CN105163948A - 安全文件和检测安全文件的边缘的方法 - Google Patents
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Abstract
安全文件(200)由透明塑料衬底(211)形成，塑料衬底具有被涂敷到其前表面和后表面(220，230)的不透明层(212)，除了至少一个窗区块(250)。衍射设备(260)被提供在窗区块(250)中，衍射设备在电磁波谱的近红外(NIR)区域中工作(260)，藉此当安全文件通过工作在近红外(NIR)区域中的边缘检测装置时，衍射设备将边缘检测装置的检测器光束(20,20’)转移偏离用于检测安全文件(200)的边缘的边缘检测器(30)，从而避免误检边缘检测结果。
Description
技术领域
本发明一般涉及安全文件，并且更具体地但不排他地，涉及可由自动取款机(ATM)和类似设备可检测的纸币。
安全文件或代币
如此处所使用的，术语安全文件和代币包括所有类型的有价文件和代币以及标识文件，包括但不限于以下：货币物品(诸如纸币和硬币)、信用卡、支票、护照、身份证、证券和股票证明、驾驶证、地契、旅行文件(诸如机票和火车票)、入场券和门票、出生、死亡及婚姻证明、以及成绩单。
本发明尤其但不排他地可适用于诸如纸币之类的安全文件或代币或者诸如身份证或护照之类的标识文件，它们由被施加了一层或更多层印刷的基板形成。
衬底
如此处所使用的，术语衬底指的是基底材料，安全文件或代币是由该基底材料形成的。基底材料可以是纸或其它纤维材料，诸如纤维素；塑料或聚合材料，包括但不限于聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚碳酸酯(PC)、聚氯乙烯(PVC)、聚酯合成纤维(PET)；或者两种或更多种材料的合成材料，诸如纸和至少一种塑料材料的层压，或者两种或更多种聚合材料的层压。
澳大利亚所倡导的将塑料或聚合材料用于制造安全文件已经非常成功，因为聚合纸币比纸质纸币更耐用，并且还可以吸收新的安全设备和特征。为澳大利亚和其它国家制造的聚合纸币中的一个特别成功的安全特征是透明的区域或“窗”。
透明窗和半透窗
如此处所使用的，术语窗指的是安全文件中与要对其施加印刷的完全不透明区域相比而言的透明或半透明区域。窗可以是完全透明的，使得它允许光基本不受影响的传输，或者窗可以是部分透明或半透明，部分地允许光的传输但是不允许通过该窗口区域清楚地看见物体。
窗口区域可以形成于具有至少一层透明聚合物材料和向透明聚合物基板的至少一侧施加的一层或更多层不透明层的聚合物安全文件中，这通过在形成该窗口区域的区域中忽略至少一层不透明层来实现。如果不透明层被施加到透明衬底的两面，则可通过在窗口区域中省略在透明衬底的这两面上的该不透明层来形成完全透明的窗口。
有时被称为“半透窗”的部分透明或半透明区域可被形成在聚合物安全文件中，该聚合物安全文件通过在窗口区域中仅省略在安全文件的一面上的不透明层来在两面都具有不透明层，使得“半透窗”不是完全透明的，而是允许一些光通过，而不允许透过该半透窗清楚地看到物体。
替代地，衬底由基本不透明材料(诸如纸或纤维材料)形成是可能的，其中透明塑料材料被插入到纸或纤维衬底中的开口或凹槽中以形成透明窗口或半透明的半透窗区域。
此处所用的术语“窗”包括完全透明的窗、半透明窗和“半透窗”。
不透明层
施加到透明衬底的不透明层可包括各种不透明涂层中的任意一种或多种。例如，这些不透明涂层可包括散布于热激活、可交联的聚合物材料的粘合剂或吸收剂(carrier)内的颜料(诸如二氧化钛)。替代地，透明塑料材料的衬底可被夹在纸的不透明层或其它基本不透明材料之间，随后标记可被印刷或以其它方式施加到该不透明层。
安全设备或特征
如此处所使用的，术语安全设备或特征包括旨在保护安全文件或代币不被伪造、复制、修改或篡改的大量安全设备、元素或特征中的任意一种。安全设备或特征可被提供在安全文件的衬底之中或之上，或者被提供在施加到基底衬底的一层或多层之中或之上，并且安全设备或特征可采取各种各样的形式，诸如嵌入在安全文件的各层中的安全线；安全油墨，诸如荧光、冷光以及磷光油墨、金属油墨、彩虹油墨、光致变色、热致变色、潮致变色或者压致变色油墨；印刷的以及凸起的特征，包括浮雕结构；干扰层；液晶设备；透镜和透镜结构；光学可变设备(OVD)，诸如衍射设备，包括衍射光栅、全息图以及衍射光学元件(DOE)。
衍射光学元件(DOE)
如此处所使用的，术语衍射光学元件指的是数值型衍射光学元件(DOE)。数值型衍射光学元件(DOE)依赖于在远场(或重构平面)重构二维强度图案的复杂数据的映射。因此，当例如来自点光源或激光的基本准直的光入射到DOE上时，生成干涉图案，该干涉图案在重构平面上产生投射的图像，该投射的图像可在适当的查看表面位于重构平面中时被看到时，或者在透射中在重构平面看到DOE时被看到。两个平面之间的变换可通过快速傅立叶变换(FFT)来近似。因此，包括幅值和相位信息的复杂数据不得不在DOE的微结构中被物理编码。这一DOE数据可通过对想要的重构(即想要的远场中的强度图案)进行逆FFT变换来计算。
背景技术
包含窗或半透窗的聚合纸币已在澳大利亚和若干个其它国家被成功生产了多年。然而，聚合纸币发行方和设计者对于纸币内窗口的大小和物理位置施加了若干限制。
纸币一般包括长方形的可弯曲薄片，其具有相对的较长侧边和相对的较短侧边。薄片具有平行于其较长侧边延伸的主中纵轴和平行于其较短侧边延伸的副中横轴。
迄今为止，纸币设计者出于多个原因将窗的位置限制于纸币的特定区块。首先，此前一直认为，为了最优处理，许多纸币处理机器需要在带头侧边(leadingsideedge)处的一个不透明区域，使得能够标识纸币的起始并且可在纸币在处理机器中通过时能够追踪纸币。
带头侧边一般是较短侧边中的一边或两边，但带头侧边也可能是较长侧边。并且，已按照相信纸币处理机器中的特定传感器将会将窗口区域视为洞来限制窗区域的大小和位置。此外，存在假定的限制，即窗不应位于中心的主轴和副轴上，或者甚至在四分之一横线上，因为当纸币被普通公众折叠时，这些轴和线通常都用作折线。
以上所讨论的这些限制了窗或半透窗被放置于内的纸币的表面区域。这些限制允许较少的设计自由度，并且可能使得所设计出的纸币与如果纸币设计者能够将更大的窗或半透窗放置于纸币的更宽范围的区域中相比更容易遭受随意伪造。
因此期望为纸币设计者提供将窗或半透窗放置于纸币的更宽范围的区域中的自由度，并且为纸币提供至少一个与如果窗被限制于小尺寸以及文件上的小范围位置相比更难以伪造的窗。然而，与由ATM对纸币的检测相关的问题仍然很大程度地有待解决。
为此，ATM包括了近红外(NIR)发射器(诸如NIR发光二极管(LED))，该NIR发射器与NIR传感器(诸如相机检测器及支持电路和相关联软件)协同工作以提供当纸币在ATM中通过时的边缘检测装置。
一些ATM难以处理带有窗的纸币，因而对于窗的大小和位置和/或ATM内的边缘检测装置的NIR发射器和传感器的位置作出限制。此外，对于带有边到边窗的纸币的尝试已表明ATM难以处理这类纸币。ATM将该纸币检测为两张分开的纸片，这可能因而导致ATM拒收该纸币并因此有拒收的可能性。
这些困难导致了ATM中的纸币检测器无法检测不使用不透明层的纸币的边缘。事实上，不透明需要包含至少四层不透明油墨以使得纸币能够被ATM检测到。另一复杂因素是不同的ATM供应商使用不同的检测器配置。透射式或者反射式配置可能被使用，并且制造商通常采用这种方式或者那种方式，尽管供应商使用既透射又反射的配置。
ATM边缘检测器一般工作在近红外(NIR)范围下，大约在800至950nm之间的波长范围。一般来说，在透射式配置中，不透明化的涂层中断NIR光束以指示存在纸币边缘。在反射式配置中，NIR光束被引导至与纸币路径成一角度(通常是45度)，其中NIR检测器位于纸币的同一侧。纸币被安排成通过一个暗的表面，该表面在纸币的边缘到达光束之前吸收NIR。因此，检测NIR光束的NIR检测器在NIR光束被纸币的不透明涂层反射时检测到纸币的边缘。
一种提议的解决这一问题的方式是使用透明的NIR的吸收涂层。这一方式已被普遍证明为不成功的，因为在不使用重的和/或多个涂层的情况下难以达到有效检测所需的吸收/折射的水平。窗所导致的外观不足够清澈或透明来提供令人满意的结果。
鉴于前述原因，存在对于允许对于纸币设计的更大设计自由度，同时维持针对现有ATM中使用的边缘检测装置的兼容性的技术的需求。
发明概述
本发明用于识别中，其中适当布置和构造的衍射光学元件可与安全文件(具体来说是纸币)上的窗相关联地使用，以便成功地使用传统边缘检测器装置来对纸币进行边缘检测。
更具体地，衍射光学设备(例如，以DOE或衍射透镜的形式)可被形成在安全文件上的窗中或应用到该窗以将NIR检测器光束重新引导偏离检测器传感器。
这一原理可更广泛地应用于任何种类的安全文件以及用于这类安全文件的检测器，无论该检测器是否被布署在ATM中还是在其他处。
根据本发明的一个方面，提供了一种安全文件，所述安全文件包括具有前表面、后表面以及侧边的薄片，所述薄片具有至少一个形成在其中的透明或半透明材料的窗区块以及在所述窗区块中提供的衍射设备，所述衍射设备工作在电磁波谱的近红外(NIR)区域中，并且被构造和布置使得当所述安全文件通过工作在近红外(NIR)区域中并具有用于检测所述安全文件的边缘的近红外(NIR)传感器的边缘检测器装置时，所述衍射设备将所述边缘检测器装置的近红外(NIR)检测器光束转移偏离所述边缘检测器装置的近红外(NIR)传感器。
根据本发明的另一方面，提供了一种检测安全文件的边缘的方法，所述安全文件包括具有由透明或半透明材料形成的至少一个窗区块的薄片，以及提供在所述窗区块中的衍射设备，所述方法包括：
提供具有用于发射近红外(NIR)检测器光束的近红外(NIR)发射器和用于感测近红外(NIR)检测器光束的近红外(NIR)传感器的边缘检测设备，
沿传输路径将所述安全文件通过所述边缘检测装置，其中所述近红外(NIR)发射器放置在所述传输路径的一侧，而所述近红外(NIR)传感器放置在所述传输路径的另一侧。
其中所述安全文件的窗中的衍射设备被布置成工作在电磁波谱的近红外(NIR)区域中，使得当所述安全文件沿所述传输路径通过所述边缘检测设备时，所述近红外(NIR)检测器光束被转移偏离所述近红外(NIR)传感器，藉此所述近红外(NIR)传感器仅检测到所述安全文件的边缘而不检测到所述安全文件的窗。
优选地，衍射设备是如此处所定义的衍射光学元件(DOE)，或者衍射透镜。然而，也可能使用其他衍射光学设备，诸如全息图、衍射波带片或漫射器，假设它们被布置或配置成工作在近红外(NIR)区域中以转移NIR检测器光束。
根据本发明的实施例构造的纸币具有优点，这类纸币可享有更大的设计自由度——因为更大的透明或半透明窗(诸如边到边的窗)可被放置在纸币的原先禁止的区域中——同时允许传统ATM中可靠的纸币边缘检测。
DOE或其他衍射设备还可工作在电磁光谱的可见区块中，以通过在由适当的可见光源照亮所述衍射设备时提供可见图像来提供可被用于安全文件的校验的安全设备。DOE特别适用于本发明，因为它们可被设计成在相对较窄范围的波长内工作。例如，DOE可被设计成响应于与NIR区域和可见光谱的红色区域重叠的某一范围波长，使得DOE响应于NIR和来自点光源(诸如红色LED)的红光。
此外，自动售货机(通常使用不能检测用于纸币中的传统安全特征的简单纸币校验器)在需要时能够被适配成校验根据本发明的实施例提供的纸币，在所述纸币中DOE沿纸币的边缘提供。
在一特别优选实施例中，所述窗区块基本从所述薄片的一条侧边延伸到相对的侧边。这一窗可以是完全边到边的窗，该窗在所述薄片的一条侧边和相对的侧边之间完全延伸。替代地，窗区块可终止在侧边的一条或两条的稍稍之前。窗区块可沿其长度中断。在一个实施例中，在长方形矩形薄片中，窗区块与薄片的较短端边隔开。替代地，窗区块可沿薄片的较短端边延伸。窗区块可具有基本直的边界或者可具有一条或多条弯曲边界。然而，可以理解，具有各种各样大小和形状的窗可被提供在薄片的不同位置。
在一个实施例中，衍射设备被应用于薄片的至少一个表面。在另一实施例中，薄片具有既被应用于薄片的前表面又被应用于后表面的衍射设备。在进一步实施例中，衍射设备被整体地与形成安全文件的窗区块的透明或半透明衬底一起形成。在又一实施例中，DOE(其他衍射设备的衍射透镜)可与透明的近红外(NIR)吸收涂层组合。
附图说明
现在将参考附图来对本发明的各实施例进行描述。可以理解的是，各实施例仅作为解说给出。
图1是现有技术布置的示意图，采用该布置，具有透射检测器的现有ATM不能够检测具有传统边到边窗的纸币的边缘。
图2是类似于图1的示意布置，其中根据本发明的实施例，具有透射检测器的现有ATM成功检测具有边到边窗的纸币的边缘。
图3是图2的纸币的平面示意图。
图4是具有与图3中所描绘的不同形状的窗区块的纸币的平面示意图。
图5是现有技术布置的示意图，采用该布置，具有反射检测器的现有ATM不能够检测具有传统边到边窗的纸币的边缘。
图6是类似于图5的示意布置，其中根据本发明的实施例，具有透射检测器的现有ATM成功检测具有边到边窗的纸币的边缘。
优选实施例的详细描述
图1表示具有透明或半透明边到边窗140的纸币100，并且该纸币被描绘为正在通过ATM。虽然技术限制本身并不约束这类部署有这种透明/半透明窗140类型的纸币的制造，但在现实中这类纸币是被避免的。这是因为将这类纸币100用于现有ATM会产生问题，如以上所提到的并且还在以下描述的。
如以上所描述的，纸币100通过ATM，ATM具有两个发光二极管(LED)10、10’，它们提供近红外(NIR)照射光束20、20’。LED以间隔形式布置在ATM内部的纸币通路的一侧上。LED10、10’引导其各自的光束20、20’跨过纸币通路射向具有近红外(NIR)传感器40的检测器30。
由于光束20、20’处于电磁波谱的近红外(NIR)部分，因此需要多个不透明层来阻挡光束20、20’在检测器30处的接收。在纸币100中使用省略不透明层或者具有被涂敷到纸币100的聚合衬底的不足以吸收光束20、20’的不透明层的边到边窗150导致当边到边窗150处于NIR光束20、20’的路径中时在检测器处检测到光束20、20’。
因此，ATM推断没有纸币被放置在检测器30上方，这因而导致在ATM中的处理和校验过程中的错误。相反，两张纸币可能被ATM检测到，因为窗140的边缘实际上呈现了两条边缘。因此，由于在使用纸币检测器的ATM中使用它们会产生的这类问题，具有这类简单窗140的构造被避免。
图2和3示意性地呈现了根据本发明的实施例构造的纸币200。图2示出在具有与图1中描绘并描述的类似的构造的纸币检测器的ATM的纸币通路中通过的纸币200。
纸币200包括由透明聚合衬底211形成的薄片210，聚合衬底210具有前表面220、后表面230、侧边235以及端边240。多个不透明层212被涂敷到衬底211的前表面和后表面220、230中的每一个，除了至少一个窗区块250。窗区块250是透明或半透明的，并且在纸币200的相对的侧边235之间延伸。在优选实施例中，总共至少四个不透明层212被涂敷到衬底，使得纸币上位于窗250之外的区域对于近红外(NIR)照射是有效地不透明的，并且至少部分对于可见光是不透明。优选地，至少两个不透明层212被涂敷到透明衬底211的上表面和下表面220、230中的每一个，尽管每一侧上的不透明层的数目可在纸币的不同位置处变化以创建半透窗以及阴影图案。
工作在近红外(NIR)区的衍射光学设备260与窗区块250相关联，并且可包括NIR衍射光学元件(DOE)、衍射透镜或其他衍射设备。可使用任何适当的技术将NIRDOE或其他衍射光学设备260应用到衬底的前表面220，与窗区块250吻合。NIRDOE260优选地至少覆盖窗区块250，并且可替代地被应用到纸币200的后表面230，而不是前表面220。如果需要，分开的NIRDOE可既被应用到前表面220，又可应用到后表面230。
或者，在替代构造中，NIRDOE260可与窗区块250集成，并且作为一个示例在窗区块250中凸起，或者通过某种其它这类技术来形成。
如图2中所描绘的，纸币200具有被应用于窗区块250并且覆盖其整个宽度的NIRDOE260。
当纸币200通过ATM时，DOE260将ATM内的NIR检测器光束20、20’转移偏离NIR检测器的传感器40，从而确保被布置用于纸币200的边缘检测的检测器30不会记录假的边缘。
图3以平面视图描绘了图2的纸币200。
图4描绘了纸币400的替代实施例，其中示出了对于窗大小和位置的不同修改。纸币400具有窗450，其具有非规则形状的窗区块，而不是如图3中描绘的规则矩形形状。窗450基本上在纸币的较长的相对侧边435之间延伸，但终止为比边缘435稍短。图4中示出另一修改，其中DOE460延伸跨过窗的整个宽度，并且覆盖窗的较大区域，但并不覆盖窗450的整个长度。在又一修改中，纸币可被提供沿较短的端边440的边缘窗470，如虚线所示，并且边缘窗470基本在较长侧边435之间延伸。
图5表示具有透明或半透明边到边窗140的纸币，并且该纸币被描绘为正在通过具有以反射模式工作的边缘检测装置500的ATM。
边缘检测装置500类似于图1中的装置，其具有提供近红外(NIR)照射的光束520、520’的一对发光二极管(LED)510、510’，以及具有近红外传感器的检测器530。然而，与图1不同，NIR检测器530与NIRLED510、510’位于纸币路径的同一侧，使得检测器530能够检测从纸币100的表面反射回的经反射的NIR光束540。图5与图1的不同还在于暗的NIR吸收表面560被放置在纸币路径的与NIRLED510、510’和NIR检测器530相对的一侧。因此，当没有纸币在ATM中时，NIM光束520、520’被暗表面560吸收，因而不被反射回NIR检测器530。
当纸币的透明或半透明边到边窗140移动到NIR光束520、520’的路径中时，NIR光束穿过对于NIR照射基本透明的边到边窗140，而不是反射回NIR检测器530。
因此，ATM推断没有纸币被放置在检测器530下方，这因而导致在ATM中的处理和校验过程中的错误。相反，两张纸币可能被ATM检测到，因为窗140的边缘实际上呈现了两条边缘。因此，由于在使用NIR纸币检测器的ATM中使用它们会产生的这类问题，具有这类简单边到边窗140的构造被避免。
图6示出与图2和3中的在具有与图5中描绘并描述的构造相类似的构造的纸币检测器500的ATM的纸币通路中通过的纸币相类似的纸币700。纸币700类似于图2和3的纸币，并且对应的附图标记被应用于对应的部件。
图6中的纸币700与图2的纸币200的不同在于其具有反射式NIRDOE760而不是透射式DOE，反射式NIRDOE760被应用于窗区块250并且覆盖在窗区块250的整个宽度上。
当纸币200通过ATM时，DOE760通过将光束520、520’反射向NIR检测器530(如反射光束540所示)来转移ATM内的NIR检测器光束520、520’，而不是让光束穿过对于NIR照射基本透明的窗250。这确保在窗移动到NIR光束520、520’的路径中时检测器530不会记录假边缘。
为了允许纸币与通常使用(并且不同地使用如上描述的透射式和反射式检测器)的ATM和现金检测器机器兼容，可使用以下的组合：
-与NIR吸收涂层组合的DOE/衍射光学元件
-2个DOE/衍射光学元件，例如一个透射式DOE和一个反射式DOE
-1个DOE/衍射光学元件用于满足两种情形，例如部分透射部分反射式DOE。
本领域技术人员将理解在不背离权利要求所限定的本发明的范围的情况下对此处所描述的实施例的各种修改是可能的。
Claims (19)
1.一种安全文件，所述安全文件包括具有前表面、后表面以及侧表面的薄片，所述薄片具有至少一个形成在其中的透明或半透明材料的窗区块以及在所述窗区块中提供的衍射设备，所述衍射设备工作在电磁波谱的近红外(NIR)区域中，并且被构造和布置使得当所述安全文件通过工作在近红外(NIR)区域中并具有用于检测所述安全文件的边缘的近红外(NIR)传感器的边缘检测器装置时，所述衍射设备将所述边缘检测器装置的近红外(NIR)检测器光束转移偏离所述边缘检测器装置的近红外(NIR)传感器。
2.根据权利要求1所述的安全文件，其特征在于，所述衍射设备包括以下中的至少一者：衍射光学元件(DOE)；衍射透镜；衍射波带片；漫射器；以及全息图。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的安全文件，其特征在于，所述衍射设备还工作在所述电磁波谱的可见光区域。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的安全文件，其特征在于，所述窗区块基本从所述薄片的一条侧边延伸到相对的侧边。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的安全文件，其特征在于，所述窗区块在所述薄片的一条侧边或两条侧边的稍稍之前终止。
6.根据权利要求4或权利要求5所述的安全文件，其特征在于，所述窗区块沿其长度被中断。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的安全文件，其特征在于，所述窗区块是沿所述薄片的较短端边延伸的边缘窗。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的安全文件，其特征在于，所述窗区块具有至少一条基本直的边界。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的安全文件，其特征在于，所述窗区块具有至少一条弯曲的边界。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的安全文件，其特征在于，所述衍射设备被应用到所述薄片的至少一个表面。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的安全文件，其特征在于，所述薄片具有既被应用于所述薄片的前表面又被应用于后表面的衍射设备。
12.根据权利要求1至9中的任一项所述的安全文件，其特征在于，所述衍射设备被整体地与薄片的透明或半透明衬底一起形成。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的安全文件，其特征在于，所述衍射设备被设计为以透射方式工作。
14.根据权利要求1至12中的任一项所述的安全文件，其特征在于，所述衍射设备被设计为以反射方式工作。
15.根据前述权利要求中的任一项所述的安全文件，其特征在于，所述衍射设备与基本透明的近红外(NIR)吸收涂层组合。
16.如前述权利要求中的任意一项所述的安全文件，其特征在于，所述安全文件是纸币。
17.一种检测安全文件的边缘的方法，所述安全文件包括具有由透明或半透明材料形成的至少一个窗区块的薄片，以及提供在所述窗区块中的衍射设备，所述方法包括：
提供具有用于发射近红外(NIR)检测器光束的近红外(NIR)发射器和用于感测近红外(NIR)检测器光束的近红外(NIR)传感器的边缘检测设备，
沿传输路径将所述安全文件通过所述边缘检测装置，其中所述近红外(NIR)发射器放置在所述传输路径的一侧，而所述近红外(NIR)传感器放置在所述传输路径的一侧，
其中所述安全文件的窗中的衍射设备被布置成工作在电磁波谱的近红外(NIR)区域中，使得当所述安全文件沿所述传输路径通过所述边缘检测设备时，所述近红外(NIR)检测器光束被转移偏离所述近红外(NIR)传感器，藉此所述近红外(NIR)传感器仅检测到所述安全文件的边缘而不检测到所述安全文件的窗。
18.根据权利要求17所述的检测安全文件的边缘的方法，其特征在于，所述衍射设备和所述边缘检测装置被设计成以透射方式工作。
19.根据权利要求17所述的检测安全文件的边缘的方法，其特征在于，所述衍射设备和所述边缘检测装置被设计成以反射方式工作。
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