KR102011006B1 - 차량의 가상 사운드 발생장치 및 그 제어방법 - Google Patents

차량의 가상 사운드 발생장치 및 그 제어방법 Download PDF

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만도헬라일렉트로닉스(주)
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Abstract

차량의 가상 사운드 발생장치 및 그 제어방법이 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 가상 사운드 발생장치는 차량 상태를 수신하는 차량 통신부와, 차량 주변을 보행하는 보행자의 위치정보를 감지하는 보행자감지부와, 차량 통신부를 통해 수신된 차량 상태에 대응하는 가상 사운드를 생성하고, 보행자감지부를 통해 보행자의 위치정보를 감지하고, 생성된 가상 사운드가 보행자 위치로 지향되도록 감지된 보행자의 위치에 따른 음장효과를 생성하고, 생성된 가상 사운드에 생성된 음장효과를 합성하고, 합성된 가상 사운드를 출력하는 제어부와, 제어부로부터 출력된 합성 가상 사운드를 신호 처리하는 앰프부 및 앰프부로부터 출력된 합성 가상 사운드를 출력하는 복수의 스피커를 포함한다.

Description

차량의 가상 사운드 발생장치 및 그 제어방법{APPARATUS FOR GENERATING A VIRTUAL SOUND FOR VEHICLE AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 차량의 가상 사운드 발생장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 전기 자동차, 연료전지 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차, 플러그인 하이브리드 전기 자동차 등 전기 구동방식으로 운행되는 차량은 엔진을 사용하는 차량보다 저속 주행시 차량 소음이 적다.
주변의 보행자 및 시각 장애인은 이러한 차량의 접근을 깨닫기 어려워 차량와 보행자 간의 사고 위험이 존재할 수 있다.
기존에는 이러한 차량의 저소음으로 인한 안전 문제를 해결하기 위해 인공 엔진음 발생장치(Acoustic Vehicle Alerting System ; AVAS)와, 가상 엔진음 발생장치(Virtual Engine Sound System ; VESS) 등과 같은 가상 사운드 발생장치를 이용하여 가상 사운드를 생성하여 출력함으로써 보행자에게 차량의 존재를 알려 보행자에게 차량 접근을 경고한다.
하지만, 기존에는 보행자 유무 및 위치에 관계없이 가상 사운드를 일정하게 출력하기 때문에 차량과의 거리에 따라 보행자가 느끼는 가상 사운드가 달라질 수 있다. 이로 인해, 보행자가 가상 사운드가 잘 전달되지 않을 수 있어 보행자가 주의하지 않을 경우 사고 위험이 존재할 수 있다.
대한민국 등록특허 제10-1526602호(2015.06.01.등록) 대한민국 등록특허 제10-1547938호(2015.08.21.등록)
본 발명의 실시예는 보행자에게 가상 사운드를 보다 효과적으로 전달할 수 있는 차량의 가상 사운드 발생장치 및 그 제어방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 차량 상태를 수신하는 차량 통신부; 차량 주변을 보행하는 보행자의 위치정보를 감지하는 보행자감지부; 상기 차량 통신부를 통해 수신된 차량 상태에 대응하는 가상 사운드를 생성하고, 상기 보행자감지부를 통해 상기 보행자의 위치정보를 감지하고, 상기 생성된 가상 사운드가 보행자 위치로 지향되도록 상기 감지된 보행자의 위치에 따른 음장효과를 생성하고, 상기 생성된 가상 사운드에 상기 생성된 음장효과를 합성하고, 상기 합성된 가상 사운드를 출력하는 제어부; 상기 제어부로부터 출력된 합성 가상 사운드를 신호 처리하는 앰프부; 및 상기 앰프부로부터 출력된 합성 가상 사운드를 출력하는 복수의 스피커를 포함하고, 상기 제어부는 상기 생성된 가상 사운드 신호와 임펄스 응답신호의 컨벌루션을 조절하는 제어를 통해 구현된 리버브 효과를 이용하여 상기 보행자의 위치에 따른 음장효과를 생성하고, 상기 제어부는 상기 보행자의 위치와 각 스피커의 위치에 기반하여 각 스피커에서 출력되는 합성 가상 사운드의 볼륨을 조정하되, 상기 복수의 스피커 중에서 보행자 위치와 가까운 위치에 장착된 스피커보다 보행자 위치와 먼 위치에 장착된 스피커에서 출력되는 합성 가상 사운드의 볼륨을 크게 함으로써 차량 외부에서 상기 보행자와 인접한 위치에 가상 스피커가 있는 것과 같은 효과를 구현하는 차량의 가상 사운드 발생장치가 제공될 수 있다.
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또한, 상기 복수의 스피커는 상기 차량의 네 모서리측에 배치되고, 각 스피커는 가상 사운드가 도로의 노면방향으로 출력되도록 도로의 노면을 향하는 상태로 장착될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 차량의 상태를 수신하고, 상기 수신된 차량 상태에 따른 가상 사운드를 생성하고, 상기 차량의 주변에 위치한 보행자의 위치를 감지하고, 상기 생성된 가상 사운드가 보행자 위치로 지향되도록 상기 감지된 보행자의 위치에 따른 음장효과를 생성하고, 상기 생성된 가상 사운드에 상기 생성된 음장효과를 합성하고, 상기 합성된 가상 사운드를 출력하고, 상기 음장효과 생성은, 상기 생성된 가상 사운드 신호와 임펄스 응답신호의 컨벌루션을 조절하는 제어를 통해 구현된 리버브 효과를 이용하여 상기 보행자의 위치에 따른 음장효과를 생성하고, 상기 합성된 가상 사운드 출력은, 상기 보행자의 위치와 각 스피커의 위치에 기반하여 각 스피커에서 출력되는 합성 가상 사운드의 볼륨을 조정하되, 상기 복수의 스피커 중에서 보행자 위치와 가까운 위치에 장착된 스피커보다 보행자 위치와 먼 위치에 장착된 스피커에서 출력되는 합성 가상 사운드의 볼륨을 크게 함으로써 차량 외부에서 상기 보행자와 인접한 위치에 가상 스피커가 있는 것과 같은 효과를 구현하는 차량의 가상 사운드 발생장치의 제어방법이 제공될 수 있다.
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본 발명의 실시예에 의하면, 가상 사운드를 보행자의 위치에 맞게 지향시키고 보행자 위치와 각 스피커의 위치에 기반하여 각 스피커에서 출력되는 가상 사운드의 볼륨을 적절히 조정함으로써 보행자에게 가상 사운드를 보다 효과적으로 전달할 수 있어 보행자와 차량 간의 사고 위험을 대폭 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 가상 사운드 발생장치가 장착된 차량을 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 가상 사운드 발생장치의 제어블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 가상 사운드 발생장치에서 제어부의 제어블록도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 가상 사운드 발생장치에서 출력된 합성 가상 사운드를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 가상 사운드 발생장치의 제어방법에 대한 제어흐름도이다.
이하에서는 본 발명의 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달할 수 있도록 하기 위해 예로서 제공하는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정하지 않고 다른 형태로 구체화할 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장하여 표현할 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 가상 사운드 발생장치가 장착된 차량을 나타낸 구성도이다.
도 1을 참조하면, 차량의 가상 사운드 발생장치는 가상 사운드를 출력하는 다수의 스피커(10,11,12,13)를 포함한다.
스피커들(10,11,12,13)은 가상 사운드를 출력하여 보행자가 가상 사운드를 전달한다. 가상 사운드는 가상 엔진음, 가상 시동음, 각종 가상 경고음, 충전음, 충전완료음 등 차량 운행이나 편의와 관련된 각종 가상음을 포함할 수 있다.
스피커들(10,11,12,13)은 차량(V)의 네 모서리에 마련될 수 있다. 차량(V)의 모서리마다 1개의 스피커가 배치될 수 있다. 이때, 차량(V)은 전기 자동차, 연료전지 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차, 플러그인 하이브리드 전기 자동차 등 전기 구동방식으로 운행되는 차량일 수 있다.
스피커들(10,11,12,13)은 차량의 모서리에 인접한 차량 내부에 마련될 수 있다.
스피커들(10,11,12,13)은 가상 사운드가 도로의 노면방향으로 출력되도록 도로의 노면을 향하는 상태로 장착될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 가상 사운드 발생장치의 제어블록도이다.
도 2를 참조하면, 차량의 가상 사운드 발생장치는 전반적인 제어를 수행하는 제어부(20)를 포함한다.
제어부(20)의 입력측에는 보행자감지부(30) 및 차량 통신부(40)가 전기적으로 연결된다.
제어부(20)의 출력측에는 앰프부(50)가 전기적으로 연결된다.
보행자감지부(30)는 차량 주변을 보행하는 보행자를 감지할 수 있다. 예를 들면, 보행자감지부(30)는 레이저 센서, 밀리파 레이더 또는 이미지센서를 가진 스테레오 카메라 등을 포함할 수 있다.
보행자감지부(30)는 차량의 전방, 후방, 좌측, 우측 중 어느 한 방향에서만 보행자 감지가 가능할 경우 차량 주변의 여러 방향에 위치한 보행자를 검출할 수 있도록 차량의 전후좌우에 복수로 마련될 수 있다.
보행자감지부(30)는 360도 촬영이 가능한 스테레오 카메라인 경우 단수로 마련될 수 있다.
보행자감지부(30)는 차량 주변의 보행자를 감지하고, 감지된 보행자 감지정보를 제어부(20)에 전송한다.
제어부(20)는 보행자감지부(30)로부터 감지된 보행자 감지정보를 근거로 하여 보행자의 방향과 보행자와의 거리를 포함하는 보행자 위치정보를 인식할 수 있다.
차량 통신부(40)는 차속 정보, 조향 정보, 엔진 부하 정보 등 각종 차량 상태를 차량 네트워크로부터 수신한다.
차량 통신부(40)는 수신된 차량 각종 정보를 제어부(20)에 전달한다.
차량 통신부(40)는 CAN(Controller Area Network), FR(FlexRay), Ethernet, MOST(Media Oriented Systems Transport), LIN(Local Interconnect Network) 등과 같은 통신 네트워크를 이용하여 다른 장치나 시스템으로부터 차량의 각종 정보를 수신할 수 있다.
앰프부(50)는 가상 사운드를 신호 처리하여 스피커에서 출력 가능한 형태로 신호 형태로 전환시켜 각 스피커(10,11,12,13)로 출력한다.
예를 들면, 앰프부(50)는 디지털 D급 증폭기로서, 제어부(20)의 제어신호에 따라 가상 사운드를 PWM(Pulse Width Modulation) 컨버터를 이용하여 PWM 신호로 변환시키고, 변환된 PWM 신호를 스위칭출력스테이지(switching outputstage)를 이용하여 증폭시키고, 저역 통과 필터(LPF: Low Pass Filter)를 통해 아날로그 신호로 변환하여 각 스피커(10,11,12,13)로 출력할 수 있다.
저장부(60)에는 가상 사운드인 디지털 음원이 미리 저장되어 있다. 디지털 음원은 MP3(MPEG AudioLayer-3), OGG(Ogg Vorbis), FLAC(Free Lossless AudioCodec), WAVE, APE(Monkey's Audio)등 디지털로 구현되거나 압축된 음원을 포함할 수 있다.
제어부(20)는 차량 통신부(40)를 통해 수신된 차량 상태에 대응하는 가상 사운드를 생성하고, 보행자 위치를 감지하며, 가상 사운드가 보행자 위치로 지향되도록 보행자의 위치에 따른 음장효과를 생성하고, 가상 사운드에 음장효과를 합성하며, 합성된 가상 사운드를 출력한다. 이에 따라, 기존에는 가상 사운드 발생장치가 해당 법규에 따라 가상의 사운드가 스피커의 위치에 따라 일정하게 출력되어 보행자 인식 없이 가상 사운드를 생성하여 출력하기 때문에 가상 사운드 출력이 스피커의 위치에 따라 제한적인 반면에, 본 발명의 일실시예는 해당 법규를 준수함과 동시에 보행자의 위치에 따른 음장효과를 적절히 생성하고 그 생성된 음장효과를 가상 사운드에 합성하여 출력하기 때문에 보행자의 위치에 최대한 가깝게 가상의 스피커를 생성할 수 있어 가상 사운드를 보행자에게 보다 효과적으로 전달할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 가상 사운드 발생장치에서 제어부의 제어블록도이다.
도 3을 참조하면, 제어부(20)는 입력신호처리부(21), 사운드생성부(22), 보행자처리부(23), 음장효과부(24), 믹싱부(25) 및 사운드출력부(26)를 포함할 수 있다.
입력신호처리부(21)는 차량 통신부(40)를 통해 입력된 차량 상태를 입력받아 신호 처리한다.
사운드생성부(22)는 저장부(60)에 저장된 복수의 가상 사운드 중에서 입력신호처리부(21)로부터 출력된 차량 상태에 대응하는 가상 사운드를 생성한다.
보행자처리부(23)는 보행자감지부(30)로부터 입력된 보행자 위치정보를 입력받아 신호 처리한다.
보행자처리부(23)는 신호 처리된 보행자 위치정보를 음장효과부(24)에 전달할 수 있다.
보행자처리부(23)는 신호 처리된 보행자 위치정보를 사운드출력부(26)에 전달할 수 있다.
음장효과부(24)는 가상 사운드가 보행자 방향과 거리로 지향되도록 보행자처리부(23)로부터 출력된 보행자 위치정보를 이용하여 사운드생성부(22)로부터 출력된 가상 사운드에 대하여 보행자 위치에 따른 음장 효과를 생성한다.
예를 들면, 음장효과부(24)는 리버브(Reverb)를 이용하여 보행자의 위치에 대하여 가상 사운드의 지향성을 갖는 음장효과를 생성한다. 리버브는 음의 잔향을 이용하여 음의 공간감과 위치감 및 입체감을 제공할 수 있는 음의 효과로서 특정 공간의 잔향공간을 임펄스 응답함수로 모델링하고 모델링한 공간에서의 음의 파장을 분석하여 청취자가 해당 공간에서의 다양한 음의 파장을 느낄 수 있게 하는 효과이다.
리버브 효과는 다양한 방법으로 실체화될 수 있는데, 현재는 일반적으로 컨벌루션 리버브가 사용되고 있으며, 이는 임펄스 응답신호와 입력신호를 컨벌루션하는 방법으로 이에 대한 소프트웨어 알고리즘 및 하드웨어를 모두 포함할 수 있다.
음장효과부(24)는 가상 사운드 신호와 임펄스 응답신호로 사용될 실제 녹음된 신호의 컨벌루션을 조절하는 제어를 통해 리버브 효과를 구현한다. 가상 사운드 신호에 대해서 임펄스 응답신호의 레벨이 커질수록 거리감이 있는 음장효과가 생성된다. 음장효과부(24)는 리버브 효과를 이용하여 보행자 위치에 따른 음장효과를 생성한다.
믹싱부(25)는 사운드생성부(22)로부터 출력된 가상 사운드와 음장효과부(24)로부터 출력된 음장효과를 믹싱하여 합성하고, 합성된 가상 사운드를 출력한다.
사운드출력부(26)는 믹싱부(25)로부터 출력된 합성 가상 사운드를 앰프부(50)로 출력한다.
사운드출력부(26)는 각 스피커(10,11,12,13)의 장착위치와 보행자의 위치를 근거로 하여 각 스피커(10,11,12,13)로부터 출력되는 각 합성 가상 사운드의 볼륨을 조정할 수 있다.
사운드출력부(26)는 스피커(10,11,12,13)들 중에서 보행자 위치와 가까운 위치에 장착된 스피커보다 보행자 위치와 먼 위치에 장착된 스피커에서 출력되는 합성 가상 사운드의 볼륨을 크게 함으로써 차량 외부에서 보행자와 인접한 위치에 마치 가상 스피커를 생성한 효과를 구현할 수 있다.
예를 들면, 사운드출력부(26)는 보행자가 차량 우측에 있을 경우, 보행자와 가깝게 위치한 스피커들(10,13)보다 보행자와 멀게 위치한 스피커들(11,12)에서 출력되는 합성 가상 사운드의 볼륨을 크게 함으로써 차량 외부 우측과 보행자의 사이의 위치에서 각 합성 가상 사운드가 중첩되기 때문에 사운드들이 중첩되는 곳에 마치 가상 스피커가 존재하는 것과 같은 효과를 구현할 수 있다. 이로 인해, 보행자에게 가상 사운드를 보다 효과적으로 전달할 수 있다(도 4 참조).
제어부(20)는 상기한 구성들을 가짐으로써 가상 사운드가 보행자 위치로 지향되도록 보행자의 위치에 따른 음장효과를 생성하고, 가상 사운드에 음장효과를 합성하며, 보행자 위치와 각 스피커의 위치에 기반하여 각 스피커에서 출력되는 합성된 가상 사운드의 볼륨을 적절히 조정하여 출력함으로써 차량 외부에서 보행자의 위치에 최대한 가깝게 가상의 스피커를 생성하는 효과를 낼 수 있어 가상 사운드를 보행자에게 보다 효과적으로 전달할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 가상 사운드 발생장치의 제어방법에 대한 제어흐름도이다.
도 5를 참조하면, 제어부(20)는 차량 통신부(40)를 통해 차량 상태를 수신한다(100).
제어부(20)는 저장부(60)에 저장된 복수의 가상 사운드 중에서 차량 통신부(40)를 통해 수신된 차량 상태에 대응하는 가상 사운드를 생성한다(110).
제어부(20)는 보행자감지부(30)를 통해 차량 주변에 위치한 보행자를 감지한다(120).
제어부(20)는 보행자감지부(30)를 통해 감지된 보행자 위치정보를 이용하여 보행자 위치를 확인한다(130).
제어부(20)는 확인된 보행자 위치에 따른 음장효과를 생성한다(140). 이때, 제어부(20)는 리버브 효과를 이용하여 가상 사운드가 보행자 위치로 지향되도록 가상 사운드에 대하여 보행자 위치에 따른 음장효과를 생성한다(140).
제어부(20)는 생성된 음장효과를 생성된 가상 사운드에 합성한다(150).
제어부(20)는 합성된 가상 사운드를 출력한다(160). 출력된 합성 가상 사운드는 앰프부(50)를 거쳐 제1 스피커(10) 내지 제4 스피커(13)를 통해 보행자에게 전달된다. 이때, 제어부(20)는 보행자 위치와 각 스피커(10,11,12,13)의 위치에 기반하여 각 스피커(10,11,12,13)에서 출력되는 합성된 가상 사운드의 볼륨을 적절히 조정하여 출력함으로써 차량 외부에서 보행자의 위치에 최대한 가깝게 가상의 스피커를 생성하는 효과를 낼 수 있어 가상 사운드를 보행자에게 보다 효과적으로 전달할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 일실시예는 가상 사운드가 보행자 위치로 지향되도록 보행자의 위치에 따른 음장효과를 생성하고, 가상 사운드에 생성된 음장효과를 합성하며, 합성된 가상 사운드의 볼륨을 적절히 조정함으로써 보행자의 위치에 최대한 가깝게 마치 가상의 스피커가 있는 것과 같은 효과가 나타나게 하는 방식으로 가상 사운드를 보행자에게 보다 효과적으로 전달할 수 있어 보행자와 차량 간의 사고 위험을 대폭 줄일 수 있다.
10,11,12,13 : 스피커 20 : 제어부
30 : 보행자감지부 40 : 차량통신부
50 : 앰프부 60 : 저장부

Claims (9)

  1. 차량 상태를 수신하는 차량 통신부;
    차량 주변을 보행하는 보행자의 위치정보를 감지하는 보행자감지부;
    상기 차량 통신부를 통해 수신된 차량 상태에 대응하는 가상 사운드를 생성하고, 상기 보행자감지부를 통해 상기 보행자의 위치정보를 감지하고, 상기 생성된 가상 사운드가 보행자 위치로 지향되도록 상기 감지된 보행자의 위치에 따른 음장효과를 생성하고, 상기 생성된 가상 사운드에 상기 생성된 음장효과를 합성하고, 상기 합성된 가상 사운드를 출력하는 제어부;
    상기 제어부로부터 출력된 합성 가상 사운드를 신호 처리하는 앰프부; 및
    상기 앰프부로부터 출력된 합성 가상 사운드를 출력하는 복수의 스피커를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 생성된 가상 사운드 신호와 임펄스 응답신호의 컨벌루션을 조절하는 제어를 통해 구현된 리버브 효과를 이용하여 상기 보행자의 위치에 따른 음장효과를 생성하고,
    상기 제어부는 상기 보행자의 위치와 각 스피커의 위치에 기반하여 각 스피커에서 출력되는 합성 가상 사운드의 볼륨을 조정하되, 상기 복수의 스피커 중에서 보행자 위치와 가까운 위치에 장착된 스피커보다 보행자 위치와 먼 위치에 장착된 스피커에서 출력되는 합성 가상 사운드의 볼륨을 크게 함으로써 차량 외부에서 상기 보행자와 인접한 위치에 가상 스피커가 있는 것과 같은 효과를 구현하는 차량의 가상 사운드 발생장치.
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  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 스피커는 상기 차량의 네 모서리측에 배치되고, 각 스피커는 가상 사운드가 도로의 노면방향으로 출력되도록 도로의 노면을 향하는 상태로 장착된 차량의 가상 사운드 발생장치.
  6. 차량의 상태를 수신하고,
    상기 수신된 차량 상태에 따른 가상 사운드를 생성하고,
    상기 차량의 주변에 위치한 보행자의 위치를 감지하고,
    상기 생성된 가상 사운드가 보행자 위치로 지향되도록 상기 감지된 보행자의 위치에 따른 음장효과를 생성하고,
    상기 생성된 가상 사운드에 상기 생성된 음장효과를 합성하고,
    상기 합성된 가상 사운드를 출력하고,
    상기 음장효과 생성은, 상기 생성된 가상 사운드 신호와 임펄스 응답신호의 컨벌루션을 조절하는 제어를 통해 구현된 리버브 효과를 이용하여 상기 보행자의 위치에 따른 음장효과를 생성하고,
    상기 합성된 가상 사운드 출력은, 상기 보행자의 위치와 복수의 스피커의 위치에 기반하여 각 스피커에서 출력되는 합성 가상 사운드의 볼륨을 조정하되, 상기 복수의 스피커 중에서 보행자 위치와 가까운 위치에 장착된 스피커보다 보행자 위치와 먼 위치에 장착된 스피커에서 출력되는 합성 가상 사운드의 볼륨을 크게 함으로써 차량 외부에서 상기 보행자와 인접한 위치에 가상 스피커가 있는 것과 같은 효과를 구현하는 차량의 가상 사운드 발생장치의 제어방법.
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