CN202593424U - 嵌入式车联网装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种嵌入式车联网装置，它包括GSM/GPRS模块、第一微处理器、带有数据库的第二微处理器、若干个I/O端口，多个传感器、多个控制器，所述I/O端口及GSM/GPRS模块与第一微处理器连接，所述传感器及控制器均通过I/O端口与第一微处理器连接，所述第一微处理器和第二微处理器连接。它能够对车辆中的各种信息的采集，自动对车辆实现智能控制，而且还可以实现远程控制汽车，并且针对GPRS/GSM通信协议的漏洞，起到亡羊补牢的作用，能有效阻止黑客进入车联网的终端。

Description

嵌入式车联网装置

技术领域：

本实用新型涉及车联网领域，具体讲是一种既能人物相联，又能车物相联、人车相联的嵌入式车联网装置。 

背景技术：

目前已知的车联网（也可称为小型独立式物联网）的概念，是指装载在车辆上的电子标签通过无线射频等识别技术，实现在信息网络平台上对所有车辆的属性信息和静、动态信息进行提取和有效利用，并根据不同的功能需求对所有车辆的运行状态进行有效的联网监管和提供综合服务，如：用手机遥控门锁、遥控发动汽车、遥控打开空调等。 

现有的车联网基本是以GPRS/GSM/CDMA移动通信网作为基网采用GSM/GPRS模块与子节点传感器以点对点的通信方法来实施的。自移动通信进入第三代3G通信技术结合3G手机的应用与互联网等多媒体通信后，黑客入侵已成为车联网不可避免的祸患，而更为严重的它的通信密钥可以被破解，几乎使车联网的安防及远程控制失去了应用的意义与得不偿失的境况。 

目前已有案例显示：在部分诸如宝马Assist、通用OnStar、福特Sync，以及现代的Blue Link等汽车上应用的高端的远程控制系统由于通信协议所出的漏洞致使GPRS/GSM网络的短信被拦截（包括WiFi网络），车辆高端的远程控制系统的控制协议被解密，使车辆上的终端由手机控制的门锁及发动机电门锁均能随意打开。 

出现上述情况的原因：其一，首先是GPRS/GSM/CDMA移动通信协议的逆向工程及GPRS/GSM网络的短信是可拦截的；其二，黑客能进入互联网，同样能进入移动通信网，如果车联网是基于移动通信网作为远程通信传输那么黑客同样能进入车联网；其三，现有技术的车联网其高端与车联网的终端是以GSM/GPRS模块点对点方法实施通信的，也就是说，手机可以直接对车联网的终端进行遥控，黑客可以从中拦截信息，然后通过对手机卡号解码复制可以直接进入车联网对终端实施控制。 

实用新型内容：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种能够对车辆中的各种信息的采集，自动对车辆实现智能控制，而且还可以实现远程控制汽车，并且针对GPRS/GSM通信协议的漏洞，起到亡羊补牢的作用，能有效阻止黑客进入车联网的终端的嵌入式车联网装置。 

本实用新型技术解决方案是，提供一种嵌入式车联网装置，它包括GSM/GPRS模块、 第一微处理器、带有数据库的第二微处理器、若干个I/O端口，多个传感器、多个控制器，所述I/O端口及GSM/GPRS模块与第一微处理器连接，所述传感器及控制器均通过I/O端口与第一微处理器连接，所述第一微处理器和第二微处理器连接。 

作为改进，它还包括地理位置定位模块，所述地理位置定位模块与第二微处理器连接。采用地理位置定位模块可将车辆本身的地理位置信息记载下来，并通过第一微处理器和GSM/GPRS模块将车辆的地理位置信息发送给车管所或用户。 

所述传感器包括乙醇敏感元件、所述控制器包括声光报警装置及汽车启动装置，所述乙醇敏感元件、声光报警装置及汽车启动装置均通过I/O端口与第一微处理器有线连接；当驾驶员饮酒后，酒精度超过法定规定值时，乙醇敏感元件检测到酒精浓度超标时，发送信号给第一微处理器，第一微处理器接收信号，后通过I/O端口启动声光报警装置及切断汽车启动装置使车辆无法启动，并将信号传输到第二微处理器中，通过第二微处理器及数据库生成短信报文，然后再发送给第一微处理器，第一微处理器将短信报文通过GSM/GPRS模块发送给车管所。 

采用这些传感器和控制器构成车辆的醉驾限制装置，做到防止驾驶员醉酒驾车，减少交通事故的发生。 

嵌入式车联网装置还包括记录驾驶员身份信息的RFID电子标签，所述传感器包括RFID读写器，所述控制器包括汽车启动装置，所述RFID读写器和汽车启动装置通过I/O端口与第一微处理器有线连接。驾驶员随身携带记录驾驶员身份信息的RFID电子标签，车辆上设有RFID读写器，RFID读写器未读到该车辆驾驶员携带的RFID电子标签时，汽车启动装置会自行断开，车辆无法发动，只有当该车辆的正确驾驶员驾驶时，RFID读写器读到RFID卡中的驾驶员身份信息，则开通汽车启动装置，使车辆可以启动。 

所述传感器包括烟感探测器、离子探测器，所述控制器包括灭火器控制装置及声光报警装置；所述烟感探测器、离子探测器、灭火器控制装置及声光报警装置均通过I/O端口与第一微处理器有线连接。当烟感探测器及离子探测器探测到车辆着火时，发送信号给第一微处理器，第一微处理器接收信号后通过I/O端口启动声光报警装置并通过灭火器控制装置打开灭火器进行灭火，并将信号传输到第二微处理器中，通过第二微处理器及数据库生成短信报文，然后再发送给第一微处理器，第一微处理器将短信报文通过GSM/GPRS模块发送给车管所。 

所述传感器包括车载摄像头、测距雷达，所述控制器包括语音报警器和油门控制器，所述车载摄像头、测距雷达、语音报警器和油门控制器均通过I/O端口与第一微处理器有线连接。车载摄像头和测距雷达会将车辆与障碍物之间的距离信息发送给第一微处理器， 第一微处理器再将该距离信息发送给第二微处理器，第二微处理器根据该距离信息计算距离，并发送控制信息给第一微处理器，第一微处理器将控制信息转成对语音报警器及油门控制器的控制指令，从而控制语音报警器和油门控制器做相应动作。 

所述传感器还包括红外探测器、振动探测器，所述控制器还包括防盗报警器，所述红外探测器、振动探测器及防盗报警器均通过I/O端口与第一微处理器有线连接；当车辆处于防盗状态时，若红外探测器探测到车辆上有人，或者振动探测器探测到车辆有振动的情况下，发送信号给第一位处理器，第一位处理器启动防盗报警器，并将信号传输给第二微处理器，第二微处理器根据存储在数据库中的传感器编号及发送的信号，生成短信报文，然后再发送给第一微处理器，第一微处理器将短信报文通过GSM/GPRS模块发送给车管所。 

所述传感器还包括轮胎气压探测器、所述控制器还包括超压报警器及气压调节控制器，所述轮胎气压探测器、超压报警器及气压调节控制器均通过I/O端口与第一位处理器有线连接；轮胎气压探测器检测胎压，并将胎压信号传输给第一位处理器，第一微处理器将胎压信号传输给第二微处理器，第二微处理器根据数据库计算胎压，并作出处理，将控制信息发送给第一微处理器，第一微处理器将控制信息转成对超压报警器及气压调节控制器的控制指令，从而控制超压报警器及气压调节控制器做相应动作。 

所述嵌入式车联网装置还包括可拆卸式记录仪，所述可拆卸式记录仪与第二微处理器连接。该记录仪可将车辆行驶过程中的车辆控制及行驶的数据记录下来，具有黑盒子的功能。 

采用以上嵌入式车联网装置后，与现有技术相比，本实用新型具有以下优点： 

第一、本实用新型通过第一微处理器与车辆中的各种传感器及控制器的有线连接，实现对车辆中的各种信息的采集，并在需要的情况下，可将采集到的信息发送给车管所或者用户，及对车辆的自动控制，而且还可以实现远程控制汽车。 

第二、本实用新型通过第二微处理器的数据库将GSM/GPRS模块接收到的移动通信信号的原信息转换成新的格式的控制信息，然后再发送给第一微处理器，第一微处理器根据控制信息对不同I/O端口所连接的控制器进行控制，即使黑客侵入到了GPRS/GSM移动通信网络，也无法侵入到用户终端，可以有效阻止黑客及木马病毒直接侵入用户终端。而且在车辆上不设置无线射频装置，因此不法分子无法在车辆附近通过破解射频信号，做到对车辆破坏与控制，安全性较高。因为现有的移动通信网络及其采用的通信协议的结构存在漏洞，因此我们这种采用现有的移动通信网络作为通信基网的嵌入式车联网装置虽然不能解决现有移动通信协议本身所存在的漏洞，但是能够起到防止黑客进入 终端，起到亡羊补牢的作用。 

附图说明：

附图1是本实用新型嵌入式车联网装置的原理方框图； 

附图2是本实用新型嵌入式车联网装置的通信控制方法中的监控信息自下而上的数据传输方法的流程图； 

附图3是嵌入式车联网装置的通信控制方法中的监控信息自下而上的数据传输方法及信号转换过程的流程图； 

附图4是本实用新型嵌入式车联网装置的通信控制方法中的用户自上而下的控制方法的流程图； 

附图5是嵌入式车联网装置的通信控制方法中的用户自上而下的控制方法及信号转换过程的流程图； 

具体实施例：

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明： 

如图1所示：本实用新型提供一种嵌入式车联网装置，它包括地理位置定位模块、GSM/GPRS模块、第一微处理器、带有数据库的第二微处理器、若干个I/O端口，多个传感器、多个控制器，所述I/O端口及GSM/GPRS模块与第一微处理器连接，所述传感器及控制器均通过I/O端口与第一微处理器连接，所述地理位置定位模块与第二微处理器连接，所述第一微处理器和第二微处理器连接。本实施例中若干个I/O端口、GSM/GPRS模块及第一微处理器构成第一微处理器系统，而地理位置定位模块、带有数据库的第二微处理器构成第二微处理器系统，可采用目前常见的卫星定位多媒体PC机，这种卫星定位多媒体PC机包含地理位置定位模块即卫星接收器、第二微处理器及数据库，一般还具有触摸式显示屏和音视频模块；所述第一微处理器系统通过扩展接口模块可扩展I/O端口的数目，以适应不同车辆的需求。所述传感器及控制器通过有线连接与I/O端口连接。I/O端口根据所要接入的终端的功能通过软件写入将它们划分成上行端口与下行端口两种，其中上行端口只能接入釆集器（传感器）；下行端口不仅能连接开关量控制的电器，还能连接模拟量及数据量控制的电器。 

所述GSM/GPRS模块与用户手机和车管中心通过移动公网即GPRS/GSM网络连接。所述传感器包括乙醇敏感元件、所述控制器包括声光报警装置及汽车启动装置，所述乙醇敏感元件、声光报警装置及汽车启动装置均通过I/O端口与第一微处理器有线连接；当驾驶员饮酒后，酒精度超过法定规定值时，乙醇敏感元件检测到酒精浓度超标时，发送信号给第一微处理器，第一微处理器接收信号，后通过I/O端口启动声光报警装置及切断 汽车启动装置使车辆无法启动，并将信号传输到第二微处理器中，通过第二微处理器及数据库生成短信报文，然后再发送给第一微处理器，第一微处理器将短信报文通过GSM/GPRS模块发送给车管所。 

采用这些传感器和控制器构成车辆的醉驾限制装置，做到防止驾驶员醉酒驾车，减少交通事故的发生。 

嵌入式车联网装置还包括记录驾驶员身份信息的RFID电子标签，所述传感器包括RFID读写器，所述控制器包括汽车启动装置，所述RFID读写器和汽车启动装置通过I/O端口与第一微处理器有线连接。驾驶员随身携带记录驾驶员身份信息的RFID电子标签，车辆上设有RFID读写器，RFID读写器未读到该车辆驾驶员携带的RFID电子标签时，汽车启动装置会自行断开，车辆无法发动，只有当该车辆的正确驾驶员驾驶时，RFID读写器读到RFID卡中的驾驶员身份信息，则开通汽车启动装置，使车辆可以启动。 

所述传感器包括烟感探测器、离子探测器，所述控制器包括灭火器控制装置及声光报警装置；所述烟感探测器、离子探测器、灭火器控制装置及声光报警装置均通过I/O端口与第一微处理器有线连接。当烟感探测器及离子探测器探测到车辆着火时，发送信号给第一微处理器，第一微处理器接收信号后通过I/O端口启动声光报警装置并通过灭火器控制装置打开灭火器进行灭火，并将信号传输到第二微处理器中，通过第二微处理器及数据库生成短信报文，然后再发送给第一微处理器，第一微处理器将短信报文通过GSM/GPRS模块发送给车管所。 

所述传感器包括车载摄像头、测距雷达，所述控制器包括语音报警器和油门控制器，所述车载摄像头、测距雷达、语音报警器和油门控制器均通过I/O端口与第一微处理器有线连接。车载摄像头和测距雷达会将车辆与障碍物之间的距离信息发送给第一微处理器，第一微处理器再将该距离信息发送给第二微处理器，第二微处理器根据该距离信息计算距离，并发送控制信息给第一微处理器，第一微处理器将控制信息转成对语音报警器及油门控制器的控制指令，从而控制语音报警器和油门控制器做相应动作。 

所述传感器还包括红外探测器、振动探测器，所述控制器还包括防盗报警器，所述红外探测器、振动探测器及防盗报警器均通过I/O端口与第一微处理器有线连接；当车辆处于防盗状态时，若红外探测器探测到车辆上有人，或者振动探测器探测到车辆有振动的情况下，发送信号给第一位处理器，第一位处理器启动防盗报警器，并将信号传输给第二微处理器，第二微处理器根据存储在数据库中的传感器编号及发送的信号，生成短信报文，然后再发送给第一微处理器，第一微处理器将短信报文通过GSM/GPRS模块发送给车管所。 

所述传感器还包括轮胎气压探测器、所述控制器还包括超压报警器及气压调节控制器，所述轮胎气压探测器、超压报警器及气压调节控制器均通过I/O端口与第一位处理器有线连接；轮胎气压探测器检测胎压，并将胎压信号传输给第一位处理器，第一微处理器将胎压信号传输给第二微处理器，第二微处理器根据数据库计算胎压，并作出处理，将控制信息发送给第一微处理器，第一微处理器将控制信息转成对超压报警器及气压调节控制器的控制指令，从而控制超压报警器及气压调节控制器做相应动作。 

所述嵌入式车联网装置还包括可拆卸式记录仪，所述可拆卸式记录仪与第二微处理器连接。该记录仪可将车辆行驶过程中的车辆控制及行驶的数据记录下来，具有黑盒子的功能。 

采用本实用新型的嵌入式车联网装置的通信控制方法，它包括监控信息自下而上的数据传输方法和用户自上而下的控制方法： 

如图2、图3所示：其中监控信息自下而上的数据传输方法包括有以下步骤： 

（1）、将各个传感器、控制器的编号信息和的嵌入式车联网装置的编号信息储存在第二微处理器中的数据库中； 

（2）、由传感器生成监控信息，并通过I/O端口有线传输至第一微处理器，本实施例中是通过铜芯三胶线使传感器与I/O端口扩展模块连接传输至第一微处理器，此时监控信息为电平信号，监控信息经第一微处理器处理转换成带有传感器编码的数字信号，第一微处理器核对确认数字信号是否正确，若正确将这串数字信号传输至第二微处理器中，本实施例中第一微处理器通过RS485模块与第二微处理器进行通信将数字信号传输给第二微处理器，若不正确则返回，第一微处理器在接收到监控信息时，若需要对控制器进行控制，则直接发出控制指令给控制器来通过控制器控制被控制设施。 

（3）、第二微处理器接收到这串数字信号后，第二微处理器会根据数据库中的嵌入式车联网装置的编号信息和传感器编号信息从数据库上释放出一组包括报文信号与用户注册手机号码的信号传输给第一微处理器，第二微处理器通过RS232模块将该数据传输给第一微处理器。此时数字信号经转换成报文信号。 

（4）、第一微处理器将包括报文信号与用户注册手机号码的信号发送给GSM/GPRS模块，然后经GSM/GPRS模块将报文短信信号通过移动通信网发到用户注册手机或者车管所监控中心。 

如图4、图5所示：用户自上而下的控制方法包括以下步骤： 

（1）、用户手机发出含有控制指令的短信，并通过移动通信公网发送给嵌入式车联网装置的GSM/GPRS模块上，所述用户手机发出的控制指令为一组数字信息，其中包括 控制器编号信息和控制信息； 

（2）、GSM/GPRS模块接收到用户手机发出的控制指令，通过第一微处理器传输至第二微处理器，第一微处理器会判断控制指令是否正确，若正确则传输给第二微处理器，若不正确则不传输，然后根据储存在数据库中的各个控制器的编号信息，用户的登录编码、密码、手机号码判断控制指令具体是去向哪个控制器，若用户手机发出的控制指令无法在数据库中查询到所对应的控制器，则控制失败、结束，若成功，则进入下一步；此时短信信号转换成控制信号。 

（3）、第二微处理器将控制指令具体是去向哪个控制器的以及控制指令本身的数据发送给第一微处理器，并将控制指令及其去向哪个控制器的数据存储在第二微处理器的数据库中； 

（4）、第一微处理器通过有线传输方式控制用户手机发出的控制指令所对应的控制器；第一微处理器对该控制指令进行核对，若正确，则对控制器进行控制，若不正确，则返回； 

（5）、若控制成功，则控制器会启动运行，此时控制器会生成一个“控制成功”的回复信息，所述控制成功的回复信息通过监控信息自下而上的数据传输方法至用户手机上；若嵌入式车联网装置接收不到控制器控制成功的信息，嵌入式车联网装置会生成一个控制失败的回复信息，所述控制失败的回复信息是由第一微处理器生成并通过GSM/GPRS模块自下而上传输至用户手机上。 

本实用新型嵌入式车联网装置釆用以下四种技术来杜绝黑客进入车联网的终端： 

1）没有无线通信模块的终端的通信技术；所述的没有无线通信模块的终端的通信技术，是指所有终端，包括所有采集信息的传感器、控制电器、设施的控制执行器上都不设无线信号发射模块及编码器。 

2）终端子节点通信数据简缩技术；所述的终端子节点通信数据简缩技术，将其包括终端的所有连接在I/O端口上的采集信息的传感器、控制器的n个I/O端口的节点代号都压缩在同一个嵌入式车联网装置中，每个I/O端口均设置识别代码。 

3）服务器数据转换释放技术；所述的服务器数据转换释放技术，它可分成上行信号与下行信号的两种数据传输转换释放方式： 

第一种为上行信号数据传输转换释放方式（见图2、图3），上行信号即为监控信号，当某个I/O端口所连接的采集器上的敏感元件将采集到的信息经放大电路放大后成为高电平触发信号，该电平信号会经I/O端口与端口扩展模块进入到第一微处理器，然后经微处理器确认（是否误报警）处理后决定信号是否放行，如果是“否”信号上行就被停 止，如果是“是”信号会继续上行（见图2中矢量箭头代表数字信号的走向）经485接口进入到第二微处理器，这时的第二微处理器会根据所写入的软件程序要求核对信号是否经n级次的确认，如“否”信号会暂时停止上行，等待下一信号叠加后达到n几何级次时（这里所述n几何级次时是指不同传感器采集到同类型信息时如发生火警时由烟感、红外、高温传感器同在一定时间内发出信号确认火警已成立）这时第二微处理器会决定将信号发至数据库，此时数据库会将数字信号转换成报文信号后仍发送给第二微处理器，此时第二微处理器会决定报文信号的发送对象（如火警发送给119，盗警发送给110），然后信号经232接口进入车联网基站的第一微处理器，此时第一微处理器会根据写入的软件程序将报文信号分二路发送，其中一路发送给GSM/GPRS模块，由GSM/GPRS模块将报文信号转换成短信文字信号通过GPRS/GSM/CDMA移动信号网发送給高端处警单位及用户手机。另一路信号则经第一微处理器后转换成数字信号的执行指令经I/O端口与铜芯三胶线相连接的控制器对被控制设施实施控制（如打开消阀、打开灭火机等）。 

第二种为下行信号数据传输转换释放方式（见图4、图5），下行信号即为控制信号，是由高端用户通过高端通信设施（包括经过车联网注册过的手机、无线座机、带3G网卡的电脑）所发送的带有基码、代码、信息代号的下行短信信号时的数据传输、转换、释放过程（见图4、图5），当高端用户通过注册手机向车联网基站发送带有基码、代码、信息代号与基站的GSM/GPRS模块的SIM卡卡号的短信信号发出后，GPRS/GSM/CDMA移动通信网会迅速将短信传送到车联网基站的GSM/GPRS模块上，然后短信信号沿着图4中黑色的矢量箭头进入第一微处理器，此时短信信号经微处理器处理核实并确认高端用户所发信号是“是”还是“否”，如“否”信号传输结束；如“是”即将短信信号转换成控制信号通过485传输线路发送到车载电脑的第二微处理器中（图4的矢量箭头代表短信信号的走向），然后经微处理器再次核实并确认“是”还是“否”，如“是”则将控制信号发送给数据库，由数据库将控制信号转换成数字执行信号通过232传输线路发送到第一微处理器，再由第一微处理器将执行信号转换成执行指令发送给I/O端口，然后经铜芯三胶线将执行指令传给控制器去直接控制被控制设施。 

4）车联网基站数据复原技术；所述的车联网基站数据复原技术，是指数据库运行文字→代号或代号→文字的转换、释放过程。从理论上来解释上行信是由代号→文字，即代号复原成文字；下行信号由文字→代号。 

数据库建立是以I/O端口代号为基本点，每个I/O端口代号在服务器的数据库中都对应着一个子节点，而每个代号都有一组与子节点功能内容相同的报文，这些报文语句、文字可以根据用户自己要求在车载电脑窗口中随时编写调整，经确认后存储在数据库中。在数据库的释放信号的内容前均冠有I/O端口代号，因此当某个I/O端口下无子节点连 接时在数据库中必须题写上“空口”或“备用”的文字，否则车联网基站在自检时会作为子节点故障报警。 

由这四种技术所构成的自组车（物）联网，这就有效地防止了背景技术中所述的一系列问题的发生。 

Claims (9)

1.一种嵌入式车联网装置，其特征在于：它包括GSM/GPRS模块、第一微处理器、带有数据库的第二微处理器、若干个I/O端口，多个传感器、多个控制器，所述I/O端口及GSM/GPRS模块与第一微处理器连接，所述传感器及控制器均通过I/O端口与第一微处理器连接，所述第一微处理器和第二微处理器连接。

2.根据权利要求1所述的嵌入式车联网装置，其特征在于：它还包括地理位置定位模块，所述地理位置定位模块与第二微处理器连接。

3.根据权利要求1所述的嵌入式车联网装置，其特征在于：所述传感器包括乙醇敏感元件、所述控制器包括声光报警装置及汽车启动装置，所述乙醇敏感元件、声光报警装置及汽车启动装置均通过I/O端口与第一微处理器有线连接。

4.根据权利要求1所述的嵌入式车联网装置，其特征在于：所述嵌入式车联网装置还包括记录驾驶员身份信息的RFID电子标签，所述传感器包括RFID读写器，所述控制器包括汽车启动装置，所述RFID读写器和汽车启动装置通过I/O端口与第一微处理器有线连接。

5.根据权利要求1所述的嵌入式车联网装置，其特征在于：所述传感器包括烟感探测器、离子探测器，所述控制器包括灭火器控制装置及声光报警装置；所述烟感探测器、离子探测器、灭火器控制装置及声光报警装置均通过I/O端口与第一微处理器有线连接。

6.根据权利要求1所述的嵌入式车联网装置，其特征在于：所述传感器包括车载摄像头、测距雷达，所述控制器包括语音报警器和油门控制器，所述车载摄像头、测距雷达、语音报警器和油门控制器均通过I/O端口与第一微处理器有线连接。

7.根据权利要求1所述的嵌入式车联网装置，其特征在于：所述传感器还包括红外探测器、振动探测器，所述控制器还包括防盗报警器，所述红外探测器、振动探测器及防盗报警器均通过I/O端口与第一微处理器有线连接。

8.根据权利要求1所述的嵌入式车联网装置，其特征在于：所述传感器还包括轮胎气压探测器、所述控制器还包括超压报警器及气压调节控制器，所述轮胎气压探测器、超压报警器及气压调节控制器均通过I/O端口与第一位处理器有线连接。

9.根据权利要求1所述的嵌入式车联网装置，其特征在于：它还包括可拆卸式记录仪，所述可拆卸式记录仪与第二微处理器连接。 

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