JP6082759B2 - シミュレーションシステム、およびシミュレーション方法 - Google Patents

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Description

本発明は、シミュレーションシステムおよびシミュレーション方法に関し、特にユーザインタフェースを利用したシステムおよび方法に関する。
本技術分野の背景技術として特許文献1に開示された技術がある。この公報には、複数のシミュレーション結果に対し、ユーザがある条件を入力すると、その条件を満たす結果のみが提示される方法が記載されている。また、その他の背景技術として特許文献2に開示された技術がある。この公報には、あるシミュレーション結果を提示し、その結果が実際の振る舞いと似ているかをユーザが判断し、違っている場合には、初期値を変更して再シミュレーションした結果を表示する方法が記載されている。
米国特許第7233921号明細書 米国特許出願公開第2006/0055705号明細書
社会インフラや都市などを効率的に設計、運用するためのツールとして、実社会を予測するためのシミュレーションシステムが注目されている。このシミュレーションシステムにおいては、対象とする実社会が所謂複雑系であり、非常に多くの要素が相互作用するため、事象を正確にシミュレートすることが困難である。したがって、ある一つのシミュレーション結果を示すよりも、複数の可能性を提示した方が、ユーザの納得感を得られやすいことが多い。しかしながら、多数のシミュレーション結果をやみくもに提示しても、その中からユーザが価値ある結果を探し出すことは困難である。
また、実社会の予測シミュレーションなどの場合、シミュレーション結果に価値があるどうかは、結果の特性のみで判断することが困難な場合が多い。例えば、特性が良くない結果でも、その結果に至った過程を知ることで新たな気付きを誘発することができれば、価値ある結果と言うことができる。反対にいくら特性が良くても、自分の予想と全く同じで結果あれば、気付きを得るという点においては価値ある結果と言えないこともある。
ここで、前述した特許文献1の方法は、シミュレーション結果の特性のみで提示する範囲を限定している。したがって、上記の例のように、特性の良くない結果から新たな気付きを得ることなどは、実現困難であった。
一方、特許文献2の方法は、初期値を変更する際に、どのような設定にすれば価値ある結果に近づくのかの指針までは考慮されていない。したがって、価値ある結果を得ようとすれば、初期値の異なる多回数のシミュレーションを繰り返すことになる可能性があった。
本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、ユーザにとって価値あるシミュレーション結果を効率良く提示することが可能な、シミュレーションシステムを提供することにある。
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、シミュレーションを実行し、複数のシミュレーション結果をサンプルとして表示し、表示した結果のそれぞれに対するユーザの評価の情報の入力をユーザインタフェースで受け付け、入力された情報に基づいてシミュレーション結果の群を出力することで、上述の課題を解決する。
本発明によれば、ユーザにとって価値あるシミュレーション結果を効率良く提示することが可能となる。
シミュレーションシステムの機能を説明するブロック図である。 シミュレーションシステムの動作を説明するフローチャートである。 シミュレーション結果の提示範囲調整を説明するフローチャートである。 端末の機能を説明する画面レイアウト図である。 シミュレーション結果の提示範囲調整の動作を説明する図である。 シミュレーション結果の提示範囲調整の動作を説明する図である。 シミュレーションシステムの機能を説明するブロック図である。 シミュレーションシステムの動作を説明するフローチャートである。 シミュレーション結果の提示範囲調整の動作を説明する図である。 ハードウェア構成を説明するブロック図である。
以下、実施例を図面を用いて説明する。
本実施例では、シミュレーション結果を可視化すると共に、可視化結果の提示範囲をユーザの要求に応じてインタラクティブに調整可能なシミュレーションシステムの例について説明する。なお、本実施例におけるシミュレーション手法として、実社会の動きの解析や予測に有効なエージェントベースシミュレーション(ABS:Agent−based Simulation)を例とする。
図1は、本実施例のシミュレーションシステム100の機能ブロック図である。シミュレーションシステム100には、ホスト処理装置101と、端末装置102と、が含まれる。
端末装置102は、ユーザ入力部103と、インタフェース部104と、結果提示部111と、を有する。端末装置102は、例えば、携帯端末であり、例えば、タブレット端末である。ホスト処理装置101は、インタフェース部105と、初期設定部106と、シミュレーション処理部107と、結果可視化部108と、ユーザ評価解析部109と、提示範囲調整部110と、を有する。
図10に、ホスト処理装置101と端末装置102のハードウェア構成を示すブロック図を示す。ホスト処理装置101は、ネットワーク1001を介して無線通信を行う基地局1002に接続される。端末装置102は基地局1002を介してホスト処理装置101と無線通信する。
ホスト処理装置101は、中央処理装置(CPU)1003と、メモリ1004と、ストレージ1005と、ネットワークインタフェース(I/F)1006と、を有する。CPU1003は、初期設定部106、シミュレーション処理部107、結果可視化部108、ユーザ評価解析部109、および提示範囲調整部110の各演算を実行する。メモリ1004は、初期設定部106、シミュレーション処理部107、結果可視化部108、ユーザ評価解析部109、および提示範囲調整部110のそれぞれを実行するための各モジュールや、CPU1003からの中間処理データを保持する。ストレージ1005には、各モジュールや、データが保存される。ネットワークI/F1006は、インタフェース部105を実現する。ホスト処理装置101は、例えばサーバ装置である。
端末装置102は、CPU1007と、メモリ1008と、ストレージ1009と、ネットワークI/F1010と、ユーザインタフェース(I/F)1011と、を有する。CPU1007は、ユーザ入力部103、インタフェース部104、および結果提示部111の各部に関する演算等を行う。メモリ1008は、端末装置102に組み込まれる各モジュールや、CPU1007からの中間処理データを保持する。ストレージ1009には、各モジュールや、データが保存される。ネットワークI/F1010は、インタフェース部104を実現する。ユーザI/F1011は、例えば、液晶パネルなどの表示装置とタッチパネルとの組合せであり、タッチパネルでユーザ入力部103を、表示装置で結果提示部111を実現する。
次に、本実施例のシミュレーションシステムの動作について、図2のフローチャートを用いて説明する。
まず、シミュレーションの実行に先立ち、初期設定201が実行される。具体的には、ユーザが初期設定情報をユーザ入力部103から入力し、この情報がインタフェース部104および105を介して初期設定部106に転送される。そして、初期設定部106は、転送された初期設定情報を取得し、シミュレーションに必要な情報としてメモリや1004やストレージ1005に保存する。なお、初期設定情報の内容としては、ABSにおけるエージェントの属性値や環境変数、シミュレーションの実行動作に関する情報などが含まれる。
初期設定201が完了すると、シミュレーション処理202が実行される。この処理は、シミュレーション処理部107により実現されるが、ここでは初期値などを変えてABSが複数回実行され、異なるシミュレーション結果が生成される。
次に、生成されたシミュレーション結果に対し、結果可視化203の処理が実行される。この処理は可視化部108により実現され、例えば複数のシミュレーション結果のそれぞれの特徴量を抽出し、散布図を作成するといった処理が行われる。なお、散布図のプロットの一つ一つを可視化結果と呼ぶ。
最後の処理として、提示範囲調整204が実行される。この処理はユーザ評価解析部109および提示範囲調整部110により実現され、可視化結果の提示範囲がユーザとインタラクティブに調整されて決定される。
以下、提示範囲調整204でのシミュレーションシステム100の動作について、図3を用いて詳細に説明する。図3は、提示範囲調整204のより具体的な動作フローをステップ301〜305として示したものである。
まず、最初のステップ301では、結果可視化203で得られた可視化結果の中から、例えば3点の可視化結果が抽出され、抽出された結果がサンプルとしてユーザに対して提示される。この抽出は図1で示した提示範囲調整部110により実現され、抽出された可視化結果は、インタフェース部104および105を介して結果提示部111に転送され、最終的にユーザに提示される。なお、可視化結果の抽出方法は無作為でも良く、例えば3点間のユーグリッド距離が等しくなるように選択しても良い。抽出された結果は、例えば吹き出し306に示した座標上にプロットされた点A〜Cのように結果提示部111に表示される。座標軸の例としては、例えば交通シミュレーションであれば渋滞の長さの軸と車両の平均速度の軸が挙げられ、例えば回路のシミュレーションであれば、出力電圧の軸とリップルの大きさの軸が挙げられる。それぞれの軸は、次のステップで無次元量の点数で評価できるように規格化しておくことが望ましい。
次のステップ302では、抽出された3点の可視化結果それぞれに対し、ユーザ予想との距離感をユーザが入力する。この情報はユーザ入力部103から入力され、インタフェース部104および105を介して、ユーザ評価解析部109に転送される。ここで、ユーザ予想とは、ユーザ自身が最も「あり得る」と考えているシミュレーション結果を意味する。なお、提示される散布図の座標からのみでは、ユーザ予想との距離感の特定が困難である場合も考えられる。そこで、抽出した可視化結果のそれぞれに対し、結果の詳細情報やその結果に至った要因なども結果提示部111から提示できるようにする。これにより、ユーザが「あり得る」結果かどうかの判断をし易くすることが可能である。なお、本実施例では、ユーザが判断する距離感は点数としてユーザ入力部103に入力され、図3の吹き出し307に示したように、極めてユーザの予想と近いを評価の点数1点、かなりユーザの予想と近いを2点、有得るかもを3点、有得ないかもを4点、普通は有得ないを5点、絶対に有得ないを6点とする。このように、ユーザのサンプルに対する評価は、ユーザの予想との近さを指標として行われる。
次のステップ303では、ユーザが入力した距離感に基づきサンプルに対するユーザの評価の推定中心を算出する。この動作はユーザ評価解析部109により実現され、算出結果は提示範囲調整部110に転送される。推定中心の算出方法としては、例えば図3に示すように、各可視化結果を中心として、距離感の点数と比例した大きさの円を散布図上に描画する。そして、夫々の円を徐々に拡大させ、各円が重なった領域を推定中心と判断するといった方法が考えられる。
次のステップ304では、提示する可視化結果の範囲をユーザが入力する。この情報はユーザ入力部103から入力され、インタフェース部104および105、ユーザ評価解析部109を介して、提示範囲調整部110に転送される。ここで、可視化結果の範囲は推定中心との距離として定義され、例えば図3に示したように距離4のみに○をした場合(距離4のみを選択した場合)、距離が3以上4未満の範囲のシミュレーション結果が提示される。なお本ステップにおける距離は、先のステップ303で示したユーザが入力する各点数に対する円の大きさと同じ比率でユーザが入力した可視化結果の範囲に対して決定される。
最後のステップ305では、ステップ304で指定された範囲内にある可視化結果をユーザに提示する。このステップの主な処理は、提示範囲調整部110によって実現される。より具体的には、提示範囲調整部110には、上記散布図における推定中心の座標、および距離3と4に相当する情報が転送される。提示範囲調整部110は、これらの情報に基づき、全ての可視化結果の中から、推定中心からの距離が3以上4未満に位置する可視化結果を抽出する。抽出された可視化結果は、インタフェース部104および105を介して結果提示部111に転送され、最終的にシミュレーション結果の群として結果提示部111に出力されてユーザに提示される。なお、先のステップと同様に、抽出された可視化結果のそれぞれに対し、結果の詳細情報やその結果に至った要因なども提示できるようにする。この目的は、抽出された結果の隠れた傾向など、新たな気付きを誘発する確率の向上である。
次に、端末装置102のユーザI/F1011に表示される画面レイアウトの一例を、図4を用いて説明する。図4において、提示領域401は初期設定情報の提示領域であり、初期設定201の設定結果を提示する領域である。提示領域402は可視化結果の提示領域であり、提示範囲調整204の処理結果を提示する領域である。提示領域403〜405は、提示領域402で提示される可視化結果の詳細情報を示す領域である。図4に示すように、例えば提示領域402において点Bをユーザが指でタッチすると、提示領域403には点Bの導出理由に関する情報、提示領域404には点Bの横軸結果に関する情報、提示領域405には点Bの縦軸結果に関する情報が提示される。また、領域406は各種情報の入力領域であり、例えば初期設定201における初期設定情報、提示範囲調整204における距離感の情報などは、この領域からタッチパネルで入力される。
以上の動作により、本発明の実施例1のシミュレーションシステムは、シミュレーション結果を可視化すると共に、可視化結果の提示範囲をユーザの要求に応じてインタラクティブに調整することが可能となる。
なお、本実施例において、サンプルとして最初にユーザに提示する可視化結果を3点としたがこれに限られる訳ではなく、複数の点であればよく、さらに多くの可視化結果を提示することも可能である。多くの可視化結果を提示することで、推定中心の予測精度の向上が期待できる。一方、より多くの可視化結果を提示することは、ユーザの評価回数の増加につながるため、予測精度との兼ね合いで適正数を決定することが望ましい。
また、本実施例においては、ユーザが指定する可視化結果の提示範囲として、推定中心との距離が3以上4未満とした。この意図は、ユーザが予想しているシミュレーション結果に対し、ある程度距離が離れた結果を提示することで、新たな気付きの誘発を狙ったものである。もちろん、ユーザ予想に最も近い結果を見たい場合には、距離1以下を指定すれば良い。この様に、どのような結果を見たいかに応じて、指定する提示範囲を変更することが望ましい。
本実施例では、ユーザがより簡単に可視化結果の提示範囲を調整可能なシミュレーションシステムの例について説明する。
先の実施例1では、可視化結果の提示範囲を調整するための方法として、可視化結果に点数をつけて評価する方法を示した。この方法は、ユーザが点数をつけ易い場合は有効であるが、シミュレーションの内容によっては、点数をつけること困難な場合も予想される。そこで、本実施例において、ユーザの評価は「有得そう」と「有得ない」の2種類のみとする。なお、本実施例において、機能ブロックの構成や動作概要のフローなど、基本部分は実施例1と同じであり、異なる部分は提示範囲調整204に動作フローのみである。以下、図5を用いて、提示範囲調整204の動作フローを説明する。
まず、図5において、最初のステップ501では、吹き出し506に示したように、結果可視化203で得られる可視化結果を離散的に抽出し、サンプルとして提示する。離散的に抽出する理由は、広範囲に可視化結果を提示でき、かつユーザの評価回数を少なくできるためである。
次のステップ502では、抽出された可視化結果それぞれに対し、ユーザ予想との距離感をユーザが入力する。先の図3で示した実施例1との違いは、吹き出し507に示したように、入力する点数が「有得そう」と「有得ない」の2種類のみとした点である。
次のステップ503では、ユーザが入力した距離感に基づき推定中心を算出する。推定中心の算出方法としては、例えば図5の吹き出し508に示すように、「有得そう」と評価された可視化結果からなる多角形を考え、その重心を推定中心にするといった方法が考えられる。
次のステップ504以降は、実施例1の動作と同じであるため、その説明については省略する。
以上の動作により、本発明の実施例2のシミュレーションシステムは、可視化結果の提示範囲をより簡単に調整することが可能となる。
なお、本実施例において、最初にユーザに提示する可視化結果の数が多いほど、推定中心の予測精度の向上が期待できる。一方、より多くの可視化結果を提示することは、ユーザの評価回数の増加につながるため、予測精度との兼ね合いで適正数を決定することが望ましい。
本実施例では、ユーザがより簡単に可視化結果の提示範囲を調整可能なシミュレーションシステムの例について説明する。
上述の実施例1および実施例2では、可視化結果の提示範囲を調整するための方法として、可視化結果に対してユーザが評価する方法を示した。これに対し本実施例では、ユーザの評価は皆無とし、ユーザは可視化結果の提示範囲のみを入力するものとする。なお、本実施例において、機能ブロックの構成や動作概要のフローなど、基本部分は実施例1および実施例2と同じであり、異なる部分は提示範囲調整204に動作フローのみである。以下、図6を用いて、提示範囲調整204の動作フローを説明する。
まず、図6のステップ601において、全ての可視化結果に基づき推定中心を算出する。推定中心の算出方法としては、例えば図6の吹き出し604に示すように、全ての可視化結果からなる多角形を考え、その重心を推定中心にするといった方法が考えられる。
次のステップ602以降は、実施例1および実施例2の動作と同じであるため、その説明については省略する。
以上の動作により、本発明の実施例3のシミュレーションシステムは、シミュレーション結果を可視化すると共に、可視化結果の提示範囲をさらに簡単に調整することが可能となる。
なお、本実施例において、推定中心の算出には全ての可視化結果を用いるとしたが、これは推定中心の予測精度を考慮したためである。もし計算量が多くて処理に時間を要する場合などには、必ずしも全ての可視化結果を用いる必要はない。
上述した実施例1〜3において、散布図上で近傍の座標に位置する可視化結果は、ユーザから見て同様な距離感であることが理想的である。しかし、実際には距離感が大きく異なることも考えられる。この場合、最終的に提示する可視化結果において、距離感のばらつきが発生する可能性がある。近傍の座標で距離感が異なる理由として、ユーザが可視化結果の詳細情報などを見た結果、散布図の2軸以外の新たな指標を認識し、それに影響されることが挙げられる。
そこで、本実施例のシミュレーションシステムでは、複数の散布図を用意することで多面的な評価を行い、より精度の高い可視化結果の提示を実現する。以下、本実施例のシミュレーションシステムの動作について、図7から図9を用いて説明する。
図7は、本実施例のシミュレーションシステムの機能ブロック図であり、ホスト処理装置と端末装置とを有する点は、実施例1と同じである。図7において、ブロック701は結果可視化部であり、それ以外の各部は、図1に示した実施例1と同じであり、同じ動作を行う。
次に、本実施例のシミュレーションシステムの動作について、図8のフローチャートを用いて説明する。なお、図8において、初期設定201、シミュレーション処理202、結果可視化203、提示範囲調整204は、図2に示した実施例1と同じであるため、その詳細な説明は省略する。
本実施例のシミュレーションシステムでは、初期設定201とシミュレーション処理202が完了すると、可視化ツール選択801が実行される。まず、ユーザが可視化ツールの選択情報をユーザ入力部103から入力し、この情報がインタフェース部104および105を介して結果可視化部701に転送される。結果可視化部701は、複数の可視化ツールを有しており、転送された可視化ツールの選択情報に基づき、可視化ツールを選択する。
その後、選択した可視化ツールを用いて結果可視化203の処理が実行され、引き続き提示範囲調整204の処理が実行される。これらの処理は、例えば実施例1で示した動作と同じであるため、その詳細説明については省略する。なお、ここまでの処理で得られる可視化結果の提示範囲は、例えば図9の(a)に示す分布となり、これらは実施例1で示した結果と同様である。
次に、他の分析を行うかどうかの判断をユーザが行う。他の可視化ツールを用いて分析を行いたい場合は、可視化ツール選択801に戻り、それ以降の処理を再度繰り返す。ここで、第2回目の結果可視化203が対象とするシミュレーション結果は、全ての結果ではなく、第1回目の提示範囲調整204で得られた結果、つまり図9(a)で示したプロットのみとする。したがって、第2回目の結果可視化203で得られる散布図は、例えば図9の(b)に示す分布となる。なお、結果の分布が拡散した理由は、散布図における評価軸を変更したためである。
次に、図9の(b)で示した分布の可視化結果に対して、第2回目の提示範囲調整204を行った結果、図9の(c)の分布が生成される。先に述べたように、第1回目の提示範囲調整204を対象とした分、図9の(a)と比較して提示される可視化結果の数が絞り込まれていることが分かる。これは、本実施例の目的とする、精度の高い可視化結果の提示が実現できていること意味する。
以上の動作により、本発明の実施例4のシミュレーションシステムでは、シミュレーション結果を可視化すると共に、より精度の高い可視化結果の提示が可能となる。
なお、本実施例において、可視化ツール選択801以降の動作を2回実行したがこれに限られる訳ではなく、さらに多くの回数を繰り返すことも可能である。この場合、より精度の高い可視化結果の提示が期待できる。一方、より多くの可視化ツールを選択することは、最終的にユーザに提示される可視化結果の数を著しく減少させる恐れがあるため、提示精度との兼ね合いで適正数を決定することが望ましい。
なお、実施例1〜4においては、散布図における縦軸と横軸の距離感の感度が同じであることが理想的である。しかし、縦軸と横軸の距離感の感度が著しく異なる場合も考えられる。その場合には、事前にユーザの感度を測るためのキャリブレーションを実施し、この結果に応じて、軸のスケールを調整するなどの方法で調整可能ある。
また、実施例1〜4においては、実行されたシミュレーション結果に対し、ユーザが可視化結果の提示範囲を指定する方法を示した。しかし、あまりに多数のシミュレーションを実行すると処理時間が長くなり、実用性が著しく損なわれる可能性がある。対策としては、はじめに行うシミュレーションの数を削減しておき、ユーザが可視化結果の提示範囲を指定した後に、その範囲に近い結果が得られる様なシミュレーションを追加で実行する方法が考えられる。この動作を実現するためには、例えば、ユーザが指定する提示範囲に近くなる様に、初期設定を調整すれば良い。
101:ホスト処理装置、102:端末装置、103:ユーザ入力部、104:インタフェース部、105:インタフェース部、106:初期設定部、107:シミュレーション処理部、108:結果可視化部、109:ユーザ評価解析部、110:提示範囲調整部、111:結果提示部、201:初期設定、202:シミュレーション処理、203:結果可視化、204:提示範囲調整、401:初期設定情報の提示領域、402:可視化結果の提示領域、403:可視化結果の詳細情報提示領域、404:可視化結果の詳細情報提示領域、405:可視化結果の詳細情報提示領域、406:各種情報の入力領域、701:結果可視化部、801:可視化ツール選択。

Claims (10)

  1. シミュレーションを実行する処理装置と、
    複数のシミュレーション結果をサンプルとして表示し、表示した結果のそれぞれに対するユーザの評価の情報の入力を受け付けるユーザインタフェースと、を有し、
    入力された情報に基づいてシミュレーション結果の群を出力するシミュレーションシステムにおいて、
    前記ユーザの評価は、各結果のユーザの予想との近さを指標とするものであり、
    前記入力された情報に基づいてシミュレーション結果の群を出力する際に、前記ユーザの評価に基づいて前記表示した結果に対するユーザの評価の中心を求め、求めた中心からの距離に基づいて前記シミュレーション結果の群を出力する
    ことを特徴とするシミュレーションシステム
  2. 請求項1に記載のシミュレーションシステムにおいて、
    前記結果の表示は、各結果をプロットした散布図であ
    ことを特徴とするシミュレーションシステム。
  3. 請求項に記載のシミュレーションシステムにおいて、
    前記ユーザインタフェースは、さらに、ユーザからの前記中心からの距離の情報を受け付け、
    前記入力された情報に基づいてシミュレーション結果の群を出力する際に、さらに、前記受け付けた距離の情報に基づいて前記シミュレーション結果の群を出力することを特徴とするシミュレーションシステム。
  4. 請求項1に記載のシミュレーションシステムにおいて、
    前記処理装置はサーバ装置の中央処理装置であることを特徴とするシミュレーションシステム。
  5. 請求項1に記載のシミュレーションシステムにおいて、
    前記ユーザインタフェースは携帯端末のタッチパネルであることを特徴とするシミュレーションシステム。
  6. 処理装置でシミュレーションを実行し、
    表示装置に複数のシミュレーション結果をサンプルとして表示し、
    表示した結果のそれぞれに対するユーザの評価の情報の入力をユーザインタフェースで受け付け、
    入力された情報に基づいてシミュレーション結果の群を出力するシミュレーション方法において、
    前記ユーザの評価は、各結果のユーザの予想との近さを指標とするものであり、
    前記入力された情報に基づいてシミュレーション結果の群を出力する際に、前記ユーザの評価に基づいて前記表示した結果に対するユーザの評価の中心を求め、求めた中心からの距離に基づいて前記シミュレーション結果の群を出力することを特徴とするシミュレーション方法
  7. 請求項6に記載のシミュレーション方法において、
    前記結果の表示は、各結果をプロットした散布図であ
    ことを特徴とするシミュレーション方法。
  8. 請求項に記載のシミュレーション方法において、
    前記ユーザインタフェースは、さらに、ユーザからの前記中心からの距離の情報を受け付け、
    前記入力された情報に基づいてシミュレーション結果の群を出力する際に、さらに、前記受け付けた距離の情報に基づいて前記シミュレーション結果の群を出力することを特徴とするシミュレーション方法。
  9. 請求項6に記載のシミュレーション方法において、
    前記処理装置はサーバ装置の中央処理装置であることを特徴とするシミュレーション方法。
  10. 請求項6に記載のシミュレーション方法において、
    前記ユーザインタフェースは携帯端末のタッチパネルであることを特徴とするシミュレーション方法。
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