(57)【要約】【課題】短時間で開閉でき、温度が容易に均一になるシャッタ羽根、シャッタユニットおよび赤外線撮像装置を提供する。【解決手段】シャッタ羽根１２は、赤外線撮像装置に用いられるシャッタ羽根であって、樹脂から構成される板状のベース層２１と、ベース層２１の上に配置された金属膜２２と、を備える。金属膜２２は、ベース層２１の両面に配置されるとよい。金属膜２２は、表面に露出しているとよい。シャッタユニットは、シャッタ羽根１２と、シャッタ羽根１２によって開閉される開口部を有するシャッタ地板と、シャッタ羽根１２を駆動するアクチュエータと、を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外線撮像装置に用いられるシャッタ羽根であって、
樹脂から構成される板状のベース層と、
前記ベース層の上に配置された金属膜と、
を備えるシャッタ羽根。
【請求項２】
前記金属膜は、前記ベース層の両面に配置される、
請求項１に記載のシャッタ羽根。
【請求項３】
前記金属膜は、表面に露出している、
請求項１または２に記載のシャッタ羽根。
【請求項４】
請求項１から３の何れか１項に記載のシャッタ羽根と、
前記シャッタ羽根によって開閉される開口部を有するシャッタ地板と、
前記シャッタ羽根を駆動するアクチュエータと、
を備えるシャッタユニット。
【請求項５】
撮像素子を備える前記赤外線撮像装置に備えられるシャッタユニットであって、
前記シャッタ羽根が前記開口部を閉じたとき、前記シャッタ羽根の前記撮像素子側から見える部分に前記金属膜が配置されている、
請求項４に記載のシャッタユニット。
【請求項６】
請求項４または５に記載のシャッタユニットと、
被写体の赤外線画像を結像面に結像させるレンズと、
前記レンズを透過して結像面に結像した赤外線画像を撮像する撮像素子と、
を備える赤外線撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シャッタ羽根、シャッタユニットおよび赤外線撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
赤外線画像を得るために、赤外線撮像装置が用いられる。赤外線撮像装置では、撮像素子の画素ごとの特性の違い、筐体等から撮像素子に伝わる熱や撮像素子自体の発熱などにより、撮像した赤外線画像にムラが生じるシェーディングと呼ばれる現象が発生する。このため、均一な温度の被写体を撮像した場合であっても、赤外線画像にムラが生じる。このムラを除去するために、シェーディングによる影響を除くことが求められる。
【０００３】
特許文献１には、シェーディングによる影響を除去するために、レンズの近傍に開口部を有するシャッタユニットを設け、シャッタ羽根で開口部を閉じて均一な温度の面を撮像したときの画像データをシェーディングデータとしてメモリに記憶させておき、開口部を開いて被写体の赤外線画像を撮影したときの画像データから、記憶させておいたシェーディングデータを対応する画素毎に減算してフレームメモリへ出力する赤外線撮像装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２７４５６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の赤外線撮像装置に限らず、赤外線撮像装置では、シャッタ羽根を均一な温度にするため、シャッタ羽根は、熱伝導率の高いアルミニウムなどの金属から構成されている。しかし、金属から構成されるシャッタ羽根は大きい質量を有するため、アクチュエータにかかる負荷が大きく、シャッタ羽根を開閉するのに時間がかかるという問題がある。
【０００６】
シャッタ羽根を短時間で開閉するために、金属から構成されるシャッタ羽根より質量の小さいＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）樹脂などの樹脂から構成されるシャッタ羽根を用いることも考えられる。しかし、樹脂の熱伝導率は小さいため、樹脂から構成されるシャッタ羽根は、金属から構成されるシャッタ羽根と比較して、温度が均一になりにくいという問題を有する。
【０００７】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、短時間で開閉でき、温度が容易に均一になるシャッタ羽根、シャッタユニットおよび赤外線撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係るシャッタ羽根は、
赤外線撮像装置に用いられるシャッタ羽根であって、
樹脂から構成される板状のベース層と、
前記ベース層の上に配置された金属膜と、
を備える。
【０００９】
このようにすることで、シャッタ羽根のベース層が、質量密度の小さい樹脂から構成されるため、シャッタ羽根の質量を小さくできる。このため、シャッタ羽根をカメラに備えた場合、シャッタ羽根を駆動する際のアクチュエータの負荷を小さくすることができ、シャッタを短い時間で開閉できる。また、シャッタ羽根は、熱伝導率が高い金属膜を備えるため、シャッタ羽根の温度が容易に均一になる。このため、カメラは、シャッタ羽根を閉じた状態で、均一な温度のシャッタ羽根を撮像した赤外線画像を得ることができる。
【００１０】
例えば、金属膜は、ベース層の両面に配置されるとよい。
このようにすることで、シャッタ羽根の温度をより均一にできる。
【００１１】
例えば、前記金属膜は、表面に露出しているとよい。
このようにすることで、シャッタ羽根の表面の温度をより均一にできる。
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係るシャッタユニットは、
前記シャッタ羽根と、
前記シャッタ羽根によって開閉される開口部を有するシャッタ地板と、
前記シャッタ羽根を駆動するアクチュエータと、を備える。
【００１３】
前記シャッタユニットは、
撮像素子を備える前記赤外線撮像装置に備えられるシャッタユニットであって、
前記シャッタ羽根が前記開口部を閉じたとき、前記シャッタ羽根の前記撮像素子側から見える部分に前記金属膜が配置されているとよい。
このようにすることで、シャッタ羽根の質量をより小さくできるので、シャッタ羽根をより短い時間で開閉できる。
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明の第３の観点に係る赤外線撮像装置は、
前記シャッタユニットと、
被写体の赤外線画像を結像面に結像させるレンズと、
前記レンズを透過して結像面に結像した赤外線画像を撮像する撮像素子と、
を備える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、短時間で開閉でき、温度が容易に均一になるシャッタ羽根、シャッタユニットおよび赤外線撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施の形態に係るカメラを示す断面図である。
【図２】実施の形態に係るシャッタユニットの分解図である。
【図３】実施の形態に係るシャッタ羽根の断面図である。
【図４】実施の形態に係るシャッタ羽根の動作を示す図である。
【図５】実施の形態に係るシャッタ羽根の動作を示す図である。
【図６】実施の形態に係るカメラの構成を示すブロック図である。
【図７】（Ａ）および（Ｂ）は、実施の形態に係るシャッタ羽根の変形例を示す断面図である。
【図８】（Ａ）〜（Ｃ）は、実施の形態に係るシャッタ羽根の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（実施の形態）
以下、本発明を実施するための形態に係るシャッタ羽根を、カメラ（赤外線撮像装置）に使用されるシャッタ羽根を例に図面を参照しながら説明する。
【００１８】
本実施の形態に係るカメラ１００は、図１に示すように、レンズ１０１と、撮像素子１０２と、シャッタユニット１０３と、制御部１０４と、を備える。カメラ１００は、車載カメラや防犯カメラなどの赤外線カメラとして用いられ、動画または静止画の赤外線画像を撮像するものである。
【００１９】
レンズ１０１は、被写体の赤外線画像を結像面に結像させる。レンズ１０１は、シリコン、ゲルマニウム、フッ化カルシウムなどの赤外線を透過させる素材から構成される。
【００２０】
撮像素子１０２は、結像面に配置され、レンズ１０１によって撮像面に結像した赤外線画像を撮像し、撮像した赤外線画像を示す画像データを制御部１０４に出力する。撮像素子１０２は、例えばｐｎ接合ダイオードを感温素子として備えた熱型赤外線撮像素子から構成される。
【００２１】
シャッタユニット１０３は、撮像した赤外線画像にムラが生じるシェーディングによる影響を除去するためのシェーディング補正データを取得するために用いられるものであり、図２に示すように、シャッタ地板１１と、シャッタ羽根１２（１２Ａ〜１２Ｃ）と、アクチュエータ１３と、を備える。シャッタユニット１０３は、レンズ１０１の近傍に配置され、レンズシャッタであり、制御部１０４から出力される電気信号によって、シャッタ羽根１２を開閉する。
【００２２】
シャッタ地板１１は、シャッタ羽根１２、アクチュエータ１３などが取り付けられる支持部材であり、露光用の開口部１４を備える。
【００２３】
シャッタ羽根１２Ａ〜１２Ｃは、露光用の開口部１４を開閉するシート状部材である。シャッタ羽根１２Ａ〜１２Ｃは、図３に示すように、樹脂から構成される板状のベース層２１と、ベース層２１の上に配置された金属膜２２と、を備える。ベース層２１は、例えばＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）などの樹脂から構成される。ベース層２１の厚みＴ１は、シャッタ羽根１２の形状を保つことができる厚みであり、シャッタ羽根１２の形状や大きさによるが、例えば１０μｍ〜５００μｍである。金属膜２２は、表面に露出して配置され、ベース層２１の撮像素子１０２側の面を覆う金属の膜であり、例えばアルミニウム等の金属を蒸着法によってベース層２１の上に蒸着した蒸着膜から形成される。金属膜２２の厚みＴ２は、厚くすると熱をより伝導できるが、シャッタ羽根１２の質量が大きくなり、薄くするとシャッタ羽根１２の質量が小さくなるが、熱を伝導できにくくなる。金属膜２２の厚みＴ２は、シャッタ羽根１２の質量が大きくならず、シャッタ羽根１２の温度分布が均一になるように、シャッタ羽根１２全体に熱を伝導できる厚みであり、シャッタ羽根１２の形状や大きさなどによるが、例えば１０ｎｍ〜１０００ｎｍである。また、金属膜２２の厚みＴ２と、ベース層２１の厚みＴ１と、の比率は、シャッタ羽根１２全体に熱を伝導でき、シャッタ羽根１２の質量を小さくできる比率であり、例えば（金属膜２２の厚みＴ２）／（ベース層２１の厚みＴ１）は、０．００００２〜０．１である。
【００２４】
シャッタ羽根１２Ａは、図４および図５に示すように、その根本部に孔２３Ａを備える。シャッタ地板１１に垂設された支点軸が孔２３Ａに挿通され、シャッタ羽根１２Ａは、支点軸を支点として揺動可能となっている。また、シャッタ羽根１２Ａの根本部の近傍には、アクチュエータ１３に設けられた駆動ピン２５が貫通する貫通孔２４Ａが設けられている。アクチュエータ１３が、駆動ピン２５を図４に示す位置から反時計回りに回転させると、貫通孔２４Ａに力が加わり、シャッタ羽根１２Ａは、孔２３Ａを支点として図５に示す位置まで反時計回りに回転する。
【００２５】
また、シャッタ羽根１２Ｂ、１２Ｃは、その根本部に孔２３Ｂ、２３Ｃを備える。シャッタ地板１１に垂設された支点軸が孔２３Ｂ、２３Ｃに挿通され、シャッタ羽根１２Ｂ、１２Ｃは、支点軸を支点として揺動可能となっている。また、シャッタ羽根１２Ｂ、１２Ｃの根本部の近傍には、レバー２６に設けられたピン２７が貫通する貫通孔２４Ｂ、２４Ｃが設けられている。レバー２６は、シャッタ地板１１に垂設された支点軸が孔２８に挿通され、レバー２６は、支点軸を支点として揺動可能となっている。また、レバー２６には、アクチュエータ１３に設けられた駆動ピン２５が貫通する貫通孔２９が設けられている。アクチュエータ１３が、駆動ピン２５を図４に示す位置から反時計回りに回転させると、レバー２６は、孔２８を支点として図５に示す位置まで時計回りに回転する。レバー２６が時計回りに回転すると、貫通孔２４Ｂ、２４Ｃに力が加わり、シャッタ羽根１２Ｂ、１２Ｃは、孔２３Ｂ、２３Ｃを支点として図５に示す位置まで反時計回りに回転する。
【００２６】
また、シャッタ羽根１２Ａ〜１２Ｃは、図２に示すように、シャッタ羽根１２Ａと、シャッタ羽根１２Ｂおよび１２Ｃと、の間に仕切り板３１が設けられ、羽根押さえ３２によってシャッタ地板１１に取り付けられている。羽根押さえ３２は、ネジ３３によってシャッタ地板１１に固定されている。また、レバー２６のピン２７に挿通する平座金３４が、レバー２６とシャッタ羽根１２Ｂとの間と、シャッタ羽根１２Ｂとシャッタ羽根１２Ｃとの間と、シャッタ羽根１２Ｃと羽根押さえ３２との間と、に配置されている。
【００２７】
アクチュエータ１３は、ネジ３５でシャッタ地板１１に固定され、電力が供給されるリード線３６が接続されている。アクチュエータ１３は、図４および図５に示す駆動ピン２５を備え、シャッタ羽根１２を駆動する。
【００２８】
制御部１０４は、図６に示すように、シャッタ制御部１１１と、補正データ取得部１１２と、シェーディング補正部１１３と、表示制御部１１４と、操作部１１５と、を備え、撮像素子１０２およびアクチュエータ１３に電気信号を入出力できるように電気的に接続されている。また、制御部１０４は、例えば、１又は複数のプロセッサ、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリなどから構成される。
【００２９】
シャッタ制御部１１１は、シャッタの開閉動作を制御する電気信号をアクチュエータ１３に出力する。具体的には、シャッタ制御部１１１は、被写体の赤外線画像を撮像するとき、開口部１４を開放するようにシャッタ羽根１２を駆動する電気信号をアクチュエータ１３に出力し、補正データ取得部１１２がシェーディング補正データを取得するための赤外線画像を撮像するとき、開口部１４を閉鎖させるようにシャッタ羽根１２を駆動する電気信号をアクチュエータ１３に出力する。
【００３０】
補正データ取得部１１２は、被写体の赤外線画像を撮像する前に、被写体の赤外線画像にシェーディング補正を実行するためのシェーディング補正データを取得する。また、シェーディング補正データを取得してから一定時間（例えば、１分）経過する毎にシェーディング補正データを取得する。補正データ取得部１１２は、シャッタ羽根１２が開口部１４を閉鎖した状態で、撮像素子１０２がシャッタ羽根１２を撮像した赤外線画像を示す赤外線画像データを取得し、この赤外線画像データをシェーディング補正データとしてフラッシュメモリに記憶させる。
【００３１】
シェーディング補正部１１３は、フラッシュメモリに記憶された最新のシェーディング補正データに基づいて、シャッタを開いた状態で撮像素子１０２が撮像した被写体の赤外線画像にシェーディング補正を実行する。具体的には、シェーディング補正部１１３は、被写体を撮像した赤外線画像に基づく赤外線画像データから最新のシェーディング補正データを画素ごとに減算し、減算後の赤外線画像データを取得する。シェーディング補正部１１３は、減算後の赤外線画像データをフラッシュメモリに記憶させる。
【００３２】
表示制御部１１４は、フラッシュメモリに記憶された減算後の赤外線画像データをディスプレイに出力し、ディスプレイに減算後の赤外線画像を表示させる。
【００３３】
操作部１１５は、ユーザからの撮像を開始、停止する操作などの操作を受け付ける。
【００３４】
つぎに、本実施の形態に係るカメラ１００が、動画の赤外線画像を撮像する動作を説明する。
【００３５】
操作部１１５が、動画を撮像する指示を受け付けると、これに応答して、補正データ取得部１１２は、シャッタ制御部１１１を介して、アクチュエータ１３にシャッタ羽根１２を駆動させて、図５に示すように、開口部１４を閉鎖させる。
【００３６】
つぎに、補正データ取得部１１２は、撮像素子１０２にシャッタ羽根１２の赤外線画像を撮像させ、シャッタ羽根１２の赤外線画像をシェーディング補正データとして取得し、フラッシュメモリに記憶させる。
【００３７】
つぎに、補正データ取得部１１２は、シャッタ制御部１１１を介して、アクチュエータ１３にシャッタ羽根１２を駆動させて、図４に示すように、開口部１４を開放させる。
【００３８】
つぎに、補正データ取得部１１２は、撮像素子１０２に被写体の動画の赤外線画像の撮像を開始させ、フラッシュメモリに記憶させる。シェーディング補正部１１３は、被写体の各赤外線画像の赤外線画像データからシェーディング補正データを画素ごとに減算し、減算後の赤外線画像データをフラッシュメモリに記憶させる。
つぎに、表示制御部１１４は、フラッシュメモリに記憶された減算後の赤外線画像をディスプレイに表示させる。
【００３９】
補正データ取得部１１２は、シェーディング補正データを取得した後計時を開始し、一定時間（例えば、１分）経過したと判定すると、撮像素子１０２に被写体の赤外線画像の撮像を中断させる。つぎに、補正データ取得部１１２は、シェーディング補正データを再度取得し、フラッシュメモリに記憶させ、その後、撮像素子１０２に被写体の動画の赤外線画像の撮像を再開させる。
つぎに、シェーディング補正部１１３は、最新のシェーディング補正データを用いて赤外線画像にシェーディング補正を実行する。
【００４０】
以後、操作部１１５が、撮像を停止させる操作を受け付けるまで、補正データ取得部１１２によるシェーディング補正データの取得と、シェーディング補正部１１３による被写体の動画の赤外線画像にシェーディング補正の実行と、表示制御部１１４による補正後の動画の赤外線画像の表示と、の処理を繰り返す。操作部１１５が、撮像を停止させる操作を受け付けると、カメラ１００は、赤外線画像の撮像を停止する。
【００４１】
本実施の形態に係るカメラ１００では、シャッタ羽根１２のベース層２１は、質量密度の小さい樹脂から構成されるため、シャッタ羽根１２の質量を小さくできる。このため、カメラ１００は、シャッタ羽根１２を駆動する際のアクチュエータ１３の負荷を小さくすることができ、シャッタを短い時間で開閉できる。これにより、補正データ取得部１１２がシェーディング補正データを取得する際、シャッタ羽根１２で開口部１４を閉鎖する時間を短くできる。この結果、カメラ１００は、被写体の動画の赤外線画像の撮像を中断する時間を短くできる。また、シャッタ羽根１２の質量が小さいため、小さい力でも開いた状態または閉じた状態でシャッタ羽根１２を保持することができる。
【００４２】
また、シャッタ羽根１２は、熱伝導率が高い金属膜２２を備えるため、シャッタ羽根１２の温度が容易に均一になる。このため、カメラ１００は、シャッタ羽根１２を閉じた状態で、均一な温度のシャッタ羽根１２を撮像した赤外線画像を得ることができ、この赤外線画像が示す赤外線画像データは、シェーディング補正データとして用いることができる。
【００４３】
また、補正データ取得部１１２は、一定時間経過する毎にシェーディング補正データを取得し、シェーディング補正部１１３は、最新のシェーディング補正データで補正することで、カメラ１００の周囲から撮像素子１０２に伝わる熱や撮像素子１０２自体の発熱などにより撮像素子１０２の温度が変化するなどしても、精度の高いシェーディング補正を実行することができる。
【００４４】
（変形例）
上述の実施の形態のカメラ１００では、撮像素子１０２は、ｐｎ接合ダイオードを感温素子として備えた熱型赤外線撮像素子から構成される場合について説明したが、撮像素子１０２は、赤外線画像を撮像できる撮像素子であれば特に限定されず、例えばボロメータ方式の赤外線撮像素子から構成されてもよい。
【００４５】
また、上述のシャッタ羽根１２では、ベース層２１が、ＰＥＴから構成される場合について説明したが、ベース層２１は、質量密度が小さく、シャッタ羽根１２として用いることができる強度を有する樹脂で構成されれば特に限定されず、例えばポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）、ポリアミド樹脂（ＰＡ）などの樹脂から構成されてもよい。
【００４６】
また、上述のシャッタ羽根１２では、金属膜２２が、アルミニウムから構成される場合について説明したが、樹脂より熱伝導率の高い金属から構成されれば特に限定されず、銀、銅、金、ニッケル、鉄などの金属から構成されてもよい。金属膜２２が熱伝導率の高い銀、銅などの金属から構成された場合、シャッタ羽根１２の温度がより均一になりやすい。また、金属膜２２は、単一の金属から構成される場合に限定されず、アルミニウム、銀、銅、金、ニッケル、鉄などの金属をベースとする合金から構成されてもよい。
【００４７】
また、上述のシャッタ羽根１２では、金属膜２２が、蒸着法によってベース層２１に蒸着された蒸着膜である場合について説明したが、金属膜２２をベース層２１に配置する方法は特に限定されず、金属膜２２をスパッタ法によってベース２１に成膜してもよく、ベース２１に金属膜２２をメッキしてもよく、ベース層２１に金属膜２２を貼り付けてもよい。
【００４８】
また、ベース層２１の片面に金属膜２２を配置する場合について説明したが、図７（Ａ）に示すように、ベース層２１の両面に金属膜２２を配置してもよい。この場合、ベース層２１の両面に熱伝導率の高い金属膜２２が配置されることにより、シャッタ羽根１２の温度がより容易に均一になる。また、金属膜２２は、表面に露出している場合について説明したが、図７（Ｂ）に示すように、金属膜２２の上にさらに樹脂などから構成される保護膜３７を配置してもよい。保護膜３７を配置することにより、金属膜２２が剥げにくくなる。
【００４９】
また、ベース層２１の全体に金属膜２２を配置する場合について説明したが、図８（Ａ）〜図８（Ｃ）に示すように、シャッタを閉じたときに見える部分（斜線で示す部分）だけに金属膜２２を配置してもよい。このようにすることで、金属膜２２の面積が小さくなり、より小さい質量のシャッタ羽根１２が得られる。
【００５０】
また、上述のシャッタユニット１０３は、レンズシャッタとして用いられる場合について説明したが、シャッタを閉じて画像を撮像することでシェーディング補正データを取得することができればレンズシャッタに限定されず、フォーカルプレーンシャッタとして用いられてもよい。
【００５１】
本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。すなわち、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、車載カメラや防犯カメラなどの赤外線撮像装置に適用可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１１  シャッタ地板
１２（１２Ａ〜１２Ｃ）  シャッタ羽根
１３  アクチュエータ
１４  開口部
２１  ベース層
２２  金属膜
２３Ａ〜２３Ｃ  孔
２４Ａ〜２４Ｃ  貫通孔
２５  駆動ピン
２６  レバー
２７  ピン
２８  孔
２９  貫通孔
３１  仕切り板
３２  羽根押さえ
３３、３５  ネジ
３４  平座金
３６  リード線
３７  保護膜
１００  カメラ
１０１  レンズ
１０２  撮像素子
１０３  シャッタユニット
１０４  制御部
１１１  シャッタ制御部
１１２  補正データ取得部
１１３  シェーディング補正部
１１４  表示制御部
１１５  操作部
【図１】
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【図２】
2017097234.tif 000004
【図３】
2017097234.tif 000005
【図４】
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【図５】
2017097234.tif 000007
【図６】
2017097234.tif 000008
【図７】
2017097234.tif 000009
【図８】
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