(57)【要約】【課題】家屋の出入口から侵入しようとする侵入者をその者に気付かれることなく検知できる侵入者検知装置を提供する。【解決手段】玄関ポーチ３０２の表層３０３の下に、玄関ポーチ３０２に掛かる荷重の大きさに応じた信号を出力するセンサユニット１２０を設け、その出力信号に基づいて侵入者を検知できるように構成した。センサユニット１２０は、玄関ポーチ３０２に掛かる荷重によって僅かに撓む弾性板１２１と、弾性板１２１の撓み量を検知するべく弾性板１２１の板面に密着させて固定されたストレインゲージ１２２とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
家屋の出入口の屋外側床部の表層の下に、当該床部に掛かる荷重の大きさに応じた信号を出力するセンサユニットを設け、当該センサユニットの出力信号に基づいて侵入者を検知できるように構成したことを特徴とする侵入者検知装置。
【請求項２】
前記センサユニットは、
前記床部に掛かる荷重によって僅かに撓む弾性板と、
当該弾性板の撓み量を検知するべく当該弾性板の板面に密着させて固定されたストレインゲージと、を備えていることを特徴とする請求項１の侵入者検知装置。
【請求項３】
前記床部の表層の下面に接して踏み板が設けられ、当該踏み板と前記床部の土台との間に前記センサユニットが設けられており、
前記センサユニットは、
前記弾性板をその中央部が最も大きく変形し得るように前記土台の上に隙間を持たせて支承する支承部材と、
前記踏み板に掛かった荷重を前記弾性板の上面中央部に集中させるべく前記踏み板と前記弾性板との間に設けられた押圧部材とを備え、前記ストレインゲージが前記弾性板の下面中央部に設けられていることを特徴とする請求項２の侵入者検知装置。
【請求項４】
前記センサユニットを、前記踏み板の下に複数個配置したことを特徴とする請求項３の侵入者検知装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかの侵入者検知装置と、
当該侵入者検知装置のセンサユニットの出力信号に基づいて前記床部に掛かる荷重を検出し、その荷重が閾値を超えたら、侵入者を検知した旨報知する報知動作を実行する侵入者報知装置とを備えたことを特徴とするセキュリティシステム。
【請求項６】
前記侵入者報知装置は、
前記荷重が第1閾値を超えてからそれよりも大きい第２閾値に達するまでの所要時間を計測し、その所要時間が基準時間以内であれば、前記報知動作を実行することを特徴とする請求項５記載のセキュリティシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、家屋等への侵入者を検知し警報、通報等を行うセキュリティ技術に関する。より詳細には、玄関ポーチやベランダ等に設置される侵入者検知装置とこれを備えたセキュリティシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、家屋等への侵入者を検知する技術として、圧電素子を用いたセンサを地中に埋め、その上を人や動物が通ったときにセンサに加わる重量により侵入者を検知する侵入者検知方法が知られている（特許文献１、特許文献２）。この従来技術によれば、センサが地中に埋設されているため、侵入者に気付かれることなく侵入者を検知できる。
【０００３】
また、体重によってスイッチが入る仕組みのセンサ（絶縁体と導電体を交互に積層したもの）を玄関マットに組み込み、その玄関マットが踏まれたときにセンサに加わる重量（体重）により侵入者を検知する侵入者検知装置も知られている（特許文献３）。この従来技術によれば、センサを内蔵した玄関マットを玄関ポーチに設置することにより、セキュリティシステムを簡単に実現できる。また、センサが玄関マットの裏面部に設けられているため侵入者に気付かれることなく侵入者を検知できる。さらに、この従来技術では、正しい解除操作ができるか否かによって内部関係者と外部からの侵入者とを判別して、不審者の場合のみ警報を発する仕組みも取り入れている。
【０００４】
しかし、これらの従来技術には以下の問題点がある。
【０００５】
特許文献１および特許文献２記載の従来技術では、侵入者を検知するためのセンサを地中に埋設しているため、センサとして極めて高感度のものを使用する必要がある。このため側を通る車の振動などによる誤検出を防止する必要がある。その対策として、特許文献１および特許文献２記載の従来技術では、センサを構成する複数の圧電素子を、隣接する素子の分極の向きが互いに逆向きになるように接続することにより、側を通る車の振動などによる誤信号が発生しても隣同士の圧電素子によって信号が互いに打ち消されるようにしている（特許文献２第２頁左欄第３行〜第１２行）。しかし、この方法では、侵入者の検知信号が相殺されてしまうのを避ける必要上、互いに隣接する圧電素子の間隔をかなり大きくとらなければならない。このような構成は、玄関ポーチやベランダ等の狭い場所に設置される侵入者検知装置には適用し難い。したがって、特許文献１および特許文献２記載の従来技術では、玄関やベランダの窓等から家屋に侵入しようとする侵入者をその時点で検知することができない。
【０００６】
また、特許文献３の侵入者検知装置は、センサを玄関マットの裏面部に設けているという点では侵入者に気付かれ難い構造になっているといえるが、そのような玄関マットが一度普及し広く知られてしまえば、玄関マットが在ることによりかえって侵入者に検知システムの存在を知らせてしまうことになる。そうなってしまえば、センサ付きの玄関マットを設置する意味は失われてしまい、センサの付いていない普通の玄関マットをダミーとして設置することと同程度の効果しか得られなくなると考えられる。
【特許文献１】特開昭５４−１２０５９９号公報
【特許文献２】特公昭６２−２３６０号公報
【特許文献３】特開平９−２９７８９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述した従来技術の問題点を解消すべく創案されたものであり、その目的は、家屋の出入口から侵入しようとする侵入者をその者に気付かれることなく検知できる侵入者検知装置、および家屋の出入口から侵入しようとする侵入者をその者に気付かれることなく検知し警報や通報を行うセキュリティシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明の侵入者検知装置は、家屋の出入口（玄関口、窓、等）の屋外側床部（玄関ポーチ、ベランダ、等）の表層の下に、当該床部に掛かる荷重の大きさに応じた信号を出力するセンサユニットを設け、当該センサユニットの出力信号に基づいて侵入者を検知できるように構成したことを特徴としている。
【０００９】
本発明の侵入者検知装置において、前記センサユニットは、前記床部に掛かる荷重によって僅かに撓む弾性板と、当該弾性板の撓み量を検知するべく当該弾性板の板面に密着させて固定されたストレインゲージと、を備えていることが望ましい。ここで、僅かに撓むとは、床部に掛かる荷重によって弾性板が撓んだ時でも、その時の屋外側床部の表層の変形（沈み）が外見上判別できない程に小さな変形量で撓むという意味である。
【００１０】
また、前記床部の表層の下面に接して踏み板を設けるとともに当該踏み板と前記床部の土台との間に前記センサユニットを設け、前記センサユニットは、前記弾性板をその中央部が最も大きく変形し得るように前記土台の上に隙間を持たせて支承する支承部材（弾性板の下面周縁部を支える硬質の環状の部材、弾性板の両端縁部を支える少なくとも一対の硬質の部材、等）と、前記踏み板に掛かった荷重を前記弾性板の上面中央部に集中させるべく前記踏み板と前記弾性板との間に設けられた押圧部材とを備え、前記ストレインゲージが前記弾性板の下面中央部に設けられていることが望ましい。
【００１１】
また、前記センサユニットを、前記踏み板の下に複数個配置しておくことが望ましい。
【００１２】
また、本発明のセキュリティシステムは、本発明の侵入者検知装置と、当該侵入者検知装置のセンサユニットの出力信号に基づいて前記床部に掛かる荷重を検出し、その荷重が閾値を超えたら、侵入者を検知した旨報知する報知動作を実行する侵入者報知装置とを備えたことを特徴としている。
【００１３】
本発明のセキュリティシステムにおいて、前記侵入者報知装置は、前記荷重が第1閾値を超えてからそれよりも大きい第２閾値に達するまでの所要時間を計測し、その所要時間が基準時間以内であれば、前記報知動作を実行することが望ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の侵入者検知装置は、家屋の出入口の屋外側床部の表層の下に、当該床部に掛かる荷重の大きさに応じた信号を出力するセンサユニットを設け、当該センサユニットの出力信号に基づいて侵入者を検知できるように構成したので、玄関ポーチやベランダ等の狭い場所に設置して侵入者に気付かれることなくその侵入者を検知できる。
【００１５】
本発明のセキュリティシステムは、家屋の出入口から侵入しようとする侵入者を本発明の侵入者検知装置により検知するので、家屋の出入口から侵入しようとする侵入者をその者に気付かれることなく検知し警報や通報を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１は本発明のセキュリティシステムの構成例を示すブロック図である。図２は図１のセキュリティシステムを玄関からの侵入者を検知するシステムに適用した例を示す概念図である。図３（Ａ）は図１のセキュリティシステムを構成する侵入者検知装置の形態例を示す断面図である。図３（Ｂ）は図１のセキュリティシステムを構成する侵入者検知装置の形態例を示す平面図である。図４（Ａ）は図３の侵入者検知装置の構成要素であるセンサユニットの断面図である。図４（Ｂ）は図３の侵入者検知装置の構成要素であるセンサユニットの平面図である。図５は図３の侵入者検知装置の回路図である。
［セキュリティシステムの構成］
図１および図２に示すように、このセキュリティシステム１は、侵入者検知装置１００と侵入者報知装置２００とを備えている。侵入者検知装置１００は家屋の出入口（この例では玄関口）３０１の屋外側床部（この例では玄関ポーチ）３０２に設けられるシステム要素であり、侵入者報知装置２００は屋内に設けられるシステム要素である。
［侵入者検知装置の構成］
図３に示すように、侵入者検知装置１００は、１枚の踏み板１１０と複数（この例では４個）のセンサユニット１２０−1〜１２０−4とを備えている。踏み板１１０とセンサユニット１２０−1〜１２０−4は共に玄関ポーチ３０２の表層３０３の下に設けられている。土台３０４には、玄関口３０１の直前に位置させて矩形状の収容穴３０５が形成されており、踏み板１１０とセンサユニット１２０−1〜１２０−4は共にこの収容穴３０５内に設けられている。
【００１８】
踏み板１１０は、玄関ポーチ３０２の表層３０３の下面に接して設けられている。つまり、踏み板１１０は玄関ポーチ３０２の表層３０３によって覆い隠されており、表層３０３の一部が踏み板１１０によって支えられている。表層３０３は、複数のタイルや舗装パネルを、セメントやコーキング剤を目地材および下地材に使用して平面的に組み合わせて構成されたものであり、踏み板１１０上の領域もそれ以外の領域も全く差異がなく、踏み板１１０の存在を外見上容易には判別できないように形成されている。
【００１９】
踏み板１１０は、その平面形状が収容穴３０５のそれとほぼ相似の矩形状の平板であり、その側面と収容穴３０５の内面との間に若干隙間ができるようにその寸法が選定されている。すなわち、踏み板１１０は、収容穴３０５内に若干遊びを持って嵌合した状態で収納されており、少なくとも上下方向への移動が許容されている。そして、踏み板１１０は、その下面四隅近傍に配置された４つのセンサユニット１２０−1〜１２０−4によって４点支持された状態で収容穴３０５の底面３０５ａ上に保持されている。
［センサユニットの構成］
図４（Ａ）に示すように、各センサユニット１２０−1〜１２０−4は、弾性板１２１とストレインゲージ１２２と支承部材１２３と押圧部材１２４とを備えている。
【００２０】
弾性板１２１は、踏み板１１０に掛かる荷重すなわち、表層３０３上に人等が乗ることによって玄関ポーチ３０２の床面に掛かる荷重によって僅かに撓む弾力性を有する円形の平板部材である（図４（Ｂ）参照）。
【００２１】
ストレインゲージ１２２は、弾性板１２１の撓み量を検知するべく弾性板１２１の下面中央部に密着させて固定されたセンサ素子であり、弾性板１２１の下面中央部に密着させて固定されている。
【００２２】
支承部材１２３は、弾性板１２１をその中央部が最も大きく変形し得るように収容穴３０５の底面３０５ａ上に隙間を持たせて支承している。支承部材１２３は、弾性板１２１の下面周縁部を支える硬質の環状の部材である（図４（Ｂ）参照）。
【００２３】
押圧部材１２４は、踏み板１１０に掛かった荷重を弾性板１２１の上面中央部に集中させるべく踏み板１１０と弾性板１２１との間に設けられた硬質の円柱状部材である（図４（Ｂ）参照）。
［センサユニットの回路構成］
図５（Ａ）に示すように、侵入者検知装置１００の回路は、ブリッジ回路１３１とブリッジ平衡回路１３２と増幅回路１３３と電源１３４とで概ね構成される。ブリッジ回路１３１を構成する４つのブリッジ抵抗のうちの１つは、侵入者検知装置１００内の４個のストレインゲージ１２２の合成抵抗からなる。４個のストレインゲージ１２２は、それらの合成抵抗が１個のストレインゲージ１２２の抵抗と等しくなるように結線されている。具体的には、図５（Ｂ）に示すように、ストレインゲージ１２２を２個ずつ並列接続するとともにその並列回路要素を直列接続することにより合成抵抗回路を実現している。これにより、踏み板１１０に掛かる平均荷重を検知できるようにしている。
【００２４】
ブリッジ平衡回路１３２は、踏み板１１０に荷重が掛かっていない時におけるブリッジ回路１３１の出力電圧が０Ｖになるように調節するための回路である。増幅回路１３３は、ブリッジ回路１３１の出力電圧を一定のゲインで増幅して侵入者報知装置２００に与える。
【００２５】
この侵入者検知装置１００は、その存在を外見上容易には判別できないようにして玄関ポーチ３０２に埋設されているので、侵入者に気付かれることなくその侵入者を検知して、そのことを示す電圧レベルの出力信号を侵入者報知装置２００に与えることができる。
［侵入者報知装置の構成］
侵入者報知装置２００は、図１に示すように、コントローラ２０１と警報器２０２と通報回路２０３と操作パネル２０４とを備えている。コントローラ２０１は、マイクロコンピュータとその周辺回路（ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ回路、等）からなる。侵入者報知装置２００、警報機２０２、通報回路２０３および操作パネル２０４は、すべてコントローラ２０１に接続されている。通報回路２０３は外部の所定の通報先端末２０５に接続されている。操作パネル２０３は、コントローラ２０１に対し各種指示を与えるための入力装置であり、侵入者検知・報知の動作モードや侵入者検出感度など各種設定の指示入力を操作パネル２０３上で行うことができる。操作パネル２０３の入力操作はユーザによりなされる。
【００２６】
コントローラ２０１内のＲＯＭには、このセキュリティシステム１を機能させるための制御プログラムおよびデータが格納されている。コントローラ２０１は、ＲＡＭを一時記憶として使用しつつ、ＲＯＭに格納されている制御プログラムおよびデータに従って各種処理を実行する。そして、コントローラ２０１は、操作パネル２０４からの指示入力に応じた制御を行う。
［セキュリティシステムの動作の概要］
このセキュリティシステム１は、玄関口３０１から侵入しようとする侵入者を、その存在を外観上容易には判別できないように玄関ポーチ３０２に埋設された侵入者検知装置１００により検知し、侵入者報知装置２００が所定の報知動作すなわち、警報機２０２による警報および通報回路２０３による通報先端末２０５への通報を行う。したがって、玄関口３０１から侵入しようとする侵入者をその者に気付かれることなく検知し警報や通報を行うことができる。
【００２７】
警報機２０２による警報の態様としては、サイレン音やブザー音の発生、警報ランプの点灯・点滅、などを挙げることができる。また、通報回路２０３による通報先端末２０５への通報の態様としては、通報先端末２０５が警備会社等の監視装置である場合は侵入者を検知したことを示す所定の信号の送信を、通報先端末２０５が携帯電話機である場合は侵入者を検知したことを告げる音声メッセージの送信を挙げることができる。
［セキュリティシステムの動作例］
図６は踏み板１１０に対して荷重が作用する位置（以下、踏み位置と記す。）に応じた検知曲線を例示している。図６の横軸と縦軸は、それぞれ荷重の大きさ（ｋｇ重）と侵入者検知装置１００の出力電圧値（ｍＶ）を示している。また、図６中のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、図７に示す踏み位置Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに対応している。図６に示すように、荷重の大きさが同じでも踏み位置が異なると侵入者検知装置１００の出力電圧値に若干の差異が生じるものの、荷重と出力電圧値との間には概ね比例関係が成立している。
【００２８】
侵入者報知装置２００のコントローラ２０１は、図６に示す荷重と出力電圧値との関係を利用して侵入者の検知を行う。その際、第１閾値Ｗ１を超える荷重が検出されてからそれよりも大きい第２閾値Ｗ２（＞Ｗ１）の荷重が検出されるまでの所要時間Ｔを計測する。そして、所要時間Ｔが基準時間Ｔ0以内であれば、所定の報知動作を行う。
【００２９】
第１閾値Ｗ１、第２閾値Ｗ２、および基準時間Ｔ0の値は操作パネル２０３上で設定でき、必要があればいつでも変更することができる。これらの値Ｗ１、Ｗ２、Ｔ0を、セキュリティシステム１の使用環境や状況、用途等に応じて適切に設定しておくことにより、使用環境等に適したセキュリティシステムを実現することができる。
【００３０】
たとえば、第２閾値Ｗ２を３０ｋｇに設定しておけば、体重が３０ｋｇ以上の人が玄関ポーチ３０２の踏み板１１０埋設領域に載った場合のみ上記所定の報知動作を行い、幼児、犬、猫など３０ｋｇよりも体重の軽いものが玄関ポーチ３０２に載った或いは通過した場合には報知動作を何も行わないようにすることができる。
【００３１】
また、第１閾値Ｗ１、第２閾値Ｗ２および基準時間Ｔ0を、それぞれ２０ｋｇ、３０ｋｇ、３０分に設定しておけば、２０ｋｇを超える荷重が検出されてから３０分以内に３０ｋｇ以上の荷重が検出された場合のみ上記所定の報知動作が行われる。これにより、積雪によって３０ｋｇ以上の荷重が掛かった場合に侵入者として誤検知してしまうのを防止できる。
［その他の実施形態］
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。
【００３２】
たとえば、上記の実施形態では、図５（Ｂ）に示すように４つのストレインゲージ１２２を並列・直列接続した合成抵抗回路の抵抗値が図５（Ａ）のブリッジ回路１３１の各ブリッジ抵抗の抵抗値（図示の例では１２０Ω）と等しくなるようにしたが、４つのストレインゲージ１２２を直列接続した合成抵抗回路を構成し、その合成抵抗回路の抵抗値（１つのストレインゲージの抵抗値が１２０Ωの場合は４８０Ω）にブリッジ回路１３１の各ブリッジ抵抗の抵抗値を一致させるようにしてもよい。
【００３３】
また、上記の実施形態では、踏み板１１０をその下面四隅近傍に配置された４つのセンサユニット１２０−1〜１２０−4によって４点支持することにより、踏み板１１０に掛かる平均荷重を検知するようにしているが、５つ以上のセンサユニット１２０を踏み板１１０の下に設けて５点以上で踏み板１１０を支持する構成としてもよい。
【００３４】
また、それとは逆に、図７に示すように、踏み板１１０の下にセンサユニット１２０を１個だけ配置した構成とすることも可能である。また、踏み板１１０の下にセンサユニット１２０を２、３個配置した構成とすることも可能である。
【００３５】
また、たとえば図８に示すように、図３（Ｂ）における4つのセンサユニット１２０−1〜１２０−4のうちの少なくとも１つのセンサユニット１２０を残し、その他のセンサユニットの代わりにセンサユニットと荷重方向における力学的特性（特に弾性）の等しい弾性体（コイルばね、板ばね、ゴム、など）１３４を配置した構成としてもよい。
【００３６】
また、踏み板１１０の下にセンサユニット１２０を１個だけ配置した構成を採用する場合には、踏み板１１０の重心位置にセンサユニット１２０を配置して、外部荷重が作用しない時の踏み板１１０の全重量をその１個のセンサユニット１２０で支えるとともに、踏み板１１０の下に弾性板１２１の変形を許容し得る程度の若干の隙間を持たせて複数の剛体を均等に配置（たとえば、矩形状の踏み板１１０を使用する場合はその四隅に配置、円形状の踏み板１１０を使用する場合はその周縁部に等間隔に配置）し、外部荷重が掛かったときにはこれら複数の剛体で踏み板１１０を支持するように構成することが望ましい。
【００３７】
また、上記の例では、ブリッジ回路１３１、ブリッジ平衡回路１３２、増幅回路１３３および電源１３４がセンサユニット１２０内に設けられていることとしたが、これらの回路は実際にはコントローラ２０１に内蔵させておくことが望ましい。
【００３８】
また、弾性板１２１およびストレインゲージ１２２を保護する目的および荷重が作用した時における床面の変形が目立たないようにする目的で、踏み板１１０と土台３０４（収容穴３０５の底面）との間またはセンサユニット１２０内等に、弾性板１２１あるいはストレインゲージ１２２の最大変形量を所定量に規制する規制部材（ストッパ、スペーサ）を設けておくことが望ましい。
【００３９】
また、上記の実施形態に示した第１閾値Ｗ１、第２閾値Ｗ２、および基準時間Ｔ0の値（２０ｋｇ、３０ｋｇ、３０分）は単なる例示であり、これらの値に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明のセキュリティシステムは、センサユニットを玄関ポーチに埋設するので、来客検知用システムとしても利用できる。また、このセンサユニットを屋内の床に設置すれば、屋内に侵入した侵入者を検知するセキュリティシステムを構築することができる。たとえば金庫前や宝飾品ショーケース前の床にこのセンサユニットを設置しておけば、これらを狙って屋内に侵入した強盗を検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明のセキュリティシステムの構成例を示すブロック図
【図２】図１のセキュリティシステムを玄関からの侵入者を検知するシステムに適用した例を示す概念図
【図３】（Ａ）は図１のセキュリティシステムを構成する侵入者検知装置の形態例を示す断面図、（Ｂ）は図１のセキュリティシステムを構成する侵入者検知装置の形態例を示す平面図
【図４】（Ａ）は図３の侵入者検知装置の構成要素であるセンサユニットの断面図、（Ｂ）は図３の侵入者検知装置の構成要素であるセンサユニットの平面図
【図５】図３の侵入者検知装置の回路図
【図６】踏み板に対して荷重が作用する位置に応じた検知曲線を例示する図
【図７】図６中の曲線に対応する位置Ａ〜Ｄを示す平面図
【図８】侵入者検知装置の別の形態例を示す平面図
【符号の説明】
【００４２】
１  セキュリティシステム
１００  侵入者検知装置
１１０  踏み板
１２０−1〜１２０−4  センサユニット
１２１  弾性板
１２２  ストレインゲージ
１２３  支承部材
１２４  押圧部材
１３１  ブリッジ回路
１３２  ブリッジ平衡回路
１３３  増幅回路
１３４  弾性体
２００  侵入者報知装置
２０１  コントローラ
２０２  警報器
２０３  通報回路
２０４  操作パネル
２０５  通報先端末
３０１  家屋の出入口
３０２  屋外側床部
３０３  表層
３０４  土台
３０５  収容穴
【図５】
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【図７】
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【図１】
2006163740.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図８】
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