JP2005208743A - 通過車両検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 誤検知することなく車両の通過台数を進行方向別に検出できる簡単な構造の通過車両検知装置を提供する。
【解決手段】 道路１０の両側にある路側１０ｓに、道路１０の幅方向と車両１１の進行方向の少なくとも２つの検知軸３ａ２、３ｂ２、３ａ１、３ｂ１を備えた磁気センサ２ａ、２ｂを設置し、磁気センサ２ａ、２ｂにより道路１０上を車両１１が通過することによって変動する磁気ベクトルＨ２ａ、Ｈ２ｂを検出すると共に、磁気ベクトルＨ２ａ、Ｈ２ｂの経時変化から車両の通過位置と停止状況を求めるものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、道路上の車両に対する検知に係り、特に磁気センサを用いた通過車両の検知装置に関するものである。

従来の車両検知装置としては、車両に踏まれて作動する検出スイッチを利用したものが公知である。また、音波を発して通過する車両に反射させ反射した音波を超音波センサによって検出したり、光線を発して通過する車両に反射させこの反射した光線を赤外線センサによって検出する手段などが周知である。これらの手段は単独若しくは適宜組み合わせて使用され、駐車場の出入り口や高速道路料金所または、車両の走行する道路などに設置されている。

また、車両の進行方向が特定されていない場所では、センサ類を道路長手方向に前後２箇所に設けて、検出時間のずれによって車両の進行方向を検出する公知技術がある（例えば、特許文献１参照）。

特開平６−３２５２８８号公報

しかしながら従来の方法では、駐車場の出入り口などにセンサが設置されている場合に、センサと車両の間に歩行者が入ったことなどにより車両のみならず歩行者にセンサが反応する場合もあった。この誤検知を防止するためには装置の構造や検出回路が複雑になり、誤動作無く確実に検知する装置を得るためには、装置が高価格になってしまうという問題があった。

そこで、本発明の目的は上記したような背景に鑑みてなされたもので、誤検知することなく車両の通過台数を進行方向別に検出できる簡単な構造の通過車両検知装置を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、第１の発明は、道路両側の路側に、道路幅方向と車両進行方向の少なくとも２つの検知軸を備えた磁気センサを設置し、該磁気センサにより道路上を車両が通過することによって変動する磁気ベクトルを検出すると共に、上記磁気ベクトルの経時変化から車両の通過位置と停止状況を求める通過車両検知装置である。

第２の発明は、上記磁気ベクトルから磁気重心を求め、その磁気重心から車両の通過位置を求めるものである。

第３の発明は、上記磁気ベクトルの大きさ及び方向の経時変化により、車両の通過位置と進行方向を特定するものである。

第４の発明は、上記磁気センサで検出した磁気ベクトルを記憶し、その記憶した過去の磁気ベクトルと現在の磁気ベクトルの経時変化から車両速度、停止状況を求めるものである。

本発明によれば、誤検知することなく車両の通過台数を進行方向別に検出できる簡単な構造の通過車両検知装置を得られる優れた効果を発揮する。

以下、本発明の好適実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

図１は、本発明の好適実施の形態を示す通過車両検知装置の磁気センサの設置状況を示す説明図である。

図示したように、道路１０は片側各一車線の車線１０ａ、１０ｂからなる対面通行道路である。一方の車線１０ａ上を車両１１が矢印１５の方向に向かって走行しているものとする。道路１０両側の路側１０ｓに通過車両検知装置の磁気センサ２ａ、２ｂが設置される。

図中では、道路１０の長手方向をｘ軸、幅方向をｙ軸、路面から鉛直方向をｚ軸でそれぞれ表す。

通過車両検知装置は、駐車場の出入り口など道路１０両側の路側１０ｓに、道路１０の幅方向と車両１１の進行方向の少なくとも２つの検知軸３ａ１、３ａ２、３ｂ１、３ｂ２を備えた磁気センサ２ａ、２ｂを設置し、磁気センサ２ａ、２ｂにより道路１０上を車両１１が通過することによって変動する磁気ベクトルＨ２ａ、Ｈ２ｂを検出すると共に、磁気ベクトルＨ２ａ、Ｈ２ｂの経時変化から車両１１の通過位置と停止状況を求めることのできる検知装置である。

地球上には、比較的一様な地磁場が存在していることが知られている。車両１１のように鉄等の磁性体が多く含まれた物体や、それ自体が帯磁している物体の近傍では、その物体に地磁場が集中する。このため、磁性体が存在したり通過したりすることによりその部分の地磁場の磁束密度の大きさ及び方向が変化する。図示した車両１１の地磁場が集中する箇所を磁気重心１１ｃで示す。

通過車両検知装置の磁気センサ２ａ、２ｂは例えば駐車場の出入り口や高速道路料金所または、車両１１の走行する道路１０などの路側１０ｓなどに設置される。

設置された磁気センサ２ａ、２ｂは、車両１１に集中する地磁場の磁束密度の大きさ及び方向を示す磁気ベクトルＨ２ａ、Ｈ２ｂを検出するセンサである。

磁気センサ２ａ、２ｂは、例えば光ファイバ型、ホール素子型、フラックスゲート型、磁気抵抗型、磁気インピーダンス型、ＳＱＵＩＤなど多様な種類のものが周知である。

例えば磁気センサ２ａは、道路１０の長手方向の検知軸（ｘ軸と一致する方向軸）３ａ１と、道路１０の幅方向の検知軸（ｙ軸と一致する方向軸）３ａ２を有するセンサであり、磁気センサ２ｂは、道路１０の長手方向の検知軸３ｂ１と、道路１０の幅方向の検知軸３ｂ２を有するセンサである。

磁気センサ２ａ、２ｂは、各々が２つの検知軸３ａ１、３ａ２、検知軸３ｂ１、３ｂ２を有するセンサであるため、道路１０上を車両１１が通過することにより変動する磁気ベクトルＨ２ａ、Ｈ２ｂの成分をそれぞれ検出することができる。

磁気センサ２ａの検知する磁気ベクトルＨ２ａの各検知軸３ａ１、３ａ２の磁気成分は、ｘ軸方向が磁気成分Ｈ２ａｘであり、ｙ軸方向が磁気成分Ｈ２ａｙである。

磁気センサ２ｂの検知する磁気ベクトルＨ２ｂの各検知軸３ｂ１、３ｂ２の磁気成分は、ｘ軸方向が磁気成分Ｈ２ｂｘであり、ｙ軸方向が磁気成分Ｈ２ｂｙである。

車両１１の車長は数ｍあり、これに対して磁気センサ２ａ、２ｂの大きさは数ｃｍ程度であるので地磁気を歪ませる磁性体（車両１１）は、磁気を検知する磁気センサ２ａ、２ｂよりは充分大きく、磁気センサ２ａ、２ｂによる地磁気の歪は無視できる程度と考えてよい。

磁気センサ２ａ、２ｂの設置場所は、道路１０の路側１０ｓのみならず、車線１０ａ、１０ｂを挟んで道路１０の中央分離帯等の磁気センサ２ａ、２ｂを設置し易い場所を適宜選択して、磁気センサ２ａ、２ｂを設置してもよい。すなわち、図１で示すように、走行する車両１１を検知できる状態を設け、１以上の車線１０ａ、１０ｂを走行する車両１１の磁気を検知することができればよい。

図２は、磁気センサ２ａ、２ｂを利用した実施の形態を示す通過車両検知装置１の構成図である。

図示したように通過車両検知装置１は、道路１０の路側１０ｓに設置される磁気センサ２ａ、２ｂと、磁気センサ２ａ、２ｂの各検知軸３ａ１、３ａ２、３ｂ１、３ｂ２で検出した磁気成分Ｈ２ａｘ、Ｈ２ａｙ、Ｈ２ｂｘ、Ｈ２ｂｙをベクトル処理するベクトル処理部４と、ベクトル処理部４で処理された結果から通過した車両１１の磁気重心１１ｃを算出する磁気重心算出部５と、算出された磁気重心１１ｃが通過車両１１によるものか否かを判定する車両存在・車両位置判定部６と、車両１１進行方向及び車両１１の速度を求める車両位置記憶・判定部７とを備えて構成される。

ベクトル処理部４は、磁気センサ２ａ、２ｂの各検知軸３ａ１、３ａ２、３ｂ１、３ｂ２で検出した磁気成分をベクトル処理する演算処理部である。ベクトル処理部４は、図１に示した磁気センサ２ａ、２ｂで検出された各磁気成分Ｈ２ａｘ、Ｈ２ａｙ、Ｈ２ｂｘ、Ｈ２ｂｙから磁気ベクトルＨ２ａ、Ｈ２ｂを算出する機能を有する。

磁気重心算出部５は、算出された磁気ベクトルＨ２ａ、Ｈ２ｂと予め分かっている磁気センサ２ａ、２ｂの位置座標とから車両１１の磁気重心１１ｃの座標を求める（算出する）演算処理部である。

車両存在・車両位置判定部６は、算出された磁気重心１１ｃの座標が道路上の何処に位置するかによって車両の存在の有無を判定する判定部である。

車両存在・車両位置判定部６は、本来の測定対象物である車両１１以外の磁性体による磁気変動などを排除し、本来の測定したい位置以外からの磁気信号を排除する判定部である。

これは、ここまで説明した車両１１と推測される磁性体から検出された磁気ベクトルＨ２ａ、Ｈ２ｂが、車両１１により発生した磁気によるものか、それ以外の磁性体から検知された磁気によるものかを判定することで、誤検知を防止するために設けられている。

車両存在・車両位置判定部６は、車両１１の存在有りと判定した場合には、パルス信号を出力し、このパルス信号ｆの計数により道路１０を通過した車両１１の台数をカウントすることができる。また車両存在・車両位置判定部６は、車両１１の存在有りと判定した場合には、磁気重心算出部５で算出した磁気重心１１ｃの位置情報ｇを車両位置記憶・判定部７に出力する。

車両位置記憶・判定部７は、車両存在・車両位置判定部６から出力された車両１１の位置情報ｇを記憶するメモリ部である。

車両位置記憶・判定部７は、現在の車両１１の位置または磁気ベクトルＨ２ａ、Ｈ２ｂを記憶すると共に、直前の車両１１の位置情報ｇとの経時変化の比較を行い、この比較から車両１１の進行方向及び車両速度を情報ｈとして出力する。

通過車両検知装置１は、路側１０ｓ（図１に示す。）に設置された磁気センサ２ａ、２ｂにより道路１０の車線１０ａを通過する車両１１の磁気を検知する。

磁気センサ２ａは、磁気センサ２ａの有する各検知軸３ａ１、３ａ２において検知された磁気成分Ｈ２ａｘ、Ｈ２ａｙをセンサ出力信号ａとして、ベクトル処理部４に出力する。

磁気センサ２ａからのセンサ出力信号ａを受けたベクトル処理部４は、センサ出力信号ａの磁気成分Ｈ２ａｘ、Ｈ２ａｙから磁気ベクトルＨ２ａを算出する。

詳述すると、磁気センサ２ａは図１のｘ軸方向の磁気検知軸３ａ１で磁気成分Ｈ２ａｘを検出し、ｙ軸方向の磁気検知軸３ａ２で磁気成分Ｈ２ａｙを検出して出力しているので、ベクトル処理部４は、磁気センサ２ａから検出された磁気成分Ｈ２ａｘ、Ｈ２ａｙを基に合成される磁気ベクトルＨ２ａの大きさと方向を算出し、磁気ベクトルＨ２ａを描くことができる。

この磁気ベクトルＨ２ａが算出されることで、磁気センサ２ａの設置された位置において磁束密度の大きさが磁気ベクトルＨ２ａの大きさとして検知されたことを意味する。また、磁気ベクトルＨ２ａの方向は、磁気センサ２ａと検知した磁性体（通過した車両１１と推定される物体を指す。）の磁気重心１１ｃを結ぶ直線３ａ３（破線で示す。）の方向と一致する。

同様に磁気センサ２ｂは、磁気センサ２ｂの有する各検知軸３ｂ１、３ｂ２において検知された磁気成分Ｈ２ｂｘ、Ｈ２ｂｙをセンサ出力信号ｂとして、ベクトル処理部４に出力する。

磁気センサ２ｂからのセンサ出力信号ｂを受けたベクトル処理部４は、センサ出力信号ｂの磁気成分Ｈ２ｂｘ、Ｈ２ｂｙから磁気ベクトルＨ２ｂを算出する。

磁気センサ２ｂは図１のｘ軸方向の磁気検知軸３ｂ１で磁気成分Ｈ２ｂｘを検出し、ｙ軸方向の磁気検知軸３ｂ２で磁気成分Ｈ２ｂｙを検出して出力しているので、ベクトル処理部４は、磁気センサ２ｂから検出された磁気成分Ｈ２ｂｘ、Ｈ２ｂｙを基に合成される磁気ベクトルＨ２ｂの大きさと方向を算出することができる。

この磁気ベクトルＨ２ｂが算出されることで、磁気センサ２ｂの設置された位置において磁束密度の大きさが磁気ベクトルＨ２ｂの大きさとして検知されたことを意味する。また、磁気ベクトルＨ２ｂの方向は、磁気センサ２ｂと検知した磁性体（通過した車両１１と推定される物体を指す。）の磁気重心１１ｃを結ぶ直線３ｂ３（破線で示す。）の方向と一致する。

ベクトル処理部４で算出された磁気ベクトルＨ２ａ、Ｈ２ｂは、処理出力信号ｄとして磁気重心算出部５に出力される。

ここで、路側１０ｓに設置された磁気センサ２ａの位置座標は、予め分かっている。磁気重心算出部５は、予め分かっている磁気センサ２ａの位置座標と入力された処理出力信号ｄの磁気ベクトルＨ２ａの方向とから、磁気重心１１ｃが存在すると推定される直線３ａ３を算出することができる。

これは、仮想的に道路１０の上に直線３ａ３を引いていることと同等の演算を意味し、この直線３ａ３は通過したと推定される車両１１の磁気重心１１ｃの上を当然に横切る直線となっている。

同様に、路側１０ｓに設置された磁気センサ２ｂの位置座標は、予め分かっている。磁気重心算出部５は、予め分かっている磁気センサ２ｂの位置座標と入力された処理出力信号ｄの磁気ベクトルＨ２ｂの方向とから、磁気重心１１ｃが存在すると推定される直線３ｂ３を算出することができる。

これは、仮想的に道路１０の上に直線３ａ３を引いていることと同等の演算を意味し、この直線３ｂ３は通過したと推定される車両１１の磁気重心１１ｃの上を当然に横切る直線となっている。

磁気センサ２ａの座標位置から磁気ベクトルＨ２ａの方向に引かれた直線３ａ３と、磁気センサ２ａの座標位置から磁気ベクトルＨ２ａの方向に引かれた直線３ｂ３とから、直線３ａ３と直線３ｂ３の交点が求められる。

磁気センサ２ａ、２ｂの位置座標が予め分かっており、かつ磁気ベクトルＨ２ａ、Ｈ２ｂの方向もベクトル処理部４で算出済みであるので、この直線３ａ３と直線３ｂ３の交点の座標は、一意に求めることができる。求められた交点の位置座標は、これまでの説明から分かるように、車両１１の磁気重心１１ｃの位置座標に他ならない。

従って、磁気重心算出部５において、道路１０両側の路側１０ｓに設置された磁気センサ２ａ、２ｂで検出される磁気ベクトルＨ２ａ、Ｈ２ｂから磁気重心１１ｃを求め、その磁気重心１１ｃから車両１１の通過位置を求めることができる。

斯様に、磁気重心算出部５において算出された磁気重心１１ｃの位置座標は、算出出力信号ｅとして車両存在・車両位置判定部６に出力される。

車両存在・車両位置判定部６は、算出された磁気重心１１ｃの座標が道路上の何処に位置するかによって車両１１の存在の有無を判定する。

図１では、道路１０の車線１０ａと車線１０ｂとの間に長手方向に沿って、センターラインが引かれているが、例えば道路１０にセンターラインの代わりに中央分離帯や花壇などが設けられているケースも多い。

図２の磁気重心算出部５で算出された磁気重心１１ｃの位置座標が、仮にこの中央分離帯の位置する座標に一致したとする。当然、中央分離帯上を車両１１が走行することは車両１１が事故などで乗り上げたような特殊な状況をおいて想定し難い。

従って、車両存在・車両位置判定部６は、磁気重心１１ｃの位置座標がこのような排除すべき位置座標である場合には、車両が存在しないものと判定する。

ここでは説明上簡単のため、判定の基準の一例として中央分離帯の例を上げたが、路側１０ｓや他の道路部分や周辺においても車両１１の通行が不可能であるか、想定されない場所が多々考えられる。このような車両存在位置から排除すべき座標位置情報を、予め車両存在・車両位置判定部６の判定基準データとして記憶しておき、車両存在の有無の判定を行うとよい。

また、道路１０上を人が横断した場合を想定する。この場合には、上記の場合と異なり磁気重心１１ｃの座標位置は、横断者が車線１０ａ、１０ｂ上を横断中であれば、排除されることはない。しかし、車両１１のような磁性体の塊に比べて横断者の場合は横断者の所持している物体が磁性体であったとしても、車両１１の磁性体に比べて帯磁の強度は遙かに弱い。車両存在・車両位置判定部６は、磁気重心１１ｃの位置座標共に、ベクトル処理部４で算出した磁気ベクトルＨ２ａ、ｈ２ｂの磁束密度の強度を判定することで、存在する磁気重心１１ｃが車両１１の存在を意味するものか、それ以外の弱い磁気密度に帯磁した物体であるか判定をすることができる。

この磁気強度による判定においては、磁気ベクトルＨ２ａ、Ｈ２ｂを個別に予め設定された磁気強度基準と比較して判定する方法が簡単である。車両１１存在の有無の判定はこの方法に限られるわけではなく他にも、例えば磁気ベクトルＨ２ａ、Ｈ２ｂの合成ベクトルを車両存在・車両位置判定部６で算出し、その合成されたベクトルの磁気強度と予め設定された磁気強度基準と比較して判定する方法など種々の類似した判定方法が容易に案出される。

車両存在・車両位置判定部６は、以上のような判定を行った後、車両１１の存在有りと判定した場合には、パルス信号ｆを出力する。同時に、算出された磁気重心１１ｃの位置情報ｇを車両位置記憶・判定部７に出力する。

尚、このパルス信号ｆは一種類のパルス信号のみの出力に限定されるものではなく、例えば算出された磁気重心１１ｃの位置情報ｇから判明する車両１１の位置が車線１０ａ上にあるのか、車線１０ｂ上にあるのかにより出力するパルス信号ｆを車線１０ａ、１０ｂに対応する識別信号として出力するなど、出力信号の型式、フォーマット等は、適用する通過車両検知装置１の仕様に応じて適宜設定するとよい。

このパルス信号ｆの計数により道路１０を通過した車両１１の台数を検出することができ、識別信号の計数により車線１０ａ、１ｂを通過したそれぞれの車両１１の台数を検出することができる。

車両位置記憶・判定部７は、磁気センサ２ａ、２ｂで検出した磁気ベクトルＨ２ａ、Ｈ２ｂまたは磁気重心１１ｃの位置情報ｇを順次記憶し、同時に各位置情報ｇを記憶した時刻も各々記憶する。

その記憶した現在の磁気ベクトルＨ２ａ、Ｈ２ｂと過去の各磁気ベクトルＨ２ａ、Ｈ２ｂ、または現在の磁気重心１１ｃと現在の磁気重心１１ｃとを比較して磁気ベクトルＨ２ａ、Ｈ２ｂの大きさ及び方向の経時変化により、車両１１の通過位置と進行方向、車両速度、停止状況を算出、特定する。

すなわち、車両存在・車両位置判定部６から出力された現在の磁気重心１１ｃの位置情報ｇを記憶すると共に、直前若しくは過去の車両１１の位置情報ｇとの比較を行う。この位置情報ｇの座標を比較することで、車両１１の進行方向を算出することができ、比較した結果殆ど差がない場合には、車両１１が停止状況にあることも判定できる。

車両存在・車両位置判定部６から出力された現在の磁気重心１１ｃの位置情報ｇを記憶すると共に、直前若しくは過去の車両１１の位置情報ｇとの比較をその位置情報の記憶された時刻との比較と同時に行うことで車両１１の走行速度を算出することもできる。

車両存在・車両位置判定部６は、これら算出・決定された車両１１の進行方向又は停止状況、及び求められた車両の走行速度を情報ｈとして出力する。

この情報ｈを求める場合にも、磁気センサ２ａ、２ｂで検出した磁気ベクトルＨ２ａ、Ｈ２ｂを順次記憶し、これらの記憶した現在の磁気ベクトルＨ２ａ、Ｈ２ｂと過去の磁気ベクトルＨ２ａ、Ｈ２ｂとの経時変化から車両速度、停止状況を求めることでもよい。

また、求めた進行方向や速度から、車両存在・車両位置判定部６の車両存在判定と同様の判定を行ってもよい。すなわち、例えば進行方向が道路１０長手方向ではなく、道路１０幅方向であった場合には、歩行者の道路１０の横断等も考えられるので、進行方向も車両存在の判定の基準に加えて判定することでもよい。また、速度も同じように車両存在の判定の基準に加えて判定することでもよい。

通過車両検知装置１が、車両１１の進行方向及び車両速度を精度良く検出するためには、一定時間間隔で説明したような処理を繰り返し行うか、例えば、車両位置記憶・判定部７に位置情報ｇを記憶する際に位置情報ｇの取得時刻を併せて記憶し速度の算出の際に時間情報として利用するとよい。

説明したような通過車両検知装置１の磁気センサ２ａ、２ｂは、駐車場や有料道路、高速道路等の出入り口に設置され、車両存在・車両位置判定部６から出力されるパルス信号ｆ及び車両位置記憶・判定部７に出力される情報ｈを、カウンタを備えた表示装置手段に入力し表示を行うことで、入出場した車両１１の台数管理等を行うことができる。

本実施の形態では、上述した高架道路のような片側１車線からなる対面通行道路だけでなく、同一方向に車両が走行する片側複数車線からなる道路にも適用することができる。例えば、片側２車線、片側３車線からなる高速道路や、高速道路、有料道路の料金所付近などである。

また、車線を限定せず例えば入出場口が一箇所の駐車場等にも適用することができる。

以上説明したような通過車両検知装置は、簡単な構成・構造となっており、路側に設置した磁気センサにより車両の走行位置、進行方向、走行速度、停止状況を特定できる優れた効果を発揮する。

また、歩行者などを誤検出することなく、精度良く車両の通行速度を検出できる。

通過車両検知装置は、磁気によって検出を行うので天候などに左右されず、電磁的なノイズの影響も受けずに安定した車両検出を行うことができる。

本発明は、磁気センサのみならず複数の感度軸を有する各種センサを複数個用いて計測する検知システムにおいても適用できる産業上の利用可能性を有する。

実施の形態を示す通過車両検知装置の磁気センサの設置状況を示す説明図である。 実施の形態を示す通過車両検知装置の構成図である。

符号の説明

１ 通過車両検知装置
２ａ、２ｂ 磁気センサ
３ａ１、３ａ２、３ｂ１、３ｂ２ センサ検知軸
３ａ３、３ｂ３ 直線（破線）
４ ベクトル処理部
５ 磁気重心算出部
６ 車両存在・車両位置判定部
７ 車両位置記憶・判定部
１０ 道路
１０ａ、１０ｂ 車線
１０ｓ 路側
１１ 車両
１１ｃ 磁気重心
１５ 矢印
Ｈ２ａ、Ｈ２ｂ 磁気ベクトル
Ｈ２ａｘ、Ｈ２ａｙ、Ｈ２ｂｘ、Ｈ２ｂｙ 磁気成分
ｘ ｘ軸
ｙ ｙ軸
ｚ ｚ軸

Claims (4)

1. 道路両側の路側に、道路幅方向と車両進行方向の少なくとも２つの検知軸を備えた磁気センサを設置し、該磁気センサにより道路上を車両が通過することによって変動する磁気ベクトルを検出すると共に、上記磁気ベクトルの経時変化から車両の通過位置と停止状況を求めることを特徴とする通過車両検知装置。
2. 上記磁気ベクトルから磁気重心を求め、その磁気重心から車両の通過位置を求める請求項１記載の通過車両検知装置。
3. 上記磁気ベクトルの大きさ及び方向の経時変化により、車両の通過位置と進行方向を特定する請求項１または２記載の通過車両検知装置。
4. 上記磁気センサで検出した磁気ベクトルを記憶し、その記憶した過去の磁気ベクトルと現在の磁気ベクトルの経時変化から車両速度、停止状況を求める請求項１〜３いずれか記載の通過車両検知装置。
   

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