DE102017011509A1 - Sekundenschlaf warning device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung richtet sich auf eine Warn- und/oder Hilfsvorrichtung,umfassend wenigstens einen Lagesensor, der seine Orientierung im Raum zumindest gegenüber der Vertikalen erkennt, sowie durch wenigstens einen Signalgeber, der bei einer bestimmten Orientierung des Lagesensors im Raum und/oder gegenüber der Vertikalen aktiviert wird.The invention is directed to a warning and / or auxiliary device, comprising at least one position sensor, which detects its orientation in space at least with respect to the vertical, and by at least one signal generator, in a certain orientation of the position sensor in space and / or with respect to the vertical is activated.
Description
Die Erfindung richtet sich auf eine Warn- und/oder Hilfsvorrichtung, die insbesondere als Sekundenschlafwarngerät verwendbar ist.The invention is directed to a warning and / or auxiliary device which can be used in particular as a microsleep warning device.
Es gibt eine Reihe von Notlagen, in denen eine Person nicht mehr Herr der Situation ist und also einer Unterstützung bedarf. Ein typischer Fall für einen solchen Notfall, in welcher die betreffende Person nicht mehr Herr der Lage ist, ist ein unerwünschter Schlafzustand, insbesondere infolge von Übermüdung. Dies kann in verschiedenen Umgebungen auftreten, z.B. während eines Vortrags, wo eine Person keine wichtigen Informationen verpassen möchte, oder in einem Zug, wo eine Person ihren Ausstiegsbahnhof nicht verfehlen möchte. Am gefährlichsten ist jedoch der sogenannte Sekundenschlaf am Steuer eines Kraftfahrzeugs, wo bereits nach Sekundenbruchteilen ein Unfall angebahnt oder ausgelöst werden kann, sofern die betreffende Person nicht rechtzeitig aus ihrem Schlafzustand in den Wachzustand zurückgerufen werden kann. Daher wird bei manchen Neufahrzeugen eine Überwachung der Augen des Fahrers vorgenommen, indem dieser mit einer bspw. im Bereich des Rückspiegels angeordneten Videokamera überwacht wird und sodann mit einem Bildanalyseprogramm die Pupillen gesucht werden; werden diese nicht gefunden, so wird ein bspw. akustischer Alarm ausgelöst. Dieses Verfahren hat jedoch eine Reihe von Nachteilen. Einerseits ist es wegen der benötigten Hard- und Software - Videokamera, Rechner, Bildverarbeitungsprogramm - sehr aufwendig. Darüber hinaus schalten nachts alle Fahrer das Licht im Fahrzeug ab, um in der Dunkelheit die Straße gut sehen zu können, so dass mit einer normalen Videokamera gerade nachts keine ausreichende Überwachung möglich ist. Zudem ist für manche Personen eine solche permanente Computerüberwachung unangenehm. Schließlich ist das System in ein Fahrzeug eingebaut und kann also nur gegen Sekundenschlaf am Steuer eingesetzt werden und nicht bpw. auf einer Zugfahrt mitgeführt werden. There are a number of emergencies in which a person is no longer master of the situation and therefore needs support. A typical case for such an emergency in which the person concerned is no longer able to manage is an undesirable sleep condition, in particular as a result of overwork. This can occur in different environments, e.g. during a lecture, where a person does not want to miss any important information, or in a train, where a person does not want to miss their exit station. However, the most dangerous is the so-called microsleep at the wheel of a motor vehicle, where already after fractions of a second an accident can be initiated or triggered, unless the person concerned can not be recalled in good time from their sleep state in the waking state. Therefore, in some new vehicles, the driver's eyes are monitored by monitoring this with a video camera, for example in the area of the rear-view mirror, and then using an image analysis program to search for the pupils; If these are not found, an acoustic alarm is triggered, for example. However, this method has a number of disadvantages. On the one hand, it is very complicated because of the required hardware and software - video camera, computer, image processing program. In addition, all drivers switch off the light in the vehicle at night to be able to see the road well in the dark, so that with a normal video camera at night, adequate monitoring is not possible. In addition, for some people such permanent computer monitoring is uncomfortable. Finally, the system is installed in a vehicle and can therefore only be used against microsleep at the wheel and not bpw. be taken on a train ride.
Es würde dort auch überhaupt nicht funktionieren, weil es kaum toleriert würde, in einem Zug eine private Videokamera zu installieren.It would not work there either because it would hardly be tolerated to install a private video camera all at once.
Aus den Nachteilen des beschriebenen Standes der Technik resultiert das die Erfindung initiierende Problem, eine gattungsgemäße Warn- und/oder Hilfsvorrichtung derart weiterzubilden, dass sie mit einem möglichst geringen Aufwand herstellbar und insbesondere überall hin mitführbar und jederzeit einsetzbar ist, auch unabhängig von einem Kraftfahrzeug.From the disadvantages of the prior art described results in the invention initiating problem, a generic warning and / or auxiliary device such that it can be produced with minimum effort and in particular carried everywhere and anytime, even independent of a motor vehicle.
Die Lösung dieses Problems gelingt durch einen Lagesensor, der seine Orientierung im Raum zumindest gegenüber der Vertikalen erkennt, sowie durch einen Signalgeber, der bei einer bestimmten Orientierung des Lagesensors im Raum und/oder gegenüber der Vertikalen aktiviert wird.The solution to this problem is achieved by a position sensor, which detects its orientation in space at least with respect to the vertical, and by a signal generator which is activated in a certain orientation of the position sensor in space and / or with respect to the vertical.
Bei der Bearbeitung des gestellten Problems gelangte der Erfinder zu der Erkenntnis, dass in einem Schlafzustand einer bspw. sitzenden Person deren Nackenmuskulatur nicht mehr koordiniert wird, um den Kopf in einer aufrechten Position zu halten. Andererseits befindet sich die Halswirbelsäule nicht exakt unterhalb des Kopfschwerpunktes, sondern ist zum Hinterkopf hin versetzt. Deshalb wird der Kopf einer einschlafenden Person automatisch und nahezu verzögerungsfrei nach vorne fallen, im Grenzfall bis das Kinn auf der Brust aufsitzt. Davon wacht die betreffende Person üblicherweise leider nicht auf und ist sodann nicht mehr Herr der Situation.In dealing with the problem posed, the inventor came to the realization that in a sleeping state of a seated person, for example, their neck muscles are no longer coordinated in order to keep the head in an upright position. On the other hand, the cervical spine is not exactly below the center of gravity, but is offset towards the back of the head. Therefore, the head of a falling person automatically and almost instantaneously fall forward, in the extreme case until the chin sits on the chest. Unfortunately, the person concerned usually does not wake up and is no longer in control of the situation.
Fährt ein Kraftfahrzeug auf einer Landstraße oder Autobahn bspw. mit einer Geschwindigkeit von 100 km/h, so legt das Fahrzeug pro Sekunde einen Weg von 100.000 m / 3.600 sek. ≈ 27,8 m zurück, und ohne aktive Steuerung kann das Fahrzeug bereits auf dieser nicht unbeträchtlichen Strecke einen Unfall auslösen.For example, if a motor vehicle is traveling on a highway or highway at a speed of 100 km / h, the vehicle will travel 100,000 m / 3,600 seconds per second. ≈ 27.8 m back, and without active control, the vehicle can already cause an accident on this not inconsiderable distance.
Indem der integrierte Lagesensor der erfindungsgemäßen Warn- und/oder Hilfsvorrichtung im Rahmen der Benutzung durch einen Kraftfahrzeuglenker von diesem an seinem Kopf getragen wird - bspw. an einer Brille befestigt - kann der Lagesensor jedoch verzögerungsfrei das Herabsinken des Kopfs im Falle des unerwünschten Sekundenschlafs erkennen und diese Information an den angeschlossenen Signalgeber weiterleiten, der sodann ein bspw. akustisches Wecksignal abgibt, um den Fahrzeuglenker schnellstmöglich wieder in den Wachzustand zurückzurufen und ihm die Verantwortung für die Steuerung des Kraftfahrzeugs zu übertragen. Da dieser Rückmelde-Regelkreis nahezu verzögerungsfrei agiert, wird das Wecksignal bereits nach Bruchteilen einer Sekunde erzeugt, und demzufolge ist der im Schlafzustand des Fahrzeuglenkers zurückgelegte Weg im Idealfall deutlich unterhalb von 27,8 m. In den allermeisten Fällen sollte dies genügen, um einen Unfall zu vermeiden.By the integrated position sensor of the warning and / or auxiliary device according to the invention in the context of use by a motor vehicle driver of this is worn on his head - for example. Attached to a pair of spectacles - but the position sensor can detect delaying the descent of the head in the case of unwanted microsleep and delay forward this information to the connected signal generator, which then emits an acoustic alarm signal, for example, in order to call the vehicle driver back to the awake state as quickly as possible and to transfer responsibility for the control of the motor vehicle. Since this feedback control loop operates almost instantaneously, the wake-up signal is generated already after fractions of a second, and consequently the distance traveled by the driver during the sleep mode is ideally well below 27.8 m. In most cases this should be enough to avoid an accident.
Es hat sich als günstig erwiesen, dass der Lagesensor an seiner Außenseite eine Einrichtung zur direkten oder indirekten Befestigung am Kopf einer Person aufweist. Durch eine feste Verbindung mit dem Kopf einer Person kann der Lagesensor die Kopfbewegungen einer Person wahrnehmen und überwachen.It has proved to be favorable that the position sensor has on its outside a device for direct or indirect attachment to the head of a person. Through a firm connection with the head of a person, the position sensor can perceive and monitor the head movements of a person.
Zu diesem Zweck kann der erfindungsgemäße Lagesensor an seiner Außenseite eine Einrichtung zum Anklemmen an einer Brille aufweisen, insbesondere zum Anklemmen an einem Ohrbügel eines Brillengestells.For this purpose, the position sensor according to the invention may have on its outer side a device for clamping on a pair of spectacles, in particular for clamping on an ear hook of a spectacle frame.
Andererseits ist es auch denkbar, dass der Lagesensor an seiner Außenseite eine Einrichtung zum Tragen am Kopf aufweist, insbesondere ein über die Stirn zu streifendes Kopfband oder einen hinter dem Ohr zu tragenden, bspw. U-förmig gestalteten Ohrbügel. On the other hand, it is also conceivable that the position sensor has on its outer side a means for wearing on the head, in particular a headband to be grazed over the forehead or a behind the ear to be worn, for example. U-shaped ear hook.
Bevorzugt weist der Lagesensor einen Sensorkörper auf, der innerhalb eines langgestreckten Hohlraums in dessen Längsrichtung beweglich aufgenommen ist. Bestimmte Kopfbewegungen können daher eine Bewegung dieses Sensorkörpers relativ zu dem Gehäuse des Lagesensors auslösen. The position sensor preferably has a sensor body, which is movably received within an elongate cavity in its longitudinal direction. Certain head movements can therefore trigger a movement of this sensor body relative to the housing of the position sensor.
Bevorzugt ist der Sensorkörper als Kugel ausgebildet. Eine Kugel hat optimale Rolleigenschaften und kanns sich daher innerhalb des langgestreckten Hohlraums des Lagesensors leichtgängig hin und her bewegen.Preferably, the sensor body is designed as a ball. A ball has optimal rolling properties and can therefore move smoothly within the elongated cavity of the position sensor back and forth.
Der Sensorkörper sollte aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff, insbesondere Metall, bestehen oder eine Oberfläche aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff, insbesondere Metall, aufweisen, so dass seine Position innerhalb des Hohlraums auf elektrischem Wege sensiert werden kann.The sensor body should consist of an electrically conductive material, in particular metal, or have a surface of an electrically conductive material, in particular metal, so that its position within the cavity can be sensed by electrical means.
Für eine Führung eines kugelförmigen Sensorkörpers wäre es optimal, wenn der langgestreckte Hohlraum einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.For a guide of a spherical sensor body, it would be optimal if the elongate cavity has a circular cross-section.
Damit der Sensorkörper an jeder Position ein von einer Spannungsquelle vorgegebenes Potential einnehmen kann, sollte die Mantelfläche des langgestreckten Hohlraums zumindest an ihrer Innenseite elektrisch leitfähig ausgebildet sein.So that the sensor body can assume a potential predetermined by a voltage source at any position, the lateral surface of the elongated cavity should be designed to be electrically conductive at least on its inside.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass an der Innenseite eines stirnseitigen Endes des langgestreckten Hohlraums ein elektrischer Kontaktkörper vorgesehen ist. Wenn der Sensorkörper dort anstößt, überträgt er sein Potential auf diesen Kontaktkörper und kann dazu beitragen, einen Stromkreis zu schließen.It is within the scope of the invention that an electrical contact body is provided on the inside of an end face of the elongated cavity. When the sensor body abuts there, it transfers its potential to this contact body and can help close a circuit.
Dies wird bevorzugt dadurch bewirkt, dass die Mantelfläche des langgestreckten Hohlraums einerseits und der elektrische Kontakt an der Innenseite eines stirnseitigen Endes des langgestreckten Hohlraums andererseits derart in einen Sensorstromkreis eingeschalten ist, dass dieser Stromkreis durch den gleichzeitigen Kontakt des elektrisch leitfähigen Sensorkörpers mit der Mantelfläche einerseits und mit dem elektrischen Kontakt andererseits geschlossen werden kann.This is preferably effected by the fact that the outer surface of the elongated cavity on the one hand and the electrical contact on the inside of an end face of the elongated cavity on the other hand is turned on in such a sensor circuit that this circuit by the simultaneous contact of the electrically conductive sensor body with the lateral surface on the one hand and can be closed with the electrical contact on the other hand.
Von außen betrachtet verfügt der erfindungsgemäße Lagesensor dadurch über zwei elektrische Kontakte, die bei einer Ausrichtung entsprechend einer üblichen Lage nicht verbunden sind, bei einer Ausrichtung entsprechend einer Notlage dagegen verbunden sind.Seen from the outside, the position sensor according to the invention thus has two electrical contacts which are not connected in an alignment corresponding to a conventional position, but are connected in an orientation corresponding to an emergency situation.
Dabei sollten diese beiden elektrischen Kontakte des Lagesensors derart in einen Sensorstromkreis eingeschalten sein, dass dieser Sensorstromkreis durch eine interne Verbindung dieser elektrischen Kontakte innerhalb des Lagesensors geschlossen werden kann.In this case, these two electrical contacts of the position sensor should be turned on in a sensor circuit such that this sensor circuit can be closed by an internal connection of these electrical contacts within the position sensor.
In den Sensorstromkreis sollte eine Spannungsquelle eingeschalten sein, so dass der elektrische Leitzustand des Lagesensors durch eine Spannungsänderung oder Potentialänderung an einem dieser elektrischen Kontakte von den anderen Geräten in dem Stromkreis sensierbar ist, bzw. durch eine Änderung des Zustandes zwischen Leerlaufzustand und Stromfluß.In the sensor circuit, a voltage source should be turned on, so that the electrical conduction of the position sensor is sensed by a voltage change or potential change at one of these electrical contacts of the other devices in the circuit, or by a change in the state between idle state and current flow.
Die einfachste Anordnung ergibt sich, indem der Signalgeber unmittelbar in den Sensorstromkreis eingeschalten ist. Sofern in den Sensorstromkreis eingeschalten Verbraucher, insbesondere Signalgeber, bereits durch einen einfachen Gleichstrom aktivierbar sind, ist eine solche Vorgehensweise ausreichend.The simplest arrangement results by the signal generator is switched directly into the sensor circuit. If switched into the sensor circuit consumers, in particular signal generator, are already activated by a simple DC, such a procedure is sufficient.
Wird dagegen von einem Verbraucher ein Wechselstrom benötigt, kann jenem ein Oszillator vorgeschalten werden, welcher den Gleichstrom in einen Wechselstrom transformiert.If, however, a consumer requires an alternating current, that can be preceded by an oscillator which transforms the direct current into an alternating current.
Sofern kompexere Verbraucher angeschlossen sind, bspw. Funkmodule zum Aussenden eines Notsignals, kann an den Sensorstromkreis andererseits auch ein Eingang eines Digitalbausteins angeschlossen sein, insbesondere über einen Widerstand, der bei Stromfluss einen Spannungsabfall erzeugt. Dabei kann durch einen Anschluss dieses Widerstandes ein Massepotential definiert werden, welches dem angeschlossenen Digitalbaustein als Referenz mitgeteilt wird.If more complex consumers are connected, for example radio modules for emitting an emergency signal, an input of a digital module can also be connected to the sensor circuit, in particular via a resistor which generates a voltage drop when the current flows. In this case, a ground potential can be defined by a connection of this resistor, which is communicated to the connected digital module as a reference.
Ein solcher Digitalbaustein als Datenübermittlungsbaustein oder zur Ansteuerung eines Datenübermittlungsbausteins ausgebildet sein, insbesondere auch als Microcontroller, an dessen Bus oder Peripherie ein Datenübermittlungsbaustein angeschlossen ist.Such a digital module can be designed as a data transmission module or for controlling a data transmission module, in particular also as a microcontroller, to whose bus or peripheral a data transmission module is connected.
Ein solcher Datenübermittlungsbaustein kann mit einer Antenne oder einem Steckverbinder gekoppelt sein, um die von dem Lagesensor erhaltene Information an einen entfernten Empfänger weiterzuleiten, bspw. an einen Empfänger eines Suchgerätes, um die Ortung einer verschollenen Person zu erleichtern.Such a data link may be coupled to an antenna or a connector for relaying the information received from the position sensor to a remote receiver, for example to a receiver of a search device, to facilitate locating a lost person.
Andererseits kann der Digitalbaustein auch zur Ansteuerung eines sonstigen > • • • Signalgebers ausgebildet sein, insbesondere um parallel zum Absenden des Notsingals weitere Aufgaben zu erfüllen, bspw. die Ansteuerung eines die Suchmannschaften leitenden Leuchtmittels.On the other hand, the digital module can also be used to control another signal generator be formed, in particular in parallel with the dispatch of the Notsingals to fulfill other tasks, for example, the control of the search teams conductive light source.
Generell kann der Signalgeber als akustischer Signalgeber ausgebildet sein, bspw. als Lautsprecher oder Piezowandler. Dabei macht sich die Erfindung den Vorteil zunutze, dass auch im Schlafzustand das Gehör einer Person aktiv ist, so dass akustische Signale in das Bewusstsein einer Person eindringen, um diese unvermittelt in den Wachzustand zurückzuführen.In general, the signal generator can be designed as an acoustic signal generator, for example as a loudspeaker or piezoelectric transducer. In this case, the invention makes use of the advantage that the hearing of a person is active even in the sleep state, so that acoustic signals penetrate into the consciousness of a person in order to bring them back into the waking state abruptly.
Für andere Anwendungen kann der Signalgeber als optischer Signalgeber ausgebildet sein, bspw. als Leuchtdiode oder sonstiges Leuchtmittel.For other applications, the signal generator can be designed as an optical signal generator, for example as a light-emitting diode or other lighting means.
Schließlich entspricht es der Lehre der Erfindung, dass der Lagesensor und/oder der Signalgeber durch einen Schalter deaktivierbar ist. Dadurch kann vermieden werden, dass sich der Sensorstromkreis oder der Signalgeberstromkreis während der Aufbewahrung durch eine ungünstige Lage schließt und dadurch ohne Veranlassung einerseits die integrierte Spannungsquelle belastet wird und andererseits ein störendes Signal erzeugt bzw. abgegeben wird.Finally, it is the teaching of the invention that the position sensor and / or the signal generator can be deactivated by a switch. This can avoid that the sensor circuit or the signal generator circuit closes during storage by an unfavorable position and thus on the one hand charged without causing the integrated voltage source and on the other hand generates a disturbing signal or is issued.
Weitere Merkmale, Einzelheiten, Vorteile und Wirkungen auf der Basis der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigt:
-
1 ein erfindungsgemäßes Sekundenschlafwarngerät in einer perspektivischen Darstellung; -
2 das Sekundenschlafwarngerät aus1 im Einsatz an einer wachen Person; -
3 das Sekundenschlafwarngerät aus1 im Einsatz an einer schlafenden Person; -
4 einen Schnitt durch die2 entlang der LinieIV - IV ; sowie -
5 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Sekundenschlafwarngeräts.
-
1 an inventive microsleep warning device in a perspective view; -
2 the microsleep monitor off1 in use on a waking person; -
3 the microsleep monitor off1 in use on a sleeping person; -
4 a cut through the2 along the lineIV - IV ; such as -
5 a block diagram of an instantaneous sleep warning device according to the invention.
Die in der Zeichnung dargestellte Warn- und/oder Hilfsvorrichtung
Der Lagesensor
Bevorzugt hat der Lagesensor
Der Lagesensor
Der interne Aufbau der Warn- und/oder Hilfsvorrichtung
Falls daher im Lagesensor
Sind innerhalb des Lagesensors
Das Rohrstück
Zusammen mit diesen Deckeln
In diesem zylinderförmigen Hohlraum
Bevorzugt ist der Sensorkörper
Der vordere Deckel
Der Kontaktkörper
Andererseits ist die elektrisch leitenden Mantelfläche
Allerdings kann zwischen einer dieser Kontaktstellen
Ist dieser Schalter
Ist der Schalter
Bei der rückwärtigen, in
Befindet sich der Sensorkörper
Sofern gleichzeitig der Schalter
Die Wirkungsweise der Erfindung ist in den
In
Bei gleichzeitig geschlossenem Schalter
Da sich der Signalgeber
Verschiedene Modifikationen sind denkbar. Falls der Signalgeber
Befindet sich dieser Oszillator im Bereich der Spannungsquelle
Befindet sich der Oszillator dagegen im Bereich des Signalgebers
Von diesen beiden Varianten hat allerdings die zweite den Vorteil, dass bei unterbrochenem Stromkreis die Spannungsquelle
Für die Erfindung gibt es eine Reihe weiterer Anwendungsfälle:There are a number of other applications for the invention:
Sie ist nützlich in allen Fällen einer stark ermüdenden Tätigkeit, bspw. für Pförtner oder sonstige Personen im Wachdienst, auch bspw. für Soldaten.It is useful in all cases of a very tiring activity, for example, for gatekeepers or other persons in the security service, including, for example, for soldiers.
Ferner kann anstelle des akustischen Signalgebers
Andere Anwendungsfälle sind denkbar, wenn der Signalgeber
Hierbei wäre z.B. zu denken an Lawinengefahren beim Skifahren im Gebirge, wo ein Skifahrer seine Arme beim Sturz unvermittelt hochreißt und damit den Alarm auslöst, oder bei Erdbeben, falls eine Person verschüttet wurde. Auch Anwendungen bei Seenot sind denkbar, wenn eine Person ihre Arme hilfesuchend hebt. Für eine Anwendung als Seenot-Signalgeber sollte die Warn- und/oder Hilfsvorrichtung
In allen diesen Fällen kann es von Vorteil sein, wenn jeder ausgelöste Alarm aufrechterhalten bleibt, bis er bspw. mittels einer Quittiertaste wieder gelöscht wird. Dies lässt sich bspw. dadurch erreichen, dass bei einem Stromfluss ein Relais od. dgl. aktiviert und geschlossen wird, das parallel zu dem Lagegeber
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Warn- oder HilfsvorrichtungWarning or auxiliary device
- 22
- Lagesensorposition sensor
- 33
- Signalgebersignaler
- 44
- Kopfhead
- 55
- Gestellframe
- 66
- Brilleglasses
- 77
- Ohrbügelearloop
- 88th
- Rohrstückpipe section
- 99
- Mantelflächelateral surface
- 1010
- Profilprofile
- 1111
- Schlitzslot
- 1212
- Schenkelleg
- 1313
- Drähtewires
- 1414
- Ohrmuschelauricle
- 1515
- Gehäusecasing
- 1616
- Ohrbügelearloop
- 1717
- Schallerzeugersound generator
- 1818
- Spannungsquellevoltage source
- 1919
- Brückebridge
- 2020
- Stirnseitefront
- 2121
- hinterer Deckelrear lid
- 2222
- vorderer Deckelfront lid
- 2323
- Hohlraumcavity
- 2424
- Sensorkörpersensor body
- 2525
- Ausnehmungrecess
- 2626
- KontaktkörperContact body
- 2727
- Kontaktstellecontact point
- 2828
- Kontaktstellecontact point
- 2929
- Schaltercounter
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