JPH0750122B2 - Pendulum type acceleration sensor - Google Patents

Pendulum type acceleration sensor

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JPH0750122B2
JPH0750122B2 JP16073687A JP16073687A JPH0750122B2 JP H0750122 B2 JPH0750122 B2 JP H0750122B2 JP 16073687 A JP16073687 A JP 16073687A JP 16073687 A JP16073687 A JP 16073687A JP H0750122 B2 JPH0750122 B2 JP H0750122B2
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pendulum
acceleration
sensor
acceleration sensor
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恒雄 中島
和憲 酒井
信洋 横川
隆 中西
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Toyota Motor Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、振り子式加速度センサに関し、特に、センサ
出力異常時の検出を容易とした振り子式加速度センサに
関するものである。
The present invention relates to a pendulum acceleration sensor, and more particularly to a pendulum acceleration sensor that facilitates detection when a sensor output is abnormal.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

車両等の加速度(G)を検出するセンサとして、振り子
式加速度センサが開発され、商品化されている(例え
ば、実開昭58-86512号)。
A pendulum type acceleration sensor has been developed and commercialized as a sensor for detecting acceleration (G) of a vehicle or the like (for example, Japanese Utility Model Laid-Open No. 58-86512).

これは第4図および第5図に示すように、扇状に形成さ
れ周縁部にスリットが削設されたアルミ板から成る振り
子31と、この振り子31の軸方向両側に配設された発光素
子32と受光素子33とから成るフォトカプラ34と、フォト
カプラ34からの出力変化を検出する検出回路35とから構
成され、振り子31が加速度(G)を受けて傾くことによ
りフォトカプラ34の光軸を遮断したり、透過することを
検出して設定加速度を得ることができるようになってい
る。なお、振り子31の揺動範囲は、振り子31の周方向両
側に配設されたストッパ35及び36により規制されるよう
になっている。また、複数個のフォトカプラ(A、B)
を設けると、第6図に示すように複数の加速度範囲
(、、、)を検出することができる。このた
め、検出加速度に比例したアナログ出力を発生する半導
体式加速度センサに較べ安価に複数の加速度範囲を検出
することができるという利点を備えている。
As shown in FIG. 4 and FIG. 5, this is a pendulum 31 made of an aluminum plate formed in a fan shape and having slits formed in the peripheral portion, and light emitting elements 32 arranged on both axial sides of the pendulum 31. And a light receiving element 33, and a detection circuit 35 for detecting a change in output from the photocoupler 34. The pendulum 31 receives acceleration (G) and tilts to move the optical axis of the photocoupler 34. The set acceleration can be obtained by detecting the cutoff or the transmission. The swing range of the pendulum 31 is regulated by the stoppers 35 and 36 arranged on both sides of the pendulum 31 in the circumferential direction. Also, a plurality of photo couplers (A, B)
By providing, it is possible to detect a plurality of acceleration ranges (,,,) as shown in FIG. Therefore, it has an advantage that a plurality of acceleration ranges can be detected at a lower cost than a semiconductor type acceleration sensor that generates an analog output proportional to the detected acceleration.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

しかし、このような振り子式の加速度センサは、その出
力が第6図に示すようにオン、オフの2値出力であるた
め、センサ出力からは断線(オープン)あるいは短絡
(ショート)等の異常状態を検出することができないも
のであった(断線あるいは短絡時にもオン、オフの2値
出力である)。
However, since the output of such a pendulum type acceleration sensor is a binary output of on and off as shown in FIG. 6, an abnormal state such as disconnection (open) or short circuit (short) is detected from the sensor output. Could not be detected (binary output of ON and OFF even in the case of disconnection or short circuit).

従って、本発明の目的は、振り子式加速度センサの出力
から断線あるいは短絡等のセンサ出力異常を容易に検出
できるようにすることにある。
Therefore, an object of the present invention is to make it possible to easily detect a sensor output abnormality such as disconnection or short circuit from the output of the pendulum type acceleration sensor.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

そこで本発明は、2値出力をアナログ信号に変換して出
力することを特徴とする。
Therefore, the present invention is characterized by converting a binary output into an analog signal and outputting the analog signal.

具体的には、本発明の振り子式加速度センサは、発光素
子と受光素子とからなるフォトカプラと、カプラの両素
子間に配設され支点を中心として揺動自在の振り子と、
振り子の揺動にともなう前記フォトカプラの出力変化か
ら所定の加速度(G)を検出してアナログ信号として出
力する検出回路とから構成される。
Specifically, the pendulum type acceleration sensor of the present invention includes a photocoupler including a light emitting element and a light receiving element, and a pendulum that is disposed between both elements of the coupler and is swingable around a fulcrum.
And a detection circuit that detects a predetermined acceleration (G) from the output change of the photocoupler accompanying the swing of the pendulum and outputs it as an analog signal.

〔作用〕[Action]

その結果、振り子式加速度センサの出力は、加速度
(G)の大きさとセンサ状態に応じたアナログ信号とし
て出力されるので、この出力変化をとらえてセンサ出力
の異常、すなわち、断線および短絡等を容易に検出する
ことができる。
As a result, the output of the pendulum type acceleration sensor is output as an analog signal according to the magnitude of the acceleration (G) and the sensor state. Therefore, it is easy to detect an abnormality in the sensor output, that is, disconnection, short circuit, etc. Can be detected.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例を図面によって説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図および第2図は、本発明の一実施例を示すもので
あり、図中、11は振り子、12および13はフォトカプラ、
14は検出回路である。
1 and 2 show one embodiment of the present invention, in which 11 is a pendulum, 12 and 13 are photocouplers, and
14 is a detection circuit.

振り子11は、第2図に示すように、支点111を中心とし
て揺動自在な扇状に形成され、端縁に非対称のスリット
112、113が削設されたアルミ板から成る。この振り子11
の揺動範囲は、振り子11の周方向両側に設けられるスト
ッパ114a、114bにより規制される。振り子11の一方のス
リット112は、第3図Aに示すように振り子11の揺動範
囲で0加速度(G)から0・1(G)付近の微小な加速
度(G)と複数のオン−オフ出力を得ることができるよ
うにくし歯状とされ、他方のスリット113は、第3図B
に示すように振り子11の揺動範囲で単一のオン−オフ出
力を得ることができるように長間隔のスリットとなって
いる。この振り子11のスリット112、113の両側には、発
光ダイオード121、131と、この発光ダイオード121、131
からの発光出力を受け導通するフォトトランジスタ12
2、132とから成るフォトカプラ12および13がそれぞれ配
設されている。このように配設されたフォトカプラ12お
よび13と、スリット112、113との関係は、加速度(G)
が作用していない状態、すなわち、0加速度(G)付近
では、フォトトランジスタ122、132が発光ダイオード12
1、131からの透過出力を受け導通するようになってい
る。なお、発光ダイオード121および131にそれぞれ並列
に接続されているトランジスタ23、24は、後述する制御
回路20からのチェック信号(ショート信号)により制御
されて発光ダイオード121および131の状態を検出するた
めのものである。
As shown in FIG. 2, the pendulum 11 is formed in a fan shape that can swing around a fulcrum 111, and has an asymmetric slit at the edge.
112 and 113 are made of cut aluminum plates. This pendulum 11
The rocking range of is restricted by stoppers 114a and 114b provided on both sides of the pendulum 11 in the circumferential direction. As shown in FIG. 3A, one slit 112 of the pendulum 11 has a small acceleration (G) in the swing range of the pendulum 11 from 0 acceleration (G) to around 0.1 (G) and a plurality of on-offs. It has a comb-like shape so that an output can be obtained, and the other slit 113 is shown in FIG. 3B.
As shown in FIG. 5, slits are provided at long intervals so that a single on-off output can be obtained within the swing range of the pendulum 11. The light emitting diodes 121 and 131 and the light emitting diodes 121 and 131 are provided on both sides of the slits 112 and 113 of the pendulum 11.
Phototransistor 12 that conducts light output from
Photocouplers 12 and 13 each composed of 2 and 132 are provided. The relationship between the slits 112 and 113 and the photocouplers 12 and 13 arranged in this way is the acceleration (G).
Is not acting, that is, in the vicinity of 0 acceleration (G), the phototransistors 122 and 132 are connected to the light emitting diode 12
It receives the transparent output from 1, 131 and is made conductive. The transistors 23 and 24 connected in parallel to the light emitting diodes 121 and 131, respectively, are controlled by a check signal (short signal) from the control circuit 20 described later to detect the states of the light emitting diodes 121 and 131. It is a thing.

検出回路14は、比較器141および142と、デコード部143
と、デジタル/アナログ変換器144とから成る。比較器1
41および142は、フォトトランジスタ122、132の出力を
受け、振り子11の揺動に伴う透過、遮断に応じた2値出
力、すなわち、オン−オフ出力を発生する。デコード部
143は、比較器141および142からの出力を受け、第3図
CおよびDに示すように、加速度(G)が大きくなるに
つれ11-10-01-00となる出力を発するCMOS-ICにより形成
された3つのエクスクルーシブノア(EX-NOR)143a、14
3bおよび143cから成る。デジタル/アナログ変換器144
は、抵抗144a、144b、144c、144d、144eおよび144fから
成る3ビットのラダーネットワークを構成し、3ビット
は上位より、デコード部143の出力(C)、(D)、お
よび電源(本実施例では5V)に接続されている。このよ
うに接続されたことにより、加速度(G)が大きくなる
につれ、デジタル/アナログ変換器144の出力(E)
が、第3図Eに示すように4・3V、3・1V、1・9Vおよ
び0・6Vのアナログ出力に変化して単一出力端から出力
されるようになっている。
The detection circuit 14 includes comparators 141 and 142 and a decoding unit 143.
And a digital / analog converter 144. Comparator 1
41 and 142 receive the outputs of the phototransistors 122 and 132, and generate a binary output, that is, an on-off output according to the transmission and interruption due to the swing of the pendulum 11. Decoding section
143 is formed by a CMOS-IC which receives outputs from the comparators 141 and 142 and outputs an output of 11-10-01-00 as the acceleration (G) increases as shown in FIGS. 3C and 3D. 3 Exclusive Noahs (EX-NOR) 143a, 14
Consists of 3b and 143c. Digital / analog converter 144
Is a 3-bit ladder network composed of resistors 144a, 144b, 144c, 144d, 144e, and 144f, and 3 bits from the upper order are outputs (C), (D) of the decoding unit 143, and a power source (in this embodiment). Is connected to 5V). With this connection, the output (E) of the digital / analog converter 144 increases as the acceleration (G) increases.
However, as shown in FIG. 3E, it is changed to analog output of 4.3V, 3.1V, 1.9V and 0.6V and is output from a single output terminal.

このように構成された加速度センサ10は、図示しない別
部材にて形成された固定本体に支持されて、本実施例で
は車両に取付けられている。
The acceleration sensor 10 configured as described above is supported by a fixed main body formed by another member (not shown), and is attached to the vehicle in this embodiment.

センサ10からの出力は、加速度(G)に応じて図示しな
い車両の所定部を制御するための制御回路20のアナログ
/デジタル変換器21に入力される。このアナログ/デジ
タル変換器21の入力部は、高抵抗22を介して5Vにプルア
ップされている。また、制御回路20からは、前述したよ
うに発光ダイオード121、131の状態をチェックするため
の信号が、制御回路20およびセンサ10起動時に出力され
る。
The output from the sensor 10 is input to the analog / digital converter 21 of the control circuit 20 for controlling a predetermined portion of the vehicle (not shown) according to the acceleration (G). The input part of the analog / digital converter 21 is pulled up to 5V through the high resistance 22. Further, as described above, the control circuit 20 outputs a signal for checking the states of the light emitting diodes 121 and 131 when the control circuit 20 and the sensor 10 are activated.

以上のように構成された結果、エンジン始動のため、ま
ず、図示しないイグニッションスイッチが閉成され、セ
ンサ10および制御回路20に電源を接続して、センサ10お
よび制御回路20を起動状態とすると、制御回路20からト
ランジスタ23、24にチェック信号が出力され、フォトカ
プラ12および13のそれぞれの発光ダイオード121、131を
ショート(短絡)する。これにより、発光ダイオード12
1、131の不良チェックを行うことができる。すなわち、
振り子11に加速度(G)が作用していなくても、発光ダ
イオード121、131が非導通となるため、フォトトランジ
スタ122、132が導通することはなく、センサ10の出力
(E)が遮断出力となれば、発光ダイオード121、131が
正常であり、また、遮断出力とならなければ、発光ダイ
オード121、131が異常であることを検出することができ
る。
As a result of the above configuration, for engine starting, first, an ignition switch (not shown) is closed, power is connected to the sensor 10 and the control circuit 20, and the sensor 10 and the control circuit 20 are activated. A check signal is output from the control circuit 20 to the transistors 23 and 24 to short-circuit the light emitting diodes 121 and 131 of the photocouplers 12 and 13, respectively. This allows the light emitting diode 12
It is possible to check the defect of 1,131. That is,
Even when acceleration (G) is not applied to the pendulum 11, the light emitting diodes 121 and 131 are non-conductive, the phototransistors 122 and 132 are not conductive, and the output (E) of the sensor 10 is a cutoff output. If so, it is possible to detect that the light emitting diodes 121 and 131 are normal, and if the cutoff output is not obtained, it is possible to detect that the light emitting diodes 121 and 131 are abnormal.

次に、エンジンが始動され、車両が発進して0加速度
(G)から0・1(G)の加速度が生じると、本実施例
では、上述のように、振り子11の一方のスリット112を
くし歯状に形成してあるので、発進時の微小な加速度
(G)によって振り子11が揺動してスリット112の両側
に配設されたフォトカプラ12の透過状態が遮断される現
象が生じる。従って、一方の比較器141の出力が、第3
図Aに示すように高(1、オン)−低(0、オフ)レベ
ルの信号を出力し、振り子11が正常に作動するものであ
れば、デジタル/アナログ変換器144の出力、すなわち
センサ10の出力(E)は、例えば4・3Vと3・1Vとに変
化した信号を出力する。振り子11がスティック等を起こ
していれば、センサ10の出力(E)は変化しない信号と
なる。制御回路20では、この出力(E)状態から、振り
子11の正常・異常を検出することができる。
Next, when the engine is started and the vehicle starts to generate an acceleration of 0 (G) to 0.1 (G), in the present embodiment, as described above, one slit 112 of the pendulum 11 is combed. Since the pendulum 11 is formed in a tooth shape, a slight acceleration (G) at the time of starting causes the pendulum 11 to oscillate, so that the transmission state of the photocouplers 12 arranged on both sides of the slit 112 is interrupted. Therefore, the output of one comparator 141 is the third
As shown in FIG. A, if a high (1, on) -low (0, off) level signal is output and the pendulum 11 operates normally, the output of the digital / analog converter 144, that is, the sensor 10 The output (E) of (3) outputs a signal changed to, for example, 4.3V and 3.1V. If the pendulum 11 raises a stick or the like, the output (E) of the sensor 10 becomes a signal that does not change. The control circuit 20 can detect whether the pendulum 11 is normal or abnormal from the output (E) state.

車両に加速度(G)が作用していない状態、すなわち、
0加速度(G)付近であるときには、第3図に示すよう
に、発光ダイオード121からの光は振り子11のスリット1
12を介してフォトトランジスタ122に透過されるととも
に、発光ダイオード131からの光は振り子11のスリット1
13を介してフォトトランジスタ132に透過される。これ
により、2つのフォトトランジスタ122、132はともに導
通して、比較器141、142は、第3図AおよびBに示すよ
うに高レベル(1、オン)の信号となる。比較器141、1
42からの出力は、それぞれデコード部143に入力され、
デコード部143のエクスクルーシブノア143aの出力
(D)が、第3図Dに示すように0(G)付近で高レベ
ル(1、オン)デコード部143のエクスクルーシブノア1
43cの出力(C)が、第3図Cに示すように0(G)付
近で高レベルとなるため、デジタル/アナログ変換器14
4の出力(E)は、第3図Eに示すように0(G)付近
で4・3Vとなる。
When the acceleration (G) is not acting on the vehicle, that is,
When the acceleration is near 0 (G), the light from the light emitting diode 121 is emitted from the slit 1 of the pendulum 11 as shown in FIG.
The light from the light emitting diode 131 is transmitted through the phototransistor 122 via the slit 1 of the pendulum 11.
The light is transmitted to the phototransistor 132 via 13. As a result, the two phototransistors 122 and 132 are both rendered conductive, and the comparators 141 and 142 become high level (1, on) signals as shown in FIGS. 3A and 3B. Comparator 141, 1
The outputs from 42 are input to the decoding unit 143,
The output (D) of the exclusive NOR 143a of the decoding section 143 is at a high level (1, ON) near 0 (G) as shown in FIG. 3D.
Since the output (C) of 43c becomes high level near 0 (G) as shown in FIG. 3C, the digital / analog converter 14
The output (E) of 4 becomes 4.3 V near 0 (G) as shown in FIG. 3E.

車両走行状態において、振り子11に加速度(G)が作用
すれば、加速度(G)に応じてスリット112と113とがフ
ォトカプラ12、13を透過、遮断して、デジルタ/アナロ
グ変換器144の出力(E)が加速度(G)の大きさに応
じた電圧値の信号となって出力される。制御回路20で
は、センサ10の出力(E)の変化を検出して、加速度
(G)に応じた車両所定部の制御を行うことができる。
When the acceleration (G) acts on the pendulum 11 in the vehicle traveling state, the slits 112 and 113 transmit and block the photocouplers 12 and 13 according to the acceleration (G), and the output of the digital / analog converter 144. (E) is output as a signal having a voltage value corresponding to the magnitude of the acceleration (G). The control circuit 20 can detect a change in the output (E) of the sensor 10 and control a predetermined portion of the vehicle according to the acceleration (G).

上述のように、加速度(G)に応じた出力を検出してい
た状態等において、センサ10と制御回路20との間に断線
が生じると、制御回路20のアナログ/デジタル変換器21
への入力信号が5Vとなるため、制御回路20ではこの入力
状態を断線と判定して所定部の制御停止、断線警報等を
実施する。また、センサ10と制御回路20との間に短絡が
生じると、制御回路20のアナログ/デジタル変換器21へ
の入力信号が0Vとなるため、制御回路20ではこの入力状
態を短絡と判定して、上述と同様の処置を行う。
As described above, when a disconnection occurs between the sensor 10 and the control circuit 20 in the state where the output corresponding to the acceleration (G) is detected, etc., the analog / digital converter 21 of the control circuit 20.
Since the input signal to 5V becomes 5V, the control circuit 20 determines that this input state is a disconnection, and executes control stop of a predetermined part, disconnection alarm, and the like. Further, when a short circuit occurs between the sensor 10 and the control circuit 20, the input signal to the analog / digital converter 21 of the control circuit 20 becomes 0V, so the control circuit 20 judges this input state as a short circuit. , Perform the same procedure as above.

このように、本実施例によれば、センサ10からの出力が
正常である場合には、4・3V、3・1V、1・9Vおよび0
・6Vかのいずれかの電圧値のアナログ信号が出力され、
センサ出力が異常となると、断線の場合には5V、短絡の
場合には0Vの電圧値が出力されるので、センサ10の出力
変化からセンサ10の出力異常状態を容易に検出すること
ができる。
Thus, according to this embodiment, when the output from the sensor 10 is normal, 4.3V, 3.1V, 1.9V and 0
・ Analog signal of any voltage value of 6V is output,
When the sensor output becomes abnormal, a voltage value of 5 V is output in the case of disconnection and 0 V in the case of short circuit. Therefore, the abnormal output state of the sensor 10 can be easily detected from the change in the output of the sensor 10.

また、本実施例によれば、複数のフォトカプラ12、12に
よる複数点の加速度(G)を、単一の出力端によりアナ
ログ出力として出力できるようにしたので、アナログ/
デジタル入力データの同時性が確保されるとともに、コ
スト低減および信頼性を向上させることができる。
Further, according to the present embodiment, the acceleration (G) at a plurality of points by the plurality of photocouplers 12, 12 can be output as an analog output by a single output terminal.
Simultaneity of digital input data can be secured, and cost reduction and reliability can be improved.

さらに、加速度の変化に応じて、出力電圧が1ステップ
づつ変化するようにデコード部143を構成したので、出
力信号の変化点で受け回路側の制御回路20がアナログ/
デジタル変換しても、その誤差を1ステップ分に小さく
収めることができる。
Further, since the decoding unit 143 is configured such that the output voltage changes step by step in response to the change in acceleration, the control circuit 20 on the receiving circuit side is analog / analog at the change point of the output signal.
Even if digital conversion is performed, the error can be reduced to one step.

さらにまた、エンジン始動時およびクランキング時に、
発光ダイオード121および131と、振り子11のスティック
をチェックすることができるようにしたので、発光ダイ
オード121および131の不良検出、振り子11のスティック
をも容易に検出することができる。
Furthermore, at engine start and cranking,
Since the light emitting diodes 121 and 131 and the stick of the pendulum 11 can be checked, a defect of the light emitting diodes 121 and 131 and a stick of the pendulum 11 can be easily detected.

以上、本発明の特定の実施例について説明したが、本発
明は、この実施例に限定されるものではなく、特許請求
の範囲に記載の範囲内で種々の実施態様が包含されるも
のである。
Although the specific embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this embodiment, and various embodiments are included within the scope of the claims. .

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上のように本発明によれば、振り子式加速度センサの
出力を加速度(G)の大きさとセンサ状態に応じたアナ
ログ信号として出力するようにしたので、この出力変化
からセンサ出力の異常、すなわち、断線および短絡等を
簡易な構成により容易に検出することができるものであ
る。
As described above, according to the present invention, the output of the pendulum acceleration sensor is output as an analog signal according to the magnitude of acceleration (G) and the sensor state. It is possible to easily detect disconnection, short circuit and the like with a simple configuration.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、本発明の一実施例の回路構成図、第2図は、
上述一実施例にかかる振り子の正面図、第3図は、上述
一実施例の出力特性図、第4図は、従来技術の振り子と
フォトカプラの正面図、第5図は、従来技術の振り子と
フォトカプラを含む回路図、第6図は、上述従来技術の
出力特性図を示すものである。 10……振り子式加速度センサ 11……振り子 12……フォトカプラ 13……フォトカプラ 14……検出回路 20……制御回路
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of an embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 3 is a front view of a pendulum according to the above-described embodiment, FIG. 3 is an output characteristic diagram of the above-mentioned embodiment, FIG. 4 is a front view of a conventional pendulum and a photocoupler, and FIG. FIG. 6 is a circuit diagram including a photo coupler and a photo coupler, and FIG. Pendulum type acceleration sensor 11 Pendulum 12 Photo coupler 13 Photo coupler 14 Detection circuit 20 Control circuit

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】発光素子と受光素子とからなるフォトカプ
ラと、該フォトカプラの両素子間に配設され支点を中心
として揺動自在の振り子と、該振り子の揺動にともなう
前記フォトカプラの出力変化から所定の加速度(G)を
検出して出力する検出回路とを備えた振り子式加速度セ
ンサにおいて、 前記検出回路により検出した加速度(G)をアナログ信
号として出力することを特徴とする振り子式加速度セン
サ。
1. A photocoupler comprising a light emitting element and a light receiving element, a pendulum arranged between both elements of the photocoupler and swingable about a fulcrum, and the photocoupler according to the swing of the pendulum. A pendulum type acceleration sensor provided with a detection circuit for detecting and outputting a predetermined acceleration (G) from an output change, wherein the pendulum type acceleration sensor outputs the acceleration (G) detected by the detection circuit as an analog signal. Acceleration sensor.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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