JP2004226341A - Map matching method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はマップマッチング方法に係わり、特に、仮想リンクを想定してマップマッチング処理により車両位置を走行道路上に修正するナビゲーション装置のマップマッチング方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
位置検出器の検出誤差が累積すると、車両位置が走行道路上に表示されなくなる。そこで、ナビゲーション装置はマップマッチング処理により車両位置を推定し、推定車両位置を道路データと照合して道路上の実車両位置に修正する。図8〜図9は投影法によるマップマッチングの説明図である。現車両位置が点Pi−1(Xi−1,Yi−1)にあり、車両方位がθi−1であったとする(図8では点Pi−1は道路RDaと一致していない場合を示す)。点Pi−1より一定距離La(例えば10m)走行したときの相対方位がΔθiであれば、自立航法による推定車両位置Pi′(Xi′,Yi′)と、Pi′での推定車両方位θiは、次式
θi =θi−1+Δθi
Xi′=Xi−1+La・cosθi
Yi′=Yi−1+La・sinθi
により求められる。
【0003】
このとき、(a) 推定車両位置Pi′を中心に200m四方に含まれ、しかも、垂線を降ろすことのできるリンク(道路を構成するエレメント)であって、推定車両位置Pi′での推定車両方位θiとリンクの成す角度が一定値以内(たとえば450以内)で、かつ、推定車両位置Pi′からリンクに降ろした垂線の長さが一定距離(たとえば100m)以内となっているものを探す。ここでは道路RDa上の方位θa1のリンクLKa1(ノードNa0とNa1を結ぶ直線)と道路RDb上の方位θb1のリンクLKb1(ノードNb0とNb1を結ぶ直線)となる。ついで、(b) 推定車両位置Pi′からリンクLKa1,LKb1に降ろした垂線RLia、RLibの長さを求める。(c) しかる後、次式
Z=dL・20+dθ・20 (dθ≦350)
Z=dL・20+dθ・40 (dθ>350)
により係数Zを演算する。なお、dLは推定車両位置Pi′からリンクに降ろした垂線の長さ(推定車両位置からリンクまでの距離)、dθは推定車両方位θiとリンクの成す角度であり、角度dθが大きいほど重み係数を大きくしている。
【0004】
(d) 係数値Zが求まれば、以下の▲1▼,▲2▼,▲3▼の条件、
▲1▼距離dL≦75m(最大引き付け距離75m)
▲2▼角度差dθ≦300(最大引き付け角度300)
▲3▼係数値Z≦1500
を満足するリンクを求め、係数値が最小のリンクをマッチング候補(最適道路)とする。ここではリンクLKa1となる。(e) そして、点Pi−1と点Pi′を結ぶ走行軌跡SHiを垂線RLiaの方向に点Pi−1がリンクLKa1上(またはリンクLKa1の延長線上)に来るまで平行移動して、点Pi−1とPi′の移動点PTi−1とPTi′を求め、(f) 最後に、点PTi−1を中心にPTi′がリンクLKa1上(またはリンクLKa1の延長線上)に来るまで回転移動して移動点を求め、実車両位置Pi(Xi,Yi)とする。なお、実車両位置Piでの車両方位はθiのままとされる。また、図9の如く、前回の車両位置である点Pi−1が道路RDaにあるときは、移動点PTi−1は点Pi−1と一致する。
【0005】
以上のように投影法ではマップマッチング処理を行う。ところで、マップマッチング処理を行っても、幹線道路と側道が並行するところでは、マップマッチングミスが生じ易い。そこで、図10(A)に示すように実際の道路ARDが二車線になっていても、(B)に示すように地図データべースにおいて道路形状リンクDBが上下線に分離されていない場合は、(C)に示すように道路形状リンクDBから一定距離a,bの位置に上り仮想リンクPR1、下り仮想リンクPR2を想定し、この仮想リンクを用いてマップマッチング処理を行うようにしている。なお、a,bは等しく、例えば、片道1車線として3〜4mに設定される。
【0006】
しかし、幹線道路が高速道路HWYであり、その道路幅が図11(A)に示すように広いと、(B)に示すように仮想リンクPR1,PR2が道路の端1,2から相当ずれるため、(C)の車両C1のように高速道路HWYの端を走っていると、マップマッチング処理により側道SRDに引き付けられてしまう。図12は、側道SRDに引き付けられる状況をより詳細に示す説明図である。なお、車両C2は仮想リンクPR1に引き付けられて正しいマップマッチングが行われる。
特開平8−334351号公報には、道路の幅が大きいほど引き付け力が大きくなるようにしたマップマッチング方法が示されている。
【特許文献1】特開平8−334351号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、図10に示す従来技術のマップマッチング方法では道路幅が広くなると側道に引き付けられてマップマッチングミスが発生している。特許文献1の従来技術は道路幅が広い場合におけるマップマッチングミスの発生を防止する1つの方法であるが、確実に、マップマッチングミスを防止することはできない問題がある。
以上から本発明の目的は、側道が並行して走っていても確実にマップマッチングミスを防止できるようにすることである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題は本発明によれば、マップマッチング処理により車両位置を走行道路上に修正するナビゲーション装置のマップマッチング方法において、道路幅あるいは道路の車線数に応じた数の仮想リンクを想定し、仮想リンクをマップマッチング処理の対象リンクとしてマップマッチング処理を行って最適リンクを求め、該最適リンクが仮想リンクであれば、該仮想リンクに応じた道路上に車両位置を修正する、ことにより達成される。なお、仮想リンクが複数存在する場合には外側の仮想リンクをマップマッチング処理の対象リンクとすれば、マップマッチング処理の対象リンク数を減少することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
(A)本発明の概略
図1は本発明の概略説明図である。高速道路HWYの道路形状リンクAに対して、道路幅あるいは道路の車線数に応じた数の仮想リンクA1〜A3を想定し、これら仮想リンクA1〜A3と側道SRDの道路形状リンクBを対象リンクとしてマップマッチング処理を行って最適リンクを求める。例えば、マップマッチング処理により車両C1の最適リンクは仮想リンクA3、車両C2の最適リンクは仮想リンクA1として求まる。求まった最適リンクが仮想リンクであれば、表示地図において、該仮想リンクA1,A3に応じた道路リンク形状A上に車両位置を修正する。
なお、仮想リンクが複数存在する場合には、図2に示すように外側の仮想リンクA3をマップマッチング処理の対象リンクとすれば、マップマッチング処理の対象リンク数を減少でき、高速処理が可能になる。
【0010】
(B)車載ナビゲーション装置
図3は本発明の車載ナビゲーション装置の全体構成図である。地図情報記憶部11は地図データを記憶するDVDなどである。ディスプレイ装置12は車両の現在位置に応じた地図画像や車両位置マーク、誘導経路等を描画する。車両位置検出部13は、図示しないが、車両の進行方位を検出する振動ジャイロ等の方位センサと所定走行距離毎に1個のパルスを発生する距離センサとGPS衛星からの電波を受信して車両の絶対位置を測位するGPS受信機とを使って車両の現在位置(緯度、経度)を推定する。リモコンあるいは操作部14は、画面に表示されている各種メニューリストからメニューを選択したり、地図をスクロールする際に使用する。ナビゲーション制御部15は、(1) 地図データを用いた車両周辺の地図画像発生処理、(2) マップマッチング処理、(3) 経路探索処理、(4) オフルート時の経路再探索処理、(5)車両位置マークや誘導経路画像の発生処理などを行う。
【0011】
ナビゲーション制御部15において、リモコン制御部15aはリモコンの操作に応じた信号を受信して各部に指示する。マップマッチング制御部15bは地図情報と推定車両位置、車両方位を用いて所定走行距離(たとえば10m)毎に投影法によるマップマッチング処理を行って自車位置を走行道路上に位置修正する。地図画像描画部15bは車両位置データに基づき、現在地周辺で画面表示範囲より広い範囲の地図データを地図情報記憶部11から読み出し、該地図データに基づいてドットイメージの地図画像を発生する。誘導経路描画部15dは誘導経路探索処理により得られた出発地から目的地までの誘導経路データに基づいて誘導経路画像を発生する。ビデオRAM15eは地図画像及び誘導経路画像を記憶する。地図画像描画部15cは、ディスプレイ画面の表示範囲がビデオRAM 15eの画像範囲を超えないように、車両の走行に従って、随時、ビデオRAM 15eを書き換え、また誘導経路描画部15dも車両の走行に応じて誘導経路画像を発生してビデオRAM 15eに記憶させるようになっている。
画像切り出し制御部15fは、車両の現在位置がディスプレイ画面の中心あるいは下部中央に位置するようにビデオRAM 15eから1画面分の地図画像を切り出す。切り出し位置は地図画像描画部15cから指示される。車両位置マーク発生部15gはディスプレイ画面の中心あるいは下部中央に車両位置マークを表示する。
【0012】
誘導経路探索部15hは、出発地(例えば車両現在位置)、目的地が入力されると地図情報に基づいて出発地から目的地までの誘導経路を探索する。また、誘導経路探索部15hは、車両位置が誘導経路上に存在するか常時監視しており、車両位置が誘導経路から外れると(オフルート)、現在位置から目的地までの経路を再探索する。誘導経路記憶部15iは出発地から目的地までの誘導経路を記憶する。合成部15jは、ビデオRAM15e、車両位置マーク発生部15gからそれぞれ読み出された地図画像及び誘導経路画像、車両位置マーク画像を合成してディスプレイ装置12に出力し、画像表示する。
【0013】
(C)リンクレコード
地図情報の道路レイヤ情報には各道路を構成するリンクレコードが含まれている。図4はリンクレコードの構成説明図であり、リンクレコードの項番7の1バイトデータは車線幅情報を含み、項番10の1バイトデータは車線数情報を含んでいる。図5は項番7の車線幅情報説明図であり、ビット4〜6により道路幅が示され、ビット7により上記道路幅が上下線を含めたトータルの道路幅であるか、片道の道路幅であるかが示されている。片道であるとすれば、0h,1hは車線数が片道1車線、2hは片道の車線数が片道2 ̄3車線、3hは片道の車線数が4車線以上とみなせる。図6は項番10の車線数情報説明図であり、0hは片道の車線数が4車線以上、1hは片道の車線数が片道2 ̄3車線、2hは片道の車線数が1車線である。なお、将来の地図データには正確な道路幅や車線数が含まれるようになっている。例えば、EU/USではADAS向けの地図データべースが提供されつつあるが、この地図データべースには車線数や道路幅が正確に格納されることになっている。
【0014】
(D)仮想道路形状リンクの設定法
マップマッチング制御部15bはマップマッチング処理に際して、道路リンクの道路幅情報あるいは車線数情報に基づいて仮想道路形状リンクの数を決定し、道路形状リンクA(図1参照)から適当な位置に仮想道路形状リンクAiを設定し、これら仮想道路形状リンクAiをマップマッチング対象リンクとしてマップマッチング処理を行う。
図6の車線数情報を用いた具体的な、仮想道路形状リンク数の決定法は、以下の通りである。
(1) 車線数情報が0hの場合には、4車線以上なので、1〜4車線目(平均道路幅×車線数で距離を計算)に仮想リンクをおく。5車線以上の道路はあまりないが、その場合でも、4車線目にリンクがある場合と従来の1車線目にしかリンクがないのでは、はるかにマップマッチングミスが生じずらくなる。
(2) 道路情報が1hの場合には、2〜3車線なので、以下の2つが対応できる。
・1〜2車線目を仮想リンクとして作成する(平均道路幅×車線数で距離を計算)。
・1〜3車線目を仮想リンクとして作成し、もし3車線目の範囲に他の道路(側道など)が同じ高さ(地表の道路か高架か)で重なるなら、3車線目は削除する。地表か高架かの区別は、地図データべースに格納されている。
(3) 道路幅情報が2hの場合には、仮想リンクを1つ作成する。
(4) 道路幅情報が3hの場合には、現在未使用なので特に何もしない。
【0015】
以上では、図1に示すように複数車線道路の場合、全車線に仮想道路形状リンクA1〜A3を設け、これらをマップマッチング対象リンクとする場合であるが、図2に示すように外側の仮想道路形状リンクA3のみを設けてマップマッチング対象リンクとすることもできる。
【0016】
(E)マップマッチング処理
図7は本発明のマップマッチング処理フローである。
マップマッチング制御部15bは、車両の所定走行距離毎にマップマッチング処理を行う。すなわち、(D)に示す方法により道路幅あるいは車線数に基づいて仮想道路形状リンク(仮想リンク)を設定する(ステップ101)。ついで、仮想リンクを処理対象リンクとしてマップマッチング処理を実行し(ステップ102)、最適なリンク(マップマッチング候補リンク)を決定する(ステップ103)。ついで、求まった最適リンクが仮想リンクであるかチェックし(ステップ104)、仮想リンクであれば、車両位置を表示されている地図の該仮想リンクに応じた道路形状リンク上に修正する(ステップ105)。一方、仮想リンクでなければ、側道のリンク上に車両位置を修正する(ステップ106)。
【0017】
【発明の効果】
以上本発明によれば、道路幅あるいは道路の車線数に応じた数の仮想リンクを想定し、仮想リンクをマップマッチング処理の対象リンクとしてマップマッチング処理を行って最適リンクを求め、該最適リンクが仮想リンクであれば、該仮想リンクに応じた道路上に車両位置を修正するようにしたから、側道が並行して走っていても確実にマップマッチングミスを防止することができる。また、仮想リンクが複数存在する場合には外側の仮想リンクをマップマッチング処理の対象リンクとすることにより、対象リンク数を減少でき、高速のマップマッチング処理が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の概略説明図である。
【図2】仮想リンクが複数存在する場合の本発明の概略説明図である。
【図3】本発明の車載ナビゲーション装置の全体構成図である。
【図4】リンクレコードの構成説明図である。
【図5】車線幅情報説明図である。
【図6】車線数情報説明図である。
【図7】本発明のマップマッチング処理フローである。
【図8】投影法による第1のマップマッチングの説明図である。
【図9】投影法による第2のマップマッチングの説明図である。
【図10】従来技術説明図である。
【図11】従来技術の問題点説明図である。
【図12】従来技術の問題点説明する別の図である。
【符号の説明】
A 道路形状リンク
A1〜A3 仮想道路形状リンク
B 側道の道路形状リンク
C1,C2 車両[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a map matching method, and more particularly to a map matching method of a navigation device that corrects a vehicle position on a traveling road by a map matching process assuming a virtual link.
[0002]
[Prior art]
When the detection errors of the position detector are accumulated, the vehicle position is not displayed on the traveling road. Therefore, the navigation device estimates the vehicle position by map matching processing, corrects the estimated vehicle position with the road data, and corrects the estimated vehicle position to the actual vehicle position on the road. 8 and 9 are explanatory diagrams of map matching by the projection method. Assume that the current vehicle position is at point P i-1 (X i-1 , Y i-1 ) and the vehicle direction is θ i-1 (point P i-1 in FIG. 8 matches road RDa). Not shown). If the relative azimuth when traveling a fixed distance La (for example, 10 m) from the point P i-1 is Δθi, the estimated vehicle position P i ′ (X i ′, Y i ′) by the self-contained navigation and the P i ′ The estimated vehicle direction θ i is given by the following equation: θ i = θ i-1 + Δθ i
X i ′ = X i−1 + La · cos θ i
Y i ′ = Y i−1 + La · sin θ i
Required by
[0003]
At this time, (a) a link (element constituting a road) that is included in a 200 m square centered on the estimated vehicle position P i ′ and that can descend the vertical line, and is estimated at the estimated vehicle position P i ′ The angle between the vehicle azimuth θ i and the link is within a certain value (for example, within 450), and the length of the perpendicular drawn from the estimated vehicle position P i ′ to the link is within a certain distance (for example, 100 m). Search for Here, a link LKa1 of the direction θa1 on the road RDa (a straight line connecting the nodes Na0 and Na1) and a link LKb1 of the direction θb1 on the road RDb (a straight line connecting the nodes Nb0 and Nb1). Next, (b) the lengths of the perpendiculars RLia and RLib dropped from the estimated vehicle position P i ′ to the links LKa1 and LKb1 are obtained. (C) Then, the following equation Z = dL · 20 + dθ · 20 (dθ ≦ 350)
Z = dL · 20 + dθ · 40 (dθ> 350)
Is used to calculate the coefficient Z. Note that dL is the length of the perpendicular (the distance from the estimated vehicle position to the link) dropped from the estimated vehicle position P i 'to the link, and dθ is the angle formed by the estimated vehicle direction θ i and the link. The weight coefficient is increased.
[0004]
(D) Once the coefficient value Z is obtained, the following conditions (1), (2), and (3)
(1) Distance dL ≦ 75m (maximum attraction distance 75m)
(2) Angle difference dθ ≦ 300 (maximum attractive angle 300)
(3) Coefficient value Z ≦ 1500
Are determined, and the link having the smallest coefficient value is determined as a matching candidate (optimum road). Here, the link is LKa1. (E) Then, the traveling locus SHi connecting the point P i-1 and the point P i ′ is translated in the direction of the perpendicular line RLia until the point P i-1 is on the link LKa1 (or an extension of the link LKa1). , determine the point P i-1 and P i 'moving point PT i-1 and PT i' and the (f) Finally, PT i 'around the point PT i-1 is the upper link LKa1 (or link LKa1 (On the extension line), a rotation point is obtained to obtain a moving point, which is set as an actual vehicle position P i (X i , Y i ). Note that the vehicle direction at the actual vehicle position P i remains at θ i . Further, as shown in FIG. 9, when the point P i-1 which is the previous vehicle position is on the road RDa, the moving point PT i-1 coincides with the point P i-1 .
[0005]
As described above, the map matching process is performed in the projection method. By the way, even if the map matching process is performed, a map matching error is likely to occur where the main road and the side road are parallel. Therefore, even if the actual road ARD has two lanes as shown in FIG. 10A, the road shape link DB is not separated into upper and lower lines in the map database as shown in FIG. As shown in (C), assuming an up virtual link PR1 and a down virtual link PR2 at fixed distances a and b from the road shape link DB, map matching processing is performed using these virtual links. . Note that a and b are equal, and for example, are set to 3 to 4 m as one lane each way.
[0006]
However, if the main road is the highway HWY and the road width is wide as shown in FIG. 11A, the virtual links PR1 and PR2 are considerably displaced from the
Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-334351 discloses a map matching method in which the attraction force increases as the width of the road increases.
[Patent Document 1] JP-A-8-334351
[Problems to be solved by the invention]
As described above, according to the map matching method of the related art shown in FIG. 10, when the width of the road is widened, the road is attracted to the side road and a map matching error occurs. Although the prior art of
From the above, it is an object of the present invention to ensure that map matching errors can be prevented even when side roads are running in parallel.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, in a map matching method of a navigation device for correcting a vehicle position on a traveling road by a map matching process, the number of virtual links according to the road width or the number of lanes of the road is assumed, Is set as a target link of the map matching process, a map matching process is performed to obtain an optimum link, and if the optimum link is a virtual link, the vehicle position is corrected on a road corresponding to the virtual link. When there are a plurality of virtual links, if the outer virtual link is set as the target link of the map matching process, the number of target links of the map matching process can be reduced.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(A) Schematic of the present invention FIG. 1 is a schematic explanatory view of the present invention. With respect to the road shape link A of the highway HWY, virtual links A1 to A3 corresponding to the road width or the number of lanes of the road are assumed, and these virtual links A1 to A3 and the road shape link B of the side road SRD are targeted. An optimal link is obtained by performing a map matching process as a link. For example, the optimal link of the vehicle C1 is determined as the virtual link A3, and the optimal link of the vehicle C2 is determined as the virtual link A1 by the map matching process. If the obtained optimum link is a virtual link, the vehicle position is corrected on the road link shape A corresponding to the virtual links A1 and A3 on the display map.
When there are a plurality of virtual links, as shown in FIG. 2, if the outer virtual link A3 is set as a target link of the map matching processing, the number of target links of the map matching processing can be reduced, and high-speed processing can be performed. Become.
[0010]
(B) In-Vehicle Navigation Device FIG. 3 is an overall configuration diagram of the in-vehicle navigation device of the present invention. The map
[0011]
In the
The image
[0012]
The guidance
[0013]
(C) Link record The road layer information of the map information includes a link record constituting each road. FIG. 4 is an explanatory diagram of the structure of the link record. The 1-byte data of item No. 7 of the link record includes lane width information, and the 1-byte data of item No. 10 includes lane number information. FIG. 5 is an explanatory diagram of lane width information of item No. 7, in which
[0014]
(D) Setting Method of Virtual Road Shape Link The map
A specific method for determining the number of virtual road shape links using the lane number information in FIG. 6 is as follows.
(1) If the lane number information is 0h, there are four or more lanes, so a virtual link is placed on the first to fourth lanes (the distance is calculated by the average road width × the number of lanes). Although there are not many roads with five or more lanes, even in this case, if there is a link in the fourth lane or if there is only a link in the conventional first lane, a map matching error is much less likely to occur.
(2) When the road information is 1 h, it is 2-3 lanes, so the following two can be handled.
Create the first and second lanes as virtual links (calculate the distance by average road width x number of lanes).
-Create the first to third lanes as virtual links, and delete the third lane if another road (side road, etc.) overlaps at the same height (ground or elevated) in the range of the third lane. . The distinction between surface and elevated is stored in the map database.
(3) If the road width information is 2h, one virtual link is created.
(4) If the road width information is 3h, nothing is performed because it is currently unused.
[0015]
In the above description, in the case of a multi-lane road as shown in FIG. 1, virtual road shape links A1 to A3 are provided in all lanes, and these are used as map matching target links. However, as shown in FIG. Only the road shape link A3 may be provided and used as a map matching target link.
[0016]
(E) Map Matching Process FIG. 7 is a flowchart of the map matching process of the present invention.
The map
[0017]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the number of virtual links according to the road width or the number of lanes on the road is assumed, and the virtual link is subjected to map matching processing as a target link of the map matching processing to obtain an optimum link. In the case of a virtual link, the vehicle position is corrected on the road corresponding to the virtual link, so that even if the side road runs in parallel, a map matching error can be reliably prevented. When there are a plurality of virtual links, the number of target links can be reduced by using the outer virtual link as a target link of the map matching processing, and high-speed map matching processing can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic explanatory diagram of the present invention.
FIG. 2 is a schematic explanatory diagram of the present invention when a plurality of virtual links exist.
FIG. 3 is an overall configuration diagram of a vehicle-mounted navigation device according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating the configuration of a link record.
FIG. 5 is an explanatory diagram of lane width information.
FIG. 6 is an explanatory diagram of lane number information.
FIG. 7 is a flowchart of a map matching process according to the present invention.
FIG. 8 is an explanatory diagram of a first map matching by a projection method.
FIG. 9 is an explanatory diagram of a second map matching by a projection method.
FIG. 10 is an explanatory view of a conventional technique.
FIG. 11 is an explanatory diagram of a problem in the related art.
FIG. 12 is another diagram for explaining a problem of the related art.
[Explanation of symbols]
A Road shape links A1 to A3 Virtual road shape link B Road shape links C1 and C2 on the side road
Claims (2)
道路幅あるいは道路の車線数に応じた数の仮想リンクを想定し、
仮想リンクをマップマッチング処理の対象リンクとしてマップマッチング処理を行って最適リンクを求め、
該最適リンクが仮想リンクであれば、該仮想リンクに応じた道路上に車両位置を修正する、
ことを特徴とするマップマッチング方法。In a map matching method of a navigation device for correcting a vehicle position on a traveling road by a map matching process,
Assuming the number of virtual links according to the road width or the number of lanes on the road,
Using the virtual link as a target link for the map matching process, the map linking process is performed to obtain an optimal link,
If the optimal link is a virtual link, correct the vehicle position on a road corresponding to the virtual link;
A map matching method characterized in that:
ことを特徴とする請求項1記載のマップマッチング方法。When there are a plurality of virtual links, the outer virtual link is set as a target link of the map matching process.
2. The map matching method according to claim 1, wherein:
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