DE102008062154B4 - Control of a camera system of a motor vehicle and driver assistance system - Google Patents

Control of a camera system of a motor vehicle and driver assistance system Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Steuerung eines Kamera-Systems (1) eines Kraftfahrzeugs, wobei mindestens eine Applikation eines Fahrerassistenzsystems des Kraftfahrzeugs auf der Auswertung der Bilder des Kamera-Systems (1) beruht,jeder Applikation des Fahrerassistenzsystems ein Parametersatz von Bildaufnahmeparametern zugeordnet ist, der zur Steuerung der Bildaufnahme des Kamera-Systems (1) verwendet wird,die Bildaufnahmeparameter eines Parametersatzes eine Funktion der Umgebungssituation des Kraftfahrzeugs sind, unddie Umgebungssituation durch eine Situationsanalyse des Umfelds des Kraftfahrzeugs bestimmt wird,dadurch gekennzeichnet, dassdie Situationsanalyse auf einer Datenfusion der Daten der Umgebungssensoren (3) des Kraftfahrzeugs und den Daten des Kamera-Systems (1) des Kraftfahrzeugs basiert, und die Kameradaten einer Autokalibrierung unterzogen werden.A method for controlling a camera system (1) of a motor vehicle, wherein at least one application of a driver assistance system of the motor vehicle is based on the evaluation of the images of the camera system (1), each application of the driver assistance system is assigned a parameter set of image recording parameters that is used to control the Image recording of the camera system (1) is used, the image recording parameters of a set of parameters are a function of the surrounding situation of the motor vehicle, and the surrounding situation is determined by a situation analysis of the surroundings of the motor vehicle, characterized in that the situation analysis is based on a data fusion of the data from the surrounding sensors (3) of the motor vehicle and the data of the camera system (1) of the motor vehicle, and the camera data are subjected to an auto calibration.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Kamera-Systems eines Kraftfahrzeugs sowie ein Fahrerassistenzsystem mit einem derartig gesteuerten Kamera-System.The present invention relates to a method for controlling a camera system of a motor vehicle and to a driver assistance system with a camera system controlled in this way.

Derzeit sind Kamera- oder bilderzeugende Systeme im automotiven Bereich zur Fahrstreifen- und Objektdetektion im Einsatz, insbesondere bei Fahrzeugen der gehobenen Klasse.Camera or image-generating systems are currently in use in the automotive sector for lane and object detection, especially in upper-class vehicles.

So wird in der DE 10 2006 007 550 A1 eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erkennung einer Fahrstreifenmarkierung für ein Kraftfahrzeug beschrieben, wobei mittels einer nach vorne gerichteten Videokamera, welche Graubilder erzeugt, und einer nachgelagerten Bildverarbeitungseinrichtung Fahrstreifenmarkierungen erkannt werden.So in the DE 10 2006 007 550 A1 a device and a method for recognizing a lane marking for a motor vehicle are described, with lane markings being recognized by means of a forward-facing video camera that generates gray images and a downstream image processing device.

Des weiteren beschreibt die DE 10 2005 050 662 A1 einen Autobahnassistenten zum semiautonomen Fahren für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Spurwechselassistenten, eine Vorrichtung zur Fahrspurerkennung, eine Navigationseinrichtung und eine automatische Abstandsregelung. Der Autobahnassistent stützt sich dabei auf die Daten einer komplexen Sensorik, bestehend aus einem nach hinten gerichteten Nahbereichsradar, aus einem nach vorne gerichteten Fernradar sowie eine ebenfalls nach vorne gerichtete Monovideokamera, dessen Bild für die Fahrspurerkennung ausgewertet wird.Furthermore describes the DE 10 2005 050 662 A1 a motorway assistant for semi-autonomous driving for a motor vehicle, comprising a lane change assistant, a device for lane recognition, a navigation device and an automatic distance control. The motorway assistant relies on the data from a complex sensor system, consisting of a rear-facing short-range radar, a forward-facing long-range radar and a forward-facing monovideo camera, the image of which is evaluated for lane detection.

Ferner beschreibt die DE 10 2007 011 276 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischen Fahrwegbestimmung für ein Kraftfahrzeug, wobei das Kraftfahrzeug mit einer nach vorne gerichteten Videokamera mit einem Öffnungswinkel von mehr als 140° ausgestattet ist, während üblicherweise nach vorne gerichtete Kameras einen Öffnungswinkel von 40° oder weniger aufweisen.Furthermore describes the DE 10 2007 011 276 A1 a method and a device for automatic route determination for a motor vehicle, the motor vehicle being equipped with a forward-facing video camera with an opening angle of more than 140 °, while forward-facing cameras usually have an opening angle of 40 ° or less.

Die Druckschrift DE 198 01 884 A1 betrifft ein Verfahren und ein System zur Überwachung von vom Fahrer nicht direkt oder über einen Spiegel einsehbaren Räumen um ein Fahrzeug herum, bei dem mit Videokameras ein Bild des zu überwachenden Raumes erzeugt und auf Anzeigevorrichtungen für den Fahrer dargestellt wird. Mit einem Mikroprozessor kann eine Aufbereitung des Bildes und die Extraktion von Informationen erfolgen. Die Abbildung kann auch über Objektive, Lichtwellenleiter und eine Mattscheibe erfolgen. Vorzugsweise werden die Kameras bzw. Objektive in den Scheinwerfern angeordnet, wobei die Optik in einen Teil des Scheinwerferglases integriert ist.The pamphlet DE 198 01 884 A1 relates to a method and a system for monitoring areas around a vehicle that cannot be viewed directly by the driver or via a mirror, in which an image of the area to be monitored is generated with video cameras and displayed on display devices for the driver. A microprocessor can be used to prepare the image and extract information. The image can also take place via lenses, fiber optics and a ground glass. The cameras or lenses are preferably arranged in the headlights, the optics being integrated into part of the headlight glass.

Die Kamera-Systeme in den genannten bekannten Anwendungen sind abgestimmt auf die Anforderungen der speziellen Applikation und haben festgelegte Kameraeinstellungen. Da nun Kameras nach und nach immer weiter Einzug in Kraftfahrzeuge halten werden, um damit komplexere Fahrerassistenzfunktionen zu unterstützen, ist es aus wirtschaftlichen Gründen und Gründen des verfügbaren Bauraums geboten, dass ein einzelnes Kamera-System für mehrere Fahrerassistenzfunktionen gleichzeitig genutzt wird.The camera systems in the known applications mentioned are tailored to the requirements of the special application and have fixed camera settings. Since cameras are now gradually finding their way into motor vehicles in order to support more complex driver assistance functions, it is necessary for economic reasons and reasons of the available installation space that a single camera system is used for several driver assistance functions at the same time.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung eines Kamera-Systems eines Kraftfahrzeuges sowie einen entsprechenden Fahrerassistenten zu schaffen, so dass das Kamera-System für verschiedene Fahrerassistenzapplikationen verwendet werden kann.The invention is therefore based on the object of creating a method for controlling a camera system of a motor vehicle and a corresponding driver assistant so that the camera system can be used for various driver assistance applications.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch einen Fahrerassistenten mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved by a method with the features of claim 1 and by a driver assistant with the features of claim 6. Preferred embodiments of the invention are the subject of the subclaims.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung eines Kamera-Systems eines Kraftfahrzeugs, wobei mindestens eine Applikation eines Fahrerassistenzsystems auf der Auswertung der Bilder des Kamera-Systems beruht, ordnet jeder Applikation des Fahrerassistenzsystems einen Parametersatz von Bildaufnahmeparametern zu, der zur Steuerung der Bildaufnahme des Kamera-Systems verwendet wird. Dabei sind die Bildaufnahmeparameter eines Parametersatzes eine Funktion der Umgebungssituation des Kraftfahrzeugs, wobei die Umgebungssituation durch eine Situationsanalyse des Umfelds des Kraftfahrzeugs bestimmt wird.The method according to the invention for controlling a camera system of a motor vehicle, with at least one application of a driver assistance system based on the evaluation of the images from the camera system, assigns each application of the driver assistance system to a set of image recording parameters that are used to control the image recording of the camera system will. The image recording parameters of a parameter set are a function of the surrounding situation of the motor vehicle, the surrounding situation being determined by a situation analysis of the surroundings of the motor vehicle.

Damit wird für jede vom Fahrerassistenzsystem gerade ausgeführte Applikation der entsprechende Parametersatz in das Kamera-System geladen und zur Ausführung gebracht, so dass das Kamera-System die für die jeweilige Applikation notwendigen Bilder liefern kann. In this way, for each application currently being executed by the driver assistance system, the corresponding parameter set is loaded into the camera system and executed so that the camera system can supply the images required for the respective application.

Dabei basiert die Situationsanalyse auf einer Datenfusion der Daten der Umgebungssensoren des Kraftfahrzeugs und den Daten des Kamera-Systems des Kraftfahrzeugs, wobei die Kameradaten einer Autokalibrierung unterzogen werden.The situation analysis is based on a data fusion of the data from the environmental sensors of the motor vehicle and the data from the camera system of the motor vehicle, with the camera data being subjected to an auto calibration.

Vorzugsweise enthält ein Parametersatz mindestens einen Bildaufnahmeparameter. Dabei können die folgenden Bildaufnahmeparameter in Frage kommen: die Belichtungszeit, der zu analysierende Bildausschnitt, die Abtastung des Bildes oder des gewünschten Bildausschnitts, die Reichweite und der Öffnungswinkel des Kamera-Systems, der Zoomfaktor des Kamera-Systems. Die Liste der aufgezählten Bildaufnahmeparameter des Kamera-Systems erhebt dabei keinen Anspruch auf Vollständigkeit, weitere Bildaufnahmeparameter, wie Schwenkwinkel der Kamera seitwärts oder nach oben oder unten, Änderung der Bildaufnahme und der Abtastfrequenz des Kamera-Systems fallen hier ebenfalls darunter. Mit anderen Worten, ein derartiger Parametersatz für eine Applikation des Fahrerassistenzsystems enthält die zur Steuerung der Kamera notwendigen Bildaufnahmeparameter.A parameter set preferably contains at least one image recording parameter. The following image acquisition parameters can be considered: the exposure time, the image section to be analyzed, the scanning of the image or the desired image section, the range and the opening angle of the camera system, the zoom factor of the camera system. The list of the enumerated image recording parameters of the camera system does not claim to be complete, Other image recording parameters, such as the tilt angle of the camera sideways or up or down, changes in the image recording and the scanning frequency of the camera system are also included here. In other words, such a parameter set for an application of the driver assistance system contains the image recording parameters necessary for controlling the camera.

Vorzugsweise sind die Parametersätze der einzelnen Applikationen unterschiedlich, wobei dies der Extremfall ist. Es kann sein, dass mehrere Applikationen für die Steuerung des Kamera-Systems denselben Parametersatz verwenden, es kann jedoch auch sein, dass jede Applikation einen Parametersatz benötigt, der von allen anderen Parametersätzen unterschiedlich ist.The parameter sets of the individual applications are preferably different, this being the extreme case. It is possible that several applications use the same parameter set to control the camera system, but it is also possible that each application requires a parameter set that is different from all other parameter sets.

Vorzugsweise können die Bildaufnahmeparameter eines Parametersatzes einer Applikation variabel sein und beispielsweise eine Funktion der aktuellen Umgebungssituation sein. Dabei kommen als Umgebungssituationen Umgebungslichtbedingungen, Spurwechselsituationen, Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs, die Art der Straße, die Art der Spurmarkierung der Straße und die Art des Verkehrs, d.h., Stadtverkehr oder beispielsweise Autobahnverkehr, in Frage. Es ist offensichtlich, dass die Belichtungszeit der Kamera eine Funktion des Umgebungslichtes sein muss, da beispielsweise eine Kamera eine andere Belichtungszeit im Tunnel oder in der Dämmerung im Vergleich zum Tageslicht benötigt.The image recording parameters of a parameter set of an application can preferably be variable and, for example, be a function of the current environmental situation. Ambient light conditions, lane change situations, cornering of the motor vehicle, the type of road, the type of lane marking of the road and the type of traffic, i.e. city traffic or, for example, highway traffic, come into consideration as ambient situations. It is obvious that the camera's exposure time must be a function of the ambient light, since a camera, for example, requires a different exposure time in a tunnel or in twilight compared to daylight.

Unter Applikationen eines Fahrerassistenzsystems werden vorzugsweise Fahrassistenzfunktionen verstanden.Applications of a driver assistance system are preferably understood to mean driver assistance functions.

Das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem zur Durchführung des im voran gegangenen beschriebenen Verfahrens umfasst ein Kamera-System zur Bereitstellung von Bilddaten für einzelne Applikationen des Fahrerassistenzsystems, wobei jeder Applikation, die auf einer Auswertung der Bilder des Kamera-Systems beruht, ein Parametersatz vom Bildaufnahmeparametern zugeordnet ist, die zur Steuerung der Bildaufnahme des Kamera-Systems dient.The driver assistance system according to the invention for performing the method described above comprises a camera system for providing image data for individual applications of the driver assistance system, with each application that is based on an evaluation of the images of the camera system being assigned a parameter set of the image recording parameters is used to control the image recording of the camera system.

Weiter wird vorzugsweise das Kamera-System durch eine Einzelkamera oder eine Stereo-Kamera-Anordnung gebildet.Furthermore, the camera system is preferably formed by a single camera or a stereo camera arrangement.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigt:

  • 1 das Konzept der intelligenten Nutzung von Kamera-Systemen in schematischer Darstellung,
  • 2 ein Beispiel der Steuerung der Belichtungszeit,
  • 3 ein Beispiel einer individuellen Steuerung des Bildausschnitts, und
  • 4 ein Beispiel einer individuellen Abtastung des Bildes.
A preferred embodiment of the invention is described below with reference to the drawings. It shows:
  • 1 the concept of the intelligent use of camera systems in a schematic representation,
  • 2 an example of controlling the exposure time,
  • 3 an example of an individual control of the image section, and
  • 4th an example of an individual scan of the image.

Das in 1 dargestellte Konzept zur intelligenten Nutzung eines Kamera-Systems eines Kraftfahrzeugs zeigt ein Kamera-System 1 sowie eine für das Kamera-System 1 zuständige optische und/oder digitale Steuerung. Ferner sind am nicht dargestellten Kraftfahrzeug weitere Sensoren 3 angeordnet, wie beispielsweise Ultraschallsensoren, Radarsensoren oder Lasersensoren. Die Daten der anderen Sensoren 3 sowie diejenigen des Kamera-Systems 1 fließen in eine Sensordatenfusion 5, wobei die Kameradaten noch einer Autokalibrierung 4 unterzogen werden. Die Sensordatenfusion 5 führt die verschiedenen Daten der Sensoren des Kraftfahrzeugs zusammen, und die Daten werden einer Situationsanalyse, wie beispielsweise einer Straßen-Typ-Erkennung, des Umfelds des Kraftfahrzeugs unterzogen. In Abhängigkeit von der Situationsanalyse, also hier im vorliegenden Fall der Straßen-Typ-Erkennung, wird über die optische/digitale Steuerung, beispielsweise der Zoom des Kamera-Systems 1, verändert. So wird beispielsweise eine große Reichweite und ein enger Öffnungswinkel auf der Autobahn zur besseren Spurerkennung bzw. Objekterkennung benötigt. Das Gegenteil ist der Fall bei einem Stau oder im Stadtverkehr, hier ist ein großer Öffnungswinkel und ein geringere Reichweite erforderlich, um sehr scharfe Kurven oder Fußgänger besser zu erfassen. Dies wird durch das in 1 dargestellte Verfahren bewirkt, indem aus der Situationsanalyse beispielsweise die Frage beantwortet wird, ob sich das Fahrzeug auf einer Autobahn oder im Stadtverkehr befindet, und aufgrund dieser Feststellung die Kamera 1 entsprechend angesteuert wird.This in 1 The illustrated concept for the intelligent use of a camera system of a motor vehicle shows a camera system 1 and one for the camera system 1 responsible optical and / or digital control. Furthermore, there are further sensors on the motor vehicle (not shown) 3 arranged, such as ultrasonic sensors, radar sensors or laser sensors. The data from the other sensors 3 as well as those of the camera system 1 flow into a sensor data fusion 5 , with the camera data still an autocalibration 4th be subjected. The sensor data fusion 5 merges the various data from the sensors of the motor vehicle, and the data is subjected to a situation analysis, such as road type recognition, of the surroundings of the motor vehicle. Depending on the situation analysis, in this case the road type recognition, the optical / digital control, for example the zoom of the camera system 1 , changes. For example, a large range and a narrow opening angle are required on the motorway for better lane recognition or object recognition. The opposite is the case in a traffic jam or in city traffic, where a large opening angle and a smaller range are required in order to better capture very sharp bends or pedestrians. This is done by the in 1 The method shown is effected by the situation analysis being used, for example, to answer the question of whether the vehicle is on a freeway or in city traffic, and based on this determination, the camera 1 is controlled accordingly.

2 zeigt anhand eines Beispiels die individuelle Steuerung der Belichtungszeit der Kamera, beispielsweise bei der Dämmerung oder im Tunnel. So zeigt der linke Teil der 2 die Einstellung der Belichtung bei normalem Tageslicht, während der rechte Teil die Verlängerung der Belichtungszeit bei Dämmerung zeigt, was mit einer Verschlechterung der Bildqualität einhergeht. 2 shows an example of the individual control of the camera's exposure time, for example at dusk or in a tunnel. So shows the left part of the 2 the setting of the exposure in normal daylight, while the right part shows the extension of the exposure time in twilight, which is associated with a deterioration in the image quality.

3 zeigt eine individuelle Ansteuerung eines Bildausschnitts. So wird im linken Teil der 3 besonders der Bildausschnitt 7 individuell angesteuert, beispielsweise indem dieser Bildausschnitt herangezoomt wird, da dieser ein entgegenkommendes Fahrzeug beinhaltet. Dem gegenüber zeigt der rechte Teil der 3 einen zweiten Bildausschnitt 8, in dem ein Verkehrszeichen detektiert wurde, welches beispielsweise einer Zeichenerkennung unterzogen wird. Dazu muss dieser zweite Bildausschnitt 8 genauer ausgewertet werden. 3 shows an individual control of an image section. So in the left part of the 3 especially the image detail 7th individually controlled, for example by zooming in on this image section, since it contains an oncoming vehicle. Opposite this shows the right part of the 3 a second image section 8th , in which a traffic sign was detected, which is subjected to character recognition, for example. This second image section must be used for this 8th be evaluated more precisely.

4 zeigt eine individuelle Abtastung des von der Kamera aufgenommenen Bildes. So ist schematisch in 4 ein mit großen Rechtecken überdecktes Teilbild dargestellt, welches für eine grobe Abtastung steht. Dem gegenüber zeigt der rechte Teil der 4 eine feine Abtastung 10. 4th shows an individual scan of the image captured by the camera. So is schematically in 4th a partial image covered with large rectangles is shown, which stands for a rough scan. Opposite this shows the right part of the 4th a fine scan 10 .

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
Kameracamera
22
optische/digitale Steuerungoptical / digital control
33
weitere Sensorenfurther sensors
44th
Kamera-AutokalibrierungCamera auto-calibration
55
SensordatenfusionSensor data fusion
66th
SituationsanalyseSituation analysis
77th
erster Bildausschnittfirst image section
88th
zweiter Bildausschnittsecond image section
99
grobe Abtastungrough sampling
1010
feine Abtastungfine scanning

Claims (7)

Verfahren zur Steuerung eines Kamera-Systems (1) eines Kraftfahrzeugs, wobei mindestens eine Applikation eines Fahrerassistenzsystems des Kraftfahrzeugs auf der Auswertung der Bilder des Kamera-Systems (1) beruht, jeder Applikation des Fahrerassistenzsystems ein Parametersatz von Bildaufnahmeparametern zugeordnet ist, der zur Steuerung der Bildaufnahme des Kamera-Systems (1) verwendet wird, die Bildaufnahmeparameter eines Parametersatzes eine Funktion der Umgebungssituation des Kraftfahrzeugs sind, und die Umgebungssituation durch eine Situationsanalyse des Umfelds des Kraftfahrzeugs bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Situationsanalyse auf einer Datenfusion der Daten der Umgebungssensoren (3) des Kraftfahrzeugs und den Daten des Kamera-Systems (1) des Kraftfahrzeugs basiert, und die Kameradaten einer Autokalibrierung unterzogen werden.A method for controlling a camera system (1) of a motor vehicle, wherein at least one application of a driver assistance system of the motor vehicle is based on the evaluation of the images of the camera system (1), each application of the driver assistance system is assigned a parameter set of image recording parameters that is used to control the Image recording of the camera system (1) is used, the image recording parameters of a set of parameters are a function of the surrounding situation of the motor vehicle, and the surrounding situation is determined by a situation analysis of the surroundings of the motor vehicle, characterized in that the situation analysis is based on a data fusion of the data from the surrounding sensors ( 3) of the motor vehicle and the data of the camera system (1) of the motor vehicle, and the camera data are subjected to an auto calibration. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Parametersatz mindestens einen Bildaufnahmeparameter aufweist, wobei als Bildaufnahmeparameter die Belichtungszeit, der zu analysierende Bildausschnitt, die Abtastung des Bildes oder Bildausschnitts, die Reichweite und der Öffnungswinkel des Kamera-Systems (1) verwendet werden.Procedure according to Claim 1 , characterized in that a parameter set has at least one image acquisition parameter, the exposure time, the image section to be analyzed, the scanning of the image or image section, the range and the opening angle of the camera system (1) being used as image acquisition parameters. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Parametersätze unterschiedlich sind.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the parameter sets are different. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Umgebungssituationen gegeben sind durch Umgebungslichtbedingungen, Spurwechselsituation, Kurvenfahrt, Art der Straße, Spurmarkierungssituation und/oder Art des Verkehrs.Method according to one of the preceding claims, characterized in that ambient situations are given by ambient light conditions, lane change situation, cornering, type of road, lane marking situation and / or type of traffic. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Applikation durch eine Fahrerassistenzfunktionen realisiert ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that an application is implemented by a driver assistance function. Fahrerassistenzsystem, welches zur Durchführung des Verfahrens zur Steuerung eines Kamera-Systems (1) eines Kraftfahrzeugs nach einem der vorangegangenen Ansprüche eingerichtet und ausgelegt ist, mit einem Kamera-System (1) zur Bereitstellung von Bilddaten für einzelne Applikationen des Fahrerassistenzsystems, wobei jeder Applikation, die auf einer Auswertung der Bilder des Kamera-Systems (1) beruht, ein Parametersatz von Bildaufnahmeparametern zugeordnet ist, der zur Steuerung der Bildaufnahme des Kamera-Systems (1) dient.Driver assistance system which is set up and designed to carry out the method for controlling a camera system (1) of a motor vehicle according to one of the preceding claims a camera system (1) for providing image data for individual applications of the driver assistance system, each application based on an evaluation of the images of the camera system (1) being assigned a set of image recording parameters that control the image recording of the camera -System (1) is used. Fahrerassistenzsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kamera-System (1) durch eine Einzelkamera oder eine Stereo-Kamera-Anordnung gebildet wird.Driver assistance system according to Claim 6 , characterized in that the camera system (1) is formed by a single camera or a stereo camera arrangement.
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