DE102017129436B4 - Bedieneinheit für ein Fahrzeug, insbesondere für mindestens eine Fahrzeugkomponente - Google Patents
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Abstract
Bedieneinheit (10,10') für ein Fahrzeug, insbesondere für mindestens eine Fahrzeugkomponente, mit- einem Gehäuse (12) zur Anordnung in und/oder an der Instrumententafel und/oder der Mittelkonsole eines Fahrzeugs im Bereich zwischen den beiden Vorder- und/oder Rücksitzen des Fahrzeugs,- einem Bedienelement (14) mit einer Bedienoberfläche (16), wobei bei Berührung der Bedienoberfläche (16) durch ein Objekt, insbesondere durch den Finger einer Hand, einer von mehreren Bedienbefehlen eingebbar ist,- wobei das Bedienelement (14) in und/an dem Gehäuse (12) entlang zweier zur Ebene der Bedienoberfläche (16) im Wesentlichen parallel ausgerichteter, zueinander orthogonaler Achsen und pro Achse in zueinander entgegengesetzten Richtungen, insbesondere nach links sowie nach rechts und nach oben sowie nach unten, bezogen auf den Einbauzustand des Gehäuses (12) und/oder des Bedienelements (14), beweglich gelagert ist und gegebenenfalls entlang einer zur Bedienoberfläche (16) im Wesentlichen senkrecht verlaufenden Achse in zueinander entgegengesetzten Richtungen beweglich gelagert ist,- einer Sensorik (18) zur Erfassung einer bei Berührung der Bedienoberfläche (16) des Bedienelements (14) auftretenden Beschleunigungs- und/oder Kraft- und/oder Bewegungskomponente, der das Bedienelement (14) bei Berührung der Bedienoberfläche (16) ausgesetzt ist, längs mindestens einer der beiden Richtungen jeder Achse, entlang derer das Bedienelement (14) beweglich gelagert ist, und- einer Auswerteeinheit (20), die mit der Sensorik (18) des Bedienelements (14) verbunden ist und die anhand von Signalen der Sensorik (18), die die Richtung angeben, in welcher die bei der Berührung der Bedienoberfläche (16) des Bedienelements (14) auftretende Beschleunigungs- und/oder Kraft- und/oder Bewegungskomponente wirkt, ermittelt, aus welcher Richtung kommend das Objekt die Bedienoberfläche (16) des Bedienelements (14) berührt.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Bedieneinheit für ein Fahrzeug und insbesondere für mindestens eine Fahrzeugkomponente, bei der es sich beispielsweise um ein Mensch-Maschine-Interface für eine oder mehrere Fahrzeugkomponenten wie z.B. ein Radio, ein CD- und/oder DVD- o.dgl. Audio- oder Videodatenträgerabspielgerät, ein Navigationsgerät, ein Infotainment-Gerät, ein Heizungs- oder Lüftungs- oder Klimagerät handelt.
- Die Bedienkonzepte in Fahrzeugen werden in zunehmendem Maße komfortabler. Bei manchen Bedienkonzepten ist es erforderlich, unterscheiden zu können, ob die Bedienfeldeingabe durch den Fahrer oder durch den Beifahrer bzw. von links oder von rechts erfolgte. Letzteres gilt beispielsweise für im Fond angeordnete Bedieneinheiten für die auf der Rückbank bzw. den rückwärtigen Sitzen befindlichen Mitfahrer.
- Die Richtung, aus der eine Bedienung eines Bedienelements erfolgt ist, kann beispielsweise durch Auswertung eines Bildes einer Innenraum-Kamera oder durch Gestenerkennung ohne Kamerabild erfasst werden (siehe z.B.
DE 10 2014 003 947 A1 ). - Bedienelemente mit berührungssensitiven Bedienoberflächen (Touchscreens oder Touchpads) sind aus Gründen der Komfortsteigerung mit einer Haptik-Feedback-Funktion versehen. Hierdurch wird der Bedienperson eine valide Bedienbefehleingabe taktil signalisiert. Zu diesem Zweck sind die Bedienelemente nach links und rechts bzw. und/oder oben und unten beweglich gelagert, so dass sie durch einen Aktor pulsartig zur Bewegung angeregt werden können.
- In
US 2017 / 0 060 323 A1 - In
DE 10 2015 008 572 A1 ist eine Bedieneinheit für ein Fahrzeug beschrieben, deren Bedienelement für die Zwecke eines aktiven haptischen Feedbacks lateral, d.h. quer zur Bewegung bei manueller Betätigung des Bedienelements, bewegbar gelagert ist. Die laterale Ruhelage des Bedienelements wird durch elastische Komponenten definiert, die die Lateral-Abstände des Bedienelements zum Gehäuse in der Ruhelage des Bedienelements bestimmen. - Aufgabe der Erfindung ist es, die Erkennung, aus welcher Richtung die Berührung der Bedienoberfläche eines Bedienelements durch ein Objekt, insbesondere durch den Finger einer Hand einer Person erfolgt ist, zu verbessern.
- Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung eine Bedieneinheit für ein Fahrzeug, insbesondere für mindestens eine Fahrzeugkomponente, vorgeschlagen, wobei die Bedieneinheit versehen ist mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Einzelne Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
- Nach der Erfindung wird erkannt, in welcher Richtung, d.h. nach links oder nach rechts bzw. nach oben oder nach unten auf das Bedienelement eine Beschleunigungs-, Kraft- oder Bewegungskomponente einwirkt, wenn eine Berührung der Bedienoberfläche des Bedienelements erfolgt. Dadurch kann erkannt werden, aus welcher Richtung die Befehlseingabe erfolgt ist. Bei einem beispielsweise in der Mitte der Instrumententafel oder an der Mittelkonsole angeordneten Bedieneinheit würde das beweglich gelagerte Bedienelement einer Beschleunigungs- und/oder Kraft- und/oder Bewegungskomponente nach rechts ausgesetzt sein, wenn die Betätigung von links, also bei einem Linkslenker vom Fahrer erfolgt ist. Zusätzlich kann das Bedienelement dabei auch einer Beschleunigungs- und/oder Kraft- und/oder Bewegungskomponente nach oben oder nach unten ausgesetzt sein, was davon abhängt, in welcher Höhe sich die Bedieneinheit, bezogen auf die Ausrichtung des Arms der die Bedieneinheit bedienenden Person, befindet.
- In Abhängigkeit von der Relativposition von Bedieneinheit und der bzw. den bedienenden Personen werden entweder die Beschleunigungs- und/oder Kraft- und/oder Bewegungskomponenten bei Projektion in die Bedienoberfläche oder aber in einer zur Bedienoberfläche senkrecht verlaufenden Ebene ausgewertet. Man kann auch die Beschleunigungs- und/oder Kraft- und/oder Bewegungskomponenten in mehreren (mindestens zwei) der drei zuvor genannten Ebenen ermitteln, um darauf zu schließen, aus welcher Richtung kommend das Objekt die Bedienoberfläche des Bedienelements berührt und betätigt.
- Mittels einer Sensorik werden die zuvor genannten Beschleunigungs- und/oder Kraft- und/oder Bewegungskomponenten erfasst und an eine Auswerteeinheit weitergegeben. In der Auswerteeinheit wird dann ermittelt, ob die Bedienung des Bedienelements vom Fahrer oder vom Beifahrer aus erfolgt bzw. vom in Fahrtrichtung links oder rechts (oder bei Fahrgästen im Fond auch in der Mitte) sitzenden Fahrgast. Die physikalischen Einflüsse, denen das Bedienelement bei Betätigung durch den Fahrer ausgesetzt ist, sind oben beschrieben. Wenn der Beifahrer das Bedienelement betätigt, ergeben sich die entsprechenden entgegengesetzt ausgerichteten Beschleunigungs- und/oder Kraft- und/oder Bewegungskomponenten, denen das Bedienelement ausgesetzt ist. Eine sich etwa mittig vor der Bedieneinheit befindende Person, wie beispielsweise der in der Mitte der Rückbank sitzende Fahrgast, wird das Bedienelement nach oben oder unten und insbesondere ausschließlich nach oben oder unten bewegen und somit dementsprechende Komponenten, denen das Bedienelement ausgesetzt ist, verursachen. Auch das ist also erkennbar. Sollte beispielsweise die ermittelte Beschleunigungs- und/oder Kraft- und/oder Bewegungskomponente des Bedienelements nach rechts äußerst gering sein, diejenige aber nach oben oder unten ausreichend groß, so kann davon ausgegangen werden, dass der Fahrer das Bedienelement im linken Randbereich der Bedienoberfläche berührt. Dies kann aus der Tatsache abgeleitet werden, dass dann, wenn der Beifahrer die Bedienoberfläche in diesem Bereich berühren würde, die erfasste Komponente nach links recht groß wäre, was besagt, dass dann, wenn eine Komponente nach links messtechnisch nicht zu erfassen ist, wohl aber eine wenn auch geringe Komponente in entgegengesetzter Richtung, also nach rechts, der Fahrer das Bedienelement betätigt haben muss. Entsprechendes gilt, wenn der Beifahrer die Bedienoberfläche im rechten Randbereich berührt.
- Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, dass das Bedienelement in und/an dem Gehäuse entlang zweier zur Ebene der Bedienoberfläche im Wesentlichen parallel ausgerichteter Achsen und pro Achse in zueinander entgegengesetzten Richtungen, insbesondere nach links sowie nach rechts und nach oben sowie nach unten, bezogen auf den Einbauzustand des Gehäuses und/oder des Bedienelements, beweglich gelagert ist und dass die Sensorik zur Erfassung einer bei Berührung der Bedienoberfläche des Bedienelements auftretenden Beschleunigungs- und/oder Kraft- und/oder Bewegungskomponente in jeweils einer Richtung längs beider zuvor genannten Achsen ausgelegt ist. Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung ist also das Bedienelement in zwei orthogonal zueinander verlaufenden Achsen in jeweils beiden Richtungen beweglich gelagert.
- Das Bedienelement der erfindungsgemäßen Bedieneinheit ist in den beiden zueinander entgegengesetzten Richtungen mindestens einer Achse und vorzugsweise mindestens zweier zueinander orthogonaler Achsen beweglich gelagert, wobei die Sensorik eine bei einer Berührung der Bedienoberfläche des Bedienelements auftretende Beschleunigungs- und/oder Kraft- und/oder Bewegungskomponente längs mindestens einer der beiden Richtungen jeder Achse, entlang derer das Bedienelement beweglich gelagert ist, detektiert.
- Um möglicherweise während einer Fahrt auftretende Bewegungen des Bedienelements von solchen unterscheiden zu können, denen das Bedienelement bei einer Betätigung ausgesetzt ist, ist gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung eine Berührungs-(Touch-)Sensorik zur Erfassung einer Berührung der Bedienoberfläche des Bedienelements vorgesehen, wobei die Berührungssensorik mit der Auswerteeinheit verbunden ist.
- Alternativ oder zusätzlich zu der zuvor beschriebenen Maßnahme kann zur Unterscheidung valider Bedienbefehlseingaben gegenüber nicht durch eine Berührung verursachten Bewegungen des Bedienelements vorgesehen sein, dass nur solche Signale der Sensorik zur Ermittlung, aus welcher Richtung eine Betätigung des Bedienelements erfolgt ist, berücksichtigt werden, die eine vorgegebene Mindestgröße aufweisen.
- Zusätzlich zu einer Berührungssensorik und der Selektion nur solcher Signale, die eine bestimmte Mindestgröße aufweisen, kann zur weiteren Erhöhung der Zuverlässigkeit der Erkennung eines gewünschten Bedieneingabebefehls vorgesehen sein, dass die Bedieneinheit mit einer Betätigungssensorik zur Erkennung einer Betätigung des Bedienelements zur Eingabe eines Bedienbefehls versehen ist, wobei die Betätigungssensorik eine Bewegung des Bedienelements in Richtung orthogonal zur Bedienoberfläche erfasst und wobei die Auswerteeinheit mit der Betätigungssensorik verbunden ist.
- Wie bereits oben erwähnt ist, sind heutige Bedieneinheiten in Fahrzeugen mitunter mit einer Rückmeldeeinheit zur taktilen, akustischen und/oder optischen Rückmeldung einer bei Betätigung des Bedienelements erfolgenden validen Bedienbefehlseingabe ausgestattet. Eine solche Rückmeldungsfunktion kann auch mit Vorteil bei der erfindungsgemäßen Bedieneinheit vorgesehen sein.
- In zweckmäßiger weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Sensorik und, sofern vorhanden, die Betätigungs- und/oder Berührungssensorik jeweils mindestens einen kapazitiv, resistiv, induktiv oder optisch arbeitenden Sensor aufweisen.
- Nach der Erfindung ist die relative Ausrichtung von Bedienoberfläche und dieses betätigenden Objekts derart, dass der Vektor der bei Berührung auf das Bedienelement einwirkenden Kraft zumindest eine Komponente in der Ebene der Bedienoberfläche aufweist.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung sowie unter Bezugnahme auf ein Ausführungsbeispiel näher erläutert. Im Einzelnen zeigen dabei:
-
1 eine perspektivische Ansicht auf Mittelkonsole und Instrumententafel im Innenraum eines Fahrzeugs mit zwei möglichen Anordnungen eines Touch-Screen als erfindungsgemäß auszuwertendes Bedienelement einer Bedieneinheit, -
2 die Situation bei Betätigung des Bedienelements einer Bedieneinheit von der Fahrerseite aus in etwa der Mitte zwischen linker und rechter Hälfte, der Bedienfläche, -
3 die Betätigung von der Fahrerseite aus am linken Rand des Bedienelements, -
4 die Situation bei Betätigung des Bedienelements ebenfalls am linken Rand jedoch von der Beifahrerseite aus und -
5 eine schematische Darstellung zur weiteren Erläuterung der Erfindung und ihrer Varianten. -
1 zeigt eine Ansicht auf die Instrumententafel und die Mittelkonsole eines Fahrzeugs, wobei eine Bedieneinheit 10 in der Mitte der Instrumententafel und/oder eine (weitere) Bedieneinheit 10' in der Mittelkonsole angeordnet ist. An beiden Einbauarten lässt sich aus der Ausrichtung des Kraftvektors bzw. aus der Richtung seiner mindestens einen in der Bedienoberfläche liegenden Kraftkomponente darauf schließen, ob das Bedienelement von links oder von rechts aus betätigt worden ist. -
2 zeigt die Situation, in der sich die Bedieneinheit 10 in etwa der Mitte der Instrumententafel eines Fahrzeugs befindet. Die Bedieneinheit 10 weist ein Gehäuse 12 auf, an und/oder in dem ein beweglich gelagertes Bedienelementen 14 in Form eines Touchscreen oder Touchpad angeordnet ist. Das Bedienelement 14 weist die Bedienoberfläche 16 auf, die von dem Finger einer Hand berührt wird und dabei eine Beschleunigungs- und/oder Kraft- und/oder Bewegungskomponente in einer oder mehreren Richtungen erfährt. Die diese Komponente oder Komponenten sensierende Sensorik ist in2 bei18 symbolisiert. - Von dieser Sensorik erfasste Beschleunigungs- und/oder Kraft- und/oder Bewegungskomponenten werden einer Auswerteeinheit 20 zugeführt. Zusätzlich werden der Auswerteeinheit 20 auch Signale einer bei 22 angedeuteten Touch- bzw. Berührungssensorik und einer bei 24 angedeuteten Betätigungssensorik zugeführt. Die Betätigungssensorik 24 erkennt eine Bewegung des Bedienelements 14 orthogonal zur Bedienoberfläche 16, während die Berührungssensorik 22 eine Berührung der Bedienoberfläche 16 erkennt, ohne dass damit bereits eine Bewegung des Bedienelements 14 orthogonal zur Bedienoberfläche 16 verbunden zu sein braucht.
- In
2 ist angedeutet, dass die Betätigung des Bedienelements 14 vom Fahrersitz 26 aus erfolgt. Die Sensorik 18 meldet nun, dass das Bedienelement 14 einer ersten z.B. Bewegungskomponente 28 nach rechts und einer zweiten z.B. Bewegungskomponente 30 z.B. nach oben ausgesetzt ist. Das ist ein Zeichen dafür, dass das Bedienelement 14 soeben vom Fahrer aus betätigt worden ist. - Gestrichelt ist in
2 gezeigt, wie die auf das Bedienelement 14 wirkenden Komponenten ausgerichtet sind, wenn das Bedienelement 14 an der zuvor definierten Stelle von der Beifahrerseite, also vom Beifahrersitz 32 aus betätigt wird. - In den
3 und4 ist gegenübergestellt, wie sich die Richtungen und Grö-ßen der Beschleunigungs- und/oder Kraft- und/oder Bewegungskomponenten verhalten, wenn das Bedienelement 14 im fahrerseitigen Randbereich einerseits vom Fahrer (3 ) und andererseits vom Beifahrer aus (4 ) betätigt wird. Anhand der sich jeweils einstellenden Komponenten nach Größe und Richtung kann auch hier entschieden werden, ob nun gerade vom Fahrer oder vom Beifahrer aus eine Betätigung der Bedieneinheit 10 erfolgte. In beiden Fällen ist nämlich die nach links bzw. nach rechts weisende Komponente entweder gar nicht vorhanden oder aber in einem wesentlich größeren Ausmaße vorhanden. Meldet die Sensorik 18 eine vergleichsweise kleine Komponente nach rechts und eine vergleichsweise große Komponente nach oben, so ist davon auszugehen, dass die Betätigung durch den Fahrer erfolgte, denn eine Betätigung an diesem Ort der Bedienoberfläche 16 des Bedienelements 14 durch den Beifahrer würde eine signifikante Komponente nach links verursachen (und keine Komponente nach rechts, siehe4 ). Die Komponente nach oben wäre im Wesentlichen gleich mit der nach oben gerichteten Komponente bei Betätigung durch den Fahrer. Auf obige Weise lässt sich also unterscheiden, von welcher Seite aus (Fahrer- oder Beifahrerseite) in der zuvor beschriebenen Situation gerade eine Betätigung des Bedienelements 14 erfolgt. - Anhand von
5 soll nochmals das Konzept der erfindungsgemäßen Ermittlung, aus welcher Richtung kommend ein Objekt, beispielsweise die Hand eines Benutzers, die Bedienoberfläche 16 der Bedieneinheit 10 berührt, erläutert werden. Die Raumrichtung, in der beispielsweise die Kraft bei Betätigung der Bedienoberfläche 16 auf das Bedienelement wirkt, ist in5 anhand des Pfeils 34 gezeigt. Bezogen auf die drei den Raum aufspannenden Ebenen X-Y, Y-Z und X-Z ergeben sich damit die drei Kraftkomponenten gemäß den Pfeilen 36, 38 und 40. Jede dieser „ebenen Kraftkomponenten“ lässt sich nun wiederum zerlegen in Kraftkomponenten in den zwei Raumdimensionen, die die jeweiligen Ebenen aufspannen. Diese Kraftkomponenten sind in5 durch die Pfeile 42, 44 und 46 wiedergegeben. - Es ist nun möglich, die Richtung, aus welcher kommend die Hand die Bedienoberfläche 16 berührt, unter Zuhilfenahme der beiden in einer Ebene liegenden Kraftkomponenten zu ermitteln. Dabei kann auch vorgesehen sein, die Komponenten in zwei Ebenen oder gar in allen drei Ebenen auszuwerten, um die Richtung zu ermitteln, aus welcher Richtung kommend die Hand die Bedienoberfläche 16 kontaktiert.
- BEZUGSZEICHENLISTE
-
- 10
- Bedieneinheit
- 10'
- Bedieneinheit
- 12
- Gehäuse
- 14
- Bedienelement
- 16
- Bedienoberfläche des Bedienelements
- 18
- Sensorik
- 20
- Auswerteeinheit
- 22
- Berührungssensorik
- 24
- Betätigungssensorik
- 26
- Fahrersitz
- 28
- Bewegungskomponente
- 30
- Bewegungskomponente
- 32
- Beifahrersitz
- 34-46
- Wirkrichtungspfeile
Claims (7)
- Bedieneinheit (10,10') für ein Fahrzeug, insbesondere für mindestens eine Fahrzeugkomponente, mit - einem Gehäuse (12) zur Anordnung in und/oder an der Instrumententafel und/oder der Mittelkonsole eines Fahrzeugs im Bereich zwischen den beiden Vorder- und/oder Rücksitzen des Fahrzeugs, - einem Bedienelement (14) mit einer Bedienoberfläche (16), wobei bei Berührung der Bedienoberfläche (16) durch ein Objekt, insbesondere durch den Finger einer Hand, einer von mehreren Bedienbefehlen eingebbar ist, - wobei das Bedienelement (14) in und/an dem Gehäuse (12) entlang zweier zur Ebene der Bedienoberfläche (16) im Wesentlichen parallel ausgerichteter, zueinander orthogonaler Achsen und pro Achse in zueinander entgegengesetzten Richtungen, insbesondere nach links sowie nach rechts und nach oben sowie nach unten, bezogen auf den Einbauzustand des Gehäuses (12) und/oder des Bedienelements (14), beweglich gelagert ist und gegebenenfalls entlang einer zur Bedienoberfläche (16) im Wesentlichen senkrecht verlaufenden Achse in zueinander entgegengesetzten Richtungen beweglich gelagert ist, - einer Sensorik (18) zur Erfassung einer bei Berührung der Bedienoberfläche (16) des Bedienelements (14) auftretenden Beschleunigungs- und/oder Kraft- und/oder Bewegungskomponente, der das Bedienelement (14) bei Berührung der Bedienoberfläche (16) ausgesetzt ist, längs mindestens einer der beiden Richtungen jeder Achse, entlang derer das Bedienelement (14) beweglich gelagert ist, und - einer Auswerteeinheit (20), die mit der Sensorik (18) des Bedienelements (14) verbunden ist und die anhand von Signalen der Sensorik (18), die die Richtung angeben, in welcher die bei der Berührung der Bedienoberfläche (16) des Bedienelements (14) auftretende Beschleunigungs- und/oder Kraft- und/oder Bewegungskomponente wirkt, ermittelt, aus welcher Richtung kommend das Objekt die Bedienoberfläche (16) des Bedienelements (14) berührt.
- Bedieneinheit (10,10') nach
Anspruch 1 , gekennzeichnet durch eine Berührungssensorik (22) zur Erfassung einer Berührung der Bedienoberfläche (16) des Bedienelements (14), wobei die Berührungssensorik (22) mit der Auswerteeinheit (20) verbunden ist. - Bedieneinheit (10,10') nach
Anspruch 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass nur solche Signale der Sensorik (18) zur Ermittlung, aus welcher Richtung eine Betätigung des Bedienelements (14) durch das Objekt erfolgt ist, berücksichtigt werden, die eine vorgegebene Mindestgröße aufweisen. - Bedieneinheit (10,10') nach einem der
Ansprüche 1 bis3 , gekennzeichnet durch eine Betätigungssensorik (24) zur Erkennung einer Betätigung des Bedienelements (14) zur Eingabe eines Bedienbefehls, wobei die Betätigungssensorik (24) eine Bewegung des Bedienelements (14) in Richtung orthogonal zur Bedienoberfläche (16) erfasst und wobei die Auswerteeinheit (20) mit der Betätigungssensorik (24) verbunden ist. - Bedieneinheit (10,10') nach einem der
Ansprüche 1 bis4 , gekennzeichnet durch eine Rückmeldeeinheit zur taktilen, akustischen und/oder optischen Rückmeldung einer bei Betätigung des Bedienelements (14) erfolgenden validen Bedienbefehlseingabe. - Bedieneinheit (10,10') nach einem der
Ansprüche 1 bis5 , dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik (18) und, sofern vorhanden, die Betätigungssensorik (24) mindestens einen Weg-, Kraft- und/oder Beschleunigungssensor aufweist. - Bedieneinheit (10,10') nach einem der
Ansprüche 1 bis6 , dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik (18) und, sofern vorhanden die Betätigungs- und/oder Berührungssensorik (22,24) jeweils mindestens einen kapazitiv, resistiv, induktiv oder optisch arbeitenden Sensor aufweisen.
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2017
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