CN111891121A - 一种用于车辆低速行驶及停车时的安全预警系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于车辆低速行驶及停车时的安全预警系统及方法,所述系统包括:车辆传感器模块,用于采集车辆前方、左侧方和右侧方的障碍物距离信息;用于采集车辆上方及四周的夜视信息;用于采集驾驶员座椅压力信息;用于采集红外反馈信息;安全控制模块,用于根据车辆传感器模块采集的信息进行计算的判断,实现安全预警;数据采集传输模块,用于实现车辆传感器模块和安全控制模块之间的信息传递。本发明利用距离传感器、环视夜视摄像头、红外围栏等,能够实现车辆低速及停车时的安全智能防护。
Description
技术领域
本发明属于车辆低速行驶(10km/h以下)及停车时的高等级安全防护技术领域,特别涉及一种用于车辆低速行驶及停车时的安全预警系统及方法。
背景技术
车辆在起步行驶阶段通常对车周围的行人、电动摩托车、车辆无法及时发现,会造成安全隐患;车辆在低速行驶及倒车时,由于盲区也会造成安全事故。目前,商用车辆尺寸较大,直接导致驾驶员盲区大,在道路行驶或转弯中,频发行人安全事故,商用车辆转弯半径越转越小,会造成转弯内侧的行人碰撞等安全事故。
目前的主动刹车系统只针对前面物体,未进行侧面监测。驾驶员长时间驾驶,到停车点后,由于驾驶疲劳会忘记拉起驻车制动,造成下车后车辆溜走的安全事故;驾驶员在夜间休息时还会遇到偷油现象发生,部分驾驶员会随车带狗进行夜间的安全防护,可是非常不方便。目前车辆的油箱都是机械锁,车辆周围未进行安全的监控及红外警告装置。
为了行人安全及车主的权益保护,开发用于商用车辆低速行驶及停车时的集成化安全预警系统,通过功能键进行关闭和开启,提升整车智能化及安全性具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于车辆低速行驶及停车时的安全预警系统及方法,以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明的系统利用距离传感器、环视夜视摄像头、红外围栏等,能够实现车辆低速及停车时的安全智能防护。
为达到上述目的,本发明采用以下技术方案:
本发明的一种用于车辆低速行驶及停车时的安全预警系统,包括:
车辆传感器模块,用于采集车辆前方、左侧方和右侧方的障碍物距离信息;用于采集车辆上方及四周的夜视信息;用于采集驾驶员座椅压力信息;用于采集红外反馈信息;
安全控制模块,用于根据车辆传感器模块采集的信息进行计算的判断,实现安全预警;其中,根据障碍物距离信息计算判断实现低速行驶安全和停车安全预警;根据夜视信息实现夜晚防护安全预警;根据驾驶员座椅压力信息进行驻车制动状态提示或控制;根据红外反馈信息实现侵入安全预警;
数据采集传输模块,用于实现车辆传感器模块和安全控制模块之间的信息传递。
本发明的进一步改进在于,还包括:
互联通信模块,用于联通卫星网络、4G或Intemet进行数据上传和接收,实现预警信息传递。
本发明的进一步改进在于,所述车辆传感器模块包括:距离传感器、全景夜视摄像头、座椅压力传感器和红外发射器。
本发明的进一步改进在于,所述车辆传感器模块包括:
32个距离传感器;其中,牵引车头共布置12个,车头前侧面、车头左侧面和车头右侧面各均匀布置4个;挂车共布置20个,挂车左侧面、挂车右侧面各均匀布置8个,挂车尾部均匀布置4个;
7个全景夜视摄像头;其中,车头上部1个,左后视镜、右后视镜下部各1个,车厢侧面前部上方左右各1个,车厢侧面后部上方左右各1个;
座椅压力传感器1个;
红外发射器两对,用于构建车辆四周的红外围栏;其中,在后视镜上安装对红外发射装置,在车辆尾部侧方安装红外线接收装置。
本发明的进一步改进在于,安全控制模块中,根据障碍物距离信息计算判断实现低速行驶安全和停车安全预警具体包括:
距离传感器探测车辆周围是否有障碍物,如果在探测范围内有障碍物,则输出车辆与障碍物的探测距离;当探测距离小于等于第一预设报警距离时,触发安全报警;
车辆在前进及倒车时,或者侧面有障碍物时,探测距离小于等于第二预设报警距离时,控制车辆进行自动刹停,
其中,检测到车辆前方存在障碍物时,计算本车与前方障碍物的距离碰撞时间TTC和自定义表征碰撞风险的评价指标的表达式为:
式中,XC:自车与前方目标相对距离;Xr:由于驾驶员对报警反应时间而造成的距离减少量的总和;VSV:自车车速;VTV:前方目标车速;aTV:前方目标加速度;TTC计算模块输出距离碰撞时间TTC和评价指标areq。
本发明的进一步改进在于,所述车辆配置ABS及以上被动安全制动系统,通过安全控制系统根据碰撞时间及评价指标计算结果发出制动信号给被动安全控制器进行低速紧急制动。
本发明的进一步改进在于,安全控制模块中,根据驾驶员座椅压力信息进行驻车制动状态提示或控制具体包括:
座椅压力传感器未检测到压力,车辆速度为零,制动信号为零,在第三预设时间内自动实现驻车制动。
本发明的进一步改进在于,安全控制模块中,根据红外反馈信息实现侵入安全预警具体包括:
通过红外发射器给车辆配备红外围栏,在车辆侧面300mm位置进行投线,通过红外发生器的发射装置与接收装置实现车辆周边监控;其中,当接收装置接收不到红外信号时,启动双闪及报警,激活全景夜视摄像头。
本发明的一种用于车辆低速行驶及停车时的安全预警方法,包括以下步骤:
采集车辆前方、左侧方和右侧方的障碍物距离信息;采集车辆上方及四周的夜视信息;采集驾驶员座椅压力信息;采集红外围栏的红外反馈信息;
根据车辆传感器模块采集的信息进行计算的判断,实现安全预警;其中,根据障碍物距离信息计算判断实现低速行驶安全和停车安全预警;根据夜视信息实现夜晚防护安全预警;根据驾驶员座椅压力信息进行驻车制动状态提示或控制;根据红外反馈信息实现侵入安全预警。
本发明的进一步改进在于,根据障碍物距离信息计算判断实现低速行驶安全和停车安全预警具体包括:
距离传感器探测车辆周围是否有障碍物,如果在探测范围内有障碍物,则输出车辆与障碍物的探测距离;当探测距离小于等于第一预设报警距离时,触发安全报警;
车辆在前进及倒车时,或者侧面有障碍物时,探测距离小于等于第二预设报警距离时,控制车辆进行自动刹停,
其中,检测到车辆前方存在障碍物时,计算本车与前方障碍物的距离碰撞时间TTC和自定义表征碰撞风险的评价指标的表达式为:
式中,XC:自车与前方目标相对距离;Xr:由于驾驶员对报警反应时间而造成的距离减少量的总和;VSV:自车车速;VTV:前方目标车速;aTV:前方目标加速度;TTC计算模块输出距离碰撞时间TTC和评价指标areq。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
本发明的系统利用距离传感器、环视夜视摄像头、红外围栏等,能够实现车辆低速及停车时的安全智能防护;充分利用传感器技术开发安全控制,可节省整车控制系统开发成本;高度集成控制策略,是整车实现控制集成降成本的开发技术,开发的系统为技术融合,较原技术手段减少控制器,通过一个车载控制器完成控制,整车成本增加不高,可使客户接受,受益群体更广。
本发明的预警系统能够为商用车及行人提供更安全的防护,防止车主的财产安全,提升整车的智能控制。目前的主动刹车系统只针对前方物体,未进行侧面物体的监控,商用卡车侧面盲区更大;本发明对车辆侧面进行传感器的布置,在车辆转弯时,监测到物体距离过近时会提醒驾驶员,驾驶员注意观察及采取措施,防止安全事故的发生。在车速较低的情况下,驾驶员如果未作任何操作,传感器还监测到危险存在,系统会自动刹停车辆,保护行人及骑行人的安全。车周围有障碍物时,防止车辆启动及驾驶室翻转,预防安全问题发生;提醒驾驶员下车巡视,防止车辆起步及翻转驾驶室的安全事故;目前车辆的油箱都是机械锁,车辆周围未有安全的监控及红外警告装置。
本发明中,增加安全监控装置可防止车主权益受损,当发生偷盗事故后,相应的照片及视频会上传至服务平台,便于警方追查,提供相关犯罪信息。
本发明融合多项安全技术,开发用于低速行驶及停车时的集成化的安全预警系统,提升整车智能化及安全性。车辆在转弯及进入狭窄区域或复杂路段时,可开启此系统,监测侧面前面及后方的盲区中出现的障碍物或人,安全系统进行判断并在小于安全距离系统会进行报警,驾驶员未进行任何操作时,系统会自动刹停,确保车辆及行人安全。自动驻车功能,防止驾驶员停车后忘记拉手刹,车辆发生溜车的安全逻辑。驾驶室翻转安全控制,如检测车头周边有障碍物时,翻转执行机构不执升起或落下,此功能为安全控制,防止驾驶室翻起及落下的人员伤害。发动机防启动安全控制,确保车辆周边安全距离内无障碍物或人,车辆发动机才能启动,确保车辆起步安全。360环视夜视安全监控系统,具有夜视及安全监控功能,用于偷盗事件监控,便于人员信息及图形的采集。电子围栏安控系统用于安全防范,警示及预防偷盗事件。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍;显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来说,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是本发明实施例中,模块控制逻辑示意图;
图2是本发明实施例中,安全预警系统示意图;
图3是本发明实施例中,驻车提醒控制流程示意图;
图4是本发明实施例中,被动刹车控制流程示意图;
图5是本发明实施例中,驻车提醒控制流程示意图;
图6是本发明实施例中,红外防护控制流程示意图;
图7是本发明实施例中,传感器安装位置示意框图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术效果及技术方案更加清楚,下面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,所描述的实施例是本发明一部分实施例。基于本发明公开的实施例,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其它实施例,都应属于本发明保护的范围。
本发明的一种用于车辆低速行驶及停车时的安全预警系统,包括:车辆传感器模块、数据采集模块、安全控制模块和互联通信模块四大模块。本发明通过四大模块实现三大安全控制功能,低速行驶安全控制功能、停车安全控制功能、夜晚防护控制功能。
本发明实施例的车辆传感器模块中:
全车共布置32个距离传感器;其中,牵引车头共布置12个,车头、左侧面和右侧面各均匀布置4个,挂车共布置20个距离传感器,挂车左侧面、右侧面各均匀布置8个,尾部均匀布置4个。
全景夜视摄像头7个,车头上部1个,左后视镜、右后视镜下部各1个,车厢侧面前部上方左右各1个,车厢侧面后部上方左右各1个;座椅压力传感器1个;红外发射器两对。
本发明实施例的数据采集模块中:
为can线通信系统,传递传感器系统到安全控制模块,支持CAN总线、Modbus协议和TCP/IP协议多种通信协议。为车辆性能传感器的信号接收装置,用于通过车辆CAN总线进行车辆性能传感器信号接收,接收后发送至安全控制模块。
本发明实施例的安全控制模块中:
实时计算车辆的性能的数学模型,通过传感器的数据进行计算和判断,控制逻辑请参阅图1、图2及图3所示。模块为安全控制系统,用于车辆的的安全预警控制,按照控制逻辑进行各系统控制,起到功能安全,提升整车安全性。
本发明实施例的互联网通信模块中:
相关的照片及提醒信息通过车载互联模块联通卫星网络、4G和Intemet进行数据上传和接收;车载数据通过无线传输到后台数据存储服务器,用于记录接收,必要时后台系统可给车主的手机发送提醒信息;模块控制逻辑图如图1所示。
通过传感器与控制系统实现车辆的安全控制,避免道路交通事故,维修误操作事故,避免及偷盗事件的发生。控制功能如图2所示。
本发明实施例的安全控制模块中:
(1)低速行驶安全控制功能:
1)全车雷达报警
雷达系统会探测车辆周围是否有障碍物,如果在探测范围内有障碍物,则显示车辆与障碍物的距离,当探测距离小于预设报警距离1000mm时,系统会触发系统报警功能。
2)自动刹停功能
车辆在前进及倒车时,或者侧面有障碍物时,如距离减少到300mm时,系统控制车辆进行自动刹停,避免车辆碰撞及磕碰。车辆需配置ABS及以上被动安全制动系统,由安全控制系统发出制动信号给被动安全控制器进行低速紧急制动。控制逻辑如图3,图4所示。
当传感器系统检测到存在前方障碍物时,计算模块计算本车与前方目标的距离碰撞时间TTC,和自定义表征碰撞风险的评价指标,计算表达式为:
式中,XC:自车与前方目标相对距离;Xr:由于驾驶员对报警反应时间而造成的距离减少量的总和;VSV:自车车速;VTV:前方目标车速;aTV:前方目标加速度;TTC计算模块输出距离碰撞时间TTC和评价指标areq,传递到计算控制模块。
(2)停车安全控制功能:
1)驻车提醒:
通过监测提醒驾驶员进行驻车制动,并可完成自动驻车制动(仅适用于配电子驻车的车辆)。
商用车驾驶员由于长时间、高强度的驾驶操作,停车后存在因过度疲劳或疏忽未进行驻车制动,造成溜车、碰撞等威胁人身财产安全的事故。驻车制动提示功能是辅助驾驶员安全驻车的重要策略,通过检测车速,驻车制动状态、脚刹和驾驶员座椅压力信号,进行驻车制动状态提示/控制功能。在座椅坐垫下部安装1个压力传感器,如传感器未检测到压力,车辆速度为零,同时制动信号为为零,系统将在一秒内自动实现驻车制动;(对于电子手刹配置,系统可以自动挂上驻车;对于机械式手刹,仅发出声光报警提示。)驻车提醒控制逻辑如图5所示。
2)驾驶室安全翻转:
驾驶员进行翻转时,通过车身布置的距离传感器进行探测,如检测车头周边有障碍物时,翻转执行机构不执行(仅适用于自动翻转驾驶室),并声光提醒操作人员及周边人员,此功能仅适用于自动翻转驾驶室操作。
3)防启动控制:
通过车身布置的距离传感器进行探测,车辆周围有障碍物、动物、人等在300mm范围之内,车辆将无法启动发动机,并提示语音,驾驶员应下车巡视车辆周边,确保安全,可手动关闭报警功能。
(3)夜晚防护控制功能:
1)工作平台自动照明系统:
通过车身布置的距离传感器进行探测,驾驶人距车身1000mm范围之内,距离传感器感应到会自动激活并点亮工作灯,当驾驶员离开工作平台时,工作台照明灯会延迟熄灭。例如,车辆工作灯会延迟15秒熄灭。
2)夜视监控系统:
商用载货汽车装载货物后在运输及停车过程中,实际为可移动的仓储设备,固应该进行安全监控及报警功能,预防盗抢发生,保证驾驶员及货物安全。车辆在静止状态下,通过360环视夜视摄像头进行安全监控,并有夜视功能。全景夜视摄像头7个布置在车头上部1个,左右后视镜下部各1个,车厢侧面前部上方各1个,车厢侧面后部上方各1个。
3)红外围栏:
全车配备红外围栏,在车辆侧面300mm位置进行投线,通过红外发生装置与接收装置实现车辆周边监控,当有人进入红外区域接收装置接收不到红外信号时,系统会启动双闪及报警,起到威慑作用,同时也会激活摄像监控功能。2对红外发射器,在后视镜上安装红外发射装置,在车辆尾部侧方安装红外线接收装置。红外围栏安全控制逻辑如图6所示。
4)安全防护手机APP:
当红外围栏触发后,会激活360摄像进行视频采集,当红外区域内的人员停留时间超过3秒以上,系统会自动抓拍照片发送到手机APP提醒驾驶员,并上传至服务平台,便于追查,提供信息。
请参阅图7,本发明实施例中,全车共布置32个距离传感器,牵引车头共布置12个,车头和左右侧面各均匀布置4个,挂车共布置20个距离传感器,挂车左右侧面各均匀布置8个,尾部均匀布置4个;座椅压力传感器1个;红外发射器两对;全景夜视摄像头7个布置在车头上部1个,左右后视镜下部各1个,车厢侧面前部上方各1个,车厢侧面后部上方各1个。通过安全预警系统实现高等级安全防护。A货箱底部前方布置夜视摄像头;B顶部布置夜视摄像头;C后视镜布置夜视及红外接收器;D车头布置距离传感器;E车头侧面布置红外发生器;F侧面布置距离传感器;G尾部布置距离传感器,夜视摄像头,侧面布置红外接收器;H货厢底部后方布置夜视摄像头。开发集成化的安全预警系统,提升整车智能化及安全性具有重要意义。目前还未有前部、后部及侧面带雷达布置及红外围栏的商用车安全系统。目前的安全预警系统不能满足车辆低速及停车时的安全防护需求,例如,车辆在转弯及进入狭窄区域或复杂路段时,不能监控盲区中出现的障碍物或人;驶员停车后忘记拉手刹,车辆发生溜车事故;夜晚停车时,不能对偷盗等事件进行有效监控及示警。
本发明通过距离传感器,压力传感器,红外传感器,360摄像系统整车厂实现智能安全控制,用一个控制器联合车辆网技术实现低速行车,停车安全,夜晚防护功能。充分利用传感器技术开发安全控制,节省整车控制系统开发成本,高度集成控制策略,是整车实现控制集成降成本的开发技术,开发的系统为技术融合,较原技术手段减少控制器,整车成本增加不高,可使客户接受,受益群体更广。
本发明中的车辆为牵引或载货车辆,货箱为标准厢式。①在车辆进入狭窄区域或复杂路段进行低速行驶时,当传感器监测到障碍物小于等于第一安全距离时(1000mm),安全预警系统会进行报警,小于等于第二安全距离时(300mm)系统会自动刹停车辆,防止碰撞事件发生;②当周边有人及障碍物在预设范围(1000mm)之内时,防止启动车辆及驾驶室翻转,预防安全问题发生;③在夜间通过传感器可进行工作台自动照明及熄灭,通过360环视夜视系统进行监控,红外系统进行安全防护,防止偷盗事件发生,如车辆周边有人触碰红外围栏或在安全距离范围内停留时间过长,摄像系统会自动抓拍照片反馈到手机APP上,便于提供有效信息。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制,尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换,这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换,均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于车辆低速行驶及停车时的安全预警系统,其特征在于,包括:
车辆传感器模块,用于采集车辆前方、左侧方和右侧方的障碍物距离信息;用于采集车辆上方及四周的夜视信息;用于采集驾驶员座椅压力信息;用于采集红外反馈信息;
安全控制模块,用于根据车辆传感器模块采集的信息进行计算的判断,实现安全预警;其中,根据障碍物距离信息计算判断实现低速行驶安全和停车安全预警;根据夜视信息实现夜晚防护安全预警;根据驾驶员座椅压力信息进行驻车制动状态提示或控制;根据红外反馈信息实现侵入安全预警;
数据采集传输模块,用于实现车辆传感器模块和安全控制模块之间的信息传递。
2.根据权利要求1所述的一种用于车辆低速行驶及停车时的安全预警系统,其特征在于,还包括:
互联通信模块,用于联通卫星网络、4G或Intemet进行数据上传和接收,实现预警信息传递。
3.根据权利要求1所述的一种用于车辆低速行驶及停车时的安全预警系统,其特征在于,所述车辆传感器模块包括:距离传感器、全景夜视摄像头、座椅压力传感器和红外发射器。
4.根据权利要求1所述的一种用于车辆低速行驶及停车时的安全预警系统,其特征在于,所述车辆传感器模块包括:
32个距离传感器;其中,牵引车头共布置12个,车头前侧面、车头左侧面和车头右侧面各均匀布置4个;挂车共布置20个,挂车左侧面、挂车右侧面各均匀布置8个,挂车尾部均匀布置4个;
7个全景夜视摄像头;其中,车头上部1个,左后视镜、右后视镜下部各1个,车厢侧面前部上方左右各1个,车厢侧面后部上方左右各1个;
座椅压力传感器1个;
红外发射器两对,用于构建车辆四周的红外围栏;其中,在后视镜上安装对红外发射装置,在车辆尾部侧方安装红外线接收装置。
5.根据权利要求3所述的一种用于车辆低速行驶及停车时的安全预警系统,其特征在于,安全控制模块中,根据障碍物距离信息计算判断实现低速行驶安全和停车安全预警具体包括:
距离传感器探测车辆周围是否有障碍物,如果在探测范围内有障碍物,则输出车辆与障碍物的探测距离;当探测距离小于等于第一预设报警距离时,触发安全报警;
车辆在前进及倒车时,或者侧面有障碍物时,探测距离小于等于第二预设报警距离时,控制车辆进行自动刹停,
其中,检测到车辆前方存在障碍物时,计算本车与前方障碍物的距离碰撞时间TTC和自定义表征碰撞风险的评价指标的表达式为:
式中,XC:自车与前方目标相对距离;Xr:由于驾驶员对报警反应时间而造成的距离减少量的总和;VSV:自车车速;VTV:前方目标车速;aTV:前方目标加速度;TTC计算模块输出距离碰撞时间TTC和评价指标areq。
6.根据权利要求5所述的一种用于车辆低速行驶及停车时的安全预警系统,其特征在于,所述车辆配置ABS及以上被动安全制动系统,通过安全控制系统根据碰撞时间及评价指标计算结果发出制动信号给被动安全控制器进行低速紧急制动。
7.根据权利要求3所述的一种用于车辆低速行驶及停车时的安全预警系统,其特征在于,安全控制模块中,根据驾驶员座椅压力信息进行驻车制动状态提示或控制具体包括:
座椅压力传感器未检测到压力,车辆速度为零,制动信号为零,在第三预设时间内自动实现驻车制动。
8.根据权利要求3所述的一种用于车辆低速行驶及停车时的安全预警系统,其特征在于,安全控制模块中,根据红外反馈信息实现侵入安全预警具体包括:
通过红外发射器给车辆配备红外围栏,在车辆侧面300mm位置进行投线,通过红外发生器的发射装置与接收装置实现车辆周边监控;其中,当接收装置接收不到红外信号时,启动双闪及报警,激活全景夜视摄像头。
9.一种用于车辆低速行驶及停车时的安全预警方法,其特征在于,包括以下步骤:
采集车辆前方、左侧方和右侧方的障碍物距离信息;采集车辆上方及四周的夜视信息;采集驾驶员座椅压力信息;采集红外围栏的红外反馈信息;
根据车辆传感器模块采集的信息进行计算的判断,实现安全预警;其中,根据障碍物距离信息计算判断实现低速行驶安全和停车安全预警;根据夜视信息实现夜晚防护安全预警;根据驾驶员座椅压力信息进行驻车制动状态提示或控制;根据红外反馈信息实现侵入安全预警。
10.根据权利要求9所述的安全预警方法,其特征在于,
根据障碍物距离信息计算判断实现低速行驶安全和停车安全预警具体包括:
距离传感器探测车辆周围是否有障碍物,如果在探测范围内有障碍物,则输出车辆与障碍物的探测距离;当探测距离小于等于第一预设报警距离时,触发安全报警;
车辆在前进及倒车时,或者侧面有障碍物时,探测距离小于等于第二预设报警距离时,控制车辆进行自动刹停,
其中,检测到车辆前方存在障碍物时,计算本车与前方障碍物的距离碰撞时间TTC和自定义表征碰撞风险的评价指标的表达式为:
式中,XC:自车与前方目标相对距离;Xr:由于驾驶员对报警反应时间而造成的距离减少量的总和;VSV:自车车速;VTV:前方目标车速;aTV:前方目标加速度;TTC计算模块输出距离碰撞时间TTC和评价指标areq。
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