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單元七通信系統(tǒng)及大數(shù)據(jù)平臺(tái)匯報(bào)人:優(yōu)品PPTFreshbusinessgeneraltemplateApplicabletoenterpriseintroduction,summaryreport,salesmarketing,chartdata目錄CONTENT01無(wú)線通信系統(tǒng)的組成與分類02通信技術(shù)03藍(lán)牙技術(shù)04ZigBee技術(shù)05Wi-Fi技術(shù)06RFID技術(shù)07智能網(wǎng)聯(lián)汽車大數(shù)據(jù)平臺(tái)學(xué)習(xí)目標(biāo)LearningObjectives3了解無(wú)線通信系統(tǒng)的定義、組成與分類,短距離無(wú)線通信的分類。掌握V2X通信的定義、要求和在智能網(wǎng)聯(lián)汽車上的應(yīng)用場(chǎng)景。了解藍(lán)牙通信的定義、特點(diǎn)和應(yīng)用。了解ZigBee技術(shù)的定義、網(wǎng)絡(luò)組成、特點(diǎn)和應(yīng)用。了解WI-FI技術(shù)的定義、網(wǎng)絡(luò)組成、特點(diǎn)和應(yīng)用。了解RFID技術(shù)的定義、網(wǎng)絡(luò)組成、特點(diǎn)和應(yīng)用。了解智慧交通大數(shù)據(jù)平臺(tái)組成、功能及關(guān)鍵技術(shù)的特點(diǎn)及應(yīng)用。通過(guò)美國(guó)和日本推行的DSRC與我國(guó)的LTE-V這兩種實(shí)現(xiàn)V2X的不同通信技術(shù)路線,強(qiáng)化科技強(qiáng)國(guó)理念,激發(fā)學(xué)生的道路自信、文化自信和制度自信。7.1無(wú)線通信系統(tǒng)的組成與分類一、無(wú)線通信系統(tǒng)的組成

無(wú)線通信系統(tǒng)一般由發(fā)射設(shè)備、傳輸介質(zhì)和接收設(shè)備組成,其中傳輸介質(zhì)為電磁波、發(fā)射設(shè)備和接收設(shè)備上需要安裝天線,完成電磁波的發(fā)射與接收。

發(fā)射設(shè)備是將原始的信號(hào)源轉(zhuǎn)換成適合在給定傳輸介質(zhì)上傳輸?shù)男盘?hào),其中包括調(diào)制、頻率變換、功率放大等。調(diào)制器將低頻信號(hào)加到高頻載波信號(hào)上,頻率變換器進(jìn)一步將信號(hào)變換成發(fā)射電波所需要的頻率(如短波頻率、微波頻率等),經(jīng)功率放大器放大后,在通過(guò)天線發(fā)射出去進(jìn)行傳輸。

接收設(shè)備是將收到的信號(hào)還原成原來(lái)的信息送至接收端。接收設(shè)備把天線接收下來(lái)的射頻載波信號(hào)、經(jīng)過(guò)信號(hào)放大、頻率變換,最后經(jīng)過(guò)解調(diào)的過(guò)程再將原始信息恢復(fù)出來(lái),完成無(wú)線通信。7.1無(wú)線通信系統(tǒng)的組成與分類二、無(wú)線通信系統(tǒng)的分類

無(wú)線通信系統(tǒng)可以按傳輸信號(hào)形式、無(wú)線終端狀態(tài)、電磁波波長(zhǎng)、傳輸方式和通信距離等進(jìn)行分類。(1)根據(jù)傳輸信號(hào)形式分類1)模擬無(wú)線通信系統(tǒng)。2)數(shù)字無(wú)線通信系統(tǒng)。(2)根據(jù)無(wú)線終端狀態(tài)分類1)固定無(wú)線通信系統(tǒng)。2)移動(dòng)無(wú)線通信系統(tǒng)。(3)根據(jù)電磁波波長(zhǎng)分類根據(jù)電磁波的波長(zhǎng)不同,無(wú)線通信系統(tǒng)可以分為長(zhǎng)波無(wú)線通信系統(tǒng)、中波無(wú)線通信系統(tǒng)、短波無(wú)線通信系統(tǒng)、超短波無(wú)線通信系統(tǒng)、微波無(wú)線通信系統(tǒng)等。(4)根據(jù)傳輸方式分類

1)紅外通信系統(tǒng)。2)可見(jiàn)光通信系統(tǒng)。3)微波中繼通信系統(tǒng)。4)衛(wèi)星通信系統(tǒng)。(5)根據(jù)通信距離分類根據(jù)通信距離,無(wú)線通信系統(tǒng)可以分為短距離無(wú)線通信系統(tǒng)和遠(yuǎn)距離無(wú)線通信系統(tǒng)。7.2通信技術(shù)(一)DSRC通信技術(shù)DSRC專用短程通信(DedicatedShortRangeCommunication,簡(jiǎn)稱DSRC)是一種高效的無(wú)線通信技術(shù)。例如高速路中的ETC專用通道,其原理就是利用的DSRC技術(shù)。它是實(shí)現(xiàn)車輛身份識(shí)別,電子扣費(fèi),實(shí)現(xiàn)不停車、免取卡,建立無(wú)人值守車輛通道的關(guān)鍵。另外,在小區(qū)停車場(chǎng)遇見(jiàn)的電子攔路口也有與之相同的技術(shù)應(yīng)用。其特點(diǎn)是對(duì)短程(數(shù)十米的距離)中高速行駛的車輛進(jìn)行識(shí)別和連接,它可以實(shí)現(xiàn)小范圍內(nèi)圖像、語(yǔ)音和數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí),準(zhǔn)確和可靠的雙向傳輸,將車輛和道路有機(jī)連接。其技術(shù)是比較成熟的、穩(wěn)定的,也是當(dāng)前被廣泛認(rèn)可的。7.2通信技術(shù)(二)LTE-V通信技術(shù)進(jìn)入21世紀(jì)后,蜂窩移動(dòng)通信得到了快速的發(fā)展,也就所使用的手機(jī)通信。開(kāi)始將蜂窩通信技術(shù)(Cellualar),就像是手機(jī)連入3G/4G一樣,這種技術(shù)應(yīng)用于車聯(lián)網(wǎng)通信。目前最主流的蜂窩通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是4GLTE。LTE-V是給車聯(lián)網(wǎng)量身定制的LTE。LTE-V依托于現(xiàn)有的LTE基站,避免了重復(fù)建設(shè),而且工作距離遠(yuǎn)比DSRC大,提供了更高的帶寬,更高的傳輸速率,更大的覆蓋范圍。DSRC和LTE-V的競(jìng)爭(zhēng)激烈,二者都希望成為主流的車輛網(wǎng)通信標(biāo)準(zhǔn)。目前,我國(guó)傾向于采用LTE-V。與DSRC標(biāo)準(zhǔn)相比,LTE-V在覆蓋范圍、部署成本、安全性及持續(xù)演進(jìn)性等方面更與優(yōu)勢(shì)。隨著移動(dòng)通信技術(shù)的進(jìn)步,車聯(lián)網(wǎng)對(duì)更高可靠性、更低時(shí)延的需求越來(lái)越迫切,而DSRC技術(shù)未能滿足全程覆蓋、盈利模式、容量及安全的需求。7.2通信技術(shù)(三)通信技術(shù)移動(dòng)通信是指通信的雙方至少有一方在運(yùn)動(dòng)中實(shí)現(xiàn)通信的方式,包括移動(dòng)臺(tái)與固定臺(tái)之間、移動(dòng)臺(tái)與移動(dòng)臺(tái)之間、移動(dòng)臺(tái)與用戶之間的通信。由移動(dòng)臺(tái)(MS)、基站子系統(tǒng)(BSS)、移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心(MSC)等組成。7.3藍(lán)牙技術(shù)(一)藍(lán)牙技術(shù)定義

藍(lán)牙是一種支持設(shè)備之間進(jìn)行短距離無(wú)線通信的技術(shù),它能在包括移動(dòng)電話、掌上電腦、無(wú)線耳機(jī)、筆記本電腦、智能汽車、相關(guān)外設(shè)等眾多設(shè)備之間進(jìn)行無(wú)線信息交互,利用藍(lán)牙技術(shù)能夠有效地簡(jiǎn)化移動(dòng)通信終端設(shè)備之間的通信,也能夠簡(jiǎn)化設(shè)備與因特網(wǎng)(Internet)之間的通信,數(shù)據(jù)傳輸變得更加迅速高效,為無(wú)線通信拓寬道路。藍(lán)牙采用分散式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及快跳頻和短包技術(shù),支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)及點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信。工作在全球通用的2.4GHzISM(即工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué))頻段,采用時(shí)分雙工傳輸方案實(shí)現(xiàn)全雙工傳輸。(二)藍(lán)牙系統(tǒng)組成

藍(lán)牙系統(tǒng)一般由無(wú)線單元、鏈路控制(固件)單元、鏈路管理(軟件)單元和軟件(協(xié)議棧)單元四個(gè)功能單元組成。7.3藍(lán)牙技術(shù)(三)藍(lán)牙技術(shù)特點(diǎn)藍(lán)牙技術(shù)具有以下特點(diǎn)。(1)全球范圍適用。(2)通信距離為0.l~l0m,發(fā)射功率l00MW時(shí)可以達(dá)到100m。(3)同時(shí)可傳輸語(yǔ)音和數(shù)據(jù)。(4)可以建立臨時(shí)性的對(duì)等連接。(5)抗干擾能力強(qiáng)。(6)藍(lán)牙模塊體積很小,便于集成。(7)功耗低。(8)接口標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)放。(9)成本低。(四)藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)目前,藍(lán)牙技術(shù)已經(jīng)過(guò)8個(gè)版本的更新,分別為1.1、1.2、2.0、2.1、3.0、4.0、4.1、4.2版本。7.3藍(lán)牙技術(shù)(五)藍(lán)牙技術(shù)應(yīng)用

藍(lán)牙技術(shù)的實(shí)質(zhì)是建立通用的無(wú)線接口及其控制軟件的開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn),使計(jì)算機(jī)和通信進(jìn)一步結(jié)合,使不同廠家生產(chǎn)的便攜式設(shè)備在沒(méi)有電纜或電線連接的情況下,能在短距離內(nèi)互聯(lián)。

藍(lán)牙技術(shù)主要有三方面的應(yīng)用,即外圍設(shè)備互聯(lián),個(gè)人局域網(wǎng)(PAM),語(yǔ)音/數(shù)據(jù)接入。外圍設(shè)備互聯(lián)是指將各種設(shè)備通過(guò)藍(lán)牙鏈路連接到主機(jī);個(gè)人局域網(wǎng)主要用于個(gè)人網(wǎng)絡(luò)和信息的共享;語(yǔ)音/數(shù)據(jù)接入是將一臺(tái)計(jì)算機(jī)通過(guò)安全的無(wú)線鏈路連接到廣域網(wǎng)。7.4ZigBee技術(shù)(一)ZigBee技術(shù)定義

ZigBee技術(shù)是一種短距離雙向無(wú)線通信技術(shù),主要用于距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸以及典型的有周期性數(shù)據(jù)、間歇性數(shù)據(jù)和低反應(yīng)時(shí)間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用。ZigBee技術(shù)是一種低速短距離傳輸?shù)臒o(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。ZigBcc協(xié)議從下到上分別為物理層(PHY)、媒體訪問(wèn)控制層(MAC)、傳輸層(TL)、網(wǎng)絡(luò)層(NWK)、應(yīng)用層(APL)等。其中物理層和媒體訪問(wèn)控制層遵循IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。ZigBee是一種無(wú)線連接技術(shù),可工作在2.4GHz(全球流行)、868MHz(歐洲流行)和915MHz(美國(guó)流行)3個(gè)頻段上,分別具有最高250kbit/、20kbit/s和40kbit/s的傳輸速率;不同頻段可使用的信道分別為16個(gè)、1個(gè)和10個(gè);它的傳輸距離一般在10~100m的范圍內(nèi)。7.4ZigBee技術(shù)(二)ZigBee網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)ZigBee支持三種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),即星形網(wǎng)、對(duì)等網(wǎng)和混合網(wǎng)。

在ZigBee網(wǎng)絡(luò)中存在三種邏輯設(shè)備類型——協(xié)調(diào)器、路由器和終端設(shè)備。ZigBee網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)協(xié)調(diào)器以及多個(gè)路由器和多個(gè)終端設(shè)備組成。7.4ZigBee技術(shù)(三)ZigBee技術(shù)特點(diǎn)ZigBee是一種無(wú)線連接,可工作在2.4GHz(全球流行)、868MHz(歐洲流行)和915MHz(美國(guó)流行)3個(gè)頻段上,分別具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的傳輸速率,它的傳輸距離在10-75m的范圍內(nèi),但可以繼續(xù)增加。作為一種無(wú)線通信技術(shù),ZigBee具有如下特點(diǎn):(1)低功耗:(2)成本低:

(3)時(shí)延短:(4)網(wǎng)絡(luò)容量大:(5)可靠:(6)安全(四)ZigBee技術(shù)應(yīng)用

隨著ZigBee技術(shù)的進(jìn)一步完善,基于ZigBee技術(shù)的產(chǎn)品正逐漸被開(kāi)發(fā)。采用ZigBee技術(shù)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用領(lǐng)域有數(shù)字家庭領(lǐng)域、工業(yè)領(lǐng)域、智能交通領(lǐng)域等。7.5Wi-Fi技術(shù)(一)Wi-Fi技術(shù)定義Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(WirelessFidelity)是基于IEEE802.1b標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線通信技術(shù)。俗稱無(wú)線寬帶,可以工作在2.4GHZ和5GHz頻段。在無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)范疇內(nèi)有多種競(jìng)爭(zhēng)技術(shù),然而,基于Wi-Fi的定位通常贏得更多的關(guān)注,因?yàn)樗诔鞘械貐^(qū)密集布置多個(gè)低成本的Wi-Fi接人口(AP)能夠提供更高的精確度。因此,許多手持設(shè)備比如手機(jī)、筆記本電腦等都是基于Wi-Fi進(jìn)行定位的。(二)Wi-Fi技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

無(wú)線局域網(wǎng)由端站(STA)、接入點(diǎn)(AP)、接入控制器(AC)、AAA服務(wù)器以及網(wǎng)元管理單元組成。AAA服務(wù)器是提供AAA服務(wù)的實(shí)體,在參考模型中,AAA服務(wù)器支持RADIUS協(xié)議。Portal服務(wù)器適用于門戶網(wǎng)站推送的實(shí)體,在Web認(rèn)證是輔助功能完成認(rèn)證功能。7.5Wi-Fi技術(shù)(三)Wi-Fi技術(shù)特點(diǎn)Wi-Fi技術(shù)具有以下特點(diǎn)。(1)覆蓋范圍大。(2)傳輸速率快

(3)健康安全。(4)無(wú)需布線。(5)組建容易。

Wi-Fi信號(hào)會(huì)隨著離接入點(diǎn)距離的增加而減弱,而且無(wú)線電信號(hào)遇到障礙物會(huì)發(fā)生不同程度的折射、反射、衍射,使信號(hào)傳播受到干擾;無(wú)線電信號(hào)也容易受同頻率電波的干擾和雷電天氣的影響,這些都會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的不穩(wěn)定和速率下降。Wi-Fi技術(shù)作為高速有線接入技術(shù)的補(bǔ)充,具有可移動(dòng)性、價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn),Wi-Fi技術(shù)廣泛應(yīng)用于有線接入需要無(wú)線延伸的領(lǐng)域。7.5Wi-Fi技術(shù)(四)Wi-Fi技術(shù)應(yīng)用

由于Wi-Fi的頻段在世界范圍內(nèi)是無(wú)需任何電信運(yùn)營(yíng)執(zhí)照的,因此,無(wú)線局域網(wǎng)提供了一個(gè)世界范圍內(nèi)可以使用的、費(fèi)用極其低廉且數(shù)據(jù)帶寬極高的無(wú)線空中接口。用戶可以在Wi-Fi覆蓋區(qū)域內(nèi)快速瀏覽網(wǎng)頁(yè)、隨時(shí)隨地接聽(tīng)撥打電話、收發(fā)電子郵件、音樂(lè)下載、數(shù)碼照片傳遞等。Wi-Fi在掌上設(shè)備上應(yīng)用越來(lái)越廣泛,如智能手機(jī)。Wi-Fi手機(jī)與早前應(yīng)用于手機(jī)上的藍(lán)牙技術(shù)不同,Wi-Fi具有更大的覆蓋范圍和更高的傳輸速率。如今Wi-Fi的覆蓋范圍在國(guó)內(nèi)越來(lái)越廣泛,賓館、商場(chǎng)、飛機(jī)場(chǎng)、車站以及咖啡廳等都有Wi-Fi接口。Wi-Fi技術(shù)憑借其低成本、低功耗、靈活、可靠等優(yōu)勢(shì)在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)中發(fā)揮著重要作用。Wi-Fi技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中廣泛應(yīng)用千電力監(jiān)控、油田監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、氣象監(jiān)測(cè)、水利監(jiān)測(cè)、熱網(wǎng)監(jiān)測(cè)、電表監(jiān)測(cè)、機(jī)房監(jiān)控、供水監(jiān)控等。7.6RFID技術(shù)(一)RFID技術(shù)定義

無(wú)線射頻識(shí)別即射頻識(shí)別技術(shù)(RadioFrequencyIdentification,RFID),是自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的一種,通過(guò)無(wú)線射頻方式進(jìn)行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信,利用無(wú)線射頻方式對(duì)記錄媒體(電子標(biāo)簽或射頻卡)進(jìn)行讀寫,從而達(dá)到識(shí)別目標(biāo)和數(shù)據(jù)交換的目的,其被認(rèn)為是21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ男畔⒓夹g(shù)之一。

無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)通過(guò)無(wú)線電波不接觸快速信息交換和存儲(chǔ)技術(shù),通過(guò)無(wú)線通信結(jié)合數(shù)據(jù)訪問(wèn)技術(shù),然后連接數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng),加以實(shí)現(xiàn)非接觸式的雙向通信,從而達(dá)到了識(shí)別的目的,用于數(shù)據(jù)交換,串聯(lián)起一個(gè)極其復(fù)雜的系統(tǒng)。在識(shí)別系統(tǒng)中,通過(guò)電磁波實(shí)現(xiàn)電子標(biāo)簽的讀寫與通信。根據(jù)通信距離,可分為近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng),因此讀/寫設(shè)備和電子標(biāo)簽之間的數(shù)據(jù)交換方式也對(duì)應(yīng)地被分為負(fù)載調(diào)制和反向散射調(diào)制。7.6RFID技術(shù)(二)RFID系統(tǒng)組成RFID系統(tǒng)主要由標(biāo)簽、閱讀器和天線三部分組成。閱讀器收集到的數(shù)據(jù)信息傳送到后臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行處理。(三)RFID產(chǎn)品分類射頻識(shí)別技術(shù)依據(jù)其標(biāo)簽的供電方式可分為三類,即無(wú)源RFID,有源RFID,與半有源RFID。(四)RFID技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用通常來(lái)說(shuō),射頻識(shí)別技術(shù)具有如下特性:①適用性:②高效性:③獨(dú)一性:④簡(jiǎn)易性:7.7智能網(wǎng)聯(lián)汽車大數(shù)據(jù)平臺(tái)(一)大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)大數(shù)據(jù)采集技術(shù)是指,從射頻終端、傳感器、互聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)等方式輸入獲得的結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化及非結(jié)構(gòu)化的海量數(shù)據(jù)的過(guò)程。常見(jiàn)的大數(shù)據(jù)采集方法包括,系統(tǒng)日志采集、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集以及數(shù)據(jù)庫(kù)采集。大數(shù)據(jù)的抽取技術(shù)可以將采集到的多結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為單一的或便于分析的結(jié)構(gòu)。大數(shù)據(jù)的清洗技術(shù)可以去除大數(shù)據(jù)中不具備分析價(jià)值、干擾項(xiàng)及與目標(biāo)無(wú)關(guān)的數(shù)據(jù)。常見(jiàn)的大數(shù)據(jù)抽取及清洗技術(shù)包括,ETL數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)技術(shù)、利用Spark框架清洗特殊數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)源及業(yè)務(wù)場(chǎng)景模型背景等手段。7.7智能網(wǎng)聯(lián)汽車大數(shù)據(jù)平臺(tái)(二)智慧交通大數(shù)據(jù)平臺(tái)總體架構(gòu)智慧交通大數(shù)據(jù)平臺(tái)總體架構(gòu)如下:(1)感知層和數(shù)據(jù)接入:實(shí)現(xiàn)對(duì)分布廣泛、多源異構(gòu)的海量交通數(shù)據(jù)的采集,匯聚,清洗。(2)數(shù)據(jù)資源層:實(shí)現(xiàn)智慧交通大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與計(jì)算。大數(shù)據(jù)系統(tǒng):利用分布式文件系統(tǒng)HDFS和分布式數(shù)據(jù)庫(kù)HBase對(duì)采集到的海量多源異構(gòu)交通數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ);使用MapReduce計(jì)算框架和內(nèi)存計(jì)算框架Spark對(duì)其進(jìn)行快速計(jì)算。(3)應(yīng)用層:通過(guò)計(jì)算和存儲(chǔ)層,支撐公交都市應(yīng)用中公交智能調(diào)度云服務(wù)、公交監(jiān)測(cè)云服務(wù)和指揮交通云服務(wù)的運(yùn)行。(4)展現(xiàn)層:通過(guò)網(wǎng)站、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字廣播等多種方式提供服務(wù)。(5)用戶層:智慧交通大數(shù)據(jù)平臺(tái)向交通行業(yè)企業(yè)、政府部門和社會(huì)公眾提供大數(shù)據(jù)平臺(tái)的服務(wù),實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的數(shù)據(jù)共享,使得交通數(shù)據(jù)資源被更好地使用。7.7智能網(wǎng)聯(lián)汽車大數(shù)據(jù)平臺(tái)(三)大數(shù)據(jù)平臺(tái)功能設(shè)計(jì)智慧交通大數(shù)據(jù)平臺(tái)需要從城市路網(wǎng)、地面公交、軌道交通和出租汽車等收集多源的異構(gòu)的數(shù)據(jù),并

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