JP2007002652A - ドアハンドル装置とそれを備えたドア部材及びそれを備えたキーレスエントリーシステム - Google Patents

Abstract

【課題】検出感度が高く、周囲環境からのノイズの影響を低減することができるドアハンドル装置とそれを備えたドア部材及びそれを備えたキーレスエントリーシステムを提供すること。
【解決手段】ドア１３の開閉操作のためのドアハンドル１１と、前記ドアハンドル１１の変位に基づき変形する圧電センサ１５と、前記圧電センサ１５の出力信号に基づき前記ドアハンドル１１への人または物体の接触や、前記ドアハンドル１１の開動作、前記ドアハンドル１１の閉動作の少なくとも１つを検出する制御回路１７と、前記制御回路１７を覆う磁性材料からなる回路ケース５１と、前記回路ケース５１と制御回路１７とを接続するアース接続手段５２とを備えて、外乱の静電容量の変化や電気ノイズの影響を低減することができる
【選択図】図５

Description

本発明は、ドアハンドルを備えたドアハンドル装置にセンサを設けて、このハンドル装置の操作を関知するハンドル装置に関するもので、例えば自動車等の車両ドアの施錠／解錠をキー操作なしで可能にするキーレスエントリーシステムに好適なドアハンドル装置で、特に、キーレスエントリーシステムの動作信頼性の向上、耐電気ノイズの向上などを実現することができるドアハンドル装置に関する。

近年、自動車等の車両では、利便性、セキュリティーの向上を目的として、キーレスエントリーシステムを搭載したものが増えている。

キーレスエントリーシステムは、ドアの施錠／解錠をキー操作なしで可能にするシステムで、運転者が携帯所持する無線通信端末と車載の無線通信端末との間における無線通信によって暗証データ等を照合することで、ドアの施錠／解錠を行う。

従来、このようなキーレスエントリーシステム用として、図１９に示す車両用ドアハンドルが提案されている。

この車両用ドアハンドル１は、車両のドアアウタパネル２の開口部３に組み付けられてドアの開閉操作時の把持部となるハンドル固定部４を中空構造にし、このハンドル固定部４内の中空部４ａに、ハンドル操作検出センサ１０を組み込んだものである。

ハンドル操作検出センサ１０は、運転者等がハンドル固定部４に手を触れると、その人体との接触でハンドル固定部４周囲の静電容量が変動することに着眼して、静電容量の変動からドアの開閉操作の有無を検出するもので、静電容量の変動を検出するためのセンサ電極９と、このセンサ電極９によって静電容量の一定以上の変動を検出した時に運転者が携帯所持する無線通信端末との間で信号の送受を行うアンテナ８とを備えた構成である。（例えば、特許文献１参照）。

なお、ハンドル固定部４は、矢印（イ）方向に揺動変位可能に、前部から延出したアーム５がドア側に連結されている。また、ハンドル固定部４の後側には、キーシリンダケース６と、ベルクランク体７が装備されている。ベルクランク体７は、図示しないリンク機構と協働してドアロック装置を構成する。
特開２００３−１９４９５９号公報

ところが、上記の車両用ドアハンドル１では、ハンドル本体４の周囲の静電容量は、例えば、人体以外の器物の接近や接触によっても微小変動する。そこで、このような外乱による静電容量の微小変動を誤検出しないように、静電容量式のハンドル操作検出センサ１０の検出感度を低めに設定しておくと、ドアの開閉操作時のハンドル本体４への手指の接触圧が弱い時には、ドアの開閉操作の有無が検出できず、ハンドル本体４への手指の接触のやり直しが必要になって、操作性の低下を招く虞があった。

一方、ハンドル操作検出センサ１０の検出感度を高めれば、ドアの開閉操作時のハンドル本体４への手指の接触圧が弱い場合でも、確実にドアの開閉操作の有無を検出できるよ
うになるが、その反面、外乱による静電容量の微小変動や電気ノイズでも、ハンドル操作検出センサ１０はドアの開閉操作が有ったと判定して、信号の発信を行うようになり、無為な信号発信が周囲環境へのノイズの放出となる虞があった。

そこで、本発明の目的は上記課題を解消することに係り、ハンドル本体の形状や寸法に対する設計自由度が高く、しかも、検出感度が高く、ドアの開閉操作時のハンドル固定部への手指の接触が弱い場合でも確実にドアの開閉操作の有無を検出することができ、更には、無為な信号発信による周囲環境へのノイズの放出を防止すると同時に、外乱の静電容量の変化や電気ノイズの影響を低減することができるドアハンドル装置及びこれを用いたキーレスエントリーシステムを提供することである。

前記従来の課題を解決するために、本発明のドアハンドル装置は、ドアの開閉操作のためのドアハンドルと、前記ドアハンドルの変位に基づき変形する圧電センサと、前記圧電センサの出力信号に基づき前記ドアハンドルへの人または物体の接触や、前記ドアハンドルの開動作、前記ドアハンドルの閉動作の少なくとも１つを検出する制御回路と、前記制御回路を覆う磁性材料からなる回路ケースと、前記回路ケースと制御回路とを接続するアース接続手段とを設けたものである。

これによって、無為な信号発信による周囲環境へのノイズの放出を防止すると同時に、外乱の静電容量の変化や電気ノイズの影響を低減することができる。

ハンドル本体の形状や寸法に対する設計自由度が高く、しかも、検出感度が高く、ドアの開閉操作時のハンドル本体への手指の接触が弱い場合でも確実にドアの開閉操作の有無を検出することができ、更には、無為な信号発信による周囲環境へのノイズの放出を防止すると同時に、外乱の静電容量の変化や電気ノイズの影響を低減することができる。

第１の発明は、ドアの開閉操作のためのドアハンドルと、前記ドアハンドルの変位に基づき変形する圧電センサと、前記圧電センサの出力信号に基づき前記ドアハンドルへの人または物体の接触や、前記ドアハンドルの開動作、前記ドアハンドルの閉動作の少なくとも１つを検出する制御回路と、前記制御回路を覆う磁性材料からなる回路ケースと、前記回路ケースと制御回路とを接続するアース接続手段とを設けたものである。そして、無為な信号発信による周囲環境へのノイズの放出を防止すると同時に、外乱の静電容量の変化や電気ノイズの影響を低減することができる。

第２の発明は、第１の発明の圧電センサを、制御回路に接続する入力近傍で前記圧電センサの一端を回路ケースに接続したことを特徴とする。そして、圧電センサから侵入するノイズの影響を低減して、安定に把持部の微少な変位を検出することができ、感度の高い操作の有無検出ができるものである。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明の制御回路を、電源を供給するハーネスが制御回路に接続する入力近傍で回路ケースに接続するコンデンサを設けて、前記ハーネスから侵入する電気ノイズの影響を低減したことを特徴とする。そして、ハーネスから侵入するノイズの影響を低減して、安定に把持部２３の微少な変位を検出することができ、感度の高い操作の有無検出ができるものである。

第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明の制御回路を、圧電センサの入力部にコモンフィルタを設けて、前記圧電センサから侵入する電気ノイズの影響を低減した
ことを特徴とする。そして、圧電センサから侵入するノイズの影響を低減して、安定に把持部の微少な変位を検出することができ、感度の高い操作の有無検出ができるものである。

第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか１つの発明の制御回路を、圧電センサの入力部に回路ケースに接続するコンデンサを設けて、前記圧電センサから侵入する電気ノイズの影響を低減したことを特徴とする。そして、圧電センサから侵入するノイズの影響を低減して、安定に把持部２微少な変位を検出することができ、感度の高い操作の有無検出ができるものである。

第６の発明は、特に、第１〜５のいずれか１つの発明の制御回路を、電源を供給するハーネスの入力部にコモンフィルタを設けて、前記ハーネスから侵入する電気ノイズの影響を低減したことを特徴とする。そして、ハーネスから侵入するノイズの影響を低減して、安定に把持部の微少な変位を検出することができ、感度の高い操作の有無検出ができるものである。

第７の発明は、特に、第１〜６のいずれか１つの発明の制御回路を、電源を供給するハーネスが接続する入力近傍にダイオードを設けて、電源の逆接続時に電流が流れることを防止することができる。

第８の発明は、特に、第１〜７のいずれか１つの発明のドアハンドル装置であり、制御回路から出力される圧電センサの信号に基づきドアハンドルの操作を判定する判定手段を設けて、所定のパルス幅以上であればドアハンドルが操作されたと判定することを特徴として、ドアハンドル部の操作性が向上できる。

第９の発明は、特に、第８の発明の判定手段を、圧電センサの出力部への電源を間欠に供給する出力電源手段を設けて、圧電センサの出力部で消費される電流を低減することができる。

第１０の発明は、特に、第８または９の発明の判定手段を、制御回路の電源を供給する電源手段を設けて、制御回路で消費される電流を低減することができる。

第１１の発明は、特に、第１〜１０のいずれか１つの発明のドアハンドル装置を備えたドア部材である。これにより、建物や玄関ドア等のドアのキーレスエントリーシステムに適用して、キーレスエントリーシステムのドアハンドル部の操作性が向上できる。

第１２の発明は、特に、第１〜１０のいずれか１つの発明のドアハンドル装置を備えたキーレスエントリーシステムであり、このドアハンドル装置をサイドドアやテールゲートなどのドアでのキーレスエントリーシステムに適用して、ドアハンドル部の操作性が向上できる。

第１３の発明は、特に、第８または９の発明の判定手段を、走行中に圧電センサの出力信号の状態判定を無効とするものであり、走行中に発生する振動の影響が低減できる。

第１４の発明は、特に、第９または第１０の発明の電源手段を、走行中に制御回路への電源の供給を停止するものであり、走行中に発生する振動の影響が低減できる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
（実施の形態１）
図１は本発明に係る第１の実施形態のドアハンドル装置を表す外観斜視図、図２は図１のＡ−Ａ断面を表した内部構成図、図３は図２に示した圧電センサの概略構成図、図４は圧電素子材の構成図、図５はドアハンドル装置のブロック図である。

本発明の第１の実施の形態は、ドア１３の開閉操作のためのドアハンドル１１と、前記ドアハンドル１１の変位に基づき変形する圧電センサ１５と、前記圧電センサ１５の出力信号に基づき前記ドアハンドル１１の人または物体の接触や、前記ドアハンドル１１の開動作、前記ドアハンドル１１の閉動作の少なくとも１つを検出する制御回路１７と、前記圧電センサ１５の信号を増幅してドアハンドル１１の接触を電気信号に変換する制御回路１７を非磁性材料で覆おう回路ケース５１と、前記回路ケース５１を接地するアース接続手段５２とを備えている。

このドアハンドル装置１００は、図１に示すように、開閉操作のためのハンドル１１を有するドア１３に設けられ、このドア１３の開扉操作をロックする図示しないドアロック手段を、ハンドル１１の操作によってロック解除可能とする。ドアハンドル装置１００は、その主要な構成として、ハンドル１１に配設され可撓性を有する圧電素子にて形成した圧電センサ１５と、ドア１３と把持部２３との間に手が挿入されたりして触れられたりして、把持部２３が把持された際の接触荷重による圧電センサ１５からの検出信号を受けてドアロックを解除する制御部である制御回路１７とを備える。

ドアハンドル装置１００は、車両のドア（ドアアウタパネル）１３に組み付けられる。ハンドル１１は、支持軸２１を介して一端側２３ａをドア１３に揺動自在に支持して、この揺動によって他端側を引き出し方向に移動する把持部２３を有している。つまり、片側がヒンジとなるプルライズ式のハンドル１１を構成している。圧電センサ１５は、把持部２３と接触するハンドル固定部２４の間に配設され、把持部２３の把持操作による圧電センサ１５の変形を検出可能としている。なお、図１中、７９はハンドル本体２３の後側に装備されたキーシリンダケースを示す。

本実施形態において、圧電センサ１５は、ハンドル固定部２４に貼着され、把持部２３との間に形成している。圧電センサ１５は、ハンドル固定部２４導出されたケーブル部２９がドア１３内に引き込まれて制御回路１７に接続される。

圧電センサ１５は、使用者が手で触れることによって把持部２３が変位することで、圧電センサ１５に振動が伝わる。この振動によって圧電センサ１５が変形して、電気信号が得らる。つまり、把持部２３を使用者が操作することを圧電センサ１５が検知することができる。

圧電センサ１５は、図３に示すように、所定長のケーブル状の圧電素子材３１と、この圧電素子材３１の一端に接続された断線検出用抵抗体３３と、圧電素子材３１の他端に接続された制御回路１７と、この制御回路１７に接続されたハーネス３７と、このハーネス３７の先端に接続されたコネクタ３９とから構成されている。制御回路１７に接続されたハーネス３７は、電源供給用と検出信号の出力用で、その先端に装備されたコネクタ３９を介して、電源や、通信用端末に接続される。

圧電センサ１５に使用されている圧電素子材３１は、図４に示す構造を有し、軸方向中心に芯線（中心電極）４１と、この中心電極４１の周囲に圧電セラミックスであるピエゾ素子材料（複合圧電体層）４５を被覆し、さらにピエゾ素子材料４５の周囲に外側電極４３を配設し、最外周をＰＶＣ（塩化ビニル樹脂）等の被覆層４７で被覆して形成したものである。この圧電素子材３１は、優れた可撓性を有し、変形時の変形加速度に応じた出力信号を発生する。圧電セラミックスとしては、例えば、チタン酸鉛、又はチタン酸ジルコ
ン酸鉛の焼結粉体やニオブ酸ナトリウム等の非鉛系圧電セラミック焼結粉体を用いる。

上記ケーブル状の圧電センサ１５は、使用温度が１２０℃まで可能な出願人独自開発の耐熱性を有する樹脂系材料をピエゾ素子材料４５に用いており、従来の代表的な高分子ピエゾ素子材料（一軸延伸ポリ弗化ビニリデン）やピエゾ素子材料（クロロプレンと圧電セラッミック粉末のピエゾ素子材料）の最高使用温度である９０℃より高い温度域（１２０℃以下）で使用できる。そして、ピエゾ素子材料４５がフレキシブル性を有する樹脂と圧電性セラミックから構成され、また、コイル状金属中心電極及びフィルム状外側電極から成るフレキシブル電極を用いて構成しており、通常のビニールコード並みのフレキシブル性を有している。

ピエゾ素子材料４５は、樹脂系材料と、１０μｍ以下の圧電性セラミック粉末の複合体とから構成され、振動検出特性はセラミックにより、またフレキシブル性は樹脂によりそれぞれ実現している。本ピエゾ素子材料４５は樹脂系材料として塩素系ポリエチレンを用い、高耐熱性（１２０℃）と容易に形成できる柔軟性を実現すると共に架橋する必要のない簡素な製造工程を可能とするものである。

このようにして得られたケーブル状の圧電センサ１５は、ピエゾ素子材料４５を成形したままでは、圧電性能を有しないので、ピエゾ素子材料４５に数ｋＶ／ｍｍの直流高電圧を印加することにより、ピエゾ素子材料４５に圧電性能を付与する処理（分極処理）を行うことが必要である。ピエゾ素子材料４５にクラックなどの微少な欠陥が内在する場合、その欠陥部で放電して両電極間が短絡し易くなるので、充分な分極電圧が印加できなくなるが、本発明では一定長さのピエゾ素子材料４５に密着できる補助電極を用いた独自の分極工程を確立することにより、欠陥を検出・回避して分極を安定化でき、これにより数１０ｍ以上の長尺化も可能になる。

また、圧電ケーブルセンサにおいては、中心電極４１にコイル状金属中心電極を、外側電極４３にフィルム状電極（アルミニウム−ポリエチレンテレフタレート−アルミニウムの三層ラミネートフィルム）を用い、これによりピエゾ素子材料４５と電極の密着性を確保すると共に、外部リード線の接続が容易にでき、フレキシブルなケーブル状実装構成が可能になる。

中心電極４１は、銅−銀合金コイル、外側電極４３はアルミニウム−ポリエチレンテレフタレート−アルミニウムから成る三層ラミネートフィルム、ピエゾ素子材料４５はポリエチレン系樹脂＋圧電性セラミック粉末、外皮は熱可塑性プラスチック、これにより、比誘電率は５５、電荷発生量は１０−１３Ｃ（クーロン）／ｇｆ、最高使用温度は１２０℃となる。

以上の圧電素子材３１は、一例として以下の工程により製造される。最初に塩素化ポリエチレンシートと４０〜７０体積％の圧電セラミックス（ここでは、チタン酸ジルコン酸鉛）粉未がロール法によりシート状に均一に混合される。このシートを細かくペレット状に切断した後、これらのペレットは中心電極４１と共に、連続的に押し出されて複合圧電体層４５を形成する。そして、補助電極を複合圧電体層４５の外周に接触させて前記補助電極と中心電極４１との間に高電圧を印加させて分極処理を行う。それから、外側電極４３が複合圧電体層４５の周囲に巻き付けられる。外側電極４３を取り巻いて被覆層４７も連続的に押し出される。

上記塩素化ポリエチレンに圧電セラミックス粉体を添加するとき、前もって、圧電セラミックス粉体をチタン・カップリング剤の溶液に浸漬・乾燥することが好ましい。この処理により、圧電セラミックス粉体表面が、チタン・カップリング剤に含まれる親水基と疎
水基で覆われる。親水基は、圧電セラッミクス粉体同士の凝集を防止し、また、疎水基は塩素化ポリエチレンと圧電セラミックス粉体との濡れ性を増加する。この結果、圧電セラミックス粉体は、塩素化ポリエチレン中に均一に、最大７０体積％までに多量に添加することができる。上記チタン・カップリング剤溶液中の浸漬に代えて、塩素化ポリエチレンと圧電セラミックス粉体のロール時にチタン・カップリング剤を添加することにより、上記と同じ効果の得られることが見出された。この処理は、特別にチタン・カップリング剤溶液中の浸漬処理を必要としない点で優れている。このように、塩素化ポリエチレンは、圧電セラミックス粉体を混合する際のバインダー樹脂としての役割も担っている。

本実施の形態の場合、中心電極４１には、銅系金属による単線導線を使用している。また、外側電極４３には、高分子層の上にアルミ金属膜の接着された帯状電極を用い、これを複合圧電体層４５の周囲に巻き付けた構成としている。そして、高分子層としては、ポリエチレン・テレフタレート（ＰＥＴ）を用い、この上にアルミ薄膜を接着した電極は、商業的にも量産されて、安価であるので、外側電極４３として好ましい。この電極を制御回路１７に接続する際には、例えば、加締めや、ハトメにより接続することができる。また、外側電極４３のアルミ薄膜の周りに金属単線コイルや金属編線を制御回路１７の接続用に半田付けする構成としてもよく、半田付けが可能となるので、作業の効率化が図れる。なお、圧電素子材３１を外部環境の電気的雑音からシールドするために、外側電極４３は部分的に重なるようにして複合圧電体層４５の周囲に巻き付けることが好ましい。

被覆層４７としては、前述の塩化ビニル樹脂よりも断熱性及び防水性に優れたゴム材料を使用することもできる。このゴム材料とは、接触する物品の押圧力で複合圧電体層４５が変形し易いように、複合圧電体層４５よりも柔軟性及び可撓性の高いものが良い。車載部品として耐熱性、耐寒性を考慮して選定し、具体的には、−３０℃〜８５℃で可撓性の低下が少ないものを選定することが好ましい。このようなゴム材料として、例えば、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、シリコンゴム（Ｓｉ）、熱可塑性エラストマー等を用いればよい。以上のような構成により、圧電素子材３１の最小曲率は、半径５ｍｍまで可能になり、また、塩化ビニルと比較して、更に優れた断熱性及び防水性を確保することができる。

上記のように、圧電素子材３１の複合圧電体が塩素化ポリエチレンの有する可撓性と圧電セラミックスの有する高温耐久性とを併せ持つので、圧電体としてポリフッ化ビニリデンを用いた従来の圧電センサのような高温での感度低下がなく、高温耐久性がよい上、ＥＰＤＭのようなゴムのように成形時に加硫工程が不要なので生産効率がよいという利点が得られる。

図５に示すように、圧電素子材３１の出力信号からドアの開閉操作の有無を検出する制御回路１７と、制御回路１７の信号を図示していないドアのロック装置の施錠／解錠を行う開閉駆動手段を制御する開閉制御手段に送り、キーレスエントリーシステムを構成する。

制御回路１７は、バッテリーから供給される電源を安定化する電源部５３と、圧電素子材３１の出力信号から所定の周波数成分を増幅する増幅部５４と、増幅部５４からの出力信号に基づき圧電素子材３１への物体の接触を判定する電圧比較部５５と、この電圧比較部５５からの信号を前記開閉制御手段に送るトランジスタなどからなるセンサ出力部５６を有している。制御回路１７は、アース接続手段５２によってバッテリーの接地側に接続して、制御回路１７のシールド効果が得られる構成としている。制御回路１７はプリント基板上に形成して、磁性材料である鉄などの金属材質で形成した回路ケース５１にネジなどの機械的あるいは半田付けまたはバネ性を利用したアース端子などで電気的に接続されている。

増幅部５４は、圧電素子材３１の出力信号から自動車の車体の振動等に起因する不要な信号を除去し、異物の接触による押圧により圧電素子材３１が変形する際に圧電素子材３１の出力信号に現れる特有な低周波数成分のみを抽出するようなフィルタ特性を有する。フィルタ特性の決定には、自動車の車体の振動特性や走行時の車体振動を解析して最適化すればよく、制御回路１７をシールド効果で安定したフィルタ特性が実現できる。

以上のドアハンドル装置１００では、図２に示すように、把持部２３に手指がかけられて、矢印（ロ）方向に把持部２３が引き出されると、圧電センサ１５が変形し、その変形による圧電素子材３１の出力信号に基づいて判定手段１７が、ドアの開閉操作の有無を判定し、開閉駆動手段の動作が制御される。

図６（ａ）は圧電センサ１５に加わる荷重とセンサ出力特性を示す線図である。出願人が圧電センサ１５の荷重とセンサ出力の関係を実験した結果、圧電センサ１５に（ａ）のような曲げ荷重を印加したとき、センサ出力が（ｂ）のような変動を呈するようになる。

（１）時刻ｔ０で圧電センサ１５に荷重が加わっていないときは、センサ出力は電圧Ｖａを示している。

（２）時刻ｔ１で圧電センサ１５に一定方向に曲げ荷重が加わると、加わった瞬間からセンサ出力はＶｂに増加した後、直ぐに反転して０（Ｖ）になり、その後再びＶａに戻る。

（３）その後、曲げたままにしていてもセンサ出力はＶａを示したままである。

（４）時刻ｔ３で、圧電センサ１５をもとの状態に戻すと、その瞬間からセンサ出力はＶｃに減少したあと、直ぐに反転してＶｄになり、その後再びＶａに戻る。

このように、この圧電センサ１５は加速度に反応した出力を高感度に検出できるため、微小な振動を精度良く検出して出力することができる。なお、荷重印加タイミングの検出には、例えば図示した電圧Ｖａを中心とした所定電圧幅ΔＶの判定閾値を設け、この判定閾値を越えた場合に荷重変化があったと判定すれば良い。

以上に説明した第１の実施の形態のドアハンドル装置１００では、圧電センサ１５はその構成要素である圧電素子材３１が把持部２３が手で把持されることにより変形すればドア開閉操作の有無を検出することができ、圧電センサ１５自体を把持部２３内に組み込む必要がない。ハンドル１１は操作時に把持性や外観デザイン等を重視して任意に形状や寸法を設計可能になり、ハンドル１１の形状や寸法に対する設計自由度が高くなる。

しかも、上記の圧電センサ１５は、ドアの開閉操作時に手で把持部２３が把持されることによって圧電素子材３１のピエゾ素子材料４９が変形を受けることで、開閉操作の有無を検出するもので、静電容量式の従来のハンドル操作検出センサと比較して、ドアの開閉操作に無関係な器物の接近等を誤検出する虞がない。

従って、検出感度を高く設定して、把持部２３が把持された際に圧電センサ１５に生じる僅かな変位によって、鋭敏に開閉操作の有無を検出することが可能で、ドアの開閉操作の有無を検出させることが可能で、ドアの開閉操作時の把持部２３への手の接触が弱い場合でも確実に開閉操作の有無を検出できる。

また、圧電センサ１５を把持部２３とハンドル固定部２４の間に形成することで、外観
に圧電センサ１５が露出しないため、美観を損ねることがいハンドル装置が提供できる。

なお、本実施の形態では圧電センサ１５を把持部２３とハンドル固定部２４の間に形成しているが、例えば柔らかいゴム系の緩衝材を把持部２３と圧電センサ１５との間、あるいは圧電センサ１５とハンドル固定部２４との間に設けることで、より把持部２３の変位を検出することができるものである。

（実施の形態２）
次に本発明の第２の実施の形態のドアハンドル装置について説明する。

なお、本実施の形態において、第１の実施の形態と同一のものには同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

図７は本発明に係る第２の実施の形態の制御回路を表す回路ブロック図である。

本発明の第２の実施の形態は、実施の形態１との相違点は、圧電センサは、制御回路１７に接続する入力近傍で前記圧電センサ１５の一端を回路ケース５１に接続したものである。

以上のように構成されたハンドル装置について、以下その動作、作用を説明する。

圧電素子材３１の一端である外側電極４３を制御回路１７に接続する入力近傍で回路ケース５１に接続するようにしている。回路ケース５１との接続方法は、ネジなどの機械的あるいは半田付けまたはバネ性を利用したアース端子などで電気的に接続されている。この接続により圧電素子材３１の接地ＧＮＤが強化されて、圧電センサ１５をより強化したシールドが得られる。また圧電センサ１５から侵入するノイズは、制御回路１７の入力近傍で回路ケース５１に伝達するため、制御回路１７内の増幅器５４などのＧＮＤを揺らすことが少なくなり、耐ノイズ性が向上できるものである。

以上のように本実施の形態においては、圧電センサ１５から侵入するノイズの影響を低減して、安定に把持部２３の微少な変位を検出することができ、感度の高い操作の有無検出ができるものである。

（実施の形態３）
図８は本発明に係る第３の実施の形態の制御回路を表す回路ブロック図である。

本発明の第３の実施の形態は、実施の形態１との相違点は、制御回路は、電源を供給するハーネス３７が制御回路１７に接続する入力近傍で回路ケース５１に接続するコンデンサ５７（ａ）、５７（ｂ）、５７（ｃ）を設けて、前記ハーネス３７から侵入する電気ノイズの影響を低減している。

以上のように構成されたハンドル装置について、以下その動作、作用を説明する。

ハーネス３７が制御回路１７に接続する入力近傍に回路ケース５１に接続するように、バッテリーの＋端子にコンデンサ５７（ａ）と、バッテリーの接地端子にコンデンサ５７（ｂ）と、センサ出力部５６にコンデンサ５７（ｃ）が接続されている。このコンデンサ５７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はハーネス３７から侵入するノイズを回路ケース５１へバイパスすることを目的としており、高周波ノイズ成分を回路ケース５１へ逃がすことができる。このようにハーネス３７から侵入するノイズを抑制して、制御回路１７内の増幅部５４などへの影響が低減できる。

以上のように本実施の形態においては、ハーネス３７から侵入するノイズの影響を低減して、安定に把持部２３の微少な変位を検出することができ、感度の高い操作の有無検出ができるものである。

（実施の形態４）
図９は本発明に係る第４の実施の形態の制御回路を表す回路ブロック図である。

本発明の第４の実施の形態は、実施の形態１との相違点は、制御回路は、圧電センサ１５の入力部にコモンフィルタ５８を設けて、前記圧電センサ１５から侵入する電気ノイズの影響を低減している。

以上のように構成されたハンドル装置について、以下その動作、作用を説明する。

コモンフィルタ５８は、圧電センサ１５の入力部に形成されて、圧電センサ１５から侵入する高周波ノイズを熱に変換するとともに、位相を打ち消す合うようにノイズを抑制する。また圧電センサ１５が長くなると、よりコモンノイズが多くなり、前記コモンフィルタ５８の効果が得られ、ハンドルの取付自由度が高めることができる。

なおコモンフィルタ５８の後段にコンデンサを設けたり、複数段にコモンフィルタを形成してフィルタ効果を高めることで、より耐ノイズ性が向上できるものである。

以上のように本実施の形態においては、圧電センサ１５から侵入するノイズの影響を低減して、安定に把持部２３の微少な変位を検出することができ、感度の高い操作の有無検出ができるものである。

（実施の形態５）
図１０は本発明に係る第３の実施の形態の制御回路を表す回路ブロック図である。

本発明の第５の実施の形態は、実施の形態１との相違点は、制御回路は、圧電センサ１５の入力部に回路ケース５１に接続するコンデンサ５９（ａ）、５９（ｂ）とを設けて、前記圧電センサ１５から侵入する電気ノイズの影響を低減している。

以上のように構成されたハンドル装置について、以下その動作、作用を説明する。

圧電センサ１５が制御回路１７に接続する入力近傍に回路ケース５１に接続するように、圧電センサ１５の中心電極４１側にコンデンサ５９（ａ）と、外側電極４３側にコンデンサ５９（ｂ）とを接続している。このコンデンサ５９（ａ）、（ｂ）は圧電センサ１５から侵入するノイズを回路ケース５１へバイパスすることを目的としており、高周波ノイズ成分を回路ケース５１へ逃がすことができる。このように圧電センサ１５から侵入するノイズを抑制して、制御回路１７内の増幅部５４などへの影響が低減できる。

以上のように本実施の形態においては、圧電センサ１５から侵入するノイズの影響を低減して、安定に把持部２３の微少な変位を検出することができ、感度の高い操作の有無検出ができるものである。

（実施の形態６）
図１１は本発明に係る第６の実施の形態の制御回路を表す回路ブロック図である。

本発明の第６の実施の形態は、実施の形態１との相違点は、制御回路は、電源を供給す
るハーネス３７の入力部にコモンフィルタ６０を設けて、前記ハーネス３７から侵入する電気ノイズの影響を低減している。

以上のように構成されたハンドル装置について、以下その動作、作用を説明する。

コモンフィルタ６０は、ハーネス３７の入力部に形成されて、ハーネス３７から侵入する高周波ノイズを熱に変換するとともに、位相を打ち消す合うようにノイズを抑制する。またハーネス３７が長くなると、よりコモンノイズが多くなり、前記コモンフィルタ６０の効果が得られ、ハンドルの取付自由度や開閉制御手段の取付自由度が高めることができる。

以上のように本実施の形態においては、ハーネス３７から侵入するノイズの影響を低減して、安定に把持部２３の微少な変位を検出することができ、感度の高い操作の有無検出ができるものである。

（実施の形態７）
図１２は、本発明の大７の実施の形態の制御回路を表す回路ブロック図である。本発明の実施の形態が実施の形態１〜６と相違する点は、アース接続手段２５２（ａ）、２５２（ｂ）を備えている点である。

図１２に示すように、圧電センサ１５の出力信号からドアハンドル１１の開閉操作の有無を検出する制御回路２１７と、制御回路２１７から出力される信号に基づいて、図示していないドアのロック装置の施錠／解錠を行う開閉制御手段とによってキーレスエントリーシステムを構成する。

制御回路２１７は、バッテリーから供給される電源を安定化する電源部２５３と、圧電センサ１５の信号から所定の周波数成分を増幅する増幅手段２５４と、この増幅部２５４からの出力信号に基づき圧電センサ１５の変位を判定する電圧比較部２５５と、ハーネス２３７を介して電圧比較部２５５からの信号を前記開閉制御手段に送るトランジスタなどからなるセンサ出力部２５６とを有している。制御回路２１７は、磁性材料である鉄などの金属材料で形成した回路ケース２５１で覆われていて、制御回路２１７と回路ケース２５１とを接続するアース接続手段２５２（ａ）、２５２（ｂ）で電気的に接続されている。アース接続手段２５２（ａ）、２５２（ｂ）は、バネ性を利用したアース端子などでバッテリーの接地側を回路ケース２５１に接続する。

アース接続手段２５２（ａ）は、圧電センサ１５が接続される制御回路２１７の入力近傍で回路ケース２５１に接続している。またアース手段２５２（ｂ）は、ハーネス２３７が接続される制御回路２１７の入力近傍で回路ケース２５１に接続している。アース接続手段２５２（ｂ）は、バッテリーの接地側に接続されており、これによって回路ケース５１が接地されシールド効果が得られるものである。

なお、アース接続手段２５２（ａ）２５２（ｂ）は、制御回路２１７のバッテリー接地側と回路ケース２５１が電気的に接続されて、制御回路２１７が回路ケース２５１によってシールド効果が得られれば良く、例えばアース端子をネジなどで固定することや、半田付けを施す構成としても良い。

増幅部２５４は、圧電センサ１５の出力信号から自動車の車体の振動等に起因する不要な信号を除去し、圧電センサ１５が変形する際に現れる特有な低周波数成分のみを抽出するようなフィルタ特性を有している。フィルタ特性の決定には、自動車の車体の振動特性や走行時の車体振動を解析して最適化すればよく、制御回路１７をシールド効果でより安
定したフィルタ特性が実現できる。

（実施の形態８）
次に本発明の第８の実施の形態のドアハンドル装置について説明する。なお、本実施の形態において、実施の形態７と同一のものには同一の符号を付与して、重複する説明は省略する。

図１３は、本発明の係わる第８の実施の形態の制御回路を表すブロック図である。

本発明の第８の実施の形態は、第７の実施の形態との相違点は、制御回路は、圧電センサ１５が制御回路２１７に接続する入力近傍に設けたコモンフィルタ２５７（ａ）と、電源を供給するハーネス２３７が制御回路２１７に接続する入力近傍に設けたコモンフィルタ２５７（ｂ）とを備えている。

コモンフィルタ２５７（ａ）、２５７（ｂ）は、フェライトビーズを２つ用いてコモンモードフィルタを形成して、高周波ノイズが除去できる構成としている。なお、コモンフィルタ２５７（ａ）、２５７（ｂ）は、制御回路２１７へ侵入するノイズが除去できれば良く、例えば巻き線型のコモンフィルタやＬＣ複合フィルタなどノイズの周波数に適して選択することでフィルタ効果が得られるものである。

以上のように構成されたハンドル装置において、以下その動作、作用を説明する。

コモンフィルタ２５７（ａ）は、圧電センサ１５の入力部に形成して、圧電センサ１５から侵入する高周波ノイズを熱に変換すると共に、位相を打ち消し合うようにノイズを抑制する。この圧電センサ１５の長くなると、よりコモンノイズが大きくなり前記コモンフィルタ２５７（ａ）の効果が期待できる。

またコモンフィルタ２５７（ｂ）は、ハーネス２３７の入力部に形成して、ハーネス２３７から侵入するノイズを抑制する。

さらに、コモンフィルタ２５７（ａ）、２５７（ｂ）によって、バッテリーなどの外部のＧＮＤと圧電センサ１５の信号を増幅してドアハンドルの接触動作を電気信号に変換する制御回路２１７のＧＮＤとにインピーダンスを形成することができるため、より圧電センサ１５やハーネス２３７から侵入する電気ノイズの影響を低減することができる。

なお、コモンフィルタ２５７（ａ）、２５７（ｂ）の出力側にコンデンサを接続して、ＬＣフィルタを形成することや、複数段にコモンフィルタを形成することで、よりノイズが低減できるものである。

以上のように本実施の形態においては、圧電センサ１５或いはハーネス３７から侵入するノイズの影響を低減して、安定に把持部２３の微少な変位を検出することができ、感度の高い操作の有無が検出できる。

（実施の形態９）
図１４は、本発明に係わる第９の実施の形態の制御回路を表すブロック図である。

本発明の第９の実施の形態は、実施の形態７との相違点は、制御回路は、圧電センサ１５からの信号入力部に接続したコンデンサ２５８（ａ）と、電源を供給するハーネス２３７の入力部に接続したコンデンサ２５８（ｂ）、２５８（ｃ）を備えて、前記圧電センサ１５またはハーネス２３７から侵入する電気ノイズの影響を低減したものである。

以上のように構成されたハンドル装置において、以下その動作、作用を説明する。

圧電センサ１５が制御回路２１７に接続する入力近傍にアース接続手段２５２（ｂ）を介して回路ケース２５１に接続するように、圧電センサ１５の中心電極４１側にコンデンサ２５８（ａ）が設けられている。このコンデンサ２５８（ａ）は、圧電センサ１５から侵入するノイズを回路ケース２５１へバイパスすることを目的としており、高周波ノイズ成分を回路ケース２５１へ逃がして、バッテリーに流すことができる。

また、ハーネス２３７が制御回路１７に接続する入力近傍にバッテリーの電源間に接続するコンデンサ２５８（ｂ）と、センサ出力部２５６に接続したコンデンサ２５８（ｃ）が接続されている。このコンデンサ２５８（ｂ）、２５８（ｃ）は、ハーネス２３７から侵入するノイズをバイパスさせて、バッテリーへ帰還させることができる。このようにハーネス２３７から侵入するノイズを抑制して、制御回路２１７内の増幅部２５４等への影響が低減できる。

以上のように本実施の形態においては、ハーネス２３７から侵入するノイズの影響を低減して、安定に把持部２３の微少な変位を検出することができ、感度の高い操作の有無が検出できる。

（実施の形態１０）
図１５は、本発明に係わる第１０の実施の形態の制御回路を表すブロック図である。

本発明の第１０の実施の形態は、実施の形態７との相違点は、制御回路は、電源を供給するハーネス２３７が接続する入力近傍にダイオード２５９を備えて、電源の逆接続時に電流が流れることを防止したものである。

以上のように構成されたハンドル装置において、以下その動作、作用を説明する。

ダイオード２５９は、バッテリーの＋端子に直列に接続して、制御回路２１７内の電源部２５３へ電源を供給している。バッテリーが逆接続された場合は、極性が逆の電位が制御回路２１７に加わる。この時ダイオード２５９の順方向とは逆に電位が加わるが、ダイオード２５９によって電流が流れること防止することができる。この電流が流れないことで制御回路２１７が故障することがなく、後に正規にバッテリーが接続された場合には、制御回路２１７が正常に動作することができる。

以上のように本実施の形態においては、ダイオード２５９によって、誤ってバッテリーが逆接属された場合でも、制御回路２１７を保護することができる。

（実施の形態１１）
図１６は、本発明に係わる第１１の実施の形態の制御回路を表すブロック図である。

本発明の第１１の実施の形態は、実施の形態７との相違点は、制御回路２１７から出力される圧電センサ１５の信号に基づきドアハンドル１１の操作を判定する判定手段２６０とを備えて、前記出力信号が所定のパルス幅以上であればドアハンドル１１が操作されたと判定することを特徴としている。

以上のように構成されたハンドル装置において、以下その動作、作用を説明する。

圧電センサ１５は、把持部２３が開閉されると開閉時の速度に応じてセンサ出力信号が
発生する。この圧電センサ１５の信号を制御回路１７が増幅してセンサ出力部２５６によって判定手段２６０に送られる。センサ出力部５６は、オープンコレクタ構成のトランジスタで形成され、バッテリーの＋側に接続された抵抗を介して電位が供給されている。この時のセンサ出力信号は、圧電センサ１５がＯＮの場合はＬｏｗ電位で、圧電センサ１５がＯＦＦの場合はＨｉｇｈ電位となる。このようにセンサ出力信号のＨｉｇｈ電位或いはＬｏｗ電位の電位を判別することでドアハンドル１１の操作が検知できる。判定手段２６０は、マイクロコンピュータなどで構成されて、センサ出力信号を読み取りドアハンドル１１の操作を判定している。例えば、マイクロコンピュータの検知周期を５ｍｓとして、ノイズ除去するために３回聞きとした場合、最長検知時間は５ｍｓ×４回となり、２０ｍｓかかるものである。つまり、圧電センサ１５の出力信号のパルス幅が２０ｍｓ以上あれば正常に検知できたことになる。外乱のノイズが侵入した場合、短いパルス信号がセンサ出力信号に重畳される。これらの外乱ノイズを除去するために３回などの複数回聞きすることで、安定にドアハンドル１１の操作が検出できる。このように把持部２３の開閉速度は低周波のため、圧電センサ１５が出力するパルス幅も前記２０ｍｓと比べて十分に長いことを利用している。

以上のように本実施の形態においては、判定手段２６０が、前記出力信号が所定のパルス幅以上であればドアハンドル１１が操作されたと判定することで、より安定したドアハンドル１１の開閉操作が検出できるものである。

（実施の形態１２）
図１７は、本発明に係わる第１２の実施の形態の制御回路を表すブロック図である。

本発明の第１２の実施の形態は、実施の形態１との相違点は、判定手段２６０は、圧電センサ１５の出力部への電源を間欠に供給するトランジスタなどの電気スイッチで形成した出力電源手段２６１とを備えて、センサ出力部５６で消費する電流を低減するようにしている。

以上のように構成されたハンドル装置において、以下その動作、作用を説明する。

出力電源手段６１は、判定手段２６０内のマイクロコンピュータの動作に基づいて、センサ出力信号の読み取り期間のみトランジスタをＯＮさせて抵抗に電源を供給する。この電源供給によって、センサ出力部５６に電源が供給されて、圧電センサ１５がＯＮの場合はＬｏｗ電位で、圧電センサ１５がＯＦＦの場合はＨｉｇｈ電位となる。電源を供給する期間は、上記で述べたように検知周期５ｍｓ間の数百μｓ間供給すれば、マイクロコンピュータは電位が判定できるものである。このようにセンサ出力信号を読み取る期間のみ電源を供給することで、不要な電力を消費することなく、省電力化が図れるものである。

以上のように本実施の形態においては、出力電源手段２６１によって、センサ出力部５６で消費する電流を低減することで、省電力化を図ることができる。

（実施の形態１３）
図１８は、本発明に係わる第１３の実施の形態の制御回路を表すブロック図である。

本発明の第１３の実施の形態は、実施の形態７との相違点は、判定手段は、制御回路２１７の電源を供給する電源手段２６２とを備えて、制御回路２１７で消費される電流を低減するようにしている。

以上のように構成されたハンドル装置において、以下その動作、作用を説明する。

電源手段２６２は、判定手段２６０内のマイクロコンピュータの動作に基づいて、センサ出力信号の読み取り期間のみトランジスタをＯＮさせて抵抗に電源を供給する。この電源供給によって制御回路２１７へ電源が供給されて、圧電センサ１５の変位が検出できる状態となる。この電源供給する期間は、例えば図示していない認証カードで使用者が判別された状態から電源手段２６２がＯＮさせて、制御回路２１７へ電源が供給される。この許可された使用者を判別して、ドアハンドル１１が操作されると、ドアの施錠が解除される。その後所定時間内に認証カードが認識されなければ電源手段２６２が電源供給を停止する。このように認証カードの有無を検知した場合に、電源手段２６２が電源を供給するようにして、電源の供給期間を抑制することができる。

以上のように本実施の形態においては、電源手段２６２が制御回路１７の電源の供給を制御することで、制御回路１７で消費される電流を低減して省電力化が図れるものである。

また、上記実施形態１〜１３のドアハンドル装置を玄関などのドアでのスマートエントリーシステムに適用した建物や、サイドドアやテールゲート等のドアでのキーレスエントリーシステムに適用した自動車を提供できる。

また、判定手段２６０が走行中に圧電センサの出力信号の状態判定を無効とすることで、走行中に圧電センサ１５が動作してもキーレスエントリーシステムの誤作動を防止することができる。走行中に車体振動によっては、圧電センサ１５が変位して出力信号が現れることがある。判定手段２６０が走行中に前記信号の状態判定を無効とすることで、圧電センサ１５の出力状態に関係なく、ドアハンドル１１の開閉動作が停止できるもので、より安定に動作するキーレスエントリーシステムが提供できる。

さらに、電源手段２６２が走行中に制御回路１７または２１７への電源の供給を停止することで、走行中に圧電センサ１５の出力がなくなることと、制御回路１７または２１７で消費される電力を削減することができるため、省電力が図れたキーレスエントリーシステムが提供できる。

以上のように、本発明にかかるドアハンドル装置は、把持部の変位を圧電センサが検出することで、微少な変位を検出することができ、確実に使用者が操作されたことを検出することが可能となるので、車載用ハンドルや、一般家庭またはオフィスなどで使用するハンドル装置などの用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１におけるドアハンドル装置を表す外観斜視図 同実施形態における図１のＡ−Ａ断面の内部構成図 同実施形態における図２に示した圧電センサの概略構成図 同実施形態における圧電素子材の構成図 同実施形態における制御回路を示すブロック図 （ａ）同実施の形態における圧電センサに対する曲げ荷重を示す図（ｂ）同実施の形態における圧電センサの曲げ荷重に対して出力されるセンサ出力図 本発明の実施の形態２における制御回路を示すブロック図 本発明の実施の形態３における制御回路を示すブロック図 本発明の実施の形態４における制御回路を示すブロック図 本発明の実施の形態５における制御回路を示すブロック図 本発明の実施の形態６における制御回路を示すブロック図 本発明の実施の形態７における制御回路を示すブロック図 本発明の実施の形態８における制御回路を示すブロック図 本発明の実施の形態９における制御回路を示すブロック図 本発明の実施の形態１０における制御回路を示すブロック図 本発明の実施の形態１１における制御回路を示すブロック図 本発明の実施の形態１２における制御回路を示すブロック図 本発明の実施の形態１３における制御回路を示すブロック図 従来例の車両用ドアハンドル装置の構成説明図

符号の説明

１１ ドアハンドル
１３ ドア
１５ 圧電センサ
１７、２１７ 制御回路
３７，２３７ ハーネス
５１、 ２５１ 回路ケース
５２ アース接続手段
５７（ａ）、（ｂ）、（ｃ） コンデンサ
５８ コモンフィルタ
５９（ａ）、（ｂ） コンデンサ
６０ コモンフィルタ
２５２（ａ）、２５２（ｂ） アース接続手段
２５７（ａ）、２５７（ｂ） コモンフィルタ
２５８（ａ）、２５８（ｂ）、２５８（ｃ） コンデンサ
２５９ ダイオード
２６０ 判定手段
２６１ 出力電源手段
２６２ 電源手段

Claims (14)

1. ドアの開閉操作のためのドアハンドルと、前記ドアハンドルの変位に基づき変形する圧電センサと、前記圧電センサの出力信号に基づき前記ドアハンドルへの人または物体の接触や、前記ドアハンドルの開動作、前記ドアハンドルの閉動作の少なくとも１つを検出する制御回路と、前記制御回路を覆う磁性材料からなる回路ケースと、前記回路ケースと制御回路とを接続するアース接続手段とを備えたドアハンドル装置。
2. 圧電センサは、制御回路に接続する入力近傍で前記圧電センサの一端を回路ケースに接続した請求項１記載のドアハンドル装置。
3. 制御回路は、電源を供給するハーネスが制御回路に接続する入力近傍で回路ケースに接続するコンデンサを設けて、前記ハーネスから侵入する電気ノイズの影響を低減した請求項１または２に記載のドアハンドル装置。
4. 制御回路は、圧電センサからの信号入力部にコモンフィルタを設けて、前記圧電センサから侵入する電気ノイズの影響を低減した請求項１から３のいずれか１項に記載のドアハンドル装置。
5. 制御回路は、圧電センサからの信号入力部に回路ケースに接続するコンデンサを設けて、前記圧電センサから侵入する電気ノイズの影響を低減した請求項１から４のいずれか１項に記載したドアハンドル装置。
6. 制御回路は、電源を供給するハーネスの入力部にコモンフィルタを設けて、前記ハーネスから侵入する電気ノイズの影響を低減した請求項１から５のいずれか１項に記載したドアハンドル装置。
7. 制御回路は、電源を供給するハーネスが接続する入力近傍にダイオードを備えて、電源の逆接続時に電流が流れることを防止した請求項１から６のいずれか１項に記載したドアハンドル装置。
8. 制御回路から出力される圧電センサの信号に基づきドアハンドルの操作を判定する判定手段を備えて、所定のパルス幅以上であればドアハンドルが操作されたと判定することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載したドアハンドル装置。
9. 判定手段は、圧電センサの出力部への電源を間欠に供給する出力電源手段を備えて、センサ出力部で消費される電流を低減する請求項８に記載したドアハンドル装置。
10. 判定手段は、制御回路の電源を供給する電源手段とを備えて、制御回路で消費される電流を低減する請求項８または９に記載のドアハンドル装置。
11. 請求項１から１０のいずれか１項に記載のドアハンドル装置を備えたドア部材。
12. 請求項１から１０のいずれか１項に記載のドアハンドル装置を備えたキーレスエントリーシステム。
13. 請求項８から１０記載のドアハンドル装置を車両に設け、判定手段は、前記車両の走行中に圧電センサの出力信号の状態判定を無効とすることを特徴としたドアハンドル装置を備えたキーレスエントリーシステム。
14. 請求項９または１０に記載のドアハンドル装置を車両に設け、電源手段は、前記車両の走行中に制御回路への電源の供給を停止することを特徴としたドアハンドル装置を備えたキーレスエントリーシステム。

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