CN103797333A - 用于确定车辆的位置的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定车辆（203）的位置的设备（101），所述设备包括用于确定所述位置的位置确定装置（103）以及用于向所述车辆（203）发送所述位置的发送器（105）。本发明还涉及一种方法以及一种用于确定车辆（203）的位置的系统。此外，本发明涉及一种计算机程序。

Description

用于确定车辆的位置的设备和方法

技术领域

本发明涉及用于确定车辆的位置的设备和方法。本发明还涉及一种车辆、一种用于确定车辆的位置的系统以及一种计算机程序。

背景技术

例如由公开文献WO2004/102986A2已知车辆中的导航系统用于确定车辆位置。

在使用通常包括全球定位系统传感器（Global Positioning System-(GPS)-Sensoren）的导航系统时可能对于GPS传感器的使用所需的卫星的接收不足够用于确定车辆的位置。

此外，不是每一个车辆都装配有导航系统，因为所述导航系统通常必须在技术上费事地安装在车辆中。

发明内容

因此，本发明所基于的任务可以视为，说明一种用于确定车辆的位置的设备，所述设备能够确定车辆位置，即使所述车辆自身不具有导航系统或卫星的接收受干扰。

本发明所基于的任务也可以视为，说明一种用于确定车辆的位置的相应的方法。

本发明所基于的任务也可以视为，说明一种相应的车辆、一种用于确定车辆的位置的相应的系统以及一种相应的计算机程序。

根据一个方面提供一种用于确定车辆的位置的设备。所述设备包括位置确定装置，借助所述位置确定装置可以确定车辆的位置。此外设有发送器，所述发送器可以将借助所述位置确定装置确定的位置发送给车辆。

根据另一个方面提供一种用于确定车辆的位置的方法。在此，确定车辆的位置并且将所述位置发送给所述车辆。

根据另一个方面提供一种包括用于确定车辆的位置的设备的车辆。

根据又一个方面提供一种用于确定车辆的位置的系统，其中所述系统包括外部的服务器以及用于确定车辆的位置的设备，其中所述发送器还构造用于将车辆的位置发送给所述外部的服务器。

根据又一个方面提供一种计算机程序，所述计算机程序包括用于当在计算机上实施所述计算机程序时实施用于确定车辆的位置的方法的程序代码。

本发明尤其包括以下构思：借助外部的位置确定装置来确定车辆位置并且随后将所确定的车辆位置发送给车辆自身。借助本发明意义上的表达“外部”尤其表明车辆（应确定所述车辆的位置）以外的区域。尤其也就是说，外部的位置确定装置设置在车辆的外部而不设置在所述车辆中或所述车辆上（应确定所述车辆的位置）。

通过从车辆的外部确定车辆位置并且发送给所述车辆，所述车辆自身不需要具有导航系统来确定其车辆位置。由此取消了车辆中的导航系统的技术安装开销。此外，因为借助外部的装置——在此尤其借助位置确定装置来确定车辆位置，所以车辆（应确定所述车辆的车辆位置）是否具有对于GPS传感器的使用而言足够的卫星接收不重要。因此例如车辆可以位于隧道中并且仍得到其位置。

此外，车辆（在外部确定了其位置）可以以有利的方式使用在外部确定的车辆位置以便改善车辆例如自身借助导航系统确定的车辆位置（即在内部确定的车辆位置）的精确度。因此例如导航系统的GPS传感器的精确度足以借助内部的位置确定在确定的道路上定位车辆，但不足以定位车辆准确地位于哪个车道上。借助在外部确定的车辆位置则尤其可以以有利的方式如下改善在内部确定的车辆位置的精确度：车辆知晓其位于哪个车道上。

根据一种实施方式，用于确定车辆的位置的设备设置在另一个车辆中。尤其也就是说，所述另一个车辆借助位置确定装置来求取或确定所述车辆的位置并且然后将所述位置发送给所述车辆。为了接收所发送的位置尤其可以设置，所述车辆具有相应构造的接收器。

根据另一种实施方式，位置确定装置还构造用于确定所述位置确定装置的当前的位置。此外，尤其构造用于检测车辆的运动学状态参量的传感器系统。即一方面确定所述位置确定装置的当前的位置。另一方面传感式检测车辆（应确定所述车辆的位置）的运动学状态参量。本发明意义上的运动学状态参量尤其理解为能够描述车辆的运动的物理参量。特别地，运动学状态参量可以包括车辆的速度和/或加速度。上述的参量尤其可以涉及矢量，从而共同考虑车辆行驶或加速的方向。运动学状态参量尤其也可以涉及所述位置确定装置与所述车辆自身之间的距离。车辆的速度和/或加速度尤其可以涉及绝对值和/或相对值。在此，“相对”尤其意味着：相对于所述位置确定装置确定所检测的状态参量。当所述设备尤其设置在车辆中时，则尤其相对于所述车辆确定运动学状态参量。尤其也就是说，借助所述位置确定装置来确定相对于所述车辆的相对速度和/或相对加速度。

然后，基于位置确定装置的位置和运动学状态参量可以以有利的方式计算车辆的位置并且将所述位置发送给所述车辆。

一般地，位置确定装置与传感器系统尤其分配一个物理对象。尤其也就是说，所述物理对象包括位置确定装置与传感器系统。所述物理对象尤其可以涉及固定设置的（也就是说，静止的）物理对象。尤其也就是说，所述静止对象设置在道路旁或道路附近并且确定在道路上从旁驶过的车辆的位置并且随后将相应的位置发送给相应的车辆。

所述物理对象尤其也可以涉及另一个车辆。尤其也就是说，所述另一个车辆确定其自身的当前的车辆位置、检测所述车辆（应确定所述车辆的车辆位置）的运动学状态参量、基于所述运动学状态参量和所述自身的当前的车辆位置确定所述车辆的位置并且随后将所述位置也发送给所述车辆，从而所述车辆随后以有利的方式知晓其自身的车辆位置。

根据一种实施方式可以设置，为了确定所述物理对象的当前的位置使用全球定位系统（GPS）系统。尤其也可以使用差分GPS系统。如果所述物理对象涉及车辆，则为此尤其可以设置里程计传感器系统。

根据一种实施方式，所述传感器系统包括一个或多个雷达传感器。所述传感器系统尤其可以包括一个或多个超声传感器。优选地，所述传感器系统可以包括视频摄像机——尤其3D视频摄像机、用于图像检测车辆的360°周围环境的周围环境摄像机系统、激光雷达传感器、飞行时间传感器和/或光子混合器传感器（英语：Photonic Mixing Device-(PMD)-Sensor）。尤其可以将PMD传感器用作TOF摄像机中的图像传感器，其中TOF代表“飞行时间（Time of Flight）”并且基于光传播时间方法。视频摄像机尤其可以涉及立体视频摄像机。

根据另一种实施方式，所述传感器系统可以构造为车辆辅助系统的周围环境传感器系统。尤其也就是说，车辆辅助系统的周围环境传感器系统用于检测车辆的运动学状态参量。本发明的意义上的车辆辅助系统的周围环境传感器系统尤其包括上述的传感器类型或视频摄像机系统。因此例如可以设置，自适应的速度调节器的雷达传感器也用于检测车辆的运动学状态参量并且用于确定车辆的位置。

根据另一种实施方式可以设置，向外部的服务器发送车辆的位置。尤其也就是说，向没有设置在任何车辆中的服务器发送位置。所述外部的服务器例如可以以有利的方式向其他车辆发送所述车辆的位置，从而所述其他车辆以有利的方式知晓车辆位于何处。特别地，当确定多个车辆的相应位置时，这些车辆可以分别知晓这些车辆的其他位置。由此，以有利的方式提高了道路交通中的安全性。

根据另一种实施方式可以设置，向所述外部的服务器发送所检测的状态参量以及当前的位置，所述外部的服务器据此确定所述车辆的位置。因此，可以将基于所检测的状态参量和当前的位置的可能时间开销较大且计算开销较大的车辆位置计算转移到所述外部的服务器上。

当已知当前的位置并且此外还已知车辆（应确定所述车辆的位置）的运动学状态参量（其中在此尤其可以涉及所述车辆与所述位置确定装置或所述物理对象之间的距离）时，能够求取或计算所述车辆的位置。为此例如可以使用三角测量法、尤其借助卫星的三角测量法。

尤其可以借助无线的通信方法实施车辆之间的通信或者车辆与外部的服务器之间的通信。在此，尤其可以涉及WLAM通信方法和/或长期演进（LTE）通信方法。

根据一种实施方式，给所确定的位置分配一个质量因数（英语也称作Quality Flag），所述质量因数尤其可以是归一化的。因此，所述车辆（确定所述车辆的位置）以有利的方式得到关于所确定的位置是多可靠的或者以怎样的精确度求取所述位置的信息。质量因数尤其也可以包括关于传感器系统的类型和/或质量的信息，例如其具有高质量的部件还是中等质量的部件。

在另一种实施方式中可以设置，所述车辆从多个其他车辆和/或物理对象接收其由相应的车辆或者对象确定的车辆位置。在此，现在尤其可以设置，所述车辆实施不同车辆位置的平均，以便自身确定平均的车辆位置。尤其也可以借助外部的服务器来实施所述平均并且然后优选地向所述车辆发送所述平均。在此，例如可以以有利的方式在计算效率方面较弱地设计所述车辆的相应的平均设备。

优选地可以设置，对于所述平均借助不同的加权因数来加权不同的车辆位置，从而例如对于借助现代的传感器系统确定的车辆位置进行相比于借助较旧的传感器系统求取的车辆位置更高的加权。也可以借助相应的加权来考虑传感器系统的种类或类型。尤其可以设置，对于所述平均借助时间因数来加权不同的车辆位置，从而例如相比于在时间上较旧的车辆位置更着重地考虑在时间上较新地确定的车辆位置。

附图说明

以下根据优选的实施例进一步阐述本发明。附图示出：

图1：用于确定车辆的位置的设备；

图2：两个车辆；

图3：一种用于确定车辆的位置的方法的流程图；

图4：另一种用于确定车辆的位置的方法的流程图；

图5：用于确定车辆的位置的系统；

图6：道路上的多个车辆；

图7：道路上的多个车辆；

图8：道路上的多个车辆。

以下对于相同的特征使用相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出一种用于确定车辆（未示出）的位置的设备101。所述设备101包括用于确定车辆的位置的位置确定装置103。此外，所述设备101包括发送器105，所述发送器向车辆发送所述车辆的位置。

通过在车辆的外部确定所述车辆的位置并且然后将所述位置发送给所述车辆，以有利的方式使所述车辆知晓其当前的车辆位置。由此能够实现，车辆自身不需要用于确定其自身的车辆位置的导航系统。此外，所述车辆因此也可以知晓其车辆位置，即使GPS传感器与卫星的接触受干扰，例如当车辆位于隧道中时。

图2示出两个车辆201和203。车辆201包括图1中的设备101。借助位置确定装置103确定车辆203的位置。然后借助发送器105将如此所确定的位置由车辆201发送给车辆203，从而车辆203知晓其车辆位置。为此尤其可以设置，车辆203具有相应构造的接收器（未示出）。

在一种未示出的实施方式中可以设置，设备101设置在静止的物理对象中或静止的物理对象上。这样的对象例如可以固定地设置在道路上或道路旁并且确定从旁驶过的车辆的当前的车辆位置以及将所确定的位置发送给相应的车辆。

在一种未示出的实施方式中，位置确定装置103包括GPS传感器、尤其差分GPS传感器。然后借助所述传感器可以以有利的方式确定车辆201自身的当前的位置、尤其位置确定装置103自身的当前的位置。此外，位置确定装置103尤其包括用于检测车辆203的运动学状态参量的传感器系统。所述状态参量尤其可以涉及两个车辆201与203之间的距离。尤其也就是说，传感器系统检测两个车辆201与203之间的距离。然后，可以根据所检测的距离和车辆201的当前的车辆位置计算车辆203的当前的车辆位置。为此，例如可以使用三角测量法。

图3示出一种用于确定车辆的位置的方法的流程图。在步骤301中确定车辆的位置。在步骤303中将所确定的位置发送给所述车辆。

图4示出另一种用于确定车辆的位置的方法的流程图。在步骤401中确定位置确定装置的当前的位置。然后，在步骤403中检测所述位置确定装置与所述车辆之间的距离。在步骤405中根据所述位置确定装置的当前的位置和所检测的距离确定所述车辆的位置，然后在步骤407中将所述位置发送给所述车辆。

除距离以外尤其还可以设置，检测所述车辆的绝对速度和/或相对速度和/或加速度。在此，“相对”尤其意味着：相应的参量涉及车辆相对于所述位置确定装置的参量。特别地，当所述位置确定装置设置在另一个车辆中时，在此测量两个车辆之间的相对速度和/或相对加速度。此外，也可以检测车辆的角度。

替代地或补充地，在另一种实施方式中可以设置，在步骤407中向外部的服务器发送所检测的状态参量和当前的位置，所述外部的服务器据此计算所述车辆的位置并且然后将所述位置发送给所述车辆。优选地，所述外部的服务器可以将所述车辆的位置发送给其他车辆。因此，以有利的方式使道路上的多个车辆知晓一个车辆的位置。特别地，当确定多个车辆的位置时，所述服务器可以向各个车辆发送如此所确定的车辆位置，从而使每一个车辆都知晓也还位于道路上的其他车辆精确地位于何处。然后例如可以借助显示屏向驾驶员显示所述信息，从而驾驶员在能见度较差时也知道有多少车辆位于何处。特别地，也可以将所述信息提供给驾驶员辅助系统，所述驾驶员辅助信息能够据此判断所述驾驶员辅助系统是否干预车辆的制动系统、传动系统或转向系统，以便制动、加速和/或转向车辆，以便避免可能的危险行驶情况。

图5示出用于确定车辆503的位置的系统501。所述系统501包括所述设备101和外部的服务器505。所述设备101检测车辆503的位置并且将所述位置发送给所述外部的服务器505。然后，所述外部的服务器505将车辆503的位置发送给其他车辆507。优选地，服务器505将所述车辆503的位置同样发送给车辆503。

图6示出道路601，六个车辆603、605、607、609、611和613位于所述道路上。所述车辆603是静止的车辆。尤其也就是说，车辆603不在道路601上运动而是停止的。其他五个车辆605、607、609、611和613以共同的行驶方向沿着道路601行驶。

此外，在右侧在道路601旁设置有静止的物理对象615，其位置对于车辆603、605、607、609、611和613而言是已知的。例如对象615可以记录在导航系统的数字地图中。

五个车辆603、605、607、609、611和613分别借助其相应的、未示出的传感器系统来检测其他车辆的或者车辆603的和对象615的运动学状态参量。在此，尤其检测两个车辆之间的或者车辆与对象615之间的相应距离。但也可以设置，检测车辆的绝对速度和/或相对速度和/或加速度。尤其也可以设置，检测各个车辆彼此的角度。在此，借助不同的符号示出所述传感式检测，所述符号在示图中借助附图标记617表示。

各个传感器系统例如可以涉及超声传感器、视频传感器、雷达传感器、PMD传感器或向后定向的传感机构。

车辆603、605、607、609、611和613彼此交换分别检测的状态参量。此外，只要存在车辆自身的当前的车辆位置，车辆就交换其自身的当前的车辆位置，尤其可以借助GPS传感器来求取所述车辆位置。根据各个当前的车辆位置和所检测的各个车辆的运动学状态参量，车辆自身可以求取或计算其相应的车辆位置并且必要时也计算其他车辆的车辆位置。如果车辆已经自身借助GPS传感器确定了其自身的车辆位置，则发送给所述车辆的数据能够用于改善借助GPS传感器测量的车辆位置的精确度。

在此，各个车辆彼此的通信借助具有附图标记619的弯曲的双箭头表示。尤其可以借助WLAN通信方法和/或LTE通信方法和/或通用移动通信系统（Universal Mobile Telecommunications System，UMTS）移动无线电方法实施各个车辆彼此的通信。尤其可以设置，加密各个车辆之间的通信。

图7示出道路601，在所述道路上四个车辆701、703、705和707依次在共同的行驶方向上运动。静止的物理对象709在左侧设置在道路601旁。对象709的位置对于车辆701、703、705和707而言也是已知的。各个车辆借助其相应的传感器系统检测相应的彼此距离或者相对速度和/或绝对速度、相对加速度和/或绝对加速度和/或车辆彼此的角度。此外，车辆也能够分别检测其自身与对象709之间的距离。尤其也可以设置，由车辆701、703、705和707中的至少一个来检测对象709的位置并且将所述位置通知其他车辆。

在图7中示出的示例中，两个车辆707和705不具有足够的接收以便借助其GPS传感器实现其自身的车辆位置的位置确定。也可能发生以下情况：两个车辆707和705虽然自身已经在内部确定了其自身的车辆位置。但这不足够准确以便例如说明车辆707和705准确位于哪个车道上或哪些车道上。但车辆701与703具有用于借助GPS传感器对于其自身车辆位置的位置确定的足够接收。但因为检测并且因此已知各个车辆的相应彼此距离，所以车辆701与703能够基于其自身的车辆位置以及基于距离或其他运动学状态参量来计算车辆705和707的车辆位置并且将所述车辆位置发送给车辆705和707。只要车辆705和707已经自身确定了车辆位置（即使可能不足够准确），就可以使用所发送的车辆位置来改善相应的、在内部确定的车辆位置的精确度，从而例如可以以有利的方式说明：车辆705和707准确地位于哪个车道上或哪些车道上。结合两个车辆705与707进行的实施类似地适用于两个车辆701与703，从而所述车辆701与703也可以以有利的方式改善其自身确定的车辆位置的精确度。

图8示出道路601，四个车辆801、803、805和807在共同的行驶方向上行驶在所述道路上。在此，借助附图标记809表示各个车辆801、803、805和807的相应的传感器系统的检测角度。

在此尤其可以设置，给由各个车辆检测的相应的状态参量以及自身的车辆位置分别分配一个质量因数，所述质量因数尤其可以是精确度的度量，借助所述精确度求取各个参量或数据。例如可以给车辆801或者其距离测量系统（借助所述距离测量系统检测到状态参量）分配一个差的质量因数，因为所述距离测量系统例如涉及简单的智能手机摄像机。车辆803例如具有一个中等的质量因数，因为相应的检测系统（借助所述检测系统检测到状态参量）例如具有标准摄像机，所述标准摄像机具有足够大的传感器面。车辆805例如具有一个好的质量因数，因为相应的检测系统（借助所述检测系统检测到状态参量）具有立体摄像机。车辆807例如具有一个差的质量因数，因为相应的检测系统（借助所述检测系统检测到状态参量）具有倒车摄像机。

当例如车辆装配有差分GPS传感器时，则可以优选地给所述差分GPS传感器分配一个高的质量因数。在简单的GPS传感器中，例如给相应的数据分配一个中等的质量因数。

因此，相应的距离测量的和尤其速度测量、加速度测量或角度测量的以下结果尤其可供使用：

车辆805可以检测车辆803和807的状态参量，因为所述车辆803和807设置在其相应的检测角809中。

车辆807由于其倒车摄像机可以检测车辆803的状态参量以及借助其他传感器也可以检测未示出的前方行驶的车辆的状态参量。

车辆801可以检测车辆803的状态参量。

车辆801、803、805与807彼此的通信以及相应的彼此距离的相应检测类似于在图6与7中示出的实施例。

以下参考两个车辆F1和F2来描述其他实施方式。

在第一种实施方式中，车辆F1或者不具有GPS传感器或者恰好不具有用于GPS传感器的接收，从而车辆F1不能够确定其自身的位置。在此，车辆F1可能位于隧道中或者位于具有差的GPS接收的城市中。

车辆F2通过其传感器系统检测车辆F1的相对位置，尤其也就是说检测F1与F2之间的距离并且尤其可选择地检测车辆F1的速度和/或角度。

车辆F2的自身位置以及其全局定向——也就是说其速度的方向、即其行驶方向尤其借助GPS传感器可以确定并且因此已知。

现在，车辆F2可以根据其自身的位置以及借助周围环境传感器系统检测的参量来确定F1的车辆位置并且将所述车辆位置发送给车辆F1并且尤其也发送给其他车辆。

由此，以有利的方式对于车辆F1求取位置，所述车辆F1不能够自身确定车辆位置。

优选地，也可以将上述的步骤扩展用于多个车辆的链/列（隧道中的车队）和/或用于知晓其位置的静止对象的集成。在此，然后多个车辆彼此交换其相应的、所检测的相对距离和其他运动学状态参量以及（如果存在）其自身的车辆位置。

在另一个实施例中，两个车辆F1与F2具有GPS传感器以及足够的接收来确定其自身的车辆位置。所述车辆F1与F2可以借助其相应的周围环境传感器系统来确定相对距离并且必要时确定F1与F2之间的速度以及角度。在此也可以设置，或者两个车辆F1与F2中的仅仅一个具有周围环境传感器系统，或者两个车辆F1与F2都具有周围环境传感器系统。

可以根据关于F1与F2的GPS位置的及其间距的且必要时速度以及角度的信息来求取车辆F1与F2的更准确且更精确的位置。在此也可以设置多个车辆和对象的扩展，类似地实施所述扩展。

在另一个实施例中，也可以设置多于仅仅两个车辆或对象。在此，所有车辆或车辆中的仅仅一些能够借助GPS传感器确定其自身的车辆位置并且求取关于其他车辆的距离数据。然后，基于所述信息可以针对所有车辆确定其自身的车辆位置。

在另一个实施例中，两个车辆F1与F2具有GPS传感器但对于足够准确的位置确定而言分别具有过少的卫星接触或者过差的接收以便确定足够准确的车辆位置。借助传感器系统来求取F1与F2之间的距离。然后以有利的方式，可以借助所求取的距离更准确地计算不准确的GPS位置，尤其当还附加地检测车辆F1与F2的速度或角度时。在所述计算中尤其可以使用卫星的传输时间校正（Laufzeitkorrektur）。在此，多个车辆或对象的扩展尤其类似地起作用。

根据另一种实施方式，车辆F1具有GPS传感器并且因此可以确定其自身的车辆位置。此外设置静止的对象O，所述对象具有对于车辆F1而言已知的位置，其中尤其非常精确且准确地确定了所述位置。特别地，车辆F1尤其借助其传感器系统求取与静止对象的距离，并且可以根据所述距离以及其借助GPS传感器确定的位置来自身确定更准确且更精确的位置。

在另一种实施方式中可以设置，车辆向外部的服务器发送其分别检测的数据或者所确定的位置，然后所述外部的服务器例如针对这些车辆实施计算并且将精确的位置发送回车辆。例如可以借助C2I通信方法实施车辆与服务器之间的通信。在此，缩写C2I代表英语表达“Car to Infrastructure（车到基础设施）”。就此而言，C2I通信方法表示车辆到基础设置或者到不是车辆的物理对象——例如信号设备或基站的通信方法。由此车辆具有不是特别高效的控制设备也足够了，因为在外部实施计算。然而特别地，也可以实施内部计算和外部计算的组合。

Claims (11)

1.一种用于确定车辆（203）的位置的设备（101），所述设备包括用于确定所述位置的位置确定装置（103）以及用于将所述位置发送给所述车辆（203）的发送器（105）。

2.根据权利要求1所述的设备（101），其中，所述位置确定装置（103）还构造用于确定所述位置确定装置（103）的当前的位置，并且构造有用于检测所述车辆（203）的运动学状态参量的传感器系统。

3.根据权利要求2所述的设备（101），其中，所述传感器系统构造为车辆辅助系统的周围环境传感器系统。

4.一种用于确定车辆（203）的位置的方法，其中，确定所述车辆（203）的位置并且将所述位置发送给所述车辆（203）。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，确定所述车辆（203）的位置包括借助物理对象的传感器系统检测所述车辆（203）的运动学状态参量，确定所述物理对象的当前的位置。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，向外部的服务器（505）发送所检测的状态参量和所述当前的位置，所述外部的服务器据此确定所述车辆（203）的位置。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述外部的服务器（505）向其他车辆（203）发送所述车辆（203）的位置。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的方法，其中，所述物理对象是另一个车辆（201）。

9.一种车辆（203），所述车辆包括根据权利要求1至3中任一项所述的设备（101）。

10.一种用于确定车辆（203）的位置的系统（501），所述系统包括外部的服务器（505）以及根据权利要求1至3中任一项所述的设备（101），其中，所述发送器（105）还构造用于向所述服务器发送所述车辆（203）的位置。

11.一种计算机程序，所述计算机程序包括用于当在计算机上执行所述计算机程序时实施根据权利要求4至8中任一项所述的方法的程序代码。

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