CN101673115B - 智能居家设备控制***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种智能居家设备控制***及方法、设备的数据结构,设备控制***,其包括中央控制模块、若干控制子模块,所述中央控制模块分别与各控制子模块连接,用以处理各子模块的控制数据;所述设备控制***还包括设备数据结构自动设定模块,用以在新进设备进入设备控制***时根据设备的信息对设备的数据结构自动设定,以便中央控制模块控制。本发明可使原有的对设备的控制协议也能加载到该通用的结构中进行运行,同时对新的居家设备只需要进行简单设置也能在该通用的基础结构中对其进行控制,有效提高了居家设备在其上运行的协议的可扩展性、高效性以及对设备控制编程的简单性和扩展性。

Description

智能居家设备控制***及方法
技术领域
本发明属于嵌入式与分布式应用控制技术领域,涉及一种设备控制***,尤其涉及一种智能居家设备控制***;此外,本发明还涉及上述***的控制方法及其中设备的数据结构。 
背景技术
目前,居家智能***可以有多种分类形式,依据其体系结构为特征进行划分,比较常见。目前国内市场上存在以下两种不同结构形式的***类型: 
第一种是致力于拼凑型控制***:在这种控制***中,各个功能子***独立设计、自主工作。例如安防***、灯光***、窗帘控制子***、背景音乐视听子***等。各子***相互之间互不相连,子***和不同***设备间不能交换数据;这类***的缺点是:各子***不能相互协调,缺乏统一控制,不能充分发挥网络***的潜能与优势。因此从某种意义上讲,不符合现代居家智能***的含义。 
第二种是主机式集中控制***:在这种控制***中,住宅内安装一台“智能控制中心”,它可以是一台普通计算机、嵌入式或者单片计算机***。一般采用星形拓扑结构,从控制中心引出多种控制与数据线,连接到住宅中所有需要实施控制或者获取数据的监控节点,现场设备与中央控制单元,使用标准模拟信号(4~20mA、0~5V等)传输现场信息。每个监控节点不安排任何数据处理能力,只是单纯地完成对继电开关控制(例如控制灯光或电源),或者采集无源的数据(例如门磁开关信号)。***的逻辑关系固定在主控制器上,有的可以通过软件修改。在这种控制***中,一般与设备相连的控制器,只是单纯完成继电器的开关指令,不同设备与不同***不进行逻辑上的关联。需要通过集中控制主机建立逻辑关系,对中心的计算机来说是一个瓶颈,不适合大规模的控制***。 
另外,还有一种是在第二种基础上的一个扩展,采用分级控制。在这种控制***中,不同的等级控制不同的子***。整个控制***成一颗树状结构,根节点为集中控制***中心,这种结构可以适合大规模的控制***。 
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:提供一种智能居家设备控制***,可解决上述背景技术中的不足之处。 
同时,本发明提供上述智能居家设备控制***的控制方法。 
另外,本发明还提供上述智能居家设备控制***中设备的数据结构。 
为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案: 
一种智能居家设备控制***,其包括中央控制模块、若干控制子模块,所述控制子模块包括灯光控制子模块、窗帘控制子模块、温度控制子模块、背景音乐视听子模块、对讲控制子模块、安全报警子模块、远程医疗子模块、远程网络通讯子模块中的一种或多种;所述中央控制模块分别与各控制子模块连接,用以处理各子模块的控制数据;所述设备控制***还包括设备数据结构自动设定模块,用以在新进设备进入设备控制***时根据设备的信息对设备的数据结构自动设定,以便中央控制模块控制。 
作为本发明的一种优选方案,所述中央控制模块包括主控制模块、若干从控制模块;所述各从控制模块被所述主控制模块控制,所述从控制模块通过控制一个或多个控制子模块来控制一个或多个设备。 
作为本发明的一种优选方案,所述设备数据结构自动设定模块自动设定设备的数据结构包括:基本属性,电气特性,功能特性,相关逻辑约束,当前运行状态和功能命令列表。 
作为本发明的一种优选方案,基本属性包括设备名称、设备ID、设备区域、设备位置、设备类型; 
设备名称:该属性是为居家设备取一个有意义的名称,以便于人机交互使用,控制程序通过该通用结构的设备名称,取得某个设备的名称,显示给操作用户; 
设备ID:该属性是为某个居家设备选取一个唯一的ID号,该ID号在整个居家环境中唯一;该属性主要是为了方便不同设备之间的逻辑以及上下文控制使用; 
设备区域:该属性是指居家设备的工作区域,该属性主要是便于管理同种 设备在不同的工作区域而设定,便于中央控制程序的控制和管理; 
设备位置:该属性是指居家设备的具体工作位置,该属性指定了居家设备的运行位置,给中央控制程序和设备上下文管理提供了方便; 
设备类型:该属性主要是指该设备所归属的类型,一种居家设备可归属于多种类型; 
设备电气特性主要包括最大电压、最大电流二个部分构成;最大电压为该居家设备能承载的最大工作电压;最大电流为该居家设备能承载的最大工作电流; 
功能特性主要包括该居家设备的所有的功能列表; 
相关逻辑约束:包括上下文设备ID以及设备运行的状态二个部分;上下文设备ID:指的是该居家设备处于某个运行状态时,其需要开启的相关设备的ID,以及对其后需要开启的设备ID;设备运行状态指的是该居家设备运行某项状态时,其他相关的设备所需要运行的设备的状态,该属性主要是便于在不同居家设备在进行集成时,给智能化的控制提供方便;当前运行状态指的是该设备处在当前的运行状态,为中央控制和实时查询提供便捷; 
功能命令列表:指的是该居家设备使用运行功能列表,主要通过功能命令代码表来实现。 
一种智能居家设备控制***的控制方法,所述设备控制***包括中央控制模块、若干控制子模块;所述中央控制模块分别与各控制子模块连接,用以处理各子模块的控制数据;所述方法还包括设备数据结构自动设定步骤,在新进设备进入设备控制***时根据设备的信息对设备的数据结构自动设定,以便中央控制模块控制。 
作为本发明的一种优选方案,所述中央控制模块包括主控制模块、若干从控制模块;所述各从控制模块被所述主控制模块控制,所述从控制模块通过控制一个或多个控制子模块来控制一个或多个设备。 
一种智能居家设备控制***中设备的数据结构,设备的数据结构包括:基本属性,电气特性,功能特性,相关逻辑约束,当前运行状态和功能命令列表; 
基本属性包括设备名称、设备ID、设备区域、设备位置、设备类型; 
设备名称:该属性是为居家设备取一个有意义的名称,以便于人机交互使用, 控制程序通过该通用结构的设备名称,取得某个设备的名称,显示给操作用户; 
设备ID:该属性是为某个居家设备选取一个唯一的ID号,该ID号在整个居家环境中唯一;该属性主要是为了方便不同设备之间的逻辑以及上下文控制使用; 
设备区域:该属性是指居家设备的工作区域,该属性主要是便于管理同种设备在不同的工作区域而设定,便于中央控制程序的控制和管理; 
设备位置:该属性是指居家设备的具体工作位置,该属性指定了居家设备的运行位置,给中央控制程序和设备上下文管理提供了方便; 
设备类型:该属性主要是指该设备所归属的类型,一种居家设备可归属于多种类型; 
设备电气特性主要包括最大电压、最大电流二个部分构成;最大电压为该居家设备能承载的最大工作电压;最大电流为该居家设备能承载的最大工作电流; 
功能特性主要包括该居家设备的所有的功能列表; 
相关逻辑约束:包括上下文设备ID以及设备运行的状态二个部分;上下文设备ID:指的是该居家设备处于某个运行状态时,其需要开启的相关设备的ID,以及对其后需要开启的设备ID;设备运行状态指的是该居家设备运行某项状态时,其他相关的设备所需要运行的设备的状态,该属性主要是便于在不同居家设备在进行集成时,给智能化的控制提供方便;当前运行状态指的是该设备处在当前的运行状态,为中央控制和实时查询提供便捷; 
功能命令列表:指的是该居家设备使用运行功能列表,主要通过功能命令代码表来实现。 
本发明的有益效果在于:本发明提出了一种智能居家设备控制***及方法,同时提出一种在智能居家设备控制中通用的基础结构;该***及数据结构可以为在居家网络环境下构建智能居家应用提供一个高效的对居家设备控制基础结构,可以有效结合主机式集中控制***或分级控制***的多类型居家设备,使原有的对设备的控制协议也能加载到该通用的结构中进行运行,同时对新的居家设备只需要进行简单设置也能在该通用的基础结构中对其进行控制,有效提高了居家设 备在其上运行的协议的可扩展性、高效性以及对设备控制编程的简单性和扩展性。 
附图说明
图1为设备类模型示意图。 
图2为本发明通用基础结构示意图。 
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。 
实施例一 
本发明揭示了一种智能居家设备控制***,其包括中央控制模块、若干控制子模块,所述控制子模块包括灯光控制子模块、窗帘控制子模块、温度控制子模块、背景音乐视听子模块、对讲控制子模块、安全报警子模块、远程医疗子模块、远程网络通讯子模块中的一种或多种;所述中央控制模块分别与各控制子模块连接,用以处理各子模块的控制数据;所述设备控制***还包括设备数据结构自动设定模块,用以在新进设备进入设备控制***时根据设备的信息对设备的数据结构自动设定,以便中央控制模块控制。 
所述中央控制模块包括主控制模块、若干从控制模块;所述各从控制模块被所述主控制模块控制,所述从控制模块通过控制一个或多个控制子模块来控制一个或多个设备。 
所述设备数据结构自动设定模块自动设定设备的数据结构包括:基本属性,电气特性,功能特性,相关逻辑约束,当前运行状态和功能命令列表。 
基本属性包括设备名称、设备ID、设备区域、设备位置、设备类型; 
设备名称:该属性是为居家设备取一个有意义的名称,以便于人机交互使用,控制程序通过该通用结构的设备名称,取得某个设备的名称,显示给操作用户; 
设备ID:该属性是为某个居家设备选取一个唯一的ID号,该ID号在整个居家环境中唯一;该属性主要是为了方便不同设备之间的逻辑以及上下文控制使 用; 
设备区域:该属性是指居家设备的工作区域,该属性主要是便于管理同种设备在不同的工作区域而设定,便于中央控制程序的控制和管理; 
设备位置:该属性是指居家设备的具体工作位置,该属性指定了居家设备的运行位置,给中央控制程序和设备上下文管理提供了方便; 
设备类型:该属性主要是指该设备所归属的类型,一种居家设备可归属于多种类型; 
设备电气特性主要包括最大电压、最大电流二个部分构成;最大电压为该居家设备能承载的最大工作电压;最大电流为该居家设备能承载的最大工作电流; 
功能特性主要包括该居家设备的所有的功能列表; 
相关逻辑约束:包括上下文设备ID以及设备运行的状态二个部分;上下文设备ID:指的是该居家设备处于某个运行状态时,其需要开启的相关设备的ID,以及对其后需要开启的设备ID;设备运行状态指的是该居家设备运行某项状态时,其他相关的设备所需要运行的设备的状态,该属性主要是便于在不同居家设备在进行集成时,给智能化的控制提供方便;当前运行状态指的是该设备处在当前的运行状态,为中央控制和实时查询提供便捷; 
功能命令列表:指的是该居家设备使用运行功能列表,主要通过功能命令代码表来实现。 
本发明同时提供一种智能居家设备控制***的控制方法,所述设备控制***包括中央控制模块、若干控制子模块;所述中央控制模块分别与各控制子模块连接,用以处理各子模块的控制数据;所述方法还包括设备数据结构自动设定步骤,在新进设备进入设备控制***时根据设备的信息对设备的数据结构自动设定,以便中央控制模块控制。 
实施例二 
本发明设计了一种特殊的设备数据结构,称作基于设备的通用抽象基础结构,这是智能居家设备控制中通用基础结构一个设计基础。它基于抽象的居家设备分布式结构化的通用基础结构,该结构不针对具体的居家电器设备,不管设备 的类型和型号,采用通用的统一的基础结构来表示某居家设备的属性,逻辑关系,功能等,因此在中心控制端也可以采用统一的控制函数来对设备进行控制。 
建立统一的设备数据类是面向智能居家设备控制中资源管理与配置的关键。目前***的标准描述语言是IEEE的测试设备描述语言(TEDL),但是用这种方法模型间的关系不明确,不利于资源配置信息的计算机自动处理。本发明是对设备进行高度的抽象化和对设备进行模型化,采用中央或者分级主机对设备进行***配置,便于设备模型信息的使用、修改和移植,同时把居家设备资源中的开关资源放在连接关系模型中描述,便于对设备的逻辑关系进行统一管理。该通用基础结构可以完整地描述所有居家设备的资源、功能和设备约束关系等。 
图1给出了抽象居家设备类结构的示意。该图中居家设备被高度抽象化,在该结构示意图中,某个设备不仅包括本设备的属性和功能,同时还包括与之关联的上下文设备的逻辑关系,表示该设备的某项状态将触发其他相关设备的运行状态。如在数字电视中,当机顶盒运行时,请使与之关联的电视机切换到AV状态。 
其抽象的设备通用基础结构是这样的,整个控制设备通用结构被分为六个部分,分别是基本属性,电气特性,功能特性,相关逻辑约束,当前运行状态和功能命令列表等六个部分组成。 
其中设备的基本属性:主要包括,设备名称,设备ID,设备区域,设备位置,设备类型等五个部分构成。 
设备名称:该属性是为居家设备取一个有意义的名称,主要是为了便于人机交互使用,控制程序通过该通用结构的设备名称,取得某个设备的名称,显示给操作用户。 
设备ID:该属性是为某个居家设备选取一个唯一的ID号,该ID号在整个居家环境中唯一。该属性主要是为了方便不同设备之间的逻辑以及上下文控制使用。 
设备区域:该属性是指居家设备的工作区域,该属性主要是便于管理同种设备在不同的工作区域而设定,便于中央控制程序的控制和管理。 
设备位置:该属性是指居家设备的具体工作位置,该属性指定了居家设备的运行位置,给中央控制程序和设备上下文管理提供了方便。 
设备类型:该属性主要是指该设备所归属的类型,一种居家设备可以归属于多种类型,如安防类,通信类,背景音乐类等。 
其中设备电气特性:主要包括最大电压,最大电流等二个部分构成。 
最大电压:指的是该居家设备能承载的最大工作电压; 
最大电流:指的是该居家设备能承载的最大工作电流。 
功能特性:主要包括该居家设备的所有的功能列表。 
相关逻辑约束:包括上下文设备ID以及设备运行的状态等二个部分。 
上下文设备ID:指的是该居家设备处于某个运行状态时,其需要开启的相关设备的ID,以及对其后需要开启的设备ID。 
设备运行状态:指的是该居家设备运行某项状态时,其他相关的设备所需要运行的设备的状态,该属性主要是便于在不同居家设备在进行集成时,给智能化的控制提供方便。 
当前运行状态:指的是该设备处在当前的运行状态,为中央控制和实时查询提供便捷。 
功能命令列表:指的是该居家设备使用运行功能列表,主要通过功能命令代码表来实现,该功能代码表可以是复杂的命令代码集合,如一个遥控器的使用指令(如当前控制居家设备是空调),也可以是一些简单的开和关的指令(如当前的居家设备是一个照明灯)。 
整个通用基础结构图参见图2。 
综上所述,本发明提出了一种智能居家设备控制***及方法,同时提出一种在智能居家设备控制中通用的基础结构;该***及数据结构可以为在居家网络环境下构建智能居家应用提供一个高效的对居家设备控制基础结构,可以有效结合主机式集中控制***或分级控制***的多类型居家设备,使原有的对设备的控制协议也能加载到该通用的结构中进行运行,同时对新的居家设备只需要进行简单设置也能在该通用的基础结构中对其进行控制,有效提高了居家设备在其上运行的协议的可扩展性、高效性以及对设备控制编程的简单性和扩展性。 
实施例三 
本实施例通过对电动窗帘、机顶盒、电视机等几个居家设备为实例,进行说明如何使用该通用的基础结构。我们假设这几个设备在客厅中,并具有如下的逻辑关系,当使用机顶盒观看数字电视时,电动窗帘自动关上,电视机开启并切换到AV2,电视的遥控器授权到机顶盒的遥控器。现在我们先为每个设备构造如下的基础结构: 
初始状态的电动窗帘: 
<DeviceName>:=PowerCurtain 
<DeviceID>:=1 
<DeviceZone>:=1 
<DeviceLat>:=1 
<DeviceType>:=1 
<DeviceMaxVolt>:=220 
<DeviceMaxCurr>:=5 
<FunctionList>:={On,Off} 
ContextPreDeviceIDList:={NULL} 
CoutextPreStateList:={NULL} 
ContextNextDeviceIDList:={NULL} 
CoutextNextStateList:={NULL} 
CurrRunState:=Off 
FunctionCodeList:={ToOn,ToOff}//假设只有开和关二种命令 
初始状态的电视机: 
<DeviceName>:=TV 
<DeviceID>:=2 
<DeviceZone>:=1 
<DeviceLat>:=2 
<DeviceType>:=2 
<DeviceMaxVolt>:=250 
<DeviceMaxCurr>:=6 
<FunctionList>:={On,Off,AV1,AV2,AV3,AV4,TV} 
ContextPreDeviceIDList:={1} 
CoutextPreStateList:={On} 
ContextNextDeviceIDList:={NULL} 
CoutextNextStateList:={NULL} 
CurrRunState:=Off 
FunctionCodeList:={ToOn,ToOff,ToAV,ToNextProg,ToPreProg,To1,To2,To3,To4……}//所有遥控器可以发送的指令。 
初始状态的机顶盒: 
<DeviceName>:=STB 
<DeviceID>:=3 
<DeviceZone>:=1 
<DeviceLat>:=3 
<DeviceType>:=2 
<DeviceMaxVolt>:=250 
<DeviceMaxCurr>:=5 
<FunctionList>:={On,Off,Demand,TV} 
ContextPreDeviceIDList:={2} 
CoutextPreStateList:={OnAV2} 
ContextNextDeviceIDList:={NULL} 
CoutextNextStateList:={NULL} 
CurrRunState:=Off 
FunctionCodeList:={ToOn,ToOff,ToAV,ToNex tProg,ToPreProg,To1,To2,To3,To4……}//所有遥控器可以发送的指令 
打开机顶盒电源时,让其处于On运行状态时,将激活电视机处于AV2状态,而电视机的开启也将激活电动窗帘的闭合。 
这些通用的基础结构的初始工作可以在设备安装时赋予初值定义,也可以通 过中央控制器下载到智能居家设备的控制器中。 
综上所述,本发明提出的通用基础结构为在智能居家控制上构建应用提供了一个很好的基础结构,使构建于该结构之上的协议表现出了良好的性能,具有灵活性和扩展性,对于中央控制器可以灵活地进行配置进行修改。 
这里本发明的描述和应用是说明性的,并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的,对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是,在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下,本发明可以以其它形式、结构、布置、比例,以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下,可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。 

Claims (4)

1.一种智能居家设备控制***,其特征在于,包括中央控制模块、若干控制子模块,所述控制子模块包括灯光控制子模块、窗帘控制子模块、温度控制子模块、背景音乐视听子模块、对讲控制子模块、安全报警子模块、远程医疗子模块、远程网络通讯子模块中的一种或多种;
所述中央控制模块分别与各控制子模块连接,用以处理各子模块的控制数据;
所述设备控制***还包括设备数据结构自动设定模块,用以在新进居家设备进入设备控制***时根据居家设备的信息对居家设备的数据结构自动设定,以便中央控制模块控制;
所述设备数据结构自动设定模块自动设定居家设备的数据结构包括:基本属性,电气特性,功能特性,相关逻辑约束,当前运行状态和功能命令列表;
基本属性包括居家设备名称、居家设备ID、居家设备区域、居家设备位置、居家设备类型;
居家设备名称:该属性是为居家设备取一个有意义的名称,以便于人机交互使用,控制程序通过通用结构的居家设备名称,取得某个居家设备的名称,显示给操作用户;
居家设备ID:该属性是为某个居家设备选取一个唯一的ID号,该ID号在整个居家环境中唯一;该属性是为了方便不同居家设备之间的逻辑以及上下文控制使用;
居家设备区域:该属性是指居家设备的工作区域,该属性是便于管理同种居家设备在不同的工作区域而设定,便于中央控制程序的控制和管理;
居家设备位置:该属性是指居家设备的具体工作位置,该属性指定了居家设备的运行位置,给中央控制程序和居家设备上下文管理提供了方便;
居家设备类型:该属性是指该居家设备所归属的类型,一种居家设备可归属于多种类型;
居家设备电气特性包括最大电压、最大电流二个部分构成;最大电压为该居家设备能承载的最大工作电压;最大电流为该居家设备能承载的最大工作电流;
功能特性包括该居家设备的所有的功能列表;
相关逻辑约束:包括上下文居家设备ID以及居家设备运行的状态二个部分;上下文居家设备ID:指的是该居家设备处于某个运行状态时,其需要开启的相关居家设备的ID,以及对其后需要开启的居家设备ID;居家设备运行状态指的是该居家设备运行某项状态时,其他相关的居家设备所需要运行的居家设备的状态,该属性是便于在不同居家设备在进行集成时,给智能化的控制提供方便;当前运行状态指的是该居家设备处在当前的运行状态,为中央控制和实时查询提供便捷;
功能命令列表:指的是该居家设备使用运行功能列表,通过功能命令代码表来实现。
2.根据权利要求1所述的智能居家设备控制***,其特征在于:
所述中央控制模块包括主控制模块、若干从控制模块;所述各从控制模块被所述主控制模块控制,所述从控制模块通过控制一个或多个控制子模块来控制一个或多个居家设备。
3.一种智能居家设备控制***的控制方法,其特征在于,所述设备控制***包括中央控制模块、若干控制子模块;
所述中央控制模块分别与各控制子模块连接,用以处理各子模块的控制数据;
所述方法还包括设备数据结构自动设定步骤,在新进居家设备进入设备控制***时根据居家设备的信息对居家设备的数据结构自动设定,以便中央控制模块控制;
所述设备数据结构自动设定模块自动设定居家设备的数据结构包括:基本属性,电气特性,功能特性,相关逻辑约束,当前运行状态和功能命令列表;
基本属性包括居家设备名称、居家设备ID、居家设备区域、居家设备位置、居家设备类型;
居家设备名称:该属性是为居家设备取一个有意义的名称,以便于人机交互使用,控制程序通过通用结构的居家设备名称,取得某个居家设备的名称,显示给操作用户;
居家设备ID:该属性是为某个居家设备选取一个唯一的ID号,该ID号在整个居家环境中唯一;该属性是为了方便不同居家设备之间的逻辑以及上下文控制使用;
居家设备区域:该属性是指居家设备的工作区域,该属性是便于管理同种居家设备在不同的工作区域而设定,便于中央控制程序的控制和管理;
居家设备位置:该属性是指居家设备的具体工作位置,该属性指定了居家设备的运行位置,给中央控制程序和居家设备上下文管理提供了方便;
居家设备类型:该属性是指该居家设备所归属的类型,一种居家居家设备可归属于多种类型;
居家设备电气特性包括最大电压、最大电流二个部分构成;最大电压为该居家设备能承载的最大工作电压;最大电流为该居家设备能承载的最大工作电流;
功能特性包括该居家设备的所有的功能列表;
相关逻辑约束:包括上下文居家设备ID以及居家设备运行的状态二个部分;上下文居家设备ID:指的是该居家设备处于某个运行状态时,其需要开启的相关居家设备的ID,以及对其后需要开启的居家设备ID;居家设备运行状态指的是该居家设备运行某项状态时,其他相关的居家设备所需要运行的居家设备的状态,该属性是便于在不同居家设备在进行集成时,给智能化的控制提供方便;当前运行状态指的是该居家设备处在当前的运行状态,为中央控制和实时查询提供便捷;
功能命令列表:指的是该居家设备使用运行功能列表,通过功能命令代码表来实现。
4.根据权利要求3所述的控制方法,其特征在于:
所述中央控制模块包括主控制模块、若干从控制模块;所述各从控制模块被所述主控制模块控制,所述从控制模块通过控制一个或多个控制子模块来控制一个或多个居家设备。
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