(57)【要約】【課題】操作性の向上が可能な操作入力装置を提供する。【解決手段】操作入力装置１は、ベース部１０に円筒状の第１の操作部２０が回転自在に取り付けられ、この第１の操作部２０に中空及び貫通状態の第２の操作部３０が回転自在に外嵌されている。第２の操作部３０の外側に設けられた第１のダイヤルノブ３３の外周面３３０に親指を当て、第１の操作部２０の中空内に人指し指を差し込んで該指の先端を内面２１０に当てて、親指と人指し指を共に動かし、第１，第２の操作部２０，３０を所望の方向へ回転させると、ポテンショメータ５０及び反射式エンコーダ６０のそれぞれから回転操作量に応じた電気信号が出力される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定側に配設されると共に第１の指によって回転操作される第１の操作部と、
第２の指によって回転操作されると共に、前記第１の操作部の回転にかかわりなく回転できるようにして前記第１の操作部に配設された第２の操作部と、
前記第１，第２の操作部のそれぞれの回転量に応じた電気信号を個別に出力する信号生成部とを有する操作入力装置。
【請求項２】
前記第１及び第２の操作部は、共に前記第１の指を差し込み可能な開口を有し、内側に配設された操作部の内面が前記第１の指に対する操作面になる請求項１に記載の操作入力装置。
【請求項３】
前記第１，第２の操作部は、共に円筒状を成して同軸状態に配置されている請求項１に記載の操作入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操作部を指で回転することによって入力操作を行う操作入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車には、カーナビゲーション装置、空調装置、オーディオ装置等の各種の機器が搭載されている。このような機器は、例えば、ロータリースイッチ、ダイヤルスイッチ等によって呼称される回転式の操作入力装置を有しており、この操作入力装置をユーザーが操作することによって各種の制御が行えるようになっている。
【０００３】
上記操作入力装置として、例えば、回転操作ツマミ（以下、ツマミという）を３段に重ね、それぞれのツマミの回転軸を同軸にし、それぞれのツマミの回転に応じて複数の摺動子が印刷配線基板のスイッチ用接点に摺動することでスイッチとして動作する多段ロータリースイッチがある（特許文献１参照）。この構成によれば、複数のツマミを１カ所に配置してスイッチ数を１つにすることができるため、省スペース化を図ることができる。
【特許文献１】実開平６−２３１３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の多段ロータリースイッチによると、３段重ねのツマミは、個別に操作することが前提であり、複数のツマミを同時に或いは連動させて操作する様な使用法は考えられておらず、例えば、親指と人指し指を同時に用いて２次元入力等を行うことはできず、操作性の向上は難しい。
【０００５】
従って、本発明の目的は、操作性の向上が可能な操作入力装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するため、以下の操作入力装置を提供する。
［１］固定側に配設されると共に第１の指によって回転操作される第１の操作部と、第２の指によって回転操作されると共に、前記第１の操作部の回転にかかわりなく回転できるようにして前記第１の操作部に配設された第２の操作部と、前記第１，第２の操作部のそれぞれの回転量に応じた電気信号を個別に出力する信号生成部とを有する操作入力装置。
【０００７】
［２］前記第１及び第２の操作部は、共に前記第１の指を差し込み可能な開口を有し、内側に配設された操作部の内面が前記第１の指に対する操作面になる上記［１］に記載の操作入力装置であってもよい。
【０００８】
［３］前記第１，第２の操作部は、共に円筒状を成して同軸状態に配置されている上記［１］に記載の操作入力装置であってもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の操作入力装置によれば、操作性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る操作入力装置を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の正面図であり、図２は、図１（ａ）に示す操作入力装置のＡ−Ａ線における第１，第２の操作部を組み付ける前の断面図である。
【００１１】
（操作入力装置の構成）
図１及び図２に示すように、操作入力装置１は、ベース部１０と、ベース部１０に回転自在に設置された中空の第１の操作部２０と、第１の操作部２０に外嵌されると共に第１の操作部２０を軸にして回転可能で、両端に開口を有する中空の第２の操作部３０とからなる。
【００１２】
（ベース部の構成）
ベース部１０は、図２に示すように、上面に第１の操作部２０の下部を嵌入可能な内径を有するリング状のリブ１１を有しており、このリブ１１内には、印刷配線基板４０が配設され、周辺部の１箇所には光デバイス４２が配設されている。更に、ベース部１０は、ボールベアリンク１２によって第１の操作部２０を回転自在に結合するための第１の周回溝１３を有している。
【００１３】
印刷配線基板４０は、図２に示すように、摺動子４１を実装しており、ベース部１０に接着剤等により固定される。また、印刷配線基板４０は、図示しないコネクタ及びケーブルを介して後述する演算回路に電気的に接続される。
【００１４】
摺動子４１は、短冊状で弾性を有する導電性のブラシから成り、その先端部が後述する抵抗体２５に接触するように配置されている。
【００１５】
（第１の操作部の構成）
図３は、図１及び図２に示した第１の操作部の斜視図である。第１の操作部２０は、図２及び図３に示すように、長さ方向に複数のスリット２２が設けられた円筒状の本体２１と、摺動子４１が摺接可能にして底部２４に設けられた円環状の抵抗体２５と、ベース部１０の第１の周回溝１３に対向する部位に設けられた第２の周回溝２６と、隣接する２つのスリット２２間の先端部の外面に設けられた半球状の複数の凸部２７と、第２の操作部３０に対して上下方向のストッパとなる受け部２９とを備えている。
【００１６】
本体２１は、例えば、人指し指（第１の指）を内部に自由に出し入れできる開口を上端に有し、第２のダイヤルノブ２３、底部２４及び凸部２７と共に樹脂モールド等により一体に作られている。また、本体２１の内面２１０（操作面）は、挿入した指が滑らないように、凹凸等の滑り止め加工を施すのが望ましい。
【００１７】
抵抗体２５は、図３に示すように、底部２４の下面を一周する帯状の捲線抵抗、カーボン抵抗等からなり、その一端と印刷配線基板４０に設けられた摺動子４１のブラシ４１０との間の抵抗値が、第１の操作部２０の回転に応じて変化するように構成されている。ここで、抵抗体２５と摺動子４１は、ポテンショメータ（信号生成部）５０を構成している。
【００１８】
凸部２７は、図２及び図３に示すように、例えば、９０°間隔に設けられている。この凸部２７は、第２の操作部３０が第１の操作部２０から容易に抜けてしまうのを防止するもので、第２の操作部３０を第１の操作部２０に押し込んで装着したとき、第２の操作部３０に設けられた第３の周回溝３５に嵌合し、第１の操作部２０及び第２の操作部３０を個別に回転できるようにしながら、第１の操作部２０と第２の操作部３０とを結合する機能を果たしている。
【００１９】
（第２の操作部の構成）
第２の操作部３０は、図２に示すように、中空及び貫通形状の本体３２と、本体３２の一端の外周面に突出するように設けられたリング状の第１のダイヤルノブ３３と、第１のダイヤルノブ３３の下面に設けられた円環状の反射パターン３４と、上記第３の周回溝３５とを備えている。
【００２０】
本体３２は、第１のダイヤルノブ３３と共に樹脂モールド等により一体に作られている。また、第１のダイヤルノブ３３は、入力操作時に、ユーザーの親指（第２の指）等が当てられるもので、外周面に滑り止め加工が施されていることが望ましい。
【００２１】
（反射式エンコーダの構成）
図４は、図２に示す反射式エンコーダ（信号生成部）の詳細を示す図である。反射式エンコーダ６０は、図２及び図４に示す反射パターン３４と光デバイス４２から構成されている。光デバイス４２と反射パターン３４は、反射式エンコーダ６０を構成している。反射パターン３４は、図４に示すように、所定間隔に反射する部分（反射部３４１）と反射しない部分（非反射部３４２）とを交互に３６０°にわたって設けたものである。反射部３４１は、蒸着による鏡面仕上げ、反射塗料の塗布、反射シールの貼付等によって構成されている。
【００２２】
図４に示すように、反射パターン３４の下方に配設された光デバイス４２は、例えば、ＬＥＤ等による発光素子及び集光用レンズを含む発光部４２１と、フォトセンサ等による受光素子及び集光用レンズを含む受光部４２２とを１つのパッケージに収めたものである。そして、光デバイス４２は、発光部４２１及び受光部４２２の光路が、反射パターン３４の反射部３４１の１つに結ばれるように調整されている。
【００２３】
（車載用表示システムの構成）
図５は、本発明の第１の実施の形態に係る操作入力装置を適用した案内システムの構成を示す接続図である。案内システム２は、例えば、車両に搭載のカーナビゲーション装置であり、上記した操作入力装置１と、操作入力装置１の上記したポテンショメータ５０及び反射式エンコーダ６０に接続された演算装置７０と、演算装置７０に接続された液晶ディスプレイ等からなる表示装置７１とを備えて構成されている。
【００２４】
演算装置７０は、例えば、ＣＰＵを主体に構成されていると共に、記憶媒体７２、ＧＰＳ（Global Positioning System）の電波を受信する受信回路、受信した信号を処理する信号処理回路（いずれも図示せず）等を有している。
【００２５】
記憶媒体７２は、半導体メモリ、ハードディスクドライブ等からなり、ポテンショメータ５０の出力変化を表示装置７１の画面７１０のＸ方向の変位に変換すると共に反射式エンコーダ６０の出力変化を画面７１０のＹ方向の変位に変換する変換プログラム、カーナビゲーション用の地図データ、ナビゲーション実行用プログラム等が格納される。なお、ポテンショメータ５０がＹ方向用で、反射式エンコーダ６０がＸ方向用であってもよい。
【００２６】
また、演算装置７０は、ポテンショメータ５０及び反射式エンコーダ６０の出力電圧に対し、その利得を調整、即ち、分解能を変えることが可能になっている。この分解能の調整は、例えば、案内システム２の操作パネル（図示せず）に設けられた機能設定ダイヤル等を操作することにより行うことができる。具体的には、第１のダイヤルノブ３３及び第２のダイヤルノブ２３の回転速度（回転量）に対して、第１のダイヤルノブ３３及び第２のダイヤルノブ２３の分解能を「高」、「中」、「低」等のように個別に設定できるように上記変換プログラムを構成しておけばよい。なお、利得調整用に専用のキー、ダイヤル等を設けることも可能である。
【００２７】
（操作入力装置の動作）
図６は、本発明の第１の実施の形態に係る操作入力装置の操作方法を示し、（ａ）は左手で操作入力装置を操作している図、（ｂ）は右手で操作入力装置を操作している図である。なお、図６（ａ），（ｂ）は操作入力装置１を上方から見た状態を示している。以下に、図５の案内システム（カーナビゲーション装置）２を対象にして、操作入力装置１の動作を説明する。
【００２８】
例えば、図５に示す表示装置７１の画面７１０に表示されているカーナビゲーションのメニュー画面の中から希望する項目を選択する場合、まず、ユーザーは、図６（ａ）に示すように、第１の操作部２０の本体２１内に人指し指８２を差し込んで本体２１の内面２１０に人指し指８２の先端を当て、第２の操作部３０の第１のダイヤルノブ３３の外周面３３０に親指８１の先端を当てる。
【００２９】
この状態で、ユーザーは、図５に示す表示装置７１の画面７１０内の図示しないポインタを見ながら、親指８１と人指し指８２を適宜動かして第１の操作部２０及び第２の操作部３０を同方向或いは互いに異なる方向へ回転し、図５に示すように、画面７１０の位置Ｐ１から、選択したい項目が表示されている位置Ｐ２へポインタを移動させる。
【００３０】
ここで、例えば、Ｘ方向とＹ方向のポインタの動きが親指８１と人指し指８２とで同じになっていない、ポインタの動きを指毎に設定したい等の不満や要望が生じたとき、ユーザーは、第１の操作部２０と第２の操作部３０の操作に対するポテンショメータ５０及び反射式エンコーダ６０の分解能を好みの状態に設定し直すことができる。この設定は、上記したように、案内システム２の操作パネルに設けられた機能キーを操作して設定する。
【００３１】
また、操作入力装置１を右手で操作する場合、ユーザーは、図６（ｂ）に示すように、右手８３の人指し指８５を第１の操作部２０の中空部内に差し込んで本体２１の内面２１０に人指し指８５の先端を当て、第１のダイヤルノブ３３の外周面３３０に親指８４の先端を当てる。そして、親指８４と人指し指８５を動かすことによって第１の操作部２０及び第２の操作部３０を所望の方向へ回転し、図５に示すように、画面７１０の位置Ｐ１から、選択したい項目が表示されている位置Ｐ２へポインタを移動させる。なお、右手で操作する場合も、上記した右手の場合と同様に、ポテンショメータ５０及び反射式エンコーダ６０の分解能を変更可能である。
【００３２】
（第１の実施の形態の効果）
第１の実施の形態によれば、下記の効果を奏する。
（１）共に中空の第１の操作部２０と第２の操作部３０を同軸に配置し、これらを２つの指で操作できるようにしたため、直感的な水平操作が可能になり、操作性を向上させることができる。
（２）第１の操作部２０と第２の操作部３０を１つの操作入力装置１に一体的に組み込んだことにより、複数の操作内容を１つの操作入力装置１で行えるので、操作パネルにおける操作入力装置１の設置数を減らすことができる。
【００３３】
［第２の実施の形態］
図７は、本発明の第２の実施の形態に係る操作入力装置の断面図である。この断面図は、図１（ａ）のＡ−Ａ線の断面図に相当し、第２の操作部を第１の操作部に組み付ける前の状態を示している。
【００３４】
本実施の形態は、第１の実施の形態において、第２の操作部を第１の指で操作できるようにし、更に、第１の操作部２０の受け部２９を第２のダイヤルノブ２３として用いる構成にしたものであり、その他の構成は、リブ１１、反射式エンコーダ６０の配置及び本体２１の構成を除いて第１の実施の形態と同様である。
【００３５】
図７に示すように、第１の操作部２０の底部２４は、開口２８を有し、この開口２８の領域内に位置させて、光デバイス４２が印刷配線基板４０に実装されている。光デバイス４２をリブ１１から印刷配線基板４０に移設したことにより、リブ１１の直径方向の厚みを小さくしている。また、第２のダイヤルノブ２３は、受け部２９の状態のままでも特に問題はないが、入力操作時にユーザーの指が滑らないように、外周面に滑り止め加工を施すことが望ましい。
【００３６】
第２の操作部３０は、図７に示すように、第２の操作部３０の第１のダイヤルノブ３３を除去し、第１の操作部２０の本体３２が逆Ｕ字形の断面を成すように周辺が曲げられ、その内面が第１の指の操作面３８ａになると共に第１の操作部２０の本体２１に嵌入可能な嵌入溝３６を有している。
【００３７】
更に、第２の操作部３０は、本体３２の下面に底板３７が設けられ、底板３７の下面には、光デバイス４２に対向する位置に反射パターン３４が設けられている。なお、反射パターン３４と光デバイス４２との位置関係は、両者間の距離が異なるのみで、図４で説明した通りである。
【００３８】
第２の操作部３０は、第１の操作部２０に嵌入したとき、嵌入溝３６が持つ弾性力を利用して第２の操作部３０が摩擦により第１の操作部２０から抜けないようにしているが、更に第２の操作部３０と第１の操作部２０の係合を強くするには、第１の実施の形態と同様の構造にすればよい。
【００３９】
第２の実施の形態における第１の操作部２０及び第２の操作部３０に対する操作は、第１の実施の形態と同様であるので、ここでは、説明を省略する。
【００４０】
（第２の実施の形態の効果）
第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様に、直感的な水平操作が可能になり、操作性を向上させることができる。加えて、第２の操作部２０は、第１の指を本体３２の中空内に入れて内面を操作面３８ａにすることも、本体３２の外周面３８ｂを操作面にすることもできるため、多彩な操作方法を駆使することができる。
【００４１】
［第３の実施の形態］
図８は、本発明の第３の実施の形態に係る操作入力装置を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の正面図、図９は、図８（ａ）に示す操作入力装置のＢ−Ｂ線における第１，第２の操作部を組み付ける前の断面図である。
【００４２】
（操作入力装置の構成）
本実施の形態は、第１の実施の形態における第２の操作部３０に蓋３１を設けると共に第１の操作部２０の受け部２９を第２のダイヤルノブ２３として用い、更に、第２の実施の形態におけるベース部１０を用いる構成にしたものであり、その他の構成は、第１及び第２の実施の形態と同様である。
【００４３】
第１の操作部２０は、図９と図２及び図７を比べて明らかなように、上側は図２に示す第１の実施の形態と同じで、下側は図７に示す第２の実施の形態と同じ構成になっている。但し、第２のダイヤルノブ２３と第１のダイヤルノブ３３とが区別できるように、両者の外径を異ならせている。
【００４４】
第２の操作部３０は、図９と図２を比べて明らかなように、第１の実施の形態における本体３２の上面を蓋３１覆うと共に蓋３１の内面に反射パターン３４を設けたものである。反射パターン３４は、光デバイス４２に対向する位置に設けられている。なお、反射パターン３４と光デバイス４２との位置関係は、両者間の距離が異なるのみで、図４で説明した通りである。また、蓋３１の表面（図９の上面）には、使用目的を示す名称、接点位置等が印刷、刻印等によって施されている。
【００４５】
（操作入力装置の動作）
図１０は、本発明の第２の実施の形態に係る操作入力装置の操作方法を示し、（ａ）は左手で操作入力装置を操作している図、（ｂ）は右手で操作入力装置を操作している図である。なお、図１０（ａ），（ｂ）は操作入力装置１を上方から見た状態を示している。以下に、図５の案内システム（カーナビゲーション装置）２を対象にして、操作入力装置１の動作を説明する。
【００４６】
例えば、図５に示す表示装置７１の画面７１０に表示されているカーナビゲーションのメニュー画面の中から希望する項目を選択する場合、まず、ユーザーは、図１０（ａ）に示すように、第１の操作部２０の第２のダイヤルノブ２３の外周面２３０に人指し指８２の先端を当て、第２の操作部３０の第１のダイヤルノブ３３の外周面３３０に親指８１の先端を当てる。
【００４７】
この状態で、ユーザーは、図５に示す表示装置７１の画面７１０の図示しないポインタを見ながら、親指８１と人指し指８２を適宜動かして第１のダイヤルノブ３３及び第２のダイヤルノブ２３を所望の方向へ回転し、図５に示すように、画面７１０の位置Ｐ１から、選択したい項目が表示されている位置Ｐ２へポインタを移動させる。なお、上記の操作は、親指８１と人指し指８２を入れ替えて行ってもよい。
【００４８】
また、操作入力装置１を右手で操作する場合、ユーザーは、図１０（ｂ）に示すように、第１のダイヤルノブ３３の外周面３３０に親指８４を当て、第２のダイヤルノブ２３の外周面２３０に右手８３の人指し指８５を当てる。そして、親指８４と人指し指８５を動かすことによって第２のダイヤルノブ２３と第１のダイヤルノブ３３を所望の方向へ回転し、図５に示すように、画面７１０の位置Ｐ１から、選択したい項目が表示されている位置Ｐ２へポインタを移動させる。なお、上記の操作は、親指８４と人指し指８５を入れ替えて行ってもよい。
【００４９】
なお、第３の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に、ポテンショメータ５０及び反射式エンコーダ６０の分解能を好みの状態に設定することができる。
【００５０】
（第３の実施の形態の効果）
第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様に、直感的な水平操作が可能になり、操作性を向上させることができる。更に、第１のダイヤルノブ３３と第２のダイヤルノブ２３とで外径を異ならせたことにより、指の長さの異なる親指８１，８４と人指し指８２，８５を自然な指配置でダイヤルノブ２３，３３に当てることができので、操作性を向上させることができる。
【００５１】
なお、第３の実施の形態において、第１のダイヤルノブ３３が第２のダイヤルノブ２３の外径より大きいとしたが、逆であってもよい。また、第２のダイヤルノブ２３と第１のダイヤルノブ３３の外径を異ならせたが、同一径であってもよい。
【００５２】
更に、上記各実施の形態においては、信号生成部は、ポテンショメータ５０と反射式エンコーダ６０を用いるものとしたが、いずれかの方式に統一する構成であってもよい。或いは、他の動作原理に基づく信号生成部であってもよい。
【００５３】
また、上記第１，第３の実施の形態において、操作入力装置１は、第１の操作部２０と第２の操作部３０とを同軸に配置する構成であるとしたが、第１の操作部２０の本体２１及び第２の操作部３０の本体３２を略同一径にし、相互に回転自在にした状態で１つの筒体に連結する構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る操作入力装置を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の正面図である。
【図２】図２は、図１（ａ）に示す操作入力装置のＡ−Ａ線における第１，第２の操作部を組み付ける前の断面図である。
【図３】図３は、図１及び図２に示した第１の操作部の斜視図である。
【図４】図４は、図２に示した反射式エンコーダの詳細を示す図である。
【図５】図５は、本発明の第１の実施の形態に係る操作入力装置を適用した案内システムの構成を示す接続図である。
【図６】図６は、本発明の第１の実施の形態に係る操作入力装置の操作方法を示し、（ａ）は左手で操作入力装置を操作している図、（ｂ）は右手で操作入力装置を操作している図である。
【図７】図７は、本発明の第２の実施の形態に係る操作入力装置の断面図である。
【図８】図８は、本発明の第３の実施の形態に係る操作入力装置を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の正面図である。
【図９】図９は、図８（ａ）に示す操作入力装置のＢ−Ｂ線における第１，第２の操作部を組み付ける前の断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の第３の実施の形態に係る操作入力装置の操作方法を示し、（ａ）は左手で操作入力装置を操作している図、（ｂ）は右手で操作入力装置を操作している図である。
【符号の説明】
【００５５】
１…操作入力装置、２…案内システム、１０…ベース部、１１…リブ、１２…ボールベアリンク、１３…第１の周回溝、２０…第１の操作部、２１…本体、２２…スリット、２３…第２のダイヤルノブ、２４…底部、２５…抵抗体、２６…第２の周回溝、２７…凸部、２８…開口、２９…受け部、３０…第２の操作部、３１…蓋、３２…本体、３３…第１のダイヤルノブ、３４…反射パターン、３５…第３の周回溝、３６…嵌入溝、３７…底板、３８ａ…操作面、３８ｂ…外周面、４０…印刷配線基板、４１…摺動子、４２…光デバイス、５０…ポテンショメータ、６０…反射式エンコーダ、７０…演算装置、７１…表示装置、７２…記憶媒体、８０左手、８１，８４…親指、８２，８５…人指し指、８３…右手、２１０…内面、２３０…外周面、３４１…反射部、３４２…非反射部、４２１…発光部、４２２…受光部、７１０…画面、３３０…外周面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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