WO2018193890A1 - 角速度センサおよび角速度センサの制御方法 - Google Patents

角速度センサおよび角速度センサの制御方法 Download PDF

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祐嗣 鈴木
和磨 塚本
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an angular velocity sensor used for automobile control and the like.
  • Patent Documents 1 and 2 are known as prior art documents for making such an angular velocity sensor.
  • the present disclosure provides an angular velocity sensor with improved accuracy or reliability.
  • the present disclosure includes an angular velocity sensor element, a drive circuit, a detection circuit, and a reference potential supply circuit.
  • the angular velocity sensor element has a monitor electrode, a drive electrode, a sense electrode, and a weight part.
  • the drive circuit applies an electric signal to the drive electrode to drive the weight portion.
  • the detection circuit receives an electrical signal generated by displacement of the weight from the sense electrode.
  • the reference potential supply circuit supplies a reference potential to the angular velocity sensor element.
  • the reference potential supply circuit includes a first CV conversion unit (C is a capacitance and V is a voltage), a second CV conversion unit, a comparator, and a reference potential adjustment circuit.
  • the first CV converter is connected to the monitor electrode.
  • the second CV conversion unit is connected to the sense electrode.
  • the comparator compares the frequency of the signal output from the first CV conversion unit with the frequency of the signal output from the second CV conversion unit, and outputs a signal corresponding to the comparison result.
  • the reference potential adjustment circuit receives a signal corresponding to the comparison result and outputs a signal to the first CV conversion unit or the second CV conversion unit.
  • the angular velocity sensor of the present disclosure has high accuracy, it is useful as an angular velocity sensor used for, for example, control of a steering attitude of an automobile.
  • FIG. 1 The figure which shows the angular velocity sensor element with which the angular velocity sensor of this Embodiment is provided.
  • An enlarged view of a part of FIG. An enlarged view of a part of FIG.
  • the figure which shows the drive operation of the same angular velocity sensor element The figure which shows the detection operation of the same angular velocity sensor element Block diagram showing a drive circuit and a detection circuit connected to the angular velocity sensor element Block diagram showing a reference potential supply circuit connected to the same angular velocity sensor element
  • FIG. 1 is a top view showing an angular velocity sensor element 10 provided in the angular velocity sensor of the present embodiment.
  • 2A and 2B are enlarged views of a part of FIG.
  • the upper cover provided in the angular velocity sensor element 10 is omitted for convenience of explanation.
  • 2 ⁇ / b> A, and 2 ⁇ / b> B, the symbols representing hatching, painting, and spring 28 are shown in FIG. 8.
  • the angular velocity sensor element 10 includes a lever 16a, a lever 16b, a movable portion 22a, a movable portion 22b, a movable portion 22c, a movable portion 22d, a movable portion 22e, a movable portion 22f, a movable portion 22g, a movable portion 22h, a weight portion 24a, and a weight portion.
  • 24b a spring 28 (flexure), a fixing portion 32a, a fixing portion 32b, a fixing portion 32c, and a fixing portion 32d.
  • a drive electrode 35a, a drive electrode 35b, a monitor electrode 34a, a monitor electrode 34b, a sense electrode 36a, a sense electrode 36b, a sense drive electrode 37a, and a sense drive electrode 37b are provided.
  • the monitor electrode 34a and the monitor electrode 34b may be collectively referred to as the monitor electrode 34.
  • the drive electrode 35a and the drive electrode 35b may be collectively referred to as the drive electrode 35.
  • the sense electrode 36a and the sense electrode 36b may be collectively referred to as the sense electrode 36.
  • the sense drive electrode 37a and the sense drive electrode 37b may be collectively referred to as the sense drive electrode 37.
  • the weight part 24a and the weight part 24b may be collectively referred to as the weight part 24.
  • the lever 16a is connected to the movable portion 22a and the movable portion 22e via a spring 28.
  • the lever 16b is connected to the movable portion 22c and the movable portion 22g via a spring 28.
  • the lever 16a and the lever 16b transmit vibration from the weight portion 24a to the weight portion 24b (or from the weight portion 24b to the weight portion 24a).
  • the weight portion 24a and the weight portion 24b vibrate in the same phase (in the Y-axis direction) or in opposite phases.
  • the movable parts 22a to 22d are connected to the weight part 24a via the spring 28.
  • the movable parts 22a to 22d are arranged so as to surround the four sides of the weight part 24a.
  • the movable portion 22a has a comb tooth portion 22a1.
  • the comb-tooth portion 22a1 is provided with a certain gap from the drive electrode 35a and the monitor electrode 34a.
  • the movable part 22b has a comb tooth part 22b1.
  • the comb-tooth portion 22b1 is provided with a certain gap from the sense electrode 36b and the sense drive electrode 37b.
  • the movable part 22c has a comb tooth part 22c1.
  • the comb-tooth portion 22c1 is provided with a certain gap from the drive electrode 35b and the monitor electrode 34b.
  • the movable portion 22d has a comb tooth portion 22d1.
  • the comb-tooth portion 22d1 is provided with a certain gap from the sense electrode 36a and the sense drive electrode 37a.
  • the movable portions 22e to 22h are connected to the weight portion 24b via the spring 28.
  • the movable parts 22e to 22h are arranged so as to surround the four sides of the weight part 24b.
  • the movable part 22e has a comb tooth part 22e1.
  • the comb-tooth portion 22e1 is provided with a certain gap from the drive electrode 35c and the monitor electrode 34c.
  • the movable part 22f has a comb tooth part 22f1.
  • the comb-tooth portion 22f1 is provided with a certain gap from the sense electrode 36c and the sense drive electrode 37c.
  • the movable part 22g has a comb tooth part 22g1.
  • the comb tooth portion 22g1 is provided with a certain gap from the drive electrode 35d and the monitor electrode 34d.
  • the movable portion 22h has a comb tooth portion 22h1.
  • the comb tooth portion 22h1 is provided with a certain gap between the sense electrode 36d and the sense drive electrode 37d.
  • the drive electrode 35a applies an electrostatic force to the comb tooth portion 22a1.
  • the drive electrode 35b applies an electrostatic force to the comb tooth portion 22c1.
  • the movable part 22a and the movable part 22c vibrate in the Y-axis direction.
  • the vibration of the movable part 22a and the movable part 22c is transmitted to the weight part 24a via the spring 28, so that the weight part 24a vibrates in the Y-axis direction.
  • the drive electrode 35c applies an electrostatic force to the comb tooth portion 22e1.
  • the drive electrode 35d applies an electrostatic force to the comb tooth portion 22g1.
  • the movable part 22e and the movable part 22g vibrate in the Y-axis direction.
  • the vibration of the movable part 22e and the movable part 22g is transmitted to the weight part 24b via the spring 28, so that the weight part 24b vibrates in the Y-axis direction.
  • the weight portion 24a vibrates in the Y-axis direction.
  • a Coriolis force acts on the weight portion 24a, thereby generating vibration in the X-axis direction in the weight portion 24a.
  • the movable portion 22b and the movable portion 22d vibrate in the X-axis direction.
  • the weight portion 24b vibrates in the Y-axis direction as described above.
  • a Coriolis force acts on the weight portion 24b, thereby generating vibration in the X-axis direction in the weight portion 24b.
  • the movable portion 22f and the movable portion 22h vibrate in the X-axis direction.
  • the gap between the comb tooth portion 22b1 and the comb tooth portion 22d1 is changed by the vibration in the X-axis direction of the movable portion 22b and the movable portion 22d.
  • This change in gap is detected by a detection circuit described later. Thereby, the angular velocity can be detected.
  • the gap between the comb tooth portion 22f1 and the comb tooth portion 22h1 is changed by the vibration in the X-axis direction of the movable portion 22f and the movable portion 22h.
  • This change in gap is detected by a detection circuit described later. Thereby, the angular velocity can be detected.
  • the fixing portions 32a to 32d support each member via the spring 28.
  • FIG. 3 is a diagram showing a driving operation of the angular velocity sensor element.
  • the symbols representing hatching, filling, and spring 28 in FIG. 3 are shown in FIG.
  • the white arrow in FIG. 3 represents the direction of force.
  • the drive electrode 35a generates an electrostatic force at the comb tooth portion 22a1 by applying a drive voltage from a drive circuit described later.
  • the drive electrode 35b generates an electrostatic force in the comb tooth portion 22c1 by applying a drive voltage from a drive circuit described later.
  • the drive electrode 35c generates an electrostatic force in the comb tooth portion 22e1 by applying a drive voltage from a drive circuit described later.
  • the drive electrode 35d generates an electrostatic force in the comb tooth portion 22g1 by applying a drive voltage from a drive circuit described later.
  • the drive voltages applied to the drive electrode 35c and the drive electrode 35d are opposite in phase to each other, thereby changing the balance of the electrostatic force, and the weight portion 24b vibrates in the Y-axis direction.
  • the drive voltage applied to the drive electrode 35a and the drive electrode 35c is in phase, so that the weight portion 24a and the weight portion 24b vibrate in phase with each other, and the drive voltage applied to the drive electrode 35a and the drive electrode 35c is By setting it as a reverse phase, the weight part 24a and the weight part 24b vibrate mutually in a reverse phase.
  • FIG. 4 is a diagram showing the detection operation of the angular velocity sensor element.
  • the symbols representing hatching, painting, and spring 28 in FIG. 4 are shown in FIG. Moreover, the white arrow in FIG. 4 represents the direction of force.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a driving circuit 510 and a detection circuit 520 of the angular velocity sensor.
  • the drive circuit 510 drives the weight part 24a and the weight part 24b.
  • the detection circuit 520 detects the displacement of the weight part 24a and the weight part 24b caused by the Coriolis force.
  • the control circuit 50 includes a reference potential supply circuit 60, a drive circuit 510, and a detection circuit 520.
  • the reference potential supply circuit 60 includes a monitor signal CV conversion unit 61, a sense signal CV conversion unit 62, a frequency comparator 63, and a reference potential adjustment circuit 64.
  • the monitor signal CV conversion unit 61 is connected to the angular velocity sensor element 10 through the monitor electrode 34b, and electrostatic force generated between each monitor electrode and each comb tooth portion when the angular velocity sensor element 10 vibrates in the Y-axis direction. A change in capacitance is detected, and the monitor capacitance is converted into a monitor signal 65 that is a voltage value corresponding to the capacitance change.
  • the sense signal CV conversion unit 62 is connected to the angular velocity sensor element 10 through the sense electrode 36, and the capacitance generated between the sense electrode 36 and the comb tooth portion when the angular velocity sensor element 10 vibrates in the X-axis direction. , And the sense capacitance is converted into a sense signal 66 that is a voltage signal corresponding to the capacitance change.
  • the frequency comparator 63 compares the frequencies of the monitor signal 65 and the sense signal 66 and sends a control signal corresponding to the frequency difference to the reference potential adjustment circuit 64.
  • the reference potential adjustment circuit 64 changes the reference potential of the monitor signal CV conversion unit 61 and the sense signal CV conversion unit 62 according to the control signal received from the frequency comparator 63.
  • the drive circuit 510 includes a PLL (phase locked loop) 511, an AGC (auto gain control) 512, and a drive drive circuit 513.
  • PLL phase locked loop
  • AGC auto gain control
  • the PLL 511 detects the phase of the monitor signal 65 received from the monitor signal CV conversion unit 61, and generates a control signal whose phase is synchronized with the monitor signal.
  • the AGC 512 detects the amplitude of the monitor signal 65 and sends a control signal for controlling the amplitude of the drive signal to the drive drive circuit 513 so that the angular velocity sensor element 10 vibrates with a predetermined amplitude.
  • the drive drive circuit 513 controls the amplitude of the drive voltage according to the control signal received from the AGC 512, and applies the drive voltage to the angular velocity sensor element 10 through the drive electrode 35.
  • the detection circuit 520 includes a detection circuit 521, a sense signal control circuit 522, a sense drive circuit 523, an LPF (LowFPass Filter) 524, and an output circuit 525.
  • a detection circuit 521 a sense signal control circuit 522, a sense drive circuit 523, an LPF (LowFPass Filter) 524, and an output circuit 525.
  • LPF LowFPass Filter
  • the detection circuit 521 performs synchronous detection on the sense signal 66 received from the sense signal CV conversion unit 62 in accordance with a control signal whose phase is synchronized with the monitor signal generated by the PLL 511.
  • the sense signal control circuit 522 converts the post-detection signal subjected to synchronous detection by the detection circuit 521 into an angular velocity amount, and controls the amplitude of the sense drive signal so as to suppress detection vibration of the angular velocity sensor element 10 from the obtained angular velocity amount. A control signal is generated.
  • the sense drive circuit 523 controls the amplitude of the sense drive voltage according to the control signal received from the sense signal control circuit 522, and applies the sense drive voltage to the angular velocity sensor element 10 through the sense drive electrode 37.
  • the LPF 524 converts the detected angular velocity amount into an angular velocity signal having only a desired frequency band by passing the angular velocity amount obtained by the sense signal control circuit 522 through a low-pass filter.
  • the output circuit 525 converts the output format of the angular velocity signal obtained by the LPF 524 and outputs it as a sensor signal to the outside.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a circuit for supplying a reference potential to the angular velocity sensor element (reference potential supply circuit 60).
  • the reference potential supply circuit 60 includes a monitor signal CV converter 61, a sense signal CV converter 62, a frequency comparator 63, and a reference potential adjustment circuit 64.
  • the monitor signal CV converter 61 includes a CV converter 61a and a differential amplifier 61b. have.
  • the CV conversion circuit 61a detects a change in capacitance generated between the monitor electrode 34 and the comb tooth portion, and converts the monitor capacitance into a voltage value corresponding to the change in capacitance.
  • the CV conversion circuit 61a includes an amplifier 61a1 and an amplifier 61a2.
  • the non-inverting input terminals (+ terminals in the figure) of the amplifiers 61a1 and 61a2 are electrically connected to the reference potential adjustment circuit 64.
  • the inverting input terminal of the amplifier 61a1 is connected to the monitor electrode 34b.
  • the inverting input terminal of the amplifier 61a2 is connected to the monitor electrode 34a.
  • the differential amplifier circuit 61b differentially amplifies the voltages output from the CV conversion circuit 61a and having phases opposite to each other at a predetermined magnification, and outputs it as a monitor signal 65.
  • the sense signal CV conversion unit 62 includes a CV conversion circuit 62a and a differential amplifier circuit 62b.
  • the CV conversion circuit 62a detects a change in capacitance generated between the sense electrode 36 and the comb tooth portion, and converts the sense capacitance into a voltage value corresponding to the change in capacitance.
  • the CV conversion circuit 62a includes an amplifier 62a1 and an amplifier 62a2.
  • the non-inverting input terminals (+ terminals in the drawing) of the amplifiers 62a1 and 62a2 are electrically connected to the reference potential adjustment circuit 64.
  • the inverting input terminal of the amplifier 62a1 is connected to the sense electrode 36d.
  • the inverting input terminal of the amplifier 62a2 is connected to the sense electrode 36c.
  • the differential amplifier circuit 61b differentially amplifies the voltages output from the CV conversion circuit 61a and having phases opposite to each other at a predetermined magnification, and outputs the amplified signal as a sense signal 66.
  • the frequency comparator 63 compares the frequencies of the monitor signal 65 and the sense signal 66, generates a control signal according to the frequency difference, and sends it to the reference potential adjustment circuit 64.
  • the reference potential adjustment circuit 64 includes amplifiers (variable gain amplifier 64a and variable gain amplifier 64b in the figure) whose magnification is variable, and monitors the monitor by changing the magnification according to the control signal received from the frequency comparator 63.
  • the reference potential 67 and the sense reference potential 68 are controlled independently.
  • the monitor electrode 34 which is the other input of the CV conversion circuit 61a becomes the same potential as the monitor reference potential 67 due to the imaginary short characteristic. At this time, the potential difference between the monitor electrode 34 and the comb tooth portion changes, and a change in electrostatic force occurs. By controlling the change in electrostatic force, the vibration frequency in the Y-axis direction of the weight portion can be adjusted.
  • the sense electrode 36 as the other input of the CV conversion circuit 62a becomes the same potential as the sense reference potential 68 due to the imaginary short characteristic.
  • the potential difference between the sense electrode 36 and the comb tooth portion changes, and a change in electrostatic force occurs.
  • the vibration frequency in the X-axis direction of the weight portion can be adjusted.
  • the frequency comparator 63 compares the frequencies so that the frequencies of the monitor signal 65 and the sense signal 66 always coincide, and operates to generate a control signal, whereby the X-axis direction and the Y-axis of the angular velocity sensor element 10 are operated. Control is performed so that the vibration frequency in the direction always matches. As a result, the vibration efficiency in the X-axis direction of the angular velocity sensor element 10 at the time of angular velocity detection increases, and the angular velocity can be detected with high accuracy.
  • FIG. 7 is a schematic diagram of an angular velocity sensor 70 including the angular velocity sensor element 10.
  • the angular velocity sensor 70 includes an angular velocity sensor element 10, a cap 72, a circuit board 76, and a package 78.
  • the angular velocity sensor element 10 is sandwiched between the upper lid 12 and the lower lid 14. A part of the angular velocity sensor element 10 is exposed from the upper lid 12, and an electrode 10a is provided on the exposed portion.
  • the angular velocity sensor element 10 is disposed on the circuit board 76 and is electrically connected to the electrode 76a of the circuit board 76 using a bonding wire or the like.
  • the circuit board 76 has a drive circuit, a detection circuit, and a reference potential supply circuit.
  • Package 78 accommodates angular velocity sensor element 10 and circuit board 76.
  • the package 78 is, for example, a ceramic package.
  • the present invention is not limited to this, and the package 78 may be a PCB (Printed Circuit Board).
  • the cap 72 seals the package 78.
  • the cap 72 is a plate-like member, for example.
  • the present invention is not limited to this, and a resin for molding the angular velocity sensor element 10 and the circuit board 76 may be used.
  • the technique according to the present embodiment can also be described as a control method of the angular velocity sensor 70 including the angular velocity sensor element 10 having the monitor electrode 34, the drive electrode 35, the sense electrode 36, and the weight portion 24.
  • This control method includes first to fourth steps.
  • the signal from the monitor electrode is CV converted.
  • the signal from the sense electrode is CV converted.
  • the signal CV converted in the first step is compared with the signal CV converted in the second step.
  • a signal supplied from the monitor electrode and / or to the sense electrode is changed based on the comparison result obtained in the third step.
  • the fourth step is a step of changing the signal supplied to the monitor electrode and the signal supplied to the sense electrode independently of each other.
  • the senor of the present disclosure is highly accurate, it is useful, for example, as a sensor used for automobile control.

Abstract

角速度センサは、角速度センサ素子と、駆動回路と、検出回路と、基準電位供給回路と、を備える。角速度センサ素子は、モニタ電極、駆動電極、センス電極及び錘部を有する。駆動回路は、駆動電極へ電気信号を印加して錘部を駆動する。検出回路は、センス電極から錘部の変位により生じる電気信号が入力される。基準電位供給回路は、角速度センサ素子に基準電位を供給する。基準電位供給回路は、第１ＣＶ変換部と、第２ＣＶ変換部と、比較器と、基準電位調整回路と、を有する。第１ＣＶ変換部は、モニタ電極に接続する。第２ＣＶ変換部は、センス電極に接続する。比較器は、第１ＣＶ変換部から出力される信号の周波数と第２ＣＶ変換部から出力される信号の周波数とを比較し、当該比較結果に応じた信号を出力する。基準電位調整回路は、比較結果に応じた信号が入力され、第１ＣＶ変換部又は第２ＣＶ変換部へ信号を出力する。

Description

角速度センサおよび角速度センサの制御方法
　本発明は、自動車の制御等に用いられる角速度センサに関するものである。
　従来、高精度な角速度センサを提供する目的で、駆動周波数と検出周波数を一致させる制御（モードマッチ制御）を採用するセンサが知られている。この様な角速度センサにする先行技術文献としては、例えば、特許文献１、２が知られている。
米国特許第８０６１２０１号明細書 米国特許第８３２２２１３号明細書
　しかしながら、従来のセンサでは増大し続けている高精度化への要求に応えるには不十分である。そこで本開示は、精度、あるいは、信頼性を向上した角速度センサを提供する。
　上記目的を解決するために本開示は、角速度センサ素子と、駆動回路と、検出回路と、基準電位供給回路と、を備える。角速度センサ素子は、モニタ電極、駆動電極、センス電極及び錘部を有する。駆動回路は、駆動電極へ電気信号を印加して錘部を駆動する。検出回路は、センス電極から錘部の変位により生じる電気信号が入力される。基準電位供給回路は、角速度センサ素子に基準電位を供給する。基準電位供給回路は、第１ＣＶ変換部（Ｃはキャパシタンス、Ｖは電圧）と、第２ＣＶ変換部と、比較器と、基準電位調整回路と、を有する。第１ＣＶ変換部は、モニタ電極に接続する。第２ＣＶ変換部は、センス電極に接続する。比較器は、第１ＣＶ変換部から出力される信号の周波数と第２ＣＶ変換部から出力される信号の周波数とを比較し、当該比較結果に応じた信号を出力する。基準電位調整回路は、比較結果に応じた信号が入力され、第１ＣＶ変換部又は第２ＣＶ変換部へ信号を出力する。
　本開示の角速度センサは、高精度であるので、例えば、自動車の舵姿勢制御等に用いる角速度センサとして有用である。
本実施の形態の角速度センサが備える角速度センサ素子を示す図 図１の一部を拡大した図 図１の一部を拡大した図 同角速度センサ素子の駆動動作を示す図 同角速度センサ素子の検出動作を示す図 同角速度センサ素子に接続される駆動回路及び検出回路を示すブロック図 同角速度センサ素子に接続される基準電位供給回路を示すブロック図 同角速度センサ素子を備える角速度センサの模式図 ハッチング、塗りつぶし、およびバネを表す記号の説明図
　以下、本開示の実施の形態における角速度センサについて図面を参照しながら説明する。
　図１は、本実施の形態の角速度センサが備える角速度センサ素子１０を示す上面図である。図２Ａおよび図２Ｂは、図１の一部を拡大した図である。なお、図１、図２Ａおよび図２Ｂでは角速度センサ素子１０が備える上蓋は、説明の便宜の為に省略する。なお、図１、図２Ａおよび図２Ｂにおけるハッチングや塗りつぶし、バネ２８を表す記号については、図８に示されている。
　角速度センサ素子１０は、レバー１６ａ、レバー１６ｂ、可動部２２ａ、可動部２２ｂ、可動部２２ｃ、可動部２２ｄ、可動部２２ｅ、可動部２２ｆ、可動部２２ｇ、可動部２２ｈ、錘部２４ａ、錘部２４ｂ、バネ２８（ｆｌｅｘｕｒｅ）、固定部３２ａ、固定部３２ｂ、固定部３２ｃ、固定部３２ｄを備える。さらに、駆動電極３５ａ、駆動電極３５ｂ、モニタ電極３４ａ、モニタ電極３４ｂ、センス電極３６ａ、センス電極３６ｂ、センス駆動電極３７ａ、センス駆動電極３７ｂを備える。なお、モニタ電極３４ａ、モニタ電極３４ｂを総称してモニタ電極３４と記載してもよい。駆動電極３５ａ、駆動電極３５ｂを総称して駆動電極３５と記載してもよい。センス電極３６ａ、センス電極３６ｂを総称してセンス電極３６と記載してもよい。センス駆動電極３７ａ、センス駆動電極３７ｂを総称してセンス駆動電極３７と記載してもよい。錘部２４ａ、錘部２４ｂを総称して錘部２４と記載してもよい。
　レバー１６ａは、可動部２２ａ及び可動部２２ｅにバネ２８を介して接続される。レバー１６ｂは、可動部２２ｃ及び可動部２２ｇにバネ２８を介して接続される。レバー１６ａ、レバー１６ｂは、錘部２４ａから錘部２４ｂへ（あるいは錘部２４ｂから錘部２４ａへ）振動を伝達する。これにより、錘部２４ａ、錘部２４ｂが互いに（Ｙ軸方向に）同相、あるいは逆相で振動する。
　可動部２２ａ～２２ｄは、錘部２４ａとバネ２８を介して接続される。可動部２２ａ～２２ｄは、錘部２４ａの四方を囲むように配置される。
　可動部２２ａは、櫛歯部２２ａ１を有する。櫛歯部２２ａ１は、駆動電極３５ａ及びモニタ電極３４ａと一定のギャップを空けて設けられている。
　可動部２２ｂは、櫛歯部２２ｂ１を有する。櫛歯部２２ｂ１は、センス電極３６ｂ及びセンス駆動電極３７ｂと一定のギャップを空けて設けられている。
　可動部２２ｃは、櫛歯部２２ｃ１を有する。櫛歯部２２ｃ１は、駆動電極３５ｂ及びモニタ電極３４ｂと一定のギャップを空けて設けられている。
　可動部２２ｄは、櫛歯部２２ｄ１を有する。櫛歯部２２ｄ１は、センス電極３６ａ及びセンス駆動電極３７ａと一定のギャップを空けて設けられている。
　可動部２２ｅ～２２ｈは、錘部２４ｂとバネ２８を介して接続される。可動部２２ｅ～２２ｈは、錘部２４ｂの四方を囲むように配置される。
　可動部２２ｅは、櫛歯部２２ｅ１を有する。櫛歯部２２ｅ１は、駆動電極３５ｃ及びモニタ電極３４ｃと一定のギャップを空けて設けられている。
　可動部２２ｆは、櫛歯部２２ｆ１を有する。櫛歯部２２ｆ１は、センス電極３６ｃ及びセンス駆動電極３７ｃと一定のギャップを空けて設けられている。
　可動部２２ｇは、櫛歯部２２ｇ１を有する。櫛歯部２２ｇ１は、駆動電極３５ｄ及びモニタ電極３４ｄと一定のギャップを空けて設けられている。
　可動部２２ｈは、櫛歯部２２ｈ１を有する。櫛歯部２２ｈ１は、センス電極３６ｄ及びセンス駆動電極３７ｄ一定のギャップを空けて設けられている。
　駆動電極３５ａは、櫛歯部２２ａ１に静電力を印加する。駆動電極３５ｂは、櫛歯部２２ｃ１に静電力を印加する。これにより、可動部２２ａおよび可動部２２ｃはＹ軸方向に振動する。この可動部２２ａおよび可動部２２ｃの振動がバネ２８を介して錘部２４ａに伝達されることにより、錘部２４ａがＹ軸方向に振動する。
　駆動電極３５ｃは、櫛歯部２２ｅ１に静電力を印加する。駆動電極３５ｄは、櫛歯部２２ｇ１に静電力を印加する。これにより、可動部２２ｅおよび可動部２２ｇはＹ軸方向に振動する。この可動部２２ｅおよび可動部２２ｇの振動がバネ２８を介して錘部２４ｂに伝達されることにより、錘部２４ｂがＹ軸方向に振動する。
　錘部２４ａは、前述の通りＹ軸方向に振動する。この振動状態において、外部から角速度が印加されると、コリオリの力が錘部２４ａに作用することにより、錘部２４ａにＸ軸方向の振動が発生する。このＸ軸方向の振動に起因して可動部２２ｂおよび可動部２２ｄがＸ軸方向に振動する。
　錘部２４ｂは、前述の通りＹ軸方向に振動する。この振動状態において、外部から角速度が印加されると、コリオリの力が錘部２４ｂに作用することにより、錘部２４ｂにＸ軸方向の振動が発生する。このＸ軸方向の振動に起因して可動部２２ｆおよび可動部２２ｈがＸ軸方向に振動する。
　センス電極３６ａ、センス電極３６ｂは、可動部２２ｂおよび可動部２２ｄのＸ軸方向振動により、櫛歯部２２ｂ１と櫛歯部２２ｄ１との間のギャップが変化する。このギャップの変化を後述する検出回路で検出する。これにより、角速度が検出できる。
　センス電極３６ｃ、センス電極３６ｄは、可動部２２ｆおよび可動部２２ｈのＸ軸方向振動により、櫛歯部２２ｆ１と櫛歯部２２ｈ１との間のギャップが変化する。このギャップの変化を後述する検出回路で検出する。これにより、角速度が検出できる。
　固定部３２ａ～３２ｄは、バネ２８を介して各部材を支持する。
　図３は、角速度センサ素子の駆動動作を示す図である。なお、図３におけるハッチングや塗りつぶし、バネ２８を表す記号については、図８に示されている。また、図３における白抜きの矢印は、力の方向を表す。
　駆動電極３５ａは後述する駆動回路からドライブ電圧を印加することで、櫛歯部２２ａ１に静電力を発生させる。駆動電極３５ｂは後述する駆動回路からドライブ電圧を印加することで、櫛歯部２２ｃ１に静電力を発生させる。駆動電極３５ａと駆動電極３５ｂに印加するドライブ電圧は互いに逆相とすることで静電力のつり合いの変化が発生し、錘部２４ａがＹ軸方向に振動する。
　駆動電極３５ｃは後述する駆動回路からドライブ電圧を印加することで、櫛歯部２２ｅ１に静電力を発生させる。駆動電極３５ｄは後述する駆動回路からドライブ電圧を印加することで、櫛歯部２２ｇ１に静電力を発生させる。駆動電極３５ｃと駆動電極３５ｄに印加するドライブ電圧は互いに逆相とすることで静電力のつり合いの変化が発生し、錘部２４ｂがＹ軸方向に振動する。
　このとき、駆動電極３５ａと駆動電極３５ｃに印加するドライブ電圧を同相とすることで錘部２４ａと錘部２４ｂとが互いに同相に振動し、駆動電極３５ａと駆動電極３５ｃに印加されるドライブ電圧を逆相とすることで錘部２４ａと錘部２４ｂとが互いに逆相に振動する。
　図４は、角速度センサ素子の検出動作を示す図である。なお、図４におけるハッチングや塗りつぶし、バネ２８を表す記号については、図８に示されている。また、図４における白抜きの矢印は、力の方向を表す。
　ドライブ電圧による静電力でＹ軸方向に振動している錘部２４ａおよび錘部２４ｂに対して、垂直方向（Ｚ軸）に外部から角速度が印加されると、直行方向（Ｘ軸）にコリオリの力が作用し、錘部２４ａおよび錘部２４ｂがＸ軸方向に振動する。
　錘部２４ａにＸ軸方向の振動が発生すると、櫛歯部２２ｂ１、櫛歯部２２ｄ１とセンス電極３６ａ、センス電極３６ｂとの間のギャップが変化する。このギャップの変化を静電容量の変化として後述する検出回路で検出する。
　錘部２４ｂにＸ軸方向の振動が発生すると、櫛歯部２２ｆ１、櫛歯部２２ｈ１とセンス電極３６ｃ、センス電極３６ｄとの間のギャップが変化する。このギャップの変化を静電容量の変化として後述する検出回路で検出する。
　図５は、角速度センサの駆動回路５１０及び検出回路５２０を示すブロック図である。駆動回路５１０は錘部２４ａ、錘部２４ｂを駆動する。検出回路５２０はコリオリ力に起因して生じる錘部２４ａ、錘部２４ｂの変位を検出する。
　制御回路５０は基準電位供給回路６０、駆動回路５１０、検出回路５２０から成る。
　基準電位供給回路６０はモニタ信号ＣＶ変換部６１、センス信号ＣＶ変換部６２、周波数比較器６３、基準電位調整回路６４を有する。
　モニタ信号ＣＶ変換部６１はモニタ電極３４ｂを通して角速度センサ素子１０と接続されており、角速度センサ素子１０がＹ軸方向に振動した際に各モニタ電極と各櫛歯部との間に生じた静電容量の変化を検知し、モニタ容量を容量変化に応じた電圧値であるモニタ信号６５に変換する。
　センス信号ＣＶ変換部６２はセンス電極３６を通して角速度センサ素子１０と接続されており、角速度センサ素子１０がＸ軸方向に振動した際にセンス電極３６と櫛歯部との間に生じた静電容量の変化を検知し、センス容量を容量変化に応じた電圧信号であるセンス信号６６に変換する。
　周波数比較器６３はモニタ信号６５とセンス信号６６の周波数を比較し、周波数の差分に応じた制御信号を基準電位調整回路６４に送る。
　基準電位調整回路６４は周波数比較器６３から受け取った制御信号に応じてモニタ信号ＣＶ変換部６１、センス信号ＣＶ変換部６２の基準電位を変更する。
　駆動回路５１０はＰＬＬ（phase locked loop）５１１、ＡＧＣ（auto gain control）５１２、ドライブ駆動回路５１３を有する。
　ＰＬＬ５１１はモニタ信号ＣＶ変換部６１から受け取ったモニタ信号６５の位相を検知し、モニタ信号と位相が同期した制御信号を生成する。
　ＡＧＣ５１２はモニタ信号６５の振幅を検知し、角速度センサ素子１０が所定の振幅で振動するように駆動信号の振幅を制御する制御信号をドライブ駆動回路５１３に送る。
　ドライブ駆動回路５１３はＡＧＣ５１２から受け取った制御信号に応じてドライブ電圧の振幅を制御し、駆動電極３５を通して角速度センサ素子１０にドライブ電圧を印加する。
　検出回路５２０は検波回路５２１、センス信号制御回路５２２、センス駆動回路５２３、ＬＰＦ（Low Pass Filter）５２４、出力回路５２５を有する。
　検波回路５２１はセンス信号ＣＶ変換部６２から受け取ったセンス信号６６に対して、ＰＬＬ５１１で生成されたモニタ信号と位相が同期した制御信号に従って同期検波を行う。
　センス信号制御回路５２２は検波回路５２１で同期検波を行った検波後信号を角速度量に換算し、得られた角速度量から角速度センサ素子１０の検出振動を抑制させるようにセンス駆動信号の振幅を制御する制御信号を生成する。
　センス駆動回路５２３はセンス信号制御回路５２２から受け取った制御信号に応じてセンス駆動電圧の振幅を制御し、センス駆動電極３７を通して角速度センサ素子１０にセンス駆動電圧を印加する。
　ＬＰＦ５２４はセンス信号制御回路５２２で得られた角速度量をローパスフィルタに通すことで、検知した角速度量を所望の周波数帯域のみを有する角速度信号に変換する。
　出力回路５２５はＬＰＦ５２４で得られた角速度信号に対して出力形式の変換を行い、センサ信号として外部へ出力する。
　図６は、角速度センサ素子に基準電位を供給する回路（基準電位供給回路６０）を示すブロック図である。
　基準電位供給回路６０はモニタ信号ＣＶ変換部６１、センス信号ＣＶ変換部６２、周波数比較器６３、基準電位調整回路６４から成り、モニタ信号ＣＶ変換部６１はＣＶ変換回路６１ａ、差動増幅回路６１ｂを有している。
　ＣＶ変換回路６１ａはモニタ電極３４と櫛歯部との間に生じた静電容量の変化を検知し、モニタ容量を容量変化に応じた電圧値に変換する。ＣＶ変換回路６１ａは増幅器６１ａ１、増幅器６１ａ２、を有する。増幅器６１ａ１及び増幅器６１ａ２の非反転入力端子（図中の＋の端子）は基準電位調整回路６４と電気的に接続される。増幅器６１ａ１の反転入力端子はモニタ電極３４ｂに接続される。増幅器６１ａ２の反転入力端子はモニタ電極３４ａに接続される。
　差動増幅回路６１ｂはＣＶ変換回路６１ａから出力された互いに逆相となる電圧を所定の倍率に差動増幅を行い、モニタ信号６５として出力する。
　センス信号ＣＶ変換部６２はＣＶ変換回路６２ａ、差動増幅回路６２ｂを有している。
　ＣＶ変換回路６２ａはセンス電極３６と櫛歯部との間に生じた静電容量の変化を検知し、センス容量を容量変化に応じた電圧値に変換する。ＣＶ変換回路６２ａは増幅器６２ａ１、増幅器６２ａ２、を有する。増幅器６２ａ１及び増幅器６２ａ２の非反転入力端子（図中の＋の端子）は基準電位調整回路６４と電気的に接続される。増幅器６２ａ１の反転入力端子はセンス電極３６ｄに接続される。増幅器６２ａ２の反転入力端子はセンス電極３６ｃに接続される。
　差動増幅回路６１ｂはＣＶ変換回路６１ａから出力された互いに逆相となる電圧を所定の倍率に差動増幅を行い、センス信号６６として出力する。
　周波数比較器６３はモニタ信号６５とセンス信号６６の周波数を比較し、周波数の差分に応じた制御信号を生成し、基準電位調整回路６４に送る。
　基準電位調整回路６４は倍率が可変となる増幅器（図中の可変利得増幅器６４ａ、可変利得増幅器６４ｂ）で構成され、周波数比較器６３から受け取った制御信号に応じて倍率を変更することで、モニタ基準電位６７とセンス基準電位６８をそれぞれ独立に制御する。
　モニタ基準電位６７が変化すると、イマジナリーショートの特性により、ＣＶ変換回路６１ａのもう一方の入力であるモニタ電極３４がモニタ基準電位６７と同電位となる。このとき、モニタ電極３４と櫛歯部との電位差が変化することとなり、静電力の変化が発生する。この静電力の変化を制御することで錘部のＹ軸方向の振動周波数の調整が可能となる。
　センス基準電位６８が変化すると、イマジナリーショートの特性により、ＣＶ変換回路６２ａのもう一方の入力であるセンス電極３６がセンス基準電位６８と同電位となる。このとき、センス電極３６と櫛歯部との電位差が変化することとなり、静電力の変化が発生する。この静電力の変化を制御することで錘部のＸ軸方向の振動周波数の調整が可能となる。
　ここで周波数比較器６３はモニタ信号６５とセンス信号６６の周波数が常に一致するように周波数を比較し、制御信号を生成するように動作させることで、角速度センサ素子１０のＸ軸方向とＹ軸方向の振動周波数が常に一致するように制御を行う。その結果、角速度検出時における角速度センサ素子１０のＸ軸方向の振動効率が上がることとなり、高精度な角速度の検出が可能となる。
　図７は、角速度センサ素子１０を備える角速度センサ７０の模式図である。
　角速度センサ７０は、角速度センサ素子１０、キャップ７２、回路基板７６、及びパッケージ７８を備える。
　角速度センサ素子１０は、上蓋１２と下蓋１４との間に挟まれる。角速度センサ素子１０の一部は上蓋１２から露出し、この露出した部分に電極１０ａが設けられている。角速度センサ素子１０は、回路基板７６の上に配置され、回路基板７６の電極７６ａとボンディングワイヤなどを用いて電気的に接続される。
　回路基板７６は、駆動回路、検出回路および基準電位供給回路を有する。
　パッケージ７８は、角速度センサ素子１０、及び回路基板７６を収容する。パッケージ７８は、例えば、セラミックパッケージである。但しこれに限らず、パッケージ７８はＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ　Ｂｏａｒｄ）でもよい。
　キャップ７２は、パッケージ７８を封止する。キャップ７２は、例えば、板状の部材である。但しこれに限らず、角速度センサ素子１０及び回路基板７６をモールドする樹脂でもよい。
　なお、本実施形態に係る技術をモニタ電極３４、駆動電極３５、センス電極３６及び錘部２４を有する角速度センサ素子１０を備える角速度センサ７０の制御方法であると説明する事もできる。そしてこの制御方法は、第１～第４ステップを含むものである。第１ステップは、モニタ電極からの信号をＣＶ変換する。第２ステップは、センス電極からの信号をＣＶ変換する。第３ステップは、第１ステップでＣＶ変換した信号と第２ステップでＣＶ変換した信号とを比較する。第４ステップは、第３ステップで得られた比較結果を元に前記モニタ電極から及び／又は前記センス電極に供給する信号を変化させる。ここで、第４ステップは、前記モニタ電極に供給する信号と、前記センス電極に供給する信号と、を互いに独立して変化させるステップである。
　本開示のセンサは、高精度であるので、例えば、自動車の制御等に用いるセンサとして有用である。
　１０　角速度センサ素子
　１０ａ　電極
　１２　上蓋
　１４　下蓋
　１６ａ、１６ｂ　レバー
　２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆ、２２ｇ、２２ｈ　可動部
　２２ａ１、２２ｂ１、２２ｃ１、２２ｄ１、２２ｅ１、２２ｆ１、２２ｇ１、２２ｈ１　櫛歯部
　２４、２４ａ、２４ｂ　錘部
　２８　バネ
　３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ　固定部
　３４、３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ　モニタ電極
　３５、３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ　駆動電極
　３６、３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ　センス電極
　３７、３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ　センス駆動電極
　６０　基準電位供給回路
　６１　モニタ信号ＣＶ変換部
　６１ａ、６２ａ　ＣＶ変換回路
　６１ａ１、６１ａ２、６２ａ１、６２ａ２　増幅器
　６１ｂ、６２ｂ　差動増幅回路
　６２　センス信号ＣＶ変換部
　６３　周波数比較器
　６４　基準電位調整回路
　６４ａ、６４ｂ　可変利得増幅器
　７０　角速度センサ
　７２　キャップ
　７６　回路基板
　７６ａ　電極
　７８　パッケージ
　５１０　駆動回路
　５１１　ＰＬＬ
　５１２　ＡＧＣ
　５１３　ドライブ駆動回路
　５２０　検出回路
　５２１　検波回路
　５２２　センス信号制御回路
　５２３　センス駆動回路
　５２４　ＬＰＦ
　５２５　出力回路

Claims (12)

  1. モニタ電極、駆動電極、センス電極及び錘部を有する角速度センサ素子と、
    前記駆動電極へ電気信号を印加して前記錘部を駆動する駆動回路と、
    前記センス電極から前記錘部の変位により生じる電気信号が入力される検出回路と、
    前記角速度センサ素子に基準電位を供給する基準電位供給回路と、を備え、
    前記基準電位供給回路は、
    　前記モニタ電極に接続する第１ＣＶ変換部と、
    　前記センス電極に接続する第２ＣＶ変換部と、
    　前記第１ＣＶ変換部から出力される信号の周波数と前記第２ＣＶ変換部から出力される信号の周波数とを比較し、比較結果に応じた信号を出力する比較器と、
    　前記比較結果に応じた信号が入力され、前記第１ＣＶ変換部又は前記第２ＣＶ変換部へ信号を出力する基準電位調整回路と、を有する角速度センサ。
  2. 第１ＣＶ変換部は第１増幅器と第２増幅器を有し、
    第２ＣＶ変換部は第３増幅器と第４増幅器を有し、
    前記第１増幅器及び前記第２増幅器の非反転入力端子は前記基準電位調整回路からの信号が入力される請求項１の角速度センサ。
  3. 前記モニタ電極は第１モニタ電極及び第２モニタ電極を有し、
    前記第１増幅器の反転入力端子は前記第１モニタ電極からの信号が入力され、
    前記第２増幅器の反転入力端子は前記第２モニタ電極からの信号が入力される請求項２の角速度センサ。
  4. 前記センス電極は第１センス電極及び第２センス電極を有し、
    前記第３増幅器の反転入力端子は前記第１センス電極からの信号が入力され、
    前記第４増幅器の反転入力端子は前記第２センス電極からの信号が入力される請求項２の角速度センサ。
  5. 前記基準電位調整回路は第１可変利得増幅器及び第２可変利得増幅器を有し、
    前記第１可変利得増幅器からの出力が前記第１増幅器及び前記第２増幅器の非反転入力端子に入力され、
    前記第２可変利得増幅器からの出力が前記第３増幅器及び前記第４増幅器の非反転入力端子に入力される請求項２の角速度センサ。
  6. モニタ電極、駆動電極、センス電極及び錘部を有する角速度センサ素子と、
    モニタ電極、駆動電極、センス電極と電気的に接続する回路と、を備え、
    前記回路は、
    　前記モニタ電極に接続する第１ＣＶ変換部と、
    　前記センス電極に接続する第２ＣＶ変換部と、
    　前記第１ＣＶ変換部と前記第２ＣＶ変換部とからの信号が入力され比較器と、
    　比較器からの信号が入力され、前記第１ＣＶ変換部又は前記第２ＣＶ変換部へ信号を出力する出力回路と、を有する角速度センサ。
  7. 前記第１ＣＶ変換部は第１増幅器と第２増幅器を有し、
    前記第２ＣＶ変換部は第３増幅器と第４増幅器を有し、
    前記第１増幅器及び前記第２増幅器は前記出力回路と接続される請求項６の角速度センサ。
  8. 前記モニタ電極は第１モニタ電極及び第２モニタ電極を有し、
    前記第１増幅器は前記第１モニタ電極と接続され、
    前記第２増幅器は前記第２モニタ電極と接続される請求項７の角速度センサ。
  9. 前記センス電極は第１センス電極及び第２センス電極を有し、
    前記第３増幅器は前記第１センス電極と接続され、
    前記第４増幅器は前記第２センス電極と接続される請求項７の角速度センサ。
  10. 前記出力回路は第１可変利得増幅器及び第２可変利得増幅器を有し、
    前記第１可変利得増幅器が前記第１増幅器及び前記第２増幅器に接続され、
    前記第２可変利得増幅器が前記第３増幅器及び前記第４増幅器に接続される請求項７の角速度センサ。
  11. モニタ電極、駆動電極、センス電極及び錘部を有する角速度センサ素子を備える角速度センサの制御方法であって、前記制御方法は、
    　前記モニタ電極からの信号をＣＶ変換する第１ステップと、
    　前記センス電極からの信号をＣＶ変換する第２ステップと、
    　前記第１ステップでＣＶ変換した信号と前記第２ステップでＣＶ変換した信号とを比較する第３ステップと、
    　前記第３ステップで得られた比較結果を元に前記モニタ電極又は前記センス電極に供給する信号を変化させる第４ステップと、を有する角速度センサの制御方法。
  12. 前記第４ステップは、前記モニタ電極に供給する信号と、前記センス電極に供給する信号と、を互いに独立して変化させる請求項１１の角速度センサの制御方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020203011A1 (ja) * 2019-03-29 2020-10-08 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 角速度センサ

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010092816A1 (ja) * 2009-02-13 2010-08-19 パナソニック株式会社 発振回路、発振回路の製造方法、この発振回路を用いた慣性センサ及び電子機器
US8061201B2 (en) 2007-07-13 2011-11-22 Georgia Tech Research Corporation Readout method and electronic bandwidth control for a silicon in-plane tuning fork gyroscope
US8322213B2 (en) 2009-06-12 2012-12-04 The Regents Of The University Of California Micromachined tuning fork gyroscopes with ultra-high sensitivity and shock rejection

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009037751A1 (ja) * 2007-09-19 2009-03-26 Murata Manufacturing Co., Ltd. 複合センサおよび加速度センサ
JP4645725B2 (ja) * 2008-11-05 2011-03-09 株式会社デンソー 振動型角速度センサの角速度検出方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8061201B2 (en) 2007-07-13 2011-11-22 Georgia Tech Research Corporation Readout method and electronic bandwidth control for a silicon in-plane tuning fork gyroscope
WO2010092816A1 (ja) * 2009-02-13 2010-08-19 パナソニック株式会社 発振回路、発振回路の製造方法、この発振回路を用いた慣性センサ及び電子機器
US8322213B2 (en) 2009-06-12 2012-12-04 The Regents Of The University Of California Micromachined tuning fork gyroscopes with ultra-high sensitivity and shock rejection

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3627102A4

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020203011A1 (ja) * 2019-03-29 2020-10-08 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 角速度センサ
CN113631882A (zh) * 2019-03-29 2021-11-09 松下知识产权经营株式会社 角速度传感器
US11692826B2 (en) 2019-03-29 2023-07-04 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Angular velocity sensor
JP7365647B2 (ja) 2019-03-29 2023-10-20 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 角速度センサ
CN113631882B (zh) * 2019-03-29 2023-12-12 松下知识产权经营株式会社 角速度传感器

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