を終わる。
以上説明してきた様に、本実施例の温度補償機能付き電
子時計は、歩度yが温度情報値Nに対して(3)式で表わ
されることを利用し、オフセット調整回路70により
N′=|N−N|を行ない、傾き調整回路71により を行なうので、マスクROM801のアドレスnに書き
込まれている温特補正データ の値が、(4)式で求められる補正ステップ数Yと等しく
なりこの結果フラットな温度特性となる。
〔発明の効果〕 以上実施例により詳しく説明した様に、本発明の温度補
償機能付き電子時計は、オフセット調整手段により温度
情報値のオフセット量と水晶振動子の頂点温度のばらつ
きを吸収でき、傾き調整手段により温度情報値の傾きと
水晶振動子の2次温度係数のばらつきを吸収できる。こ
のため頂点温度や2次温度係数について分類された特殊
な水晶振動子を用いなくとも、個々の時計の歩度温度特
性に適合する温特補正データを集積度の高いマスクRO
Mより発生させることができ、この結果、安価でかつ小
型の高精度時計が可能となった。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の温度補償機能付き電子時計の一実施例
を示すブロック図。 第2図は第1図の制御信号形成回路5より出力される信
号のタイミングチャート図。 第3図は第1図の温度情報発生回路6、温度情報変換回
路7、及び温特補正データ発生回路8の具体的構成例を
示す図。 第4図は第1図のデータセレクト回路10の具体的構成
例。 第5図は第1図の最小補正幅決定回路11と時分割回路
12の具体的構成例を示す図。 第6図は第1図の水晶発振回路1の具体的構成例を示す
図。 第7図は第1図の論理緩急回路13と1/32分周回路2
0の具体的構成例を示す図。 1……水晶発振回路 2……分周回路 6……温度情報発生回路 7……温度情報変換回路 70……オフセット調整回路 71……傾き調整回路 8……温特補正データ発生回路 801……マスクROM 802……ラッチ 9……頂点歩度補正データ記憶回路 10……データセレクト回路 11……最小補正幅決定回路 12……時分割回路 13……論理緩急回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鮎澤 仁美 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 株式会 社諏訪精工舎内 (72)発明者 矢部 宏 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 株式会 社諏訪精工舎内 (56)参考文献 特開 昭57−8480(JP,A) 特開 昭58−223088(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】温度情報値を出力する温度補正発生手段
    と、前記温度情報値のオフセット量を調整する手段と傾
    きを調整する手段とを有する温度情報変換手段とを備え
    た温度補償機能付時計装置において、 前記情報変換手段から出力される温度情報変換値に対応
    した歩度補正データを発生するマスクROMを含む温度
    補正データ手段と、 前記温度補正データ発生手段から出力される第1の歩度
    補正データと予め外部より設定された固定値の工場用の
    第2の歩度補正データ及びアフターサービス用の第3の
    歩度補正データに基づき時分割に歩度を補正する時分割
    手段を含む歩度補正手段とを備えたことを特徴とする温
    度補償機能付時計装置。
JP59168992A 1984-08-09 1984-08-13 温度補償機能付時計装置 Expired - Lifetime JPH0631731B2 (ja)

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