CN212055800U - 一种语音控制的汽车换挡系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及汽车技术领域，公开了一种语音控制的汽车换挡系统，包括开关单元、语音指令识别单元以及控制单元，语音指令识别单元用于接收和识别语音指令，并将其传递给控制单元；控制单元连有驱动装置，驱动装置传动连接有用于覆盖并接触电子旋钮挡杆的转动件，电子旋钮挡杆的侧边缘贯穿开设有挡位槽，挡位槽的开口方向远离电子旋钮挡杆的中心，挡位槽的长度方向与电子旋钮挡杆的轴心线平行，转动件上开设有与挡位槽对应的换挡槽，换挡槽的形状与挡位槽的形状适配，挡位槽内滑移连接有换挡块；换挡槽内设有调节换挡块在换挡槽内位置或挡位槽内位置的调节装置，换挡块的位置既能实现模式的转换，又参与执行模式内的动作。

Description

一种语音控制的汽车换挡系统

技术领域

本实用新型涉及汽车技术领域，尤其是涉及一种语音控制的汽车换挡系统。

背景技术

汽车换挡是指变速器，用于转变发动机曲轴的转矩及转速，以适应汽车在起步、加速、行驶以及克服各种道路阻碍等不同行驶条件下对驱动车轮牵引力及车速不同要求的需要。

挡位就是以不同的功率来驱使汽车行驶的动力，根据物理公式P=FV,输出功率恒定的话，速度越快，推力越小。F是受到V制约的。在低速的时候，牵引力大，速度确实是要加快，但是随着速度的加快，牵引力就逐渐变小。速度越快，空气阻力和道路阻力都越来越大。阻力增加，牵引力下降，所以挂挡就是改变牵引力的手段。由于路况会在汽车行进的过程中变化，驾驶员会在汽车行进的过程中不断地通过挡杆进行换挡。

随着汽车技术的发展，汽车的挡杆也换成的旋钮，旋钮上设有指针，指针对应的位置不同，汽车会对应有不同的挡位。语音控制换挡技术也发展起来，一般的，都是语音控制变速箱控制芯片直接换挡，不会涉及到旋钮。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：现有的语音控制换挡不会涉及到旋钮，因此手动换挡前需要先用手操作界面以关闭语音控制换挡，操作步骤繁琐。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的之一是提供一种语音控制与手动控制能快速切换的汽车换挡系统。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种语音控制的汽车换挡系统，包括开关单元、语音指令识别单元以及控制单元，所述开关单元用于控制所述语音指令识别单元与所述控制单元的开启和关闭，所述语音指令识别单元用于接收和识别语音指令，并将其传递给所述控制单元；

所述控制单元控制连接有驱动装置，所述驱动装置传动连接有用于覆盖并接触电子旋钮挡杆的转动件，所述电子旋钮挡杆的侧边缘贯穿开设有挡位槽，所述挡位槽的开口方向远离所述电子旋钮挡杆的中心，所述挡位槽的长度方向与所述电子旋钮挡杆的轴心线平行，所述转动件上开设有与所述挡位槽对应的换挡槽，所述换挡槽的形状与所述挡位槽的形状适配，所述挡位槽内滑移连接有换挡块，所述换挡块的体积小于所述换挡槽的容积或者小于所述挡位槽的容积，所述换挡块在所述换挡槽或所述挡位槽内滑动；

所述换挡槽内设有调节所述换挡块在所述换挡槽内位置或所述挡位槽内位置的调节装置，所述调节装置受控连接于所述控制单元，所述换挡块位于所述挡位槽与所述换挡槽之间处于语音换挡模式，所述控制单元控制所述驱动装置带动所述转动件，所述转动件通过所述换挡块带动所述电子旋钮挡杆；所述调节装置将所述换挡块完全限制在所述挡位槽内或者所述换挡槽内为手动换挡模式。

通过采用上述技术方案，开关单元用于控制语音指令识别单元与控制单元的开启和关闭，语音指令识别单元用于接收和识别语音指令，并将其传递给控制单元，控制单元根据指令控制调节装置让换挡块滑动于挡位槽与换挡槽之间，实现语音换挡模式与手动换挡模式之间的快速转换；处于语音换挡模式时，控制单元控制通过驱动装置驱动转动件，转动件通过换挡块带动电子旋钮挡杆，换挡块的位置既能实现模式的转换，又参与执行模式内的动作。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述调节装置包括固定连接在所述换挡槽内壁与所述挡位槽内壁的多个电磁吸附件，所述电磁吸附件受控连接于所述控制单元，且排列呈直线，所述换挡块为金属块以用于被所述电磁吸附件吸附；

所述换挡块的体积小于所述换挡槽的容积且小于所述挡位槽的容积；

相邻所述电磁吸附件之间设有用于检测所述换挡块是否通过的距离探测件，所述距离探测件与所述控制单元电连接，用于向所述控制单元发送代表距离变化的电信号。

通过采用上述技术方案，多个电磁吸附件实现换挡块的移动，距离探测件实现对换挡块位置的测量，让控制单元实现手动换挡模式与语音换挡模式的转换。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述调节装置包括固定连接在所述挡位槽内的第一喷气件，所述第一喷气件用于将所述换挡块吹入所述换挡槽，所述第一喷气件受控连接于所述控制单元；

所述换挡块的体积小于所述挡位槽的容积，但不小于所述换挡槽的容积。

通过采用上述技术方案，第一喷气件实现换挡块的移动，实现手动换挡模式与语音换挡模式的转换。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述换挡槽的内壁固定连接有软质的阻力层，所述阻力层用于夹紧所述换挡块使所述换挡块在所述换挡槽内的位置固定，所述换挡槽内设有用于将所述换挡块吹入所述换挡槽的第二喷气件，所述第二喷气件受控连接于所述控制单元。

通过采用上述技术方案，换挡块进入到换挡槽内后被阻力层夹住不动，保持语音换挡模式，第二喷气件将换挡块吹入挡位槽，实现从语音换挡模式到手动换挡模式的转换。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述调节装置包括固定连接在所述挡位槽内的推动件，所述推动件用于将所述挡位槽内的所述换挡块推入所述换挡槽内，所述推动件不伸入所述换挡槽。

通过采用上述技术方案，推动件实现换挡块的移动，实现手动换挡模式与语音换挡模式的转换。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述控制单元控制连接有提示开关，所述提示开关电连接有语音提示单元。

通过采用上述技术方案，语音提示单元可以提示换挡结果。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述提示开关受控连接于所述距离探测件，所述提示开关为常开并响应于所述距离探测件的电信号脉冲而闭合。

通过采用上述技术方案，使用语音提示单元指示换挡块的动作过程，让驾驶员知晓语音换挡模式的过程，也能利于在语音换挡模式动作故障后分析故障原因。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述控制单元根据语音指令匹配多个换挡操作中的一个所述换挡操作，多个所述换挡操作对应手动操作挡位的操作，每个所述换挡操作一一对应有所述挡位槽。

通过采用上述技术方案，多个挡位槽可以让手动换挡模式进入语音换挡模式后，无需复位驱动装置与转动件就能继续执行语音换挡模式。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述控制单元接收多个距离探测件的电信号，其中有脉冲的电信号代表所述换挡块经过所述距离探测件，所述控制单元匹配出发出内含脉冲电信号的所述距离探测件的位置，即得到所述换挡块的位置；

所述控制单元控制需要吸附所述换挡块的下一个所述电磁吸附件通电，控制正在吸附所述换挡块的电磁吸附件断电，让所述换挡块移动到下一所述电磁吸附件处，并被下一所述距离探测件探测到；

所述换挡块位于所述挡位槽与所述换挡槽之间处于语音换挡模式，所述控制单元控制所述驱动装置带动所述转动件，所述转动件通过所述换挡块带动所述电子旋钮挡杆。

通过采用上述技术方案，控制单元实现使用电磁吸附件与距离探测件对语音换挡的操作以及换挡模式的选择。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述控制单元控制所述第一喷气件将所述换挡块吹入所述换挡槽，所述换挡块位于所述挡位槽与所述换挡槽之间并处于语音换挡模式，所述控制单元控制所述驱动装置带动所述转动件，所述转动件通过所述换挡块带动所述电子旋钮挡杆；

完成换挡后，所述第二喷气件将所述换挡块吹入所述挡位槽，进入手动换挡模式。

通过采用上述技术方案，控制单元实现使用第一喷气件与第二喷气件对语音换挡的操作以及换挡模式的选择。

综上所述，本实用新型包括以下至少一种有益技术效果：

(1)通过设置换挡块，语音指令识别单元用于接收和识别语音指令，并将其传递给控制单元，控制单元根据指令控制调节装置让换挡块滑动于挡位槽与换挡槽之间，实现语音换挡模式与手动换挡模式之间的快速转换，换挡块的位置既能实现模式的转换，又参与执行模式内的动作，从而将换挡步骤与模式切换步骤由一个部件联动起来，减少语音控制换挡的操作步骤，方便快捷。

(2)通过设置电磁吸附件与距离探测件，让调节装置实现对换挡块位置的调节与测量，让控制单元实现手动换挡模式与语音换挡模式的转换，还能监控换挡块实时工作的状态。

附图说明

图1为本实用新型的系统框图；

图2为本实用新型实施例一的整体结构示意图；

图3为本实用新型实施例一展示换挡块的转动件截面示意图；

图4为本实用新型实施例二展示换挡块的转动件截面示意图；

图5为图4的A部放大示意图；

图6为本实用新型实施例三展示换挡块的转动件截面示意图。

附图标记：1、开关单元；2、语音指令识别单元；3、控制单元；4、驱动装置；5、转动件；6、电子旋钮挡杆；7、挡位槽；8、换挡槽；9、换挡块；10、电磁吸附件；11、距离探测件；12、提示开关；13、语音提示单元；14、第一喷气件；141、气泵；142、电磁阀；143、喷嘴；15、阻力层；16、第二喷气件；17、推动件；18、伸缩杆。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型进行详细描述。

参照图1与图2，为本实用新型公开的一种语音控制的汽车换挡系统，包括开关单元1、语音指令识别单元2以及控制单元3。开关单元1可为设置在汽车方向盘上的物理按键，优选为自锁按钮，开关单元1的串联在汽车弱电电源与其它单元之间，用于控制其它单元的通电状态。开关单元1用于控制语音指令识别单元2与控制单元3的开启和关闭，语音指令识别单元2用于接收和识别语音指令，并将其传递给控制单元3。语音指令识别单元2采用现有技术中的语音识别IC，或者是在线调用语音识别程序库的芯片IC，如“科大讯飞”等提供固定语音转文字的程序调用API，控制单元3可采用单片机、PLC或者FFPGA等控制计算单元。

控制单元3控制连接有驱动装置4，驱动装置4可选用固定连接在车内的步进电机，步进电机内置现有技术中常用的驱动电路，驱动装置4传动连接有用于覆盖并接触电子旋钮挡杆6的转动件5。电子旋钮挡杆6与转动件5的形状相同，均为扁圆柱状，转动件5与步进电机的转动轴固定连接，转动件5远离步进电机的一面与电子旋钮挡杆6接触，也可抵接，转动件5转动后仅靠摩擦力无法带动电子旋钮挡杆6。电子旋钮挡杆6的侧边缘贯穿开设有长度方向竖直的挡位槽7，挡位槽7的开口方向远离电子旋钮挡杆6的中心，挡位槽7的长度方向与电子旋钮挡杆6的轴心线平行。挡位槽7优选为大致圆柱形，其贯穿电子旋钮挡杆6的侧边，电子旋钮挡杆6被贯穿后形成开口。转动件5上开设有与挡位槽7对应的换挡槽8，换挡槽8的形状与挡位槽7的形状适配或相同，挡位槽7内滑移连接有圆柱状的换挡块9，换挡块9的体积小于换挡槽8的容积或者小于挡位槽7的容积，换挡块9在换挡槽8或挡位槽7内滑动。换挡块9无法从电子旋钮挡杆6被贯穿后形成的开口处离开电子旋钮挡杆6，驾驶员可通过开口看到换挡块9的位置即工作状态，开口还能增加驾驶员手动操作电子旋钮挡杆6的手感与摩擦力。

换挡槽8内设有调节换挡块9位置的调节装置，调节装置使换挡块9在换挡槽8内与挡位槽7内滑动并定位。换挡块9位于挡位槽7与换挡槽8之间处于语音换挡模式，控制单元3控制驱动装置4带动转动件5，转动件5通过换挡块9带动电子旋钮挡杆6，调节装置将换挡块9完全限制在挡位槽7内或者换挡槽8内为手动换挡模式。如图2与图3所示，调节装置受控连接于控制单元3，调节装置包括固定连接在换挡槽8内壁与挡位槽7内壁的多个电磁吸附件10，电磁吸附件10可采用现有技术中的直流电磁铁，直流电磁铁一个磁极朝向槽内，另一个磁极反向于槽。多个直流电磁铁的姿态相同且同一端部的磁极极性相同。电磁吸附件10受控连接于控制单元3，且排列呈竖直的直线，换挡块9为金属块以用于被电磁吸附件10吸附。换挡块9的体积小于换挡槽8的容积且小于挡位槽7的容积，相邻电磁吸附件10之间设有用于检测换挡块9是否通过的距离探测件11，距离探测件11优选为光电距离传感器，也可采用不被直流电磁铁干扰的磁性距离传感器。距离探测件11与控制单元3电连接，用于向控制单元3发送代表距离变化的电信号，电信号中含有脉冲，即代表距离变化，即代表换挡块9经过距离探测件11。若电信号中含有脉冲的上升沿或者下降沿，也代表距离变化，代表换挡块9靠近距离探测件11或者远离距离探测件11。电磁吸附件10以及距离探测件11均具有编号且编号唯一。

控制单元3控制连接有提示开关12，提示开关12为电子开关，例如场效应管、三极管或者固态继电器，提示开关12串联电连接有语音提示单元13，语音提示单元13采用语音播放IC与扬声器的组合，用于播放设定好的语音提示。提示开关12受控连接于距离探测件11，提示开关12为常开并响应于距离探测件11的电信号脉冲而闭合，控制单元3检测到电信号脉冲后控制提示开关12动作，让语音提示单元13通电播放语音提示。语音提示单元13可以提示换挡结果，还可以使用语音提示单元13指示换挡块9的动作过程，让驾驶员知晓语音换挡模式的过程，也能利于在语音换挡模式动作故障后分析故障原因。

控制单元3根据语音指令匹配多个换挡操作中的一个换挡操作，多个换挡操作对应手动操作挡位的操作，每个换挡操作一一对应有挡位槽7。多个挡位槽7可以让手动换挡模式进入语音换挡模式后，无需复位驱动装置4与转动件5就能继续执行语音换挡模式。多个换挡操作可对应有升一挡、降一挡、倒车挡、驻车挡以及空挡。

控制单元3接收多个距离探测件11的电信号，其中有脉冲的电信号代表换挡块9经过距离探测件11，控制单元3匹配出发出内含脉冲电信号的距离探测件11的位置，即得到换挡块9的位置。控制单元3控制需要吸附换挡块9的下一个电磁吸附件10通电，控制正在吸附换挡块9的电磁吸附件10断电，让换挡块9移动到下一电磁吸附件10处，并被下一距离探测件11探测到。换挡块9位于挡位槽7与换挡槽8之间处于语音换挡模式，控制单元3控制驱动装置4带动转动件5，转动件5通过换挡块9带动电子旋钮挡杆6。控制单元3实现使用电磁吸附件10与距离探测件11对语音换挡的操作以及换挡模式的选择。

本实施例的实施原理为：开关单元1用于控制语音指令识别单元2与控制单元3的开启和关闭，语音指令识别单元2用于接收和识别语音指令，并将其传递给控制单元3，控制单元3根据指令控制调节装置让换挡块9滑动于挡位槽7与换挡槽8之间，实现语音换挡模式与手动换挡模式之间的快速转换。换挡块9位于挡位槽7与换挡槽8之间处于语音换挡模式，换挡块9被完全限制在挡位槽7内或者换挡槽8内为手动换挡模式。处于语音换挡模式时，控制单元3根据接收到的语音指令匹配出要执行的动作，然后控制通过驱动装置4驱动转动件5，转动件5通过换挡块9带动电子旋钮挡杆6。处于手动换挡模式时，转动件5不会带动电子旋钮挡杆6，驾驶员手动旋转电子旋钮挡杆6时，也不会带动转动件5。换挡块9的位置既能实现模式的转换，又参与执行模式内的动作。多个电磁吸附件10实现换挡块9的移动，距离探测件11实现对换挡块9位置的测量，让控制单元3实现手动换挡模式与语音换挡模式的转换。换挡块9的位置既能实现模式的转换，又参与执行模式内的动作，从而将换挡步骤与模式切换步骤由一个部件联动起来，减少语音控制换挡的操作步骤，方便快捷。

实施例二：

参照图4与图5，为本实用新型公开的一种语音控制的汽车换挡系统，与实施例一的区别在于，调节装置包括固定连接在挡位槽7内的第一喷气件14，第一喷气件14为串联的气泵141、电磁阀142与喷嘴143，气泵141内有储气罐，电磁阀142受控连接于控制单元3，控制单元3让电磁阀142通电后，电磁阀142打开气路，喷嘴143喷出的气体可以吹走换挡块9。第一喷气件14用于将换挡块9吹入换挡槽8，第一喷气件14受控连接于控制单元3，换挡块9的体积小于挡位槽7的容积，但不小于换挡槽8的容积。换挡槽8的内壁胶粘有软质橡胶制成的阻力层15，换挡块9进入换挡槽8内后会被阻力层15夹紧，换挡块9被夹紧后在换挡槽8内的位置固定。换挡槽8内设有用于将换挡块9吹入换挡槽8的第二喷气件16，第二喷气件16的结构与第一喷气件14相同，第二喷气件16的电磁阀142受控连接于控制单元3。

本实施例的实施原理为：控制单元3实现使用第一喷气件14与第二喷气件16对语音换挡的操作以及换挡模式的选择，第一喷气件14实现换挡块9的移动，实现手动换挡模式与语音换挡模式的转换，控制单元3控制第一喷气件14将换挡块9吹入换挡槽8，换挡块9位于挡位槽7与换挡槽8之间，处于语音换挡模式，控制单元3控制驱动装置4带动转动件5，转动件5通过换挡块9带动电子旋钮挡杆6，完成换挡后，第二喷气件16将换挡块9吹入挡位槽7，进入手动换挡模式。换挡块9进入到换挡槽8内后被阻力层15夹住不动，保持语音换挡模式，第二喷气件16将换挡块9吹入挡位槽7，实现从语音换挡模式到手动换挡模式的转换。

实施例三：

参照图6，为本实用新型公开的一种语音控制的汽车换挡系统，与实施例一的区别在于，调节装置包括螺栓连接在挡位槽7内的推动件17，推动件17可采用具有伸缩杆18的电缸，受控连接于控制单元3，电缸的伸缩杆18用于将挡位槽7内的换挡块9推入换挡槽8内，伸缩杆18不伸入换挡槽8。推动件17实现换挡块9的移动，实现手动换挡模式与语音换挡模式的转换。伸缩杆18将换挡块9顶在挡位槽7与换挡槽8之间，处于语音换挡模式，控制单元3控制驱动装置4带动转动件5，转动件5通过换挡块9带动电子旋钮挡杆6，完成换挡后，伸缩杆18缩回使换挡块9因自重复位或伸缩杆18将换挡块9完全顶入换挡槽8，进入手动换挡模式，还让换挡块9更换换挡槽8与挡位槽7。

本具体实施方式的实施例均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种语音控制的汽车换挡系统，包括开关单元（1）、语音指令识别单元（2）以及控制单元（3），所述开关单元（1）用于控制所述语音指令识别单元（2）与所述控制单元（3）的开启和关闭，所述语音指令识别单元（2）用于接收和识别语音指令，并将其传递给所述控制单元（3）；

其特征在于，所述控制单元（3）控制连接有驱动装置（4），所述驱动装置（4）传动连接有用于覆盖并接触电子旋钮挡杆（6）的转动件（5），所述电子旋钮挡杆（6）的侧边缘贯穿开设有挡位槽（7），所述挡位槽（7）的开口方向远离所述电子旋钮挡杆（6）的中心，所述挡位槽（7）的长度方向与所述电子旋钮挡杆（6）的轴心线平行，所述转动件（5）上开设有与所述挡位槽（7）对应的换挡槽（8），所述换挡槽（8）的形状与所述挡位槽（7）的形状适配，所述挡位槽（7）内滑移连接有换挡块（9），所述换挡块（9）的体积小于所述换挡槽（8）的容积或者小于所述挡位槽（7）的容积，所述换挡块（9）在所述换挡槽（8）或所述挡位槽（7）内滑动；

所述换挡槽（8）内设有调节所述换挡块（9）在所述换挡槽（8）内位置或所述挡位槽（7）内位置的调节装置，所述调节装置受控连接于所述控制单元（3），所述换挡块（9）位于所述挡位槽（7）与所述换挡槽（8）之间处于语音换挡模式，所述控制单元（3）控制所述驱动装置（4）带动所述转动件（5），所述转动件（5）通过所述换挡块（9）带动所述电子旋钮挡杆（6）；所述调节装置将所述换挡块（9）完全限制在所述挡位槽（7）内或者所述换挡槽（8）内为手动换挡模式。

2.根据权利要求1所述的语音控制的汽车换挡系统，其特征在于，所述调节装置包括固定连接在所述换挡槽（8）内壁与所述挡位槽（7）内壁的多个电磁吸附件（10），所述电磁吸附件（10）受控连接于所述控制单元（3），且排列呈直线，所述换挡块（9）为金属块以用于被所述电磁吸附件（10）吸附；

所述换挡块（9）的体积小于所述换挡槽（8）的容积且小于所述挡位槽（7）的容积；

相邻所述电磁吸附件（10）之间设有用于检测所述换挡块（9）是否通过的距离探测件（11），所述距离探测件（11）与所述控制单元（3）电连接，用于向所述控制单元（3）发送代表距离变化的电信号。

3.根据权利要求1所述的语音控制的汽车换挡系统，其特征在于，所述调节装置包括固定连接在所述挡位槽（7）内的第一喷气件（14），所述第一喷气件（14）用于将所述换挡块（9）吹入所述换挡槽（8），所述第一喷气件（14）受控连接于所述控制单元（3）；

所述换挡块（9）的体积小于所述挡位槽（7）的容积，但不小于所述换挡槽（8）的容积。

4.根据权利要求3所述的语音控制的汽车换挡系统，其特征在于，所述换挡槽（8）的内壁固定连接有软质的阻力层（15），所述阻力层（15）用于夹紧所述换挡块（9）使所述换挡块（9）在所述换挡槽（8）内的位置固定，所述换挡槽（8）内设有用于将所述换挡块（9）吹入所述换挡槽（8）的第二喷气件（16），所述第二喷气件（16）受控连接于所述控制单元（3）。

5.根据权利要求1所述的语音控制的汽车换挡系统，其特征在于，所述调节装置包括固定连接在所述挡位槽（7）内的推动件（17），所述推动件（17）用于将所述挡位槽（7）内的所述换挡块（9）推入所述换挡槽（8）内，所述推动件（17）不伸入所述换挡槽（8）。

6.根据权利要求2所述的语音控制的汽车换挡系统，其特征在于，所述控制单元（3）控制连接有提示开关（12），所述提示开关（12）电连接有语音提示单元（13）。

7.根据权利要求6所述的语音控制的汽车换挡系统，其特征在于，所述提示开关（12）受控连接于所述距离探测件（11），所述提示开关（12）为常开并响应于所述距离探测件（11）的电信号脉冲而闭合。

8.根据权利要求1所述的语音控制的汽车换挡系统，其特征在于，所述控制单元（3）根据语音指令匹配多个换挡操作中的一个所述换挡操作，多个所述换挡操作对应手动操作挡位的操作，每个所述换挡操作一一对应有所述挡位槽（7）。

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