CN1914654B - 远程监视独自生活的人的住所活动的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于监视独自生活的住户的活动的系统和方法。活动传感器被分布在住所内，收集关于住所中的活动的数据。将该数据发送到远程监视中心并进行分析。缓存该数据以确定住所中是否发生了事件或重要的转换。还可以利用该系统来确定住户的长期移动能力的变化、与正常睡眠模式的偏离和与正常醒来时间的偏离。

Description

远程监视独自生活的人的住所活动的方法
技术领域
本发明总的涉及一种用于监视独自生活的人的住所活动的系统和方法，具体涉及一种用于远程监视独自生活的老年人或残疾人的住所活动的系统和方法。
背景技术
随着医学发展以及对适当营养和足够锻炼的日益注意，西方社会人口的寿命在增长。例如，居住在美国的老年人数量正在增加，并且随着生育高峰期一代人的年龄的增长，在未来几十年中美国老年人的数量将大大增加。此外，对各种精神和身体残疾的认识和理解的增加，导致了精神和/或身体能力下降的人越来越多地独自生活。
随着独自生活的老年人和残疾人的增多，这些老年人和残疾人在他们自己住所中的安全和可靠令人担心。独自生活的老年人和残疾人越来越多地担心他们可能受伤或者丧失能力并且无法召唤帮助。这种担心也常常由居住在与独自生活的老年人和/或残疾人有一定距离的关爱他们的人来分担。
当前，独自生活的老年人和残疾人的担心、以及关爱他们的人的担心可以通过几种途径解决。一种消除担心的方式是护理者经常访问住所。这种访问可能是冒昧、费时的，并且常常是不方便和不被赏识的。另一种方式是让老年人或残疾人搬出住所，搬进能够更好监视他的健康的机构。然而，这剥夺了老年人或残疾人的独立性，费用昂贵并且常常不受欢迎。另一种方法是通过技术帮助或监视住所中的人。
帮助住所中的人的这些技术系统包括个人紧急响应系统。在这些系统中，老年人或残疾人带着表、垂饰或其他类似设备，在紧急情况下(如摔倒)按下按钮。按下的按钮起动警报信号。中心监视机构通过响应警告信号提供帮助并且呼叫此人来确认问题。机构根据情况呼叫预定的联系人列表，如亲戚、邻居或紧急服务。尽管这是有价值的服务，但这些系统只能确认在此人能够按下紧急按钮时发生的问题。
一些已知的住所监视系统收集从传感器获得的数据，并且使用住所的电话系统将住所的传感器数据发送到远程监视点。以设定的间隔安排这些电话呼叫。如果间隔安排在一起很近，则常常由于电话的频繁使用而增加花费。此外，有时候频繁使用电话是不方便的，因为电话线以固定、频繁的间隔被占用(tie up)。不仅住所的住户感到不便，而且那些尝试联系住户的人也感到不便。
因此，仍然日益需要有一种经济的住所监视系统，它在给护理者提供对住在住所中的人的活动的理想观察的同时，限制其冒昧(intrusiveness)。
发明内容
本发明描述一种系统和方法，其通过使用放置在住所中的传感器和远程位置处用于比较从传感器获得的数据的处理系统来远程监视个人，并且如果允许的话联系护理者。
本发明的一个方面是一种允许护理者监视独自居住在住所中的住户的活动的活动监视系统。该系统包括：至少一个位于住所内的活动传感器，用于收集关于住所内的活动的数据；与所述至少一个活动传感器通信的近实时通信平台；和远离住所的监视中心，其与近实时通信平台通信，其中，近实时通信平台适于相对于事件的发生近实时地将数据从所述至少一个活动传感器发送到监视中心。
本发明的另一个方面是一种允许护理者远程监视独自居住在住所中的住户的活动的活动监视系统。该系统包括：多个位于住所内的活动传感器，用于收集关于住所内的活动的数据；与所述多个活动传感器通信的近实时通信平台；和远离住所的监视中心，其与近实时通信平台通信。近实时通信平台包括包含有线电话、无线电话、双向步话机、寻呼机、电报和因特网浏览器的组中的一个或多个通信媒介。此外，近实时通信平台适于相对于事件的发生近实时地将数据从所述多个活动传感器发送到监视中心。
本发明的另一个方面是一种允许护理者监视独自居住在住所中的住户的活动的方法。该方法包括步骤：提供活动传感器来布置在住所中；从活动传感器收集数据；通过近实时通信平台，相对于事件的发生近实时地将从活动传感器收集的数据发送到远离住所的监视中心；在监视中心分析数据；以及在发生事件时生成事件报告给护理者。
本发明的另一个方面是一种允许护理者远程监视独自居住在住所中的住户的活动的方法。该方法包括：提供活动传感器来布置在住所中；从活动传感器收集数据；通过近实时通信平台，相对于事件的发生近实时地将从活动传感器收集的数据发送到远离住所的监视中心。该方法还包括步骤：在监视中心分析数据；以及在发生事件时生成给护理者的事件报告。该方法还包括步骤：应护理者的请求，生成住所内活动的状态报告。
本发明的另一个方面是一种允许护理者监视独自居住在住所中的住户的移动能力的方法。该方法包括步骤：提供活动传感器来布置在住所中；从活动传感器收集数据；通过近实时通信平台，将从活动传感器收集的数据发送到远离住所的监视中心；搜索从活动传感器收集的数据中的活动模式；研究完成特定活动所需的时间量；以及向护理者报告完成特定活动所需时间量的长期变化。
本发明的另一个方面是一种允许护理者监视独自居住在住所中的住户的睡眠模式的方法。该方法包括步骤：提供活动传感器来布置在住所中；从活动传感器收集数据；通过近实时通信平台，将从活动传感器收集的数据发送到监视中心；使用隐式马尔可夫建模技术分析从活动传感器收集的数据，来确定数据是否指示偏离比较数据、显示不正常的睡眠模式。
本发明的另一个方面是一种允许护理者监视独自居住在住所中的住户的醒来时间的方法。该方法包括步骤：提供活动传感器来布置在住所中；从活动传感器收集指示住户的醒来时间的数据；通过近实时通信平台，将收集的数据发送到远离住所的监视中心；分析从活动传感器收集的数据，来确定数据是否指示住户预定正常醒来时间未醒、显示不正常的醒来时间。
通过下面结合附图提供的对本发明优选实施例的详细描述，本发明的这些和其他优点和特征将更容易理解。
附图说明
图1是根据本发明实施例的远程住所监视系统的示意图。
图2是图1的系统的远程住所监视的处理。
图3示出图2的处理中用于将数据发送到远程监视中心的示例性步骤。
图4示出用于确定配有图1的系统的住所的住户的移动能力的步骤。
图5示出用于确定配有图1的系统的住所的住户的睡眠模式的方法。
图6示出用于根据图5的方法分析睡眠模式的隐式马尔可夫(Markov)建模技术。
图7示出用于确定配有图1的系统的住所的住户的迟醒来(late wake-up)的步骤。
具体实施方式
参照图1，示出活动监视系统10，包括活动传感器14、通信中继板18和远程监视中心22。活动监视系统10没有干涉(intervene)住所12的机制或者任何住所12的子系统(电器、水、光等)。住所12的干涉(如果有的话)可以通过从住所外面与住所12的住户通信来实现，例如通过电话呼叫或者护理者38或其他适合的人员(如紧急响应专业人员)访问。传感器14包括监视传感器、门传感器和任何其他适于收集和发送关于住所12中正进行的活动的数据的传感器。其他适合的传感器14包括危险传感器和安全传感器。最好，传感器14是能够无线地向通信中继板18发送包含收集的数据的信号16的无线传感器。然而应当理解，传感器14也可以是有线连接到通信中继板18的传感器。
通信中继板18通过利用适当的有线或无线通信平台21(例如有线电话、无线电话、双向步话机、寻呼机、电报、因特网浏览器或其他无线通信平台)向远程监视中心22发送数据信号20，来传输从传感器14收集的传感器数据。根据选择的通信平台21，可以近实时地发送，或者可以以离散的、不规则的间隔发送数据信号20。例如，可以通过无线电话、双向步话机、寻呼机、电报、因特网浏览器或任何其他无线通信平台来近实时地发送数据信号20。对于有线电话通信平台，以不同的间隔缓存和发送数据信号20。
远离住所12的监视中心22包括数据库24、可编程事件检测器26和连续状态报告生成器28。数据库24用作通过信号20传输的传感器数据的收集容器。应护理者38对状态报告的请求，将传感器数据从数据库24转发到连续状态报告生成器28。状态报告生成器28向护理者38的个人计算机34发送近实时的状态信号30。近实时是指在几乎即时到最多三分钟的范围内。例如，对于双向寻呼通信平台21，通信所需的时间量可以是在2到3分钟之间。状态报告生成器28可以被编程来以特定间隔(例如，每10分钟)更新每个住所12的报告。状态信号30包括连续状态报告生成器28所生成的报告。报 告的格式和内容取决于护理者38的请求。应当理解，信号30也可以通过个人数字助理(PDA)、寻呼机、传真机、电报或电话或语音信箱帐户，而不是通过个人计算机34来发送。
护理者38还可以选择特定的活动，如果住所12中出现这些活动，则认为是事件。总的来说，事件将包括护理者38想要注意的活动或任何重要的转换发生，如状态转换(从一个状态转换到另一个，例如从活动转换到安静)。例如，醒来的时间、异乎寻常的长时间安静或没有活动、或者使用外门，都可以认为是重要活动或者状态转换发生。护理者38通过信号32将构成事件的参数发送到远程监控中心22。尽管护理者38没有定义是什么构成了事件，但护理者38可以从构成事件的预定活动的集合中选择。此外，护理者38设置参数来配置事件与住所12中住户的正常活动匹配。例如，护理者38没有定义例如什么构成了“醒来”，但护理者38可以定义什么时候“醒来”算是迟。在监视中心22上存储和处理传感器数据。如果数据指示事件的发生，则通过任何适合的通信媒介，例如有线或无线电话、PDA、寻呼机、传真、电报、双向步话机、电子邮件或其他因特网支持的通信媒介(例如通过弹出的通知格式)，将信号36发送给护理者38。护理者38于是有机会打开与住在住所12中的人的通信通道40。通信通道40可以是通过有线或无线电话线、因特网浏览器(如电子邮件或其他因特网支持的通信工具)、电报、PDA、寻呼机、或者个人，例如由护理者38或其他适合的人员拜访。
接着，将参照图2描述远程监视住所12内的人的方法。在步骤100，提供传感器14并将其布置在住所12中。传感器14在整个住所12中的布置取决于住宅的结构、以及其中活动/监视更容易发生和收集的数据提供更有意义的活动统计的区域。此外，传感器14的布置可能受到传感器14的成本以及隐私问题的影响。
接着，在步骤105中，从传感器14收集数据。可以通过从活动传感器14经由数据信号20到通信中继板18的数据的无线通信来完成数据收集。通信中继板18收集数据并将其一直保存到在步骤115中将其发送到远程监视中心22。通信中继板18的数据保存时间量取决于通信平台21。如果通信中继平台18与远程监视中心22之间的通信平台21是无线的(无线电话、双向寻呼机、PDA、因特网浏览器、电报等)，则数据信号20的传输是近实时的。应当理解，无线通信平台21可以不一定和通信中继板18在一起，传感器14 也可以通过无线通信平台21直接与远程监视中心22直接通信。
另一方面，如果通信平台21是有线电话，则首先在步骤110中缓存数据信号20。缓存步骤110用于在数据信号20中进行挑选，以确定对于整个系统或系统的子集，是否有信号20中的任何一个指示活动与不活动之间的重要转换。一旦有这种指示，将数据信号20(或者它们的某子集)发送到远程监视中心22。如上所述，数据到远程监视中心22的发送可以通过任何适合的通信平台21进行，例如，有线电话、无线电话、双向步话机、寻呼机、电报、PDA或因特网浏览器。在远程监视中心22的数据库24处收集数据，并且保存它使得允许状态报告生成器28能应护理者38的请求快速准备状态报告。
在通信步骤115之后，在步骤120中，提供报告给护理者38来报告事件。如上所述，事件是由护理者38选择的，确保其发生对于护理者38是值得关注的。事件检测器26生成事件并且通过任何适合的通信媒介，例如有线或无线电话、寻呼机、双向步话机、传真、电报、电子邮件或其他因特网支持的通信媒介(例如通过弹出的通知格式)，将其发送给护理者38。
下面将参照图3描述通过有线电话相对于事件发生近实时地发送数据给护理者38的方法。如上所述，当前的住所监视系统通常通过电话线以固定的间隔将从传感器收集的数据报告给远程处理中心。这种系统的一个缺点是给正在使用电话线的住所住户和那些呼入的人带来不便。另一个缺点是收集的数据可能在很长时间段(如一小时或更长)内不被报告。如上所述，利用有线电话之外的通信平台21，如无线电话、电报、双向步话机、寻呼机或因特网浏览器，消除了通过有线电话通信的这一个缺点。通过利用未连接到有线电话架构的通信平台21，可以以较低的成本更自由地向远程监视中心22发送数据。因此，可以进行更频繁的数据信号20的通信，从而使从传感器14获得数据与发送数据信号20之间的时间量最小。
尽管如此，图3提供了利用有线电话通信平台21相对于事件发生近实时地发送数据信号20的方法。该方法利用缓存技术(图2的步骤110)在通信中继板18中存储的全体数据中挑选，以确定是否有任何数据指示事件(如状态转换)的发生。在逻辑节点201上，在通信中继板18中查询是否有当前驻留其中的数据指示住所12内的特定区域中的重要的运动已经停止。重要的运动包括那些如果知道它已经停止的话将会引起警报的运动。如果对该查询的答案为是的话(意味着发生了状态转换)，则在步骤206中，通信中继板18 使用有线电话通信平台21来至少将显示状态转换的该数据(如果不是通信中继板18中存储的数据的全部或某更大的子集的话)发送到远程监视中心22。可编程事件检测器26向护理者38报告事件，即，在该特定区域中活动的中止。可选地，事件检测器26可以等待N时间周期来允许收集和发送更多数据，以确定该特定区域中的活动是否恢复。等待的时间周期N可以是任何适合的时间，例如15分钟。此外，等待的时间周期可以被适配成刚好在运动中止之前经历运动的住所的部分。在步骤219中，如果住户占用电话线，则监视系统10放弃有线电话线。
如果对查询的答案为否，则在逻辑节点211，查询是否有通信中继板18处收集的数据指示重要的运动在停止了X时间周期后起动。如果对该查询的答案为是(状态转换)，则在步骤206中将指示该状态转换的数据(或某更大的数据子集)发送到远程监视中心22，并且时间检测器26生成报告并报告给护理者38。如果对该查询的答案为否，则进行另外的查询。
在逻辑节点216，查询是否有指示在住所12中危险或安全传感器(例如温度、火、或烟雾警报或者应急按钮)被触发的数据。如果答案为是(状态转换)，则在步骤206中再次将指示该状态转换的数据(或者某更大的数据子集)发送到远程监视中心22，并且时间检测器26生成报告并报告给护理者38。如果答案为否，则通信中继板18返回逻辑节点201并且等待最近的数据更新来重新开始一系列查询。
应当理解，在逻辑节点201、211和216中的查询是示例性的，并不意图穷举可进行的查询类型，也不意图穷举这一系列逻辑节点的顺序/结构。或者，逻辑节点201、211、216当中可以有多重检查和互相依赖。例如，可以查询活动是否在特定位置(如浴室或厨房)中开始以及是否在预定时间周期内停止。一个可能的查询可以是是否检测到水填满浴缸，以及水打开的时间长度。另一个可能的查询可以是炉子是否被使用，以及它使用了多久。应当理解，在生成时间报告之前等待的时间周期可以根据收集关于活动数据的活动传感器14的位置来适配。例如，可以将厨房中的传感器设置成在生成报告前较长的等待时间周期，例如12个小时。
护理者38特别关心的一点是住户的移动能力的长期变化。运动速度是很好的健康变化的预测器。常常，活动的长期变化难以通过连续观察来量化或者证实。如下面参照图4所述，可以通过系统10来量化住所12的住户的长 期移动能力。
在步骤100中，提供活动传感器14并将其布置在住所12中。在步骤105中使用传感器14收集数据。在步骤110中将所收集的数据发送到远程监视中心22上的数据库24。然后，在步骤315中，通过搜索机制25(图1)在数据库24存储的数据中搜索活动模式。比较有用的模式是那些一周发生几次的模式，例如从传感器14收集的指示在进餐时间厨房中的活动、或者在就寝时间或接近就寝时间卧室中的活动的数据。使用模式匹配算法来找到多数日子里出现的共同模式。
然后，在步骤320中，推断和研究每种活动的完成时间。可以通过任何数量的已知计算方法来完成研究。例如，可以在预定时间周期上(如两个月)映射结束活动的最长时间周期，来显示时间随着住户执行该活动所花的时间周期的变化。或者，可以在预定时间周期上映射结束活动所需的所有时间周期。可以扔掉离群数据(outlier data)、边界上的数据(例如，表示最长和最短时间周期的25％的数据)，并且使用其余数据来显示时间随着住户执行该活动所花的时间周期的变化。
最后，在步骤325中，护理者38接收关于住户完成特定推断和研究的活动所花时间的长期变化。在较早的时限向护理者38提供指示住所12的住户移动能力的可量化的变化，可以使得更多地了解状况的变化。例如，移动能力的变化可以源自药物治疗的变化，或者可以源自住户情绪的变化。较早检测到移动能力的变化可以使得较早诊断移动能力变化背后的起因，从而可以使得较早治疗引起移动能力变化的状况。应当理解，可以并发地研究住所12中的多个模式，从而确保研究的健壮性。例如，如果长期变化看起来指示完成一个任务的时间量增加而另一任务所需的时间量减少，那么可能有除了移动能力之外的因素在起作用。另一方面，如果数据看起来指示完成许多任务的时间都在长期地增加，那么看来确定住户的移动能力减弱了。
和移动能力的变化一样，睡眠模式的变化可以显示医学问题。例如，睡眠模式的变化可以是抑郁的指示，或者它可以指示需要改变药物或者最近药物的改变在影响住户的睡眠模式。图5示出对住所12的住户的睡眠模式进行记录以确定任何特定睡眠模式是正常还是异常的示例性方法。图6示出利用隐式马尔可夫建模技术分析睡眠模式的一个示例性实施例。
如图5所示，该方法在步骤400中以训练周期开始。步骤400的训练周 期用于获得关于住所12的住户的基准睡眠模式数据。训练周期的长度应当足够提供住户的所有睡眠模式的基准睡眠图案数据。通过睡眠量、睡眠位置、以及任何睡眠中断的频率和持续时间来确定睡眠模式。这些因素以及星期几(例如，周末对平日)常常对每个住户产生多个睡眠模式。训练周期的长度可以短到几天，或者长到一个月或更长。
一旦获得了基准睡眠模式数据，在步骤405中收集关于住所12中的住户的数据以便于监视住户的睡眠模式。最后，在步骤410中，分析睡眠模式数据来确定这些数据是否证实住户最近的睡眠模式相对于基准睡眠模式数据正常或不正常的结论。如果数据证实最近睡眠模式不正常的结论，则可以生成报告并且通过上述通信媒介发送给护理者38。或者，可以执行另外的分析步骤来确定最近睡眠模式的不正常是否不正常到足以向护理者38发出报告。可以根据预定的规则集、来自护理者的反馈(可以帮助重新训练住所)或者这两者的组合，来确定是否认为睡眠模式十分不正常。
一种用于分析睡眠模式数据的示例性方法是通过隐式马尔可夫建模技术，这将参照图6进行描述。马尔可夫模型特性是给定当前状态，要发生的下一状态独立于所有之前状态。这导致这样的干扰，即，特定状态之间的转换是概率的(probabilistic)，从而可以被建模。隐式马尔可夫建模技术是用于建模符号序列的技术。它是将模式序列建模为随机过程的输出的概率模式匹配方法。
如图6所示，存在四种与住户的睡眠模式有关的可能的状态，即，卧室415、睡眠中420、中断的睡眠425和醒来430。记录下状态415、420、425、430之间的转换，并且识别这些状态转换并且将其与在步骤400中获得的基准睡眠模式数据进行比较。睡眠中状态420是在预期睡眠的时间周期期间的安静周期。术语“安静”是在住所12中超过15分钟没有发生活动的周期。推断为睡眠中状态420之前的位置被标记为卧室状态415。在睡眠中状态420之后发生的任何活动被标记为中断状态425或醒来状态430。中断和醒来状态425、430之间的差别在于醒来状态是持续超过30分钟的中断状态。
参照图5、6，在步骤400中在训练时间周期内从活动传感器14取出数据，以建立基准睡眠模式数据的数据库。睡眠模式数据可以自动分成类似的睡眠模式。在获得了足够的基准睡眠模式数据之后，将各个睡眠模式标识为对住户是正常的。然后，在步骤405中，监视住户的睡眠模式。在步骤410 中利用隐式马尔可夫建模技术来分析睡眠模式。状态之间的转换以10分钟的时间片435进行。该方法考虑多个转换时间片。因此，如果住户的睡眠中状态420持续4个小时，则从睡眠中状态到睡眠中状态的转换的计数将是24。对于该住户，使用基准睡眠模式数据来预测用户最近的睡眠模式是属于之前标识的睡眠模式(因而是正常的)，还是不属于任何之前标识的睡眠模式(因而是不正常的)。如果住户的睡眠模式被确定为不正常，则产生报告来标识该住户睡眠模式的反常。
住所12的住户可能有问题的另一个指示是在住户正常的时间没有醒来。护理者38常常担心住户可能在床上病倒或丧失能力，无法联系任何人寻求帮助，并且在任何人认识到这个问题之前在相当长的时间内仍没有能力。如图6所示，可以使用系统10来建模醒来习惯，并且当任何醒来时间在可接受的极限之外时报告给护理者38。
在步骤100中，提供传感器14并将其布置在住所12中。在步骤450中，在一段时间内记录住户的就寝时间和醒来时间。通过推断在一段时间上的就寝时间和醒来时间，可以编辑关于住户的睡眠周期正常长度的更精确的数据。该数据用于确定睡眠模式。一种方法是利用上面参照图5所述的隐式马尔可夫建模技术。另一种方法是寻找住所12中安静的长周期，如6到8小时。或者，可以搜索数据来确定在一段时间(如最近60天)内最迟的醒来时间，如果醒来时间超过了该时间一定量(例如1小时)，则可以产生报告。
当住户在正常时间醒来(意味着在基于分析的历史睡眠模式数据的预定极限之内)时，在步骤455中，生成更新的状态报告并且近实时地将其发送给护理者38，报告正常醒来时间。另一方面，如果在预定极限结束前没有识别到醒来，则可以在步骤460中联系护理者38。可以使用任何适合的方法来联系护理者，例如，有线或无线电话、寻呼机、双向步话机、传真、电报、电子邮件或其他因特网支持的通信媒介(例如通过弹出的通知格式)。
尽管仅仅结合有限数量的实施例详细描述了本发明，但应当容易地理解，本发明不限于这些公开的实施例。相反，本发明可以被修改来加入任何数量的之前未描述的变型、改变、替换或等效布置，只要它们与本发明宗旨和范围一致。此外，尽管描述了本发明的各种实施例，但应当理解，本发明的方法可以仅包括所述实施例的一些。因此，本发明不应被看作受前面描述所限，而是受权利要求书的范围所限。

Claims (1)

1.一种允许护理者监视独自居住在住所中的住户的睡眠模式的方法，包括步骤：
提供活动传感器来布置在住所中；
从活动传感器收集数据；
通过通信平台，将从活动传感器收集的数据发送到数据库；
所述来自活动传感器的数据包括关于住户是否处于正在卧室中、在睡眠、在间歇睡眠或清醒状态的睡眠模式数据以及关于在各状态之间转换的数据；
使用隐式马尔可夫建模技术分析从活动传感器收集的睡眠模式数据，来确定该睡眠模式数据是否指示偏离基准睡眠模式数据并显示不正常的睡眠模式，在训练周期内从活动传感器取出基准睡眠模式数据；以及
如果该睡眠模式数据指示偏离基准睡眠模式数据，则生成给护理者的报告。
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AOKISHIGEKI.RecognitionofBehavioralPatternBasedonHMM.IEICETransactionsoninformationandSystems Pt.2(Japanese Edition)J85-D-2 7.2002
说明书第2栏第19-21行,第3栏第24-60行,第6栏第34-54行,第7栏第15-26,42-44行,第11栏第39-51行,第15栏第43行至第16栏第47行,第17栏第2-60行,第18栏第28栏至第19栏第41行、图1,3.

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