JP2022043265A - 測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】距離測定を阻害することなく、電磁波の出射口を浄化できる測定装置および制御装置を提供することが一例として挙げられる。【解決手段】測定装置１は、照射器１０、第１制御部２０、除去器８０、および第２制御部９０を備える。照射器１０は、電磁波を出射する。第１制御部２０は、照射器１０を制御する。除去器８０は、電磁波の出射口への付着物を除去する。第２制御部９０は、除去器８０の動作を制御する。そして、第２制御部９０は、電磁波が出射されないときに除去器８０を動作させ、電磁波が出射されるときに除去器８０を動作させない。【選択図】図１

Description

本発明は、測定装置、制御装置、およびコンピュータプログラムに関する。

近年、自動車の自動運転等に用いることができる非接触距離測定装置の開発が行われている。非接触距離測定装置では、出射した光が物体に反射されて戻るまでの時間を測定して、周囲の物体との距離を測定する。ここで、光の出射口に雨粒や汚れが付着すると、光の入出射を阻害し、測定感度が低下してしまう。

特許文献１には、光の受光パワーをモニタし、窓部から汚れなどを取り除くことが必要なときだけ窓洗浄装置を動作させることが記載されている。

特表２００９－５０３４８６号公報

しかし、距離測定が必要な時にワイパー等が動作してしまうと、入出射光に影響を与え、正しく距離測定が行えなくなるおそれがある。

本発明が解決しようとする課題としては、距離測定を阻害することなく、電磁波の出射口を浄化できる測定装置および制御装置を提供することが一例として挙げられる。

請求項１に記載の発明は、
電磁波を出射する照射器と、
前記照射器を制御する第１制御部と、
前記電磁波の出射口への付着物を除去する除去器と、
前記除去器の動作を制御する第２制御部と、を備え、
前記第２制御部は、前記電磁波が出射されないときに前記除去器を動作させ、前記電磁波が出射されるときに前記除去器を動作させない測定装置
である。

第１の実施形態に係る測定装置の構成を例示するブロック図である。 測定装置の使用環境を例示する図である。 （ａ）および（ｂ）は、出射口に除去器が取り付けられた状態を例示する図である。 制御装置のハードウエア構成を例示する図である。 第２の実施形態に係る測定装置に含まれる光学素子の構成を例示する図である。 （ａ）および（ｂ）は第２の実施形態におけるフレーム生成と除去器の動作タイミングを例示するタイミングチャートである。 一フレームの間での、電磁波の出射タイミングを示すタイミングチャートである。 第３の実施形態に係る測定装置の構成を例示する斜視図である。 第３の実施形態に係る測定装置の使用環境を例示する平面図である。 実施例４に係る測定装置の構成を例示するブロック図である。 実施例４の測定装置の動作の流れを例示するフローチャートである。 実施例４の測定装置における電磁波の出射、劣化信号の出力、除去器の動作のオン、オフの関係を例示するタイミングチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る測定装置１の構成を例示するブロック図である。測定装置１は、照射器１０、第１制御部２０、除去器８０、および第２制御部９０を備える。照射器１０は、電磁波を出射する。第１制御部２０は、照射器１０を制御する。除去器８０は、電磁波の出射口への付着物を除去する。第２制御部９０は、除去器８０の動作を制御する。そして、第２制御部９０は、電磁波が出射されないときに除去器８０を動作させ、電磁波が出射されるときに除去器８０を動作させない。以下に詳しく説明する。

本実施形態において、測定装置１は距離算出部４０、および受信器５０をさらに備える。

図２は測定装置１の使用環境を例示する図である。測定装置１は、たとえば電磁波の出射タイミングと反射波の受信タイミングとの差に基づいて、測定装置１から物体３までの距離を測定する装置である。電磁波はたとえば赤外光等の光である。ただし、電磁波は特に限定されず、ミリ波等であっても良い。測定装置１の照射器１０から出力され、出射口１２を通って出射されたパルス状の電磁波は物体３で反射されて少なくとも一部が測定装置１に向かって戻る。そして、反射光が測定装置１に入射する。ここで、出射口１２はたとえば電磁波を透過する窓からなり、入射口を兼ねることができる。測定装置１に入射した反射波は受信器５０で受信され、強度が検出される。ここで、測定装置１では照射器１０から電磁波が出射されてから反射波が受信器５０で検出されるまでの時間が測定される。そして、距離算出部４０は、測定された時間と電磁波の伝搬速さを用いて測定装置１と物体３との距離を算出する。測定装置１はたとえばライダー（ＬＩＤＡＲ：Laser Imaging Detection and Ranging， Laser Illuminated Detection and Ranging またはＬｉＤＡＲ：Light Detection and Ranging）装置やレーダ装置等である。

照射器１０はたとえばレーザダイオード等の照射素子である。照射器１０はさらに照射素子の駆動回路を含んでも良い。また、照射器１０は電磁波の出射方向を変化させるＭＥＭＳミラー等の可動反射部または照射素子の向きを変化させる駆動手段、およびそれらの駆動回路を含んでも良い。

受信器５０は測定装置１に入射した電磁波を受信する。受信器５０は受信素子であり、たとえばフォトダイオードである。受信器５０はさらに受信素子用のＩ－Ｖコンバータや増幅器を含んでも良い。

図３は、出射口１２に除去器８０が取り付けられた状態を例示する図である。除去器８０はたとえば払拭器、ブロア、および超音波発生器のいずれかである。図３（ａ）は除去器８０が払拭器である例を示しており、図３（ｂ）は除去器８０がブロアまたは超音波発生器である例を示している。

本図の例において出射口１２は窓で構成される。窓は測定装置１の表面に設けられており、片面が測定装置１の外部に露出している。出射口１２は、窓のうち出射光が通りうる領域である。そして出射口１２は、照射器１０および受信器５０と除去器８０との間に位置している。ただし、除去器８０が超音波発生器である場合、照射器１０および受信器５０と除去器８０とは、窓の同じ側に位置していても良い。窓は、ガラスや光透過性の樹脂等からなる。本図は、測定装置１を窓に垂直な方向から見た状態に相当する。窓のうち測定装置１の外側に向く面には撥水加工が施されていても良い。そうすれば、汚れや水滴をはじき、付着しにくくすることができるとともに、除去器８０で取り除きやすくなる。

払拭器はたとえばワイパーであり、窓のうち測定装置１の外側に向く面（以下、「第１面」と呼ぶ。）を拭くように構成されている。除去器８０がブロアである場合、ブロアはエアー等の噴射口が窓に向けられ、第１面の付着物を吹き飛ばすように構成されている。そして、除去器８０が超音波発生器である場合、超音波発生器は窓を振動させ付着物を振り落とすことができる。なお、除去器８０は出射口１２からの電磁波の出射、および反射波の入射を阻害しない位置に取り付けられることが好ましい。また測定装置１は、複数の除去器８０を備えていても良い。

本図では、出射口１２に垂直な方向から見て受信器５０が照射器１０の外周に位置している例を示しているが、受信器５０および照射器１０の配置は本図の例に限定されない。たとえば出射口１２と照射素子および受信素子との間には、ミラー等の光学素子が介在していても良い。照射器１０からの電磁波は、出射口１２を通ることで測定装置１の内部から外部に出る。

本実施形態に係る測定装置１は、以下に説明するような制御装置２を用いて実現される。制御装置２は、第１制御部２０および第２制御部９０を備える。第１制御部２０は、電磁波を出射する照射器１０を制御する。第２制御部９０は、電磁波の出射口への付着物を除去する除去器８０の動作を制御する。第２制御部９０は、電磁波が出射されないときに除去器８０を動作させ、電磁波が出射されるときに除去器８０を動作させない。以下に詳しく説明する。

図１に示す例において、測定装置１は制御装置２を含み、制御装置２は距離算出部４０をさらに含む。

図４は、制御装置２のハードウエア構成を例示する図である。本図において制御装置２は、集積回路１００を用いて実装されている。集積回路１００は、例えば SoC（System On Chip）である。

集積回路１００は、バス１０２、プロセッサ１０４、メモリ１０６、ストレージデバイス１０８、入出力インタフェース１１０、及びネットワークインタフェース１１２を有する。バス１０２は、プロセッサ１０４、メモリ１０６、ストレージデバイス１０８、入出力インタフェース１１０、及びネットワークインタフェース１１２が、相互にデータを送受信するためのデータ伝送路である。ただし、プロセッサ１０４などを互いに接続する方法は、バス接続に限定されない。プロセッサ１０４は、マイクロプロセッサなどを用いて実現される演算処理装置である。メモリ１０６は、RAM（Random Access Memory）などを用いて実現されるメモリである。ストレージデバイス１０８は、ROM（Read Only Memory）やフラッシュメモリなどを用いて実現されるストレージデバイスである。

入出力インタフェース１１０は、集積回路１００を周辺デバイスと接続するためのインタフェースである。本図の例において、入出力インタフェース１１０には照射器１０、受信器５０、および除去器８０が接続されている。

ネットワークインタフェース１１２は、集積回路１００を通信網に接続するためのインタフェースである。この通信網は、例えば CAN（Controller Area Network）通信網である。なお、ネットワークインタフェース１１２が通信網に接続する方法は、無線接続であってもよいし、有線接続であってもよい。

ストレージデバイス１０８は、第１制御部２０、第２制御部９０および距離算出部４０の機能を実現するためのプログラムモジュールを記憶している。プロセッサ１０４は、このプログラムモジュールをメモリ１０６に読み出して実行することで、第１制御部２０、第２制御部９０および距離算出部４０の機能を実現する。

集積回路１００のハードウエア構成は本図に示した構成に限定されない。例えば、プログラムモジュールはメモリ１０６に格納されてもよい。この場合、集積回路１００は、ストレージデバイス１０８を備えていなくてもよい。

図１に戻り、各構成要素の動作について以下に説明する。第１制御部２０は、照射器１０を制御する。具体的には第１制御部２０は照射器１０の電磁波の出力タイミングを制御する。たとえば第１制御部２０は、測定装置１に対し、距離測定を指示する信号が入力されたり、操作が行われたりしたときに、照射器１０に電磁波を出力させる。また、第１制御部２０は、照射器１０が上記したような駆動素子や可動反射部を備える場合、これらを制御し、電磁波の出射方向をさらに制御する。

第２制御部９０は、除去器８０を制御する。本実施形態において、第２制御部９０は上記したように、電磁波が出射されないときに除去器８０を動作させ、電磁波が出射されるときに除去器８０を動作させない。ただし、第２制御部９０は、電磁波が出射されない時に必ず除去器８０を動作させるというわけではなく、電磁波が出射されない時に除去器８０を動作させない場合があっても良い。

具体的には、たとえば除去器８０を動作させる必要がある場合に第２制御部９０は、第１制御部２０から照射器１０の出射タイミングを示す信号を受信する。そして、電磁波が出射されない時に、除去器８０を駆動する。なお、除去器８０を動作させる必要がある場合とは、たとえば測定装置１に対して除去器８０の駆動を指示する信号入力または操作が行われた場合である。また第２制御部９０は、前回除去器８０を動作させてから予め定められた基準時間が経過した場合に、除去器８０を動作させる必要があると判断しても良い。第２制御部９０は、たとえばメモリ等に保持された基準時間を示す情報を読み出して、または、外部から入力された基準時間を示す情報を取得して判断に用いることができる。

本実施形態の測定装置１では、除去器８０は電磁波が出射されない時に動作するため、たとえばワイパーが電磁波を遮蔽したり、窓の振動や付着物の移動によって電磁波が干渉や屈折を生じたりして電磁波の出入射に影響を与えることがない。したがって、安定して測定が行われる。

距離算出部４０は、第１制御部２０から電磁波の出射タイミングを示す信号を受信し、受信器５０から電磁波の受信タイミングを示す信号を受信する。そして、出射タイミングと受信タイミングの差に、電磁波の伝搬速さを乗じて得た距離を、測定装置１と、電磁波の出射先にある物体３との往復距離として算出する。距離算出部４０はさらに、出射タイミングと受信タイミングの差に対し、出射および受信に必要な処理時間等を加味した補正等を行っても良い。

以上、本実施形態によれば、第２制御部９０は、電磁波が出射されるときに除去器８０を動作させない。したがって、測定装置１の必要な測定が除去器８０によって阻害されることがない。また、出射口１２をきれいな状態に保つことができ、測定精度を保つことができる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る測定装置１は、図１と同様の構成で示すことができる。本実施形態に係る測定装置１は、照射器１０、第１制御部２０、除去器８０、および第２制御部９０を備える。照射器１０は電磁波を出射する。第１制御部２０は、電磁波で複数のフレームを生成するよう照射器１０を制御する。除去器８０は、電磁波の出射口への付着物を除去する。第２制御部９０は、除去器８０の動作を制御する。そして、第２制御部９０は、複数のフレームの間で除去器８０を動作させ、一つのフレームの途中で除去器８０を動作させない。以下に詳しく説明する。

本実施形態に係る測定装置１および制御装置２は、以下に説明する点を除いて第１の実施形態に係る測定装置１および制御装置２とそれぞれ同じである。

図５は、第２の実施形態に係る測定装置１に含まれる光学素子の構成を例示する図である。本実施形態において、測定装置１からの電磁波の出射方向は可変である。そして第１制御部２０は、フレームを生成するように照射器１０を制御する。本図の例において、照射器１０は、照射素子１４、孔付きミラー１５、および可動反射部１６を含む。また、受信器５０は、集光レンズ５２および受信素子５４を含む。本図では電磁波が光である例について説明する。なお、測定装置１からの電磁波の出射方向が可変であればよく、測定装置１に含まれる光学素子の構成は本図の例に限られない。

孔付きミラー１５は、中央に孔を有する。孔の大きさは、照射素子１４から出力される光のスポット径程度である。可動反射部１６は、たとえば二軸可動のＭＥＭＳミラーである。集光レンズ５２は受信素子５４の受光面に対して集光するように配置されている。

照射素子１４から出力された光は孔付きミラー１５の孔を通過し、可動反射部１６で反射される。そして、光は出射口１２を通過して測定装置１の外部に出射される。測定装置１の外部の物体で反射された反射光は再度出射口１２を通って可動反射部１６に入射し、孔付きミラー１５に向かって反射される。反射光のスポット径は、出射光のスポット径よりも大きく、孔付きミラー１５の孔の周りのミラーで反射されて集光レンズ５２に導かれる。そして、集光レンズ５２で集光された光は受信素子５４に入射する。ここで、照射素子１４に対する可動反射部１６の反射面の角度が変化することで、測定装置１からの光の出射方向を変化させることができる。

第１制御部２０は、可動反射部１６を制御し、フレームを生成する。具体的にはたとえば、出射方向を第１の方向（本図中、ｘ方向）に直線的に繰り返し変化させる。それとともに、一つの直線状の動きごとに、第１の方向に垂直な第２の方向（本図中、ｙ方向）に所定の幅だけ出射方向をシフトさせる。そうすることにより、矩形状の領域１６０を光で走査することができる。領域１６０を一度走査して得たデータセットを一つのフレームと呼ぶ。このように走査して、測定装置１の周囲の物体の方向と距離を取得することで、周囲の三次元情報を得ることができる。第１制御部２０は、領域１６０を走査し終えると、本図中点線で示す様に出射方向を初めの方向に戻し、次のフレームを生成するように再度領域１６０を走査する。ここで、フレームとフレームの間、すなわち出射方向をフレームの最後の状態から初めの状態に戻す間において、光の出射は停止されても良いし、継続されても良い。

本実施形態に係る測定装置１は、以下に説明するような制御装置２を用いて実現される。制御装置２は、第１制御部２０および第２制御部９０を備える。第１制御部２０は、電磁波で複数のフレームを生成するよう、電磁波を出射する照射器１０を制御する。第２制御部９０は、電磁波の出射口への付着物を除去する除去器８０の動作を制御する。そして、第２制御部９０は、複数のフレームの間で除去器８０を動作させ、一つのフレームの途中で除去器８０を動作させない。以下に詳しく説明する。

本実施形態において、第２制御部９０は上記したように、複数のフレームの間で除去器８０を動作させ、一つのフレームの途中で除去器８０を動作させない。ただし、第２制御部９０は、複数のフレームの間で必ず除去器８０を動作させるというわけではなく、複数のフレームの間で除去器８０を動作させない場合があっても良い。フレームとフレームの間において、距離の測定は行われる必要が無いため、除去器８０を動作させても影響が無い。

具体的には、たとえば除去器８０を動作させる必要がある場合に第２制御部９０は、第１制御部２０からフレームを生成するタイミングを示す信号を受信する。フレームを生成するタイミングを示す信号としては、可動反射部１６の制御信号や、フレーム生成の開始または終了のタイミングを示す信号等が挙げられる。なお、フレームを生成するタイミングを示す信号がフレーム生成の開始のタイミングを示す信号である場合には、第２制御部９０は、開始のタイミングから予め記憶された一フレームを生成するのに必要な時間が経過したタイミングでフレーム生成が終了したと判断する。そして第２制御部９０は、フレームとフレームの間で除去器８０を動作させる。

図６（ａ）および図６（ｂ）は、本実施形態におけるフレーム生成と除去器８０の動作タイミングを例示するタイミングチャートである。また、図７は、一フレームの間での、電磁波の出射タイミングを示すタイミングチャートである。本図に示すように、一フレームの間に複数のパルス波が方向を変えて出射される。図６（ａ）の例において、第２制御部９０は、フレームの生成が終了した直後に除去器８０を動作させる。それと同時に第２制御部９０は、除去器８０の動作を開始したことを示す信号を第１制御部２０に送信する。そして、除去器８０の動作を開始したことを示す信号を受信した第１制御部２０は、除去器８０の動作が終了するまで次のフレームの生成を開始しない。第１制御部２０は、除去器８０の動作が終了したことを示す信号を第２制御部９０から受信したとき、または、除去器８０の動作を開始したことを示す信号を受信してから予め定められた除去器８０の予定動作時間が経過したときに除去器８０の動作が終了したと判断し、次のフレームの生成を開始する。この場合、第１制御部２０は、たとえばメモリ等に保持された予定動作時間を示す情報を読み出して判断に用いることができる。

第２制御部９０が除去器８０を動作させない限り、第１制御部２０は連続してフレーム生成を続ける。こうすることで、周囲の状況のモニタを継続的に行うことができる。

一方、図６（ｂ）の例において、第１制御部２０は連続してフレーム生成を続ける。フレームとフレームの間には、電磁波の出射方向をフレームの走査の終了時の状態から、フレームの走査の初めの状態に戻すためのインターバルが生じる。本図の例において、このインターバルは、除去器８０が動作する時間よりも長い。なお、除去器８０が動作する時間は、除去器８０がブロアまたは超音波発生器である場合には任意に設定可能である。一方、除去器８０が払拭器である場合には、除去器８０が動作する時間はたとえばワイパーが一度出射口１２を横切るのに必要な時間、または、ワイパーが一往復するのに必要な時間である。本図の例では、およそ一定のインターバルを挟んで第１制御部２０は繰り返しフレームを生成する。そして、第２制御部９０は、フレームとフレームの間のインターバルの間に除去器８０を動作させる。したがって第１制御部２０は、除去器８０の動作に影響されず連続してフレーム生成を続けることができ、周囲の状況のモニタを継続的に行うことができる。

以上、本実施形態によれば、第２制御部９０は、一つのフレームの途中で除去器８０を動作させない。したがって、測定装置１の必要な測定が除去器８０によって阻害されることがない。また、出射口１２をきれいな状態に保つことができ、測定精度を保つことができる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態に係る測定装置１は、図１と同様の構成で示すことができる。本実施形態に係る測定装置１は、照射器１０、第１制御部２０、除去器８０、および第２制御部９０を備える。照射器１０は、複数の方向へ電磁波を出射する。第１制御部２０は、照射器１０を制御する。除去器８０は、電磁波の出射口への付着物を除去する。第２制御部９０は、除去器８０を制御する。第２制御部９０は、電磁波の出射方向が、予め定められた所定範囲内の方向であるときに除去器８０を動作させ、所定範囲外の方向であるときに除去器８０を動作させない。以下に詳しく説明する。

本実施形態に係る測定装置１および制御装置２は、以下に説明する点を除いて第１の実施形態に係る測定装置１および制御装置２とそれぞれ同じである。また、本実施形態の測定装置１に含まれる光学素子の構成例は、図５と同様に表すことができる。ただし、本実施形態の測定装置１は、矩形状のフレームを生成しなくても良い。

図８は、第３の実施形態に係る測定装置１の構成を例示する斜視図である。本実施形態の測定装置１はたとえば３６０°出射型である。本図の例において、測定装置１は少なくとも一部が円柱形をしており、その円柱の側面部の少なくとも一部が出射口１２である。電磁波は、円柱の底面に垂直な方向から見て、中心軸から放射状に出射される。また、測定装置１の周囲の走査にあたり、電磁波の出射点はたとえば側面を周回するように移動し、複数の方向へ順に電磁波を出力することができる。具体的には、測定装置１が円柱形の部分を含み、出射口１２がその側面の少なくとも一部である場合、可動反射部１６の反射面は円柱形の底面に垂直な軸に対して軸回転する。

また、本図では、測定装置１が除去器８０として払拭器を備える例を示している。ただし、測定装置１は除去器８０としてブロアまたは超音波発生器を備えても良い。本図の例において除去器８０は払拭部が円柱の側面を周回するように構成されている。

図９は、第３の実施形態に係る測定装置１の使用環境を例示する平面図である。本図の例において、測定装置１は移動体４の角に固定されている。移動体４はたとえば自動車、列車等の車両である。本図では、移動体４の四隅に測定装置１が取り付けられている例を示しているが、これに限定されず、移動体４には、少なくとも一つの測定装置１が取り付けられていれば良い。測定装置１はたとえば、移動体４の側面または角部に取り付けられている。

この様な場合、測定装置１は周りを３６０°走査可能であっても、電磁波の出射先に移動体４が位置する方向については測定の必要がない。したがって、そのような方向に電磁波が出射されるときに除去器８０を動作させることで、必要な測定に悪影響を及ぼすことを避けられる。

本実施形態に係る測定装置１は、以下に説明するような制御装置２を用いて実現される。本実施形態に係る制御装置２は、第１制御部２０および第２制御部９０を備える。第１制御部２０は、複数の方向へ電磁波を出射する照射器１０を制御する。第２制御部９０は、電磁波の出射口への付着物を除去する除去器８０を制御する。第２制御部９０は、電磁波の出射方向が、予め定められた所定範囲内の方向であるときに除去器８０を動作させ、所定範囲外の方向であるときに除去器８０を動作させない。以下に詳しく説明する。

本実施形態において、照射器１０は、複数の方向へ順に電磁波を出射する。除去器８０を動作させる必要がある場合に、第２制御部９０は上記したように、電磁波の出射方向が予め定められた所定範囲内の方向であるときに除去器８０を動作させ、所定範囲外の方向であるときに除去器８０を動作させない。ただし、第２制御部９０は、電磁波の出射方向が所定範囲内の方向であるときに必ず除去器８０を動作させるというわけではなく、電磁波の出射方向が所定範囲内の方向であるときに除去器８０を動作させない場合があっても良い。

たとえば電磁波の出射先に移動体４が位置しない方向、具体的にはたとえば、図９において実線の曲線矢印で示した範囲に出射される方向を所定範囲外の方向とし、電磁波の出射先に移動体４が位置する方向、たとえば図９において破線の曲線矢印で示した範囲に出射される方向を所定範囲内の方向とすることができる。また、図９のように一つの移動体４に複数の測定装置１が装備されている場合には、他の測定装置１の走査範囲と重なる範囲に出射される方向を、さらに所定範囲内の方向としてもよい。所定範囲を示す情報は予めメモリ等に記憶されており、第２制御部９０がそれを読み出して用いることができる。

具体的には、たとえば除去器８０を動作させる必要がある場合に第２制御部９０は、第１制御部２０から電磁波の出射方向を示す信号を取得する。電磁波の出射方向を示す信号としては、可動反射部１６の制御信号が挙げられる。そして第２制御部９０は、電磁波の出射方向が所定範囲内であるときに除去器８０を動作させる。また、第２制御部９０は、除去器８０の動作を電磁波の出射方向が所定の範囲外となるまでに終了させる。

また、除去器８０が払拭器である場合、第２制御部９０は、除去器８０を動作させないときに、払拭器を所定範囲内に停止させることが好ましい。そうすれば、動作していない除去器８０が、必要な測定に悪影響を及ぼすことを避けられる。

以上、本実施形態によれば、第２制御部９０は、電磁波の出射方向が所定範囲外の方向であるときに除去器８０を動作させない。したがって、測定装置１の必要な測定が除去器８０によって阻害されることがない。また、出射口１２をきれいな状態に保つことができ、測定精度を保つことができる。

（実施例１）
実施例１に係る測定装置１および制御装置２は、それぞれ、第１の実施形態に係る測定装置１および制御装置２と同様の構成を有している。

本実施例において、第１制御部２０は、複数のフレームを生成するよう電磁波の出射方向を制御する。そして、第２制御部９０は、複数のフレームの間で電磁波が出射されないときに除去器８０を動作させる。以下に詳しく説明する。

本実施例の測定装置１に含まれる光学素子の構成例は、図５と同様に表すことができ、第２の実施形態で説明した例と同様である。本実施例では、フレームとフレームの間において、電磁波の出射方向をフレームの走査の終了時の状態から、フレームの走査の初めの状態に戻すよう可動反射部１６が動く間、第１制御部２０の制御により照射素子１４は電磁波の出力を停止する。

そして、第２制御部９０は、フレームとフレームの間で電磁波が出射されないときに除去器８０を動作させる。

以上、本実施例においても、第１の実施形態と同様、第２制御部９０は電磁波が出射されるときに除去器８０を動作させない。したがって、測定装置１の必要な測定が除去器８０によって阻害されることがない。また、出射口１２をきれいな状態に保つことができ、測定精度を保つことができる。

（実施例２）
実施例２に係る測定装置１および制御装置２は、それぞれ、第１の実施形態に係る測定装置１および制御装置２と同様の構成を有している。

本実施例において照射器１０は、電磁波の出射方向を変化させる可動反射部１６を有する。そして、第１制御部２０は、可動反射部１６が電磁波を出射させようとする方向が、予め定められた所定範囲内の方向であるときに電磁波を出射させず、所定範囲外の方向であるときに電磁波を出射させる。以下に詳しく説明する。

本実施例の測定装置１に含まれる光学素子の構成例は、図５と同様に表すことができる。また、本実施例の測定装置１の構成および本実施例の測定装置１の使用環境は、それぞれ図８および図９と同様に例示することができ、第３の実施形態で説明した例と同様である。本実施例の測定装置１はたとえば３６０°出射型である。測定装置１の周囲の走査にあたり、可動反射部１６が電磁波を出射させようとする方向は、電磁波の出射点がたとえば測定装置１の側面を周回するよう変化する。具体的には、測定装置１が円柱形の部分を含み、出射口１２がその側面の少なくとも一部である場合、可動反射部１６の反射面は円柱形の底面に垂直な軸に対して軸回転する。

本実施例では、可動反射部１６が回転駆動を続ける一方、可動反射部１６が電磁波を出射させようとする方向が予め定められた所定範囲内の方向であるときに、照射器１０は電磁波を出力しない。そして、第２制御部９０は、照射器１０が電磁波を出力していないときに除去器８０を動作させる。なお、所定範囲の例は第３の実施形態で説明した例と同様である。

以上、本実施例においても、第１の実施形態と同様、第２制御部９０は電磁波が出射されるときに除去器８０を動作させない。したがって、測定装置１の必要な測定が除去器８０によって阻害されることがない。また、出射口１２をきれいな状態に保つことができ、測定精度を保つことができる。

（実施例３）
実施例３に係る測定装置１および制御装置２は、それぞれ、第１の実施形態、実施例１、および実施例２の少なくともいずれかに係る測定装置１および制御装置２と同様の構成を有している。

本実施例において、除去器８０は払拭器であり、第２制御部９０は、除去器８０を動作させないときに、払拭器を出射口１２に重ならない位置に停止させる。そうすれば、動作していない除去器８０が必要な測定に悪影響を及ぼすことを避けられる。また、第２制御部９０は、除去器８０を動作させないときに、払拭器を反射波が入射する入射口とも重ならない位置に停止させることがより好ましい。上記したように、出射口１２は測定装置１の窓のうち出射光が通りうる領域である。入射口はたとえば、測定装置１の窓のうち反射波が通りうる領域であり、すなわち、その領域を通った光が受信器５０に入射できるような領域である。出射口１２は入射口を兼ねてもよい。

以上、本実施例においても、測定装置１は第１の実施形態と同様の構成を有し、測定装置１の必要な測定が除去器８０によって阻害されることがない。また、出射口１２をきれいな状態に保つことができ、測定精度を保つことができる。

（実施例４）
図１０は、実施例４に係る測定装置１の構成を例示するブロック図である。本実施例に係る測定装置１および制御装置２は、以下に説明する点を除いて、第１の実施形態、第２の実施形態、第３の実施形態、および実施例１～実施例３の少なくともいずれかに係る測定装置１および制御装置２とそれぞれ同じである。

本実施例の測定装置１は、物体で反射した電磁波を受信する受信器５０を備える。また、測定装置１は、予測部６０および劣化判定部７０をさらに備える。予測部６０は、測定装置１の周囲の地図情報に基づいて受信器５０の受信強度を予測する。劣化判定部７０は、受信器５０で受信された受信強度と、予測部６０で予測された受信強度との関係が、予め定められた条件を満たすとき、劣化信号を出力する。そして、第２制御部９０は、劣化信号が出力されているときに除去器８０を動作させる。以下に詳しく説明する。

本実施例の制御装置２は、予測部６０および劣化判定部７０をさらに備える。予測部６０および劣化判定部７０は、上記したような集積回路１００を用いて実現される。ストレージデバイス１０８は、予測部６０および劣化判定部７０の機能を実現するためのプログラムモジュールを記憶している。プロセッサ１０４は、このプログラムモジュールをメモリ１０６に読み出して実行することで、予測部６０および劣化判定部７０の機能を実現する。

測定装置１または、測定装置１が取り付けられた移動体４には、ＧＰＳ（Global Positioning System）装置など、測定装置１の位置（緯度、経度）が認識できる位置認識手段が設けられている。位置認識手段は測定装置１の位置を示す情報を生成する。そして予測部６０は、位置認識手段から測定装置１の位置を示す情報を取得する。さらに予測部６０は、たとえばストレージデバイス１０８に予め記憶された地図情報を読み出し、測定装置１の位置を示す情報を用いて測定装置１の周囲の地図情報を取得する。また予測部６０は、外部の地図情報提供サービスのサーバに測定装置１の位置を示す情報を送信し、通信ネットワークを介して測定装置１の周囲の地図情報を取得してもよい。

そして予測部６０は、取得した測定装置１の周囲の地図情報に基づいて受信器５０の受信強度を予測する。具体的には、地図情報に含まれる建造物やランドマーク等の方向に対して電磁波を出射した場合の受信強度を、対象物体の表面の反射率や測定装置１からの距離を用いて予測する。ここでランドマークはたとえば道路脇に並んでいるキロポスト、１００ｍポスト、デリニエータ、交通インフラ設備（たとえば標識、方面看板、信号）、電柱、街灯などの地物である。特にランドマークは色や形が個体によらずおよそ均一であることから、反射強度が精度良く予測できる。

劣化判定部７０は、予測部６０が予測した受信強度の予測値を取得する。また、劣化判定部７０は、予測値に対応する方向、すなわち予測に用いた建物やランドマーク等の方向に電磁波が出射されて得られた受信強度の測定値を受信器５０から取得する。予測値に対応する方向の測定値は、通常の走査において得られたデータの中から抽出して取得できる。そして、受信器５０で受信された受信強度と、予測部６０で予測された受信強度との関係が、予め定められた条件を満たすか否かを判定する。具体的には予測値と測定値を比較し、たとえば予測値に対する測定値の比率が予め定められた基準値以下である場合に劣化信号を出力する。一方、予測値に対する測定値の比率が予め定められた基準値を超える場合には劣化信号を出力しない。劣化判定部７０は、たとえばメモリ等に保持された基準値を読み出して判定に用いることができる。

なお、測定装置１が車両に取り付けられている場合、道を走る前方の車両のナンバープレートに向けて電磁波を出力した場合の受光強度を予測部６０が予測するとともに、実際に測定し、劣化判定部７０が予測値と測定値に基づいて劣化判定を行っても良い。その場合、予測部６０は、測定装置１の周囲の地図情報を取得する必要は無い。

本実施例の第２制御部９０は、劣化信号が出力されているときに、除去器８０を動作させる必要がある場合であるとして除去器８０を動作させる。一方、第２制御部９０は、劣化信号が出力されていないときには除去器８０を動作させない。

図１１は、実施例４の測定装置１の動作の流れを例示するフローチャートである。また、図１２は、実施例４の測定装置１における電磁波の出射、劣化信号の出力、除去器８０の動作のオン、オフの関係を例示するタイミングチャートである。

本実施例の測定装置１および制御装置２が行う処理内容について以下に説明する。予測部６０は、予め定められた時間ごとに、上記したように受光強度の予測値を生成する。そして劣化判定部７０は、受信強度の予測値と受信強度の測定値との関係が、予め定められた条件を満たすとき、劣化信号を出力する。

測定装置１の第１制御部２０がフレームを生成するように照射器１０を制御する場合、第１制御部２０は一方で繰り返しフレームを生成するように照射器１０を制御する。そして、ステップＳ１０で一つのフレームが生成されるごとに、ステップＳ２０において第２制御部９０は劣化判定部７０から劣化信号が出力されているか否かを確認する。ただし、第２制御部９０は、２以上の予め定められた数のフレームが生成されるごとに劣化判定部７０から劣化信号が出力されているか否かを確認してもよい。劣化信号が出力されていない場合（ステップＳ２０のＮ）、第２制御部９０は除去器８０を動作させず、第１制御部２０は再度フレームを生成するように照射器１０を制御する（ステップＳ１０）。一方、劣化信号が出力されている場合（ステップＳ２０のＹ）、第２制御部９０は除去器８０を動作させる（ステップＳ３０）。ただし、第２制御部９０は第１の実施形態から第３の実施形態で説明したように、第２制御部９０は、測定装置１の必要な測定を阻害しないタイミングで除去器８０を動作させる。

除去器８０により出射口１２の付着物が除去され、受信強度の予測値と受信強度の測定値との関係が、予め定められた条件を満たさなくなったとき、劣化判定部７０は劣化信号の出力を停止する。そして、劣化信号の出力が停止されると、第２制御部９０は除去器８０を停止させる。除去器８０が払拭器である場合、実施例３で説明したように、第２制御部９０は除去器８０を測定への影響が少ない位置に停止させることができる。除去器８０が停止すると、再度フレームが生成される（ステップＳ１０）。

また第２制御部９０は、劣化信号の出力の停止を待たずに、予め定められた所定の時間が経過したときに除去器８０を停止させても良い。この場合、除去器８０が停止した時点で受信強度の予測値と受信強度の測定値との関係が、劣化信号を出力する条件を満たした状態であっても良い。そうであっても、再度一つのフレームが生成し終わった時に劣化信号が出力されており、再び除去器８０が動作することとなる。

なお、測定装置１が図８で示したような３６０°出射型である場合には、ステップＳ１０は出射方向が一周するというステップにおき替えることができる。すなわち、出射方向が一周するごとに劣化信号が出力されているか否かの判定が行われればよい。そして、劣化信号が出力されている場合、次の一周において第２制御部９０は、電磁波の出射方向が所定範囲内の方向であるときに除去器８０を動作させる。

また、本実施形態では、劣化判定部７０が受信器５０で受信された受信強度と予測部６０で予測された受信強度を用いて劣化判定を行う例について説明したが、劣化判定部７０が行う処理は本例に限定されず、たとえば以下の第１例から第３例のいずれかのような処理を行ってもよい。

第１例では、劣化判定部７０は、受信器５０で受信された受信強度の平均値が、予め定められた基準値以下である場合に劣化信号を出力し、基準値を超える場合に劣化信号を出力しない。ここで、第１制御部２０がフレームを生成するように照射器１０を制御する場合、受信強度の平均値とはたとえば、一フレームあたりの平均値である。また、測定装置１が３６０°出射型である場合、受信強度の平均値とはたとえば、一周当たりの平均値である。

第２例では、たとえば測定装置１は出射口の付着物の量を測定するセンサを有し、劣化判定部７０はこのセンサの出力に基づいて劣化判定を行う。センサは、たとえば光学センサであり、付着物の量を示す信号を出力する。劣化判定部７０は、センサで測定された不着物の量が、予め定められた基準値以下である場合に劣化信号を出力し、基準値を超える場合に劣化信号を出力しない。

第３例では、劣化判定部７０は出射口の付着物による反射波の強度が予め定められた基準値以上である場合に劣化信号を出力し、基準値未満である場合に劣化信号を出力しない。ここで、出射から受信までの時間が予め定められた基準時間よりも短かった反射波の受信強度を、付着物による反射波の強度とみなすことができる。出射口の付着物による反射波は、測定装置１の外部の物体による反射波よりも短い時間で受光器５０に入射すると考えられるからである。

また、図１２では、受信器５０で受信された受信強度と、予測部６０で予測された受信強度との関係が予め定められた条件を満たし、劣化状態である間、劣化判定部７０が劣化信号を出力し続ける例を説明したが、劣化判定部７０の動作はこの例に限定されない。劣化判定部７０は、たとえば、予測部６０で予測された受信強度との関係が予め定められた条件を満たすと判定されたときに信号の劣化を示す劣化信号をたとえばパルス信号として一時的に出力してもよい。この場合、劣化判定部７０は、予測部６０で予測された受信強度との関係が予め定められた条件を満たさないと判定されたときに、信号が良化したことを示す良化信号をたとえばパルス信号として一時的に出力する。第１制御部２０は一方で繰り返しフレームを生成するように照射器１０を制御する間、劣化信号が出力された場合、第１制御部２０は次のフレームの生成を一時中止する。そして第２制御部９０はフレームの生成が中止されている間に除去器８０を動作させる。そして良化信号の出力が停止されると、第２制御部９０は除去器８０を停止させる。除去器８０が停止すると、再度フレームが生成される。

以上、本実施例においても、第１の実施形態から第３の実施形態の少なくともいずれかと同様の構成を有し、測定装置１の必要な測定が除去器８０によって阻害されることがない。また、出射口１２をきれいな状態に保つことができ、測定精度を保つことができる。

くわえて、本実施例によれば第２制御部９０は、劣化信号が出力されているときに除去器８０を動作させる。したがって出射口１２に付着物が生じたと推測される場合に除去器８０が動作することとなり、出射口１２をきれいな状態に保つことができるとともに、必要な頻度を超えて除去器８０が動作するのを防ぐことができる。

以上、図面を参照して実施形態及び実施例について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

以下、参考形態の例を付記する。
１－１． 電磁波を出射する照射器と、
前記照射器を制御する第１制御部と、
前記電磁波の出射口への付着物を除去する除去器と、
前記除去器の動作を制御する第２制御部と、を備え、
前記第２制御部は、前記電磁波が出射されないときに前記除去器を動作させ、前記電磁波が出射されるときに前記除去器を動作させない測定装置。
１－２． １－１．に記載の測定装置において、
前記第１制御部は、複数のフレームを生成するよう前記電磁波の出射方向を制御し、
前記第２制御部は、前記複数のフレームの間で前記電磁波が出射されないときに前記除去器を動作させる測定装置。
１－３． １－１．に記載の測定装置において、
前記照射器は、前記電磁波の出射方向を変化させる可動反射部を有し、
前記第１制御部は、前記可動反射部が前記電磁波を出射させようとする方向が、予め定められた所定範囲内の方向であるときに前記電磁波を出射させず、前記所定範囲外の方向であるときに前記電磁波を出射させる測定装置。
１－４． 電磁波を出射する照射器と、
前記電磁波で複数のフレームを生成するよう前記照射器を制御する第１制御部と、
前記電磁波の出射口への付着物を除去する除去器と、
前記除去器の動作を制御する第２制御部と、を備え、
前記第２制御部は、前記複数のフレームの間で前記除去器を動作させ、一つの前記フレームの途中で前記除去器を動作させない測定装置。
１－５． １－１．から１－４．のいずれか一つに記載の測定装置において、
前記除去器は払拭器であり、
前記第２制御部は、前記除去器を動作させないときに、前記払拭器を前記出射口に重ならない位置に停止させる測定装置。
１－６． 複数の方向へ電磁波を出射する照射器と、
前記照射器を制御する第１制御部と、
前記電磁波の出射口への付着物を除去する除去器と、
前記除去器を制御する第２制御部と、を備え、
前記第２制御部は、前記電磁波の出射方向が、予め定められた所定範囲内の方向であるときに前記除去器を動作させ、前記所定範囲外の方向であるときに前記除去器を動作させない測定装置。
１－７． １－６．に記載の測定装置において、
前記除去器は払拭器であり、
前記第２制御部は、前記除去器を動作させないときに、前記払拭器を前記所定範囲内に停止させる測定装置。
１－８． １－１．から１－６．のいずれか一つに記載の測定装置において、
前記除去器はブロアである測定装置。
１－９． １－１．から１－６．のいずれか一つに記載の測定装置において、
前記除去器は超音波発生器である測定装置。
１－１０． １－１．から１－９．のいずれか一つに記載の測定装置において、
物体で反射した前記電磁波を受信する受信器と、
当該測定装置の周囲の地図情報に基づいて前記受信器の受信強度を予測する予測部と、
前記受信器で受信された受信強度と、前記予測部で予測された受信強度との関係が、予め定められた条件を満たすとき、劣化信号を出力する劣化判定部と、をさらに備え、
前記第２制御部は、前記劣化信号が出力されているときに前記除去器を動作させる測定装置。
２－１． 電磁波を出射する照射器を制御する第１制御部と、
前記電磁波の出射口への付着物を除去する除去器の動作を制御する第２制御部と、を備え、
前記第２制御部は、前記電磁波が出射されないときに前記除去器を動作させ、前記電磁波が出射されるときに前記除去器を動作させない制御装置。
２－２． ２－１．に記載の制御装置において、
前記第１制御部は、複数のフレームを生成するよう前記電磁波の出射方向を制御し、
前記第２制御部は、前記複数のフレームの間で前記電磁波が出射されないときに前記除去器を動作させる制御装置。
２－３． ２－１．に記載の制御装置において、
前記照射器は、前記電磁波の出射方向を変化させる可動反射部を有し、
前記第１制御部は、前記可動反射部が前記電磁波を出射させようとする方向が、予め定められた所定範囲内の方向であるときに前記電磁波を出射させず、前記所定範囲外の方向であるときに前記電磁波を出射させる制御装置。
２－４． 電磁波で複数のフレームを生成するよう、前記電磁波を出射する照射器を制御する第１制御部と、
前記電磁波の出射口への付着物を除去する除去器の動作を制御する第２制御部と、を備え、
前記第２制御部は、前記複数のフレームの間で前記除去器を動作させ、一つの前記フレームの途中で前記除去器を動作させない制御装置。
２－５． ２－１．から２－４．のいずれか一つに記載の制御装置において、
前記除去器は払拭器であり、
前記第２制御部は、前記除去器を動作させないときに、前記払拭器を前記出射口に重ならない位置に停止させる制御装置。
２－６． 複数の方向へ電磁波を出射する照射器を制御する第１制御部と、
前記電磁波の出射口への付着物を除去する除去器を制御する第２制御部と、を備え、
前記第２制御部は、前記電磁波の出射方向が、予め定められた所定範囲内の方向であるときに前記除去器を動作させ、前記所定範囲外の方向であるときに前記除去器を動作させない制御装置。
２－７． ２－６．に記載の制御装置において、
前記除去器は払拭器であり、
前記第２制御部は、前記除去器を動作させないときに、前記払拭器を前記所定範囲内に停止させる制御装置。
２－８． ２－１．から２－６．のいずれか一つに記載の制御装置において、
前記除去器はブロアである制御装置。
２－９． ２－１．から２－６．のいずれか一つに記載の制御装置において、
前記除去器は超音波発生器である制御装置。
２－１０． ２－１．から２－９．のいずれか一つに記載の制御装置において、
当該制御装置は、物体で反射した前記電磁波を受信する受信器を備える測定装置の制御装置であり、
前記測定装置の周囲の地図情報に基づいて前記受信器の受信強度を予測する予測部と、
前記受信器で受信された受信強度と、前記予測部で予測された受信強度との関係が、予め定められた条件を満たすとき、劣化信号を出力する劣化判定部と、をさらに備え、
前記第２制御部は、前記劣化信号が出力されているときに前記除去器を動作させる制御装置。
３－１． 制御装置を実現するためのコンピュータプログラムであって、
コンピュータを、
電磁波を出射する照射器を制御する第１制御手段、および
前記電磁波の出射口への付着物を除去する除去器の動作を制御する第２制御手段として動作させ、
前記第２制御手段は、前記電磁波が出射されないときに前記除去器を動作させ、前記電磁波が出射されるときに前記除去器を動作させないコンピュータプログラム。
３－２． ３－１．に記載のコンピュータプログラムにおいて、
前記第１制御手段は、複数のフレームを生成するよう前記電磁波の出射方向を制御し、
前記第２制御手段は、前記複数のフレームの間で前記電磁波が出射されないときに前記除去器を動作させるコンピュータプログラム。
３－３． ３－１．に記載のコンピュータプログラムにおいて、
前記照射器は、前記電磁波の出射方向を変化させる可動反射部を有し、
前記第１制御手段は、前記可動反射部が前記電磁波を出射させようとする方向が、予め定められた所定範囲内の方向であるときに前記電磁波を出射させず、前記所定範囲外の方向であるときに前記電磁波を出射させるコンピュータプログラム。
３－４． 制御装置を実現するためのコンピュータプログラムであって、
コンピュータを、
電磁波で複数のフレームを生成するよう、前記電磁波を出射する照射器を制御する第１制御手段、および
前記電磁波の出射口への付着物を除去する除去器の動作を制御する第２制御手段として動作させ、
前記第２制御手段は、前記複数のフレームの間で前記除去器を動作させ、一つの前記フレームの途中で前記除去器を動作させないコンピュータプログラム。
３－５． ３－１．から３－４．のいずれか一つに記載のコンピュータプログラムにおいて、
前記除去器は払拭器であり、
前記第２制御手段は、前記除去器を動作させないときに、前記払拭器を前記出射口に重ならない位置に停止させるコンピュータプログラム。
３－６． 制御装置を実現するためのコンピュータプログラムであって、
コンピュータを、
複数の方向へ電磁波を出射する照射器を制御する第１制御手段、および
前記電磁波の出射口への付着物を除去する除去器を制御する第２制御手段として動作させ、
前記第２制御手段は、前記電磁波の出射方向が、予め定められた所定範囲内の方向であるときに前記除去器を動作させ、前記所定範囲外の方向であるときに前記除去器を動作させないコンピュータプログラム。
３－７． ３－６．に記載のコンピュータプログラムにおいて、
前記除去器は払拭器であり、
前記第２制御手段は、前記除去器を動作させないときに、前記払拭器を前記所定範囲内に停止させるコンピュータプログラム。
３－８． ３－１．から３－６．のいずれか一つに記載のコンピュータプログラムにおいて、
前記除去器はブロアであるコンピュータプログラム。
３－９． ３－１．から３－６．のいずれか一つに記載のコンピュータプログラムにおいて、
前記除去器は超音波発生器であるコンピュータプログラム。
３－１０． ３－１．から３－９．のいずれか一つに記載のコンピュータプログラムにおいて、
前記制御装置は、物体で反射した前記電磁波を受信する受信器を備える測定装置の制御装置であり、
コンピュータを、
前記測定装置の周囲の地図情報に基づいて前記受信器の受信強度を予測する予測手段、および
前記受信器で受信された受信強度と、前記予測手段で予測された受信強度との関係が、予め定められた条件を満たすとき、劣化信号を出力する劣化判定手段としてさらに動作させ、
前記第２制御手段は、前記劣化信号が出力されているときに前記除去器を動作させるコンピュータプログラム。

１ 測定装置
２ 制御装置
３ 物体
４ 移動体
１０ 照射器
１２ 出射口
１４ 照射素子
１５ 孔付きミラー
１６ 可動反射部
２０ 第１制御部
４０ 距離算出部
５０ 受信器
５２ 集光レンズ
５４ 受信素子
６０ 予測部
７０ 劣化判定部
８０ 除去器
９０ 第２制御部
１００ 集積回路
１０２ バス
１０４ プロセッサ
１０６ メモリ
１０８ ストレージデバイス
１１０ 入出力インタフェース
１１２ ネットワークインタフェース

Claims (1)

1. 電磁波を出射する照射器と、
   前記照射器を制御する第１制御部と、
   前記電磁波の出射口への付着物を除去する除去器と、
   前記除去器の動作を制御する第２制御部と、を備え、
   前記第２制御部は、前記電磁波が出射されないときに前記除去器を動作させ、前記電磁波が出射されるときに前記除去器を動作させない測定装置。

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