KR102385079B1 - 객체 컨트롤러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 객체가 이동하거나 회전하는 것을 조작 가능한 객체 컨트롤러에 관한 것이다. 객체의 움직임을 조작 가능한 객체 컨트롤러에 있어서, 본체, 상기 본체와 비접촉되는 조작부, 및 상기 본체에 대한 상기 조작부의 상대적 위치를 기반으로 상기 객체의 움직임을 제어하는 제어부를 포함하는 객체 컨트롤러가 개시된다.

Description

객체 컨트롤러{OBJECT CONTROLLER}

본 발명은 객체 컨트롤러에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 객체가 이동하거나 회전하는 것을 조작 가능한 객체 컨트롤러에 관한 것이다.

드론 또는 무인비행기 (UAV; unmaned aerial vehicle) 는 사람이 승선하지 않고, 무선으로 조작하여 비행하는 비행체를 말한다. 멀티콥터 드론은 최초로 군사용으로 개발되었으나, 운반 및 보관의 편리성으로 방송등에서 촬영으로 많이 사용되며 최근 드론(무인 비행체)가 상용화되고 있다. 드론은 기체가 가벼워 휴대가 간편하고, 신속하며, 경제성이 뛰어나 항공촬영, 저고도 정찰수색 등의 용도로 활용되고 있다.

또한, 드론은 카메라로 사람이 접근하기 힘든 위치에서 촬영을 하거나, 드론에 물건을 싣고 다른 곳으로 이동하여 물건을 운반하는 용도 등의 다양한 분야에서 활용되고 있다. 또한, 드론을 재난 재해 모니터링, 물류 운반에서도 사용하기 위해 많은 연구가 진행되고 있다.

최근에는 드론은 일반 사용자들이 휴대하고, 카메라를 이용하여 항공 촬영을 하는 등의 레저 스포츠로도 각광받고 있다. 이러한 드론은 종래보다 가볍고, 소형화되며, 고성능의 소형 카메라가 장착되기도 한다.

드론은 사람이 승선하지 않는 무인 비행체 이므로, 보통 지상에 있는 사용자의 조작 신호를 무선으로 받아 운용된다. 현재까지 대부분의 드론은 사람의 조작이 필요한 수동운전에 의해 조작된다.

도 1은 기존의 드론 제어장치의 실시 예를 보여주는 개념도이다.

도 1을 참조하면, 좌우 양쪽의 스틱을 이용하여 드론의 전후, 좌우 움직임, 좌회전과 우회전, 상승과 하강 등을 조종할 수 있다.

그러나, 이러한 조종방식은 직관성이 많이 떨어져, 사용자가 드론을 자유롭게 조종하기 위해서는 많은 연습이 요구된다. 또한, 곡예비행 등 정밀한 컨트롤이 가능하도록 개발됨에 따라, 조종방식의 복잡도가 증가하고 있다.

다시 말해, 종래의 드론을 조작하는 컨트롤러는 사용자가 두 손으로 파지 (Grab) 한 상태에서 조종하는 것이 일반적이었다. 또한, 드론의 조종은 그 조작의 난이성 때문에 드론을 사용함에 있어서 높은 진입장벽이 되고 있다. 이러한 이유로 판매되는 드론의 종류도 입문용, 중급용, 고급용으로 나뉘어 판매되고 있다. 또한, 드론 유저들은 드론의 능숙한 조종을 위해 드론 조종에 많은 시간을 투자하고 있다.

그런데, 드론이 레저 스포츠 등으로까지 그 활용분야가 확대됨에 따라, 드론 조작의 교육을 받지 않은 사람들도 보다 간편하게 조작할 수 있으며, 직관적으로 조작할 수 있는 드론 컨트롤러에 대한 필요성이 대두되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 연구과정에서 안출된 것으로서, 사용자가 두 손으로 파지한 상태에서 조종하지 않아도 되고, 한 손으로 쉽게 조작할 수 있는 드론 컨트롤러를 제공하기 위한 것이다.

또한, 드론이 상승, 하강, 이동, 회전 등을 하도록 조작함에 있어서, 보다 직관적으로 조작할 수 있는 드론 컨트롤러를 제공하기 위함이다.

본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 객체 컨트롤러는, 객체의 움직임을 조작 가능한 객체 컨트롤러에 있어서, 사용자가 파지 가능하게 형성되는 본체, 상기 본체와 비접촉되는 조작부, 및 상기 본체 내부에 배치되고, 상기 본체에 대한 상기 조작부의 상대적 위치를 기반으로 상기 객체의 움직임을 제어하는 제어부를 포함한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 본체의 상부에는 디스플레이가 배치되고, 상기 디스플레이는 상기 조작부의 위치 및 진행 방향에 대해 디스플레이 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 본체의 상부는 외부를 향해 돌출되어 지지면을 형성할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 조작부는 상기 지지면 상에 지지되어 이동가능하며, 상기 지지면은 상기 본체의 중심부를 향해 일정한 압력이상으로 가압되었을 때 누름조작 될 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 본체는, 상기 본체의 상부의 둘레를 따라 상기 지지면 상에 돌출되는 이탈방지턱을 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 본체는, 상기 조작부와 상기 본체 사이의 상대적 위치에 따른 조작 이외의 객체에 대한 다른 제어를 가능하도록 신호를 입력 가능한 사용자 입력부를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제어부는, 상기 사용자 입력부에 입력되는 기 설정된 사용자의 입력에 기반하여, 상기 조작부 및 상기 본체의 일측의 표면과의 상대적 초기 위치(Zero Point)를 설정할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제어부는, 상기 본체에 대한 상기 조작부의 상대적 초기 위치를 설정한 후, 기 설정된 입력에 따라 상기 상대적 초기 위치를 기준으로 이동하는 상기 조작부의 움직임에 대해서 X축, Y축 및 Z축 중 적어도 하나의 축에 대한 선형적인 캘리브레이션(Calibration)을 수행하고 이를 저장할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제어부는, 상기 초기 위치 설정값 및 상기 캘리브레이션 수행으로 인한 기준값을 기준으로 상기 조작부와 상기 본체의 일측과의 상대위치를 기반하여 상기 객체를 이동시키는 신호를 발생할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 조작부와 상기 본체의 일측과의 변위되는 정도를 2 이상의 영역으로 나누거나 선형적으로 받아들여, 상기 조작부가 상기 각 영역 중 하나의 영역에 위치하는 경우에는 상기 객체를 변위시키는 크기가 동일한 신호를 발생 시킬 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제어부는, 상기 조작부의 X축, Y축 및 Z축 중 어느 하나의 축의 변위가 다른 두 개의 축의 변위보다 기 설정된 범위 이상일 경우, 객체의 상기 다른 두 개의 축의 변위값을 0로 설정할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제어부는, 상기 사용자 입력부에 대한 기 설정된 사용자의 입력에 기반하여, 상기 각 영역에서 발생하는 상기 객체를 변위시키는 크기에 대한 비율을 높이거나 줄일 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제어부는, 사용자가 상기 객체가 제어되는 신호의 크기를 용이하게 파악할 수 있도록, 상기 객체를 제어하도록 발생시키는 신호에 따라 서로 다른 청각, 시각 및 촉각 중 적어도 하나의 신호를 발생시킬 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제어부는, 상기 조작부와 상기 본체의 상부가 기 설정된 변위 이상으로 벗어나거나 상기 본체가 기 설정된 압력 이상의 외력을 받게 되면, 상기 객체가 현재 있는 그 자리에서 유지하도록 하는 신호를 발생시킬 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 본체는, 상기 조작부를 수납할 수 있는 수납공간을 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 수납공간은, 상기 본체의 내부에 상기 조작부를 수납하도록 형성되거나, 상기 본체의 외부에 상기 조작부를 착탈 가능하게 끼워넣도록 형성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 본체는, 조작시 상기 조작부가 상기 본체로부터 이탈되지 않도록, 상기 본체의 상부면에 상기 조작부와 결합가능한 연결부재를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 사용자 입력부는, 스크롤 버튼, 휠버튼, 슬라이드 버튼 및 누름 버튼 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제어부는, 상기 사용자 입력부에 기 설정된 사용자의 입력이 가해지는 것에 기반하여 상기 객체를 회전시키는 신호를 발생시킬 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 조작부는, 사용자의 손가락에 착탈가능하도록, 사용자의 손가락 중 어느 하나에 착탈되도록 복원력을 이용하여 사용자의 손가락을 압박하며 손가락에 홀딩되는 홀딩수단, 사용자의 손가락의 굵기에 맞추어 조여짐이 가능한 조임수단 및 손가락이 삽입가능한 끼움수단 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 객체에 대한 정보, 제어 신호에 대한 정보 및 본체의 설정에 대한 신호를 외부 단말기와 송, 수신 가능한 통신모듈을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 본체는, 객체에 대한 정보, 제어 신호에 대한 정보 및 본체의 설정에 대한 신호를 표시 가능한 디스플레이를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제어부는, 기 설정된 사용자의 입력에 기반하여, 새로운 객체에 대한 제어가 가능하도록 다른 객체와 통신할 수 있도록 본체의 제어 신호를 설정하는 싱크(Sync) 기능을 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 객체는 드론, 무인 비행기, 유인 비행기, 게임기, 컴퓨터 프로그램 내의 오브젝트 및 자동차 중 적어도 하나일 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 객체 컨트롤러는 포지션 센서를 이용하여 상기 본체에 대한 상기 조작부의 상대적 위치를 검출할 수 있다.

기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 컨트롤러의 움직임만으로 드론과 같은 3차원 이동객체의 움직임을 조종할 수 있어, 사용자에게 직관성을 부여할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 미세조종이 가능해지며 이동객체 제어의 정확도가 향상될 수 있다는 장점이 있다.

본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 종래의 객체 컨트롤러의 실시 예를 보여주는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 객체 컨트롤러를 설명하기 위한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 객체 컨트롤러를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 도 2의 객체 컨트롤러가 조작부의 인식 영역을 파악하기 위한 개념도이다.
도 5a 내지 도 5d는 도 2의 객체 컨트롤러를 이용하여 객체를 컨트롤 하는 조작 방법의 다양한 예들을 설명하기 위한 개념도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 서로 다른 실시예에 따른 객체 컨트롤러에서 조작부가 본체에 수납되는 것을 설명하기 위한 개념도이다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 서로 다른 실시예에 따른 객체 컨트롤러를 설명하기 위한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 서로 다른 실시예에 따른 조작부를 설명하기 위한 개념도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 객체 컨트롤러를 설명하기 위한 개념도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.

구성요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.

위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 ‘직접’이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.

소자 또는 층이 다른 소자 또는 층 위 (on)로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 객체 컨트롤러를 설명하기 위한 사시도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 객체 컨트롤러를 설명하기 위한 블록도이다.

본 발명의 객체 컨트롤러(1000)는 컨트롤의 대상이 되는 객체(10)의 움직임을 조작 가능하다. 여기서 컨트롤의 대상이 되는 객체(10)는 드론, 무인 비행기, 유인 비행기, 게임기, 컴퓨터 프로그램 내의 오브젝트 및 자동차 등으로 다양하게 존재할 수 있다. 하지만, 본 실시예에서는 드론을 기준으로 설명하기로 한다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 객체 컨트롤러(1000)는 서로 접촉되지 않은 상태에서 조작되는 본체(100), 조작부(200) 및 제어부(300)를 포함한다.

본체(100)는 센서부(110), 사용자 입력부(120), 출력부(130), 통신부(140) 및 저장부(150)를 포함한다. 또한, 본체(100)의 내부에는 제어부(300)가 배치될 수 있다. 한편, 본체(100)의 상부의 표면에는 조작부(200)가 수직 상부에 이격되어 배치되는 영역을 가이드하도록 표식이 식각되어 있을 수 있다.

센서부(110)는 본체(100)의 일면, 구체적으로 본체(100)의 상면에 가까운 내부에 배치될 수 있다. 본체(100)에 배치되는 센서부(110)는 조작부(200)에 포함되는 또 다른 센서와 서로 상대적인 변위를 측정하게 된다. 제어부(300)는 측정된 변위를 기반으로 객체(10)에 전달할 조작의 신호를 결정할 수 있다.

사용자 입력부(120)는 조작부(200)와 본체(100) 사이의 상대적 위치에 따른 조작 이외의 객체(10)에 대한 다른 제어를 가능하도록 신호를 입력 가능하도록 본체(100)에 배치된다. 구체적으로 사용자 입력부(120)는 조작부(200)와 본체(100)의 상대적인 변위로는 결정되지 않는 객체(10)의 조작 신호를 입력하거나, 조작부(200)와 본체(100)의 상대적인 변위로 결정되는 신호를 칼리브래이션 하거나, 조작부(200)와 본체(100)의 상대적인 변위로 결정되는 신호의 크기 및 비율을 조정하는 역할로 사용될 수 있다. 조작부(200)와 본체(100)의 상대적인 변위로는 결정되지 않는 객체(10)의 조작 신호는 객체(10)의 회전신호 일 수 있다.

한편, 사용자 입력부(120)는 본체(100)의 전면에 사용자의 엄지 손가락이 아닌 다른 손가락들이 배치되도록 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고 사용자 입력부(120)는 본체(100)의 다른 위치에 형성되거나, 조작부(200)에 형성될 수 있다.

아울러, 사용자 입력부(120)는, 스크롤 버튼, 휠버튼, 슬라이드 버튼 및 누름 버튼 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 도면을 기준으로 가장 위에 있는 버튼이 휠 버튼이고, 그 아래에는 슬라이드 버튼이 있으며, 그 밑에에는 누름 버튼이 있다.

출력부(130)는 제어부(300)에 의해 발생되는 여러가지 신호를 사용자가 인식할 수 있게 출력하는 구성을 의미한다. 객체 컨트롤러(1000)는 출력부(130)를 통해 사용법 등을 가이드하거나, 객체(10)에 전달되는 신호의 종류나 신호의 크기를 사용자에게 인식시키기 위하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 출력부(130)는 광을 발산하는 LED 등의 광원, 소리를 출력하는 스피커(131), 본체(100)를 진동시키는 진동모듈 등이 될 수 있다.

한편, 디스플레이(132)는 출력부(130) 중 하나일 수 있다. 디스플레이(132)는 본체(100)에 사용자가 시인 가능하게 배치될 수 있다. 디스플레이(132)는 객체(10)에 대한 정보, 제어 신호에 대한 정보 및 본체(100)의 설정에 대한 신호를 표시 가능하다.

통신부(140)는 객체(10)에 대한 정보, 제어 신호에 대한 정보 및 본체(100)의 설정에 대한 신호를 외부 단말(20)기와 송, 수신 가능하다. 즉, 통신부(140)는 객체 컨트롤러(1000)가 동작을 조작하고자 하는 객체(10)와 통신하거나, 본체(100) 및/또는 객체(10)와 관련된 정보들을 설정하거나 디스플레이(132) 할 수 있는 외부 단말(20)과 통신할 수 있다.

저장부(150)는 제어부(300)에서 측정한 본체(100)와 조작부(200) 사이의 상대적 초기 위치나, 사용자가 조작부(200)를 중심으로 조작 시험을 할 때 측정된 칼리브래이션을 저장할 수 있다. 또한, 저장부(150)는 객체 컨트롤러(1000)가 다른 종류의 객체(10), 예를 들어 드론, 무인 비행기, 유인 비행기, 게임기, 컴퓨터 프로그램 내의 오브젝트 및 자동차 등을 조작할 때 사용될 수 있는 신호 체계, 프로그램 등이 저장되어 있을 수 있다.

본체(100)는 사용자가 한 손으로 파지 가능하도록 형성될 수 있다. 도 2를 참조하면, 사용자는 한 손으로 객체 컨트롤러(1000)를 사용할 수 있다. 구체적으로, 사용자는 엄지손가락에 조작부(200)를 부착시킨 뒤, 나머지 네 손가락과 손바닥을 이용하여 본체(100)를 파지할 수 있다. 사용자는 객체 컨트롤러(1000)에 대한 이러한 파지를 통해 한 손으로 보다 용이하게 객체(10)를 컨트롤 할 수 있다. 한편, 상술한 설명에 한정되는 것은 아니며, 본체(100)를 바닥 등에 배치한 상태에서 조작부(200)를 사용하거나, 본체(100)는 다른 손으로 잡고 다른 한 손으로 조작부(200)를 사용할 수도 있다.

조작부(200)는 본체(100)와 비접촉되어 본체(100)와 이격된 상태에서 움직여질 수 있다. 이 때, 제어부(300)는 본체(100)와 조작부(200)의 상대적인 위치를 기반으로 객체(10)를 움직일 수 있다. 조작부(200)는 사용자의 손에 부착될 수 있다. 구체적으로 도 2를 참조하면, 사용자의 엄지 손가락에 부착될 수 있다. 조작부(200)는 링 형상으로 형성될 수 있으나, 이에 한하지 않고 사용자의 손에 부착될 수 있는 수단이 구비되면 충분하다. 이에 대해서는 도 8을 참조하여 구체적으로 설명한다.

한편, 조작부(200)와 본체(100)와의 상대적 위치는 3D 마그네틱 센서를 이용하여 검출될 수 있다. 구체적으로, 본체(100)에는 3D 마그네틱 센서가 내장되어 있고, 조작부(200)에는 마그네틱이 내장되어 서로의 변위를 파악할 수 있다.

또한, 조작부(200)와 본체(100)와의 상대적 위치를 검출 가능한 포지션 센서는 3D 마그네틱 센서, 가속도 센서(acceleration sensor), 자기 센서(magnetic sensor), 임피던스 센서, 임피던스 센서와 자기 센서에 대한 하이브리드 센서, 하이브리드 센서, 중력 센서(G-sensor), 자이로스코프 센서(gyroscope sensor), 모션 센서(motion sensor), 적외선 센서(IR 센서: infrared sensor), 초음파 센서(ultrasonic sensor), 광 센서(optical sensor, 예를 들어, 카메라) 중 적어도 하나일 수 있다.

제어부(300)는 본체(100) 내부에 배치되고, 본체(100)에 대한 조작부(200)의 상대적 위치를 기반으로 객체(10)의 움직임을 제어한다.

예를 들어, 제어부(300)는 사용자 입력부(120)에 입력되는 기 설정된 사용자의 입력에 기반하여, 조작부(200) 및 본체(100)의 일측의 표면과의 상대적 초기 위치(Zero Point)를 설정할 수 있다. 구체적으로, 사용자마다 손의 크기가 다를 수 있으므로, 조작부(200)를 손가락에 끼운 상태에서 본체(100)를 파지했을 때, 편안하게 조작부(200)가 본체(100) 상부에 놓이는 포인트가 다를 수 있다. 이 경우, 조작부(200)가 놓일 수 있는 곳에 표식이 되어 있지만, 사용자가 이곳에 정확하게 자신의 조작부(200)를 배치시키기 어려울 수 있다. 따라서, 편안한 상태에서 조작부(200)를 본체(100)의 상부에 배치한 상태에서 사용자는 사용자 입력부(120)에 기 설정된 입력을 하면, 제어부(300)는 이 때의 조작부(200)와 본체(100)와의 상대적인 거리를 기본 거리, 즉 상대적 초기 위치로 파악할 수 있다.

또한, 제어부(300)는 본체(100)에 대한 조작부(200)의 상대적 초기 위치를 설정한 후, 기 설정된 입력에 따라 조작부(200)의 X축, Y축 및 Z축 중 적어도 하나의 축에 대해서, 상대적 초기 위치를 기준으로 캘리브레이션(Calibration)을 수행할 수 있다. 구체적으로, 상대적 초기 위치의 상태에서 손가락을 X축, Y축 및 Z축 방향으로 천천히 움직이면, 제어부(300)는 이 때의 변위 및 궤적이 해당 사용자의 변위 및 궤적으로 판단하고 이를 기준으로 제어동작을 판단하게 된다.

한편, 제어부(300)는 조작부(200)와 본체(100)의 상부가 기 설정된 변위 이상으로 벗어나는 경우, 객체(10)가 현재 있는 그 자리에서 유지하도록 하는 유지신호를 발생시킬 수 있다. 구체적으로 사용자가 조작부(200)를 손가락에 착용한 상태에서, 본체(100)가 사용자의 손으로부터 이탈되는 경우가 발생할 수 있다. 본체(100)가 낙하하는 과정에서, 본체(100)와 조작부(200)는 서로 큰 변위로 이격되므로 예를 들어, 드론 조작중이라면, 제어부(300)에서는 이를 드론의 상승신호라고 판단할 수 있게 된다. 이러한 경우를 방지하기 위해, 앞서서 측정한 상대적 초기 위치 및 캘리브레이션된 값에서 기설정된 값 이상을 벗어나게 되는 경우, 객체(10)가 위치하던 자리에서 계속 유지하도록 하는 유지신호, 즉 셧다운신호(Shut-Down)를 발생시킬 수 있다.

또한, 제어부(300)는 기 설정된 사용자의 입력에 기반하여, 새로운 객체(10)에 대한 제어가 가능하도록 다른 객체(10)와 통신할 수 있도록 본체(100)의 제어 신호를 설정하는 싱크(Sync) 기능을 포함할 수 있다. 구체적으로, 새로운 객체(10)(예를 들어, 컴퓨터 프로그램 내의 오브젝트 및 자동차 등)에 객체 컨트롤러(1000)를 싱크시켜 조작가능하게 할 수 있다. 이 때에는 사용자 입력부(120)에 기 설정된 입력을 함으로써, 새로운 객체(10)와 객체 컨트롤러(1000)를 싱크시킬 수 있다.

또한, 제어부(300)는, 기 설정된 사용자 입력이 가해지는 것에 기반하여, 상기 객체(10)가 호버링(hovering) 상태를 유지하도록, 통신부(140)의 전송을 오프(OFF) 상태로 설정할 수 있다.

도 4는 도 2의 객체 컨트롤러가 조작부의 인식 영역을 파악하기 위한 개념도이다.

도 4를 참조하면, 조작부(200)가 본체(100)에 대하여 상대적으로 이동하는 영역을 Y축 방향에 대해서 나눈 것을 알 수 있다. 사용자가 조작부(200)를 착용한 상태에서 조작부(200)를 이동시킬 때, 조작부(200)에 대한 미세한 조정이 어려우므로 이러한 영역을 지정하여, 제어부(300)의 출력을 몇 단계로 나눌 수 있다. 이러한 영역의 분리는 사용자의 조작 미숙이나, 피로도에 의한 오작동의 확률을 줄여준다.

이러한 영역을 설정은 사용자의 칼리브래이션 단계에서 설정될 수 있다. 구체적으로, 사용자마다 손가락의 길이나, 이동에 대한 체감 변위가 다르다. 따라서, 객체 컨트롤러(1000)를 사용시, 상대적 초기 위치를 설정하고, X축, Y축 및 Z축에 대해서 단계적으로 변위를 칼리브래이션하여 저장하는 단계를 거쳐갈 수 있다. 구체적으로 설명하자면 다음과 같다.

사용자가 조작부(200)를 착용한 후, 본체(100)를 파지한다. 그 후에 사용자 입력부(120) 등을 통하여 상대적 초기 위치를 설정한다. 상대적 초기 위치를 설정한 후에 객체 컨트롤러(1000)는 자동으로 X축, Y축 및 Z축에 대해서 단계적으로 변위를 설정하도록 사용자에게 요구할 수 있다. 예를 들어, 객체 컨트롤러(1000)는 사용자에게 “오른쪽으로 1단계 이동하십시오.” 라는 출력을 출력부(130)를 통해서 할 수 있다. 그 후에 “오른쪽으로 2단계 이동하십시오.” 라는 출력을 출력부(130)를 통해서 할 수 있다. 이에 따라, 사용자는 조작부(200)를 오른쪽으로 1단계 이동한다. 그 후에 오른쪽으로 2단계, 즉 1단계보다 더 오른쪽으로 이동한 상태로 조작부(200)를 옮기게 된다. 이러한 과정을 반복하는 등의 방법을 통해서 X축, Y축 및 Z축에 대한 영역을 설정할 수 있다.

다시 한번 설명하면, 사용자의 손의 크기 등에 따라서 제1 영역(310), 제2 영역(320a, 320b) 및 제3 영역(330a, 330b)의 설정이 달라질 수 있다. 따라서, 제어부(300)는 객체 컨트롤러(1000)의 작동 초기에 상대적 초기 위치 설정 및 각 영역에 대한 캘리브레이션을 수행할 수 있다. 이러한 상대적 초기 위치 설정 및 각 영역에 대한 캘리브레이션은 사용자 입력부(120)에 기설정된 신호가 입력되면 이루어 질 수 있다.

즉, 조작부(200)와 본체(100)의 상대적인 변위로 결정되는 신호의 칼리브래이션은 다음과 같다. 제어부(300)는 사용자 입력부(120)에 입력되는 기 설정된 사용자의 입력에 기반하여, 조작부(200) 및 본체(100)의 일측의 표면과의 상대적 초기 위치(Zero Point)를 설정할 수 있다. 상대적 초기 위치를 설정한 이후에, 사용자는 조작부(200)의 X축, Y축 및 Z축 중 적어도 하나의 축에 대해서 조작부(200)를 이동시킬 수 있다. 이 때, 센서부(110) 및 제어부(300)는 조작부(200)의 변위를 상대적 초기 위치와 비교하여 캘리브레이션(Calibration)을 수행할 수 있다.

구체적으로 도 4를 참조하면, Y축으로 제1 영역에 조작부(200)가 위치할 때는 제어부(300)에서 객체(10)를 Y축 방향으로 이동시키는 신호가 발생하지 않을 수 있다. 제2 영역에 조작부(200)가 위치할 때는 제어부(300)에서 객체(10)를 Y축 방향으로 기결정된 속도로 이동시키는 신호가 발생된다. 그리고 제3 영역에 조작부(200)가 위치할 때는 제어부(300)에서 객체(10)를 Y축 방향으로 상기 제2 영역에서 발생한 이동 속도보다 더 빠른 속도로 이동시키는 신호가 발생할 수 있다. 이 때, 제어부(300)는 조작부(200)가 각 영역 중 하나의 영역에 위치하는 경우에는 객체(10)를 변위시키는 크기가 동일한 신호를 발생시킬 수 있다. 즉, 제어부(300)는 조작부(200)가 하나의 영역에 위치할 때에는 동일한 크기의 출력으로 객체(10)가 이동할 수 있다.

한편, 이러한 각 축에 대한 영역은 3개의 이상의 영역으로 더 나뉠 수도 있으며, 2개의 영역으로 나뉠 수도 있다. 또한, 복수의 영역으로 나뉘지 않고 Linear하게 설정될 수도 있다.

또한, 제어부(300)는 조작부(200)의 X축, Y축 및 Z축 중 어느 하나의 축의 변위가 다른 두 개의 축의 변위보다 기 설정된 범위보다 클 경우, 객체(10)의 다른 두 개의 축의 변위값을 0로 설정할 수 있다. 예를 들어, 사용자의 엄지 손가락에 조작부(200)가 부착되어 이동할 때에는 손가락의 관절 및 구조상, 조작부(200)가 X축, Y축 또는 Z축으로 Linear하게 움직이기 어려울 수 있다. 따라서, X축, Y축 및 Z축 중 어느 하나의 축의 변위가 다른 두 개의 축의 변위보다 기 설정된 범위보다 클 경우, 기 설정된 범위보다 큰 축으로만 객체(10)가 움직이도록 설정될 수 있다.

이 때, 제어부(300)는 캘리브레이션 값을 기준으로 조작부(200)와 본체의 일측과의 변위를 기반하여 객체(10)를 이동시키는 신호를 발생하게 된다. 그러나 이에 한정되지 않고, 캘리브레이션 값 이외에 기준값으로 객체(10)를 이동시키는 신호를 발생시킬 수 있다. 이 때의 기준값은 캘리브레이션 값에 오차범위를 반영하여 새롭게 산출된 값일 수 있다.

도 5a 내지 도 5d는 도 2의 객체 컨트롤러를 이용하여 객체를 컨트롤 하는 조작 방법의 다양한 예들을 설명하기 위한 개념도이다.

먼저 도 5a 를 참조하면, 객체 컨트롤러(1000)가 상대좌표 모드로 객체(10)를 이동시키는 모습이 도시되어 있다. 사용자가 조작부(200)를 제1 방향으로 화살표 a의 백터값으로 이동시켰다. 이런 상황에서 객체(10)는 제1 방향으로 a의 벡터값으로 계속하여 이동하고 있다. 이는 객체 컨트롤러(1000)가 상대좌표 모드로 객체(10)를 움직이는 것으로 볼 수 있다.

구체적으로, 객체 컨트롤러(1000)의 조작부(200)는 상대좌표 모드에서 제1 방향으로 a의 거리만큼 이동된다. 이에 따라, 객체(10)는 제1 방향으로 a의 거리의 절대 값에 비례하는 속도(또는, 일정 비율을 적용한 값의 속도)로 이동하게 된다. 즉, 상대좌표 모드에서는 객체(10)는 a의 비례하는 속도로 계속하여 진행하게 된다.

다음으로 도 5b 및 도 5c를 참조하면, 객체 컨트롤러(1000)가 절대좌표 모드로 객체(10)를 이동시키는 모습이 도시되어 있다. 두 경우 모두 사용자가 조작부(200)를 제1 방향으로 화살표 a의 백터값으로 이동시켰다. 이 때, 도 5b에서는 객체(10)가 제1 방향으로 c의 벡터값으로 이동하게 된다. 그리고 도 5c에서는 객체(10)가 제1 방향으로 d의 벡터값으로 이동하게 된다.

우선 절대좌표 모드는 조작부(200)가 이동한 만큼에 해당하는 출력만큼 객체(10)가 이동한 후에는 멈추게 된다. 따라서, 도 5b에서는 객체(10)가 제1 방향으로 c의 벡터값으로 이동한 후 멈추게 된다. 그리고 도 5c에서는 객체(10)가 제1 방향으로 d의 벡터값으로 이동한 후 멈추게 된다.

그리고, 제어부(300)는 사용자 입력부(120)에 대한 기 설정된 사용자의 입력에 기반하여, 각 영역에서 발생하는 객체(10)를 변위시키는 크기에 대한 비율을 높이거나 줄일 수 있다. 구체적으로, 사용자 입력부(120) 중에서 조작부(200)의 상대적 변위에 일정 비율을 적용한 값으로 객체(10)를 이동시키도록 조정할 수 있다. 예를 들어 도 5b의 제2 사용자 입력키(122)를 어느 일 방향으로 밀게 되면, 상대적으로 적은 백터값으로 객체(10)를 움직일 수 있다. 그리고, 도 5c에서는 제2 사용자 입력키(122)를 어느 일 방향으로 밀지 않고 있다. 이러한 경우에는 조작부(200)에서 움직인 거리에 도 5b와 비교하였을 때 상대적으로 큰 값을 곱한 백터값으로 객체(10)가 이동할 수 있다.

다음으로 도 5d를 참조하면, 객체 컨트롤러(1000)를 이용해 객체(10)를 회전 조작하는 모습이 도시되어 있다. 제어부(300)는 사용자 입력부(120)에 기 설정된 사용자의 입력이 가해지는 것에 기반하여 객체(10)를 회전시키는 신호를 발생시킬 수 있다.

구체적으로, 제1 사용자 입력키(121)는 휠 키로 구성된다. 이런 경우에 휠 키를 돌리면, 객체(10)는 해당 방향으로 회전할 수 있다. 이 때에도 객체 컨트롤러(1000)는 상대좌표 모드 또는 절대좌표 모드로 객체(10)의 이동을 제어할 수 있다.

이러한 상대좌표 모드 및 절대좌표 모드는 제1 사용자 입력키 내지 제4 사용자 입력키(121, 122, 123, 124)에 누름 조작, 누름 조작의 횟수, 누름 조작의 시간 등의 여러 가지 조작 동작 중 기 결정된 조작방법이 입력되는 경우 서로 변경될 수 있다.

한편, 제어부(300)는 사용자가 객체(10)가 제어되는 신호의 크기를 용이하게 파악할 수 있도록, 객체(10)를 제어하도록 발생시키는 신호에 따라 서로 다른 청각, 시각 및 촉각 중 적어도 하나의 신호를 발생시킬 수 있다. 즉, 이러한 변경은 출력부(130)를 통해 사용자가 인식가능하게 출력될 수 있다. 예를 들어, 도 5a에서 상대좌표 모드인 경우, 스피커(131)를 통해 중간 정도 크기의 소리가 날 수 있다. 또한 절대좌표 모드인 도 5b와 도 5c에서는, 객체(10)가 이동되는 백터의 크기에 대응되어 소리의 크기가 결정될 수 있다. 또한, 회전 모드인 도 5d에서는 소리가 주기적으로 날 수 있다. 다만, 디스플레이(132)를 통한 시각적인 출력도 가능하며, 진동을 통한 촉각적인 출력도 가능하다.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 서로 다른 실시예에 따른 객체 컨트롤러에서 조작부가 본체에 수납되는 것을 설명하기 위한 개념도이다.

본 발명의 객체 컨트롤러(1000)의 본체(100)는 조작부(200)를 수납할 수 있는 수납공간(90)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 수납공간(90)은 본체(100)의 내부에 조작부(200)를 수납하도록 형성되거나, 본체(100)의 외부에 조작부(200)를 착탈 가능하게 끼워넣도록 형성될 수 있다.

예를 들어 도 6a를 참조하면, 본체(100)는 상부 본체(100)와 하부 본체(100)로 서로 분리 가능하게 형성될 수 있다. 상부 본체(100)에는 나사산이 형성되어 하부 본체(100)와 상대 회전을 통하여 결합 및 분리 가능하다. 다만, 이러한 결합방식에 한정되는 것은 아니다.

상부 본체(100)와 하부 본체(100)가 서로 분리되면, 하부 본체(100) 내부에 내부공간이 형성된다. 이러한 내부공간에 조작부(200)가 수납될 수 있다. 다만, 하부 본체(100)에 내부공간이 형성되는 것에 한하지 않고 상부 본체(100)에 내부공간이 형성될 수도 있다.

다음으로 도 6b를 참조하면, 객체 컨트롤러(2000)의 본체(1100)의 외부에 수납공간(1090)이 리세스되어 있다. 이러한 수납공간(1090)은 조작부(1200)가 안착될 수 있게 조작부(1200)의 형상에 대응하여 형성될 수 있다. 또한, 조작부(1200)가 안착되어 수납된 후에는 조작부(1200)가 쉽게 이탈되지 않도록 이탈방지부재가 더 추가될 수도 있다.

도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 서로 다른 실시예에 따른 객체 컨트롤러를 설명하기 위한 사시도이다.

먼저 도 7a를 참조하면, 본체(2100)는 조작시 조작부(2200)가 본체(2100)로부터 이탈되지 않도록, 본체(2100)의 상부면에 조작부(2200)와 결합가능한 연결부재를 포함할 수 있다. 연결부재는 본체(2100)의 상면에 형성된 고리와 연결가능하다. 연결부재는 본체(2100)의 상면에 형성된 고리뿐만이 아니라, 조작부(2200)에 형성된 고리에도 결합가능하다.

제어부는 조작부(2200)와 본체(2100)의 상부가 기 설정된 변위 이상으로 벗어나거나 본체(2100)가 기 설정된 압력 이상의 외력을 받게 되면, 객체(10)가 현재 있는 그 자리에서 유지하도록 하는 유지신호를 발생시킬 수 있다. 이는 연결고리에 의해 조작부(2200)가 본체(2100)로부터 이탈되기 어려우므로, 사용자가 본체(2100) 및 조작부(2200)를 동시에 놓치는 경우에 바닥에 떨어진 조작부(2200)와 본체(2100)와의 상대적 거리에 의해 객체(10)가 조작되지 않도록 하기 위함이다.

한편, 연결부재는 단순히 조작부(2200)와 본체(2100)를 연결시킬 수도 있지만, 본체(2100)측 고리(2192)에서 받는 압력에 의해 객체(10)의 제어와 관련된 정보를 얻을 수도 있다.

본체(3100)는 사용자가 본체(3100)를 용이하게 파지 가능하도록 사용자의 손을 감싸는 스트랩을 구비하거나, 외형에 굴곡이 형성될 수 있다. 구체적으로 도 7b를 참조하면, 본체(3100)에 굴곡부(3170)이 형성되어 있다. 굴곡부(3170)는 본체(3100)에 사용자의 손가락이 배치되는 위치를 가이드할 수 있을 뿐만 아니라, 사용자의 손과 본체(3100)가 용이하게 밀착될 수 있게 한다. 즉, 사용자의 손이 굴곡부(3170)의 내부로 인입되어 밀착되므로 사용자의 손과 본체(3100)가 접촉되는 면적이 넓어진다. 이 뿐만 아니라, 본체(3100)가 중력에 의해 아래로 떨어지려는 힘을 굴곡부(3170) 내부로 인입된 손가락이 받을 수 있어, 본체(3100)에 대한 지지력이 높아질 수 있다.

다음으로 도 7c를 참조하면, 본체(4100)의 상부면이 외부를 향해 볼록하게 돌출될 수 있다. 이러한 돌출면을 지지면(4107)이라고 한다. 조작부(4200)는 지지면(4107) 상에 지지되어 이동가능할 수 있다. 지지면(4107)을 통해 사용자가 본체(4100)의 상부와 이격되어 조작부(4200)를 조작하였을 때의 피로도를 저감시킬 수 있다. 또한, 지지면(4107)을 통해 조작부(4200)와 본체(4100)와의 이격거리를 비교적 일정하게 유지할 수 있다. 또한, 조작부(4200)를 통한 객체(10)의 컨트롤에 대한 정교함이 높아질 수 있다.

또한, 지지면(4107)은 본체(4100)의 중심부를 향해 일정한 압력이상으로 가압되었을 때 누름조작 될 수 있다. 즉, 지지면(4107)이 본체(4100)의 중심부를 향해(좌표상으로 ?Z축) 가압하였을 때, 지지면(4107) 자체가 설계된 기결정된 정도의 변위로 하부로 눌릴 수 있다. 조작부(4200) 및 지지면(4107)의 이러한 동작을 통해서, 객체(10)가 하부로 이동하는 신호를 생성할 수 있다.

한편, 본체(4100)는 본체(4100)의 상부의 둘레를 따라 지지면(4107) 상에 돌출되는 이탈방지턱을 포함할 수 있다. 이는, 조작부(4200)가 조작 중에 본체(4100)의 바깥으로 나가는 것을 방지하기 위함이다.

도 8은 본 발명의 서로 다른 실시예에 따른 조작부를 설명하기 위한 개념도이다.

본 발명의 조작부(6200)는 사용자의 손가락에 착탈가능하도록 홀딩수단, 조임수단(5220), 끼움수단(7220) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

먼저 도 8의 (a)는 조작부(6200)가 스트랩으로 이루어지는 조임수단(5220)을 포함하는 실시예이다. 사용자는 손가락을 조작부(6200)의 내측에 배치한 후, 조임수단(5220)을 양측을 연결하여 결합한다.

도 8의 (b)는 조작부(6200)가 복원력이 이용하여 사용자의 손가락을 압박하며 손가락에 홀딩되는 실시예이다. 본 조작부(6200)는 링 형상에서 일 부분이 삭제된 형상이다. 조작부(6200)의 직경이 좁게 생기므로, 복원력에 의해 조작부(6200)는 사용자의 손가락에 홀딩될 수 있다.

도 8의 (c)는 조작부(7200)가 사용자의 손가락의 굵기에 맞추어 조여짐이 가능한 끼움수단(7220)을 포함하는 실시예에 관한 것이다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 객체 컨트롤러를 설명하기 위한 개념도이다.

본체(8100)의 상부에는 상면 디스플레이(8101)가 배치되고, 상면 디스플레이(8101)에는 상기 조작부(8200)의 위치 및 진행 방향 등의 정보가 표시될 수 있다.

구체적으로 도 9를 참조하면, 본체(8100)의 상부에는 상면 디스플레이(8132)가 배치된다. 상기 디스플레이(8132)에는 중심점이 표시될 수 있다. 중심점은 본체(8100)의 상부에 조작부(8200)가 배치되었을 때, 표시되는 점이다.

이 때, 중심점의 크기가 작을수록 본체(8100)와 조작부(8200)간의 수직 거리가 긴 것이며, 중심점의 크기가 클수록 본체(8100)와 조작부(8200)간의 수직 거리가 짧은 것을 의미한다. 중심점의 크기가 일정한 크기 이하일 때, 즉 본체(8100)와 조작부(8200)간의 수직 거리가 긴 경우에는 객체(10)에는 상승하라는 신호가 전달될 수 있다. 중심점의 크기가 일정한 크기 이상일 때, 즉 본체(8100)와 조작부(8200)간의 수직 거리가 짧은 경우에는 객체(10)에는 하강하라는 신호가 전달될 수 있다. 또한, 디스플레이(8132)의 화살표(A)는 드론의 이동 방향 및 이동 속도에 대한 벡터값이 시각화되어 표현될 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : 객체 20 : 외부 단말
90 : 수납공간 100 : 본체
102 : 나사산 105 : 본체 상부
106 : 표식 107 : 지지면
108 : 이탈방지턱 110 : 센서부
120 : 사용자 입력부 121 : 제1 사용자 입력키
122 : 제2 사용자 입력키 130 : 출력부
131 : 스피커 132 : 디스플레이
140 : 통신부 150 : 저장부
160 : 스트랩 170 : 굴곡부
190 : 연결 부재 S : 소리
200 : 조작부 300 : 제어부
1000 : 객체 컨트롤러

Claims (1)

1. 객체의 움직임을 조작 가능한 객체 컨트롤러에 있어서,
   사용자가 파지 가능하게 형성되는 본체;
   사용자의 손가락에 장착 가능하고, 상기 본체와 비접촉되는 조작부; 및
   상기 본체 내부에 배치되고, 상기 본체에 대한 상기 조작부의 상대적 위치를 기반으로 상기 객체의 움직임을 제어하는 제어부를 포함하는, 객체 컨트롤러.
   

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