CN110223681A - 基于老龄用户的真实语音信息智能交互系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于老龄用户的真实语音信息智能交互系统及方法，包括子女智能设备终端、AI系统和老人随身交互设备，老人随身交互设备包括控制器、语音采集模块、无线收发单元、语音推送模块和电源模块，控制器将从采集模块获取的关键词通过无线收发单元发送给AI系统，控制器通过无线收发单元获取AI系统的子女真实语音或智能仿真语音，控制器将子女真实语音或智能仿真语音通过语音推送模块展示给老人，并通过音响播放出来；本发明提供一种能够将AI智能仿真语音和子女真实语音结合使用，达到为老人随时能够与子女交流，且有真实交流感受的效果，老人并不易察觉是真实子女发音或是智能仿真语音，从而达到具有关爱、沟通、交流效果的目的。
Description
技术领域
本发明属于老人智能信息交互设备技术领域，具体是涉及一种能将智能仿真语音和子女真实语音无差异交流的真实语音信息智能交互系统。
背景技术
现代社会正处于不可避免的老龄化阶段，越来越多的家庭存在独居老人,老年化问题变得越来越严重，繁忙的工作与地理因素导致老人的子女难以时常在老人身边照顾老人。人工照料成本较高，而且无法实现全天候对独居老人的细心照料，随着老年人口占总人口的比例的增加，老人增多而年轻人比例变小，利用人工照料老人的成本会进一步提高和服务人员匮乏是亟待解决的社会问题，而且人工照料老人经常容易引发照顾不周的纠纷问题。
为了减轻家庭和社会的养老负担，一些学者提出了养老机器人，目前已经实施和公开记载的智能养老机器人技术在不断发展和更新中。养老机器人种类较多，例如陪伴型机器人、监护型机器人和备忘式机器人等。现有的陪伴型机器人通过陪人聊天，或者联系老人的儿女进行通信来达到陪伴目的，但是，现有的陪护机器人普遍采用触摸屏、按键、以及智能仿真语音交互的方式与老人互动，然而，由于其功能单一，导致常常无法识别老人的真正意图，对环境安全、老人安全的识别能力也较弱，大大降低了交互能力。而且现有陪护机器人的很大问题在于，老人的输入操作极为不便，很容易导致机器人倾倒或故障，另外独身老人单独在家发生意外事故不能及时发现也是普遍情况。
近几年语音科技有突破性发展，利用机器模拟自然人语音的相似程度非常高，无论是语音输出还是语音输入的精准程度都非常高，为家庭智能机器人的应用提供很好的技术支持，尤其是与AI技术结合，能够达到比较好的使用效果。然而机器人毕竟不是自然人，更不是老人子女，由于目前机器人的智能程度有限，所使用的词汇数量有限，只能调用有效的语音数据，只能在短期内带给老人以安慰和帮助，长期使用过程中由于机器人不能完全照顾到老人的情绪，老人很难通过与机器交流来排遣不好的情绪，这会使老人时常感到孤单。
发明内容
本发明针对目前用于老人陪护机器人仍然存在不能完全照顾到老人的情绪，老人很容易辨识在与机器交流而非真人，从而很难通过与机器交流来排遣不好的情绪的问题，现提供一种能够将AI智能仿真语音和子女真实语音混合使用，老人并不易察觉是真实子女发音或是智能仿真语音，从而达到具有关爱、沟通、交流效果的系统，使老人始终感觉有子女沟通交流的的感觉和被关爱的体验。
实现上述发明目的所采用的技术方案：一种基于老龄用户的真实语音信息智能交互系统，包括子女智能设备终端、AI系统和老人随身交互设备，老人随身交互设备包括控制器、语音采集模块、语音推送模块和电源模块，老人随身交互设备在开机状态录入老人语音后，语音采集模块通过麦克风接收老人语音信息，用于识别老人交流语音中的关键词并将关键词发送给控制器， 控制器包括与AI系统通信的无线收发单元，控制器将从采集模块获取的关键词通过无线收发单元发送给AI系统，控制器通过无线收发单元获取AI系统的子女真实语音或智能仿真语音，控制器将子女真实语音或智能仿真语音通过语音推送模块展示给老人，并通过音响播放出来；AI系统包括与控制器通信的通信单元，AI系统获取匹配模块中匹配情况并判断关键词重合度，当老人交流需求的关键词与数据库中备案语音的关键词重合度大于80％时，AI系统通过通信单元向控制器推送该老人的子女真实语音或智能仿真语音；AI系统通过识别相应语音和存储库语音确定老人身份后，将老人语音发送至子女智能设备终端的智能助手，根据智能助手的设置，选择直接接听或暂存语音；子女智能设备终端直接接听语音后，智能助手将子女语音发送至AI系统的语音记录模块，并由AI系统将子女语音发送至老人随身交互设备与老人直接交流，AI系统同时对子女语音进行学习和存储至子女语音库；子女智能设备终端选择暂存语音或者直接接听语音后t秒内无回复，则由AI系统调用子女语音库或根据学习自行组织智能仿真语音发送至老人随身交互设备与老人直接交流；子女通过子女智能设备终端的智能助手主动发送子女语音至AI系统的语音记录模块，并由AI系统将子女语音发送至老人随身交互设备与老人直接交流，AI系统同时对子女语音进行学习和存储至子女语音库。
还包括定时信息发送，子女智能设备终端的智能助手通过输入信息设置或者通过语音设置，经过AI系统记录设置内容后发送至老人随身交互设备，通过老人随身交互设备中计时器模块对不同事件分别进行计时，并定时提醒。
定时信息发送包括重要事件设置定时提醒和随时主动与老人交流，重要事件设置定时提醒的优先级最高。
老人随身交互设备包括家用固定终端设备和家用移动终端设备，家用固定终端设备包括语音识别启动模块、音频输入输出模块、视频输入输出模块和操作键盘，音频输入输出模块用于录入老人声音和播放子女声音或模拟子女声音，视频输入输出模块用于对老人录像和播放子女视频信息，操作键盘用于选择音视频模式；家用移动终端设备包括启动按钮、音频输入输出模块、MEMS传感芯片和电源模块，音频输入输出模块用于录入老人声音和播放子女声音或模拟子女声音，MEMS传感芯片用于记录老人在家中运动轨迹，并由AI根据运动轨迹绘制家庭范围地图，并根据运动轨迹所处时间点位置及时将位置信息发送至子女智能设备终端，以及记录老人在家中所处时间点位置信息总结老人生活规律。
老人随身交互设备是在智能手机安装老人手机助手，老人手机助手通过智能手机无线网络与AI系统建立连接关系。
在识别老人交流语音时选用匹配模块，用于根据关键词将老人的交流需求与数据库（存有老人语音记录）中已经存储的老人语音信息进行匹配。
其中的语音推送模块，用于将子女真实语音或智能仿真语音展示给老人。
子女语音库，用于存储目标老人的子女真实语音，不同子女使用独立的语音库。
一种基于老龄用户的真实语音信息的智能交互方法，包括子女智能设备终端、AI系统和老人随身交互设备，老人随身交互设备在开机状态录入老人语音后，语音采集模块通过麦克风接收老人语音信息，用于识别老人交流语音中的关键词并将关键词发送给控制器，老人随身交互设备将从采集模块获取的关键词通过无线收发单元发送给AI系统，AI系统通过识别相应语音和存储库语音确定老人身份后，将老人语音发送至子女智能设备终端的智能助手，根据智能助手的设置，选择直接接听或暂存语音；子女智能设备终端直接接听语音后，智能助手将子女语音发送至AI系统的语音记录模块，并由AI系统将子女语音发送至老人随身交互设备与老人直接交流，AI系统同时对子女语音进行学习和存储至子女语音库；子女智能设备终端选择暂存语音或者直接接听语音后t秒内无回复，则由AI系统调用子女语音库或根据学习自行组织智能仿真语音发送至老人随身交互设备与老人直接交流；子女通过子女智能设备终端的智能助手主动发送子女语音至AI系统的语音记录模块，并由AI系统将子女语音发送至老人随身交互设备与老人直接交流，AI系统同时对子女语音进行学习和存储至子女语音库。
另外，子女智能设备终端的智能助手通过输入信息设置或者通过语音设置，经过AI系统记录设置内容后发送至老人随身交互设备，通过老人随身交互设备中计时器模块对不同事件分别进行计时，并定时提醒。
有益效果：本发明提供一种能够将AI智能仿真语音和子女真实语音结合使用，达到为老人随时能够与子女交流，且有真实交流感受的效果，老人并不易察觉是真实子女发音或是智能仿真语音，从而达到具有关爱、沟通、交流效果的目的。本发明中子女能够接收到系统直接发来或存储的语音信息，AI系统通过特定老人的不同子女对语音信息的回复进行不断专项学习训练，从而建立针对特定老人的语音大数据，达到通过AI系统进一步优化语音交流的能力，不断缩小子女真人通话和AI智能仿真语音之间的差别，使老人始终感觉有子女沟通交流的的感觉和被关爱的体验。本发明进一步采用了定时信息发送的功能模块，实现重要事件设置定时提醒功能和随时主动与老人交流功能。
附图说明
图1是本发明智能仿真语音和子女真实语音混合交流和学习系统图。
图2是本发明中子女智能设备终端进行定时设置的关系图。
图3是家用便携移动式终端设备系统框图。
图中标号：1为子女智能设备终端，2为第三方AI系统，3为老人随身交互设备，4为家用固定终端设备，5为家用移动终端设备。
具体实施方式
实施例1：一种基于老龄用户的真实语音信息智能交互系统，旨在实现能够将智能仿真语音和子女真实语音无差异交流的功能，并具备重要事件定时提醒功能，以解决老人随着年龄的增长越来越健忘的问题。本实施例系统如图1所示，主要包括子女智能设备终端1、第三方AI系统2和老人随身交互设备3。
在本实施例中，老人随身交互设备包括控制器、语音采集模块、无线收发单元、语音推送模块和电源模块，电源模块为内置电源或外接电源。语音采集模块通过麦克风接收老人语音信息，用于识别老人交流语音中的关键词并将关键词发送给控制器。在识别老人交流语音时选用匹配模块，用于根据关键词将老人的交流需求与数据库（存有老人语音记录）中已经存储的老人语音信息进行匹配。
第三方AI系统包括与控制器通信的通信单元，第三方AI系统获取匹配模块中匹配情况并判断关键词重合度，当老人交流需求的关键词与数据库中备案语音的关键词重合度大于80％时，第三方AI系统通过通信单元向控制器推送该老人的子女真实语音或智能仿真语音；子女语音库，用于存储目标老人的子女真实语音，不同子女的语音库有所不同。
老人随身交互设备中的控制器包括与第三方AI系统通信的无线收发单元，控制器将从采集模块获取的关键词通过无线收发单元发送给第三方AI系统，控制器通过无线收发单元获取第三方AI系统的子女真实语音或智能仿真语音，控制器将子女真实语音或智能仿真语音通过语音推送模块展示给老人，并通过音响播放出来。其中的语音推送模块，用于将子女真实语音或智能仿真语音展示给老人。
如图1中，在老人随身交互设备开机状态录入老人语音后控制器的匹配模块对语音识别，第三方AI系统通过识别相应语音和存储库语音确定老人身份，并将老人语音发送至子女智能设备终端的智能助手。子女智能设备终端通常为智能手机，智能手机中安装有与第三方AI系统关联的智能助手（已在智能手机中得到应用），根据智能助手的设置，子女可选择直接接听或暂存语音，通知在子女闲暇时间开启直接接听模式，而子女工作繁忙使其选择暂存语音。不同子女智能设备终端分别于第三方AI系统建立上述关系。
模式一：当子女智能设备终端直接接听语音后，智能助手将子女语音发送至第三方AI系统的语音记录模块，并由第三方AI系统将子女语音发送至老人随身交互设备的语音推送模块与老人直接交流。第三方AI系统同时对子女语音进行学习和存储至子女语音库。第三方AI系统根据老人与子女真实语音交流的特点进行数据存储和学习，为智能仿真语音提供大数据支持。
模式二：当子女处于繁忙时期，子女智能设备终端选择暂存语音，或者虽然选择了直接接听语音但在2秒内无回复，则由第三方AI系统调用子女语音库或根据学习自行组织智能仿真语音发送至老人随身交互设备的语音推送模块与老人直接交流。
模式三：子女通过子女智能设备终端的智能助手主动发送子女语音至第三方AI系统的语音记录模块，并由第三方AI系统将子女语音发送至老人随身交互设备的语音推送模块与老人直接交流，第三方AI系统同时对子女语音进行学习和存储至子女语音库。
模式四：子女通过调取暂存的全部或部分语音信息进行答复，智能助手将子女语音答复数据发送至第三方AI系统的语音记录模块，并由第三方AI系统将子女语音答复数据发送至鉴别模块，用于对比子女语音答复数据和智能仿真语音数据的分值反馈结果，当分值反馈结果是不满意时，第三方AI系统获取鉴别模块的分值反馈结果并将分值反馈结果存储在数据库中，作为输入向量进行学习。
在本实施例中的老人随身交互设备可以是专用设备，也可以在智能手机安装老人手机助手，老人手机助手通过智能手机无线网络与第三方AI系统建立连接关系。
实施例2：在实施例1所述交互系统的基础上，还包括定时信息发送功能。如图2所示，子女智能设备终端的智能助手通过输入信息设置或者通过语音设置定时信息数据，并将定时信息数据经过AI系统记录该设置内容后，发送至老人随身交互设备，用于对老人随身交互设备中控制器进行设置和控制。通过老人随身交互设备中计时器模块对不同事件分别进行计时，并定时提醒。
在本实施例中，采集模块还包括采集计时器模块的定时信息，计时器模块用于定时向控制器发送更新信号，控制器收到第三方AI系统的更新信号后从更新模块获取阶段需求问题，控制器在收到阶段需求问题后控制采集模块采集阶段性的交流需求。
在本实施例中，定时信息发送包括重要事件设置定时提醒和随时主动与老人交流，重要事件设置定时提醒的优先级最高，例如涉及老人按时用药的定时信息，运动和保健的提醒信息和其他作息定时信息。随时主动与老人交流的信息是由第三方AI系统调用子女语音库或根据学习自行组织智能仿真语音发送至老人随身交互设备的语音推送模块与老人主动交流，例如直接对老人称呼和或亲昵语言进行关爱、沟通和交流行为。
本实施例相对于实施例1又进行了设备升级，主要是在老人随身交互设备增加视频收发模块，例如增加相应摄像头和显示器的方式实现具有视频交流功能，不详述。在采用老人随身交互设备时，同时也可以增设与例如体温和心跳等设备或传感器的连接，并将对老人各种检测信号通过第三方AI系统记录并转发给子女智能设备终端。
实施例3：在实施例1所述交互系统的基础上，老人随身交互设备包括家用固定终端设备4和家用移动终端设备5。如图3所示，家用固定终端设备包括语音识别启动模块、音频输入输出模块、视频输入输出模块和操作键盘，音频输入输出模块用于录入老人声音和播放子女声音或模拟子女声音，视频输入输出模块用于对老人录像和播放子女视频信息，操作键盘用于选择音视频模式。
家用移动终端设备包括启动按钮、音频输入输出模块、MEMS传感芯片和电源模块，音频输入输出模块用于录入老人声音和播放子女声音或模拟子女声音，MEMS传感芯片用于记录老人在家中运动轨迹，并由AI根据运动轨迹绘制家庭范围地图，并根据运动轨迹所处时间点位置及时将位置信息发送至子女智能设备终端，以及记录老人在家中所处时间点位置信息总结老人生活规律。MEMS传感芯片能够根据家用移动终端设备初始值位置和运动任意时刻位置的变化确定家用移动终端设备的运动轨迹，利用MEMS传感芯片建立路线记录数据库和地点记录数据库，路线记录数据库用于存储房间内交流地点的路线信息，地点记录数据库用于存储交流需求对应的交流位置信息。
实施例4：一种采用实施例1-3任一项实施方式所实现的老龄用户的真实语音信息的智能交互方法，该方法主要由子女智能设备终端、AI系统和老人随身交互设备来实现。老人随身交互设备可以为便携式随身携带设备，或者为固定在家庭中特定位置的设备，也可以在老人智能手机上开发应用模块，或者与手机结合的外设模块等。
首先，老人随身交互设备开机后为待机状态，老人主动交流时，在开机状态录入老人语音后唤醒该设备功能，语音采集模块输入端通过麦克风接收老人语音信息，用于识别老人交流语音中的关键词并将关键词发送给该设备的控制器。老人随身交互设备将从采集模块获取的关键词通过无线收发单元（无线数据或wife）发送给第三方AI系统，与第三方AI系统建立协议关系，第三方AI系统通过识别相应语音和存储库语音确定老人身份。
确定老人身份的目的是能够根据家庭中不同老人有针对性的交互功能。以及对独孤老人通过语音验证的方式解锁。在确定老人身份时，第三方AI系统包括与控制器通信的通信单元，第三方AI系统获取匹配模块中匹配情况并判断关键词重合度，当老人交流需求的关键词与数据库中备案语音的关键词重合度大于80％时，第三方AI系统确认老人身份并建立通讯联系。
随后，第三方AI系统将老人语音发送至子女智能设备终端的智能助手。根据子女方对智能助手的设置，子女空闲状态时通常选择直接接听并直接回复，子女繁忙张贴是可能选择暂存语音。但老人语音都能够存储于子女方智能助手的缓冲空间中。
当子女智能设备终端直接接听语音后，智能助手将子女语音发送至AI系统的语音记录模块，并由AI系统将子女语音发送至老人随身交互设备与老人直接交流，该交流为子女对老人直接语言交流，即真人交流。在真人交流的同时，AI系统同时对子女语音进行学习和存储至子女语音库。由于真人交流的内容和深度都很真实，老人不会有任何异议，第三方AI系统对真人交互的不断学习，能够积累大数据为智能语音交互提供支持。这种交流和智能学习涉及到老人生活方方面面，长时间使用成为老人一直感受随时能与子女交流的可能，不再感到寂寞孤单。
当子女智能设备终端选择暂存语音，或者直接接听语音后1-2秒内无回复。则由AI系统调用子女语音库发送至老人随身交互设备与老人直接交流，或者，根据学习自行组织智能仿真语音发送至老人随身交互设备与老人直接交流。
子女主动交流时，子女通过子女智能设备终端的智能助手主动发送子女语音至AI系统的语音记录模块，并由AI系统将子女语音发送至老人随身交互设备与老人直接交流，AI系统同时对子女语音进行学习和存储至子女语音库。
本实施例将真人交流与AI系统学习后的智能语音混合与老人交流，使老人始终感受有子女相伴的感受，该设备尤其能够为老人提供日常琐事交流和内心深处的情感交流。
子女也可以对老人随身交互设备进行设置，子女智能设备终端的智能助手通过输入信息设置或者通过语音设置，经过AI系统记录设置内容后发送至老人随身交互设备，通过老人随身交互设备中计时器模块对不同事件分别进行计时，并定时提醒。定时器提醒功能，可以选用子女语音提醒模式，也可以选中标准语言提醒模式。一些生活小常识的介绍也可以采用标准语言提醒模式。
Claims (10)
1.一种基于老龄用户的真实语音信息智能交互系统，包括子女智能设备终端、AI系统和老人随身交互设备，其特征在于，老人随身交互设备包括控制器、语音采集模块、语音推送模块和电源模块，老人随身交互设备在开机状态录入老人语音后，语音采集模块通过麦克风接收老人语音信息，用于识别老人交流语音中的关键词并将关键词发送给控制器，控制器包括与AI系统通信的无线收发单元，控制器将从采集模块获取的关键词通过无线收发单元发送给AI系统，控制器通过无线收发单元获取AI系统的子女真实语音或智能仿真语音，控制器将子女真实语音或智能仿真语音通过语音推送模块展示给老人，并通过音响播放出来；AI系统包括与控制器通信的通信单元，AI系统获取匹配模块中匹配情况并判断关键词重合度，当老人交流需求的关键词与数据库中备案语音的关键词重合度大于80％时，AI系统通过通信单元向控制器推送该老人的子女真实语音或智能仿真语音；同时，AI系统通过识别相应语音和存储库语音确定老人身份后，将老人语音发送至子女智能设备终端的智能助手，根据智能助手的设置，选择直接接听或暂存语音；子女智能设备终端直接接听语音后，智能助手将子女语音发送至AI系统的语音记录模块，并由AI系统将子女语音发送至老人随身交互设备与老人直接交流，AI系统同时对子女语音进行学习和存储至子女语音库；子女智能设备终端选择暂存语音或者直接接听语音后t秒内无回复，则由AI系统调用子女语音库或根据学习自行组织智能仿真语音发送至老人随身交互设备与老人直接交流；子女通过子女智能设备终端的智能助手主动发送子女语音至AI系统的语音记录模块，并由AI系统将子女语音发送至老人随身交互设备与老人直接交流，AI系统同时对子女语音进行学习和存储至子女语音库。
2.根据权利要求1所述的基于老龄用户的真实语音信息智能交互系统，其特征在于，还包括定时信息发送，子女智能设备终端的智能助手通过输入信息设置或者通过语音设置，经过AI系统记录设置内容后发送至老人随身交互设备，通过老人随身交互设备中计时器模块对不同事件分别进行计时，并定时提醒。
3.根据权利要求2所述的基于老龄用户的真实语音信息智能交互系统，其特征在于，定时信息发送包括重要事件设置定时提醒和随时主动与老人交流，重要事件设置定时提醒的优先级最高。
4.根据权利要求1所述的基于老龄用户的真实语音信息智能交互系统，其特征在于，老人随身交互设备包括家用固定终端设备和家用移动终端设备，家用固定终端设备包括语音识别启动模块、音频输入输出模块、视频输入输出模块和操作键盘，音频输入输出模块用于录入老人声音和播放子女声音或模拟子女声音，视频输入输出模块用于对老人录像和播放子女视频信息，操作键盘用于选择音视频模式；家用移动终端设备包括启动按钮、音频输入输出模块、MEMS传感芯片和电源模块，音频输入输出模块用于录入老人声音和播放子女声音或模拟子女声音，MEMS传感芯片用于记录老人在家中运动轨迹，并由AI根据运动轨迹绘制家庭范围地图，并根据运动轨迹所处时间点位置及时将位置信息发送至子女智能设备终端，以及记录老人在家中所处时间点位置信息总结老人生活规律。
5.根据权利要求1所述的基于老龄用户的真实语音信息智能交互系统，其特征在于，老人随身交互设备是在智能手机安装老人手机助手，老人手机助手通过智能手机无线网络与AI系统建立连接关系。
6.根据权利要求1所述的能够与基于老龄用户的真实语音信息智能交互系统，其特征在于，在识别老人交流语音时选用匹配模块，用于根据关键词将老人的交流需求与数据库中已经存储的老人语音信息进行匹配。
7.根据权利要求1所述的基于老龄用户的真实语音信息智能交互系统，其特征在于，所述的语音推送模块，用于将子女真实语音或智能仿真语音展示给老人。
8.根据权利要求1所述的基于老龄用户的真实语音信息智能交互系统，其特征在于，所述子女语音库是用于存储目标老人的子女真实语音，不同子女使用独立的语音库。
9.一种基于老龄用户的真实语音信息的智能交互方法，包括子女智能设备终端、AI系统和老人随身交互设备，其特征在于，老人随身交互设备在开机状态录入老人语音后，语音采集模块通过麦克风接收老人语音信息，用于识别老人交流语音中的关键词并将关键词发送给控制器，老人随身交互设备将从采集模块获取的关键词通过无线收发单元发送给AI系统，AI系统通过识别相应语音和存储库语音确定老人身份后，将老人语音发送至子女智能设备终端的智能助手，根据智能助手的设置，选择直接接听或暂存语音；子女智能设备终端直接接听语音后，智能助手将子女语音发送至AI系统的语音记录模块，并由AI系统将子女语音发送至老人随身交互设备与老人直接交流，AI系统同时对子女语音进行学习和存储至子女语音库；子女智能设备终端选择暂存语音或者直接接听语音后t秒内无回复，则由AI系统调用子女语音库或根据学习自行组织智能仿真语音发送至老人随身交互设备与老人直接交流；子女通过子女智能设备终端的智能助手主动发送子女语音至AI系统的语音记录模块，并由AI系统将子女语音发送至老人随身交互设备与老人直接交流，AI系统同时对子女语音进行学习和存储至子女语音库。
10.根据权利要求9所述的基于老龄用户的真实语音信息的智能交互方法，其特征在于，子女智能设备终端的智能助手通过输入信息设置或者通过语音设置，经过AI系统记录设置内容后发送至老人随身交互设备，通过老人随身交互设备中计时器模块对不同事件分别进行计时，并定时提醒。
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