CN114512040A - 一种基于物联网的虚拟仿真驾校考试模拟系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于物联网的虚拟仿真驾校考试模拟系统，包括行程得出模块、教练判别模块和车辆操作模块，其特征在于：所述行程得出模块用于通过算法得出教学车辆的规定行进路线，所述教练判别模块用于观察记录前方教练的应变速度，所述车辆操作模块用于自动干预教学车辆对路线前方教练的退让和提醒，所述行程得出模块和车辆操作模块均与教练判别模块电连接，所述行程得出模块包括地图模型模块、位置落实模块、拍摄感应模块和行程规划模块，所述地图模型模块用于储存教学车辆所在驾校所有可行驶的考试路线，所述拍摄感应模块的安排地点在教学车辆的前方路线上，本发明，具有实用性强的特点。

Description

一种基于物联网的虚拟仿真驾校考试模拟系统

技术领域

本发明涉及驾校仿真技术领域，具体为一种基于物联网的虚拟仿真驾校考试模拟系统。

背景技术

在驾校考试中，前方的教练会经常弯腰查看当前的车辆位置变化细节，观察是否压线以对学员进行实时指导，但此时学员由于驾驶技能不熟悉，无法准确的判断当前的情况，会造成教练的危险，实用性差，教练自身的反应时间也跟观察动作的幅度有关，动作幅度越大，反应速度越慢也越危险。因此，设计实用性强的一种基于物联网的虚拟仿真驾校考试模拟系统是很有必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于物联网的虚拟仿真驾校考试模拟系统，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：一种基于物联网的虚拟仿真驾校考试模拟系统，包括行程得出模块、教练判别模块和车辆操作模块，其特征在于：所述行程得出模块用于通过算法得出教学车辆的规定行进路线，所述教练判别模块用于观察记录前方教练的应变速度，所述车辆操作模块用于自动干预教学车辆对路线前方教练的退让和提醒，所述行程得出模块和车辆操作模块均与教练判别模块电连接。

根据上述技术方案，所述行程得出模块包括地图模型模块、位置落实模块、拍摄感应模块和行程规划模块，所述地图模型模块用于储存教学车辆所在驾校所有可行驶的考试路线，所述位置落实模块用于实时跟踪定位教学车辆具体位置情况，所述拍摄感应模块的安排地点在教学车辆的前方路线上，所述拍摄感应模块用于探测教学车辆行驶路线上的前方教练，所述行程规划模块与地图模型模块以及位置落实模块电连接，所述行程规划模块与拍摄感应模块电连接，所述行程规划模块用于根据拍摄感应模块探测前方教练信息并在地图模型模块上显示后，对驾驶学员进行路线上的提醒以避开教练所在的区域。

根据上述技术方案，所述教练判别模块包括像素选取模块、身体形象识别模块和信息传输模块，所述像素选取模块与拍摄感应模块电连接，所述像素选取模块用于通过拍摄的方法将前方的画面记录下来，并且将教练所在的图像区域识别出来，变为教练身体轮廓的图像，所述身体形象识别模块与像素选取模块电连接，所述身体形象识别模块用于根据热成像画面对前方教练进行轮廓拟合分析前方教练具体状况，所述信息传输模块与身体形象识别模块电连接，所述信息传输模块用于传输教练身体轮廓的信息，作为后续模块工作的参考指标。

根据上述技术方案，所述车辆操作模块包括喇叭操作模块、行程改变模块、快慢改变模块和先行模块，所述喇叭操作模块与信息传输模块无线电信号连接，所述喇叭操作模块用于控制教学车辆喇叭的运作以提醒前方的教练注意危险，所述路线调整单元与教练判别模块以及地图模型模块电连接，所述行程改变模块用于强制干预学院车辆即将行驶的路线，所述快慢改变模块和先行模块均包括间歇统计模块，所述间歇统计模块用于对教学车辆学院的学习时间进行归总，所述快慢改变模块用于控制调整教学车辆的最快开动速度的上限值，所述先行模块与行程改变模块电连接，所述先行模块用于控制路线调整时优选路线选择项。

根据上述技术方案，所述身体形象识别模块包括四肢描绘模块、算力得出模块和定性模块，所述四肢描绘模块用于依照人体的轮廓对四肢和躯干进行划分，得出当前教练的动作，所述算力得出模块用于得出当前教练的各项身体位置的具体参数，所述定性模块用于判断前方教练处于那种观察车辆的姿势。

根据上述技术方案，行程得出模块的运行方法主要包括以下步骤：

S1：在教学开始之前，扫描整个驾校的场景，建立教学车辆考试路线库，将教学车辆所有常用行驶路线记录并储存；

S2：在学员驾驶车辆时，开启教学车辆常用路线一侧的拍摄感应模块，对所有路线实时路况进行监测，观察教练是否在前方观察车辆的运行位置；

S3：调取常用地图模块，当拍摄到到前方教练时，发出信号，路线数据库根据发出信号位置在路线数据库中展示警报；

S4：位置落实模块定位教学车辆在路线数据库中位置，开始选择观光路线，对比筛选路线数据库中展示警报最少的一条教学路线，并以该路线对教学车辆导航；通过行程得出模块，智能选择前方教练最少的路线进行教学路线的预订规划。

根据上述技术方案，上述步骤S4中，位置落实模块的工作主要包括以下步骤：

S4-1：通过像素选取模块观察前方教练的身体区域；

S4-2：身体形象识别模块对拍摄的图像像素信息进行分析，识别出教练的轮廓，并结合分析判断前方教练的行动能力；

S4-3：根据分析前方教练的行动能力信息，对应拍摄感应模块处的信息传输模块控制信号发射强度，使车辆操作模块可以根据信号强度不同做出对应控制准备时间不同。

根据上述技术方案，步骤4-2中，分析判断前方教练的行动能力的方法包括：

S4-2-1：拍摄感应模块对前方教练进行拍摄图像，并且得到前方教练距离拍照单元的距离l；

S4-2-2：得到当前时间的图像，建立空间直角坐标系，单元格基在前方教练距拍摄感应模块基准距离L时的基准单位边长为T，则当前单元格的基准单位边长为

按照同等比例得出教练身体轮廓在直角坐标系中的长度P_躯；

S4-2-3：四肢描绘模块标记轮廓在瞬时画面下的上下端点及中间点坐标，并连接标记点拟合为人体躯干拟合线，与头部接近的椭圆形区域判断为头部轮廓区域，与躯干轮廓接近的矩形区域为躯干轮廓区域，与腿部轮廓区域接近的长条形区域为四肢轮廓区域；

S4-2-4：计算人体躯干拟合线的长度，并且判断躯干所在区域与腿部所在区域的夹角，以及头部轮廓区域和躯干所在区域的夹角；

S4-2-5：计算人体躯干拟合线弯曲度值S_躯为两个夹角值的乘积，式中当弯曲度S_躯值越大时，则人体躯干拟合线弯曲度越大，此时教练对前方路况的观察越细致。

根据上述技术方案，所述步骤4-2-4以及步骤4-2-5中，首先设定最大弯曲值P_max和最小弯曲值P_min，当P_躯<P_min时，或者P_躯>P_max时，定性模块判断此时前方教练为俯卧观察车辆轮胎或者俯身观察车辆保险杠区域，教练此时的反应能力较差，直接将判断结果通过网络电信号传输至行程改变模块进行路线调整，反之传输电信号至信息传输模块，信息传输模块根据发射教练观察细致程度

进行信号发射，其中k为信号强度系数，G为教练观察细致程度，P_躯为正常行走时的躯干轮廓长度，当P_躯越大时，则教练的身高越高，S_躯越小时，身体躯干越挺直，反应出行动力越好，则发出教练观察细致程度越弱，反之则越强。

上述步骤S4中，车辆操作方法具体包括以下步骤：

S4-4：行程改变模块接收到前方教练难以避让时，立即调取行程得出模块重新规划行驶路线，未接收到定性模块网络信号时，则教学车辆保持按照规定的驾驶行动路线驾驶；

S4-5：前方教练分析模块分析前方教练的行动能力后，以检测到前方教练的拍摄感应模块为中心发射强度为G的信号，教练观察细致程度G越大时，喇叭操作模块接收信号距离越长，提前喇叭按动的时间越长，使前方教练有足够时间避让以及教学车辆有足够时间制动刹车，反之对行动能力较好，则喇叭按动的时间越晚.

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明，可以根据教练的身高和身体的姿势对观察状态进行分析判断，估算其反应速度，对前方学员车辆的按喇叭时机进行调整并且控制其行驶，防止因为教练观察前方车辆的情况而导致被撞的意外情况发生。

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是本发明的整体模块示意图；

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，本发明提供技术方案：一种基于物联网的虚拟仿真驾校考试模拟系统，包括行程得出模块、教练判别模块和车辆操作模块，其特征在于：行程得出模块用于通过算法得出教学车辆的规定行进路线，教练判别模块用于观察记录前方教练的应变速度，车辆操作模块用于自动干预教学车辆对路线前方教练的退让和提醒，行程得出模块和车辆操作模块均与教练判别模块电连接；

行程得出模块包括地图模型模块、位置落实模块、拍摄感应模块和行程规划模块，地图模型模块用于储存教学车辆所在驾校所有可行驶的考试路线，位置落实模块用于实时跟踪定位教学车辆具体位置情况，拍摄感应模块的安排地点在教学车辆的前方路线上，拍摄感应模块用于探测教学车辆行驶路线上的前方教练，行程规划模块与地图模型模块以及位置落实模块电连接，行程规划模块与拍摄感应模块电连接，行程规划模块用于根据拍摄感应模块探测前方教练信息并在地图模型模块上显示后，对驾驶学员进行路线上的提醒以避开教练所在的区域；

教练判别模块包括像素选取模块、身体形象识别模块和信息传输模块，像素选取模块与拍摄感应模块电连接，像素选取模块用于通过拍摄的方法将前方的画面记录下来，并且将教练所在的图像区域识别出来，变为教练身体轮廓的图像，身体形象识别模块与像素选取模块电连接，身体形象识别模块用于根据热成像画面对前方教练进行轮廓拟合分析前方教练具体状况，信息传输模块与身体形象识别模块电连接，信息传输模块用于传输教练身体轮廓的信息，作为后续模块工作的参考指标；

车辆操作模块包括喇叭操作模块、行程改变模块、快慢改变模块和先行模块，喇叭操作模块与信息传输模块无线电信号连接，喇叭操作模块用于控制教学车辆喇叭的运作以提醒前方的教练注意危险，路线调整单元与教练判别模块以及地图模型模块电连接，行程改变模块用于强制干预学院车辆即将行驶的路线，快慢改变模块和先行模块均包括间歇统计模块，间歇统计模块用于对教学车辆学院的学习时间进行归总，快慢改变模块用于控制调整教学车辆的最快开动速度的上限值，先行模块与行程改变模块电连接，先行模块用于控制路线调整时优选路线选择项；

身体形象识别模块包括四肢描绘模块、算力得出模块和定性模块，四肢描绘模块用于依照人体的轮廓对四肢和躯干进行划分，得出当前教练的动作，算力得出模块用于得出当前教练的各项身体位置的具体参数，定性模块用于判断前方教练处于那种观察车辆的姿势；

行程得出模块的运行方法主要包括以下步骤：

S1：在教学开始之前，扫描整个驾校的场景，建立教学车辆考试路线库，将教学车辆所有常用行驶路线记录并储存；

S2：在学员驾驶车辆时，开启教学车辆常用路线一侧的拍摄感应模块，对所有路线实时路况进行监测，观察教练是否在前方观察车辆的运行位置；

S3：调取常用地图模块，当拍摄到到前方教练时，发出信号，路线数据库根据发出信号位置在路线数据库中展示警报；

S4：位置落实模块定位教学车辆在路线数据库中位置，开始选择观光路线，对比筛选路线数据库中展示警报最少的一条教学路线，并以该路线对教学车辆导航；通过行程得出模块，智能选择前方教练最少的路线进行教学路线的预订规划；

上述步骤S4中，位置落实模块的工作主要包括以下步骤：

S4-1：通过像素选取模块观察前方教练的身体区域；

S4-2：身体形象识别模块对拍摄的图像像素信息进行分析，识别出教练的轮廓，并结合分析判断前方教练的行动能力；

S4-3：根据分析前方教练的行动能力信息，对应拍摄感应模块处的信息传输模块控制信号发射强度，使车辆操作模块可以根据信号强度不同做出对应控制准备时间不同；

步骤4-2中，分析判断前方教练的行动能力的方法包括：

S4-2-1：拍摄感应模块对前方教练进行拍摄图像，并且得到前方教练距离拍照单元的距离l；

S4-2-2：得到当前时间的图像，建立空间直角坐标系，单元格基在前方教练距拍摄感应模块基准距离L时的基准单位边长为T，则当前单元格的基准单位边长为

按照同等比例得出教练身体轮廓在直角坐标系中的长度P_躯；

S4-2-3：四肢描绘模块标记轮廓在瞬时画面下的上下端点及中间点坐标，并连接标记点拟合为人体躯干拟合线，与头部接近的椭圆形区域判断为头部轮廓区域，与躯干轮廓接近的矩形区域为躯干轮廓区域，与腿部轮廓区域接近的长条形区域为四肢轮廓区域；

S4-2-4：计算人体躯干拟合线的长度，并且判断躯干所在区域与腿部所在区域的夹角，以及头部轮廓区域和躯干所在区域的夹角；

S4-2-5：计算人体躯干拟合线弯曲度值S_躯为两个夹角值的乘积，式中当弯曲度S_躯值越大时，则人体躯干拟合线弯曲度越大，此时教练对前方路况的观察越细致；

步骤4-2-4以及步骤4-2-5中，首先设定最大弯曲值P_max和最小弯曲值P_min，当P_躯<P_min时，或者P_躯>P_max时，定性模块判断此时前方教练为俯卧观察车辆轮胎或者俯身观察车辆保险杠区域，教练此时的反应能力较差，直接将判断结果通过网络电信号传输至行程改变模块进行路线调整，反之传输电信号至信息传输模块，信息传输模块根据发射教练观察细致程度

进行信号发射，其中k为信号强度系数，G为教练观察细致程度，P_躯为正常行走时的躯干轮廓长度，当P_躯越大时，则教练的身高越高，S_躯越小时，身体躯干越挺直，反应出行动力越好，则发出教练观察细致程度越弱，反之则越强；

上述步骤S4中，车辆操作方法具体包括以下步骤：

S4-4：行程改变模块接收到前方教练难以避让时，立即调取行程得出模块重新规划行驶路线，未接收到定性模块网络信号时，则教学车辆保持按照规定的驾驶行动路线驾驶；

S4-5：前方教练分析模块分析前方教练的行动能力后，以检测到前方教练的拍摄感应模块为中心发射强度为G的信号，教练观察细致程度G越大时，喇叭操作模块接收信号距离越长，提前喇叭按动的时间越长，使前方教练有足够时间避让以及教学车辆有足够时间制动刹车，反之对行动能力较好，则喇叭按动的时间越晚。

实施例1：当躯干所在区域与腿部所在区域的夹角为30°，以及头部轮廓区域和躯干所在区域的夹角40°时，T为2，L为4，l为8时，且t为

时，P_躯为4，且k为1，即教练观察细致程度G为300；

实施例2：当躯干所在区域与腿部所在区域的夹角为40°，以及头部轮廓区域和躯干所在区域的夹角50°时，T为2，L为4，l为8时，且t为

时，P_躯为4，且k为2，即教练观察细致程度G为100；

实施例3：当躯干所在区域与腿部所在区域的夹角为50°，以及头部轮廓区域和躯干所在区域的夹角40°时，T为2，L为4，l为8时，且t为

时，P_躯为4，且k为1，即教练观察细致程度G为50。

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 (10)

1.一种基于物联网的虚拟仿真驾校考试模拟系统，包括行程得出模块、教练判别模块和车辆操作模块，其特征在于：所述行程得出模块用于通过算法得出教学车辆的规定行进路线，所述教练判别模块用于观察记录前方教练的应变速度，所述车辆操作模块用于自动干预教学车辆对路线前方教练的退让和提醒，所述行程得出模块和车辆操作模块均与教练判别模块电连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的虚拟仿真驾校考试模拟系统，其特征在于：所述行程得出模块包括地图模型模块、位置落实模块、拍摄感应模块和行程规划模块，所述地图模型模块用于储存教学车辆所在驾校所有可行驶的考试路线，所述位置落实模块用于实时跟踪定位教学车辆具体位置情况，所述拍摄感应模块的安排地点在教学车辆的前方路线上，所述拍摄感应模块用于探测教学车辆行驶路线上的前方教练，所述行程规划模块与地图模型模块以及位置落实模块电连接，所述行程规划模块与拍摄感应模块电连接，所述行程规划模块用于根据拍摄感应模块探测前方教练信息并在地图模型模块上显示后，对驾驶学员进行路线上的提醒以避开教练所在的区域。

3.根据权利要求2所述的一种基于物联网的虚拟仿真驾校考试模拟系统，其特征在于：所述教练判别模块包括像素选取模块、身体形象识别模块和信息传输模块，所述像素选取模块与拍摄感应模块电连接，所述像素选取模块用于通过拍摄的方法将前方的画面记录下来，并且将教练所在的图像区域识别出来，变为教练身体轮廓的图像，所述身体形象识别模块与像素选取模块电连接，所述身体形象识别模块用于根据热成像画面对前方教练进行轮廓拟合分析前方教练具体状况，所述信息传输模块与身体形象识别模块电连接，所述信息传输模块用于传输教练身体轮廓的信息，作为后续模块工作的参考指标。

4.根据权利要求3所述的一种基于物联网的虚拟仿真驾校考试模拟系统，其特征在于：所述车辆操作模块包括喇叭操作模块、行程改变模块、快慢改变模块和先行模块，所述喇叭操作模块与信息传输模块无线电信号连接，所述喇叭操作模块用于控制教学车辆喇叭的运作以提醒前方的教练注意危险，所述路线调整单元与教练判别模块以及地图模型模块电连接，所述行程改变模块用于强制干预学院车辆即将行驶的路线，所述快慢改变模块和先行模块均包括间歇统计模块，所述间歇统计模块用于对教学车辆学院的学习时间进行归总，所述快慢改变模块用于控制调整教学车辆的最快开动速度的上限值，所述先行模块与行程改变模块电连接，所述先行模块用于控制路线调整时优选路线选择项。

5.根据权利要求4所述的一种基于物联网的虚拟仿真驾校考试模拟系统，其特征在于：所述身体形象识别模块包括四肢描绘模块、算力得出模块和定性模块，所述四肢描绘模块用于依照人体的轮廓对四肢和躯干进行划分，得出当前教练的动作，所述算力得出模块用于得出当前教练的各项身体位置的具体参数，所述定性模块用于判断前方教练处于那种观察车辆的姿势。

6.根据权利要求5所述的一种基于物联网的虚拟仿真驾校考试模拟系统，其特征在于：所述行程得出模块的运行方法主要包括以下步骤：

S1：在教学开始之前，扫描整个驾校的场景，建立教学车辆考试路线库，将教学车辆所有常用行驶路线记录并储存；

S2：在学员驾驶车辆时，开启教学车辆常用路线一侧的拍摄感应模块，对所有路线实时路况进行监测，观察教练是否在前方观察车辆的运行位置；

S3：调取常用地图模块，当拍摄到到前方教练时，发出信号，路线数据库根据发出信号位置在路线数据库中展示警报；

S4：位置落实模块定位教学车辆在路线数据库中位置，开始选择观光路线，对比筛选路线数据库中展示警报最少的一条教学路线，并以该路线对教学车辆导航；通过行程得出模块，智能选择前方教练最少的路线进行教学路线的预订规划。

7.根据权利要求6所述的一种基于物联网的虚拟仿真驾校考试模拟系统，其特征在于：上述步骤S4中，位置落实模块的工作主要包括以下步骤：

S4-1：通过像素选取模块观察前方教练的身体区域；

S4-2：身体形象识别模块对拍摄的图像像素信息进行分析，识别出教练的轮廓，并结合分析判断前方教练的行动能力；

S4-3：根据分析前方教练的行动能力信息，对应拍摄感应模块处的信息传输模块控制信号发射强度，使车辆操作模块可以根据信号强度不同做出对应控制准备时间不同。

8.根据权利要求7所述的一种基于物联网的虚拟仿真驾校考试模拟系统，其特征在于：所述步骤4-2中，分析判断前方教练的行动能力的方法包括：

S4-2-1：拍摄感应模块对前方教练进行拍摄图像，并且得到前方教练距离拍照单元的距离l；

S4-2-2：得到当前时间的图像，建立空间直角坐标系，单元格基在前方教练距拍摄感应模块基准距离L时的基准单位边长为T，则当前单元格的基准单位边长为

按照同等比例得出教练身体轮廓在直角坐标系中的长度P_躯；

S4-2-3：四肢描绘模块标记轮廓在瞬时画面下的上下端点及中间点坐标，并连接标记点拟合为人体躯干拟合线，与头部接近的椭圆形区域判断为头部轮廓区域，与躯干轮廓接近的矩形区域为躯干轮廓区域，与腿部轮廓区域接近的长条形区域为四肢轮廓区域；

S4-2-4：计算人体躯干拟合线的长度，并且判断躯干所在区域与腿部所在区域的夹角，以及头部轮廓区域和躯干所在区域的夹角；

S4-2-5：计算人体躯干拟合线弯曲度值S_躯为两个夹角值的乘积，式中当弯曲度S_躯值越大时，则人体躯干拟合线弯曲度越大，此时教练对前方路况的观察越细致。

9.根据权利要求8所述的一种基于物联网的虚拟仿真驾校考试模拟系统，其特征在于：所述步骤4-2-4以及步骤4-2-5中，首先设定最大弯曲值P_max和最小弯曲值P_min，当P_躯<P_min时，或者P_躯>P_max时，定性模块判断此时前方教练为俯卧观察车辆轮胎或者俯身观察车辆保险杠区域，教练此时的反应能力较差，直接将判断结果通过网络电信号传输至行程改变模块进行路线调整，反之传输电信号至信息传输模块，信息传输模块根据发射教练观察细致程度

进行信号发射，其中k为信号强度系数，G为教练观察细致程度，P_躯为正常行走时的躯干轮廓长度，当P_躯越大时，则教练的身高越高，S_躯越小时，身体躯干越挺直，反应出行动力越好，则发出教练观察细致程度越弱，反之则越强。

10.根据权利要求9所述的一种基于物联网的虚拟仿真驾校考试模拟系统，其特征在于：上述步骤S4中，车辆操作方法具体包括以下步骤：

S4-4：行程改变模块接收到前方教练难以避让时，立即调取行程得出模块重新规划行驶路线，未接收到定性模块网络信号时，则教学车辆保持按照规定的驾驶行动路线驾驶；

S4-5：前方教练分析模块分析前方教练的行动能力后，以检测到前方教练的拍摄感应模块为中心发射强度为G的信号，教练观察细致程度G越大时，喇叭操作模块接收信号距离越长，提前喇叭按动的时间越长，使前方教练有足够时间避让以及教学车辆有足够时间制动刹车，反之对行动能力较好，则喇叭按动的时间越晚。

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