CN102074116B - 可变车道的信号控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可变车道的信号控制方法，其包括：设置各个信号灯时间参数并计算得到一正向行驶清空时间和一逆向行驶关闭时间；在绿灯关闭并开启红灯后，实时记录第一红灯开启时间；然后检测所述红灯开启时间是否大于等于所述正向行驶清空时间，若检测结果为否，则重复该检测步骤，否则开启一可变标志；此后在达到信号灯转换的时间后，关闭红灯，开启绿灯，并实时记录绿灯开启时间；检测所述绿灯开启时间是否大于等于所述逆向行驶关闭时间，若检测结果为否，则重复该检测步骤，否则关闭可变标志。本发明通过利用可变车道，从而达到充分利用交叉口车道，提高通行能力，减少交叉口停车排队和延误的效果。

Description

可变车道的信号控制方法

技术领域

本发明涉及一种车道的信号控制方法，特别是涉及一种可变车道的信号控制方法。

背景技术

单向交通指只允许车辆向某一方向行驶的道路交通。这是一种常用的交通管理措施。现在单向交通是很多中心城市用来缓解城市交通拥挤的常见交通管理方式，单向交通组织能够减少交叉口车辆冲突点数，从而减少交通事故，在一定程度上使交通组织简单化，改善了交通条件。国内外的经验表明：单向交通在提高道路网通行能力、提高车辆运行速度和减少交通事故等方面的效果非常明显。

国外早在1906年就开始采用单向交通，法国巴黎有1400多条街道实行单向交通，英国、日本、泰国等均有很多街道实行单向通行。我国北京、上海、天津、广州等城市也有几十条街道实行单向交通组织，对于减少交通事故、缓解交通拥挤和阻塞起到了良好的作用。据相关研究资料，在不改变道路状况下，比较完善的单向交通网络会使整个城市的通行能力提高30%到50%。同时，由于汽车在怠速的情况下排出的尾气比正常行驶排出的尾气污染要高出4倍，因此，单向交通对创造低碳、绿色交通有一定的社会意义。

但是在中心城市采用单向交通时，由于单向交通道路一般为两车道，所以在单双向交通组织衔接交叉口，经常出现单向交通放行相位期间，对方方向的双向交通组织侧一条车道空闲，另一条车道拥堵排队过长的现象。如图1所示，A1路为东西方向，并且是双向8车道，中间2车道为直行车道，最内侧车道为左转车道，最外侧车道为直行右转混行车道。A2路为2车道，其中北进口路段为由南至北的单向车道，南进口路段仍然为双向车道。其中在道路高峰时段内，所述A1与A2的车辆流量（辆/小时）如表1所示。

表1

其中A1与A2交叉口由SCATS系统（悉尼自适应交通控制系统）协调控制，采用3相位信号控制方式，其相位序列如图2所示，在道路高峰时段内，相位周期C为170秒，其中相位1东西直行的绿灯时间G1为55秒，相位2东西左转的绿灯时间G2为50秒，相位3南北直行的绿灯时间G3为50秒，此外黄灯时间y为3秒，全红时间为2秒。

A1与A2交叉口采用上述的信号控制策略，在道路高峰时段内，正如上表1所示，南进口的交通需求较大，并且A2路为2车道，所以一个信号周期内，等候的车辆不能够全部放完，所以容易出现A2的排队车辆过多，从而影响了上游公路的交通。而且西进口左转车辆需求也较大，同样也会出现一个信号周期内，等候的车辆不能够全部放完的问题，同样也影响了上游公路的交通。此外东进口和西进口的直行及左转的交通需求不均衡，即西进口的交通需求大于东进口的交通需求，所以此时东进口的直行相位的绿灯时间存在浪费。

综上所述，单双向交通组织衔接交叉口极易出现一条车道空闲，另一条车道拥堵排队过长的现象，从而影响了单向交通在提高道路网通行能力、提高车辆运行速度和减少交通事故等方面达到的效果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中单双向交通组织衔接交叉口处，车道利用不均匀所导致的道路拥堵的缺陷，提供一种可变车道的信号控制方法，通过采用可变车道，结合单向车道和双向车道的优点，提高了车道的利用率，从而提高路口通行能力，减少交叉口停车排队。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

本发明提供了一种可变车道的信号控制方法，适用于交叉口类型为A1路为东西方向双向8车道，中间2车道为直行车道，最内侧车道为左转车道，最外侧车道为直行右转混行车道；A2路为2车道，其中北进口路段为由南至北的单向车道，南进口路段为双向车道，南进口路段的西侧车道设置为可变车道；其特点是所述可变车道的信号控制方法包括以下步骤：

步骤S₁₀₁，设定一相位1绿灯时间P1、一相位2绿灯时间P2、一相位3绿灯时间P3、一黄灯时间y、一全红时间r、一视认标志距离L、一车辆平均速度ν以及一预留清空调整时间Δt。

步骤S₁₀₂，计算正向行驶清空时间t和逆向行驶关闭时间tt。

步骤S₁₀₃，A1路的东进口的左转以及西进口的左转和右转的绿灯开启，并实时记录所述A1路的东进口的左转以及西进口的左转和右转的绿灯开启时间T_G1。

步骤S₁₀₄，检测所述T_G1是否大于等于所述P1，若检测结果为否，则重复步骤S₁₀₄，否则进入步骤S₁₀₅。

步骤S₁₀₅，关闭A1路的东进口的左转以及西进口的左转和右转的绿灯，并实时记录所述A1路的东进口的左转以及西进口的左转和右转的绿灯关闭时间T_R1，然后开启黄灯，在经过黄灯时间y后，关闭黄灯，并开启红灯，并在全红时间r后，开启A1路的东西直行的绿灯，并实时记录所述A1路的东西直行的绿灯开启时间T_G2，然后进入步骤S₁₀₆。

步骤S₁₀₆，检测所述T_R1是否大于等于所述正向行驶清空时间t，若检测结果为否，则重复步骤S₁₀₆，否则开启可变标志，并进入步骤S₁₀₇。

步骤S₁₀₇，检测所述T_G2是否大于等于所述P2，若检测结果为否，则重复步骤S₁₀₇，否则进入步骤S₁₀₈。

步骤S₁₀₈，关闭A1路的东西直行的绿灯，并实时记录所述A1路的东西直行的绿灯关闭时间T_R2，然后开启黄灯，在经过黄灯时间y后，关闭黄灯，并开启红灯，并在全红时间r后，开启A2路的直行绿灯，并实时记录所述A2路的直行绿灯开启时间T_G3。然后进入步骤S₁₀₉。

步骤S₁₀₉，检测所述绿灯关闭时间T_R2是否大于等于所述逆向行驶关闭时间tt，若检测结果为否，则重复步骤S₁₀₉，否则关闭可变标志并进入步骤S₁₁₀。

步骤S₁₁₀，检测所述T_G3是否大于等于所述P3，若检测结果为否，则重复步骤S₁₁₀，否则进入步骤S₁₁₁。

步骤S₁₁₁，关闭A2路的直行绿灯，并将T_G1、T_G2、T_G3、T_R1以及T_R2清零。

步骤S₁₁₂，开启黄灯，并在经过黄灯时间y后关闭黄灯，然后开启红灯，并在全红时间r后，返回步骤S₁₀₃。

较佳地，所述正向行驶清空时间的计算公式为

$t=\frac{L}{v}+\mathrm{\Δt}$

其中t为正向行驶清空时间，L为视认标志距离，ν为车辆平均速度，Δt为预留清空调整时间。

较佳地，所述的预留清空调整时间Δt为5秒。

较佳地，所述逆向行驶关闭时间的计算公式为

$\mathrm{tt}=\frac{L}{v}$

其中tt为逆向行驶关闭时间，L为视认标志距离，ν为车辆平均速度。

本发明的积极进步效果在于：

本发明的可变车道的信号控制方法，通过利用通常用在潮汐交通情况下，用于满足早晚高峰交通需求的可变车道。从而解决在单双向交通组织衔接交叉口，在某一进口道的交通流放行相位内，该进口道的另一对向行车道没有被利用，从而会造成一根车道车辆排队过长的问题。达到充分利用交叉口车道，提高通行能力，减少交叉口停车排队和延误的效果。

附图说明

图1为单双向交通道路的交叉口的示意图。

图2为现有技术中单双向交通道路的交叉口的信号控制策略的相位序列图。

图3为本发明的可变车道的信号控制方法的较佳实施例的可变标志板的示意图。

图4为本发明的可变车道的信号控制方法的较佳实施例的信号控制策略的相位序列图。

图5为本发明的可变车道的信号控制方法的较佳实施例的信号控制策略示意图。

图6为本发明的可变车道的信号控制方法的较佳实施例的流程图。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。

针对于图1所示的单双向交通道路的交叉口以及表1所示的车辆流量，可以采用可变车道，从而在交通高峰时，消除A1与A2交叉口的南进口的直行和西进口的左转中所存在的二次排队的现象，减少车辆排队时间，提高A1与A2交叉口通行效率。

所以本发明的可变车道的信号控制方法通过利用可变车道与交通信号分配这两个方面来解决A1与A2交叉口车辆排队的问题，提高通行效率。

其中在利用可变车道方面，本发明考虑到A2路的北段（以A1与A2交叉口为界）是单向交通（由南至北）组织，所以在南北方向直行的相位期间，北进口无车辆进入A2路的南段，但是存在很小比例的西进口的右转车辆进入A2路的南段。因此造成了在绿灯时间G3的相位3期间，A2路的南段有一根车道（行驶方向为由北至南）是基本空闲。所以如果消除西进口的右转车辆的影响，A2路的南段的2根车道可以在绿灯时间G3的相位3期间同时开放，因而A2路的南进口的车辆二次排队问题可以消除，并且所述相位3的绿灯时间G3可以缩短，并补充到其他相位中，例如A1路的西进口的左转的相位2中，从而A1路的西进口的左转二次排队问题通过绿灯实际那G2的延长得到了缓解或解决。

其中在交通信号分配方面，本发明考虑到假若将A2路的南进口的西侧车道在南北直行相位期间，用于从南向北行驶的车辆直行所用，则在上一相位期间，直行车辆就可排队至西侧车道，但是根据现有技术中图2所示的相位顺序，A1路的东进口的左转车辆需要使用所述A2路的南进口的西侧车道。因此需要将A1路的东西直行相位和左转相位的相位置换，并且消除A1路的西进口右转对A2路的南进口的西侧车道的影响。

如上所述，本发明的可变车道的信号控制方法将图1的单双向交通道路的交叉口中的A2路的南进口的西侧车道设置为可变车道。其中所述可变车道由车道标线和指示标志组成。可变车道的车道标线由黄色虚线组成，可变车道左侧的车行道边缘线保持不变，右侧以双黄色虚线施划车行道分界线。而且所述可变车道的可变标志板如图3所示，其中图3中所述可变标志板的尺寸是在考虑到驾驶员识别等原因而优选的尺寸，此外考虑到驾驶员的视距范围，优选地，所述可变标志板位置可设于距离A1与A2交叉口de停车线80米处。

本实施例中交通信号分配是针对现有技术中的信号控制策略进行相位是时间的调整。其中因为有表1中可见A2路没有大量的左转车，不需要安排左转相位，所以还采用原来的三相位控制方式，但是现有技术中的A1路的右转车辆不受控制，所以右转车辆会占用可变车道，因此需要对A1路的右转车辆的放行相位进行处理。此外如图2中所示的相序，A2的南北直行的上一相位是A1路的东西向的左转，由于A1路的东进口的左转车辆也需要占用可变车道，这样就无法在A2路的南进口的西侧车道给A2路的南进口车辆提供红灯期间的候车。所以也需要对相序进行适当调整，从而可以在可变车道为A2路的南进口车辆提供候车空间。

本实施例中调整的信号控制策略的相位序列图如图4所示。其中将图2中原相位1中的A1路的西进口的右转弯车辆置于左转相位中，因为考虑到A1路的东进口的左转车辆对A2路的南进口的需求不高，这二者的冲突对交汇没有太大影响。此外将图2所示的原A1路的东西直行相位1和左转相位2的相位置换，从而形成了如图4所示的本实施例的相位序列。其中相位1为A1路的东进口的左转以及西进口的左转和右转，相位2为A1路的东西直行。相位3为A2路的南北直行。

此外为同时满足A1路与A2路的协调控制的需求，A1与A2交叉口在交通高峰时段，信号控制周期C为170秒。根据SCATS（悉尼自适应交通控制系统）的饱和度原则，对绿信比重新分配，从而设定相位1的A1路的东进口的左转以及西进口的左转和右转的绿灯时间P1为65秒，相位2的A1路的东西直行的绿灯时间P2为50秒，相位3的A2路的南北直行的绿灯时间P3为40秒，其中黄灯时间y为3秒，全红时间为r为2秒。

其中由于在本实施例中A2路的西侧车道作为可变车道，并且所述可变车道利用通行的相位是相位3，在所述相位3之前的相位2为A1路的东西向直行，此时A2的南进口车辆即可进入A2路的西侧的可变车道。但是为了在南进口车辆进入可变车道前，将所述可变车道清空，所以可变车道标志板的可通行箭头在相位1的绿灯时间终止后的一段时间后开启，从而给予A1路的西进口右转和东进口左转的车辆足够的清空时间。

其中所述可变车道标志开启时间，即正向行驶清空时间的计算公式为

$t=\frac{L}{v}+\mathrm{\Δt}$

其中t为正向行驶清空时间，L为视认标志距离，ν为车辆平均速度，Δt为预留清空调整时间。在本实施例中所述视认标志距离L为100米，所述车辆平均速度ν为20千米/小时，所述预留清空调整时间Δt为5秒。因而本实施例中所述正向行驶清空时间t为23秒。

此外在进入利用所述可变车道通行的相位3后，将再次进入相位1，此时为了满足A1路的东进口的左转以及西进口的左转和右转，所述可变车道将关闭，禁止A2的南进口车辆进入，从而保证A1路的东进口的左转以及西进口的左转和右转车辆的通行，因而为了再次进入相位1时，可变车道的清空，所述可变车道标志板的可通行箭头将在相位3的绿灯开启后的一段时间后关闭，从而给予已进入可变车道A2的南进口车辆足够的时间通过可变车道，从而使得再次进入相位1时，可变车道是清空的。

其中所述可变车道标志关闭时间，即逆向行驶关闭时间的计算公式为

$\mathrm{tt}=\frac{L}{v}$

其中tt为逆向行驶关闭时间，L为视认标志距离，ν为车辆平均速度。在本实施例中所述视认标志距离L为100米，所述车辆平均速度ν为20千米/小时。因而本实施例中所述逆向行驶关闭时间tt为18秒。

本发明的可变车道的信号控制方法工作原理如下：

通过如上所述的信号控制策略以及可变车道标志板的开启时间和可变车道标志板关闭时间，本实施例的可变车道的信号控制策略如图5所示，其中包括相位1时信号的绿信比1、相位2时信号的绿信比2、相位3时的绿信比3、可变标志开启时间4以及可变标志关闭时间5。

如图5所示，在相位1时，开启A1路的东进口的左转以及西进口的左转和右转的绿灯，其余信号灯开启为红灯，从而使得A1路的东进口的左转车辆以及西进口的左转和右转车辆通行。当经过绿灯时间P1后，关闭所述A1路的东进口的左转以及西进口的左转和右转的绿灯，并开启A1路的东进口的左转以及西进口的左转和右转的黄灯，同时开始实时记录所述A1路的东进口的左转以及西进口的左转和右转的绿灯关闭时间，在经过黄灯时间y后，关闭所述黄灯并开启所述A1路的东进口的左转以及西进口的左转和右转的红灯。从而禁止所述A1路的东进口的左转车辆以及西进口的左转和右转车辆通行，并在经过全红时间r后，进入相位2。其中所述A1路的东进口的左转以及西进口的左转和右转的绿灯关闭时间为第一红灯开启时间，所述绿灯时间P1为正向行驶绿灯时间。

在相位2时，开启A1路的东西直行的绿灯，其余信号灯开启为红灯，从而使得A1路的东西车辆直行。当所述A1路的东进口的左转以及西进口的左转和右转的绿灯关闭时间达到可变标志开启时间4时，开启所述可变标志，由于此时已经完成所述可变车道的清空，所示可以让A2路南进口的车辆进入所述可变车道。在A1路的东西直行的绿灯时间为P2时，关闭所述A1路的东西直行的绿灯，开启所述A1路的东西直行的绿灯黄灯，于此同时实时记录所述A1路的东西直行的绿灯的关闭时间，并在经过黄灯时间y后，关闭所述黄灯并开启所述A1路的东西直行的红灯，从而禁止所述A1路的东西车辆直行，然后在经过全红时间r后，进入相位3。其中所述A1路的东西直行的绿灯的关闭时间为第二红灯开启时间，所述绿灯时间P2为逆向行驶绿灯时间。

在相位3时，开启A2路的直行绿灯，其余信号灯开启为红灯，从而使得A2路的车辆向北直行。当所述A1路的东西直行的绿灯的关闭时间达到可变标志关闭时间5时，关闭所述可变标志，从而禁止A2路南进口的车辆进入所述可变车道，因而开始清空所述可变车道。在A2路的直行绿灯时间为P3时，关闭所述A2路的直行绿灯，开启所述A2路的直行黄灯，并在经过黄灯时间y后，关闭所述A2路的直行黄灯，从而禁止所述A2路南进口的车辆的直行，并完成所述可变车道的清空。然后在经过全红时间r后，再次进入相位1。

图6所示为本实施例的可变车道的信号控制方的流程图，其中包括以下步骤：

步骤S₁₀₁，设定一相位1绿灯时间P1、一相位2绿灯时间P2、一相位3绿灯时间P3、一黄灯时间y、一全红时间r、一视认标志距离L、一车辆平均速度ν以及一预留清空调整时间Δt。

步骤S₁₀₂，通过公式

$t=\frac{L}{v}+\mathrm{\Δt}$ 和 $\mathrm{tt}=\frac{L}{v}$

计算正向行驶清空时间t和逆向行驶关闭时间tt。

步骤S₁₀₃，A1路的东进口的左转以及西进口的左转和右转的绿灯开启，并实时记录所述A1路的东进口的左转以及西进口的左转和右转的绿灯开启时间T_G1。

步骤S₁₀₄，检测所述T_G1是否大于等于所述P1，若检测结果为否，则重复步骤S₁₀₄，否则进入步骤S₁₀₅。

步骤S₁₀₅，关闭A1路的东进口的左转以及西进口的左转和右转的绿灯，并实时记录所述A1路的东进口的左转以及西进口的左转和右转的绿灯关闭时间T_R1，然后开启黄灯，在经过黄灯时间y后，关闭黄灯，并开启红灯，并在全红时间r后，开启A1路的东西直行的绿灯，并实时记录所述A1路的东西直行的绿灯开启时间T_G2，然后进入步骤S₁₀₆。

步骤S₁₀₆，检测所述T_R1是否大于等于所述正向行驶清空时间t，若检测结果为否，则重复步骤S₁₀₆，否则开启可变标志，并进入步骤S₁₀₇。

步骤S₁₀₇，检测所述T_G2是否大于等于所述P2，若检测结果为否，则重复步骤S₁₀₇，否则进入步骤S₁₀₈。

步骤S₁₀₈，关闭A1路的东西直行的绿灯，并实时记录所述A1路的东西直行的绿灯关闭时间T_R2，然后开启黄灯，在经过黄灯时间y后，关闭黄灯，并开启红灯，并在全红时间r后，开启A2路的直行绿灯，并实时记录所述A2路的直行绿灯开启时间T_G3。然后进入步骤S₁₀₉。

步骤S₁₀₉，检测所述绿灯关闭时间T_R2是否大于等于所述逆向行驶关闭时间tt，若检测结果为否，则重复步骤S₁₀₉，否则关闭可变标志并进入步骤S₁₁₀。

步骤S₁₁₀，检测所述T_G3是否大于等于所述P3，若检测结果为否，则重复步骤S₁₁₀，否则进入步骤S₁₁₁。

步骤S₁₁₁，关闭A2路的直行绿灯，并将T_G1、T_G2、T_G3、T_R1以及T_R2清零。

步骤S₁₁₂，开启黄灯，并在经过黄灯时间y后关闭黄灯，然后开启红灯，并在全红时间r后，返回步骤S₁₀₃。

综上所述，在图1中所示的单双向交通道路的交叉口及表1中所示的车辆流量的情况下，通过本实施例的可变车道的信号控制方法，可以充分利用交叉口车道，提高通行能力，减少交叉口停车排队和延误的效果。如表2所示，相对于传统的信号控制方法，采用本发明的信号控制方法提高通行能力，减少交叉口停车排队和延误的效果更加的显著。

表2

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种可变车道的信号控制方法，适用于交叉口类型为A1路为东西方向双向8车道，中间2车道为直行车道，最内侧车道为左转车道，最外侧车道为直行右转混行车道；A2路为2车道，其中北进口路段为由南至北的单向车道，南进口路段为双向车道，南进口路段的西侧车道设置为可变车道；其特征在于，所述可变车道的信号控制方法包括以下步骤：

步骤S₁₀₁，设定一相位1绿灯时间P1、一相位2绿灯时间P2、一相位3绿灯时间P3、一黄灯时间y、一全红时间r、一视认标志距离L、一车辆平均速度ν以及一预留清空调整时间Δt；

步骤S₁₀₂，计算正向行驶清空时间t和逆向行驶关闭时间tt；所述正向行驶清空时间的计算公式为

$t=\frac{L}{v}+\mathrm{\Δt}$

其中t为正向行驶清空时间，L为视认标志距离，ν为车辆平均速度，Δt为预留清空调整时间；

所述逆向行驶关闭时间的计算公式为

$\mathrm{tt}=\frac{L}{v}$

其中tt为逆向行驶关闭时间，L为视认标志距离，ν为车辆平均速度；

步骤S₁₀₃，A1路的东进口的左转以及西进口的左转和右转的绿灯开启，并实时记录所述A1路的东进口的左转以及西进口的左转和右转的绿灯开启时间T_G1；

步骤S₁₀₄，检测所述T_G1是否大于等于所述P1，若检测结果为否，则重复步骤S₁₀₄，否则进入步骤S₁₀₅；

步骤S₁₀₅，关闭A1路的东进口的左转以及西进口的左转和右转的绿灯，并实时记录所述A1路的东进口的左转以及西进口的左转和右转的绿灯关闭时间T_R1，然后开启黄灯，在经过黄灯时间y后，关闭黄灯，并开启红灯，并在全红时间r后，开启A1路的东西直行的绿灯，并实时记录所述A1路的东西直行的绿灯开启时间T_G2，然后进入步骤S₁₀₆；

步骤S₁₀₆，检测所述T_R1是否大于等于所述正向行驶清空时间t，若检测结果为否，则重复步骤S₁₀₆，否则开启可变标志，并进入步骤S₁₀₇；

步骤S₁₀₇，检测所述T_G2是否大于等于所述P2，若检测结果为否，则重复步骤S₁₀₇，否则进入步骤S₁₀₈；

步骤S₁₀₈，关闭A1路的东西直行的绿灯，并实时记录所述A1路的东西直行的绿灯关闭时间T_R2，然后开启黄灯，在经过黄灯时间y后，关闭黄灯，并开启红灯，并在全红时间r后，开启A2路的直行绿灯，并实时记录所述A2路的直行绿灯开启时间T_G3；然后进入步骤S₁₀₉；

步骤S₁₀₉，检测所述绿灯关闭时间T_R2是否大于等于所述逆向行驶关闭时间tt，若检测结果为否，则重复步骤S₁₀₉，否则关闭可变标志并进入步骤S₁₁₀；

步骤S₁₁₀，检测所述T_G3是否大于等于所述P3，若检测结果为否，则重复步骤S₁₁₀，否则进入步骤S₁₁₁；

步骤S₁₁₁，关闭A2路的直行绿灯，并将T_G1、T_G2、T_G3、T_R1以及T_R2清零；

步骤S₁₁₂，开启黄灯，并在经过黄灯时间y后关闭黄灯，然后开启红灯，并在全红时间r后，返回步骤S₁₀₃。

2.如权利要求1所述的可变车道的信号控制方法，其特征在于，所述的预留清空调整时间Δt为5秒。

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