JP5779802B2 - ユーザーインターフェースのキーキャップのための台座を有する２ショット射出成形筐体 - Google Patents

Description

本発明は、ユーザーが装置と手動でやりとりを行える（manual interaction）ように構成されたユーザーインターフェースを含む装置に関する。当該装置はユーザーインターフェースを収容する筐体を有し、ユーザーインターフェースは１つ以上のキーを含み、前記キーの個別のキーはそれぞれ特定のキーキャップを有する。本発明はさらに、そのような装置で用いる筐体及びそのような装置で用いる上部（top part）に関する。

序文に明記した種類の装置は当該技術分野で周知である。そのような装置の例としては、リモートコントロール装置、ビデオゲーム用コントローラ及び携帯電話等のハンドヘルド電子装置、テキスト入力用又は音楽演奏用のキーボード、自動車のダッシュボード又はドアにおけるスイッチ等が挙げられる。

キーキャップを収容するスペース（real estate）が乏しいか又はキーキャップの空間分布を美的要件（aesthetic requirements）に合わせる必要がある場合、利用可能なスペースを有効活用するか又はキーキャップの空間的配置を正確で規則的な特徴を持つものにするにはキーキャップを正確に配置することが必要になる。これは、所謂「ピアノキー配列（piano key arrangement）」にとりわけ関連性がある。

「ピアノキー配列」という表現は、キーキャップの配列であって、キーキャップが視覚的に規則性のある（visually regular）一次元配列又は視覚的に規則性のある二次元配列を形成し、キーキャップ自体が平坦で、キーキャップのうちの隣接するキーキャップが比較的狭い隙間で隔てられる配列を意味する。このピアノキーキャップの配列では、一対の隣接するキーキャップの間で方向又は高さに差異があると、ユーザーがそれに簡単に気付いてしまうため、キーキャップの正確なサイズ設定及びキーキャップの正確な取り付けが必要になる。そして、そのような差異はピアノキー配列の魅力的な美を損なうか又はユーザーインターフェースの操作の妨げとなり得る。

本発明は、上記のピアノキー配列にとって特に魅力的な、ユーザーインターフェースを備えた装置を提供することを目的とする。

より具体的には、本発明は、ユーザーが装置と手動でやりとりを行えるように構成されたユーザーインターフェースを含む装置に関する。前記装置は前記ユーザーインターフェースを収容する筐体を有する。前記ユーザーインターフェースは１つ以上のキーを含む。前記キーの個別のキーはそれぞれ特定のキーキャップを有する。前記筐体は、硬質のプラスチック要素（harder plastic element）及び軟質のゴム層（softer rubber layer）、例えばシリコーンの上部を含む。前記硬質のプラスチック要素は、前記軟質のゴム層に占有された１つ以上の開口部を有する。前記上部は２ショット射出成形法（two-shot injection molding process）で作られている。前記軟質のゴム層は特定の孔を有する。前記硬質のプラスチック要素は前記特定の孔に位置する特定のピンを有する。前記特定のキーキャップは、前記特定のピンと例えばスナップ接合により係合するように構成された特定の突出したスリーブを有する底面を有する。前記個別のキーの底面と前記軟質のゴム層の上面の一領域とは、前記キーキャップを前記上部に対して正確に方向付けるように構成された相補的形状の外形を有する。

本発明の装置は、ピアノキー配列のきれいに並んだ基礎を形成するために硬質のプラスチック要素と軟質のゴム層とを組み合わせたデザインを有する。軟質のゴム層はキーキャップのための台座として機能する。軟質のゴム層を硬質のプラスチック要素と物理的に一体化させて上部を形成するのに２ショット射出成形法が用いられる。ピンの寸法はツーリングの所定の寸法に従い、長期の使用の間に影響を受けることはない。プラスチックのキーキャップの製造及びキーキャップをそれらの台座に組み付けるのに標準的な製造方法を使用できる。組み付けは、軟質のゴム層の孔を通じてアクセス可能な指定のピンにキーキャップを挿入するだけでよい。軟質のゴム層はクッションとして作用し、キーキャップを固定してキーキャップが変位したり偶然外れたりするのを防止する。本発明の装置のデザインはコンパクトであり、線がより滑らかな魅力的な外観に寄与する。

本発明の装置のデザインの利点は多岐にわたり、装置の堅牢性にも影響する。例えば、無駄になる材料が少なく必要な材料も少ないため、従来のデザインに比べて本発明の装置の全体的なコストが下がる。ツーリングも安価である。組み立ての間に必要なジグや固定具が少ないため、組み立てのコストが下がる。隣接するキーキャップ間の間隙を良好に制御できる。隣接するキーの間の高さの差異やキーキャップとその周囲の筐体との間の高さの差異を良好に制御できる。キーキャップの上に液体をこぼしても本発明の装置には耐性が備わっている。何故なら、液体が通れる開口部が残っておらず、ユーザーインターフェースを介して装置の内部に液体が漏れることがないからである。

前記装置の一実施形態では、前記硬質のプラスチック要素は複数の開口部を有する。前記開口部のうちの隣接する開口部は、前記硬質のプラスチック要素の物理的に一体化された部分を形成する１つ以上のリブで隔てられている。１つ以上のリブは前記軟質のゴム層で覆われている。

リブを覆う軟質のゴム層を有することで、キーを作動させるのに必要な力が軟質のゴム層の弾性だけでなく、リブが横方向に変形する際にリブの弾性によっても制御される。そして、必要な力に関して所望の挙動を提供するためにリブの幅及び／又は高さを調整することができる。

本発明は、上記で特定した装置で用いる筐体及び上部にも関する。何故なら、そのような筐体又はそのような上部を提供することでも本発明を商業的に活用することができるからである。

添付の図面を参照しながら、本発明を一例としてより詳細に説明する。図面全体にわたって、同様の又は対応する特徴を同じ参照符号で示している。
図１は本発明の装置の図である。 図２はキーキャップを分離した筐体の上部の図である。 図３はキーキャップの底面を示す図である。 図４は上部の軟質のゴム層の上面の外形を示す図である。 図５は上部の硬質のプラスチック要素の上面の図である。 図６は上部の下面の図である。 図７は本発明の装置の横断面の図である。 図８は本発明の装置の横断面の図である。 図９は本発明の装置の横断面の図である。 図１０は本発明の装置の横断面の図である。 図１１は装置の主な構成要素の組み立てを示す図である。 図１２は装置の主な構成要素の組み立てを示す図である。 図１３は装置の主な構成要素の組み立てを示す図である。 図１４は装置の主な構成要素の組み立てを示す図である。

図１は、本発明に係る装置１００の図である。図１に示す装置１００はハンドヘルド装置であり、この場合では例えば家電（ＣＥ）機器（図示せず）を制御するためのリモートコントロール装置である。

装置１００は、上部１０２及び底部１０４を有する筐体を含む。上部１０２は、装置１００のユーザーインターフェースを収容する。ユーザーインターフェースは、ユーザーが装置１００を操作使用する際に押圧可能な複数のキーのためのキーマットを有する。「キーマット」という用語は、ユーザーインターフェースにおける一式の押圧可能なキーの可視部分、即ち一式のキーキャップを意味する。例えば、キーマットは、表示モニタ（図示せず）上に表示されるカーソル又はハイライト部分を制御するための方向キー用の第１のキーキャップ１０６、特定の制御オプションを選択するための特定のメニューオプションキー用の第２のキーキャップ１０８、他の特定の制御オプションを選択するための他の特定のメニューオプションキー用の第３のキーキャップ１１０、等を含む。

キーマットのレイアウトや、個別のキーキャップの形状、色、外形寸法等は設計的事項である。図１に示す例では、第２のキーキャップ１０８及び第３のキーキャップ１１０は、前で説明した「ピアノキー配列」と呼ばれる一式のキーキャップ１１２の一部を形成する。

ユーザーが押圧可能なキーを含む一般的なユーザーインターフェースでは、特定のキーを押圧すると、通常は開状態にある電気スイッチが閉状態になって、電子回路の一対のノードをつなげる。スイッチが開状態にある場合は一対のノードの間に非ゼロ直流電圧が存在する。スイッチが閉状態になると一対のノードのうちの一方から他方に電流が流れ、それにより電子回路の状態が変化する。電子回路は、この状態変化が起こった場合に所定の動作を行うように構成されている。例えば、リモートコントロール装置の特定のメニューオプションキーが押圧されると、リモートコントロール装置に特定の赤外線信号又は特定の無線周波数信号を送信させる。制御可能な装置によってその信号が受信されると、対応する状態を該装置に取らせるか（例えば、ＭＰ３プレーヤーの音量を大きくするか又は小さくする）又は対応する動作を行わせる（例えば、ＴＶ受信機の表示モニタ上に設定メニューを表示させる）。押圧したキーが離されると、キーは押圧される前にあった位置に戻る。前の位置にキーが戻る動作は、キーが押圧されている間は弾性変形し、キーが再び押圧から解放されると平衡状態に戻るキー支持要素が介在することで実行される。

様々な図面で装置１００の様々な特徴を分かり易く図示しているため、以下では図２〜図９の図の組み合わせを参照する。図中、下記で説明する個々の特徴のそれぞれを個別の参照符号で示している。特定の特徴の上１桁は、その特定の特徴が初めて登場した図面の番号に対応する。

本発明の装置１００の一態様は、上部１０２の製造と、装置１００をその構成要素から組み立てる場合における上部１０２の影響とに関する。

上部１０２は２ショット射出成形法で作られる。２ショット射出成形法は当該技術分野で周知である。２ショット射出成形法は、物品（この場合では上部１０２）を作るのに用いられる２つの異なる熱可塑性樹脂の融点の違いに基づくものである。

図２は上部１０２を示す図である。ここでは、キーキャップ、例えば方向キー用の第１のキーキャップ１０６が分離され、第２のキーキャップ１０８及び第３のキーキャップ１１０を含むキーマット１１２を含む残りのキーも分離されている。上部１０２は２ショット射出成形法で作られている。２ショット射出成形法は当該技術分野で周知である。２ショット射出成形法は、物品（この場合では上部１０２）を作るのに用いられる２つの異なる熱可塑性樹脂の融点の違いに基づくものである。上部１０２は、２ショット射出成形法で共に形成される硬質のプラスチック要素２０２及び１つ以上の軟質のゴム要素を含む。本明細書では、この１つ以上のゴム要素をまとめて軟質のゴム層と呼び、図面においては参照符号２０４で示す。図２の図は軟質のゴム層２０４を示す。軟質のゴム層２０４の上面は、各キーキャップの底面の逆の外形（inverse profile）に合致する外形を有する。軟質のゴム層２０４はキーキャップを強固に保持する。キーキャップは、軟質のゴム層２０４を弾性変形させることで軟質のゴム層２０４の上面に取り付けられている。

図３はキーキャップの底面を示す図である。キーキャップの底面の外形は、軟質のゴム層２０４の上層の外形の逆である。図３の図に示すキーキャップのそれぞれは、１つ以上の突出した溝付きスリーブ（protruding slotted sleeve）を有する下面を有する。例えば、方向キー用の第１のキーキャップ１０６の下面には５つの突出した溝付きスリーブがある。図面が分かり難くならないように、５つの突出した溝付きスリーブのうちの第１のスリーブを参照符号３０２で示し、第２のスリーブを参照符号３０３で示す。第２のキーキャップ１０８の下面は第３の突出した溝付きスリーブ３０４を有する。図４の図に示すように、個別の突出した溝付きスリーブはそれぞれ軟質のゴム層２０４の対応する孔に適合する。

図４は、軟質のゴム層２０４を構成する構成要素の上面の外形を示す図である。第１の突出した溝付きスリーブ３０２は、方向キー用の第１のキーキャップ１０６を収容するように構成された軟質のゴム層２０４の構成要素に形成された第１の孔４０２に位置するように構成されている。第２の突出した溝付きスリーブ３０３は、方向キー用の第１のキーキャップ１０６を収容するように構成された軟質のゴム層２０４の構成要素に形成された第２の孔４０３に位置するように構成されている。第３の突出した溝付きスリーブ３０４は、第２のキーキャップ１０８を収容するように構成された軟質のゴム層２０４の構成要素に形成された第３の孔４０４に位置するように構成されている。

軟質のゴム層２０４の上面及びキーキャップの下面は、キーキャップの整列に役立つように相補的に対応する外形を有している。例えば、第１のキーキャップ１０６の下面は、第２の突出した溝付きスリーブ３０３と同軸上に位置するドーナツ状の凹部を有し、軟質のゴム層２０４の対応部分は第２の孔４０３と同軸上に位置するドーナツ状の凸部を有する。ドーナツ状の凹部及びドーナツ状の凸部は、装置１００の筐体の上部１０２に対して第１のキーキャップ１０６を正確に配置するために嵌合する。同様に、第２のキーキャップ１０８の下面は矩形の凹部を有し、軟質のゴム層２０４は、第２のキーキャップ１０８の矩形の凹部と正確に係合する矩形の凸部を有する。軟質のゴム層２０４は硬質のプラスチック要素２０２と共に２ショット射出成形法で形成されるため、キーキャップのお互いに対する位置の精度は２ショット射出成形法の空間精度によって最終的に決定される。従って、硬質のプラスチック要素２０２と共に軟質のゴム層２０４を２ショット射出成形法で形成することは、隣接するキーキャップ間の間隙を良好に制御できるため、ピアノキー配列のキーマットにとってとても好適である。

図５は、上部１０２の硬質のプラスチック要素２０２の上面の図である。ここでは、軟質のゴム層２０４が分離されている。上部１０２を形成するために２ショット射出成形法で共に成形された硬質のプラスチック要素２０２及び軟質のゴム層２０４を示し、上部１０２の上面を示す図２の図と図５の図を比較してみる。硬質のプラスチック要素２０２は、軟質のゴム層２０４を収容するために凹部及び孔を有するように形づくられている。

硬質のプラスチック要素２０２は、方向キー用の第１のキーキャップ１０６を受容する軟質のゴム層２０４の部分を収容するように形づくられた領域５０２を有する。領域５０２には複数のリブで隔てられた複数の貫通孔がある。図が分かり難くならないように、１つの貫通孔のみに参照符号を付し（ここでは参照符号５０４）、第１のリブのみに参照符号を付す（ここでは参照符号５０６）。第１のリブ５０６は第１のピン５０８を収容し、他のリブと第２のピン５０９を共有する。第１のピン５０８は、軟質のゴム層２０４の第１の孔４０２に第１のキーキャップ１０６の第１の突出した溝付きスリーブ３０２が通された場合に、第１の突出した溝付きスリーブ３０２と係合する。第１のピン５０８は、例えばスナップ接合（snap-fit joint）により第１の突出した溝付きスリーブ３０２と係合する。周知なように、スナップ接合は、ある部分（ここでは第１の突出した溝付きスリーブ３０２）が適度に変形し、第１の突出した溝付きスリーブ３０２と第１のピン５０８との組み立てが完了した場合に元の形状に戻る能力に依拠する。第２のピン５０９は、軟質のゴム層２０４の第２の孔４０３に第２の突出した溝付きスリーブ３０３が通された場合に、第２の突出した溝付きスリーブ３０３と係合する。

同様に、硬質のプラスチック要素２０２には、第２のキーキャップ１０８、第３のキーキャップ１１０等を受容する軟質のゴム層２０４の部分を収容するように形づくられた他の領域５１０がある。他の領域５１０は、複数のリブで隔てられた複数の貫通孔がある。図が分かり難くならないように、１つの貫通孔のみに参照符号を付し（ここでは参照符号５１２）、複数のリブのうちの１つのリブのみ（ここでは第２のリブ）に参照符号を付す（ここでは参照符号５１４）。第２のリブ５１４は第３のピン５１６を収容する。第３のピン５１６は、軟質のゴム層２０４の第３の孔４０４に第２のキーキャップ１０８の第３の突出した溝付きスリーブ３０４が通された場合に、第３の突出した溝付きスリーブ３０４と係合する。第３のピン５１６は、例えばスナップ接合により第３の突出した溝付きスリーブ３０４と係合する。

先にも述べたように、硬質のプラスチック要素２０２と軟質のゴム層２０４とは共に２ショット射出成形法で形成される。軟質のゴム層２０４は弾性、即ち、軟質のゴム層は機械負荷下で変形し、機械負荷が取り除かれると元の形に戻る。同様に、第１のリブ５０６及び第２のリブ５１４等のリブは、硬質のプラスチック要素２０２の一体部分を形成する。リブは、上部１０２の上面に実質的に垂直な方向に、即ちリブが延びる方向を実質的に横断する方向に、ある程度の弾性を有する。

上部１０２の上面に対して実質的に垂直な方向に特定のキーキャップが特定の力で押圧され、装置１００が全体として静止状態で維持された場合（即ち、装置１００が加速するのを防ぐために、装置１００に対して別の力が反平行な方向に加えられている）、特定のキーキャップを収容する軟質のゴム層２０４の部分に対して特定のキーキャップが押し付けられる。また、特定のキーキャップの突出した溝付きスリーブと係合する関連のピンを保持する関連のリブに対しても特定のキーキャップが押し付けられる。関連のリブに加えて、特定のキーキャップを収容する軟質のゴム層２０４の部分は、上部１０２の上面に対して下向きに変形する。この下向きの変形は、スイッチに接続され且つ装置１００の筐体内に収容された電子回路の状態を変化させるためにスイッチの状態を制御するのに用いることができる。この点を下記でさらに詳細に説明する。軟質のゴム層２０４の弾性及び横方向における関連のリブの弾性によって、特定のキーキャップは力が解消した場合に元の位置に戻る。

図６は、軟質のゴム層２０４と物理的に一体化された硬質のプラスチック要素２０２を示す、上部１０２の下面の図である。

図７、図８、図９及び図１０は、本発明の装置１００の横断面の図である。

図７及び図８は、方向キー用の第１のキーキャップ１０６を受容する軟質のゴム層２０４の部分を収容するように形づくられた装置１００の領域５０２の横断面を示す図である。装置１００の筐体は上部１０２及び底部１０４を含み、上部１０２は、２ショット射出成形法で共に成形された硬質のプラスチック要素２０２及び軟質のゴム層２０４を含む。筐体は、電子回路（図示せず）及び１つ以上のノード（図示せず）を有するプリント基板（ＰＣＢ）７０２を収容する。導電層７０４は、ＰＣＢ７０２と軟質のゴム層２０４の底面との間に設けられている（図６の図参照）。導電層７０４はノードの上でノードからある程度の距離の所に位置している。導電層７０４とノードとの間には非ゼロ電圧が存在する。特定のノードは、その特定のノードの場所に対応する特定の場所でユーザーインターフェースの方向キーが押圧されると導電層７０４に電気的に接続する。方向キーが前記特定の場所で押圧されていない場合は、特定のノードは導電層７０４から電気的に切断されている。導電層７０４は、ＰＣＢ７０２と軟質のゴム層２０４の底面との間に設けられている（図６の図参照）。導電層７０４はノードの上でノードからある程度の距離の所に位置している。導電層７０４は、導電層７０４とＰＣＢ７０２との間の距離を局所的に減少させる特定のドームを特定のノードの場所に有する。その特定の場所で方向キーが押圧されると軟質のゴム層２０４が弾性変形する。その変形によってドームが特定のノードと電気接触を確立し、その結果電流が流れる。これは電気回路の状態を所定の方法で変化させる。例えば、電気回路は送信機（例えば、赤外線（ＩＲ）送信機又は無線周波数（ＲＦ）送信機）を含む。特定の場所で方向キーを押圧するのに応答して、表示モニタ（図示せず）上に表示されるハイライト部分又はカーソルを動かすのを制御するために特定のＩＲコマンド又は特定のＲＦコマンドを送信機に送信させる。

従って、導電層７０４及びＰＣＢ７０２の特定のノードがスイッチを形成し、ユーザーインターフェースにおける対応のキーが押圧された場合にスイッチが作動する。

任意で、導電層７０４と軟質のゴム層２０４との間に導光層７０６を収容してもよい。導光層７０６は、装置１００に搭載された光源（図示せず）からの光を導光層７０６の領域に亘って分配するように構成されている。そして、硬質のプラスチック要素２０２の開口部又は窓部がバックライトを受信して、例えば装置１００のユーザーインターフェースにおける特定のキーの機能を示す。

「第２の突出した溝付きスリーブ３０３」という用語で使用の「溝付き（slotted）」という形容詞は、上部１０２の上面の面内における第１のキーキャップ１０６の向きを制御するために、第２のピン５０９で又は第２のピン５０９の近くの第１のリブ５０９でフィンと係合する突出した溝付きスリーブ３０３のスリットを意味する。図示の構成の場合では、第１のキーキャップ１０６は第１のキーキャップ１０６の向きが無関係になるように回転対称になっている。回転対称ではない他のキーキャップ、例えば第２のキーキャップ１０８の場合、対応するフィンは、上部１０２の上面に対する他のキーキャップの向きを特定するのに役立つため、上述の間隙が狭いピアノキー配列の使用をサポートする。

図９及び図１０は、第２のキーキャップ１０８、第３のキーキャップ１１０等を受容する軟質のゴム層２０４の部分を収容するように形づくられた装置１００の他の領域５１０の横断面を示す図である。図７及び図８の図を参照して上述したものと同様の考察事項がここで準用される。

キーキャップの配置及びキーキャップの向きの維持を改善するために、キーキャップと軟質のゴム層２０４との間に薄いスチール製の案内ウェブ（guiding web）（図示せず）を用いてもよい。

図１１、図１２、図１３及び図１４は、装置１００の主な構成要素の組み立てを示す図である。

図１１は、ＰＣＢ７０２に取り付けられた、例えば貼り付けられたか又は他の方法で接続された導電層７０４を示す図である。導電層７０４は複数のドームを含む。図面が分かり難くならないように、図１１では複数のドームのうちの１つを参照符号１１０２で示している。

図１２は導電層７０４の底面及びドーム１１０２の位置を示す。図面から分かるように、導電層７０４は、パターン化された導電配線１２０４によって相互接続された、導電性材料のドームトップ（dome tops）（例えばドームトップ１０２）のパターンを保持する絶縁基板によって形成してもよい。

図１３は導電層７０４の上に位置する導光層７０６を示す図である。

図１４はＰＣＢ７０２の底面を示す。

完全を期すために、本発明はリモートコントロール装置又はハンドヘルド装置のいずれかに限定されないことをここで述べておく。本発明は、例えば携帯電話、ビデオゲーム用コントローラ、データ処理システムにテキストを入力するためのキーボード、自動車のダッシュボードに搭載されるデータ処理システムのユーザーインターフェースにおける制御部等に適用可能であり得る。

Claims (4)

1. ユーザーが装置と手動でやりとりを行えるように構成されたユーザーインターフェースを含む装置であって、
   前記装置は前記ユーザーインターフェースを収容する筐体を有し、
   前記ユーザーインターフェースは１つ以上のキーを含み、
   前記キーの個別のキーはそれぞれ特定のキーキャップを有し、
   前記筐体は、硬質のプラスチック要素及び軟質のゴム層を含む上部を含み、
   前記硬質のプラスチック要素は、前記軟質のゴム層に占有された１つ以上の開口部を有し、
   前記上部は２ショット射出成形法で作られ、
   前記軟質のゴム層は特定の孔を有し、
   前記硬質のプラスチック要素は前記特定の孔に位置する特定のピンを有し、
   前記特定のキーキャップは、前記特定のピンと係合するように構成された特定の突出したスリーブを有する底面を有し、
   前記個別のキーの底面と前記軟質のゴム層の上面の一領域とは、前記キーキャップを前記上部に対して正確に方向付けるように構成された相補的形状の外形を有する、装置。
2. 前記硬質のプラスチック要素は複数の開口部を有し、
   前記開口部のうちの一対の隣接する開口部は、前記硬質のプラスチック要素の物理的に一体化された部分を形成するリブで隔てられており、
   前記リブは前記軟質のゴム層で覆われている、請求項１に記載の装置。
3. 請求項１又は２に記載の装置で用いる筐体であって、
   当該筐体は前記ユーザーインターフェースを収容し、
   当該筐体は、硬質のプラスチック要素及び軟質のゴム層を含む上部を含み、
   前記硬質のプラスチック要素は、前記軟質のゴム層に占有された１つ以上の開口部を有し、
   前記上部は２ショット射出成形法で作られ、
   前記軟質のゴム層は特定の孔を有し、
   前記硬質のプラスチック要素は前記特定の孔に位置する特定のピンを有する、筐体。
4. 請求項１又は２に記載の装置で用いる上部であって、
   前記上部は硬質のプラスチック要素及び軟質のゴム層を含み、
   前記硬質のプラスチック要素は、前記軟質のゴム層に占有された１つ以上の開口部を有し、
   前記上部は２ショット射出成形法で作られ、
   前記軟質のゴム層は特定の孔を有し、
   前記硬質のプラスチック要素は前記特定の孔に位置する特定のピンを有する、上部。

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