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深度技术流:刘先林院士对“AR技术与三维GIS的融合”的讲解
2018-06-14 1203次浏览 作者:

6月14日亚博登录平台亚博登录平台,以“空间智能驱动万物互联”为主题WGDC2018地理信息开发者大会在北京国家会议中心顺利开幕,来自测绘地理信息亚博登录平台、北斗位置服务、人工智能、自然资源亚博登录平台、空间大数据等行业领域的专家学者亚博登录平台亚博登录平台亚博登录平台、企业代表亚博登录平台、高校师生以及行业从业者超过10000人次参会。

15日上午亚博登录平台,集团专场峰会——空间地理信息数据高效获取亚博登录平台亚博登录平台亚博登录平台、应用与服务在北京国家会议中心开幕亚博登录平台亚博登录平台,会议特别邀请了中国工程院院士亚博登录平台、摄影测量与遥感专家刘先林重磅出席亚博登录平台,带来《AR技术与三维GIS的融合》技术分享亚博登录平台亚博登录平台。 中国工程院院士亚博登录平台亚博登录平台亚博登录平台、摄影测量与遥感专家刘先林作技术分享《AR技术与三维GIS的融合》 以下中国工程院院士、摄影测量与遥感专家刘先林题为“AR技术与三维GIS的融合”的演讲实录(未经本人确认):

刘先林:

各位同志亚博登录平台,欢迎大家来这里听我的报告亚博登录平台。前不久中国电子协会邀请我做一个关于这方面的报告亚博登录平台,因为我过去做了一些显示的技术亚博登录平台亚博登录平台,所以答应了。后来发现VR技术已经向AR过渡了,就是要把实景和虚景相结合亚博登录平台亚博登录平台亚博登录平台,实景就是我们测绘人的长处了亚博登录平台。昨天(6月14日)上海搞AR最著名的公司来找我要搞合作,要快速把实景生产出来亚博登录平台。AR行业在2015年的时候很疯狂亚博登录平台,到后来就越来越不行了。现在看起来亚博登录平台,能不能把地理信息技术注入进去亚博登录平台,获得新生,希望AR和VR技术进入新一轮的潮流。

地学业者对AR有个定义亚博登录平台亚博登录平台亚博登录平台,说现在空间地理信息数据主要是形的基础上来叠加各种实时大数据,就是流亚博登录平台,使人们对客观世界有更深刻的认识亚博登录平台,这是我们对AR的见解亚博登录平台亚博登录平台。这个大会包括了三维显示的报告,我们讲的是测绘工作者,立体观察已经几十年了亚博登录平台,经过了很多次的更新换代亚博登录平台亚博登录平台。比如说左边这个立体机亚博登录平台亚博登录平台,右边这个就是我们解析测图仪亚博登录平台,解析测图仪很少亚博登录平台亚博登录平台,1998年之后就不怎么用了亚博登录平台,大家可能没见过亚博登录平台。这个大家非常熟悉亚博登录平台,就全数字亚博登录平台,这个很流行,全国大概有几千套。然后多通道的立体显示亚博登录平台,基于GPU的融合技术亚博登录平台,我们可以实现这样的大屏幕的上下融合、左右融合,过去只能是普通三维显示亚博登录平台亚博登录平台亚博登录平台,做成了可以在立体上显示,主要的技术就是把显卡底层的功能专门做一个空间实现融合亚博登录平台亚博登录平台。融合也不是那么简单,几何上要融合起来亚博登录平台亚博登录平台、光度融合起来、高度上融合起来亚博登录平台,要看不出任何的缝亚博登录平台。比如说左图是有三通道的亚博登录平台,这三个通道早期都是用双液晶,最早大家都知道我们是CRT的亚博登录平台亚博登录平台,CRT的照度非常低,我们花几百万亚博登录平台亚博登录平台、上千万买过这个比利时的东西亚博登录平台,不是很好用亚博登录平台亚博登录平台,后来全部退掉了。后来我们发明了双投影、高亮度液晶投影,亮度非常高亚博登录平台,其中一个重要的技术就是两个投影来实现一个立体的投影亚博登录平台亚博登录平台亚博登录平台,同时还要融合亚博登录平台,因为一个投影仪的宽度有限的亚博登录平台,我们要更大的亚博登录平台亚博登录平台,整个会场要很震撼的亚博登录平台,这个也做了不少亚博登录平台,全国所有的地理信息产业部门目前用到的液晶的高亮度的东西。右边这个用了一个国外的投影亚博登录平台亚博登录平台,直接人可以沉浸式的亚博登录平台,也是国家测绘局用的亚博登录平台。

最近新出来的就是LED大屏幕,这个比较新。所有的那些投影仪亮度还是不够亚博登录平台亚博登录平台,不能在室外亚博登录平台,只能在室内。要在室外看立体就是要高亮度的LED,LED的每一个发光管都是可以表现红蓝绿彩色的板亚博登录平台,方便率很高亚博登录平台,可以在野外使用。我们目前有两种方式,一种就是主动立体,就是戴上液晶眼镜亚博登录平台亚博登录平台,把这个液晶放在眼镜上来是可以看到的亚博登录平台亚博登录平台,戴上眼镜就能看到立体。另外一种方式就是被动的LED亚博登录平台亚博登录平台,被动LED戴的不是液晶眼镜了亚博登录平台,目前销售了第一台,估计未来在一些大场合亚博登录平台,像今天这个LED屏幕还是相当高了亚博登录平台亚博登录平台亚博登录平台,但是不能看立体亚博登录平台,给什么眼镜都不行亚博登录平台。我们的测绘人的立体是不需要旋转的亚博登录平台,现在的发展趋势就是LED亚博登录平台亚博登录平台。目前LED的立体大屏幕的需求非常大,已经开始出现了亚博登录平台,这是最新一代的立体亚博登录平台。手机立体也有。   下一步我们提倡一个叫做手机的裸眼立体亚博登录平台,手机很有意思,我们年轻的时候看立体有的要拿立体镜亚博登录平台亚博登录平台,有的不用立体镜亚博登录平台,直接拿两个照片折起来就可以亚博登录平台,裸眼没有任何的装备就可以看立体亚博登录平台亚博登录平台。智能手机横过来以后跟我们眼基线正好相等,所以拿来看立体非常合适亚博登录平台亚博登录平台。所以下一步手机的裸眼立体将会出现亚博登录平台,我们也致力于这方面的研究亚博登录平台。因此在三维显示方面亚博登录平台,应该说我们测绘人比搞AR亚博登录平台、VR的人很高,而且现在还有新花样要出来,就是手机的裸眼立体,这是我们下一步要提出的亚博登录平台亚博登录平台。

我们陆部长提出来要把所有的二维系统变成三维系统亚博登录平台,因此这就给我们带来了机会。我们认为所谓的地理信息大数据分为两种,一种叫做形为主的亚博登录平台亚博登录平台亚博登录平台,一种就是流为主的,一种是时空大数据亚博登录平台,一种是实时大数据。我们做的事就是时空大数据亚博登录平台亚博登录平台亚博登录平台,实时大数据很有意思亚博登录平台,它是没有目的的亚博登录平台,不知道采集是为了谁采集的亚博登录平台亚博登录平台,实时大数据可以进入流通领域的亚博登录平台,它的时间周期也比较短亚博登录平台亚博登录平台,甚至于毫秒级在那里采集数据亚博登录平台。我们最近采集周期也很快亚博登录平台亚博登录平台亚博登录平台,一般一个城市最快三个月要扫一次亚博登录平台,北京就每三个月要拍一次亚博登录平台亚博登录平台,我们拍了四万公里,马上又要开展这方面的工作了,又要拍四万公里。我们下一步怎么样?是不是新的冒出来了亚博登录平台亚博登录平台?又要拍亚博登录平台。实时大数据频率是非常高的。

我们所做的时空大数据分两种亚博登录平台亚博登录平台,一种是无结构大数据亚博登录平台,一种是有结构的大数据亚博登录平台。无结构的大数据实际上不是大数据亚博登录平台,它是数据大,我们常常说的这不是大数据亚博登录平台。什么叫无结构大数据呢?比如说航片亚博登录平台、卫片都是这个东西亚博登录平台,最近非常流行的叫做mesh模型亚博登录平台亚博登录平台,我们芯片机动辄售价七八百万亚博登录平台亚博登录平台,今年订货很多,国外的产品都没把我们压跨。国外的产品比不过我们,今年全部都找我们订货了亚博登录平台亚博登录平台。因此可见mesh模型非常流行亚博登录平台,因为它的感官上感觉还是比较好的,但是mesh模型是无结构的亚博登录平台,你看到路上的行人亚博登录平台、车,你都关不掉亚博登录平台亚博登录平台亚博登录平台,它不分类亚博登录平台亚博登录平台亚博登录平台,更不要说分对象了亚博登录平台,所以这种无结构模型的话是可以看亚博登录平台、可以感受亚博登录平台,它要做出决策的话只能用人脑,而结构化的时空大数据是电脑来产生知识的亚博登录平台亚博登录平台。要想用电脑产生知识亚博登录平台亚博登录平台亚博登录平台,你所用到的数据绝不是无结构的大数据亚博登录平台亚博登录平台,而是有结构的大数据。这种数据才叫真正的大数据亚博登录平台,才叫做会说话的数据,或者叫做智慧数据。而我们所说的mesh模型都不是智慧数据亚博登录平台亚博登录平台,仅仅是数据大而已亚博登录平台。因此这套技术亚博登录平台,我们地理信息界下一步为社会提供的数据一定是这样的数据,这样的数据绝对不是工厂化处理能够实现的亚博登录平台亚博登录平台,一定是智能化处理才能够提供的。过去说一流的企业是做标准的亚博登录平台亚博登录平台,现在不是说了亚博登录平台亚博登录平台,现在是一流的企业做平台。

这是一个无结构的三维模型,这个模型很老了。

传统的测绘遥感数据量非常大亚博登录平台亚博登录平台亚博登录平台亚博登录平台,但是要把它由数据大转化为大数据,必须要用人工智能的技术来对大数据进行结构化,特别是当前流行的深度学习能够自动的监测、分割、跟踪矢量亚博登录平台亚博登录平台亚博登录平台亚博登录平台、挂接属性亚博登录平台亚博登录平台亚博登录平台。传统意义上的深度学习就是监测亚博登录平台,能够找到亚博登录平台,找到这里是程序亚博登录平台,但是这还远远不够亚博登录平台,一定要进行分割亚博登录平台,然后在这个基础上进行跟踪得到矢量,然后挂接属性亚博登录平台亚博登录平台,如果没有属性的话是不可能产生知识的。所以说结构化数据第一个就是分层分类亚博登录平台,一层层打上来的建筑物亚博登录平台亚博登录平台。这是我们所要求的结构化的大数据。这是电线的探头亚博登录平台,在你的系统里一定是分开的管理的亚博登录平台亚博登录平台,对于他们搞虚拟现实的人来说很不可理解,他们做的AR亚博登录平台、做的实体模型不分层分类亚博登录平台,他们对这个也感兴趣亚博登录平台,觉得为什么要这样亚博登录平台亚博登录平台亚博登录平台?昨天专门跑来问我,我给他们讲了很多的原理亚博登录平台亚博登录平台亚博登录平台。第一步这个数据一定是分层分类的亚博登录平台亚博登录平台,哪怕没有类,大家都混在一起不行亚博登录平台亚博登录平台。这个就是对象化管理亚博登录平台,每一棵树都有自己的属性,一定是对象化管理的,这是结构化数据亚博登录平台亚博登录平台⊙遣┑锹计教ㄑ遣┑锹计教ㄑ遣┑锹计教ǎ还有一定要有三维矢量亚博登录平台,像是房屋亚博登录平台。这些图形的背后一定是一些文件来支持的亚博登录平台,将来计算机能懂读这个东西亚博登录平台亚博登录平台亚博登录平台,它不用再自己去用深度学习来对这些不会说话的数据进行改造,事先采集的时候就把它搞定了亚博登录平台,这中间就Y轴就是对象实体亚博登录平台。你要和这些工业部门相结合的话属性要求非常严格。我们可以把几何属性都事先做好亚博登录平台亚博登录平台。这种形式的数据是高级形式的,生产最困难,必须高度自动化亚博登录平台,人工是不可能生产出来的。这种数据做出来之后可以生产任何一种低级形式的数据亚博登录平台,无结构的也可以做出来亚博登录平台。

目前从AR的观点来看是以感性为主,不是理性的。感性为主的意思就是放在卡上进行一次碰撞检测亚博登录平台亚博登录平台,或者前后遮挡检测,这个就很低级亚博登录平台亚博登录平台亚博登录平台亚博登录平台,只能在卡上运算,不能在云上运算亚博登录平台,我们要的数据是要在云上进行知识产出亚博登录平台,这点对AR是很重要的。昨天跟他们搞虚拟的人讲到亚博登录平台,我们是搞现实的亚博登录平台,虚拟和现实一定要相结合亚博登录平台。

当然对于AR数据结构化的数据标准还有待研究亚博登录平台,流动的数据,所谓的流分两种,一种是有形的流亚博登录平台,比如说车辆探头亚博登录平台。一种是无形的数据流,比如说数据流亚博登录平台、资金流亚博登录平台亚博登录平台亚博登录平台亚博登录平台,网购的数据亚博登录平台亚博登录平台亚博登录平台。这两种流都可以叠加到相对静止的空间地理信息数据上亚博登录平台亚博登录平台,使得观测效果更生动亚博登录平台,这就是我们说的热力图,所以我们能够做的事很多亚博登录平台亚博登录平台。

最后亚博登录平台亚博登录平台,我给他们讲了一下AR技术怎么样才能再次成为一个潮流亚博登录平台亚博登录平台亚博登录平台,它的核心问题要使受众达到千万级亚博登录平台亚博登录平台亚博登录平台,甚至于亿级的亚博登录平台,我们做一个产品动不动就几百万。用户一年最多销七台,但是人家滴滴打车融资动不动上百亿美元亚博登录平台亚博登录平台亚博登录平台,因为他的受众非常广亚博登录平台亚博登录平台、非常巨大亚博登录平台,你这个AR要想再次成为潮流的话,受众一定要从少数人变成多数人。

AR的下一步热点亚博登录平台,跟我们地理信息相结合可以做些什么事情亚博登录平台?

第一个是4DAR,就是交通部门的探头亚博登录平台亚博登录平台。这个探头的数据量是爆炸性的亚博登录平台亚博登录平台,警察要想从里面找到一点知识是很困难的亚博登录平台,就要用4DAR技术帮助他。因为这个探头数据里面有大部分的数据都是静止的,比如说树亚博登录平台、标线亚博登录平台亚博登录平台、房子亚博登录平台亚博登录平台亚博登录平台,都是静止的,只要把移动的部分提取出来亚博登录平台亚博登录平台亚博登录平台。每个探头是有模型的亚博登录平台亚博登录平台,有它的位置和方位亚博登录平台,在这个基础上就可以把探头的数据进行叠加,这个就是录像用深度学习很方便的可以把车找到亚博登录平台,过去用这个技术是在街景发布的时候把车牌给隐蔽掉亚博登录平台,现在不是了亚博登录平台亚博登录平台。现在是要把这个车牌用上,没有车牌的数据无法使用亚博登录平台,这是我们三维模型亚博登录平台。车上去之后这个模型还可以旋转亚博登录平台亚博登录平台,这就是AR现场的实景亚博登录平台亚博登录平台。也就是通过深度学习的办法把警察的数据拿出来亚博登录平台,把车找出来,把固定场景的东西更真实的表现在上面,仅仅把警察所关心的车提取出来,然后投上去亚博登录平台亚博登录平台亚博登录平台,这就是4D亚博登录平台亚博登录平台亚博登录平台亚博登录平台。

如果警察关心人的话也是可以的,这有什么好处呢亚博登录平台?就是数据量大的现状亚博登录平台亚博登录平台,而且不仅可以看到现状亚博登录平台亚博登录平台,还可以追溯历史亚博登录平台、预测未来亚博登录平台,看这个车下面要跑到哪儿去亚博登录平台亚博登录平台。这里面最核心的是移动对象应该是有属性的亚博登录平台,就是说这些移动对象他的车牌号亚博登录平台亚博登录平台、车型亚博登录平台、车的颜色亚博登录平台,这都是移动对象的属性。所以我们的三维对象的话过去有点状对象亚博登录平台、线状对象、面状对象亚博登录平台亚博登录平台、体状对象亚博登录平台亚博登录平台,这是我们的对象化管理中的四种亚博登录平台亚博登录平台。点状对象比如说电杆亚博登录平台亚博登录平台,线状对象是隔离带亚博登录平台,面状对象是墙亚博登录平台,体状对象是建筑物或者过街天桥。现在出来了第五种就是移动的对象亚博登录平台,这个移动对象在我们的结构里面能改亚博登录平台,仅仅是把属性里面对这个对象要有描述亚博登录平台亚博登录平台亚博登录平台,在我们的属性里面有它的大写坐标亚博登录平台、小写坐标亚博登录平台、几何形状亚博登录平台亚博登录平台亚博登录平台,还要增加它的时间亚博登录平台亚博登录平台亚博登录平台。就是我们过去三维时代的时候亚博登录平台,这个属性里面的几何对象三维矢量亚博登录平台亚博登录平台,比如说一个路灯三个点就够了亚博登录平台亚博登录平台,一个坐标也是三个点亚博登录平台,一个电杆两个点就够了亚博登录平台,一个房子当然多一些亚博登录平台亚博登录平台。现在移动对象的话属性里面的几何矢量就增加了亚博登录平台,T1XYZ亚博登录平台,T2X2Y2Z2亚博登录平台,属性项里面的矢量部分变成了四维的矢量亚博登录平台,这就是4DAR结构的数据基础。如果不是这样的,警察可以在系统里面调任何时刻亚博登录平台、任何地点的场景,任意时间亚博登录平台、任何地点、你所需要的任何对象的场景亚博登录平台,可是周围的一切东西都是真实的。把干扰的车也可以去掉了亚博登录平台。

这是第一个“热”亚博登录平台,我们预计在国家公安部门大量的探头数据量爆炸的情况下,将会有这个“热”支持AR技术进一步的发展。当然AR技术可以在手机上发布,也可以在LED上发布亚博登录平台,也可以在网上发布亚博登录平台。

第二点就是手机上的立体观察亚博登录平台,因为手机的数据量有限亚博登录平台亚博登录平台,目前要都从网上下载的话亚博登录平台亚博登录平台,你在网上下载一个带纹理的模型数量会很大。那么怎么办呢?最近我们就搞了一个数据量几乎为零的亚博登录平台,几乎可以忽略不计的亚博登录平台,叫做“白膜”。这就是一个“白膜”,当然这里面把建筑物关掉了,当时做得还不是很成功亚博登录平台,完全用激光亚博登录平台,不用影像就可以把“白膜”输入进来亚博登录平台,做好之后它的数据量几乎可以忽略不计亚博登录平台亚博登录平台亚博登录平台,用本地数据就可以漫游亚博登录平台,但是标线亚博登录平台、路杆、天桥都是真实的,虽然没有用影像亚博登录平台亚博登录平台,但是也足够让人看到这一切亚博登录平台亚博登录平台亚博登录平台。所以这种“白膜”做出来以后就有可能在手机上进行漫游亚博登录平台,这个我们认为是AR的下一个热点亚博登录平台。

这个“白膜”做出来之后有什么用呢亚博登录平台亚博登录平台?首先一个就是可以作为自动导航亚博登录平台,给他们注入一些新的血液。现在的导航软件当然也有三维,但三维基本上都是虚假的亚博登录平台,跟真实的情况不一致亚博登录平台亚博登录平台。我们现在虽然不是真实的纹理亚博登录平台亚博登录平台,但是基本上形状是真实的亚博登录平台亚博登录平台,因此从过去所谓的百度亚博登录平台、高德这些自动驾驶的软件中注入这样的东西亚博登录平台亚博登录平台,就是所谓的实体导航亚博登录平台。实体导航有什么好处呢?第一个好处就是到了目的地之后可以找到真正要去的地方,而不是走错了亚博登录平台。现在因为北京搞拆违建,把大厂商和宾馆的标志都拆了,所以到了目的地之后导航结束了你也找不到要去的地方。因此这样的实体导航就可以把你的目标所处在的路口亚博登录平台亚博登录平台,或者是建筑物进行渲染亚博登录平台,渲染成另外一种颜色亚博登录平台,你这样就很容易的在最后100米的时候找到你要去的地方,这是一个模式亚博登录平台亚博登录平台亚博登录平台。另外一个就是实体定位亚博登录平台亚博登录平台,假设我们把这个街区所有的“白膜”都建起来亚博登录平台,这个“白膜”建起来并不是很复杂,只要车开过去数据拿回家亚博登录平台亚博登录平台,第二天早上就出来了,这个就靠云计算,靠GPU亚博登录平台,第二天早上就可以拿到“白膜”亚博登录平台,基本上八九不离十,应该说基本上不用编辑了亚博登录平台。这样的数据对于未来的实体定位提供了一个基础亚博登录平台亚博登录平台亚博登录平台,现在的定位潮流很多亚博登录平台亚博登录平台,现在的地基增强亚博登录平台、蓝牙定位亚博登录平台亚博登录平台亚博登录平台、基站定位,这些都是无线电定位,跟我们搞测绘的没有关系亚博登录平台亚博登录平台亚博登录平台。但是我们搞测绘的下一步会推一个实体定位亚博登录平台亚博登录平台,我实体都做出来了,你拿我就可以了亚博登录平台,当然也不是图像定位,图像定位的话信息量太大亚博登录平台。所以我们测绘工作者在定位的技术上可能会有新的思路。

第三个热点,就是AR车窗的自动驾驶亚博登录平台。也就是说在国外是有这个想法的亚博登录平台亚博登录平台亚博登录平台,还没有完全实现亚博登录平台亚博登录平台亚博登录平台?;嵘嫌幸桓龉舅邓梢宰鯝R车窗亚博登录平台亚博登录平台,AR车窗就是在车上可以既把你计算机里面的实体街景的模型投影到屏幕上去,同时你又可以从,AR车窗是一个透明的亚博登录平台亚博登录平台,可以看到地面亚博登录平台、看到实景。这两者结合起来对于自动驾驶亚博登录平台亚博登录平台,对于驾驶的乐趣会提高。一方面你的数据是不是对亚博登录平台,就可以知道了亚博登录平台亚博登录平台亚博登录平台。另外一方面你自动驾驶的路线是不是对亚博登录平台亚博登录平台,如果不对的话一定是模糊的。因此AR在移动物体亚博登录平台,包括人当中都会很有用,过去的头盔都是VR头盔亚博登录平台亚博登录平台,目前所看到的都是VR头盔亚博登录平台亚博登录平台亚博登录平台,这个VR头盔看不到自己的身体,也看不到地面亚博登录平台亚博登录平台,用户用一会儿就头晕亚博登录平台。因此提出来一个AR头盔的概念亚博登录平台。而AR头盔要想推广的话亚博登录平台亚博登录平台,那就离不开我们搞测绘的人了,因为它要实际模型亚博登录平台,实际模型由谁提供呢亚博登录平台?就是靠我们测绘人提供的亚博登录平台,所以我们在这个当中的应用是有很多场合的亚博登录平台,虽然我们是跨界融合碰撞了一下,最后反响还是很好的亚博登录平台。十多个人来加我的微信亚博登录平台亚博登录平台,我为什么在这里做报告呢亚博登录平台?就是希望我们测绘人不要局限在过去的二维亚博登录平台亚博登录平台、三维亚博登录平台亚博登录平台,现在是四维时代了亚博登录平台。也许这个会来的很快亚博登录平台亚博登录平台亚博登录平台,把AR技术和我们现有的采集技术结合起来亚博登录平台,我们现在做的数据就要求非逞遣┑锹计教ǎ科学的亚博登录平台,将会在马路上每隔200米就修一个5G的基站亚博登录平台。刚才我们四五十类的路线都可以全要素的采集出来,这点是有基础的亚博登录平台亚博登录平台。但是客户提出来的一个需求亚博登录平台,你采集了之后我怎么知道它的变化亚博登录平台?是不是再采一次亚博登录平台?我现在初步的思路还不是这样的亚博登录平台亚博登录平台,而是用电子标签亚博登录平台亚博登录平台,用RFDI的技术实现动态的监测亚博登录平台亚博登录平台,因此我们测绘工作者的服务面亚博登录平台亚博登录平台,虽然我们测绘局现在定到自然资源部去了,但是服务面是非逞遣┑锹计教?亚博登录平台亚博登录平台?淼?,几乎没有一个行业能够不用我们的技术亚博登录平台。所以我们测绘地理信息工作者是在新一轮的创新大潮中大有可为亚博登录平台亚博登录平台。我的报告就到这里亚博登录平台亚博登录平台亚博登录平台,谢谢。

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