CN109945890A - 多定位***切换与融合校正方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种多定位***切换与融合校正方法及其装置,包括第一感测装置产生第一感测信息至中央处理器,使其根据第一感测信息与起始位置推算出目前位置的第一定位信息,并传递至云端下载对应的地图信息;接着第二感测装置侦测特征物件,并取得特征物件与目前位置的距离信息至中央处理器,以计算出在地图信息中的目前位置,并据其产生一第二定位信息,最后根据权重分配表使第一定位信息与第二定位信息根据权重值融合计算,产生新第一定位信息来取代第一定位信息。本发明可给予不同定位信息权重,使不同装置产生的定位讯息互相融合,以进行校正定位信息。
Description
技术领域
本发明涉及一种定位***,特别是指一种可融合多种定位信号的多定位***切换与融合校正方法及其装置。
背景技术
目前应于车辆上的定位技术,大多使用自卫星定位***、惯性定位***或电脑视觉定位***等定位***,以提供定位信息给驾驶,或自动辅助驾驶***(Advanced DriverAssistance System,ADAS或Autonomous Driving System,ADS)使用。
其中卫星定位***系使用三角定位原理,如全球定位***(Global PositioningSystem,GPS)、全球导航卫星***(GLONASS)、北斗定位***、伽利略定位***等进行定位。虽然卫星定位***可提供绝对坐标及航向角信息,但却容易受到天气云层遮挡等影响,或是在卫星信号薄弱的地方,如地下室或隧道时则无法使用。
惯性定位***则是使用惯性感测器,如加速度感测器、角速度感测器或轮速计等感测器侦测出距离、角度或速度等数据,并利用上述所述的这些数据与上一时间点进行相对距离计算,以产生定位信息。虽惯性定位***不会受卫星信号遮蔽或多路径效应影响,但仅凭借车身动态推算连续位置,却会随使用时间增加,而逐渐产生累计误差。
电脑视觉定位***则是使用雷达(Lidar)或摄影机(Camera)辨识道路环境中的特征物后,通过预先建立的图资***来进行检索与比对,如此估算出车辆目前位置。虽电脑视觉定位***的技术能通过辨识环境特征物,达到公分级的定位精度,但需要建立良好的图资***及辨识方法,否则容易有误判,且雷达及摄影机也容易受光线或气候影响。
由上述可知,无论是惯性定位***、卫星定位***或电脑视觉定位***都可能不同的天候或环境等因素影响,使得检测出来的定位信息失准,因此若能适时地针对定位信息进行校正,即能使产生的定位信息更加准确,以有效降低驾驶或自动辅助驾驶***的误判,提升行车的安全性。
有鉴于此,本发明遂针对上述现有技术的缺失,提出一种定位校正方法及其***,以有效克服上述的所述的这些问题。
发明内容
本发明的主要目的是在提供一种多定位***切换与融合校正方法及其装置,其可将多种感测装置演算出产生的定位讯息互相融合,以针对目前环境进行有效的定位校正,使定位信息达到最佳化。
本发明的另一目的是在提供一种多定位***切换与融合校正方法及其装置,其产生的定位信息即使在不同环境因素下,仍可保有一定的精准度,可降低定位信息的误判。
为达上述的目的,本发明提供一种多定位***切换与融合校正方法,其特征是,包括下列步骤:
选择至少一第一感测装置,以产生一第一感测信息,并根据一起始位置与该第一感测信息推算出目前位置,产生一第一定位信息;
将该第一定位信息传递至一云端资料库;
根据该第一定位信息的位置,在该云端资料库中下载对应的至少一地图信息;
利用至少一第二感测装置侦测周围是否具有至少一特征物件:
若否,则回复至选择至少一该第一感测装置,以产生该第一感测信息,并根据该起始位置与该第一感测信息推算出目前位置,产生该第一定位信息的步骤;及
若是,取得该特征物件与目前位置的一距离信息,并选择对应具有该特征物件的该地图信息,并进入下一步骤;
根据该地图信息中该特征物件的位置与该距离信息,计算出在该地图信息中的目前位置,并据其产生一第二定位信息;以及
根据至少一权重分配表取得对应该第一感测装置与该第二感测装置的权重值,使该第一定位信息与第二定位信息根据该权重值融合计算,产生一新第一定位信息以取代该第一定位信息,并回复至将该第一定位信息传递至该云端资料库的步骤。
所述的多定位***切换与融合校正方法,其中,该权重分配表的产生方法包括下列步骤:
复数感测装置产生复数感测信息,并分别根据该起始位置推算出复数对比定位信息;
将该复数对比定位信息分别与一标准定位装置的一标准定位信息进行比对,以分别产生复数距离误差值;
储存该复数距离误差值,并根据一信心度方程式计算每一该距离误差值的信心度值,该信心度方程式如下所示:
C=Pr(w<v(x))
其中该C为该信心度值,该w为该距离误差值,该v(x)为一误差容忍范围;以及
将该信心度值越高的该感测装置给予越高的该权重值,并将该复数感测装置及对应的该权重值储存,以产生该权重分配表。
所述的多定位***切换与融合校正方法,其中:该标准定位装置是实时动态载波相位差分技术(Real Time Kinematic,RTK)定位装置。
所述的多定位***切换与融合校正方法,其中:该特征物件是车道线或道路信号标志。
所述的多定位***切换与融合校正方法,其中:根据该第一定位信息的位置,在该云端资料库中对应下载至少一该地图信息的步骤中还包括,判断该云端资料库内是否具有对应该第一定位信息的位置的二维(2D)地图信息:
若是,则下载至少一该二维地图信息,并进入至少一该第二感测装置的该感测装置侦测周围是否具有至少一该特征物件的步骤;及
若否,则下载至少一三维(3D)地图信息,并直接以该三维地图信息内对应该第一定位信息的位置成为该新第一定位信息后,以取代该第一定位信息,并进入将该第一定位信息传递至该云端资料库的步骤。
所述的多定位***切换与融合校正方法,其中:该三维地图信息是三维点云地图信息或色彩(RGB-D)地图信息。
所述的多定位***切换与融合校正方法,其中:该二维地图信息是车道线定位地图信息、道路信号标志地图信息。
所述的多定位***切换与融合校正方法,其中:该第一感测装置为惯性感测装置;该第二感测装置为光学感测装置。
另外,本发明还提供一种多定位***切换与融合校正装置,其特征是,包括:
至少一第一感测装置,产生一第一感测信息;
至少一第二感测装置,侦测至少一特征物件并取得该特征物件与目前位置的一距离信息;以及
一中央处理器,电性连接该第一感测装置与该第二感测装置,以接收该第一感测信息与该距离信息,该中央处理器可根据一起始位置与该第一感测信息推算出目前位置,产生一第一定位信息,并将该第一定位信息传递至一云端资料库,使该云端资料库中能够根据该第一定位信息的位置,将对应的至少一地图信息传递至该中央处理器,该中央处理器根据该地图信息中该特征物件的位置与该距离信息,计算出在该地图信息中的目前位置,并据其产生一第二定位信息,该中央处理器再根据至少一权重分配表取得对应该第一感测装置与该第二感测装置的权重值,使该第一定位信息与第二定位信息根据该权重值融合计算,产生一新第一定位信息以取代该第一定位信息。
所述的多定位***切换与融合校正装置,其中:该权重分配表内包括复数感测装置,及对应的该权重值。
所述的多定位***切换与融合校正装置,其中:该权重分配表是利用复数感测装置产生复数感测信息,并分别根据该起始位置推算出复数对比定位信息,使该复数对比定位信息分别与一标准定位装置的一标准定位信息进行比对,以分别产生复数距离误差值;并根据一信心度方程式计算每一该距离误差值的信心度值,该信心度方程式如下所示:
C=Pr(w<v(x))
其中该C为该信心度值,该w为该距离误差值,该v(x)为一误差容忍范围;
最后将该信心度值越高的该感测装置给予越高的该权重值,并将该复数感测装置及对应的该权重值储存,以产生该权重分配表。
所述的多定位***切换与融合校正装置,其中:该标准定位装置是实时动态载波相位差分技术(Real Time Kinematic,RTK)定位装置。
所述的多定位***切换与融合校正装置,其中:该特征物件是车道线或道路信号标志。
所述的多定位***切换与融合校正装置,其中:该中央处理器还能够由该云端资料库下载至少一二维(2D)地图信息或至少一三维(3D)地图信息,当该中央处理器下载该三维地图信息,该中央处理器则能够在该三维地图信息内取得对应该第一定位信息的位置,成为该新第一定位信息,以取代该第一定位装置。
所述的多定位***切换与融合校正装置,其中:该三维地图信息是三维点云地图信息或色彩(RGB-D)地图信息。
所述的多定位***切换与融合校正装置,其中:该二维地图信息是车道线定位地图信息、道路信号标志地图信息。
所述的多定位***切换与融合校正装置,其中:该第一感测装置为惯性感测装置;该第二感测装置为光学感测装置。
综上所述,本发明可使多种感测装置演算出产生的定位讯息互相融合,以针对目前环境进行有效的定位校正,使定位信息达到最佳化,且产生的定位信息即使在不同环境因素下,仍可保有一定的精准度,降低定位信息的误判。
底下凭借具体实施例详加说明,当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。
附图说明
图1是本发明的***方块图。
图2是本发明的步骤流程图。
图3是本发明下载地图信息的步骤流程图。
图4是本发明建立权重分配表的***方块图。
图5是本发明建立权重分配表的步骤流程图。
附图标记说明:1-多定位***切换与融合校正装置;10-第一感测装置;12-第二感测装置;14-中央处理器;16-云端资料库;2-建立权重分配表***;20-感测装置;22-标准定位装置;24-中央处理装置。
具体实施方式
本发明的多定位***切换与融合校正方法及其装置可针对目前环境进行有效的定位校正,使定位信息达到最佳化。请参照图1,以说明本发明多定位***切换与融合校正装置1的***架构,本实施例的多定位***切换与融合校正装置1系装设在一车辆上,以作为车辆的车机***的定位装置,定位校正***1包括至少一第一感测装置10、至少一第二感测装置12、一中央处理器14以及一云端资料库16,第一感测装置10与第二感测装置12都电性连接中央处理器14,而中央处理器14更与云端资料库16连接。
其中第一感测装置10与第二感测装置12可为惯性感测装置或光学感测装置,本实施例举例第一感测装置10是惯性感测装置,如角速度感测装置,或可为全球定位(GlobalPositioning System,GPS)感测装置,第二感测装置12则为光学感测装置,如摄影感测装置或雷感测器(Lidar seneor)。中央处理器14为计算机装置以进行资料的处理,且中央处理器14内存有至少一权重分配表,权重分配表内设有包括有复数感测装置,以及对应每一个感测装置的权重值。云端资料库16则为设置在远端的计算机装置,云端资料库16内存有多张不同地点以及不同类型的地图信息,如每一个不同地点都可能存有一组二维的车道线地图信息、道路信号标志地图信息,或三维的三维点云图或色彩(RGB-D)地图信息。
本实施例举例中央处理器14内存有复数权重分配表,使不同地点的地图信息可被对应分配不同的权重分配表,因此本案即可针对不同环境地点的地图信息给予不同的权重分配表,以给予感测装置不同的权重分配。
在说明完本发明的架构,接下来请参照图1与图2,以详细说明本发明定位校正方法的步骤流程,首先请参照步骤S10,选择至少一第一感测装置10,使第一感测装置10产生一第一感测信息并传递至中央处理器14,本实施例举例第一感测装置10为角速度感测装置,因此中央处理器14即可根据一起始位置,及第一感测信息的距离、速度及角度等信息推算出车辆所在的目前位置,以产生一第一定位信息。
接下来进入步骤S12,中央处理器14将第一定位信息传递至云端资料库16中,并进入步骤S14,云端资料库16再根据第一定位信息的位置,于云端资料库16中下载对应的至少一地图信息,其中在下载地图信息的步骤更包括可判断云端资料库16内是否具有对应二维(2D)地图信息。详细说明如下,请配合参照图3,在下载地图信息时,首先请参步骤S142,云端资料库16判断所有的二维(2D)地图信息中,是否具有包含到第一定位信息的前方15公尺的范围的二维地图信息,若否,云端资料库16中没有符合第一定位信息的二维地图信息时,则进入步骤S144,云端资料库16直接提供包含有第一定位信息的至少一三维(3D)地图信息给中央处理器14进行下载,由于三维地图信息的定位精准度较高,故中央处理器14可直接以三维地图信息内,对应第一定位信息的位置成为新第一定位信息,以取代第一定位信息,并回复至步骤S12,将第一定位信息传递至云端资料库16中的步骤;但若是,云端资料库16判断具有符合的二维地图信息时,则进入步骤S146,云端资料库16提供所有符合的二维地图信息给中央处理器14进行下载,并进入下一步骤S16。因此,步骤S14的判断步骤可根据第一定位信息判断云端是否具有可下载的二维地图信息使用,若云端中具有二维地图信息可使用,就不需用到下载资料量较大的三维地图信息,如点云图等,因此本发明的方法具有能减少下载资料量的特点。
接下来请回复参照图1与图2,并请参照步骤S16,中央处理器14下载到符合的二维地图信息之后,利用至少一第二感测装置12侦测周围是否具有至少一特征物件,其中特征物件可为车道线或道路信号标志等,本实施例举例第二感测装置12为摄影感测装置,因此可拍摄到前方的影像,使中央处理器14根据所拍摄到的影像,侦测前方是否具有车道线或道路信号标志等特征物件,若否,没有侦测到特征物件时,则回复至步骤S10,使第一感测装置10产生第一感测信息,并根据起始位置与第一感测信息推算出目前位置,以产生一第一定位信息的步骤;但若是,中央处理器14判断有侦测到特征物件时,则进入步骤S18,第二感测装置12可取得特征物件与目前位置的一距离信息,以将距离信息传递至中央处理器14,中央处理器14并选择对应具有特征物件的地图信息;举例来说,本实施例举例特征物件为道路信号标志,中央处理器14可取得道路信号标志与目前位置的距离,以产生距离信息,并且从云端资料库16下载的多张地图信息中,找到具有道路信号标志的道路信号标志地图信息,并进入下一步骤S20。
如步骤S20所示,中央处理器14判断地图信息中特征物件的位置与距离信息,以计算出在地图信息中的目前位置,并据其产生至少一第二定位信息;举例来说,中央处理器14可由道路信号标志地图信息中,搜寻对应第二感测装置12所侦测到的道路信号标志,以取得道路信号标志地图信息中该道路信号标志所在的位置的坐标点后,根据距离信息推算出在道路信号标志地图信息中车辆目前所在位置的坐标点,以将此坐标点作为第二定位信息。最后进入步骤S22,中央处理器14选择对应地图信息所搭配的权重分配表,以取得第一感测装置10与第二感测装置12的权重值,使第一定位信息与第二定位信息根据权重值融合计算,产生一新第一定位信息以取代第一定位信息,并回复至将第一定位信息传递至云端资料库16的步骤;举例来说,中央处理器14选择该地点的道路信号标志地图信息搭配的权重分配表,以取得权重分配表内第一感测装置10与第二感测装置12的权重值,以提供第一定位信息与第二定位信息根据权重值融合计算,产生一新第一定位信息以取代第一定位信息。
由上述可知,本发明所使用的地图信息可根据定位信息进行地图信息的双向切换,当载有多定位***切换与融合校正装置1的车辆离开当下位置时,感测装置仍可持续判断第一定位信息,以并根据第一定位信息进行地图信息的切换。
接下来请参照图4以及图5,以详细说明上述权重分配表如何取得,首先请参照图4,以说明建立权重分配表所使用的***,建立权重分配表***2也安装在一车辆上,其可根据车辆移动至不同的地点,以建立不同地点的地图信息所搭配的权重分配表。建立权重分配表***2包括复数感测装置20,其包括了上述的第一感测装置10以及第二感测装置12。一标准定位装置22可为实时动态载波相位差分技术(Real Time Kinematic,RTK)定位装置,标准定位装置22可侦测目前所在的位置产生一标准定位信息。除此之外,标准定位装置22也可为惯性定位装置或光学定位装置,由于实时动态载波相位差分技术信号会受到卫星屏蔽影响,而导致无法通过计算距离误差值产生信心度参数,此时则可使用可惯性定位装置或光学定位装置产生标准定位信息,因此标准定位装置22并不以实时动态载波相位差分技术(Real Time Kinematic,RTK)定位装置为限制,仍可使用惯性定位装置或光学定位装置等定位装置。一中央处理器24可为计算机装置,电性连接复数感测装置20以及标准定位装置22,以作为资料处理的装置。
接下来请配合参照图5,以说明权重分配表的产生方法步骤,首先进入步骤S30,在一地点范围内,利用复数感测装置20产生复数感测信息,并分别根据起始位置推算出复数对比定位信息,举例来说,当感测装置20为加速度感测装置时,中央处理器14即可根据一起始位置以及感测信息的距离、速度及角度等信息推算出目前位置的对比定位信息;但当感测装置20为影像感测装置时,影像感测装置感测前方的特征物件,并取得目前位置与特征物件的距离信息后,即可根据地图信息中的特征物件的对应位置以及距离信息推算处目前位置的对比定位信息。
接着进入步骤S32,中央处理器24将复数对比定位信息分别与标准定位装置22所产生的一标准定位信息进行比对,以分别产生复数距离误差值。接着进入步骤S34,中央处理器24将储存复数距离误差值,并根据一信心度方程式计算每一距离误差值的信心度值,信心度方程式如下所示:
C=Pr(w<v(x))
其中该C为该信心度值,该w为该距离误差值,该v(x)为一误差容忍范围。
在产生每一个感测装置的信心度之后,最后进入步骤S36,将中央处理器24将信心度值越高的感测装置20给予越高的权重值,并将复数感测装置20及对应的权重值储存,以产生权重分配表。
接着使用者即可移动至下一个地点范围,再次使用上述权重分配表的产生方法,产生另一份权重分配表。因此,本发明可针对不同地点的地图信息产生不同的权重分配表,使本发明在校正定位信息时,可针对不同环境及感测装置取得不同的权重,令本发明的校正定位信息时能有效根据目前环境对定位装置进行校正,使定位信息达到最佳化。
综上所述,本发明可使多种感测装置演算出产生的定位讯息互相融合,以针对目前环境进行有效的定位校正,使定位信息达到最佳化,且产生的定位信息即使在不同环境因素下,仍可保有一定的精准度,降低定位信息的误判。
以上说明对本发明而言只是说明性的,而非限制性的,本领域普通技术人员理解,在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下,可作出许多修改、变化或等效,但都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (17)
1.一种多定位***切换与融合校正方法,其特征是,包括下列步骤:
选择至少一第一感测装置,以产生一第一感测信息,并根据一起始位置与该第一感测信息推算出目前位置,产生一第一定位信息;
将该第一定位信息传递至一云端资料库;
根据该第一定位信息的位置,在该云端资料库中下载对应的至少一地图信息;
利用至少一第二感测装置侦测周围是否具有至少一特征物件:
若否,则回复至选择至少一该第一感测装置,以产生该第一感测信息,并根据该起始位置与该第一感测信息推算出目前位置,产生该第一定位信息的步骤;及
若是,取得该特征物件与目前位置的一距离信息,并选择对应具有该特征物件的该地图信息,并进入下一步骤;
根据该地图信息中该特征物件的位置与该距离信息,计算出在该地图信息中的目前位置,并据其产生一第二定位信息;以及
根据至少一权重分配表取得对应该第一感测装置与该第二感测装置的权重值,使该第一定位信息与第二定位信息根据该权重值融合计算,产生一新第一定位信息以取代该第一定位信息,并回复至将该第一定位信息传递至该云端资料库的步骤。
2.如权利要求1所述的多定位***切换与融合校正方法,其特征在于,该权重分配表的产生方法包括下列步骤:
复数感测装置产生复数感测信息,并分别根据该起始位置推算出复数对比定位信息;
将该复数对比定位信息分别与一标准定位装置的一标准定位信息进行比对,以分别产生复数距离误差值;
储存该复数距离误差值,并根据一信心度方程式计算每一该距离误差值的信心度值,该信心度方程式如下所示:
C=Pr(w<v(x))
其中该C为该信心度值,该w为该距离误差值,该v(x)为一误差容忍范围;以及
将该信心度值越高的该感测装置给予越高的该权重值,并将该复数感测装置及对应的该权重值储存,以产生该权重分配表。
3.如权利要求2所述的多定位***切换与融合校正方法,其特征在于:该标准定位装置是实时动态载波相位差分技术(Real Time Kinematic,RTK)定位装置。
4.如权利要求1所述的多定位***切换与融合校正方法,其特征在于:该特征物件是车道线或道路信号标志。
5.如权利要求1所述的多定位***切换与融合校正方法,其特征在于:根据该第一定位信息的位置,在该云端资料库中对应下载至少一该地图信息的步骤中还包括,判断该云端资料库内是否具有对应该第一定位信息的位置的二维(2D)地图信息:
若是,则下载至少一该二维地图信息,并进入至少一该第二感测装置的该感测装置侦测周围是否具有至少一该特征物件的步骤;及
若否,则下载至少一三维(3D)地图信息,并直接以该三维地图信息内对应该第一定位信息的位置成为该新第一定位信息后,以取代该第一定位信息,并进入将该第一定位信息传递至该云端资料库的步骤。
6.如权利要求5所述的多定位***切换与融合校正方法,其特征在于:该三维地图信息是三维点云地图信息或色彩(RGB-D)地图信息。
7.如权利要求5所述的多定位***切换与融合校正方法,其特征在于:该二维地图信息是车道线定位地图信息、道路信号标志地图信息。
8.如权利要求1所述的多定位***切换与融合校正方法,其特征在于:该第一感测装置为惯性感测装置;该第二感测装置为光学感测装置。
9.一种多定位***切换与融合校正装置,其特征是,包括:
至少一第一感测装置,产生一第一感测信息;
至少一第二感测装置,侦测至少一特征物件并取得该特征物件与目前位置的一距离信息;以及
一中央处理器,电性连接该第一感测装置与该第二感测装置,以接收该第一感测信息与该距离信息,该中央处理器可根据一起始位置与该第一感测信息推算出目前位置,产生一第一定位信息,并将该第一定位信息传递至一云端资料库,使该云端资料库中能够根据该第一定位信息的位置,将对应的至少一地图信息传递至该中央处理器,该中央处理器根据该地图信息中该特征物件的位置与该距离信息,计算出在该地图信息中的目前位置,并据其产生一第二定位信息,该中央处理器再根据至少一权重分配表取得对应该第一感测装置与该第二感测装置的权重值,使该第一定位信息与第二定位信息根据该权重值融合计算,产生一新第一定位信息以取代该第一定位信息。
10.如权利要求9所述的多定位***切换与融合校正装置,其特征在于:该权重分配表内包括复数感测装置,及对应的该权重值。
11.如权利要求9所述的多定位***切换与融合校正装置,其特征在于:该权重分配表是利用复数感测装置产生复数感测信息,并分别根据该起始位置推算出复数对比定位信息,使该复数对比定位信息分别与一标准定位装置的一标准定位信息进行比对,以分别产生复数距离误差值;并根据一信心度方程式计算每一该距离误差值的信心度值,该信心度方程式如下所示:
C=Pr(w<v(x))
其中该C为该信心度值,该w为该距离误差值,该v(x)为一误差容忍范围;
最后将该信心度值越高的该感测装置给予越高的该权重值,并将该复数感测装置及对应的该权重值储存,以产生该权重分配表。
12.如权利要求11所述的多定位***切换与融合校正装置,其特征在于:该标准定位装置是实时动态载波相位差分技术(Real Time Kinematic,RTK)定位装置。
13.如权利要求9所述的多定位***切换与融合校正装置,其特征在于:该特征物件是车道线或道路信号标志。
14.如权利要求9所述的多定位***切换与融合校正装置,其特征在于:该中央处理器还能够由该云端资料库下载至少一二维(2D)地图信息或至少一三维(3D)地图信息,当该中央处理器下载该三维地图信息,该中央处理器则能够在该三维地图信息内取得对应该第一定位信息的位置,成为该新第一定位信息,以取代该第一定位装置。
15.如权利要求14所述的多定位***切换与融合校正装置,其特征在于:该三维地图信息是三维点云地图信息或色彩(RGB-D)地图信息。
16.如权利要求14所述的多定位***切换与融合校正装置,其特征在于:该二维地图信息是车道线定位地图信息、道路信号标志地图信息。
17.如权利要求9所述的多定位***切换与融合校正装置,其特征在于:该第一感测装置为惯性感测装置;该第二感测装置为光学感测装置。
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