CN103680501A - 根据声音变化规律进行手势识别的方法、系统及手机 - Google Patents
根据声音变化规律进行手势识别的方法、系统及手机 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种根据声音变化规律进行手势识别的方法、系统及手机，其方法包括：A、在终端内设置至少两个麦克风、设定声音变化规律与手势的输入输出关系；B、麦克风获取手势引起的空气流动声音；C、将获取的空气流动声音转换为数字信号；D、对数字信号进行分析计算，并与设定的声音变化规律与手势的输入输出关系对比，输出手势方向信息，本发明采用了麦克风获取声音的方式识别手势，提供了一种新的手势识别手段，通过在设备中添加麦克风实现，相对现有的手势sensor器件，其设计成本要有所降低，而且还能降低设备功耗，通过声音识别手势不受光线的显示。
Description
技术领域
本发明涉及一种识别技术，尤其涉及一种根据声音变化规律进行手势识别的方法、系统及手机。
背景技术
生活中，很多设备都配备识别技术，特别是手势识别，应用非常普遍，如现有的手机，很多手机厂家在手机中添加了手势识别功能，用户无需接触手机，只需做出相应的手势即可对手机进行操作，如通过手势左右摆动来实现相片的浏览、网页及电子书的翻页等，但是，这些功能都是需要手势sensor器件支持，在设备中添加手势sensor器件，不但会使设计成本增加，而且还会使设备功耗提高，而且，对于用户来说，如果在比较暗的环境下进行操作，手势sensor器件不能很好的辨别用户手势。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种根据声音变化规律进行手势识别的方法、系统及手机，通过设置麦克风获取由手势引起的空气流动所产生的声音，根据获取的声音变化情况识别手势。
本发明的原理是：首先，在设备中设置多个麦克风，将麦克风设置在一定的位置，然后，不同位置的麦克风获取手势引起空气流动所产生的声音，根据麦克风位置及声音信号的变化判断外部输入的手势。
基于上述原理，本发明一实施例中，提供了如下技术方案：
一种根据声音变化规律进行手势识别的方法，包括以下步骤：
A、在终端内设置至少两个麦克风、设定声音变化规律与手势的输入输出关系；
B、麦克风获取手势引起的空气流动声音；
C、将获取的空气流动声音转换为数字信号；
D、对数字信号进行分析计算，并与设定的声音变化规律与手势的输入输出关系对比，输出手势方向信息。
如上所述的根据声音变化规律进行手势识别的方法，其中，所述步骤A，设置两个麦克风，定义声音变化规律与手势的输入输出关系如下：
所述两个麦克风位置上下设置：
若输入的声音变化规律为上边的一个麦克风输入声音的数字信号在先出现由高到低变化，而下边的一个麦克风输入声音的数字信号随后出现由高到低变化，则输出的手势方向信息为从上到下；
若输入的声音变化规律为下边的一个麦克风输入声音的数字信号在先出现由高到低变化，而上边的一个麦克风输入声音的数字信号随后出现由高到低变化，则输出的手势方向信息为从下到上；
或所述两个麦克风位置左右设置：
若输入的声音变化规律为左边的一个麦克风输入声音的数字信号在先出现由高到低变化，而右边的一个麦克风输入声音的数字信号随后出现由高到低变化，则输出的手势方向信息为从左到右；
若输入的声音变化规律为右边的一个麦克风输入声音的数字信号在先出现由高到低变化，而左边的一个麦克风输入声音的数字信号随后出现由高到低变化，则输出的手势方向信息为从右到左。
如上所述的根据声音变化规律进行手势识别的方法，其中，所述步骤A，设置四个麦克风，定义声音变化规律与手势的输入输出关系如下：
所述四个麦克风位置，其中，优选的，如图4设置，
若输入的声音变化规律为左边两个麦克风输入声音的数字信号在先出现由高到低变化，而右边两个麦克风输入声音的数字信号随后出现由高到低变化，则输出的手势方向信息为从左到右；
若输入的声音变化规律为右边两个麦克风输入声音的数字信号在先出现由高到低变化，而左边两个麦克风输入声音的数字信号随后出现由高到低变化，则输出的手势方向信息为从右到左；
若输入的声音变化规律为上边两个麦克风输入声音的数字信号在先出现由高到低变化，而下边两个麦克风输入声音的数字信号随后出现由高到低变化，则输出的手势方向信息为从上到下；
若输入的声音变化规律为下边两个麦克风输入声音的数字信号在先出现由高到低变化，而上边两个麦克风输入声音的数字信号随后出现由高到低变化，则输出的手势方向信息为从下到上。
如上所述的根据声音变化规律进行手势识别的方法，其中，步骤D之后还包括步骤E，
E、根据输出的手势方向信息生成手势指令，并传送至终端当前可操作的应用程序。
本发明还提供了根据声音变化规律进行手势识别的系统，特征是，包括：
至少两个麦克风，用于获取手势引起的空气流动声音；
模数转换器，用于将麦克风接收的空气流动声音的模拟信号转换成数字信号；
存储模块，用于存储设定的声音变化规律与手势的输入输出关系；
分析判断模块，对数字信号进行分析计算，并与设定的声音变化规律与手势的输入输出关系对比，输出手势方向信息。
如上所述的根据声音变化规律进行手势识别的系统，其中，设置两个麦克风，定义声音变化规律与手势的输入输出关系如下：
所述两个麦克风位置上下设置：
若输入的声音变化规律为上边的一个麦克风输入声音的数字信号在先出现由高到低变化，而下边的一个麦克风输入声音的数字信号随后出现由高到低变化，则输出的手势方向信息为从上到下；
若输入的声音变化规律为下边的一个麦克风输入声音的数字信号在先出现由高到低变化，而上边的一个麦克风输入声音的数字信号随后出现由高到低变化，则输出的手势方向信息为从下到上；
或所述两个麦克风位置左右设置：
若输入的声音变化规律为左边的一个麦克风输入声音的数字信号在先出现由高到低变化，而右边的一个麦克风输入声音的数字信号随后出现由高到低变化，则输出的手势方向信息为从左到右；
若输入的声音变化规律为右边的一个麦克风输入声音的数字信号在先出现由高到低变化，而左边的一个麦克风输入声音的数字信号随后出现由高到低变化，则输出的手势方向信息为从右到左。
如上所述的根据声音变化规律进行手势识别的系统，其中，设置四个麦克风，定义声音变化规律与手势的输入输出关系如下：
所述四个麦克风位置，其中，优选的，如图4设置，
若输入的声音变化规律为左边两个麦克风输入声音的数字信号在先出现由高到低变化，而右边两个麦克风输入声音的数字信号随后出现由高到低变化，则输出的手势方向信息为从左到右；
若输入的声音变化规律为右边两个麦克风输入声音的数字信号在先出现由高到低变化，而左边两个麦克风输入声音的数字信号随后出现由高到低变化，则输出的手势方向信息为从右到左；
若输入的声音变化规律为上边两个麦克风输入声音的数字信号在先出现由高到低变化，而下边两个麦克风输入声音的数字信号随后出现由高到低变化，则输出的手势方向信息为从上到下；
若输入的声音变化规律为下边两个麦克风输入声音的数字信号在先出现由高到低变化，而上边两个麦克风输入声音的数字信号随后出现由高到低变化，则输出的手势方向信息为从下到上。
如上所述的根据声音变化规律进行手势识别的系统，其中，还包括手势执行模块，
所述手势执行模块，根据输出的手势方向信息生成手势指令，并传送至终端当前可操作的应用程序。
如上所述的根据声音变化规律进行手势识别的系统，其中，所述的麦克风为MEMS麦克风。
本发明还提供了一种手机，其特征是，包括上述所述的系统。
本发明所提供的根据声音变化规律进行手势识别的方法、系统及手机，采用了麦克风获取声音的方式识别手势，提供了一种新的手势识别手段，通过在设备中添加麦克风实现，相对现有的手势sensor器件，其设计成本要有所降低，而且还能降低设备功耗，通过声音识别手势不受光线的显示。
附图说明
图1是本发明所述的根据声音变化规律进行手势识别的方法流程图。
图2是本发明一具体实施例所述的手势指令的生产与应用流程图。
图3是本发明所述的根据声音变化规律进行手势识别的系统结构图。
图4是本发明一实施例所述的手势动作示意图。
图5是本发明一优选实施例所述的手机中麦克风四个数字接口的位置分布示意图。
具体实施方式
本发明提供了根据声音变化规律进行手势识别的方法、系统及手机，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1是本发明所述的根据声音变化规律进行手势识别的方法流程图。如图1所示，包括步骤：
101、在终端内设置至少两个麦克风、设定声音变化规律与手势的输入输出关系。
所述步骤101，具体的，在终端设置的麦克风可根据实际情况而定，但至少包括两个麦克风，若包括两个麦克风，则只能识别两个方向的手势，如两麦克风左右设置，则只能判定左右方向的手势，两麦克风上下设置，则只能判定上下方向的手势，当然，也可以把两麦克风在设备中对角设置，这样即是上下设置，也是左右设置，若只设置两个麦克风，由于只有一个麦克风的数据作为对比参考，会导致命令的误判，如：风引起的空气流动声音，其中一个麦克风接收到，而另一个随后接收到，这种情况下就会做出手势命令的输出，但事实上，用户并未做出任何手势，故该方式虽可行，但不够准确，不人性化；若包括三个麦克风，可以把三麦克风三角设置，该情况与两个麦克风类似，都是不够准确的。
对于手机而言，环境对手机各部分的影响可以看做是相同的，人们对手机屏幕的操作主要是上下操作和左右操作，在对手机操作时，人们对手机屏幕会做出竖直向上或向下的操作，水平向左或向右的操作，按照人们的操作习惯，可以在设备中设置四个麦克风，位置如图5所示，在输入上下操作或左右操作时，四个麦克风同时工作，若相邻的两个麦克风几乎同时接收到空气流动的声音，而另外两个麦克风随后也几乎同时接收到空气流动的声音，则可以认为这种空气流动的声音是人为操作引起的，换句话说，设备只认同竖直向上或向下操作或水平向左或向右操作，避免了一些环境因素引起的误判，使设备拥有一个智能的判断过程。
在设备中可设置五个或六个麦克风，甚至更多，不同的设置对应的判断标准也不同，只是人为的设定，在此不再赘述。
在设备中设置麦克风后，还需要设定声音变化规律与手势的输入输出关系，将声音变化规律与手势的输入输出关系的判定函数写入内存中，麦克风接收到空气流动的声音后，经分析计算，将数据传送至声音变化规律与手势的输入输出关系的判定函数，然后输出手势方向信息，具体的，如：
若设置了两个麦克风，定义声音变化规律与手势的输入输出关系如下：
所述两个麦克风位置上下设置：
若输入的声音变化规律为上边的一个麦克风输入声音的数字信号在先出现由高到低变化，而下边的一个麦克风输入声音的数字信号随后出现由高到低变化，则输出的手势方向信息为从上到下；
若输入的声音变化规律为下边的一个麦克风输入声音的数字信号在先出现由高到低变化，而上边的一个麦克风输入声音的数字信号随后出现由高到低变化，则输出的手势方向信息为从下到上；
或所述两个麦克风位置左右设置：
若输入的声音变化规律为左边的一个麦克风输入声音的数字信号在先出现由高到低变化，而右边的一个麦克风输入声音的数字信号随后出现由高到低变化，则输出的手势方向信息为从左到右；
若输入的声音变化规律为右边的一个麦克风输入声音的数字信号在先出现由高到低变化，而左边的一个麦克风输入声音的数字信号随后出现由高到低变化，则输出的手势方向信息为从右到左。
若设置四个麦克风，定义声音变化规律与手势的输入输出关系如下：
若输入的声音变化规律为左边两个麦克风输入声音的数字信号在先出现由高到低变化，而右边两个麦克风输入声音的数字信号随后出现由高到低变化，则输出的手势方向信息为从左到右；
若输入的声音变化规律为右边两个麦克风输入声音的数字信号在先出现由高到低变化，而左边两个麦克风输入声音的数字信号随后出现由高到低变化，则输出的手势方向信息为从右到左；
若输入的声音变化规律为上边两个麦克风输入声音的数字信号在先出现由高到低变化，而下边两个麦克风输入声音的数字信号随后出现由高到低变化，则输出的手势方向信息为从上到下；
若输入的声音变化规律为下边两个麦克风输入声音的数字信号在先出现由高到低变化，而上边两个麦克风输入声音的数字信号随后出现由高到低变化，则输出的手势方向信息为从下到上。
102、麦克风获取手势引起的空气流动声音。
所述步骤102，具体的，设备中麦克风实时接收空气传来的声音，如图4所示，当用户做出从左到右的动作之后，最左边的上下两个麦克风首先识别到左边传来的空气噪音，当经过右边的上下两个麦克风后，左边上下麦克风接收的噪音会变小，从而有了噪音的变化，结合右边麦克风跟左边麦克风的时间差，即可判断出手势是从左边过来的。
103、将获取的空气流动声音转换为数字信号。
104、对数字信号进行分析计算，并与设定的声音变化规律与手势的输入输出关系对比，输出手势方向信息。
所述步骤104，具体的，如上所述，对数字信号进行分析计算主要是分析接收的空气噪音是否有变化，及计算接收的空气噪音的时间差，然后，将分析计算的数据与设定的声音变化规律与手势的输入输出关系对比，当符合输出条件时，输出手势方向信息，需要说明的是，由于麦克风实时采集空气流动的声音，会接收到很多不符合要求空气流动的声音，若不符合设定的声音变化规律与手势的输入输出关系，设备是不做任何反应的。
上述根据声音变化规律进行手势识别的方法，优选的，还包括以下步骤：根据输出的手势方向信息生成手势指令，并传送至终端当前可操作的应用程序。输入手势的目的就是对设备进行操作，设备输出手势方向信息后，将其生产手持指令传送至终端当前可操作的应用程序，应用程序接收手势指令，进行相应的操作。
图2是本发明一具体实施例所述的手势指令的生产与应用流程图。如图2所示，包括以下步骤：
201、四个麦克同时工作，并获取外部的空气流动的声音；
202、将四个麦克风获取到的外部模拟信号通过音频转换器转换为数字信息并传送至音频协处理器；
203、音频协处理器对数字信息分析计算，得出手势的方向信息，并将方向信息转换为手势指令；
204、将手势指令传送至上层应用程序进行操作控制；
205、若为从左到右的手势指令，则应用程序执行从左到右的指令；
206、若为从右到左的手势指令，则应用程序执行从右到左的指令。
图3是本发明所述的根据声音变化规律进行手势识别的系统结构图。如图3所示，本发明系统包括：麦克风301、模式转化器302、分析判断模块303及存储模块304，其中，
所述麦克风301用于获取手势引起的空气流动声音；
所述模数转换器302用于将麦克风接收的空气流动声音的模拟信号转换成数字信号；
所述存储模块304用于存储设定的声音变化规律与手势的输入输出关系；
所述分析判断模块303对数字信号进行分析计算，并与设定的声音变化规律与手势的输入输出关系对比，输出手势方向信息。
如上所述的根据声音变化规律进行手势识别的系统，优选的，设置两个麦克风，定义声音变化规律与手势的输入输出关系如下：
所述两个麦克风位置上下设置：
若输入的声音变化规律为上边的一个麦克风输入声音的数字信号在先出现由高到低变化，而下边的一个麦克风输入声音的数字信号随后出现由高到低变化，则输出的手势方向信息为从上到下；
若输入的声音变化规律为下边的一个麦克风输入声音的数字信号在先出现由高到低变化，而上边的一个麦克风输入声音的数字信号随后出现由高到低变化，则输出的手势方向信息为从下到上；
或所述两个麦克风位置左右设置：
若输入的声音变化规律为左边的一个麦克风输入声音的数字信号在先出现由高到低变化，而右边的一个麦克风输入声音的数字信号随后出现由高到低变化，则输出的手势方向信息为从左到右；
若输入的声音变化规律为右边的一个麦克风输入声音的数字信号在先出现由高到低变化，而左边的一个麦克风输入声音的数字信号随后出现由高到低变化，则输出的手势方向信息为从右到左。
如上所述的根据声音变化规律进行手势识别的系统，优选的，设置四个麦克风，定义声音变化规律与手势的输入输出关系如下：
若输入的声音变化规律为左边两个麦克风输入声音的数字信号在先出现由高到低变化，而右边两个麦克风输入声音的数字信号随后出现由高到低变化，则输出的手势方向信息为从左到右；
若输入的声音变化规律为右边两个麦克风输入声音的数字信号在先出现由高到低变化，而左边两个麦克风输入声音的数字信号随后出现由高到低变化，则输出的手势方向信息为从右到左；
若输入的声音变化规律为上边两个麦克风输入声音的数字信号在先出现由高到低变化，而下边两个麦克风输入声音的数字信号随后出现由高到低变化，则输出的手势方向信息为从上到下；
若输入的声音变化规律为下边两个麦克风输入声音的数字信号在先出现由高到低变化，而上边两个麦克风输入声音的数字信号随后出现由高到低变化，则输出的手势方向信息为从下到上。
如上所述的根据声音变化规律进行手势识别的系统，优选的，还包括手势执行模块，
所述手势执行模块，根据输出的手势方向信息生成手势指令，并传送至终端当前可操作的应用程序。
如上所述的根据声音变化规律进行手势识别的系统，具体的，所述的麦克风为MEMS麦克风。MEMS麦克风是基于MEMS技术制造的麦克风，简单的说就是一个电容器集成在微硅晶片上，可以采用表贴工艺进行制造,能够承受很高的回流焊温度,容易与 CMOS 工艺及其它音频电路相集成, 并具有改进的噪声消除性能与良好的 RF 及 EMI 抑制能.MEMS麦克风的全部潜能还有待挖掘，但是采用这种技术的产品已经在多种应用中体现出了诸多优势，特别是中高端手机应用中，获取外部声音信号，通过对高频信号的高灵敏度，以及高采样率的特性，捕捉细微的空气震动以及流动所产生的声音。
本发明还提供了一种手机，其特征是，包括上述所述的系统。
综上所述，本发明提供了一种根据声音变化规律进行手势识别的方法、系统及手机，采用了麦克风获取声音的方式识别手势，提供了一种新的手势识别手段，通过在设备中添加麦克风实现，相对现有的手势sensor器件，其设计成本要有所降低，而且还能降低设备功耗，通过声音识别手势不受光线的显示。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.根据声音变化规律进行手势识别的方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、在终端内设置至少两个麦克风、设定声音变化规律与手势的输入输出关系；
B、麦克风获取手势引起的空气流动声音；
C、将获取的空气流动声音转换为数字信号；
D、对数字信号进行分析计算，并与设定的声音变化规律与手势的输入输出关系对比，输出手势方向信息。
2.根据权利要求1所述的根据声音变化规律进行手势识别的方法，其特征在于，所述步骤A，设置两个麦克风，定义声音变化规律与手势的输入输出关系如下：
所述两个麦克风位置上下设置：
若输入的声音变化规律为上边的一个麦克风输入声音的数字信号在先出现由高到低变化，而下边的一个麦克风输入声音的数字信号随后出现由高到低变化，则输出的手势方向信息为从上到下；
若输入的声音变化规律为下边的一个麦克风输入声音的数字信号在先出现由高到低变化，而上边的一个麦克风输入声音的数字信号随后出现由高到低变化，则输出的手势方向信息为从下到上；
或所述两个麦克风位置左右设置：
若输入的声音变化规律为左边的一个麦克风输入声音的数字信号在先出现由高到低变化，而右边的一个麦克风输入声音的数字信号随后出现由高到低变化，则输出的手势方向信息为从左到右；
若输入的声音变化规律为右边的一个麦克风输入声音的数字信号在先出现由高到低变化，而左边的一个麦克风输入声音的数字信号随后出现由高到低变化，则输出的手势方向信息为从右到左。
3.根据权利要求1所述的根据声音变化规律进行手势识别的方法，其特征在于，所述步骤A，设置四个麦克风，定义声音变化规律与手势的输入输出关系如下：
若输入的声音变化规律为左边两个麦克风输入声音的数字信号在先出现由高到低变化，而右边两个麦克风输入声音的数字信号随后出现由高到低变化，则输出的手势方向信息为从左到右；
若输入的声音变化规律为右边两个麦克风输入声音的数字信号在先出现由高到低变化，而左边两个麦克风输入声音的数字信号随后出现由高到低变化，则输出的手势方向信息为从右到左；
若输入的声音变化规律为上边两个麦克风输入声音的数字信号在先出现由高到低变化，而下边两个麦克风输入声音的数字信号随后出现由高到低变化，则输出的手势方向信息为从上到下；
若输入的声音变化规律为下边两个麦克风输入声音的数字信号在先出现由高到低变化，而上边两个麦克风输入声音的数字信号随后出现由高到低变化，则输出的手势方向信息为从下到上。
4.根据权利要求1所述的根据声音变化规律进行手势识别的方法，其特征在于，步骤D之后还包括步骤E，
E、根据输出的手势方向信息生成手势指令，并传送至终端当前可操作的应用程序。
5.根据声音变化规律进行手势识别的系统，其特征在于，包括：
至少两个麦克风，用于获取手势引起的空气流动声音；
模数转换器，用于将麦克风接收的空气流动声音的模拟信号转换成数字信号；
存储模块，用于存储设定的声音变化规律与手势的输入输出关系；
分析判断模块，对数字信号进行分析计算，并与设定的声音变化规律与手势的输入输出关系对比，输出手势方向信息。
6.根据权利要求5所述的根据声音变化规律进行手势识别的系统，其特征在于，设置两个麦克风，定义声音变化规律与手势的输入输出关系如下：
所述两个麦克风位置上下设置：
若输入的声音变化规律为上边的一个麦克风输入声音的数字信号在先出现由高到低变化，而下边的一个麦克风输入声音的数字信号随后出现由高到低变化，则输出的手势方向信息为从上到下；
若输入的声音变化规律为下边的一个麦克风输入声音的数字信号在先出现由高到低变化，而上边的一个麦克风输入声音的数字信号随后出现由高到低变化，则输出的手势方向信息为从下到上；
或所述两个麦克风位置左右设置：
若输入的声音变化规律为左边的一个麦克风输入声音的数字信号在先出现由高到低变化，而右边的一个麦克风输入声音的数字信号随后出现由高到低变化，则输出的手势方向信息为从左到右；
若输入的声音变化规律为右边的一个麦克风输入声音的数字信号在先出现由高到低变化，而左边的一个麦克风输入声音的数字信号随后出现由高到低变化，则输出的手势方向信息为从右到左。
7.根据权利要求5所述的根据声音变化规律进行手势识别的系统，其特征在于，设置四个麦克风，定义声音变化规律与手势的输入输出关系如下：
若输入的声音变化规律为左边两个麦克风输入声音的数字信号在先出现由高到低变化，而右边两个麦克风输入声音的数字信号随后出现由高到低变化，则输出的手势方向信息为从左到右；
若输入的声音变化规律为右边两个麦克风输入声音的数字信号在先出现由高到低变化，而左边两个麦克风输入声音的数字信号随后出现由高到低变化，则输出的手势方向信息为从右到左；
若输入的声音变化规律为上边两个麦克风输入声音的数字信号在先出现由高到低变化，而下边两个麦克风输入声音的数字信号随后出现由高到低变化，则输出的手势方向信息为从上到下；
若输入的声音变化规律为下边两个麦克风输入声音的数字信号在先出现由高到低变化，而上边两个麦克风输入声音的数字信号随后出现由高到低变化，则输出的手势方向信息为从下到上。
8.根据权利要求5所述的根据声音变化规律进行手势识别的系统，其特征在于，还包括手势执行模块，
所述手势执行模块，根据输出的手势方向信息生成手势指令，并传送至终端当前可操作的应用程序。
9.根据权利要求5所述的根据声音变化规律进行手势识别的系统，其特征在于，所述的麦克风为MEMS麦克风。
10.一种手机，其特征在于，包括权利要求5-9任一所述的系统。
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| CN201310715586.5A CN103680501B (zh) | 2013-12-23 | 2013-12-23 | 根据声音变化规律进行手势识别的方法、系统及手机 |
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