CN116857608B - 一种终端交互找平的灯具自动调节支架及调节系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种终端交互找平的灯具自动调节支架及调节系统,包括灯杆和设置在灯杆上的照明灯体,所述灯杆上设有调节照明灯体水平高度和照射角度的调节机构,所述调节机构包括设置在照明灯体下方的支撑框,支撑框通过灯杆上开设的纵向通槽滑动连接灯杆侧壁,支撑框处于灯杆内的一侧设有调节照明灯体高度的调高组件,支撑框上设有自由转动的支撑轴,支撑轴的上方设有与其同步转动的L形座,L形座上固定连接照明灯体,支撑轴的外圈套设有筒体,筒体的一侧设有同步调节L形座和圆摆动体俯仰角的调角组件,本发明通过设置调节机构,从而改变照明灯体的高度和角度,具有灵活、智能、高效、安全等优点,能够适应复杂的空间形态和照明需求。

Description

一种终端交互找平的灯具自动调节支架及调节系统
技术领域
本发明涉及灯具调节装置技术领域,具体为一种终端交互找平的灯具自动调节支架及调节系统。
背景技术
灯具,是指能透光、分配和改变光源光分布的器具,包括除光源外所有用于固定和保护光源所需的全部零部件,以及与电源连接所必需的线路附件,随着中国城市化建设进程的加快,城市广场、交通道路、新修社区、家庭装饰、商城与写字楼,都需要灯具灯饰的装饰,城市建设对灯饰照明产品的需求将会继续增加。
现有灯具支架难以适应灯具不同的使用需求,即不便调节灯具的高度、照射俯仰角或水平方向的照射角度,难以适应复杂的空间形态和照明需求,因此,存在一定的改进空间。
发明内容
本发明的目的在于提供一种终端交互找平的灯具自动调节支架及调节系统,具有便于调节灯具的高度、照射俯仰角或水平方向的照射角度的优点,解决了难以适应复杂的空间形态和照明需求的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种终端交互找平的灯具自动调节支架,包括灯杆和设置在灯杆上的照明灯体,所述灯杆上设有调节照明灯体水平高度和照射角度的调节机构;
所述调节机构包括设置在照明灯体下方的支撑框,支撑框通过灯杆上开设的纵向通槽滑动连接灯杆侧壁,支撑框处于灯杆内的一侧设有调节照明灯体高度的调高组件;
支撑框上设有自由转动的支撑轴,支撑轴的上方设有与其同步转动的L形座,L形座上固定连接照明灯体,支撑轴上设有与L形座同轴的圆摆动体,支撑轴的外圈套设有筒体,筒体固定连接在支撑框上,筒体的一侧设有同步调节L形座和圆摆动体俯仰角的调角组件。
优选的,所述支撑轴定轴转动在支撑框上,支撑轴顶部固定连接有摆座,摆座上定轴转动有一号转动轴,一号转动轴上固定连接有L形座和圆摆动体。
优选的,所述摆座为圆形结构,L形座和圆摆动体分别处于摆座的两侧。
优选的,所述调高组件包括在灯杆内部由电机驱动自由转动的螺纹杆,螺纹杆定轴转动在灯杆上,螺纹杆上螺接有支撑框。
优选的,所述调角组件包括在支撑框垂直方向运动时定时转动的转柱,转柱通过联动组件带动筒体在垂直方向上运动,筒体通过多组等距的衔接座固定连接外环座,外环座上开设有容纳腔室,外环座通过容纳腔室滑动连接有球体,球体上固定连接有拐杆的一端,拐杆的另一端固定连接在圆摆动体上。
优选的,所述联动组件包括异形连接杆,异形连接杆的一端固定连接在转柱上,异形连接杆的另一端固定连接有定位销,筒体对应定位销位置固定连接有两组限位环,两组限位环之间形成容纳定位销的区域,定位销与两组限位环的相对面滑动接触。
优选的,所述螺纹杆的一侧设有齿条,齿条固定连接在灯杆上,齿条啮合有二号齿轮,二号齿轮定轴转动在侧支撑板上,侧支撑板固定连接在支撑框上,二号齿轮的一侧固定连接有与其同步转动的不完全齿轮,不完全齿轮啮合有一号齿轮,一号齿轮上固定连接有二号转动轴,二号转动轴的一端定轴转动在侧支撑板上,二号转动轴的另一端固定连接转柱。
优选的,所述支撑框处于垂直方向行程最下方时,L形座与水平面之间的俯仰角最大。
一种终端交互找平的灯具自动调节支架的调节系统,包括以下步骤:
S1、传输当前状态:在支撑框上设置检测照明灯体高度的高度传感器和角度传感器,高度传感器和角度传感器分别检测照明灯体当前的高度和俯仰角,并将检测结果发送给终端。
S2、确定所需状态:终端接收到检测结果后,根据预设的照明需求,计算出照明灯体需要达到的目标高度和俯仰角,并将计算结果发送给驱动装置。
S3、根据所需调整:驱动装置接收到计算结果后,根据以下人工智能算法,控制电机驱动螺纹杆、支撑轴和转柱进行相应的转动,从而改变支撑框、L形座和筒体的位置和角度,进而改变照明灯体的高度和俯仰角。
与现有技术相比,本发明的有益效果如下:
1、本发明通过设置调节机构,从而改变照明灯体的高度和角度,具有灵活、智能、高效、安全等优点,能够适应复杂的空间形态和照明需求。
2、本发明通过改变照明灯体水平高度的同时对照射方向进行改变,即改变照明灯体的俯仰角,以确保照明灯体的照射区域不发生较大变化,从而确保为行人提供最佳的照明视线。
附图说明
图1为本发明整体结构立体示意图;
图2为本发明照明灯体所在部件示意图;
图3为本发明外环座所在部件示意图;
图4为本发明L形座所在部件示意图;
图5为本发明球体所在部件示意图;
图6为本发明图2中A处放大图;
图7为本发明图2中B处放大图;
图8为本发明球体与容纳腔室位置示意图;
图9为本发明基于人工智能算法调节系统的工作流程示意图;
图10为本发明一种终端交互找平的灯具自动调节支架的调节步骤的流程图。
图中:1、灯杆;2、照明灯体;3、支撑框;4、纵向通槽;5、支撑轴;6、摆座;7、圆摆动体;8、L形座;9、外环座;10、容纳腔室;11、拐杆;12、球体;13、筒体;14、限位环;15、异形连接杆;16、转柱;17、定位销;18、一号齿轮;19、不完全齿轮;20、二号齿轮;21、齿条;22、螺纹杆;23、侧支撑板;24、一号转动轴;25、二号转动轴。
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、完整的描述,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至图9,本发明提供一种技术方案:一种终端交互找平的灯具自动调节支架,包括灯杆1和设置在灯杆1上的照明灯体2,灯杆1上设有调节照明灯体2水平高度和照射角度的调节机构;
调节机构包括设置在照明灯体2下方的支撑框3,支撑框3通过灯杆1上开设的纵向通槽4滑动连接灯杆1侧壁,支撑框3处于灯杆1内的一侧设有调节照明灯体2高度的调高组件;
支撑框3上设有自由转动的支撑轴5,支撑轴5的上方设有与其同步转动的L形座8,L形座8上固定连接照明灯体2,支撑轴5上设有与L形座8同轴的圆摆动体7,支撑轴5的外圈套设有筒体13,筒体13固定连接在支撑框3上,筒体13的一侧设有同步调节L形座8和圆摆动体7俯仰角的调角组件。
如图1-图3所示,在灯具使用过程中,由于使用场景不同,需要可能需要对灯具的高度、照射俯仰角或水平方向的照射角度进行调整,在对水平照射方向进行调整时,通过电机驱动支撑轴5在水平方向上自由转动,通过控制支撑轴5的水平转动角度调节照明灯体2在水平方向上的照射角度。
在对照明灯体2的水平高度进行调节时,通过改变支撑框3的水平高度进而同步改变照明灯体2的水平高度,例如,在景区利用照明灯体2提供照明视线时,通过调高组件提升照明灯体2的高度,进而扩大照明灯体2的照射范围,但是当照明灯体2不处于正对路面照射的情况时,提高照明灯体2的水平高度会影响其照射位置,因此,可能导致照明位置无法为道路上的行人提供最佳的照明视线,因此,在改变照明灯体2水平高度的同时对照射方向进行改变,即改变照明灯体2的俯仰角,以确保照明灯体2的照射区域不发生较大变化,从而确保为行人提供最佳的照明视线。
其中一个较为优选的实施例,支撑轴5定轴转动在支撑框3上,支撑轴5顶部固定连接有摆座6,摆座6上定轴转动有一号转动轴24,一号转动轴24上固定连接有L形座8和圆摆动体7,摆座6为圆形结构,L形座8和圆摆动体7分别处于摆座6的两侧。
如图1-图3所示,通过电机驱动支撑轴5在水平方向上自由转动,进而改变带动其上设置的摆座6进行同步运动,摆座6在水平方向转动的同时,带动其上设置的L形座8同步运动,从而改变照明灯体2的水平照射方向,通过改变照明灯体2的水平照射方向,从而对不同位置的照明视线强弱进行调节,满足不同的照明需求。
优选的,调高组件包括在灯杆1内部由电机驱动自由转动的螺纹杆22,螺纹杆22定轴转动在灯杆1上,螺纹杆22上螺接有支撑框3。
如图2和图3所示,通过电机驱动螺纹杆22在水平方向上自由转动,电机固定连接在灯杆1上,螺纹杆22在水平转动时通过螺纹改变支撑框3的水平高度,从而改变其上设置的照明灯体2的水平高度,其中,支撑框3通过灯杆1上开设的纵向通槽4滑动连接灯杆1侧壁,通过灯杆1与支撑框3之间的滑动关系,对支撑框3和灯杆1之间的相对位置进行限定,避免螺纹杆22在水平转动的过程中支撑框3会随之发生转动的现象。
在调高组件实施例的基础上,调角组件包括在支撑框3垂直方向运动时定时转动的转柱16,转柱16通过联动组件带动筒体13在垂直方向上运动,筒体13通过多组等距的衔接座固定连接外环座9,外环座9上开设有容纳腔室10,外环座9通过容纳腔室10滑动连接有球体12,球体12上固定连接有拐杆11的一端,拐杆11的另一端固定连接在圆摆动体7上。
如图2、图3、图5和图8所示,通过转柱16在垂直方向上的转动和联动组件驱使筒体13能够在垂直方向上运动,当筒体13的高度发生变化时,由于球体12始终处于容纳腔室10且在容纳腔室10内滑动,因此,能够驱使圆摆动体7和一号转动轴24在摆座6上转动,在一号转动轴24转动的同时,带动其上设置的L形座8同步转动,进行改变照明灯体2的俯仰角。
通过改变照明灯体2的俯仰角,改变照明灯体2的照射方向,且能够在照明灯体2受到其他因素时,如高度进行调整等因素时保证照明灯体2的照射位置始终保持一致,避免照明灯体2的照射方向因为其他因素的变化而发生变化,进而为过往的行人提供最佳的照明视线。
在调角组件实施例的基础上,联动组件包括异形连接杆15,异形连接杆15的一端固定连接在转柱16,异形连接杆15的另一端固定连接有定位销17,筒体13对应定位销17位置固定连接有两组限位环14,两组限位环14之间形成容纳定位销17的区域,定位销17与两组限位环14的相对面滑动接触。
如图2、图5和图7所示,当转柱16在垂直方向自由转动时,带动其上设置的异形连接杆15同步转动,异形连接杆15的垂直截面大体为V形,其V形的两端均固定连接有定位销17,当异形连接杆15在垂直方向摆动时,即水平夹角发生变化时,由于定位销17在两组限位环14的限制,定位销17带动筒体13在垂直方向上运动,进而改变筒体13的高度,通过筒体13高度的变化,同步改变其上球体12的高度,并通过球体12高度的改变带动一号转动轴24在垂直方向上转动,从而改变L形座8和其上设置的照明灯体2的俯仰角。
在联动组件实施例的基础上,螺纹杆22的一侧设有齿条21,齿条21固定连接在灯杆1上,齿条21啮合有二号齿轮20,二号齿轮20定轴转动在侧支撑板23上,侧支撑板23固定连接在支撑框3上,二号齿轮20的一侧固定连接有与其同步转动的不完全齿轮19,不完全齿轮19啮合有一号齿轮18,一号齿轮18上固定连接有二号转动轴25,二号转动轴25的一端定轴转动在侧支撑板23上,二号转动轴25的另一端固定连接转柱16。
如图2、图3和图6所示,通过螺纹杆22的水平转动改变支撑框3的水平高度,当支撑框3的高度发生变化时,其上设置的二号齿轮20与其同步运动,但二号齿轮20啮合有齿条21且齿条21固定连接在灯杆1上,因此在二号齿轮20高度发生变化的过程中并在垂直方向上自由转动,二号齿轮20上设有与其同步转动的不完全齿轮19,且不完全齿轮19啮合有一号齿轮18,一号齿轮18通过二号转动轴25带动转柱16同步转动,因此,在支撑框3的水平高度持续发生变化时,带动不完全齿轮19在垂直方向上自由转动,并根据高度的变化值规律地带动一号齿轮18和转柱16在垂直方向上转动,进而通过联动组件改变筒体13的垂直高度,并通过筒体13高度的变化,同步改变其上球体12的高度,并通过球体12高度的改变带动一号转动轴24在垂直方向上转动,从而改变L形座8和其上设置的照明灯体2的俯仰角,支撑框3处于垂直方向行程最下方时,L形座8与水平面之间的俯仰角最大。
值得说明的是,在调节照明灯体2的垂直高度时,例如,当提升照明灯体2的高度时,若照明灯体2的照明俯仰角不发生变化,其照明位置会逐步偏离道路,进而无法对行人提供有效的照明实现,因此,在提升照明灯体2的高度时,减小照明灯体2与水平面之间的夹角,进而确保照明灯体2的照明方向始终朝向道路等所需照明的位置,避免照明灯体2的高度变化对其照明效果造成影响。
并且,当照明灯体2高度逐步提升时,其照射位置逐步远离道路,因此,当照明灯体2的位置处于垂直方向行程的最下方时,其水平方向的俯仰角为最大值,并随着其高度的提升,逐步减小其水平俯仰角,进而确保照射方向始终朝向路面。
在实际使用过程中,在支撑框3上设置检测照明灯体2高度的高度传感器和角度传感器,高度传感器和角度传感器为该技术领域人员所熟知的现有技术,在此不再进行赘述,通过高度传感器和角度传感器检测照明灯体2当前的角度和高度,并将信息通过人工智能算法传递给终端,在需要对照明灯体2进行调节时,通过人工智能算法控制驱动装置中的用电结构,对照明灯体2的高度、照射俯仰角或水平方向的照射角度进行调节,并将调节后的结果通过检测装置中的传感器反馈给终端。
为了实现对照明灯体2的高度、照射俯仰角或水平方向的照射角度进行调节,采用了一种终端交互找平的灯具自动调节支架的调节系统,具体步骤如下:
S1、传输当前状态:在支撑框3上设置检测照明灯体2高度的高度传感器和角度传感器,高度传感器和角度传感器分别检测照明灯体2当前的高度和俯仰角,并将检测结果发送给终端。
S2、确定所需状态:终端接收到检测结果后,根据预设的照明需求,计算出照明灯体2需要达到的目标高度和俯仰角,并将计算结果发送给驱动装置。
S3、根据所需调整:驱动装置接收到计算结果后,根据以下人工智能算法,控制电机驱动螺纹杆22、支撑轴5和转柱16进行相应的转动,从而改变支撑框3、L形座8和筒体13的位置和角度,进而改变照明灯体2的高度和俯仰角。
人工智能算法伪代码具体如下:
#人工智能算法伪代码
#输入:目标高度h_target,目标俯仰角a_target,当前高度h_current,当前俯仰角a_current
#输出:螺纹杆22转动角度d1,支撑轴5转动角度d2,转柱16转动角度d3
#定义一个误差阈值e
e=0.01
#定义一个学习率r
r=0.1
#初始化d1,d2,d3为0
d1=0
d2=0
d3=0
#定义一个损失函数L,用于衡量当前高度和俯仰角与目标高度和俯仰角之间的差距
def L(h_current,a_current,h_target,a_target):
return(h_current-h_target)**2+(a_current-a_target)**2
#定义一个更新函数U,用于根据损失函数L对d1,d2,d3进行梯度下降优化
def U(d1,d2,d3):
#计算损失函数L在当前d1,d2,d3处的值
L_current=L(h_current,a_current,h_target,a_target)
#计算损失函数L对d1,d2,d3的偏导数
L_d1=(L(h_current+d1*k1,a_current+d1*k2,h_target,a_target)-L_current)/k1
L_d2=(L(h_current+d2*k3,a_current+d2*k4,h_target,a_target)-L_current)/k3
L_d3=(L(h_current+d3*k5,a_current+d3*k6,h_target,a_target)-L_current)/k5
#其中k1,k2,k3,k4,k5,k6是根据设备结构和参数确定的常数,表示螺纹杆22、支撑轴5和转柱16每转动一单位角度时,对应改变的高度和俯仰角
#根据梯度下降法,更新d1,d2,d3
d1=d1-r*L_d1
d2=d2-r*L_d2
d3=d3-r*L_d3
#返回更新后的d1,d2,d3
return d1,d2,d3
#定义一个循环,直到损失函数L小于误差阈值e或达到最大迭代次数n
n=1000#最大迭代次数
i=0#当前迭代次数
while L(h_current,a_current,h_target,a_target)>e and i<n:
#调用更新函数U,得到新的d1,d2,d3
d1,d2,d3=U(d1,d2,d3)
#根据d1,d2,d3控制电机驱动螺纹杆22、支撑轴5和转柱16进行相应的转动
motor_1.rotate(d1)
motor_2.rotate(d2)
motor_3.rotate(d3)
#更新当前高度和俯仰角
h_current=h_current+(d1*k1+d2*k3+d3*k5)
a_current=a_current+(d1*k2+d2*k4+d3*k6)
#更新迭代次数
i=i+1
#输出最终的d1,d2,d3
print(d1,d2,d3)
为了计算出照明灯体2需要达到的目标高度和俯仰角,本发明采用了以下计算公式:
目标高度h_target的计算公式为:
htarget=hmin+(hmax-hmin)/2*(1+cos(wt))
其中,hmin和hmax分别表示照明灯体2的最低高度和最高高度,ω表示照明灯体2高度变化的周期,t表示当前时间。
目标俯仰角a_target的计算公式为:
atarget=amin+m*n
m=(amax-amin)/(hmax-hmin)
n=htarget-hmin
其中,amin和amax分别表示照明灯体2的最小俯仰角和最大俯仰角。
以下是一个使用计算公式的实施例:
假设照明灯体2的最低高度为5米,最高高度为10米,最小俯仰角为30度,最大俯仰角为60度,高度变化的周期为24小时。则可以根据以下代码计算出当前时间(例如,12:00)照明灯体2需要达到的目标高度和俯仰角。
#输入:最低高度h_min,最高高度h_max,最小俯仰角a_min,最大俯仰角a_max,高度变化周期omega,当前时间t
#输出:目标高度h_target,目标俯仰角a_target
#导入数学模块
import math
#定义输入参数
h_min=5#最低高度(单位:米)
h_max=10#最高高度(单位:米)
a_min=30#最小俯仰角(单位:度)
a_max=60#最大俯仰角(单位:度)
omega=2*math.pi/24#高度变化周期(单位:弧度/小时)
t=12#当前时间(单位:小时)
#计算目标高度
h_target=h_min+(h_max-h_min)/2*(1+math.cos(omega*t))
#计算目标俯仰角
a_target=a_min+(a_max-a_min)/(h_max-h_min)*(h_target-h_min)
#输出结果
print(h_target,a_target)
运行上述代码,得到输出结果为:5.0 30.0。
这意味着在当前时间(12:00),照明灯体2需要达到的目标高度为5米,目标俯仰角为30度;
在实际使用过程中,可以根据具体需求和参数对软硬件进行相应的调整和优化。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种终端交互找平的灯具自动调节支架,包括灯杆(1)和设置在灯杆(1)上的照明灯体(2),其特征在于:所述灯杆(1)上设有调节照明灯体(2)水平高度和照射角度的调节机构;
所述调节机构包括设置在照明灯体(2)下方的支撑框(3),支撑框(3)通过灯杆(1)上开设的纵向通槽(4)滑动连接灯杆(1)侧壁,支撑框(3)处于灯杆(1)内的一侧设有调节照明灯体(2)高度的调高组件;
支撑框(3)上设有自由转动的支撑轴(5),支撑轴(5)的上方设有与其同步转动的L形座(8),L形座(8)上固定连接照明灯体(2),支撑轴(5)上设有与L形座(8)同轴的圆摆动体(7),支撑轴(5)的外圈套设有筒体(13),筒体(13)固定连接在支撑框(3)上,筒体(13)的一侧设有同步调节L形座(8)和圆摆动体(7)俯仰角的调角组件;
所述支撑轴(5)定轴转动在支撑框(3)上,支撑轴(5)顶部固定连接有摆座(6),摆座(6)上定轴转动有一号转动轴(24),一号转动轴(24)上固定连接有L形座(8)和圆摆动体(7);
所述摆座(6)为圆形结构,L形座(8)和圆摆动体(7)分别处于摆座(6)的两侧;
所述调高组件包括在灯杆(1)内部由电机驱动自由转动的螺纹杆(22),螺纹杆(22)定轴转动在灯杆(1)上,螺纹杆(22)上螺接有支撑框(3);
所述调角组件包括在支撑框(3)垂直方向运动时定时转动的转柱(16),转柱(16)通过联动组件带动筒体(13)在垂直方向上运动,筒体(13)通过多组等距的衔接座固定连接外环座(9),外环座(9)上开设有容纳腔室(10),外环座(9)通过容纳腔室(10)滑动连接有球体(12),球体(12)上固定连接有拐杆(11)的一端,拐杆(11)的另一端固定连接在圆摆动体(7)上;
所述联动组件包括异形连接杆(15),异形连接杆(15)的一端固定连接在转柱(16),异形连接杆(15)的另一端固定连接有定位销(17),筒体(13)对应定位销(17)位置固定连接有两组限位环(14),两组限位环(14)之间形成容纳定位销(17)的区域,定位销(17)与两组限位环(14)的相对面滑动接触。
2.根据权利要求1所述的一种终端交互找平的灯具自动调节支架,其特征在于:所述螺纹杆(22)的一侧设有齿条(21),齿条(21)固定连接在灯杆(1)上,齿条(21)啮合有二号齿轮(20),二号齿轮(20)定轴转动在侧支撑板(23)上,侧支撑板(23)固定连接在支撑框(3)上,二号齿轮(20)的一侧固定连接有与其同步转动的不完全齿轮(19),不完全齿轮(19)啮合有一号齿轮(18),一号齿轮(18)上固定连接有二号转动轴(25),二号转动轴(25)的一端定轴转动在侧支撑板(23)上,二号转动轴(25)的另一端固定连接转柱(16)。
3.根据权利要求1所述的一种终端交互找平的灯具自动调节支架,其特征在于:所述支撑框(3)处于垂直方向行程最下方时,L形座(8)与水平面之间的俯仰角最大。
4.一种根据权利要求2所述的一种终端交互找平的灯具自动调节支架的调节系统,其特征在于:
包括以下步骤:
S1、传输当前状态:在支撑框(3)上设置检测照明灯体(2)高度的高度传感器和角度传感器,高度传感器和角度传感器分别检测照明灯体(2)当前的高度和俯仰角,并将检测结果发送给终端;
S2、确定所需状态:终端接收到检测结果后,根据预设的照明需求,计算出照明灯体(2)需要达到的目标高度和俯仰角,并将计算结果发送给驱动装置;
S3、根据所需调整:驱动装置接收到计算结果后,根据以下人工智能算法,控制电机驱动螺纹杆(22)、支撑轴(5)和转柱(16)进行相应的转动,从而改变支撑框(3)、L形座(8)和筒体(13)的位置和角度,进而改变照明灯体(2)的高度和俯仰角。
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