JP5423872B2 - 生体状態判定装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両に搭載され、運転者の生体状態を判定する生体状態判定装置に関するものである。
従来、センサにより検出された運転者の状態に基づき、居眠り運転を検出する装置が知られている。例えば、特開平11−339200号公報には、瞬きの頻度及び速度、並びに眼の開度等の情報に基づき、居眠り運転を検出する装置が記載されている。
特開平11−339200号公報
しかしながら、上記の従来の装置では、運転者に関する複数の事象毎に予め設定された判定値を加算または減算することにより意識低下のレベルを表す値を算出し、算出された値に基づき運転者の意識低下を判定している。従って、運転者に関する事象を適切に判定し、運転者の生体状態を一層精度よく検出するためには、改善の余地がある。
そこで、本発明は、上記問題点を解消するためになされたものであり、車両の運転者の生体状態を精度よく判定可能な生体状態判定装置を提供することを目的とする。
本発明の生体状態判定装置は、車両に搭載され、運転者の生体状態を判定する生体状態判定装置であって、運転者の生体状態を示す情報に基づき、運転者の生体状態である運転者生体状態を推定する複数の状態推定手段と、運転者の生体状態を示す情報に基づき求められ運転者生体状態を誤推定する可能性の高さを示す情報に基づき、運転者生体状態に対する重みを運転者生体状態毎に設定する重み設定手段と、重み設定手段により設定された重みにより、複数の運転者生体状態に重み付けを行う重み付手段と、重み付手段により重み付けされた複数の運転者生体状態に基づき、運転者の生体状態における異常の有無を判定する状態判定手段と、を備え、状態推定手段は、運転者の生体状態として、運転者における眠気の有無を推定し、状態判定手段は、運転者が眠気を感じている状態を異常有りと判定し、重み設定手段は、運転開始時から予め設定された所定時間が経過するまでの間における、状態推定手段により運転者が眠気を感じていると推定された時間の所定時間に占める割合に基づき、重みを設定する。
この発明によれば、運転者生体状態を誤推定する可能性の高さを示す情報に基づいて運転者生体状態毎に重みが設定され、設定された重みにより各々の運転者生体状態が重み付けされるので、重み付された運転者生体状態は、誤推定の可能性が考慮された情報となる。そして、重み付けされた複数の運転者生体状態に基づき運転者の生態状態における異常の有無が判定されるので、車両運転者の生体状態の判定精度を向上できる。
また、運転者の生体状態として眠気の有無が判定されるので、運転者にとって有用な判定が実施されることとなる。
また、運転開始時から所定時間が経過するまでの間は、運転者が眠気を感じる可能性が低い時間と見なすことができる。従って、この時間中に運転者が眠気を催していると推定された場合には、当該推定は、誤推定である可能性が高い。本発明によれば、運転者が眠気を感じていると推定された時間の所定時間に占める割合に基づき重みが設定されるので、運転者の生体状態の判定精度を向上できる。
また、本発明における生体状態判定装置において、状態判定手段により運転者の生体状態に異常が有ると判定された場合に、聴覚及び視覚のうちの少なくともいずれか1つを通じて運転者に警告する警告手段を更に備えることが好ましい。
この発明によれば、運転者の生体状態に異常がある場合に、異常状態にある旨の判定結果が視覚または聴覚を通じて運転者に警告される。これにより、車両の運転者に異常を通知することが可能となる。
また、本発明における生体状態判定装置において、重み設定手段は、状態推定手段が、予め設定された一定時間中に占める、運転者の生体状態を示す情報の非検出時間の割合に基づき重みを設定することが好ましい。
運転者の生体状態を示す情報の非検出時間には、運転者の生体状態の推定は不可能である。本発明によれば、運転者の生体状態を示す情報の非検出時間が予め設定された一定時間に占める割合に基づき重みが設定されるので、運転者の生体状態の判定精度を向上できる。
また、本発明における生体状態判定装置において、状態推定手段は、運転者の眼または瞼の状態に基づき運転者生体状態を推定し、重み付設定手段は、運転者の顔に装着された物の有無及び種類に基づき重みを設定することが好ましい。
運転者の顔に物が装着されている場合には、眼または瞼の状態に基づく運転者生体状態の推定精度は低下する。本発明によれば、運転者の顔に装着された物の有無及び種類に基づき重みが設定されるので、運転者の生体状態の判定精度を向上できる。
本発明によれば、車両の運転者の生体状態を精度よく判定することができる。
本発明の実施形態に係る生体状態判定装置の概略構成図である。 重み設定部が備える重みマップを示す図である。 第1重み設定部の動作を示すフローチャートである。 第2重み設定部の動作を示すフローチャートである。 第3重み設定部の動作を示すフローチャートである。
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
図1は本実施形態に係る生体状態判定装置の概略構成図である。本実施形態に係る生体状態判定装置1は、車両に搭載され、運転者の生体状態を判定する装置である。
図1に示すように、生体状態判定装置1は、顔画像センサ10、車両挙動センサ11、脳波センサ12及び表示・報知装置13と接続されている。
顔画像センサ10は、車両の運転者の顔画像を検出する装置である。顔画像センサ10は、検出した顔画像を生体状態判定装置1に送出する。
車両挙動センサ11は、車両の挙動を検出する装置である。本実施形態では、車両挙動センサ11は、自車両が走行する道路における白線の自車両に対する相対的な位置を検出し、検出した白線位置に関する情報を生体状態判定装置1に送出する。
脳波センサ12は、車両の運転者の脳波を検出する装置である。脳波センサ12は、検出した脳波に関する情報を生体状態判定装置1に送出する。
表示・報知装置13は、生体状態判定装置1から取得した警告情報に基づき、運転者に対して、視覚若しくは聴覚、または視覚と聴覚との両方を通じて警告を実施する装置である。本実施形態では、表示・報知装置13は、生体状態判定装置1により運転者が眠気を感じている旨の警告情報を取得し、運転者に警告する。表示・報知装置13は、例えば、ディスプレイ、ランプ、スピーカ及びブザーといった装置により構成される。
生体状態判定装置1は、状態推定部2、重み設定部3、重み付部4、状態判定部5及び警告部6を備える。
状態推定部2は、運転者の生体状態を示す情報に基づき、運転者の生体状態である運転者生体状態を推定する部分であり、第1状態推定部2A、第2状態推定部2B及び第3状態推定部2Cを含む。本実施形態では、状態推定部2は、運転者の生体状態として、運転者における眠気の有無を推定する。また、運転者の生体状態を示す情報は、例えば、顔画像センサ10から取得した運転者の顔画像、車両挙動センサ11から取得した白線位置に関する情報、及び運転者の脳波の情報である。第1〜第3状態推定部2A,2B,2Cにおける具体的な処理内容は、後に詳細に説明する。なお、本実施形態では、生体状態判定装置1は、第1〜第3状態推定部2A,2B,2Cを備えることとしたが、この数には限られず、4つ以上の状態判定部を備えることとしてもよい。
重み設定部3は、状態推定部2が運転者生体状態を誤推定する可能性の高さを示す情報に基づき、運転者生体状態に対する重みを運転者生体状態毎に設定する部分であり、第1重み設定部3A、第2重み設定部3B及び第3重み設定部3Cを含む。第1〜第3重み設定部3A,3B,3Cにおける具体的な処理内容は、後に詳細に説明する。なお、本実施形態では、生体状態判定装置1は、第1〜第3重み設定部3A,3B,3Cを備えることとしたが、この数には限られず、4つ以上の重み設定部を備えることとしてもよい。
重み付部4は、重み設定部3により設定された重みにより、複数の運転者生体状態に重み付けを行う部分であり、第1重み付部4A、第2重み付部4B及び第3重み付部4Cを含む。第1〜第3重み付部4A,4B,4Cにおける具体的な処理内容は、後に詳細に説明する。なお、本実施形態では、生体状態判定装置1は、第1〜第3重み付部4A,4B,4Cを備えることとしたが、この数には限られず、4つ以上の重み付部を備えることとしてもよい。
状態判定部5は、重み付部4により重み付けされた複数の運転者生体状態に基づき、運転者の生体状態における異常の有無を判定する部分である。本実施形態では、運転者の生体状態における異常状態とは、運転者が眠気を感じている状態である。即ち、状態判定部5は、運転者が眠気を感じているか否かを判定する。
また、本実施形態では、重み付された運転者生体状態は、複数の重み付部4から送出される数値情報であるので、状態判定部5は、複数の重み付部4から取得した運転者生体状態を、例えば加算、または乗算することにより判定値を算出する。そして、状態判定部5は、算出された判定値が予め設定された閾値より大きい場合に、運転者の生体状態に異常が有ると判定することができる。状態判定部5は、運転者の生体状態における異常の有無の判定結果を警告部6に送出する。
警告部6は、状態判定部5により運転者の生体状態に異常が有ると判定された場合に、聴覚及び視覚のうちの少なくともいずれか1つを通じて運転者に警告する部分である。より具体的には、警告部6は、運転者の生体状態に異常が有ると判定された場合に、表示・報知装置13に、運転者に対する警告を実施させる。
続いて、図2〜図5を参照して、本実施形態における生体状態判定装置1の動作を具体的に説明する。図2は、第1〜第3重み設定部3A,3B,3Cが備える重みマップを示す図である。図3は、第1重み設定部3Aの動作を示すフローチャートである。図4は、第2重み設定部3Bの動作を示すフローチャートである。図5は、第3重み設定部3Cの動作を示すフローチャートである。
第1状態推定部2Aは、顔画像センサ10から運転者の顔画像を取得する。次に、第1状態推定部2Aは、顔画像における眼及び瞼の画像に基づき、瞬きの頻度、瞬きの速度、眼の開度及び開眼時間といった情報を抽出する。そして、第1状態推定部2Aは、抽出した情報に基づき、運転者における眠気の有無を推定する。第1状態推定部2Aは、既知の技術を用いて、顔画像に基づき眠気の有無を推定できる。運転者が眠気を感じていると推定した場合には、第1状態推定部2Aは、推定値「1」を第1重み付部4Aに送出する。一方、運転者が眠気を感じていると推定しなかった場合には、第1状態推定部2Aは、推定値「0」を第1重み付部4Aに送出する。また、第1状態推定部2Aは、顔画像を第1重み設定部3Aに送出する。
図3を参照して、第1重み設定部3Aの動作を説明する。まず、第1重み設定部3Aは、第1状態推定部2Aから送出された顔画像における装着品の有無、及び装着品の種類を検出する(S1)。
続いて、第1重み設定部3Aは、検出された装着品に基づき、重みマップ3aを参照して、重みを抽出する。図2(a)は、第1重み設定部3Aが有する重みマップ3aの一例である。図2(a)に示すように、重みマップ3aは、装着品に種類に対応付けて、重みの値を記憶している。例えば、顔画像からめがねを装着品として検出した場合には、第1重み設定部3Aは、重みの値として「0.5」を抽出する(S2)。即ち、顔画像における装着品の有無、及び装着品の種類の情報は、第1状態推定部2Aが運転者生体状態を誤推定する可能性の高さを示す情報である。
そして、第1重み設定部3Aは、抽出した重みの値を、運転者生体状態の推定値に対する重みとして第1重み付部4Aに設定する(S3)。
第1重み付部4Aは、第1状態推定部2Aから取得した推定値に、第1重み設定部3Aにより設定された重みの値を乗じて、重み付けされた運転者生体状態の値を算出する。そして、第1重み付部4Aは、重み付けされた運転者生体状態の値を、状態判定部5に送出する。
運転者の顔に物が装着されている場合には、眼または瞼の状態に基づく運転者の眠気の推定精度は低下する。第1重み設定部3Aは、運転者の顔に装着された物の有無及び種類に基づき重みを設定するので、運転者の眠気の判定精度が向上する。
第2状態推定部2Bは、車両挙動センサ11から自車両に対する相対的な白線位置の情報を取得する。次に、第2状態推定部2Bは、例えば、白線位置の変化に基づき、自車両の走行状態のふらつきの度合いを検出する。そして、第2状態推定部2Bは、ふらつきの度合いに基づき、運転者における眠気の有無を推定する。第2状態推定部2Bは、既知の技術を用いて、自車両のふらつき度合いに基づき眠気の有無を推定できる。運転者が眠気を感じていると推定した場合には、第2状態推定部2Bは、推定値「1」を第2重み付部4Bに送出する。一方、運転者が眠気を感じていると推定しなかった場合には、第2状態推定部2Bは、推定値「0」を第2重み付部4Bに送出する。また、第2状態推定部2Bは、車両挙動センサ11における白線位置の検出状態に関する情報を第2重み設定部3Bに送出する。白線位置の検出状態に関する情報は、車両挙動センサ11が白線を検出しているか否かといった情報を含む。
第2重み設定部3Bは、予め設定された時間であるY分の間に、白線位置を検出した時間の割合である検出対象認識率を求め、検出対象認識率に基づき第2重み付部4Bに重みを設定する。即ち、第2状態推定部2Bは、白線位置に基づいて運転者の眠気の有無を推定しているので、白線位置の非検出時間には、第2状態推定部2Bは、運転者の眠気の状態を推定できない。従って、検出対象認識率に基づき、第2重み付部4Bにおける重みが設定されるので、運転者の生体状態の判定精度を向上することができる。なお、検出対象認識率は、第2状態推定部2Bが運転者生体状態を誤推定する可能性の高さを示す情報である。
図4を参照して、第2重み設定部3Bの動作を説明する。まず、第2重み設定部3Bは、自車両の走行開始時から、予め設定された時間であるY分が経過したか否かを判定する(S10)。Y分経過したと判定しなかった場合には、第2重み付部4Bが高精度な運転者生体状態の値を状態判定部5に送出することができない状態であるので、第2重み設定部3Bは、第2重み付部4Bに重みの値として「0」を設定する(S11)。
一方、Y分経過したと判定した場合には、第2重み設定部3Bは、白線位置の検出状態に関する情報に基づき、Y分の間に、検出対象である白線位置を検出した時間の割合(検出対象認識率)を算出する(S12)。
続いて、第2重み設定部3Bは、算出された検出対象認識率に基づき、重みマップ3bを参照して、重みを抽出する。図2(b)は、第2重み設定部3Bが有する重みマップ3bの一例である。図2(b)に示すように、重みマップ3bは、検出対象認識率に対応付けて、重みの値を記憶している。例えば、検出対象認識率が70%である場合には、第2重み設定部3Bは、重みの値として「0.7」を抽出する(S13)。
そして、第2重み設定部3Bは、抽出した重みの値を、運転者生体状態の推定値に対する重みとして第2重み付部4Bに設定する(S14)。
第2重み付部4Bは、第2状態推定部2Bから取得した推定値に、第2重み設定部3Bにより設定された重みの値を乗じて、重み付けされた運転者生体状態の値を算出する。そして、第2重み付部4Bは、重み付けされた運転者生体状態の値を、状態判定部5に送出する。
第3状態推定部2Cは、車両の運転者の脳波の情報を脳波センサ12から取得する。次に、第3状態推定部2Cは、運転者の脳波の状態に基づき、運転者における眠気の有無を推定する。第3状態推定部2Cは、既知の技術を用いて、脳波の状態に基づき眠気の有無を推定できる。運転者が眠気を感じていると推定した場合には、第3状態推定部2Cは、推定値「1」を第3重み付部4C及び第3重み設定部3Cに送出する。一方、運転者が眠気を感じていると推定しなかった場合には、第3状態推定部2Cは、推定値「0」を第3重み付部4C及び第3重み設定部3Cに送出する。
第3重み設定部3Cは、自車両の走行開始時から予め設定された時間であるZ分が経過するまで間に、運転者が眠気を感じていると推定した時間の割合である眠気推定割合を求める。走行開始時から一定の時間が経過するまでの間は、運転者が眠気を感じる可能性が低い時間と見なすことができる。従って、この時間中に運転者が眠気を感じていると推定された場合には、当該推定は、誤推定である可能性が高い。即ち、眠気推定割合は、第3状態推定部2Cが運転者生体状態を誤推定する可能性の高さを示す情報である。そして、第3重み設定部3Cは、眠気推定割合に基づき第3重み付部4Cに重みを設定する。
図5を参照して、第3重み設定部3Cの動作を説明する。まず、第3重み設定部3Cは、自車両の走行開始時から、予め設定された時間であるZ分が経過したか否かを判定する(S20)。Z分経過したと判定しなかった場合には、重みの値が決定されておらず、第3重み付部4Cが高精度な運転者生体状態の値を状態判定部5に送出することができない状態であるので、第3重み設定部3Cは、第3重み付部4Cに重みの値として「0」を設定する(S11)。
一方、Z分経過したと判定した場合には、第3重み設定部3Cは、第3状態推定部2Cから送出された推定値に基づき、Z分が経過するまで間に、運転者が眠気を感じていると推定した時間の割合である眠気推定割合を算出する。例えば、第3状態推定部2Cが運転者の眠気の状態を推定し、推定値を第3重み設定部3Cに1分ごとに送出する場合には、第3重み設定部3Cは、下記式(1)の演算により、眠気推定割合を算出する(S12)。
眠気推定割合=((Z分間に推定値「1」を取得した回数)/Z) …(1)
続いて、第3重み設定部3Cは、算出された眠気推定割合に基づき、重みマップ3cを参照して、重みを抽出する。図2(c)は、第3重み設定部3Cが有する重みマップ3cの一例である。図2(c)に示すように、重みマップ3cは、眠気推定割合に対応付けて、重みの値を記憶している。例えば、眠気推定割合が15%である場合には、第3重み設定部3Cは、重みの値として「0.6」を抽出する(S23)。
そして、第3重み設定部3Cは、抽出した重みの値を、運転者生体状態の推定値に対する重みとして第3重み付部4Cに設定する(S24)。
第3重み付部4Cは、第3状態推定部2Cから取得した推定値に、第3重み設定部3Cにより設定された重みの値を乗じて、重み付けされた運転者生体状態の値を算出する。そして、第3重み付部4Cは、重み付けされた運転者生体状態の値を、状態判定部5に送出する。
状態判定部5は、第1重み付部4A、第2重み付部4B及び第3重み付部4Cのそれぞれから、重み付けされた運転者生体状態の値を取得する。続いて、状態判定部5は、重み付けされた運転者生体状態の値を加算、または乗算することにより判定値を算出し、判定値が予め設定された閾値より大きい場合に、運転者が眠気を感じていると判定する。そして、状態判定部5は、運転者の眠気の有無の判定結果を警告部6に送出する。
警告部6は、状態判定部5により運転者が眠気を感じていると判定された場合に、聴覚及び視覚のうちの少なくともいずれか1つを通じて運転者に警告する。より具体的には、警告部6は、運転者が眠気を感じていると判定された場合に、表示・報知装置13に、運転者に対する警告を実施させる。
以上、本発明をその実施形態に基づいて詳細に説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
本実施形態では、車両挙動センサ11は、自車両が走行する道路における白線の自車両に対する相対的な位置を検出し、第2状態推定部2Bは、白線位置の変化に基づき、自車両の走行状態のふらつきの度合いの検出、及び運転者の眠気の有無の推定を行うこととしているが、これには限られない。例えば、車両挙動センサ11は、自車両が走行している道路における路側の位置を検出することとしてもよい。この場合には、第2状態推定部2Bは、路側の位置の変化に基づき、自車両の走行状態のふらつきの度合いを検出することができる。
また、本実施形態では、第3状態推定部2Cは、脳波センサ12により検出された運転者の脳波の状態に基づき、運転者における眠気の有無を推定することとしているが、これには限られない。例えば、脳波センサ12に代えて、心拍センサが第3状態推定部2Cに接続されていることとしてもよい。この場合には、第3状態推定部2Cは、運転者の心拍の状態に基づき、運転者における眠気の有無を推定することができる。
また、本実施形態では、第3重み設定部3Cは、予め設定された時間であるZ分が経過するまで間に、第3状態推定部2Cにより運転者が眠気を感じていると推定された時間の割合である眠気推定割合を求め、求められた眠気推定割合に基づき、第3重み付部4Cに重みを設定している。このような第3重み設定部3Cによる重みの設定の方法を、第1重み設定部3Aによる第1重み付部4Aへの重み付け、及び第2重み設定部3Bによる第2重み付部4Bへの重み付けに適用することができる。即ち、第1重み設定部3Aは、Z分間に第1状態推定部2Aにより運転者が眠気を感じていると推定された時間の割合を求め、求められた割合に基づき、第1重み付部4Aに重みを設定することができる。また、第2重み設定部3Bは、Z分間に第2状態推定部2Bにより運転者が眠気を感じていると推定された時間の割合を求め、求められた割合に基づき、第2重み付部4Bに重みを設定することができる。
さらに、本実施形態では、第2重み設定部3Bは、走行開始時から予め設定された時間であるY分が経過するまでの間に、白線位置を検出した時間の割合である検出対象認識率を求め、検出対象認識率に基づき第2重み付部4Bに重みを設定しているが、このような、第2重み設定部3Bによる重みの設定の方法を、第1重み設定部3Aによる第1重み付部4Aへの重み付け、及び第3重み設定部3Cによる第1重み付部4Cへの重み付けに適用することができる。即ち、第1重み設定部3Aは、Y分間に顔画像センサ10及び第1状態推定部2Aが運転者の顔画像を検出した時間の割合を、検出対象認識率として算出し、算出された検出対象認識率に基づき、第1重み付部4Aに重みを設定することができる。また、第3重み設定部3Cは、Y分間に脳波センサ12及び第3状態推定部2Cが運転者の脳波を検出した時間の割合を、検出対象認識率として算出し、算出された検出対象認識率に基づき、第3重み付部4Cに重みを設定することができる。
以上のように、本実施形態に係る生体状態判定装置1によれば、運転者生体状態を誤推定する可能性の高さを示す情報に基づいて運転者生体状態毎に重みが設定され、設定された重みにより各々の運転者生体状態が重み付けされるので、重み付された運転者生体状態は、誤推定の可能性が考慮された情報となる。そして、重み付けされた複数の運転者生体状態に基づき運転者の眠気の有無が判定されるので、車両運転者の眠気の判定精度を向上できる。
本発明によれば、車両の運転者の生体状態を精度よく判定することができる。
1…生体状態判定装置、2…状態推定部、2A…第1状態推定部、2B…第2状態推定部、2C…第3状態推定部、3…重み設定部、3A…第1重み設定部、3B…第2重み設定部、3C…第3重み設定部、4…重み付部、4A…第1重み付部、4B…第2重み付部、4C…第3重み付部、5…状態判定部、6…警告部、10…顔画像センサ、11…車両挙動センサ、12…脳波センサ、13…表示・報知装置。

Claims (4)

  1. 車両に搭載され、運転者の生体状態を判定する生体状態判定装置であって、
    運転者の生体状態を示す情報に基づき、運転者の生体状態である運転者生体状態を推定する複数の状態推定手段と、
    前記運転者の生体状態を示す情報に基づき求められ前記運転者生体状態を誤推定する可能性の高さを示す情報に基づき、前記運転者生体状態に対する重みを前記運転者生体状態毎に設定する重み設定手段と、
    前記重み設定手段により設定された前記重みにより、複数の前記運転者生体状態に重み付けを行う重み付手段と、
    前記重み付手段により重み付けされた複数の前記運転者生体状態に基づき、運転者の生体状態における異常の有無を判定する状態判定手段と、を備え
    前記状態推定手段は、運転者の生体状態として、運転者における眠気の有無を推定し、
    前記状態判定手段は、運転者が眠気を感じている状態を異常有りと判定し、
    前記重み設定手段は、運転開始時から予め設定された所定時間が経過するまでの間における、前記状態推定手段により運転者が眠気を感じていると推定された時間の前記所定時間に占める割合に基づき、前記重みを設定する、
    生体状態判定装置。
  2. 前記状態判定手段により運転者の生体状態に異常が有ると判定された場合に、聴覚及び視覚のうちの少なくともいずれか1つを通じて運転者に警告する警告手段を更に備える請求項1に記載の生体状態判定装置。
  3. 前記重み設定手段は、前記状態推定手段が、予め設定された一定時間中に占める、前記運転者の生体状態を示す情報の非検出時間の割合に基づき、前記重みを設定する、
    請求項1または2に記載の生体状態判定装置。
  4. 前記状態推定手段は、運転者の眼または瞼の状態に基づき、運転者生体状態を推定し、
    前記重み設定手段は、運転者の顔に装着された物の有無及び種類に基づき、前記重みを設定する、
    請求項1〜3のいずれか1項に記載の生体状態判定装置。
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