KR101663789B1 - 진동분석에 의한 위험예측용 차량 운행정보 모니터링 시스템 - Google Patents

진동분석에 의한 위험예측용 차량 운행정보 모니터링 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 진동분석에 의한 위험예측용 차량 운행정보 모니터링 시스템을 제공한다. 이와 같은 본 발명에 따른 진동분석에 의한 위험예측용 차량 운행정보 모니터링 시스템은 진동감쇠기구에 의한 차량진동 감쇠 이전의 차량 초기진동을 검출하여 원격으로 고장진단, 안전사고 예방, 안전주행 안내, 사고시점 확인을 위한 분석 및 모니터링을 수행함으로써 시스템 구축 비용의 절감과 분석/모니터링 관리 효율 증대가 도모되고, 철도를 따라 운행되는 궤도차에 적용될 경우 철로의 마모나 손상 여부, 궤도차 운행 상의 이상 유무 등의 원격 진단이 가능해지며, 도로 상에서 운행되는 자동차에 적용될 경우 자동차의 이상운행이나 사고발생 등의 원격 확인이 가능해지는 기술적 특징을 갖는다.
본 발명에 따른 진동분석에 의한 위험예측용 차량 운행정보 모니터링 시스템은 자동차, 궤도차를 포함하는 차량에 설치되고, 진동감쇠기구에 의한 차량진동 감쇠 이전의 차량 초기진동 정보를 검출하며, 차량의 차량 초기진동 정보를 외부로 무선 송신하는 진동검출기와; 상기 진동검출기의 차량 초기진동 정보를 무선 수신하는 중계 단말기와; 상기 중계 단말기로부터 차량 초기진동 정보를 전달받게 되고, 차량 초기진동 정보를 저장 및 관리하며, 차량 초기진동 정보에 대한 진동분석을 수행하는 모니터링 서버를 포함하는 구성으로 이루어진다.

Description

진동분석에 의한 위험예측용 차량 운행정보 모니터링 시스템{Monitoring system for vehicle running information by vibration analysis to predict danger}
본 발명은 진동분석에 의한 위험예측용 차량 운행정보 모니터링 시스템에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 진동감쇠기구에 의한 차량진동 감쇠 이전의 차량 초기진동을 검출하여 원격으로 고장진단, 안전사고 예방, 안전주행 안내, 사고시점 확인을 위한 분석 및 모니터링을 수행함으로써 시스템 구축 비용의 절감과 분석/모니터링 관리 효율 증대가 도모되고, 철도를 따라 운행되는 궤도차(기차, 전동차 등)에 적용될 경우 철로의 마모나 손상 여부, 궤도차 운행 상의 이상 유무 등의 원격 진단이 가능해지며, 도로 상에서 운행되는 자동차에 적용될 경우 자동차의 이상운행이나 사고발생 등의 원격 확인이 가능해지는 진동분석에 의한 위험예측용 차량 운행정보 모니터링 시스템에 관한 것이다.
현재 자동차, 기차, 전동차 등의 차량은 대중적인 교통수단으로 일반화되어 있으나, 각종 차량 사고가 끊이지 않고 있다. 우리나라의 경우 지하철 시설의 노후화로 인하여 잦은 사고가 발생하고 있어 이를 방지하기 위한 차량 및 철도의 엄격하고 정밀한 관리가 요구되고 있는 실정이다.
그러나 현재까지는 관리자가 직접 차량이나 철도를 점검하고 보수유지 작업을 수행하는 것이 대부분이어서 작업 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.
한편 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1477993호 "철도 차량의 진동 모니터링 시스템 및 방법", 등록번호 제10-1409986호 "진동모니터링 결함진단장치" 등의 특허에서는 철도 차량 내부의 부품 이상유무나 기계 부품의 이상유무를 진동분석에 의해 검출하는 기술이 제안되고 있는데, 철로의 마모나 손상 여부, 궤도차 운행 상의 이상 유무, 자동차의 이상운행이나 사고발생 등을 검출하는 기술은 제안되어 있지 않아 이를 위한 기술개발이 현재 요구되는 실정이었다.
(특허문헌 1) 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1477993호 "철도 차량의 진동 모니터링 시스템 및 방법"
(특허문헌 2) 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1409986호 "진동모니터링 결함진단장치"
따라서 본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 개선하여, 차체로부터 진동감쇠기구로의 진동 전달 경로 상에 설치되어 진동감쇠기구에 의한 차량진동 감쇠 이전의 차량 초기진동을 검출하는 진동검출기, 진동검출기로부터 원격으로 차량 초기진동 정보를 전달받아 분석 및 모니터링을 수행하는 모니터링 서버를 구비하는 시스템 구성을 통해 원격으로 고장진단, 안전사고 예방, 안전주행 안내, 사고시점 확인을 위한 분석 및 모니터링을 수행함으로써 시스템 구축 비용의 절감과 분석/모니터링 관리 효율 증대가 도모되고, 철도를 따라 운행되는 궤도차에 적용될 경우 철로의 마모나 손상 여부, 궤도차 운행 상의 이상 유무 등의 원격 진단이 가능해지며, 도로 상에서 운행되는 자동차에 적용될 경우 자동차의 이상운행이나 사고발생 등의 원격 확인이 가능해지는 새로운 형태의 진동분석에 의한 위험예측용 차량 운행정보 모니터링 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명은 자동차, 궤도차를 포함하는 차량에 설치되고, 진동감쇠기구에 의한 차량진동 감쇠 이전의 차량 초기진동 정보를 검출하며, 차량의 차량 초기진동 정보를 외부로 무선 송신하는 진동검출기와; 상기 진동검출기의 차량 초기진동 정보를 무선 수신하는 중계 단말기와; 상기 중계 단말기로부터 차량 초기진동 정보를 전달받게 되고, 차량 초기진동 정보를 저장 및 관리하며, 차량 초기진동 정보에 대한 진동분석을 수행하는 모니터링 서버를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동분석에 의한 위험예측용 차량 운행정보 모니터링 시스템을 제공한다.
이와 같은 본 발명에 따른 진동분석에 의한 위험예측용 차량 운행정보 모니터링 시스템에서 상기 모니터링 서버는 차량 초기진동 정보를 저장하는 진동정보 DB와; 차량 초기진동 정보에 대한 FFT분석을 통해 진동분석 정보를 산출하는 진동분석 모듈과; 진동분석 정보를 출력하는 분석정보 출력모듈을 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 진동분석에 의한 위험예측용 차량 운행정보 모니터링 시스템에서 상기 진동검출기는 차량의 현재 위치정보, 현재 시간정보를 추가적으로 검출하여 차량 초기진동 정보와 함께 외부로 무선 송신하고, 상기 모니터링 서버의 진동분석 모듈은 진동세기 정상값 또는 진동주파수 평균값의 정상값을 벗어나는 진동세기 또는 진동주파수 평균값을 갖는 차량 초기진동이 발생된 차량정보, 위치정보, 시간정보를 검출하는 것일 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 진동분석에 의한 위험예측용 차량 운행정보 모니터링 시스템에서 상기 진동검출기는 철로를 따라 운행되는 궤도차에 설치되는 것이고, 상기 진동분석 모듈은 진동세기 정상값 또는 진동주파수 평균값의 정상값을 벗어나는 진동세기 또는 진동주파수 평균값을 갖는 차량 초기진동이 발생된 위치를 철로 이상발생 예측지점과 궤도차 이상운행 예측지점 중에서 선택된 어느 하나로 분석하게 되는 것일 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 진동분석에 의한 위험예측용 차량 운행정보 모니터링 시스템에서 상기 진동검출기는 도로 상에서 운행되는 자동차에 설치되는 것이고, 상기 진동분석 모듈은 진동세기 정상값 또는 진동주파수 평균값의 정상값을 벗어나는 진동세기 또는 진동주파수 평균값을 갖는 차량 초기진동이 발생된 위치를 자동차 이상운행 예측지점과 자동차 사고발생 예측지점 중에서 선택된 어느 하나로 분석하게 되는 것일 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 진동분석에 의한 위험예측용 차량 운행정보 모니터링 시스템에서 상기 진동검출기는 차체로부터 진동감쇠기구로의 진동 전달 경로 상에 설치되어 차량 초기진동 정보를 검출하는 진동센서와; 상기 진동센서로부터 차량 초기진동 정보를 전달받고, 현재 위치정보와 현재 시간정보를 검출하여 차량 초기진동 정보에 연동시키는 컨트롤러와; 상기 컨트롤러로부터 현재 위치정보, 현재 시간정보에 연동된 차량 초기진동 정보를 전달받아 외부로 무선 송신하는 무선통신모듈을 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.
본 발명에 의한 진동분석에 의한 위험예측용 차량 운행정보 모니터링 시스템에 의하면, 시스템 구축 비용이 절감되고, 분석/모니터링 관리 효율이 증대되는 효과가 있다. 또한 본 발명에 따른 진동분석에 의한 위험예측용 차량 운행정보 모니터링 시스템이 철도를 따라 운행되는 궤도차에 적용될 경우 철로의 마모나 손상 여부, 궤도차 운행 상의 이상 유무 등의 원격 진단이 가능해지고, 도로 상에서 운행되는 자동차에 적용될 경우 자동차의 이상운행이나 사고발생 등의 원격 확인이 가능해지는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 진동분석에 의한 위험예측용 차량 운행정보 모니터링 시스템의 기본 구성블록도;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 진동분석에 의한 위험예측용 차량 운행정보 모니터링 시스템의 개략 예시도;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 진동분석에 의한 위험예측용 차량 운행정보 모니터링 시스템의 상세 구성도;
도 4와 도 5는 발명의 실시예에 따른 진동분석에 의한 위험예측용 차량 운행정보 모니터링 시스템의 진동검출 예시도;
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 진동분석에 의한 위험예측용 차량 운행정보 모니터링 시스템의 FFT 분석 예시도;
도 7의 (a)는 궤도차에 적용된 본 발명의 실시예에 따른 진동분석에 의한 위험예측용 차량 운행정보 모니터링 시스템의 분석 및 모니터링 구성을 보여주기 위한 도면;
도 7의 (b)는 자동차에 적용된 본 발명의 실시예에 따른 진동분석에 의한 위험예측용 차량 운행정보 모니터링 시스템의 분석 및 모니터링 구성을 보여주기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 7에 의거하여 상세히 설명한다. 한편, 도면과 상세한 설명에서 일반적인 진동검출기, 진동센서, 3축 가속도 센서, 무선통신, wi-fi 통신, 중계 단말기(access point), 서버, 진동분석, FFT 분석 등으로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략히 하거나 생략하였다. 특히 도면의 도시 및 상세한 설명에 있어서 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 본 발명과 관련되는 기술적 구성만을 간략하게 도시하거나 설명하였다.
본 발명의 실시예에 따른 진동분석에 의한 위험예측용 차량 운행정보 모니터링 시스템(100)은 도 1과 도 2에서와 같이 진동검출기(10), 중계 단말기(20), 모니터링 서버(30)를 포함하는 구성으로 이루어진다.
진동검출기(10)는 자동차, 궤도차를 포함하는 차량(1)에 설치되는 것이다. 궤도차에는 기차, 전철과 같은 전동차, 전차 등이 포함될 수 있다. 이와 같은 진동검출기(10)는 진동감쇠기구에 의한 차량진동 감쇠 이전의 차량 초기진동 정보를 검출하고, 차량의 차량 초기진동 정보를 외부로 무선 송신하게 된다. 여기서 진동검출기(10)는 차량(1)의 현재 위치정보, 현재 시간정보를 추가적으로 검출하여 차량 초기진동 정보와 함께 외부로 무선 송신할 수 있다. 이를 위한 본 발명의 실시예에 따른 진동검출기(10)는 도 3에서와 같이 진동센서(11), 컨트롤러(12), 무선통신모듈(13)을 포함하는 구성으로 이루어진다.
진동센서(11)는 차체로부터 진동감쇠기구로의 진동 전달 경로 상에 설치되어 차량 초기진동 정보를 검출하는 것으로, 진동센서(11)로는 3축 가속도센서(11a)가 사용될 수 있으나, 이외에 광섬유 진동센서, 지진계, 초음파 진동센서, 음향 진동센서 등의 다양한 진동센서가 사용될 수 있음은 물론이다.
컨트롤러(12)는 진동센서(11)로부터 차량 초기진동 정보를 전달받는 한편, 현재 위치정보와 현재 시간정보를 검출하여 차량 초기진동 정보에 연동시키는 것이다. 이와 같은 컨트롤러(12)로는 아두이노를 비롯한 각종 소형 제어기기가 사용될 수 있다.
무선통신모듈(13)은 컨트롤러(12)로부터 현재 위치정보, 현재 시간정보에 연동된 차량 초기진동 정보를 전달받아 외부로 무선 송신하는 것이다. 이와 같은 무선통신모듈(13)로는 와이파이 통신기가 사용될 수 있으나, 이외에 다양한 무선통신방식의 무선통신기가 사용될 수 있음은 물론이다.
여기서 다수의 차량(1)에 진동검출기(10)가 각각 설치되어 차량 별로 차량 초기진동 정보가 검출되어 무선 송신될 수 있다.
중계 단말기(20)는 진동검출기(10)의 차량 초기진동 정보를 무선 수신하여 모니터링 서버(30)로 전달하는 것이다. 중계 단말기(20)와 모니터링 서버(30)는 인터넷 통신으로 연결될 수도 있고, 무선통신으로 연결될 수도 있으며, 네트워크 회선으로 연결될 수도 있다.
모니터링 서버(30)는 중계 단말기(20)로부터 차량 초기진동 정보를 전달받게 되는 것으로, 차량 초기진동 정보를 저장 및 관리하는 한편, 차량 초기진동 정보에 대한 진동분석을 수행하게 된다. 이와 같은 모니터링 서버(30)는 도 3에서와 같이 진동정보 DB(31), 진동분석 모듈(32), 분석정보 출력모듈(33), 분석정보 출력모듈(33)을 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.
진동정보 DB(31)는 중계 단말기(20)로부터 전달되는 차량 초기진동 정보를 저장하는 DB이다. 여기서 본 발명의 실시예에 따른 진동정보 DB(31)는 위치정보와 시간정보가 연동되어 있는 차량 초기진동 정보를 저장하게 된다. 그리고 본 발명의 실시예에 따른 진동정보 DB(31)는 진동분석 정보로 진동분석 모듈(32)로부터 전달받아 저장하게 된다. 이와 같이 누적되어 데이터베이스화되는 차량 초기진동 정보와 진동분석 정보를 통해 진동정보의 비교 및 분석이 가능해지고, 궤도차에 적용될 시 철로의 마모나 손상 여부 진단을 위한 진동정보의 지속적인 모니터링과 사후적 분석, 궤도차 운행 상의 이상 유무 진단을 위한 진동정보의 지속적인 모니터링과 사후적 분석이 가능해지며, 자동차에 적용될 시 자동차의 이상운행이나 사고 발생시 사고분석을 위한 진단을 위한 진동정보의 지속적인 모니터링과 사후적 분석이 가능해지게 된다.
진동분석 모듈(32)은 차량 초기진동 정보에 대한 FFT분석을 통해 진동분석 정보를 산출하는 모듈이다. 진동분석 모듈(32)은 도 4와 도 5에서와 같이 검출되는 차량 초기진동 정보를 도 6에서와 같이 FFT 분석하여 진동세기 크기값 또는 진동주파수 평균값을 산출하게 된다. 특히 본 발명의 실시예에 따른 진동분석 모듈(32)은 설정된 진동세기 정상값 또는 진동주파수 평균값의 정상값을 벗어나는 진동세기 또는 진동주파수 평균값을 갖는 차량 초기진동이 발생된 차량정보, 위치정보, 시간정보를 검출하게 된다.
분석정보 출력모듈(33)은 진동분석 모듈(32)에 의해 산출된 진동분석 정보를 출력하는 모듈이다. 이와 같은 분석정보 출력모듈(33)은 모니터나 관리자 휴대단말기를 통해 진동분석 정보가 출력되도록 할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 진동분석에 의한 위험예측용 차량 운행정보 모니터링 시스템(100)은 기차, 전철과 같은 전동차, 전차와 같은 철로를 따라 운행되는 궤도차에 적용되어 철로의 마모나 손상 여부, 궤도차 운행 상의 이상 유무 등의 원격 진단이 가능해지도록 할 수 있다. 이 경우 진동검출기(10)는 도 7의 (a)에서와 같이 철로를 따라 운행되는 궤도차에 설치되고, 모니터링 서버(30)의 진동분석 모듈(32)은 진동세기 정상값 또는 진동주파수 평균값의 정상값을 벗어나는 진동세기 또는 진동주파수 평균값을 갖는 차량 초기진동이 발생된 위치를 철로 이상발생 예측지점 또는 궤도차 이상운행 예측지점으로 추정하게 된다.
그리고 본 발명의 실시예에 따른 진동분석에 의한 위험예측용 차량 운행정보 모니터링 시스템(100)은 도로 상에서 운행되는 자동차에 적용되어 자동차의 이상운행이나 사고발생 등의 원격 확인이 가능해지도록 할 수 있다. 이 경우 진동검출기(10)는 도로 상에서 운행되는 자동차에 설치되고, 모니터링 서버(30)의 진동분석 모듈(32)은 진동세기 정상값 또는 진동주파수 평균값의 정상값을 벗어나는 진동세기 또는 진동주파수 평균값을 갖는 차량 초기진동이 발생된 위치를 자동차 이상운행 예측지점 또는 자동차 사고발생 예측지점으로 추정하게 된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 진동분석에 의한 위험예측용 차량 운행정보 모니터링 시스템(100)은 차체로부터 진동감쇠기구로의 진동 전달 경로 상에 설치되어 진동감쇠기구에 의한 차량진동 감쇠 이전의 차량 초기진동을 검출하는 진동검출기(10), 진동검출기(10)로부터 원격으로 차량 초기진동 정보를 전달받아 분석 및 모니터링을 수행하는 모니터링 서버(30)를 구비하는 시스템 구성을 통해 원격으로 고장진단, 안전사고 예방, 안전주행 안내, 사고시점 확인을 위한 분석 및 모니터링을 수행함으로써 시스템 구축 비용의 절감과 분석/모니터링 관리 효율 증대가 도모되고, 철도를 따라 운행되는 궤도차에 적용될 경우 철로의 마모나 손상 여부, 궤도차 운행 상의 이상 유무 등의 원격 진단이 가능해지며, 도로 상에서 운행되는 자동차에 적용될 경우 자동차의 이상운행이나 사고발생 등의 원격 확인이 가능해지는 특징을 가지게 된다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 실시예에 따른 진동분석에 의한 위험예측용 차량 운행정보 모니터링 시스템을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
1 : 차량 10 : 진동검출기
11 : 진동센서 11a : 3축 가속도 센서
12 : 컨트롤러 13 : 무선통신모듈
20 : 중계 단말기 30 : 모니터링 서버
31 : 진동정보 DB 32 : 진동분석 모듈
33 : 분석정보 출력모듈 100 : 모니터링 시스템

Claims (6)

  1. 자동차, 궤도차를 포함하는 차량에 설치되고, 진동감쇠기구에 의한 차량진동 감쇠 이전의 차량 초기진동 정보를 검출하며, 차량의 차량 초기진동 정보를 외부로 무선 송신하며, 차량의 현재 위치정보, 현재 시간정보를 추가적으로 검출하여 차량 초기진동 정보와 함께 외부로 무선 송신하는 진동검출기와;
    상기 진동검출기의 차량 초기진동 정보를 무선 수신하는 중계 단말기와;
    상기 중계 단말기로부터 차량 초기진동 정보를 전달받게 되고, 차량 초기진동 정보를 저장 및 관리하며, 차량 초기진동 정보에 대한 진동분석을 수행하는 모니터링 서버를 포함하되,
    상기 모니터링 서버는 차량 초기진동 정보를 저장하는 진동정보 DB와;
    차량 초기진동 정보에 대한 FFT분석을 통해 진동분석 정보를 산출하고, 진동세기 정상값 또는 진동주파수 평균값의 정상값을 벗어나는 진동세기 또는 진동주파수 평균값을 갖는 차량 초기진동이 발생된 차량정보, 위치정보, 시간정보를 검출하는 진동분석 모듈과;
    진동분석 정보를 출력하는 분석정보 출력모듈을 포함하며,
    상기 진동정보 DB는 진동분석 정보로 진동분석 모듈로부터 전달받아 저장하고 누적되어 데이터베이스화되는 초기진동 정보와 진동 분석 정보를 통해 진동정보의 비교 및 분석이 가능하고, 마모나 손상 여부 진단을 위한 진동정보, 운행 상의 이상 유무 진단, 이상운행이나 사고 발생시 사고분석 진단을 위한 진동정보의 지속적인 모니터링과 사후적 분석이 가능한 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 진동분석에 의한 위험예측용 차량 운행정보 모니터링 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 진동검출기는 철로를 따라 운행되는 궤도차에 설치되는 것이고,
    상기 진동분석 모듈은 진동세기 정상값 또는 진동주파수 평균값의 정상값을 벗어나는 진동세기 또는 진동주파수 평균값을 갖는 차량 초기진동이 발생된 위치를 철로 이상발생 예측지점과 궤도차 이상운행 예측지점 중에서 선택된 어느 하나로 분석하게 되는 것을 특징으로 하는 진동분석에 의한 위험예측용 차량 운행정보 모니터링 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 진동검출기는 도로 상에서 운행되는 자동차에 설치되는 것이고,
    상기 진동분석 모듈은 진동세기 정상값 또는 진동주파수 평균값의 정상값을 벗어나는 진동세기 또는 진동주파수 평균값을 갖는 차량 초기진동이 발생된 위치를 자동차 이상운행 예측지점과 자동차 사고발생 예측지점 중에서 선택된 어느 하나로 분석하게 되는 것을 특징으로 하는 진동분석에 의한 위험예측용 차량 운행정보 모니터링 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 진동검출기는 차체로부터 진동감쇠기구로의 진동 전달 경로 상에 설치되어 차량 초기진동 정보를 검출하는 진동센서와;
    상기 진동센서로부터 차량 초기진동 정보를 전달받고, 현재 위치정보와 현재 시간정보를 검출하여 차량 초기진동 정보에 연동시키는 컨트롤러와;
    상기 컨트롤러로부터 현재 위치정보, 현재 시간정보에 연동된 차량 초기진동 정보를 전달받아 외부로 무선 송신하는 무선통신모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 진동분석에 의한 위험예측용 차량 운행정보 모니터링 시스템.
KR1020150026454A 2015-02-25 2015-02-25 진동분석에 의한 위험예측용 차량 운행정보 모니터링 시스템 KR101663789B1 (ko)

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