CN112466057A - 基于人脸识别和语音识别的交互式认证取件系统 - Google Patents

基于人脸识别和语音识别的交互式认证取件系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于人脸识别和语音识别的交互式认证取件系统，包括图像采集模块、人脸识别模块、声纹采集模块、声纹识别模块、随机口令模块、后台管理系统模块、显示模块、亲情系统模块，本发明的有益效果在于：通过人脸识别和语音识别的交互式认证，避免了传统取件方式中可能因输错取件码、系统识别手机号码错误将取件码发给他人、手机没电耽误了取件时间，从而造成个人损失的情况，同时，通过亲情系统模块可绑定其他亲情取件人，这一设置不仅解决人们在出差以及其他情况下导致的无法及时取件问题，还避免了因寄存超时而产生的不必要的费用，及时释放了公共资源，使取件方式变得更加合理以及智能化、人性化。

Description

基于人脸识别和语音识别的交互式认证取件系统
技术领域
本发明涉及智能取件技术领域，具体为一种基于人脸识别和语音识别的交互式认证取件系统。
背景技术
随着近些年来电子商务的飞速发展以及各类电商平台的迅速崛起，网络购物已成为一种新兴的、顺应时代潮流的购物方式，并且逐渐成为人们日常生活中必不可少的一部分，因其操作简单、快捷方便，网购人群也在不断扩大，在如此的大环境形势下，带来的是快递物流业的迅速发展，其服务于因网购而产生的货物运输，在满足了人们网购需求的同时，也促进了电子商务的发展，智能快递柜就是随着快递业不断发展而新生的事物。
然而智能快递柜在为人们带来生活便捷的同时，也存在着诸多隐患与不足，现有的智能快递柜的取件系统多采用取件码形式进行取件，若输错取件码，就有可能打开别人的柜子而导致他人取件码失效的情况；取件系统自动识别手机号码出现问题，同时快递员可能因为赶时间而没有去确认手机号码，而导致取件系统错将取件码发给其他人，他人凭取件码取走物品，给人们带来经济损失以及不好的购物体验；利用手机扫码进行取件也是现有的取件方式之一，但是在现实生活中，往往会遇到手机没电关机的情况，导致延误了取件时间；智能快递柜的取件系统设有取件期限，若超过期限，会按小时收费，人们在工作中会时常面临出差以及其他无法及时取件的情况，这样一来不仅因取件超时而产生不必要的费用，而且占用了公共资源。
基于上述问题，亟待提出一种基于人脸识别和语音识别的交互式认证取件系统，可避免因输错取件码、系统识别手机号码错误将取件码发给他人、手机没电耽误取件时间，造成个人损失的情况，同时，还可解决人们在出差以及其他情况下而导致的无法及时取件问题，避免了因寄存超时而产生的不必要的费用，及时释放了公共资源。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于人脸识别和语音识别的交互式认证取件系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于人脸识别和语音识别的交互式认证取件系统，包括图像采集模块、人脸识别模块、声纹采集模块、声纹识别模块、随机口令模块、后台管理系统模块、显示模块、亲情系统模块，所述后台管理系统模块用于存储快件信息以及在用户注册时采集到的人脸图像信息和声纹频谱信息，所述图像采集模块与人脸识别模块分别用于取件时对取件人的人脸图像信息采集以及人脸图像信息识别，所述注册时采集到的人脸图像信息为第一人脸图像信息，取件时采集到的人脸图像信息为第二人脸图像信息，所述声纹采集模块与声纹识别模块分别用于取件时对取件人的声纹信息采集以及声纹信息识别，所述注册时采集到的声纹频谱信息为第一声纹频谱信息，取件时采集到的声纹频谱信息为第二声纹频谱信息，人脸识别模块和语音识别模块的交互式认证在解决传统取件方式弊端的同时还保障了快件的安全性，所述随机口令模块用于生成取件时的随机组合口令，该组合口令的随机性可有效避免他人盗用用户录音，保障了本系统的安全性，所述显示模块用于显示快件信息以及用户操作指引，所述亲情系统模块用于绑定亲情取件人。
进一步的，所述交互式认证取件系统的取件方法包括以下步骤：
S1：用户注册，图像采集模块与声纹采集模块分别采集第一人脸图像信息以及第一声纹频谱信息，将其存入后台管理系统模块；
S2：用户根据显示模块的操作指引，选择取件，由图像采集模块对用户进行人脸图像采集，并由人脸识别模块将现场采集到的第二人脸图像信息与后台管理系统模块中存储的第一人脸图像信息进行对比；
S3：通过对比获得第二人脸图像信息与第一人脸图像信息的相似度，若相似度大于等于所设相似度阈值，则进入第二声纹频谱信息采集，若相似度小于所设相似度阈值，则再次进行第二人脸图像信息采集；
S4：所述步骤S3中若第二人脸图像信息采集次数超过预设次数阈值，则显示模块提示用户进行身份验证，由后台管理系统模块向用户手机发送验证码，若身份验证通过，则进入第二声纹频谱信息采集，若身份验证失败，则一定时间内无法取件或联系相关工作人员解决；
S5：进入第二声纹频谱信息采集，由随机口令模块生成随机组合口令，用户说出口令，由声纹采集模块进行第二声纹频谱信息采集，并由声纹识别模块将现场采集到的第二声纹频谱信息与后台管理系统模块中存储的第一声纹频谱信息进行对比；
S6：通过对比获得第二声纹频谱信息与第一声纹频谱信息的相似度，若相似度大于等于所设相似度阈值，则取件成功，相应柜门自动打开，若相似度小于所设相似度阈值，则再次进行第二声纹频谱信息采集；
S7：所述步骤S6中若第二声纹频谱信息采集次数超过预设次数阈值，则显示模块提示用户进行身份验证，由后台管理系统模块向用户手机发送验证码，若身份验证通过，则取件成功，相应柜门自动打开，若身份验证失败，则一定时间内无法取件或联系相关工作人员解决。
进一步的，所述声纹采集模块采集第二声纹频谱信息，并提取第一声纹频谱信息与第二频谱信息的共振峰，截取相同时间间隔，计算共振峰区域的频率增长率，通过频率增长率计算方差，计算公式如下：
Figure 480286DEST_PATH_IMAGE001
Figure 988628DEST_PATH_IMAGE002
Figure 433909DEST_PATH_IMAGE003
其中，
Figure 635083DEST_PATH_IMAGE004
为对应时间点
Figure 31560DEST_PATH_IMAGE005
的频率值，
Figure 343593DEST_PATH_IMAGE006
为对应时间点
Figure 640451DEST_PATH_IMAGE007
的频率值，
Figure 12527DEST_PATH_IMAGE008
为对应时间段
Figure 896300DEST_PATH_IMAGE009
的频率变化量，
Figure 12024DEST_PATH_IMAGE010
为对应时间段
Figure 246213DEST_PATH_IMAGE009
的频率增长率，v为频率增长率平均值，i为时间段的个数，
Figure 539922DEST_PATH_IMAGE011
为方差，通过第一声纹频谱信息得到的方差
Figure 894680DEST_PATH_IMAGE011
为第一方差，通过第二声纹频谱信息得到的方差
Figure 63362DEST_PATH_IMAGE011
为第二方差，
相似度=第二方差/第一方差
进而将计算得到的相似度与相似度阈值进行比较。
进一步的，所述第二人脸图像信息与第二声纹频谱信息不存储于后台管理系统模块，每次取件都会重新采集，减少系统的存储压力。
进一步的，所述亲情系统模块可由用户自愿绑定亲情取件人，用户通过该模块向其他用户发起申请时，若其他用户接收申请，则后台管理系统模块在存储的该用户数据中添加绑定的亲情取件人的第一人脸图像信息与第一声纹频谱信息，绑定成功之后，系统提示是否进一步完成互为亲情取件人绑定，若一方拒绝，则无法完成绑定，亲情系统模块有效的解决了用户因各种原因导致的无法及时取件问题，可由亲情取件人帮忙代取，在保障取件及时性的基础上同时保障了安全性。
进一步的，若用户在取件时，因无法识别人脸图像信息、声纹频谱信息的情况，导致取件失败时，后台管理系统模块查看存储的该用户数据，若其数据中添加有亲情取件人信息，由显示模块提示用户是否向亲情系统模块绑定的亲情取件人发起取件请求，若用户点击同意，则由后台管理系统模块给亲情取件人发送消息通知，由亲情取件人验证取件或在其所属地区进行远程取件，即使亲情取件人不在该用户身边，只要在其所属地找到相同服务的智能快递柜，就可帮该用户进行远程取件，这不但节省了用户时间还及时释放了公共资源，同时，亲情取件人可同意或拒绝请求，若其数据中未添加亲情取件人信息，由显示模块提示用户是否立即绑定亲情取件人。
进一步的，所述远程取件包括以下步骤：
a：亲情取件人接受请求，根据请求信息，找到发起用户此次快递服务的智能快递柜，按照显示模块的用户操作指引，选择远程取件；
b：进行第二人脸图像信息与第二声纹频谱信息采集，将采集到的亲情取件人的第二人脸图像信息与第二声纹频谱信息与后台管理系统模块里存储的亲情取件人的第一人脸图像信息与第一声纹频谱信息进行对比；
c：若亲情取件人的信息识别通过，后台管理系统模块根据此次的请求发起用户，调取相应发起用户的快件信息，则请求发起用户成功取得快件，反之，则提示取件失败。
进一步的，后台管理系统模块获取用户实时位置，若用户实时位置与收货地址异地且用户多时未取件，则向用户发送信息通知，提醒用户是否向亲情系统模块绑定的亲情取件人发起取件请求，这不仅解决了用户因出差或其他外出情况而导致的无法及时取件问题，还有效的及时释放公共资源，在给自己带来便利的同时还为他人带来了便利。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明通过人脸识别和语音识别的交互式认证，避免了传统取件方式因输错取件码、系统识别手机号码错误将取件码发给他人、手机没电耽误取件时间，造成个人损失的情况，同时，还可解决人们在出差以及其他情况下而导致的无法及时取件问题，避免了因寄存超时而产生的不必要的费用，及时释放了公共资源。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明基于人脸识别和语音识别的交互式认证取件系统的取件方法步骤示意图；
图2是本发明基于人脸识别和语音识别的交互式认证取件系统的远程取件方法步骤示意图。
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。
请参阅图1-2，本发明提供技术方案：
一种基于人脸识别和语音识别的交互式认证取件系统，包括图像采集模块、人脸识别模块、声纹采集模块、声纹识别模块、随机口令模块、后台管理系统模块、显示模块、亲情系统模块，后台管理系统模块用于存储快件信息以及在用户注册时采集到的人脸图像信息和声纹频谱信息，图像采集模块与人脸识别模块分别用于取件时对取件人的人脸图像信息采集以及人脸图像信息识别，注册时采集到的人脸图像信息为第一人脸图像信息，取件时采集到的人脸图像信息为第二人脸图像信息，声纹采集模块与声纹识别模块分别用于取件时对取件人的声纹信息采集以及声纹信息识别，注册时采集到的声纹频谱信息为第一声纹频谱信息，取件时采集到的声纹频谱信息为第二声纹频谱信息，随机口令模块用于生成取件时的随机组合口令，显示模块用于显示快件信息以及用户操作指引，亲情系统模块用于绑定亲情取件人。
交互式认证取件系统的取件方法包括以下步骤：
S1：用户注册，图像采集模块与声纹采集模块分别采集第一人脸图像信息以及第一声纹频谱信息，将其存入后台管理系统模块；
S2：用户根据显示模块的操作指引，选择取件，由图像采集模块对用户进行人脸图像采集，并由人脸识别模块将现场采集到的第二人脸图像信息与后台管理系统模块中存储的第一人脸图像信息进行对比；
S3：通过对比获得第二人脸图像信息与第一人脸图像信息的相似度，若相似度大于等于所设相似度阈值，则进入第二声纹频谱信息采集，若相似度小于所设相似度阈值，则再次进行第二人脸图像信息采集；
S4：步骤S3中若第二人脸图像信息采集次数超过预设次数阈值，则显示模块提示用户进行身份验证，由后台管理系统模块向用户手机发送验证码，若身份验证通过，则进入第二声纹频谱信息采集，若身份验证失败，则一定时间内无法取件或联系相关工作人员解决；
S5：进入第二声纹频谱信息采集，由随机口令模块生成随机组合口令，用户说出口令，由声纹采集模块进行第二声纹频谱信息采集，并由声纹识别模块将现场采集到的第二声纹频谱信息与后台管理系统模块中存储的第一声纹频谱信息进行对比；
S6：通过对比获得第二声纹频谱信息与第一声纹频谱信息的相似度，若相似度大于等于所设相似度阈值，则取件成功，相应柜门自动打开，若相似度小于所设相似度阈值，则再次进行第二声纹频谱信息采集；
S7：步骤S6中若第二声纹频谱信息采集次数超过预设次数阈值，则显示模块提示用户进行身份验证，由后台管理系统模块向用户手机发送验证码，若身份验证通过，则取件成功，相应柜门自动打开，若身份验证失败，则一定时间内无法取件或联系相关工作人员解决。
声纹采集模块采集第二声纹频谱信息，并提取第一声纹频谱信息与第二频谱信息的共振峰，截取相同时间间隔，计算共振峰区域的频率增长率，通过频率增长率计算方差，计算公式如下：
Figure 819966DEST_PATH_IMAGE012
Figure 284576DEST_PATH_IMAGE002
Figure 329892DEST_PATH_IMAGE003
其中，
Figure 787419DEST_PATH_IMAGE004
为对应时间点
Figure 650726DEST_PATH_IMAGE005
的频率值，
Figure 801084DEST_PATH_IMAGE006
为对应时间点
Figure 881167DEST_PATH_IMAGE007
的频率值，
Figure 876805DEST_PATH_IMAGE008
为对应时间段
Figure 857268DEST_PATH_IMAGE009
的频率变化量，
Figure 178528DEST_PATH_IMAGE010
为对应时间段
Figure 480327DEST_PATH_IMAGE009
的频率增长率，v为频率增长率平均值，i为时间段的个数，
Figure 482919DEST_PATH_IMAGE011
为方差，通过第一声纹频谱信息得到的方差
Figure 68621DEST_PATH_IMAGE011
为第一方差，通过第二声纹频谱信息得到的方差
Figure 541541DEST_PATH_IMAGE011
为第二方差，
相似度=第二方差/第一方差
进而将计算得到的相似度与相似度阈值进行比较。
第二人脸图像信息与第二声纹频谱信息不存储于后台管理系统模块，每次取件都会重新采集。
亲情系统模块可由用户自愿绑定亲情取件人，用户通过该模块向其他用户发起申请时，若其他用户接收申请，则后台管理系统模块在存储的该用户数据中添加绑定的亲情取件人的第一人脸图像信息与第一声纹频谱信息，绑定成功之后，系统提示是否进一步完成互为亲情取件人绑定，若一方拒绝，则无法完成绑定。
若用户在取件时，因无法识别人脸图像信息、声纹频谱信息的情况，导致取件失败时，后台管理系统模块查看存储的该用户数据，若其数据中添加有亲情取件人信息，由显示模块提示用户是否向亲情系统模块绑定的亲情取件人发起取件请求，若用户点击同意，则由后台管理系统模块给亲情取件人发送消息通知，由亲情取件人验证取件或在其所属地区进行远程取件，同时，亲情取件人可同意或拒绝请求，若其数据中未添加亲情取件人信息，由显示模块提示用户是否立即绑定亲情取件人。
远程取件包括以下步骤：
a：亲情取件人接受请求，根据请求信息，找到发起用户此次快递服务的智能快递柜，按照显示模块的用户操作指引，选择远程取件；
b：进行第二人脸图像信息与第二声纹频谱信息采集，将采集到的亲情取件人的第二人脸图像信息与第二声纹频谱信息与后台管理系统模块里存储的亲情取件人的第一人脸图像信息与第一声纹频谱信息进行对比；
c：若亲情取件人的信息识别通过，后台管理系统模块根据此次的请求发起用户，调取相应发起用户的快件信息，则请求发起用户成功取得快件，反之，则提示取件失败。
后台管理系统模块获取用户实时位置，若用户实时位置与收货地址异地且用户多时未取件，则向用户发送信息通知，提醒用户是否向亲情系统模块绑定的亲情取件人发起取件请求。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于人脸识别和语音识别的交互式认证取件系统，其特征在于：包括图像采集模块、人脸识别模块、声纹采集模块、声纹识别模块、随机口令模块、后台管理系统模块、显示模块、亲情系统模块，所述后台管理系统模块用于存储快件信息以及在用户注册时采集到的人脸图像信息和声纹频谱信息，所述图像采集模块与人脸识别模块分别用于取件时对取件人的人脸图像信息采集以及人脸图像信息识别，所述注册时采集到的人脸图像信息为第一人脸图像信息，取件时采集到的人脸图像信息为第二人脸图像信息，所述声纹采集模块与声纹识别模块分别用于取件时对取件人的声纹信息采集以及声纹信息识别，所述注册时采集到的声纹频谱信息为第一声纹频谱信息，取件时采集到的声纹频谱信息为第二声纹频谱信息，所述随机口令模块用于生成取件时的随机组合口令，所述显示模块用于显示快件信息以及用户操作指引，所述亲情系统模块用于绑定亲情取件人。
2.根据权利要求1所述的一种基于人脸识别和语音识别的交互式认证取件系统，其特征在于：所述交互式认证取件系统的取件方法包括以下步骤：
S1：用户注册，图像采集模块与声纹采集模块分别采集第一人脸图像信息以及第一声纹频谱信息，将其存入后台管理系统模块；
S2：用户根据显示模块的操作指引，选择取件，由图像采集模块对用户进行人脸图像采集，并由人脸识别模块将现场采集到的第二人脸图像信息与后台管理系统模块中存储的第一人脸图像信息进行对比；
S3：通过对比获得第二人脸图像信息与第一人脸图像信息的相似度，若相似度大于等于所设相似度阈值，则进入第二声纹频谱信息采集，若相似度小于所设相似度阈值，则再次进行第二人脸图像信息采集；
S4：所述步骤S3中若第二人脸图像信息采集次数超过预设次数阈值，则显示模块提示用户进行身份验证，由后台管理系统模块向用户手机发送验证码，若身份验证通过，则进入第二声纹频谱信息采集，若身份验证失败，则一定时间内无法取件或联系相关工作人员解决；
S5：进入第二声纹频谱信息采集，由随机口令模块生成随机组合口令，用户说出口令，由声纹采集模块进行第二声纹频谱信息采集，并由声纹识别模块将现场采集到的第二声纹频谱信息与后台管理系统模块中存储的第一声纹频谱信息进行对比；
S6：通过对比获得第二声纹频谱信息与第一声纹频谱信息的相似度，若相似度大于等于所设相似度阈值，则取件成功，相应柜门自动打开，若相似度小于所设相似度阈值，则再次进行第二声纹频谱信息采集；
S7：所述步骤S6中若第二声纹频谱信息采集次数超过预设次数阈值，则显示模块提示用户进行身份验证，由后台管理系统模块向用户手机发送验证码，若身份验证通过，则取件成功，相应柜门自动打开，若身份验证失败，则一定时间内无法取件或联系相关工作人员解决。
3.根据权利要求1所述的一种基于人脸识别和语音识别的交互式认证取件系统，其特征在于：所述声纹采集模块采集第二声纹频谱信息，并提取第一声纹频谱信息与第二频谱信息的共振峰，截取相同时间间隔，计算共振峰区域的频率增长率，通过频率增长率计算方差，计算公式如下：
Figure 814050DEST_PATH_IMAGE001
Figure 731584DEST_PATH_IMAGE002
Figure 109475DEST_PATH_IMAGE003
其中，
Figure 710221DEST_PATH_IMAGE004
为对应时间点
Figure 235880DEST_PATH_IMAGE005
的频率值，
Figure 767225DEST_PATH_IMAGE006
为对应时间点
Figure 327519DEST_PATH_IMAGE007
的频率值，
Figure 833587DEST_PATH_IMAGE008
为对应时间段
Figure 862854DEST_PATH_IMAGE009
的频率变化量，
Figure 807676DEST_PATH_IMAGE010
为对应时间段
Figure 160160DEST_PATH_IMAGE009
的频率增长率，v为频率增长率平均值，i为时间段的个数，
Figure 145784DEST_PATH_IMAGE011
为方差，通过第一声纹频谱信息得到的方差
Figure 521401DEST_PATH_IMAGE011
为第一方差，通过第二声纹频谱信息得到的方差
Figure 519182DEST_PATH_IMAGE011
为第二方差，
相似度=第二方差/第一方差
进而将计算得到的相似度与相似度阈值进行比较。
4.根据权利要求1所述的一种基于人脸识别和语音识别的交互式认证取件系统，其特征在于：所述第二人脸图像信息与第二声纹频谱信息不存储于后台管理系统模块，每次取件都会重新采集。
5.根据权利要求1所述的一种基于人脸识别和语音识别的交互式认证取件系统，其特征在于：所述亲情系统模块可由用户自愿绑定亲情取件人，用户通过该模块向其他用户发起申请时，若其他用户接收申请，则后台管理系统模块在存储的该用户数据中添加绑定的亲情取件人的第一人脸图像信息与第一声纹频谱信息，绑定成功之后，系统提示是否进一步完成互为亲情取件人绑定，若一方拒绝，则无法完成绑定。
6.根据权利要求5所述的一种基于人脸识别和语音识别的交互式认证取件系统，其特征在于：若用户在取件时，因无法识别人脸图像信息、声纹频谱信息，进而导致取件失败，后台管理系统模块查看存储的该用户数据，若其数据中添加有亲情取件人信息，由显示模块提示用户是否向亲情系统模块绑定的亲情取件人发起取件请求，若用户点击同意，则由后台管理系统模块给亲情取件人发送消息通知，由亲情取件人验证取件或在其所属地区进行远程取件，亲情取件人可同意或拒绝请求，若其数据中未添加亲情取件人信息，由显示模块提示用户是否立即绑定亲情取件人。
7.根据权利要求6所述的一种基于人脸识别和语音识别的交互式认证取件系统，其特征在于：所述远程取件包括以下步骤：
a：亲情取件人接受请求，根据请求信息，找到发起用户此次快递服务的智能快递柜，按照显示模块的用户操作指引，选择远程取件；
b：进行第二人脸图像信息与第二声纹频谱信息采集，将采集到的亲情取件人的第二人脸图像信息与第二声纹频谱信息与后台管理系统模块里存储的亲情取件人的第一人脸图像信息与第一声纹频谱信息进行对比；
c：若亲情取件人的信息识别通过，后台管理系统模块根据此次的请求发起用户，调取相应发起用户的快件信息，则请求发起用户成功取得快件，反之，则提示取件失败。
8.根据权利要求1所述的一种基于人脸识别和语音识别的交互式认证取件系统，其特征在于：后台管理系统模块获取用户实时位置，若用户实时位置与收货地址异地且用户多时未取件，则向用户发送信息通知，提醒用户是否向亲情系统模块绑定的亲情取件人发起取件请求。
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Citations (10)

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