距離測定による通過方向判別装置
【課題】本発明による距離測定による通過方向判別装置の課題は、複数の通過体が重複して通過する場合においても、個々を区別した状態で通過体の通過方向を検知することが可能なものを提供することにある。
【解決手段】検出信号を発生する検出信号発生器と通過体による前記検出信号の反射信号を受信する受信器との対からなる複数個の検出ユニット、又は、検出信号を発生する１個の検出信号発生器と前記検出信号発生器を共用し、通過体による前記検出信号の反射信号を受信する複数の受信器による複数個の検出ユニットと、距離差計算器と、応答順判定器と、方向及び個判定器とを有することを特徴としている。
【解決手段】検出信号を発生する検出信号発生器と通過体による前記検出信号の反射信号を受信する受信器との対からなる複数個の検出ユニット、又は、検出信号を発生する１個の検出信号発生器と前記検出信号発生器を共用し、通過体による前記検出信号の反射信号を受信する複数の受信器による複数個の検出ユニットと、距離差計算器と、応答順判定器と、方向及び個判定器とを有することを特徴としている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の通過体が微妙にずれながら重なって到達した場合にも出入方向が正確に判別できる通過方向判別装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から通過体監視装置は、通路、建物や部屋の出入口などいろいろなところで使用されているが、以下に述べるようなものが利用されてきた。図５は、従来の通過体監視装置の例である。先ず、５−Ａにおいて、例えば、通路５０１を左側から右側に移動する通過体５０２が実線の位置から、ある時間後に点線の位置に移動したとする。通過検出のための検出信号発生器５０３からは、例えば、赤外線の場合には、赤外光のビーム５０４が発射されている。通路の反対側には、赤外光のビーム５０４を受ける受信器５０５（光の場合は受光器という）が配置されていて、通過体５０２が赤外光のビーム５０４の途上に無い場合には、受信器５０５は、赤外光のビーム５０４を受けて、常に、受光量に応じた電気信号を発生し、制御装置５０６に伝達している。通過体５０２が、点線の位置のように、赤外光のビーム５０４の通る途上にある場合は、通過体５０２により赤外光のビーム５０４が遮られて、受信器５０５には到達しないことになり、その結果、受信器５０５からは、受光量の無い場合の電気信号を制御装置５０６に送る。その結果、制御装置５０６は、通過体５０２が通路５０１に存在すると検知して、例えば、画像カメラ５０７、音声、サイレン、光発生などの警報装置５０８、ＬＥＤ表示器などの表示装置５０９を駆動して所望の対応をしている。このような、検出信号発生器５０３と受信器５０５が通路５０１に対して反対側にあるのを透過型の配置という。これに対して、５−Ｂにおいては、通路５０１に対して、検出信号発生器５０３と受信器５０５が同じ側に有るものであり、反射型と呼ばれるものである。検出信号発生器５０３からの例えば、赤外光のビーム５０４は、通過体５０２が、赤外光のビーム５０４を遮る位置にいない場合は、通路５０１の反対側に透過してしまうため、受信器５０５には、受光量が無く、それに対応した信号を制御装置５０６に送ることになる。通過体５０２が、赤外光のビーム５０４を遮る位置にくると、図に示すように、赤外光のビーム５０４は、通過体５０２により反射されて、その反射光が、受信器５０５に入り、受信器５０５からは、受光量のある信号が、制御装置５０６に送ることになり、その結果、１−Ａと同様に、画像カメラ５０７、警報装置５０８、表示装置５０９などを駆動して所望の対応をすることになる。以上のような、通過体監視装置の例は、特許文献１に見ることが出来る。
【特許文献１】特開平１０−９８１５
【０００３】
通過体の監視の要求が更に発展すると、以上のように単に通過体の通路上の存在を検知するだけでなく、通過体の通過方向を判別する必要が度々招来する。例えば、契約マリーナなどでは、入港してくる船だけを監視したいことがあるし、駐車場でも入ってくるのを監視したい場合がある。このような例を、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６に見ることが出来る。これらは、いずれも、検出信号発生器５０３と受信器５０５の対の２組以上を配置することで、通過体の通過方向を判別するものである。
【特許文献１】特開平５−８１５０３
【特許文献１】特開平９−１０１２０４
【特許文献１】特開平９−２９７０５７
【特許文献１】特開平１０−１６０８５６
【特許文献１】特開２００１−３４８５６
【０００４】
ところが、以上のような、通過体の通過方向を判別にも見過ごせない不都合があることが分かった。以下に、その不都合を説明する。図４は、従来の通過体の通過方向判別装置の例を示す図である。４−Ｂは、そのようなブロック図であり、４−Ａは実際に使用する場合の状況を示す図となっている。４−Ｂにおいて、通過体を検出するための検出信号発生器４０３Ａと受信器４０５Ａの対からなる第１の検出ユニット４００Ａと、同様に、検出信号発生器４０３Ｂと受信器４０５Ｂの対からなる第２の検出ユニット４００Ｂとがあり、検出信号発生器４０３Ａから発生した赤外光のビーム４０４Ａの通過体（図示省略）からの反射光を受信器４０５Ａが受け、同様に、検出信号発生器４０３Ｂから発生した赤外光のビーム４０４Ｂの通過体（図示省略）からの反射光を受信器４０５Ｂが受ける様になっている。従って、今、受信器４０５Ａ、受信器４０５Ｂの出力において、通過体からの反射による受光量がある場合をデジタル値１（高い電圧値）、反射が無いことにより受光量が無い場合をデジタル値０に対応させると、左側から通過体が入ってくるとすると、左側にある受信器４０５Ａの方が受信器４０５Ｂより時間的に早く反射による光を受けて０から１に変わる出力を出すことになる。４−Ａは、このような事情を説明するものであって、通路４０１のところを通過体４０２Ａと４０２Ｂの複数（この図では２個）の通過がある場合と、１個の通過体４０２Ｃが通過する場合の二つの違った場合の受信器の出力を検討している。下に記述したのは、検出信号発生器４０３Ａにより発生した赤外光のビームの通過体４０２Ａ、４０２Ｂ（２個分）による反射光を受信した受信器４０５Ａの検出出力４１１Ａと、検出信号発生器４０３Ｂにより発生した赤外光のビームの通過体４０２Ａ、４０２Ｂ（２個分）による反射光を受信した受信器４０５Ｂの検出出力４１１Ｂを示している。当然のことながら、図示するように、通過体４０２Ａ、４０２Ｂが左から右に入ってくると仮定した場合は、通過体が入ってくると、受信器４０５Ａの方が、受信器４０５Ｂよりも時間的に早く反射光を受けて、検出出力が０から１に立ち上がることになる。４１１Ａと４１１Ｂの表現は、縦軸が、受光器の検出出力値であり、横軸は、時間であり、右側に行くほど遅い方向である。このように、２つの受光器の応答の順を検出することで左からきたか、右から来たかを判別できることになる。従って、４−Ｂでは、２つの受光器４０５Ａ、４０５Ｂの検出出力を応答順判定器４１０で順を判定し、その結果で制御装置４０６を駆動する。制御装置４０６は、図５の説明と同様に、画像カメラ４０７、警報装置４０８、表示装置４０９などを駆動することになる。勿論、応答順判定器４１０での順の判定で、通過方向を判定しているわけであるので、例えば、右から来る場合は何もせず、左から来る場合のみ制御装置４０６が、画像カメラ４０７、警報装置４０８、表示装置４０９の応答を行うような所望の動作をさせるわけである。再び、４−Ａにもどって、上に点線で示すのは、１個の通過体４０２Ｃによる反射光による受信器４０５Ａの検出出力４１２Ａと受信器４０５Ｂの検出出力４１２Ｂを示している。通過体４０２Ｃの長さと、通過体４０２Ａと４０２Ｂの長さの横から見た値を同じにしている。４１１Ａ、４１１Ｂの検出出力と４１２Ａ、４１２Ｂの検出出力とを比較すると、全く同じになってしまい、通過体が２個なのか１個なのか区別がつかないという結果であることが分かる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上説明したように、従来の通過方向判別装置においては、複数の通過体が重複して通過する場合には、個々を区別することが出来なかった。これは、個々を区別してその信号から対応を行う場合に不利なことになる。例えば、個々を判別して個数カウントする場合や、個々を区別して許可体以外を通過させない手順を行うために、通過体の個数と、電波で認識された通過体の有するＩＤＴＡＧによる個数とから不許可体の有無を認識する場合などの多くの例がある。従って、本発明による距離測定による通過方向判別装置の課題は、複数の通過体が重複して通過する場合においても、個々を区別した状態で通過体の通過方向を検知することが可能なものを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以上のような従来の欠点に鑑み、複数の通過体が重複しても、個々を区別できる状態で、通過体の通過方向を正確に把握できる通過方向判別装置であって、検出信号を発生する検出信号発生器と通過体による前記検出信号の反射信号を受信する受信器との対からなる複数個の検出ユニット、又は、検出信号を発生する１個の検出信号発生器と前記検出信号発生器を共用し、通過体による前記検出信号の反射信号を受信する複数の受信器による複数個の検出ユニットと、距離差計算器と、応答順判定器と、方向及び個判定器とを有することを特徴としている。
【０００７】
請求項１記載の発明は、請求項１記載の距離測定による通過方向判別装置であって、検出信号を発生する検出信号発生器と通過体による前記検出信号の反射信号を受信する受信器との対からなる複数個の検出ユニット、又は、検出信号を発生する１個の検出信号発生器と前記検出信号発生器を共用し、通過体による前記検出信号の反射信号を受信する複数の受信器による複数個の検出ユニットと、距離差計算器と、応答順判定器と、方向及び個判定器とを有するものであって、前記複数個の検出ユニットは、所望の距離１に離して配置されるものであり、前記検出ユニットは、前記通過体と前記検出ユニット又は、前記受信器との間の距離２を測定するものであり、前記距離差計算器は、前記距離２の時間的変化による差を計算するものであり、前記応答順判定器は、前記受信器の受信信号の前記検出ユニット間の応答時間順を求めるものであり、前記方向及び個判定器は、前記距離差計算器と前記応答順判定器の結果に基づいて、前記通過体の個々を区別して通過方向を判定するものであることを特徴とする距離測定による通過方向判別装置。これにより、通過体の個々を区別した状態で通過方向の判別が出来る。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の距離測定による通過方向判別装置において、前記検出信号は、赤外線レーザー光であることを特徴とする。これにより、野外、雨、霧、夜間の環境でも距離測定が可能となる。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の距離測定による通過方向判別装置において、前記複数個の検出ユニットは、２個組又は、４個組からなることを特徴とする。
これにより、最小限の構成で通過方向が判別できる。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の距離測定による通過方向判別装置において、前記通過体の通過速度を測定することで、複数の前記通過体が、前記２個組の検出ユニットの両側から入ってくることによる方向判別の困難さを回避したことを特徴とする。これにより、不都合の回避ができる。
【００１１】
請求項５記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の距離測定による通過方向判別装置において、前記所望の距離１は、前記通過体の通過速度と前記距離２の測定の測定間時間間隔との積から求めた距離３と前記通過体の通過方向の揺らぎの振幅の２倍である距離４との大きい方の値から、距離３の２０倍の値の間であることを特徴とする。
これにより、距離及び通過方向の判別精度を得ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上の様に構成されているので、本発明の通過方向判別装置では、通過体の個々を判別して、通過体の通過方向が正確に把握できるので、通過体監視装置の管理上の精度向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
発明を実施するための最良の形態として、検出信号を発生する検出信号発生器と通過体による前記検出信号の反射信号を受信する受信器との対からなる複数個の検出ユニット、又は１個の検出信号発生器と複数の受信器を有する検出ユニットと、距離差計算器と、応答順判定器と、方向及び個判定器とを有するものであって、以下に実施態様を説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明による距離測定による通過方向判別装置の一実施態様を示す図である。
１００Ａと１００Ｂは、適当な距離Ｌだけ離して配置した第１の検出ユニットと、第２の検出ユニットであり、各々、検出信号発生器と反射信号を受信する受信器を含んでいる。但し、ここでの違いは、検出信号発生器から発生する検出信号が通過体による反射を受けたあとの反射信号を受信器が受信して、通過体と受信機の間の距離を測定するために距離測定手段を通過方向判別装置の中に有していることである。距離を測定する手段として、適当なのは、一般に行われているレーザーパルス光の飛行時間を使うことが利用できる。レーザーパルス光を第１の検出ユニット１００Ａと、第２の検出ユニット１００Ｂの検出信号発生器から発生し、通過体による反射パルス光を受信器で受けて、パルス発生時のパルス光と受信器が受けた反射パルス光の時間ずれ（飛行時間差）から距離を測定するものである。また、よく行われるドップラー効果を利用した距離測定も可能である。これは、第１の検出ユニット１００Ａと、第２の検出ユニット１００Ｂの検出信号発生器から発生した検出信号が通過体による反射を受けた後、その反射信号を受信器が受信して、発生時の信号の周波数と反射後の受信信号の周波数との差により、検出ユニットと通過体との距離を計算するものである。しかしながら、速度の変化を周波数の変化としてとらえるドップラー効果の手段は、通過体の通過線に直角な位置から検出する場合には、距離の変化（速度の変化）が少ないので周波数変化も大きく出ないため、距離測定の感度が悪い。距離測定ということでは、レーザーによる飛行時間から距離を割り出す方が、感度が高く有利である。第１の検出ユニット１００Ａと第２の検出ユニット１００Ｂからの信号は、応答順判定器１１０と距離差計算器１１１で応答順と距離が求められる。方向及び個判定器１１２では、応答順判定器１１０と距離差計算器１１１からの出力を得て、応答順から通過体の通過方向を読み取り、距離の差から通過体が１個なのか複数（例えば２個）なのかを判定し、必要な箇所（例、制御器、管理コンピュータなど）に出力する。通過方向の判別では、例えば、検出ユニット１００Ａが１００Ｂより検出信号の応答が時間的に早い場合は、通過体は、紙面で左から右に通過しているものである。個の判別では、距離の変化の回数により、個数を判別するものである。この事情は、図２を用いて説明する。
【００１５】
図２は、本発明の距離測定による通過方向判別装置の実際に使用する場合の状況を説明する図であり、図４の４−Ａに対応している。図２において、第１の検出ユニット２００Ａと第２の検出ユニット２００Ｂ（図１では１００Ａと１００Ｂで表現したものを読み替えている）で、左から右に移動してくる２個の重複した通過体２０２Ａと２０２Ｂを検出した検出信号出力を下に実線２１１Ａ、２１１Ｂで、１個の通過体２０２Ｃを検出した検出信号出力を上に点線で２１２Ａ、２１２Ｂに示す。２１１Ａ、２１１Ｂ、２１２Ａ、２１２Ｂの検出信号出力は、第１の検出ユニット２００Ａと第２の検出ユニット２００Ｂ（図１では、１００Ａと１００Ｂ）の各々が有する受信器からの出力であり、通過体と検出器の間の距離に対応した情報を経過時間に対して描いてある。この場合、距離情報自体から通過体の通路での存在か、非存在かを知ることが出来るので、存在検知の受信出力（図４など従来品の説明で示した存在または非存在に対応したデジタル値）は、必ずしも必要ではない。しかしながら、距離情報は、一般的には情報の出力間隔（サンプル間隔）が計算の都合上、存在検知の受信出力のデータ間隔に比べ、粗くなり易いため、存在検知の受信出力も併用することが好ましい。図に見るように、１個の通過体２０２Ｃを検出した検出信号出力では、通過体２０２の通過（入ってから出るまで）の通過体の長さと通過速度の分に対応した時間間隔の間だけ、距離に対応した検出信号出力２１２A、２１２Ｂのように出ている。この検出信号出力の状況により通過体が１個と判定できる。２個の重複した通過体２０２Ａと２０２Ｂを検出した検出信号出力２１１Ａと２１１Ｂでは、２１２Ａ、２１２Ｂと比べて、２個の通過体の間の距離差の分だけ信号に余分に段差部２１３を見出すことが出来る。このことにより、２個を検出することができる。
【００１６】
以上の説明では、対になる第１の検出ユニットと第２の検出ユニット間の間隔Ｌの値が重要な要素になる。以下に考慮すべき点を検討する。
Ｌの決定要因による条件は以下の３通りが考えられる。
１）通過体の時間的ゆれの振幅 ｒ
Ｌ＞２ｒ
２）通過体の速度vと距離測定器の測定サンプル間隔ｔｓ
Ｌ≧ｖ×ｔｓ
３）複数の通過体の両側から入ってくる確度
・通過体１を検出してから、 Ｌ÷ｖの時間ｔより大きい時間を置いて、通過体２を
検出する場合には、通過体１はＬの区間を通過し終わっているので、問題とならない。
・通過体１を検出してから、 Ｌ÷ｖの時間ｔより小さい時間内で、通過体２を
検出する場合には、通過体１はＬの区間を通過し終わってないので、速度ｖが分からない場合には、通過体２の方向判別が困難（両側複数通過の不都合と呼ぶことにする）となるため、極力、両側から入る機会を減らすためにＬを小さくすることが望ましい。大きくとも、２０ｖ×ｔｓ以内にすることが好ましい。
速度ｖを測定できる場合は、通過体１が通過完了前に、通過体２が反対側から入ったと判断するアルゴリズムが可能である。
以上のことから、望ましいLの条件として、式（１）、更に、通常使いたい条件として、式（２）があげられる。
【００１７】
（数１） ２０ｖ×ｔｓ≧Ｌ≧ｖ×ｔｓと２ｒの大きい方の値 （１）
【００１８】
（数２） １０ｖ×ｔｓ≧Ｌ≧３ｖ×ｔｓ （２）
【００１９】
次に実際のＬの計算例を示す。波による通過体（例えば、船舶）のゆれの振幅ｒを１０ｃｍ、ｔｓ＝０．０３秒、ｖ＝３ｍ毎秒の船舶では、式（１）によるＬの範囲は、式（３）となる。
従って、この場合は、１ｍ前後で使用するのが好ましい。
【００２０】
（数３） １．８ｍ≧Ｌ≧０．２ｍ （３）
【００２１】
図３は、本発明による距離測定による通過方向判別装置の別の実施態様を示す図である。
３００Ａと３００Ｂは、適当な距離Ｌだけ離して配置した第１の検出ユニットと、第２の検出ユニットの組であり、３００Ｃと３００Ｄは、適当な距離Ｍだけ離して配置した第３の検出ユニットと、第４の検出ユニットの組である。言わば、図１の検出ユニットの対の２セットを適当な間隔ｋだけ離して設置したものであり、検出出力は、応答順判定器３１０、距離差計算器３１１に入力され、更にその出力は、方向及び個判定器３１２に入力されている。間隔ｋは、距離Ｌ、Ｍの値以上は離すものとする。又、Ｍの決め方は、前述のＬと同様とする。ｋの間隔だけ離れているので、両側から通過体があった場合にも、最悪の場合でも、検出ユニット組のどちらかが前述の両側複数通過の不都合をこうむるだけで、両方の検出ユニット組が不都合になることは無いため、不都合をこうむらない検出ユニット組の検出出力で通過体の方向を速度を知ること無しに判別できる利点があり、図１より改善された振る舞いを得ることができる。応答順判定器３１０、距離差計算器３１１、方向及び個判定器３１２の動作は、基本的に図１と同じであるので、記述を省略する。又、
応答順判定器３１０、距離差計算器３１１は、第１の検出ユニット３００Ａと第２の検出ユニット３００Ｂの組、及び、第３の検出ユニット３００Ｃと第４の検出ユニット３００Ｄの組の各々の組毎に付いていても良いことは勿論である。
【００２２】
尚、検出ユニットに使用される検出信号としては、赤外線光、可視光、これらのレーザー光、超音波、マイクロ波などの電波が利用できるが、野外で利用する場合には、雨や霧、夜間の影響の少ない赤外線のレーザー光の使用が好ましい。又、図１から図３の説明では、検出信号発生器と受信器の対による検出ユニットの場合を例に説明したが、１個の検出信号発生器を複数（例えば２個）の受信器で共用した検出ユニットも可能であり、この方が資材の利用効率がよく、本願の主旨の範囲である。この明細書及び請求の範囲では、このような場合にも対応できるように、便宜的に、各受信器に対応して各々検出ユニットと呼ぶ表現とする。即ち、検出信号発生器が受信器ごとにある場合も、共用で１個しかない場合も、受信器１個について、検出ユニット１個と呼ぶことで表現上の混乱を回避するものである。従って、Ｌの決め方の場合には、検出ユニットの間隔は、実質的には、受信器の間隔に対応している。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明は、従来の技術の欠陥であった個々を区別した状態で、複数の重複した通過体の通過方向が確定できないということを回避することができ、通過体の管理が可能となるので、防犯などの分野では極めて利用価値が高い。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明による距離測定による通過方向判別装置の一実施態様を示す図である。
【図２】本発明の距離測定による通過方向判別装置の実際に使用する場合の状況を説明する図である。
【図３】本発明による距離測定による通過方向判別装置の別の実施態様を示す図である。
【図４】従来の通過体の通過方向判別装置の例を示す図である。
【図５】従来の通過体監視装置の例である。
【符号の説明】
【００２５】
１００Ａ、２００Ａ、３００Ａ、４００Ａ 第１の検出ユニット
１００Ｂ、２００Ｂ、３００Ｂ、４００Ｂ 第２の検出ユニット
１１０、３１０、４１０ 応答順判定器
１１１、３１１ 距離差計算器
１１２、３１２ 方向及び個判定器
２０２Ａ、２０２Ｂ、２０２Ｃ、４０２Ａ、４０２Ｂ、５０２ 通過体
２１１Ａ、２１１Ｂ、２１２Ａ、２１２Ｂ 検出信号出力
２１３ 段差部
３００Ｃ 第３の検出ユニット
３００Ｄ 第４の検出ユニット
４０３A、４０３Ｂ、５０３ 検出信号発生器
４０４Ａ、４０４Ｂ、５０４ 赤外光のビーム
４０５Ａ、４０５Ｂ、５０５ 受信器
４０６、５０６ 制御装置
４０７，５０７ 画像カメラ
４０８、５０８ 警報装置
４０９、５０９ 表示装置
４１１Ａ、４１１Ｂ、４１２Ａ、４１２Ｂ 検出出力
４０１、５０１ 通路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の通過体が微妙にずれながら重なって到達した場合にも出入方向が正確に判別できる通過方向判別装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から通過体監視装置は、通路、建物や部屋の出入口などいろいろなところで使用されているが、以下に述べるようなものが利用されてきた。図５は、従来の通過体監視装置の例である。先ず、５−Ａにおいて、例えば、通路５０１を左側から右側に移動する通過体５０２が実線の位置から、ある時間後に点線の位置に移動したとする。通過検出のための検出信号発生器５０３からは、例えば、赤外線の場合には、赤外光のビーム５０４が発射されている。通路の反対側には、赤外光のビーム５０４を受ける受信器５０５（光の場合は受光器という）が配置されていて、通過体５０２が赤外光のビーム５０４の途上に無い場合には、受信器５０５は、赤外光のビーム５０４を受けて、常に、受光量に応じた電気信号を発生し、制御装置５０６に伝達している。通過体５０２が、点線の位置のように、赤外光のビーム５０４の通る途上にある場合は、通過体５０２により赤外光のビーム５０４が遮られて、受信器５０５には到達しないことになり、その結果、受信器５０５からは、受光量の無い場合の電気信号を制御装置５０６に送る。その結果、制御装置５０６は、通過体５０２が通路５０１に存在すると検知して、例えば、画像カメラ５０７、音声、サイレン、光発生などの警報装置５０８、ＬＥＤ表示器などの表示装置５０９を駆動して所望の対応をしている。このような、検出信号発生器５０３と受信器５０５が通路５０１に対して反対側にあるのを透過型の配置という。これに対して、５−Ｂにおいては、通路５０１に対して、検出信号発生器５０３と受信器５０５が同じ側に有るものであり、反射型と呼ばれるものである。検出信号発生器５０３からの例えば、赤外光のビーム５０４は、通過体５０２が、赤外光のビーム５０４を遮る位置にいない場合は、通路５０１の反対側に透過してしまうため、受信器５０５には、受光量が無く、それに対応した信号を制御装置５０６に送ることになる。通過体５０２が、赤外光のビーム５０４を遮る位置にくると、図に示すように、赤外光のビーム５０４は、通過体５０２により反射されて、その反射光が、受信器５０５に入り、受信器５０５からは、受光量のある信号が、制御装置５０６に送ることになり、その結果、１−Ａと同様に、画像カメラ５０７、警報装置５０８、表示装置５０９などを駆動して所望の対応をすることになる。以上のような、通過体監視装置の例は、特許文献１に見ることが出来る。
【特許文献１】特開平１０−９８１５
【０００３】
通過体の監視の要求が更に発展すると、以上のように単に通過体の通路上の存在を検知するだけでなく、通過体の通過方向を判別する必要が度々招来する。例えば、契約マリーナなどでは、入港してくる船だけを監視したいことがあるし、駐車場でも入ってくるのを監視したい場合がある。このような例を、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６に見ることが出来る。これらは、いずれも、検出信号発生器５０３と受信器５０５の対の２組以上を配置することで、通過体の通過方向を判別するものである。
【特許文献１】特開平５−８１５０３
【特許文献１】特開平９−１０１２０４
【特許文献１】特開平９−２９７０５７
【特許文献１】特開平１０−１６０８５６
【特許文献１】特開２００１−３４８５６
【０００４】
ところが、以上のような、通過体の通過方向を判別にも見過ごせない不都合があることが分かった。以下に、その不都合を説明する。図４は、従来の通過体の通過方向判別装置の例を示す図である。４−Ｂは、そのようなブロック図であり、４−Ａは実際に使用する場合の状況を示す図となっている。４−Ｂにおいて、通過体を検出するための検出信号発生器４０３Ａと受信器４０５Ａの対からなる第１の検出ユニット４００Ａと、同様に、検出信号発生器４０３Ｂと受信器４０５Ｂの対からなる第２の検出ユニット４００Ｂとがあり、検出信号発生器４０３Ａから発生した赤外光のビーム４０４Ａの通過体（図示省略）からの反射光を受信器４０５Ａが受け、同様に、検出信号発生器４０３Ｂから発生した赤外光のビーム４０４Ｂの通過体（図示省略）からの反射光を受信器４０５Ｂが受ける様になっている。従って、今、受信器４０５Ａ、受信器４０５Ｂの出力において、通過体からの反射による受光量がある場合をデジタル値１（高い電圧値）、反射が無いことにより受光量が無い場合をデジタル値０に対応させると、左側から通過体が入ってくるとすると、左側にある受信器４０５Ａの方が受信器４０５Ｂより時間的に早く反射による光を受けて０から１に変わる出力を出すことになる。４−Ａは、このような事情を説明するものであって、通路４０１のところを通過体４０２Ａと４０２Ｂの複数（この図では２個）の通過がある場合と、１個の通過体４０２Ｃが通過する場合の二つの違った場合の受信器の出力を検討している。下に記述したのは、検出信号発生器４０３Ａにより発生した赤外光のビームの通過体４０２Ａ、４０２Ｂ（２個分）による反射光を受信した受信器４０５Ａの検出出力４１１Ａと、検出信号発生器４０３Ｂにより発生した赤外光のビームの通過体４０２Ａ、４０２Ｂ（２個分）による反射光を受信した受信器４０５Ｂの検出出力４１１Ｂを示している。当然のことながら、図示するように、通過体４０２Ａ、４０２Ｂが左から右に入ってくると仮定した場合は、通過体が入ってくると、受信器４０５Ａの方が、受信器４０５Ｂよりも時間的に早く反射光を受けて、検出出力が０から１に立ち上がることになる。４１１Ａと４１１Ｂの表現は、縦軸が、受光器の検出出力値であり、横軸は、時間であり、右側に行くほど遅い方向である。このように、２つの受光器の応答の順を検出することで左からきたか、右から来たかを判別できることになる。従って、４−Ｂでは、２つの受光器４０５Ａ、４０５Ｂの検出出力を応答順判定器４１０で順を判定し、その結果で制御装置４０６を駆動する。制御装置４０６は、図５の説明と同様に、画像カメラ４０７、警報装置４０８、表示装置４０９などを駆動することになる。勿論、応答順判定器４１０での順の判定で、通過方向を判定しているわけであるので、例えば、右から来る場合は何もせず、左から来る場合のみ制御装置４０６が、画像カメラ４０７、警報装置４０８、表示装置４０９の応答を行うような所望の動作をさせるわけである。再び、４−Ａにもどって、上に点線で示すのは、１個の通過体４０２Ｃによる反射光による受信器４０５Ａの検出出力４１２Ａと受信器４０５Ｂの検出出力４１２Ｂを示している。通過体４０２Ｃの長さと、通過体４０２Ａと４０２Ｂの長さの横から見た値を同じにしている。４１１Ａ、４１１Ｂの検出出力と４１２Ａ、４１２Ｂの検出出力とを比較すると、全く同じになってしまい、通過体が２個なのか１個なのか区別がつかないという結果であることが分かる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上説明したように、従来の通過方向判別装置においては、複数の通過体が重複して通過する場合には、個々を区別することが出来なかった。これは、個々を区別してその信号から対応を行う場合に不利なことになる。例えば、個々を判別して個数カウントする場合や、個々を区別して許可体以外を通過させない手順を行うために、通過体の個数と、電波で認識された通過体の有するＩＤＴＡＧによる個数とから不許可体の有無を認識する場合などの多くの例がある。従って、本発明による距離測定による通過方向判別装置の課題は、複数の通過体が重複して通過する場合においても、個々を区別した状態で通過体の通過方向を検知することが可能なものを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以上のような従来の欠点に鑑み、複数の通過体が重複しても、個々を区別できる状態で、通過体の通過方向を正確に把握できる通過方向判別装置であって、検出信号を発生する検出信号発生器と通過体による前記検出信号の反射信号を受信する受信器との対からなる複数個の検出ユニット、又は、検出信号を発生する１個の検出信号発生器と前記検出信号発生器を共用し、通過体による前記検出信号の反射信号を受信する複数の受信器による複数個の検出ユニットと、距離差計算器と、応答順判定器と、方向及び個判定器とを有することを特徴としている。
【０００７】
請求項１記載の発明は、請求項１記載の距離測定による通過方向判別装置であって、検出信号を発生する検出信号発生器と通過体による前記検出信号の反射信号を受信する受信器との対からなる複数個の検出ユニット、又は、検出信号を発生する１個の検出信号発生器と前記検出信号発生器を共用し、通過体による前記検出信号の反射信号を受信する複数の受信器による複数個の検出ユニットと、距離差計算器と、応答順判定器と、方向及び個判定器とを有するものであって、前記複数個の検出ユニットは、所望の距離１に離して配置されるものであり、前記検出ユニットは、前記通過体と前記検出ユニット又は、前記受信器との間の距離２を測定するものであり、前記距離差計算器は、前記距離２の時間的変化による差を計算するものであり、前記応答順判定器は、前記受信器の受信信号の前記検出ユニット間の応答時間順を求めるものであり、前記方向及び個判定器は、前記距離差計算器と前記応答順判定器の結果に基づいて、前記通過体の個々を区別して通過方向を判定するものであることを特徴とする距離測定による通過方向判別装置。これにより、通過体の個々を区別した状態で通過方向の判別が出来る。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の距離測定による通過方向判別装置において、前記検出信号は、赤外線レーザー光であることを特徴とする。これにより、野外、雨、霧、夜間の環境でも距離測定が可能となる。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の距離測定による通過方向判別装置において、前記複数個の検出ユニットは、２個組又は、４個組からなることを特徴とする。
これにより、最小限の構成で通過方向が判別できる。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の距離測定による通過方向判別装置において、前記通過体の通過速度を測定することで、複数の前記通過体が、前記２個組の検出ユニットの両側から入ってくることによる方向判別の困難さを回避したことを特徴とする。これにより、不都合の回避ができる。
【００１１】
請求項５記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の距離測定による通過方向判別装置において、前記所望の距離１は、前記通過体の通過速度と前記距離２の測定の測定間時間間隔との積から求めた距離３と前記通過体の通過方向の揺らぎの振幅の２倍である距離４との大きい方の値から、距離３の２０倍の値の間であることを特徴とする。
これにより、距離及び通過方向の判別精度を得ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上の様に構成されているので、本発明の通過方向判別装置では、通過体の個々を判別して、通過体の通過方向が正確に把握できるので、通過体監視装置の管理上の精度向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
発明を実施するための最良の形態として、検出信号を発生する検出信号発生器と通過体による前記検出信号の反射信号を受信する受信器との対からなる複数個の検出ユニット、又は１個の検出信号発生器と複数の受信器を有する検出ユニットと、距離差計算器と、応答順判定器と、方向及び個判定器とを有するものであって、以下に実施態様を説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明による距離測定による通過方向判別装置の一実施態様を示す図である。
１００Ａと１００Ｂは、適当な距離Ｌだけ離して配置した第１の検出ユニットと、第２の検出ユニットであり、各々、検出信号発生器と反射信号を受信する受信器を含んでいる。但し、ここでの違いは、検出信号発生器から発生する検出信号が通過体による反射を受けたあとの反射信号を受信器が受信して、通過体と受信機の間の距離を測定するために距離測定手段を通過方向判別装置の中に有していることである。距離を測定する手段として、適当なのは、一般に行われているレーザーパルス光の飛行時間を使うことが利用できる。レーザーパルス光を第１の検出ユニット１００Ａと、第２の検出ユニット１００Ｂの検出信号発生器から発生し、通過体による反射パルス光を受信器で受けて、パルス発生時のパルス光と受信器が受けた反射パルス光の時間ずれ（飛行時間差）から距離を測定するものである。また、よく行われるドップラー効果を利用した距離測定も可能である。これは、第１の検出ユニット１００Ａと、第２の検出ユニット１００Ｂの検出信号発生器から発生した検出信号が通過体による反射を受けた後、その反射信号を受信器が受信して、発生時の信号の周波数と反射後の受信信号の周波数との差により、検出ユニットと通過体との距離を計算するものである。しかしながら、速度の変化を周波数の変化としてとらえるドップラー効果の手段は、通過体の通過線に直角な位置から検出する場合には、距離の変化（速度の変化）が少ないので周波数変化も大きく出ないため、距離測定の感度が悪い。距離測定ということでは、レーザーによる飛行時間から距離を割り出す方が、感度が高く有利である。第１の検出ユニット１００Ａと第２の検出ユニット１００Ｂからの信号は、応答順判定器１１０と距離差計算器１１１で応答順と距離が求められる。方向及び個判定器１１２では、応答順判定器１１０と距離差計算器１１１からの出力を得て、応答順から通過体の通過方向を読み取り、距離の差から通過体が１個なのか複数（例えば２個）なのかを判定し、必要な箇所（例、制御器、管理コンピュータなど）に出力する。通過方向の判別では、例えば、検出ユニット１００Ａが１００Ｂより検出信号の応答が時間的に早い場合は、通過体は、紙面で左から右に通過しているものである。個の判別では、距離の変化の回数により、個数を判別するものである。この事情は、図２を用いて説明する。
【００１５】
図２は、本発明の距離測定による通過方向判別装置の実際に使用する場合の状況を説明する図であり、図４の４−Ａに対応している。図２において、第１の検出ユニット２００Ａと第２の検出ユニット２００Ｂ（図１では１００Ａと１００Ｂで表現したものを読み替えている）で、左から右に移動してくる２個の重複した通過体２０２Ａと２０２Ｂを検出した検出信号出力を下に実線２１１Ａ、２１１Ｂで、１個の通過体２０２Ｃを検出した検出信号出力を上に点線で２１２Ａ、２１２Ｂに示す。２１１Ａ、２１１Ｂ、２１２Ａ、２１２Ｂの検出信号出力は、第１の検出ユニット２００Ａと第２の検出ユニット２００Ｂ（図１では、１００Ａと１００Ｂ）の各々が有する受信器からの出力であり、通過体と検出器の間の距離に対応した情報を経過時間に対して描いてある。この場合、距離情報自体から通過体の通路での存在か、非存在かを知ることが出来るので、存在検知の受信出力（図４など従来品の説明で示した存在または非存在に対応したデジタル値）は、必ずしも必要ではない。しかしながら、距離情報は、一般的には情報の出力間隔（サンプル間隔）が計算の都合上、存在検知の受信出力のデータ間隔に比べ、粗くなり易いため、存在検知の受信出力も併用することが好ましい。図に見るように、１個の通過体２０２Ｃを検出した検出信号出力では、通過体２０２の通過（入ってから出るまで）の通過体の長さと通過速度の分に対応した時間間隔の間だけ、距離に対応した検出信号出力２１２A、２１２Ｂのように出ている。この検出信号出力の状況により通過体が１個と判定できる。２個の重複した通過体２０２Ａと２０２Ｂを検出した検出信号出力２１１Ａと２１１Ｂでは、２１２Ａ、２１２Ｂと比べて、２個の通過体の間の距離差の分だけ信号に余分に段差部２１３を見出すことが出来る。このことにより、２個を検出することができる。
【００１６】
以上の説明では、対になる第１の検出ユニットと第２の検出ユニット間の間隔Ｌの値が重要な要素になる。以下に考慮すべき点を検討する。
Ｌの決定要因による条件は以下の３通りが考えられる。
１）通過体の時間的ゆれの振幅 ｒ
Ｌ＞２ｒ
２）通過体の速度vと距離測定器の測定サンプル間隔ｔｓ
Ｌ≧ｖ×ｔｓ
３）複数の通過体の両側から入ってくる確度
・通過体１を検出してから、 Ｌ÷ｖの時間ｔより大きい時間を置いて、通過体２を
検出する場合には、通過体１はＬの区間を通過し終わっているので、問題とならない。
・通過体１を検出してから、 Ｌ÷ｖの時間ｔより小さい時間内で、通過体２を
検出する場合には、通過体１はＬの区間を通過し終わってないので、速度ｖが分からない場合には、通過体２の方向判別が困難（両側複数通過の不都合と呼ぶことにする）となるため、極力、両側から入る機会を減らすためにＬを小さくすることが望ましい。大きくとも、２０ｖ×ｔｓ以内にすることが好ましい。
速度ｖを測定できる場合は、通過体１が通過完了前に、通過体２が反対側から入ったと判断するアルゴリズムが可能である。
以上のことから、望ましいLの条件として、式（１）、更に、通常使いたい条件として、式（２）があげられる。
【００１７】
（数１） ２０ｖ×ｔｓ≧Ｌ≧ｖ×ｔｓと２ｒの大きい方の値 （１）
【００１８】
（数２） １０ｖ×ｔｓ≧Ｌ≧３ｖ×ｔｓ （２）
【００１９】
次に実際のＬの計算例を示す。波による通過体（例えば、船舶）のゆれの振幅ｒを１０ｃｍ、ｔｓ＝０．０３秒、ｖ＝３ｍ毎秒の船舶では、式（１）によるＬの範囲は、式（３）となる。
従って、この場合は、１ｍ前後で使用するのが好ましい。
【００２０】
（数３） １．８ｍ≧Ｌ≧０．２ｍ （３）
【００２１】
図３は、本発明による距離測定による通過方向判別装置の別の実施態様を示す図である。
３００Ａと３００Ｂは、適当な距離Ｌだけ離して配置した第１の検出ユニットと、第２の検出ユニットの組であり、３００Ｃと３００Ｄは、適当な距離Ｍだけ離して配置した第３の検出ユニットと、第４の検出ユニットの組である。言わば、図１の検出ユニットの対の２セットを適当な間隔ｋだけ離して設置したものであり、検出出力は、応答順判定器３１０、距離差計算器３１１に入力され、更にその出力は、方向及び個判定器３１２に入力されている。間隔ｋは、距離Ｌ、Ｍの値以上は離すものとする。又、Ｍの決め方は、前述のＬと同様とする。ｋの間隔だけ離れているので、両側から通過体があった場合にも、最悪の場合でも、検出ユニット組のどちらかが前述の両側複数通過の不都合をこうむるだけで、両方の検出ユニット組が不都合になることは無いため、不都合をこうむらない検出ユニット組の検出出力で通過体の方向を速度を知ること無しに判別できる利点があり、図１より改善された振る舞いを得ることができる。応答順判定器３１０、距離差計算器３１１、方向及び個判定器３１２の動作は、基本的に図１と同じであるので、記述を省略する。又、
応答順判定器３１０、距離差計算器３１１は、第１の検出ユニット３００Ａと第２の検出ユニット３００Ｂの組、及び、第３の検出ユニット３００Ｃと第４の検出ユニット３００Ｄの組の各々の組毎に付いていても良いことは勿論である。
【００２２】
尚、検出ユニットに使用される検出信号としては、赤外線光、可視光、これらのレーザー光、超音波、マイクロ波などの電波が利用できるが、野外で利用する場合には、雨や霧、夜間の影響の少ない赤外線のレーザー光の使用が好ましい。又、図１から図３の説明では、検出信号発生器と受信器の対による検出ユニットの場合を例に説明したが、１個の検出信号発生器を複数（例えば２個）の受信器で共用した検出ユニットも可能であり、この方が資材の利用効率がよく、本願の主旨の範囲である。この明細書及び請求の範囲では、このような場合にも対応できるように、便宜的に、各受信器に対応して各々検出ユニットと呼ぶ表現とする。即ち、検出信号発生器が受信器ごとにある場合も、共用で１個しかない場合も、受信器１個について、検出ユニット１個と呼ぶことで表現上の混乱を回避するものである。従って、Ｌの決め方の場合には、検出ユニットの間隔は、実質的には、受信器の間隔に対応している。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明は、従来の技術の欠陥であった個々を区別した状態で、複数の重複した通過体の通過方向が確定できないということを回避することができ、通過体の管理が可能となるので、防犯などの分野では極めて利用価値が高い。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明による距離測定による通過方向判別装置の一実施態様を示す図である。
【図２】本発明の距離測定による通過方向判別装置の実際に使用する場合の状況を説明する図である。
【図３】本発明による距離測定による通過方向判別装置の別の実施態様を示す図である。
【図４】従来の通過体の通過方向判別装置の例を示す図である。
【図５】従来の通過体監視装置の例である。
【符号の説明】
【００２５】
１００Ａ、２００Ａ、３００Ａ、４００Ａ 第１の検出ユニット
１００Ｂ、２００Ｂ、３００Ｂ、４００Ｂ 第２の検出ユニット
１１０、３１０、４１０ 応答順判定器
１１１、３１１ 距離差計算器
１１２、３１２ 方向及び個判定器
２０２Ａ、２０２Ｂ、２０２Ｃ、４０２Ａ、４０２Ｂ、５０２ 通過体
２１１Ａ、２１１Ｂ、２１２Ａ、２１２Ｂ 検出信号出力
２１３ 段差部
３００Ｃ 第３の検出ユニット
３００Ｄ 第４の検出ユニット
４０３A、４０３Ｂ、５０３ 検出信号発生器
４０４Ａ、４０４Ｂ、５０４ 赤外光のビーム
４０５Ａ、４０５Ｂ、５０５ 受信器
４０６、５０６ 制御装置
４０７，５０７ 画像カメラ
４０８、５０８ 警報装置
４０９、５０９ 表示装置
４１１Ａ、４１１Ｂ、４１２Ａ、４１２Ｂ 検出出力
４０１、５０１ 通路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出信号を発生する検出信号発生器と通過体による前記検出信号の反射信号を受信する受信器との対からなる複数個の検出ユニット、又は、検出信号を発生する１個の検出信号発生器と前記検出信号発生器を共用し、通過体による前記検出信号の反射信号を受信する複数の受信器による複数個の検出ユニットと、距離差計算器と、応答順判定器と、方向及び個判定器とを有するものであって、前記複数個の検出ユニットは、所望の距離１に離して配置されるものであり、前記検出ユニットは、前記通過体と前記検出ユニット又は、前記受信器との間の距離２を測定するものであり、前記距離差計算器は、前記距離２の時間的変化による差を計算するものであり、前記応答順判定器は、前記受信器の受信信号の前記検出ユニット間の応答時間順を求めるものであり、前記方向及び個判定器は、前記距離差計算器と前記応答順判定器の結果に基づいて、前記通過体の個々を区別して通過方向を判定するものであることを特徴とする距離測定による通過方向判別装置。
【請求項２】
前記検出信号は、赤外線レーザー光であることを特徴とする請求項１記載の距離測定による通過方向判別装置。
【請求項３】
前記複数個の検出ユニットは、２個組又は、４個組からなることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の距離測定による通過方向判別装置。
【請求項４】
前記通過体の通過速度を測定することで、複数の前記通過体が、前記２個組の検出ユニットの両側から入ってくることによる方向判別の困難さを回避したことを特徴とする請求項３記載の距離測定による通過方向判別装置。
【請求項５】
前記所望の距離１は、前記通過体の通過速度と前記距離２の測定の測定間時間間隔との積から求めた距離３と前記通過体の通過方向の揺らぎの振幅の２倍である距離４との大きい方の値から、距離３の２０倍の値の間であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の距離測定による通過方向判別装置。
【請求項１】
検出信号を発生する検出信号発生器と通過体による前記検出信号の反射信号を受信する受信器との対からなる複数個の検出ユニット、又は、検出信号を発生する１個の検出信号発生器と前記検出信号発生器を共用し、通過体による前記検出信号の反射信号を受信する複数の受信器による複数個の検出ユニットと、距離差計算器と、応答順判定器と、方向及び個判定器とを有するものであって、前記複数個の検出ユニットは、所望の距離１に離して配置されるものであり、前記検出ユニットは、前記通過体と前記検出ユニット又は、前記受信器との間の距離２を測定するものであり、前記距離差計算器は、前記距離２の時間的変化による差を計算するものであり、前記応答順判定器は、前記受信器の受信信号の前記検出ユニット間の応答時間順を求めるものであり、前記方向及び個判定器は、前記距離差計算器と前記応答順判定器の結果に基づいて、前記通過体の個々を区別して通過方向を判定するものであることを特徴とする距離測定による通過方向判別装置。
【請求項２】
前記検出信号は、赤外線レーザー光であることを特徴とする請求項１記載の距離測定による通過方向判別装置。
【請求項３】
前記複数個の検出ユニットは、２個組又は、４個組からなることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の距離測定による通過方向判別装置。
【請求項４】
前記通過体の通過速度を測定することで、複数の前記通過体が、前記２個組の検出ユニットの両側から入ってくることによる方向判別の困難さを回避したことを特徴とする請求項３記載の距離測定による通過方向判別装置。
【請求項５】
前記所望の距離１は、前記通過体の通過速度と前記距離２の測定の測定間時間間隔との積から求めた距離３と前記通過体の通過方向の揺らぎの振幅の２倍である距離４との大きい方の値から、距離３の２０倍の値の間であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の距離測定による通過方向判別装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００７−１８１１８（Ｐ２００７−１８１１８Ａ）
【公開日】平成１９年１月２５日（２００７．１．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１９６９９０（Ｐ２００５−１９６９９０）
【出願日】平成１７年７月６日（２００５．７．６）
【出願人】（３９６０２０１３２）株式会社システック (101)
【出願人】（００００１００７６）ヤマハ発動機株式会社 (3,045)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１月２５日（２００７．１．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年７月６日（２００５．７．６）
【出願人】（３９６０２０１３２）株式会社システック (101)
【出願人】（００００１００７６）ヤマハ発動機株式会社 (3,045)
【Ｆターム（参考）】
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