WO2017168555A1 - ステアリング装置 - Google Patents
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Abstract
簡単且つ経済的な構成で、車両運転中の乗員による車載機器の操作を確実に制限することを可能にする。ステアリング装置(10)は、ステアリングホイール(14)と検知機構(18)とを備える。検知機構(18)は、車載機器(24)に近接する側に設けられ、運転者(H)の左手(16L)による接触を検知する第1接触センサ(18L)と、前記車載機器(24)から離間する側に設けられ、右手(16R)による接触を検知する第2接触センサ(18R)とを有する。第1接触センサ(18L)による検知範囲は、第2接触センサ(18R)による検知範囲よりも狭い領域に設定される。
Description
本発明は、ステアリングホイールと、前記ステアリングホイールの円周上の所定領域に亘って乗員の手による接触を検知する検知機構と、を備えるステアリング装置に関する。
近年、自動車において、運転者の手がステアリングホイールを把持しているか否かを識別するために、種々のシステムが採用されている。例えば、特開2008-59459号公報に開示されている車両用注意喚起システムが知られている。
この車両用注意喚起システムでは、ステアリング全周に亘って複数の接触センサ(ワイヤ等)が配置されている(段落[0054])。そして、接触センサが12時と6時の位置で絶縁体を介して絶縁されるとともに、ステアリングのL側とR側の接触をL側接触検出手段とR側接触検出手段により区分して検出している。
そこで、例えば、L側とR側の両方で接触が検知された状態では、すなわち、運転者が両手でステアリングを把持していることが推定される状態では、走行中であっても車載機器の操作を許容するシステムに、上記の車両用注意喚起システムを適用する場合がある。
その際、車両用注意喚起システムでは、絶縁体を介して絶縁されているL側接触検出手段とR側接触検出手段の間隔が狭く、且つ、L側とR側の検出領域の境目が、ステアリングの正立位置(車両が直進走行する位置)で該ステアリングの鉛直中心線上に位置している。このため、運転者が片手(一方の手)でステアリングの12時に位置する境目を把持した場合、前記ステアリングが両手で把持されていると誤認識され、前記運転者は、他方の手で車載機器を操作することが可能になるというおそれがある。
本発明は、この種の課題を解決するものであって、簡単且つ経済的な構成で、車両運転中の乗員による車載機器の操作を確実に制限することが可能なステアリング装置を提供することを目的とする。
本発明は、ステアリングホイールと、前記ステアリングホイールの円周上の所定領域に亘って乗員の手による接触を検知する検知機構と、を備えるステアリング装置に関するものである。
検知機構は、ステアリングホイールの正面視で、車載機器に近接する側に設けられ、乗員の一方の手による接触を検知する第1接触センサを有している。検知機構は、さらに車載機器から離間する側に設けられ、乗員の他方の手による接触を検知する第2接触センサを有している。そして、第1接触センサにより検知される第1検知範囲は、第2接触センサにより検知される第2検知範囲よりも狭い領域に設定されている。
また、ステアリングホイールの上半分では、第1検知範囲と第2検知範囲との境目が、該ステアリングホイールの鉛直中心線に対して車載機器に近接する側に配置されていることが好ましい。
さらに、ステアリングホイールの下半分では、第1検知範囲と第2検知範囲との境目が、該ステアリングホイールの鉛直中心線に対して車載機器に近接する側に配置されていることが好ましい。
さらにまた、ステアリングホイールには、所定領域を円周に沿って複数に分割した皮革部材が巻回されていることが好ましい。その際、皮革部材ごとに導電性塗料が塗布されて、第1接触センサ及び第2接触センサである第1タッチセンサ及び第2タッチセンサが構成されていることが好ましい。
本発明によれば、乗員(運転者)の一方の手を検知する第1検知範囲は、車載機器に近接する側に設けられ、前記乗員の他方の手を検知する第2検知範囲よりも狭い領域に設定されている。従って、第1接触センサと第2接触センサとの境目の少なくとも一方は、車載機器に近接する側で、且つ、乗員の一方の手で容易に把持できる位置に配置されることになる。
このため、乗員の一方の手のみが第1接触センサと第2接触センサとの境目を把持している状態であるにもかかわらず、検知機構により前記乗員の両手がステアリングホイールに接触していると推定される場合であっても、車載機器に近接する側の一方の手で前記境目が把持されている状態であるため、他方の手で前記車載機器を操作することは困難となる。
従って、簡単且つ経済的な構成で、運転者が両手でステアリングホイールを把持していると検知機構が誤判定して走行中に車載機器の操作が可能になったとしても、実質的に前記車載機器の操作を防止することができる。
図1及び図2に示すように、本発明の実施形態に係るステアリング装置10は、自動車等の車両12に搭載される。
ステアリング装置10は、車両12の走行方向を操作する操作部材であるステアリングホイール14と、前記ステアリングホイール14の円周上の所定領域に亘って運転者Hの両手(右手16R及び左手16L)による接触を検知する検知機構18とを備える。
ステアリングホイール14には、接触判定ECU(Electronic Control Unit)20が電気的に接続され、前記ステアリングホイール14及び前記接触判定ECU20には、操作許否判定ECU22が電気的に接続される。
接触判定ECU20及び操作許否判定ECU22は、周知のコンピュータが適用される。接触判定ECU20及び操作許否判定ECU22は、図示しない演算部、記憶部、入出力部、カウンタ・タイマ等を含む。記憶部に記憶されているプログラムを演算部が実行することで、それぞれ接触判定及び操作許否判定に必要な各種の機能実現部を構築する。機能実現部は、ハードウエアで構成することもできる。
車両12には、該車両12の基本性能(走る、曲がる、止まる)に拘わらない装置であって、乗員(運転手及び同乗者)が操作可能なナビゲーション装置、空調装置、オーディオ装置等の車載機器24が備えられる。
図3に示すように、車載機器24のタッチパネル、スイッチ、ボリューム等の入力装置26は、車両12のダッシュボード30の略中央部近傍に配置される。ステアリングホイール14は、例えば、右ハンドルであり、車両12を平面視的に見たとき、前記ステアリングホイール14の一方の側(図3中、左側)に車載機器24が配置される。ステアリングホイール14の他方の側(右側)には、フロントドア32が臨んでいる。
ステアリングホイール14は、運転者Hにより操作される。車載機器24の入力装置26は、運転者Hにより操作可能な他、同乗者によっても操作可能である。車両12の走行中に、運転者Hにより車載機器24が操作されることを規制するために、操作許否判定ECU22が設けられる。
図1及び図2に示すように、ステアリングホイール14は、環状に形成されて運転者Hが右手16R及び左手16Lで把持するためのリム部34を有する。ステアリングホイール14の正立位置(車両12が直進走行する位置)で、リム部34の左右及び下部の径方向内側とステアリングシャフトの間は、T字型の連結部36により連結される。
リム部34は、断面が複数層からなる積層構造に構成される。具体的に、リム部34は、断面の中心部から径方向外側に向かって順に、金属製の円環状の軸心(不図示)、樹脂材料による型層(不図示)、及び複数(例えば、2つ又は4つ)の皮革層38L、38Rを備える。軸心は、リム部34の骨格を構成し、連結部36内に設けられる連結部材を介してステアリングシャフトに連結されている。
皮革層38L、38Rは、それぞれ複数の皮革部材同士が隣接して型層の外周に巻回されることにより、ステアリング全周の所定領域に亘って前記皮革部材が巻回される。皮革部材ごとに、導電性塗料が塗布されて第1接触センサ(第1タッチセンサ)18L及び第2接触センサ(第2タッチセンサ)18Rが構成される。第1接触センサ18L及び第2接触センサ18Rは、検知機構18を構成する。
図3に示すように、第1接触センサ18Lは、ステアリングホイール14の正面視で、車載機器24に近接する側に設けられ、運転者Hの左手(一方の手)16Lによる接触を検知する。第2接触センサ18Rは、ステアリングホイール14の正面視で、車載機器24から離間する側に設けられ、運転者Hの右手(他方の手)16Rによる接触を検知する。
図4に示すように、第1接触センサ18Lにより検知される第1検知範囲40Lは、第2接触センサ18Rにより検知される第2検知範囲40Rよりも狭い領域に設定される。第1検知範囲40Lは、ステアリングホイール14の9時の位置(連結部36の左端部との境界部位)に相当する鉛直領域41Lを含む範囲内である。第2検知範囲40Rは、ステアリングホイール14の3時の位置(連結部36の右端部との境界部位)に相当する鉛直領域41Rを含む範囲内である。
ステアリングホイール14の上半分では、第1検知範囲40Lと第2検知範囲40Rとの上部境目42aが、前記ステアリングホイール14の鉛直中心線Vに対して車載機器24に近接する側に配置される。第1検知範囲40Lと第2検知範囲40Rとは、隣接しており、上部境目42aは、運転者Hが片手(左手16L)で同時に接触可能な程度の間隔S1だけ離間する。例えば、上部境目42aの間隔S1は、運転者Hの左手16Lの握り拳の幅寸法T(図4参照)未満の寸法に設定される(S1<T)。
ステアリングホイール14の下半分では、第1検知範囲40Lと第2検知範囲40Rとの下部境目42bが、前記ステアリングホイール14の鉛直中心線Vに対して車載機器24に近接する側に配置される。下部境目42bは、運転者Hが片手(左手16Lや右手16R)で同時に接触不可能な程度の間隔S2だけ離間する。例えば、下部境目42bの間隔S2は、好ましくは、運転者Hの左手16Lの握り拳の幅寸法Tを上回る値に設定される(S2>T)。
上部境目42a及び下部境目42bには、第1検知範囲40Lと第2検知範囲40Rとを電気的に遮断するために、絶縁処理が施される。絶縁処理は、例えば、皮革層38L、38Rに導電性塗料が塗布されない部分を設けることにより、又は前記皮革層38L、38Rに絶縁部材(絶縁材)を塗布することにより、行われる。あるいは、絶縁処理は、皮革層38L、38R間に絶縁部材を介装することにより、行われる。
第1接触センサ18L及び第2接触センサ18Rには、運転者H(人体)がステアリングホイール14を把持して接触した場合の静電容量と、前記ステアリングホイール14に非接触である場合の静電容量と、を検出可能な静電容量センサが適用される。
図2に示すように、第1接触センサ18Lと第2接触センサ18Rから出力される接触信号Slと接触信号Srは、それぞれ接触判定ECU20内の発振回路44Lと発振回路44Rに供給される。発振回路44Lと発振回路44Rの出力は、周波数検出器(発振周波数検出器)46Lと周波数検出器46Rに接続される。
周波数検出器46Lにより検出された左手用の第1接触センサ18Lに係る発振周波数flと、周波数検出器46Rにより検出された右手用の第2接触センサ18Rに係る発振周波数frとは、接触判定器48の2つの入力ポートにそれぞれ供給される。発振回路44L、44Rは、それぞれ発振器本体50と、静電容量C及びインダクタンスLからなる共振回路とを備える。
周波数カウンタである周波数検出器46L、46Rは、(1)式及び(2)式に示すように、運転者Hが左手16L及び右手16Rで検知機構18に触っていないときの共振周波数(静電容量C)である発振周波数fと、前記検知機構18に触ったときの増加した静電容量(C+C´)であるときの共振周波数である発振周波数f´とを分離して検出する。
非接触時 :f =1/2π(L×C)1/2 (1)
接触時:f´=1/2π{L×(C+C´)}1/2 (2)
(1)、(2)式において、静電容量C´は、運転者(人体)Hの静電容量である。
非接触時 :f =1/2π(L×C)1/2 (1)
接触時:f´=1/2π{L×(C+C´)}1/2 (2)
(1)、(2)式において、静電容量C´は、運転者(人体)Hの静電容量である。
周波数検出器46Lは、左手16Lが第1接触センサ18Lへ接触したときの発振周波数flを発振周波数f´として検出し、非接触のときの発振周波数flを発振周波数fとして検出する。
周波数検出器46Rは、右手16Rが第2接触センサ18Rへ接触したときの発振周波数frを発振周波数f´として検出し、非接触のときの発振周波数frを発振周波数fとして検出する。
例えば、LC共振周波数を数百kHz等に設定した場合、接触と非接触で数十kHzの周波数差(f>>f´)が得られており、接触と非接触とを十分に識別可能である。
接触判定器48は、各入力ポートに供給される発振周波数fr(非接触:f、接触:f´)及び発振周波数fl(非接触:f、接触:f´)から第1接触センサ18L及び第2接触センサ18Rへの左手16L及び右手16Rの接触、非接触を検出し、検出結果を接触判定出力Dtとして出力する。
接触判定出力Dtは、操作許否判定ECU22を構成する操作許否判定器52の入力ポートに供給される。操作許否判定器52の出力であるゲート信号Gsはゲート回路54の一方の入力ポートである制御ポートに入力される。ゲート回路54の他方の入力ポートである信号入力ポートには、車載機器24を構成する入力装置26に対して運転者Hにより操作入力された入力信号Dinが供給される。
ゲート回路54は、操作許否判定器52の出力であるゲート信号Gsの「Hレベル」(許可)が制御ポートに入力されているとき、信号入力ポートに入力されている入力信号Dinをスルーして出力する。その一方、ゲート回路54は、操作許否判定器52の出力であるゲート信号Gsの「Lレベル」(拒否)が制御ポートに入力されているとき、信号入力ポートに入力されている入力信号Dinを遮断する。
ゲート回路54の出力が車載機器24の本体部及び表示部等を含む出力装置28に供給される。なお、操作許否判定器52からディスプレイオーディオ装置等の出力装置56(表示装置とスピーカ)に警告信号(報知信号)Swarnが出力される。出力装置56は、警告装置(報知装置)として機能する。
ステアリングホイール14には、上部境目42aを跨いで第1接触センサ18Lと第2接触センサ18Rとに接続されるFET(field effect transistor)58aが接続される。ステアリングホイール14には、下部境目42bを跨いで第1接触センサ18Lと第2接触センサ18Rとに接続されるFET58bが接続される。FET58a、58bは、断線検知器60に接続されて第1接触センサ18L及び第2接触センサ18Rの断線の有無を検知する。
このように構成されるステアリング装置10の動作について、図5のフローチャートを参照して説明する。
ステップS1において、接触判定ECU20及び操作許否判定ECU22が、車両12の図示しないパワースイッチ(イグニッションスイッチ)がオン状態になったことを検出する(ステップS1中、YES)。
次いで、ステップS2に進んで、操作許否判定器52は、周波数検出器46L、46Rから、第1接触センサ18Lと第2接触センサ18Rに係る発振周波数flと発振周波数frを検出する。
ステップS3では、接触判定器48は、発振周波数flと発振周波数frの発振周波数f、f´{上記した(1)式、(2)式}を参照し、左手16Lの第1接触センサ18Lに対する接触判定、及び右手16Rの第2接触センサ18Rに対する接触判定を行う。
すなわち、検知機構18(第1接触センサ18Lと第2接触センサ18R)に対する片手接触判定又は両手接触判定を[fl、fr]の組み合わせを使って表す次のマップ(接触判定マップ)に基づいて行う。
(接触判定マップ)
[fl=f 、fr=f] →左手16L:非接触、右手16R:非接触
[fl=f 、fr=f´]→左手16L:非接触、右手16R:接触
[fl=f´、fr=f] →左手16L:接触、 右手16R:非接触
[fl=f´、fr=f´]→左手16L:接触 右手16R:接触
[fl=f´、fr=f´]→左手16L:両センサに同時接触
(接触判定マップ)
[fl=f 、fr=f] →左手16L:非接触、右手16R:非接触
[fl=f 、fr=f´]→左手16L:非接触、右手16R:接触
[fl=f´、fr=f] →左手16L:接触、 右手16R:非接触
[fl=f´、fr=f´]→左手16L:接触 右手16R:接触
[fl=f´、fr=f´]→左手16L:両センサに同時接触
上記した接触判定マップ中、上からの三つ目、四つ目及びの五つ目の態様では、左手16Lがステアリングホイール14に接触していると判定される。
五つ目の態様では、図6に示すように、運転者Hの左手16Lが、上部境目42aを跨いで第1接触センサ18Lと第2接触センサ18Rに同時に接触している状態である。その際、右手16Rは、第2接触センサ18Rに非接触であってもよい。
操作許否判定器52は、接触判定器48の接触判定出力Dtにより両手接触でなく、且つ左手接触でないと判定した際(ステップS3中、NO)、ステップS4に進んで、操作拒否処理を行う。このとき、操作許否判定器52は、ゲート回路54に「Lレベル」(拒否)のゲート信号Gsを出力する。
ゲート回路54は、操作許否判定器52から「Lレベル」(拒否)のゲート信号Gsが入力されると、車載機器24の入力装置26からの入力信号Dinを遮断する。これにより、出力装置28の応答がなされず、車載機器24は操作拒否状態(操作禁止状態)に維持される。
ステップS4の操作拒否処理後、ステップS5にて、操作許否判定器52は、出力装置56に対して警告信号(報知信号)Swarnを出力する。この警告信号(報知信号)Swarnにより、運転者Hの左手16Lがフリーである可能性がある。従って、出力装置56は、車載機器24、例えば、ナビゲーション装置を操作不能である旨等を表示乃至スピーカからの音声にて出力し、乗員に警告(報知)する。
一方、ステップS3において、接触判定器48の接触判定出力Dtにより、両手接触又は左手接触であると判定した際(ステップS3中、YES)、ステップS6に進む。ステップS6では、操作許否判定器52は、「Hレベル」(許可)のゲート信号Gsをゲート回路54に出力する。
運転者Hのステアリングホイール14に対する両手接触又は左手接触を判定した際、ゲート回路54は、入力装置26の入力信号Dinをスルーして出力装置28に出力するので、同乗者による車載機器24の操作が有効とされる。
次いで、ステップS7に進んで、パワースイッチがオフ(OFF)状態になっているか否かを判定する。パワースイッチがオフでなければ(ステップS7中、NO)、ステップS2に戻って処理が継続される一方、前記パワースイッチがオフであれば(ステップS7中、YES)、処理の終了を判定する。
この場合、本実施形態では、図3及び図4に示すように、運転者Hの左手(一方の手)16Lを検知する第1検知範囲40Lは、前記運転者Hの右手(他方の手)16Rを検知する第2検知範囲40Rよりも狭い領域に設定されている。このため、第1接触センサ18Lと第2接触センサ18Rとの上部境目42aは、運転者Hの左手16Lで容易に把持できる位置に配置されている。従って、左手16Lは、上部境目42aを跨いで第1接触センサ18Lと第2接触センサ18Rとを同時に把持する場合がある。一方、運転者Hの右手16Rは、上部境目42aから離間しており、前記上部境目42aを把持することがない。
従って、第1接触センサ18Lによる接触信号のみが得られた際、又は前記第1接触センサ18L及び第2接触センサ18Rからの接触信号が同時に得られた際、左手16Lは、ステアリングホイール14を把持していると判断される。これにより、車載機器24の入力操作を許容することができる。
一方、第1接触センサ18L及び第2接触センサ18Rによる接触信号が無い場合、又は前記第2接触センサ18Rによる接触信号のみが得られた場合、車載機器24の入力操作を制限することができる。これにより、簡単且つ経済的な構成で、車両運転中の運転者Hによる車載機器24の操作を確実に制限することが可能になる。
より具体的には、図4に示すように、ステアリングホイール14の上半分では、第1検知範囲40Lと第2検知範囲40Rとの上部境目42aが、前記ステアリングホイール14の鉛直中心線Vに対して車載機器24に近接する側に配置されている。そして、上部境目42aの間隔S1は、運転者Hの左手16Lの握り拳の幅寸法T未満の寸法に設定されている。
このため、運転者Hの左手16Lでは、第1検知範囲40Lを把持する姿勢(図3参照)と、前記第1検知範囲40L及び第2検知範囲40Rを同時に把持する姿勢(図6参照)とが、可能となる。いずれの姿勢においても、運転者Hは、右手16Rで車載機器24を操作することができないことから、助手席の乗員に前記車載機器24の操作を許容することにより、利便性の向上が容易に図られる。
一方、運転者Hの右手16Rにより、上部境目42aを跨いで第1検知範囲40L及び第2検知範囲40Rを同時に把持することは、通常、できるものではない。従って、運転者Hの両手把持状態が検知された際には、左手16Lがフリーでないと見なすことができる。これにより、運転者Hが、走行中に車載機器24を操作できる状態になることを、可及的に抑制することが可能になる。
さらに、ステアリングホイール14の下半分では、第1検知範囲40Lと第2検知範囲40Rとの下部境目42bが、該ステアリングホイール14の鉛直中心線Vに対して車載機器24に近接する側に配置されている。そして、下部境目42bの間隔S2は、運転者Hの左手16Lの握り拳の幅寸法Tを上回る値に設定されている。
このため、運転者Hは、下部境目42bを挟んで右手16Rのみにより、第1検知範囲40L及び第2検知範囲40Rを同時に把持することができない。従って、左手16Lがフリーであるのに、前記左手16Lがステアリングホイール14を把持していると誤認することを確実に阻止することが可能になる。
さらにまた、ステアリングホイール14の外周には、複数に分割された皮革部材が隣接して所定領域に亘って巻回され、皮革層38L、38Rが形成されている。その際、皮革層38L、38Rごとに、導電性塗料が塗布されており、第1接触センサ18L及び第2接触センサ18Rである第1タッチセンサ及び第2タッチセンサが構成されている。しかも、皮革層38L、38R同士の間には、絶縁処理が施されている。これにより、簡単な構成で、上部境目42aの間隔S1は、左手16Lの握り拳の幅寸法T未満の寸法、すなわち、狭小な寸法に設定することができる。
なお、本実施形態では、ステアリングホイール14が右ハンドルである構成を採用しているが、これに限定されるものではなく、前記ステアリングホイール14は、左ハンドルであってもよい。
その際には、運転者Hの一方の手は、右手16Rであり、前記運転者Hの他方の手は、左手16Lであり、前記右手16Rによる接触を検知する第2接触センサ18Rは、第1接触センサ18Rとなる。一方、左手16Lによる接触を検知する第1接触センサ18Lは、第2接触センサ18Lとなる。第1接触センサ18Rにより検知される検知範囲は、第2接触センサ18Lにより検知される検知範囲よりも狭い領域に設定され、図4中、二点鎖線で示すように、上部境目42cが右手16Rで把持可能な位置に設定される。これにより、ステアリングホイール14は、右ハンドルの場合と左ハンドルの場合とで、同様の効果が得られる。
また、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変更が可能なことは言うまでもない。
Claims (4)
- ステアリングホイール(14)と、
前記ステアリングホイール(14)の円周上の所定領域に亘って乗員の手による接触を検知する検知機構(18)と、
を備えるステアリング装置(10)であって、
前記検知機構(18)は、前記ステアリングホイール(14)の正面視で、車載機器(24)に近接する側に設けられ、前記乗員の一方の手(16L)による接触を検知する第1接触センサ(18L)と、
前記車載機器(24)から離間する側に設けられ、前記乗員の他方の手(16R)による接触を検知する第2接触センサ(18R)と、
を有し、
前記第1接触センサ(18L)により検知される第1検知範囲(40L)は、前記第2接触センサ(18R)により検知される第2検知範囲(40R)よりも狭い領域に設定されていることを特徴とするステアリング装置(10)。 - 請求項1記載のステアリング装置(10)であって、前記ステアリングホイール(14)の上半分では、前記第1検知範囲(40L)と前記第2検知範囲(40R)との境目(42a)が、該ステアリングホイール(14)の鉛直中心線(V)に対して前記車載機器(24)に近接する側に配置されていることを特徴とするステアリング装置(10)。
- 請求項1又は2記載のステアリング装置(10)であって、前記ステアリングホイール(14)の下半分では、前記第1検知範囲(40L)と前記第2検知範囲(40R)との境目(42b)が、該ステアリングホイール(14)の鉛直中心線(V)に対して前記車載機器(24)に近接する側に配置されていることを特徴とするステアリング装置(10)。
- 請求項1~3のいずれか1項に記載のステアリング装置(10)であって、前記ステアリングホイール(14)には、前記所定領域を前記円周に沿って複数に分割した皮革部材(38L、38R)が巻回されており、
前記皮革部材(38L、38R)ごとに導電性塗料が塗布されて、前記第1接触センサ(18L)及び前記第2接触センサ(18R)である第1タッチセンサ及び第2タッチセンサが構成されていることを特徴とするステアリング装置(10)。
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121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
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122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
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