CN101609645A - 一种led显示屏控制*** - Google Patents
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Abstract
本发明是关于一种LED显示屏控制***，其包括：上位机、***前端、***后端及与***后端连接的LED显示屏，***前端与***后端通过电源线连接，上位机传送的数据信号通过***前端转换成载波信号，***前端通过电源线将电源信号及载波信号传输给***后端，***后端将处理后的信号传输给LED显示屏并驱动LED显示屏显示输出；本发明的***前端利用载波通信技术将上位机的数据信号转换成载波信号并通过电源线传输给***后端及LED显示屏，同时供电给LED显示屏；***后端与***前端之间只需设置电源线连接通讯，不需设置其他通讯接口，简化了结构设计，减少了连接器及信号线，提升产品的安全性及稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种显示屏控制***，尤其涉及一种LED显示屏控制***。
背景技术
现有的LED显示屏控制***一般包括上位机、主控器、LED显示屏。LED显示屏通过数据线从上位机获取数据信号如视频信号，同时LED显示屏需设置电源线从外部三相交流电源取电。上位机可为不同接口设备，若LED显示屏需从不同的上位机获取视频信号，需在LED显示屏上设置多个不同的通讯接口及连接器。从而使现有LED显示屏的信号线较多，需设置的连接器较多，造成结构设计较复杂，且任意连接器出现问题都会导致整个LED显示屏的显示效果，很大地影响LED显示屏的使用稳定性。特别是进行大屏幕LED显示屏显示输出时，需设置多个屏体，特别是涉及多达几十个甚至几百、几千个单元LED显示屏组成的大屏幕显示输出时，会造成数据传输线及电源线过多，造成安装连接过程复杂庞大，同时由于数据传输线、电源线及连接器过多会很大程度数据信号传输的稳定性，影响LED显示屏的显示使用。
如中国实用新型专利申请公开说明书中公告号“CN201037989Y”名称为“同步全彩LED显示控制装置”的专利公开了一种LED屏显示控制***，***主要包括由上位计算机控制总线连接设有的主控板、HUB扫描卡、LED显示屏总线模块，主控板和HUB扫描卡各由一块FPGA或CPLD芯片电路构成，主控板的FPGA芯片输入端连接显卡输出端口，HUB扫描卡的FPGA芯片电路输出端连接LED显示屏总线端口，上位计算机控制***总线连接主控板和HUB扫描卡FPGA芯片的接口电路，LED显示屏端口及驱动电路连接LED显示屏。该LED显示屏显示控制***的LED显示屏通过网线与上位机进行数据信号传输，同时需在LED显示屏上设置与外部三相电源连接的电源线从外部三相电源中取电，从而使数据传输线及电源线过多，造成安装连接过程复杂庞大，同时由于数据传输线、电源线及连接器过多会很大程度数据信号传输的稳定性，影响LED显示屏的显示使用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种结构设计简单、使用稳定性较好的LED屏显示控制***。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
本发明的一种LED显示屏控制***，
其包括：上位机、与上位机连接通讯的***前端、与***前端连接通讯的***后端及与***后端连接通讯的LED显示屏，所述***前端与***后端通过电源线连接，所述上位机传送的数据信号通过***前端转换成载波信号，所述***前端通过电源线将电源信号及载波信号传输给***后端，所述***后端将处理后的信号传输给LED显示屏并驱动LED显示屏显示输出。
作为上述方案的进一步改进，其中，所述***前端包括处理器及与处理器连接的载波模块，所述上位机的数据信号传输给处理器处理后经载波模块转换成载波信号。
作为上述方案的进一步改进，其中，所述***前端包括主控器及与主控器连接的分配器，处理器包括设置在主控器中的主处理器及设置在分配器中的分处理器，主控器进一步包括与主处理器通讯连接的存储器、与主处理器连接通讯并将上位机的数据信号转换成光纤信号的光纤模块，所述载波模块设置在分配器中并与分处理器连接通讯，所述分配器通过分处理器及载波模块处理后将主控器传输过来的光纤信号转换成载波信号输出。
作为上述方案的进一步改进，其中，所述***前端进一步包括与外部电源连接的变压器、与变压器连接的滤波器及输出端口，所述***将外部电源所提供的电源信号依次经变压器、滤波器进行处理，所述***前端通过输出端口将载波信号及交流电同时输出并通过电源线传输给***后端。
作为上述方案的进一步改进，其中，所述***前端与***后端通讯连接的输出端口设置有多个，所述***前端将外部三相交流电源所提供的三相交流电转换成单相交流电，所述***前端同时将载波信号及单相交流电分配给各个输出端口并通过电源线输出给***后端。
作为上述方案的进一步改进，其中，所述LED显示屏包括屏体及与屏体连接的显示驱动电路，所述***后端设置在LED显示屏中并与显示驱动电路连接，所述***后端与显示驱动电路连接的开关电源及与开关电源连接的单元控制电路，所述单元控制电路与***前端连接并将***前端的载波信号转换成TTL电平。
作为上述方案的进一步改进，其中，所述***前端将电源信号及载波信号通过***后端分配输送给每个单元LED显示屏，所述每个单元LED显示屏之间的电源为并联连接，所述***前端分配输送给每个单元LED显示屏的载波信号之间为并联连接，所述单元控制电路将电源线所同时传输电源信号及载波信号分成两路信号进行传输。
作为上述方案的进一步改进，其中，所述单元控制电路包括电源管理模块及与电源管理模块连接的信号处理模块，所述电源管理模块将***前端传输过来的电源信号转换成直流电并提供给信号处理模块，所述信息处理模块包括后端处理器、与后端处理器连接通讯的物理层载波芯片及与第二变压器，所述***前端传输的载波信号依次经第二变压器、物理层载波芯片处理后转换成TTL电平并传输给后端处理器进行处理，后端处理器将处理后的载波信号传输给显示驱动电路驱动屏体显示。
作为上述方案的进一步改进，其中，所述***后端与分配器通过电源线连接通讯，所述分配器同时将载波信号及电源信号通过电源线输出给***后端。
作为上述方案的进一步改进，其中，所述***前端包括主嵌入式***及主载波物理层芯片，所述***后端设置于LED显示屏中，所述LED显示屏进一步包括显示驱动电路及屏体，所述***后端包括依信号传输方向设置的从载波物理层芯片、后嵌入式***、单元控制电路，所述单元控制电路与显示驱动电路连接通讯，所述上位机将数据信号传输到主嵌入式***进行保存并由主嵌入式***控制LED显示屏进行解码、播放。
本发明的一种LED显示屏控制***，***后端通过电源线与***前端连接通讯，***前端利用载波通信技术将上位机的数据信号转换成载波信号并通过电源线传输给***后端及LED显示屏，同时供电给LED显示屏。***后端与***前端之间只需设置电源线连接，不需设置其他通讯接口，简化了结构设计，减少了连接器及信号线的数量，提升产品的安全性及使用稳定性。
附图说明
为了易于说明，本发明由下述的较佳实施例及附图作以详细描述。
图1为本发明的流程原理示意图；
图2为本发明的***前端的结构示意图；
图3为本发明的***后端的结构及与***前端连接的示意图；
图4为本发明的***前端分为主控器及分配器两部分后的流程原理示意图；
图5为本发明的***前端的主控器的结构原理示意图；
图6为本发明的***前端的分配器的结构原理示意图；
图7为本发明的***后端的单元控制电路的结构原理及与分配器的连接关系的示意图；
图8为本发明的LED显示屏异步显示***原理框架示意图。
具体实施方式
请参阅图1至图7所示，本发明的一种LED显示屏控制***，其包括：上位机、***前端、***后端及LED显示屏。所述上位机与***前端连接通讯并数据信息传输给***前端进行处理。上位机可通过网络信号线、视频信号线或无线传输等方式传输数据信号给***前端。数据信号包括视频信息及控制信息。上位机、***前端、***后端都分别与外部电源连接，可以为三相交流电源、单相交流电源或直流电源等。由于一般家庭用电都为110V-220V三相交流电源，本实施中采用三相交流电源进行说明。本实施例中上位机、***前端、***后端的结构设置是根据采用三相交流电源进行设计，若采用与其他型式的电源连接，结构做相适应的改变，在此不再赘述。
上位机可为计算机、DVD、外部存储器、显卡、或DVI视频源等能提供视频信息的设备及元器件。所述***前端与***后端通过电源线连接，电源线可采用交流电源线，也可采用直流电源线。所述***前端与外部电源连接。***后端可另外单独设置，也可设置在LED显示屏中。本实施例中采用将***后端设置在LED显示屏中进行说明，且每个单元LED显示屏都设置有一个***后端。
请参阅图2所示，所述***前端包括处理器、与处理器连接的载波模块、变压器、滤波器及输出端口。所述上位机的数据信号(如视频信号及控制信号)传输给处理器处理后经载波模块转换成载波信号输出给***后端。所述***前端与外部电源连接，将外部电源信号处理后转变成载波交流电或载波直流电通过交流电源线或直流电源线将电源信号传输给***后端。所述***前端将外部电源所提供的电源信号经模拟前端(AFE)、变压器、滤波器进行处理。所述***前端通过输出端口将载波信号及交流电同时输出并通过电源线传输给***后端。所述***后端将所接收的电源信号及载波信号处理后传输给LED显示屏并驱动LED显示屏显示输出。处理器用于处理上位机的视频信息及控制信息并与载波模块共同作用将上位机的数据信号转换成载波信号。
如图2所示，本实施例中***前端的处理芯片可单独设置一块处理器芯片(如FPGA处理器)直接与载波模块连接直接对上位机的数据信号进行信息处理。如图4至图6所示，***前端的处理芯片也可按处理信息不同采用设置主处理器(如FPGA处理器)及分处理器(如FPGA处理器)两块分别设置的处理器芯片进行处理。
所述***前端与***后端通讯连接的输出端口设置有多个，所述***前端与外部三相电源连接将外部三相交流电源所提供的三相交流电转换成单相交流电，所述***前端同时将载波信号及单相交流电分配给各个输出端口并通过电源线输出给***后端。
如图2所示，本实施例的***前端可设置成一个部件进行信息处理。如图4至图6所示，本实施例中***前端的处理芯片也可根据处理的信息不同(即按主控器与分处理器设置的位置不同)分别设置成主控器与分配器两个独立的部分。所述主处理器设置在主控器中，所述分处理器设置在分配器中。所述载波模块设置在分配器中并与分处理器连接通讯，所述分配器通过分处理器及载波模块处理后将主控器传输过来的光纤信号转换成载波信号输出。
请参阅图4所示，主控器包括主处理器、与主处理器通讯连接的存储器、光纤模块、通讯接口模块。主处理器可采用现场可编程门阵列(FPGA)、复杂可编程逻辑器件(CPLD)等可编程处理元器件或处理芯片等。本实施例采用现场可编程门阵列(FPGA)进行说明，下面采用FPGA进行说明。
通讯接口模块与主处理器通讯连接，接收上位机的视频信息传送给主处理器进行处理控制。通讯接口模块可为USB接口、S-Video接口、复合视频接口、银河接口、AV接口、数字视频(Digital Visual Interface简称DVI)接口、高清多媒体接口(HDMI)等视频接口。
存储器包括非易失性存储器、内存。非易失性存储器通过存储总线与主处理器通讯连接，将非易失性存储器中的存储信息传输到主处理器进行处理。内存通过数据总线及地址总线与主处理器通讯连接。
光纤模块与主处理器连接通讯并将上位机的数据信号如视频信号转换成光纤信号输出并传输给分配器。
主控器可通过USB接口传输与上位机(如计算机、带USB的存储器等)连接获取数据信号，并将所获取的数据信号传输到主处理器进行处理控制。主控器也可通过DVI接口与上位机(如DVI视频等)连接获取数据信号，所获取的DVI视频信息经DVI视频收发器处理后传输到主处理器进行控制、管理。主控器也可通过其他通讯接口与上位机通讯连接获取数据信号。
请参阅图4至图6所示，分配器与主控器通讯连接通讯，通过光缆接收主控器传输过来的光纤信号。分配器包括分配器光纤模块、分处理器、载波模块、模拟前端(AFE)、变压器、滤波器、输入端口、输出端口。分处理器可采用现场可编程门阵列(FPGA)、复杂可编程逻辑器件(CPLD)等可编程处理元器件或处理芯片等。本实施例采用现场可编程门阵列(FPGA)进行说明。输入端口包括光纤输入端口及三相交流电源输入端口。载波模块本实施例中采用高速载波处理芯片如高达200M的载波处理芯片。
分配器通过三相电源输入端口与外部三相交流电源连接供电。外部三相交流电源可采用日常使用的110-220V的三相交流电源。三相交流电源所提供的三相交流电依次经变压器、滤波器进行处理，转换成单相交流电经输出端口输出。
主控器的光纤模块将上位机的视频信号转换成光纤信号输出并通过分配器的光纤输入端口传输给分配器光纤模块。分配器光纤模块将接收到的光纤信号依次经分处理器、载波模块转换成载波信号。所述载波信号与单相交流电同时通过输出端口输出。
分配器与LED显示屏之间采用电力线通信(即电源线通信)(PowerLine Communication，简称PLC)进行通讯。电力线通信(Power Line Communication，简称PLC)利用GMSK或OFDM等调制技术将数据信号进行调制，然后在电源线上进行传输，数据信号经过滤波器将调制信号滤出，再经过解调，就可得到上位机所输出的视频信息。所述由分配器分配输送给每个单元LED显示屏之间的电源为并联连接，所述由分配器分配输送给每个单元LED显示屏之间的与数据信号为并联连接。
分配器设有多个输出端口。分配器的输出端口通过电源线与LED显示屏通讯连接。
分配器将外部三相交流电源所提供的三相交流电与主控器所提供的光纤信号同时处理分配成多路单相交流电及载波信号经输出端口输出给LED显示屏。
分配器将外部三相交流电源所提供的三相交流电与主控器所提供的光纤信号进行处理分配的数量与输出端口设置的数量相对应。每个输出端口可连接一个LED显示屏，通过输出端口同时输送单相交流电及载波信号出给LED显示屏。LED显示屏通过交流电源线与输出端口连接从而与分配器连接通讯。通过交流电源线同时输送单相交流电及载波信号给LED显示屏实现通信，为LED显示屏供电的同时提供视频信息供LED显示屏显示输出。
所述主控器与上位机连接通讯，从上位机上获取数据信号如视频信息、控制信息。LED显示屏通过电源线与分配器连接通讯。
如图3及图7所示，LED显示屏包括屏体、显示驱动电路及***后端。所述***后端包括与屏体连接的开关电源、与开关电源连接的单元控制电路。本实施例中将开关电源(未图示)设置在开关电源盒(未图示)上。单元控制电路与开关电源(未图示)连接，设置在开关电源盒(未图示)上。若***前端采用一体结构，单元控制电路与***前端连接并将***前端的载波信号转换成TTL电平。若***前端采用主控器及分配器两个独立部件，则所述单元控制电路与分配器连接并将分配器的载波信号转换成TTL电平。
所述LED显示屏通过电源线与分配器的输出端口连接通信并同时接收输出端口所输出的单相交流电或直流电。LED显示屏与分配器之间采用交流电源或直流电源连接通讯，所以LED显示屏上只需设置电源接口即可。
所述***前端将电源信号及载波信号通过***后端分配输送给每个单元LED显示屏，所述每个单元LED显示屏之间的电源为并联连接，所述***前端分配输送给每个单元LED显示屏的载波信号之间为并联连接，所述单元控制电路将电源线所同时传输电源信号及载波信号分成两路信号进行传输。
请参阅图3及图7所示，所述单元控制电路包括电源管理模块及信号处理模块。所述单元控制电路将电源线所同时传输单相交流电及载波信号分成两路信号传输，一路传输到电源管理模块，另一路传输到信号处理模块。本实施例中电源线采用交流电源线。所述电源管理模块将***前端传输过来的电源信号转换成直流电并提供给信号处理模块。
电源管理模块本实施例中采用电源转换电路(AC-DC或DC-DC)，将所接收的单相交流电转换成直流电，根据需要产生不同电压的直流电。
信号处理模块对所接收的载波信号进行处理。信号处理模块包括第二变压器、第二载波模块、后端处理器、第二存储器、总线驱动器。后端处理器可采用现场可编程门阵列(FPGA)、复杂可编程逻辑器件(CPLD)等可编程处理元器件或处理芯片等。本实施例采用现场可编程门阵列(FPGA)进行说明。第二变压器包括变压器及线性耦合电路，并在其中设有保护电路。
第二载波模块采用载波物理层处理芯片及整流/回馈单元(AFE)。第二载波模块与电源管理模块连接。本实施例中电源管理模块分别产生供第二载波模块及后端处理器所需的不同的直流电源。
第二载波模块将经第二变压器处理后的载波信号转换成TTL电平传输给后端处理器进行处理控制。
第二存储器包括非易失性存储器、寄存器。非易失性存储器通过存储总线与后端处理器通讯连接，将非易失性存储器中的存储信息传输到后端处理器进行处理。寄存器通过缓存数据总线、缓存地址总线、缓存控制总线与后端处理器通讯连接。
总线驱动器与后端处理器连接通讯，同时通过数据总线及控制总线与显示驱动电路连接，驱动屏体显示输出。总线驱动器同时与电源管理模块连接，电源管理模块将所产生的直流电源供给总线驱动器。本实施例中总线驱动器采用74HC245芯片，当然也可采用其他型号的芯片。
单元控制电路将电源线同时所传输的载波信号及交流电分成两路，一路由电源管理模块将单相交流电转换成直流电，且分别产生不同电压的直流电源供LED显示屏不同元器件的需要。另一路由信号处理模块的第二载波模块将分配器所传输的载波信号转换成TTL电平后，经后端处理器处理控制屏体显示输出。
采用载波技术将数据信号转换成载波信号进行通讯一般带宽比较小，一般数据信号传输在几M至几十M之间，不能满足LED显示屏的显示要求，本发明通过分配器将输送给各个单元LED显示屏的电源及视频信号采用并联分配即单元LED显示屏的屏体之间的视频信号传输及电源传输都是并联的，从而将整个***的视屏信号传输的数据带宽扩宽到所需的数据带宽，提升至10G甚至几十G到几百G。且屏体之间的视频信号传输及电源传输都是并联的，任一单元LED显示屏的屏体出现问题不会影响其他屏体的使用，只要更换出现问题的小块屏体即可，从而使LED显示屏的安全性能及使用稳定性增强。
LED显示屏与分配器采用电源线连接，在LED显示屏只需设置电源接口进行通讯，不需在LED显示屏再设置其他接口，简化了结构设计，减少了各设备之间的连接器，减少了各个单元屏体与分配器之间进行连接的连接器及信号线，提升了整个***的安全性及稳定性。通过分配器的信息分配技术将所接收到的上位机所传输的视屏信号分成多段载入交流电源线，实现LED显示屏的同步播放。同时解决了楼宇及公共场所重复布线的烦恼，只需通过现有的电源网络即可实现视频信息与控制信号的传输。
载波通信技术可应用于上述LED显示屏中的同步显示***中，也可应用于异步显示***中。同步显示***将上位机所传输的视频信息同步显示在LED显示屏体上。而LED异步显示***可将视频信息保存在主嵌入式***中并由主嵌入式***进行解码、控制播放。
请参阅图1及图8所示，本发明将载波通信技术可应用LED显示屏中的异步显示***中，包括上位机、与上位机连接通讯的***前端、与***前端连接通讯的***后端及与***后端连接通讯的LED显示屏，所述***前端与***后端通过电源线连接，所述上位机传送的数据信号通过***前端转换成载波信号，所述***前端通过电源线将电源信号及载波信号传输给***后端，所述***后端将处理后的信号传输给LED显示屏并驱动LED显示屏显示输出。
所述***前端与外部电源连接。***后端可另外单独设置，也可设置在LED显示屏中。本实施例中采用将***后端设置在LED显示屏中进行说明，且每个单元LED显示屏都设置有一个***后端。
所述***前端包括主嵌入式***及主载波物理层芯片。所述***后端设置于LED显示屏中。所述LED显示屏包括显示驱动电路、屏体、***后端。所述***后端包括依信号传输方向设置的从载波物理层芯片、后嵌入式***、单元控制电路。所述单元控制电路与显示驱动电路连接通讯。所述上位机将数据信号传输到主嵌入式***进行保存并由主嵌入式***控制LED显示屏进行解码、播放。所述***前端与LED显示屏之间采用交流电源线或直流电源线进行通讯。上位机可通过网络信号线、视频信号线或无线传输等方式将所需的视频信息及控制信息传送给***前端。本实施例中上位机采用TCP/IP或UDP协议控制多个LED显示屏显示输出。
以上所述之具体实施方式为本发明的较佳实施方式，并非以此限定本发明的具体实施范围，凡依照本发明之形状、结构所作的等效变化均在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种LED显示屏控制***，其包括：上位机、与上位机连接通讯的***前端、与***前端连接通讯的***后端及与***后端连接通讯的LED显示屏，其特征在于：所述***前端与***后端通过电源线连接，所述上位机传送的数据信号通过***前端转换成载波信号，所述***前端通过电源线将电源信号及载波信号传输给***后端，所述***后端将处理后的信号传输给LED显示屏并驱动LED显示屏显示输出。
2.根据权利要求1所述的一种LED显示屏控制***，其特征在于：所述***前端包括处理器及与处理器连接的载波模块，所述上位机的数据信号传输给处理器处理后经载波模块转换成载波信号。
3.根据权利要求2所述的一种LED显示屏控制***，其特征在于：所述***前端包括主控器及与主控器连接的分配器，处理器包括设置在主控器中的主处理器及设置在分配器中的分处理器，主控器进一步包括与主处理器通讯连接的存储器、与主处理器连接通讯并将上位机的数据信号转换成光纤信号的光纤模块，所述载波模块设置在分配器中并与分处理器连接通讯，所述分配器通过分处理器及载波模块处理后将主控器传输过来的光纤信号转换成载波信号输出。
4.根据权利要求2所述的一种LED显示屏控制***，其特征在于：所述***前端进一步包括与外部电源连接的变压器、与变压器连接的滤波器、及输出端口，所述***将外部电源所提供的电源信号经变压器、滤波器进行处理，所述***前端通过输出端口将载波信号及交流电或直流电同时输出并通过电源线传输给***后端。
5.根据权利要求4所述的一种LED显示屏控制***，其特征在于：所述***前端与***后端通讯连接的输出端口设置有多个，所述***前端将外部三相交流电源所提供的三相交流电转换成单相交流电，所述***前端同时将载波信号及单相交流电分配给各个输出端口并通过电源线输出给***后端。
6.根据权利要求1所述的一种LED显示屏控制***，其特征在于：所述LED显示屏包括屏体及与屏体连接的显示驱动电路，所述***后端设置在LED显示屏中并与显示驱动电路连接，所述***后端与显示驱动电路连接的开关电源及与开关电源连接的单元控制电路，所述单元控制电路与***前端连接并将***前端的载波信号转换成TTL电平。
7.根据权利要求6所述的一种LED显示屏控制***，其特征在于：所述***前端将电源信号及载波信号通过***后端分配输送给每个单元LED显示屏，所述每个单元LED显示屏之间的电源为并联连接，所述***前端分配输送给每个单元LED显示屏的载波信号之间为并联连接，所述单元控制电路将电源线所同时传输电源信号及载波信号分成两路信号进行传输。
8.根据权利要求6所述的一种LED显示屏控制***，其特征在于：所述单元控制电路包括电源管理模块及与电源管理模块连接的信号处理模块，所述电源管理模块将***前端传输过来的电源信号转换成直流电并提供给信号处理模块，所述信息处理模块包括后端处理器、与后端处理器连接通讯的物理层载波芯片及与第二变压器，所述***前端传输的载波信号经第二变压器、物理层载波芯片处理后转换成TTL电平并传输给后端处理器进行处理，后端处理器将处理后的载波信号传输给显示驱动电路驱动屏体显示。
9.根据权利要求3所述的一种LED显示屏控制***，其特征在于：所述***后端与分配器通过电源线连接通讯，所述分配器同时将载波信号及电源信号通过电源线输出给***后端。
10.根据权利要求1所述的一种LED显示屏控制***，其特征在于：所述***前端包括主嵌入式***及主载波物理层芯片，所述***后端设置于LED显示屏中，所述LED显示屏进一步包括显示驱动电路及屏体，所述***后端包括依信号传输方向设置的从载波物理层芯片、后嵌入式***、单元控制电路，所述单元控制电路与显示驱动电路连接通讯，所述上位机将数据信号传输到主嵌入式***进行保存并由主嵌入式***控制LED显示屏进行播放。
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