JP2016160734A - 扉用発電装置およびこれを備える電気錠システム - Google Patents

Abstract

【課題】ギアの破損を抑制する扉用発電装置等を提供する。
【解決手段】
本発明の扉用発電装置９は、扉２の室外側壁面２ｃに回転可能に設けられる室外側操作部材４１と、室外側操作部材４１の回転エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機４２と、室外側操作部材４１の回転を発電機４２に伝達する第１ギア６０を含む伝達機構４４と、室外側操作部材４１に作用するトルクに応じて弾性変形し、室外側操作部材４１から第１ギア６０に伝達されるトルクを緩衝する圧縮コイルバネ６７を含む緩衝機構４５と、を備えている。
【選択図】図５

Description

本発明は、操作部材の開閉動作によって発電を行う扉用発電装置およびこれを備える電気錠システムに関する。

近年、電気的に扉の施解錠を行う電気錠が広く用いられている。電気錠は、例えば、商用電源や電池等から電力の供給を受けることでデッドボルトを進退させる。商用電源を使用する場合、扉内での配線工事に余計な費用と時間がかかるという問題があった。電池を使用する場合、電池の消耗によって施解錠に必要な電力が得られない虞があった。

以上のような問題を解決するために、自己発電ユニット等の簡便な電源が提案されている。例えば、特許文献１に記載の扉用発電装置は、ノブから延びるノブ軸と、ノブ軸に固定される第１の歯車と、第１の歯車に噛み合う第２の歯車と、第２の歯車によって回転される発電機と、を備えている。ノブの回転エネルギーは、２つの歯車によって増速されて発電機に伝達される。発電機によって発電された電気エネルギーは、指紋等照合手段を動作させ、使用者の認証が行われる。

特開２０００−２０４８０６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の扉用発電装置では、ノブを非常に強い力（高トルク）で回転させたときに、各歯車の噛み合い点に衝撃荷重が加わることがあった。この場合、各歯車の歯が破損する可能性があった。

本発明は、上記した課題を解決すべく、ギアの破損を抑制する扉用発電装置およびこれを備える電気錠システムを提供することを目的とする。

上記した目的を達成するため、本発明の扉用発電装置は、扉の壁面に回転可能に設けられる操作部材と、前記操作部材の回転エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機と、前記操作部材の回転を前記発電機に伝達するギアを含む伝達機構と、前記操作部材に作用するトルクに応じて弾性変形し、前記操作部材から前記ギアに伝達されるトルクを緩衝する弾性部材を含む緩衝機構と、を備えている。

この構成によれば、操作部材を弾性部材の弾性力（付勢力）未満の力（以下、「通常荷重」ともいう。）で回転させた場合、緩衝機構の弾性部材は、ほとんど変形しない。したがって、操作部材の回転はギア（伝達機構）に直接伝達され、操作部材とギアとは一体に回転する。一方、操作部材を弾性部材の弾性力（付勢力）以上の力（以下、「衝撃荷重」ともいう。）で回転させた場合、操作部材に作用するトルクは、通常荷重で回転させた場合よりも、大きくなる。緩衝機構の弾性部材は、弾性変形して、操作部材を回転させる力（トルク）を吸収する。このため、操作部材の回転開始直後において、操作部材の回転はギア（伝達機構）に伝達されず、ギアは回転しない。操作部材の回転が進むと、弾性部材は、衝撃荷重を緩和しつつギアにトルク（回転力）を伝達する。したがって、操作部材に作用した衝撃荷重は、ギアの噛み合い点に直接作用することがない。これにより、ギアの歯の破損を防止することができる。

この場合、前記緩衝機構は、前記操作部材と共に回転可能に設けられる第１連結部材と、前記第１連結部材を内包可能に形成され、前記ギアと共に回転可能に設けられる第２連結部材と、前記第１連結部材と前記第２連結部材との間に設けられる前記弾性部材としての複数の圧縮コイルバネと、を含み、前記第２連結部材は、前記各圧縮コイルバネを介して前記第１連結部材に連結され、前記各圧縮コイルバネの弾性変形可能な範囲で前記第１連結部材の回動を許容することが好ましい。

他の場合、前記緩衝機構は、前記操作部材と共に回転可能に設けられる第１連結部材と、前記第１連結部材を内包可能に形成され、前記ギアと共に回転可能に設けられる第２連結部材と、前記第１連結部材と前記第２連結部材との間に設けられる前記弾性部材としての複数の弾性ゴムと、を含み、前記第２連結部材は、前記各弾性ゴムを介して前記第１連結部材に連結され、前記各弾性ゴムの弾性変形可能な範囲で前記第１連結部材の回動を許容することが好ましい。

これらの構成によれば、第１連結部材は、各弾性部材（圧縮コイルバネや弾性ゴム）の変位範囲内で回動するように第２連結部材に内設されている。操作部材を通常荷重で回転させた場合、各弾性部材は略変形せず、第１連結部材と第２連結部材とは一体に回転する。したがって、ギアは、各連結部材を介して操作部材と一体に回転する。一方、操作部材を衝撃荷重で回転させた場合、第１連結部材を介して回転方向下流側にある弾性部材が圧縮される。すなわち、第１連結部材のみが回転し、圧縮された弾性部材が操作部材に作用するトルク（回転力）を吸収する。このため、操作部材の回転開始直後において、第２連結部材やギアは回転しない。操作部材の回転が進むと、第２連結部材およびギアは、圧縮された弾性部材を介して回転し始める。以上のように、緩衝機構は操作部材からギアに伝達される衝撃荷重を緩衝する。これにより、衝撃荷重がギアの噛み合い点に直接作用することがないため、ギアの歯の破損を防止することができる。

他の場合、前記緩衝機構は、前記操作部材と共に回転可能に設けられる第１連結部材と、前記ギアと共に回転可能に設けられる第２連結部材と、前記第１連結部材と前記第２連結部材とに連結される前記弾性部材としての捩りコイルバネと、を含んでいることが好ましい。

この構成によれば、操作部材は、捩りコイルバネ等を介してギアに連結されている。操作部材を通常荷重で回転させた場合、捩りコイルバネは略変形せず、第１連結部材と第２連結部材とは一体に回転する。したがって、ギアは、各連結部材を介して操作部材と一体に回転する。一方、操作部材を衝撃荷重で回転させた場合、第１連結部材のみが回転し、捩りコイルバネが弾性変形しつつ操作部材に作用するトルク（回転力）を吸収する。このため、操作部材の回転開始直後において、操作部材の回転は第２連結部材に伝達されず、ギア等は回転しない。操作部材の回転が進むと、第２連結部材やギアは、変形した捩りコイルバネを介して回転し始める。以上のように、緩衝機構は操作部材からギアに伝達される衝撃荷重を緩衝する。これにより、衝撃荷重がギアの噛み合い点に直接作用することがないため、ギアの歯の破損を防止することができる。

この場合、前記発電機によって発電された電力を蓄積する蓄電装置を更に備えていることが好ましい。

この構成によれば、蓄電装置は、発電機で生成された電気エネルギーを蓄えることができる。これにより、蓄えた電気エネルギーを利用して電子機器（例えば、電気錠や個人認証装置等）を作動させることができる。

上記した目的を達成するため、本発明の電気錠システムは、上記のいずれかに記載の扉用発電装置と、電気的な駆動源によって前記扉の木口側でデッドボルトを進退させる電気錠と、を備えている。

この構成によれば、扉用発電装置（発電機）が発電した電力によって電気錠を動作させることができる。これにより、電力が不足した状況（例えば、停電や電池切れ等）であっても、電気錠の作動を保証することができる。また、例えば、商用電源と電気錠とを接続する配線工事を省略できるため、簡単且つ安価に電気錠システムを構築することができる。

本発明によれば、ギアの破損を抑制することができる。

本発明の第１実施形態に係る電気錠システムの使用状態を示す正面図である。 本発明の第１実施形態に係る電気錠システムを木口側から見た側面図である。 本発明の第１実施形態に係る電気錠システムの一部を示す正面図である。 本発明の第１実施形態に係る電気錠システムのブロック図である。 図３におけるＶ−Ｖ断面図である。 本発明の第１実施形態に係る扉用発電装置の緩衝機構を示す分解斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る扉用発電装置の緩衝機構を模式的に示す正面図である。 本発明の第１実施形態に係る扉用発電装置の緩衝機構が正回転した状態を模式的に示す正面図である。 本発明の第１実施形態に係る扉用発電装置の緩衝機構を模式的に示す正面図であって、（Ａ）は衝撃荷重によって第１連結部材が正回転し始めた状態を示し、（Ｂ）は衝撃荷重によって第１連結部材と第２連結部材とが正回転した状態を示している。 本発明の第１実施形態の変形例に係る扉用発電装置の緩衝機構を模式的に示す正面図である。 本発明の第２実施形態に係る扉用発電装置の緩衝機構を模式的に示す一部断面図である。 本発明の第２実施形態に係る扉用発電装置の緩衝機構を模式的に示す正面図である。 本発明の第２実施形態に係る扉用発電装置の緩衝機構が正回転した状態を模式的に示す正面図である。 本発明の第２実施形態に係る扉用発電装置の緩衝機構であって、衝撃荷重によって第１連結部材が正回転し始めた状態を模式的に示す正面図である。

以下、本発明の実施の形態について、添付した図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、便宜上、室外側を正面（前）とし、室内側を背面（後）として、各図に示すように各方向を設定する。

図１ないし図４を参照して、第１実施形態に係る扉用発電装置９を備える電気錠システム１の全体構成について説明する。図１は電気錠システム１の使用状態を示す正面図である。図２は電気錠システム１を木口２ａ側から見た側面図である。図３は電気錠システム１の一部を示す正面図である。図４は電気錠システム１のブロック図である。

図１に示すように、電気錠システム１は、例えば、入退室管理を行うオフィス等の扉２に設けられている。扉２は、例えば、室外側に向けて開く矩形状の外開き戸である。扉２は、扉枠３の一側に複数のヒンジＨを介して回動可能に取り付けられている。

電気錠システム１は、電気錠４と、室内側認証装置５と、室外側認証装置６と、サムターン７と、シリンダー８と、扉用発電装置９と、を備えている（室内側の構成は図２参照）。

図２および図３に示すように、電気錠４は、錠ケース１０と、ボルト機構１１と、を含んで構成されている。電気錠４は、電気的な駆動源によって扉２の木口２ａ側でデッドボルト１３を進退させるように構成されている。

錠ケース１０は、矩形箱状に形成され、木口２ａから扉２の内部に挿設されている。錠ケース１０は、取付板１２を介して木口２ａに固定されている。錠ケース１０の前後両側面の上部には鍵取付開口１０ａが形成され、下部にはハンドル取付開口１０ｂが形成されている（図２参照）。なお、扉２の両壁面２ｂ，２ｃには、各取付開口１０ａ，１０ｂに対応する壁側開口２ｄ，２ｅが形成されている（図２参照）。

ボルト機構１１は、錠ケース１０の内部に設けられている。ボルト機構１１は、デッドボルト１３と、電動アクチュエーター１４と、動力伝達機構１５と、駆動制御回路１６と、ラッチボルト１７と、を含んで構成されている。

デッドボルト１３は、左右方向に長い略直方体状に形成され、シリンダー８等の下方に配設されている。デッドボルト１３は、木口２ａ側（取付板１２）から出没（進退）可能に設けられている。デッドボルト１３は、木口２ａから突出することで施錠状態になり、木口２ａから後退することで解錠状態になる。

電気的な駆動源としての電動アクチュエーター１４は、例えば、電動モーターやソレノイド等で構成されている。動力伝達機構１５は、電動アクチュエーター１４の動力をデッドボルト１５に伝達するように構成されている。駆動制御回路１６は、電動アクチュエーター１４の駆動を制御するように構成されている。

ラッチボルト１７は、左右方向に長い略直方体状に形成され、デッドボルト１３の下方に配設されている。ラッチボルト１７は、木口２ａ側（取付板１２）から出没（進退）可能に設けられている。ラッチボルト１７は、バネ１７ａによって木口２ａ側から突出する方向に付勢されている。ラッチボルト１７は、木口２ａから突出することで仮締め状態になり、木口２ａから後退することで仮締め解除状態になる。

図２に示すように、室内側認証装置５は、室内側壁面２ｂに取り付けられている。室内側認証装置５は、室内側ケース２０と、室内側リーダー２１と、主制御基板２２と、を含んで構成されている。

室内側ケース２０は、合成樹脂等の絶縁材料によって上下方向に細長い略矩形箱状に形成されている。室内側リーダー２１は、室内側ケース２０の内部に設けられている。室内側リーダー２１は、電気錠４の施解錠に関する情報を受信するように構成されている。室内側リーダー２１は、例えば、非接触型のＩＣカード２３に記憶された認証情報を読み取るためのアンテナやＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）チップ等（図示せず）を有している。

主制御基板２２は、中央演算処理装置やメモリー等（図示せず）を含んで構成されている。図４に示すように、主制御基板２２は、室内側リーダー２１に電気的に接続されている。また、主制御基板２２は、ハーネス等（図示せず）を介して電気錠４の駆動制御回路１６等に電気的に接続されている。主制御基板２２は、室内側リーダー２１等に対する操作に基づいてボルト機構１１の動作制御を行う。

図２に示すように、室外側認証装置６は、室外側壁面２ｃに取り付けられている。室外側認証装置６は、室外側ケース２５と、室外側リーダー２６と、を含んで構成されている。室外側リーダー２６は、ハーネス等（図示せず）を介して室内側認証装置５の主制御基板２２に電気的に接続されている（図４参照）。なお、室外側認証装置６の各構成は、上記した室内側認証装置５の各構成と略同一であるため、それらの詳細な説明は省略する。

なお、室内外の両認証装置５，６は、各リーダー２１，２６に代えて／加えて、タッチキー、テンキーまたは指紋等の生体認証装置等を設けてもよい。なお、ＩＣカード２３に代えて、キーヘッドやタグに認証情報を記憶してもよい。

図２に示すように、サムターン７は、室内側壁面２ｂ側から錠ケース１０の鍵取付開口１０ａに取り付けられている。サムターン７は、胴部材３０と、摘み部３１と、サムターン軸３２と、を有している。

胴部材３０は、前後方向に長い略円筒形に形成されている。胴部材３０の室内側（後部）には、略円錐台状の化粧リング３０ａが取り付けられている。摘み部３１は、平板状に形成され、胴部材３０の室内側に設けられている。摘み部３１は、サムターン軸３２の後端部に接続されている。サムターン軸３２は、胴部材３０の軸心部に回転可能に支持されている。サムターン軸３２の前端部は、錠ケース１０内の動力伝達機構１５に係合している。

例えば、利用者が摘み部３１を一方（施錠方向）に回転させると、デッドボルト１３は、錠ケース１０から突き出され、扉枠３に設けられたストライク３ａに嵌合する（図３参照）。一方、利用者が摘み部３１を他方（解錠方向）に回転させると、デッドボルト１３は、錠ケース１０内に引き込まれ、ストライク３ａから離脱する。

図２に示すように、シリンダー８は、室外側壁面２ｃ側から錠ケース１０の鍵取付開口１０ａに取り付けられている。シリンダー８は、シリンダー本体３５と、鍵穴部３６と、を含んで構成されている。

シリンダー本体３５は、前後方向に長い略円筒形に形成されている。シリンダー本体３５の室外側（後部）には、略円錐台状の化粧リング３５ａが取り付けられている。鍵穴部３６は、シリンダー本体３５の軸心部に回転可能に支持されている。鍵穴部３６の室外側端面には、機械的キー（図示せず）を差し込むための鍵穴３６ａが開口している（図３参照）。鍵穴部３６の後端部は、錠ケース１０内の動力伝達機構１５に係合している。

鍵穴部３６は、鍵穴３６ａに差し込んだ機械的キーの回転操作に伴って回転する。例えば、利用者が機械的キー（鍵穴部３６）を一方（施錠方向）に回転させると、デッドボルト１３は、錠ケース１０から突き出され、ストライク３ａに嵌合する（図３参照）。一方、利用者が機械的キー（鍵穴部３６）を他方（解錠方向）に回転させると、デッドボルト１３は、錠ケース１０内に引き込まれ、ストライク３ａから離脱する。

ここで、図４を参照して、電気錠システム１の解錠動作について説明する。例えば、室外側から入室しようとする者は、室外側リーダー２６にＩＣカード２３をかざす（図２参照）。室外側リーダー２６は、ＩＣカード２３から読み取った認証情報を主制御基板２２に送信する。主制御基板２２は、読み取った認証情報と特定の認証情報とを比較、判別する。各認証情報が合致すると判別された場合、主制御基板２２から電気錠４の駆動制御回路１６に解錠信号が出力され、電動アクチュエーター１４の駆動によってデッドボルト１３が後退する（解錠）。一方、合致せずと判別された場合には、主制御基板２２からの解錠信号が送信されず、電気錠４の解錠は行われない。なお、特定の認証情報は、主制御基板２２のメモリーに予め記憶されている。なお、詳細な説明は省略するが、室内側から退室しようとする者は、室内側リーダー２１にＩＣカード２３をかざせばよい。

次に、図３ないし図７を参照して、扉用発電装置９について説明する。図５は、図３におけるＶ−Ｖ断面図である。図６は扉用発電装置９の緩衝機構４５を示す分解斜視図である。図７は扉用発電装置９の緩衝機構４５を模式的に示す正面図である。

図３ないし図５に示すように、扉用発電装置９は、室内側操作部材４０と、室外側操作部材４１と、発電機４２と、蓄電装置４３と、伝達機構４４と、緩衝機構４５と、を含んで構成されている。室内側操作部材４０および室外側操作部材４１は、扉２の室内外の壁面２ｂ，２ｃに回転可能に設けられている。発電機４２、蓄電装置４３および伝達機構４４は、錠ケース１０に内設されている（図２参照）。緩衝機構４５は、室外側操作部材４１の一部に内蔵されている。

図５に示すように、室内側操作部材４０は、室内側台座５０と、室内側レバーハンドル５１と、を含んで構成されている。室内側操作部材４０は、例えば、ステンレス等の金属材料で形成されている。

室内側台座５０は、室内側固定部５２と、室内側カバー５３と、を有している。室内側固定部５２および室内側カバー５３は、それぞれ、略有底円筒状に形成されている。

室内側固定部５２は、その底面の中央を貫通する円形の軸穴５２ａを有している。室内側固定部５２は、室内側壁面２ｂの壁側開口２ｅに軸穴５２ａを一致させるように配置され、室内側壁面２ｂに取り付けられている。

室内側カバー５３は、室内側固定部５２よりも一回り大きな円筒状に形成されている。室内側カバー５３は、その底面の中央を貫通する円形の支持穴５３ａを有している。室内側カバー５３は、室内側固定部５２を覆うように取り付けられている。すなわち、室内側固定部５２は、室内側カバー５３の内側に嵌合することとなる。このため、室内側固定部５２と室内側カバー５３との間には、台座内空間Ｓ１が形成される。

室内側レバーハンドル５１は、把持部５１ａと、円筒部５１ｂと、を有し、平面視で略Ｌ字状に一体に形成されている。把持部５１ａは、利用者によって把持される部位であって、室内側壁面２ｂと略平行に延設されている。円筒部５１ｂは、把持部５１ａの一端部から前方に延設されている。円筒部５１ｂは、室内側カバー５３の支持穴５３ａに回動可能に嵌合している。把持部５１ａは、略水平な初期位置から下方（回転角度は９０度未満）に回動する。室内側レバーハンドル５１（円筒部５１ｂ）は、扉２（錠ケース１０）および室内側台座５０を貫通する連結軸７４（後述する）に接続されている。

室外側操作部材４１は、室外側台座５５と、室外側レバーハンドル５６と、を含んで構成されている。なお、室外側操作部材４１は、上記した室内側操作部材４０と扉２を挟んで対称に形成されているため、その詳細な説明は省略する。

室外側台座５５は、室外側固定部５７と、室外側カバー５８と、を有している。室外側固定部５７および室外側カバー５８は、それぞれ、略有底円筒状に形成されている。室外側固定部５７は、円形の軸穴５７ａを有し、室外側壁面２ｃに取り付けられている。室外側カバー５８は、円形の支持穴５８ａを有し、室内側固定部５２を覆うように取り付けられている。室外側固定部５７と室外側カバー５８との間には、台座内空間Ｓ２が形成される。

室外側レバーハンドル５６は、把持部５６ａと、円筒部５６ｂと、を有している。把持部５６ａは、室外側壁面２ｃと略平行に延設されている。円筒部５６ｂは、把持部５６ａの一端部から後方に延設されている。円筒部５６ｂは、室外側カバー５８の支持穴５８ａに回転可能に嵌合している。室外側レバーハンドル５６（円筒部５６ｂ）には、ハンドル軸５６ｃの前端部が接続されている。ハンドル軸５６ｃは、台座内空間Ｓ２内に向けて延設されている。ハンドル軸５６ｃは、例えば、金属材料で矩形断面を有する棒状に形成されている。

発電機４２は、各操作部材４０，４１（各レバーハンドル４０ｂ，４１ｂ）の回転エネルギー（仕事）を電気エネルギー（電力）に変換するように構成されている。図３に示すように、発電機４２の入力軸４２ａには、入力ギア４２ｂが固定されている。発電機４２は、入力軸４２ａを回転させることで、電磁誘導の法則を利用して発電を行う。なお、発電機４２は、電磁誘導の法則を利用して発電するための一般的な構成を有しているため、その構造の説明は省略する。

図４に示すように、蓄電装置４３は、二次電池４３ａと、充電回路４３ｂと、を含んで構成されている。蓄電装置４３は、発電機４２によって発電された電力を蓄積するために設けられている。

二次電池４３ａは、充電を行うことで電気を蓄え、電池として繰り返し使用可能に構成されている。二次電池４３ａは、ハーネス等（図示せず）を介して室内側認証装置５の主制御基板２２に電気的に接続されている。充電回路４３ｂは、発電機４２および二次電池４３ａに電気的に接続されている。充電回路４３ｂ、発電機４２が発電した電力を二次電池４３ａに充電する制御や過充電を防止する制御を実行する。

図３および図５に示すように、伝達機構４４は、複数のギアから構成されるギア列であって、第１ギア６０と、第２ギア６１と、第３ギア６２と、を含んで構成されている。伝達機構４４は、各操作部材４０，４１（各レバーハンドル４０ｂ，４１ｂ）の回転を発電機４２に伝達するように構成されている。伝達機構４４は、各操作部材４０，４１（各レバーハンドル４０ｂ，４１ｂ）の回転速度を増速可能な歯車比（変速比）に設定されている。

第１ギア６０は、錠ケース１０内で回転可能に支持されている。第１ギア６０は、連結軸７４に相対回転不能に係合し、連結軸７４と一体に回転する。

第２ギア６１および第３ギア６２は、それぞれ、錠ケース１０内に設けられる支持軸６３，６４に回転可能に支持されている。第２ギア６１は、所謂段付き歯車であって、第２大径ギア６１ａと、第２小径ギア６１ｂと、を有している。第２小径ギア６１ｂは、第２大径ギア６１ａよりも十分に小径であって、第２大径ギア６１ａの同軸上に一体に形成されている。同様に、第３ギア６２も、第３大径ギア６２ａと、第３小径ギア６２ｂと、を有している。

第２ギア６１は、第２小径ギア６１ｂを第１ギア６０に噛合させると共に、第２大径ギア６１ａを第３小径ギア６２ｂに噛合させるように配設されている。第３ギア６２は、第３大径ギア６２ａを発電機４２の入力ギア４２ｂに噛合させるように配設されている。

図５に示すように、緩衝機構４５は、室外側操作部材４１と第１ギア６０との間に設けられている。詳細には、緩衝機構４５は、室外側操作部材４１の室外側台座５５（台座内空間Ｓ２）に内蔵されている。なお、以下の説明では、便宜上、室外側レバーハンドル５６（把持部５６ａ）が初期位置にある状態を基準にする。

図６に示すように、緩衝機構４５は、第１連結部材６５と、第２連結部材６６と、４つの圧縮コイルバネ６７と、を含んで構成されている。第１連結部材６５は、室外側操作部材４１（室外側レバーハンドル５６）と共に回転可能に設けられている。第２連結部材６６は、第１連結部材６５を内包可能に形成されている。各圧縮コイルバネ６７は、第１連結部材６５と第２連結部材６６との間に設けられている。

図６および図７に示すように、第１連結部材６５は、第１本体部７０と、一対のアーム部７１と、一対の押圧部７２と、を含んで構成されている。第１連結部材６５は、例えば、金属材料で一体に形成されている。

第１本体部７０は、円柱状に形成されている。第１本体部７０の軸心には、前後方向に貫通する連結穴７０ａが形成されている。連結穴７０ａは、正面視で矩形状に形成されている。連結穴７０ａには、ハンドル軸５６ｃの後端部が相対回転不能に嵌合している。

一対のアーム部７１は、第１本体部７０の外周面前側から径方向外側に向けて延設されている。一対のアーム部７１は、第１本体部７０を挟んで左右対称に形成されている。各アーム部７１は、略矩形断面を有する棒状に形成されている。各アーム部７１は、正面視で第１本体部７０の直径よりも十分に細く、第１本体部７０の前端面と同一平面を形成している。

一対の押圧部７２は、それぞれ、略円柱状に形成され、アーム部７１の先端部（延出端部）から後側に向けて延設されている。各押圧部７２の前後長さは、第１本体部７０の前後長さと略同一となるように形成されている。各押圧部７２の直径は、正面視でアーム部７１の幅と略同一となるように形成されている。

第２連結部材６６は、第２本体部７３と、連結軸７４と、を含んで構成されている。第２連結部材６６は、例えば、金属材料で一体に形成されている。

第２本体部７３は、前後方向に扁平な円柱状に形成されている。第２本体部７３の前端面には、各圧縮コイルバネ６７および第１連結部材６５を収容する収容部７５が凹設されている。収容部７５は、回動凹部７６と、一対の回動溝部７７と、を有している。

回動凹部７６は、円柱状の窪みであって、第１連結部材６５の第１本体部７０を収容可能に形成されている。詳細には、回動凹部７６は、各アーム部７１よりも後側に位置する第１本体部７０が嵌合するように形成されている。回動凹部７６は、第１本体部７０の軸周りの回動を許容する寸法公差をもって形成されている。

一対の回動溝部７７は、正面視で回動凹部７６から径方向外側に離間した位置に凹設されている。一対の回動溝部７７は、回動凹部７６を挟んで左右対称に形成されている。また、一対の回動溝部７７は、それぞれ、回動凹部７６を囲むように周方向に延設されている。一対の回動溝部７７は、それぞれ、上下方向中間部で鈍角に折れ曲がる略Ｖ字状の溝であって、上下対称に形成されている。なお、一対の回動溝部７７は左右対称であるため、以下、１つの回動溝部７７についてのみ説明する。

回動溝部７７の中間部（折曲部分）には、溝幅を狭めるように一対の凸部７８が形成されている。なお、以下の説明では、回動溝部７７の溝幅が狭められた部分を「狭窄部７７ａ」と呼び、狭窄部７７ａを挟んで上下対称となる部分を「バネ嵌合部７７ｂ」と呼ぶ。

上記したように、第１連結部材６５の第１本体部７０は、軸周りに回動可能な状態で回動凹部７６内に嵌合する。第１連結部材６５のアーム部７１は、回動凹部７６と回動溝部７７との間に架け渡され、第１連結部材６５の押圧部７２は、狭窄部７７ａに収容される。押圧部７２は、第１本体部７０の回動に伴って、狭窄部７７ａとバネ嵌合部７７ｂとの間で移動（回動）可能に設けられている。なお、以下の説明では、各押圧部７２が狭窄部７７ａに収容される位置を「基準位置」ともいう。

上下一対のバネ嵌合部７７ｂには、それぞれ、圧縮コイルバネ６７が嵌合している。各バネ嵌合部７７ｂは、圧縮コイルバネ６７の弾性変形（伸び縮み）を許容する寸法公差をもって形成されている。

図５および図６に示すように、連結軸７４は、矩形断面を有する棒状に形成されている。連結軸７４は、第２本体部７３の後端面から後側に向けて延設されている。連結軸７４は、第２本体部７３と同一軸心上に形成されると共に、ハンドル軸５６ｃ（第１連結部材６５）と同一軸心上に形成されている。連結軸７４は、扉２（錠ケース１０）を貫通し、その後端部を室内側レバーハンドル５１（円筒部５１ｂ）に固定している。

連結軸７４は、前後方向中間部において、第１ギア６０およびラッチカム１７ｂに接続されている。このため、第２連結部材６６は、連結軸７４を介して、第１ギア６０と共に回転可能に設けられている。ラッチカム１７ｂは、各レバーハンドル４０ｂ，４１ｂの回転運動を、ラッチボルト１７の直線運動（進退）に変換するために設けられている。ラッチカム１７ｂには、各レバーハンドル４０ｂ，４１ｂ（把持部５１ａ，５６ａ）を初期位置に向けて付勢する捩りバネ（図示せず）が設けられている。

図７に示すように、弾性部材としての４つの圧縮コイルバネ６７は、それぞれ、各バネ嵌合部７７ｂに嵌合し、各連結部材６５，６６の回転方向に沿うように弾性変形する。各バネ嵌合部７７ｂに収容された圧縮コイルバネ６７と狭窄部７７ａに収容された押圧部７２との間には、バネ座部材６７ａが介設されている。各バネ座部材６７ａは、圧縮コイルバネ６７に付勢され、各凸部７８に圧接している。

詳細は後述するが、４つの圧縮コイルバネ６７は、それぞれ、各操作部材４０，４１に作用するトルクに応じて弾性変形可能に形成されている。各圧縮コイルバネ６７は、各操作部材４０，４１から第１ギア６０に伝達されるトルク（回転力）を緩衝するように作用する。第２連結部材６６は、各圧縮コイルバネ６７を介して第１連結部材６５に連結されている。また、第２連結部材６６は、各圧縮コイルバネ６７の弾性変形可能な範囲で第１連結部材６５の回動を許容するように構成されている。

次に、図３、図７ないし図９を参照して、扉用発電装置９の作用について説明する。図８は緩衝機構４５が正回転した状態を模式的に示す正面図である。図９（Ａ）は緩衝機構４５を模式的に示す正面図であって、衝撃荷重によって第１連結部材６５が正回転し始めた状態を示している。図９（Ｂ）は緩衝機構４５を模式的に示す正面図であって、衝撃荷重によって第１連結部材６５と第２連結部材６６とが正回転した状態を示している。なお、図７ないし図９には、第２連結部材６６の回転を明確にするために、三角形のマークを図示している。なお、利用者が室外から扉２を開く場合（室外側レバーハンドル５６を回動させる場合）について説明する。

まず、図３に示すように、利用者は室外側レバーハンドル５６（把持部５６ａ）を初期位置から下方（矢印Ｆ方向）に回動（正回転）させる。

ここで、利用者が室外側レバーハンドル５６を各圧縮コイルバネ６７の弾性力（付勢力）未満の力（以下、「通常荷重」ともいう。）で正回転させた場合、緩衝機構４５の各圧縮コイルバネ６７は、ほとんど変形しない。すなわち、図８に示すように、各押圧部７２は基準位置から移動せず、第１連結部材６５と第２連結部材６６とは一体に回転する。したがって、室外側レバーハンドル５６（ハンドル軸５６ｃ）の正回転は、第１連結部材６５および各圧縮コイルバネ６７を介して第２連結部材６６（連結軸７４）に直接伝達される。そして、第１ギア６０は、各連結部材６５，６６を介して室外側レバーハンドル５６と一体に正回転する。なお、主に、第１連結部材６５の回転方向下流側に設けられた各圧縮コイルバネ６７の付勢力によって、第１連結部材６５の回転が第２連結部材６６に伝達される。

第１ギア６０の正回転は、第２ギア６１および第３ギア６２を介して、発電機４２の入力ギア４２ｂに伝達される（図３参照）。室外側レバーハンドル５６の回転速度は伝達機構４４によって増速されるため、発電機４２（入力軸４２ａ）の回転数（回転速度）が向上する。これにより、発電機４２は、有効な発電を行うことができる。

発電機４２で生成された電力は、蓄電装置４３の充電回路４３ｂを介して二次電池４３ａに充電される（図４参照）。二次電池４３ａに充電された電力は、主制御基板２２、各リーダー２１，２６および電動アクチュエーター１４等に供給される。これにより、蓄電装置４３に蓄えた電気エネルギーを利用して電気錠システム１（電気錠４や認証装置５，６等）を作動させることができる。

また、第２連結部材６６の連結軸７４の正回転運動は、ラッチカム１７ｂによって、ラッチボルト１７の直線運動に変換される。そして、ラッチボルト１７は、バネ１７ａの付勢力に抗して錠ケース１０内に後退する（仮締め解除状態）。

続いて、利用者は室外側レバーハンドル５６（把持部５６ａ）を初期位置に向けて逆回転（矢印Ｒ方向）させる（図３参照）。このときも、上記した通常荷重で正回転させた場合と同様に、各圧縮コイルバネ６７は略変形せず、第１連結部材６５と第２連結部材６６とは一体に逆回転する。したがって、第１ギア６０は、各連結部材６５，６６を介して室外側レバーハンドル５６と一体に逆回転する。第１ギア６０の逆回転は、各ギア６１，６２を介して発電機４２に伝達される。なお、利用者が室外側レバーハンドル５６を初期位置に戻すと、ラッチボルト１７は、バネ１７ａの付勢力によって木口２ａ側から突出する（仮締め状態）。

以上のように、発電機４２は、各レバーハンドル４０ｂ，４１ｂの往復回動に連動して、正逆回転して発電を行う。

一方、利用者が室外側レバーハンドル５６を各圧縮コイルバネ６７の弾性力（付勢力）以上の力（以下、「衝撃荷重」ともいう。）で正回転させた場合、室外側レバーハンドル５６に作用するトルクは、通常荷重で回転させた場合よりも、大きくなる。第１連結部材６５も、室外側レバーハンドル５６と共に衝撃荷重で正回転する。このとき、図９（Ａ）に示すように、第１連結部材６５の各押圧部７２は、基準位置から正回転方向に移動し、正回転方向下流側にある各圧縮コイルバネ６７を圧縮する。すなわち、第２連結部材６６に対して第１連結部材６５のみが正回転し、圧縮された各圧縮コイルバネ６７が室外側レバーハンドル５６の回転する力（トルク）を吸収する。このため、室外側レバーハンドル５６の回転開始直後において、室外側レバーハンドル５６（第１連結部材６５）の回転は、第２連結部材６６や第１ギア６０（伝達機構４４）に伝達されない。つまり、第２連結部材６６や第１ギア６０は回転しない。

室外側レバーハンドル５６の回転が進むと、圧縮された各圧縮コイルバネ６７は、第２連結部材６６に第１連結部材６５のトルク（回転力）を伝達し始める。そして、図９（Ｂ）に示すように、第２連結部材６６および第１ギア６０は、圧縮された各圧縮コイルバネ６７を介して回転し始める。第１ギア６０の正回転は、各ギア６１，６２を介して発電機４２に伝達される。これにより、発電機４２は、発電を行うことができる。

室外側レバーハンドル５６の正回転が停止すると、圧縮された各圧縮コイルバネ６７は、第１連結部材６５の各押圧部７２を台座にして、第２連結部材６６を正回転方向に付勢する。これにより、第２連結部材６６は、更に正回転し、各押圧部７２は、相対的に基準位置に戻る（図８参照）。なお、室外側レバーハンドル５６を衝撃荷重で逆回転させた場合、回転方向が逆になるだけで、上記説明と略同様であるため、その説明は省略する。

以上説明した第１実施形態に係る扉用発電装置９によれば、第１連結部材６５は、各圧縮コイルバネ６７の変位範囲内で回動するように第２連結部材６６に内設されている。各圧縮コイルバネ６７は、弾性変形して、室外側レバーハンドル５６を回転させる力（トルク）を吸収する。そして、室外側レバーハンドル５６の回転が進むと、各圧縮コイルバネ６７は、衝撃荷重を緩和しつつ第１ギア６０にトルク（回転力）を伝達する。したがって、室外側レバーハンドル５６に作用した衝撃荷重は、第１ギア６０と第２ギア６１との噛み合い点に直接作用することがない。これにより、各ギア６０，６１の歯の破損を防止することができる。同様に、第２ギア６１、第３ギア６２および入力ギア４２ｂの歯の破損を防止することもできる。

また、第１実施形態に係る電気錠システム１によれば、扉用発電装置９（発電機４２）が発電した電力によって電気錠４を動作させることができる。これにより、電力が不足した状況（例えば、停電や電池切れ等）であっても、電気錠４の作動を保証することができる。また、例えば、商用電源（図示せず）と電気錠４とを接続する配線工事を省略できるため、簡単且つ安価に電気錠システム１を構築することができる。

（変形例）
なお、第１実施形態に係る扉用発電装置９は、弾性部材として圧縮コイルバネ６７を採用していたが、本発明はこれに限定されない。例えば、図１０に示すように、各圧縮コイルバネ６７に代えて、弾性部材として４つの弾性ゴム６８を採用してもよい。

なお、第１実施形態に係る扉用発電装置９は、４つの圧縮コイルバネ６７または４つの弾性ゴム６８（この段落では単に「弾性部材」ともいう。）を備えていたが、これに限らず、弾性部材は２つ以上設けられていればよい。また、弾性部材が正回転方向または逆回転方向の衝撃荷重だけを吸収すればよい場合には、弾性部材は１つ以上設けられていればよい。なお、各圧縮コイルバネ６７の付勢力および各弾性ゴム６８の付勢力は、各ギア６０〜６２の剛性や耐衝撃性能等を考慮して、試験的・経験的に設定される。

次に、図１１ないし図１４を参照して、第２実施形態に係る扉用発電装置８０について説明する。図１１は扉用発電装置８０の緩衝機構８１を模式的に示す一部断面図である。図１２は扉用発電装置８０の緩衝機構８１を模式的に示す正面図である。図１３は扉用発電装置８０の緩衝機構８１が正回転した状態を模式的に示す正面図である。図１４は衝撃荷重によって第１連結部材８２が正回転し始めた緩衝機構８１を模式的に示す正面図である。なお、図１２ないし図１４には、各連結部材８２，８３の回転を明確にするために、三角形のマークを図示している。なお、上記した第１実施形態に係る扉用発電装置９と同様の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。

第２実施形態に係る扉用発電装置８０は、緩衝機構８１の構造が第１実施形態に係る扉用発電装置９と異なっている。図１１に示すように、緩衝機構８１は、第１連結部材８２と、第２連結部材８３と、捩りコイルバネ８４と、を含んで構成されている。第１連結部材８２は、室外側操作部材４１（室外側レバーハンドル５６）と共に回転可能に設けられている。第２連結部材８３は、第１ギア６０と共に回転可能に設けられている。捩りコイルバネ８４は、第１連結部材８２と第２連結部材８３とに連結されている。

図１１および図１２に示すように、第１連結部材８２は、略円板状に形成され、第２連結部材８３との間に空隙を挟んで対向している。第１連結部材８２の軸心には、ハンドル軸５６ｃの後端部が相対回転不能に嵌合している。第１連結部材８２の後面には、一対の第１突起８５が後側に向けて延設されている。一対の第１突起８５は、互いに離間して配置されている。各第１突起８５は、対向する第２連結部材８３に係合可能な長さに形成されている。

第２連結部材８３は、第２本体部８６と、連結軸７４と、を含み、一体に形成されている。第２本体部８６は、略円板状に形成されている。連結軸７４は、第２本体部８６の後面から後側に向けて延設されている。

第２本体部８６の前面には、一対の第２突起８７が互いに離間して突設されている。各第２突起８７は、対向する第１連結部材８２に係合不能な長さに形成されている。各第２突起８７と各第１突起８５とは、上下対称となるように配置されている。

また、第２本体部８６の前面には、第２凹部８８が周方向に沿って凹設されている。第２凹部８８は、第１連結部材８２の各第１突起８５に対向する位置に設けられている。第２凹部８８には、各第１突起８５が移動可能に嵌合している。したがって、第２連結部材８３に対して第１連結部材８２が回動すると、各第１突起８５は、第２凹部８８にガイドされながら回動する。換言すれば、第２凹部８８は、第２連結部材８３に対する第１連結部材８２の回動範囲を規定している。

捩りコイルバネ８４は、第１連結部材８２と第２連結部材８３との間の空隙に配設されている。捩りコイルバネ８４は、ハンドル軸５６ｃに巻回するように設けられている。捩りコイルバネ８４は、径方向外側に延びる一対のバネアーム８４ａ，８４ｂを有している。一対のバネアーム８４ａ，８４ｂのアーム角は、約１８０度（±１０度）に設定されている。一方のバネアーム８４ａは、一対の第１突起８５の間に係止されている。他方のバネアーム８４ｂは、一対の第２突起８７の間に係止されている。

次に、扉用発電装置８０（緩衝機構８１）の作用について説明する。なお、利用者が室外から扉２を開く場合について説明する。

利用者が室外側レバーハンドル５６を通常荷重で正回転させた場合、図１３に示すように、捩りコイルバネ８４は略変形せず、第１連結部材８２と第２連結部材８３とは一体に回転する。したがって、第１ギア６０は、各連結部材８２，８３を介して室外側レバーハンドル５６と一体に回転する。第１ギア６０の正回転は、各ギア６１，６２を介して発電機４２に伝達される。これにより、発電機４２は、発電を行うことができる。また、ラッチボルト１７は、仮締め解除状態になる。

一方、利用者が室外側レバーハンドル５６を衝撃荷重で回転させた場合、図１４に示すように、第２連結部材８３に対して第１連結部材８２のみが回転する。なお、各第１突起８５は、第２凹部８８にガイドされながら回動する。すると、捩りコイルバネ８４は、アーム角を小さくするように弾性変形しつつ、室外側レバーハンドル５６に作用するトルク（回転力）を吸収する。このため、室外側レバーハンドル５６の回転開始直後において、室外側レバーハンドル５６の回転は第２連結部材８３に伝達されず、第１ギア６０等は回転しない。室外側レバーハンドル５６の回転が進むと、第２連結部材８３や第１ギア６０は、変形した捩りコイルバネ８４を介して回転し始める。これにより、発電機４２は、発電を行うことができる。

室外側レバーハンドル５６の正回転が停止すると、弾性変形された捩りコイルバネ８４は、第２連結部材８３を正回転方向に付勢する。これにより、第２連結部材８３は、更に正回転し、捩りコイルバネ８４のアーム角は、元に戻る（図１３参照）。なお、室外側レバーハンドル５６を衝撃荷重で逆回転させた場合の説明は省略する。

以上説明した第２実施形態に係る扉用発電装置８０によれば、室外側レバーハンドル５６は、捩りコイルバネ８４等を介して第１ギア６０に連結されている。このため、第１実施形態に係る扉用発電装置９と同様の作用効果を得ることができる。

なお、第２実施形態に係る扉用発電装置８０は、第２連結部材８３の第２凹部８８に第１連結部材８２の各第１突起８５をガイドさせていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、第２凹部８８に代えて／加えて、第１連結部材８２に凹部（図示せず）を設け、この凹部に第２連結部材８３の各第２突起８７をガイドさせてもよい。他にも、各突起８５，８７とは別に、凹部等に案内されるガイド突起（図示せず）を設けてもよい。

なお、第２実施形態に係る扉用発電装置８０の捩りコイルバネ８４のアーム角は、約１８０度に設定されていたが、本発明はこれに限定されない。捩りコイルバネ８４のアーム角は、９０度以上１８０度以下（±１０度）の範囲で設定されることが好ましい。なお、捩りコイルバネ８４の付勢力は、各ギア６０〜６２の剛性や耐衝撃性能等を考慮して、試験的・経験的に設定される。

なお、第１および第２実施形態に係る扉用発電装置９，８０の第１連結部材６５，８２は、室外側操作部材４１とは別個の部材として設けられていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記した第１連結部材６５，８２が室外側レバーハンドル５６と一体に形成されていてもよい。

なお、第１および第２実施形態に係る扉用発電装置９，８０の緩衝機構４５，８１は、室外側台座５５に内蔵されていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、緩衝機構４５，８１は、室内側台座５０（台座内空間Ｓ１）に内蔵されていてもよい。また、例えば、緩衝機構４５，８１は、室外側レバーハンドル５６の円筒部５６ｂ（室内側レバーハンドル５１の円筒部５１ｂ）に内蔵されていてもよい。また、第１および第２実施形態に係る電気錠システム１は、扉２に錠ケース１０を内設する所謂掘り込み錠を採用していたが、本発明はこれに限定されない。例えば、扉２の室内側壁面２ｂに取り付けられる所謂面付け錠を採用してもよい。この場合、緩衝機構４５，８１は、面付け錠のケース内に設けられていてもよい。

なお、第１および第２実施形態に係る扉用発電装置９，８０は、操作部材として所謂レバーハンドルを用いていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、操作部材として所謂ノブを用いてもよい。

なお、第１および第２実施形態に係る電気錠システム１の室内側認証装置５は、省略されてもよい。すなわち、室内から室外に退室する場合、利用者は、サムターン７を操作することで解錠を行ってもよい。この場合、主制御基板２２は、室外側認証装置６に設けることが好ましい。

なお、第１および第２実施形態に係る電気錠システム１は、扉用発電装置９，８０以外の電源を備えていなかったが、本発明はこれに限定されない。例えば、電気錠システム１は、主電源として商用電源や乾電池等を用い、副電源（停電等の緊急用）として扉用発電装置９，８０を用いてもよい。

なお、上記実施形態の説明は、本発明に係る扉用発電装置およびこれを備える電気錠システムにおける一態様を示すものであって、本発明の技術範囲は、上記実施態様に限定されるものではない。上記実施形態における構成要素は、適宜、既存の構成要素等との置き換えや組み合わせが可能であって、上記実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。

１ 電気錠システム
２ 扉
２ａ 木口
２ｂ 室内側壁面（壁面）
２ｃ 室外側壁面（壁面）
４ 電気錠
９，８０ 扉用発電装置
１３ デッドボルト
１４ 電動アクチュエーター（駆動源）
４０ 室内側操作部材（操作部材）
４１ 室外側操作部材（操作部材）
４２ 発電機
４３ 蓄電装置
４４ 伝達機構
４５ 緩衝機構
６０ 第１ギア（ギア）
６１ 第２ギア（ギア）
６２ 第３ギア（ギア）
６５，８２ 第１連結部材
６６，８３ 第２連結部材
６７ 圧縮コイルバネ（弾性部材）
６８ 弾性ゴム（弾性部材）
８４ 捩りコイルバネ（弾性部材）

Claims (6)

1. 扉の壁面に回転可能に設けられる操作部材と、
   前記操作部材の回転エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機と、
   前記操作部材の回転を前記発電機に伝達するギアを含む伝達機構と、
   前記操作部材に作用するトルクに応じて弾性変形し、前記操作部材から前記ギアに伝達されるトルクを緩衝する弾性部材を含む緩衝機構と、を備えていることを特徴とする扉用発電装置。
2. 前記緩衝機構は、
   前記操作部材と共に回転可能に設けられる第１連結部材と、
   前記第１連結部材を内包可能に形成され、前記ギアと共に回転可能に設けられる第２連結部材と、
   前記第１連結部材と前記第２連結部材との間に設けられる前記弾性部材としての複数の圧縮コイルバネと、を含み、
   前記第２連結部材は、前記各圧縮コイルバネを介して前記第１連結部材に連結され、前記各圧縮コイルバネの弾性変形可能な範囲で前記第１連結部材の回動を許容することを特徴とする請求項１に記載の扉用発電装置。
3. 前記緩衝機構は、
   前記操作部材と共に回転可能に設けられる第１連結部材と、
   前記第１連結部材を内包可能に形成され、前記ギアと共に回転可能に設けられる第２連結部材と、
   前記第１連結部材と前記第２連結部材との間に設けられる前記弾性部材としての複数の弾性ゴムと、を含み、
   前記第２連結部材は、前記各弾性ゴムを介して前記第１連結部材に連結され、前記各弾性ゴムの弾性変形可能な範囲で前記第１連結部材の回動を許容することを特徴とする請求項１に記載の扉用発電装置。
4. 前記緩衝機構は、
   前記操作部材と共に回転可能に設けられる第１連結部材と、
   前記ギアと共に回転可能に設けられる第２連結部材と、
   前記第１連結部材と前記第２連結部材とに連結される前記弾性部材としての捩りコイルバネと、を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の扉用発電装置。
5. 前記発電機によって発電された電力を蓄積する蓄電装置を更に備えていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の扉用発電装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の扉用発電装置と、
   電気的な駆動源によって前記扉の木口側でデッドボルトを進退させる電気錠と、を備えていることを特徴とする電気錠システム。

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