CN112224102A - 一种智能汽车坐姿矫正背垫 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于智能汽车背垫领域，更具体地说是提供了一种智能汽车坐姿矫正背垫，其主要包括颈部靠垫本体、背部靠垫本体，颈部、背部以及腰部的银纳米线/聚二甲基硅氧烷柔性压力传感器薄膜，供电电池，红外检测部，USB充电模块，主控芯片电路板，条形温控袋以及导线。该发明专利以传统汽车靠垫为基础，增加了压力传感与红外传感模块，通过匹配的移动终端能够依靠编程对驾驶员坐姿信息进行实时监测并将数据可视化，温控袋的设计还可以对驾驶员背部温度进行调节以适应驾驶环境。既保证了靠垫的舒适与安全性，又增添了其智能性，长期使用可在一定程度上降低交通事故与身体疾病的发生率。
Description
技术领域
本发明适用于智能汽车背垫领域，更具体地说是提供了一种智能汽车坐姿矫正背垫。
背景技术
在高新科技与优异材料的迅猛发展下，与汽车相关的制造业技术也在日益革新。然而对于驾驶者来说，无论是驾驶价高的豪车或者是平价的普通代步车，在久坐或身体状态不好的情况下进行驾驶时，颈部、背部、腰部等重要部位都易产生不适或疲惫感，对于驾驶者本身与乘坐者都存在潜在的交通安全隐患，除此以外，若驾驶者经常驾驶车辆出行，不良坐姿习惯的长期累积会使颈椎与腰部的负担加重，不仅会使颈椎与腰部位置酸痛疲乏，若症状没有得到及时缓解，还会诱发更加严重的关节与肌肉类疾病。
现有的传统汽车背垫一般仅是对驾驶员背部提供柔软支撑作用，功能单一，无法对驾驶员的状态进行实时监测并提醒，缺乏智能性。与此同时，长时间使用传统汽车背垫无法改善驾驶员背部的疲劳状态，无法从数据可视化的角度帮助驾驶员及时调整坐姿与进行休息。
发明内容
本发明适用于智能汽车背垫领域，更具体地说是提供了一种智能汽车坐姿矫正背垫，其目的在于克服上述现有技术中传统汽车背垫无法将驾驶员驾驶状态进行数据可视化处理、无法实现驾驶员温度背部的合适调节、无法降低交通事故与身体疾病发生率以及缺乏使用智能性的缺点，为提高驾驶者座椅的安全、舒适与智能性，对此本专利公开了一种智能汽车坐姿矫正背垫。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种智能汽车坐姿矫正背垫，其主要包括颈部靠垫本体(14)、背部靠垫本体(15)，颈部银纳米线/聚二甲基硅氧烷柔性压力传感器薄膜(41)，背部银纳米线/聚二甲基硅氧烷柔性压力传感器薄膜(51)，腰部银纳米线/聚二甲基硅氧烷柔性压力传感器薄膜(61)，供电电池(7)，红外检测部(10)，USB充电模块(12)，主控芯片电路板(13)，条形温控袋(17)以及导线；其中，所述颈部靠垫本体(14)的正面中间装有颈部记忆棉枕本体(4)，所述颈部记忆棉枕本体(4)呈梯形状延伸成圆滑弧形面凸起，同时，其内部为两层结构，第一层为用于实时检测压力值的颈部纳米银线/聚二甲基硅氧烷柔性压力传感器薄膜(41)，第二层为颈部记忆棉填充物(42)，颈部靠垫本体(14)的背面设有可供连接的连接插销(1)，所述连接插销(1)分为公母头，由尼龙制连接带(2)与颈部靠垫本体连接(14)；所述颈部靠垫本体(14)与所述背部靠垫本体(16)通过尼龙制的带隔层连接带(3)相连，所述隔层连接带(3)内通有与颈部纳米银线/聚二甲基硅氧烷柔性压力传感器薄膜(41)电性相连的电线，所述背部靠垫本体(16)的正面中间上部装有背部记忆棉枕本体(5)，所述背部记忆棉枕本体(5)呈梯形状延伸成圆滑弧形面凸起，同时，其内部为两层结构，第一层为用于实时检测压力值的背部纳米银线/聚二甲基硅氧烷柔性压力传感器薄膜(51)，第二层为背部记忆棉填充物(52)，所述颈部靠垫本体(16)的背面设有两组分布均匀的可供连接的连接插销(1)，所述连接插销(1)分为公母头，由所述尼龙制连接带(2)与所述背部靠垫本体连接(16)，所述背部靠垫本体(16)正面左侧设有袋部(9)，所述左侧袋部(9)为可拆封口袋，其中装有供电电池(7)，所述供电电池(7)上设有电源开关(8)用于控制所述供电电池(7)通断，所述左侧袋部(9)与所述背部记忆棉枕本体(5)中间设有条形温控袋(17)，所述条形温控袋(17)为内部为保温涂层可的拆封密封口袋，可向其中装入冷凝水或温水控制背部温度高低。
优选的，所述背部靠垫本体(16)正面右侧同样对称设有袋部(9)，所述右侧袋部(9)为可拆封口袋，其中装有与所述供电电池(7)电性相连的主控电路板(13)，同样的，所述右侧袋部(9)与所述背部记忆棉枕本体(5)中间设有条形温控袋(17)，所述条形温控袋(17)为内部为保温涂层的可拆封密封口袋，可向其中装入冷凝水或温水控制背部温度高低。
优选的，所述背部靠垫本体(16)正面中间下侧设有腰部记忆棉本体(6)，所述腰部记忆棉枕本体(6)呈梯形状延伸成圆滑弧形面凸起，同时，其内部为两层结构，第一层为用于实时检测压力值的腰部纳米银线/聚二甲基硅氧烷柔性压力传感器薄膜(61)，第二层为腰部记忆棉填充物(62)。
优选的，所述背部记忆棉枕本体(5)与腰部记忆棉枕本体(6)中间设有红外检测部(10)，其中设有与主控电路板(13)电性相连的6个红外激光器(11)，所述红外激光器(11)可定时发射红外射线至反射接收域(22)检测驾驶员腰部与所述背部靠垫本体(5)的距离，同时，当检测信号不完整时自动断开电源以对所述供电电池(7)与汽车的用电安全起到保护作用。
优选的，所述背部记忆棉枕本体(5)右侧面下方设有USB充电模块(12)用于该汽车坐姿矫正背垫的长时间续航，固定魔术贴(15)位于背部记忆棉枕本体(5)下测中部用于将该汽车坐姿矫正背垫与汽车坐垫固定连接。
优选的，所述右侧袋部(9)中所述主控电路板(13)中装有主控芯片(23)，所述主控芯片(23)与放大电路(20)电性相连，所述放大电路(20)与所述滤波电路(21)电性相连，所述滤波电路(21)分别与所述颈部银纳米线/聚二甲基硅氧烷柔性压力传感器薄膜柔性压力传感器薄膜(41)、所述背部银纳米线/聚二甲基硅氧烷柔性压力传感器薄膜柔性压力传感器薄膜(51)、所述腰部银纳米线/聚二甲基硅氧烷柔性压力传感器薄膜柔性压力传感器薄膜(61)电性相连。
优选的，所述供电电池(7)通过与主控芯片(23)电性相连为其供电，所述USB充电模块(12)与所述供电电池(7)电性相连，在所述USB充电模块(12)连接电源后可为所述供电电池(7)充电。
优选的，所述主控电路板(13)包括所述主控芯片(23)，与所述主控芯片(23)电性相连的A/D转化模块(18)，与所述主控芯片(23)电性相连的放大电路(20)，与所述放大电路(20)电性相连的滤波电路(21)，与所述主控芯片(23)电性相连的蓝牙模块(19)。其中，所述红外检测部(10)中反射接受域(22)的信号通过A/D转化模块(18)将信号传输给所述主控芯片(23)，所述滤波电路(21)采集到的信号通过所述放大电路(20)放大传输至所述主控芯片(23)，所述蓝牙模块(19)与所述主控芯片(23)电性相连，所述放大电路(22)为三极管音频放大电路，所述滤波电路(23)为RC滤波电路。
本发明与现有技术相比，其有益效果体现在：
1.该背垫在颈部、背部、腰部、背部设有弧度适合的靠垫，同时可以做到对背部温度的调节改善驾驶员身体对车内温度的适应，舒适性好，支撑性强。
2.该背垫智能性好，对颈部、背部、腰部的靠垫内分别设有柔性压力传感器，传感器成本低、制备简单、灵敏度高且延伸弯曲能力极佳。
3.通过压力与红外传感设备联合监测驾驶员的驾驶状态并将数据可视化，实时提醒驾驶员矫正坐姿，保持警惕，为交通安全行驶提供了良好的检测方式，长期使用有助于改善使用者的驾驶习惯。
4.该背垫操作简单，外表时尚，供电模块与主控分设于各可拆袋部，检修方便。
5.当该背垫红外检测部无法采集到合适信号时会自动断电，具有省电与保护用电安全的效果。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明所示一种智能汽车坐姿矫正背垫的整体外观图；
图2是本发明所示一种智能汽车坐姿矫正背垫中颈部记忆棉枕头本体的内部结构图；
图3是本发明所示一种智能汽车坐姿矫正背垫中背部记忆棉枕头本体的内部结构图；
图4是本发明所示一种智能汽车坐姿矫正背垫中腰部记忆棉枕头本体的内部结构图；
图5是本发明所示一种智能汽车坐姿矫正背垫中红外检测部的模块组成图；
图6是本发明所示一种智能汽车坐姿矫正背垫的系统框图；
图7是本发明所示一种智能汽车坐姿矫正背垫系统运行流程图。
图中标号：连接插销(1)，连接带(2)，带隔层连接带(3)，颈部记忆棉枕本体(4)，颈部银纳米线/聚二甲基硅氧烷柔性压力传感器薄膜柔性压力传感器薄膜(41)，颈部记忆棉填充物(42)，背部记忆棉枕本体(5)，背部银纳米线/聚二甲基硅氧烷柔性压力传感器薄膜柔性压力传感器薄膜(51)，背部记忆棉填充物(52)，腰部记忆棉枕本体(6)，腰部银纳米线/聚二甲基硅氧烷柔性压力传感器薄膜柔性压力传感器薄膜(61)，腰部记忆棉填充物(62)，供电电池(7)，电源开关(8)，袋部(9)，红外检测部(10)，红外激光器(11)，USB充电模块(12)，主控电路板(13)，颈部靠垫整体(14)，固定魔术贴(15)，背部靠垫整体(16)，条形温控袋(17)，A/D转化模块(18)，蓝牙模块(19)，放大电路(20)，滤波电路(21)，反射接收域(22)，主控芯片(23)。
具体实施方式
下面结合附图1、附图2、附图3、附图4、附图5、附图6和附图7对本发明专利进行详细描述，以便技术人员理解。
请参阅图1-图7，上述中，具体的，该智能汽车坐姿矫正背垫，其包括颈部靠垫本体(14)、背部靠垫本体(15)，颈部银纳米线/聚二甲基硅氧烷柔性压力传感器薄膜(41)，背部银纳米线/聚二甲基硅氧烷柔性压力传感器薄膜(51)，腰部银纳米线/聚二甲基硅氧烷柔性压力传感器薄膜(61)，供电电池(7)，红外检测部(10)，USB充电模块(12)，主控芯片电路板(13)，条形温控袋(17)。其中，所述颈部靠垫本体(14)正面中间的颈部记忆棉枕本体(4)呈梯形状延伸成圆滑弧形面凸起，对头部提供舒适的支撑，同时，其内部为两层结构，第一层为颈部纳米银线/聚二甲基硅氧烷柔性压力传感器薄膜(41)，可用于实时检测驾驶员头部倚靠的压力值，并通过所述蓝牙模块(19)将压力信息传输至相匹配的移动终端，第二层为颈部记忆棉填充物(42)，分层设计方便用于对该所述颈部记忆棉枕本体(4)拆卸的检测与维护。为所述颈部靠垫本体(14)与背部靠垫本体(16)的背面设有可供连接的连接插销(1)，所述连接插销(1)分为公母头，通过将其两端接合使该智能汽车坐姿矫正背垫与车座固定。
用于连接所述颈部靠垫本体(14)与所述背部靠垫本体(16)通过尼龙制的带隔层连接带(3)相连，所述隔层连接带(3)内通有与颈部纳米银线/聚二甲基硅氧烷柔性压力传感器薄膜(41)电性相连的电线，尼龙制品本身的不导电性为驾驶员的安全提供了保障。
所述背部靠垫本体(16)中的背部记忆棉枕本体(5)呈梯形状延伸成圆滑弧形面凸起，对背部提供舒适的支撑，同时，其内部为两层结构，第一层为背部纳米银线/聚二甲基硅氧烷柔性压力传感器薄膜(51)，可用于实时检测驾驶员背部倚靠的压力值，并通过所述蓝牙模块(19)将压力信息传输至相匹配的移动终端，第二层为背部记忆棉填充物(52)，分层设计方便用于对该所述背部记忆棉枕本体(4)拆卸的检测与维护。
所述背部靠垫本体(16)正面左侧设有袋部(9)，所述左侧袋部(9)为可拆封口袋，其中装有供电电池(7)，所述供电电池(7)上设有电源开关(8)通过手指按压可用于控制所述供电电池(7)通断，所述左侧袋部(9)与所述背部记忆棉枕本体(5)中间设有条形温控袋(17)，所述条形温控袋(17)为内部为保温涂层的可拆封密封口袋，可根据驾驶员需要，向其中装入冷凝水或温水控制驾驶员背部温度高低，使驾驶员调整至最佳驾驶状态。
所述背部靠垫本体(16)正面右侧同样对称设有袋部(9)，所述右侧袋部(9)为可拆封口袋，其中装有与所述供电电池(7)电性相连的主控电路板(13)，所述主控电路板(13)中装有主控芯片(23)，同样的，所述右侧袋部(9)与所述背部记忆棉枕本体(5)中间设有条形温控袋(17)，所述条形温控袋(17)为内部为保温涂层的可拆封密封口袋，可向其中装入冷凝水或温水控制背部温度高低。
所述背部靠垫本体(16)正面中间的腰部记忆棉枕本体(6)呈梯形状延伸成圆滑弧形面凸起，对腰部提供舒适的支撑，同时，其内部为两层结构，第一层为腰部纳米银线/聚二甲基硅氧烷柔性压力传感器薄膜(41)，可用于实时检测驾驶员腰部倚靠的压力值，并通过所述蓝牙模块(19)将压力信息传输至相匹配的移动终端，第二层为腰部记忆棉填充物(62)，分层设计方便用于对该所述腰部记忆棉枕本体(6)拆卸的检测与维护。
所述背部记忆棉枕本体(5)与腰部记忆棉枕本体(6)中间设有红外检测部(10)，其中设有与主控电路板(13)电性相连的6个红外激光器(11)，所述红外激光器(11)可定时发射红外射线至反射接收域(22)检测驾驶员腰部与所述背部靠垫本体(5)的距离，同时，当检测信号不完整时自动断开电源以对所述供电电池(7)与汽车的用电安全起到保护作用。
所述背部记忆棉枕本体(5)右侧面下方设有USB充电模块(12)用于该汽车坐姿矫正背垫的长时间续航，固定魔术贴(15)位于背部记忆棉枕本体(5)下测中部用于将该汽车坐姿矫正背垫与汽车坐垫固定连接。
上述中，具体的，所述右侧袋部(9)中所述主控电路板(13)中装有主控芯片(23)，所述主控芯片(23)与放大电路(20)电性相连，所述放大电路(20)与所述滤波电路(21)电性相连，所述滤波电路(21)分别与所述颈部银纳米线/聚二甲基硅氧烷柔性压力传感器薄膜柔性压力传感器薄膜(41)、所述背部银纳米线/聚二甲基硅氧烷柔性压力传感器薄膜柔性压力传感器薄膜(51)、所述腰部银纳米线/聚二甲基硅氧烷柔性压力传感器薄膜柔性压力传感器薄膜(61)电性相连。所述供电电池(7)通过与主控芯片(23)电性相连为其供电，所述USB充电模块(12)与所述供电电池(7)电性相连，在所述USB充电模块(12)连接电源后可为所述供电电池(7)充电。
作为本发明的一个优选方案，所述主控电路板(13)包括所述主控芯片(23)，与所述主控芯片(23)电性相连的A/D转化模块(18)，与所述主控芯片(23)电性相连的放大电路(20)，与所述放大电路(20)电性相连的滤波电路(21)，与所述主控芯片(23)电性相连的蓝牙模块(19)。其中，所述红外检测部(10)中反射接受域(22)的信号通过A/D转化模块(18)将信号传输给所述主控芯片(23)，所述滤波电路(21)采集到的信号通过所述放大电路(20)放大传输至所述主控芯片(23)，所述蓝牙模块(19)与所述主控芯片(23)电性相连，所述放大电路(22)为三极管音频放大电路，所述滤波电路(23)为RC滤波电路。
作为本发明的一个优选方案，所述红外检测部(10)不仅可用于对驾驶者坐姿的实时检测，还能在无用户使用的情况下自动关机，既能省电，又能对所述供电电池(7)进行保护，保持车内的用电安全，延长电池使用寿命。
作为本发明的一个优选方案，所述颈部银纳米线/聚二甲基硅氧烷柔性压力传感器薄膜柔性压力传感器薄膜(41)、所述背部银纳米线/聚二甲基硅氧烷柔性压力传感器薄膜柔性压力传感器薄膜(51)、所述腰部银纳米线/聚二甲基硅氧烷柔性压力传感器薄膜柔性压力传感器薄膜(61)中都均匀分布若干阵列压力点，通过各压力点检测到不同程度的压力信号可以由通过所述蓝牙模块(19)与移动终端设备进行配对后，实时检测驾驶员颈部、腰部、背部的压力大小与压力分布情况。
作为本发明的一个优选方案，该智能汽车坐姿矫正背垫制作简单，成本较低，易实现产业化生产，而且所述红外检测部(10)编程逻辑简单，无需复杂操作，通过6个红外激光器(11)发射激光通过人体反射至所述红外检测部(10)，当检测到4个及以上信号时进行A/D信号转化输出距离参数并对其标准差进行判断，若不符合要求则输出“请调整坐姿”，若符合要求则继续提醒“请保持坐姿”并将其与标准设定值进行比较，符合标准则判定“坐姿标准”，不符合标准则输出“请调整坐姿”，当未检测4个及以上信号时则输出“无人状态”并关机，同时，通过所述蓝牙模块(19)即可从所匹配的移动终端获得坐姿与颈部、背部、腰部的压力大小与分布情况。
本发明专利的有益效果是，
1.该背垫在颈部、背部、腰部、背部设有弧度适合的靠垫，同时可以做到对背部温度的调节改善驾驶员身体对车内温度的适应，舒适性好，支撑性强；
2.该背垫智能性好，对颈部、背部、腰部的靠垫内分别设有柔性压力传感器，传感器成本低、制备简单、灵敏度高且延伸弯曲能力极佳；
3.通过压力与红外传感设备联合监测驾驶员的驾驶状态并将数据可视化，实时提醒驾驶员矫正坐姿，保持警惕，为交通安全行驶提供了良好的检测方式，长期使用有助于改善使用者的驾驶习惯；
4.该背垫操作简单，外表时尚，供电模块与主控分设于各可拆袋部，检修方便；
5.当该背垫红外检测部无法采集到合适信号时会自动断电，具有省电与保护用电安全的效果。
Claims (8)
1.一种智能汽车坐姿矫正背垫，其特征在于，主要包括颈部靠垫本体、背部靠垫本体，颈部银纳米线/聚二甲基硅氧烷柔性压力传感器薄膜，背部银纳米线/聚二甲基硅氧烷柔性压力传感器薄膜，腰部银纳米线/聚二甲基硅氧烷柔性压力传感器薄膜，供电电池，红外检测部，USB充电模块，主控芯片电路板，条形温控袋以及导线；其中，所述颈部靠垫本体的正面中间装有颈部记忆棉枕本体，所述颈部记忆棉枕本体呈梯形状延伸成圆滑弧形面凸起，同时，其内部为两层结构，第一层为用于实时检测压力值的颈部纳米银线/聚二甲基硅氧烷柔性压力传感器薄膜，第二层为颈部记忆棉填充物，颈部靠垫本体的背面设有可供连接的连接插销，所述连接插销分为公母头，由尼龙制连接带与颈部靠垫本体连接；所述颈部靠垫本体与所述背部靠垫本体通过尼龙制的带隔层连接带相连，所述隔层连接带内通有与颈部纳米银线/聚二甲基硅氧烷柔性压力传感器薄膜电性相连的电线，所述背部靠垫本体的正面中间上部装有背部记忆棉枕本体，所述背部记忆棉枕本体呈梯形状延伸成圆滑弧形面凸起，同时，其内部为两层结构，第一层为用于实时检测压力值的背部纳米银线/聚二甲基硅氧烷柔性压力传感器薄膜，第二层为背部记忆棉填充物，所述颈部靠垫本体的背面设有两组分布均匀的可供连接的连接插销，所述连接插销分为公母头，由所述尼龙制连接带与所述背部靠垫本体连接，所述背部靠垫本体正面左侧设有袋部，所述左侧袋部为可拆封口袋，其中装有供电电池，所述供电电池上设有电源开关用于控制所述供电电池通断，所述左侧袋部与所述背部记忆棉枕本体中间设有条形温控袋，所述条形温控袋为内部为保温涂层的可拆封密封口袋，可向其中装入冷凝水或温水控制背部温度高低。
2.如权利要求1所述的智能汽车坐姿矫正背垫，其特征在于，所述背部靠垫本体正面右侧同样对称设有袋部，所述右侧袋部为可拆封口袋，其中装有与所述供电电池电性相连的主控电路板，同样的，所述右侧袋部与所述背部记忆棉枕本体中间设有条形温控袋，所述条形温控袋为内部为保温涂层的可拆封密封口袋，可向其中装入冷凝水或温水控制背部温度高低。
3.如权利要求1所述的智能汽车坐姿矫正背垫，其特征在于，所述背部靠垫本体正面中间下侧设有腰部记忆棉本体，所述腰部记忆棉枕本体呈梯形状延伸成圆滑弧形面凸起，同时，其内部为两层结构，第一层为用于实时检测压力值的腰部纳米银线/聚二甲基硅氧烷柔性压力传感器薄膜，第二层为腰部记忆棉填充物。
4.如权利要求1所述的智能汽车坐姿矫正背垫，其特征在于，所述背部记忆棉枕本体与腰部记忆棉枕本体中间设有红外检测部，其中设有与主控电路板电性相连的6个红外激光器，所述红外激光器可定时发射红外射线至反射接收域检测驾驶员腰部与所述背部靠垫本体的距离，同时，当检测信号不完整时自动断开电源以对所述供电电池与汽车的用电安全起到保护作用。
5.如权利要求1所述的智能汽车坐姿矫正背垫，其特征在于，所述背部记忆棉枕本体右侧面下方设有USB充电模块用于该汽车坐姿矫正背垫的长时间续航，固定魔术贴位于背部记忆棉枕本体下测中部用于将该汽车坐姿矫正背垫与汽车坐垫固定连接。
6.如权利要求1所述的智能汽车坐姿矫正背垫，其特征在于，所述右侧袋部中所述主控电路板中装有主控芯片，所述主控芯片与放大电路电性相连，所述放大电路与所述滤波电路电性相连，所述滤波电路分别与所述颈部银纳米线/聚二甲基硅氧烷柔性压力传感器薄膜柔性压力传感器薄膜、所述背部银纳米线/聚二甲基硅氧烷柔性压力传感器薄膜柔性压力传感器薄膜、所述腰部银纳米线/聚二甲基硅氧烷柔性压力传感器薄膜柔性压力传感器薄膜电性相连。
7.如权利要求1所述的智能汽车坐姿矫正背垫，其特征在于，所述供电电池通过与主控芯片电性相连为其供电，所述USB充电模块与所述供电电池电性相连，在所述USB充电模块连接电源后可为所述供电电池充电。
8.如权利要求1所述的智能汽车坐姿矫正背垫，其特征在于，所述主控电路板包括所述主控芯片，与所述主控芯片电性相连的A/D转化模块，与所述主控芯片电性相连的放大电路，与所述放大电路电性相连的滤波电路，与所述主控芯片电性相连的蓝牙模块；其中，所述红外检测部中反射接受域的信号通过A/D转化模块将信号传输给所述主控芯片，所述滤波电路采集到的信号通过所述放大电路放大传输至所述主控芯片，所述蓝牙模块与所述主控芯片电性相连，所述放大电路为三极管音频放大电路，所述滤波电路为RC滤波电路。
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