DE102005003969A1 - Sensor e.g. radar sensor, arrangement operability determining method for motor vehicle, involves setting sensor signals from detection areas on surrounding area, where surrounding area is not completely detected by concerned sensors - Google Patents

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Abstract

The method involves setting the sensor signals from the detection areas (5-7) of different sensors (2-4) on a surrounding area, with respect to each other for determining the operability of a sensor arrangement. The sensor signals include the determination of the number of measuring events in the specific surrounding area. The surrounding area is not completely detected by the concerned sensors. An independent claim is also included for a sensor arrangement with an evaluation unit, in a motor vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Funktionsfähigkeit einer Sensoranordnung an einem Kraftfahrzeug und eine Sensoranordnung nach den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche 1 und 9.The The invention relates to a method for determining the functionality a sensor arrangement on a motor vehicle and a sensor arrangement according to the generic terms of the independent claims 1 and 9.

Mit der Verbreitung von modernen Komfort- und Sicherheitssystemen in Fahrzeugen kommt Sensoranordnungen als wesentlichen Komponenten derartiger Systeme eine erhöhte Bedeutung zu. Ultraschallsensoren unterstützen den Fahrer bei Einparkmanövern, Radar- und Lidarsensoren ermöglichen bspw. den Einsatz von Abstandsregeltempomaten und leisten als Bestandteile von Pre-Crash-Systemen wertvolle Beiträge zur Sicherheit der Fahrzeuginsassen.With the spread of modern comfort and safety systems in Vehicles come sensor arrays as essential components such systems increased Meaning too. Ultrasonic sensors support the driver during parking maneuvers, radar and Lidarsensoren allow, for example. the use of adaptive cruise control and perform as components Pre-crash systems make valuable contributions to the safety of vehicle occupants.

Es versteht sich von selbst, dass für eine sichere Anwendung der genannten Systeme eine zuverlässige Überwachung der Funktionsfähigkeit der verwendeten Sensoren unerlässlich ist.It It goes without saying that for safe use of the systems mentioned reliable monitoring the functionality the sensors used are essential is.

In der Vergangenheit wurden verschiedene Ansätze zur Bestimmung der Funktionsfähigkeit von Sensoranordnungen vorgestellt.In In the past, various approaches have been used to determine the functionality presented by sensor arrangements.

So wird in der deutschen Patentschrift DE 196 41 261 C1 ein Verfahren zur Bewertung der Messqualität eines Entfernungsmesssensors an einem autonomen mobilen System vorgestellt, das darauf beruht, dass die Umgebung auf eine zellular strukturierte Umgebungskarte abgebildet wird.Thus, in the German patent specification DE 196 41 261 C1 presented a method for evaluating the measurement quality of a distance measurement sensor on an autonomous mobile system, which is based on mapping the environment onto a cellular-structured environment map.

Dabei wird je Zelle die Anzahl der Sensoren abgespeichert, welche diese Zelle vermessen haben und dazu eindeutig identifizierbar angegeben, welche Sensoren diese Zelle in welcher Weise klassifiziert haben.there For each cell, the number of sensors that stores these is stored Have measured the cell and given a clearly identifiable which sensors have classified this cell in which way.

Die Messqualität wird anhand der Ergebnisse, welche die einzelnen Sensoren für die jeweilige Zelle geliefert haben, bestimmt. Dazu wird bewertet, in wie weit sich die Klassifizierungen der einzelnen Sensoren bestätigen. Diejenigen Sensoren, deren Messergebnisse von einer großen Anzahl anderer Sensoren abweichen, werden als schadhaft eingestuft.The measuring quality is based on the results which the individual sensors for each cell delivered. It is evaluated in how far confirm the classifications of the individual sensors. Those Sensors whose measurement results from a large number of other sensors deviate are classified as defective.

Das beschriebene Verfahren zeigt jedoch erhebliche Komplexität. So ist es für den erfolgreichen Einsatz des Verfahrens erforderlich, dass die Zellen der Umgebungskarte genau definiert sind und für jede Zelle bekannt ist, von welchen Sensoren Messwerte aus ihr aufgenommen werden. Diese Eigenschaften führen zu einer erheblichen Fehleranfälligkeit der im Stand der Technik vorgestellten Lösung.The However, the described method shows considerable complexity. So is it for the successful use of the procedure required that the Cells of the area map are defined exactly and for each cell It is known from which sensors measured values taken from it become. These properties lead to a considerable error rate the solution presented in the prior art.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Bestimmung der Funktionsfähigkeit einer Sensoranordnung sowie eine Sensoranordnung anzugeben, die eine einfache und sichere Einschätzung der Funktionsfähigkeit der Anordnung gestattet.It It is an object of the present invention to provide a method for the determination the functionality of a Sensor arrangement and to provide a sensor arrangement that a simple and safe assessment the functionality the arrangement allowed.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren bzw. die Sensoranordnung mit den in den Patentansprüchen 1 bzw. 9 aufgeführten Merkmalen gelöst.These Task is by the method or the sensor arrangement with the in the claims 1 or 9 listed Characteristics solved.

Die Unteransprüche beziehen sich auf vorteilhafte spezielle Realisationsformen der Erfindung.The under claims refer to advantageous special embodiments of the Invention.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung der Funktionsfähigkeit einer Sensoranordnung an einem Kraftfahrzeug beruht darauf, dass Sensorsignale aus dem Erfassungsbereich verschiedener einzelner Sensoren aus einem bestimmten Umgebungsbereich zur Bestimmung der Funktionsfähigkeit der Sensoranordnung mit einander in Bezug gesetzt werden, wobei der Umgebungsbereich nicht vollständig von jedem der beteiligten Sensoren erfasst wird.The inventive method for determining the functionality a sensor arrangement on a motor vehicle based on the fact that sensor signals from the detection range of different individual sensors from one certain environmental area to determine the functionality the sensor arrangement are related to each other, wherein the environmental area is not completely covered by each of the parties Sensors is detected.

Mit anderen Worten wird durch das erfindungsgemäße Verfahren die Funktionsfähigkeit der Sensoranordnung dadurch bestimmt, dass Sensorsignale von Sensoren mit einander in Bezug gesetzt werden, deren Erfassungsbereiche nicht notwendigerweise identisch sein müssen. Es genügt nach der Lehre der vorliegenden Erfindung, die Erfassungsbereiche der einzelnen an der Messung beteiligten Sensoren so zu wählen, dass sie einen ähnlichen Bereich in der Umgebung abdecken bzw. sich teilweise überlappen. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass Sensorsignale von Sensoren miteinander in Bezug gesetzt werden, die sich an der Fahrzeugvorderseite befinden und dadurch in wesentlichen dem Bereich vor dem Fahrzeug abdecken.With In other words, by the method according to the invention the functionality the sensor arrangement determined by sensor signals from sensors be related to each other, their coverage areas are not necessarily have to be identical. It's enough The teaching of the present invention, the detection ranges of to select individual sensors involved in the measurement so that a similar one Cover area in the environment or partially overlap. This can be achieved, for example, by sensor signals Sensors are related to each other at the Vehicle front side and thereby essentially in the area cover in front of the vehicle.

Im Unterschied zum Stand der Technik wird also durch das erfindungsgemäße Verfahren keine räumlich fest definierte Zelle festgelegt, sondern die einzige Bedingung an die Erfassungsbereiche der beteiligten Sensoren besteht darin, dass sie im wesentlichen den selben Umgebungsbereich im Fahrzeugumfeld erfassen.in the Difference to the prior art is thus by the method according to the invention no spatial fixed cell but the only condition the detection ranges of the sensors involved is that they are essentially the same environment in the vehicle environment to capture.

Es ist insbesondere nicht die Bedingung zu erfüllen, dass der zur Ermittlung der Funktionsfähigkeit der Sensoranordnung betrachtete Umgebungsbereich vollständig im Erfassungsbereich jedes der zur Auswertung herangezogenen Sensoren liegt. Hierin liegt ein wesentlicher Unterschied zu dem eingangs ausgeführten Stand der Technik: Das in der DE 196 41 261 C1 vorgestellten Verfahren funktioniert nur dann, wenn die betrachtete Zelle vollständig im Erfassungsbereich aller betrachteten Sensoren liegt. Dies führt dazu, dass für eine einwandfreie Funktion des im Stand der Technik vorgestellten Verfahrens Kalibrierungsmessungen notwendig sind. Derartige Messungen sind nach der Lehre der vorliegenden Erfindung nicht notwendig.In particular, it is not necessary to fulfill the condition that the environmental region considered for determining the operability of the sensor arrangement lies completely within the detection range of each of the sensors used for the evaluation. This is an essential difference from the state of the art at the outset DE 196 41 261 C1 The presented method only works if the considered cell is complete within the detection range of all considered sensors. As a result, calibration measurements are necessary for the proper functioning of the method presented in the prior art. Such measurements are not necessary according to the teachings of the present invention.

Die einzelnen Sensorsignale der verwendeten Sensoren können beispielsweise dadurch miteinander in Bezug gesetzt werden, dass auf sie statistische Verfahren wie beispielsweise eine Mittelung angewendet werden.The individual sensor signals of the sensors used, for example be related to them by statistical means Procedures such as an averaging can be applied.

Es genügt dann, wenn das erfindungsgemäße System so ausgelegt wird, dass die Anwendung dieser statistischen Verfahren möglich wird; eine Kalibrierungsmessung erübrigt sich in diesem Fall.It enough when the system according to the invention is designed so that the application of this statistical method possible becomes; a calibration measurement is unnecessary in this case.

Eine vorteilhafte Variante der Erfindung besteht darin, dass die Auswertung der Sensorsignale eine Bestimmung der Anzahl erfasster Messereignisse in dem bestimmten Umgebungsbereich umfasst. Messereignisse können beispielsweise Reflexionen von Objekten im Erfassungsbereich des Sensors darstellen. Dabei können mehrere Reflexionen von einem Objekt herrühren. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass der Aufwand zur Auswertung der Sensorsignale gering gehalten wird; die Anzahl erfasster Messereignisse ist oftmals ohnehin ein aus dem Sensorsignal gewonnener Parameter.A advantageous variant of the invention is that the evaluation the sensor signals a determination of the number of detected measurement events in the particular environment. Measuring events can, for example Reflect reflections of objects within the detection range of the sensor. It can multiple reflections from an object. This way will guaranteed that kept the effort to evaluate the sensor signals low becomes; The number of recorded measurement events is often already in anyway obtained from the sensor signal parameters.

Zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren bieten sich insbesondere Radarsensoren, Infrarotsensoren wie bspw. Thermopiles oder Pyrodetektoren oder auch Ultraschallsensoren an.to Use in the method according to the invention especially radar sensors, infrared sensors such as. Thermopiles or pyrodetectors or ultrasonic sensors.

Es wurde oben bereits ausgeführt, dass eine der Voraussetzungen des erfolgreichen Einsatzes des erfindungsgemäßen Verfahrens darin besteht, dass sich die Bedingungen in dem betrachteten Umgebungsbereich während der Vorbeifahrt nicht wesentlich ändern, um einen sinnvollen Vergleich der aufgenommenen Messsignale zu ermöglichen. Hieraus ergibt sich unmittelbar, dass das erfindungsgemäße Verfahren oberhalb einer bestimmten minimalen Fahrzeuggeschwindigkeit in optimaler Weise angewendet werden kann. Mit wachsender Fahrzeuggeschwindigkeit verkürzt sich der Zeitraum, in dem der bestimmte Umgebungsbereich von den Sensoren erfasst wird. Dies führt dazu, dass dynamische Änderungen in dem bestimmten Umgebungsbereich oberhalb einer bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit weniger ins Gewicht fallen.It was already mentioned above, that one of the prerequisites of the successful use of the method according to the invention It is that the conditions in the considered environment area while The pass by did not change significantly to a meaningful one To allow comparison of the recorded measurement signals. It follows directly, that the inventive method above a certain minimum vehicle speed in an optimal way can be applied. With increasing vehicle speed shortens the period in which the particular environmental area of the sensors is detected. this leads to to that dynamic changes less in the certain surrounding area above a certain vehicle speed fall into the weight.

Ebenso kann es bei einer Auswertung auf Basis der Anzahl erfasster Messereignisse von Vorteil sein, die Bestimmung der Funktionsfähigkeit der Sensoranordnung erst ab einer bestimmten Mindestanzahl von in dem bestimmten Umgebungsbereich erfassten Messereignissen vorzunehmen. Diese Verfahrensweise beruht auf der Überlegung, dass statistische Verfahren erst ab einer bestimmten Mindestanzahl betrachteter Ereignisse eine ausreichende Genauigkeit und damit Zuverlässigkeit zeigen.As well In an evaluation, this can be based on the number of acquired measurement events be advantageous to determine the functionality of the sensor array only from a certain minimum number of in the specific environmental area make recorded measurement events. This procedure is based on the consideration, that statistical procedures only start from a certain minimum number considered events sufficient accuracy and thus reliability demonstrate.

Darüber hinaus ist es selbstverständlich denkbar, Messergebnisse von Sensoren, die auf unterschiedlichen physikalischen Prinzipien beruhen, zur Überwachung der Funktionsfähigkeit einer Sensoranordnung miteinander in Bezug zu setzen. In diesem Fall kann es erforderlich sein, bei der Bestimmung der Mittelwerte von Messereignissen wie beispielsweise der Anzahl erfasster Messereignisse einen Gewichtungsfaktor wj einzuführen, der den unterschiedlichen Charakteristika der verschiedene Sensoren Rechnung trägt.In addition, it is of course conceivable to relate measurement results from sensors based on different physical principles to the monitoring of the functionality of a sensor arrangement with each other. In this case, it may be necessary to introduce a weighting factor w j in determining the mean values of measurement events, such as the number of acquired measurement events, which takes into account the different characteristics of the different sensors.

Eine Sensoranordnung zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass sie eine Auswerteeinheit zeigt, die geeignet ist, Sensorsignale aus dem Erfassungsbereich verschiedener einzelner Sensoren aus einem bestimmten Umgebungsbereich mit einander in Bezug zu setzen. Diese Auswerteeinheit kann beispielsweise als Mikrocomputer realisiert sein. Der Erfassungsbereich mindestens eines der beteiligten Sensoren erfasst dabei den bestimmten Umgebungsbereich nicht vollständig.A Sensor arrangement for the application of the method according to the invention is characterized in that it shows an evaluation unit which is suitable Sensor signals from the detection range of different individual Sensors from a specific environmental area with respect to each other to put. This evaluation unit can be used, for example, as a microcomputer be realized. The scope of at least one of the involved Sensors do not completely capture the specific surrounding area.

Nachfolgend soll eine mögliche Ausgestaltung der Erfindung anhand der 1 näher ausgeführt werden.Below is a possible embodiment of the invention with reference to the 1 be carried out closer.

1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1, das mit einer Sensoranordnung ausgestattet ist, die die drei einzelnen Sensoren 2, 3 und 4 aufweist. Die Erfassungsbereiche 5, 6 und 7 der einzelnen Sensoren 2, 3 und 4 sind durch die eingezeichneten Kreisausschnitte dargestellt. Als bestimmter Umgebungsbereich kann im vorliegenden Fall der Bereich betrachtet werden, der im Erfassungsbereich mindestens eines der drei Sensoren 2, 3 und 4 liegt. Damit gehört auch ein Teilbereich zu dem bestimmten Umgebungsbereich, der lediglich im Erfassungsbereich 5 des Sensors 2, nicht jedoch in den Erfassungsbereichen 6 und 7 der Sensoren 3 und 4 liegt. 1 shows a motor vehicle 1 , which is equipped with a sensor array containing the three individual sensors 2 . 3 and 4 having. The coverage areas 5 . 6 and 7 the individual sensors 2 . 3 and 4 are represented by the drawn circular sections. In the present case, as a certain surrounding area, it is possible to consider the area which, in the detection area, is at least one of the three sensors 2 . 3 and 4 lies. This also includes a subarea to the specific surrounding area, which is only in the detection area 5 of the sensor 2 , but not in the coverage areas 6 and 7 the sensors 3 and 4 lies.

Bei einwandfreier Funktion jedes der Sensoren misst Sensor 2 8 Objekte, Sensor 3 9 Objekte und Sensor 4 8 Objekte.When the function of each of the sensors is perfect, the sensor measures 2 8 objects, sensor 3 9 objects and sensor 4 8 objects.

Die durchschnittliche Anzahl μm erfasster Messereignisse pro Sensor berechnet sich dann zu

Figure 00070001
The average number of μ m recorded measurement events per sensor is then calculated as
Figure 00070001

Die obige Doppelsumme entspricht einer Addition aller erfasster Messereignisse n aller Sensoren m über alle F Messzyklen mit Startwert k für den ersten der betrachteten Zyklen.The The above double sum corresponds to an addition of all recorded measurement events n all sensors m over all F measuring cycles with starting value k for the first of the considered ones Cycles.

Die durchschnittliche Anzahl μj erfasster Messereignisse wird nun für einen einzelnen Sensor j berechnet:

Figure 00070002
The average number of μ j acquired measurement events is now calculated for a single sensor j:
Figure 00070002

Falls μj unterhalb einer Schwelle bezogen auf die durchschnittliche Zielanzahl aller Sensoren liegt:

Figure 00070003
handelt es sich um eine Verschlechterung der Detektionsleistung bzw. um einen Ausfall des Sensors.If μ j is below a threshold relative to the average target number of all sensors:
Figure 00070003
it is a deterioration of the detection performance or a failure of the sensor.

Zur Durchführung dieses Verfahrens ist es notwendig, folgende Nebenbedingungen einzuhalten:

Figure 00070004
To carry out this method, it is necessary to comply with the following constraints:
Figure 00070004

Die Eigengeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 muss sich oberhalb einer bestimmten Schwelle befinden, um das Aufbauen einer Statistik durch eine gleichmäßige Verteilung der Ziele in der Erfassungsbereichen der Sensoren zu ermöglichen. Weiterhin ist eine verlässliche Aussage nur bei Vorhandensein einer Mindestzahl an Zielen möglich.The intrinsic speed of the vehicle 1 must be above a certain threshold to allow statistics to be built up by evenly distributing the targets in the sensing areas of the sensors. Furthermore, a reliable statement is possible only in the presence of a minimum number of targets.

Der Zeitpunkt i ist auch durch einen Zeitabschnitt ΔT ersetzbar, mit: ΔT << ∂(F)∂(F) ist dabei der Zeitraum, in dem F Messzyklen erfolgen.The time i is also replaceable by a time interval ΔT, with: ΔT << ∂ (F) ∂ (F) is the period during which F measuring cycles take place.

Selbstverständlich lässt sich das vorgestellte Verfahren nicht nur im Frontbereich eines Fahrzeuges vorteilhaft einsetzen; es ist insbesondere überall dort von Nutzen, wo verschiedene Sensoren einen ähnlichen räumlichen Bereich rund um das Fahrzeug überwachen. So kann das Verfahren beispielsweise dazu verwendet werden, die Funktionsfähigkeit einer Anordnung von Ultraschallsensoren als Komponenten eines Einparkhilfe-Systemes zu überwachen.Of course you can the presented method not only in the front area of a vehicle to use advantageously; It is particularly useful wherever different sensors have a similar one spatial Monitor area around the vehicle. For example, the method can be used to operability an arrangement of ultrasonic sensors as components of a parking aid system to monitor.

Aus den vorstehenden Ausführungen ergibt sich, dass das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung eine einfache Möglichkeit zur Selbstdiagnose von Sensoranordnungen an Kraftfahrzeugen darstellen. Sie leisten damit einen wertvollen Beitrag zur Verbesserung der Funktionalität von Sensoranordnungen zur Umfeldsensierung an Kraftfahrzeugen.Out the above statements shows that the inventive method and the inventive device an easy way represent for self-diagnosis of sensor assemblies on motor vehicles. They thus make a valuable contribution to the improvement of functionality of sensor arrangements for environment sensing on motor vehicles.

Claims (9)

Verfahren zur Bestimmung der Funktionsfähigkeit einer Sensoranordnung an einem Kraftfahrzeug (1), wobei Sensorsignale aus dem Erfassungsbereich (5, 6, 7) verschiedener einzelner Sensoren (2, 3, 4) aus einem bestimmten Umgebungsbereich zur Bestimmung der Funktionsfähigkeit der Sensoranordnung mit einander in Bezug gesetzt werden dadurch gekennzeichnet, dass der Umgebungsbereich nicht vollständig von jedem der beteiligten Sensoren (2, 3, 4) erfasst wird.Method for determining the operability of a sensor arrangement on a motor vehicle ( 1 ), wherein sensor signals from the detection area ( 5 . 6 . 7 ) of various individual sensors ( 2 . 3 . 4 ) are correlated with each other from a certain environmental area for determining the operability of the sensor arrangement, characterized in that the surrounding area is not completely covered by each of the sensors involved ( 2 . 3 . 4 ) is detected. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertung der Sensorsignale eine Bestimmung der Anzahl von Messereignissen in dem bestimmten Umgebungsbereich umfasst.Method according to claim 1, characterized in that that the evaluation of the sensor signals is a determination of the number of measurement events in the particular environment area. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Radarsensor als Sensor (2, 3, 4) verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a radar sensor as a sensor ( 2 . 3 . 4 ) is used. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Infrarotsensor, insbesondere ein Thermopile oder Pyrodetektor als Sensor (2, 3, 4) verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that an infrared sensor, in particular a thermopile or pyrodetector as sensor ( 2 . 3 . 4 ) is used. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ultraschallsensor als Sensor (2, 3, 4) verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that an ultrasonic sensor as a sensor ( 2 . 3 . 4 ) is used. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lidarsensor als Sensor (2, 3, 4) verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a lidar sensor as sensor ( 2 . 3 . 4 ) is used. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Funktionsfähigkeit der Sensoranordnung oberhalb einer bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit aktiviert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the determination of operability the sensor arrangement activated above a certain vehicle speed becomes. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 2–7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Funktionsfähigkeit der Sensoranordnung oberhalb einer bestimmten Anzahl erfasster Messereignisse aktiviert wird.Method according to one of the preceding claims 2-7, characterized characterized in that the determination of operability the sensor arrangement above a certain number of detected measurement events is activated. Sensoranordnung an einem Kraftfahrzeug (1), mit einer Auswerteeinheit zur Bestimmung der Funktionsfähigkeit der Sensoranordnung, die geeignet ist, Sensorsignale aus dem Erfassungsbereich (5, 6, 7) verschiedener einzelner Sensoren (2, 3, 4) aus einem bestimmten Umgebungsbereich mit einander in Bezug zu setzen, dadurch gekennzeichnet, dass der Erfassungsbereich mindestens eines der beteiligten Sensoren (2, 3, 4) den Umgebungsbereich nicht vollständig erfasst.Sensor arrangement on a motor vehicle ( 1 ), with an evaluation unit for determining the operability of the sensor arrangement, which is suitable, sensor signals from the detection area ( 5 . 6 . 7 ) of various individual sensors ( 2 . 3 . 4 ) from a certain surrounding area with each other, characterized in that the Detection area of at least one of the participating sensors ( 2 . 3 . 4 ) does not fully capture the surrounding area.
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