AT526013A1 - Sondenvorrichtung zur Messung zumindest einer Zustandsgröße des Organismus eines Nutztieres - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Sondenvorrichtung (1) zur Messung zumindest einer Zustandsgröße des Organismus eines Nutztieres (2) sowie zur Identifikation des Nutztieres (2), wobei die Sondenvorrichtung (1) im Magen-Darmtrakt (3) des Nutztieres (2) anordenbar ist und zumindest folgende, in oder an einem Gehäuse (4) angeordnete Komponenten aufweist: - zumindest ein Sensorelement (51, 52) zur Messung zumindest eines physikalischen Parameters im Magen-Darmtrakt (3) des Nutztieres (2), - zumindest eine interne Kommunikationseinrichtung (8) zum drahtlosen Empfangen und Senden von Information, und - zumindest eine interne Recheneinheit (5), die zur Auswertung der von dem Sensorelement (51, 52) erfassten Signale eingerichtet und hierzu mit dem zumindest einen Sensorelement (51, 52) verbunden ist und zur Übertragung der daraus abgeleiteten Daten sowie zur Ansteuerung mit der internen Kommunikationseinrichtung (8) verbunden ist, wobei die interne Recheneinheit (5) einen Datenspeicher (6) aufweist, auf den zumindest eine Konfigurationsdatei (7) speicherbar ist.
Description
SONDEN VORRICHTUNG ZUR MESSUNG ZUMINDEST EINER ZUSTANDSGRÖßE DES
ORGANISMUS EINES NUTZTIERES
Die Erfindung betrifft eine Sondenvorrichtung (bzw. Bolus) zur Messung zumindest einer Zustandsgröße des Organismus eines Nutztieres sowie zur Identifikation des Nutztieres, wobei die Sondenvorrichtung im Magen-Darmtrakt des Nutztieres anordenbar ist und
zumindest folgende, in oder an einem Gehäuse angeordnete Komponenten aufweist:
- zumindest ein Sensorelement zur Messung zumindest eines physikalischen Parameters im
Magen-Darmtrakt des Nutztieres,
- zumindest eine interne Kommunikationseinrichtung zum drahtlosen Empfangen und
Senden von Information, und
- zumindest eine interne Recheneinheit, die zur Auswertung der von dem Sensorelement erfassten Signale eingerichtet und hierzu mit dem zumindest einen Sensorelement verbunden ist und zur Übertragung der daraus abgeleiteten Daten sowie zur Ansteuerung mit der internen Kommunikationseinrichtung verbunden ist, wobei die interne Recheneinheit einen
Datenspeicher aufweist, auf den zumindest eine Konfigurationsdatei speicherbar ist.
Beispielsweise ist aus der AT 509 255 A1 eine Messvorrichtung zur Messung mindestens einer Zustandsgröße des Organismus eines Nutztieres bekannt geworden. Diese Messvorrichtung ist im Magen-Darmtrakt des Nutztieres anordenbar und weist ein Gehäuse mit für die Messung vorgesehenen Komponenten auf. Weiters ist aus den Dokumenten AT 515872 A1 sowie AT 521597 A4 jeweils ein Verfahren sowie ein System zur Messung von Zustandsdaten
bzw. einer Zustandsgröße in der Nutztierhaltung bekannt geworden.
Durch die Digitalisierung kommen auch im Bereich der Nutztierhaltung zunehmend verschiedene Arten von elektronischen Vorrichtungen zum Einsatz. Ein Beispiel dafür ist die funkbasierte Identifizierung von Nutztieren, z.B. bei Melkständen oder Futterautomaten. Details der Umsetzung sind seit den 1990er-Jahren durch Normen geregelt. ISO 11784 legt eine einheitliche Bit-Struktur der von entsprechenden Transpondern ausgesandten Identifikationssignalen fest während ISO 11785 das technische Konzept spezifiziert, mit dem
ein Transponder aktiviert wird und wie er Information an eine Sende-/Empfangseinheit
(„transceiver“) übermittelt. Um vor Inkrafttreten der 1ISO-Norm beschaffte Systeme weiter verwenden zu können schlägt die ISO 11785 in einem „Annex A” vor, die Sende/Empfangseinheiten mit Steckplätzen für Module bestehender Technologien zu versehen, damit diese weiterverwendet werden können. Eine Sende-/Empfangseinheit ist damit jeweils auf eine bestimmte Art von Identifikations-Transpondern dediziert. Üblicherweise bringen daher Anbieter Identifikationssysteme auf den Markt, bei denen Transponder, die beispielsweise an Fuß, Hals oder Ohr der Nutztiere angebracht sind, und stationäre Sende-
/ Empfangseinheiten aufeinander abgestimmt sind und gemeinsam vertrieben werden.
Die Digitalisierung unterstützt zunehmend auch bei der Überwachung von Gesundheits- und Leistungsdaten einzelner Nutztiere. Dabei werden ebenfalls einzelne Tiere mit Sensorik versehen, die mit zugehörigen Sende-/Empfangseinheiten, die üblicherweise stationär in Stall- bzw. Weideanlagen angeordnet sind, gesteuert und ausgelesen wird. Hier sind beispielsweise Halsband- oder Pansensensoren gebräuchlich. Während sich durch diese Mafsnahmen das Herdenmanagement verbessern und vereinfachen lässt, steigt damit aber auch die Komplexität auf landwirtschaftlichen Betrieben: Eine Vielzahl von Systemen muss installiert, betrieben und gewartet werden. Gleichzeitig werden die Nutztiere mit mehreren Transpondern und Sensoren versehen, was ebenfalls aufwändig, fehleranfällig und dem
Tierwohl abträglich ist.
Eine Möglichkeit zur Vereinfachung von Betrieb und Abläufen liegt darin, mehrere Aufgaben in einem Transponder zu kombinieren. Beispielsweise könnte bei einem solchen kombinierten Transponder ein Gesundheitssensor zur Messung physiologischer Parameter eines Nutztieres auch zur Tieridentifizierung verwendet werden. Damit ergeben sich aber neue Probleme, da Gesundheitsdaten und Tieridentifikation über verschiedene Sende-/Empfangseinheiten ausgelesen werden. Landwirtschaftliche Betriebe haben vielfach bereits entsprechende Systeme installiert und in Gebrauch - wenn neue Sensorik eingesetzt wird und nicht mehr alle Nutztiere mit den für die Sende-/ Empfangseinheiten passenden Transpondern versehen sind,
ist ein vollständiges Herdenmanagement nicht mehr möglich.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht daher darin eine Sondenvorrichtung zu schaffen, die die
genannten Nachteile des Standes der Technik überwindet.
Diese Aufgabe wird mit einem einer Sondenvorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, bei welcher erfindungsgemäß die von der internen Kommunikationseinrichtung sendbaren Informationen sowohl Identifikationsdaten zur Identifikation eines Nutztieres sowie Nutzdaten zur Übertragung von Informationen bezüglich des Zustandes des Nutztieres umfassen, wobei die interne Kommunikationseinrichtung zum drahtlosen Senden der Identifikationsdaten zumindest eine RFID-Einheit mit einem RFID-Sender und zum drahtlosen Empfangen und Senden von Nutzdaten zumindest eine Nutzdatenkommunikationseinheit aufweist, wobei die RFID-Einheit eine Erkennungseinrichtung aufweist, die zur Erkennung eines Nahfeldes einer externen Kommunikationseinrichtung eingerichtet ist und in Abhängigkeit von dem Vorliegen des Nahfeldes das Senden der Identifikationsdaten durch den aktiven RFID-Sender veranlasst, wobei die RFID-Einheit konfigurierbar ausgebildet ist, indem sie dazu vorbereitet ist, in Abhängigkeit von einer im Datenspeicher gespeicherten Konfigurationsdatei ein Kommunikationsprotokoll festzulegen und die Identifikationsdaten entsprechend zu
kodieren und zu senden.
Die erfindungsgemäße Sondenvorrichtung weist eine hohe Kompatibilität mit bestehenden Systemen auf und ist durch die Konfigurierbarkeit ebenso dazu vorbereitet, zukünftig adaptiert zu werden. Die RFID-Kommunikation kann, muss aber nicht ausschließlich zur Tieridentifikation eingesetzt werden, allerdings ist die mittels RFID übertragbare Informationsmenge technisch bedingt stark begrenzt. Es kann vorgesehen sein, dass nur im Falle des Erkennens des Nahfeldes Identifikationsdaten gesendet werden, um so den Stromverbrauch des RFID-Senders minimal zu halten. Die Nutzdaten sind in erster Linie Daten über das jeweilige Nutztier. Ergänzend dazu können aber natürlich auch Konfigurationsdaten übertragen werden, mit denen die Sondenvorrichtung konfiguriert werden kann. Die Erkennung des Nahfeldes kann durch eine passiv betriebene Empfangsantenne der Erkennungseinrichtung erfolgen. Das Nahfeld beträgt z.B. 2 Meter, kann aber einstellbar sein. Wenn z.B. eine Zugangsschranke zu einer Melkstation im Falle des Erkennens einer Kuh aufgehen sollte, sollte das erkennbare Feld, also das Nahfeld, nicht zu weit reichen. Die RFID-Einheit mit dem RFID-Sender arbeitet im Nahfeld durch induktive Kopplung. Eine maximale Lesereichweite kann durch die Ausgestaltung einer RFID ReaderAntenne vorgegeben werden. Das Nahfeld der externen Kommunikationseinrichtung kann daher auch als jener die externe Kommunikationseinrichtung umgebender Bereich
beschreiben werden, in dem die RFID-Kommunikation mit der RFID-Einheit der
Sondenvorrichtung funktioniert, wobei die räumliche Ausdehnung von der Sendeleistung der externen Kommunikationseinrichtung, der Empfindlichkeit der Sondenvorrichtung sowie den Umgebungsbedingungen abhängt. Die Sondenvorrichtung kann das Vorliegen des Nahfelds, also den Aufenthalt im Nahfeld, prüfen und in Abhängigkeit davon reagieren, indem z.B. die besagten Identifikationsdaten versendet werden. Zu jedem Zeitpunkt ist genau ein Kommunikationsprotokoll in Betrieb, selbst wenn mehrere Kommunikationsprotokolle
vorkonfiguriert sind und wahlweise einsetzbar wären.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die RFID-Einheit zur Anwendung eines FDXKommunikationsprotokolls vorbereitet ist und wobei die RFID-Einheit weiters dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von der Konfigurationsdatei die Anwendung des FDX-
Kommunikationsprotokolls durchzuführen.
Weiters kann vorgesehen sein, dass die RFID-Einheit zur Anwendung eines HDXKommunikationsprotokolls vorbereitet ist und wobei die RFID-Einheit weiters dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von der Konfigurationsdatei die Anwendung des HDX-
Kommunikationsprotokolls durchzuführen.
D.h. die Kommunikationsprotokolle FDX oder HDX können wahlweise in Abhängigkeit von der Konfigurationsdate zum Kodieren und Senden der Identifikationsdaten eingesetzt
werden.
Unter dem Protokoll FDX wird ein Vollduplex-Protokoll verstanden. Dieses ist der Fachperson aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt. Daten können dabei in beide Richtungen gleichzeitig übertragen werden. Das Feld des Readers ist dabei durchgehend eingeschaltet. Das Tag antwortet durch Belastung des Feldes (Amplitudenmodulation).
Unter dem Protokoll HDX wird ein Halbduplex-Protokoll verstanden. Das bedeutet, dass Daten abwechselnd, aber nicht gleichzeitig, in beide Richtungen fließen können. Das Feld des Readers wird dabei gepulst aktiviert und danach z.B. für einige Millisekunden deaktiviert. Die Pulse sind dafür gedacht, passive Tags mit Energie zu versorgen. In dieser Zeit können Tags antworten. Es wird typischerweise das Frequenzwechselverfahren (FSK) verwendet (0 auf
134kHz, 1 auf 124 kHz) verwendet.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die RFID-Einheit programmierbar ausgeführt ist, sodass der RFID-Einheit ein auf dieser nicht vorkonfiguriertes Kommunikationsprotokoll zugespielt werden kann und die RFID-Einheit zur Anwendung desselben in Abhängigkeit von der Konfigurationsdatei eingerichtet ist. Hierzu kann z.B. ein Bootloader vorgesehen sein, der die Möglichkeit eines Firmwareupdates bietet. Proprietäre Kommunikationsprotokolle sind dadurch z.B. nachträglich aufspielbar. Ergänzend dazu kann auch vorgesehen sein, dass die RFID-Einheit zur Anwendung proprietärer Systeme vorbereitet ist, indem proprietär
vorgesehene Vorgaben übernommen und angewendet werden.
Weiters kann vorgesehen sein, dass der RFID-Sender der RFID-Einheit ein aktiver RFIDSender ist. Alternativ dazu ist auch ein passiver RFID-Sender denkbar. Ein aktiver RFIDSender weist eine höhere Sendeleistung auf. Der passive RFID-Sender verbraucht hingegen keine Energie der Sondenvorrichtung. Die in der Sondenvorrichtung speicherbare Energiemenge kann durch die Kapazität eines Akkus vorgegeben werden, den die
Sondenvorrichtung umfasst.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Sendeleistung und damit die Reichweite des aktiven RFID-Senders in Abhängigkeit von einer im Datenspeicher gespeicherten Konfigurationsdatei einstellbar ist. Dabei kann es sich um die bereits zuvor erwähnte Konfigurationsdatei oder auch um eine zusätzliche Datei handeln. Bei aktiver Unterstützung reicht es, wenn der Empfänger einfach ausreichend sensitiv ist, da Sendesignal aktiv verstärkt
werden kann.
Weiters kann vorgesehen sein, dass die Sendeleistung des aktiven RFID-Senders innerhalb eines Leistungsbereichs von 10% bis 100% der maximalen Sendeleistung des RFID-Senders einstellbar ist. Die Einstellbarkeit kann in Schritten mit vorgebbarer Schrittweite erfolgen. Z.B. können Schritte in Höhe von x% vorgesehen sein, wobei der Wert x zwischen 1 und 10 betragen kann. Der Wert x kann auch extern in Abhängigkeit von der Sensitivität eines
externen Empfängers vorgegeben werden.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Erkennungseinrichtung der RFID-Einheit eine einstellbare Sensitivität aufweist, sodass die erforderliche Signalstärke zur Erkennung des Nahfeldes einer externen Kommunikationseinrichtung einstellbar ist. Diese Funktion kann
mit der vorgenannten variablen Sendeleistung kombiniert oder auch unabhängig davon
eingesetzt werden. So ist es z.B. auch möglich, dass die Sendeleistung konstant gehalten wird und einfach die Nahfelderkennung durch geeignete Wahl der Sensitivität optimiert wird, sodass ein zu frühes/zu häufiges Senden der Identifikationsdaten durch die RFID-Einheit verhindert wird und damit der Stromverbrauch minimiert wird. Zudem kann damit ebenso ein zu spätes Senden der Identifikationsdaten verhindert werden. So kann vorgesehen sein, dass ab einer gewissen Nähe zu dem Sender des Nahfeldes der aktive RFID-Sender aktiviert wird. Die Lesereichweite kann einstellbar sein, indem die Empfangsempfindlichkeit
eingestellt werden kann. Diese Einstellung kann z.B. über Cloud erfolgen.
Weiters kann vorgesehen sein, dass die RFID-Einheit sowohl hinsichtlich des Erkennens eines Nahfeldes einer externen Kommunikationseinrichtung als auch hinsichtlich des Sendens der Identifikationsdaten durch den aktiven RFID-Sender die Daten in einem Frequenzband zwischen 115 kHz und 145 kHz überträgt und empfängt. Das bedeutet, dass die Antennen zum Senden und Empfangen von Signalen in diesem Wellenlängenbereich eingerichtet sind. Die Informationen werden innerhalb dem zur Verfügung stehenden Frequenzband auf die Trägersignale entsprechend moduliert. Für Tiererkennung erfolgt dies typischerweise im
Bereich von 130 kHz.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die interne Recheneinheit weiters dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von den durch die interne Kommunikationseinrichtung empfangenen Daten Zugriff auf den Datenspeicher zu gewähren, sodass eine gespeicherte Konfigurationsdatei in Abhängigkeit der empfangenen Daten verändert oder eine neue Konfigurationsdatei ersetzt werden kann, sodass das Sende- und/oder Empfangsverhalten der internen Kommunikationseinrichtung verändert werden kann. Dabei kann es sich um eine
Variation der Leistungen, Sensitivitäten oder auch der Protokolle handeln.
Weiters kann vorgesehen sein, dass die Nutzdatenkommunikationseinheit dazu eingerichtet ist, Daten innerhalb eines Frequenzbandes zwischen 400 MHz und 1 GHz zu senden und zu empfangen, wobei die tatsächlich verwendete Frequenz zumindest zwischen drei Frequenzen wählbar ist, die zumindest 10% voneinander beabstandet sind. Die Schrittweite kann dabei x% der Frequenzbandbreite betragen, wobei x so gewählt sein kann, dass z.B. eine Schrittweite von 200 kHz ermöglicht wird. Alternativ dazu kann x eine Zahl sein, die einen Wert zwischen
0,01 und 1 aufweist. Sie kann in Abhängigkeit von der Konfigurationsdatei vorgebbar sein.
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Weiters betrifft die Erfindung ein Erkennungssystem zur Identifikation eines Nutztieres, umfassend eine erfindungsgemäße Sondenvorrichtung, sowie zumindest eine RFID-fähige externe Kommunikationseinrichtung zum drahtlosen Austausch von Identifikationsdaten mit der internen Kommunikationseinrichtung, wobei die externe Kommunikationseinrichtung dazu eingerichtet ist, ein RFID-Signal zumindest in ein Nahfeld der externen Kommunikationseinrichtung auszusenden, und die interne Kommunikationseinrichtung dazu eingerichtet ist, innerhalb des Nahfeldes der externen Kommunikationseinrichtung das durch diese abgesendete RFID-Signal passiv zu empfangen und in Reaktion darauf durch den RFID-Sender ein Identifikationssignal umfassend Identifikationsdaten eines Nutztieres abzugeben, die durch die externe Kommunikationseinrichtung erfassbar sind und eine
Identifikation des betreffenden Nutztieres ermöglichen.
Das Senden des Identifikationssignals erfolgt vorzugsweise genau einmal in einem duty cycle, wobei die Zeitdauer des duty cycles einstellbar ist und zwischen 0,1s maximal 60s beträgt.
Dadurch kann Energie eingespart werden.
Weiters kann vorgesehen sein, dass das Erkennungssystem zumindest eine RFID-fähige zwischengeschaltete Kommunikationseinrichtung aufweist, die dazu eingerichtet ist, ein RFID-Signal zumindest in ein Nahfeld der zwischengeschalteten Kommunikationseinrichtung auszusenden, und die interne Kommunikationseinrichtung dazu eingerichtet ist, innerhalb des Nahfeldes der zwischengeschalteten Kommunikationseinrichtung das durch diese abgesendete RFID-Signal passiv zu empfangen und in Reaktion darauf durch den RFIDSender ein Identifikationssignal umfassend Identifikationsdaten eines Nutztieres abzugeben, die durch die zwischengeschaltete Kommunikationseinrichtung erfassbar sind und eine Identifikation des betreffenden Nutztieres ermöglichen, wobei die zwischengeschaltete Kommunikationseinrichtung wiederum zur drahtlosen Kommunikation mit der externen Kommunikationseinrichtung eingerichtet ist und sich dabei vorzugsweise wie die interne Kommunikationseinrichtung gegenüber der zwischengeschalteten
Kommunikationseinrichtung verhält.
Die zwischengeschaltete Kommunikationseinrichtung wirkt dabei wie ein „RFID Repeater“. Das bedeutet, es können je nach Bedarf aufgestellte Antennen über einen ebenfalls kontrollierbaren Reader die ausgesendeten Daten auslesen und die gelesene ID an den
eigentlichen Reader der externen Kommunikationseinrichtung weiterleiten. Dies kann z.B.
über ein RFID Tag funktionieren, das an den RFID Reader angeschlossen ist und vom dem die Information eingeht, welche ID zu dem eigentlichen Reader weiterzugeben ist. Man kann direkt die gelesene ID der Sondenvorrichtung abgeben oder aber auch im Reader eine Lookup Tabelle hinterlegen. Dafür kann eine gelesene ID einer offizielle Ohrmarken-ID weitergegeben werden. Denkbar ist auch, dass man dabei nicht zwingend ein RFID Kommunikationsprotokoll gemäß HDX oder FDX anwendet, sondern erst bei der Weitergabe
an die externe Kommunikationseinrichtung mit HDX oder FDX kodiert.
Weiters betrifft die Erfindung ein Überwachungssystem zur Messung zumindest einer Zustandsgröße des Organismus eines Nutztieres, umfassend eine erfindungsgemäße Sondenvorrichtung, sowie eine externe Recheneinheit, die zur drahtlosen Kommunikation mit der Sondenvorrichtung eingerichtet ist, wobei durch die Sondenvorrichtung erfasste Nutzdaten durch die externe Recheneinheit erfassbar sind, wobei die externe Recheneinheit zudem dazu eingerichtet ist, auf den Datenspeicher der internen Recheneinheit zur Veränderung der Konfigurationsdatei oder zum Hochladen einer neuen Konfigurationsdatei
auf diesen Datenspeicher zuzugreifen.
Weiters kann vorgesehen sein, dass die externe Recheneinheit eine Schnittstelle zur Verbindung mit dem Internet aufweist, um durch externe Geräte und/oder durch Cloud-
Daten online gesteuert zu werden und/oder Daten auszutauschen.
Natürlich ist auch ein gesamtes Erfassungssystem denkbar, das also Erkennungssystem und Überwachungssystem umfasst, wobei die Sondenvorrichtung des Erkennungssystem auch als Sondenvorrichtung für das Überwachungssystem eingesetzt werden kann. Vorzugsweise enthält das Erfassungssystem eine Vielzahl an Nutztieren, die jeweils mit einer Sondenvorrichtung ausgestattet sind und damit durch das Erkennungssystem, das
Überwachungssystem bzw. das Erfassungssystem erfasst werden können.
Die Erfindung ist im Folgenden anhand einer beispielhaften und nicht einschränkenden
Ausführungsform näher erläutert, die in den Figuren veranschaulicht ist. Darin zeigt
Fig. 1 eine Kuh als beispielhaftes Nutztier und die Anordnung einer erfindungsgemäfßen
Sondenvorrichtung in deren Magen-Darmtrakt,
Fig. 2 eine schematische Seitenansicht der Sondenvorrichtung nach Fig. 1,
Fig. 3 eine schematische, teiltransparente Ansicht der Sondenvorrichtung nach Fig. 1 und 2,
Fig. 4 eine detaillierte Darstellung der Sondenvorrichtung sowie damit interagierender
Elemente als Teil eines erfindungsgemäßen Erkennungs- sowie Überwachungssystems, und
Fig. 5 ein Erkennungssystem, das zumindest eine RFID-fähigen zwischengeschaltete
Kommunikationseinrichtung aufweist.
In den folgenden Figuren bezeichnen - sofern nicht anders angegeben - gleiche Bezugszeichen
gleiche Merkmale.
Fig. 1 zeigt das Schnittbild einer Kuh 2, wobei die Kuh 2 hier nur als mögliches Beispiel für ein Nutztier, insbesondere ein wiederkäuendes Nutztier genannt wird, in dessen MagenDarmtrakt 3 eine Sondenvorrichtung 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung eingebracht werden kann. Andere geeignete Nutztiere wären beispielsweise Schafe, Ziegen oder auch Wildwiederkäuer wie Rotwild. Jedem Nutztier kann eine individuelle ID zugeordnet werden, die über Identifikationsdaten la erfassbar sind. Die Sondenvorrichtung 1 kann dabei sowohl diese Identifikationsdaten lia als auch Nutzdaten I, erfassen und
kommunizieren.
Das von der Kuh 2 aufgenommene und zerkaute Futter gelangt in deren Magen-Darmtrakt 3, beispielsweise in den Pansen oder den Netzmagen („Reticulum“). Aus dem Netzmagen wird das aufgenommene Futter einerseits in den Pansen weitertransportiert, andererseits zum Wiederkäuen in das Maul der Kuh 2 rücktransportiert. Aus der Messung von Zustandsgrößen des Organismus der Kuh 2 bzw. des Inhalts des Magen-Darmtrakts 3 lassen sich eventuelle Auswirkungen bzw. Rückschlüsse auf den Gesundheitszustand des Tieres ermitteln. Bei einem zu geringen pH-Wert kann es beispielsweise zu einer gefährlichen Pansenacidose
kommen, Veränderungen von Herzschlagrate, Pansenmotilität, Wiederkäu- und
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Bewegungsaktivität lassen z.B. Rückschlüsse auf das Vorliegen von Milchfieber zu. Die Sondenvorrichtung 1 wird daher im Magen-Darmtrakt 3 des Tieres angeordnet, um über die Ermittlung physikalischer Parameter Zustandsgröfßen des Organismus des Nutzieres bestimmbar zu machen. Insbesondere lassen sich gute Ergebnisse erzielen, wenn sich die
Sondenvorrichtung 1 dauerhaft in einer Endposition im Netzmagen befindet.
Fig. 2 zeigt schematisch eine Seitenansicht der Sondenvorrichtung 1. Darin ist erkennbar, dass die Sondenvorrichtung ein Gehäuse 4 mit einem ersten Verschlusselemente 41 und einem
zweiten Verschlusselement 42 aufweist.
Fig. 3 zeigt eine schematische, teiltransparente Ansicht eines Ausführungsbeispiels der Sondenvorrichtung 1 dargestellt ist: Innerhalb des Gehäuses 4 sind ein erstes 51 und ein zweites Sensorelement 52 angeordnet. Bei dem ersten Sensorelement 51 kann es sich um einen Beschleunigungssensor handeln. Das erste Sensorelement 51 ist dabei innerhalb des Gehäuses 4 angeordnet und durch dieses geschützt. Natürlich können auch mehrere Sensorelemente vorgesehen sein, die innerhalb des Gehäuses angeordnet sind. Diese Sensoren werden auch als interne Sensoren bezeichnet. Alternativ oder ergänzend dazu kann auch ein zweites Sensorelement 52 vorgesehen sein, dass extern von dem Gehäuse 4 angeordnet ist oder durch dieses nach außen ragt, um direkten mit dem Mageninhalt eines Nutztieres in Kontakt zu treten. Dies ist z.B. bei einer Messung des PH-Wertes sinnvoll. Natürlich können auch mehrere solcher Sensoren vorgesehen sein, die direkt mit dem Mageninhalt in Kontakt treten können. Solche Sensoren können auch als externe Sensoren bezeichnet werden. Der erste und oder der zweite Sensor könnte ebenso als Temperatursensor ausgeführt sein oder einen Temperatursensor umfassen. Zusätzlich bzw. stattdessen können auch andere Sensoren verwendet werden, z.B. solche zur Messung von Temperatur, pH-Wert, Dichte, Druck, Leitfähigkeit, Schall, optischen Eigenschaften oder von Sauerstoff, CO2, Ammoniak, Glukose, flüchtigen Fettsäuren, Acetat, Propionat, Butyrat und Laktat.
Die Sensorelemente 51, 52 stehen z.B. mit einer internen Recheneinheit 5 in Verbindung, die zur Steuerung der Sondenvorrichtung 1 dient. Die interne Recheneinheit 5 ist beispielsweise als entsprechend programmierter Mikroprozessor ausgeführt. Die Interne Recheneinheit 5
kontrolliert und verarbeitet die Daten von den Sensorelementen 51, 52.
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Die Sondenvorrichtung 1 dient zur Messung zumindest einer Zustandsgröfße des Organismus eines Nutztieres 2 sowie zur Identifikation des Nutztieres 2. Hierzu ist die Sondenvorrichtung 1 im Magen-Darmtrakt 3 des Nutztieres 2 anordenbar und weist zumindest folgende, in oder an einem Gehäuse 4 angeordnete Komponenten auf: Zumindest ein besagtes Sensorelement 51, 52 zur Messung zumindest eines physikalischen Parameters im Magen-Darmtrakt 3 des Nutztieres 2, zumindest eine interne Kommunikationseinrichtung 8 zum drahtlosen Empfangen und Senden von Information, und zumindest eine bereits besagte interne Recheneinheit 5, die zur Auswertung der von dem Sensorelement 51, 52 erfassten Signale eingerichtet und hierzu mit dem zumindest einen Sensorelement 51, 52 verbunden ist und zur Übertragung der daraus abgeleiteten Daten sowie zur Ansteuerung mit der internen Kommunikationseinrichtung 8 verbunden ist, wobei die interne Recheneinheit 5 einen
Datenspeicher 6 aufweist, auf den zumindest eine Konfigurationsdatei 7 speicherbar ist.
Die von der internen Kommunikationseinrichtung 8 sendbaren Informationen umfassen sowohl die besagten Identifikationsdaten La zur Identifikation eines Nutztieres 2 sowie
Nutzdaten I, zur Übertragung von Informationen bezüglich des Zustandes des Nutztieres 2.
Fig. 4 zeigt eine detaillierte Darstellung der Sondenvorrichtung 4 hinsichtlich der Kommunikationseinrichtung 8 sowie damit interagierender Elemente. Darin ist erkennbar, dass die interne Kommunikationseinrichtung 8 zum drahtlosen Senden der Identifikationsdaten la zumindest eine RFID-Einheit 8a mit einem RFID-Sender 8a‘ aufweist. Weiters weist diese zum drahtlosen Empfangen und Senden von Nutzdaten I, zumindest eine Nutzdatenkommunikationseinheit 8b auf. Die RFID-Einheit 8a weist eine Erkennungseinrichtung 8a“ aufweist, die zur Erkennung eines Nahfeldes Y einer externen RFID-fähigen Kommunikationseinrichtung 9 eingerichtet ist und in Abhängigkeit von dem Vorliegen des Nahfeldes 9% das Senden der Identifikationsdaten la durch den aktiven RFIDSender 8a‘ veranlasst. Die RFID-Einheit 8a ist konfigurierbar ausgebildet, indem sie dazu vorbereitet ist, in Abhängigkeit von einer im Datenspeicher 6 gespeicherten Konfigurationsdatei 7 ein Kommunikationsprotokoll festzulegen und die Identifikationsdaten
lia entsprechend zu kodieren und zu senden.
Es kann vorgesehen sein, dass die RFID-Einheit 8a zur Anwendung eines FDXKommunikationsprotokolls vorbereitet ist und wobei die RFID-Einheit 8a weiters dazu
eingerichtet ist, in Abhängigkeit von der Konfigurationsdatei 7 die Anwendung des FDX-
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Kommunikationsprotokolls durchzuführen. Alternativ oder ergänzend dazu kann vorgesehen sein, dass die RFID-Einheit 8a zur Anwendung eines HDXKommunikationsprotokolls vorbereitet ist und wobei die RFID-Einheit 8a weiters dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von der Konfigurationsdatei 7 die Anwendung des HDXKommunikationsprotokolls durchzuführen. Weiters kann vorgesehen sein, dass die RFIDEinheit 8a programmierbar ausgeführt ist, sodass der RFID-Einheit 8a ein auf dieser nicht vorkonfiguriertes Kommunikationsprotokoll zugespielt werden kann und die RFID-Einheit
8a zur Anwendung desselben in Abhängigkeit von der Konfigurationsdatei 7 eingerichtet ist.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der RFID-Sender 8a‘ der RFID-Einheit 8a ein aktiver RFID-Sender ist. Dabei kann die Sendeleistung und damit die Reichweite des aktiven RFIDSenders 8a‘ in Abhängigkeit von einer im Datenspeicher 6 gespeicherten Konfigurationsdatei 7 einstellbar sein. Im Detail kann vorgesehen sein, dass die Sendeleistung des aktiven RFIDSenders 8a‘ innerhalb eines Leistungsbereichs von 10% bis 100% der maximalen Sendeleistung des RFID-Senders einstellbar ist. Weiters kann vorgesehen sein, dass die Erkennungseinrichtung 8a“ der RFID-Einheit 8a eine einstellbare Sensitivität aufweist, sodass die erforderliche Signalstärke zur Erkennung des Nahfeldes Y einer externen
Kommunikationseinrichtung 9 einstellbar ist.
Auch kann es vorgesehen sein, dass die RFID-Einheit 8a sowohl hinsichtlich des Erkennens eines Nahfeldes 9 einer externen Kommunikationseinrichtung 9 als auch hinsichtlich des Sendens der Identifikationsdaten lia durch den aktiven RFID-Sender 8a‘ die Daten in einem Frequenzband zwischen 115 kHz und 145 kHz überträgt und empfängt. Weiters kann vorgesehen sein, dass die interne Recheneinheit 5 dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von den durch die interne Kommunikationseinrichtung 8 empfangenen Daten Zugriff auf den Datenspeicher 6 zu gewähren, sodass eine gespeicherte Konfigurationsdatei 7 in Abhängigkeit der empfangenen Daten verändert oder eine neue Konfigurationsdatei 7 ersetzt werden kann, sodass das Sende- und/oder Empfangsverhalten der internen Kommunikationseinrichtung 8 verändert werden kann. Weiters kann vorgesehen sein, dass die Nutzdatenkommunikationseinheit 8b dazu eingerichtet ist, Daten innerhalb eines Frequenzbandes zwischen 400 MHz und 1 GHz zu senden und zu empfangen, wobei die tatsächlich verwendete Frequenz zumindest zwischen drei Frequenzen wählbar ist, die
zumindest 10% voneinander beabstandet sind.
13
Die Sondenvorrichtung 1 bildet dabei einen Teil eines Erkennungssystems 11 sowie eines Überwachungssystems, auf das nachfolgend noch näher eingegangen wird. Das Erkennungssystem 11 zur Identifikation eines Nutztieres 2 umfasst eine erfindungsgemäße Sondenvorrichtung 1 sowie zumindest eine RFID-fähige externe Kommunikationseinrichtung 9 zum drahtlosen Austausch von Identifikationsdaten Ia mit der internen Kommunikationseinrichtung 8. Die externe Kommunikationseinrichtung 9 ist dazu eingerichtet, ein RFID-Signal zumindest in ein MNahfeld 9° der externen Kommunikationseinrichtung 9 auszusenden. Die interne Kommunikationseinrichtung 8 ist dazu eingerichtet, innerhalb des Nahfeldes Y der externen Kommunikationseinrichtung 9 das durch diese abgesendete RFID-Signal passiv zu empfangen und in Reaktion darauf durch den RFID-Sender 8a‘ ein Identifikationssignal umfassend Identifikationsdaten I;a eines Nutztieres 2 abzugeben, die durch die externe Kommunikationseinrichtung 9 erfassbar sind und eine
Identifikation des betreffenden Nutztieres 2 ermöglichen.
Mit Blick auf Fig. 5 sei erwähnt, dass vorgesehen sein kann, dass das Erkennungssystem 11 zumindest eine RFID-fähige zwischengeschaltete Kommunikationseinrichtung 9“ (in Form eines Repeaters) aufweist, die dazu eingerichtet ist, ein RFID-Signal zumindest in ein Nahfeld 9 der zwischengeschalteten Kommunikationseinrichtung 9“ auszusenden, und die interne Kommunikationseinrichtung 8 dazu eingerichtet ist, innerhalb des Nahfeldes der zwischengeschalteten Kommunikationseinrichtung 9“ das durch diese abgesendete RFIDSignal passiv zu empfangen und in Reaktion darauf durch den RFID-Sender 8a‘ ein Identifikationssignal umfassend Identifikationsdaten lid eines Nutztieres 2 abzugeben, die durch die zwischengeschaltete Kommunikationseinrichtung 9“ erfassbar sind und eine Identifikation des betreffenden Nutztieres 2 ermöglichen, wobei die zwischengeschaltete Kommunikationseinrichtung 9“ wiederum zur drahtlosen Kommunikation mit der externen Kommunikationseinrichtung 9 eingerichtet ist und sich dabei vorzugsweise wie die interne Kommunikationseinrichtung 8 gegenüber der zwischengeschalteten
Kommunikationseinrichtung 9‘ verhält.
Weiters zeigt Fig. 4 ein Überwachungssystem zur Messung, zumindest einer Zustandsgröße des Organismus eines Nutztieres 2, umfassend eine erfindungsgemäße Sondenvorrichtung 1 sowie eine externe Recheneinheit 10, die zur drahtlosen Kommunikation mit der Sondenvorrichtung 1 eingerichtet ist, wobei durch die Sondenvorrichtung 1 erfasste
Nutzdaten I,» durch die externe Recheneinheit 10 erfassbar sind, wobei die externe
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Recheneinheit 10 zudem dazu eingerichtet ist, auf den Datenspeicher 6 der internen Recheneinheit 5 zur Veränderung der Konfigurationsdatei 7 oder zum Hochladen einer neuen Konfigurationsdatei 7 auf diesen Datenspeicher 6 zuzugreifen. Es kann vorgesehen sein, dass die externe Recheneinheit 10 eine Schnittstelle zur Verbindung mit dem Internet aufweist, um durch externe Geräte und/oder durch Cloud-Daten online gesteuert zu werden und/oder
Daten auszutauschen.
Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkt, sondern durch den gesamten Schutzumfang der Ansprüche definiert. Auch können einzelne Aspekte der Erfindung bzw. der Ausführungsformen aufgegriffen und miteinander kombiniert werden. Etwaige Bezugszeichen in den Ansprüchen sind beispielhaft und dienen nur der einfacheren
Lesbarkeit der Ansprüche, ohne diese einzuschränken.
15
Bezugszeichenliste (nicht einschränkend)
1 Sondenvorrichtung
2 Nutztier
3 Magen-Darmtrakt
4 Gehäuse der Sondenvorrichtung
5 interne Recheneinheit
6 Datenspeicher
7 Konfigurationsdatei
41,42 Verschlusselemente
51,52 Sensorelemente (intern, extern)
8 interne Kommunikationseinrichtung
8a' RFID-Sender
8a" Erkennungseinrichtung (Felderkennung)
8b Nutzdatenkommunikationseinheit
9 externe Kommunikationseinrichtung (RFID-fähig) 9' Nahfeld
9" zwischengeschaltete Kommunikationseinrichtung 10 externe Recheneinheit
11 Erkennungssystem
Jia Identifikationsdaten
In Nutzdaten
Claims (15)
1. Sondenvorrichtung (1) zur Messung zumindest einer Zustandsgröße des Organismus eines Nutztieres (2) sowie zur Identifikation des Nutztieres (2), wobei die Sondenvorrichtung (1) im Magen-Darmtrakt (3) des Nutztieres (2) anordenbar ist und zumindest folgende, in oder
an einem Gehäuse (4) angeordnete Komponenten aufweist:
- zumindest ein Sensorelement (51, 52) zur Messung zumindest eines physikalischen
Parameters im Magen-Darmtrakt (3) des Nutztieres (2),
- zumindest eine interne Kommunikationseinrichtung (8) zum drahtlosen Empfangen und
Senden von Information, und
- zumindest eine interne Recheneinheit (5), die zur Auswertung der von dem Sensorelement (51, 52) erfassten Signale eingerichtet und hierzu mit dem zumindest einen Sensorelement (51, 52) verbunden ist und zur Übertragung der daraus abgeleiteten Daten sowie zur Ansteuerung mit der internen Kommunikationseinrichtung (8) verbunden ist, wobei die interne Recheneinheit (5) einen Datenspeicher (6) aufweist, auf den zumindest eine
Konfigurationsdatei (7) speicherbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die von der internen Kommunikationseinrichtung (8) sendbaren Informationen sowohl Identifikationsdaten (la) zur Identifikation eines Nutztieres (2) sowie Nutzdaten (In) zur Übertragung von Informationen bezüglich des Zustandes des Nutztieres (2) umfassen, wobei
die interne Kommunikationseinrichtung (8)
- zum drahtlosen Senden der Identifikationsdaten (La) zumindest eine RFID-Einheit (8a) mit
einem RFID-Sender (8a‘) und
- zum drahtlosen Empfangen und Senden von Nutzdaten (I) zumindest eine
Nutzdatenkommunikationseinheit (8b) aufweist,
wobei die RFID-Einheit (8a) eine Erkennungseinrichtung (8a“) aufweist, die zur Erkennung
eines Nahfeldes (9°) einer externen Kommunikationseinrichtung (9) eingerichtet ist und in
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Abhängigkeit von dem Vorliegen des Nahfeldes das Senden der Identifikationsdaten (la) durch den aktiven RFID-Sender (8a’) veranlasst, wobei die RFID-Einheit (8a) konfigurierbar ausgebildet ist, indem sie dazu vorbereitet ist, in Abhängigkeit von einer im Datenspeicher (6) gespeicherten Konfigurationsdatei (7) ein Kommunikationsprotokoll festzulegen und die
Identifikationsdaten (la) entsprechend zu kodieren und zu senden.
2. Sondenvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die RFID-Einheit (8a) zur Anwendung eines FDX-Kommunikationsprotokolls vorbereitet ist und wobei die RFID-Einheit (8a) weiters dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von der Konfigurationsdatei (7) die Anwendung des FDX-
Kommunikationsprotokolls durchzuführen.
3. Sondenvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die RFID-Einheit (8a) zur Anwendung eines HDX-Kommunikationsprotokolls vorbereitet ist und wobei die RFIDEinheit (8a) weiters dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von der Konfigurationsdatei (7) die
Anwendung des HDX-Kommunikationsprotokolls durchzuführen.
4. Sondenvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die RFID-Einheit (8a) programmierbar ausgeführt ist, sodass der RFID-Einheit (8a) ein auf dieser nicht vorkonfiguriertes Kommunikationsprotokoll zugespielt werden kann und die RFID-Einheit (8a) zur Anwendung desselben in Abhängigkeit von der Konfigurationsdatei (7) eingerichtet
ist.
5. Sondenvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der RFID-Sender
(8a‘) der RFID-Einheit (8a) ein aktiver RFID-Sender ist.
6. Sondenvorrichtung (1) nach Anspruch 5, wobei die Sendeleistung und damit die Reichweite des aktiven RFID-Senders (8a‘) in Abhängigkeit von einer im Datenspeicher (6) gespeicherten Konfigurationsdatei (7) einstellbar ist.
7. Sondenvorrichtung (1) nach Anspruch 6, wobei die Sendeleistung des aktiven RFID-Senders (8a‘) innerhalb eines Leistungsbereichs von 10% bis 100% der maximalen Sendeleistung des
RFID-Senders einstellbar ist.
18
8. Sondenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Erkennungseinrichtung (8a*) der RFID-Einheit (8a) eine einstellbare Sensitivität aufweist, sodass die erforderliche Signalstärke zur Erkennung des Nahfeldes (9) einer externen
Kommunikationseinrichtung (9) einstellbar ist.
9. Sondenvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die RFID-Einheit (8a) sowohl hinsichtlich des Erkennens eines Nahfeldes (9) einer externen Kommunikationseinrichtung (9) als auch hinsichtlich des Sendens der Identifikationsdaten (la) durch den aktiven RFID-Sender (8a‘) die Daten in einem Frequenzband zwischen 115 kHz und 145 kHz überträgt und empfängt.
10. Sondenvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die interne Recheneinheit (5) weiters dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von den durch die interne Kommunikationseinrichtung (8) empfangenen Daten Zugriff auf den Datenspeicher (6) zu gewähren, sodass eine gespeicherte Konfigurationsdatei (7) in Abhängigkeit der empfangenen Daten verändert oder eine neue Konfigurationsdatei (7) ersetzt werden kann, sodass das Sende- und/oder Empfangsverhalten der internen Kommunikationseinrichtung (8) verändert
werden kann.
11. Sondenvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Nutzdatenkommunikationseinheit (8b) dazu eingerichtet ist, Daten innerhalb eines Frequenzbandes zwischen 400 MHz und 1 GHz zu senden und zu empfangen, wobei die tatsächlich verwendete Frequenz zumindest zwischen drei Frequenzen wählbar ist, die
zumindest 10% voneinander beabstandet sind.
12. Erkennungssystem (11) zur Identifikation eines Nutztieres (2), umfassend
- eine Sondenvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, sowie
- zumindest eine RFID-fähige externe Kommunikationseinrichtung (9) zum drahtlosen Austausch von Identifikationsdaten (la) mit der internen Kommunikationseinrichtung (8), wobei die externe Kommunikationseinrichtung (9) dazu eingerichtet ist, ein RFID-Signal zumindest in ein Nahfeld (9°) der externen Kommunikationseinrichtung (9) auszusenden, und
die interne Kommunikationseinrichtung (8) dazu eingerichtet ist, innerhalb des Nahfeldes der
19
externen Kommunikationseinrichtung (9) das durch diese abgesendete RFID-Signal passiv zu empfangen und in Reaktion darauf durch den RFID-Sender (8a‘) ein Identifikationssignal umfassend Identifikationsdaten (La) eines Nutztieres (2) abzugeben, die durch die externe Kommunikationseinrichtung (9) erfassbar sind und eine Identifikation des betreffenden
Nutztieres (2) ermöglichen.
13. Erkennungssystem (11) nach Anspruch 12, wobei das Erkennungssystem (11) zumindest eine RFID-fähige zwischengeschaltete Kommunikationseinrichtung (9*) aufweist, die dazu eingerichtet ist, ein RFID-Signal zumindest in ein Nahfeld (9°) der zwischengeschalteten Kommunikationseinrichtung (9*) auszusenden, und die interne Kommunikationseinrichtung (8) dazu eingerichtet ist, innerhalb des Nahfeldes der zwischengeschalteten Kommunikationseinrichtung (9*) das durch diese abgesendete RFID-Signal passiv zu empfangen und in Reaktion darauf durch den RFID-Sender (8a‘) ein Identifikationssignal umfassend Identifikationsdaten (La) eines Nutztieres (2) abzugeben, die durch die zwischengeschaltete Kommunikationseinrichtung (9) erfassbar sind und eine Identifikation des betreffenden MNutztieres (2) ermöglichen, wobei die zwischengeschaltete Kommunikationseinrichtung (9*“) wiederum zur drahtlosen Kommunikation mit der externen Kommunikationseinrichtung (9) eingerichtet ist und sich dabei vorzugsweise wie die interne Kommunikationseinrichtung (8) gegenüber der zwischengeschalteten
Kommunikationseinrichtung (9‘) verhält.
14. Überwachungssystem zur Messung zumindest einer Zustandsgröße des Organismus eines
Nutztieres (2), umfassend
- eine Sondenvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, sowie
- eine externe Recheneinheit (10), die zur drahtlosen Kommunikation mit der Sondenvorrichtung (1) eingerichtet ist, wobei durch die Sondenvorrichtung (1) erfasste Nutzdaten (I) durch die externe Recheneinheit (10) erfassbar sind, wobei die externe Recheneinheit (10) zudem dazu eingerichtet ist, auf den Datenspeicher (6) der internen Recheneinheit (5) zur Veränderung der Konfigurationsdatei (7) oder zum Hochladen einer
neuen Konfigurationsdatei (7) auf diesen Datenspeicher (6) zuzugreifen.
20
15. Überwachungssystem nach Anspruch 14, wobei die externe Recheneinheit (10) eine Schnittstelle zur Verbindung mit dem Internet aufweist, um durch externe Geräte und/oder
durch Cloud-Daten online gesteuert zu werden und/oder Daten auszutauschen.
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