WO2012169352A1 - 作業車両の周辺監視装置 - Google Patents

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WO2012169352A1
WO2012169352A1 PCT/JP2012/063134 JP2012063134W WO2012169352A1 WO 2012169352 A1 WO2012169352 A1 WO 2012169352A1 JP 2012063134 W JP2012063134 W JP 2012063134W WO 2012169352 A1 WO2012169352 A1 WO 2012169352A1
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obstacle
image
camera
work vehicle
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PCT/JP2012/063134
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光田 慎治
原田 茂
富和 田貫
栄伸 増谷
幸宏 中西
栗原 毅
大 坪根
正臣 町田
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株式会社小松製作所
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    • B60R2300/8093Details of viewing arrangements using cameras and displays, specially adapted for use in a vehicle characterised by the intended use of the viewing arrangement for obstacle warning

Definitions

  • the present invention relates to a periphery monitoring device, and more particularly to a periphery monitoring device that monitors the periphery of a work vehicle and displays a monitoring result on a display device.
  • Patent Document 1 includes an obstacle detection system, an operator interface, an interface module, and a controller connected to each other.
  • an obstacle detection system when an obstacle is detected, a dangerous obstacle is displayed on the display device, and an operator is warned.
  • Patent Document 2 discloses a device that presents the danger level of an obstacle within the operating position range of a work machine. Here, it is detected whether there is an obstacle around the work machine. If there is an obstacle, the positional relationship between the work machine main body and the obstacle is calculated, and the obstacle is further calculated from the work operation of the work machine. The contact risk level is calculated. Then, the alarm content corresponding to the degree of danger is output to a monitor or a voice output device.
  • regions corresponding to a plurality of blind spots around a vehicle are each schematically displayed as an icon on one monitor, and further, an image of one camera displaying an obstacle is displayed.
  • a blind spot area (icon) including the position where the obstacle exists is flashed (see FIG. 7 of Patent Document 1 and the description of the related specification).
  • Patent Document 1 does not mention the processing in such a case at all.
  • Patent Document 2 when there are a plurality of obstacles, all the obstacles are displayed on the monitor (see FIG. 9 of Patent Document 2 and the description related thereto). reference).
  • Patent Document 2 in the case of a working machine such as a hydraulic excavator, since the work range extends in all directions, it is necessary to display all of a plurality of obstacles on a monitor.
  • Patent Document 2 when the configuration shown in Patent Document 2 is applied to a work vehicle such as a dump truck, even objects that do not need to be recognized as obstacles are displayed on the monitor. It becomes difficult to grasp things.
  • An object of the present invention is to enable an operator to easily grasp an obstacle to be most careful when a plurality of obstacles are detected around a work vehicle.
  • a work vehicle periphery monitoring device is a device that monitors the periphery of a work vehicle and displays a monitoring result on a display device, and includes a plurality of cameras, an overhead image display means, an obstacle detection sensor, Camera image specifying means and camera image display means.
  • the plurality of cameras are attached to the work vehicle and obtain image data around the work vehicle.
  • the overhead image display means displays an overhead image around the work vehicle on the display device based on image data obtained by a plurality of cameras.
  • the plurality of obstacle detection sensors are attached to the work vehicle and detect obstacles around the work vehicle.
  • the camera image specifying means specifies one or more camera images in which the obstacle is photographed when one or more obstacles are detected by the obstacle detection sensor. When a plurality of camera images are specified by the camera image specifying means, the camera image display means displays a camera image having a high priority side by side with the overhead image on the display device according to the priority order set according to the running state.
  • camera image data around the vehicle is obtained by a plurality of cameras. Then, an overhead view image around the vehicle is created based on the plurality of camera image data and displayed on the display device.
  • a camera image in which the obstacle is photographed is specified. At this time, when a plurality of camera images are specified, a camera image with a higher priority is displayed side by side with the overhead image according to the priority set according to the running state.
  • the work vehicle periphery monitoring device is the work vehicle according to the first aspect, wherein the work vehicle has a driver's cab that is biased from the center in the vehicle width direction to either the left or right side. Then, when the obstacle detection sensor does not detect the obstacle, the camera image display means displays the camera image on the side opposite to the side where the cab is provided and the front side opposite to the overhead image on the display device.
  • the driver's cab is often arranged to be deviated from the center to either the left or right. It is very difficult for an operator of such a work vehicle to grasp the situation on the side opposite to the side where the cab is provided.
  • the front camera image on the side opposite to the side where the cab is arranged is displayed side by side with the overhead image.
  • the work vehicle periphery monitoring device is the device of the first or second aspect, wherein the overhead image display means sets a plurality of regions corresponding to each of the plurality of cameras in the overhead image, The area is displayed by being divided by a frame. And when the obstruction is detected by the obstruction detection sensor, it further includes frame emphasis display means for emphasizing the frame defining the area where the obstruction is located.
  • the overhead view image has a plurality of areas set corresponding to a plurality of cameras, and each area is partitioned by a frame. And the frame which divides the area
  • a work vehicle periphery monitoring device is the device according to any one of the first to third aspects of the present invention, which differs depending on the traveling state and the position of the obstacle when the obstacle is detected by the obstacle detection sensor.
  • Alarm means for emitting an alarm sound is further provided.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an overall configuration of a dump truck 1 including a periphery monitoring device according to an embodiment of the present invention.
  • the dump truck 1 is a self-propelled super large work vehicle used for mining work or the like.
  • the dump truck 1 mainly includes a vehicle body frame 2, a cab 3 as a cab, a vessel 4, two front wheels 5 and a rear wheel 6, respectively, and a base 7 for installing a pantograph for power feeding. . Moreover, this dump truck 1 is provided with the periphery monitoring apparatus 10 (refer FIG. 2) which monitors the circumference
  • the vehicle body frame 2 supports a power mechanism such as a diesel engine and a transmission and other auxiliary machines (not shown). Further, front wheels 5 (only the right front wheel is shown in FIG. 1) are supported on the left and right of the front part of the vehicle body frame 2, and a rear wheel 6 (only the right rear wheel is shown in FIG. 1) are supported on the left and right of the rear part.
  • the body frame 2 has a lower deck 2A on the side close to the ground, and an upper deck 2B above the lower deck 2A.
  • a movable ladder 2C is provided between the lower deck 2A and the ground
  • an oblique ladder 2D is provided between the lower deck 2A and the upper deck 2B.
  • rail-like handrails are fixed to the left and right of the front part, the side part, and a part of the rear part.
  • the cab 3 is arranged on the upper deck 2B so as to be deviated from the center in the vehicle width direction to the left side.
  • a driver's seat a shift lever, a display controller, a monitor, a handle, an accelerator pedal, a brake pedal, and the like are provided.
  • the controller, the monitor, and the shift lever constitute a part of the periphery monitoring device 10.
  • Vessel 4 is a container for loading heavy objects such as crushed stones.
  • a bottom portion on the rear side of the vessel 4 is rotatably connected to a rear end portion of the vehicle body frame 2 via a rotation pin (not shown) attached to the left and right.
  • the vessel 4 has an upright posture in which the front part is rotated upward by an actuator such as a hydraulic cylinder (not shown) to discharge the load, and the front part is positioned above the cab as shown in FIG. It can take a posture.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the periphery monitoring device 10 provided in the dump truck 1.
  • the periphery monitoring device 10 includes six cameras 11 to 16, eight radar devices 21 to 28, a vehicle body information detection unit 30, an obstacle information collection unit 32, an obstacle processing unit 33, and a cab 3 And a monitor 34 disposed in front of the driver's seat.
  • the periphery monitoring apparatus 10 includes a display controller 40 that generates an image to be displayed on the monitor 34 based on the camera image data from the cameras 11 to 16 and the data from the obstacle processing unit 33.
  • frame memories 11A to 16A for temporarily storing camera images are provided between the cameras 11 to 16 and the display controller 40, respectively.
  • an operator switch 41 provided in the cab 3 is connected to the display controller 40.
  • the operator switch 41 includes a start switch, a switch for designating a camera image to be displayed on the monitor 34 from a plurality of camera images, and the like.
  • FIG. 3 is a plan view of the dump truck 1 showing the mounting positions of the six cameras 11 to 16 and the shooting range.
  • photography range the actual camera imaging
  • the first camera 11 is disposed at the upper end of the oblique ladder 2D, and the first shooting range 11C is the front of the vehicle.
  • the second camera 12 is disposed at the right end of the front side surface of the upper deck 2B, and the second shooting range 12C is obliquely forward to the vehicle right.
  • the third camera 13 is disposed symmetrically with the second camera 12, that is, at the left end portion of the front side surface of the upper deck 2B, and the third shooting range 13C is obliquely left frontward.
  • the fourth camera 14 is arranged at the front end portion of the right side surface of the upper deck 2B, and the fourth imaging range 14C is diagonally right rearward.
  • the fifth camera 15 is arranged symmetrically with the fourth camera, that is, at the front end of the left side surface of the upper deck 2B, and the fifth imaging range 15C is diagonally left rearward.
  • the sixth camera 16 is disposed above the axle shaft connecting the two rear wheels 6 and in the vicinity of the rotation axis of the vessel 4, and the sixth imaging range 16 ⁇ / b> C is rearward.
  • each of the six cameras 11 to 16 transmits camera image data, which is an image taken by itself, to the display controller 40 via the frame memories 11A to 16A.
  • FIG. 4 is a plan view of the dump truck 1 showing the mounting positions and detection ranges of the eight radar devices 21 to 28. As shown in FIG. As for the detection range, the actual detection range of the radar device is replaced with a range on the overhead image (see FIG. 6).
  • the first radar device 21 is arranged on the lower deck 2A, and the first detection range 21R is diagonally forward left from the front of the vehicle.
  • the second radar device 22 is arranged on the left side of the first radar device 21, and the second detection range 22R is diagonally forward right from the front of the vehicle.
  • the third radar device 23 is disposed at the front end of the right side surface of the lower deck 2A, and the third detection range 23R is from the right front side to the right side.
  • the fourth radar device 24 is disposed between the lower deck 2A and the upper deck 2B on the side of the vehicle, and the fourth detection range 24R is rearward from the right side.
  • the fifth radar device 25 is disposed in the vicinity of the axle shaft that connects the two rear wheels 6, and the fifth detection range 25 ⁇ / b> R is from the right rear to the rear.
  • the sixth radar device 26 is disposed on the right side of the fifth radar device 25, and the sixth detection range 25R is obliquely left rearward from the rear.
  • the seventh radar device 27 is arranged at a symmetrical position with respect to the fourth radar device 24, and the seventh detection range 27R is on the left side from the rear.
  • the eighth radar device 28 is disposed at a symmetrical position with respect to the third radar device 23, and the eighth detection range 28R is obliquely left forward from the left side.
  • the relative position of the obstacle with respect to the dump truck 1 can be detected over almost the entire circumference of the dump truck 1 as shown in the center diagram of FIG. it can.
  • the eight radar devices 21 to 28 transmit the detected obstacle data to the obstacle processing unit 33 via the obstacle information collecting unit 32.
  • the vehicle body information detection unit 30 detects an operation position of a shift lever arranged around the driver seat in the cab 3 and a vehicle speed obtained by a vehicle speed sensor. Then, these data are transmitted to the display controller 40.
  • the obstacle information collection unit 32 collects the reception information of each radar device 21 to 28 and outputs it to the obstacle processing unit 33.
  • the obstacle processing unit 33 compares the parameter value set in advance with a threshold value and outputs obstacle information to the display controller 40.
  • the relative speed, relative angle, relative distance between the dump truck 1 and the object, and the signal intensity from the object (the intensity of the radar reflected signal) are set.
  • the object obstacle
  • the position coordinates of the object are obtained. Further, it is determined whether or not this position coordinate is within the range where an alarm should be given as an obstacle. If the position coordinates are within the alarm range, this is output to the display controller 40 as obstacle detection information.
  • the display controller 40 includes a bird's-eye view image synthesis unit 42, a camera image switching unit 43, an image display control unit 44, and a monitor image generation unit 45.
  • the overhead image synthesis unit 42 receives a plurality of camera image data from each of the six cameras 11 to 16. Then, the bird's-eye view image combining unit 42 generates a bird's-eye view image 50 around the dump truck 1 as shown on the left side of FIG. 5 by combining a plurality of camera image data. Specifically, the bird's-eye view image synthesis unit 42 generates bird's-eye view image data indicating a bird's-eye view image 50 obtained by projecting a plurality of camera images on a predetermined projection plane by performing coordinate conversion on each of the plurality of camera image data. . In FIG. 5, an overhead image is displayed on the left side of one monitor 34, and one camera image (here, a real-time image taken by the first camera 11) 52 is displayed on the right side.
  • FIG. 6 “front”, “right front”, “left front”, “right rear”, “left rear”, and “back” correspond to the imaging ranges 11C to 16C of the first to sixth cameras 11 to 16, respectively. ing.
  • the camera image switching unit 43 selects a camera image to be displayed side by side on the overhead image. Specifically, the camera image switching unit 43 is controlled by the image display control unit 44 and selects one of the plurality of camera images according to a predetermined option. Processing for selecting one of the plurality of camera images will be described later.
  • the image display control unit 44 receives information from the operator switch 41 and the vehicle body information detection unit 30 and controls the camera image switching unit 43 and the monitor image generation unit 45. In addition, the image display control unit 44 receives information from the obstacle processing unit 33 and performs control such that a frame 54 (see FIG. 5) surrounding the area where the obstacle exists in the overhead view image 50 is highlighted. Execute. The frame surrounding each area is usually displayed with a broken line. Each region is basically determined based on the shooting ranges 11C to 16C of the cameras 11 to 16, but the size and shape can be set as appropriate.
  • the monitor image generation unit 45 displays the monitor image so that the overhead image data obtained by the overhead image synthesis unit 42 and one camera image selected by the camera image switching unit 43 are displayed side by side on one monitor 34. Is generated.
  • the monitor image data generated by the monitor image generation unit 45 is output to the monitor 34.
  • Vehicle speed Speed V1--a threshold value for determining whether an image is displayed on the monitor 34 or not.
  • Priority order when obstacles are detected The priority order of cameras to be displayed on the monitor 34 when a plurality of cameras are shooting obstacles is as shown in Table 1 below. Reference numerals in parentheses indicate the shooting ranges of the cameras 11-16. “High”, “medium”, and “low” indicate the type of warning sound for the operator. “High” is a warning sound for which the on / off cycle of the sound is set to be the shortest, and to call the operator more intense attention. “Medium” is set so that the on / off cycle of the sound is longer than “High”. “Low” has the longest sound on / off period and the weakest warning.
  • step S1 various kinds of data from outside are taken. Specifically, the following data is captured.
  • step S2 it is determined whether or not the vehicle speed exceeds V1. If the vehicle speed exceeds V1, the process proceeds to step S3. In step S3, settings are made so that each image is not displayed on the monitor 34 and an alarm as a warning sound is not issued. This is to concentrate the operator on driving when traveling over a certain speed. Further, when the vehicle is traveling at a speed exceeding the vehicle speed V1 by this step S3, no warning sound is generated even when the oncoming vehicle is recognized as an obstacle.
  • step S4 If the vehicle speed is V1 or less, the process proceeds to step S4 to step S6.
  • step S4 an overhead image is generated based on each camera image data.
  • step S5 a camera image to be displayed on the monitor 34 is selected. This camera image selection process is executed based on the processes after step S6.
  • step S6 it is determined whether or not a specific camera has been selected by the operator.
  • the process proceeds from step S6 to step S10.
  • step S10 the camera designated by the operator is selected, and the process proceeds to step S11.
  • step S20 the operation position of the shift lever is determined. If the operation position of the shift lever is “forward” and the speed exceeds “0”, the process proceeds to step S21, and the second camera 12 that is photographing the right front is selected. If the operation position of the shift lever is “reverse”, the process proceeds to step S22, and the sixth camera 16 photographing the rear is selected. If it is other than the above running state, the process proceeds to step S23, and the first camera 11 photographing the front is selected. For example, when the operation position of the shift lever is the “forward” position but the speed is “0”, the first camera 11 photographing the front is selected. After these processes, the process proceeds to step S11.
  • step S11 it is determined whether an obstacle has been detected. If no obstacle is detected, the process proceeds from step S11 to step S5.
  • step S11 it is determined whether an obstacle has been detected by a plurality of radar devices.
  • step S30 it is determined whether an obstacle has been detected by a plurality of radar devices.
  • step S32 from the position data of the obstacle detected by the radar device, the camera that is photographing this obstacle is specified and selected, and the process proceeds to step S5.
  • step S30 If a plurality of obstacles are detected by a plurality of radar devices, the process proceeds from step S30 to step S33.
  • step S33 one camera with the highest priority is selected according to Table 1 for determining priority, and the process proceeds to step S5.
  • step S5 a camera image to be displayed side by side with the overhead image on the monitor 34 is selected according to the following procedure.
  • Option 1 When no obstacle is detected and the operator designates a camera, the camera image of the camera designated by the operator.
  • Option 2 If no obstacle is detected and the operator does not designate a camera, the camera image of the camera selected according to the operation position of the shift lever and the vehicle speed.
  • Option 3 If one obstacle is detected, the camera image of the camera that is shooting the obstacle.
  • Option 4 When multiple obstacles are detected in the shooting range of multiple cameras, the camera image of the camera with the highest priority according to the preset priority.
  • step S4 the bird's-eye view image obtained in step S4 and the camera image of the selected camera obtained in step S5 are generated as monitor images in step S35.
  • step S35 a frame surrounding an area where an obstacle exists among the six sections shown in FIG. 5 is highlighted.
  • step S31 the type of warning sound is set according to the running state and the position where the obstacle is detected.
  • the type of warning sound is set according to Table 1. For example, when an obstacle is detected ahead while moving forward, an on / off cycle is short and a warning sound that is harsh to the operator is set.
  • a control for generating the warning sound set in step S31 is executed.
  • the camera image on the monitor 34 is switched from the front camera image to the right front camera image. That is, the overhead image and the right front camera image are displayed side by side on the monitor 34.
  • the speed further increases and exceeds the speed V1, the overhead image and the camera image are not displayed on the monitor 34.
  • an overhead image is displayed on the left side of the monitor 34.
  • an image of a camera having the highest priority according to Table 1 among the cameras shooting each of the plurality of obstacles is displayed on the right side of the monitor 34.
  • a frame of a plurality of areas corresponding to the shooting ranges of the plurality of cameras shooting each of the plurality of obstacles is displayed with a red thick frame, blinking, and highlighted. .
  • the on / off frequency is short according to Table 1, and an alarm sound that is annoying to the operator is emitted. Thereby, the operator can know that the degree of danger due to the obstacle is large.
  • the frame of the area where the obstacle is present is highlighted in the overhead view image, and the camera image with a higher priority is displayed in accordance with the priority set according to the running state. Are displayed on the display device. Therefore, the operator can easily grasp the obstacle to be most careful.
  • the camera image in front of the side opposite to the side where the cab is provided is displayed on the monitor 34 side by side with the overhead view image. Can be easily grasped through camera images.
  • the priority order of the camera when a plurality of obstacles are detected or according to the running state is not limited to the above embodiment. What is necessary is just to set suitably according to arrangement
  • the overhead image and the camera image are displayed side by side on one monitor, but two monitors are arranged side by side, and the overhead image and the camera image are separately displayed on each monitor. It may be.
  • the periphery monitoring device of the present invention when a plurality of obstacles are detected around the work vehicle, it is possible to easily grasp the obstacle to which attention should be paid most.

Abstract

 ダンプトラックの周囲に複数の障害物が検知された場合に、もっとも注意すべき障害物をオペレータが容易に把握できるようにする。周辺監視装置は、複数のカメラ(11~16)と、複数のレーダ装置(21~28)と、障害物処理部(33)と、表示用コントローラ(40)と、を備えている。複数のカメラ(11~16)はダンプトラック周囲の画像データを得る。複数のレーダ装置(21~28)はダンプトラック周囲の障害物を検知する。障害物処理部(33)及び表示用コントローラ(40)は、複数のカメラ画像データによりダンプトラック周囲の俯瞰画像をモニタ(34)に表示するとともに、レーダ装置(21~28)によって1又は複数の障害物が検知されたとき、障害物が撮影されているカメラ画像を特定し、走行状態によって設定された優先順位にしたがって、優先順位の高いカメラ画像を俯瞰画像と並べてモニタ(34)に表示する。

Description

作業車両の周辺監視装置
 本発明は、周辺監視装置、特に、作業車両の周囲を監視して監視結果を表示装置に表示する周辺監視装置に関する。
 超大型の作業車両として、鉱山等で砕石を運搬するために用いられるダンプトラックが提供されている。この種のダンプトラックは、一般的なトラック等の車両に比較して著しく車幅が広く、また前後長が長いために、サイドミラー等によって周囲の状況をオペレータが把握することは困難である。このため、例えば特許文献1に示されるように、車両の周囲の状況を効率よく確認することができる周辺監視システムが設けられている。
 特許文献1のシステムは、障害物検知システムと、オペレータインターフェースと、インターフェースモジュールと、これらに互いに接続されたコントローラと、を備えている。このシステムでは、障害物が検知されると、表示装置に危険な障害物が表示され、オペレータに警告されるようになっている。
 また、特許文献2には、作業機の動作位置範囲内の障害物の危険度を提示する装置が示されている。ここでは、作業機械周囲に障害物が存在するか否かが検出され、障害物が存在した場合は、作業機械本体と障害物との位置関係が算出され、さらに作業機械の作業動作から障害物の接触危険度レベルが算出される。そして、危険度に応じた警報内容がモニタや音声出力装置に出力される。
US 2009/0259400A1 特開2010-198519号公報
 特許文献1のシステムでは、1つのモニタに、車両周囲の複数の死角に対応する領域がそれぞれアイコンで模式的に表示され、さらに障害物を映し出している1つのカメラの画像が表示される。そして、その障害物の存在する位置を含む死角領域(アイコン)がフラッシュされるようになっている(特許文献1の図7及びそれに関連する明細書の記載を参照)。
 しかし、車両の周囲の障害物は1つに限られるものではなく、複数の障害物が存在する場合がある。特許文献1では、このような場合の処理についてはまったく触れられていない。
 また、特許文献2の装置では、複数の障害物が存在する場合は、全部の障害物がモニタに表示されるようになっている(特許文献2の図9及びそれに関連する明細書の記載を参照)。特許文献2に示されるように、油圧ショベルのような作業機械の場合は、作業範囲が全方位にわたるので、複数の障害物のすべてをモニタに表示する必要がある。
 しかし、ダンプトラックのような作業車両に特許文献2に示されたような構成を適用すると、障害物として認識する必要のない物までがモニタに表示されることになり、本来もっとも注意すべき障害物を把握しにくくなる。
 本発明の課題は、作業車両の周囲に複数の障害物が検知された場合に、もっとも注意すべき障害物をオペレータが容易に把握できるようにすることにある。
 第1発明に係る作業車両の周辺監視装置は、作業車両の周囲を監視して監視結果を表示装置に表示する装置であって、複数のカメラと、俯瞰画像表示手段と、障害物検知センサと、カメラ画像特定手段と、カメラ画像表示手段と、を備えている。複数のカメラは、作業車両に装着され、作業車両周囲の画像データを得る。俯瞰画像表示手段は複数のカメラによって得られた画像データにより作業車両周囲の俯瞰画像を表示装置に表示する。複数の障害物検知センサは、作業車両に装着され、作業車両周囲の障害物を検知する。カメラ画像特定手段は、障害物検知センサによって1又は複数の障害物が検知されたとき、障害物が撮影されている1又は複数のカメラ画像を特定する。カメラ画像表示手段は、カメラ画像特定手段によって複数のカメラ画像が特定されたとき、走行状態によって設定された優先順位にしたがって、優先順位の高いカメラ画像を俯瞰画像と並べて表示装置に表示する。
 この装置では、複数のカメラによって車両周囲のカメラ画像データが得られる。そして、この複数のカメラ画像データに基づいて車両周囲の俯瞰画像が作成され、表示装置に表示される。一方、複数の障害物検知センサによって1又は複数の障害物が検知された場合は、障害物が撮影されているカメラ画像が特定される。このとき、複数のカメラ画像が特定されたときは、走行状態によって設定された優先順位にしたがって、優先順位の高いカメラ画像が俯瞰画像と並べて表示装置に表示される。
 ここでは、作業車両の周囲に複数の障害物が検知された場合、障害物が撮影されている複数のカメラ画像が存在することになる。このような場合は、走行状態に応じて予め設定された優先順位にしたがって、もっとも優先順位の高い1つのカメラ画像が俯瞰画像と並べて表示される。このため、オペレータはもっとも注意すべき障害物を容易に把握することができる。
 第2発明に係る作業車両の周辺監視装置は、第1発明において、作業車両は、車両幅方向の中央から左右いずれか一方側に偏って配置された運転室を有している。そして、カメラ画像表示手段は、障害物検知センサが障害物を検知していないときは運転室が設けられた側と逆側前方のカメラ画像を俯瞰画像と並べて表示装置に表示する。
 ここで、特に超大型のダンプトラック等の作業車両では、運転室は中央から左右いずれかに偏って配置される場合が多い。このような作業車両のオペレータは、運転室が設けられた側と逆側の状況を把握することが非常に困難である。
 そこで第2発明の周辺監視装置では、障害物の存在が検知されていないときは、運転室が配置された側と逆側の前方のカメラ画像を俯瞰画像と並べて表示するようにしている。
 ここでは、オペレータにとってもっとも状況を把握しにくい領域を、カメラ画像を通して容易に把握することができる。
 第3発明に係る作業車両の周辺監視装置は、第1又は第2発明の装置において、俯瞰画像表示手段は、俯瞰画像において複数のカメラのそれぞれに対応する複数の領域を設定するとともに、それぞれの領域を枠によって区画して表示するものである。そして、障害物検知センサによって障害物が検知されたとき、障害物が位置する領域を区画している枠を強調表示する枠強調表示手段をさらに備えている。
 この装置では、俯瞰画像が、複数のカメラに対応して設定された複数の領域を有しており、各領域は枠によって区画されている。そして、障害物が位置する領域を区画している枠が強調表示される。このため、障害物の位置を、より容易にかつ素早く確認することができる。
 第4発明に係る作業車両の周辺監視装置は、第1から第3発明のいずれかの装置において、障害物検知センサによって障害物が検知されたとき、走行状態及び障害物の位置に応じて異なる警報音を発する警報手段をさらに備えている。
 ここでは、障害物が検知されたとき、警報が発せられるので、容易にかつ素早く障害物の存在を確認することができる。また、走行状態及び障害物の位置によって異なる警報音が発生されるので、例えば障害物の危険度の大小に応じて異なる警報音を設定しておけば、オペレータは、警報音によって容易に危険度の大小を把握することができる。
 以上のような本発明では、作業車両の周囲に複数の障害物が検知されたとき、もっとも注意すべき障害物を容易に把握することができる。
本発明の一実施形態による周辺監視装置を備えたダンプトラックの全体構成を示す図。 ダンプトラックが有する周辺監視装置の構成を示すブロック図。 6台のカメラの装着位置と撮影範囲とを示す図。 8台のレーダ装置の装着位置と検知範囲とを示す図。 俯瞰画像とカメラ画像が表示されたモニタの表示例を示す図。 俯瞰画像において、複数のカメラに対応して区画された領域を示す図。 表示制御処理のフローチャート。
 以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、「前」「後」「左」「右」とは、運転席に着座したオペレータを基準とする用語であり、「車幅方向」は、「左右方向」と同義である。
 [ダンプトラックの全体構成]
 図1は、本発明の一実施形態による周辺監視装置を備えたダンプトラック1の全体構成を示す斜視図である。ダンプトラック1は、鉱山作業などに用いられる自走式の超大型作業車両である。
 ダンプトラック1は主に、車体フレーム2と、運転室としてのキャブ3と、ベッセル4と、それぞれ2つの前輪5及び後輪6と、給電用のパンタグラフを設置するためのベース7と、を備える。また、このダンプトラック1は、車両の周囲を監視して、その結果をモニタに表示する周辺監視装置10(図2参照)を備える。周辺監視装置10の構成及び動作については後述する。
 車体フレーム2は、図示しないディーゼルエンジンやトランスミッション等の動力機構やその他の補機類を支持している。また、車体フレーム2の前部左右に前輪5(図1では右前輪のみ図示)が支持され、後部左右に後輪6(図1では右後輪のみ図示)が支持されている。車体フレーム2は、地面に近い側にロアデッキ2Aを有し、ロアデッキ2Aの上方にアッパデッキ2Bを有している。ロアデッキ2Aと地面との間には例えば可動式ラダー2Cが設けられ、ロアデッキ2Aとアッパデッキ2Bとの間には斜めラダー2Dが設けられている。アッパデッキ2B上には、前部の左右、側部、及び後部の一部に柵状の手すりが固定されている。
 キャブ3は、アッパデッキ2B上において、車幅方向の中央から左側に偏倚して配置されている。このキャブ3内には、運転席、シフトレバー、表示用コントローラ、モニタ、ハンドル、アクセルペダル、ブレーキペダル等が設けられている。後述するように、コントローラ、モニタ及びシフトレバーは周辺監視装置10の一部を構成する。
 ベッセル4は砕石等の重量物を積載するための容器である。ベッセル4の後側の底部には、左右に取り付ける回動ピン(図示せず)を介して、車体フレーム2の後端部に回動可能に連結されている。これにより、ベッセル4は、図示しない油圧シリンダ等のアクチュエータによって、前部が上方に回動して積載物を排出する起立姿勢と、図1に示すように前部がキャブの上部に位置する積載姿勢と、を取り得る。
 [周辺監視装置10の構成]
 図2は、ダンプトラック1が備える周辺監視装置10の構成を示すブロック図である。周辺監視装置10は、6台のカメラ11~16と、8台のレーダ装置21~28と、車体情報検出部30と、障害物情報収集部32と、障害物処理部33と、キャブ3内において運転席の前方に配置されるモニタ34と、を有する。また、周辺監視装置10は、カメラ11~16からのカメラ画像データと障害物処理部33からのデータによって、モニタ34に表示すべき画像を生成する表示用コントローラ40を有している。なお、各カメラ11~16と表示用コントローラ40との間には、それぞれカメラ画像を一旦記憶するフレームメモリ11A~16Aが設けられている。さらに、キャブ3内に設けられたオペレータスイッチ41が表示用コントローラ40に接続されている。オペレータスイッチ41は、起動用のスイッチ、複数のカメラ画像からモニタ34に表示すべきカメラ画像を指定するためのスイッチ等を含む。
  <カメラ>
 6台のカメラ11~16は、ダンプトラック1の外周に装着され、ダンプトラック1の周囲の画像を取得する。図3は、6台のカメラ11~16の装着位置と撮影範囲とを示すダンプトラック1の平面図である。なお、撮影範囲については、実際のカメラ撮影範囲を俯瞰画像(図6参照)上の範囲に置き換えて示している。
 第1カメラ11は斜めラダー2Dの上端部に配置され、その第1撮影範囲11Cは車両前方である。第2カメラ12はアッパデッキ2Bの前側面右端部に配置され、その第2撮影範囲12Cは車両右斜め前方である。第3カメラ13は第2カメラ12と左右対称位置、すなわちアッパデッキ2Bの前側面左端部に配置され、その第3撮影範囲13Cは左斜め前方である。第4カメラ14はアッパデッキ2Bの右側面前端部に配置され、その第4撮影範囲14Cは右斜め後方である。第5カメラ15は第4カメラと左右対称位置、すなわちアッパデッキ2Bの左側面前端部に配置され、その第5撮影範囲15Cは左斜め後方である。第6カメラ16は2つの後輪6を連結するアクスル軸上方で、ベッセル4の回動軸付近に配置され、その第6撮影範囲16Cは後方である。
 以上の6台のカメラ11~16によれば、図3の中央の図に示すように、ダンプトラック1のほぼ全周囲の画像を取得することができる。6台のカメラ11~16のそれぞれは、自装置が撮影した画像であるカメラ画像のデータを、フレームメモリ11A~16Aを介して表示用コントローラ40に送信する。
  <レーダ装置>
 8台のレーダ装置21~28は、ダンプトラック1の外周に装着され、ダンプトラック1の周囲に存在する障害物の相対位置を検知する。図4は、8台のレーダ装置21~28の装着位置と検知範囲とを示すダンプトラック1の平面図である。なお、検知範囲については、実際のレーダ装置の検知範囲を俯瞰画像(図6参照)上の範囲に置き換えて示している。
 第1レーダ装置21はロアデッキ2A上に配置され、その第1検知範囲21Rは車両前方から左斜め前方である。第2レーダ装置22は第1レーダ装置21の左側に配置され、その第2検知範囲22Rは車両前方から右斜め前方である。第3レーダ装置23はロアデッキ2Aの右側面前端部に配置され、その第3検知範囲23Rは右斜め前方から右側方である。第4レーダ装置24は車両側方のロアデッキ2Aとアッパデッキ2Bの中間に配置され、その第4検知範囲24Rは右側方から後方である。第5レーダ装置25は2つの後輪6を連結するアクスル軸付近に配置され、その第5検知範囲25Rは右斜め後方から後方である。第6レーダ装置26は第5レーダ装置25の右側に配置され、その第6検知範囲25Rは後方から左斜め後方である。第7レーダ装置27は第4レーダ装置24と左右対称位置に配置され、その第7検知範囲27Rは後方から左側方である。第8レーダ装置28は第3レーダ装置23と左右対称位置に配置され、その第8検知範囲28Rは左側方から左斜め前方である。
 以上の8台のレーダ装置21~28によれば、図4の中央の図に示すように、ダンプトラック1のほぼ全周囲に渡って、ダンプトラック1に対する障害物の相対位置を検知することができる。8台のレーダ装置21~28は、検知した障害物のデータを、障害物情報収集部32を介して障害物処理部33に送信する。
  <車体情報検出部>
 車体情報検出部30は、キャブ3内の運転席周辺に配置されたシフトレバーの操作位置と、車速センサによって得られる車速と、を検出する。そして、これらのデータを表示用コントローラ40に送信する。
  <障害物情報収集部及び障害物処理部>
 障害物情報収集部32は、各レーダ装置21~28の受信情報を収集し、障害物処理部33に出力する。障害物処理部33は、予め設定されたパラメータの値としきい値とを比較して、障害物情報を表示用コントローラ40に対して出力する。パラメータとしては、ダンプトラック1と対象物との相対速度、相対角度、相対距離、対象物からの信号強度(レーダ反射信号の強度)が設定されている。これらのパラメータのうち、相対速度、相対角度、及び相対距離が、予め設定されているしきい値以下であり、かつ信号強度がしきい値を越えていれば、対象物(障害物)からの信号に基づいて、対象物の位置座標を求める。さらに、この位置座標が障害物として警報を行うべき範囲内の座標であるか否かを判断する。位置座標が警報範囲内である場合は、これを障害物の検知情報として表示用コントローラ40に出力する。
  <表示用コントローラ>
 表示用コントローラ40は、俯瞰画像合成部42と、カメラ画像切替部43と、画像表示制御部44と、モニタ画像生成部45と、を有している。
 俯瞰画像合成部42は、6台のカメラ11~16のそれぞれから複数のカメラ画像データを受信する。そして、俯瞰画像合成部42は、複数のカメラ画像データを合成することによって、図5の左側に示すように、ダンプトラック1の周囲の俯瞰画像50を生成する。具体的には、俯瞰画像合成部42は、複数のカメラ画像データそれぞれを座標変換することによって、複数のカメラ画像を所定の投影面上に投影させた俯瞰画像50を示す俯瞰画像データを生成する。図5では、1つのモニタ34の左側に俯瞰画像が表示され、右側には1つのカメラ画像(ここでは、前方、すなわち第1カメラ11で撮影されているリアルタイム画像)52が表示されている。
 なお、俯瞰画像50上においては、各カメラ11~16の撮影範囲11C~16Cに対応する複数の領域が区画されて表示される。区画された領域を図6に示している。図6において、「前」、「右前」、「左前」、「右後」、「左後」、「後」が、それぞれ第1~第6カメラ11~16の撮影範囲11C~16Cに対応している。
 カメラ画像切替部43は、俯瞰画像に並べて表示すべきカメラ画像を選択する。具体的には、カメラ画像切替部43は、画像表示制御部44によって制御され、複数のカメラ画像のうちの1つを、所定の選択肢にしたがって選択する。複数のカメラ画像のうちの1つを選択する処理については、後述する。
 画像表示制御部44は、オペレータスイッチ41及び車体情報検出部30からの情報を受けて、カメラ画像切替部43及びモニタ画像生成部45を制御する。また、この画像表示制御部44は、障害物処理部33からの情報を受けて、俯瞰画像50において障害物が存在する領域を囲む枠54(図5参照)が強調表示されるような制御を実行する。各領域を囲む枠は、通常は破線で表示されている。なお、各領域は、基本的には各カメラ11~16の撮影範囲11C~16Cに基づいて決定されるが、その大きさや形状については、適宜設定が可能である。
 モニタ画像生成部45は、俯瞰画像合成部42によって得られた俯瞰画像データと、カメラ画像切替部43によって選択された1つのカメラ画像とが、1つのモニタ34に並べて表示されるようにモニタ画像を生成する。このモニタ画像生成部45によって生成されたモニタ画像データはモニタ34に出力される。
 [画像表示制御]
 図7のフローチャートにしたがって、モニタ34に画像を表示する制御処理について説明する。なお、画像表示制御処理を実行するに際し、以下のデータが予め設定されて記憶部(図示せず)に格納されている。
  <予め設定されているデータ>
 車速:速度V1--モニタ34に画像を表示するか表示しないかを判定するためのしきい値。
 障害物検出時の優先順位:複数のカメラが障害物を撮影している場合の、モニタ34に表示すべきカメラの優先順位は下記表1の通りである。( )内の符号は各カメラ11~16の撮影範囲を示している。また、「高」、「中」、「低」は、オペレータに対する警告音の種類を示している。「高」は音のオン/オフの周期がもっとも短く設定されており、オペレータに対して、より強い注意を喚起するための警告音である。「中」は音のオン/オフの周期が「高」よりも長く設定されている。「低」は音のオン/オフの周期がもっとも長く、警告の程度はもっとも弱い。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
  <制御処理>
 まず、ステップS1では、外部からの各種のデータを取り込む。具体的には、以下のデータを取り込む。
 ・画像:各カメラ11~16のカメラ画像データ
 ・車体情報:シフトレバーの操作位置及び車速
 ・オペレータSW情報:オペレータスイッチ41が操作された場合の操作情報
 ・障害物情報:各レーダ装置21~28からの障害物の情報
 次にステップS2では、車速がV1を越えているか否かを判断する。車速がV1を越えている場合は、ステップS3に移行する。ステップS3では、モニタ34に各画像を表示せず、また警告音としての警報を発しないように設定する。これは、ある速度を越えて走行しているときは、オペレータを運転に集中させるためである。また、このステップS3によって、車速V1を越えて走行しているときには、対向車を障害物として認識したような場合でも、警告音は発せられない。
 車速がV1以下の場合は、ステップS4~ステップS6に移行する。ステップS4では、各カメラ画像データに基づいて俯瞰画像を生成する。また、ステップS5ではモニタ34に表示すべきカメラ画像を選択する。このカメラ画像の選択処理は、ステップS6以降の処理に基づいて実行される。
 ステップS6ではオペレータによって特定のカメラが選択されたか否かを判断する。オペレータによって特定のカメラが選択された場合は、ステップS6からステップS10に移行する。ステップS10ではオペレータによって指定されたカメラを選択し、ステップS11に移行する。
 一方、オペレータによってカメラが選択されていない場合は、ステップS6からステップS20に移行する。ステップS20ではシフトレバーの操作位置を判定する。シフトレバーの操作位置が「前進」でかつ速度が「0」を越えていれば、ステップS21に移行し、右前方を撮影している第2カメラ12を選択する。シフトレバーの操作位置が「後進」であればステップS22に移行し、後方を撮影している第6カメラ16を選択する。以上の走行状態以外であれば、ステップS23に移行し、前方を撮影している第1カメラ11を選択する。例えば、シフトレバーの操作位置が「前進」の位置であるが速度が「0」の場合は、前方を撮影している第1カメラ11を選択する。これらの処理の後、ステップS11に移行する。
 ステップS11では、障害物が検知されたか否かを判断する。障害物が検知されていない場合は、ステップS11からステップS5に移行する。
 障害物が検知された場合は、ステップS11からステップS30及びステップS31に移行する。ステップS30では、障害物が複数のレーダ装置によって検知されたか否かを判断する。障害物が1つのレーダ装置によって検知された場合は、ステップS30からステップS32に移行する。ステップS32ではレーダ装置によって検知された障害物の位置データから、この障害物を撮影しているカメラを特定して選択し、ステップS5に移行する。
 また、複数の障害物が複数のレーダ装置によって検知された場合は、ステップS30からステップS33に移行する。ステップS33では、優先順位を決定する表1にしたがって、もっとも優先順位の高い1つのカメラを選択し、ステップS5に移行する。
 以上から、ステップS5では、以下の手順にしたがって、モニタ34に俯瞰画像と並べて表示すべきカメラ画像を選択することになる。
 選択肢1:障害物が検知されておらず、オペレータがカメラを指定した場合は、オペレータが指定したカメラのカメラ画像。
 選択肢2:障害物が検知されておらず、オペレータがカメラを指定していない場合は、シフトレバーの操作位置及び車速に応じて選択されたカメラのカメラ画像。
 選択肢3:1つの障害物が検知された場合は、その障害物を撮影しているカメラのカメラ画像。
 選択肢4:複数の障害物が複数のカメラの撮影範囲で検知された場合は、予め設定されている優先順位によるもっとも優先順位の高いカメラのカメラ画像。
 以上のようにして、ステップS4で得られた俯瞰画像と、ステップS5で得られた選択されたカメラのカメラ画像とが、ステップS35においてモニタ画像として生成される。また、ステップS35では、図5に示す6つの区画のうちの、障害物が存在する領域を囲む枠が強調表示される。
 また、ステップS31では、走行状態及び障害物の検知された位置に応じて、警告音の種類が設定される。この警告音の種類は、表1に応じて設定される。例えば、前進中に前方に障害物が検知された場合は、オン/オフの周期が短く、オペレータにとって耳障りな警告音が設定される。そして、図7に示した表示制御とは別に、ステップS31で設定された警告音が発せられる制御が実行される。
 以上の制御処理によって、モニタ34においては、以下のような表示がなされる。
 (1)シフトレバーの位置に応じた表示(障害物なし)
 シフトレバーが「停止」から「前進」に操作された場合で、車速が「0」の場合は、俯瞰画像と前方のカメラ画像とがモニタ34に並べて表示される。
 前進を始めると、モニタ34のカメラ画像が前方のカメラ画像から右前方のカメラ画像に切り替えられる。すなわち、俯瞰画像と右前方のカメラ画像とがモニタ34に並べて表示される。そして、さらに速度が上がり、速度V1を越えると、モニタ34には俯瞰画像及びカメラ画像は表示されなくなる。
 シフトレバーが「後進」に操作された場合は、俯瞰画像と後方のカメラ画像とがモニタ34に表示される。
 (2)障害物検出時の表示
 1つの障害物を検知した場合は、俯瞰画像と障害物を撮影しているカメラの画像がモニタ34に並べて表示される。このとき、俯瞰画像において、障害物を撮影しているカメラの撮影範囲に対応する領域の枠が赤い太枠で表示されるとともに点滅し、強調表示される。
 また、複数の障害物を検知した場合は、モニタ34の左側には俯瞰画像が表示される。一方、モニタ34の右側には、複数の障害物のそれぞれを撮影しているカメラのうち、表1にしたがってもっとも優先順位の高いカメラの画像が表示される。このとき、俯瞰画像においては、複数の障害物のそれぞれを撮影している複数のカメラの撮影範囲に対応する複数の領域の枠が、赤い太枠で表示されるとともに点滅し、強調表示される。
 図5に示す例では、「前」、「右前」、及び「左前」の3つの領域で障害物が検知されている。これらの障害物は、前方を撮影している第1カメラ11と、右前方を撮影している第2カメラ12と、左前方を撮影している第3カメラ13とによって撮影されている。このため、俯瞰画像50においては、3つの領域を囲むそれぞれの枠54が強調表示されている。そして、モニタ34の右側には、表1にしたがって、もっとも優先順位の高い「前方」のカメラ画像、すなわち第1カメラ11のカメラ画像が表示される。
 さらに、図5の例では、前方に障害物が検知されたので、表1にしたがって、オン/オフの周波数が短く、オペレータにとって耳障りな警報音が発せられる。これにより、オペレータは、障害物による危険度が大きいことを知ることができる。
 [特徴]
 (1)ダンプトラック1の周囲に障害物を検知した場合、俯瞰画像において障害物が存在する領域を囲む枠を強調表示し、障害物を撮影しているカメラ画像を俯瞰画像に並べてモニタ34に表示するので、オペレータは障害物の存在を容易に把握することができる。
 また、複数の障害物が検知された場合は、俯瞰画像において障害物が存在する領域の枠を強調表示するとともに、走行状態によって設定された優先順位にしたがって、優先順位の高いカメラ画像が俯瞰画像と並べて表示装置に表示される。したがって、オペレータはもっとも注意すべき障害物を容易に把握することができる。
 (2)障害物が検知されていないときは、運転室が設けられた側と逆側前方のカメラ画像が俯瞰画像と並べてモニタ34に表示されるので、オペレータにとってもっとも状況を把握しにくい領域を、カメラ画像を通して容易に把握することができる。
 (3)障害物が検知されたとき、走行状態及び障害物の位置に応じて異なる警報音が発せられるので、オペレータは警報音によって容易に危険度の大小を把握することができる。
 [他の実施形態]
 本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。
 (A)複数の障害物が検知された場合、また走行状態に応じた場合のカメラの優先順位は前記実施形態に限定されるものではない。キャブの配置等に応じて適宜設定すればよい。
 (B)前記実施形態では、1つのモニタに俯瞰画像とカメラ画像とを並べて表示するようにしたが、2つのモニタを並べて配置し、それぞれのモニタに俯瞰画像とカメラ画像を別々に表示するようにしてもよい。
 本発明の周辺監視装置では、作業車両の周囲に複数の障害物が検知されたとき、もっとも注意すべき障害物を容易に把握することができる。
1 ダンプトラック
2 車体フレーム
3 キャブ
10 周辺監視装置
11~16 カメラ
21~28 レーダ装置
30 車体情報検出部
32 障害物情報収集部
33 障害物処理部
34 モニタ
40 表示用コントローラ
42 俯瞰画像合成部
43 カメラ画像切替部
44 画像表示制御部
45 モニタ画像生成部

Claims (4)

  1.  作業車両の周囲を監視して監視結果を表示装置に表示する周辺監視装置であって、
     作業車両に装着され、作業車両周囲の画像データを得るための複数のカメラと、
     前記複数のカメラによって得られた画像データにより作業車両周囲の俯瞰画像を前記表示装置に表示する俯瞰画像表示手段と、
     作業車両に装着され、作業車両周囲の障害物を検知する複数の障害物検知センサと、
     前記障害物検知センサによって1又は複数の障害物が検知されたとき、前記障害物が撮影されている1又は複数のカメラ画像を特定するカメラ画像特定手段と、
     前記カメラ画像特定手段によって複数のカメラ画像が特定されたとき、走行状態によって設定された優先順位にしたがって、優先順位の高いカメラ画像を俯瞰画像と並べて前記表示装置に表示するカメラ画像表示手段と、
    を備えた作業車両の周辺監視装置。
  2.  前記作業車両は、車両幅方向の中央から左右いずれか一方側に偏って配置された運転室を有しており、
     前記カメラ画像表示手段は、前記障害物検知センサが障害物を検知していないときは前記運転室が設けられた側と逆側前方のカメラ画像を俯瞰画像と並べて前記表示装置に表示する、
    請求項1に記載の作業車両の周辺監視装置。
  3.  前記俯瞰画像表示手段は、俯瞰画像において前記複数のカメラのそれぞれに対応する複数の領域を設定するとともに、それぞれの前記領域を枠によって区画して表示するものであり、
     前記障害物検知センサによって障害物が検知されたとき、障害物が位置する領域を区画している前記枠を強調表示する枠強調表示手段をさらに備えている、
    請求項1又は2に記載の作業車両の周辺監視装置。
  4.  前記障害物検知センサによって障害物が検知されたとき、走行状態及び障害物の位置に応じて異なる警報音を発する警報手段をさらに備えた、請求項1から3のいずれかに記載の作業車両の周辺監視装置。
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