DE102011100046A1 - Radio frequency identification device for detecting objects marked with radio frequency identification device in transport path for objects, has radio frequency identification device transmission and reception unit - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine RFID-Vorrichtung, insbesondere zur Nutzung in der Logistik.The invention relates to an RFID device, in particular for use in logistics.
Viele Handelsunternehmen akzeptieren nur noch Warenanlieferungen, die mit RFID-Transpondern wie z. B. RFID-Chips gekennzeichnet sind. Dadurch kann man die gesamte Logistikkette vollständig automatisieren. Geht die Warenkennzeichnung über Barcodes, muss die Ware jedoch abgesetzt werden und der Barcode muss eingelesen werden. Bei RFID-Transpondern kann das Einlesen automatisch erfolgen.Many retailers only accept deliveries of goods that are shipped with RFID transponders, such as B. RFID chips are marked. This allows you to completely automate the entire logistics chain. If the product label is barcode-coded, the product must be discontinued and the barcode must be read. RFID transponders can be read automatically.
Es ist beispielsweise bereits bekannt, RFID-Transponder zur Überwachung der Kühlkette einzusetzen.For example, it is already known to use RFID transponders for monitoring the cold chain.
Nun werden die meisten Warenlieferungen heutzutage immer noch über Paletten geliefert. Die RFID-Transponder befinden sich an der Palette.Nowadays, most deliveries of goods are still delivered via pallets. The RFID transponders are located on the pallet.
Es ist wünschenswert, Transportwege, wie z. B. Ladestellen oder Ladedocks, oder Fahrwege zur Verteilung von Gütern innerhalb von Bauwerken oder auf einem Firmengelände, oder Transportbehälter wie z. B. Container oder dergleichen mit RFID-Antennen zu versehen, so dass das Passieren eines RFID-Transponder über diesen Transportweg oder in den bzw. aus dem Transportbehälter automatisch erfassbar ist. Dadurch kann man erfassen, über welchen Transportweg zu welcher Zeit welcher RFID-Chip eingegangen oder ausgegangen ist oder man kann den Inhalt eines Transportbehälters überwachen. Hierüber kann man beispielsweise eine Lieferung identifizieren. Auch kann man diese Information zum automatischen Verbuchen von Warenein- oder ausgängen sowie zur Transportüberwachung verwenden.It is desirable transport routes, such. As loading points or loading docks, or routes for the distribution of goods within buildings or on a company premises, or transport containers such. As containers or the like to be provided with RFID antennas, so that the passage of an RFID transponder on this transport path or in or from the transport container is automatically detected. As a result, it is possible to detect via which transport path at which time which RFID chip was received or left, or one can monitor the contents of a transport container. This can be used, for example, to identify a delivery. You can also use this information for the automatic posting of incoming or outgoing goods as well as for transport monitoring.
Eine umfassende Darstellung von RFID-Anwendungen in der Logistik sowie der hierzu eingesetzten Techniken findet sich z. B. in
In der Logistik wie z. B. bei Ladestellen oder bei anderen Bauwerkszugängen oder im Bereich von Transportbehältern oder auf Schiffen, wo ein Warentransport stattfindet, sind die Fahrwege, Durchgänge oder Behälter oder Transportfahrzeuge oft rauen Betriebsbedingungen unterworfen. Beispielsweise fahren Transportfahrzeuge wie Lastkraftwagen bis in den Kontakt mit dem Bauwerk und mit der Bauwerkszugangsvorrichtung hinein. Beim Transport von Waren oder Gütern stoßen oft Transportfahrzeuge oder die Waren an Begrenzungen an. Container werden sehr eng gestapelt, so dass es zwangsweise zu Berührungen untereinander kommt. Die Transportmittel und die Transportwege sowie deren Begrenzungen müssen daher für hohe Belastungen ausgebildet sein; beispielsweise sollen auch voll beladene Flurförderfahrzeuge über die Durchgangswege fahren können. Waren werden zudem oft auf Paletten transportiert, die zum Teil tonnenschwer sind. Diesen Lasten müssen die Transportmittel und Transportwege stand halten.In logistics such. As at loading points or other building accesses or in the area of transport containers or ships, where a goods transport takes place, the routes, passages or containers or transport vehicles are often subjected to harsh operating conditions. For example, transport vehicles such as trucks travel into contact with the building and with the building access device. When transporting goods or goods often transport vehicles or goods to limit. Containers are stacked very tightly, so that it is inevitable to touch each other. The means of transport and the transport routes and their limitations must therefore be designed for high loads; For example, fully loaded industrial trucks should be able to drive over the transit routes. Goods are also often transported on pallets, which are sometimes tons. These loads must withstand the means of transport and transport routes.
Es ist daher wünschenswert, dass solche Transportmittel sowie Transportwegbegrenzungen sehr robust ausgebildet sind. In der Regel werden daher für die Herstellung solche Transportmittel und Transportwege Metalle, wie beispielsweise Stahlblech oder Stahlplatten, verwendet.It is therefore desirable that such means of transport as well as transport route limitations are very robust. As a rule, therefore, metals such as sheet steel or steel plates are used for the production of such means of transport and transport routes.
Andererseits soll an Transportmitteln oder Transportwegen eine möglichst genaue Erfassung von mit RFID-Transpondern gekennzeichneten Waren oder Gütern erfolgen. Daher werden im Bereich solcher Transportmittel und Transportwege aufwändig RFID-Sende- oder Empfangseinrichtungen installiert, die gegenüber den rauen Betriebsbedingungen geschützt werden müssen und insbesondere gegenüber Stößen geschützt werden müssen.On the other hand, transport means or transport routes should be as accurate as possible to detect goods or goods marked with RFID transponders. Therefore, in the field of such means of transport and transport routes consuming RFID transmitting or receiving devices are installed, which must be protected against the harsh operating conditions and in particular must be protected against shocks.
Hinsichtlich der Erfassung von RFID-Transponder sind die bisherigen RFID-Sende- oder Empfangseinrichtungsanordnungen nicht optimal. Es gibt insbesondere Probleme beim Erfassen von metallischen Waren, von Transportbehältern mit flüssigen Materialien, die abschirmend für RFID-Signale wirken, sowie von in Gitterboxen transportierten Waren. Die Erfassung solcher Waren macht auch dann Probleme, wenn ein RFID-Transponder an einer Palette zum Transport solcher Waren angebracht ist.With regard to the detection of RFID transponders, the previous RFID transceiver arrangements are not optimal. In particular, there are problems in capturing metallic goods, transport containers with liquid materials which shield RFID signals, and goods transported in lattice boxes. The detection of such goods also causes problems when an RFID tag is attached to a pallet for transporting such goods.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine für Anwendungen in der Logistik optimierte RFID-Vorrichtung zu schaffen.It is therefore an object of the invention to provide an optimized for applications in logistics RFID device.
Diese Aufgabe wird durch eine RFID-Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst, Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved by an RFID device according to
Die Erfindung schafft eine RFID-Vorrichtung zur Erfassung von mit RFID gekennzeichneten Gegenständen an einem Transportweg für die Gegenstände mit einer RFID-Sende- und/oder Empfangseinheit und einem an dem Transportweg anzuordnenden Metallbereich, wobei die RFID-Sende- und/oder Empfangseinheit auf einer dem Transportweg abzuwendenden Seite des Metallbereichs angeordnet ist und wobei der Metallbereich mit einem Signaldurchlassbereich zum Durchlassen von RFID-Signalen durch den Metallbereich versehen ist.The invention provides an RFID device for detecting objects marked with RFID on a transport path for the articles with an RFID transmitting and / or receiving unit and a metal region to be arranged on the transport path, wherein the RFID transmitting and / or receiving unit on a is arranged facing away from the transport path side of the metal region and wherein the metal region with a Signal passage region for passing RFID signals through the metal region is provided.
Bei einer erfindungsgemäßen Anordnung ist ein Metallbereich zwischen der RFID-Einheit und dem Transportweg vorgesehen. Dadurch ist die RFID-Einheit besonders gut geschützt.In an arrangement according to the invention, a metal region is provided between the RFID unit and the transport path. As a result, the RFID unit is particularly well protected.
Vorteilhafterweise wird als Metallbereich ein ohnehin im oder am Transportweg zu findendes Metallelement genutzt wie beispielsweise eine metallische Bodenplatte, eine metallische Begrenzung, eine metallische Wandung oder dergleichen. Z. B. könnte die RFID-Einheit in einer Containerwandung untergebracht sein, die mit dem Signaldurchlassbereich versehen ist.Advantageously, a metal element which is anyway to be found in or on the transport path, such as, for example, a metallic base plate, a metallic boundary, a metallic wall or the like, is used as the metal region. For example, the RFID unit could be housed in a container wall provided with the signal passage area.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass der Metallbereich durch eine Metallplatte und/oder eine Bodenplatte gebildet ist. Vorzugsweise ist eine RFID-Erfassung von unten vorgesehen. Dadurch können besonders gut mit RFID gekennzeichnete Paletten erfasst werden und zwar auch dann, wenn darauf Waren oder Verpackungen transportiert werden, die für die RFID-Signale undurchdringlich sind.Particularly preferably, it is provided that the metal region is formed by a metal plate and / or a bottom plate. Preferably, an RFID detection is provided from below. As a result, palettes labeled with RFID can be detected particularly well, even if goods or packaging that are impenetrable to the RFID signals are transported thereon.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass der Metallbereich Teil einer Tragkonstruktion ist, über welche der Transportweg führt, wobei die RFID-Sende- und/oder Empfangseinheit unter dem Metallbereich angeordnet ist. Vorzugsweise wird eine ohnehin vorhandene Metallkonstruktion als Aufnahme für die RFID-Einheit verwendet. Diese ist besonders geschützt, es sind keine den Transport störende Aufbauten notwendig. Zusätzlich lässt sich die bevorzugte Erfassung von unten erreichen.It is particularly preferably provided that the metal region is part of a supporting structure over which the transport path leads, wherein the RFID transmitting and / or receiving unit is arranged below the metal region. Preferably, an already existing metal construction is used as a receptacle for the RFID unit. This is particularly protected, there are no transport-disturbing structures necessary. In addition, the preferred detection can be achieved from below.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass der Signaldurchlassbereich wenigstens einen Schlitz in dem Metallbereich aufweist. Eine Schlitzgeometrie ist als Durchlassbereich besonders bevorzugt, da mit einer solchen Schlitzgeometrie insbesondere eine Signaldurchlassung bei möglichst geringer Schwächung des Metallbereichs erzielbar ist.Particularly preferably, it is provided that the signal passage region has at least one slot in the metal region. A slot geometry is particularly preferred as a passband, since with such a slot geometry in particular a signal transmission with the lowest possible weakening of the metal region can be achieved.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass der Signaldurchlassbereich eine Schlitzkombination aus einer Mehrzahl von Schlitzen aufweist.Particularly preferably, it is provided that the signal passage region has a slot combination of a plurality of slots.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Schlitzkombination ungeradzahlige Anzahl von Schlitzen aufweist und vorzugsweise drei Schlitze aufweist.Particularly preferably, it is provided that the slot combination has an odd number of slots and preferably has three slots.
Besonders bevorzugt weist der Signaldurchlassbereich eine Durchgangsöffnung in dem Metallbereich auf, deren größte Innenweite kleiner als die Hälfte der Wellenlänge der RFID-Signale ist, für die die RFID-Sende- und/oder Empfangseinheit ausgelegt ist.Particularly preferably, the signal passage region has a passage opening in the metal region whose largest inner width is smaller than half the wavelength of the RFID signals for which the RFID transmitting and / or receiving unit is designed.
Besonders bevorzugt ist daher vorgesehen, dass der wenigstens eine Schlitz eine sich in Längsrichtung des erstreckende Schlitzlänge aufweist, die kleiner als die halbe Wellenlänge der RFID-Signale der RFID-Sende- und/oder Empfangseinheit ist. Ein Schlitz der bezogen auf die Wellenlänge eine genügend kurze Schlitzlänge aufweist, verhält sich nach dem Huygens'schen Prinzip als Sekundärstrahler, der sich durch die RFID-Einheit als Primärstrahler zum Abstrahlen der RFID-Signale anregen lässt. Damit lässt sich ein guter Signaldurchgang bei geringer mechanischer Schwächung des Metallbereichs erreichen.It is therefore particularly preferred that the at least one slot has a slot length extending in the longitudinal direction which is smaller than half the wavelength of the RFID signals of the RFID transmitting and / or receiving unit. A slot having a sufficiently short slot length with respect to the wavelength behaves according to Huygens' principle as a secondary radiator, which can be excited by the RFID unit as a primary radiator for emitting the RFID signals. This makes it possible to achieve a good signal passage with little mechanical weakening of the metal region.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass der wenigstens eine Schlitz eine Schlitzlänge von ca. 100 mm bis ca. 180 mm hat und vorzugsweise eine Schlitzbreite von ca. 1 mm bis ca. 20 mm hat.Particularly preferably, it is provided that the at least one slot has a slot length of about 100 mm to about 180 mm and preferably has a slot width of about 1 mm to about 20 mm.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass der wenigstens eine Schlitz mit einem dielektrischen Material verfüllt ist. Durch eine Verfüllung lässt sich vermeiden, dass Schmutz oder sonstiges Material durch den Signaldurchlassbereich dringen. Dieser ist nur für Signale, nicht aber für Materie durchlässig.Particularly preferably, it is provided that the at least one slot is filled with a dielectric material. Backfilling prevents dirt or other material from penetrating the signal passage area. This is permeable only to signals, but not to matter.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass auf der dem Transportweg abzuwendenden Seite des Metallbereichs eine RFID-Antenne, insbesondere eine Patch-Antenne oder eine Dipol-Antenne, mit vorbestimmten Abstand zu dem Metallbereich und in Überdeckung mit dem Signaldurchlassbereich mittels einer Befestigungsvorrichtung angeordnet ist.It is particularly preferred that an RFID antenna, in particular a patch antenna or a dipole antenna, is arranged at a predetermined distance from the metal region and in overlap with the signal passage region by means of a fastening device on the side of the metal region to be averted.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Dipol-Antenne im Wesentlichen quer zu dem wenigstens einen Schlitz angeordnet ist.It is preferably provided that the dipole antenna is arranged substantially transversely to the at least one slot.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass der Signaldurchlassbereich mit einem Verstärkungselement verstärkt ist. Damit lässt sich selbst bei hoher Punktbelastung auf den Signaldurchlassbereich ein Durchbruch des Metallbereichs vermeiden.Particularly preferably, it is provided that the signal passage region is reinforced with a reinforcing element. Thus, a breakthrough of the metal region can be avoided even at high point load on the signal passage area.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass das Verstärkungselement ein auf der dem Transportweg abzuwendenden Seite auf den Metallbereich befestigtes, insbesondere aufgeschweißtes, Metallplattenelement mit einer der Schlitzkombination des Metallbereichs entsprechenden Schlitzkombination hat.It is particularly preferably provided that the reinforcing element has a metal plate element fastened to the metal region, in particular welded on the side to be averted, with a slot combination corresponding to the slot combination of the metal region.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass der Metallbereich als Boden oder als Teil eines Bodens des Transportwegs und insbesondere als Fahrweg für Fahrzeuge, insbesondere Flurförderfahrzeuge, ausgebildet ist.It is particularly preferably provided that the metal region is designed as a floor or as part of a floor of the transport path and in particular as a travel path for vehicles, in particular industrial trucks.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt:Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. It shows:
In
Der RFID-Empfangs- und/oder Sendeeinheit
In
In
Ziel der RFID-Erfassung ist, mittels RFID Paletten oder Kisten und allgemein Ladungsträger
Die Metallplatte
Insbesondere ist die Metallplatte
Wie dies näher in
In
Die Schlitze
Bei dem in
Unterhalb der Schlitze
In dem in
Die T-Profile
Demnach zeigt
Mit der in den
Eine schematische Darstellung einer solchen RFID-Erfassung von unten ist in
In
Weiter ist die Palette
In dem dargestellten Beispiel soll die Palette
Eine solche Ware
Freier Zugang ist lediglich von unten, d. h. durch die Schlitzkombinationen oder Schlitzanordnungen
In
In
Man sieht deutlich, dass der Transportweg
Im Folgenden werden verschiedene mögliche Ausführungsformen von Schlitzanordnungen
Alle dargestellten Schlitzkombinationen weisen einen oder mehrere Einzelschlitze
In empirischen Versuchen ist ermittelt worden, dass bei den RFID-Wellenlängen, wie sie in Europa verwendet werden, Schlitze mit einer Breite von 6 mm und einer Länge von 140 mm ideal sind. Allgemein sind Schlitze z. B. mit einer Breite b von ca 1 mm bis 20 mm und einer Länge zwischen ca. 10 mm und ca. 500 mm vorgesehen.In empirical experiments it has been determined that at the RFID wavelengths used in Europe, slots with a width of 6 mm and a length of 140 mm are ideal. In general, slots are z. B. provided with a width b of about 1 mm to 20 mm and a length between about 10 mm and about 500 mm.
Weist eine Schlitzanordnung
In empirischen Versuchen hat sich eine Stegbreite von ca. 20 mm als ideal herausgestellt. Auch hier sind Abweichungen möglich, die je nach Material des Metallbereiches, insbesondere Metallmaterial und Materialdicke, und nach eingesetzter Wellenlänge auszuwählen sind.In empirical experiments, a web width of about 20 mm has proven to be ideal. Again, deviations are possible depending on the material of the metal region, in particular metal material and material thickness, and are selected according to the wavelength used.
Optimale Dimensionen der Schlitze
Vorzugsweise sind die drei Schlitze
Die in den
Daher ist eine Schlitzanordnung
Am meisten bevorzugt ist eine Schlitzanordnung
Die Patch-Antenne
Die in
Insbesondere ist die Dipol-Antenne
Der Erfassungsbereich einer Antenne
In Abhängigkeit von der eingesetzten Antenne
Ist der Erfassungsbereich
Empirische Versuche haben gezeigt, dass zur vollständigen Feldabdeckung einer Metallplatte
Im Folgenden wird eine Antennenabstimmung anhand der Darstellung in
Allgemein wird die Antenne
Um eine optimale Leistungsübertragung zwischen Antenne
In empirischen Versuchen ist zu beobachten, dass die in Metall ausgeführte Schlitzkombination oder Schlitzanordnung
Ein Abgleich aller Komponenten erfolgt vorzugsweise gemäß dem im Folgenden erläuterten Verfahren:
Schritt 1: verschiebbares Montieren der Antenne
Schritt 2: Verschieben der Antenne vertikal zu der Schlitzanordnung
Schritt
Step 1: slidable mounting of the
Step 2: Move the antenna vertically to the slot arrangement
Im Folgenden wird anhand der
In
Die einzelnen Schlitze
Würde man auf diesen positiven Effekt verzichten wollen, wären die elektromagnetischen Wellen
Für die in Europa verwendeten RFID-Frequenzen wurden bezüglich Schlitzen
Aus der Physik weiß man gemäß dem Huygens'schen Prinzip: „Trifft eine ebene Welle auf einen Schirm, in dem sich eine Öffnung befindet, deren Durchmesser klein im Vergleich zur Wellenlänge ist, so breitet sich hinter dem Schirm um die Öffnung als Zentrum eine Kugelwelle aus.”From the physics one knows according to the Huygens'sche principle: "If a plane wave hits a screen, in which an opening is, whose diameter is small compared to the wavelength, so spreads behind the screen around the opening as center a spherical wave out."
Allerdings wird bei der Erläuterung des Huygens'schen Prinzips die Öffnung immer in unendlich dünnen Materialien ausgeführt; bei dem Einsatz in Bodenplatten
Als Faustformel für die Schlitzlänge l kann daher verwendet werden:
Die Schlitzbreite b sollte möglichst klein sein.The slot width b should be as small as possible.
Die Antenne
Wird eine Dipol-Antenne
Die
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Bauwerkszugangbuilding access
- 22
- Transportwegtransport
- 33
- Bauwerkbuilding
- 44
- Metallbereichmetal sector
- 55
- Begrenzunglimit
- 1919
- RFID-Sende- und/oder EmpfangseinheitRFID transmitting and / or receiving unit
- 5050
- RFID-VorrichtungRFID device
- 100100
- LadestelleLoading Station
- 102102
- Ladebrückeleveler
- 103103
- Metallplattemetal plate
- 104104
- Torgate
- 106106
- FlurförderfahrzeugIndustrial truck
- 108108
- Palettenpallets
- 110110
- Ladungsträgercharge carrier
- 112112
- SignaldurchlassbereichSignal passband
- 114114
- Schlitzslot
- 116116
- Schlitzanordnungslot arrangement
- 118118
- KunststoffeinlagenPlastic inserts
- 120120
- Unterseitebottom
- 121121
- Verstärkungselementreinforcing element
- 121a121
- MetallplattenverstärkungMetal plate reinforcement
- 122122
- Befestigungsanordnungmounting assembly
- 124124
- Antenneantenna
- 124a124a
- erste Antennefirst antenna
- 124b124b
- zweite Antennesecond antenna
- 124c124c
- dritte Antennethird antenna
- 126126
- Verstärkungsrippereinforcing rib
- 128128
- T-ProfilT profile
- 130 130
- Längsträgerlongitudinal beams
- 132132
- Paletten-LängsträgerPallets stringers
- 140140
- Transpondertransponder
- 142142
- Bodenplattebaseplate
- 144144
- Antennengateantenna gate
- 146146
- linker Trägerleft carrier
- 148148
- rechter Trägerright bearer
- 150150
- Querträgercrossbeam
- 152152
- Antenneantenna
- 154154
- WarenWere
- 160160
- Stegweb
- 162162
- Patchantennepatch antenna
- 164164
- Dipolantennedipole antenna
- 166166
- Erfassungsbereich (auf Vorder- oder Oberseite des Metallbereichs)Detection area (on the front or top of the metal area)
- 168168
- einstellbare Befestigungseinrichtungadjustable fastening device
- 170170
- Verschiebeeinheitdisplacement unit
- 171171
- Erfassungsbereich (auf Rück- oder Unterseite des Metallbereichs)Detection area (on the back or underside of the metal area)
- 172172
- elektromagnetische Wellenelectromagnetic waves
- dd
- Schlitzabstandslot pitch
- hH
- Höhe des ErfassungsbereichsHeight of the detection area
- BB
- Breite des ErfassungsbereichsWidth of the detection area
- ll
- Schlitzlängeslot length
- bb
- Schlitzbreiteslot width
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- Lenzbauer, S. – RFID-Anwendungen in der Logistik, Diplomarbeit an der Wirtschaftuniversität Wien, Schriftenreihe des Instituts für Transportwirtschaft und Logistik, Nr. 2, (2007 LOG), veröffentlicht 2007 online via ePub, http://epub.wu-wien.ac.at [0006] Lenzbauer, S. - RFID Applications in Logistics, Diploma Thesis at the Vienna University of Economics and Business, Series of the Institute for Transport Economics and Logistics, No. 2, (2007 LOG), published in 2007 online via ePub, http: //epub.wu-wien .ac.at [0006]
- Huygens'sche Prinzip beispielsweise in Gerthsen, Kneser, Vogel: „Physik”, Springer Verlag; Berlin, Heidelberg, New York; 13. Auflage, 1977 [0106] Huygens'sche principle, for example, in Gerthsen, Kneser, Vogel: "physics", Springer Verlag; Berlin, Heidelberg, New York; 13th edition, 1977 [0106]
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