CN115071697A - 一种车辆安全辅助方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种车辆安全辅助方法及其系统，以本车为中心，根据行驶路径，将本车前向Lf米、后向Lr米、宽度W米范围内的区域划定义为感兴趣区域；基于车端的传感器采用多传感器融合的方法感知本车感兴趣区域的行人信息，车端控制系统根据本车的行驶方向、人行道的存在状态、地面导向箭头的存在状态、行人的存在区域、行人碰撞时间综合判断，获得前向行驶和倒车行驶的安全辅助策略，并发出控制指令控制本车正常行驶、限速、减速停车、预警或紧急停车，以对行人进行安全保护。该系统直接应用于车辆上，将有效平衡车辆的安全性和通过性，有效应对城区工况下车外行人较多的场景。

Description

一种车辆安全辅助方法及其系统

技术领域

本发明涉及车辆安全辅助方法和系统，属于车端智能控制技术领域；具体涉及一种车辆安全辅助方法及其系统。

背景技术

随着汽车保有量持续增长，城镇道路上人车混行的情况较多，行人与汽车的碰撞事故在全部汽车交通事故中占有较高的比例。因此完善行车过程中的行人安全辅助策略，减少行车过程中行人伤亡，在具有特别广泛的现实意义和社会价值。

在汽车各项技术的发展过程中，人们一直比较关注对车上驾乘人员的保护：安全气囊、安全带及其提醒装置、ABS、侧安全气帘以及ESP等装备已非常成熟。同时，各国政府也相继制定了多种相关车辆的安全法规，促使各家车厂提高对车辆安全性能的要求，使得行车安全性显著提高，伤亡比率逐年降低。然而，对于道路上行人的碰撞保护研究，却没有得到同等重视，相比于车内乘员伤亡人数的逐年减少，车外行人伤亡比率却在逐年增加。

目前，行人安全辅助可分为主动安全辅助和被动安全辅助。目前国际上用于车辆的被动行人安全保护装置主要可分为3大类：1.改进保险杠；2.行人安全气囊系统；3.发动机舱盖主动弹升技术。相比于事故发生后车辆被动的行人安全保护，行车过程中车辆对行人的主动保护策略可在事故发生前及时避免，最大化的保护行人安全。

为此，本领域技术人员对此进行了大量的研究。例如CN202110610138.3 公开“一种基于毫米波雷达和摄像头融合的礼让行人系统及方法”，基于毫米波雷达和摄像头探测的信息，根据行人位置、速度判断行人是否在AEB系统的危险区域内，同时结合斑马线存在状态判断行人的碰撞风险。通过判断行人是否在 AEB系统的危险区域内，若在则由自动紧急制动系统采取动作；如果行人不处于自动紧急制动系统的危险区域内，则判断道路前方行人处是否同时检测到斑马线。然而，AEB是安全的最后一道防线，该方案没有全面划分行人的感兴趣区域，使得行人检测和应对缺乏系统性，易造成误制动或漏制动；更没有考虑车辆前行和倒车的行驶场景和特点；其将行人作为ACC目标跟随，而行人属于高机动目标，视觉和毫米波等传感器对行人速度测量精度较差，且行人通过观察环境后其自身速度变化较大(行人观察思考能力较强)，因此较难准确预测和控制。

又如CN201810348402.9公开一种“基于车路协同的施工道路行人车辆避撞预警系统及方法”，其根据行人位置信息、行人速度信息、遮挡物位置信息以及车辆位置信息和车辆速度信息，判断行人是否处于驾驶员盲区范围，系统是否发送预警信息。再如CN201811336305.4公开一种“基于单片机的右转车辆避让行人安全预警装置”，基通过及时准确的获得过街行人速度、过街的方向，提醒车辆减速慢行，使得右转车辆避让行人准确有效，降低交通事故发生率。但是，上述技术均为场端智能方案，即需要场端设施辅助探测行人位置及速度，该种方案对场端要求较高，适用场景非常受限。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的提供一种车辆安全辅助方法及其系统，在触发AEB前能避让行人，解决基于行人运动状态来控制车辆状态，容易导致车辆误制动或漏制动的问题，采取对行人主动保护的方法来提高对行人的安全保护。

实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种车辆安全辅助方法，以本车为中心，根据行驶路径，将本车前向Lf米、后向Lr米、宽度W米范围内的区域划定义为感兴趣区域；基于车端的传感器采用多传感器融合的方法感知本车感兴趣区域的行人信息，车端控制系统根据本车的行驶方向、人行道的存在状态、地面导向箭头的存在状态、行人的存在区域、行人碰撞时间综合判断，获得前向行驶和倒车行驶的安全辅助策略，并发出控制指令控制本车正常行驶、限速、减速停车、预警或紧急停车，以对行人进行安全保护。

进一步，所述感兴趣区域为本车行驶路径上右前方的危险区域A区、本车行驶路径上正前方的碰撞区域B区、本车行驶路径上左前方的危险区域C区、本车行驶路径上左侧方区域D区、本车行驶路径上左后方的危险区域E区、本车行驶路径上正后方的碰撞区域F区、本车行驶路径上右后方的危险区域G区、本车行驶路径上右侧方区域H区。

进一步，所述车端的传感器包括毫米波雷达、摄像头和/或激光雷达。

本发明还提供一种车辆安全辅助系统，其控制系统运行上述车辆安全辅助方法。

本发明还提供应用上述车辆安全辅助系统的智能驾驶汽车。

将本发明直接应用于智能驾驶汽车和其他车辆，将大大有利于提高车辆的安全性能，使得行车安全性显著提高，有效降低伤亡比率。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、本发明基于车端的传感器采用多传感器融合的方法感知本车周围的环境和行人信息，在行车过程中时刻关注行人，从安全性、通过性、高效性等方面进行综合考虑，在最大化的避免行人碰撞的前提下不会对行人盲目刹停，提高车辆的通过性。

2、本发明直接应用于车辆上，将有效平衡车辆的安全性和通过性，有效应对城区工况下车外行人较多的场景。相较于场端智能方案，本发明的应用范围广，且不需额外增加场端成本。

3、本发明在行车过程中时刻关注本车前、后、左、右等各方的行人，并与行人保持安全距离(0.5m)停车，避免行人心理恐慌，礼让行人；此外，还着重考虑了行人较易横穿的位置—人行道和地面导向箭头处，从安全性、通过性、高效性等方面进行综合考虑，最大化地避免行人碰撞的前提下不会对行人盲目刹停，提高车辆的通过性。

4、本发明将行人风险场景分为本车前向行驶和倒车行驶两大类，根据不同场景下本车的运行特点，本车前方的感兴趣区域和后方感兴趣区域尺寸存在差异，行人不同风险情况下本车的限速值和停车时间(碰撞时间)等参数设定亦不相同。

附图说明

图1为本发明行车过程中的行人安全辅助策略的直行工况下感兴趣区域划分示意图。

图2为本发明行车过程中的行人安全辅助策略的弯道工况下感兴趣区域划分示意图。

图中：

A区：本车行驶路径上右前方的危险区域；

B区：本车行驶路径上正前方的碰撞区域；

C区：本车行驶路径上左前方的危险区域；

D区：本车行驶路径上左侧方区域；

E区：本车行驶路径上左后方的危险区域；

F区：本车行驶路径上正后方的碰撞区域；

G区：本车行驶路径上右后方的危险区域；

H区：本车行驶路径上右侧方区域。

图3为本发明行车过程中的本车的行驶方向判断图。

图4为本发明行车过程中的本车前向行驶的行人安全辅助策略图。

图5为本发明行车过程中的本车倒车行驶的行人安全辅助策略图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

名词解释：

1.本车行驶路径：自动驾驶车辆为规划的行驶轨迹线，辅助驾驶车辆为本车道线的中心线。

2.碰撞时间TTC(Time To Collision)：根据本车当前纵向速度、纵向加速度和目标当前的纵向速度、纵向加速度计算本车和目标在纵向碰撞时所需的时间。

3.本车行驶方向：

3-1前向行驶：本车行驶方向向前；

3-2倒车行驶：本车行驶方向向后；

4.正常行驶：本车按照驾驶员的操作或者按照规划的轨迹行驶过程中，车辆不会有干预驾驶的行为。

5.限速：本车按照驾驶员的操作或者按照规划的轨迹行驶过程中，车辆的速度会被限制到一个安全的范围内。

6.预警：驾驶员在车内：通过车内的声音、灯光、方向盘震动等操作提示车内驾驶员注意周边安全。驾驶员在车外：通过手机APP交互界面提示驾驶员注意周边安全。

7.减速停车：本车按照驾驶员的操作或者按照规划的轨迹行驶过程中，车辆系统会额外控制制动系统完成车辆的减速直至停车。

8.紧急停车：本车按照驾驶员的操作或者按照规划的轨迹行驶过程中，在遇到即将发生碰撞的危险场景，车辆以较大的制动减速度发生紧急制动。

另外，附图中涉及到的相关参数的物理意义如下：

本发明提供一种车辆安全辅助方法，基于车端的传感器(毫米波雷达、摄像头、激光雷达等)采用多传感器融合的方法感知本车周围的环境和行人信息；根据本车行驶路径，以本车为中心，将前向Lf米、后向Lr米、宽度W米范围内的区域划分为感兴趣区域；行人安全辅助系统根据本车的行驶方向、人行道的存在状态、地面导向箭头的存在状态、行人的存在区域、行人碰撞时间作综合判断获得前向行驶和倒车行驶的安全辅助策略，并发出控制指令控制本车正常行驶、限速、减速停车、预警或紧急停车，以对行人进行安全保护。

根据行人的所处的感兴趣区域，得到不同情况下行人安全辅助策略。此外，本发明在关注本车前、后、左、右等各方行人的前提下，着重考虑了行人较易横穿的位置，即人行道和地面导向箭头处，提高横穿场景下行人的安全性。值得说明的是，本发明引入地面导向箭头，是因其一般出现在路口、转弯、分流、汇流等交通复杂区域，而部分无人行道但存在地面导向箭头的区域也是行人易发生交通事故的重点区域。

参见图1和图2，本发明将感兴趣区域划分为八个子分区，分区原则为：

本车行车过程中，按本车行驶路径划分感兴趣区域，该区域与本车行驶路径的曲率保持一致，本车的纵轴线为感兴趣区域的中心线。感兴趣区域的总长度为 L米，总宽度为W米，其中，前向感兴趣区域的总长度为Lf米，前向感兴趣区域的总宽度为W米，后向感兴趣区域的总长度为Lr米。

本发明中，八个感兴趣的子区域分别为：本车行驶路径上右前方的危险区域 A区、本车行驶路径上正前方的碰撞区域B区、本车行驶路径上左前方的危险区域C区、本车行驶路径上左侧方区域D区、本车行驶路径上左后方的危险区域E 区、本车行驶路径上正后方的碰撞区域F区、本车行驶路径上右后方的危险区域 G区、本车行驶路径上右侧方区域H区。

B区：本车正前方沿本车行驶路径存在等宽度的正前方碰撞区域B区，该区域与本车行驶路径的曲率保持一致，B区以本车的纵轴线为中心线。B区的长度为前向感兴趣区域的总长度Lf米，B区的宽度为W2米。

A区：A区的右边线为本车感兴趣区域的右前顶点与本车和B区右边线交点的连线，A区的左边线为B区的右边线。

C区：C区的左边线为本车感兴趣区域的左前顶点与本车和B区左边线交点的连线，C区的右边线为B区的左边线。

F区：本车正后方沿本车行驶路径存在等宽度的正后方碰撞区域F区，该区域与本车行驶路径的曲率保一致，F区以本车的纵轴线为中心线。F区的长度为后向感兴趣区域的总长度Lr米，F区的宽度为W3米。

G区：G区的右边线为本车感兴趣区域的右后顶点与本车和F区右边线交点的连线，G区的左边线为F区的右边线。

E区：E区的左边线为本车感兴趣区域的左后顶点与本车和F区左边线交点的连线，E区的右边线为F区的左边线。

D区：D区为本车车身左侧区域与感兴趣区域的左侧边线和C区、D区左侧边线围合的区域。

H区：H区为本车车身右侧区域与感兴趣区域的右侧边线和A区、G区右侧边线围合的区域。

参见图3，本发明行车过程中行驶方向判断方法，包括：

当本车车速≥0Km/h，且本车挡位不为R挡，则认为本车前向行驶，否则认为本车倒车行驶。

在八个具体分区内根据本车的行驶方向、行人碰撞时间综合判断，得到不同情况下行人安全辅助的具体策略，即本车车辆当前是否要针对行人采取必要动作 (正常行驶、限速、减速停车、预警、紧急停车)。其中，A区、B区、C区为前向行驶的风险区域，E区、F区、G区为倒车行驶的风险区域；D区、H区为相对安全区域。

如图4所示，为本车前向行驶过程中的行人安全辅助策略，包括如下步骤：

S11、判断本车前向行驶的风险区域A区、B区、C区内是否存在人行道；

若是，即存在人行道，则本车限速，车速减速到15Km/h以下；同时跳转到 S13；

若否，即不存在人行道，则跳转到S12；

S12、判断A区、B区、C区内是否存在地面导向箭头；

若是，即存在地面导向箭头，车速减速到15Km/h以下，跳转到S13；

若否，即不存在地面导向箭头，同时跳转到S14；

S13、判断本车前向行驶的风险区域A区、B区、C区内是否存在行人；

若是，即存在行人，则本车按照以下两个距离中的较近的距离停车：(1) 人行道的停止线前停车；(2)距离行人0.5m停车；

若否，即不存在行人，则对驾驶员或用户进行预警，本车低速通过人行道；

S14、判断B区是否存在行人；

若是，即存在行人，跳转到S16；

若否，即不存在行人，跳转到S15；

S15、判断A区、C区是否存在行人；

若是，即存在行人，则对驾驶员或用户进行预警，同时本车限速，车速减速到10Km/h以下行驶；

若否，即不存在行人，则本车正常行驶；

S16、判断前方行人的碰撞TTC是否小于等于前向紧急停车时间 K_Tcollision；

若是，即前方行人碰撞TTC≤K_Tcollision，则本车执行紧急停车，以-5m/s²减速度刹停；

若否，即前方行人碰撞TTC＞K_Tcollision，则跳转到S17；

S17、判断前方行人的碰撞TTC是否小于等于前向减速停车时间 K_Treaction；

若是，即前方行人碰撞TTC＞K_Tcollision且TTC≤K_Treaction，则本车执行减速停车，以-2m/s²减速度刹停；

若否，即前方行人碰撞TTC＞K_Treaction，则对驾驶员或用户进行预警，同时本车限速，车速减速到10Km/h以下行驶。

如图5所示，为本车倒车行驶过程中的行人安全辅助策略：

S21、判断本车倒车行驶的风险区域E区、F区、G区内是否存在人行道；

若是，即存在人行道则本车限速，车速减速到5Km/h以下，跳转到S23；

若否，即不存在人行道则跳转到S22；

S22、判断E区、F区、G区内是否存在地面导向箭头；

若是，即存在地面导向箭头，车速减速到15Km/h以下，跳转到S23；

若否，即不存在地面导向箭头，跳转到S24；

S23、判断本车倒车行驶的风险区域E区、F区、G区内是否存在行人；

若是，即存在行人，则本车按照以下两个距离中的较近的距离停车：(1) 人行道的停止线前停车；(2)距离行人0.5m停车；

若否，即不存在行人，则对驾驶员或用户进行预警，本车低速通过人行道；

S24、判断F区是否存在行人；

若是，即存在行人，跳转到S26；

若否，即不存在行人，跳转到S25；

S25、判断E区、G区是否存在行人；

若是，即存在行人，则对驾驶员或用户进行预警，同时本车限速，车速减速到3Km/h以下行驶；

若否，即不存在行人，则本车正常行驶；

S26、判断后方行人的碰撞TTC是否小于等于后向紧急停车时间 K_RTcollision；

若是，即后方行人碰撞TTC≤K_RTcollision，则本车执行紧急停车，以-5m/s²减速度刹停；

若否，即后方行人碰撞TTC＞K_RTcollision，则跳转到S27；

S27、判断后方行人的碰撞TTC是否小于等于后向减速停车时间 K_RTreaction；

若是，即后方行人碰撞TTC＞K_RTcollision且TTC≤K_RTreaction，则本车执行减速停车，以-2m/s²减速度刹停；

若否，即后方行人碰撞TTC＞K_RTreaction，则对驾驶员或用户进行预警，同时本车限速，车速减速到3Km/h以下行驶。

本发明基于各类传感器针对行人所处位置精度的探测能力相对较高，且行人的位置变化必定是连续的、非突变的，行人和本车的运动均可转化为行人和本车的相对位置变化，因此通过行人位置的差异可较好的划分行人的危险等级，在行车过程中时刻关注行人，从预警、避让、避撞等方面进行综合考虑，确保最大化的避免行人碰撞。属于车辆主动行人安全辅助，可在事故发生前及时避免，提高车辆控制的准确性和通过性，最大化的保护行人安全。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种车辆安全辅助方法，其特征在于，以本车为中心，根据行驶路径，将本车前向Lf米、后向Lr米、宽度W米范围内的区域划定义为感兴趣区域；基于车端的传感器采用多传感器融合的方法感知本车感兴趣区域的行人信息，车端控制系统根据本车的行驶方向、人行道的存在状态、地面导向箭头的存在状态、行人的存在区域、行人碰撞时间综合判断，获得前向行驶过程中的安全辅助策略和倒车行驶过程中的安全辅助策略，并发出控制指令控制本车正常行驶、限速、减速停车、预警或紧急停车，以对行人进行安全保护。

2.根据权利要求1所述车辆安全辅助方法，其特征在于，所述感兴趣区域为本车行驶路径上右前方的危险区域A区、本车行驶路径上正前方的碰撞区域B区、本车行驶路径上左前方的危险区域C区、本车行驶路径上左侧方区域D区、本车行驶路径上左后方的危险区域E区、本车行驶路径上正后方的碰撞区域F区、本车行驶路径上右后方的危险区域G区、本车行驶路径上右侧方区域H区。

3.根据权利要求1所述车辆安全辅助方法，其特征在于，所述车端的传感器包括毫米波雷达、摄像头和/或激光雷达。

4.根据权利要求1所述车辆安全辅助方法，其特征在于，所述前向行驶过程中的安全辅助策略，包括：

S11、判断本车前向行驶的风险区域A区、B区、C区内是否存在人行道；

若是，即存在人行道，则本车限速，车速减速到15Km/h以下；同时跳转到S13；

若否，即不存在人行道，则跳转到S12；

S12、判断A区、B区、C区内是否存在地面导向箭头；

若是，即存在地面导向箭头，车速减速到15Km/h以下，跳转到S13；

若否，即不存在地面导向箭头，同时跳转到S14；

S13、判断本车前向行驶的风险区域A区、B区、C区内是否存在行人；

若是，即存在行人，则本车按照以下两个距离中的较近的距离停车：（1）人行道的停止线前停车；（2）距离行人0.5m停车；

若否，即不存在行人，则对驾驶员或用户进行预警，本车低速通过人行道；

S14、判断B区是否存在行人；

若是，即存在行人，跳转到S16；

若否，即不存在行人，跳转到S15；

S15、判断A区、C区是否存在行人；

若是，即存在行人，则对驾驶员或用户进行预警，同时本车限速，车速减速到10Km/h以下行驶；

若否，即不存在行人，则本车正常行驶；

S16、判断前方行人的碰撞TTC是否小于等于前向紧急停车时间K_Tcollision；

若是，即前方行人碰撞TTC≤K_Tcollision，则本车执行紧急停车，以-5m/s²减速度刹停；

若否，即前方行人碰撞TTC＞K_Tcollision，则跳转到S17；

S17、判断前方行人的碰撞TTC是否小于等于前向减速停车时间K_Treaction；

若是，即前方行人碰撞TTC＞K_Tcollision 且TTC≤K_Treaction，则本车执行减速停车，以-2m/s²减速度刹停；

若否，即前方行人碰撞TTC＞K_Treaction，则对驾驶员或用户进行预警，同时本车限速，车速减速到10Km/h以下行驶。

5.根据权利要求1所述车辆安全辅助方法，其特征在于，所述倒车行驶过程中的安全辅助策略，包括：

S21、判断本车倒车行驶的风险区域E区、F区、G区内是否存在人行道；

若是，即存在人行道则本车限速，车速减速到5Km/h以下，跳转到S23；

若否，即不存在人行道则跳转到S22；

S22、判断E区、F区、G区内是否存在地面导向箭头；

若是，即存在地面导向箭头，车速减速到15Km/h以下，跳转到S23；

若否，即不存在地面导向箭头，跳转到S24；

S23、判断本车倒车行驶的风险区域E区、F区、G区内是否存在行人；

若是，即存在行人，则本车按照以下两个距离中的较近的距离停车：（1）人行道的停止线前停车；（2）距离行人0.5m停车；

若否，即不存在行人，则对驾驶员或用户进行预警，本车低速通过人行道；

S24、判断F区是否存在行人；

若是，即存在行人，跳转到S26；

若否，即不存在行人，跳转到S25；

S25、判断E区、G区是否存在行人；

若是，即存在行人，则对驾驶员或用户进行预警，同时本车限速，车速减速到3Km/h以下行驶；

若否，即不存在行人，则本车正常行驶；

S26、判断后方行人的碰撞TTC是否小于等于后向紧急停车时间K_RTcollision；

若是，即后方行人碰撞TTC≤K_RTcollision，则本车执行紧急停车，以-5m/s²减速度刹停；

若否，即后方行人碰撞TTC＞K_RTcollision，则跳转到S27；

S27、判断后方行人的碰撞TTC是否小于等于后向减速停车时间K_RTreaction；

若是，即后方行人碰撞TTC＞K_RTcollision 且TTC≤K_RTreaction，则本车执行减速停车，以-2m/s²减速度刹停；

若否，即后方行人碰撞TTC＞K_RTreaction，则对驾驶员或用户进行预警，同时本车限速，车速减速到3Km/h以下行驶。

6.一种车辆安全辅助系统，包括控制系统，其特征在于，所述控制系统执行权利要求1至5任一所述车辆安全辅助方法。

7.一种车辆，其特征在于，包括权利要求6所述车辆安全辅助系统。

8.根据权利要求7所述车辆，其特征在于，所述车辆为智能驾驶汽车。

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