JP7487680B2 - 検出システム、運搬システム、検出方法及び検出プログラム - Google Patents

検出システム、運搬システム、検出方法及び検出プログラム Download PDF

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Description

本開示は、検出システム、運搬システム、検出方法及び検出プログラムに関し、例えば、収容器の開口部が蓋によって閉じられた荷物が運搬ロボットの載置部上に載置された状態で、運搬ロボットが荷物を運搬する際に用いられる検出システム、運搬システム、検出方法及び検出プログラムに関する。
近年、工場や倉庫などにおいて、自律移動可能な運搬ロボットにより荷物を運搬する技術が開発されている。例えば、特許文献１には、収容扉が開閉可能に設けられた収容部を有する運搬ロボットが開示されている。このような運搬ロボットは、運搬ロボットの指定目的位置への到達確認と、運搬ロボットの取扱登録者の確認と、が共になされることにより、収容扉が開放可能になるようにロック部を制御する構成とされている。
特開２００１－２８７１８３号公報
本出願人は、以下の課題を見出した。例えば、収容器の開口部が蓋によって塞がれた荷物が運搬ロボットに載置された状態で運搬される場合、他人によって蓋が開放される虞があるが、蓋が開放されたことを検出することができない。
本開示は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、収容器の開口部が蓋によって閉じられた荷物を運搬する際に当該蓋が開放したことを検出可能な、検出システム、運搬システム、検出方法及び検出プログラムを実現する。
本開示の一態様の検出システムは、収容器の開口部が蓋によって閉じられた荷物が運搬ロボットの載置部上に載置された状態で、前記運搬ロボットが前記荷物を運搬する際に用いられる検出システムであって、
前記検出システムは、前記蓋が開放されたことを検出する。
上述の検出システムは、
前記荷物が前記載置部上に載置された状態で前記蓋を検出可能に前記運搬ロボットに設けられ、光源と当該光源からの出射光が前記蓋で反射した反射光を受光する受光部とを有する光学センサと、
前記光学センサの検出結果に基づいて、前記蓋が開放されたか否かを判定する判定部と、
を備えることが好ましい。
上述の検出システムにおいて、前記収容器の開口部周縁には、前記蓋が載置されるフランジ部が形成されており、前記フランジ部には、前記光学センサの出射光が通過する貫通部が形成されていることが好ましい。
上述の検出システムは、
前記載置部上の重量を検出する重量センサと、
前記重量センサの検出結果に基づいて、前記蓋が開放されたか否かを判定する判定部と、
を備えることが好ましい。
上述の検出システムは、前記蓋が開放されたと判定した場合、前記蓋が開放されたことを前記運搬ロボットの外部に通知する通知部を備えることが好ましい。
本開示の一態様の運搬システムは、
上述の検出システムと、
前記荷物と、
前記荷物を運搬する運搬ロボットと、
前記運搬ロボットを制御する制御装置と、
を備える。
本開示の一態様の検出方法は、収容器の開口部が蓋によって閉じられた荷物が運搬ロボットの載置部上に載置された状態で、前記運搬ロボットが前記荷物を運搬する際に用いられる検出方法であって、
光源からの出射光が前記蓋で反射した反射光の検出結果、又は前記載置部上の重量の検出結果に基づいて、前記蓋が開放されたことを検出する。
本開示の一態様の検出プログラムは、収容器の開口部が蓋によって閉じられた荷物が運搬ロボットの載置部上に載置された状態で、前記運搬ロボットが前記荷物を運搬する際に用いられる検出プログラムであって、
光源からの出射光が前記蓋で反射した反射光の検出結果、又は前記載置部上の重量の検出結果に基づいて、前記蓋が開放されたことを検出する処理をコンピュータに実行させる。
本開示によれば、収容器の開口部が蓋によって閉じられた荷物を運搬する際に当該蓋が開放したことを検出可能な、検出システム、運搬システム、検出方法及び検出プログラムを実現することができる。
実施の形態１の運搬システムの構成要素を示す構成図である。 実施の形態１の運搬ロボット及び検出システムの制御系を示すブロック図である。 実施の形態１の運搬ロボットを概略的に示す斜視図である。 実施の形態１の運搬ロボットを概略的に示す側面図である。 実施の形態１の荷物を示す斜視図である。 実施の形態１の検出システムを用いて運搬ロボットが荷物を運搬中に当該荷物の蓋が開放されたか否かを判定する流れを示すフローチャート図である。 実施の形態２の運搬ロボット及び検出システムの制御系を示すブロック図である。 検出システム及び運搬システムに含まれるハードウェア構成の一例を示す図である。
以下、本開示を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。但し、本開示が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
＜実施の形態１＞
本実施の形態の運搬システムは、例えば、運搬ロボットが荷物を運搬する際に好適である。図１は、本実施の形態の運搬システムの構成要素を示す構成図である。運搬システム１は、図１に示すように、運搬ロボット２、荷物３、検出システム４及び制御装置５を備えている。
図２は、本実施の形態の運搬ロボット及び検出システムの制御系を示すブロック図である。図３は、本実施の形態の運搬ロボットを概略的に示す斜視図である。図４は、本実施の形態の運搬ロボットを概略的に示す側面図である。ここで、図３及び図４には、運搬ロボット２の載置部２３上に荷物３が載置された状態の運搬ロボット２を示している。また、図４では、出射光及び反射光を二点鎖線で示している。
運搬ロボット２は、例えば、自律移動ロボットである。運搬ロボット２は、図１乃至図４に示すように、移動部２１、支持部２２、載置部２３及び制御部２４を備えており、ネットワーク１１に接続されている。ここで、ネットワーク１１は、例えば、インターネットであり、電話回線網、無線通信路、イーサネット（登録商標）などにより構築されている。
移動部２１は、図２乃至図４に示すように、ロボット本体２１ａ、ロボット本体２１ａに回転可能に設けられた左右一対の駆動車輪２１ｂ、前後一対の従動車輪２１ｃ、及び各駆動車輪２１ｂを回転駆動する一対の駆動機構２１ｄを備えている。
駆動機構２１ｄは、モータ及び減速機などを備えている。駆動機構２１ｄは、制御部２４から受信した制御情報に基づいて駆動して、各駆動車輪２１ｂを回転させることで、ロボット本体２１ａの前進移動、後進移動、及び回転を可能にする。
これにより、ロボット本体２１ａは、任意の位置に移動することができる。なお、上記移動部２１の構成は一例であり、これに限定されない。例えば、移動部２１の駆動車輪２１ｂ及び従動車輪２１ｃの数は任意でよく、ロボット本体２１ａを任意の位置に移動させることができれば、公知の機構を用いることができる。
支持部２２は、ロボット本体２１ａから上方に突出している。支持部２２は、例えば、テレスコピック型の伸縮機構などで構成し、上下方向へ伸縮可能であるとよい。載置部２３は、支持部２２の上端部に固定されており、載置部２３の上面には、荷物３が載置される平坦面を有する。
制御部２４は、制御装置５から受信した制御情報に基づいて運搬ロボット２の動作を制御する。つまり、制御部２４は、移動部２１の駆動機構２１ｄに制御情報を送信することで、各駆動車輪２１ｂの回転を制御し、ロボット本体２１ａを任意の位置に移動させる。
ここで、制御部２４は、駆動車輪２１ｂに設けられた回転センサにより検出された駆動車輪２１ｂの回転情報などに基づいて、フィードバック制御、ロバスト制御などの公知の制御を行うことで、運搬ロボット２の移動を制御してもよい。
また、制御部２４は、運搬ロボット２に設けられたカメラや超音波センサなどの距離センサにより検出された距離情報、移動環境の地図情報などの情報に基づいて、移動部２１を制御することで、運搬ロボット２を自律的に移動させてもよい。
なお、運搬ロボット２は、荷物３を載置部２３上に搬入したり、当該載置部２３上から荷物３を搬出したり、するためのアーム機構を備えていてもよい。但し、運搬ロボット２の載置部２３上に荷物３を搬入したり、当該載置部２３上から荷物３を搬出したり、する手法は限定されず、人によって実行されてもよい。
図５は、本実施の形態の荷物を示す斜視図である。荷物３は、荷物３の内部に被収容物を収容可能であり、図５に示すように、収容器３１及び蓋３２を備えている。収容器３１は、収容器３１の上側に開口部を有する箱形状を基本形態としており、例えば、収容器３１を上下方向から見て矩形状である。但し、収容器３１は、収容器３１の内部に被収容物を収容できる形状であればよい。
収容器３１の開口部周縁には、当該収容器３１の外側に突出するフランジ部３１ａが形成されている。フランジ部３１ａは、例えば、図５に示すように、収容器３１における対向する辺に夫々、形成されている。但し、フランジ部３１ａは、後述するように蓋３２を支持できるように配置されていればよい。
フランジ部３１ａには、詳細な機能は後述するが、貫通部３１ｂが形成されている。貫通部３１ｂは、フランジ部３１ａを上下方向に貫通している。貫通部３１ｂは、例えば、フランジ部３１ａを切り欠くことによって形成されている。このような貫通部３１ｂは、フランジ部３１ａに一箇所又は複数箇所、配置されていればよい。
蓋３２は、収容器３１の開口部を覆う。蓋３２は、収容器３１の開口部を覆った状態で、収容器３１のフランジ部３１ａに支持される。蓋３２は、例えば、収容器３１の上下方向から見て矩形状であり、フランジ部３１ａ及び貫通部３１ｂを覆うことが可能な形状とされている。
検出システム４は、図２に示すように、光学センサ４１及び判定部４２を備えており、例えば、運搬ロボット２に搭載されている。光学センサ４１は、光源４１ａ及び受光部４１ｂを備えている。光源４１ａは、例えば、レーザ光などの指向性を有する光を出射する。
光源４１ａは、例えば、運搬ロボット２の載置部２３に固定されており、上方に向かって出射光を出射する。受光部４１ｂは、光源４１ａから出射された出射光の反射光を検出する。受光部４１ｂは、例えば、光源４１ａと隣接するように、運搬ロボット２の載置部２３に固定されている。
判定部４２は、詳細は後述するが、光学センサ４１の受光部４１ｂの検出結果に基づいて、荷物３の蓋３２が開放されたか否かを判定する。制御装置５は、ネットワーク１１に接続されており、例えば、図示を省略した入力部を介して運搬ロボット２のユーザによって入力されたタスク指令に基づいて、荷物３を運搬するタスクを実行するように運搬ロボット２を制御する。
次に、本実施の形態の検出システム４を用いて運搬ロボット２が荷物３を運搬中に当該荷物３の蓋３２が開放されたか否かを判定する流れを説明する。図６は、本実施の形態の検出システムを用いて運搬ロボットが荷物を運搬中に当該荷物の蓋が開放されたか否かを判定する流れを示すフローチャート図である。
先ず、荷物３の運搬が開始されるまでの流れを説明する。例えば、運搬ロボット２のユーザが入力部を介して、荷物３を運搬するタスク指令を入力すると、制御装置５は、運搬ロボット２に荷物３を運搬させるための制御情報を送信する。ここで、荷物３を運搬するルートは、予め設定されたルート又はユーザが入力部を介して設定したルートの何れでもよい。
運搬ロボット２の制御部２４は、制御装置５から制御情報を受信すると、荷物３を運搬するための待機状態になり、光学センサ４１の検出動作が開始されるように当該光学センサ４１を制御する。そして、光学センサ４１の光源４１ａの略直上に荷物３のフランジ部３１ａに形成された貫通部３１ｂが配置されるように、ユーザが荷物３を運搬ロボット２の載置部２３上に載置する。
ここで、運搬ロボット２は、光学センサ４１の光源４１ａの略直上に荷物３のフランジ部３１ａに形成された貫通部３１ｂが配置された状態で当該荷物３を載置部２３に固定可能な機構を備えているとよい。
光学センサ４１の光源４１ａから出射された出射光は、荷物３の貫通部３１ｂを通過して蓋３２の下面で反射し、受光部４１ｂに入射する。これにより、光学センサ４１の受光部４１ｂは、荷物３の蓋３２で反射された反射光を検出する。そして、判定部４２は、光学センサ４１の受光部４１ｂの検出結果に基づいて、荷物３の蓋３２が開放されていないと判定する。
運搬ロボット２の制御部２４は、判定部４２の判定結果に基づいて、載置部２３上に荷物３が載置されたことを認識し、荷物３を運搬するために、移動部２１の駆動機構２１ｄを制御する。これにより、運搬ロボット２による荷物３の運搬が開始される。
このように運搬ロボット２によって荷物３が運搬されている状態で、運搬ロボット２の制御部２４は、光学センサ４１の検出動作が継続されるように当該光学センサ４１を制御する（Ｓ１）。そして、判定部４２は、光学センサ４１の受光部４１ｂの検出結果に基づいて、荷物３の蓋３２が開放されたか否かを判定する（Ｓ２）。
光学センサ４１の受光部４１ｂが荷物３の蓋３２で反射された反射光を検出した場合、判定部４２は、荷物３の蓋３２が開放されていないと判定する（Ｓ２のＮＯ）。この場合、運搬ロボット２の制御部２４は、判定部４２の判定結果に基づいて、荷物３の運搬を継続するように、移動部２１の駆動機構２１ｄを制御する（Ｓ３）。
その後、運搬ロボット２が荷物３の運搬先（即ち、ルートのゴール地点）に到達すると、運搬ロボット２の制御部２４は、制御装置５に荷物３の運搬先に到達した旨の情報を送信する。そして、荷物３の運搬を終了するように、制御装置５が運搬ロボット２の制御部２４に制御情報を送信すると、運搬ロボット２による荷物３の運搬が終了する。
一方、光学センサ４１の受光部４１ｂが荷物３の蓋３２で反射された反射光を検出しなかった場合、判定部４２は、荷物３の蓋３２が開放されたと判定する（Ｓ２のＹＥＳ）。このように光学センサ４１を用いて荷物３の蓋３２が開放されたことを検出（認識）することができる。
この場合、運搬ロボット２の制御部２４は、判定部４２の判定結果に基づいて、荷物３の運搬を中止するように、移動部２１の駆動機構２１ｄを制御することができる（Ｓ４）。但し、運搬ロボット２の制御部２４は、荷物３の運搬を継続するように、移動部２１の駆動機構２１ｄを制御してもよい。
ここで、運搬ロボット２の制御部２４は、荷物３の蓋３２が開放された旨の情報を制御装置５に送信するとよい。そして、制御装置５は、例えば、荷物３の蓋３２が開放された旨の情報をユーザが所持する携帯端末に送信するとよい。これにより、ユーザは、荷物３の蓋３２が開放されたことを認識することができる。つまり、ユーザの携帯端末を荷物３の蓋３２が開放されたことを通知するための通知部として機能させることができる。
また、検出システム４がスピーカや点灯装置などの通知部４３を備えている場合、荷物３の蓋３２が開放されたことを運搬ロボット２の周辺（即ち、外部）の人に知らせるために、通知部４３が動作してもよい。
例えば、通知部４３がスピーカの場合、「荷物の蓋を閉じて下さい」との音声を出力させたり、通知部４３が点灯装置の場合、光源を点灯又は点滅させたり、すればよい。これにより、運搬ロボット２の周辺の人に荷物３の蓋３２が開放されたことを知らせることができる。但し、通知部４３は、荷物３の蓋３２が開放されたことを運搬ロボット２の周辺の人に通知することができれば、公知の構成を用いることができる。
このように本実施の形態の検出システム４、運搬システム１及び検出方法は、荷物３の蓋３２が開放されたことを検出することができる。しかも、光学センサ４１を用いて荷物３の蓋３２が開放されたことを簡単に検出することができる。
また、検出システム４が荷物３の蓋３２が開放された旨の情報をユーザの携帯端末に送信したり、警報装置を動作させたり、して外部に荷物３の蓋３２が開放されたことを通知する場合、ユーザや運搬ロボット２の周辺の人などに荷物３の蓋３２が開放されたことを知らせることができる。
＜実施の形態２＞
図７は、本実施の形態の運搬ロボット及び検出システムの制御系を示すブロック図である。本実施の形態の運搬システムは、実施の形態１の運搬システム１と略等しい構成とされているが、検出システム２０２の構成が異なる。なお、実施の形態１と重複する説明は省略し、実施の形態１と等しい要素には等しい符号を用いて説明する。
検出システム２０２は、例えば、図７に示すように、運搬ロボット２０１に搭載されており、重量センサ２０３及び判定部２０４を備えている。重量センサ２０３は、運搬ロボット２０１の載置部２３上に載置された荷物３の重量を計測できるように、例えば、載置部２３に設けられている。但し、重量センサ２０３は、載置部２３上に載置された荷物３の重量を計測できれば、運搬ロボット２０１への設置位置は限定されない。
判定部２０４は、計測された荷物３の重量に比べて予め設定された減少重量分、軽くなった場合、荷物３の蓋３２が開放されたと判定する。ここで、予め設定された減少重量は、例えば、荷物３の蓋３２の重量などでよい。
このような検出システム２０２は、重量センサ２０３の計測結果に基づいて、荷物３の蓋３２が開放されたことを簡単に検出することができる。
上記実施の形態に係る検出システム及び運搬システムは、次のようなハードウェア構成を備えることができる。図８は、検出システム及び運搬システムに含まれるハードウェア構成の一例を示す図である。上述した様々な実施の形態において、検出システム及び運搬システムにおける処理の手順を説明したように、本開示は検出方法としての形態も採り得る。
図８に示す制御装置は、インタフェース１０３と共に、プロセッサ１０１及びメモリ１０２を備えている。上述した実施の形態で説明した検出システム及び運搬システムの一部の構成は、プロセッサ１０１がメモリ１０２に記憶された検出プログラムを読み込んで実行することにより実現される。つまり、このプログラムは、プロセッサ１０１を検出システム及び運搬システムの一部の構成として機能させるためのプログラムである。このプログラムは、検出システム及び運搬システムに、その構成、又はその一部における処理を実行させるためのプログラムであると言える。
上述したプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータ（情報通知装置を含むコンピュータ）に供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）を含む。さらに、この例は、ＣＤ－ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗを含む。さらに、この例は、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ）を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
なお、本開示は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
上記実施の形態では、検出システムの判定部が運搬ロボットに搭載されているが、運搬ロボットの外部の制御装置５などに搭載されていてもよい。
１ 運搬システム
２ 運搬ロボット
２１ 移動部、２１ａ ロボット本体、２１ｂ 駆動車輪、２１ｃ 従動車輪、２１ｄ 駆動機構
２２ 支持部
２３ 載置部
２４ 制御部
３ 荷物
３１ 収容器、３１ａ フランジ部、３１ｂ 貫通部
３２ 蓋
４ 検出システム
４１ 光学センサ、４１ａ 光源、４１ｂ 受光部
４２ 判定部
４３ 通知部
５ 制御装置
１１ ネットワーク
２０１ 運搬ロボット
２０２ 検出システム
２０３ 重量センサ
２０４ 判定部
１０１ プロセッサ
１０２ メモリ
１０３ インタフェース

Claims (8)

  1. 収容器の開口部が蓋によって閉じられた荷物が運搬ロボットの載置部上に載置された状態で、前記運搬ロボットが前記荷物を運搬する際に用いられ、前記蓋が開放されたことを検出する検出システムであって、
    前記荷物が前記載置部上に載置された状態で前記蓋を検出可能に前記運搬ロボットに設けられ、光源と当該光源からの出射光が前記蓋で反射した反射光を受光する受光部とを有する光学センサと、
    前記光学センサの検出結果に基づいて、前記蓋が開放されたか否かを判定する判定部と、
    を備え、
    前記収容器の開口部周縁には、前記蓋が載置されるフランジ部が形成されており、前記フランジ部には、前記光学センサの出射光が通過する貫通部が形成され、
    前記判定部は、前記光学センサの受光部が前記蓋で反射された反射光を検出しなかった場合、前記蓋が開放されたと判定する、検出システム。
  2. 収容器の開口部が蓋によって閉じられた荷物が運搬ロボットの載置部上に載置された状態で、前記運搬ロボットが前記荷物を運搬する際に用いられ、前記蓋が開放されたことを検出する検出システムであって、
    前記載置部上の重量を検出する重量センサと、
    前記重量センサの検出結果に基づいて、前記蓋が開放されたか否かを判定する判定部と、
    を備え、
    前記判定部は、計測された前記荷物の重量に比べて予め設定された減少重量分、軽くなった場合、前記蓋が開放されたと判定する、検出システム。
  3. 前記蓋が開放されたと判定した場合、前記蓋が開放されたことを前記運搬ロボットの外部に通知する通知部を備える、請求項１又は２に記載の検出システム。
  4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の検出システムと、
    前記荷物と、
    前記荷物を運搬する運搬ロボットと、
    前記運搬ロボットを制御する制御装置と、
    を備える、運搬システム。
  5. 収容器の開口部が蓋によって閉じられた荷物が運搬ロボットの載置部上に載置された状態で、前記運搬ロボットが前記荷物を運搬する際に用いられる検出方法であって、
    前記荷物が前記載置部上に載置された状態で前記蓋を検出可能に前記運搬ロボットに設けられ、光源と当該光源からの出射光が前記蓋で反射した反射光を受光する受光部とを有する光学センサの検出結果に基づいて、前記蓋が開放されたことを検出し、
    前記収容器の開口部周縁に前記蓋が載置されるフランジ部が形成され、前記フランジ部に前記光学センサの出射光が通過する貫通部が形成された前記荷物が、前記載置部上に載置された状態で、前記光学センサの受光部が前記蓋で反射された反射光を検出しなかった場合、前記蓋が開放されたと判定する、検出方法。
  6. 収容器の開口部が蓋によって閉じられた荷物が運搬ロボットの載置部上に載置された状態で、前記運搬ロボットが前記荷物を運搬する際に用いられる検出方法であって、
    前記載置部上の重量を検出する重量センサの検出結果に基づいて、前記蓋が開放されたことを検出し、
    計測された前記荷物の重量に比べて予め設定された減少重量分、軽くなった場合、前記蓋が開放されたと判定する、検出方法。
  7. 収容器の開口部が蓋によって閉じられた荷物が運搬ロボットの載置部上に載置された状態で、前記運搬ロボットが前記荷物を運搬する際に用いられる検出プログラムであって、
    前記荷物が前記載置部上に載置された状態で前記蓋を検出可能に前記運搬ロボットに設けられ、光源と当該光源からの出射光が前記蓋で反射した反射光を受光する受光部とを有する光学センサの検出結果に基づいて、前記蓋が開放されたことを検出する処理をコンピュータに実行させ、
    前記収容器の開口部周縁に前記蓋が載置されるフランジ部が形成され、前記フランジ部に前記光学センサの出射光が通過する貫通部が形成された前記荷物が、前記載置部上に載置された状態で、前記光学センサの受光部が前記蓋で反射された反射光を検出しなかった場合、前記蓋が開放されたと判定する、検出プログラム。
  8. 収容器の開口部が蓋によって閉じられた荷物が運搬ロボットの載置部上に載置された状態で、前記運搬ロボットが前記荷物を運搬する際に用いられる検出プログラムであって、
    前記載置部上の重量を検出する重量センサの検出結果に基づいて、前記蓋が開放されたことを検出する処理をコンピュータに実行させ、
    計測された前記荷物の重量に比べて予め設定された減少重量分、軽くなった場合、前記蓋が開放されたと判定する、検出プログラム。
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