CN1609913A - 在三维地图中显示多级文本数据的方法 - Google Patents

Abstract

三维地图显示在屏幕上，并且具有不同密度等级的文本数据根据显示的三维地图的视点到文本数据将被显示的节点的距离被显示，从而改进文本数据的可读性。另外，在屏幕上通过局部调整文本数据的密度显示文本数据是可能的。通过立体投影方法将二维坐标地图数据转换到三维坐标使三维地图显示在显示屏上。与三维地图一起显示的文本数据转换到以三维地图的视点为原点的三维坐标系统中。转换的文本数据被投影到将转换到屏幕坐标的二维平面上。因此，显示的三维地图的视点到文本数据被显示的节点的距离被分级。经分级的距离被确定用于屏幕坐标文本数据。具有相应于确定的距离的等级的文本数据被显示在显示三维地图的显示屏上。

Description

在三维地图中显示多级文本数据的方法

技术领域

本发明涉及到在三维地图中显示多级文本数据的方法，其中通过立体投影使二维坐标地图数据转换为三维坐标地图数据，以在显示板上显示三维地图的同时显示文本数据如地点或建筑的名称。更确切地说，本发明涉及到在三维地图中显示多级文本数据的方法，其中从显示板上显示的三维地图的视点到将被显示的文本数据的节点的距离被确定，并且根据确定的距离在显示板上显示不同密度等级的文本数据。

背景技术

当在显示板上显示二维地图时，文本数据如主要地点或建筑名称也在其上被同时显示以便使用者能够在二维地图中正确地确定具体地点、建筑等的位置。

然而，如果所有这些数量众多的文本数据在二维地图中显示，文本数据的密度非常高并因此在显示时处于相互重叠的状态。因此，使用者难于正确地分辨文本数据。

因此，在显示这样的二维地图时，通过按照扩大或缩小的二维地图的比例而适当地改变文本数据的密度来显示文本数据以便文本数据不会彼此重叠。也就是说，当在显示板上显示二维地图时，从仅选择并零星地显示主要文本数据的高级别到显示所有详细文本数据的低级别的范围内分为多个等级，并且落在对应二维地图扩大或缩小的比例的等级内的文本数据被显示。

例如，文本数据被分为三个等级：高级，中级和低级。如图1a所示，当二维地图在显示板上高比例显示时，落在高级内的低密度文本数据被显示。当图1a中所示的二维地图的‘A’部分以扩大的比例在图1b中显示时，落在中级内的中等密度文本数据被显示。当图1b中所示的二维地图的‘B’部分以扩大的比例在图1c中显示时，落在低级内的高密度文本数据被显示。以这种方式，使用者能够适当地看到文本数据。

同时，随着定位技术(position-based technology)的发展，在多种提供地图信息的领域，包括车辆如汽车的当前位置与二维地图一起在显示板上被显示并引导车辆行驶的导航系统或者通过因特网提供地图信息的站点，在显示板上显示三维地图受到众多关注。

近来，计算机性能得到改进而且多种价值不菲的导航系统已经出现以显示三维地图，如鸟瞰视图，在屏幕上显示虚拟的三维效果。在这样的三维导航系统中，大量的文本数据应该与三维地图一起被显示，这与在游戏等中使用的三维应用相反。

如图2a所示，在现有技术中，为了在显示板上显示三维地图，包括用于表示地点和建筑名称的文本数据的二维地图被显示在显示板上，并且在显示的二维地图中阴影102被强制性地加到建筑100的前部以表现如同三维地图的结果。或者，如图2b所示，二维地图被倾斜地显示在显示板上，并且二维建筑图标110和文本数据被显示在二维地图中以表现三维效果。

然而，上述三维地图表示法并非基于通过正确的立体投影把二维坐标地图数据转换成三维坐标地图数据的表示法，而由于缺乏技术和大量计算，仅表现了低水平的三维效果。因此，与观看二维地图比较，可能使用户产生更多的混淆。

在本申请人先前提交的韩国专利申请2003-32761中，例如，如图3所示，通过立体投影方法将二维坐标地图数据正确地转换为三维坐标地图数据，以在显示板上显示三维地图并同时在三维地图上显示文本数据。

然而，因为在上述现有技术中所有的文本数据的显示与视点到文本数据将被显示的节点之间的距离无关，所以在显示板的下端，即距视点较近的位置，文本数据以分散的状态显示，而在显示板的上端，即距视点较远的位置，则以相互重叠的状态密集地显示，如图3所示。因此，存在用户不能正确识别文本数据的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在三维地图中显示多级文本数据的方法，其中通过正确的立体投影方法将二维坐标地图数据转换为三维坐标地图数据以显示三维地图，而且根据显示的三维地图的视点到文本数据将被显示的节点的距离来显示不同密度等级的文本数据，从而改进文本数据的可读性。

本发明的另一个目的在于，提供一种在三维地图中显示多级文本数据的方法，其中根据用户或开发者的便利性，能够通过在显示板上局部控制文本数据的密度，显示文本数据。

为达到上述目的，在根据本发明的在三维地图中显示多级文本数据的方法中，在显示板上显示的三维地图的视点到文本数据将被显示的节点的距离被确定，高密度文本数据在靠近视点的位置被显示而低密度文本数据在远离视点的位置被显示，从而增强文本数据在三维地图中的可读性。

根据本发明的第一特征，用于在显示板上显示二维地图的具有多个密度等级的文本数据被原样应用。

根据本发明的第二特征，通过三维地图建模得到的三维坐标地图数据，或者通过二维坐标地图数据的三维建模生成的三维坐标地图数据被使用。

根据本发明的第三特征，(x，y，k)形式的三维坐标通过扩展二维坐标地图数据中文本数据的位置坐标(x，y)的值而得到。这里，k是一个常量，表示文本数据块的显示位置的高度值。也就是说，k是一个根据文本数据块是否显示在建筑的上或下部，或者高于或低于建筑而变化数值。

根据本发明的第四特征，当视点已确定时，新的以该视点为原点的三维坐标系统及视线的方向被建立，并且包括文本数据在内的所有地图要素(element)的三维坐标被正确地转换到新的以该视点为原点的三维坐标系统内。

根据本发明的第五特征，视点到转换的文本数据将被显示的位置的距离被确定，并且由确定的距离来决定不同密度的文本数据的哪一级被使用。

根据本发明的第六特征，显示应用正确的立体投影方法的三维坐标文本数据能够被保证，并且根据用户和开发者的便利性，通过控制文本数据的密度文本数据可以以其可读性最优的状态被显示。

根据本发明的一个方面，提供一种在三维地图中显示多级文本数据的方法，包括：在显示屏上显示三维地图的地图显示步骤；将二维坐标文本数据转换到以在显示屏上显示的三维地图的视点为原点的三维坐标系统中，并通过在二维平面上的投影将三维坐标转换为屏幕坐标的坐标转换步骤；根据视点到文本数据的距离对在坐标转换步骤中转换为三维坐标的文本数据进行分级的距离确定步骤；以及根据在坐标转换步骤中转换的屏幕坐标文本数据确定在距离确定步骤中被分级的距离，并同时在显示三维地图的屏幕上显示与确定距离相应的等级的文本数据的屏幕显示步骤。

地图显示步骤可包括通过立体投影方法将二维坐标地图数据转换为三维坐标地图数据以在显示板上显示三维地图的步骤。视点可为控制单元从GPS接收器接收的导航信息中监测到的当前车辆位置，或由用户输入的位置的坐标预定高度抬升(elevate)的位置。

坐标转换步骤可包括：将文本数据扩展到三维坐标的三维建模步骤；将在三维建模步骤中扩展到三维坐标的文本数据转换到以在屏幕上显示的三维地图视点为原点的三维坐标系统中的视点转换步骤；以及将在视点转换步骤中转换到以视点为原点的三维坐标系统中的文本数据投影到二维平面上并且将投影位置坐标转换为屏幕坐标的投影转换步骤。

根据本发明的另一个方面，提供一种在三维地图中显示多级文本数据的方法，包括：初始化三维地图被显示的显示环境的三维环境初始化步骤；在三维环境初始化步骤之后，相对于由二维坐标的参考位置定义的原点设置视点和视线的视点设置步骤；在视点设置步骤之后设置投影参数的投影参数设置步骤；载入相对于二维坐标的参考位置的特定区域的二维坐标地图数据和文本数据，并将载入的地图数据和文本数据模制为三维坐标地图数据和文本数据的三维建模步骤；将在三维建模步骤中模制的三维坐标地图数据和文本数据转换到以在视点设置步骤中设置的视点为原点的三维坐标系统中的视点转换步骤；根据到视点的距离，将在视点转换步骤中转换到以视点为原点的三维坐标系统中的文本数据的显示节点分级的距离确定步骤；通过将在三维建模步骤中模制的三维坐标地图数据和文本数据投影到二维平面上得到投影坐标，并将投影坐标转换为屏幕坐标的投影转换步骤；以及在屏幕上显示在投影转换步骤中转换的屏幕坐标地图数据，并且根据在距离确定步骤中被分级的距离，在屏幕上显示不同密度文本数据的屏幕显示步骤。

二维坐标参考位置可为从GPS接收器接收的导航信息中监测到的车辆位置坐标，或为用户设定的位置坐标。三维环境初始化步骤可包括以下步骤：根据视点、视线、光源方向、光源强度以及建筑各侧面的角度，设置在显示建筑各侧面时使用的颜色及其深度；初始化用于表示从视点到被显示的对象将被显示的位置的距离的深度缓冲(buffer)；并且将预定颜色设置为屏幕背景颜色。

视点设置步骤可包括以下步骤：将由二维坐标参考位置的预定高度抬升的位置设置为视点，并在已设置的视点上设置视线。该视线可为车辆的行驶方向。

三维建模步骤可包括以下步骤：(a)将二维坐标文本数据转换到三维坐标；(b)从二维坐标地图数据生成三维地图的底图；(c)设置各建筑的节点的高度并生成具有设置高度的各建筑。在步骤(c)之后，该方法还可以包括生成车辆行驶路线的步骤(d)。

在距离确定步骤和投影转换步骤之间，本方法还可包括除去存在三维地图视野外的模型，并且除去对象重叠和隐藏的侧面的模型除去步骤。

投影转换步骤可包括以下步骤：(a’)通过将在视点转换步骤中转换到以视点为原点的三维坐标系统中的节点和文本数据投影到二维平面上得到二维投影坐标；(b’)将步骤(a’)中得到的二维投影坐标转换为屏幕坐标以在显示屏上显示。

屏幕显示步骤可包括以下步骤：(a”)在屏幕上显示平面对象的折线；(b”)在屏幕上显示三维建筑；(c”)确定各文本数据在距离确定步骤中被分级的距离，并且在屏幕上显示与确定的距离相应的等级的文本数据。在步骤(a”)和(b”)之间，本方法还可包括显示车辆行驶路线的折线的步骤。

附图说明

本发明的上述和其他目的、特征以及优势将通过以下结合附图对本发明的优选实施例的说明而变得清楚，附图中：

图1a为根据在先技术的文本数据被显示在高比例二维地图中的示例图；

图1b为图1a所示二维地图的’A’部分被以放大比例显示并在其上显示文本数据的示例图；

图1c为图1b所示二维地图的’B’部分被以放大比例显示并在其上显示文本数据的示例图；

图2a和图2b为根据在先技术，显示三维地图和文本数据在三维地图中被显示的状态的示例图；

图3为根据在先技术，在三维地图中显示文本数据时在远离视点的位置文本数据密集显示的示例图；

图4为应用本发明的显示方法的导航系统结构的方框图；

图5a和图5b表示根据本发明的显示方法的控制单元运作的流程图；

图6为根据本发明的显示方法在屏幕上显示的文本数据的等级的视图；以及

图7为根据本发明的显示方法文本数据在三维地图中被显示的状态的示例图。

具体实施方式

在下文中，本发明的在三维地图中显示多级文本数据的方法将结合附图(特别是图4-图7)被详细说明。

图4为应用本发明在三维地图上显示多级文本数据的方法的导航系统结构的方框图。如图所示，导航系统包括接收由多个GPS(全球定位系统)卫星200传送的导航信息的GPS接收器202；预先存有二维坐标地图数据的地图存储单元204；根据用户的操作接收操作命令的命令输入单元206；能够控制从GPS接收器202接收的导航信息确定当前车辆位置，根据确定的当前车辆位置自地图存储单元204读出特定区域的二维坐标地图数据，自读出的地图数据通过立体投影方法生成三维坐标地图数据，以及与文本数据一起显示生成的三维坐标地图数据以指导车辆行驶路线的操作的控制单元208；和在控制单元208的控制下，使当前车辆位置和行驶路线与三维地图和文本数据一起显示在显示板212上的显示驱动单元210。

如上结构的导航系统的GPS接收器202，接收由多个GPS卫星200传送的导航信息，并且把它们输入控制单元208。

当车辆行驶时，导航系统的控制单元208使用GPS接收器202接收的导航信息监测当前车辆位置，并根据确定的当前车辆位置从地图存储单元204读出特定区域的二维坐标地图数据和文本数据。

然后，通过立体投影方法，控制单元208将读出的二维坐标地图数据转换为三维坐标地图数据。即：根据由当前车辆位置的预定高度抬升的位置设定的视点，读出的二维坐标图数据被转换为三维坐标地图数据。

经转换的三维坐标地图数据通过显示驱动单元210显示在显示板212上。

然后，控制单元208将已读的文本数据转换到以视点为原点的三维坐标系统中并在显示板212上显示转换的文本数据。另外，控制单元在显示板212上使用箭头等指示车辆行驶路线而指导车辆的行使。

这里，该导航系统通过被固定安装在车辆上的方式被描述。相反，在这样的导航系统被安装在移动装置中的情况下，地图存储单元204的存储容量有限。因此，响应来自命令输入部件206的命令，可以进行与地图提供服务器的连接以下载特定区域，例如汉城市的整个区域的二维坐标地图数据，并且，下载的地图数据可被存储在地图存储单元204中，然后被使用。

图5a和图5b为说明本发明的显示方法的流程图。如图所示，控制单元208设置在生成三维坐标地图数据中使用的参考位置的坐标(步骤300)。这里，对于步骤300中的参考位置的坐标，可为从GPS接收器202接收的导航消息监测到的当前车辆位置的坐标，或者由用户通过命令输入单元206输入的坐标。

当步骤300中参考位置的坐标被完全设置时，控制单元208执行初始化用于在显示板212上显示三维坐标地图数据或确定的三维模型的三维环境的过程(步骤310)。在步骤310中执行的初始化三维环境的过程包括以下步骤：初始化光环境(步骤311)。在步骤311中的光环境的初始化设置视点、视线、光源方向、光源强度、用于根据建筑各侧面的角度表示建筑的各个侧面的颜色及其深度等。然后，深度缓冲被初始化(步骤312)。也就是说，用于表示从视点到某一对象包括河流、桥梁、建筑和文本数据将被显示的位置的距离的深度缓冲被初始化。然后，将显示在显示板212上的背景颜色清除并设置成预定的颜色(步骤313)。

当在步骤310中的初始化三维环境的过程被完成时，控制单元208执行设置视点的过程(步骤320)。在步骤320中设置视点的过程包括以下步骤：首先，设置视点位置(步骤321)。对于视点位置的设置，例如，在参考位置设置的坐标的预定高度抬升的位置的坐标被设置为视点。当视点已经被设置时，从视点的设置位置到三维地图或模型的视线被设置(步骤322)。例如，车辆行驶方向被设置为视线。

当在步骤320中的设置视点的过程被完成时，在三维坐标地图数据将被投射在投影平面上的投影转换中使用的投影参数被设置(步骤330)。

当控制单元208顺序执行步骤310中的三维环境初始化过程、步骤320中的视点设置过程和步骤330中的投影参数设置过程时，控制单元从地图存储单元204载入二维坐标地图数据(步骤340)，并执行将载入的二维坐标地图数据模制为三维坐标地图数据的三维建模过程(步骤350)。

步骤350中的三维建模过程包括以下步骤：在步骤340中和二维坐标地图数据一起载入的二维坐标文本数据以(x，y，k)的形式扩展到三维坐标(步骤351)。扩展到三维坐标是给文本数据的高度值k赋值，这里k可以根据文本数据的显示位置是否安排在建筑的上或下部、或者高于或低于建筑而变化。然后，位于三维地图底部的平面对象，如道路、绿化带、河流和湖泊，被生成为三维平面对象(步骤352)。即，平面对象的二维坐标以被扩展为(x，y，0)形式的三维坐标，以便平面对象能够位于三维地图的底部。设置各建筑的节点的高度(步骤353)，生成具有已设高度的三维建筑(步骤354)，并且使用箭头和虚线生成车辆行使路线(步骤355)。

在步骤360中，控制单元208执行视点转换过程。在步骤360中的视点转换过程包括以下步骤：在三维建模过程中扩展到三维坐标地图数据的节点通过相对于原点的三维移位和旋转被转换到以视点为原点的三维坐标系统中(步骤361)。三维坐标文本数据被转换到以视点为原点的三维坐标系统中(步骤362)。在视点转换过程的转换之后，三维坐标被转换到新的以视点为原点的三维坐标系统中。

在步骤370中，控制单元208执行确定视点到文本数据将被显示的位置的距离的距离确定过程。在步骤370的距离确定过程中，因为在新的以视点为原点的三维坐标系统中文本数据的坐标的z-轴值为视点到三维坐标文本数据显示节点的距离，所以转换到以视点为原点的三维坐标系统中的文本数据的坐标的z-轴值被确定，并且文本数据的显示节点的距离标记根据相应于确定的z-轴值的距离的范围被设置(步骤371)。

在步骤380中，控制单元208执行除去不必要的模型的模型除去过程。在模型除去过程中，存在于三维地图视野之外的所有对象被除去(步骤381)，并且所有重叠和隐藏的三维侧面，即以重叠状态显示的各对象的重叠的和隐藏的侧面，被除去(步骤382)。

在步骤390中，控制单元208通过执行投影转换过程获得在二维屏幕上的屏幕坐标。在步骤390的投影转换过程中，转换到以视点为原点的坐标系统中的各节点经投影转换到二维平面(步骤391)，得到二维投影坐标(步骤392)，对文本数据进行投影转换(步骤393)，并且各投影坐标被转换为屏幕坐标(步骤394)。

在步骤400中，控制单元208通过显示驱动单元210执行在显示板212的屏幕上显示屏幕坐标的屏幕显示过程。在步骤400中的屏幕显示过程包括以下步骤：平面对象如道路、绿化带、河流和湖泊的折线被显示(步骤401)，车辆行驶路线的折线被显示(步骤402)，然后三维建筑被显示(步骤403)。在这之后，根据要被显示的各文本数据的节点的距离标记，不同密度等级的文本数据被显示(步骤404)。

在本发明中，例如，对于在三维地图中显示的对象，到视点500的在z-轴上的距离被确定，并且进行分级，分为短程范围、中程范围和远程范围，如图6所示。具有高密度的低级文本数据作为短程范围内的对象被显示，具有中等密度的中级文本数据作为中程范围内的对象被显示，具有低密度的高级文本数据作为远程范围内的对象被显示。因此，用户能够正确地识别在显示屏上显示的文本数据，如图7所示。

如上所述，本发明具有这样一些优点：在显示板上显示三维地图时，不同密度级的文本数据根据视点到文本数据将被显示的位置的距离被显示，以便在三维地图中的地点名称的可读性能够被改进，并且根据用户或开发者的便利性文本数据的密度能够被调整。

尽管本发明结合优选实施例进行了说明和描述，但是，对于本领域的熟练技术人员很容易理解：对本发明能够进行各种修改和变化，但是，不会偏离由权利要求确定的本发明的精神和范围。即，虽然本发明以应用在导航系统中的实例的方式进行描述的，但是本发明并不限制于此。本发明能够被简单地应用到各种系统中，包括提供地图信息以便三维地图能够被显示的因特网的网站。在这样的情况中，车辆行驶路线可不被显示。以这种方式，根据本发明，能够实现多种变化。

Claims (15)

1、一种在三维地图中显示多级文本数据的方法，包括：

在显示屏上显示三维地图的地图显示步骤；

将二维坐标文本数据转换到以在显示屏上显示的三维地图视点为原点的三维坐标系统中，并通过在二维平面上的投影将三维坐标转换为屏幕坐标的坐标转换步骤；

根据视点到文本数据的距离对在坐标转换步骤中转换为三维坐标的文本数据进行分级的距离确定步骤；以及

根据在坐标转换步骤中转换的屏幕坐标的文本数据来确定在距离确定步骤中被分级的距离，并同时在显示三维地图的屏幕上显示与确定的距离相应的等级的文本数据的屏幕显示步骤。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，地图显示步骤包括通过立体投影方法将二维坐标地图数据转换为三维坐标地图数据以在显示板上显示三维地图的步骤。

3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，视点为控制单元从GPS接收器接收的导航信息中监测到的当前车辆位置，或由用户输入的位置坐标中预定高度抬升的位置。

4、如权利要求1所述的方法，其特征在于，坐标转换步骤包括：

将文本数据扩展到三维坐标的三维建模步骤；

将在三维建模步骤中扩展到三维坐标的文本数据转换到以在屏幕上显示的三维地图的视点为原点的三维坐标系统中的视点转换步骤；以及

将在视点转换步骤中转换到以视点为原点的三维坐标系统中的文本数据投影到二维平面上并且将投影位置坐标转换为屏幕坐标的投影转换步骤。

5、一种在三维地图中显示多级文本数据的方法，包括：

初始化三维地图被显示的显示环境的三维环境初始化步骤；

相对于由二维坐标的参考位置定义的原点设置视点和视线的视点设置步骤；

设置投影参数的投影参数设置步骤；

载入相对于二维坐标的参考位置的特定区域的二维坐标地图数据和文本数据，并将载入的地图数据和文本数据模制为三维坐标地图数据和文本数据的三维建模步骤；

将在三维建模步骤中模制的三维坐标地图数据和文本数据转换到以在视点设置步骤中设置的视点为原点的三维坐标系统中的视点转换步骤；

根据到视点的距离，对在视点转换步骤中转换到以视点为原点的三维坐标系统中的文本数据的显示节点分级的距离确定步骤；

通过将在三维建模步骤中模制的三维坐标地图数据和文本数据投影到二维平面上获得投影坐标，并将投影坐标转换为屏幕坐标的投影转换步骤；以及

在屏幕上显示在投影转换步骤中转换的屏幕坐标地图数据，并且根据在距离确定步骤中被分级的距离，在屏幕上显示不同密度的文本数据的屏幕显示步骤。

6、如权利要求5所述的方法，其特征在于，二维坐标参考位置为从GPS接收器接收的导航信息中监测到的车辆位置坐标，或为用户设定的位置坐标。

7、如权利要求5所述的方法，其特征在于，三维环境初始化步骤包括以下步骤：

根据视点、视线、光源方向、光源强度以及建筑各侧面的角度，设置在显示建筑各侧面时使用的颜色及其深度；

初始化用于表示从视点到显示的对象将被显示的位置的距离的深度缓冲；并且

将预定颜色设置为屏幕背景颜色。

8、如权利要求5所述的方法，其特征在于，视点设置步骤包括如下步骤：将由二维坐标参考位置的预定高度抬升的位置设置为视点，并在已设置的视点上设置视线。

9、如权利要求8所述的方法，其特征在于，视线为车辆的行驶方向。

10、如权利要求5所述的方法，其特征在于，三维建模步骤包括以下步骤：

(a)将二维坐标文本数据转换为三维坐标文本数据；

(b)从二维坐标地图数据生成三维地图的底图；

(c)设置各建筑的节点的高度并生成具有设置高度的各建筑。

11、如权利要求10所述的方法，其特征在于，在步骤(c)之后，还包括生成车辆行驶路线的步骤(d)。

12、如权利要求5所述的方法，在距离确定步骤和投影转换步骤之间，还包括：

除去存在三维地图中视野外的模型，并且除去对象重叠和隐藏的侧面的模型除去步骤。

13、如权利要求5所述的方法，其特征在于，投影转换步骤包括以下步骤：

(a’)通过将在视点转换步骤中转换到以视点为原点的三维坐标系统中的节点和文本数据投影到二维平面上得到二维投影坐标；

(b’)将步骤(a’)得到的二维投影坐标转换为屏幕坐标以在显示屏上显示。

14、如权利要求5所述的方法，其特征在于，屏幕显示步骤包括以下步骤：

(a”)在屏幕上显示平面对象的折线；

(b”)在屏幕上显示三维建筑；

(c”)确定各文本数据在距离确定步骤中被分级的距离，并且在屏幕上显示与确定的距离相应的等级的文本数据。

15、如权利要求14所述的方法，在步骤(a”)和(b”)之间，还包括显示车辆行驶路线的折线的步骤。

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