JP4385852B2 - 車両取り回し支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の駐車時等に、車両の周囲の障害物を検出して警報することによって、駐車等のための車両の取り回し運転を支援する車両取り回し支援装置に関する。

この種の車両取り回し支援装置としては、例えば特許文献１に示される装置が知られている。この従来装置では、車両の前後のバンパ等に複数の超音波センサを配置し、個々の超音波センサの感度を車両の旋回方向に応じて変更することで、車両周囲の障害物の検出エリアを可変できるようにしている。すなわち、車両の旋回による進行方向は広く、逆方向は狭くなるように検出エリアを調整する。これにより、旋回時における車両の進行方向においては、早期に障害物を検知できるとともに、車両の進行方向以外の障害物を検知しにくくなり、不要な警報を発することを抑制できる。
特開２００３−８１０３５号公報

上述した従来装置では、車両が直進状態となったときの検出エリアは、車両の直進方向において比較的短い距離に設定される。これは、例えば渋滞時には、直前の他車両とかなり接近することがあるため、直進時の検出エリアが長い距離を持つと、頻繁に警報が発せられてしまうためである。

このように、直進時の検出エリアが比較的短い距離に設定されるため、例えば、旋回時に、その旋回方向において伸ばされた検出エリアによって障害物が検知されても、その状態からステアリングホイールの操舵角が中立（直進）方向に戻されると、障害物が比較的近距離にありながら、その障害物を検知できなくなってしまう。その結果、車両の運転者は、その障害物が自車の走行にとって障害となるか否かの判断に迷うことが考えられる。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、運転者に対して、障害物に関して適切な警報を与えることが可能な車両取り回し支援装置を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の車両取り回し支援装置は、
車両の周囲に信号を送信する送信機と、車両の周辺に存在する障害物からの反射信号を受信する受信機とを有し、複数組の送信機と受信機とが車両の異なる場所に設けられ、反射信号に基づいて、車両の周辺の障害物を検出する複数の検出手段と、
複数の検出手段が障害物を検出する範囲を示す検出距離に関して、ステアリングホイールの操舵角に応じた予定進路の軌跡に対応するように、各々の検出手段による検出距離を設定する検出距離設定手段と、
検出距離設定手段によって設定された検出距離内における障害物の有無を判定する判定手段と、
判定手段による障害物の有無に関する判定結果に基づいて、警報を発する警報発生手段とを備え、
ステアリングホイールの操舵時に、検出距離設定手段によって操舵方向に位置する検出手段に対して設定される検出距離は、ステアリングホイールの非操舵時に車両の直進方向に設定される検出距離よりも長く、
検出距離設定手段は、判定手段によって検出距離内に障害物が存在すると判定された場合、少なくとも障害物を検出した検出手段の検出距離を保持し、その保持した検出距離が、ステアリングホイールの現操舵角に応じて設定される検出距離よりも長い場合、障害物を検出するための検出距離として、保持した検出距離を用いることを特徴とする。

ステアリングホイールの操舵方向は、運転者が車両を進ませたい方向を表しており、その方向に車両の取り回し運転にとって障害となる障害物が存在する場合には、その障害物の存在を継続的に警報すべきである。

請求項１に記載の車両取り回し支援装置では、一旦、検出距離内に障害物が存在すると判定されると、少なくとも障害物を検出した検出手段の検出距離を保持し、その保持した検出距離が、ステアリングホイールの現操舵角に応じて設定される検出距離よりも長い場合、障害物を検出するための検出距離として、保持した検出距離を用いる。このため、車両の周囲に存在する障害物に関して、ステアリングホイールの操舵にかかわらず、警報を継続して発することができる。これにより、車両の運転者は、車両の周囲に注意すべき障害物があることを明確に認識することができる。

請求項２に記載した車両取り回し支援装置では、車両の走行速度を検出する走行速度検出手段を備え、検出距離設定手段は、走行速度検出手段によって検出された走行速度が所定速度以上になったとき、保持した検出距離をキャンセルすることを特徴とする。車両の走行速度が所定速度以上になった場合、車両が障害物のすり抜けを完了したり、障害物が移動したりして、障害物に注意を払う必要がない状況になったと考えられるためである。

請求項３に記載の車両取り回し支援装置では、車両の変速機の変速位置を検出する変速位置検出手段を備え、検出距離設定手段は、車両の前後方向における進行方向が逆転するように変速機の変速位置が変更されたことを変速位置検出手段が検出したとき、保持した検出距離をキャンセルすることを特徴とする。車両の前後方向における進行方向を逆転させた場合、車両と障害物との位置関係が変化するため、保持した検出距離をキャンセルするのである。

請求項４に記載の車両取り回し支援装置では、検出距離設定手段は、保持した検出距離内に障害物が存在しなくなったとき、保持した検出距離をキャンセルすることを特徴とする。障害物が保持している検出距離から外れた場合、その検出距離を保持する必要がなくなるためである。

（第１実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第１の実施の形態について説明する。図１は本発明に係る車両取り回し支援装置の第１実施形態を示すブロック図、図２は検出手段としてのセンサの車両への配置位置等を示す説明図、図３は車両の周囲の障害物検出、およびその障害物に対する警報等を行なう処理を説明するためのフローチャート、図４（ａ）、（ｂ）及び図５は、図１の車両取り回し支援装置の検出エリアを示す説明図である。

図１において、障害物を検出する検出手段としての超音波センサ１１〜１８は車両の前後のバンパなどに設置され、中央制御装置である制御用コントローラ９とそれぞれライン３１〜３８を介してスター接続されている。本実施形態では、図２に示すように、センサ１１、１２、１３、１４は、それぞれ前のバンパの左端（コーナ付近）、左前（中央寄り）、右前（中央寄り）、右端（右コーナ付近）に取り付けられ、センサ１５，１６，１７，１８は、それぞれ後のバンパの左端、左後、右後、右端に取り付けられている。

制御用コントローラ９では、センサ駆動用電圧電源１が、センサを駆動するためのベースとなる出力電圧を発生するとともに、送信回路２はマイコン３からのバースト状の超音波ＯＮ信号２３に応じた超音波バースト波（例えば４０ｋＨｚの矩形波１０パルス）を発生する。そして、センサ駆動用電圧電源１の出力電圧に送信回路２の超音波バースト波が重畳されて超音波センサ駆動信号２４となり、この超音波センサ駆動信号２４がアナログスイッチ（ＳＷ）８及び切替信号２２によりセンサ１１〜１８の１つに選択的に印加される。

センサ１１〜１８は超音波センサ駆動信号２４により超音波バースト波を発生し、もし障害物が有ればその距離に応じた時間の経過後に反射波を受信する。この反射波を受信して得た反射信号はライン３１〜３８を介して制御用コントローラ９に送られて、アナログＳＷ８、アンプ７、ローパスフィルタ６、半波整流器５を介して比較器４に印加される。比較器４はこの反射信号のレベルとマイコン３からのＤ／Ａ出力電圧であるしきい値２１とを比較し、反射信号＞しきい値２１の場合に障害物検知信号１０をマイコン３に出力する。

マイコン３は超音波ＯＮ信号２３から障害物検知信号１０までの時間から障害物までの距離を求めるとともに、その障害物までの距離が、ステアリングホイールの操舵角に応じて各センサ１１〜１８に対して設定される検出距離を持つ検出エリア内に属する場合に警報を発する。警報については、表示部１９およびブザー２０を用いて行なわれ、その障害物の検知位置を表示部１９に表示するとともに、警報用ブザー２０の警報音の周波数を、検知距離に応じて変化させる。

マイコン３は、いずれも図示しない、ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角センサと、自動変速機のシフトポジションを検出するシフトポジションセンサ、及び車両の走行速度を検出する車速センサからの検出信号２７，２８，２９を入力し、これらの検出信号に基づいて、図３に示す障害物検出、およびその障害物に対する警報等の処理を実行する。

ここで、図３のフローチャートに示す処理について説明する前に、本実施形態における、各センサ１１〜１８の検出エリアについて図４（ａ）、（ｂ）及び図５を用いて説明する。本実施形態においては、ステアリングホイールの操舵角に基づいて、その操舵角による予定進路の軌跡に対応した検出エリアを形成するように、各センサ１１〜１８の検出距離を決定する。すなわち、車両のトレッド、ホイールベース、フロントオーバハング、リヤオーバハング、ステアリングホイールの操舵角とタイヤの切れ角との関係等の車両緒元から、予めステアリングホイールの操舵角による車両の進路の軌跡を計算することができる。従って、各操舵角に対して、その車両の進路軌跡に対応するように各センサの検出距離を算出することにより、各センサ毎に進路軌跡に対応した検出エリアを設定することができる。なお、操舵角と、検出エリア（各センサの検出距離）との関係は、所定の演算式に従って算出しても良いし、テーブルとして記憶するものであっても良い。

このようにして、車両の予定進路の軌跡に対応した検出エリアが設定されることにより、その検出エリア内に障害物が存在するか否か判定するだけで、車両がその障害物をすり抜けて進行可能かどうかを判別することができる。例えば、図４（ａ）、（ｂ）は、車両が、前進しつつ右方向に操舵した場合の例を示すものであるが、図４（ａ）の場合、障害物は比較的車両から離れた位置にあるが、予定進路の軌跡に対応する検出エリア内に属するため、この場合、警報が発せられて、運転者は車両が障害物に接触する可能性があることを認識する。一方、図４（ｂ）に示す例では、障害物は車両から比較的近い位置にあるが、検出エリア外であるため、警報は発せられず、運転者は障害物とは接触しないことを認識できる。

なお、車両の予定進路の軌跡に対応した検出エリアを設定する場合、その軌跡に正確に一致するように検出エリアを設定するのではなく、障害物との接触（衝突）を確実に回避するために、各センサ１１〜１８から軌跡外縁までの距離に所定のマージンを付加して、各センサ１１〜１８の検出距離を設定することが好ましい。

一方、ステアリングホイールが操舵されずに略中立位置となっている場合、図５に示すように、各センサ１１〜１４の検出エリアは、ほぼ等距離であって、比較的短く設定される。具体的には、その検出エリアの距離は、少なくとも、ステアリングホイールが操舵されたとき（旋回時）の進行方向における検出エリアの距離よりも短く設定される。これにより、例えば渋滞時において、直前の他車両とかなり接近した場合であっても、その他車両を障害物として頻繁に警報が発せられてしまうことを防止できる。

次に、図３のフローチャートに示す処理について説明する。なお、図３のフローチャートでは、まずシフトポジションセンサからの検出信号２８に応じて、車両が前進するのか、後退するのかを判定し、その移動方向におけるセンサ１１〜１４，１５〜１８によって障害物の検出を行なわせる。図３のフローチャートに示す処理は、車両が前進するものと判定され、車両の前方に設置されたセンサ１１〜１４に障害物の検出を行なわせる場合を示している。

そのため、ステップＳ１０では、センサカウンタＳに１をセットして（Ｓ＝１）、アナログＳＷ８及び切替信号２２によりセンサカウンタＳ＝１のセンサ１１を選択する。次いでステップＳ２０では、操舵角センサの検出信号２７から、ステアリングホイールの現操舵角を検出するとともに、その検出した現操舵角に対応する検出エリアを算出する。具体的には、車両の直進時には、各センサ１１〜１４の検出距離が直進に適した距離となるように検出エリアを算出する。一方、車両が左右どちらかに旋回している場合には、ステアリングホイールの現操舵角による車両の予定進路の軌跡に対応する検出エリアを上述した手法で算出する。

次に、ステップＳ３０では、後述するステップＳ１９０の処理によって検出エリアが保持されているか否かを判定する。この検出エリアの保持は、いずれかのセンサ１１〜１４の検出エリア内に障害物が存在すると判定された場合に実行され、その障害物検出時の検出エリアをそのまま保持するものである。

ステップＳ３０にて検出エリアが保持されていると判定された場合、ステップＳ４０に進んで、その保持している検出エリア（保持エリア）と、ステップＳ２０にて算出した検出エリア（算出エリア）との距離を比較する。この比較において、保持エリアの方が算出エリアよりも距離が長いと判定された場合、ステアリングホイールが中立方向に戻されて、操舵角が減少したことを意味する。この場合、ステップＳ２０にて算出された現操舵角に応じた検出エリアを用いると、検知済みの障害物が検知されなくなる可能性が生じ、その場合、車両の運転者は、その障害物が自車の走行にとって障害となるか否かの判断に迷うことが考えられる。

そのため、ステップＳ４０において、保持エリアの距離は算出エリア以上と判定された場合、ステップＳ５０に進んで、保持エリアを今回の処理における検出エリアとして設定する。これにより、車両の周囲に存在する障害物に関して、ステアリングホイールの中立位置方向への操舵にかかわらず、その障害物に関する警報を継続して発することができる。

一方、ステップＳ３０において検出エリアが保持されていないと判定された場合、及びステップＳ４０において保持エリアの距離が算出エリアの距離よりも短いと判定された場合には、ステップＳ６０に進む。保持エリアの距離が算出エリアの距離よりも短いとき、ステアリングホイールが、障害物検出時の操舵角からさらに切り増しされたことを意味する。このように、ステアリングホイールが切り増しされた場合、その切り増し操舵によって、障害物を回避することができる場合もある。このため、ステアリングホイールが切り増しされ、操舵角が増加されたときには、その増加した操舵角に対応するように算出された検出エリアを用いて、今回の処理における検出エリアを設定する。

ステップＳ７０では、超音波ＯＮ信号２３により超音波センサ駆動信号２４をセンサ１１に送信し、ステップＳ８０において、反射信号の有無を判定するための一定の閾値を比較器４に出力する。

次いで、ステップＳ９０において、比較器４の出力（障害物検知信号１０）の有無を判定する。このとき、比較器４から障害物検知信号１０が出力されていると判定されると、ステップＳ１００に進んで、超音波ＯＮ信号２３を出力してから障害物検知信号１０が入力されるまでの時間を計測する。さらに、計測された時間から、障害物までの距離を演算する。そして、ステップＳ１１０において、演算された障害物までの距離が、ステップＳ５０又はＳ６０にて設定した検出エリアに属するか否かを判定する。このとき、障害物が検出エリアに属すると判定した場合には、ステップＳ１２０において、車両の周囲に障害物が存在することを表示部１９やブザー２０を用いて警報する。その後、ステップＳ１３０の処理に進む。

一方、ステップＳ９０にて比較器４から障害物検知信号１０が出力されていないと判定された場合、およびステップＳ１１０にて、障害物は検出エリア内に属さないと判定された場合には、上述した警報等の処理を実行することなく、ステップＳ１３０に進む。

ステップＳ１３０では、センサカウンタＳをインクリメントし（Ｓ＝Ｓ＋１）、さらに、ステップＳ１４０にて、センサカウンタＳの値が４となったか否か、すなわち、車両の前方に設置された全てのセンサ１１〜１４に関して、障害物が検出エリアに属するか否かの判定がなされたかを判別する。このとき、センサカウンタＳ＝４でなければ、ステップＳ１０に戻って次のセンサについて上述した処理を再度実行し、センサカウンタＳ＝４の場合には、ステップＳ１５０の処理に進む。

ステップＳ１５０では、いずれかのセンサ１１〜１４の検出エリアに障害物が属して、ステップＳ１２０にて警報が行なわれたか否かを判定する。このとき、警報が行なわれたと判定された場合、ステップＳ１７０に進んで、車速信号２９に基づいて、車両の走行速度が所定速度（例えば１０ｋｍ/ｈ）より大きいか否かを判定する。車速が所定速度よりも大きい場合、車両の運転者は、検出した障害物が車両の運転にとって障害とならないとみなして車速を高めたと考えられる。このため、ステップＳ１８０に進んで、警報を中止するとともに、検出エリアが保持されている場合には、その保持エリアをキャンセルするためにクリアする。

一方、ステップＳ１７０において、車速が所定速度以下と判定された場合には、障害物を避けるために、運転者は極低速度で車両の取り回し運転を行なっていると考えられるので、ステップＳ１９０に進んで、障害物を検出したときの各センサ１１〜１４の検出エリアを保持する。これにより、ステアリングホイールが中立位置方向に戻されても、一旦検出した障害物を継続的に検出することができ、運転者に対して適切な警報を与えることができる。

一方、ステップＳ１２０において警報が行なわれなかった場合には、そもそも障害物が検出エリア内に存在していないか、もしくは障害物が検出エリアから外れた状況である。いずれの状況であっても、車両の周囲に注意すべき障害物は存在しないので、ステップＳ１５０にて警報なしと判定されると、ステップＳ１６０に進み、検出エリアを保持している場合には、その保持エリアをキャンセルするためにクリアする。

なお、図３のフローチャートには示していないが、シフトポジションセンサからの検出信号２８に基づいて、車両の前後方向の進行方向が逆転することを検知した場合も、検出エリアを保持しているならば、その保持エリアをキャンセルする。車両の前後方向における進行方向が逆転すると、車両と障害物との位置関係が変化するため、あらためてステアリングホイールの操舵角に対応する検出エリアを算出することが適切であるためである。

（変形例）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することができる。

例えば、上述した第１実施形態では、センサ１１〜１４のいずれかの検出エリアに障害物が属していると判定されると、すべてのセンサ１１〜１４の検出エリアを保持するようにした。しかしながら、図６のフローチャートに示すように、障害物を検出したセンサの検出エリアのみ保持するようにしても良い。この場合、障害物を検出していないセンサの検出エリアは、その時々のステアリングホイールの操舵角から算出されることになる。

具体的な処理について図６のフローチャートを用いて説明する。この変形例では、障害物の警報処理が行なわれた（ステップＳ１２０）後に、ステップＳ１２５において、障害物が属すると判定した検出エリアを保持する。その他の処理は、図３に示したフローチャートと同様であるため説明を省略する。このようにしても、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

また、上述した第１実施形態では、まずセンサ１１〜１４によって障害物を検出し、その障害物までの距離が現操舵角に対応する検出エリアに属するか否かにより、車両の予定進路の軌跡内に障害物があるかを判定するものであった。しかしながら、障害物を検出する範囲自体を、現操舵角に対応する検出エリアとなるように変化させても良い。

すなわち、図７のフローチャートに示すように、ステップＳ２５において、現操舵角に対応する、比較器４に出力するための閾値を算出し、その算出した閾値をステップＳ８０において、比較器４に出力する。つまり、近距離に存在する障害物ほど、超音波の反射信号の強度は高くなり、障害物が遠距離に存在する場合には、反射信号の強度が低下する。このような性質を利用して、閾値を変更することで、現操舵角の検出エリアに対応した範囲に存在する障害物を検出することができる。

なお、図７のフローチャートでは、検出エリアに対応した閾値を比較器４に出力するようにしているので、ステップＳ１２０の警報処理後に、ステップＳ１２７において、その閾値を保持するようにしている。このため、ステップＳ３５，Ｓ４５，Ｓ５５，Ｓ６５，Ｓ１６５，及びＳ１８５の各処理において、保持エリアではなく、保持閾値が処理対象となる。また、障害物を検出する範囲自体を、現操舵角に対応する検出エリアとなるようにしているので、比較器４の出力のみに応じて障害物の有無が判定される。従って、図３のフローチャートにおける検出エリア内か否かの判定ステップ（ステップＳ１１０）が省略されている。

なお、閾値の保持処理は、ステップＳ１２０の警報処理の後ではなく、前述の第１実施形態と同様に、ステップＳ１７０において車速が所定速度以下と判定されたときに実行するようにしても良い。

さらに、障害物を検出する範囲自体を、現操舵角に対応する検出エリアとなるように変化させるには、上述したように、比較器４に出力する閾値を変化させること以外に、センサから超音波を送信する際の、センサ駆動電圧の大きさを変化させることによっても可能である。この場合、超音波の送信範囲が、現操舵角に対応する検出エリアとなるように変化することになる。

ただし、センサ駆動電圧の大きさを変化させるためには、マイコン３からの制御信号でセンサ駆動用電圧電源１の出力する電圧の大きさを変更できるように、電源１として可変電圧電源を採用する必要がある。そして、図８のフローチャートに示すように、ステップＳ２７において、現操舵角に対応する、センサを駆動するための駆動電圧を算出する。そして、ステップＳ７５において、その算出した駆動電圧が可変電圧電源１から出力されるように、電源１に対して制御信号を出力する。そして、送信回路２に超音波ＯＮ信号２３が出力されると、送信回路２から超音波バースト波が発生され、電源１の出力電圧と重畳されて超音波センサ駆動信号２４となる。

このように、電源１の出力電圧を変更することで、結果として超音波センサ駆動信号２４の大きさが変化する。そして、超音波センサ駆動信号２４の大きさによって、センサ１１〜１８から送信される超音波の到達範囲が変化するため、設定操舵角に応じて超音波センサ駆動信号２４の大きさを変えることで、設定操舵角に対応する検出エリアに超音波の送信範囲を調整することができる。

なお、図８のフローチャートでは、検出エリアに対応した駆動電圧にて超音波船さ駆動信号２４を生成させているので、ステップＳ１２０の警報処理後に、ステップＳ１２９において、その駆動電圧を保持するようにしている。このため、ステップＳ３７，Ｓ４７，Ｓ５７，Ｓ６７，Ｓ１６７，及びＳ１８７の各処理において、保持エリアや閾値ではなく、保持駆動電圧が処理対象となる。また、駆動電圧の保持処理は、ステップＳ１２０の警報処理の後ではなく、前述の第１実施形態と同様に、ステップＳ１７０において車速が所定速度以下と判定されたときに実行するようにしても良い。

本発明の実施形態による車両取り回し支援装置の構成を示すブロック図である。 検出手段としてのセンサの車両への配置位置等を示す説明図である。 車両の周囲の障害物検出、およびその障害物に関する警報等を行なう処理を説明するためのフローチャートである。 （ａ）、（ｂ）は、ステアリングホイールの操舵時における、車両取り回し支援装置の検出エリアを示す説明図である。 ステアリングホイールの非操舵時における、車両取り回し支援装置の検出エリアを示す説明図である。 変形例による処理を示すフローチャートである。 変形例による処理を示すフローチャートである。 変形例による処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１ センサ駆動用電圧電源
２ 送信回路
３ マイコン
４ 比較器
９ 制御用コントローラ
１１〜１８ センサ
１９ 表示部
２０ ブザー

Claims (4)

1. 車両の周囲に信号を送信する送信機と、車両の周辺に存在する障害物からの反射信号を受信する受信機とを有し、複数組の送信機と受信機とが車両の異なる場所に設けられ、前記反射信号に基づいて、車両の周辺の障害物を検出する複数の検出手段と、
   前記複数の検出手段が前記障害物を検出する範囲を示す検出距離に関して、ステアリングホイールの操舵角に応じた予定進路の軌跡に対応するように、各々の検出手段による検出距離を設定する検出距離設定手段と、
   前記検出距離設定手段によって設定された検出距離内における前記障害物の有無を判定する判定手段と、
   前記判定手段による前記障害物の有無に関する判定結果に基づいて、警報を発する警報発生手段とを備え、
   ステアリングホイールの操舵時に、前記検出距離設定手段によって操舵方向に位置する検出手段に対して設定される検出距離は、ステアリングホイールの非操舵時に車両の直進方向に設定される検出距離よりも長く、
   当該検出距離設定手段は、前記判定手段によって前記検出距離内に障害物が存在すると判定された場合、少なくとも障害物を検出した検出手段の検出距離を保持し、その保持した検出距離が、ステアリングホイールの現操舵角に応じて設定される検出距離よりも長い場合、障害物を検出するための検出距離として、保持した検出距離を用いることを特徴とする車両取り回し支援装置。
2. 車両の走行速度を検出する走行速度検出手段を備え、
   前記検出距離設定手段は、前記走行速度検出手段によって検出された走行速度が所定速度以上になったとき、前記保持した検出距離をキャンセルすることを特徴とする請求項１に記載の車両取り回し支援装置。
3. 前記車両の変速機の変速位置を検出する変速位置検出手段を備え、
   前記検出距離設定手段は、前記車両の前後方向における進行方向が逆転するように前記変速機の変速位置が変更されたことを前記変速位置検出手段が検出したとき、前記保持した検出距離をキャンセルすることを特徴とする請求項１に記載の車両取り回し支援装置。
4. 前記検出距離設定手段は、前記保持した検出距離内に前記障害物が存在しなくなったとき、前記保持した検出距離をキャンセルすることを特徴とする請求項１に記載の車両取り回し支援装置。

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