JP5190021B2 - 自動ブレーキ装置 - Google Patents

Description

この発明は、車両の自動ブレーキ装置に関し、特に、前記車両を安全速度に誘導するブレーキペダルに依存しない設定制動力を自動的に決定する自動ブレーキ制御部を備える自動ブレーキ装置に関する。

従来から、自車から他車までの相対距離（車間距離）Ｄｒと相対速度Ｖｒとを検出し、自車が他車に衝突するまでの衝突予想時間ＴＴＣ（Ｔｉｍｅ Ｔｏ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ）を、ＴＴＣ＝Ｄｒ／Ｖｒとして算出し、算出した衝突予想時間ＴＴＣに応じた減速度をスロットルアクチュエータ及びブレーキアクチュエータを利用して発生させる自動ブレーキ装置が提案されている（特許文献１）。

特開２００３−２６７２０１号公報（［００３９］、［００１５］〜［００１７］）

ところで、特許文献１に提案されている自動ブレーキ装置を有する車両では、衝突予想時間ＴＴＣに応じて減速度を発生する際に、アクセルペダルが踏み込まれていた場合には、アクセルペダルに反力を付与し、運転者がアクセルペダルを開放した場合には、一定減速度で自動減速制御する。

しかしながら、この特許文献１に係る自動ブレーキ装置における自動減速制御では、運転者がアクセルペダルを開放した場合に、一定減速度での自動減速制御が画一的に開始され、その減速制御の開始タイミングや減速度の大きさが運転者の希望に沿わないという課題がある。

この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、自動ブレーキを作動させる場合の開始タイミング及び制動力の強弱を運転者が調整することを可能とする自動ブレーキ装置を提供することを目的とする。

この発明に係る自動ブレーキ装置は、ブレーキペダルに依存しない設定制動力を自動的に決定する自動ブレーキ装置において、以下の特徴１〜３を備える。

１．操作角度に対してスロットル開度を変化させない無効操作角度範囲と、この無効操作角度範囲を上回る前記操作角度に応じて前記スロットル開度を変化させる有効操作角度範囲と、をアクセルペダルに設定する角度・開度設定部と、前記設定制動力を決定した場合に、前記アクセルペダルが前記有効操作角度範囲から戻されて前記無効操作角度範囲に入ったとき、前記操作角度がゼロに近づくほど、前記設定制動力に近づくように制動力を大きくする自動ブレーキ制御部と、を有することを特徴とする。

この特徴１を備える自動ブレーキ装置によれば、設定制動力を決定した場合に、アクセルペダルが有効操作角度範囲から戻されて無効操作角度範囲に入ったとき、自動ブレーキ制御を開始し、操作角度がゼロに近づくほど、制動力を前記設定制動力に近づくように大きくするようにしている。

このため、自動ブレーキを作動させる場合の開始タイミングを運転者のアクセルペダルの操作（有効操作角度範囲から無効操作角度範囲に入るタイミング）により決定できる。そして、アクセルペダルの操作角度がゼロに近づくほど、制動力を設定制動力に近づくように大きくするようにしているので運転者の無効操作角度範囲内でのアクセルペダルの操作により制動力の強弱を調整することができる。

２．上記の特徴１を備える自動ブレーキ装置において、前記設定制動力を決定した場合に、前記アクセルペダルの前記操作角度が前記有効操作角度範囲内にあるとき、前記アクセルペダルに反力を付与する反力付与部をさらに設けることを特徴とする。

この特徴２を備える発明によれば、自動ブレーキをかける際に、運転者にアクセルペダルを戻すように促すことができる。

３．上記の特徴１を備える自動ブレーキ装置において、前記角度・開度設定部は、前記設定制動力が決定されるまでは、前記操作角度に対して前記スロットル開度を変化させない前記無効操作角度範囲を設けずに、前記操作角度の全範囲で前記操作角度に応じて前記スロットル開度を変化させることを特徴とする。

この特徴３を備える発明によれば、自動ブレーキ制御を行わない場合には、アクセルペダルの操作に対して無効操作角度範囲を設けないので、アクセルペダルの操作を通常通りに行うことができる。

この発明によれば、自動ブレーキの設定制動力を決定した場合に、アクセルペダルが有効操作角度範囲から戻されて無効操作角度範囲に入ったとき、自動ブレーキ制御を開始し、操作角度がゼロに近づくほど、制動力を前記設定制動力に近づくように大きくするようにしている。

このため、自動ブレーキを作動させる場合の開始タイミングを運転者のアクセルペダルの操作（有効操作角度範囲から無効操作角度範囲に入るタイミング）により決定でき、また、制動力が操作角度をゼロに近づけるほど設定制動力に近づくように大きくするようにしているので運転者の無効操作角度範囲内のアクセルペダルの操作により制動力の強弱を運転者の意思で調整することができるという効果が達成される。

この発明の一実施形態に係る自動ブレーキ装置が組み込まれた車両のブロック構成図である。 自動ブレーキ動作を説明するフローチャートである。 カーブ進入時における自動ブレーキ制御の動作説明図である。 アクセルペダルの操作角度に対するスロットル開度の変化特性図である。 アクセルペダルの操作角度に対する設定制動力の説明図である。 ヒステリシス特性を設けた、アクセルペダルの操作角度に対する設定制動力の説明図である。

以下、この発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、この発明の一実施形態に係る自動ブレーキ装置が組み込まれた車両１０のブロック構成図である。

車両１０は、ＣＰＵがメモリに格納されたプログラムを実行することで実現される各種機能部（各種機能手段）を有するＥＣＵ（電子制御ユニット）により構成される統括制御装置２０を備え、この統括制御装置２０により自動ブレーキ動作を含む車両１０の全体的な動作が統括して制御される。

車両１０は、４輪の車輪１２を有し、４輪の車輪１２には、それぞれ制動力を発生するディスクブレーキ等により構成されるブレーキアクチュエータ１４が設けられている。ブレーキアクチュエータ１４の制動油圧（制動力）は、制動制御装置１６により制御される。

制動制御装置１６は、踏込量センサ１８により検出されるブレーキペダル２２の踏込量θｂに応じた制動油圧を発生するとともに、統括制御装置２０を構成する自動ブレーキ制御部２４から出力されるブレーキペダル２２に依存しない制動力指令値Ｃｂに応じて制動油圧を発生し、ブレーキアクチュエータ１４に出力する構成とされている。

一方、４輪の車輪１２中、例えば前輪の左右輪には、エンジン２６からトランスミッション（Ｔ／Ｍ）２８を通じて駆動力が伝達される。

エンジン２６は、該エンジン２６に設けられたスロットルバルブ２７のスロットル開度ＴＨを調整するスロットルアクチュエータ３０を通じて回転数（エンジン回転数）が制御される。

スロットルバルブ２７のスロットル開度は、操作角センサ３４により検出されるアクセルペダル３２の操作角度（アクセル角度、操作量）θａに応じて調整される。

アクセルペダル３２には、統括制御装置２０を構成する反力制御部３６から出力される反力指令値に応じて作動するサーボモータ等の反力付与機構３８を通じて反力（ペダル反力）Ｆｒを加えることができるように構成されている。

統括制御装置２０には、カーブ認識部４２を備えるナビゲーションシステム４０が接続されている。

ナビゲーションシステム４０は、ＧＰＳ装置により車両１０の自車位置を検出するとともに、道路地図情報を記憶しており、車両１０の前方の道路地図情報に基づいて、車両１０の前方の道路中、カーブ半径が所定程度以内のカーブ（この実施形態では、自動ブレーキ制御が必要なカーブ）をカーブ（カーブ路）と認識するカーブ認識部４２を有する。

カーブ認識部４２は、自身が認識したカーブ認識情報Ｉｃ｛カーブ半径と、カーブ自動ブレーキ制御が開始される前の時点であってカーブ進入口から所定距離Ｄ０（後述する）位置になったときに発生される自動ブレーキ制御の処理開始トリガＴｐと、処理開始トリガＴｐの発生以降カーブ進入口まで常に発生する車両１０のカーブ進入口からの距離と、カーブ進入口までの法定速度と、カーブの法定速度等と、を含む。｝を出力する。

自動ブレーキ制御部２４は、障害物（前走車等）との相対距離及び相対車速、車速Ｖｓ、カーブ半径及び路面状況（摩擦係数μ）等の所定走行条件下で車両１０を安全速度Ｖｓｓに誘導するブレーキペダル２２に依存しない設定制動力Ｃｂを自動的に決定する自動ブレーキ制御部自体（制動力付与部）として機能する他、安全速度設定部４４、距離閾値算出部４５、及び自動ブレーキ制御に関連してアクセルペダル３２の操作角度θａに対するスロットルバルブ２７のスロットル開度ＴＨの関係を変更する角度・開度設定部４７等として機能する。

カーブ認識部４２からカーブ認識情報Ｉｃを受けた安全速度設定部４４は、カーブ認識情報Ｉｃ中、カーブ半径及び路面状況等に基づいて、車両１０のカーブ進入時の安全速度（目標進入車速）Ｖｓｓを設定する。自動ブレーキ制御部２４は、カーブ進入口手前でこの安全速度Ｖｓｓとなるような制動力指令値Ｃｂを設定（算出）し、制動制御装置１６に出力する。

制動制御装置１６は、制動力指令値Ｃｂに応じた制動油圧をブレーキアクチュエータ１４に出力する。ブレーキアクチュエータ１４により車輪１２に制動力が発生し、車両１０の自動減速制御（制動制御）が行われる。

距離閾値算出部４５は、前記処理開始トリガＴｐを受領したとき、自動ブレーキ制御を行うためのカーブ進入口からの第１閾値距離Ｄ１と第２閾値距離Ｄ２（Ｄ１＞Ｄ２）を算出する。

第１閾値距離Ｄ１は、必要に応じてアクセルペダル３２に第１反力Ｆｒ１を付与開始する距離であり、第２閾値距離Ｄ２は、必要に応じてアクセルペダル３２に第２反力Ｆｒ２（Ｆｒ１＜Ｆｒ２）を付与するとともに、自動ブレーキ制御を開始する距離である。なお、第２閾値距離Ｄ２の位置で、実際に自動ブレーキを作動させるか否かは、後述するような加重要件を満足することを必要とする。

第１閾値距離Ｄ１及び第２閾値距離Ｄ２は、これらの算出時点での車速Ｖｓ、路面状況、車両１０自体の制動能力等を勘案し、図示しない設定テーブル（設定マップ）又は設定算出式等から算出される。

反力制御部３６が、前記第１反力Ｆｒ１及び第２反力Ｆｒ２に対応した反力を反力付与機構３８に出力することで、反力付与機構３８によりアクセルペダル３２に対して、増加反力なし、第１反力Ｆｒ１、又は第２反力Ｆｒ２を付与する。

さらに、車両１０には、車速Ｖｓを検出して統括制御装置２０に出力する車速センサ５２が設けられている。

さらにまた、車両１０には、車両１０の前方に向けてミリ波等の電磁波を送信波として送信し、その反射波に基づいて障害物（例えば、前走車等）の大きさと自車からの方向を検出するとともに、障害物と自車との相対距離Ｄｒ、障害物と自車との相対速度Ｖｒ等を検出するレーダ５３が、車両１０のフロントグリル部等に設けられている。なお、自動ブレーキ制御部２４では、上述したように、自車から障害物までの相対距離Ｄｒと相対速度Ｖｒとから衝突予想時間ＴＴＣ（Ｔｉｍｅ Ｔｏ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ）を、ＴＴＣ＝Ｄｒ／Ｖｒとして算出することができる。

基本的には以上のように構成される、この発明の一実施形態に係る自動ブレーキ装置が組み込まれた車両１０の自動ブレーキ動作について、カーブ進入時を例として図２のフローチャート（タイマによるｍｓオーダーの所定時間毎に処理が実行される）及び図３のカーブ進入時自動ブレーキ制御説明図を参照しながら説明する。

なお、図３において、車両１０は、道路５４上を矢印の方向に進行する。また、道路５４は、直進路５４ｓとカーブ５４ｃとから構成され、地点Ｃは、カーブ５４ｃの開始位置であるカーブ進入口を示している。

地点Ａは、上述した、カーブ進入口の地点Ｃから第１閾値距離Ｄ１（所定距離）離れた地点であり、十分な制動距離・時間が確保される距離に設定される。

また、地点Ａと地点Ｃとの間に、上述した、自動ブレーキによる十分な制動距離・時間が確保される第２閾値距離Ｄ２（所定距離）である、自動ブレーキ制御が開始される地点Ｂが設定される。

さらに、地点Ｏは、上述したように、カーブ５４ｃが前方にあることを予告する自動ブレーキ制御の処理開始トリガＴｐが発生される地点であり、カーブ進入口から所定距離Ｄ０に設定される。

そこで、ステップＳ１において、直進路５４ｓを地点Ａに向かって走行している（図３中、ステージ１では、通常、定速で走行している。）車両１０が、カーブ５４ｃが前方にあることを予告する地点Ｏに到達したとき、ナビゲーションシステム４０のカーブ認識部４２から出力されるカーブ認識情報Ｉｃ（処理開始トリガＴｐ及びカーブ半径等）を統括制御装置２０が受領する。なお、ステップＳ１以降、車両１０の位置情報は、ナビゲーションシステム４０から常に供給される。

次に、ステップＳ２において、安全速度設定部４４は、カーブ認識情報Ｉｃに含まれる処理開始トリガＴｐに応答して、カーブ認識情報Ｉｃ中のカーブ５４ｃのカーブ半径・幅員等に応じた当該車両１０がカーブ５４ｃを余裕を持って旋回できる速度である安全速度Ｖｓｓ（カーブ５４ｃへの進入速度の最大値、すなわちカーブ進入口における地点Ｃでの進入速度の最大値）を算出し設定する（図示しないメモリに記憶する。）。安全速度Ｖｓｓは、地点Ｏを通過直後に算出され設定される。

安全速度Ｖｓｓが算出されるのと同時に、ステップＳ３において、距離閾値算出部４５は、十分な制動距離・時間が確保される地点Ｃから地点Ａまでの第１閾値距離Ｄ１及び実際に自動ブレーキ制御が開始される地点Ｃから地点Ｂまでの第２閾値距離Ｄ２を算出する。

次いで、図３中、ステージ２の、通常、定速での走行中に、ステップＳ４において、地点Ａを通過したかどうかが判定され、地点Ａを通過したとき、ステップＳ５以降のステージ３及びステージ４に係る処理を行う。

ステップＳ５において、反力制御部３６は、車速センサ５２から出力されている車速Ｖｓが前記安全速度Ｖｓｓを超過している（上回っている）かどうかを判定する（Ｖｓ＞Ｖｓｓ）。

車速Ｖｓが安全速度Ｖｓｓを超過していた場合には、地点Ａと地点Ｂの間の区間ＡＢ間を走行中、ステップＳ６において、反力付与機構３８を通じてアクセルペダル３２に第１反力（第１段階の反力）Ｆｒ１を付与する。

この第１反力Ｆｒ１の付与により運転者に、車速Ｖｓが安全速度Ｖｓｓを超過していることを気づかせ、安全速度Ｖｓｓまで減速（ステージ３参照）するように促す。運転者等の乗員に対し、図示しないスピーカにより、安全速度Ｖｓｓの超過情報の通報を行ってもよい。

ステップＳ５（ＹＥＳ又はＮＯ）、Ｓ６の処理は、車両１０が地点Ａを通過した後、車両１０が自動ブレーキ制御区間の開始地点Ｂを通過する（差しかかる）、ステップＳ７の判定が肯定的となる時点まで継続される。

地点Ｂを通過したとき、ステップＳ８において、反力制御部３６は、区間ＢＣ間でステップＳ６の区間ＡＢ間で発生させた第１反力Ｆｒ１よりも大きい第２反力（第２段階の反力）Ｆｒ２（Ｆｒ２＞Ｆｒ１）を発生させ、反力付与機構３８を通じてアクセルペダル３２に付与する。

この第２反力Ｆｒ２のアクセルペダル３２に対する付与により、運転者にアクセルペダル３２を戻すように促す。

第２反力Ｆｒ２の付与と同時に、ステップＳ９において、角度・開度設定部４７は、図４に示すように、アクセルペダル３２の全操作角度θａ（全範囲）に対してスロットル開度ＴＨを変化させる実線で示す特性１００から、アクセルペダル３２の操作角度θａに対してスロットル開度ＴＨを変化させない無効操作角度範囲θｉｎｒ（無効ストローク）を設けた一点鎖線で示す特性１０２に変更する。すなわち、アクセルペダル３２の操作角度θａに対して閾値角度θａｔｈを設け、操作角度θａが閾値角度θａｔｈ以下から０［゜］までの無効操作角度範囲θｉｎｒでは、スロットル開度ＴＨを変化させないように設定する。

なお、特性１０２において、閾値角度θａｔｈより大きい操作角度θａでは、アクセルペダル３２の操作角度θａに対してスロットル開度ＴＨを変化させる有効操作角度範囲θｖｒ（有効ストローク）となる。

無効操作角度範囲θｉｎｒを設けない通常の特性１００では、操作角度θａが０［゜］から大きくなる角度の全範囲が有効操作角度範囲である。

次に、車両１０が地点Ｂを通過して走行中、ステップＳ１０において、運転者のアクセルペダル３２を戻す操作によりアクセルペダル３２の操作角センサ３４から出力される操作角度θａが、閾値角度θａｔｈより小さくなったかどうか（θａ＜θａｔｈ）を判定し、操作角度θａが閾値角度θａｔｈより小さくなったとき、ステップＳ１１において、実質的な自動ブレーキ制御を開始し（図３中、地点Ｂ´）、車両１０を自動的に減速させる。

このとき（無効操作角度範囲θｉｎｒに入ったとき）、自動ブレーキ制御部２４から出力される図５に示す特性１０４に従う制動力指令値Ｃｂに従って、制動制御装置１６がブレーキアクチュエータ１４に対して対応する制動油圧を出力しブレーキアクチュエータ１４により車輪１２にブレーキがかけられる（制動力が付与される）ことで車両１０に制動力が付与される。

自動ブレーキの制動力指令値Ｃｂは、図５に示すように、制動力の最大値である設定制動力Ｃｂｍａｘが決定された場合に、アクセルペダル３２が有効操作角度範囲θｖｒから戻されて無効操作角度範囲θｉｎｒに入ったとき、操作角度θａが０［°］に近づくほど、設定制動力Ｃｂｍａｘに近づくように制動力を大きくするような特性１０４に設定されている（曲線でもよい）。なお、設定制動力Ｃｂｍａｘは、第２閾値距離Ｄ２、第２閾値距離Ｄ２での車速Ｖｓ、車両１０の制動力、路面状況、及びカーブ半径等に応じて自動的に決定される。路面状況は、例えば、きわめて短い時間後輪に自動ブレーキをかけたときのスリップ率等から算出することができる。

次いで、ステップＳ１１において、自動ブレーキをかけたことで車両１０の車速Ｖｓが安全速度Ｖｓｓ以下まで低下しているかどうかを判定し、低下していた場合には、自動ブレーキ制御を終了する。

なお、ステップＳ１１の自動ブレーキ制御における制動力指令値Ｃｂは、図６に示すように、アクセルペダル３２が閾値角度θａｔｈより小さくなるように戻されるときには、特性１０４の制動力指令値Ｃｂに従い制動力が増加するようにし、アクセルペダル３２を無効操作角範囲θｉｎｒ内で操作角度θａが大きくなるように踏み込まれた場合には、特性１０６に示すように、設定制動力Ｃｂｍａｘが設定制動力Ｃｂ１にオフセットして低下するように、いわゆるヒステリシス特性を持たせるようにしてもよい。

以上説明したように、上述した実施形態によれば、自動ブレーキ制御部２４は、地点Ｂ〜地点Ｃまでの区間ＢＣ間で、車両１０を安全速度Ｖｓｓに誘導するブレーキペダル２２に依存しない設定制動力Ｃｂｍａｘを自動的に決定する。また、角度・開度設定部４７は、地点Ｂにおいて、操作角度θａに対してスロットル開度ＴＨを変化させない無効操作角度範囲θｉｎｒと、この無効操作角度範囲θｉｎｒを上回る操作角度θａに応じてスロットル開度ＴＨを変化させる有効操作角度範囲θｖｒと、をアクセルペダル３２に設定する。そして、自動ブレーキ制御部２４は、設定制動力Ｃｂｍａｘを決定した場合に、アクセルペダル３２が有効操作角度範囲θｖｒから戻されて無効操作角度範囲θｉｎｒに入ったとき、操作角度θａがゼロ（０［°］）に近づくほど、設定制動力Ｃｂｍａｘに近づくように制動力を大きくする。

このような特徴１を備える自動ブレーキ装置によれば、設定制動力Ｃｂｍａｘを決定した場合に、アクセルペダル３２が有効操作角度範囲θｖｒから戻されて無効操作角度範囲θｉｎｒに入ったとき、自動ブレーキ制御を開始し、操作角度θａがゼロに近づくほど、制動力を設定制動力Ｃｂｍａｘに近づくように大きくするようにしている。

このため、自動ブレーキを作動させる場合の開始タイミングを、運転者によるアクセルペダル３２の操作（有効操作角度範囲θｖｒから無効操作角度範囲θｉｎｒに入るタイミング）により決定できる。そして、アクセルペダル３２の操作角度θａがゼロに近づくほど、制動力を設定制動力Ｃｂｍａｘに近づくように大きくするようにしているので運転者の無効操作角度範囲θｉｎｒ内でのアクセルペダル３２の操作により制動力の強弱を調整することができる。

設定制動力Ｃｂｍａｘを決定した場合に（ステップＳ９）、アクセルペダル３２の操作角度θａが有効操作角度範囲θｖｒ内にあるとき、反力制御部３６を通じてアクセルペダル３２に第２反力Ｆｒ２を付与するようにしているので、自動ブレーキをかける際に、運転者にアクセルペダル３２を戻すように促すことができる。

また、アクセルペダル３２の操作角度θａが無効操作角度範囲ｉｎｒ内にあるときは、有効操作角度範囲θｖｒにあるときより小さくなる反力を付与することで、操作感を与えている。この反力は反力付与機構３８による反力でなくとも、一般的なペダルに設けられているバネ弾性によるものでもよい。

なお、地点Ｂ´から地点Ｃまでの間に自動ブレーキ制御を行わない場合には、例えば、地点Ｂの通過時点で車両１０の車速Ｖｓが安全速度Ｖｓｓ以下であった場合には（この判断ステップを図２のステップＳ７の次に挿入してもよい。）、カーブ進入口である地点Ｃまで自動ブレーキ制御を行わないで、無効操作角度範囲θｉｎｒを設ける必要がなく、この場合には、アクセルペダル３２の操作を通常通りに機敏に行うことができる。

なお、この発明は、カーブ進入時を例として説明した上述の実施形態に限らず、車両１０からカーブ進入口の地点Ｃまでの距離を、レーダ５３から得られる前走車等の障害物までの車両１０からの相対距離に置き換えて適用する等、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０…車両 １２…車輪
１４…ブレーキアクチュエータ ２０…統括制御装置
２４…自動ブレーキ制御部 ３２…アクセルペダル
４５…距離閾値算出部 ４７…角度・開度設定部
５３…レーダ

Claims (3)

1. ブレーキペダルに依存しない設定制動力を自動的に決定する自動ブレーキ装置において、
   操作角度に対してスロットル開度を変化させない無効操作角度範囲と、この無効操作角度範囲を上回る前記操作角度に応じて前記スロットル開度を変化させる有効操作角度範囲と、をアクセルペダルに設定する角度・開度設定部と、
   前記設定制動力を決定した場合に、前記アクセルペダルが前記有効操作角度範囲から戻されて前記無効操作角度範囲に入ったとき、前記操作角度がゼロに近づくほど、前記設定制動力に近づくように制動力を大きくする自動ブレーキ制御部と、
   を有することを特徴とする自動ブレーキ装置。
2. 請求項１記載の自動ブレーキ装置において、
   前記設定制動力を決定した場合に、前記アクセルペダルの前記操作角度が前記有効操作角度範囲内にあるとき、前記アクセルペダルに反力を付与する反力付与部をさらに設ける
   ことを特徴とする自動ブレーキ装置。
3. 請求項１記載の自動ブレーキ装置において、
   前記角度・開度設定部は、
   前記設定制動力が決定されるまでは、前記操作角度に対して前記スロットル開度を変化させない前記無効操作角度範囲を設けずに、前記操作角度の全範囲で前記操作角度に応じて前記スロットル開度を変化させる
   ことを特徴とする自動ブレーキ装置。

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