CN110403286A - 一种基于5g的智能安全帽 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于5G的智能安全帽，内置5G高速通讯芯片，支持全网通高速上网，实现实时数据传输；内置光照温湿度传感器、粉尘传感器、可燃气体传感器、氧气传感器、一氧化碳传感器、硫化氢传感器，实时监测作业环境；内置音视频采集模块，支持开机自动录像、自动录音，实现视频实时现场监控；系统核心模块和5G通讯模块将环境信息实时传输至云平台；云平台将收集到的数据存储和分析后，将数据与设定阈值进行比较，一旦达到设定阈值，自动将控制指令经数据传输模块发送回系统核心模块，由系统核心模块自动启闭照明，或开启语音播报模块对作业人员进行提醒。手机、电脑等终端可以自行访问云平台，后台指挥人员实时了解作业现场情况，作出最新指示，并将控制指令经5G网络直接传输至系统核心模块，以便进行语音指挥或启闭照明。
Description
技术领域
本发明涉及一种智能监测系统，涉及一种基于5G的智能安全帽。
背景技术
矿工、消防人员等特殊工种都需要佩戴安全帽上岗，目前的安全帽仅是防范重物击落功能，不具环境监测和通讯功能，而安全帽的顶部有很大空间可以内置电路板等装置，因此设计智能安全帽，以实现危险自动报警功能，以及前方作业现场和后台指挥部的实时联系。
本发明的方案便是针对上述问题对现有安全帽进行的改进。
发明内容
为了克服现有技术中的不足，本发明提供一种基于5G的智能安全帽，有效解决作业现场和后台指挥之间的即时联系问题。
为了达到上述发明目的，解决其技术问题所采用的技术方案如下：
一种基于5G的智能安全帽，包括环境数据收集模块、音视频采集模块、系统核心模块、云平台模块、照明模块、语音播报模块、紧急呼救模块和控制终端，其中：
所述环境数据收集模块设置于智能安全帽上，并与所述系统核心模块的第一输入端相连接，用于采集智能安全帽周围的光强度、空气中的温度和湿度、空气中的粉尘、空气中的氧气含量和空气中有害气体含量；
所述音视频采集模块设置于智能安全帽上，并与所述系统核心模块的第二输入端相连接，用于采集作业现场环境的图像信息和声音信息；
所述系统核心模块设置于智能安全帽内部顶端，用于将收集到的信息传送至所述云平台模块，或用于接收所述云平台模块和控制终端的信号进而控制所述语音播报模块和照明模块；
所述云平台模块与所述系统核心模块的第三输入端通过5G无线网络无线连接，用于接收智能安全帽内的所述系统核心模块发来的环境信息、音视频信息，并将数据存储和分析，与设定阈值进行比较，一旦数据达到阈值数值即开启自动控制功能，将控制指令经数据传输模块发送回所述系统核心模块；
所述照明模块设置于智能安全帽前端，并与所述系统核心模块的第一输出端相连接，用于根据环境光手动或自动启闭照明；
所述语音播报模块设置于智能安全帽侧面，并与所述系统核心模块的第二输出端相连接，用于当环境监测值达到设定值时自动开启语音提醒功能提醒作业人员离开现场或当后台监测人员通过所述控制终端远程指挥作业人员时通过语音播报告知作业人员；
所述紧急呼救模块设置于智能安全帽上，并与所述系统核心模块的第四输入端相连接，用于突发事件发生时作业人员及时求助后台监测人员；
所述控制终端与所述系统核心模块的第五输入端通过5G无线网络无线连接，用于后台监测人员根据所述云平台模块所得信息进行终端操作并通过5G网络将控制指令传递至所述系统核心模块。
进一步的，所述环境数据收集模块包括光照度温湿度检测模块、粉尘浓度检测模块、可燃气体检测模块、一氧化碳检测模块、硫化氢检测模块和氧气检测模块，所述光照度温湿度检测模块、粉尘浓度检测模块、可燃气体检测模块、一氧化碳检测模块、硫化氢检测模块和氧气检测模块的输出端分别通过相应接口与所述系统核心模块的第一输入端相连接，其中：
所述光照度温湿度检测模块采用GHHB-002光照温湿度三合一传感器，用于实时监测智能安全帽周围的光强度以及空气中的温度和湿度；
所述粉尘浓度检测模块采用SDS198粉尘浓度传感器，用于实时监测智能安全帽周围空气中的粉尘浓度；
所述可燃气体检测模块采用JXM-LEL可燃气体传感器，用于实时监测智能安全帽周围空气中的可燃气体浓度；
所述一氧化碳检测模块采用JXM-CO一氧化碳传感器，用于实时监测智能安全帽周围空气中的一氧化碳浓度；
所述硫化氢检测模块采用JXM-H2S硫化氢传感器，用于实时监测智能安全帽周围空气中的硫化氢浓度；
所述氧气检测模块采用JXM-O2氧气传感器，用于实时监测智能安全帽周围空气中的氧气浓度。
进一步的，所述音视频采集模块包括麦克风、远红外摄像机、远红外图像采集模块、视频编解码模块和视频流处理模块，其中：
所述麦克风设置于所述智能安全帽一侧下端延伸部；
所述远红外摄像机设置于所述智能安全帽正前方；
所述远红外图像采集模块的输出端与所述视频编解码模块的输入端相连，所述视频编解码模块的输出端与视频流处理模块的输入端相连，所述视频流处理模块的输出端通过相应接口与所述系统核心模块的第二输入端相连，用于通过所述麦克风和远红外图像采集模块采集音视频并进行运动帧检测并将视频上传至所述视频编解码模块再经所述视频流处理模块处理后得到的音视频信息无线传递至所述云平台模块。
进一步的，所述云平台模块包括数据采集模块、数据分析模块、数据存储模块和数据传输模块，其中：
所述数据采集模块的输出端分别与所述数据分析模块的输入端、数据存储模块的输入端相连，其输入端与所述系统核心模块的第三输出端相连；
所述数据分析模块的输出端与设定阈值比较后，由所述数据传输模块自动输出控制信号经5G通讯模块传输至所述系统核心模块，所述控制终端可以随时访问所述数据分析模块中的分析数据。
进一步的，所述控制终端包括手机终端和电脑终端，其中：
所述手机终端用于指挥者和作业者查询所述云平台模块的数据；
所述电脑终端用于后台集合专家和指挥者进行分析判断。
进一步的，所述智能安全帽还包括太阳能电池板和电池盒，所述太阳能电池板和电池盒均设置于所述智能安全帽的顶部。
优选的，所述系统核心模块采用ARM11控制芯片，并集成了L860-GL 5G无线通讯模块。
优选的，所述照明模块采用LED照明灯。
优选的，所述语音播报模块采用扬声器。
优选的，所述紧急呼救模块采用紧急呼叫按钮。
本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：
1、本发明一种基于5G的智能安全帽具有环境监测功能，实时监测环境光照度、温湿度、粉尘浓度、氧气浓度、一氧化碳浓度、硫化氢浓度、以及其他可燃气体的浓度等。当监测到的数据到达设定的危险阈值时，语音播报模块自动提醒工作人员离开现场。监测到的数据经5G网络传输至云平台，后台监测人员可在终端设备上查看，根据数据分析作出判断，可以通过终端设备启动无线通讯模块，发出新指令，通过5G网络实现语音指挥作业人员现场作业。
2、本发明一种基于5G的智能安全帽具有视频监测和传输功能，所摄音视频经5G网络传输至云平台，后台监测人员根据音视频信息进行分析判断，形成指挥信号，经5G网络开启语音播报模块，指挥作业人员现场作业。
3、本发明一种基于5G的智能安全帽具有灯光照明功能。能根据环境光自动开启或关闭安全帽前端的LED照明灯。当作业人员失联时，可以远程开启安全帽上的LED照明灯，以便搜寻人员及时发现失联者。
4、本发明涉及一种基于5G的智能安全帽，内置5G高速通讯芯片，支持全网通高速上网，实现实时数据传输，适用于特殊作业环境。将环境监测数据和视频传送至云平台，云平台比对设定数值，实现危险自动报警功能，提醒作业人员离开现场，起到保护作业人员人身安全的功能。安全帽具有将前方作业现场和后台指挥部实时联系的功能，手机、电脑可以访问云平台数据，后台指挥人员可以语音指挥现场作业人员。当发生紧急情况时，作业人员可以按下安全帽顶端的紧急呼救按钮，以便及时呼救后台营救。
5、本发明成本较低，功能较强，具有较高推广价值。在特殊作业现场，比如矿井、火灾等现场，现场情况不明了，采用5G网络将前端作业现场情况传递至后台，以便后台作出实时指令，有了智能安全帽，及时现场提醒作业人员环境情况，保障了作业人员的人身安全。后台指挥者根据云平台数据，作出最新指示，语言指挥现场作业，提高作业效率。
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中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见，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。附图中：
图1是本发明一种基于5G的智能安全帽的系统结构框图；
图2是本发明一种基于5G的智能安全帽的结构示意图；
图3是本发明一种基于5G的智能安全帽的剖面图。
【主要符号说明】
1-环境数据收集模块；
2-麦克风；
3-远红外摄像机；
4-太阳能电池板；
5-电池盒；
6-控制芯片；
7-LED照明灯；
8-扬声器；
9-紧急呼叫按钮。
具体实施方式
以下将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述和讨论，显然，这里所描述的仅仅是本发明的一部分实例，并不是全部的实例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
本实施例公开的一种基于5G的智能安全帽，内置5G高速通讯芯片，支持联通、移动、电信全网通高速上网，实现实时数据传输；内置光照温湿度传感器、粉尘传感器、可燃气体传感器、氧气传感器、一氧化碳传感器、硫化氢传感器等，实时监测作业环境；内置音视频采集模块，支持开机自动录像、自动录音，实现视频实时现场监控；系统核心模块和5G通讯模块将环境信息实时传输至云平台；云平台将收集到的数据存储和分析后，将数据与设定阈值进行比较，一旦达到设定阈值，自动将控制指令经数据传输模块发送回系统核心模块，由系统核心模块自动启闭照明，或开启语音播报模块对作业人员进行提醒。手机、电脑等终端可以自行访问云平台，后台指挥人员实时了解作业现场情况，作出最新指示，并将控制指令经5G网络直接传输至系统核心模块，以便进行语音指挥或启闭照明等。
如图1-3所示，本实施例公开了一种基于5G的智能安全帽，包括环境数据收集模块1、音视频采集模块、系统核心模块、云平台模块、照明模块、语音播报模块、紧急呼救模块和控制终端，其中：
所述环境数据收集模块1设置于智能安全帽上，并与所述系统核心模块的第一输入端相连接，用于采集智能安全帽周围的光强度、空气中的温度和湿度、空气中的粉尘、空气中的氧气含量和空气中有害气体含量等信息；
所述音视频采集模块设置于智能安全帽上，并与所述系统核心模块的第二输入端相连接，用于采集作业现场环境的图像信息和声音信息；
所述系统核心模块设置于智能安全帽内部顶端，用于将收集到的信息传送至所述云平台模块，或用于接收所述云平台模块和控制终端的信号进而控制所述语音播报模块和照明模块；优选实施例中，所述系统核心模块采用ARM11控制芯片6，并集成了L860-GL 5G无线通讯模块。将系统核心模块安装于安全帽内，既不占空间，又避免了磕碰。
所述云平台模块与所述系统核心模块的第三输入端通过5G无线网络无线连接，用于接收智能安全帽内的所述系统核心模块发来的环境信息、音视频信息，并将数据存储和分析，与设定阈值进行比较，一旦数据达到阈值数值即开启自动控制功能，将控制指令经数据传输模块发送回所述系统核心模块；
所述照明模块设置于智能安全帽前端，并与所述系统核心模块的第一输出端相连接，用于根据环境光手动或自动启闭照明；以及作业人员失联时，由后台控制开启LED照明灯7，有利于搜救人员尽快找到失联作业人员。优选实施例中，所述照明模块采用LED照明灯7。
所述语音播报模块设置于智能安全帽侧面，并与所述系统核心模块的第二输出端相连接，用于当环境监测值达到设定值时自动开启语音提醒功能提醒作业人员离开现场或当后台监测人员通过所述控制终端远程指挥作业人员时通过语音播报告知作业人员；优选实施例中，所述语音播报模块采用扬声器8，将后台指令以语音形式播报，不妨碍作业人员作业。
所述紧急呼救模块设置于智能安全帽上，并与所述系统核心模块的第四输入端相连接，用于突发事件发生时作业人员及时求助后台监测人员，比如身体不适，不能语音通话，或智能安全帽出现故障，电池快没电了等现象发生时。优选实施例中，所述紧急呼救模块采用紧急呼叫按钮9，当发生紧急情况时，作业人员可以按下紧急呼叫按钮9，以通知后台监控人员实施营救。
所述控制终端与所述系统核心模块的第五输入端通过5G无线网络无线连接，用于后台监测人员根据所述云平台模块所得信息进行终端操作并通过5G网络将控制指令传递至所述系统核心模块。
本实施例中，将控制指令传递至智能安全帽的系统核心模块，用以控制语音播报模块和灯光模块的方式有两种，第一种是远程控制，指挥者在控制终端根据云平台所得信息进行终端操作，通过5G网络将指令信号传递至系统核心模块，系统核心模块将控制指令信号传递至语音播报模块和照明模块；第二种是自动控制，云平台将收集到的数据与设定阈值数据比对，当云平台中数据达到所设定的阈值数值时，云平台自动发出控制信号给智能安全帽的系统核心模块，系统核心模块将控制信号传递至语音播报模块和照明模块，告知工作人员应迅速离开现场。
具体实施例中，所述环境数据收集模块1包括光照度温湿度检测模块、粉尘浓度检测模块、可燃气体检测模块、一氧化碳检测模块、硫化氢检测模块和氧气检测模块，所述光照度温湿度检测模块、粉尘浓度检测模块、可燃气体检测模块、一氧化碳检测模块、硫化氢检测模块和氧气检测模块的输出端分别通过相应接口与所述系统核心模块的第一输入端相连接，其中：
所述光照度温湿度检测模块采用GHHB-002光照温湿度三合一传感器，用于实时监测智能安全帽周围的光强度以及空气中的温度和湿度；
所述粉尘浓度检测模块采用SDS198粉尘浓度传感器，用于实时监测智能安全帽周围空气中的粉尘浓度；
所述可燃气体检测模块采用JXM-LEL可燃气体传感器，用于实时监测智能安全帽周围空气中的可燃气体浓度；
所述一氧化碳检测模块采用JXM-CO一氧化碳传感器，用于实时监测智能安全帽周围空气中的一氧化碳浓度；
所述硫化氢检测模块采用JXM-H2S硫化氢传感器，用于实时监测智能安全帽周围空气中的硫化氢浓度；
所述氧气检测模块采用JXM-O2氧气传感器，用于实时监测智能安全帽周围空气中的氧气浓度。
具体实施例中，所述音视频采集模块包括麦克风2、远红外摄像机3、远红外图像采集模块、视频编解码模块和视频流处理模块，其中：
所述麦克风2设置于所述智能安全帽一侧下端延伸部；
所述远红外摄像机3设置于所述智能安全帽正前方；
所述远红外图像采集模块的输出端与所述视频编解码模块的输入端相连，所述视频编解码模块的输出端与视频流处理模块的输入端相连，所述视频流处理模块的输出端通过相应接口与所述系统核心模块的第二输入端相连，用于通过所述麦克风2和远红外图像采集模块采集音视频并进行运动帧检测并将视频上传至所述视频编解码模块再经所述视频流处理模块处理后得到的音视频信息通过ARM11控制芯片6和5G通讯模块无线传递至所述云平台模块中的数据采集模块。
具体实施例中，所述云平台模块包括数据采集模块、数据分析模块、数据存储模块和数据传输模块，其中：
所述数据采集模块的输出端分别与所述数据分析模块的输入端、数据存储模块的输入端相连，其输入端与所述系统核心模块的第三输出端相连；
所述数据分析模块的输出端与设定阈值比较后，由所述数据传输模块自动输出控制信号经5G通讯模块传输至所述系统核心模块，所述控制终端可以随时访问所述数据分析模块中的分析数据。
具体实施例中，所述控制终端包括手机终端和电脑终端，所述手机终端的输出端、电脑终端的输出端与所述系统核心模块的第五输入端通过5G无线网络无线连接，所述手机终端用于指挥者和作业者查询所述云平台模块的数据；所述电脑终端用于后台集合专家和指挥者进行分析判断。所述手机终端和电脑终端都可以通过5G无线网络登录云平台进而获得数据分析模块处理后的数据以及视频，此外在云平台上都可以实现历史数据与视频的保存和查询。本实施例中，所述电脑终端具有优先控制权，可以设定手机终端和云平台的数据传输模块不能传输指令至系统核心模块。
进一步的，所述智能安全帽还包括太阳能电池板4和电池盒5，供使用者选择。所述太阳能电池板4和电池盒5均设置于所述智能安全帽的顶部。本实施例中，智能安全帽采用太阳能电池供电和普通充电电池供电两种形式，以满足室外作业和室内作业两种情况。
具体工作原理：
所述环境数据收集模块1的GHHB-002光照温湿度三合一传感器、SDS 198粉尘浓度传感器；JXM-LEL可燃气体传感器、JXM-O2氧气传感器、JXM-CO一氧化碳传感器、JXM-H2S硫化氢传感器分别采集安全帽周围的光强度、空气中的温度和湿度、空气中的粉尘、空气中的氧气含量、空气中有害气体含量等信息，经上述信息通过ARM11控制芯片6和5G通讯模块无线传递至云平台的数据采集模块；云平台的数据采集模块接收到信息后，一方面将信息发送至数据存储模块进行存储，另一方面将信息传递至数据分析模块进行分析处理。所述云平台数据分析模块处理后的数据，在云平台直接与设定的阈值比对，一旦达到设定阈值，即启动数据传输模块，将指令经5G网络传输至智能安全帽的系统核心模块，自动启闭语音播报和LED照明灯7。后台指挥人员根据云平台分析得出结论，作出指令，经5G无线网络传送至智能安全帽的系统核心模块，实现语音播放，指挥作业人员进行下一步动作。当作业人员失去联系信号时，后台可以通过终端设备将LED照明灯7打开，以便失联者被搜寻人员发现。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种基于5G的智能安全帽，其特征在于，包括环境数据收集模块、音视频采集模块、系统核心模块、云平台模块、照明模块、语音播报模块、紧急呼救模块和控制终端，其中：
所述环境数据收集模块设置于智能安全帽上，并与所述系统核心模块的第一输入端相连接，用于采集智能安全帽周围的光强度、空气中的温度和湿度、空气中的粉尘、空气中的氧气含量和空气中有害气体含量；
所述音视频采集模块设置于智能安全帽上，并与所述系统核心模块的第二输入端相连接，用于采集作业现场环境的图像信息和声音信息；
所述系统核心模块设置于智能安全帽内部顶端，用于将收集到的信息传送至所述云平台模块，或用于接收所述云平台模块和控制终端的信号进而控制所述语音播报模块和照明模块；
所述云平台模块与所述系统核心模块的第三输入端通过5G无线网络无线连接，用于接收智能安全帽内的所述系统核心模块发来的环境信息、音视频信息，并将数据存储和分析，与设定阈值进行比较，一旦数据达到阈值数值即开启自动控制功能，将控制指令经数据传输模块发送回所述系统核心模块；
所述照明模块设置于智能安全帽前端，并与所述系统核心模块的第一输出端相连接，用于根据环境光手动或自动启闭照明；
所述语音播报模块设置于智能安全帽侧面，并与所述系统核心模块的第二输出端相连接，用于当环境监测值达到设定值时自动开启语音提醒功能提醒作业人员离开现场或当后台监测人员通过所述控制终端远程指挥作业人员时通过语音播报告知作业人员；
所述紧急呼救模块设置于智能安全帽上，并与所述系统核心模块的第四输入端相连接，用于突发事件发生时作业人员及时求助后台监测人员；
所述控制终端与所述系统核心模块的第五输入端通过5G无线网络无线连接，用于后台监测人员根据所述云平台模块所得信息进行终端操作并通过5G网络将控制指令传递至所述系统核心模块。
2.根据权利要求1所述的一种基于5G的智能安全帽，其特征在于，所述环境数据收集模块包括光照度温湿度检测模块、粉尘浓度检测模块、可燃气体检测模块、一氧化碳检测模块、硫化氢检测模块和氧气检测模块，所述光照度温湿度检测模块、粉尘浓度检测模块、可燃气体检测模块、一氧化碳检测模块、硫化氢检测模块和氧气检测模块的输出端分别通过相应接口与所述系统核心模块的第一输入端相连接，其中：
所述光照度温湿度检测模块采用GHHB-002光照温湿度三合一传感器，用于实时监测智能安全帽周围的光强度以及空气中的温度和湿度；
所述粉尘浓度检测模块采用SDS198粉尘浓度传感器，用于实时监测智能安全帽周围空气中的粉尘浓度；
所述可燃气体检测模块采用JXM-LEL可燃气体传感器，用于实时监测智能安全帽周围空气中的可燃气体浓度；
所述一氧化碳检测模块采用JXM-CO-氧化碳传感器，用于实时监测智能安全帽周围空气中的一氧化碳浓度；
所述硫化氢检测模块采用JXM-H2S硫化氢传感器，用于实时监测智能安全帽周围空气中的硫化氢浓度；
所述氧气检测模块采用JXM-O2氧气传感器，用于实时监测智能安全帽周围空气中的氧气浓度。
3.根据权利要求1所述的一种基于5G的智能安全帽，其特征在于，所述音视频采集模块包括麦克风、远红外摄像机、远红外图像采集模块、视频编解码模块和视频流处理模块，其中：
所述麦克风设置于所述智能安全帽一侧下端延伸部；
所述远红外摄像机设置于所述智能安全帽正前方；
所述远红外图像采集模块的输出端与所述视频编解码模块的输入端相连，所述视频编解码模块的输出端与视频流处理模块的输入端相连，所述视频流处理模块的输出端通过相应接口与所述系统核心模块的第二输入端相连，用于通过所述麦克风和远红外图像采集模块采集音视频并进行运动帧检测并将视频上传至所述视频编解码模块再经所述视频流处理模块处理后得到的音视频信息无线传递至所述云平台模块。
4.根据权利要求1所述的一种基于5G的智能安全帽，其特征在于，所述云平台模块包括数据采集模块、数据分析模块、数据存储模块和数据传输模块，其中：
所述数据采集模块的输出端分别与所述数据分析模块的输入端、数据存储模块的输入端相连，其输入端与所述系统核心模块的第三输出端相连；
所述数据分析模块的输出端与设定阈值比较后，由所述数据传输模块自动输出控制信号经5G通讯模块传输至所述系统核心模块，所述控制终端可以随时访问所述数据分析模块中的分析数据。
5.根据权利要求1所述的一种基于5G的智能安全帽，其特征在于，所述控制终端包括手机终端和电脑终端，其中：
所述手机终端用于指挥者和作业者查询所述云平台模块的数据；
所述电脑终端用于后台集合专家和指挥者进行分析判断。
6.根据权利要求1所述的一种基于5G的智能安全帽，其特征在于，所述智能安全帽还包括太阳能电池板和电池盒，所述太阳能电池板和电池盒均设置于所述智能安全帽的顶部。
7.根据权利要求1所述的一种基于5G的智能安全帽，其特征在于，所述系统核心模块采用ARM11控制芯片，并集成了L860-GL 5G无线通讯模块。
8.根据权利要求1所述的一种基于5G的智能安全帽，其特征在于，所述照明模块采用LED照明灯。
9.根据权利要求1所述的一种基于5G的智能安全帽，其特征在于，所述语音播报模块采用扬声器。
10.根据权利要求1所述的一种基于5G的智能安全帽，其特征在于，所述紧急呼救模块采用紧急呼叫按钮。
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