CN112214017A - 基于vr技术的巡查机器人巡视监督系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于VR技术的巡查机器人巡视监督系统，该巡视监督系统包括巡查机器人、处理模块和执行模块，使用安全方便，利用第一转角传感器、第二转角传感器对巡查头水平转动角度和竖直转动角度进行检测，利用距离传感器对巡查点与故障点之间的距离进行检测，可以有效的确认故障点的具体高度、距离巡查机器人的水平距离、距离巡查路线的最近点距离，使得维修人员可以选择最佳前往维修的路线，可以大大的节约维修的时间，同时，可以根据故障点的具体高度、距离巡查机器人的水平距离、距离巡查路线的最近点距离等信息，确定所需要配备的工具，使得可以减轻维修人员的负担，可以有效的提高故障检测和维修的效率。

Description

基于VR技术的巡查机器人巡视监督系统

技术领域

本发明涉及VR技术领域，具体是一种基于VR技术的巡查机器人巡视监督系统。

背景技术

VR的中文意思就是虚拟现实，利用VR技术建立虚拟场景，使用者佩戴VR眼镜，就会有身临其境的感觉，随着VR技术的不断发展，应用的领域也越来越广泛，在电力系统中，VR技术被用来对变电站的电力线路进行巡查监督，使得工作人员可以不用去现场就可以对电力线路进行检查，但是现有的基于VR技术的巡查监督系统在使用时存在以下问题：1、现有的基于VR技术的巡查监督系统在使用时，当巡查出故障点之后，只能够对故障点的大致位置进行标注，然后派遣工作人员前去检修，而工作人员由于不知道具体位置以及故障点的具体高度，导致工作人员前往检修时无法得知故障点的具体位置，使得工作人员无法选择最近的路线前去维修，并且，检修人员也无法得知对故障点的检修需要携带哪些维修工具，如果带上所有的检修工具，会大大增大检修人员的工作负担；

2、现有的基于VR技术的巡查监督系统在使用时，都是运用巡查机器人进行巡查监督，现有的巡查机器人在进行巡查时，如果遇到下雪天气，路面积雪的情况，巡查机器人的行进会发生困难，影响巡查的进度；

所以，人们急需一种基于VR技术的巡查机器人巡视监督系统来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于VR技术的巡查机器人巡视监督系统，以解决现有技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于VR技术的巡查机器人巡视监督系统，该巡视监督系统包括巡查机器人、处理模块和执行模块；

所述巡查机器人用于进行巡视督查，所述处理模块用于在巡查机器人巡视督查过程中对其采集的各项数据进行处理，所述执行模块用于执行处理模块处理数据之后的操作；

所述巡查机器人的输出端电性连接处理模块的输入端，所述处理模块的输出端电性连接执行模块的输入端。

根据上述技术方案，所述巡查机器人包括采集模块和定位模块；

所述采集模块用于对巡视督查的各项数据进行采集，所述定位模块用于对巡查机器人的位置进行定位，便于确定巡查机器人巡查之后的故障发生点，使得工作人员可以最快时间赶往现场进行检修；

所述采集模块和定位模块的输出端均电性连接处理模块和执行模块的输入端。

根据上述技术方案，所述采集模块包括第一转角传感器、第二转角传感器、距离传感器和巡查头；

所述第一转角传感器用于检测巡查机器人进行故障点巡查时的水平转动角度，所述第二转角传感器用于检测巡查机器人进行故障点巡查时的竖直转动角度，所述距离传感器用于检测故障点与巡查机器人之间的距离，所述巡查头用于对可能发生的故障点进行智能检测；

所述第一转角传感器、第二转角传感器、距离传感器和巡查头均电性连接处理模块的输入端；

所述定位模块还包括北斗定位单元，所述北斗定位单元用于对巡查机器人的实时位置进行定位，使得可以在巡查路线图上进行显示；

所述北斗定位单元的输出端电性连接执行模块的输入端。

根据上述技术方案，所述处理模块包括PLC控制器、图像处理单元、3D建模单元和VR处理单元；

所述PLC控制器用于接收采集模块所采集的各项数据，运用算法对数据进行计算，确认故障点的三维数据和位置，所述图像处理单元用于对采集模块所采集的图像信息进行处理和分析，所述3D建模单元用于对图像处理单元处理之后的图像进行3D建模，所述VR处理单元用于利用VR技术将3D建模之后的模型转化成VR影像；

所述PLC控制器电性连接第一转角传感器、第二转角传感器和距离传感器，所述图像处理单元电性连接巡查头，所述图像处理单元的输出端电性连接3D建模单元的输入端，所述3D建模单元的输出端电性连接VR处理单元的输入端。

根据上述技术方案，所述执行模块包括位置标记单元、显示报警单元、VR显示单元、VR眼镜和自动切换单元；

所述位置标记单元用于对巡查机器人所巡查处的故障点进行位置标记，位置标记信息包括具体位置、高度、距离巡查机器人的位置以及仰角信息，所述显示报警单元用于当巡查机器人检测出故障点时，所述显示报警单元在故障点上进行闪烁显示报警，所述VR显示单元用于对VR处理单元处理之后的VR影响进行显示，所述VR眼镜用于给巡查者佩戴，可以对现场情况进行眼见为实的体验，所述自动切换单元用于对巡查机器人的驾驶状态进行切换，所述自动切换单元包括自动驾驶单元和手动驾驶单元，当使用VR眼镜时，利用手动驾驶单元进行手动驾驶，使得可以根据使用者的实际情况操控巡查机器人对不同的位置进行巡视督查，当不使用VR眼镜时，利用自动驾驶单元进行自动驾驶，按照原先制定路线进行驾驶和巡视督查；

所述位置标记单元与PLC控制器电性连接，所述位置标记单元的输出端电性连接显示报警单元的输入端，所述VR显示单元与VR处理单元电性连接。

根据上述技术方案，所述巡查机器人还包括移动体、固定座、水平旋转座、支撑杆、纵向旋转座、巡查头、安装部件和铲雪部件；

所述移动体上方安装有固定座，所述固定座上方转动安装有水平旋转座，所述水平旋转座利用驱动电机提供动力进行转动，所述水平旋转座内部还安装有第一转角传感器，所述水平旋转座上方固定安装有支撑杆，所述支撑杆上方固定安装有纵向旋转座，所述纵向旋转座两侧转动安装有巡查头，所述巡查头一侧安装有第二转角传感器，所述巡查头下方还安装有距离传感器，所述移动体一端设置有安装部件，所述移动体一端通过安装部件安装有铲雪部件。

根据上述技术方案，所述安装部件包括第一安装座、第二安装座和固定套；

所述第一安装座与移动体之间固定连接，所述第一安装座一侧安装有第二安装座，所述第一安装座与第二安装座之间通过固定套固定连接。

根据上述技术方案，所述第一安装座包括固定板、第一固定卡槽、限位座和限位卡槽；

所述固定板通过固定螺丝与移动体固定连接，所述固定板上方一侧开设有第一固定卡槽，所述固定板另一侧固定安装有限位座，所述限位座底端开设有限位卡槽；

所述第二安装座包括安装板、第二固定卡槽、限位板和限位凸块；

所述安装板顶端开设有第二固定卡槽，所述安装板一侧安装有限位板，所述限位板底端安装有限位凸块，所述限位板和限位凸块与限位卡槽相互配合。

根据上述技术方案，所述铲雪部件包括铲雪板、加热腔室、加热管、挡雪板、移动轮、铲雪面、挡雪面、连接线；

所述铲雪板内部开设有加热腔室，所述加热腔室内部安装有加热管，所述铲雪板一端为挡雪板，所述铲雪板底端前端嵌入安装有移动轮，所述铲雪板上表面两侧为铲雪面，所述挡雪板一侧设置为挡雪面，所述铲雪面与挡雪面之间的夹角为九十度，所述铲雪面与水平面的夹角为30-45度，所述挡雪面与竖直平面的夹角为15-30度，所述加热管通过连接线与移动体的移动电源连接。

根据上述技术方案，所述第一转角传感器检测转动角度为θ，所述第二转角传感器检测转动角度为α，所述距离传感器检测的巡查机器人记录故障点的距离为L；

根据公式：

H＝sinα*L；

其中，H表示故障点的高度；

根据公式：

X＝cos α*L；

其中，X表示巡查机器人距离故障点的水平距离；

根据公式：

Z＝sinθ*X；

其中，Z表示巡查机器人巡查路线距离故障点最近的距离；

根据公式；

其中，Y表示巡查机器人与巡查路线中距离故障点最近点之间的距离。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、利用第一转角传感器、第二转角传感器对巡查头水平转动角度和竖直转动角度进行检测，利用距离传感器对巡查有与故障点之间的距离进行检测，可以有效的确认故障点的具体高度、距离巡查机器人的水平距离、距离巡查路线的最近点距离，使得维修人员可以选择最佳前往维修的路线，可以大大的节约维修的时间，同时，可以根据故障点的具体高度、距离巡查机器人的水平距离、距离巡查路线的最近点距离等信息，确定所需要配备的工具，使得可以减轻维修人员的负担，可以有效的提高故障检测和维修的效率。

2、设置有自动切换单元，使得可以对巡查机器人的驾驶方式进行选择，使得可以根据实际情况进行选择，大大的提高了系统的适用性，增加了选择性。

3、设置有铲雪部件，利用铲雪部件可以在路面积雪情况时，很好的对巡查机器人进行巡查路面的积雪进行铲除，可以有效的提高巡查机器人的巡查效率，同时，利用挡雪板，可以对铲除的积雪进行阻挡，避免积雪再次堆积在巡查机器人的巡查路线上，同时，利用铲雪面和挡雪面之间的夹角，以及铲雪面与水平面的夹角，挡雪面与竖直平面的夹角，可以有效的避免积雪在铲雪面和挡雪面表面堆积，使得积雪可以从挡雪面与铲雪面之间的连接处流走，并且，利用加热腔室和加热管对铲雪板进行加热，进一步防止了积雪的堆积，减小了巡查机器人前进的负载，延长了巡查机器人巡查的路线长度。

4、利用安装部件，可以方便对铲雪部件进行固定安装和拆卸，使得在不使用时可以对其进行拆卸，减轻了巡查机器人的负担，并且，利用第一安装板和第二安装板进行安装，利用固定套进行固定，使得安装和拆卸更加的方便快捷。

附图说明

图1为本发明一种基于VR技术的巡查机器人巡视监督系统的模块组成结构示意图；

图2为本发明一种基于VR技术的巡查机器人巡视监督系统的数据传输连接关系示意图；

图3为本发明一种基于VR技术的巡查机器人巡视监督系统的VR显示连接关系示意图；

图4为本发明一种基于VR技术的巡查机器人巡视监督系统的巡查机器人结构示意图；

图5为本发明一种基于VR技术的巡查机器人巡视监督系统安装部件和铲雪部件的结构示意图；

图6为本发明一种基于VR技术的巡查机器人巡视监督系统移动轮的安装结构示意图；

图7为本发明一种基于VR技术的巡查机器人巡视监督系统安装部件的结构示意图；

图8为本发明一种基于VR技术的巡查机器人巡视监督系统铲雪部件内部的结构示意图；

图9为本发明一种基于VR技术的巡查机器人巡视监督系统第一转角传感器的距离表示示意图；

图10为本发明一种基于VR技术的巡查机器人巡视监督系统第二转角传感器的距离表示示意图。

1、移动体；2、固定座；3、水平旋转座；4、支撑杆；5、纵向旋转座；6、巡查头；7、安装部件；

701、第一安装座；7011、固定板；7012、第一固定卡槽；7013、限位座；7014、限位卡槽；

702、第二安装座；7021、安装板；7022、第二固定卡槽；7023、限位板；7024、限位凸块；

703、固定套；

8、铲雪部件；801、铲雪板；802、加热腔室；803、加热管；804、挡雪板；805、移动轮；806、铲雪面；807、挡雪面；808、连接线。

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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-3所示，一种基于VR技术的巡查机器人巡视监督系统，该巡视监督系统包括巡查机器人、处理模块和执行模块；

巡查机器人用于进行巡视督查，处理模块用于在巡查机器人巡视督查过程中对其采集的各项数据进行处理，执行模块用于执行处理模块处理数据之后的操作；

巡查机器人的输出端电性连接处理模块的输入端，处理模块的输出端电性连接执行模块的输入端。

巡查机器人包括采集模块和定位模块；

采集模块用于对巡视督查的各项数据进行采集，定位模块用于对巡查机器人的位置进行定位，便于确定巡查机器人巡查之后的故障发生点，使得工作人员可以最快时间赶往现场进行检修；

采集模块和定位模块的输出端均电性连接处理模块和执行模块的输入端。

采集模块包括第一转角传感器、第二转角传感器、距离传感器和巡查头6；

第一转角传感器用于检测巡查机器人进行故障点巡查时的水平转动角度，第二转角传感器用于检测巡查机器人进行故障点巡查时的竖直转动角度，距离传感器用于检测故障点与巡查机器人之间的距离，巡查头6用于对可能发生的故障点进行智能检测；

第一转角传感器、第二转角传感器、距离传感器和巡查头6均电性连接处理模块的输入端；定位模块还包括北斗定位单元，北斗定位单元用于对巡查机器人的实时位置进行定位，使得可以在巡查路线图上进行显示；

北斗定位单元的输出端电性连接执行模块的输入端。

处理模块包括PLC控制器、图像处理单元、3D建模单元和VR处理单元；

PLC控制器用于接收采集模块所采集的各项数据，运用算法对数据进行计算，确认故障点的三维数据和位置，图像处理单元用于对采集模块所采集的图像信息进行处理和分析，3D建模单元用于对图像处理单元处理之后的图像进行3D建模，VR处理单元用于利用VR技术将3D建模之后的模型转化成VR影像；

PLC控制器电性连接第一转角传感器、第二转角传感器和距离传感器，图像处理单元电性连接巡查头6，图像处理单元的输出端电性连接3D建模单元的输入端，3D建模单元的输出端电性连接VR处理单元的输入端。

执行模块包括位置标记单元、显示报警单元、VR显示单元、VR眼镜和自动切换单元；

位置标记单元用于对巡查机器人所巡查处的故障点进行位置标记，位置标记信息包括具体位置、高度、距离巡查机器人的位置以及仰角信息，显示报警单元用于当巡查机器人检测出故障点时，显示报警单元在故障点上进行闪烁显示报警，VR显示单元用于对VR处理单元处理之后的VR影响进行显示，VR眼镜用于给巡查者佩戴，可以对现场情况进行眼见为实的体验，自动切换单元用于对巡查机器人的驾驶状态进行切换，自动切换单元包括自动驾驶单元和手动驾驶单元，当使用VR眼镜时，利用手动驾驶单元进行手动驾驶，使得可以根据使用者的实际情况操控巡查机器人对不同的位置进行巡视督查，当不使用VR眼镜时，利用自动驾驶单元进行自动驾驶，按照原先制定路线进行驾驶和巡视督查；

位置标记单元与PLC控制器电性连接，位置标记单元的输出端电性连接显示报警单元的输入端，VR显示单元与VR处理单元电性连接。

如图4-8所示，巡查机器人还包括移动体1、固定座2、水平旋转座3、支撑杆4、纵向旋转座5、巡查头6、安装部件7和铲雪部件8；

移动体1上方安装有固定座2，固定座2上方转动安装有水平旋转座3，水平旋转座3利用驱动电机提供动力进行转动，水平旋转座3内部还安装有第一转角传感器，水平旋转座3上方固定安装有支撑杆4，支撑杆4上方固定安装有纵向旋转座5，纵向旋转座5两侧转动安装有巡查头6，巡查头6一侧安装有第二转角传感器，巡查头6下方还安装有距离传感器，移动体1一端设置有安装部件7，移动体1一端通过安装部件7安装有铲雪部件8。

安装部件7包括第一安装座701、第二安装座702和固定套703；

第一安装座701与移动体1之间固定连接，第一安装座701一侧安装有第二安装座702，第一安装座701与第二安装座702之间通过固定套703固定连接。

第一安装座701包括固定板7011、第一固定卡槽7012、限位座7013和限位卡槽7014；

固定板7011通过固定螺丝与移动体1固定连接，固定板7011上方一侧开设有第一固定卡槽7012，固定板7011另一侧固定安装有限位座7013，限位座7013底端开设有限位卡槽7014；

第二安装座702包括安装板7021、第二固定卡槽7022、限位板7023和限位凸块7024；

安装板7021顶端开设有第二固定卡槽7022，安装板7021一侧安装有限位板7023，限位板7023底端安装有限位凸块7024，限位板7023和限位凸块7024与限位卡槽7014相互配合。

铲雪部件8包括铲雪板801、加热腔室802、加热管803、挡雪板804、移动轮805、铲雪面806、挡雪面807、连接线808；

铲雪板801内部开设有加热腔室802，加热腔室802内部安装有加热管803，铲雪板801一端为挡雪板804，铲雪板801底端前端嵌入安装有移动轮805，铲雪板801上表面两侧为铲雪面806，挡雪板804一侧设置为挡雪面807，铲雪面806与挡雪面807之间的夹角为九十度，铲雪面806与水平面的夹角为30-45度，挡雪面807与竖直平面的夹角为15-30度，加热管803通过连接线808与移动体1的移动电源连接。

如图9-10所示，第一转角传感器检测转动角度为θ，第二转角传感器检测转动角度为α，距离传感器检测的巡查机器人记录故障点的距离为L；

根据公式：

H＝sinα*L；

其中，H表示故障点的高度；

根据公式：

X＝cosα*L；

其中，X表示巡查机器人距离故障点的水平距离；

根据公式：

Z＝sinθ*X；

其中，Z表示巡查机器人巡查路线距离故障点最近的距离；

根据公式；

其中，Y表示巡查机器人与巡查路线中距离故障点最近点之间的距离。

实施例一：

第一转角传感器转动角度θ＝30度，第二转角传感器转动角度α＝45度，距离传感器的测量距离L＝50m；

根据公式：

H＝sinα*L＝35.36m；

其中，H＝35.35m表示故障点的高度；

根据公式：

X＝cosα*L＝35.36m

其中，X＝35.36m表示巡查机器人距离故障点的水平距离；

根据公式：

Z＝sinθ*X＝17.68m

其中，Z＝17.68m表示巡查机器人巡查路线距离故障点最近的距离；

根据公式；

其中，Y＝30.62m表示巡查机器人与巡查路线中距离故障点最近点之间的距离。

实施例二：

第一转角传感器转动角度θ＝20度，第二转角传感器转动角度α＝35度，距离传感器的测量距离L＝30m；

根据公式：

H＝sinα*L＝17.21m；

其中，H＝11.21m表示故障点的高度；

根据公式：

X＝cosα*L＝24.57m；

其中，X＝24.57m表示巡查机器人距离故障点的水平距离；

根据公式：

Z＝sinθ*X＝8.4m；

其中，Z＝8.4m示巡查机器人巡查路线距离故障点最近的距离；

根据公式；

其中，Y＝23.08m表示巡查机器人与巡查路线中距离故障点最近点之间的距离。

本发明的工作原理：在使用巡查机器人进行巡视督查时，利用巡查头6对电力线路进行检查，并进行画面的拍摄，利用驱动电机提供动力，对水平旋转座3和纵向旋转座5进行转动，使得可以进行全方位的巡视和督查，当下雪天气时，路面积雪，巡查机器人无法行进，此时，将第二安装座702的限位板7023和限位凸块7024插入第一安装座701的限位卡槽7014中，然后将固定套703套接在第一固定卡槽7012和第二固定卡槽7022外侧，即完成了对铲雪部件8的固定安装，当进行铲雪时，利用铲雪板801上表面的铲雪面806将积雪铲向两侧，同时，利用挡雪板804对积雪进行阻挡，避免积雪再次回归巡查机器人行驶路线，同时，利用加热腔室802和加热管803，可以对铲雪板801进行加热，可以有效的防止积雪在铲雪板801的铲雪面806表面堆积，同时，由于挡雪面807与竖直平面呈现一定的角度，使得积雪不会在铲雪面806上堆积，会从铲雪面806与挡雪面807之间的缝隙流走，减轻了巡查机器人在铲雪时的负担。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (1)

1.一种基于VR技术的巡查机器人巡视监督系统，其特征在于：该巡视监督系统包括巡查机器人、处理模块和执行模块；

所述巡查机器人用于进行巡视督查，所述处理模块用于在巡查机器人巡视督查过程中对其采集的各项数据进行处理，所述执行模块用于执行处理模块处理数据之后的操作；

所述巡查机器人的输出端电性连接处理模块的输入端，所述处理模块的输出端电性连接执行模块的输入端；

所述巡查机器人包括采集模块和定位模块；

所述采集模块用于对巡视督查的各项数据进行采集，所述定位模块用于对巡查机器人的位置进行定位；

所述采集模块和定位模块的输出端均电性连接处理模块和执行模块的输入端；

所述采集模块包括第一转角传感器、第二转角传感器、距离传感器和巡查头(6)；

所述第一转角传感器用于检测巡查机器人进行故障点巡查时的水平转动角度，所述第二转角传感器用于检测巡查机器人进行故障点巡查时的竖直转动角度，所述距离传感器用于检测故障点与巡查机器人之间的距离，所述巡查头(6)用于对可能发生的故障点进行智能检测；

所述第一转角传感器、第二转角传感器、距离传感器和巡查头(6)均电性连接处理模块的输入端；

所述定位模块还包括北斗定位单元，所述北斗定位单元用于对巡查机器人的实时位置进行定位；

所述北斗定位单元的输出端电性连接执行模块的输入端；

所述第一转角传感器检测转动角度为θ，

所述第二转角传感器检测转动角度为α，

所述距离传感器检测的巡查机器人记录故障点的距离为L；

根据公式：

H＝sinα*L；

其中，H表示故障点的高度；

根据公式：

X＝cosα*L；

其中，X表示巡查机器人距离故障点的水平距离；

根据公式：

Z＝sinθ*X；

其中，Z表示巡查机器人巡查路线距离故障点最近的距离；

根据公式；

其中，Y表示巡查机器人与巡查路线中距离故障点最近点之间的距离；

所述处理模块包括PLC控制器、图像处理单元、3D建模单元和VR处理单元；

所述PLC控制器用于接收采集模块所采集的各项数据，运用算法对数据进行计算，确认故障点的三维数据和位置，所述图像处理单元用于对采集模块所采集的图像信息进行处理和分析，所述3D建模单元用于对图像处理单元处理之后的图像进行3D建模，所述VR处理单元用于利用VR技术将3D建模之后的模型转化成VR影像；

所述PLC控制器电性连接第一转角传感器、第二转角传感器和距离传感器，所述图像处理单元电性连接巡查头(6)，所述图像处理单元的输出端电性连接3D建模单元的输入端，所述3D建模单元的输出端电性连接VR处理单元的输入端；

所述执行模块包括位置标记单元、显示报警单元、VR显示单元、VR眼镜和自动切换单元；所述位置标记单元用于对巡查机器人所巡查处的故障点进行位置标记，所述显示报警单元用于当巡查机器人检测出故障点时，所述显示报警单元在故障点上进行闪烁显示报警，所述VR显示单元用于对VR处理单元处理之后的VR影响进行显示，所述VR眼镜用于给巡查者佩戴，所述自动切换单元用于对巡查机器人的驾驶状态进行切换，所述自动切换单元包括自动驾驶单元和手动驾驶单元，当使用VR眼镜时，利用手动驾驶单元进行手动驾驶，使得可以根据使用者的实际情况操控巡查机器人对不同的位置进行巡视督查，当不使用VR眼镜时，利用自动驾驶单元进行自动驾驶，按照原先制定路线进行驾驶和巡视督查；

所述位置标记单元与PLC控制器电性连接，所述位置标记单元的输出端电性连接显示报警单元的输入端，所述VR显示单元与VR处理单元电性连接。

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