JP2007088541A - 自動車用ドライブレコーダ - Google Patents

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Abstract

【課題】衝撃の小さな又は大きな事故、事故に至ることなく危険にさらされた状況及び通常の運転状況も含めた画像データを連続的に記録できる自動車用ドライブレコーダを提供する。
【解決手段】搭載したCCDカメラ1f,1rにより連続的に自動車周辺を撮像し、運転状況の異常を検知する検知信号に応答して、その前後の画像データを運転状況に関連した付加情報と共に記録メモリに運転記録データとして記録するために、異常検知センサとして自動車周辺の磁気を検知する磁気センサ2f,2rと、その検知信号レベルが所定の変化率以上で変化するのを検出して車両が異常接近したと判断する車両接近判断手段26と、異常接近の判断に応答して記録メモリ15に記録する画像データのフレームレートを通常の低フレームレートから相対的に高速の高フレームレートに所定時間切換えるフレームレート切換手段23とを備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、搭載した監視カメラにより連続的に自動車周辺を撮像し、運転状況の異常を検知する異常検知センサの検知信号に応答して、その前後の画像データを運転状況に関連した付加情報と共に記録メモリに運転記録データとして記録する自動車用ドライブレコーダに関するものである。
特許文献1によれば、CCDカメラによる画像情報と、車速センサ、加速度センサ等の各センサ情報とをランダムアクセルメモリに逐次更新しつつ記録し、自車が受ける衝撃センサの作動によりメモリの記録情報をフラッシュメモリに転送し、エンコーダを介して出力端子から取出して再生可能にする車両用ドライブレコーダが開示され、事故直前の画像及びセンサ情報を記録して事故発生状況を把握可能にしている。特許文献2によれば、自動車の走行開始前の検査結果を記録する初期状態記録手段と、その走行状況を更新しつつ記録する走行状況記録手段と、衝撃センサにより事故の発生を検出する事故検出手段と、自動車の事故状況を記録する事故状況記録手段とを備えた状況記録装置が開示され、自動車自体の異常の有無、GPS情報、マイクによる集音情報も記録して事故の発生原因を把握可能にしている。特許文献3によれば、自動車の運転中に、車外及び車内の映像を撮影し、マイクで車内の音声を集音し、これらの映像及び音声をネットワークを介して記録サーバに転送する事故状況記録システムが開示され、衝撃センサにより事故が検知されると、運転状況の如何に拘らず記録を継続させるようにしている。
一方、特許文献4によれば、車両の受ける衝撃を検知することなく、超音波センサにより障害物の接近を検知して画面に車両周辺の画像を運転者に表示する障害物監視装置が開示され、特許文献5によれば、物標からの周波数変調された電波信号を送出し、反射信号により物標までの距離或は相対速度を検知する車両用レーダ装置が周知となっている。
特開2000−6854号公報 特開2003−203285号公報 特開2005−57661号公報 特開2001−63500号公報 特開平11−183613号公報
しかしながら、特許文献1乃至特許文献3の従来の事故状況の画像記録は、実際の衝撃を検知して事故と判断するのを前提にしており、したがって自転車、オートバイ、自動車又は人との接触事故、或は軽い衝撃事故の記録を確実に残すのは困難である。また、事故状況の記録を前提にしているために、重大事故に至らなくても危険に直面した状態の把握は不可能であり、加えて運転者の運転状況を管理するために通常の運転状況を把握することは不可能である。
一方、衝撃センサに依らず、文献4等により周知の超音波センサで事故を予知して画像データを記録しようとすると、雨天時の超音波の減衰或は自車の発生する雑音に起因して検知の信頼度が低くなり、また距離検知の処理時間により至近位置の検出が難しい問題がある。特許文献5による電波レーダでは、同様に至近位置の検知は難しく、また回路構成が複雑になる。
本発明は、このような点に鑑みて、衝撃の小さな又は大きな事故、事故に至ることなく危険にさらされた状況及び通常の運転状況も含めた画像データを連続的に記録できる自動車用ドライブレコーダを提供することを目的とする。
本発明は、この目的を達成するために、車両構造が磁性材を備えていることに着眼して、請求項1により、搭載した監視カメラにより連続的に自動車周辺を撮像し、運転状況の異常を検知する異常検知センサの検知信号に応答して、その前後の画像データを運転状況に関連した付加情報と共に記録メモリに運転記録データとして記録する自動車用ドライブレコーダにおいて、異常検知センサとして自動車周辺の磁気を検知する磁気センサと、その検知信号レベルが所定の変化率以上で変化するのを検出して車両が異常接近したと判断する車両接近判断手段と、異常接近の判断に応答して記録メモリに記録する画像データのフレームレートを通常の低フレームレートから相対的に高速の高フレームレートに所定時間切換えるフレームレート切換手段とを備えたことを特徴とする。
通常状態では監視カメラにより自動車周辺を低率のフレームレートで撮像して記録すると共に、磁気を帯びている車両等を検知する磁気センサの検知信号レベルが、その接近により所定の変化率以上で変化するのを車両接近判断手段が検出すると、フレームレート切換手段はフレームレートを通常よりも高いフレームレートで画像データを記録させる。
通常の走行状態で車両の接近を簡単な構成により検知するには、請求項2により、車両接近判断手段が、磁気センサの検知信号レベルを所定時間にわたり移動平均した移動平均レベルに対する変化を検出して異常判断を行う。自動車に限らず、オートバイ、自転車等の軽量の車両の接近も検知可能にするには、請求項3により、磁気センサが、地磁気レベルの強さの磁気を検知し得る感度を有する。
人体の接近も検知するには、請求項4により、異常検知センサとして、磁気センサに加えて、自動車周辺の人体を検知する人体センサを備え、その検知信号に応答してフレームレート切換手段がフレームレートを切換える。その際、停車状態で周辺を通過する人体を異常接近と判断しないためには、請求項5により、停車時点から所定時間経過した後に再発進する間、人体センサの検知信号の送出を中断させる中断制御手段が付属する。
画像データと併せてその運転状況の判断材料を記録するためには、請求項6により、付加情報が、クロックから出力される日時情報と、異常検知センサの検知したセンサ情報と、運転者による運転操作状態を検知する少なくとも車速センサを含む運転操作検知センサの検知したセンサ情報とを含む。さらに、判断材料を追加するには、請求項7或は8により、付加情報が、GPS受信装置による自車の位置情報を含むか又は付加情報が、車室内の運転環境条件を検知する少なくとも温度センサを含む運転環境検知センサのセンサ情報を含む。
所定の記憶容量の記録メモリで所定期間の全ての運転状況を把握可能にするには、請求項9により、記録メモリが、クリア制御可能であり、かつクリアされる迄の間の低フレームレート及び高フレームレートの全運転記録データを格納し得る記憶容量を有する。その際、記録データの改ざんを防止するためには、請求項10により、記録メモリに格納される運転記録データに、改ざん防止処理が施される。運転状態の点検を効率良く行えるようにするには、請求項11により、記録メモリが、少なくとも12時間の連続運転に対して低フレームレート及び高フレームレートの全運転記録データを格納し得る記憶容量を有する。
請求項1の発明によれば、通常状態での運転状況が、記録メモリの記憶容量を節約した低フレームレートの画像データを基に確認できると共に、磁気を帯びた車両等の障害物が危険な至近位置に接近してくると、記録データのフレームレートが高速に切換わり、その直後の所定時間の運転状況を確実に確認できる。したがって、大きな衝撃を受ける事故に限らず、接触等による衝撃が小さな事故状況も記録可能となる。磁気センサの採用により、自車の発生する雑音の影響を被ることなく至近位置であっても、その検知信号の単純な回路処理で容易に異常接近を検知可能になる。その際、請求項2の発明によれば相対速度を異にして異常接近する車両等のみの検知が、簡単な回路構成で可能になる。請求項3の発明によれば、地磁気レベル、即ちその変動も検知し得る感度の磁気センサにより、磁気自動車に較べて磁性材部分の少なく、かつ磁気の弱いオートバイ、さらに軽量の自転車の危険な接近状況も確実に検知可能になる。
請求項4の発明によれば、磁気センサでは検知し難い対人の危険にさらされた状況、軽い接触を含めた事故状況も確実に記録され、その際請求項5の発明によれば、横断歩道での停車時に不必要に人体を検知するのが回避され、無駄なメモリの使用が回避され、運転状況の点検も容易になる。
請求項6乃至請求項8により、日時情報、異常検知センサ及び運転操作検知センサの情報、或は自車の位置情報、或は運転環境検知センサの情報等の種々の付加情報を勘案して、事故の状況、危険にさらされた状況、障害物と無関係な運転者に起因する異常な運転状況等が画像データを基に正確に判断可能となる。
請求項9の発明によれば、記録メモリのクリア処理により、その間の全ての運転状況が記憶容量を有効に利用して記録可能になる。その際、請求項10の発明によれば運転記録データの改ざんが防止され、請求項11の発明によればタクシ、運送会社等において運転者の管理を要する場合に、その勤務周期単位の運転状況の点検或は監督が可能になる。
図1乃至図4を基に本発明の実施の形態による自動車用ドライブレコーダを説明する。この自動車用ドライブレコーダは、図2に示すように、自動車19に搭載されたレコーダ用コンピュータ20に、記録メモリ15と、自動車19の前部及び後部にそれぞれ取付けられた監視カメラとしてのCCDカメラ1f,1r、異常検知センサとしての同様に前後に設けられた磁気センサ2f,2r、前後に設けられた人体センサ3f,3r、加速度センサ4及び前後に設けられたマイクである音センサ5f,5rと、運転操作検知センサとしての車速メータ用に兼用される車速センサ6及びブレーキの踏込み量を検知するブレーキセンサ7と、運転環境検知センサとしての車室内の温度を検知する温度センサ8及び空調装置の日射センサを兼用する日射量センサ9と、日時信号を出力するクロック10と、自車位置を検知するカーナビ用GPS受信装置11等が付属している。
レコーダ用コンピュータ20は、図1に示す次の各手段を構成するように、内蔵のプログラム用メモリに格納された種々のプログラムによりCPU等を作動させる。即ち、CCDカメラ1f,1rの撮影した画像データの画素数を数十分の一程度に圧縮する画像圧縮手段21と、その画像データを取込んで付加情報と合成して所定のフォーマットの記録データを作成する記録データ作成手段22と、その画像データを取込む通常の例えば0.5フレーム/秒のフレームレートを異常判断に応答して例えば10フレーム/秒の高速に所定時間、例えば10秒間にわたり切換えるフレームレート切換手段23と、記録データに電子透かしを埋込む改ざん防止処理手段24と、前述の各センサ、日時情報及びGPS信号である緯度・経度情報をアクセスして一群の付加情報を作成する付加情報アクセス手段25と、磁気センサ2f,2rの検知信号レベルが所定の変化率以上で変化するのを検出して自動車、オートバイ、自転車等の車両が異常接近したと判断する車両接近判断手段26と、停車時の車速ゼロ時点から数秒経過後及び再発進により車速ゼロが解除される間は、人体センサ3f,3rの検知信号のフレームレート切換手段23への送出を中断させる中断制御手段27と、加速度センサ4の検知信号を入力としてその正負の検知信号レベルが所定レベルを超えると自車が異常に加速もしくは減速されたと判断する加減速判断手段28と、音センサ5f,5rの検知信号を入力としてその検知信号レベルが所定レベルを超えると異常音を発生したと判断する異常音判断手段29と、記録メモリ15の転送指令に応答してその記録データを読み出して管理センタのサーバメモリへ転送すると共に、クリア指令に応答して次の格納のためにその内容をクリア制御する転送・クリア制御手段15aとして機能する。
磁気センサ2f,2rは、少なくとも地磁気レベルの強さの磁気を検知し得る感度を有するものを使用することを前提にする。地磁気は、緯度が大きくなると強くなる傾向にあるが、日本列島以外においてもその磁束密度は50μT(Tesla)もしくは50,000nT前後である。この地磁気は、特に都市部においては周辺環境に応じて最大で10μT程度変動する可能性があるが、停車状態では殆ど変動しない。この程度の感度を有する磁気センサとしては、半導体ホール素子又はアモルファス磁気インピーダンス素子によるものが周知であり、指向性も広く、また最近ではさらに大幅に高感度になったGMR素子も開発されている。
一方、自動車には、モータ、センサ等の磁石を用いた多数の電装品が搭載され、エンジンにも磁石を用いた部品が付属しており、したがって自動車の周辺の1m程度離れた位置では、地磁気よりも大きな100〜300μTの磁気が検知されることが確認されている。また、磁性材は通常僅かに磁気を帯びており、自動車に較べて構造が軽量・小型の自転車でも少なくと車輪部分は磁性材であることにより、さらに接近した50cm程度離れた位置で、通常の地磁気下で少なくとも10μT程度磁気が変動することが確認されている。
試験例として、旭化成電子(株)製の型名HW−300Bのブリッジ回路で構成された半導体ホール素子による磁気センサの出力信号を300倍に増幅すると、地磁気或は自車の磁気の周辺磁気を検知して約450mVの増幅出力が得られる。この状態で、複数種類の自転車の車輪部分を50cmの位置に接近させると、増幅出力が極性に応じて少なくとも60mV増加又は減少することが確認されている。この磁束密度の変化には、その磁性材部分への地磁気の集中の影響も含めて検知されるものと考えられ、したがって自転車の姿勢が変化したり或は側方へずれても同程度の距離範囲で大幅な変動は生じない。一方、自動車に対しては50cmの位置でその十倍以上の増幅出力の変動が生じ、大型トラックの場合さらに大きくなる。
車両接近判断手段26は、前述のように地磁気レベルの強さの磁気を検知し得る感度を有する磁気センサ2f,2rの適宜増幅された検知電圧信号を周期1msでサンプリングしてディジタル化し、逐次その検知電圧レベルを所定時間例えば5秒間にわたり移動平均し、この移動平均値に対して0.5秒(時速20kmで約1.5m)以内に例えば20μTに相当する検知信号レベルの変化が検知されると、異常接近と判断する。この20μTは、地磁気の磁束密度が50μT前後であり、かつ周辺環境により変動する可能性に鑑みて、自転車の接近を高信頼度で検知し得るように、地磁気の通常想定される最大変動幅よりも多少大きく設定したものである。即ち、逐次更新される5×10サンプリング周期分の移動平均値に対してその最初のサンプリング周期から5×10サンプリング周期以内にシャープな雑音の検知を排除するように少なくとも10サンプリング周期について20μTに相当する検知信号のレベル変化が検出されると、異常接近と判断される。
これにより、交差点で停止する場合、前方の乗用車に対して通常数メートルの車間距離を置き、かつ略停車状態で徐々に接近するために、連動して移動平均値も徐々に変化することにより、異常接近の判断は行われない。後方の自動車に対しても同様である。一方、ある程度の速度差で前方又は後方から接近する場合、数メートル離れた位置でも自動車は検知され、帯磁量の少ないオートバイ、自転車等も50cm程度以内の接近位置で検知される。車両接近判断手段26の異常接近の判断の基準値は、判断結果の信頼度及び感度を勘案して適宜設定可能である。したがって、自転車等も一層敏感に検知し得るように、地磁気の例えば1/10程度である5μTに相当する検知信号のレベル変化が検出するように設定することも可能である。逆に、周辺環境による地磁気の変動の影響を一層確実に防止するために、自転車の接近感度の低下を甘受して、50μT程度に設定することも考えられる。
人体センサ3f,3rは、人体の侵入による赤外線の入射により結晶に温度変化が生じたときに表面電荷が変化する集電効果を利用した住宅用等に広く用いられている広い指向性のセンサであり、その内蔵回路により例えば1.5m範囲の人体を検知するように感度が設定されている。この人体センサには、前述のように、停止信号時に横断する歩行者の検知を回避させる中断制御手段27が付属し、その中断制御は数秒の遅延始動を伴うことにより、停車後の所定時間内の人体検知は許容される。
加速度センサ4自体及び音センサ5f,5r自体は、この種のレコーダ用として既に用いられており、付加情報用としてだけでなく、補助用の異常検知センサとして機能させるように、加減速判断手段28は、衝突による急減速又は追突された場合の急加速或は急ブレーキ時の所定レベルを超える異常な正負の検知信号を運転状態の異常と判断し、また異常音判断手段29は音センサ5f,5rの検知信号入力として衝突音或は大声、急停車時の異常音等の異常な運転状況を想定させる音レベルを超えると異常と判断する。
付加情報アクセス手段25は、CCDカメラ1f,1rの撮像に同期して、磁気センサ2f,2r、人体センサ3f,3r、加速度センサ4、音センサ5f,5r、車速センサ6、ブレーキセンサ7と、温度センサ8及び日射量センサ9の検知信号をアクセスし、それぞれの検知信号レベルに応じた単位付きのセンサ情報を作成すると共に、クロック10の出力する日時信号及びGPS受信装置11で受信した緯度・経度情報を取込んで、運転状況の判断材料になる付加情報を作成する。
記録データ作成手段22は、フレームレート切換手段23で制御された高低のフレームレートで画像データを内蔵の格納部22aに取込み、その時点の付加情報を付加情報アクセス手段25から取込んで、図3に示すフォーマットの記録データを逐次更新しつつ格納部22aに作成し、その記録データの1フレームごとに改ざん防止処理手段24で電子透かしを埋込んで記録メモリ15に格納させる。
記録メモリ15は、例えば連続12時間の記録データを格納し得るように、記憶容量が1GB程度のメモリである。圧縮されて電子透かしを埋め込まれた付加情報付きの1フレームの画像データを40KB及び低フレームレートを0.5フレーム/秒とすると、12時間で864MBを使用することになる。高フレームレートを10フレーム/秒として10秒間にわたり撮像するとしても、20回の異常判断に対して使用する80MBを使用することになり、したがって1GB以内に収まる。この程度の小型のメモリ装置は種々周知である。場合により、フレームレート切換手段23を、予定の運転時間及び異常判断の実際の発生頻度に応じて、所定の記憶容量に収まるように或はこの記憶容量を有効に使用するようにフレームレートを最適化制御する構成にすることも可能である。
このように構成された自動車用ドライブレコーダの動作を図4のフローチャートを参照して説明する。自動車の走行状態でCCDカメラ1f,1rは、前方及び後方を撮像する。その画像データは画像圧縮されて付加情報と合成され、さらに透かしを埋め込まれて記録メモリ15に逐次記録され、運転中の全ての記録データが格納される。
その際、磁気センサ2f,2rは、周辺磁気でバイアスされていると共に、至近位置で自動車、オートバイ、自転車等の磁気を検知し、その検知信号レベルの変化が所定の変化率を伴って所定レベルを上廻ると、車両が異常接近したと判断されて、画像データが所定時間高フレームレートで記録される。これにより、軽い衝突を含めた実際の衝突、接触もしくは至近位置で接触を免れた危険な状態が、記録データとして残される。同様に、人体センサ3f,3rが人体の衝突もしくは接触事故或は衝突を免れた異常接近も高フレームレートで所定時間記録される。横断歩道等での停車時には人体の検知は行われず、無駄な高速記録が回避される。
周辺磁気は、例えば電車、大型変圧器等の特殊な施設又は機器の周囲では地磁気を大幅に上廻って変動する可能性もある。このような例外的に過大な磁場環境を走行することにより、磁気センサ2f,2rの検知信号レベルが飽和しで磁性材を備えた障害物の接近が検知されず、或は極めて稀な場合であるが周辺物、例えば道路と人体もしくは衣服表面が同一温度になることにより、人体センサ3f,3rが人体の接近を検知しない場合でも、急加減速或は異常音が検知されると、その検知信号に基づく異常判断により、高フレームレートでの記録が行われる。
記録メモリ15の運転記録データは、一日の運転を終了した後で管理センタのサーバメモリに転送されて空にされ、画面上に再生されることにより、その日の運転状況が点検される。その際、圧縮されている画面データを伸長することもでき、電子透かしの復号により改ざんの有無を判断することができる。事故等の異常状態の点検に際して、付加情報として車速、ブレーキの踏込み量或は4種の異常検知用のセンサ情報を基に状況判断が行われる。その外、通常の運転状態で画像データより走行経路が乱れていると判断される場合等に、車速、ブレーキ踏込み量、加速度等の付加情報を基に脇見或は居眠り運転が把握される。また、加速度センサが急停止を検知している場合、画像データからその状況が判断される。併せて、このような運転が乱れた状態で、車室内の温度、日射等の運転環境を勘案することもできる。
尚、前述の実施の形態に代えて、監視カメラ、磁気センサ、人体センサ等をさらに自動車の両側部に配列して自動車の周辺全域を監視するようにも構成できる。障害物の接近速度の検知するドップラセンサを組込んでそのセンサ情報を記録しておくと、画像データから障害物に対する接近速度を判断できない場合に、その接近速度の情報を補完することができる。運転環境検知センサとして車室内の湿度を検知する湿度センサを、また運転操作検知センサとしてハンドルの操舵センサを組込むこともできる。音センサのマイクは、その検知レベルのみでなく、判断情報を増やすために音声自体を記録することもできる。運転記録データの改ざん防止処理手段としては、運転記録データを暗号化したり、電子透かしを埋込んだ運転記録データをさらに暗号化することもできる。
本発明の実施の形態による自動車用ドライブレコーダの回路構成を説明する図である。 同レコーダのレコーダ用コンピュータに付属する部品群を説明する図である。 同レコーダの1フレーム分の画像を説明する図である。 同レコーダの動作を説明するフローチャートである。
符号の説明
1f,1r CCDカメラ
2f,2r 磁気センサ
3f,3r 人体センサ
4 加速度センサ
5f,5r 音センサ
6 車速センサ
7 ブレーキセンサ
8 温度センサ
9 日射量センサ
10 クロック
11 GPS受信装置
15 記録メモリ
19 自動車
20 レコーダ用コンピュータ

Claims (11)

  1. 搭載した監視カメラにより連続的に自動車周辺を撮像し、運転状況の異常を検知する異常検知センサの検知信号に応答して、その前後の画像データを運転状況に関連した付加情報と共に記録メモリに運転記録データとして記録する自動車用ドライブレコーダにおいて、
    異常検知センサとして自動車周辺の磁気を検知する磁気センサと、その検知信号レベルが所定の変化率以上で変化するのを検出して車両が異常接近したと判断する車両接近判断手段と、前記異常接近の判断に応答して記録メモリに記録する画像データのフレームレートを通常の低フレームレートから相対的に高速の高フレームレートに所定時間切換えるフレームレート切換手段とを備えたことを特徴とする自動車用ドライブレコーダ。
  2. 車両接近判断手段が、磁気センサの検知信号レベルを所定時間にわたり移動平均した移動平均レベルに対する変化を検出して異常判断を行うことを特徴とする請求項1記載の自動車用ドライブレコーダ。
  3. 磁気センサが、地磁気レベルの強さの磁気を検知し得る感度を有することを特徴とする請求項1又は請求項2記載の自動車用ドライブレコーダ。
  4. 異常検知センサとして、磁気センサに加えて、自動車周辺の人体を検知する人体センサを備え、その検知信号に応答してフレームレート切換手段がフレームレートを切換えることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか記載の自動車用ドライブレコーダ。
  5. 停車時点から所定時間経過した後に再発進する間、人体センサの検知信号の送出を中断させる中断制御手段が付属することを特徴とする請求項4記載の自動車用ドライブレコーダ。
  6. 付加情報が、クロックから出力される日時情報と、異常検知センサの検知したセンサ情報と、運転者による運転操作状態を検知する少なくとも車速センサを含む運転操作検知センサの検知したセンサ情報とを含むことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか記載の自動車用ドライブレコーダ。
  7. 付加情報が、GPS受信装置による自車の位置情報を含むことを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか記載の自動車用ドライブレコーダ。
  8. 付加情報が、車室内の運転環境条件を検知する少なくとも温度センサを含む運転環境検知センサのセンサ情報を含むことを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか記載の自動車用ドライブレコーダ。
  9. 記録メモリが、クリア制御可能であり、かつクリアされる迄の間の低フレームレート及び高フレームレートの全運転記録データを格納し得る記憶容量を有することを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか記載の自動車用ドライブレコーダ。
  10. 記録メモリに格納される運転記録データに、改ざん防止処理が施されることを特徴とする請求項1乃至請求項9のいずれか記載の自動車用ドライブレコーダ。
  11. 記録メモリが、少なくとも12時間の連続運転に対して低フレームレート及び高フレームレートの全運転記録データを格納し得る記憶容量を有することを特徴とする請求項1乃至請求項10のいずれか記載の自動車用ドライブレコーダ。
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