KR101896868B1 - 웨어러블 스마트 바이오센서 및 지능형 cctv를 기반으로 하는 구제역 관제서비스 방법과 그 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 웨어러블 스마트 바이오센서 및 지능형 CCTV를 기반으로 하여 동물의 질병을 원격에서 진단, 예방 및 관제하기 위한 서비스 방법과 그 시스템에 관한 것으로, (a) 관제를 위하여 감시대상이 되는 가축마다 신체 일측에 부착된 복수의 무선센서모듈에서 가축으로부터 발생되는 각종의 질병진단과 생리현상 변화를 실시간으로 접촉 감지한 후에 감지된 정보를 통신망을 통해 전송하는 단계; (b) 상기 복수의 무선센서모듈과 연동하여 가축을 기르는 축사 일측에 설치된 지능형 CCTV에서 가축의 움직임과 열화상을 각각 실시간으로 촬영한 후 촬영된 정보를 통신망을 통해 전송하는 단계; (c) 상기 복수의 무선센서모듈의 감지정보와 지능형 CCTV의 촬영정보를 중앙관제시스템의 바이오센서서버와 미디어서버에서 각각 수신 및 저장한 후 분석서버에 설치된 인공지능 딥러닝 알고리즘을 통해 가축의 생리현상, 변화 및 감염정보를 실시간으로 분석하는 단계; (d) 상기 분석서버는 분석된 정보를 웹서버를 통해 실시간으로 서비스운영자단말기, 서비스사용자단말기 및 관리자단말기로 각각 전송하는 단계; (e) 상기 분석서버는 분석된 정보로부터 기존의 수집데이터의 임계치를 초과하는 무선센서모듈을 부착한 가축을 선별하여 바이오센서서버와 미디어서버로부터 각각 무선센서모듈의 감지정보와 지능형 CCTV를 통한 동영상과 열화상정보를 일정 시간동안 개별 수집하여 인공지능 딥러닝 알고리즘을 수행하는 단계 를 포함하여 이루어진 것이다. 본 발명은 가축들의 구제역을 실시간으로 검진하여 위기관리 상황을 통보함으로써 신속한 예방과 더불어 원격지로 전이 및 전염되는 것을 원천적으로 차단하고, 가축의 신체 일측에 감지수단을 장착하여 가축에 대한 윤리적인 부분을 지양하며, 축사를 운영하는 관제서비스 사용자의 피해 및 손실을 최소화할 뿐만 아니라, 국민 식단의 안전한 먹거리의 제공을 도모한 것이다.
Description
본 발명은 동물의 질병을 실시간으로 진단하고 관제하는 서비스를 제공하기 위한 것으로, 더욱 상세하게는 웨어러블 스마트 바이오센서 및 지능형 CCTV를 기반으로 하여 동물의 질병을 원격에서 진단, 예방 및 관제하기 위한 서비스 방법과 그 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 구제역은 구제역 바이러스에 전염되는 전염성 높은 가축의 제1종 바이러스성 법정전염병이다. 특히, 발굽이 2개인 우제류, 즉, 소, 돼지, 염소, 사슴, 낙타 등의 동물 입과 발굽 주변에 물집이 생긴 뒤 치사율이 5∼55%에 달한다. 특별한 치료법이 없고 조직배양 백신을 이용한 예방법이 이용되고 있다.
구제역 바이러스는 전염성이 매우 강한데 공기를 통해 호흡기로 감염되기 때문에 무리에서 한마리가 감염되면 나머지 가축 모두에게 급속하게 감염된다. 소의 경우 잠복기는 3∼8일에 불과하며 감염되면 증상이 빠르게 나타난다. 입을 통해서 동물의 몸속으로 들어간 바이러스는 인두에서 증식하여 혈액을 타고 심장으로 들어간다. 일단 감염되면 고열(40∼41℃)이 있고, 거품 섞인 침을 많이 흘리고 통증을 수반하는 급성구내염과 제관, 지간에 수포가 생긴다. 입안에 물집이 생기면 통증으로 인해 소는 사료를 먹지 않게 되고, 발굽에도 물집이 생기면 걷거나 잘 일어서지 못한다. 증세가 심해지면 수포가 터져 궤양으로 진전되며 앓다가 죽게 된다.
구제역에 감염된 동물이 호흡을 하면서 공기중에 바이러스가 다른 동물의 호흡기를 통해 감염되는데 특히 우제류 동물 중에서 돼지가 내뱉는 공기에 구제역 바이러스 입자가 많아 감염의 위험이 훨씬 높다. 그리고 우제류 동물 중에서 소가 구제역 바이러스에 가장 취약하고, 염소는 상대적으로 강한 편이다. 구제역 바이러스가 아직까지 사람에게 감염된 사례는 없지만, 가벼운 감염 증세를 보인 경우는 있는 것으로 알려져 있다. 하지만 바이러스 변이를 통해서 감염의 가능성이 있기 때문에 주의가 필요하다. 더욱이 구제역이 발생했을 경우에는 검역을 철저히 해야 하고, 감염된 소와 접촉된 모든 소에게는 바이러스 확산 방지를 위한 백신을 주사하고 도살처분하거나 매장한다.
이와 같이 해마다 겨울이나 이른 봄에 찾아오는 소의 구제역과 더불어 오리나 닭과 같은 가금류의 조류에서 발생하는 조류독감(AI)으로 인하여 농가에 막대한 재산 피해와 함께 정신적인 고통을 안겨주게 되므로, 향후에는 국가적인 범 차원에서 해결할 수밖에 없을 지경으로 치닫는 문제가 있었다.
본 발명과 관련된 선행기술로서, 특허문헌1은 가축 내에 주입되는 RFID 태그(100)와; 무선 신호 중계 기능을 수행하여, 상기 RFID 태그(100)로 관제신호를 송신하거나, 상기 RFID 태그(100)로부터 태그 고유 ID값과 함께 측정된 온도값을 수신하는 허브(200)와; 상기 허브(200)로 상기 RFID 태그(100)를 관제하기 위한 신호를 송신하거나, 상기 허브(200)로부터 RFID 태그(100)에서 측정된 온도값을 태그 고유 ID값과 함께 수신하여 통합 서버(800)로 송신하는 관리용 PC(700)와; 상기 관리용 PC(700)로부터 수신한 온도값을 태그 고유 ID값과 함께 연동하여 저장 관리하는 통합 서버(800)를 포함하는 온도센서를 탑재한 캡슐 형태의 생체주입형 RFID태그 및 이를 이용한 가축 질병관리 시스템이 개시되어 있다.
또한, 특허문헌2는 구제역 모니터링 서비스 제공 방법에 있어서, 사용자 단말에서 소정의 어플리케이션이 선택되면, 상기 선택된 어플리케이션의 실행과 동시에 상기 사용자 단말의 위치정보와 함께 데이터 서비스에 관한 요청을 전송하는 과정과, 상기 사용자 단말로부터 위치정보에 기반한 데이터 서비스 요청이 수신되면, 구제역 관리 서비스 서버에서는 네트워크를 통해 연동된 적어도 하나 이상의 기 설정된 영역별 가축 모니터링 서비스 서버로 상기 요청된 데이터를 브로드캐스팅 하는 과정과, 상기 구제역 관리 서비스 서버는, 연동된 가축 모니터링 서비스 서버를 통해 브로드캐스팅 된 데이터를 검색하고 이를 수집하는 과정과, 상기 수집결과 가축 개체에 이상이 있을 시 해당 가축 모니터링 서비스 서버로부터 기설정된 범위 내 사용자 단말의 위치정보를 식별하고, 식별된 사용자 단말로 가축 개체 이상 상태 알람 및 GIS(geographical Information System) 예측 정보 이미지를 전송하는 과정을 포함하는 구제역 모니터링 서비스 제공 방법 및 시스템이 개시되어 있다.
또한, 특허문헌3은 가축의 피부를 관통하여 설치되는 가축용 이표와, 상기 가축용 이표와 무선통신하여 데이터를 수신하는 근거리 무선 통신부와, 상기 근거리 무선 통신부와 연결되어 문자서비스를 통해 가축의 상태를 수신받는 관리자용 휴대용 단말기로 이루어지고; 상기 가축용 이표는 온도센서를 몸체 외주연에 결합한 하부 케이스와, 상기 하부 케이스의 상부에 삽입 설치되며 온도센서와 전기적으로 접속되어 온도센서의 정보를 판독하고 무선통신으로 출력하기 위한 각종 칩이 패턴화된 기판과, 상기 하부 케이스 상부를 덮으면서 동시에 기판을 덮어 보호하기 위한 공간부를 갖는 상부 케이스로 이루어진 온도센서가 탑재된 가축용 이표를 이용한 가축 관리장치가 개시되어 있다.
또한, 특허문헌4는 열화상카메라, 축사환경센서모듈, 체온관리센서모듈, 웹기반 관리시스템 및 스마트폰 단말이 통신망과 각각 연동되어 축사환경 및 체온예측에 따른 관리시스템에 있어서, 축사의 일측에 구비되어 축사내 온도를 측정하여 통신망을 통해 웹기반 관리시스템 또는 스마트폰 단말의 요청신호에 따라 축사내 온도의 상태정보를 전송하는 열화상카메라; 축사내 일측에 고정 부착되어 축사의 온도, 습도 등의 상태 정보를 점검하여 해당 정보를 웹기반 관리시스템 또는 스마트폰 단말의 요청신호에 따라 축사내 온도의 상태정보를 전송하는 축사환경센서모듈; 축사내 가축에 각각 부착되어 가축별 고유ID, 움직임정보, 위치정보, 가축의 열 스트레스 지수, 체온정보를 체크하여 해당 정보를 시간대별로 저장하거나, 실시간으로 해당 정보를 웹기반 관리시스템 또는 스마트폰 단말의 요청신호에 따라 축사내 온도의 상태정보를 전송하는 체온관리센서모듈; 열화상카메라를 통해 전송된 축사내 온도정보, 축사환경센서모듈을 통해 전송된 축사의 온도, 습도의 상태정보, 체온관리센서모듈을 통해 전송되는 가축별 고유ID, 움직임정보, 위치정보, 가축의 열 스트레스 지수, 체온정보에 따라 축사별 축사환경지수를 모니터링하거나, 가축의 체온변화에 따른 열 스트레스 및 적정 체온관리를 통해 상황인지, 질병예측 및 예방의 제반적인 동작을 수행하는 웹기반 관리시스템; 및 상기 통신망을 통해 사용자의 원격 상태 정보 요청에 따라 웹기반 관리시스템의 제반적인 정보를 제공하여 실시간으로 사용자를 통해 축사의 청결상태를 유지할 수 있고, 가축별 체온변화에 따라 축사환경지수를 적정선을 유지하는 스마트폰 단말을 포함하는 USN 센서를 활용한 축사환경지수 및 체온예측관리를 위한 웹/모바일기반 관리시스템이 개시되어 있다.
본 발명은 상기 문제를 해결하기 위한 것으로, 실시간을 통해 가축에게 발생할 수 있는 구제역이나 조류독감(AI) 등으로부터 질병의 발병 원인을 사전에 원격 검진하여 다른 가축들에게 전염되지 않도록 차단, 격리 및 이송함으로써, 질병의 진원지에서 다른 진원지로부터 전염되는 것을 원천 차단하고 모니터링 및 예방하는 서비스를 제공하기 위한 것이 목적이다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, (a) 관제를 위하여 감시대상이 되는 가축마다 신체 일측에 부착된 복수의 무선센서모듈에서 가축으로부터 발생되는 각종의 질병진단과 생리현상 변화를 실시간으로 접촉 감지한 후에 감지된 정보를 통신망을 통해 전송하는 단계; (b) 상기 복수의 무선센서모듈과 연동하여 가축을 기르는 축사 일측에 설치된 지능형 CCTV에서 가축의 움직임과 열화상을 각각 실시간으로 촬영한 후 촬영된 정보를 통신망을 통해 전송하는 단계; (c) 상기 복수의 무선센서모듈의 감지정보와 지능형 CCTV의 촬영정보를 중앙관제시스템의 바이오센서서버와 미디어서버에서 각각 수신 및 저장한 후 분석서버에 설치된 인공지능 딥러닝 알고리즘을 통해 가축의 생리현상, 변화 및 감염정보를 실시간으로 분석하는 단계; (d) 상기 분석서버는 분석된 정보를 웹서버를 통해 실시간으로 서비스운영자단말기, 서비스사용자단말기 및 관리자단말기로 각각 전송하는 단계; (e) 상기 분석서버는 분석된 정보로부터 기존의 수집데이터의 임계치를 초과하는 무선센서모듈을 부착한 가축을 선별하여 바이오센서서버와 미디어서버로부터 각각 무선센서모듈의 감지정보와 지능형 CCTV를 통한 동영상과 열화상정보를 일정 시간동안 개별 수집하여 인공지능 딥러닝 알고리즘을 수행하는 단계를 포함하여 이루어진 웨어러블 스마트 바이오센서 및 지능형 CCTV를 기반으로 하는 구제역 관제서비스 방법을 제공한 것이 특징이다.
또한, 본 발명에서, 상기 (c) 단계에서, 분석서버의 인공지능 딥러닝 알고리즘의 수행으로 복수의 무선센서모듈 중에서, 가축에게서 배출되는 분비물을 감지하는 제1무선센서모듈의 감지신호를 분석하여 구제역 감염에 대하여 판단하고, 가축의 심장박동을 감지하는 제2무선센서모듈의 감지신호를 분석하여 구제역 초기반응에 대하여 판단하며, 가축의 몸통을 감지하는 제3무선센서모듈의 감지신호를 분석하여 해당 가축의 임신여부를 판단하되, 해당 가축에 대한 제1무선센서모듈 내지 제3무선센서모듈의 감지신호를 복합적으로 판단하여 감염정보와 격리정보를 웹서버를 통해 실시간으로 서비스운영자단말기, 서비스사용자단말기 및 관리자단말기로 각각 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에서, 상기 (d) 단계에서, 분석서버는 인공지능 딥러닝 알고리즘으로 분석된 정보가 기존의 수집데이터와 비교하여 임계치를 초과하는 경우에 웹서버를 통해 실시간으로 서비스운영자단말기, 서비스사용자단말기 및 관리자단말기로 위기관리를 위한 문자메시지를 각각 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에서, 상기 (d) 단계에서, 분석서버에서 분석된 정보는 시간, 일, 주, 월 단위로 데이터베이스화되어 NAS서버에 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은, 가축의 신체 일측에 장착되어 신체로부터 발생되는 분비물을 접촉 감지하여 감지된 신호를 무선으로 송출하는 제1무선센서모듈; 가축의 신체 일측에 장착되어 심장으로부터 발생되는 박동을 감지하여 감지된 신호를 무선으로 송출하는 제2무선센서모듈; 가축의 신체 일측에 장착되어 임신여부를 포함하는 생리현상을 감지하여 감지된 신호를 무선으로 송출하는 제3무선센서모듈; 가축을 수용하는 축사 일측에 설치되어 가축의 움직임을 촬영하고, 가축의 온도를 열화상으로 감지하여 감지된 신호를 유선 또는 무선으로 송출하는 지능형 CCTV; 상기 제1무선센서모듈 내지 제3무선센서모듈의 감지신호와 지능형 CCTV의 영상신호를 센서네트워크를 거쳐 게이트웨이를 통해 송수신하는 유무선통신망; 상기 제1무선센서모듈 내지 제3무선센서모듈로부터 가축의 생리현상 전반에 관한 감지정보를 수신하여 저장하는 바이오센서서버와, 상기 지능형 CCTV로부터 가축의 움직임과 열화상 정보를 수신하여 저장하는 미디어서버와, 상기 바이오센서서버에 저장된 감지신호와 미디어서버의 영상정보를 설치된 인공지능 딥러닝 알고리즘으로 분석하는 분석서버와, 상기 유무선통신망을 통해 관제서비스를 위한 데이터를 송수신하는 웹서버와, 상기 지능형 CCTV의 관리를 위한 정보를 저장 및 송수신하는 DB서버와, 상기 웹서버를 통해 웹(Web)/앱(App) 영상을 송수신하는 스트리밍서버와, 상기 지능형 CCTV와 관제서비스의 지원을 위한 각종 서버의 자원을 관리하는 MQ서버와, 상기 지능형 CCTV와 통신하고 제어하는 DM서버와, 상기 지능형 CCTV 사이의 통신의 제어하는 인터페이스서버와, 관제서비스를 위한 코디네이션 및 모니터링하는 EMS서버와, 상기 영상이미지와 백업데이터를 저장하는 NAS서버를 포함하는 중앙관제시스템; 관제서비스를 위한 주체가 되는 지자체 또는 유관기관의 서비스운영자의 서비스운영자단말기; 관제서비스를 위한 가축 및 축사를 소유하는 서비스사용자의 서비스사용자단말기; 관제서비스를 위하여 중앙관제시스템을 운영하는 관리자단말기를 포함하여 이루어진 웨어러블 스마트 바이오센서 및 지능형 CCTV를 기반으로 하는 구제역 관제서비스 시스템을 제공한 것이 특징이다.
또한, 본 발명에서, 상기 분석서버에 의하여 분석된 정보로부터 감염이 의심되는 해당 가축에 대하여 인공지능 로봇의 운영으로 백신의 투여, 먹이 공급, 질병발생 알람통보, 가축의 임신을 포함하는 생리현상의 파악, 자동 세척, 질병에 감염된 가축의 분리 및 격리를 수행하는 축사무인관리시스템을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에서, 상기 제1무선센서모듈은 투명한 관으로 이루어진 코뚜레에 설치되고, 관에는 감지부가 구비된 무선센서의 구동을 위한 전원을 공급하는 배터리를 충전시키는 전원공급장치가 설치되며, 자가발전을 위한 태양광전지판이 설치되거나 또는 가축의 움직임에 따라 발전하는 압전소자 또는 초소형발전기가 설치되고, 무선센서모듈에서 컴퓨터나 휴대용 단말기로 데이터를 추출할 수 있는 USB단자가 구비되며, 가축으로부터 수동으로 분비물 시료 채취를 위하여 탈착이 가능하게 결합될 수 있다.
또한, 본 발명에서, 상기 제2무선센서모듈은 투명한 관으로 이루어진 굴레에 설치되고, 관에는 감지부가 구비된 무선센서의 구동을 위한 전원을 공급하는 배터리를 충전시키는 전원공급장치가 설치되며, 자가발전을 위한 태양광전지판이 설치되거나 또는 가축의 움직임에 따라 발전하는 압전소자 또는 초소형발전기가 설치되고, 무선센서모듈에서 컴퓨터나 휴대용 단말기로 데이터를 추출할 수 있는 USB단자가 구비되며, 가축으로부터 수동으로 심장 박동을 감지하기 위하여 탈착이 가능하게 결합될 수 있다.
또한, 본 발명에서, 상기 제3무선센서모듈은 투명한 관으로 이루어진 뱃대끈에 설치되고, 관에는 감지부가 구비된 무선센서의 구동을 위한 전원을 공급하는 배터리를 충전시키는 전원공급장치가 설치되며, 자가발전을 위한 태양광전지판이 설치되거나 또는 가축의 움직임에 따라 발전하는 압전소자 또는 초소형발전기가 설치되고, 무선센서모듈에서 컴퓨터나 휴대용 단말기로 데이터를 추출할 수 있는 USB단자가 구비되며, 가축으로부터 수동으로 임신여부의 생리현상을 감지하기 위하여 탈착이 가능하게 결합될 수 있다.
본 발명에 따르면, 가축의 신체 일측에 웨어러블 스마트 바이오센서를 설치하고 축사에 지능형 CCTV를 설치하여 가축들의 구제역을 실시간으로 검진하여 위기관리 상황을 통보함으로써 신속한 예방과 더불어 원격지로 전이 및 전염되는 것을 원천적으로 차단하고, 가축의 신체 일측에 감지수단을 장착하여 가축에 대한 윤리적인 부분을 지양하며, 축사를 운영하는 관제서비스 사용자의 피해 및 손실을 최소화할 뿐만 아니라, 국민 식단의 안전한 먹거리의 제공을 도모하고, 이를 기반으로 국가산업 발전에 기여할 수 있으며, 구제역 관제서비스의 수출에 따른 소득의 증가를 꾀할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 실시 예로, 웨어러블 스마트 바이오센서 및 지능형 CCTV를 기반으로 하는 구제역 관제서비스 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 웨어러블 스마트 바이오센서 및 지능형 CCTV를 기반으로 하는 구제역 관제서비스 시스템에서 가축의 신체에 장착되는 무선센서모듈을 나타낸 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 웨어러블 스마트 바이오센서 및 지능형 CCTV를 기반으로 하는 구제역 관제서비스에서 소의 코에 무선센서모듈을 장착한 것을 예시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 웨어러블 스마트 바이오센서 및 지능형 CCTV를 기반으로 하는 구제역 관제서비스 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 웨어러블 스마트 바이오센서 및 지능형 CCTV를 기반으로 하는 구제역 관제서비스 시스템에서 가축의 신체에 장착되는 무선센서모듈을 나타낸 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 웨어러블 스마트 바이오센서 및 지능형 CCTV를 기반으로 하는 구제역 관제서비스에서 소의 코에 무선센서모듈을 장착한 것을 예시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 웨어러블 스마트 바이오센서 및 지능형 CCTV를 기반으로 하는 구제역 관제서비스 방법을 나타낸 흐름도이다.
이하, 본 발명에 따른 웨어러블 스마트 바이오센서 및 지능형 CCTV를 기반으로 하는 구제역 관제서비스 시스템의 실시 예에 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1에서, 본 발명은 가축에 대하여 각종 질병의 감염정보나 생리현상의 변화정보를 감지하기 위하여 가축의 신체 주요 부위마다 복수의 무선센서모듈이 부착된다. 그리고 무선센서모듈과 연동되고 가축의 움직임 영상과 열화상을 촬영하는 지능형 CCTV(40)가 설치되며, 무선센서모듈(10, 20, 30)과 지능형 CCTV(40)에서 생성된 정보를 원격으로 전송하는 유무선통신망(60)이 연결되며, 유무선통신망에 구제역 관제서비스를 위한 중앙관제시스템(100)이 접속되고, 또, 서비스의 운영, 사용 및 관리를 위한 복수의 단말기가 유무선통신망에 접속된다.
도 2 및 도 3에서, 제1무선센서모듈(10)은 가축의 신체 외부 일측에 장착되어 가축의 신체로부터 발생되는 분비물을 접촉 감지하여 감지된 신호를 무선으로 송출하는 것으로 캡슐화된 무선센서(12)가 결합되는 것이다. 예컨대, 제1무선센서모듈(10)은 소에 장착하기 위한 것을 예시한 것으로, 소의 코뚜레 형상, 즉, 대략 원형으로 가축의 신체에 무해한 실리콘 재질로 투명한 관의 형태로 구성될 수 있다. 이는 소의 코나 입에서 발생되는 분비물을 가장 쉽게 감지할 수 있고, 가축의 사육과 더불어 구제역 감지를 위한 윤리적인 문제를 감안한 것이다. 따라서 제1무선센서모듈(10)에서 무선센서(12)의 감지부(13)는 소의 코나 입의 분비물을 가장 잘 감지하는 위치에 결합되는 것이 좋다. 또한, 구제역 바이러스에 전염되는 우제류는 신체적인 특징이나 분비물의 검출이 용이한 위치에 장착하기 위하여 다양한 모양 및 형상으로 제작될 수 있을 것이다.
또한, 제1무선센서모듈(10)은 무선센서(12)의 작동과 데이터의 송수신 등 구동을 위한 전원공급장치(18)가 설치된다. 그리고 충전과 방전이 가능한 배터리(17)가 내장되거나 또는 반영구적으로 전원을 생성할 수 있는 자가발전을 위한 태양광전지판(15)이 설치될 수 있다. 태양광전지판(15)은 필름 형태로 장착되는 것이 좋다. 또한 자가발전을 위하여 가축의 움직임에 따라 발전하는 압전소자 또는 초소형발전기(16)가 설치될 수 있다. 또한, 제1무선센서모듈(10)에서 컴퓨터나 휴대용 단말기로 데이터를 추출할 수 있는 USB단자(14)가 구비될 수 있다. 무선센서(12)는 가축으로부터 수동으로 분비물 시료 채취를 위하여 탈착이 가능하게 결합되는 것이 좋다.
더욱이 도 4에서, 소의 코에 코뚜레(11) 형상의 제1무선센서모듈(10)을 장착한 것을 나타낸 것으로, 제1무선센서모듈(10)은 소의 코로부터 분비되는 시료로부터 구제역의 감염여부를 감지한다.
또한, 소의 목에 걸어 착용하는 굴레(21) 또는 목걸이 형상의 제2무선센서모듈(20)을 장착한 것으로, 제2무선센서모듈(20)은 소의 가슴으로부터 전달되는 심장박동을 감지하여 구제역 초기반응을 감지한다. 제2무선센서모듈(20)에는 자가 발전을 위한 태양광전지판(25) 및 초소형발전기(26)와 더불어 배터리(27), 전원공급장치(28), 감지부(23), 무선센서(22) 및 USB단자(24) 등이 포함된다.
또한, 소의 몸통에 걸어 착용하는 뱃대끈(31) 형상의 제3무선센서모듈(30)을 장착한 것으로, 제3무선센서모듈(30)은 소의 몸통, 즉, 배 부분에서 전달되는 임신여부와 같은 생리현상을 감지한다. 제3무선센서모듈(30)에는 자가 발전을 위한 태양광전지판(35) 및 초소형발전기(36)와 더불어 배터리(37), 전원공급장치(38), 감지부(33), 무선센서(32) 및 USB단자(34) 등이 포함된다.
따라서 소의 코에 장착된 제1무선센서모듈(10)은 소의 코로부터 분비되는 분비물을 감지하여 초등 대응하기 위한 1차 수집센서이고, 소의 가슴에 장착된 제2무선센서모듈(20)은 소의 심장박동을 감지하는 초기반응을 위한 2차 수집센서이며, 소의 배에 장착된 제3무선센서모듈(30)은 소의 생리현상, 특히, 임신여부를 감지하여 임신 중인 소를 분리하여 격리할 수 있도록 하는 매뉴얼을 수행하기 위한 3차 수집센서이다.
그러므로 소에 장착된 3가지의 제1 내지 제3무선센서모듈(10, 20, 30)로부터 감지된 데이터를 분석서버에 설치된 인공지능 딥러닝 알고리즘의 수행으로 감지정보와 감염정보를 판단하여 구제역을 사전에 차단하고 예방할 수 있도록 하고, 임신여부에 따라 격리 조치를 위한 할 수 있도록 하는 것이다.
지능형 CCTV(40)는 가축을 수용하는 축사 일측에 설치되어 가축의 움직임을 촬영하고, 가축의 온도를 열화상으로 감지하여 감지된 신호를 유선 또는 무선으로 송출하는 것이다. 지능형 CCTV(40)는 상하좌우의 회전과 줌인/줌아웃 기능을 포함하고 무선센서모듈(10, 20, 30)과 연동하여 감염이 의심되는 가축의 움직임과 열화상에 따른 온도를 감지하는 것이다.
센서네트워크(50)는 복수의 가축에 각각 장착된 무선센서모듈(10, 20, 30)로부터 무선신호를 송수신하고, 지능형 CCTV의 영상신호를 송수신하는 것이고, 게이트웨이(51)는 유무선통신망(60)과 접속을 위한 라우터나 통신모뎀을 포함한다. 유무선통신망(60)은 공중의 기간망이 적용되고, 유선과 무선을 각각 또는 혼용하여 사용할 수 있고, 3G, 4G 또는 5G 이상의 이동통신망을 사용할 수 있다.
중앙관제시스템(100)은 무선센서모듈(10, 20, 30)로부터 가축의 현상에 관한 감지정보를 수신하여 저장하는 바이오센서서버(101)와, 지능형 CCTV(40)로부터 가축의 움직임과 열화상 정보를 수신하여 저장하는 미디어서버(102)와, 바이오센서서버(101)에 저장된 감지신호와 미디어서버(102)의 영상정보를 설치된 인공지능 딥러닝 알고리즘으로 분석하는 분석서버(103)와, 유무선통신망(60)을 통해 관제서비스를 위한 데이터를 송수신하는 웹서버(104)와, 지능형 CCTV(40)의 관리를 위한 정보를 저장 및 송수신하는 DB서버(105)와, 웹서버(104)를 통해 웹(Web)/앱(App) 영상을 송수신하는 스트리밍서버(106)와, 지능형 CCTV(40)와 관제서비스의 지원을 위한 각종 서버의 자원을 관리하는 MQ서버(107)와, 지능형 CCTV(40)와 통신하고 제어하는 DM서버(108)와, 지능형 CCTV(40) 사이의 통신의 제어하는 인터페이스서버(109)와, 관제서비스를 위한 코디네이션 및 모니터링하는 EMS서버(110), 및 영상이미지와 백업데이터를 저장하는 NAS서버(111)를 포함한다. 중앙관제시스템(100)에 포함된 서버들은 서버 상호간의 데이터 송수신과 더불어 수신된 데이터의 처리를 위한 알고리즘이 포함된 프로그램이 설치되어 있다.
서비스운영자단말기(200)는 구제역 관제서비스를 위한 주체가 되는 지자체이거나 정부 유관기관의 서비스운영자가 보유한 단말기로, 통신망에 접속할 수 있는 데스크톱, 노트북, 태블릿 또는 스마트폰 등을 포함한다.
또한, 서비스사용자단말기(300)는 구제역 관제서비스를 위한 가축과 축사를 소유하는 서비스사용자가 보유한 단말기로, 통신망에 접속할 수 있는 데스크톱, 노트북, 태블릿 또는 스마트폰 등을 포함한다.
또한, 관리자단말기(400)는 구제역 관제서비스를 위하여 중앙관제시스템(100)을 운영 및 관리하는 관리자가 보유한 단말기로, 통신망에 접속할 수 있는 데스크톱, 노트북, 태블릿 또는 스마트폰 등을 포함한다.
또한, 분석서버(103)에 의하여 분석된 정보로부터 감염이 의심되는 해당 가축에 대하여 인공지능 로봇의 운영으로 백신의 투여, 먹이 공급, 질병발생 알람통보, 가축의 임신을 포함하는 생리현상의 파악, 자동 세척, 질병에 감염된 가축의 분리 및 격리를 수행하는 축사무인관리시스템을 포함한다.
이와 같이 이루어진 본 발명에 따른 웨어러블 스마트 바이오센서 및 지능형 CCTV를 기반으로 하는 구제역 관제서비스 방법에 관하여 도 5의 흐름도를 참조하여 설명한다. 본 발명에서는 소, 돼지, 염소, 사슴, 낙타 등의 우제류, 특히, 소의 구제역을 예시하여 설명하지만, 닭이나 오리 등의 조류의 독감을 관제하기 위한 서비스도 다음과 같은 동일한 방법으로 수행될 수 있다.
먼저, 도 5에서, 구제역의 관제서비스를 위하여 가축마다 신체의 주요 부위, 즉, 가축에 대한 질병의 감염정보나 생리현상의 변화정보를 최적으로 감지할 수 있는 부위에 웨어러블 스마트 바이오센서로서 복수의 무선센서모듈(10, 20, 30)을 설치하고, 가축을 기르는 축사에 가축의 움직임과 열화상을 감지하는 지능형 CCTV(40)를 설치한다.
구제역의 관제서비스를 위하여 감시대상이 되는 가축마다 신체의 일측, 예컨대, 대부분의 소에 착용하는 코뚜레(11) 형상의 제1무선센서모듈(10)이 적용된다. 더욱이 소의 코와 입으로부터 배출되는 분비물을 감지하기 가장 좋을 뿐만 아니라 가축에 대한 윤리적인 면을 최대한 고려한 것이다. 따라서 코뚜레 형상의 제1무선센서모듈(10)의 무선센서(12)의 감지부(13)는 소의 코에서 발생되는 분비물을 실시간으로 접촉 감지한다(S11). 제2무선센서모듈(10)은 무선센서(12)의 감지부(13)에서 소로부터 발생되는 분비물을 실시간으로 접촉 감지한 후에 감지된 정보를 통신망, 예컨대, 센서네트워크(50)와 게이트웨이(51)를 거쳐 유무선통신망(60)으로 전송한다(S12).
더욱이 소의 가슴부위에 설치된 제2무선센서모듈(20)에서는 심장박동을 감지한 후에 감지된 정보와 더불어, 소의 몸통부위에 설치된 제3무선센서모듈(30)에서는 생리현상의 변화를 감지한 후에 감지된 정보를 각각 통신망, 예컨대, 센서네트워크(50)와 게이트웨이(51)를 거쳐 유무선통신망(60)으로 전송한다.
그리고 유무선통신망(60)에 접속된 중앙관제시스템(100)의 바이오센서서버(101)는 무선센서모듈(10, 20, 30)로부터 수신된 감지정보를 저장한다(S13). 이때, 바이오센서서버(101)는 복수의 소에 각각 설치된 무선센서모듈(10, 20, 30)의 정보를 모두 송수신하여 저장하고, 각 소마다 설치된 무선센서모듈(10, 20, 30)의 식별자에 따라 구분하여 저장하는 것이 좋다.
이와 더불어 무선센서모듈(10, 20, 30)과 연동하여 가축을 기르는 축사 일측에 설치된 지능형 CCTV(40)에서 가축의 움직임과 열화상을 각각 실시간으로 촬영한다(S21). 지능형 CCTV(40)는 촬영된 소들의 움직임 정보와 소들의 온도를 감지하는 열화상 정보를 통신망, 예컨대, 센서네트워크(50)와 게이트웨이(51)를 거쳐 유무선통신망(60)으로 전송한다(S22). 그리고 유무선통신망(60)에 접속된 중앙관제시스템(100)의 미디어서버(102)는 지능형 CCTV(40)에서 수신된 촬영정보를 저장한다(S23). 이때, 미디어서버(102)는 복수의 소의 움직임과 각각의 열화상 정보를 모두 송수신하여 저장하고, 각 소마다 설치된 무선센서모듈(10, 20, 30)의 식별자에 따라 연동 구분하여 저장하는 것이 좋다.
다음으로, 중앙관제시스템의 분석서버(103)는 무선센서모듈(10, 20, 30)의 감지정보를 저장하는 바이오센서서버(101)와 지능형 CCTV(40)의 촬영정보를 저장하는 미디어서버(102)에 각각 저장된 정보를 수신하여 분석서버(103)에 설치된 인공지능 딥러닝 알고리즘의 수행으로 가축의 생리현상, 변화 및 감염정보를 실시간으로 분석한다(S31). 이때, 분석서버(103)의 인공지능 딥러닝 알고리즘의 수행으로부터 복수의 무선센서모듈(10, 20, 30) 중에서, 가축에게서 배출되는 분비물을 감지하는 제1무선센서모듈(10)의 감지신호를 분석하여 구제역 감염에 대하여 판단하고, 가축의 심장박동을 감지하는 제2무선센서모듈(20)의 감지신호를 분석하여 구제역 초기반응에 대하여 판단하며, 가축의 몸통을 감지하는 제3무선센서모듈(30)의 감지신호를 분석하여 해당 가축의 임신여부를 판단하되, 해당 가축에 대한 제1무선센서모듈(10) 내지 제3무선센서모듈(30)의 감지신호를 복합적으로 판단하여 감염정보와 격리정보를 웹서버(104)를 통해 실시간으로 서비스운영자단말기(200), 서비스사용자단말기(300) 및 관리자단말기(400)로 각각 전송한다.
더욱이 분석서버(103)는 인공지능 딥러닝 알고리즘의 수행에 의하여 분석된 정보가 기존의 수집데이터와 비교하여 임계치를 초과하는 지를 판단하고(S32), 임계치를 초과하는 경우에는 웹서버(104)를 통해 실시간으로 서비스운영자단말기(200), 서비스사용자단말기(300) 및 관리자단말기(400)로 위기관리를 위하여 설정된 문자메시지를 각각 전송한다(S33). 문자메시지는 구제역이 의심되는 축사 및 해당 가축의 일련번호나 식별자를 포함한다.
또한, 분석서버(103)는 분석된 정보로부터 기존의 수집데이터의 임계치를 초과하는 무선센서모듈(10, 20, 30)을 부착한 가축을 선별하여 바이오센서서버(101)와 미디어서버(102)로부터 각각 무선센서모듈(10, 20, 30)의 감지정보와 지능형 CCTV(40)를 통한 동영상과 열화상정보를 일정 시간동안 개별 수집하여 인공지능 딥러닝 알고리즘을 수행한다(S34).
분석서버(103)는 분석된 정보를 시간 단위, 일 단위, 주 단위 및 월 단위로 데이터베이스화되어 NAS서버(111)에 저장되도록 한다(S35).
이후, 서비스운영자단말기(200), 서비스사용자단말기(300) 및 관리자단말기(400)는 각각 축사의 소의 상태를 수시 또는 정기적으로 점검하기 위하여 유무선통신망(60)을 통해 중앙관제시스템(100)에 접속하여 분석서버(103)에서 인공지능 딥러닝 알고리즘의 수행으로 분석된 결과정보를 열람하여 확인할 수 있다(S36).
또한, 분석서버(103)에 의하여 분석된 정보로부터 감염이 의심되는 해당 가축에 대하여 축사무인관리시스템(500)에 설치된 인공지능 로봇의 운영으로 백신을 투여하거거나 질병의 감염 또는 의심되는 가축의 분리와 격리와 더불어 질병발생 알람통보, 가축의 임신을 포함하는 생리현상의 파악, 자동 세척을 수행할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 웨어러블 스마트 바이오센서 및 지능형 CCTV를 이용하여 구제역 관제서비스를 수행하는 방법으로, 1차적으로, 실시간으로 가축에 대한 구제역 등의 질병의 감염이나 의심되는 정보를 지자체 관제서비스의 운영자, 축사를 운영하는 관제서비스 사용자 및 관제서비스를 관리하는 국가검역소 담당자에게 실시간으로 문자메시지나 이메일로 통보할 수 있도록 하고, 2차로, 축사무인관리시스템(500)을 이용하여 구제역 감염 가축의 소독, 살균, 방역과 더불어 질병의 예방을 위한 소독이나 살균 처리를 할 수 있으며, 3차로, 축사무인관리시스템(500)을 이용하여 가축의 상태에 따라 별도의 공간에 격리시킴과 더불어 축사에 있는 가축에 대한 심리적 안정을 위한 조치나 먹이의 제공을 구현하고, 4차로, 가축의 건강 상태와 감염 정도에 따라 상중하로 구분하여 예방 접종의 실시와 백신을 투여하며, 5차로, 가축의 감염여부에 따른 최종적인 판단과 국가검역소의 상태 점검에 따라 이후의 추이를 진행할 수 있다.
이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.
10: 제1무선센서모듈 11: 코뚜레 12, 22, 32: 무선센서 13, 23, 33: 감지부 14, 24, 34: USB단자 15, 25, 35: 태양광전지판 16, 26, 36: 초소형발전기 17, 27, 37: 배터리 18, 28, 38: 전원공급장치 20: 제2무선센서모듈 21: 굴레 30: 제3무선센서모듈 31: 뱃대끈 40: 지능형 CCTV 50: 센서네트워크 51: 게이트웨이 60: 유무선통신망 100: 중앙관제시스템 101: 바이오센서서버 102: 미디어서버 103: 분석서버 104: 웹서버 105: DB서버 106: 스트리밍서버 107: MQ서버 108: DM서버 109: 인터페이스서버 110: EMS서버 111: NAS서버 200: 서비스운영자단말기 300: 서비스사용자단말기 400: 관리자단말기 500: 축사무인관리시스템
Claims (9)
- (a) 관제를 위하여 감시대상이 되는 가축마다 코뚜레에 설치된 제1무선센서모듈, 굴레에 설치된 제2무선센서모듈 및 뱃대끈에 설치된 제3무선센서모듈에서 각각의 가축으로부터 발생되는 각종의 질병진단과 생리현상 변화를 실시간으로 접촉 감지한 후에 감지된 정보를 통신망을 통해 전송하는 단계;
(b) 상기 제1무선센서모듈 내지 제3무선센서모듈과 연동하여 가축을 기르는 축사 일측에 설치된 지능형 CCTV에서 가축의 움직임과 열화상을 각각 실시간으로 촬영한 후 촬영된 정보를 통신망을 통해 전송하는 단계;
(c) 상기 제1무선센서모듈 내지 제3무선센서모듈의 감지정보와 지능형 CCTV의 촬영정보를 중앙관제시스템의 바이오센서서버와 미디어서버에서 각각 수신 및 저장한 후 분석서버에 설치된 인공지능 딥러닝 알고리즘을 통해 가축의 생리현상, 변화 및 감염정보를 실시간으로 분석하되, 가축에게서 배출되는 분비물을 감지하는 제1무선센서모듈의 감지신호를 분석하여 구제역 감염에 대하여 판단하고, 가축의 심장박동을 감지하는 제2무선센서모듈의 감지신호를 분석하여 구제역 초기반응에 대하여 판단하며, 가축의 몸통을 감지하는 제3무선센서모듈의 감지신호를 분석하여 해당 가축의 임신여부를 판단하되, 해당 가축에 대한 제1무선센서모듈 내지 제3무선센서모듈의 감지신호를 복합적으로 판단하는 단계;
(d) 상기 분석서버는 분석된 정보를 웹서버를 통해 실시간으로 서비스운영자단말기, 서비스사용자단말기 및 관리자단말기로 각각 전송하는 단계;
(e) 상기 분석서버는 분석된 정보로부터 기존의 수집데이터의 임계치를 초과하는 제1무선센서모듈 내지 제3센서모듈을 부착한 가축을 선별하여 바이오센서서버와 미디어서버로부터 각각 제1무선센서모듈 내지 제3센서모듈의 감지정보와 지능형 CCTV를 통한 동영상과 열화상정보를 일정 시간동안 개별 수집하여 인공지능 딥러닝 알고리즘을 수행하는 단계를 포함하여 이루어진, 웨어러블 스마트 바이오센서 및 지능형 CCTV를 기반으로 하는 구제역 관제서비스 방법.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 (d) 단계에서, 분석서버는 인공지능 딥러닝 알고리즘으로 분석된 정보가 기존의 수집데이터와 비교하여 임계치를 초과하는 경우에 웹서버를 통해 실시간으로 서비스운영자단말기, 서비스사용자단말기 및 관리자단말기로 위기관리를 위한 문자메시지를 각각 전송하는 단계를 더 포함하는, 웨어러블 스마트 바이오센서 및 지능형 CCTV를 기반으로 하는 구제역 관제서비스 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 (d) 단계에서, 분석서버에서 분석된 정보는 시간, 일, 주, 월 단위로 데이터베이스화되어 NAS서버에 저장하는 단계를 더 포함하는, 웨어러블 스마트 바이오센서 및 지능형 CCTV를 기반으로 하는 구제역 관제서비스 방법.
- 투명한 관으로 이루어진 코뚜레에 설치되고, 관에는 감지부가 구비된 무선센서의 구동을 위한 전원을 공급하는 배터리를 충전시키는 전원공급장치가 설치되며, 자가발전을 위한 태양광전지판이 설치되거나 또는 가축의 움직임에 따라 발전하는 압전소자 또는 초소형발전기가 설치되고, 무선센서모듈에서 컴퓨터나 휴대용 단말기로 데이터를 추출할 수 있는 USB단자가 구비되며, 가축으로부터 수동으로 분비물 시료 채취를 위하여 탈착이 가능하게 결합되어 가축의 신체로부터 발생되는 분비물을 접촉 감지하여 감지된 신호를 무선으로 송출하는 제1무선센서모듈;
투명한 관으로 이루어진 굴레에 설치되고, 관에는 감지부가 구비된 무선센서의 구동을 위한 전원을 공급하는 배터리를 충전시키는 전원공급장치가 설치되며, 자가발전을 위한 태양광전지판이 설치되거나 또는 가축의 움직임에 따라 발전하는 압전소자 또는 초소형발전기가 설치되고, 무선센서모듈에서 컴퓨터나 휴대용 단말기로 데이터를 추출할 수 있는 USB단자가 구비되며, 가축으로부터 수동으로 심장 박동을 감지하기 위하여 탈착이 가능하게 결합되어 가축의 심장으로부터 발생되는 박동을 감지하여 감지된 신호를 무선으로 송출하는 제2무선센서모듈;
투명한 관으로 이루어진 뱃대끈에 설치되고, 관에는 감지부가 구비된 무선센서의 구동을 위한 전원을 공급하는 배터리를 충전시키는 전원공급장치가 설치되며, 자가발전을 위한 태양광전지판이 설치되거나 또는 가축의 움직임에 따라 발전하는 압전소자 또는 초소형발전기가 설치되고, 무선센서모듈에서 컴퓨터나 휴대용 단말기로 데이터를 추출할 수 있는 USB단자가 구비되며, 가축으로부터 수동으로 임신여부의 생리현상을 감지하기 위하여 탈착이 가능하게 결합되어 가축의 임신여부를 포함하는 생리현상을 감지하여 감지된 신호를 무선으로 송출하는 제3무선센서모듈;
가축을 수용하는 축사 일측에 설치되어 가축의 움직임을 촬영하고, 가축의 온도를 열화상으로 감지하여 감지된 신호를 유선 또는 무선으로 송출하는 지능형 CCTV; 상기 제1무선센서모듈 내지 제3무선센서모듈의 감지신호와 지능형 CCTV의 영상신호를 센서네트워크를 거쳐 게이트웨이를 통해 송수신하는 유무선통신망; 상기 제1무선센서모듈 내지 제3무선센서모듈로부터 가축의 생리현상 전반에 관한 감지정보를 수신하여 저장하는 바이오센서서버와, 상기 지능형 CCTV로부터 가축의 움직임과 열화상 정보를 수신하여 저장하는 미디어서버와, 상기 바이오센서서버에 저장된 감지신호와 미디어서버의 영상정보를 설치된 인공지능 딥러닝 알고리즘으로 분석하는 분석서버와, 상기 유무선통신망을 통해 관제서비스를 위한 데이터를 송수신하는 웹서버와, 상기 지능형 CCTV의 관리를 위한 정보를 저장 및 송수신하는 DB서버와, 상기 웹서버를 통해 웹(Web)/앱(App) 영상을 송수신하는 스트리밍서버와, 상기 지능형 CCTV와 관제서비스의 지원을 위한 각종 서버의 자원을 관리하는 MQ서버와, 상기 지능형 CCTV와 통신하고 제어하는 DM서버와, 상기 지능형 CCTV 사이의 통신의 제어하는 인터페이스서버와, 관제서비스를 위한 코디네이션 및 모니터링하는 EMS서버와, 상기 CCTV의 영상이미지와 백업데이터를 저장하는 NAS서버를 포함하는 중앙관제시스템;
관제서비스를 위한 주체가 되는 지자체 또는 유관기관의 서비스운영자의 서비스운영자단말기;
관제서비스를 위한 가축 및 축사를 소유하는 서비스사용자의 서비스사용자단말기, 및
관제서비스를 위하여 중앙관제시스템을 운영하는 관리자단말기를 포함하여 이루어진, 웨어러블 스마트 바이오센서 및 지능형 CCTV를 기반으로 하는 구제역 관제서비스 시스템.
- 제5항에 있어서, 상기 분석서버에 의하여 분석된 정보로부터 감염이 의심되는 해당 가축에 대하여 인공지능 로봇의 운영으로 백신의 투여, 먹이 공급, 질병발생 알람통보, 가축의 임신을 포함하는 생리현상의 파악, 자동 세척, 질병에 감염된 가축의 분리 및 격리를 수행하는 축사무인관리시스템을 더 포함하는, 웨어러블 스마트 바이오센서 및 지능형 CCTV를 기반으로 하는 구제역 관제서비스 시스템.
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| KR1020180028594A KR101896868B1 (ko) | 2018-03-12 | 2018-03-12 | 웨어러블 스마트 바이오센서 및 지능형 cctv를 기반으로 하는 구제역 관제서비스 방법과 그 시스템 |
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