JPH1152215A - レンズ駆動装置 - Google Patents

レンズ駆動装置

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JPH1152215A
JPH1152215A JP9203257A JP20325797A JPH1152215A JP H1152215 A JPH1152215 A JP H1152215A JP 9203257 A JP9203257 A JP 9203257A JP 20325797 A JP20325797 A JP 20325797A JP H1152215 A JPH1152215 A JP H1152215A
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JP
Japan
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lens
target position
cycle
control
predetermined
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JP9203257A
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Takeji Ikeda
武治 池田
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Nikon Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 フォーカス用モータの制御サイクル毎の理想
的なレンズの目標位置を求め、求めた目標位置に基づい
て所望の速度でレンズ移動を行う。 【解決手段】 レンズ部230の駆動を、モータ制御部
210Dで算出される理想の目標位置Tarと位置検出部
240で得られるレンズ位置POSとに基づくフィード
バック制御により行う。理想の目標位置Tarを求めるに
当り、先ず、速度設定部210Aが、目標位置の更新サ
イクル毎に目標位置Targetを算出する。モータ制御部
210Dは、速度設定部210Bからの目標位置Targe
tを、更新サイクルTAと制御サイクルTBとのタイミ
ング差に基づいて補正して制御サイクルにおける理想の
目標位置Tarを得る。得られた理想の目標位置Tarを用
いたフィードバック制御にて所望の移動速度のレンズ部
230の駆動が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鏡筒に収納された
レンズを目標位置に所望の速度で移動させるレンズ駆動
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】オートフォーカス(AF)、パワーフォ
ーカス等のカメラにおいて、その鏡筒に収納されたレン
ズを、予め決められた目標位置までその光軸方向に所望
の速度で自動的に移動させるレンズ駆動装置が公知であ
る。例えば、AFカメラでは、AFセンサ部内のCCD
イメージセンサが検出した反射光の位置や、濃淡量を基
に、カメラ本体に内蔵されたマイクロコンピュータが、
焦点のずれ量(結像面とフィルム等価面との光学的距離
の差)を算出し、このずれ量が最小となる方向にレンズ
を移動させる。
【0003】ところで、被写体が移動する場合は、焦点
を被写体に追従させなくてはならず、その被写体の移動
速度に応じてレンズを駆動させなくてはならない。更
に、このときの移動速度は、レンズの種類に応じた所望
の速度に設定することも必要となる。特に一眼レフレッ
クスカメラでは、同じ動きの被写体を写す場合でも、装
着されているレンズによって、レンズにとって最適な移
動速度が異なる。
【0004】例えば、レンズを光軸上で移動させるレン
ズ駆動装置では、制御サイクルにおける目標位置「Tar
get」が設定され、一方で、その制御サイクルにおける
レンズの光軸方向の実際の位置「POS」が検出され、
この検出された位置「POS」と前記設定された目標位
置「Target」とが一致するようにフォーカス用モータ
を用いたフィードバック制御を行っている。
【0005】この場合、目標位置「Target」は、レン
ズがカメラの使用状況に応じた所望の速度「VH」で移
動するように、一定時間(更新サイクルTA)毎に新た
な所定値(増減値「INC」)を求め、この求めた「I
NC」で目標位置「Target」を加算または減算して、
最新の目標位置「Target」を得るようにしている。な
お、移動速度「VH」を細かく設定する場合、このとき
の一定時間(更新サイクル「TA」)と、この一定時間
当りの目標位置の増減値「INC」との比でレンズの移
動速度「VH」を決定するようにしている。
【0006】ところで、フォーカス用モータを駆動する
際の制御サイクルは「TB」は、理想的にはフォーカス
用モータやレンズの特性とCPUパワーやソフトウェア
構造のバランスによって設定されるもので、上記した更
新サイクル「TA」と一致しない。すなわち、上記した
目標位置「Target」を設定する更新サイクル「TA」
は、細かな移動速度の制御を行う際に、上記したように
その移動速度「VH」を決定するためにも用いられるの
で、その値は設定される「VH」に応じて変化する。一
方、制御サイクル「TB」は、上記したようにフォーカ
ス用モータやレンズの特性とCPUパワーやソフトウェ
ア構造とのバランスによって設定されるもので、更新サ
イクル「TA」とは、通常、図5に示すように一致しな
い(図5中「TA」で更新サイクルを、「TB」で制御
サイクルを各々示す)。
【0007】従って、更新サイクル「TA」経過毎に理
想の目標位置「Target」(図5の一点鎖線A上の●で
示すTarget1,Target2,Target3)を求めても、これ
らの値は、実際のフォーカス用モータの制御サイクル
「TB」での理想の目標位置(一点鎖線A上の△で示す
Tar1,Tar2,Tar3)と一致しない。しかし、フォー
カス用モータの操作量「u」をフィードバック制御で決
定するに当っては、その制御サイクル(図5のt10,t
20,t30…)における理想の目標位置(Tar1,Tar2,
Tar3)に代えて、この制御サイクル(t10,t20,t3
0…)の直前の更新サイクル(t10に対してはt10,t2
0に対してはt11,t30に対してはt22,t40に対して
はt32)で設定された目標位置(Target1,Target2,
Target3)をその近似値として用いていた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た制御サイクル「TB」と、上記した目標位置の更新サ
イクル「TA」でのタイミングのずれ量(タイミング
差)ΔTが大きい場合には(例えば図5のt20とt1
1)、近似した目標位置と理想の目標位置との差(図5
のΔP1,ΔP2,ΔP3)が大きくなることがある。
【0009】このように近似した目標位置と理想の目標
位置との差が大きい場合には、レンズのフォーカッシン
グを行う際に、周期的なぶれが生じたり、その差によっ
ては、演算の結果、即ち、フィードバック制御で求めら
れるレンズの操作量の出力「μ」の結果、レンズ駆動が
発振して制御不能になる虞がある。このフォーカス用モ
ータの制御サイクル(t10,t20,t30…)における理
想の目標位置(図5のTar1,Tar2,Tar3…)とその
直前の更新サイクル(t10,t11,t22…)での目標位
置(例えばTarget1,Target2,Target3…)との差
(ΔP1,ΔP2,ΔP3)を小さくするために、例え
ば、マイクロコンピュータのクロックアップを行って、
その処理能力を高め、制御サイクル「TB」と更新サイ
クル「TA」のタイミング差を小さくすることも考えら
れる。
【0010】しかし、クロックアップを行うと消費電力
が大きくなり、カメラに備えるバッテリの容量を大きく
しなければならず、カメラを小型化して携帯性を向上す
る際の妨げになる。また、制御サイクルでの理想の目標
位置(Tar1,Tar2,Tar3…)と、その直前の更新サ
イクルで近似される目標位置(Target1,Target2,
Target3…)との差(ΔP1,ΔP2,ΔP3)をなくす
ために、更新サイクル「TA」を制御サイクル「TB」
に同期させることも考えられるが、更新サイクル「T
A」は、上記したように細かな移動速度「VH」の設定
を行う場合に用いられるパラメータであり、これを制御
サイクル「TB」に合わせることは困難である。
【0011】反対に、制御サイクル「TB」を更新サイ
クル「TA」に同期させることも考えられるが、制御サ
イクル「TB」は、上記したようにレンズやフォーカス
用モータの特性とCPUパワーやソフトウェア構造との
バランスに合わせて決定され、この制御サイクル「T
B」に合わせてレンズ鏡筒側のマイクロコンピュータの
プログラム等が決定されている。
【0012】従って、制御サイクル「TB」を更新サイ
クル「TA」に合わせようとした場合、このレンズ鏡筒
側のマイクロコンピュータの演算プログラムや、その定
数をも変更しなければならず、これら制御サイクル「T
B」と更新サイクル「TA」の同期を取るのは困難であ
った。本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、
簡易な手法で、フォーカス用モータの制御タイミング毎
の理想的なレンズの目標位置を求め、求めた目標位置に
基づいてフィードバック制御を行って、所望の速度での
レンズの駆動制御を実現することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に記載の発明は、鏡筒に収納されたレンズ
の前記鏡筒内での光軸方向の位置を検出するレンズ位置
検出手段と、前記レンズを移動する目標位置を所定のサ
イクルで決定する目標位置決定手段と、前記レンズ位置
検出手段によって検出された位置と、前記目標位置決定
手段によって決定された目標位置との偏差に基づいて前
記レンズの移動量を決定する移動量決定手段と、前記移
動量決定手段によって決定された前記レンズの移動量に
基づいて、所定の制御サイクルで、前記レンズを前記光
軸方向に移動させる制御を行う駆動手段とを備えたレン
ズ駆動装置において、前記移動量決定手段が、前記所定
のサイクルで決定された目標位置を該所定のサイクルと
前記所定の制御サイクルとのタイミング差に基づいて補
正し、斯く補正した目標位置と前記位置とに基づいて前
記レンズの移動量を決定するものである。
【0014】又、請求項2に記載の発明は、前記目標位
置決定手段が、タイマが所定期間を計数する毎の所定の
サイクルで、目標位置に所定値を加算し、または減算し
て、当該目標位置を更新するものである。又、請求項3
に記載の発明は、前記移動量決定手段が、前記所定のサ
イクルに基づいて前記目標位置の単位時間当たりの増減
値を算出し、斯く算出した増減値と前記所定の制御サイ
クルとに基づいて前記所定値を求めるようにしたもので
ある。
【0015】(作用)上記請求項1の発明によれば、更
新サイクルで得られた目標位置を補正して、制御サイク
ルで得るべき理想の目標位置を算出しているので、どの
制御サイクルにおいても、理想の目標位置に基づいたレ
ンズの駆動が可能になり、レンズを所望の速度で移動さ
せることができる。
【0016】又、請求項2の発明によれば、レンズの移
動速度を決定する目標位置が、所定のサイクル毎に更新
され、この更新された目標位置に基づいて制御サイクル
における理想の目標位置が得られるようになる。又、請
求項3の発明によれば、簡易な演算によって、制御サイ
クルにおける理想の目標位置を求めることができる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、添付図面を参照して説明する。尚、この第1の実施
形態は、請求項1から請求項3に対応する。図1は、本
発明が適用されるオートフォーカス一眼レフレックスカ
メラのカメラ本体100及びこれに装着されるレンズ鏡
筒200の構成を示すブロック図である。
【0018】同図に示すように、カメラ本体100に
は、オートフォーカス一眼レフレックスカメラの各種動
作制御を行うためのマイクロコンピュータ110が組み
込まれている。マイクロコンピュータ110は、CPU
111、入力回路112、RAM113、ROM11
4、I/F回路115等によって構成されている。
【0019】このうちCPU111には、入力回路11
2を介して、オートフォーカスセンサ部(AFセンサ
部)101、測光用センサ等の他のセンサ102、レリ
ース釦103、モード切替釦等の他の操作釦104が接
続され、これらAFセンサ部101〜操作釦104から
の信号が、CPU111に入力されるようになってい
る。
【0020】また、前記CPU111、I/F回路11
5には、電源120が接続され、カメラの各種動作制御
に必要な電力が、カメラ本体100側のCPU111、
その他の図示しない動作部、さらには、I/F回路11
5を介してレンズ鏡筒200側のマイクロコンピュータ
210、オートフォーカス用モータ(AFモータ)22
0等の動作部に供給されるようになっている。
【0021】このように構成されたマイクロコンピュー
タ110では、前記したCPU111が、前記したAF
センサ部101、他のセンサ102、レリース釦10
3、他の操作釦104からの信号に基づいて、ROM1
14に記憶されたプログラムを実行し、その実行結果を
示す指令信号をI/F回路115を介して、レンズ鏡筒
200側のマイクロコンピュータ210に転送する。特
に、オートフォーカス制御に関しては、レンズ部230
の移動速度と移動方向を指示する指令信号が、CPU1
11からI/F回路115を介して前記マイクロコンピ
ュータ210側に送られる。
【0022】一方、レンズ鏡筒200側に設けられたマ
イクロコンピュータ210は、前記マイクロコンピュー
タ110からの指令信号に基づいてレンズ部230をそ
の光軸方向(図中矢印で示す方向)に移動させるフォー
カス制御を行う。なお、この実施形態では、マイクロコ
ンピュータ210が、目標位置決定手段、移動量決定手
段として機能する。また、このマイクロコンピュータ2
10は、AFモータ220と協働して駆動手段としても
機能する。
【0023】すなわち、マイクロコンピュータ210
は、フォーカス制御時、カメラ本体100側のマイクロ
コンピュータ110から送られてくる移動速度と移動方
向を示す指令信号に基づいて、レンズ鏡筒200内でレ
ンズ部230を実際に移動する際の速度(移動速度「V
H」)を演算し、この移動速度「VH」を更新サイクル
「TA」とこの更新サイクル「TA」経過時に目標位置
「Target」を増減する値(増減値「INC」)とで表
す。なお、マイクロコンピュータ110からの指令信号
が表す移動速度は、搭載された交換レンズの種別に拘わ
らない値、例えば、オートフォーカス制御時の結像面と
フィルム等価面との光学的距離の差を基に表される。
【0024】このようにレンズ鏡筒200側のマイクロ
コンピュータ210で、レンズ部230の移動速度「V
H」が、更新サイクル「TA」と増減値「INC」とで
表されると、マイクロコンピュータ210は、それまで
設定されていた目標位置「Target」に対して、前記更
新サイクル「TA」が経過した時点での最新の増減値
「INC」を用いた増減を行い、この増減した後の新た
な目標位置「Target」を用いて、レンズ部230の移
動制御を行う。なお、CPU211は更新サイクル「T
A」毎に次のサイクルにおける更新サイクルの値「T
A」と次の更新サイクルでの増減値「INC」を新たに
算出する。
【0025】このような制御を行うマイクロコンピュー
タ210は、CPU211、I/F回路212、発振器
213、ROM214、RAM215、カウンタ21
6、モータ駆動回路217、カウンタ218等によって
構成されている。かかる構成のマイクロコンピュータ2
10では、CPU211が、I/F回路212を介し
て、カメラ本体100側のマイクロコンピュータ110
から送られてくる移動速度、移動方向を示す指令信号、
更には、エンコーダ(レンズ位置検出手段)240、カ
ウンタ216から送られてくるレンズ部230の実際の
位置(AFモータの回転量)「POS」を表す位置信号
に基づいてROM214に記憶されたプログラムを実行
して操作量「u」を求め、この操作量「u」に基づいて
AFモータ220を回転駆動して、前記レンズ部230
を所望の移動速度「VH」で移動させる。
【0026】次に、上記したレンズ鏡筒200側のCP
U211により実行されるオートフォーカス制御の具体
的な手順について、図2、図3のフローチャートを用い
て説明する。上記したようにレンズ部230を移動させ
る場合の移動速度、移動方向を示す指令信号はカメラ本
体100のCPU111からI/F回路115,I/F
回路212を介して送られてくる。
【0027】この指令信号を受けたCPU211は、前
記したように実際のレンズ部230の移動速度「VH」
を演算し、その演算した結果を、更新サイクル「TA」
とこの更新サイクル「TA」毎の増減値「INC」の比
で表す。そして、この更新サイクル「TA」に対応する
カウント値「N1」がカウンタ218に設定され、その
後、カウンタ218によるカウントが開始される。な
お、このカウンタ218は、発振器213からの分周し
て得られたパルス信号に基づいてそのカウントを行う。
CPU211は、このカウンタ218のカウント値を監
視して、更新サイクル「TA」の経過を認識する。
【0028】そして、カウンタ218のカウント値が
“0”になると(「TA」が経過)、CPU211にお
いて、図3に示す目標位置更新用割込処理が開始され
る。この目標位置更新用割込処理が開始されると、先
ず、ステップS1で他の割込に対して割込が許可され
る。割込が許可されると、次のステップS2で、目標位
置の更新が行われる。
【0029】この目標位置の更新は、更新サイクル「T
A」が経過したことを契機に、更新サイクル「TA」に
関連付けて決定された増減値「INC」を用いて、次式
(1)に従って行われる。 Target+INC=Target …(1) このステップS2での目標位置「Target」の更新が行
われると、本ルーチンは終了する。なお、この「Targe
t」の値は、レンズ部230のレンズ鏡筒200内での
光軸方向の位置として表される。
【0030】この目標位置更新用割込処理(図2)にて
目標位置「Target」が更新されると、この更新した結
果が、CPU211で一定時間毎(例えば、3msec経過
毎)に実行されるモータ駆動制御処理(図5)に反映さ
れる。
【0031】すなわち、マイクロコンピュータ210の
CPU211でモータ駆動制御処理が開始されると、図
3に示すように、先ず、ステップS11で、上記した目
標位置更新用割込処理(図2)のステップS2で更新さ
れた目標位置「Target」に対して、さらに補正が行わ
れる。この目標位置「Target」の補正は、更新サイク
ル「TA」で理想の目標位置として得られた「Targe
t」を、制御サイクル「TB」での理想の目標位置「Ta
r」(図5参照)に変換するためのものであり、次式
(2)に従って行われる。
【0032】 Target’= Target+INC×(N1−NX)/N1 …(2) ここで、「Target’」は補正後の目標位置で図5に示
す「Tar1」,「Tar2」等に相当する。また、「N1」
は前述した更新サイクル(TA)に相当するカウンタ2
18のカウント値、「NX」は制御サイクル「TA」に
おけるカウンタ218のカウント値(例えば、図5のN
X1,NX2…)である。
【0033】次のステップS12では、図1のカウンタ
216のカウント値として表されるレンズ部230の移
動位置を示す値「POS」と、補正後の目標位置「Tar
get’」との差分に基づいて、AFモータ230の操作
量「u」が次式(3)に従って算出される。 u=α(Target'−POS) …(3) ここで、「α」はフィードバック制御用の比例係数であ
る。
【0034】上記したステップS12における操作量
「u」の算出が行われると、次のステップS13で、こ
の算出した操作量「u」に基づいてAFモータ230を
駆動させるべく制御量の出力が行われ、その後、本ルー
チンを終了する。図4は、上記したマイクロコンピュー
タ210による目標位置更新処理(図2)及び目標位置
補正処理(図3)を説明するための機能ブロック図であ
る。
【0035】この実施形態のマイクロコンピュータ21
0では、カメラ本体100側のマイクロコンピュータ1
10からの指令信号(移動速度、移動方向を示す信号)
を通信部(I/F回路212)210Aで受け、この指
令信号に基づいて、速度設定部210Bが更新サイクル
「TA」と増減値「INC」を算出する。速度設定部2
10Bは、上記演算した更新サイクル「TA」に相当す
る値「N1」をタイマ210Cに設定してそのカウント
を開始させる。なお、このタイマ210Cの機能は、図
1に示すCPU211とカウンタ218とによって達成
される。
【0036】タイマ210Cのカウント値が“0”にな
ると、その旨を示す信号が、タイマ210Cからモータ
制御部210Dに出力される。モータ制御部210D
は、タイマ210Cからの信号を受けたことを条件に、
この時点で速度設定部210Bから増減値「INC」を
取り込み、さらに、前記式(2)に従って目標位置「T
arget」を補正して補正後の目標位置「Target’」を得
る。
【0037】一方で、モータ制御部210Dは、カウン
タ210Eからの信号でレンズ部(フォーカス用レン
ズ)230の位置「POS」を認識する。モータ制御部
210Dは、このように認識したレンズ部230の位置
「POS」と前記補正した目標位置「Target’」とに
基づいてAFモータ(フォーカス用モータ)220の操
作量「u」を前記した式(3)に従って演算し、この操
作量「u」に基づいて、AFモータ220を駆動する
(フィードバック制御)。
【0038】このように、本実施形態では、更新サイク
ル「TA」が経過したときに得られる理想の目標位置
「Target」を更新サイクル「TA」と制御サイクル
「TB」とのタイミング差(N1−NX)に基づいて補
正することで、制御サイクル「TB」における理想の目
標位置「Target’」(=Tar)を得ると共に、この値
「Target’」を用いて、レンズ部230の移動位置の
フィードバック制御を行っているので、常に、図5の一
点鎖線Aに沿った所望の速度「VH」(この速度は「T
A」と「INC」で決定される)でレンズ部230を移
動させることができる。
【0039】なお、本実施形態では、オートフォーカス
制御におけるレンズの駆動を例にあげて説明したが、パ
ワーフォーカス等に用いられるレンズの駆動時にも本発
明は適用可能である。また、本実施形態では、レンズ鏡
筒側にマイクロコンピュータとAFモータが設けられた
一眼レフレックスカメラを例にあげて説明したが、カメ
ラ本体側に、レンズ鏡筒内のレンズ部の制御を行うマイ
クロコンピュータやAFモータが設けられた一眼レフレ
ックスカメラにも本発明は適用可能である。
【0040】また、本実施形態では、一眼レフレックス
カメラのレンズ駆動装置について説明したが、二眼のコ
ンパクトカメラのオートフォーカス制御用のレンズ駆動
装置に本発明を適用してもよい。
【0041】
【発明の効果】以上説明した請求項1から請求項3に記
載の発明によれば、目標位置を更新する所定のサイクル
が経過したときに得られる理想の目標位置を、この所定
のサイクルとレンズ駆動が行われる制御サイクルとのタ
イミング差に基づいて補正することで、制御サイクルに
おいても、常に、理想の目標位置が得られるようにな
り、レンズを移動する際、その移動速度を一定にするこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用された一眼レフレックスカメラの
構成を示すブロック図である。
【図2】目標位置更新用割込処理を示すフローチャート
である。
【図3】モータ駆動制御処理を示すフローチャートであ
る。
【図4】本実施形態のフォーカス制御を示す機能ブロッ
ク図である。
【図5】フォーカス制御における目標位置、更新サイク
ル、制御サイクルの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
100 カメラ本体 110 マイクロコンピュータ 111 CPU 200 レンズ鏡筒 210 マイクロコンピュータ(目標位置決定手段,移
動量決定手段,駆動手段) 210C タイマ 211 CPU 220 オートフォーカス用モータ(駆動手段) 230 レンズ部 240 デコーダ(レンズ位置検出手段)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鏡筒に収納されたレンズの前記鏡筒内で
    の光軸方向の位置を検出するレンズ位置検出手段と、 前記レンズを移動する目標位置を所定のサイクルで決定
    する目標位置決定手段と、 前記レンズ位置検出手段によって検出された位置と、前
    記目標位置決定手段によって決定された目標位置との偏
    差に基づいて前記レンズの移動量を決定する移動量決定
    手段と、 前記移動量決定手段によって決定された前記レンズの移
    動量に基づいて、所定の制御サイクルで、前記レンズを
    前記光軸方向に移動させる制御を行う駆動手段とを備え
    たレンズ駆動装置において、 前記移動量決定手段は、前記所定のサイクルで決定され
    た目標位置を該所定のサイクルと前記所定の制御サイク
    ルとのタイミング差に基づいて補正し、斯く補正した目
    標位置と前記位置とに基づいて前記レンズの移動量を決
    定することを特徴とするレンズ駆動装置。
  2. 【請求項2】 前記目標位置決定手段は、タイマが所定
    期間を計数する毎の所定のサイクルで、目標位置に所定
    値を加算し、または減算して、当該目標位置を更新する
    ことを特徴とする請求項1に記載のレンズ駆動装置。
  3. 【請求項3】 前記移動量決定手段は、前記所定のサイ
    クルに基づいて前記目標位置の単位時間当たりの増減値
    を算出し、斯く算出した増減値と前記所定の制御サイク
    ルとに基づいて前記所定値を求めることを特徴とする請
    求項2に記載のレンズ駆動装置。
JP9203257A 1997-07-29 1997-07-29 レンズ駆動装置 Pending JPH1152215A (ja)

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