張晶
摘 要:3G 視頻監(jiān)控是安全防范系統(tǒng)的重要組成部分,其具有實時、直觀、準確等特點,在城市安全監(jiān)控、野外作業(yè)安全監(jiān)控、城市公交監(jiān)控等領(lǐng)域都發(fā)揮著極其重要的作用。以下針對3G無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用進行了闡述。
關(guān)鍵詞:3G技術(shù);無線視頻;視頻服務(wù)器;數(shù)據(jù)庫
中圖分類號:TN929.536 文獻標識碼:A 文章編號:2095-6835(2014)06-0136-02
中國已經(jīng)跨入3G技術(shù)時代,無線網(wǎng)接入固網(wǎng)的大網(wǎng)絡(luò)時代已經(jīng)來臨。隨著流媒體和嵌入式技術(shù)的不斷發(fā)展,基于無線網(wǎng)絡(luò)和嵌入式技術(shù)的無線監(jiān)控將取代傳統(tǒng)的監(jiān)控方式,在許多方面得到了廣泛的應(yīng)用,比如銀行、超市、小區(qū)、遠程教育領(lǐng)域和各種工業(yè)場所等。
隨著計算機技術(shù)的發(fā)展,視頻監(jiān)控技術(shù)已由早期模擬設(shè)備為主的第一代視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展到目前的數(shù)字視頻監(jiān)控,用戶已不再滿足于傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)。隨著3G技術(shù)難點的突破和3G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,使3G無線視頻監(jiān)控的實現(xiàn)成為了可能。目前,全國在推進廣電網(wǎng)、電信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)的三網(wǎng)融合,采用新型的3G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù),是發(fā)展的必然趨勢。由于已建成的3G無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)相當成熟,在傳輸?shù)姆€(wěn)定性和網(wǎng)絡(luò)的覆蓋率方面都具有很大的優(yōu)勢,而且視頻傳輸設(shè)備終端便于攜帶和部署。利用3G無線通信網(wǎng)絡(luò)承載視頻監(jiān)控系統(tǒng)、應(yīng)急調(diào)度系統(tǒng)等應(yīng)用,可以有效實現(xiàn)統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標準、實時高效,第一時間讓用戶了解身邊發(fā)生的重大事件、新聞動態(tài)等。它在功能上更為先進的同時,節(jié)省了大量的人力、財力維護費用。該系統(tǒng)同時融合了無線通訊、數(shù)字對講技術(shù)、GPS定位技術(shù)、身份認證和網(wǎng)絡(luò)安全隔離網(wǎng)閘等多種移動通訊、信息處理和計算機網(wǎng)絡(luò)的最新前沿技術(shù),以專網(wǎng)和無線通訊技術(shù)為依托,為一線值勤人員提供了一種跨業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫、跨地理阻隔的現(xiàn)代化移動環(huán)保通辦公機制。
1 3G無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)
3G無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)如圖1所示。
無線網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)是基于移動3G網(wǎng)絡(luò),主要由視頻的采集壓縮模塊、無線的數(shù)據(jù)傳輸模塊、中心的監(jiān)控管理平臺三部分組成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡潔明了,擴展性好,能適應(yīng)多變的監(jiān)控要求。
1.1 前端視頻采集模塊
前端視頻采集模塊實現(xiàn)的功能是從普通的視頻攝像頭中捕捉瞬時的視頻信號,然后壓縮。該模塊支持不同的壓縮比和圖像大小,用戶可以根據(jù)需要選擇不同型號的產(chǎn)品。
1.2 無線傳輸模塊
視頻采集壓縮后就可以將壓縮好的視頻圖像文件傳送到中心,傳送的方式是通過移動的3G 網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)具有PPP撥號過程,并嵌入式地實現(xiàn)了TCP/IP協(xié)議、POP3/SMTP協(xié)議,同時支持動態(tài)IP.
1.3 監(jiān)控中心
監(jiān)控中心只要是一臺具有公網(wǎng)IP或者域名的服務(wù)器即可。啟動服務(wù)后,就等待各個監(jiān)控終端的連接。對于始終在線模式的終端,可以按照需要查詢當前的圖像情況,也可以自動不停地記錄監(jiān)控點的圖像變化。
2 3G無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)功能
2.1 全實時視頻監(jiān)控
通過網(wǎng)絡(luò),用戶可以在遠端隨時、隨地查看現(xiàn)場情況,及時了解、指導(dǎo)工作。這對單位形象宣傳也有很好的促進作用。
2.2 資源集中管理
視頻、云臺、報警、串口等資源可以集中管理,統(tǒng)一配置,管理方便、科學(xué)。不用針對多個設(shè)備進行多次、單獨、重復(fù)操作,節(jié)約系統(tǒng)管理的人力、物力和財力。
2.3 網(wǎng)絡(luò)錄像管理
系統(tǒng)不僅能夠自動錄像、自動清除以往錄像,還能夠提供錄像異地查詢、下載等功能。系統(tǒng)的錄像啟動方式有以下幾種:①客戶端本地錄像??蛻粼谑褂帽O(jiān)視器軟件時可以隨時啟動、關(guān)閉“本地錄像”功能,錄像文件保存在當前的電腦中。②客戶端網(wǎng)絡(luò)錄像。客戶在使用監(jiān)視器軟件時可以啟動“網(wǎng)絡(luò)錄像”功能進行錄像,錄像文件保存在預(yù)先設(shè)定的指定網(wǎng)絡(luò)路徑的電腦中。③按時間計劃錄像。管理員可以配置“錄像計劃”進行有目的的錄像?!颁浵裼媱潯笔窃O(shè)定錄像類型、錄像啟動時間、錄像停止時間、每個錄像文件的持續(xù)時間段和錄像保存周期等。④聯(lián)動觸發(fā)錄像。管理員可以配置聯(lián)動錄像。當系統(tǒng)發(fā)生某些預(yù)期的事件后(比如環(huán)面移動檢測、紅外報警輸入發(fā)生、某個客戶登錄等), 將觸發(fā)錄像啟動。
2.4 視頻編碼技術(shù)和特性
目前,3G無線視頻監(jiān)控主要是采用H.264視頻編碼技術(shù)。
2.4.1 新的快速運動估值算法
新的快速運動估值算法(UMHexagonS)是一種運算量相對于H.264中原有的快速全搜索算法可節(jié)約90%以上的新算法,全名為“非對稱十字型多層次六邊形格點搜索算法”(Unsymmetrical-Cross Muti-Hexagon Search)。這是一種整像素運動估值算法,它在高碼率大運動圖像序列編碼時,保持較好失真率性能,且運算量十分低。
2.4.2 幀間編碼幀的掩蓋算法
與幀內(nèi)編碼幀不同的是,幀間編碼幀的掩蓋不在像素域內(nèi)直接操作,而是通過對丟失像素的區(qū)域(宏塊)在空間上和時間上相鄰的宏塊的運動信息進行分析來“猜測”該區(qū)域的運動。被“猜測”的運動向量通過使用參考幀來進行運動補償。在這個算法中,就是將這些直接拷貝來的像素值作為掩蓋時所要用的最終重建像素值。
2.4.3 邊界匹配算法
該方法用前一幀相應(yīng)位置圖像塊的運動補償塊來預(yù)測當前受損的圖像塊。尋求受損塊最佳匹配塊的方法是在前一幀中尋找最佳匹配塊的運動向量。因為幀中空間上相鄰區(qū)域的運動相關(guān)性很大,所以丟失了的宏塊運動向量就用空間上相鄰的宏塊運動向量來預(yù)測。到底用哪一個相鄰塊的運動向量預(yù)測當前宏塊,取決于掩蓋后(重建)圖的平滑度。在這個尋找的過程中,用每個候選塊的運動向量(運動補償像素值)來計算掩蓋像素值。將一個塊插入到幀中,如果它使得邊界像素的亮度變化最小,那么它就是要找的最佳匹配塊。endprint
3 系統(tǒng)工作原理
3G無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理為:①通過本地IP地址,預(yù)先設(shè)定代理程序的網(wǎng)絡(luò)位置;②借助無線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)功能,自動撥號,獲得IP地址,建立數(shù)據(jù)傳輸通道;③通過撥號獲得的IP,通過無線網(wǎng)絡(luò)和代理程序建立連接,開始傳輸數(shù)據(jù);④用戶通過“監(jiān)視器”軟件,登錄代理程序,可以觀看到遠端傳輸過來的圖像;⑤用戶通過“監(jiān)視器”軟件,登錄代理程序,可以雙向交互,控制云臺;⑥單個Agent代理程序可以支持幾十到上百個視頻服務(wù)器接入,接入的視頻服務(wù)器、無線網(wǎng)絡(luò)、代理程序三者結(jié)合為一體,相當于一個具有若干視頻的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器站點。
4 3G無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)勢
3G無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)有以下諸多優(yōu)勢:①覆蓋面廣。手機無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋率極高,幾乎不受山川、河流、橋梁道路等復(fù)雜地形和區(qū)域的限制。②部署方便。由于這些監(jiān)控點具有接入固網(wǎng)不方便(或費用太高)、突發(fā)性的特點,而使用無線3G 網(wǎng)絡(luò)無需網(wǎng)絡(luò)布線和架設(shè)天線。無線監(jiān)控系統(tǒng)幾乎可以部署在室外的任何地方,包括水體、崎嶇地帶、偏遠地方。前端編碼器或網(wǎng)絡(luò)攝像機,甚至手機,采取無線接入的方式,只需要在移動網(wǎng)絡(luò)覆蓋下,就能很方便、很簡易地搭建起監(jiān)控點。③高數(shù)據(jù)吞吐量??紤]到未來的WIFI和3G技術(shù)發(fā)展,無線網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬可高達6~200 Mbps。④可靠性高。充分利用網(wǎng)絡(luò)隧道、128位加密算法、防火墻/VPN、加密鎖、權(quán)限管理、安全認證、實時時鐘等技術(shù),保證監(jiān)控系統(tǒng)和錄像資料不被越權(quán)使用和破壞。高端無線傳輸系統(tǒng)可靠性高達99.999%的載波級,可以實現(xiàn)無中斷的安全傳輸。⑤成本低廉。線路租用成本低,中國移動對3G業(yè)務(wù)給予積極的支持,對每線包月費用進行優(yōu)惠,免除了遠距離網(wǎng)絡(luò)布線所造成的高昂費用。⑥監(jiān)控方便。方便使用、操作管理簡單,既可以安裝客戶端軟件,也可以直接通過WEB方式進行遠程監(jiān)控和遠程管理,圖形化界面??呻S時、隨地采用手機進行無線視頻監(jiān)控,不局限于預(yù)先安裝好監(jiān)控客戶端的某臺電腦。⑦業(yè)務(wù)多樣。無線視頻監(jiān)控不僅可以涵蓋所有固網(wǎng)監(jiān)控業(yè)務(wù),還可以開展各種移動業(yè)務(wù),比如移動執(zhí)法監(jiān)控、移動采訪等業(yè)務(wù)。⑧擴展性好。采用標準的組網(wǎng)方式,支持IP單播、組播功能,可以組成點對點的監(jiān)控系統(tǒng),也可以組成一個中心對各站點的系統(tǒng)。在網(wǎng)絡(luò)上可以設(shè)置多個分控圖像工作站,滿足多個用戶的需求。另外,還可以組成多級監(jiān)控系統(tǒng)。嵌入式的產(chǎn)品設(shè)計,每個視頻服務(wù)器都是一個獨立工作的站點,增加、減少一個站點,非常方便。系統(tǒng)具備無限的擴展性。
5 3G無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的案例
以小車視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)為例,該系統(tǒng)以全球定位、3G通訊、網(wǎng)絡(luò)實時監(jiān)控、調(diào)度、管理為主,實現(xiàn)企業(yè)對小車進行現(xiàn)代化高級智能管理調(diào)度的監(jiān)控(如圖2所示),提高小車使用效率,降低運營成本,同時對車輛進行有效控制。
系統(tǒng)支持iPhone,Android,Windows Phone等智能手機上的實時位置、視頻監(jiān)控、雙向?qū)χv、軌跡回放等。
參考文獻
[1]周慧燦,張瓊.多線程技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸中的實現(xiàn)[J].湖南理工學(xué)院學(xué)報,2006(19).
[2]謝紅華,陸以勤,呂錦.基于3G無線網(wǎng)絡(luò)的高質(zhì)量實時視頻監(jiān)視系統(tǒng)的設(shè)計[J].計算機應(yīng)用研究,2007(24).
[3]王俊.3G移動通信系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)技術(shù)應(yīng)用研究[J].通信技術(shù),2011(03).
[4]王銘,倪平,王冬,等.基于3G網(wǎng)絡(luò)的遠程無線綜合監(jiān)控系統(tǒng)[J].電子技術(shù)應(yīng)用,2011(01).
〔編輯:劉曉芳〕endprint
3 系統(tǒng)工作原理
3G無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理為:①通過本地IP地址,預(yù)先設(shè)定代理程序的網(wǎng)絡(luò)位置;②借助無線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)功能,自動撥號,獲得IP地址,建立數(shù)據(jù)傳輸通道;③通過撥號獲得的IP,通過無線網(wǎng)絡(luò)和代理程序建立連接,開始傳輸數(shù)據(jù);④用戶通過“監(jiān)視器”軟件,登錄代理程序,可以觀看到遠端傳輸過來的圖像;⑤用戶通過“監(jiān)視器”軟件,登錄代理程序,可以雙向交互,控制云臺;⑥單個Agent代理程序可以支持幾十到上百個視頻服務(wù)器接入,接入的視頻服務(wù)器、無線網(wǎng)絡(luò)、代理程序三者結(jié)合為一體,相當于一個具有若干視頻的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器站點。
4 3G無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)勢
3G無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)有以下諸多優(yōu)勢:①覆蓋面廣。手機無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋率極高,幾乎不受山川、河流、橋梁道路等復(fù)雜地形和區(qū)域的限制。②部署方便。由于這些監(jiān)控點具有接入固網(wǎng)不方便(或費用太高)、突發(fā)性的特點,而使用無線3G 網(wǎng)絡(luò)無需網(wǎng)絡(luò)布線和架設(shè)天線。無線監(jiān)控系統(tǒng)幾乎可以部署在室外的任何地方,包括水體、崎嶇地帶、偏遠地方。前端編碼器或網(wǎng)絡(luò)攝像機,甚至手機,采取無線接入的方式,只需要在移動網(wǎng)絡(luò)覆蓋下,就能很方便、很簡易地搭建起監(jiān)控點。③高數(shù)據(jù)吞吐量??紤]到未來的WIFI和3G技術(shù)發(fā)展,無線網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬可高達6~200 Mbps。④可靠性高。充分利用網(wǎng)絡(luò)隧道、128位加密算法、防火墻/VPN、加密鎖、權(quán)限管理、安全認證、實時時鐘等技術(shù),保證監(jiān)控系統(tǒng)和錄像資料不被越權(quán)使用和破壞。高端無線傳輸系統(tǒng)可靠性高達99.999%的載波級,可以實現(xiàn)無中斷的安全傳輸。⑤成本低廉。線路租用成本低,中國移動對3G業(yè)務(wù)給予積極的支持,對每線包月費用進行優(yōu)惠,免除了遠距離網(wǎng)絡(luò)布線所造成的高昂費用。⑥監(jiān)控方便。方便使用、操作管理簡單,既可以安裝客戶端軟件,也可以直接通過WEB方式進行遠程監(jiān)控和遠程管理,圖形化界面??呻S時、隨地采用手機進行無線視頻監(jiān)控,不局限于預(yù)先安裝好監(jiān)控客戶端的某臺電腦。⑦業(yè)務(wù)多樣。無線視頻監(jiān)控不僅可以涵蓋所有固網(wǎng)監(jiān)控業(yè)務(wù),還可以開展各種移動業(yè)務(wù),比如移動執(zhí)法監(jiān)控、移動采訪等業(yè)務(wù)。⑧擴展性好。采用標準的組網(wǎng)方式,支持IP單播、組播功能,可以組成點對點的監(jiān)控系統(tǒng),也可以組成一個中心對各站點的系統(tǒng)。在網(wǎng)絡(luò)上可以設(shè)置多個分控圖像工作站,滿足多個用戶的需求。另外,還可以組成多級監(jiān)控系統(tǒng)。嵌入式的產(chǎn)品設(shè)計,每個視頻服務(wù)器都是一個獨立工作的站點,增加、減少一個站點,非常方便。系統(tǒng)具備無限的擴展性。
5 3G無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的案例
以小車視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)為例,該系統(tǒng)以全球定位、3G通訊、網(wǎng)絡(luò)實時監(jiān)控、調(diào)度、管理為主,實現(xiàn)企業(yè)對小車進行現(xiàn)代化高級智能管理調(diào)度的監(jiān)控(如圖2所示),提高小車使用效率,降低運營成本,同時對車輛進行有效控制。
系統(tǒng)支持iPhone,Android,Windows Phone等智能手機上的實時位置、視頻監(jiān)控、雙向?qū)χv、軌跡回放等。
參考文獻
[1]周慧燦,張瓊.多線程技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸中的實現(xiàn)[J].湖南理工學(xué)院學(xué)報,2006(19).
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[3]王俊.3G移動通信系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)技術(shù)應(yīng)用研究[J].通信技術(shù),2011(03).
[4]王銘,倪平,王冬,等.基于3G網(wǎng)絡(luò)的遠程無線綜合監(jiān)控系統(tǒng)[J].電子技術(shù)應(yīng)用,2011(01).
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3 系統(tǒng)工作原理
3G無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理為:①通過本地IP地址,預(yù)先設(shè)定代理程序的網(wǎng)絡(luò)位置;②借助無線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)功能,自動撥號,獲得IP地址,建立數(shù)據(jù)傳輸通道;③通過撥號獲得的IP,通過無線網(wǎng)絡(luò)和代理程序建立連接,開始傳輸數(shù)據(jù);④用戶通過“監(jiān)視器”軟件,登錄代理程序,可以觀看到遠端傳輸過來的圖像;⑤用戶通過“監(jiān)視器”軟件,登錄代理程序,可以雙向交互,控制云臺;⑥單個Agent代理程序可以支持幾十到上百個視頻服務(wù)器接入,接入的視頻服務(wù)器、無線網(wǎng)絡(luò)、代理程序三者結(jié)合為一體,相當于一個具有若干視頻的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器站點。
4 3G無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)勢
3G無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)有以下諸多優(yōu)勢:①覆蓋面廣。手機無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋率極高,幾乎不受山川、河流、橋梁道路等復(fù)雜地形和區(qū)域的限制。②部署方便。由于這些監(jiān)控點具有接入固網(wǎng)不方便(或費用太高)、突發(fā)性的特點,而使用無線3G 網(wǎng)絡(luò)無需網(wǎng)絡(luò)布線和架設(shè)天線。無線監(jiān)控系統(tǒng)幾乎可以部署在室外的任何地方,包括水體、崎嶇地帶、偏遠地方。前端編碼器或網(wǎng)絡(luò)攝像機,甚至手機,采取無線接入的方式,只需要在移動網(wǎng)絡(luò)覆蓋下,就能很方便、很簡易地搭建起監(jiān)控點。③高數(shù)據(jù)吞吐量。考慮到未來的WIFI和3G技術(shù)發(fā)展,無線網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬可高達6~200 Mbps。④可靠性高。充分利用網(wǎng)絡(luò)隧道、128位加密算法、防火墻/VPN、加密鎖、權(quán)限管理、安全認證、實時時鐘等技術(shù),保證監(jiān)控系統(tǒng)和錄像資料不被越權(quán)使用和破壞。高端無線傳輸系統(tǒng)可靠性高達99.999%的載波級,可以實現(xiàn)無中斷的安全傳輸。⑤成本低廉。線路租用成本低,中國移動對3G業(yè)務(wù)給予積極的支持,對每線包月費用進行優(yōu)惠,免除了遠距離網(wǎng)絡(luò)布線所造成的高昂費用。⑥監(jiān)控方便。方便使用、操作管理簡單,既可以安裝客戶端軟件,也可以直接通過WEB方式進行遠程監(jiān)控和遠程管理,圖形化界面??呻S時、隨地采用手機進行無線視頻監(jiān)控,不局限于預(yù)先安裝好監(jiān)控客戶端的某臺電腦。⑦業(yè)務(wù)多樣。無線視頻監(jiān)控不僅可以涵蓋所有固網(wǎng)監(jiān)控業(yè)務(wù),還可以開展各種移動業(yè)務(wù),比如移動執(zhí)法監(jiān)控、移動采訪等業(yè)務(wù)。⑧擴展性好。采用標準的組網(wǎng)方式,支持IP單播、組播功能,可以組成點對點的監(jiān)控系統(tǒng),也可以組成一個中心對各站點的系統(tǒng)。在網(wǎng)絡(luò)上可以設(shè)置多個分控圖像工作站,滿足多個用戶的需求。另外,還可以組成多級監(jiān)控系統(tǒng)。嵌入式的產(chǎn)品設(shè)計,每個視頻服務(wù)器都是一個獨立工作的站點,增加、減少一個站點,非常方便。系統(tǒng)具備無限的擴展性。
5 3G無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的案例
以小車視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)為例,該系統(tǒng)以全球定位、3G通訊、網(wǎng)絡(luò)實時監(jiān)控、調(diào)度、管理為主,實現(xiàn)企業(yè)對小車進行現(xiàn)代化高級智能管理調(diào)度的監(jiān)控(如圖2所示),提高小車使用效率,降低運營成本,同時對車輛進行有效控制。
系統(tǒng)支持iPhone,Android,Windows Phone等智能手機上的實時位置、視頻監(jiān)控、雙向?qū)χv、軌跡回放等。
參考文獻
[1]周慧燦,張瓊.多線程技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸中的實現(xiàn)[J].湖南理工學(xué)院學(xué)報,2006(19).
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[3]王俊.3G移動通信系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)技術(shù)應(yīng)用研究[J].通信技術(shù),2011(03).
[4]王銘,倪平,王冬,等.基于3G網(wǎng)絡(luò)的遠程無線綜合監(jiān)控系統(tǒng)[J].電子技術(shù)應(yīng)用,2011(01).
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