JP5783155B2 - 表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、例えば、HUD(ヘッドアップディスプレイ)を用いて、障害物や交差点をドライバに知らせる表示装置に関する。
従来、車両のウインドシールドやコンバイナに光を投射し、警告表示等の表示画像をドライバが視認できるように表示するHUDが知られている(特許文献1参照)。上記HUDの活用例として、自車両に接近する障害物の情報を取得し、ドライバの目線において、障害物に表示画像を重畳表示する技術が知られている(特許文献2参照)。
特開2012−93506号公報 特開2009−196630号公報
HUDによって障害物と表示画像とを重畳表示する場合、以下の課題が存在する。
(課題1)HUDの表示画像は、ドライバの顔位置から前方約2m先に虚像として表示されるため、障害物までの距離感を得にくい。
(課題2)表示画像が大きいと、遠くの障害物(ドライバの目には小さく見える障害物)を表示画像が隠してしまう。一方、表示画像が小さいと、その表示画像をドライバが判読することが困難になる。
本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、上記の課題のうちの少なくとも一部を解決することをその一側面とする。
本発明の第1の局面に係る表示装置は、画像を表示する光を、ウインドシールド又はコンバイナにて反射させ、ドライバの目に出力し、車両前方に画像を虚像として表示する虚像表示手段と、障害物又は交差点を検知する検知手段と、虚像表示手段の表示可能エリアのうち、障害物又は交差点よりも下側に画像を表示してから、画像の少なくとも幅を縮小させながら、画像を障害物又は交差点に対応する位置まで移動させる画像制御手段と、車両の速度を検出する車両速度検出手段(9)と、を備え、前記画像制御手段は、前記車両の速度が高いほど、前記画像の移動速度を高くすることを特徴とする。
本発明の表示装置における画像の表示態様によれば、ドライバは、障害物又は交差点までの距離感を得ることができる
表示装置1の構成を表すブロック図である。 表示装置1が実行する障害物に関する第1の表示処理を表すフローチャートである。 表示装置1が実行する障害物に関する第2の表示処理を表すフローチャートである。 表示装置1が実行する交差点に関する表示処理を表すフローチャートである。 A〜Dは、第1の補助表示の態様を表す説明図である。 A〜Bは、第2の補助表示の態様を表す説明図である。 A〜Dは、第3の補助表示の態様を表す説明図である。 A〜Cは、第4の補助表示の態様を表す説明図である。 第5の補助表示の態様を表す説明図である。 表示装置1の構成を表すブロック図である。
本発明の実施形態を説明する。
<第1の実施形態>
1.表示装置1の構成
表示装置1の構成を図1に基づいて説明する。表示装置1は、車両101に搭載される装置であって、前方撮影用カメラ3、前方測定回路5、障害物予測回路7、走行状態測定回路9、車外情報受送信回路11、無線機13、ナビゲーションシステム15、虚像出力回路17、HUD(ヘッドアップディスプレイ)19、及びドライバ撮影用カメラ21を備えている。
このうち、前方測定回路5、障害物予測回路7、走行状態測定回路9、車外情報受送信回路11、及び虚像出力回路17は周知のコンピュータにより構成される。
前方撮影用カメラ3は、車両101の前端部に取り付けられており、車両101の前方を撮影可能である。前方測定回路5は、前方撮影用カメラ3で撮影した複数の画像から、車両101の前方にある障害物の位置及び大きさを計測する。また、前方測定回路5は、前方撮影用カメラ3で撮影した画像から、車両101の前方の道路の形状及び色(路面の色)を認識する。
障害物予測回路7は、障害物の位置の経時的な変化量と、走行状態測定回路9で検出する車両101の位置の経時的な変化量とから、数秒先までの障害物の位置(車両101から障害物までの距離)を予測し、障害(障害物の車両101への接触)の可能性を判断する。
走行状態測定回路9は、車両101の位置及び速度を検出する。車外情報受送信回路11は、無線機13を用いて、車外のサービスセンター103から、障害物(他の車両、バイク、自転車、歩行者等)の存在と移動状態(位置、方向、速度)の情報を得る。
ナビゲーションシステム15は、周知のGPSを利用し、車両101の位置情報及び周囲の交差点等の位置情報を取得する。また、ナビゲーションシステム15は、車両101の目的地を入力すると、その目的地までの経路を設定し、案内を実行する。
虚像出力回路17は、画像データをHUD19に出力する。HUD19は、画像を表示する光を、車両101のフロントガラス(ウインドシールド)105に向けて出射する。画像を表示する光は、フロントガラス105で反射してドライバ107の視点109に入る。その結果、ドライバ107から見ると、車両101の前方に、虚像出力回路17が出力する画像の虚像111が表示される。虚像出力回路17は、画像データを変化させることで、ドライバ107から見て、画像が移動したり、画像の大きさや形状が変化したり、画像の色や輝度が変化したりするようにできる。
なお、HUD19は、虚像表示手段の一実施形態である。前方撮影用カメラ3、前方測定回路5、車外情報受送信回路11、及び無線機13は検知手段の一実施形態である。虚像出力回路17は、画像制御手段及び間隔設定手段の一実施形態である。前方測定回路5は、道路認識手段の一実施形態である。走行状態測定回路9は、車両速度検出手段の一実施形態である。前方測定回路5は、路面色検出手段の一実施形態である。障害物予測回路7は、距離推測手段の一実施形態である。
2.表示装置1が実行する処理
(2−1)障害物に関する第1の表示処理
図2のフローチャートに基づき、表示装置1が実行する障害物に関する第1の表示処理を説明する。この処理は、車両101の走行中、所定時間ごとに繰り返し実行される。
ステップ10では、ナビゲーションシステム15を用いて、車両101が交差点付近に位置するか否かを判断する。交差点付近に位置する場合はステップ20に進み、交差点付近ではない場合は再度ステップ10の処理を行う。
ステップ20では、車外情報受送信回路11及び無線機13を用いて、サービスセンター103から、無線通信により、障害物に関する情報(障害物の有無、種類(例えば自動車、バイク、自転車、歩行者等)、位置、移動状態(方向、速度))を取得する。
ステップ30では、前記ステップ20で取得した情報に基づき、障害物予測回路7を用いて、車両101の前方に障害物が存在するか否かを判断する。障害物が存在する場合はステップ40に進み、障害物が存在しない場合は本処理を終了する。
ステップ40では、障害物予測回路7を用いて、前記ステップ20、30において存在を確認した障害物による障害の可能性を判断する。具体的には、以下のようにする。まず、障害物の位置の経時的な変化量と、車両101の位置の経時的な変化量とから、数秒先までの障害物の位置を予測する。数秒先までの障害物の位置が車両101に近ければ障害の可能性があると判断し、数秒先までの障害物の位置が車両101から十分離れていれば、障害の可能性はないと判断する。障害の可能性があると判断した場合はステップ50に進み、障害の可能性がないと判断した場合は本処理を終了する。
ステップ50では、虚像出力回路17を用いて、カーソル(画像の一実施形態)の表示位置を計算する。カーソルの表示位置は、ドライバ107から見て、前記ステップ40にて障害の可能性があると判断した障害物の近傍、又は障害物とカーソルの一部又は全部が重なる位置である。
ステップ60では補助表示を行う。補助表示については後述する。
ステップ70では、前記ステップ50で計算した位置にカーソルを表示する。
(2−2)障害物に関する第2の表示処理
図3のフローチャートに基づき、表示装置1が実行する障害物に関する第2の表示処理を説明する。この処理は、車両101の走行中、所定時間ごとに繰り返し実行される。
ステップ110では、前方撮影用カメラ3を用いて、車両101の前方を撮影した画像を取得する。
ステップ120では、前記ステップ110で取得した画像に対し周知の画像認識処理を実行し、道路及び歩道で構成される面上に存在する立体物を障害物として認識する。このとき、障害物の位置、大きさ等の情報も取得する。また、車両101の前方の道路の形状、及びその色も認識する。
ステップ130では、前記ステップ120において障害物を認識できたか否かを判断する。障害物を認識できた場合はステップ140に進み、認識できなかった場合は本処理を終了する。
ステップ140では、障害物予測回路7を用いて、前記ステップ110〜130において存在を確認した障害物による障害の可能性を判断する。具体的には、以下のようにする。まず、障害物の位置の経時的な変化量と、車両101の位置の経時的な変化量とから、数秒先までの障害物の位置を予測する。数秒先までの障害物の位置が車両101に近ければ障害の可能性があると判断し、数秒先までの障害物の位置が車両101から十分離れていれば、障害の可能性はないと判断する。障害の可能性があると判断した場合はステップ150に進み、障害の可能性がないと判断した場合は本処理を終了する。
ステップ150では、虚像出力回路17を用いて、カーソル(画像の一実施形態)の表示位置を計算する。カーソルの表示位置は、ドライバ107から見て、前記ステップ140にて障害の可能性があると判断した障害物の近傍、又は障害物とカーソルの一部又は全部が重なる位置である。
ステップ160では補助表示を行う。補助表示については後述する。
ステップ170では、前記ステップ50で計算した位置にカーソルを表示する。
(2−3)交差点に関する表示処理
図4のフローチャートに基づき、表示装置1が実行する交差点に関する表示処理を説明する。この処理は、車両101の走行中、所定時間ごとに繰り返し実行される。
ステップ210では、ナビゲーションシステム15を用いて、車両101の位置が、右左折する予定の交差点の手前○○m以内であるか否かを判断する。車両101の位置が上記のものであればステップ220に進み、上記のものでなければ再度ステップ210の処理を実行する。
ステップ220では、虚像出力回路17を用いて、アイコン(画像の一実施形態)の表示位置を計算する。アイコンの表示位置は、ドライバ107から見て、前記210における「右左折する予定の交差点」の近傍、又はそれとアイコンの一部又は全部が重なる位置である。
ステップ230では補助表示を行う。補助表示については後述する。
ステップ240では、前記ステップ220で計算した位置にアイコンを表示する。
(2−4)補助表示について
上述した障害物に関する第1の表示処理、障害物に関する第2の表示処理、及び交差点に関する表示処理における補助表示には、図5A〜Dに示す第1の補助表示、図6A〜Bに示す第2の補助表示、図7A〜Dに示す第3の補助表示、図8A〜Cに示す第4の補助表示、及び図9に示す第5の補助表示がある。障害物に関する第1の表示処理、障害物に関する第2の表示処理、及び交差点に関する表示処理において、それぞれ、第1〜第5の補助表示のうちのいずれかを実行することができる。
なお、どの補助表示を実行するかは、予め設定されていてもよいし、ドライバが選択できるようにしてもよい。予め設定されている場合は、例えば、表示装置1が、障害物や交差点の種類に応じて、表示する補助表示を選択することができる。
まず、第1の補助表示を説明する。図5A〜Dは、それぞれ、ドライバ107の視点109から見た、車両101の前方の風景を表す。図5A〜Dで表される領域のうち、インストルメンタルパネル22よりも上側の部分は、フロントガラス105の領域であり、同時に、HUD19によって虚像111を表示可能な表示可能エリア23である。
図5Aは補助表示を行う前の状態を表す。補助表示の初期において、図5Bに示すように、水平方向に延びる線分の画像25を、トラック(障害物)113よりも下側であって、表示可能エリア23の下半分内に表示する。画像25は、HUD19により表示された画像である。画像25の色は、背景である道路の色に応じて設定される。すなわち、画像25の色は、前方測定回路5で認識した道路の色とは異なる色であって、道路と見分けやすい色とされる。
画像25は、時間の経過とともに、図5C、図5Dに示すように、幅を縮小させながら、上方向に移動してゆき、トラック113の直下まで移動する。画像25の移動経路は、車両101の前方の道路に沿った経路である。画像25の移動速度は、画像25が上方にゆくほど小さくなる。
また、画像25の移動速度は、車両101の車速に応じて変化する(例えば、車速が高いほど画像25の移動速度が高くなる)。画像25がトラック113の直下に到達し、移動が終了したとき、画像25の輝度はそれまでより向上する。なお、移動が終了した後の画像25が、前記ステップ70、170、240で表示されるカーソル又はアイコンである。
次に、第2の補助表示を説明する。図6A〜Bは、それぞれ、ドライバ107の視点109から見た、車両101の前方の風景を表す。図6A〜Bで表される領域のうち、インストルメンタルパネル22よりも上側の部分は、フロントガラス105の領域であり、同時に、HUD19によって虚像111を表示可能な表示可能エリア23である。
補助表示の初期において、図6Aに示すように、矩形のアイコンの画像27を、前方の交差点よりも下側であって、表示可能エリア23の下半分内に表示する。画像27は、HUD19により表示された画像である。画像27の色は、背景である道路の色に応じて設定される。すなわち、画像27の色は、前方測定回路5で認識した道路の色とは異なる色であって、道路と見分けやすい色とされる。
画像27は、時間の経過とともに、図6B示すように、上方向に移動してゆき、交差点の直下まで移動する。移動速度は、画像27が上方にゆくほど小さくなる。また、画像27の移動速度は、車両101の車速に応じて変化する(例えば、車速が高いほど画像27の移動速度が高くなる)。画像27の移動経路は、車両101の前方の道路に沿った経路である。
画像27の横方向及び縦方向の長さは、移動するにつれて徐々に小さくなる。ただし、画像27の大きさには一定の下限値が設定されており、その下限値よりは小さくならないようにされている。画像27の大きさが下限値に達すると、画像27がさらに上方に移動しても、画像27の大きさは一定となる。
また、画像27は、移動するにつれて変形の程度が増すように、徐々に変形する。その変形は、あたかも、道路上にある矩形板状の物体が、向きを変えることなく、車両101の近傍から遠方に移動したときにおける見た目上の変形と同じである。画像27が交差点の直下に到達し、移動が終了したとき、画像27の輝度はそれまでより向上する。なお、移動が終了した後の画像27が、前記ステップ70、170、240で表示されるカーソル又はアイコンである。
次に、第3の補助表示を説明する。図7A〜Dは、それぞれ、ドライバ107の視点109から見た、車両101の前方の風景を表す。図7A〜Dで表される領域のうち、インストルメンタルパネル22よりも上側の部分は、フロントガラス105の領域であり、同時に、HUD19によって虚像111を表示可能な表示可能エリア23である。
図7Aは、補助表示を行う前の状態を表す。補助表示の初期において、図7Bに示すように、球状の画像29を、投げられた物体の軌跡を表現した軌跡(放物線)31に沿って移動させる。画像29は、HUD19により表示された画像である。画像29の移動速度は、車両101の車速に応じて変化する(例えば、車速が高いほど画像29の移動速度が高くなる)。
この軌跡31の始点31Aは、軌跡31における車両101側にあり、表示可能エリア23の下半分内にある。また、軌跡31の終点31Bは、始点31Aよりも上側であり、見かけ上、始点31Aよりも遠方に見える位置である。終点31Bは、後にアイコン33及び波紋の画像35を表示する位置よりも上方である。画像29の色は、背景である道路の色に応じて設定される。すなわち、画像29の色は、前方測定回路5で認識した道路の色とは異なる色であって、道路と見分けやすい色とされる。
画像29が始点31Aから出発して終点31Bに達すると、図7Cに示すように、画像29は消失し、アイコン33及び波紋の画像35が表示される。波紋の画像35は、アイコン33で表す障害物又は交差点が車両101から遠いほど、小さく表示される。
アイコン33は、障害物又は交差点に対応する位置(障害物と重なる位置、又は障害物の近傍)に表示される。また、アイコン33は、軌跡31を終点31B側に延長した延長線上にある。ただし、画像29は、アイコン33の位置に達する前に消失する。なお、アイコン33が、前記ステップ70、170、240で表示されるカーソル又はアイコンである。
波紋の画像35も、軌跡31を終点31B側に延長した延長線上にあり、アイコン33よりもさらに下にある。波紋の画像35は、軌跡31を描くように投げられた画像29が水面に落下して発生した波紋であるかのように表示される。
図7Dは、補助表示が終了し、さらに、カーソル又はアイコンの表示も終了した状態を表す。
次に、第4の補助表示を説明する。補助表示の初期において、図8Aに示すように、互いに離間した複数の画像要素37から成るミスト状の画像39が、HUD19によって、虚像111を表示可能な表示可能エリアに表示される。画像39は、3次元空間に上下左右均等間隔に配置された同じサイズの複数の物体を2次元において表現したものである。
画像39は、歩行者(障害物)115を含む領域に表示される。画像39の領域に含まれる歩行者115と車両101との距離が大きいほど、その画像39を構成する複数の画像要素37の離間間隔(任意の画素要素37と、それに隣接する画素要素37との距離)は小さい。その結果、画像39の大きさは、歩行者115と車両101との距離が大きいほど、小さい。
画像39の色は、背景である道路の色に応じて設定される。すなわち、画像39の色は、前方測定回路5で認識した道路の色とは異なる色であって、道路と見分けやすい色とされる。
補助表示が始まってからの時間の経過とともに、図8Bに示すように、複数の画素要素37の間隔は縮小してゆき、やがて、図8Cに示すように、一体の画像41となる。一体の画像41の輝度は、画像39の輝度よりも高い。なお、この一体の画像41が、前記ステップ70、170、240で表示されるカーソル又はアイコンである。
次に、第5の補助表示を説明する、補助表示において、図9に示すように、歩行者115の下側に画像43が表示される。画像43は、HUD19により表示された画像である。この画像43は、水平方向において振動(水平方向に繰り返し往復移動)する。その振動の振幅は、画像43と車両101との距離が大きいほど、小さい。また、画像43の大きさは、画像43と車両101との距離が大きいほど、小さい。
画像43の色は、背景である道路の色に応じて設定される。すなわち、画像43の色は、前方測定回路5で認識した道路の色とは異なる色であって、道路と見分けやすい色とされる。
なお、上記では、第1、第3〜第5の補助表示を、障害物を示すために用いたが、交差点を示すために用いてもよい。また、上記では、第2の補助表示を、交差点を示すために用いたが、障害物を示すために用いてもよい。
3.表示装置1が奏する効果
(3−1)表示装置1は、障害物や交差点に関してアイコンやカーソルを表示するとき、第1〜第5の補助表示のいずれかを行うことができる。そのため、ドライバ107は、障害物又は交差点までの距離感を得ることができる。
(3−2)表示装置1は、障害物や交差点に関してアイコンやカーソルを表示するとき、第4の補助表示を行うことができる。この第4の補助表示における画像39は、障害物や交差点を隠してしまうことがない。
(3−3)第1、第2の補助表示において、画像25、27の移動速度は、上方にゆくほど(見かけ上、遠方にゆくほど)小さくなる。そのため、ドライバ107は、障害物又は交差点までの距離感を一層よく得ることができる。
(3−4)第1、第2の補助表示において、画像25、27は、ドライバ107から見て、道路に沿って移動する。そのため、画像25、27が見やすくなるとともに、ドライバ107は、障害物又は交差点までの距離感を一層よく得ることができる。
(3−5)第1、第2の補助表示において、画像25、27の輝度は、障害物又は交差点の直下に来たとき、それまでより高くなる。そのため、ドライバ107は、障害物又は交差点を一層容易に認識することができる。
(3−6)第1、第2の補助表示において、画像25、27の移動速度は、車両101の車速に応じて変化する。そのため、車速に応じた適切な表示を行うことができる。
(3−7)第1〜第5の補助表示において、画像25、27、29、39、43の色は、道路の色とは異なる色となる。そのため、ドライバ107が画像25、27、29、39、43を認識しやすくなる。
(3−8)第2の補助表示において、画像27は、上方に移動するにつれて小さくなるが、一定の下限値よりも小さくなることはない。そのため、ドライバ107が画像27を認識しにくくなってしまうようなことがない。
<第2の実施形態>
本実施形態における表示装置1の構成及び作用効果は基本的には前記第1の実施形態と同様である。ただし、本実施形態においては、図10に示すように、前方撮影用カメラ3が車両101の車室内であって、ドライバ107の頭部付近となる位置に取り付けられている。
尚、本発明は前記実施の形態になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
例えば、HUD19は、画像を表示する光をコンバイナにて反射させるものであってもよい。
また、画像25、27、29の移動速度は適宜設定することができる。例えば、画像25、27、29の移動速度は、表示可能エリア23のいずれにおいても一定であってもよい。また、画像25、27、29の移動速度は、車両101の速度や、障害物及び交差点までの距離に依存しなくてもよい。
また、画像25、27の移動経路は、適宜設定することができ、例えば、車両101の道路に沿わない経路であってもよい。
また、画像25、27、29、39、43の輝度は適宜設定することができる。例えば、常に一定の輝度であってもよい。
また、画像25、27、29、39、43の色は適宜設定することができ、例えば、道路の色に関係なく設定される色であってもよい。
また、画像25、27、29、39、41、43の大きさ及び形状は適宜設定することができる。
また、障害物に関する第1の表示処理、障害物に関する第2の表示処理、及び交差点に関する表示処理において、アイコンやカーソルを表示せず、補助表示のみを行ってもよい。
また、軌跡31は、放物線以外の曲線、又は直線であってもよい。
また、画像43の振動方向は水平方向には限定されず、垂直方向、又は斜め方向であってもよい。
また、ドライバ撮影用カメラ21により、ドライバ107の視点109を含む顔画像(ドライバ画像)を取得し、そのドライバ画像に基づき視点109の位置を検出し、画像25、27、29、39、41、43の表示位置を、視点109の位置に応じて変化させることができる。
また、画像25、27、29、39、41の表示を重畳させるために、走行状態測定回路9によって、車両101の加減速、縦横のゆれ、進行方向の変化等を検出し、車両101の挙動を考慮して画像25、27、29、39、41、43の表示位置を決定することができる。
1・・・表示装置、3・・・前方撮影用カメラ、5・・・前方測定回路、
7・・・障害物予測回路、9・・・走行状態測定回路、11・・・車外情報受送信回路、
13・・・無線機、15・・・ナビゲーションシステム、17・・・虚像出力回路、
21・・・ドライバ撮影用カメラ、22・・・インストルメンタルパネル、
23・・・表示可能エリア、25、27、29、35、39、41、43・・・画像、
31・・・軌跡、31A・・・始点、31B・・・終点、33・・・アイコン、
37・・・画像要素、101・・・車両、103・・・サービスセンター、
105・・・フロントガラス、107・・・ドライバ、109・・・視点、
111・・・虚像、113・・・トラック、115・・・歩行者

Claims (8)

  1. 画像を表示する光を、ウインドシールド(105)又はコンバイナにて反射させ、ドライバ(107)の目に出力し、車両(101)前方に前記画像を虚像(111)として表示する虚像表示手段(19)と、
    障害物(113、115)又は交差点を検知する検知手段(3、5、11、13)と、
    前記虚像表示手段の表示可能エリア(23)のうち、前記障害物又は前記交差点よりも下側に前記画像を表示してから、前記画像の少なくとも幅を縮小させながら、前記画像を前記障害物又は前記交差点に対応する位置まで移動させる画像制御手段(17)と、
    車両の速度を検出する車両速度検出手段(9)と、
    を備え
    前記画像制御手段は、前記車両の速度が高いほど、前記画像の移動速度を高くすることを特徴とする表示装置(1)。
  2. 前記画像は水平方向に延びる線分(25)であり、
    前記画像制御手段は、前記線分を移動させるとき、前記線分の長さを縮小させることを特徴とする請求項1記載の表示装置。
  3. 前記画像(27)は略矩形の形状を有し、
    前記画像制御手段は、前記画像が移動するにつれて変形の程度が増すように、前記画像を変形させることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
  4. 前記画像の移動速度は、前記表示可能エリアの上方にゆくほど小さいことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の表示装置。
  5. 前記車両前方の道路を認識する道路認識手段(5)を備え、
    前記画像制御手段は、ドライバの目から見て、前記画像を前記道路に沿って移動させることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の表示装置。
  6. 前記画像制御手段は、前記画像が前記障害物又は前記交差点に対応する位置に来たとき、前記画像の輝度を高めることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の表示装置。
  7. 車両前方の路面の色を検出する路面色検出手段(5)を備え、
    前記画像制御手段は、前記路面の色に応じて前記画像の色を変化させることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の表示装置。
  8. 前記画像制御手段は、前記画像の大きさを、所定の下限値以上の範囲内で、前記障害物又は前記交差点に近づくほど小さくすることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の表示装置。
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