CN102316631A - 亮度级设置点控制***和照明控制器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及亮度级设置点控制***和照明控制器。一种亮度级设置点控制***可以包括：光传感器；具有运动范围的执行器；及电路，该电路适于响应光传感器和执行器建立亮度级设置点。电路可能适于当执行器在运动范围的第一区域中时执行第一功能，并且当执行器在运动范围的第二区域中时执行第二功能。

Description

亮度级设置点控制***和照明控制器

技术领域

本发明涉及照明控制领域，更具体地说，涉及亮度级设置点控制***和照明控制器。

背景技术

照明控制***常常使用日光采集技术，以在自然光可得到时通过使人工光变暗或切断人工光来减小能量消耗。典型的日光采集***包括光电管或其它光传感器，以测量在特定建筑物空间中的光。控制电路调整人工照明，试图将总亮度级维持在预定设置点处。如果由光传感器所测得的可得到光处于或高于设置点，则不需要辅助光。如果可得到光落到设置点之下，则控制电路试图接通刚好足够的人工光，以将自然光和人工光的组合总量拉到设置点等级。

日光采集控制机构典型地需要配置控制机构和调整各种***参数的试运行程序，以适当地操作和优化效率。这些控制机构可以包括输入，这些输入在开环和闭环操作之间选择，建立设置点等级，开始手动或自动设置点确定，为光传感器的信号电平提供比例因数，为人工照明设置最小和最大输出电平，及随着人工光源随时间减弱而补偿光输出损失。这些功能中的每一个典型地具有关联控制装置，如开关或标度盘。例如，典型的日光采集控制器可以具有三个或更多个DIP开关块和几个微调电位计，以调整所有这些参数。

在日光采集***中使用的光电管典型地具有圆锥形视场，并且常常实施成远程部件，以便于放置在用于检测环境或工作照明的最佳位置。一些光电管容纳于固定装备中，这些固定装备设计成附装到建筑物表面、导管或配电箱上。这些固定装备有时设有快门或活动反射镜，以调整光电管的视角或视场。其它光电管安装在球窝组件或复杂转臂中，这些球窝组件或复杂转臂使光电管能够瞄准关注的具体区域。光电管也包括在具有运动传感器的照明控制组件中。通过使壳体瞄准关注区域来一致调整运动传感器和光电管的视场。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种亮度级设置点控制***，包括：光传感器；具有运动范围的执行器；及电路，该电路适于响应光传感器和执行器建立亮度级设置点；其中，该电路适于当执行器在运动范围的第一区域中时执行第一功能，并且当执行器在运动范围的第二区域中时执行第二功能。

根据本发明的另一个方面，提供一种照明控制器，包括：从光传感器接收亮度级信号的输入；从具有运动范围的执行器接收执行器信号的输入；及电路，该电路适于响应亮度级信号和执行器信号建立亮度级设置点；其中，该电路适于当执行器在运动范围的第一区域中时执行第一功能，并且当执行器在运动范围的第二区域中时执行第二功能。

附图说明

图1至7表明根据本专利公开的某些发明原理的设置点输入装置和操作方法的示范性实施例。

图8表明根据本专利公开的某些发明原理触发点如何可以在开环实施中操作的示范性实施例。

图9表明根据本专利公开的某些发明原理触发点如何可以在闭环实施中操作的示范性实施例。

图10表明根据本专利公开的某些发明原理触发点如何可以在闭环实施中借助于双开关操作的示范性实施例。

图11表明根据本专利公开的某些发明原理的照明控制***的另一个实施例，该照明控制***具有多个功能的执行器，这些功能与亮度级设置点有关。

图12表明根据本专利公开的某些发明原理的转动旋钮的实施例，该转动旋钮用于为光传感器建立视场。

图13表明根据本专利公开的某些发明原理的转动旋钮的另一个实施例，该转动旋钮用于为光传感器建立视场。

图14表明根据本专利公开的某些发明原理的旋钮的示范性实施例，该旋钮具有光导管。

图15表明根据本专利公开的某些发明原理的旋钮的另一个示范性实施例，该旋钮具有光导管。

图16表明根据本专利公开的某些发明原理的旋钮的示范性实施例，该旋钮用于亮度级传感器。

图17是在图6中示出的旋钮本体的另一个视图。

图18表明根据本专利公开的某些发明原理的用于旋钮的快门的实施例，该旋钮用于亮度级传感器。

图19表明根据本专利公开的某些发明原理的另一个***，该***用于成形用于光传感器旋钮的视角/图案。

图20表明根据本专利公开的某些发明原理的旋钮的实施例，该旋钮用于亮度级传感器。

图21表明根据本专利公开的某些发明原理的组合占用/光传感器的实施例，该组合占用/光传感器具有设置点旋钮和光传感器旋钮。

图22表明根据本专利公开的某些发明原理的占用/光传感器的示范安装。

图23表明根据本专利公开的某些发明原理的控制电路的实施例。

图24表明根据本专利公开的某些发明原理的照明控制装置的实施例，该照明控制装置具有故障自动防护电路。

图25表明根据本专利公开的某些发明原理的照明控制装置的另一个实施例。

图26表明根据本专利公开的某些发明原理的照明控制***的实施例，在该照明控制***中，故障自动防护电路实施为故障自动防护模块的一部分。

图27表明根据本专利公开的某些发明原理的故障自动防护电路的示范性实施例。

图28表明根据本专利公开的某些发明原理的故障自动防护电路的另一个示范性实施例。

具体实施方式

本专利公开的发明原理中的一些涉及执行器的使用，该执行器可执行与在照明控制***中的亮度级设置点有关的多个功能。

图1至7表明根据本专利公开的某些发明原理的设置点输入装置和操作方法的示范性实施例。参照图1，输入装置借助于旋转电位计、编码器或其它装置实现，其具有执行器旋钮或标度盘10，该执行器旋钮或标度盘10具有可由控制电路读取的角运动范围。执行器具有：凸起肋12，使用户能够旋转标度盘；和位置指针14，指示标度盘的角位置。

标度盘由壳体上的面板包围，该壳体具有标记，以指示标度盘可以被放置到的不同区域和位置。SET/OFF(设置/断开)区域基本上是在角范围的末端顺时针极限处的位置，尽管控制电路可以被设计或编程为，将靠近端部的任何位置识别为在SET/OFF区域内，使得机械游隙或部件公差不妨碍控制电路识别何时执行器处于SET/OFF位置。AUTO(自动)区域同样基本上是在范围的逆时针端部处的位置，类似适应于游隙、公差等。

调整区域占据在SET/OFF与AUTO区域之间的范围的剩余部分。调整区域包括用于在25％、50％、75％、100％、150％、200％及250％处的执行器位置的校准标记，其中100％位置用作某些操作的中间或中心位置，如下面更详细描述的那样。调整区域可以包括以100％位置为中心的子区域，使得执行器在处于这个区域的任何处时被识别为处于100％位置，以适应游隙、公差等。

SET/OFF指示器LED 16布置在SET/OFF位置标记附近，并且AUTO指示器LED 18布置在AUTO位置标记附近。

控制电路可以被设计、编程等成按如下实现手动和/或自动设置点试运行操作。

***首先配置有一个或多个光电管，这些光电管定位在适当方位。典型地，对于开环操作，光电管布置成面对外部或自然光源，如面对天空光。对于闭环操作，光电管典型地布置成面对照明空间中的工作表面或其它区域，该照明空间接收自然光和人工(电)光。手动校准典型地用于开环操作，而自动校准典型地用于闭环操作，但本发明原理不限于这些典型做法。

当标度盘如图1所示从调整区域移动到AUTO位置时，自动设置点校准操作开始。如果标度盘在AUTO位置保持第一时间段，例如2秒，则AUTO LED如2所示开始闪烁，并且将***置于自动校准模式。SET/OFF LED在这种模式下断开。作为例子，在自动校准模式下，可以强迫由控制电路控制的所有灯完全输出24小时时段，在该24小时时段期间，控制电路连续地记录由光电管测得的光量。AUTO LED在24小时时段期间连续闪烁，以指示***处于自动校准模式。在24小时时段的终止处，控制电路进入正常操作模式，在该正常操作模式下，在24小时时段期间记录的最低测量值用作设置点(或设计等级)。在正常操作期间，AUTO LED保持点亮而不闪烁，以指示通过自动校准过程获得了当前设置点。只要标度盘保持在AUTO位置，控制电路就使用通过自动校准过程获得的设置点。

通过自动校准过程获得的设置点，可以通过将标度盘移动到操作的调整区域中而调整。例如，如果标度盘如图3所示移动到200％位置，则控制电路调整设置点，以使通过自动校准过程获得的值加倍。如果标度盘移动到50％位置，则调整设置点，以使在自动模式下获得的值减半。当标度盘在调整区域中的同时，AUTO LED保持点亮而不闪烁，以指示控制电路正在使用在自动模式下获得的、按由标度盘指示的百分比调整的设置点。

作为可以如何使用调整区域的例子，照明设计人员可以基于来自安装灯具的维持输出电平而规定设计等级，其典型地比初始输出电平低，因为光输出由于灯老化、灯具聚集灰尘等往往随时间的逝去而减小。如果刚好在安装灯具之后就进行自动校准过程，则可能得到意外高的设置点，因为新灯具和灯提供比维持输出电平大的初始输出电平。因而，在自动校准过程之后，可以将标度盘移动到适当位置，例如移动到在对于由照明设计人员预期的光损失因数而调整的80％和95％之间的位置。

作为另一个例子，灯具可能已经安装有比由照明设计人员规定的光输出低的的灯，并因此，通过自动校准过程确定的设置点可能太低。那么可以将标度盘移动到在比100％大的调整区域内的位置，以补偿较低输出灯。

通过向设置点提供校准调整，根据发明原理的***可以消除与未校准调整控制机构相关的不准确性或推测，这些未校准调整控制机构仅仅指示“增大”或“减小”设置点，而不提供调整量的准确测量。

在任何时刻，在以上所描述的自动模式下、或通过下面所描述的手动模式获得的设置点，如果它仍然在AUTO位置，则可以通过将标度盘移动到调整区域通过自动校准过程而重新建立，然后回到AUTO位置。这如以上描述的那样启动或重新启动自动校准过程。

如果在自动校准过程期间，标度盘移动到AUTO位置外并且移动到调整区域中的百分比位置，则控制电路保存在标度盘移动到AUTO位置外的瞬时由光电管检测的亮度级，并且将这个保存值乘以由标度盘指示的百分比作为设置点(设计等级)。AUTO LED点亮而不闪烁，以指示控制电路正在使用按由标度盘指示的百分比调整的保存设置点。这种方法可能允许对于自动校准算法的访问，而不必等完全24小时时段，尽管依据情况可能以精度为代价。例如，如果标度盘在自然光不可得到的时间期间移动到AUTO位置外，那么通过该方法获得的设置点可能是完全准确的。

尽管以上描述的自动校准模式使用24小时时段，但本发明原理不限于24小时校准方法，并且可以使用任何其它适当的自动校准技术。

当标度盘如图4所示从调整区域移动到SET/OFF位置时，手动设置点校准操作开始。如果标度盘保持在SET/OFF位置比第二时间段-例如2秒长，则SET/OFF LED如图5所示开始闪烁，并且将***置于手动校准模式。AUTO LED在这种模式下断开。一旦SET/OFFLED开始闪烁，那么标度盘就移动到SET/OFF位置外并且移动到调整区域中。这指令控制电路使用在启动手动模式时由光电管测得的亮度级，乘以由标度盘指示的百分比，作为设置点。例如，如果标度盘如图6所示移动到50％位置，则控制电路使用在启动手动模式时由光电管测得的亮度级的一半作为设置点。一旦标度盘移动到SET/OFF位置外，就如图6所示点亮SET/OFF LED而不闪烁，以指示手动模式被用于确定当前设置点。

尽管在手动模式下由光电管测得的亮度级可以通过将标度盘移动到调整区域内的任何位置而被锁定，但如果标度盘移动到调整区域内的特定位置，则可以实施辅助功能。例如，如果标度盘如图7所示直接移动到100％位置，则控制电路可以进入特殊模式，在该特殊模式下，随着标度盘前后移动过100％位置，没有延迟时间地切换用通/断信号控制的灯。日光采集***典型地实施从30秒至30分钟的任何值的光电管延迟时间，以防止随着测得的亮度级逐渐穿过设置点而进行重复切换。在特殊模式下，消除这个延迟时间，所以安装人员通过将标度盘前后旋转过100％位置，可将灯接通和断开。这可以实现较容易和/或较快的电平测试。在标度盘初始移动到100％位置之后，特殊模式可以使得能够用于任何适当时间段，例如五分钟。在特殊模式下，可以包括少量滞后，以防止如果标度盘放置得离设置点位置非常近时通/断灯控制的闪变。

在任何时刻，在以上所述描述的手动或自动模式任一种中获得的设置点，如果它已经不在调整区域，则可以通过将标度盘移动到调整区域中通过手动校准过程而重新建立，然后回到SET/OFF位置。这如以上描述的那样启动或重新启动手动校准过程。

也可以实施禁用特征。例如，如果标度盘从调整区域移动到SET/OFF位置，并且在SET/OFF位置保持得比第二时间段-例如2秒长，则SET/OFF LED开始闪烁，并且将***置于手动校准模式。然而，如果标度盘留在SET/OFF位置的时间比第三时间段-例如另外5秒长，则禁用亮度级控制，并且如图4所示切断SET/OFF LED。

手动校准过程的例子如下。光电管可以安装在开环构造中，并且以上所描述的手动校准过程可以通过将标度盘放置置于SET/OFF位置而开始。一旦SET/OFF LED开始闪烁，就将标度盘立即旋转到100％位置，以锁定在基于由光电管测得的当前亮度级的设置点中并调用特殊操作模式，该特殊操作模式响应将标度盘前后移动过100％位置，实现切换负载而没有时间延迟。标度盘然后用于将照明负载切断，所以可以测量空间中的自然日光量。使用光度计、安装人员的判断、或任何其它适当技术可以得到测量值。使用在标度盘的调整区域中的校准百分比，测得的光然后可以用于调整设置点。例如，如果光度计用于确定当关灯时40英尺烛光的自然光是可得到的，并且设计等级已知是50英尺烛光，则可以将标度盘旋转到125％位置，以使控制电路使用由光电管测得的当前亮度级(40fc)乘以1.25(125％)作为设置点(50fc)。

以上关于图1至7描述的设置点输入装置和操作方法可以与照明负载一道使用，这些照明负载具有通/断控制、调光控制、双级控制、或任何其它适当控制技术或其组合。

当与通/断或其它类型的切换负载控制一道使用时，控制电路可以配置成，依据是自动还是手动校准模式用于获得设置点，而使用不同的触发点。例如，控制电路可以被设计成，假定如果如以上描述的那样使用手动校准模式则***配置用于开环操作。

如果通过手动模式获得设置点，则控制电路可以实施如下触发点和延迟时间。断触发点可以是高于设置点10％，并且直到由光电管测得的亮度级在断触发点上方五分钟，才可以关灯。通触发点可以等于设置点等级，并且直到由光电管测得的亮度级在通触发点处或其下一分钟，才可以接通灯。

图8表明以上描述的触发点如何可以在开环实施中操作的例子。

如果如以上描述的那样通过自动校准过程获得设置点，则控制电路对于仅具有单个可切换照明负载的***，可以实施如下触发点和延迟时间。断触发点可以是设置点的2.5倍，并且直到由光电管测得的亮度级在断触发点上方五分钟，才可以关灯。通触发点可以等于设置点等级的1.25倍，并且直到由光电管测得的亮度级在通触发点处或其下一分钟，才可以断开灯。如果通过自动校准过程获得的设置点在实施以上规定的触发点的***中不提供适当操作，则通过将标度盘改变到调整区域中的适当位置，可以调整设置点。

图9表明以上描述的触发点如何可以在闭环实施中操作的例子。

在具有两个照明负载的***中(这两个照明负载可以由控制电路切换)，***可以配置成，使得只有一个负载可以受日光采集操作影响。例如，照明负载中的一个可以是背景负载，该背景负载保持接通而不管可得到的自然光量(除非它由某种其它照明控制特征断开，如由占用传感器断开)。可以考虑该背景负载的影响，使得在触发点处进行较小的突然变化。就是说，在自动校准过程期间确定设计等级之后，可以断开背景负载，并且在断开背景负载的同时可以进行第二亮度级测量。来自背景负载的影响等于设计等级减第二亮度级测量值。

一旦已知来自背景负载的亮度级，就可以按如下设置触发点。首先通过将设计等级乘以2.5以产生中间断结果，可以计算断触发点。然后可以从中间断结果减去背景亮度级，以产生断触发点。直到由光电管测得的亮度级在断触发点以上五分钟，才可以关灯。首先通过将设计等级乘以1.25以产生中间通结果，可以计算通触发点。然后可以从中间通结果减去背景亮度级，以产生通触发点。直到由光电管测得的亮度级在通触发点处或其下一分钟，才可以开灯。

这种方法在图10中表明，其中虚线指示由背景照明负载提供的背景亮度级。如由图10显然的那样，亮度级变化Δfc在图10的实施例中比在图9的实施例中小。因而，在建筑物空间中的亮度级变化可能似乎较不突然。

如果通过自动校准过程获得的设置点减去背景亮度级，在实施以上规定的触发点的***中没有提供适当操作，则可以通过将标度盘变化到调整区域中的适当位置来调整设置点。

本发明原理不限于以上关于图1至10描述的实施例。本发明原理可以应用于任何***，在该***中执行器可以具有任何运动范围，以使照明控制***执行与在照明控制***中的亮度级设置点有关的多个功能。运动范围可以包括两个或更多个区域，执行器可以定位在这些区域中。当执行器在第一区域中时，执行器可以使照明控制***执行任何第一设置点有关功能，并且当执行器在第二区域中时，执行器可以使照明控制***执行任何第二设置点有关功能。

功能的例子包括设置亮度级设置点、调整亮度级设置点、开始和/或取消手动或自动设置点获得过程、禁用设置点、在开环和闭环操作之间选择、为来自亮度级传感器的亮度级信号设置比例因数、设置最小和/或最大照明输出电平、设置光损失因数(LLF)、为对于亮度级传感器的反应设置慢/快响应时间等。

运动范围10可以是按笛卡儿坐标X和Y的两维区域，但范围可以在任何坐标系中按任何维数实现。例如，范围可以是一维线性范围、一维转动(角)范围、按极坐标(角和半径)的二维范围等。

执行器可以按任何适当形式实施，如在线性电位计、编码器、开关等上的线性执行器；在转动电位计、编码器、电容器、开关等上的旋钮或标度盘；操纵杆；小键盘；触摸垫等。

两个或更多个区域可以覆盖整个运动范围，但在范围中的区域之间可能有间隙，可能有其中执行同一设置点有关功能的多于两个区域，当执行器在单个区域内时***可以执行多于一个功能，区域可以划分成其中照明控制***执行子功能的子区域等。

在范围内的区域或子区域可以包括按一维或两维等的空间量，或者它可以在范围内包括单个位置。由照明控制***执行的设置点有关功能(一个或多个)可以取决于执行器在某一区域中的时间量。

图11表明根据本专利公开的某些发明原理的照明控制***的另一个实施例。图11的实施例包括控制器20，该控制器20具有第一输入连接件22，以从光传感器26接收亮度级信号24。控制器20也包括第二输入连接件28，以从输入装置32接收执行器信号30，该输入装置32具有执行器34，该执行器34可移动过运动范围36。控制器20具有输出连接件38，以传输用于控制一个或多个照明负载42的照明控制信号40。可以包括一个或多个指示器，如LED、显示器等，以响应一个或多个指示器信号33提供状态或其它输出。

控制器20包括电路48，该电路48适于响应亮度级信号和执行器信号建立亮度级设置点。当执行器在运动范围的第一区域44中时，电路适于执行与亮度级设置点有关的第一功能，并且当执行器在运动范围的第二区域46中时，电路适于执行与亮度级设置点有关的第二功能。

在图11的实施例中，输入装置32表明为具有线性执行器34的线性电位计或编码器(该线性执行器34在轨道50中滑动)，但可以使用任何适当输入装置和执行器。区域44和46中的任一个可以进一步划分成诸如52、54及56之类的子区域，这些子区域与当执行器在这些子区域之一中时控制电路可以执行的不同功能或子功能相对应。

在***中的控制电路48和任何其它电路和/或逻辑装置可以借助于模拟和/或数字硬件、软件、固件等、或其任何组合而实施。例如，控制电路可以借助于微控制器实施，该微控制器具有A/D转换器，以读取用于输入装置32的线性或旋转电位计的位置，并且从光传感器26读取模拟亮度级信号的电平。微控制器可以为照明负载的通/断控制提供数字输出，并且/或者微控制器可以具有D/A或PWM输出，以提供控制可调光照明负载的模拟输出信号。可选择地，所有输入和输出可以通过数字控制网络，如通过CAN、Modbus、LonWorks等。

控制器20可以专用于提供亮度级控制，例如为了日光采集，或者它可以具有集成的其它功能，如占用检测、调度等。

图11的***可以按任何适当物理形式实现。例如，控制器20可以位于中央配电室，与光传感器26、输入装置32、及照明负载42远程连接。可选择地，一些部件可以一起集成在单个组件中。例如，控制器20、光传感器26及输入装置32可以集成到单个壳体中，该壳体可以安装在灯具、接线盒、电线管道、或其它适当位置上。该实施例可以具有其它照明控制功能，如集成到组件中的占用检测。作为另一个可选择例，控制器20和输入装置32可以集成到继电器箱中，与光传感器26远程连接。

照明控制信号40可以是低电压通/断或调光控制信号，该低电压通/断或调光控制信号可通过继电器、电源组、调光接口等控制一个或多个负载。照明控制信号40可以可选择地是高电压(120VAC、277VAC等)，该高电压将电力直接提供给一个或多个照明负载。

图12表明根据本专利公开的某些发明原理的转动旋钮的实施例，该转动旋钮用于为光传感器建立视场。在图12的实施例中，旋钮70从壳体72突出，并且如由箭头76表示的那样绕轴线74转动。旋钮配置成，在角位置之间转动并且从大体与轴线74相垂直的方向接收光。旋钮在由实线X标记的地点处接收光。在图12的视图中，旋钮在这样一个角位置处，在该位置处，在旋钮上的X与字母B对齐，并因此接收入射光线80。旋钮可以旋转到其它角位置处，在这些角位置处，例如虚线X与字母A或C对齐，并且旋钮分别接收入射光线78或82。

光传感器可以布置在图12的***中的任何位置处，这使它能够接收由旋钮接收的入射光。例如，光传感器可以在位置X处安装到旋钮上，使传感器的光接收表面从旋钮的表面向外指，即与旋钮的圆形表面正交的方向，所以当旋钮分别在位置A、B或C中时，光传感器的视场直接指向进来的光线78、80或82。可选择地，旋钮可以包括光导管，该光导管接收入射光，并且将它导向到光传感器，该光传感器可以安装在旋钮内，在壳体72的表面处，或者在壳体72内部。

光线78、80或82为了认为与轴线相垂直，不必直接与轴线74对准。例如，图13表明一实施例，在该实施例中，光传感器84按如下方位安装到旋钮86上：它沿与旋钮的圆形表面相切的方向接收接近旋钮的光88。当旋钮转动到另一个位置(在该处传感器84用虚轮廓线表示)时，传感器接收沿与光线88相反的方向传播的光90。因而，足够的是，旋钮和传感器布置成，当旋钮转动过不同角位置时，在大体与旋钮的轴线92相垂直的平面中从不同方向接收光。

尽管在图12和13中的旋钮表示成圆柱体，但旋钮可以具有适于用手转动的任何形式，如在下面描述的示范性实施例。

图12和13中表明的***可以包括设备，以使旋钮能够在多于一个角位置之间转动并且自动地保持在其中，而不使用工具。这些设备可以包括摩擦离合器、棘爪等。

图14表明根据本专利公开的某些发明原理的旋钮的示范性实施例，该旋钮具有光导管。肘形旋钮94具有敞开的光收集端部98的接收管96、反射平面100、及具有光发射端部104的发射管102。发射管布置在壳体106中，以使旋钮能够绕轴线108转动。进来的光110穿过接收管，由在反射平面100上的反射表面以直角重新定向成通过发射管，及作为入射光112出现，该入射光112被导向到壳体内的光传感器114。

在图14的视图中，旋钮定向成使接收管的敞开端部向上指，以捕获沿例如向下方向从天空光或在建筑物空间中的另一个向下照明源传播的光。旋钮可以绕轴线108转动180度以向下指，例如以测量从工作表面反射的工作光。依据实施，旋钮也可以在与轴线108相垂直的平面中沿任何其它方向转动。例如，旋钮可以转动90度，所以接收管的敞开端部指向页面内或外，这一点可以对于测量来自窗户的光可能是有用的。

在某些实施例中，旋钮可以由单件塑料或其它适当材料制成，具有在平面100的内表面上形成的反射表面。在这样一个实施例中，用户可以通过抓住从壳体伸出的旋钮的肘形部分而转动旋钮。

图15是根据本专利公开的某些发明原理的旋钮的另一个示范性实施例的分解视图，该旋钮具有光导管。图15的实施例与图14的实施例相似，包括肘形光导管116。然而，在图15的实施例中，光导管包括斜切口118而不是实心反射平面。斜切口118与在圆柱形帽盖122内侧上的反射表面120相啮合，该圆柱形帽盖122套在光导管的外部部分上。帽盖122包括用于光导管116的敞开光收集端部126的开口124。

帽盖可以设计成压配合或卡合配合到光导管上，如由箭头128表示的那样。帽盖可以提供改进的抓握和/或较美的外观。它也可以由不透明材料制成，该不透明材料可以防止光从除光导管的光收集端部之外的所有表面进入。反射表面120可以涂有高反射性材料，如抛光铝。在帽盖上具有反射表面的潜在优点是，它可以为了清洁从光导管除去。

圆盘129可以包括在发射管上，以将旋钮保持在壳体中。

可以改变光导管的各段的形状，以便为光传感器提供对于视场的控制。一个或多个透镜可以包括在光导管的任一个端部处或之间的任何处，以聚焦光或控制视场。也可以改变反射表面的形状或放置，以聚焦或控制视场。例如，反射表面或透镜可以成形成，提供宽鱼眼视场、或窄放大视场。

图16表明根据本专利公开的某些发明原理的旋钮的示范性实施例，该旋钮用于亮度级传感器。在图16的实施例中，光传感器130直接安装在旋钮132的侧面上。这种放置对准光传感器，所以传感器的辐射敏感(光接收)表面对于光线134最敏感，这些光线134大体与在任何给定转动位置处的旋钮的转动轴线136相垂直。

旋钮132包括本体138，该本体138具有大体圆柱形的外部部分140。平坦部分142限定开口，该开口基本上沿与转动轴线136相平行的平面切过旋钮本体的圆柱体。光传感器130安装在电路板146上，该电路板146配合到开口中，并且靠在旋钮本体中的凹坑的底部表面143上。

透明盖148覆盖电路板和光传感器，并且安置在开口的三个侧面上的凹进边沿144上。透明盖148包括凸缘150，以将盖定位在电路板上。在透明盖中的两个对准孔152与在旋钮本体上的对准支柱154啮合，并且通过热熔柱、粘合剂、或任何其它适当技术将透明盖保持到位。

导线引线156焊接到电路板上，并且提供在板上的光传感器与照明控制电路之间的柔性电气连接，因为旋钮绕轴线136转动。导线引线穿过狭槽158定路线，并且附装到连接器160上，以提供对于控制电路的可除去连接。

在旋钮本体的正面上的***162指示旋钮和光传感器的转动位置。

图17是旋钮本体138的俯视平面图。这个视图较完全地示出用于导线引线的狭槽158。圆盘164可以啮合壳体中的对应狭槽，以将旋钮保持在壳体中。接片166可以布置成啮合壳体中的一个或多个对应挡块，以将旋钮的转动范围限制到180度或任何其它适当范围。旋钮的任何适当轴表面168可以用于啮合摩擦垫、离合器或任何其它适当设备，以对于旋钮转动提供一致的感觉，并且将旋钮保持在由用户选择的任何转动位置。可选择地，棘轮或任何其它适当设备可以用于将旋钮保持在任何数量的离散位置。

将光传感器直接放置在旋钮上可以通过减小透射损失而改进传感器的有效性，这些透射损失可以发生在光导管中，并因而增加由传感器捕获的光量。

透明盖148可以实施成简单的平薄片，该简单的平薄片提供很少或不提供光学性能。可选择地，透镜151可以模压到盖中或附装到盖上，以便为光传感器提供视角/图案的选择性成形。快门、反射镜和/或导向件***可以用于控制视角/图案。图18表明快门170和172的概念视图，这些快门170和172如分别由箭头174和176表示的那样可以沿圆周移动，以限制光传感器130的视场。快门170和172可以添加到旋钮本体138上，或者可以与其制成整体。

图19表明用于成形用于光传感器的视角/图案的另一个***。环178定尺寸成合适地在旋钮本体上滑移。环的平坦部分180使环指向旋钮本体138的对应平坦部分142。任何适当尺寸和形状的光导向件182使光传感器的视角/图案能够通过使环在旋钮本体上滑移而被调整。具有各种不同光导向件的不同环可以设有旋钮，或者作为附属套具，以使安装人员能够调整光传感器的视场。

与用于为光传感器建立视场使用转动旋钮有关的发明原理不限于供用于亮度级控制的光传感器的使用。例如，本发明原理可以应用于占用传感器，如无源红外(PIR)传感器，以提供容易可调整的视场。

尽管发明原理不限于任何具体旋钮尺寸，但在某些实施例中，根据本专利公开的发明原理的转动旋钮可以定尺寸成，占用少量空间，同时仍然提供适当抓握表面。在图20中示出一个例子，其中旋钮本体138定尺寸成，具有平均尺寸成年人手的用户可以舒适地将旋钮抓握在一只手上的拇指和食指的指垫之间。在某些其它实施例中，旋钮可以大一些，所以具有平均尺寸成年人手的用户可以舒适地将旋钮抓握在拇指和两个手指的指垫之间，或在一只手上的拇指和食指侧之间。

与设置点旋钮、光传感器旋钮有关的发明原理、及本专利公开的其它发明原理具有独立效用，并且不限于任何具体实施细节或***。然而，这些发明原理中的一些可以组合，以创建具有协同结果的实施例。

例如，图21表明根据本专利公开的某些发明原理的组合占用/光传感器190的实施例，该组合占用/光传感器190具有设置点旋钮192和光传感器旋钮194。传感器190具有壳体196，该壳体196具有接头198，该接头198使壳体能够通过标准1/2英寸拆卸器(knockout)直接安装到灯具或配电箱上。在图21的实施例中的壳体的底部包括用于无源红外(PIR)占用检测电路的透镜200，但可以使用任何适当占用检测技术。设置点旋钮192和光传感器旋钮194位于在该视图中可见的壳体侧上。壳体包括SET/OFF和AUTO LED和用于设置点旋钮的校准标记，如以上关于图1至7描述的那样。壳体的其它侧可以包括用于PIR传感器的时间延迟和/或灵敏度旋钮。

位于壳体内的照明控制电路可以包括操作占用传感器、光传感器、输入旋钮等的电路，并且提供低电压发信号、网络通信、照明负载的线电压切换等形式的输出。PIR或其它占用检测探测器可以借助于可替换透镜或其它导向件实施，以使得能够调整视场。

将这些特征中的一些或全部组合在单个控制装置中可以使得能够安装环境光隔开的基于完全占用的照明控制***(或调光型日光采集)，该照明控制***在部件成本和安装时间方面都是灵活的、多样的、牢固的、和/或便宜的。占用检测和日光采集功能可以在单个紧凑包中实现，该单个紧凑包仍可以使得能够独立调整占用检测和光检测特征。

图22表明根据本专利公开的某些发明原理的图21的实施例的示范安装。壳体安装在荧光灯具202上，使PIR透镜向下指向由灯具服务的建筑物空间。如果***配置成用于开环操作，则安装人员可以转动光传感器旋钮194，以向上指向天空光或其它环境的向下照明源。可选择地，安装人员可以转动标度盘，以水平地对准窗户。安装人员然后可以将设置点标度盘旋转到SET/OFF位置，以开始手动校准过程。如果环境光与设计等级相同，则安装人员然后可以通过将设置点标度盘旋转到100％位置而完成校准过程。否则，安装人员可以如以上描述的那样将设置点标度盘旋转到适当百分比位置，以完成校准过程。

***可以方便地在任何时间被重新配置。例如，如果开环操作未能满意地执行，或者如果建筑物空间的照明要求改变，则***可以被重新配置成用于闭环操作。为了开始转换，安装人员可以将光传感器标度盘转动成向下指，以测量从工作表面反射的工作光。设置点标度盘然后可以转动到AUTO位置，以开始自动校准过程，如以上描述的24小时过程。在自动校准过程的结束，可以将设置点标度盘留在AUTO位置(这可能典型地提供满意结果)，或者可以将设置点标度盘转动到适当百分比位置以调整亮度级设置点。

可选择地，***可以通过从闭环操作切换到开环操作而重新配置。因而，图21的实施例可以提供一种可靠的***，该***容易检修、调整、和/或修改以适应各种操作条件。

图23表明供图21的组合占用传感器和亮度级传感器使用的控制电路的实施例。交流电力通过LINE和NEUTRAL连接施加到电路上。继电器204响应来自微控制器206的RELAY信号将电力施加到LOAD连接上。低电压电源208将交流线电压转换成适于操作控制电路中的微控制器和其它电子装置的直流电压。过零探测器210使微控制器能够使继电器切换与线电压波形同步，以延长继电器寿命。

尽管图23的实施例包括通-断继电器，但可以利用任何适当形式的电力切换，包括按具有中间步骤的离散步骤的电力切换、或诸如调光控制之类的连续切换。如果使用调光控制，则来自微处理器的RELAY输出可以处于调光控制信号的形式，如用于镇流器或其它照明负载的0-10V直流输出、数字可寻址照明接口(DALI，DigitalAddressable Lighting Interface)信号等。

PIR探测器电路212和光电管电路214可以将模拟输入提供给微控制器。例如，在某些实施例中，Osram SFH5711环境光检测集成电路(IC)可以用于光传感器。为了适应IC的对数电流模式输出，光电管电路214可以包括电阻器，以将输出电流转换成电压。光电管电路214也可以包括低通有源滤波器，该低通有源滤波器具有低得足以消除在白炽灯照明中固有的100Hz或120Hz闪光的转折频率。滤波器例如可以借助于简单2-级运算放大器滤波器实施，该简单2-级运算放大器滤波器具有约16Hz的转折频率。来自滤波器的输出然后可以用于驱动微控制器上的模数(A/D)转换器，该微控制器可以借助于固件实施所有控制功能。A/D转换可以通过将用于光检测IC的直流电源用作用于A/D转换器的基准来按比率实施。

如果设置点旋钮借助于电位计实施，则照明设置点电路216可以通过简单地在电位计两端施加A/D基准电压、和借助于微控制器上的另一个A/D输入读取电位计游标电压而实现。如果设置点旋钮借助于编码器或其它位置检测技术实施，则照明设置点电路216可以包括适当译码电路或其它支持电路，以将旋钮位置转换成由微控制器可用的模拟或数字形式。

SET/OFF和AUTO LED可以通过连接到微控制器上的数字输出上的限流电阻器、或任何其它适当驱动电路218而驱动。用于PIR或其它占用传感器的指示器LED也可以由相同类型的驱动电路220驱动。用于PIR或其它占用传感器的时间延迟和/或灵敏度控制机构222可以借助于任何适当输入电路而实施。

图23的实施例提供交流切换功能，但其它实施例可以实施LV发信号，以使电源组、继电器面板或其它切换装置能够处置实际电力切换。另外的实施例可以包括网络接口，以通过任何适当控制网络与其它照明控制设备通信。

本专利公开的某些另外发明原理涉及用于为照明控制***提供故障自动防护操作的方法和设备，这些照明控制***具有带有某些失效模式的处理器。诸如占用传感器和亮度级控制机构之类的照明控制装置常常具有基于微控制器的控制电路，这些微控制器基本上是使所有支持电路集成在一个IC上的微处理器。尽管微控制器已经实现高可靠性等级，但它们仍然对于由静电放电(ESD)、电源失效、代码误操作等引起的偶然失效敏感。照明控制装置的失效可能引起失去照明，这在像停车场和楼梯井之类的位置可能特别成问题。如果代码误操作引起处理器故障，则微控制器常常利用监视器电路复位处理器，但这些电路不防止其它失效模式。此外，即使监视器电路通过开始复位使处理器能够恢复，但在复位过程期间也典型地有延迟，在该复位过程期间，可能没有照明。

根据本专利公开的某些发明原理，控制照明负载的处理器由故障自动防护电路监视。如果故障自动防护电路确定处理器已经失效，则故障自动防护电路接通照明负载。故障自动防护电路可以接通照明负载，而不顾处理器可能正在监视的任何输入。这些发明原理可以在无数个不同的实施例中实现，下面描述这些实施例中的一些。

图24表明根据本专利公开的某些发明原理的照明控制装置224的实施例，该照明控制装置224具有故障自动防护电路。图24的实施例包括开关226，该开关226布置成控制到照明负载的电力。开关226由控制信号230控制，该控制信号230由基于处理器的控制电路228产生。控制电路中的处理器产生监视信号232，该监视信号232可以用于确定处理器是否已经失效。故障自动防护电路234连续地监视所述监视信号232，以保证处理器正在正确地操作。如果故障自动防护电路确定处理器已经失效，则故障自动防护电路要求超驰信号236，该超驰信号236强迫开关226接通照明负载。

开关226可以包括任何适当形式的隔离或非隔离电力开关，包括气隙继电器；固态继电器；或基于SCR、Triacs、晶体管等的其它开关。开关可以按离散步骤提供电力切换，如通/断切换，具有或没有中间步骤，或者提供连续切换，如调光控制。对于开关的电力连接可以包括具有两个切换带电端(switched hot terminal)的共用中性终端、端隔离对、或任何其它适当配置。

控制电路228中的处理器可以包括微处理器、微控制器、门阵列、或任何其它模拟或数字信号处理电路，该处理电路对关于微处理器和微控制器遇到的失效类型敏感，如对于由ESD、电源失效、编程误操作等引起的那些失效敏感。因而，控制电路可以借助于模拟或数字硬件、软件、固件、或其任何适当组合而实现。

监视信号232可以采取适于使故障自动防护电路能够确定处理器是否正在适当地操作的任何形式。例如，监视信号可以实施成具有周期性脉冲的数字信号，这些周期性脉冲由处理器通过周期性动作产生，该周期性动作可以证明处理器正在适当地起作用。其它例子包括数字数据流、和模拟波形，这些数字数据流具有在流中编码的恒定变化的代码字，这些模拟波形要求由处理器产生连续周期性动作。

故障自动防护电路234可以按任何适当形式实施，以可靠地监视该监视信号232，并且响应处理器的失效而超驰开关。故障自动防护电路可以借助于模拟或数字硬件、软件、固件、或其任何适当组合而实现。然而，为了可靠性原因可能有益的是，电路按简单形式实施，具有对于噪声和其它电路干扰的良好免疫性。

图24的控制装置224可以按任何适当物理形式实现。例如，装置224可以是占用传感器、亮度级控制机构、组合占用传感器和亮度级控制机构-如以上关于图21-23描述的实施例、电源组、继电器模块、用于继电器箱的继电器总线卡、或包括用于控制照明负载的开关的任何其它照明控制装置。

与故障自动防护电路有关的发明原理也可以应用于不具有整体电力开关的照明控制装置。图25表明照明控制装置238的实施例，该照明控制装置238提供由其它切换设备使用的开关控制信号240。开关驱动电路244响应由基于处理器的控制电路248产生的控制信号246，产生开关控制信号240。控制电路中的处理器产生监视信号250，该监视信号250可以用于确定处理器是否已经失效。故障自动防护电路252连续地监视所述监视信号250，以保证处理器正在正确地操作。如果故障自动防护电路确定处理器已经失效，则故障自动防护电路要求超驰信号254，该超驰信号254强迫开关驱动电路244按接通与照明控制装置238相关联的照明负载的形式要求开关控制信号240。

开关控制信号240可以按任何适当硬连线或无线形式实现，以控制关联照明负载。例如，开关控制信号240可以实施成24V直流信号，该24V直流信号可以由电源组、继电器模块等使用，以切换照明负载。作为另一个例子，开关控制信号240可以实施成数字控制信号，如由数字可寻址照明接口(DALI)标准、或诸如控制域网络(CAN)、SectorNet^TM、LonWorks等之类的任何其它标准或专有接口使用的那些。作为某些另外的例子，开关控制信号240可以实施成0-10伏特模拟调光接口、X-10电力线通信接口、Z-Wave无线接口等。

基于处理器的控制电路248、监视信号250及故障自动防护电路252可以按任何适当形式实施，如以上关于图24的实施例讨论的那样。

图25的控制装置238可以按任何适当物理形式实现。例如，装置238可以是硬连线或无线占用传感器、亮度级控制机构、组合占用传感器和亮度级控制机构、低电压墙壁开关、数字墙壁开关、无线墙壁开关等。

故障自动防护电路也可以与其它部件中的任一个分离地实施。例如，图26表明照明控制***的实施例，在该照明控制***中，故障自动防护电路实现为故障自动防护模块256的一部分，该故障自动防护模块256与它监视的处理器、和关联照明控制开关258两者分离。在这种配置中，故障自动防护模块具有：第一输入，从基于处理器的控制电路接收控制信号260；和第二输入，从同一控制电路接收监视信号262。只要监视信号262指示处理器还未失效，故障自动防护模块256就简单地将控制信号260的状态传送到开关258，作为开关控制信号264。然而，如果监视信号指示处理器已经失效，则故障自动防护模块256就强迫开关控制信号264到接通由开关258控制的照明负载的状态。

图26的实施例的优点是，它可以使故障自动防护模块能够与基于处理器的控制电路分离的电源而操作，由此使模块能够将故障自动防护操作提供给更宽范围的失效模式。

在故障自动防护模块256中的电路可以按任何适当方式实施，如以上关于图25的实施例的故障自动防护电路252和开关驱动电路244描述的那样。

可选择地，故障自动防护电路或模块可以与开关258成整体，例如通过将故障自动防护电路包括在电源组、继电器模块等中。

图27是根据本专利公开的某些发明原理的故障自动防护电路的示范性实施例的示意图。在电阻器R5右边的电路与用于占用传感器的常规继电器驱动器相似。然而，代之以将开关控制信号施加到R5上，图27的实施例包括一对Schmitt触发器输入NAND(与非)门U2A和U2B，这对Schmitt触发器输入NAND门U2A和U2B布置成，如果故障自动防护电路停止从处理器接收周期性监视信号，则强迫负载到通状态。电阻器R4和电容器C8构成时间常数，该时间常数可以通过临时地将MONITOR输入拉到地而复位，由此使C8放电。这可以例如通过使用来自处理器的漏极开路数字输出、或通过将晶体管布置成响应来自处理器的任何适当数字输出将MONITOR输入拉到地、或按任何其它适当方式而实现。

当MONITOR输入由下拉设备释放时，电容器C8开始按由R4和C8的值确定的RC时间常数充电。如果在C8上的电压达到U2A的切换点之前，另一个复位脉冲施加到MONITOR输入上，则U2A的输出保持为高，并且故障自动防护电路继续正常地操作，使开关控制输入通过U2B传输，以提供继电器RL1的正常控制。然而，如果在比R4和C8的RC时间常数长的时间段期间，另一个复位脉冲在MONITOR输入上没有出现-这可能指示处理器已经失效，则U2A的输出走低，由此强迫U2B的输出是高，并且激励由继电器RL1控制的负载。

Schmitt触发器输入的使用可以防止振荡，如果时间常数设置到使在C8上的电压缓慢斜坡上升相对长的时段，则这些振荡可能发生在门U2A的切换点附近。时间常数例如可以设置为约2秒，以防止麻烦的断开，同时将由处理器失效引起的任何可能“黑暗”时段限制到可接受的短时间。

图28是根据本专利公开的某些发明原理的故障自动防护电路的另一个示范性实施例的示意图。图28的实施例包括按与图27的实施例相似的方式布置的晶体管Q1-Q3、电阻器R3及电容器C5，但在图28的实施例中，Q2和Q3的栅极引出到端子RELAY CLOSE和RELAY OPEN，这些端子分别由微控制器或其它控制电路驱动。第四晶体管Q4布置成，响应来自NAND门268的FORCE CLOSED信号强迫继电器到断开状态。NAND门的一个输入由D型正沿触发的触发器270的Q输出驱动。NAND门的另一个输入由监视器超时电路266的复位输出/RST驱动。/RST输出也驱动触发器270的预置输入/PRE。

监视器超时电路266产生监视器脉冲输出信号/WDPO，如果监视输入WDI在适当时间间隔处在来自微控制器或其它控制电路的MONITOR信号上没有接收到连续脉冲流，则该监视脉冲输出信号/WDPO被驱动为低达1ms。响应来自微控制器或其它控制电路的POWER INHIBIT信号，复位输出/RST被驱动到低。适当监视器超时电路266的例子是MAX6323。

以上已经参考某些具体示范性实施例描述了本专利公开的发明原理，但这些实施例在布置和细节方面可被修改，而不脱离发明原理。这样的变化和修改被认为落在如下权利要求书的范围内。

Claims (28)

1.一种亮度级设置点控制***，包括：

光传感器；

具有运动范围的执行器；及

电路，所述电路适于响应光传感器和执行器建立亮度级设置点；

其中，所述电路适于当执行器在运动范围的第一区域中时执行第一功能，并且当执行器在运动范围的第二区域中时执行第二功能。

2.根据权利要求1所述的***，其中：

第一功能包括设置亮度级设置点；并且

第二功能包括调整亮度级设置点。

3.根据权利要求2所述的***，其中，设置亮度级设置点包括手动设置亮度级设置点。

4.根据权利要求2所述的***，其中，设置亮度级设置点包括自动设置亮度级设置点。

5.根据权利要求1所述的***，其中，第一功能包括禁用亮度级设置点。

6.根据权利要求1所述的***，其中，当执行器在第二区域中时，所述电路适于执行第三功能。

7.根据权利要求6所述的***，其中，所述电路适于响应执行器在第二区域中的时间量，选择第二功能或第三功能。

8.根据权利要求7所述的***，其中：

第二功能包括设置亮度级设置点；并且

第三功能包括禁用亮度级设置点。

9.根据权利要求2所述的***，其中，第二区域包括两个或更多个子区域。

10.根据权利要求2所述的***，其中，子区域中的一个包括中间位置。

11.根据权利要求10所述的***，其中，所述电路适于如果执行器移动到中间位置则不调整设置点。

12.根据权利要求11所述的***，其中，所述电路适于基于执行器在子区域的第二个中的位置，按校准量调整设置点。

13.根据权利要求12所述的***，其中，所述电路适于基于执行器的位置，按校准百分比调整设置点。

14.根据权利要求1所述的***，其中，光传感器、执行器及电路布置在亮度级控制器中。

15.根据权利要求1所述的***，其中，执行器和电路布置在继电器箱中。

16.根据权利要求1所述的***：

还包括电位计；

其中，执行器布置成控制在电位计上的电位计游标；并且

其中，所述电路布置成通过读取电位计游标的电压而读取执行器的位置。

17.根据权利要求1所述的***，还包括校准标记，所述校准标记布置成指示执行器在第二区域中的位置。

18.一种照明控制器，包括：

从光传感器接收亮度级信号的输入；

从具有运动范围的执行器接收执行器信号的输入；及

电路，所述电路适于响应亮度级信号和执行器信号建立亮度级设置点；

其中，所述电路适于当执行器在运动范围的第一区域中时执行第一功能，并且当执行器在运动范围的第二区域中时执行第二功能。

19.根据权利要求18所述的照明控制器，还包括指示器，所述指示器适于指示第一功能。

20.根据权利要求18所述的照明控制器，其中，所述电路适于当执行器已经在第一区域中第一时间段时，执行第一功能。

21.根据权利要求18所述的照明控制器，其中，所述电路适于当执行器在运动范围的第三区域中时执行第三功能。

22.根据权利要求21所述的照明控制器，其中：

第一功能包括手动设置亮度级设置点；

第二功能包括调整亮度级设置点；及

第三功能包括自动设置亮度级设置点。

23.根据权利要求22所述的照明控制器，其中：

第二区域包括中间位置；并且

所述电路适于当执行器在中间位置时，不调整亮度级设置点。

24.根据权利要求23所述的照明控制器，其中，所述电路适于当执行器在第二区域中而不在中间位置时，按校准百分比调整亮度级设置点。

25.根据权利要求22所述的照明控制器，其中，所述电路适于：

当执行器移动到第一区域时，开始手动设置亮度级设置点；并且

当执行器移动到第一区域外时，将从光传感器测得的亮度级用作设置点。

26.根据权利要求25所述的照明控制器，其中，所述电路适于：

当执行器移动到第三区域中时，开始自动设置亮度级设置点。

27.根据权利要求26所述的照明控制器，其中，所述电路适于当执行器移动到第二区域中时，基于执行器的位置按校准量调整设置点。

28.根据权利要求27所述的照明控制器，其中，所述电路适于，如果在亮度级设置点已经结束自动设置之前执行器移动到第三区域外，则将从光传感器测得的亮度级用作设置点。

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