CN110381133A - 一种基于云端控制的自动生物识别智能家居系统 - Google Patents

一种基于云端控制的自动生物识别智能家居系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于云端控制的自动生物识别智能家居系统，涉及智能家居系统领域。本发明包括安装于门上的电磁锁、与电磁锁相连的电锁电源和出门按钮、与电锁电源电性相连的门禁控制器、设置于家居室内的智能家电，门禁控制器上电性连接有读卡器、人脸采集仪、虹膜采集仪、指纹采集器；所述智能家电电性连接智能控制装置单元；门禁控制器与智能控制装置单元分别通过网络通信模块与协调器相连，协调器通过家庭网关与云端接入模块相连，云端接入模块与云端服务器相连。本发明解决了现有的智能家居门禁安全级别低，易被破解，智能家居控制效率低的问题。

Description

一种基于云端控制的自动生物识别智能家居系统
技术领域
本发明属于智能家居系统领域，特别是涉及一种基于云端控制的自动生物识别智能家居系统。
背景技术
智能家居是以住宅为平台，通过物联网技术将家中的各种设备连接在一起，实现智能化的一种系统。它具有智能灯光控制、智能电路控制、安防监控系统、智能背景音乐、智能视频共享等功能。
现有的家居控制系统中对于门禁的控制通常是采用密码或指纹，对于安全要求特别严的住宅、建筑或居室，仅仅依靠密码或指纹不能够满足安全级别的要求，特别是对于高级别的人物，家居门禁安防系统非常重要，采用简单的密码或指纹门禁解锁易被不法分子所破解，现有的家居智能门禁系统不能够对门禁进行远程的监控，安全性级别低，智能家电的控制主要是通过按键或遥控控制，使用的智能性和便捷性低；人身上有很多的生物特征是每个人独一无二的或者在不同阶段变化性很小的，比如人的指纹和脸部图像在非异常破坏的情况下，特征点很多适合作为生物识别技术，但是也会出现被破解和仿制的情况，人的虹膜差异性特点很大且不易被仿制和仿真破解，对于安全级别高的居所或住宅，单一的密码或指纹门禁远远满足不要高安全性的要求，因此针对以上问题，提供一种基于云端控制的自动生物识别智能家居系统具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于云端控制的自动生物识别智能家居系统，通过门禁控制器对安装有电磁锁的门进行开锁控制，门禁控制器由多生物识别采集设备分别采集包括人脸、虹膜和指纹的多项生物特征数据由数据传输设备传递至云端服务器，并发送至移动终端显示，给操作者提供操作，智能控制装置单元通过智能语音识别模块与智能语音控制模块对智能家电进行高效控制，解决了现有的智能家居门禁安全级别低，易被破解，智能家居控制效率低的问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明的一种基于云端控制的自动生物识别智能家居系统，包括安装于门上的电磁锁、与电磁锁相连的电锁电源和出门按钮、与电锁电源电性相连的门禁控制器、设置于家居室内的智能家电，所述门禁控制器上电性连接有读卡器、人脸采集仪、虹膜采集仪、指纹采集器；所述智能家电电性连接智能控制装置单元；
所述门禁控制器与智能控制装置单元分别通过网络通信模块与协调器相连，所述协调器通过家庭网关与云端接入模块相连，所述云端接入模块与云端服务器相连；
所述云端服务器与用户移动终端网络连接；
所述读卡器、人脸采集仪、虹膜采集仪、指纹采集器分别用于读取门禁磁卡数据、人脸数据、虹膜数据、指纹数据；
所述门禁控制器用于控制电磁锁的开闭；所述智能控制装置单元用于对智能家电进行操作控制；
所述云端服务器用于对读卡器、人脸采集仪、虹膜采集仪、指纹采集器的数据进行读取、存储、加工，并将采集到的数据传输至移动终端，接收来自用户移动终端的命令请求，支持并传递来自智能控制装置单元和门禁控制器的控制与服务请求。
进一步地，所述云端服务器中设置有人脸数据处理单元、虹膜数据处理单元、指纹数据处理单元、人脸图像数据库、虹膜图像数据库、指纹数据库；
所述人脸图像数据库中存储有允许通行人人脸图像数据，所述允许通行人人脸图像数据是通过对人脸图像的特征提取并保存所得；
所述虹膜图像数据库中存储有允许通行人虹膜图像数据，所述允许通行人虹膜图像数据是通过对虹膜图像的特征提取并保存所得；
所述指纹数据库中存储有允许通行人指纹图像数据，所述允许通行人指纹图像数据是通过对指纹图像的特征提取并保存所得；
所述人脸数据处理单元用于控制人脸采集仪获取人脸图像数据，将获取的人脸图像数据与人脸图像数据库中的允许通行人人脸图像比对，根据比对结果控制门禁控制器做出是否允许通行的命令；
所述虹膜数据处理单元用于控制虹膜采集仪获取虹膜图像数据，将获取的虹膜图像数据与虹膜图像数据库中的允许通行人虹膜图像比对，根据比对结果控制门禁控制器做出是否允许通行的命令；
所述指纹数据处理单元用于控制指纹采集器获取指纹图像数据，将获取的指纹图像数据与指纹图像数据库中的允许通行人指纹图像比对，根据比对结果控制门禁控制器做出是否允许通行的命令。
进一步地，所述人脸数据处理单元包括人脸采集模块、人脸图像预处理模块、人脸训练模块、人脸识别模块、人脸检测模块；
所述人脸采集模块用于通过人脸采集仪获取允许通行人的人脸图像，并将获取的允许通行人的人脸图像进行保存后传递至人脸图像预处理模块进行预处理，减少外界环境因素和设备问题的影响，提高人脸图像的质量以及图像的识别率，所述预处理包括进行灰度调节、图像滤波、光照补偿以及人脸大小归一化处理；所述人脸图像预处理模块将预处理完毕的人脸图像数据传递至人脸训练模块，所述人脸训练模块用于对已经完成预处理的通行人的人脸图像进行人脸图像的特征提取和保存，所述人脸训练模块采用改进LBP算法；
所述人脸检测模块用于通过人脸采集仪对其捕获的视频图像中检测人脸区域，并将检测的人脸图像分割出来，所述人脸检测模块采用AdaBoost人脸检测算法，所述人脸识别模块用于将获取的人脸图像与人脸图像数据库中允许通行人人脸图像数据特征进行比对，识别出人脸者身份。
进一步地，所述虹膜数据处理单元包括虹膜采集模块、虹膜图像预处理模块、虹膜训练模块、虹膜识别模块、虹膜检测模块；
所述虹膜采集模块用于通过虹膜采集仪获取允许通行人的虹膜图像，并将获取的允许通行人的虹膜图像进行保存后传递至虹膜图像预处理模块进行预处理，减少外界环境因素和设备问题的影响，提高人脸图像的质量以及图像的识别率，所述预处理包括进行灰度调节、图像滤波、光照补偿以及人脸大小归一化处理；所述虹膜图像预处理模块将预处理完毕的虹膜图像数据传递至虹膜训练模块，所述虹膜训练模块用于对已经完成预处理的通行人的虹膜图像进行虹膜图像的特征提取和保存，所述虹膜训练模块采用改进LBP算法；
所述虹膜检测模块用于通过虹膜采集仪对其捕获的视频图像中检测虹膜区域，并将检测的虹膜图像分割出来，所述虹膜检测模块采用AdaBoost人脸检测算法，所述虹膜识别模块用于将获取的虹膜图像与虹膜图像数据库中允许通行人虹膜图像数据特征进行比对，识别出虹膜者身份。
进一步地，所述指纹数据处理单元包括指纹检测模块和指纹识别模块；
所述指纹检测模块用于通过指纹采集器进行检测指纹区域，并将检测的指纹区域图像与指纹数据库中的允许通行人指纹图像比对，识别指纹者身份。
进一步地，所述智能控制装置单元包括智能语音识别模块、智能语音控制模块、继电器和红外转发器；
所述红外转发器用于将射频信号转发为红外信号来控制智能家电，所述继电器用于对智能家电进行自动开关控制；所述智能语音识别模块用于听取并识别用对户智能家电的语音数据；所述智能语音控制模块用于对识别的语音数据通过继电器或红外转发器进行开闭或功能操作；
所述智能语音识别模块与智能语音控制模块电性相连，所述智能语音控制模块与红外转发器以及继电器电性相连。
进一步地，所述家庭网关采用A8网关；
根据权利要求1所述的一种基于云端控制的自动生物识别智能家居系统，其特征在于，所述云端接入模块采用WSP8266-12F模块。
进一步地，所述门禁控制器对电磁锁进行触发开启由读卡器、人脸采集器、虹膜采集仪、指纹采集器中的任一项或组合项控制完成。
本发明具有以下有益效果：
本发明通过门禁控制器对安装有电磁锁的门进行开锁控制，门禁控制器由多生物识别采集设备分别采集包括人脸、虹膜和指纹的多项生物特征数据由数据传输设备传递至云端服务器，并发送至移动终端显示，给操作者提供操作，智能控制装置单元通过智能语音识别模块与智能语音控制模块对智能家电进行高效控制，具有智能家居门禁安全级别高，不易易被破解，智能家居控制效率高的优点。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一种基于云端控制的自动生物识别智能家居系统结构示意图；
图2为图1中云端服务器的结构示意图；
图3为图2中人脸数据处理单元的结构示意图；
图4为图2中虹膜数据处理单元的结构示意图；
图5为图2中指纹数据处理单元的结构示意图；
图6为图1中智能控制装置单元的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，本发明的一种基于云端控制的自动生物识别智能家居系统，包括安装于门上的电磁锁、与电磁锁相连的电锁电源和出门按钮、与电锁电源电性相连的门禁控制器、设置于家居室内的智能家电，门禁控制器上电性连接有读卡器、人脸采集仪、虹膜采集仪、指纹采集器；智能家电电性连接智能控制装置单元；
门禁控制器与智能控制装置单元分别通过网络通信模块与协调器相连，协调器通过家庭网关与云端接入模块相连，云端接入模块与云端服务器相连；云端服务器与用户移动终端网络连接；
读卡器、人脸采集仪、虹膜采集仪、指纹采集器分别用于读取门禁磁卡数据、人脸数据、虹膜数据、指纹数据；
门禁控制器用于控制电磁锁的开闭；智能控制装置单元用于对智能家电进行操作控制；
云端服务器用于对读卡器、人脸采集仪、虹膜采集仪、指纹采集器的数据进行读取、存储、加工，并将采集到的数据传输至移动终端，接收来自用户移动终端的命令请求，支持并传递来自智能控制装置单元和门禁控制器的控制与服务请求。
如图2所示，其中，云端服务器中设置有人脸数据处理单元、虹膜数据处理单元、指纹数据处理单元、人脸图像数据库、虹膜图像数据库、指纹数据库；
人脸图像数据库中存储有允许通行人人脸图像数据，允许通行人人脸图像数据是通过对人脸图像的特征提取并保存所得；
虹膜图像数据库中存储有允许通行人虹膜图像数据，允许通行人虹膜图像数据是通过对虹膜图像的特征提取并保存所得；
指纹数据库中存储有允许通行人指纹图像数据，允许通行人指纹图像数据是通过对指纹图像的特征提取并保存所得；
人脸数据处理单元用于控制人脸采集仪获取人脸图像数据，将获取的人脸图像数据与人脸图像数据库中的允许通行人人脸图像比对，根据比对结果控制门禁控制器做出是否允许通行的命令；
虹膜数据处理单元用于控制虹膜采集仪获取虹膜图像数据，将获取的虹膜图像数据与虹膜图像数据库中的允许通行人虹膜图像比对，根据比对结果控制门禁控制器做出是否允许通行的命令；
指纹数据处理单元用于控制指纹采集器获取指纹图像数据，将获取的指纹图像数据与指纹图像数据库中的允许通行人指纹图像比对，根据比对结果控制门禁控制器做出是否允许通行的命令。
如图3所示，其中，人脸数据处理单元包括人脸采集模块、人脸图像预处理模块、人脸训练模块、人脸识别模块、人脸检测模块；
人脸采集模块用于通过人脸采集仪获取允许通行人的人脸图像，并将获取的允许通行人的人脸图像进行保存后传递至人脸图像预处理模块进行预处理，减少外界环境因素和设备问题的影响，提高人脸图像的质量以及图像的识别率，预处理包括进行灰度调节、图像滤波、光照补偿以及人脸大小归一化处理；人脸图像预处理模块将预处理完毕的人脸图像数据传递至人脸训练模块，人脸训练模块用于对已经完成预处理的通行人的人脸图像进行人脸图像的特征提取和保存，人脸训练模块采用改进LBP算法；
人脸检测模块用于通过人脸采集仪对其捕获的视频图像中检测人脸区域，并将检测的人脸图像分割出来，人脸检测模块采用AdaBoost人脸检测算法，人脸识别模块用于将获取的人脸图像与人脸图像数据库中允许通行人人脸图像数据特征进行比对，识别出人脸者身份。
如图4所示，其中，虹膜数据处理单元包括虹膜采集模块、虹膜图像预处理模块、虹膜训练模块、虹膜识别模块、虹膜检测模块；
虹膜采集模块用于通过虹膜采集仪获取允许通行人的虹膜图像，并将获取的允许通行人的虹膜图像进行保存后传递至虹膜图像预处理模块进行预处理，减少外界环境因素和设备问题的影响，提高人脸图像的质量以及图像的识别率，预处理包括进行灰度调节、图像滤波、光照补偿以及人脸大小归一化处理；虹膜图像预处理模块将预处理完毕的虹膜图像数据传递至虹膜训练模块，虹膜训练模块用于对已经完成预处理的通行人的虹膜图像进行虹膜图像的特征提取和保存，虹膜训练模块采用改进LBP算法；
虹膜检测模块用于通过虹膜采集仪对其捕获的视频图像中检测虹膜区域，并将检测的虹膜图像分割出来，虹膜检测模块采用AdaBoost人脸检测算法，虹膜识别模块用于将获取的虹膜图像与虹膜图像数据库中允许通行人虹膜图像数据特征进行比对，识别出虹膜者身份。
如图5所示，其中，指纹数据处理单元包括指纹检测模块和指纹识别模块；
指纹检测模块用于通过指纹采集器进行检测指纹区域，并将检测的指纹区域图像与指纹数据库中的允许通行人指纹图像比对，识别指纹者身份。
如图6所示，其中，智能控制装置单元包括智能语音识别模块、智能语音控制模块、继电器和红外转发器；
红外转发器用于将射频信号转发为红外信号来控制智能家电，继电器用于对智能家电进行自动开关控制；智能语音识别模块用于听取并识别用对户智能家电的语音数据；智能语音控制模块用于对识别的语音数据通过继电器或红外转发器进行开闭或功能操作；
智能语音识别模块与智能语音控制模块电性相连，智能语音控制模块与红外转发器以及继电器电性相连。
其中，家庭网关采用A8网关；
其中，云端接入模块采用WSP8266-12F模块。
其中，门禁控制器对电磁锁进行触发开启由读卡器、人脸采集器、虹膜采集仪、指纹采集器中的任一项或组合项控制完成，包括如下组合(如表1所示)：
表1；
其中，对读卡器、人脸采集器、虹膜采集仪、指纹采集器分别编号：
读卡器-①；人脸采集器-②；虹膜采集仪③；指纹采集器④；
√表示与对应数据库中的数据特征相匹配；
×表示与对应数据库中的数据特征不相匹配；
包括有两种控制电磁锁是否触发开启的方案：方案1表示对对读卡器、人脸采集器、虹膜采集仪、指纹采集器中任一项或组合项中需要满足所有项的数据与对应数据库中的数据特征相匹配才可触发控制电磁锁开启，具有安全级别极高的特点；
方案2表示对对读卡器、人脸采集器、虹膜采集仪、指纹采集器中任一项或组合项只要有任一项数据与对应数据库中的数据特征相匹配即触发控制电磁锁开启，具有安全级别相对较低的特点。
本发明可满足不同需求的家庭或企业进行门禁控制和家居智能，提高家居智能化监控水平和门禁安全性级别。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (9)

1.一种基于云端控制的自动生物识别智能家居系统，包括安装于门上的电磁锁、与电磁锁相连的电锁电源和出门按钮、与电锁电源电性相连的门禁控制器、设置于家居室内的智能家电，其特征在于：
所述门禁控制器上电性连接有读卡器、人脸采集仪、虹膜采集仪、指纹采集器；所述智能家电电性连接智能控制装置单元；
所述门禁控制器与智能控制装置单元分别通过网络通信模块与协调器相连，所述协调器通过家庭网关与云端接入模块相连，所述云端接入模块与云端服务器相连；
所述云端服务器与用户移动终端网络连接；
所述读卡器、人脸采集仪、虹膜采集仪、指纹采集器分别用于读取门禁磁卡数据、人脸数据、虹膜数据、指纹数据；
所述门禁控制器用于控制电磁锁的开闭；所述智能控制装置单元用于对智能家电进行操作控制；
所述云端服务器用于对读卡器、人脸采集仪、虹膜采集仪、指纹采集器的数据进行读取、存储、加工，并将采集到的数据传输至移动终端，接收来自用户移动终端的命令请求，支持并传递来自智能控制装置单元和门禁控制器的控制与服务请求。
2.根据权利要求1所述的一种基于云端控制的自动生物识别智能家居系统，其特征在于，所述云端服务器中设置有人脸数据处理单元、虹膜数据处理单元、指纹数据处理单元、人脸图像数据库、虹膜图像数据库、指纹数据库；
所述人脸图像数据库中存储有允许通行人人脸图像数据，所述允许通行人人脸图像数据是通过对人脸图像的特征提取并保存所得；
所述虹膜图像数据库中存储有允许通行人虹膜图像数据，所述允许通行人虹膜图像数据是通过对虹膜图像的特征提取并保存所得；
所述指纹数据库中存储有允许通行人指纹图像数据，所述允许通行人指纹图像数据是通过对指纹图像的特征提取并保存所得；
所述人脸数据处理单元用于控制人脸采集仪获取人脸图像数据，将获取的人脸图像数据与人脸图像数据库中的允许通行人人脸图像比对，根据比对结果控制门禁控制器做出是否允许通行的命令；
所述虹膜数据处理单元用于控制虹膜采集仪获取虹膜图像数据，将获取的虹膜图像数据与虹膜图像数据库中的允许通行人虹膜图像比对，根据比对结果控制门禁控制器做出是否允许通行的命令；
所述指纹数据处理单元用于控制指纹采集器获取指纹图像数据，将获取的指纹图像数据与指纹图像数据库中的允许通行人指纹图像比对，根据比对结果控制门禁控制器做出是否允许通行的命令。
3.根据权利要求2所述的一种基于云端控制的自动生物识别智能家居系统，其特征在于，所述人脸数据处理单元包括人脸采集模块、人脸图像预处理模块、人脸训练模块、人脸识别模块、人脸检测模块；
所述人脸采集模块用于通过人脸采集仪获取允许通行人的人脸图像，并将获取的允许通行人的人脸图像进行保存后传递至人脸图像预处理模块进行预处理，减少外界环境因素和设备问题的影响，提高人脸图像的质量以及图像的识别率，所述预处理包括进行灰度调节、图像滤波、光照补偿以及人脸大小归一化处理；所述人脸图像预处理模块将预处理完毕的人脸图像数据传递至人脸训练模块，所述人脸训练模块用于对已经完成预处理的通行人的人脸图像进行人脸图像的特征提取和保存；
所述人脸检测模块用于通过人脸采集仪对其捕获的视频图像中检测人脸区域，并将检测的人脸图像分割出来；所述人脸识别模块用于将获取的人脸图像与人脸图像数据库中允许通行人人脸图像数据特征进行比对，识别出人脸者身份。
4.根据权利要求2所述的一种基于云端控制的自动生物识别智能家居系统，其特征在于，所述虹膜数据处理单元包括虹膜采集模块、虹膜图像预处理模块、虹膜训练模块、虹膜识别模块、虹膜检测模块；
所述虹膜采集模块用于通过虹膜采集仪获取允许通行人的虹膜图像，并将获取的允许通行人的虹膜图像进行保存后传递至虹膜图像预处理模块进行预处理，所述预处理包括进行灰度调节、图像滤波、光照补偿以及人脸大小归一化处理；所述虹膜图像预处理模块将预处理完毕的虹膜图像数据传递至虹膜训练模块，所述虹膜训练模块用于对已经完成预处理的通行人的虹膜图像进行虹膜图像的特征提取和保存；
所述虹膜检测模块用于通过虹膜采集仪对其捕获的视频图像中检测虹膜区域，并将检测的虹膜图像分割出来，所述虹膜识别模块用于将获取的虹膜图像与虹膜图像数据库中允许通行人虹膜图像数据特征进行比对，识别出虹膜者身份。
5.根据权利要求2所述的一种基于云端控制的自动生物识别智能家居系统，其特征在于，所述指纹数据处理单元包括指纹检测模块和指纹识别模块；
所述指纹检测模块用于通过指纹采集器进行检测指纹区域，并将检测的指纹区域图像与指纹数据库中的允许通行人指纹图像比对，识别指纹者身份。
6.根据权利要求1所述的一种基于云端控制的自动生物识别智能家居系统，其特征在于，所述智能控制装置单元包括智能语音识别模块、智能语音控制模块、继电器和红外转发器；
所述红外转发器用于将射频信号转发为红外信号来控制智能家电，所述继电器用于对智能家电进行自动开关控制；所述智能语音识别模块用于听取并识别用对户智能家电的语音数据；所述智能语音控制模块用于对识别的语音数据通过继电器或红外转发器进行开闭或功能操作；
所述智能语音识别模块与智能语音控制模块电性相连，所述智能语音控制模块与红外转发器以及继电器电性相连。
7.根据权利要求1所述的一种基于云端控制的自动生物识别智能家居系统，其特征在于，所述家庭网关采用A8网关。
8.根据权利要求1所述的一种基于云端控制的自动生物识别智能家居系统，其特征在于，所述云端接入模块采用WSP8266-12F模块。
9.根据权利要求1所述的一种基于云端控制的自动生物识别智能家居系统，其特征在于，所述门禁控制器对电磁锁进行触发开启由读卡器、人脸采集器、虹膜采集仪、指纹采集器中的任一项或组合项控制完成。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111131518A (zh) * 2020-01-02 2020-05-08 金陵科技学院 基于物联网的多功能智能住宅安防系统的方法
CN111884999A (zh) * 2020-06-18 2020-11-03 肖贻富 安全监测系智能家居中信息防止泄露方法及系统
CN113848739A (zh) * 2021-09-23 2021-12-28 慧谷人工智能研究院（南京)有限公司 一种人工智能ai计算服务器及控制系统
CN114876321A (zh) * 2022-05-23 2022-08-09 江苏德普尔门控科技有限公司 一种智能化自动感应式带家居系统的入户门

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