CN103314399A - 交通信号灯以及相关方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种交通信号灯，包括：显示器和用于显示与交通信号灯的常规状态有关的信息的控制器。信息可以包括直到常规状态的下次改变前且以秒为单位的剩余时间。交通信号灯系统可适用于使紧急车辆穿过十字路口的通行变得容易，并且包括具有平板显示屏的交通信号系统。显示屏可以是以多种信息格式显示信息的平板显示屏。

Description

交通信号灯以及相关方法

相关申请的交叉参考

本申请要求2010年12月6日提交的序列号为61/420,117的美国临时专利申请的优先权，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明涉及用于控制车流和人流的交通信号灯及其使用。

背景技术

交通信号灯在全世界广泛使用以控制在道路上或横穿道路的车辆和行人的交通流量。最常见的情况是，交通信号灯包括一个或多个发光部分，其形状、相对位置和/或颜色将命令和禁令传达给汽车司机和/或行人。也许最常见的实例是三色交通信号灯，以红色、黄色和绿色三个不同的圆形灯或圆形灯组为特征。当垂直布置信号灯时，红灯通常位于顶部，同时黄灯和绿灯按照该顺序位于其下方。当水平布置信号灯时，红灯通常位于左边，同时黄灯和绿灯按照该顺序位于红灯右边。非常常见的行人交通信号灯以词语“禁止行走”或“停止”以及“行走”或“走”，或者可选地，以替换部分中代表站立和行走的人的象形图为特征。

尽管这些常规的交通信号灯具有得到广泛认可和理解的优点，但是它们将相对较少的信息传达给行人或汽车司机。已提出了一些改进从而通过交通信号灯来传达附加信息；例如，在人行横道处，包括图形或数字表示的倒计时。然而，进一步的提高仍然是可能的。

发明内容

鉴于以上所述，本发明的目的是提供一种改进的交通信号灯以及相关的使用方法。

根据本发明的一个实施例，交通信号灯系统包括至少一个平板显示屏以及至少一个被配置为操控该至少一个平板显示屏从而显示至少第一信息部分和第二信息部分的控制器。控制器被配置为在第一信息部分和第二信息部分中以不同的信息格式显示交通信号信息。

根据本发明的另一实施例，交通信号灯系统包括显示装置以及至少一个控制器，该控制器被配置为操控显示装置以至少显示指示直到交通信号灯的常规状态的下次改变前且以秒为单位的剩余时间的多个数字。

根据本发明的又一实施例，十字路口的交通信号灯系统包括：多个交通信号灯，指向从多个方向接近十字路口的多条通道，该多条通道包括从相同方向接近十字路口的多条通道；以及至少一个控制器，被配置为操控至少一个平板显示屏来显示交通信号。控制器被配置为改变交通信号灯的常规状态以利于紧急车辆通行，并且当从相同方向接近十字路口的多条通道处于紧急车辆前行的方向时，仅将这些交通信号灯中的一部分的常规状态保持在或改变至绿灯状态，以利于紧急车辆通行。

结合附图以及下面优选实施例的详细描述，将更好地理解本发明的这些以及其他的目的、方面和优点。

附图说明

图1是根据本发明的实施例包括平板显示屏的交通信号灯的示意性正视图；

图2和图3是根据本发明的又一些实施例包括平板显示屏的交通信号灯的示意性正视图；

图4至图8是根据本发明的其他实施例具有可选形状的平板显示屏的正视图；

图9至图12是根据本发明的又一些实施例具有可选形状的平板显示屏的正视图；

图13是根据本发明的另一个实施例被配置为用于控制行人交通且包括平板显示屏的交通信号灯的示意性正视图；

图14至图19是根据本发明的其他实施例包括平板显示屏和现有交通灯的交通信号灯；以及

图20是根据本发明的又一个实施例的交通信号灯手动控制装置的示意性概观示图。

具体实施方式

参照图1，根据本发明的实施例，交通信号灯10包括至少一个与控制器14进行信号通信的平板显示屏12。控制器14被配置为操控该至少一个平板显示屏12以显示多个信息部分18、20以及22。信息部分18、20和22可以包括用于传达给汽车司机和/或行人的任意类型的可形象化描述的信息。

本发明不必要将该至少一个平板显示屏12限定为任何类型的平板显示屏。平板显示屏类型的非限制性实例包括：液晶（LCD）显示屏、发光二极管（LED）显示屏、等离子显示屏以及电致发光（ELD）显示屏。在系统应用多个平板显示屏时，本发明不必要求每一显示屏都具有相同的类型。此外，本发明不必对平板显示屏的任何具体个数、尺寸、形状、轮廓或配置进行限定。而且，本发明的一些方面可以与不是平板显示屏的显示装置一起使用。

在十字路口交汇多条车道和多个通行方向时，可以使用单个平板显示屏或多个不同的显示屏。显示屏可以用于行人和/或车辆通行。优选地，用于同一十字路口的独立的显示屏可以同步，并且在不同十字路口的多个显示屏通常也以可协同工作；因此，在给定地理区域内，可以容易地实现多级交通信号灯控制、监测以及协调。按照具体应用的要求和需要，显示屏可以附接至或悬挂至杆体、电线或其他结构上。

为了在不利光照条件下提高能见度，平板显示屏12可包括固定或可调节的明暗度（shade）。在应用可调节的明暗度时，控制器14还可以被配置为根据主要的光照条件而自动调节明暗度。可选地或除了明暗度以外，控制器14还被配置为基于主要的光照条件而调节平板显示屏的总亮度。

控制器14包括至少一个处理器和适用于使控制器14执行程序指令的机器可读存储器。本发明不必限于任何个数或类型的处理器、具体类型或格式的存储器或具体的编程语言。此外，通过分开的、地理位置分散的处理器经由有线或无线网络或其他通信媒介进行通信而实现控制器14的各种功能。例如，可以通过包括在平板显示屏12内的处理器来执行控制器14的一些功能，而可以通过远离平板显示屏12的处理器（诸如在与平板显示屏12相关联的十字路口相邻的机壳内，或位于控制多个十字路口处的多个平板显示屏12的交通控制中心位置）来执行其他功能。

信息部分18被配置为通过选择性显示的红色、黄色和绿色圆26、28和30来显示虚拟交通灯以控制交通流量。使用圆26、28和30使不熟悉交通信号灯10的观察者容易地识别出交通信号灯的常规状态。如本发明所用的，“交通信号灯的常规状态”意味着该交通信号灯对于观察者指示什么，由此来控制观察者的行动移动。例如，显示绿色圆30表明允许相应的观察者移动。

信号部分20被配置为对应于十字路口的状况而显示大面积的一致颜色（solid color）。除了一致颜色以外或者代替一致颜色，信息部分20也可用于向相应的观察者显示其他相关信息。作为一个实例，可以显示消息“红灯时不能转弯”，或者可以显示所显示颜色的名称（例如，“绿色”）。

信息部分22显示多个数字34。优选地，数字34指示直到交通信号灯10的常规状态的下次改变前（例如，绿色变为黄色、黄色变为红色以及红色变为绿色）的剩余时间。优选地，数字34以秒为单位来显示直到下次改变前的剩余时间，使得在时间间隔没有对应于秒时，那些不易于掌握倒计时节奏的观察者容易知道实际的剩余时间。优选地，数字34包括四位或更少的数字。因为能够以秒为单位来表示十六多分钟内的倒计时时间变化，所以通常三位数是足够的。尤其优选地，这种定时部件与红灯摄像头系统一起使用，使得驾驶员准确和清楚地知道直到交通信号灯变为红灯之前，他们还有多长的时间，由此提高了这种系统的安全性和可用性。当与这种系统一起使用时，控制器14也可以与一个或多个摄像头36进行信号通信其中，摄像头用于拍摄闯红灯车辆的图像。

可以采用定时方案，使得在红灯时等待的观察者知道何时对向的信号灯（opposing light，与观察者行驶方向不同的行驶方向上设置的信号灯）变为红灯，这样车辆不会从其他方向进入到十字路口中，并且直到绿灯亮起的剩余等待时间从而确保十字路口是畅通的。在对向的信号灯已变为红灯后但在观察者处的交通信号灯变为绿灯之前的剩余时间的这种指示在本发明中称作“暂停计数（pause count）”。暂停计数通过显示负秒数（例如，-5）、保持0值冻结或复位至一个适当的正秒数来示出。

定时方案也容许交通信号灯的暂时超越控制（override）以有利于清空十字路口以供紧急车辆通行。响应于与紧急车辆驶近相关联的手动或自动超越控制，在除了紧急车辆通行方向以外的所有通行方向上的交通信号灯能够实现：如果是处于红灯状态，则保持红灯状态，但是如果不是处于红灯状态，则直到红灯亮起前的剩余时间可以被自动减少至（如果还未在缩短的时间段的范围内）缩短的时间段（诸如30秒），其中，在信息部分22中显示（reflected）这种改变。优选地，缩短的时间段要足够短以便在紧急车辆到达前出现红灯，但也要足够长以便防止先前在绿灯状态下驶近十字路口的车辆出现危险状况。

如果适用，在紧急车辆通行方向上的交通信号灯改变至或保持在红灯或绿灯状态下。例如，在交通低峰时期内和/或在交通低峰路段上，优选方案可以是在紧急车辆通行之前使得十字路口处的所有信号灯都处于红灯状态，而在交通高峰时期内和/或在交通高峰路段上，如果适用，则优选方案可以是使紧急车辆通行方向上的交通信号灯改变至或保持在绿灯状态，从而有利于清空紧急车辆前方的路段和十字路口。在必须改变交通信号灯的常规状态时，有利地，然后将剩余时间减少至（如果还未在缩短的时间段的范围内）缩短的时间段（诸如30秒或更少）。在紧急车辆通行的方向上有多条通路时，有利地，仅用于一条或多条通路（例如，仅最左边或最右边的通路）的交通信号灯改变至或保持在绿灯状态下。有利地，当决定选择哪条或哪些道路时，可以考虑本地的交通法规和交通状况，例如，美国和英国对于交通方向的规定是不同的。

当十字路口处的交通信号灯工作在紧急超越控制模式下时，可以在平板显示屏12上（例如，在消息区20或为此目而建立的专用消息区内）显示诸如“紧急”的消息。优选地，使交通信号灯在预定的时间段内保持在紧急超越控制模式，该预定的时间段对于紧急车辆通过十字路口而言是充裕的（诸如大约两分钟）。可以在信息部分34中示出这个时间。可选地，可以保持紧急超越控制模式直到例如超越控制信号终端判定紧急车辆实际已通过十字路口。

有利地，可以采用各种方法来判定紧急车辆何时驶近和通过给定十字路口。例如，每个十字路口处的交通信号灯都可以分配独立的标识符。紧急车辆可以装配有与给定十字路口处的交通信号灯的控制器进行通信的无线电或其他发射器，并且基于接收到的正确的标识符，紧急车辆可以指挥控制器将交通信号灯置于紧急模式，随后，其一旦通过十字路口，就使交通信号灯脱离紧急模式。可选地，可以跟踪紧急车辆的位置（例如，采用全球定位系统（GPS）设备或其他跟踪定位系统），并且将该位置传输至中心控制系统。中心控制系统具有将处于其控制区域内的任何交通信号灯置于紧急模式的能力，并且可以自动完成，随后，基于所传输的紧急车辆的位置，可以使交通信号灯恢复正常运行。

优选地，数字34的高度（例如，大于约8英尺）大于传统交通信号灯中单个灯的直径，使得其在更远处也具有可见性。有利地，数字34的宽度可以大于约1.5英尺。可选地，可使用更小的数字。有利地，每个数字34都具有与其背景和/或轮廓线形成鲜明对比的颜色从而进一步提高可见性。例如，数字34可以是黑色，而它们的轮廓线和/或背景可以是白色，反之亦然。

在图1的实施例中，平板显示屏12分为三个信息部分18、20和22，然而，这种数目和布置不必是限制性的。可以使用更少或更多的信息部分，并且以其他顺序/结构来布置该信息不符，而且给定平板显示屏所显示的信息部分的个数不必是恒定的，信息不符在交通信号灯10的工作过程中可以发生改变。总之，平板显示屏12和控制器14可以协同工作从而在平板显示屏12的能力范围内，显示颜色、设计、形状、词语等以将期望信息传达给诸如汽车司机和/或行人的观察者。显示的资料（displayed material）可以包括闪烁、移动等以进一步突出显示。

有利地，控制器14可以被配置为使用平板显示屏12的信息部分18、20和22中的一个或多个来显示驶近十字路口的一辆或多辆车的速度和/或适用的速度限制。控制器14可以从与其通信的速度雷达、摄像头或其他速度检测设备中得到车辆速度信息。控制器14还可被配置为如果速度超过标出的速度限制或者基于下次红灯亮起的剩余时间而超过允许安全减速的速度，则使速度闪烁或突出显示。因为通过显示车辆速度，消除了向下看速度计从而掌握车辆速度的需要，所以驶近车辆的驾驶员能够将注意力集中在车辆的外部。此外，尾随车辆能够更好地预期在其前方且驶近十字路口的车辆在响应信号灯的变化而采取快速刹车的可能性。控制器也可以结合摄像头（诸如摄像头36）一起工作，以拍摄超速车辆的图像。

参照图2，根据本发明的另一个实施例，交通信号灯10A中的平板显示屏12A具有不同的整体比例以及信息部分18A、20A和22A具有不同的比例。以相同的参考数字后缀一个字母（例如，10A）来标示在本发明的可选实施例中所述的类似元件。各种可选的交通信号灯10的实施例都可操作地与类似控制器14的控制器进行信号通信。

信息部分20A以转向指示箭头38A为特征，有利地，可以通过与交通信号灯10A的常规状态相对应的颜色来显示该转向指示箭头。交通信号灯10A适于用在转向车道中，并且在所述实施例中，其用于左转道路。应该理解，颠倒信息部分18A、20A和22A的顺序以及箭头38A的方向将使交通信号灯10A适于右转道路。由于平板显示屏12A的灵活特性，所以仅需要改变的是从控制器接收到的指令，并且不必单独地命令具体的右转和左转信号灯。

参照图3，根据本发明的又一个实施例，交通信号灯10B具有平板显示屏12B，该平板显示屏具有被配置为代替圆26、28和30（参见图1）而选择性地显示红色、黄色和绿色矩形26B、28B和30B的第一信息部分18B。矩形占据了大块面积，因此可潜在地提供了增大的可见性。在确定人们（population）已习惯于新交通信号灯的设计后，可以重新配置交通信号灯从而将圆形变换为矩形。

其他形状也可以用于信息部分18B中，这些形状可以进一步与交通信号灯的常规状态相关。例如，红色区域可以具有停止标志的形状，而黄色区域可以具有警告标志的形状。绿色部分可具有箭头形状或保持为圆形。

参照图4至图8，通过正视图示出了可能的可选显示屏12C至12G的形状。有利地，L形的显示屏12E和12F将放置在现有的指示牌和/或交通信号灯周围。圆形的显示屏12G可以有利于以秒为单位的剩余时间的类似时钟的图形表示法。

参照图9至图12，通过俯视图示出了可能的可选显示屏12H至12K，其示出了为了使信号灯控制不只一个方向（例如，四个方向（显示屏12H）、三个方向（12I）和两个方向（12J））的交通，平板显示屏可以如何成形。圆形显示屏12K示出了可以如何利用与本发明有关的一些平板显示屏的灵活特性。必要时，显示屏12K可以用于控制不只四个方向上的交通。

参照图13，根据本发明的其他实施例，交通信号灯10L包括配置有信息部分18L、20L和22L的平板显示屏12L。有利地，交通控制信号10L适合于控制行人交通，因为信息部分18L包括多个字母42L，这些字母可选择性地显示诸如“停止”和“行走”的文本以传达交通信号灯的常规状态。如果需要，类似“X”的中间文本或符号可以用于示出中间状态。

信息部分20L可以选择用于显示与常规状态相对应的一致颜色，诸如红色、黄色和绿色，或者仅为红色和绿色，或者仅为红色和白色，或者为其他颜色组合。根据需要，也可以在这个区域内显示其他信息。信息部分22L包括数字34L，该数字示出了在交通信号灯的常规状态下直到下次变化前且以秒为单位的剩余时间，优选地，以结合交通信号灯10所讨论的类似方式来示出该数字。

应当理解，信息部分不必具有固定边界或顺序，但是在交通信号灯的工作过程中，可以按照需要改变信息部分的个数和配置。可以通过用于显示信息的不同信息格式来区分位于单个平板显示屏或其他显示屏上的两个信息部分。信息格式类型的实例包括文本、数字和图形。在这些类型范围内的信息格式也可以不同，例如，两个信息部分可以显示两种不同的图形格式，诸如静态图形和移动图形。

参照图14至图19，增强的交通信号灯10M至10R由平板显示屏12M至12R与现有的交通灯46M至46R组合产生。都用单个信息部分表示这些显示屏12M至12P和12R，例如，示出了直至下次常规状态改变前的剩余秒数。然而，应该理解，显示屏可以被配置为显示如显示屏12Q中的多个信息部分。还应理解，显示屏可以与现有的各种类型的交通信号灯（例如，行人交通信号灯46R、三种信号灯46M至46P以及两种信号灯或其他类型的信号）一起使用。

根据本发明的交通信号灯系统也可以包括装载在驶近交通信号灯的车辆上的控制和/或通信设备。例如，参照图14，紧急车辆可以配有控制装置50S，其允许使用者手动地选择在即将到达的十字路口中，哪条通路应改变为（或保持在）绿灯状态以有利于通行。控制装置50S可以包括触摸屏52S或示出了即将到达的十字路口的通路54S的其他输入设备，其中可以单独地选择每一条通路。

总之，以上描述是用于示例性和说明性的目的。本发明不必要局限于此。相反，本领域的技术人员将理解其他修改以及为适应具体环境而做的改装都将落在本文所示和所述的发明范围内以及落在所附权利要求的范围内。

Claims (34)

1.一种交通信号灯系统，包括：

至少一个平板显示屏；以及

至少一个控制器，被配置为操控所述至少一个平板显示屏以至少显示第一信息部分和第二信息部分；

其中，所述控制器被配置为在所述第一信息部分和所述第二信息部分中以不同信息格式显示交通信号信息。

2.根据权利要求1所述的交通信号灯系统，其中，所述不同信息格式包括数字格式、文本格式和图形格式中的至少两种。

3.根据权利要求1所述的交通信号灯系统，其中，所述不同信息格式包括至少两种不同的图形格式。

4.根据权利要求1所述的交通信号灯系统，其中，一种信息格式包括多个数字，所述多个数字用于表示直到交通信号灯的常规状态的下次改变前且以秒为单位的剩余时间。

5.根据权利要求4所述的交通信号灯系统，其中，所述至少一个控制器被配置为在交通信号灯变为绿灯之前，用所述多个数字来显示暂停计数。

6.根据权利要求5所述的交通信号灯系统，其中，所述至少一个控制器被配置为以负秒数、冻结在零值处以及复位至正秒数中的至少一种来表示所述暂停计数。

7.根据权利要求1所述的交通信号灯系统，其中，一种信息格式包括示出交通信号灯的常规状态的虚拟交通灯。

8.根据权利要求1所述的交通信号灯系统，其中，一种信息格式包括：根据所述交通信号灯的常规状态，位于相应信息部分的独立区域内的红色矩形、黄色矩形和绿色矩形。

9.根据权利要求1所述的交通信号灯系统，其中，一种信息格式包括填充其信息部分的大部分的一致颜色，所述一致颜色对应于所述交通信号灯的常规状态。

10.根据权利要求1所述的交通信号灯系统，其中，一种信息格式包括文本格式、数字格式和图形格式中的至少一种，并且其颜色对应于交通信号灯的常规状态。

11.根据权利要求1所述的交通信号灯系统，其中，一种信息格式包括文本格式、数字格式和图形格式中的至少一种，并且其颜色与相应的信息部分的背景颜色形成鲜明对比。

12.根据权利要求1所述的交通信号灯系统，其中，一种信息格式包括文本格式和数字格式中的至少一种，并且其高度大于约8英尺。

13.根据权利要求1所述的交通信号灯系统，其中，一种信息格式包括文本格式和数字格式中的至少一种，并且其高度大于约12英尺。

14.根据权利要求1所述的交通信号灯系统，其中，一种信息格式包括方向箭头。

15.根据权利要求1所述的交通信号灯系统，其中，一种信息格式包括基于由所述至少一个控制器所接收到的车辆速度信息而示出驶近十字路口的车辆速度的多个数字。

16.根据权利要求1所述的交通信号灯系统，其中，所述至少一个控制器被配置为操控所述至少一个平板显示屏以通过不同于所述第一信息部分和所述第二信息部分的信息格式在第三信息部分中显示交通信息。

17.根据权利要求1所述的交通信号灯系统，其中，所述信息格式至少包括图形表示的交通灯以及多个数字，所述多个数字示出直到交通信号灯的常规状态的下次改变前且以秒为单位的剩余时间。

18.根据权利要求1所述的交通信号灯系统，还包括独立的交通灯，所述至少一个控制器被配置为操控所述至少一个平板显示屏从而与所述独立的交通灯协同工作。

19.根据权利要求1所述的交通信号灯系统，其中，所述至少一个平板显示屏具有以下形状中的至少一种：

具有显示屏表面面向至少两个不同通行方向的形状；以及

具有非矩形显示屏表面的形状。

20.根据权利要求1所述的交通信号灯系统，其中，所述至少一个控制器被配置为对直到交通信号灯的常规状态的下次改变前的剩余时间进行调节从而有利于紧急车辆通行，并且在紧急状态的一个信息部分中显示可视的标示。

21.根据权利要求1所述的交通信号灯系统，其中，所述至少一个控制器被配置为通过以下的至少一种方式来调节所述至少一个平板显示屏的可视性：

调节与所述至少一个显示屏相关联的明暗度；以及

调节所述至少一个显示屏的显示亮度。

22.一种用于十字路口的交通信号灯系统，所述交通信号灯系统包括：

多个交通信号灯，指向从多个方向接近所述十字路口的多条道路，所述多条道路包括从相同方向接近所述十字路口的多条道路；以及

至少一个控制器，被配置为操控所述交通信号灯；

其中，所述控制器被配置为改变所述交通信号灯的常规状态以有利于紧急车辆通行，并且当从相同方向接近所述十字路口的所述多条道路处于紧急车辆前行的方向时，仅将这些交通信号灯中的一部分保持在或改变为绿灯状态以有利于所述紧急车辆通行。

23.根据权利要求22所述的交通信号灯系统，还包括：显示所述多个交通信号灯中的至少一个信号灯的至少一个平板显示屏。

24.根据权利要求23所述的交通信号灯系统，其中，所述控制器被配置为在改变所述交通信号灯的常规状态以有利于所述紧急车辆通行时，在所述至少一个平板显示屏上的紧急状态的一个信息部分中显示可视标示。

25.根据权利要求22所述的交通信号灯系统，其中，所述控制器被配置为与所述紧急车辆承载的控制装置进行通信，所述控制装置允许使用者指定处于紧急车辆前行方向上的多条前行道路中的哪一条的所述交通信号灯保持在或改变为绿灯状态。

26.一种交通信号灯系统，包括：

显示装置；以及

至少一个控制器，被配置为操控所述显示装置以至少显示多个数字，所述多个数字示出直到交通信号灯的常规状态的下次改变前且以秒为单位的剩余时间。

27.根据权利要求26所述的交通信号灯系统，其中，通过所述控制器在所述显示装置上显示交通信号。

28.根据权利要求26所述的交通信号灯系统，其中，所述交通信号灯与所述显示装置分离。

29.根据权利要求26所述的交通信号灯系统，其中，所述至少一个控制器被配置为在所述交通信号灯变为绿灯状态之前，用所述多个数字来显示暂停计数。

30.根据权利要求29所述的交通信号灯系统，其中，所述至少一个控制器被配置为以负秒数、冻结在零值以及复位至正秒数中的至少一种来表示所述暂停计数。

31.根据权利要求26所述的交通信号灯系统，还包括用于自动拍摄车辆违反所述交通信号的图像的红灯摄像头。

32.根据权利要求26所述的交通信号灯系统，其中，所述至少一个控制器被配置为基于由所述至少一个控制器所接收到的车辆速度信息来显示多个数字，所述多个数字示出驶近所述十字路口的车辆速度。

33.根据权利要求32所述的交通信号灯系统，还包括：用于拍摄车辆违反限速的图像的至少一个速度摄像头。

34.根据权利要求26所述的交通信号灯系统，其中，所述至少一个控制器被配置为如果直到所述交通信号灯的常规状态的下次改变前的剩余时间大于预定时间，则减少所述剩余时间以有利于紧急车辆通行，所述预定时间小于约301秒。

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