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《哈尔滨工业大学》 2007年
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创伤手指康复机械手系统研究

张付祥  
【摘要】: 随着机器人技术的进步及其应用领域的不断扩展,康复机器人作为智能机器人的一个分支正在逐步进入我们的生活,并给康复理论的发展和临床康复技术的进步带来了新的动力。目前,康复机器人技术正在日益成为机器人领域的研究热点。 人手外伤或术后的功能恢复是手外科医师必须面对的问题。目前,连续被动活动(Continuous Passive Motion,简称CPM)理论正在进入临床实践并为广大康复医师所日渐接受。为了给手外伤患者提供一个用于手功能康复治疗的CPM机,给手外科康复医师提供一个临床研究的仪器设备,提高手功能康复治疗的自动化、智能化水平,结合国家自然科学基金“智能促动手(指)功能恢复医疗仿生机械手的研究”(批准号:60275033),针对连续被动活动装置在手功能康复中应用的特点与难点,本文围绕创伤手指康复机械手的康复原理、CPM装置的构型设计与尺度综合、机械系统设计、康复机械手的运动学和动力学、传感系统设计及传感器信号处理方法、康复机械手嵌入式系统设计、康复模式和系统实践等关键技术进行了深入的研究,最终成功研制了创伤手指功能康复机械手系统。 本文首先研究了康复机械手机械系统。根据临床康复的需要,设计了康复机械手康复治疗方案,并在人手功能分析的基础上,设计了一个能对人手指的多个关节进行康复运动的CPM装置的构型。该CPM装置组成的基本单元是平面四杆机构,针对这一结构特点提出一种基于机械性能的平面四杆机构尺度综合方法。康复机械手机械系统选用仿生肌肉的驱动技术,整个系统划分成仿生手指和仿生肌肉两个模块,两个模块通过仿生肌肉联接构成完整的康复机械手机械系统。 其次研究了康复机械手的运动学和动力学的分析方法。针对康复机械手对抓握训练的需求,将康复机械手CPM装置和人的手指看作一个整体,进行一体化分析。通过研究应用旋量理论建立机器人运动学和动力学方程的方法,在对平面四杆机构和空间六杆机构进行运动学和动力学分析的基础上,提出了基于旋量理论的康复机械手运动学和动力学方法。 然后研究了康复机械手传感系统。根据康复机械手CPM装置的特点,采用传统的应变测量原理,将关节力矩传感器及其信号调理电路集成在杆件上;采用霍尔位置传感器实现关节位置的无接触测量,其信号调理电路集成在CPM装置的关节上。根据关节力/位传感器信号频率较低的特点,在对主要干扰源进行分析的基础上,提出了在时间域以实际输入信号和理想输出信号的均方差最小为优化目标的无限长冲激响应(IIR)数字滤波器的优化设计方法。 再次研究了康复机械手嵌入式系统设计。在康复机械手嵌入式系统设计中采用软硬件协同设计的方法。嵌入式系统硬件设计采用了功能模块化的方法,硬件系统的核心是基于串行外设接口(SPI)总线的数据采集模块和电机控制模块。结合嵌入式系统硬件,软件系统采用分级并行竞争控制结构。 最后,对建立的仿生机械手系统进行了实验研究。包括系统性能评估实验和康复运动实验,并对康复模式进行了探索。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TP242.6

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【引证文献】
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1 黄鹏程;杨庆华;鲍官军;王志恒;都明宇;张立彬;;新型气动弯曲关节的静态特性分析[J];机器人;2013年01期
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1 王志恒;基于FPA的新型气动机器人多指灵巧手研究[D];浙江工业大学;2011年
2 邢科新;手功能康复机器人系统若干关键技术研究[D];华中科技大学;2010年
3 钱少明;基于FPA的多指机械手及其在果实采摘中的应用研究[D];浙江工业大学;2012年
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1 甘增康;手部功能康复机器人电气控制系统的设计与研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
2 李妍姝;上肢康复机器人设计与运动规划[D];东华大学;2012年
3 缪小冬;基于气动肌肉的双向力反馈数据手套的研究[D];南京理工大学;2009年
4 姜永波;康复机械手嵌入式系统设计与实现[D];哈尔滨工业大学;2008年
5 李胜群;手指康复机器人结构与控制系统研究[D];华中科技大学;2009年
6 于美丽;基于ADAMS外骨骼康复机械手的设计和仿真分析[D];青岛大学;2012年
7 张金龙;基于虚拟现实技术的手指康复系统研究[D];华中科技大学;2012年
【参考文献】
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1 侯志荣,吕振肃;IIR数字滤波器设计的粒子群优化算法[J];电路与系统学报;2003年04期
2 杨峰,吉吟东,薛明;CAN通信卡的Linux设备驱动程序设计实现[J];电子技术应用;2002年01期
3 周大威,高学山,王炎,徐殿国;全方位移动清扫机器人控制技术的研究[J];高技术通讯;2000年06期
4 温新义;应用作业疗法促进手部功能障碍的康复[J];武汉医学杂志;1994年02期
5 丑武胜,王田苗;医用机器人与数字化医疗仪器设备的研究和发展[J];机器人技术与应用;2003年04期
6 王家顺,王田苗,魏军,韩壮志,游松;一种面向遥操作的新型数据手套研制[J];机器人;2000年03期
7 杜志江,孙立宁,富历新;医疗机器人发展概况综述[J];机器人;2003年02期
8 徐贺,王树国,付宜利,李寒;基于PC104和网络驱动电机的移动机器人控制系统[J];机器人;2005年04期
9 梁金千,张跃,甄成;Linux设备驱动程序架构的研究[J];计算机工程与应用;2002年08期
10 荆学东,尚久浩;应用旋量理论建立闭链机器人的动力学方程[J];机械科学与技术;2003年01期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 于在兰;基于MiniGUI的康复机械手控制软件研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 邓建斌;叶洪江;;基于混沌遗传算法的配电网无功补偿优化[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2006年03期
2 乔志杰;程翠翠;;基于遗传算法优化的模糊PID控制研究及其仿真[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2009年03期
3 徐文婷;李承鹏;;基于自适应遗传算法的离散化方法[J];合肥师范学院学报;2011年03期
4 熊伟;王殊;;CAN总线在分布式智能火灾控制系统中的应用[J];安防科技;2006年10期
5 张菁;周德新;郝福珍;曾宏磊;;基于AT2042的网络视频服务器的设计与实现[J];安防科技;2007年02期
6 朱胜;唐胜安;宋崇武;;基于S3C4510B的网络型防盗报警器的设计[J];安防科技;2007年09期
7 戴丽;张维勇;刘征宇;钱军;;嵌入式无线视频监控系统的设计与实现[J];安防科技;2008年04期
8 林捷;黄联芬;姚彦;;基于Au1200无线车载视频监控的设计与实现[J];安防科技;2009年11期
9 安振刚,李谋渭,尹显东,于宁,唐伟;遗传神经网络在平整轧制力预报中的应用[J];鞍钢技术;2001年06期
10 华文立;胡学刚;;平衡决策树分类精度与规则简易性研究[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2006年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 齐继阳;竺长安;曾议;;基于遗传禁忌混合搜索算法的设备布局研究[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年
2 丁婷;崔红涛;;遗传算法在智能天线扇区波束赋形及阵元失效补偿中的应用[A];经济策论(上)[C];2011年
3 程远林;李茂军;;基于小生境遗传算法的配电网电容器优化配置[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 姜明辉;袁绪川;;基于GA优化的个人信用评估SVM模型[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 崔志华;蔡星娟;曾建潮;孙国基;;基于预测速度的改进微粒群算法[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 张志华;王莉;刘洪;;最大化网络广告收入的投放决策[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
7 赵瑞艳;李树荣;张晓东;苗荣;;基于混合遗传算法的热传导系统最优控制问题求解[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
8 王清;宋年年;王佳庆;姚菁;;优化自抗扰控制器在主汽温控制系统中的应用[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
9 康忠健;徐丽;勾松波;金华蓉;李瑞生;;考虑分布电容的神经网络单相接地故障测距算法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
10 姜封国;;基于小生境技术的混合遗传算法[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
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1 李佳;载人潜器阻力性能的数值和试验预报及外形优化研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 张亚娟;适应性企业战略协同机制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 谭枫;介入式文化算法及其应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 陆满君;通信辐射源个体识别与参数估计[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 谭佳琳;粒子群优化算法研究及其在海底地形辅助导航中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 董九志;带有主被动关节的辅助腹腔镜手术机器人研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
7 李晚龙;六自由度Stewart平台分散智能控制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 董慧群;代建制项目风险预警管理研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
9 许爱德;开关磁阻电机在船舶电力推进中的应用研究[D];大连海事大学;2010年
10 张进;地震叠前数据的弹性阻抗非线性反演方法研究[D];中国海洋大学;2009年
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1 万成;动态环境下的元胞遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年
2 李坤;参数参与进化的自适应遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年
3 柳枝华;微粒群优化算法的改进及应用[D];南昌航空大学;2010年
4 王磊;继电保护测试仪检定装置的研究与实现[D];南昌航空大学;2010年
5 张炜;嵌入式系统功耗管理研究与实现[D];山东科技大学;2010年
6 吴香庭;基于遗传算法的K-means聚类方法的研究[D];山东科技大学;2010年
7 马水松;多目标遗传算法与非支配集的构造研究[D];山东科技大学;2010年
8 雷云云;基于被动式四足机器人的运动学及动力学分析[D];山东科技大学;2010年
9 李臻;城市公交车辆智能调度优化研究[D];山东科技大学;2010年
10 朱国凯;泰安市农村公路典型路面结构研究[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王予谦,张慧慧,周强;三自由度人工肌肉驱动器的有限元静力学研究(α=0°的条件下)[J];北京工业大学学报;1999年01期
2 李继婷;任大伟;张玉茹;;灵巧手主从操作中的人手运动跟踪与识别[J];北京航空航天大学学报;2007年05期
3 黄雨,彭光正,范伟;气动人工肌肉关节驱动特性实验研究[J];北京理工大学学报;2003年03期
4 彭光正;余麟;刘昊;;气动人工肌肉驱动仿人灵巧手的结构设计[J];北京理工大学学报;2006年07期
5 孙戎;梁宜勇;;FPGA在直流电机调速中的应用[J];重庆工学院学报;2006年05期
6 戴金桥,王爱民;基于数据手套的力觉再现装置的设计[J];传感技术学报;2004年03期
7 杨卫超;余永;邓小红;葛运建;戈瑜;;一种基于双E型膜片的微小六维力传感器的设计[J];传感技术学报;2008年07期
8 梁长垠;磁阻式传感器在角度测量中的应用[J];传感器技术;2005年04期
9 刘世廉,宋金泽,马宏绪;基于腱传动的仿人型多指机械手的简易设计[J];电子机械工程;2004年01期
10 加玉涛;罗志增;;肌电信号特征提取方法综述[J];电子器件;2007年01期
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 王俊国;基于神经网络的建模方法与控制策略研究[D];华中科技大学;2004年
2 王华;具有力感知功能的水下灵巧手研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
3 鲍官军;气动柔性驱动器FPA的特性及其在多指灵巧手设计中的应用研究[D];浙江工业大学;2006年
4 郑宇;多指抓取的封闭性、最优规划与动态力分配研究[D];上海交通大学;2007年
5 郭燕舞;虚拟现实技术在神经外科的临床应用研究[D];南方医科大学;2008年
6 张佳帆;基于柔性外骨骼人机智能系统基础理论及应用技术研究[D];浙江大学;2009年
7 杨勇;手臂康复机器人系统研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
8 邢科新;手功能康复机器人系统若干关键技术研究[D];华中科技大学;2010年
9 王鹏;手指创伤功能康复机械手系统研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张晗;虚拟现实技术在医学教育中的应用研究[D];山东师范大学;2011年
2 王燕;黄瓜采摘机器人运动规划与控制系统研究[D];浙江工业大学;2010年
3 李梁京;外附骨骼康复机械手手部的设计与分析[D];青岛大学;2011年
4 潘先耀;气动机械手的开发研究与实验[D];燕山大学;2002年
5 王小龙;基于虚拟现实手臂外骨骼康复系统的研究[D];河北工业大学;2003年
6 胡宇川;偏瘫上肢复合运动康复训练机器人的研制[D];清华大学;2004年
7 任宇鹏;辅助上肢运动功能康复机器人的控制和评价系统研究[D];清华大学;2004年
8 李军强;康复医疗手臂外骨骼系统的研究[D];河北工业大学;2005年
9 赵小朴;一种基于TMS320F2812的数据采集系统[D];山东大学;2006年
10 李刚;康复机械手电机控制及电源系统研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
【二级引证文献】
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1 曹电锋;杨启志;庄佳奇;姚斌斌;;一种六自由度上肢康复机器人的结构设计及运动学分析[J];工程设计学报;2013年04期
2 于美丽;王继荣;师忠秀;;外骨骼康复机器人的正向运动学仿真分析[J];青岛大学学报(工程技术版);2012年02期
3 李继才;官龙;胡鑫;喻洪流;;外骨骼式手功能康复训练器结构设计[J];中国康复理论与实践;2013年05期
4 刘佳;偰冬慧;陆熊;;增强现实技术在人手功能康复中的研究进展[J];中国康复理论与实践;2014年02期
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1 刘晓敏;基于气动复合弹性体柔性关节机械手研究[D];吉林大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 甘增康;手部功能康复机器人电气控制系统的设计与研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
2 李妍姝;上肢康复机器人设计与运动规划[D];东华大学;2012年
3 徐浩吉;基于FPA的气动刚柔性关节控制系统研究[D];浙江工业大学;2012年
4 杨曦;基于EON的虚拟图书馆交互性系统的设计和实现[D];西安建筑科技大学;2012年
5 于美丽;基于ADAMS外骨骼康复机械手的设计和仿真分析[D];青岛大学;2012年
6 罗鑫远;大柔性灵巧手指特性研究[D];浙江工业大学;2012年
7 卢荣;改进的粒子滤波算法在手语合成中的应用研究[D];兰州理工大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张积红,吴强;嵌入式Linux研究及其在ARM上的移植[J];电脑知识与技术;2005年08期
2 周晓光;翟尹羚;;基于嵌入式Linux下的MiniGUI的应用[J];电脑知识与技术;2005年35期
3 何小庆;嵌入式实时操作系统的现状和未来[J];单片机与嵌入式系统应用;2001年03期
4 徐广毅,张晓林,崔迎炜,杨欣昕,吴小伟;嵌入式Linux系统中GUI系统的研究与移植[J];单片机与嵌入式系统应用;2004年10期
5 富历新,董春,相欣;基于PC总线的四轴电机运动控制器[J];电气传动;1998年05期
6 傅竹青;陈定方;;基于Linux和MiniGUI的数据传输测试仪表监控终端系统的研究[J];电信科学;2005年12期
7 周大威,高学山,王炎,徐殿国;全方位移动清扫机器人控制技术的研究[J];高技术通讯;2000年06期
8 谢春,陶烨,瞿坦,汪秉文;基于嵌入式Linux系统的多进程图形用户界面GUI系统研究[J];工业控制计算机;2003年05期
9 罗从难,耿增强,李小群,郑良辰;嵌入式的图形用户界面[J];测控技术;2000年04期
10 景扶苇,王伯华;医用手术机器人[J];机器人技术与应用;2001年04期
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1 李彪;嵌入式Linux在测控通信系统中的应用研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
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1 张付祥;王树国;;创伤手指康复机械手嵌入式控制系统[J];河北科技大学学报;2008年04期
2 杨晖;;赛灵思助力中国人才培养[J];电子技术应用;2009年06期
3 ;北斗卫星导航民用调研组到北工大考察[J];电子技术应用;2011年03期
4 WARREN WEBB;;嵌入式装置上网的保密措施[J];电子设计技术;2001年12期
5 陈利锋;刘博勤;涂时亮;陈章龙;;嵌入式系统网络互连技术的设计与实现[J];计算机科学;2001年10期
6 高峰;质量提高 新品涌现——2002年嵌入式系统及其应用研讨会暨多国产品展示会侧记[J];电子产品世界;2002年23期
7 张承瑞,吴俊卿,李剑峰;嵌入式Linux在数控系统中的应用[J];制造业自动化;2003年02期
8 蒋巧文,潘孟春;高性能低功耗的32位RISC微处理器HMS30C7202[J];湖南理工学院学报(自然科学版);2004年03期
9 倪天龙 ,张贤高 ,王培;数据库SQLite在嵌入式系统中的应用[J];单片机与嵌入式系统应用;2005年10期
10 曹玲芝 ,石军 ,任亚萍;无线通信在嵌入式系统中的应用[J];微计算机信息;2005年22期
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1 陈福;周树杰;林小竹;杨跃翔;;应用嵌入式系统进行数据采集的研究[A];2004全国测控、计量与仪器仪表学术年会论文集(下册)[C];2004年
2 孙柏林;;从“自成系统”到“嵌为一体”——军用嵌入式系统漫谈[A];04'中国企业自动化和信息化建设论坛暨中南六省区自动化学会学术年会专辑[C];2004年
3 冯斌;张恩军;隗娜;;基于嵌入式系统的无线监控终端研究[A];2006电力系统自动化学术交流研讨大会论文集[C];2006年
4 刘树鑫;曹云东;侯春光;刘晓明;;嵌入式系统在断路器智能控制中的应用[A];第一届电器装备及其智能化学术会议论文集[C];2007年
5 朱芳;章坚武;;基于网络处理器的VoIP网关设计[A];浙江省电子学会第七次会员代表大会暨2007学术年会论文集[C];2007年
6 董治华;张林锐;刘亮;;基于智能压力变送器的嵌入式检测系统研究[A];第十九届测控、计量、仪器仪表学术年会(MCMI'2009)论文集[C];2009年
7 李光先;陆阳;;应用UC/OS-Ⅱ设计嵌入式实时多任务软件[A];全国第13届计算机辅助设计与图形学(CAD/CG)学术会议论文集[C];2004年
8 梁磊;洪永强;;基于网络技术的嵌入式系统[A];福建省科协第四届学术年会提升福建制造业竞争力的战略思考专题学术年会论文集[C];2004年
9 尔宾;虞小伟;吴强;刘明亮;;基于实时嵌入式操作系统的多媒体播放器设计[A];2007通信理论与技术新发展——第十二届全国青年通信学术会议论文集(上册)[C];2007年
10 黄品文;郑丽敏;;嵌入式电子鼻系统的研究现状与发展趋势[A];2007年中国农业工程学会学术年会论文摘要集[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;软件行业嵌入式系统分会成立[N];中国高新技术产业导报;2004年
2 龚炳铮;嵌入式系统大有作为[N];中国石油报;2003年
3 记者 王晓涛;物联网勿求中心和终端两全其美[N];中国经济导报;2010年
4 艾文;国产嵌入式系统重视二次开发[N];中国计算机报;2001年
5 张贵朋;新摇篮孵化嵌入式软件人才[N];中国电脑教育报;2007年
6 ;微软嵌入式系统开发中心正式成立[N];人民邮电;2008年
7 朱挺;中国嵌入式系统产业联盟成立[N];中国高新技术产业导报;2008年
8 本报记者  凡晓芝;微软嵌入式系统大赛中国学生创佳绩[N];计算机世界;2006年
9 周晨;中国嵌入式工程师抢手[N];科技日报;2007年
10 ;有了VSPWorks嵌入式系统进通信[N];中国计算机报;2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张付祥;创伤手指康复机械手系统研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
2 任慰;以实时操作系统为中心的嵌入式系统平台化设计研究[D];华中科技大学;2013年
3 程国达;嵌入式系统的硬/软件协同设计研究[D];复旦大学;2003年
4 赵国冬;嵌入式系统弹性应对方法研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
5 陈文智;Pcanel——基于模型驱动的嵌入式系统设计平台[D];浙江大学;2005年
6 郭军;基于Petri网的嵌入式系统高层级设计方法与技术研究[D];西北大学;2007年
7 刘大亮;一种球形移动机器人的运动分析与控制技术的研究[D];北京邮电大学;2009年
8 吴刚;对低功耗进程调度算法的研究[D];复旦大学;2006年
9 丁治国;RFID关键技术研究与实现[D];中国科学技术大学;2009年
10 张金焕;基于嵌入式系统的制造装备自律控制理论与关键技术研究[D];武汉理工大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张轶;制冷机嵌入式智能控制器的开发[D];沈阳工业大学;2008年
2 邹翾;嵌入式压电陶瓷驱动与控制系统研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
3 卢奭瑄;网络远动终端的研究[D];沈阳工业大学;2007年
4 胡庆武;嵌入式Web监控技术研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
5 杨永敏;嵌入式图像处理系统的研制[D];哈尔滨工业大学;2006年
6 薛海龙;基于ARM的脉冲MIG焊数字化系统的研究[D];沈阳工业大学;2006年
7 张立;服务机器人中嵌入式语音识别交互系统的研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
8 邵翔;心电信号远程监测与无线传输技术研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
9 陶嘉龙;嵌入式智能控制器研究[D];沈阳工业大学;2007年
10 彭旭;基于嵌入式系统的通信控制器设计与开发[D];哈尔滨工业大学;2007年
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