WO2017169021A1 - 車両用走行制御装置 - Google Patents

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WO2017169021A1
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児島 隆生
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日立オートモティブシステムズ株式会社
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    • G06V20/588Recognition of the road, e.g. of lane markings; Recognition of the vehicle driving pattern in relation to the road

Definitions

  • the present invention relates to a vehicular travel control device having a function of travel control so as to follow a set route.
  • Patent Literature 1 discloses a technique for generating a safe travel plan according to a travel environment around a vehicle.
  • Patent Document 1 generates a reference route based on map information. That is, while the conventional vehicle control uses a map, if the map and the actual environment are different due to a delay in updating the map, there is a possibility that it is not possible to travel appropriately according to the actual environment.
  • an object of the present invention is to provide a travel control device capable of generating an appropriate travel route according to the travel environment even when the map information is different from the actual environment.
  • the vehicle travel control device of the present invention includes, for example, travel route calculation means for calculating the travel route of the host vehicle based on the acquired map information, and travel for detecting the travel environment around the host vehicle.
  • An environment recognition means for recognizing an environment in which the travel route and the travel environment.
  • the means includes correction means for correcting the target route based on a travel locus of the other vehicle when the travel route and the travel environment are different.
  • the figure which shows an example of the map information which a map unit holds The figure which shows an example of the position estimation process in a map unit
  • the figure which shows an example of the driving environment where map information and actual environment differ The figure which shows an example of the process corresponding to S102 and S103 of a flowchart
  • the figure which shows an example of the process corresponding to flowchart S104 The figure which shows an example of the process corresponding to flowchart S105-S108
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vehicle provided with a vehicle travel control device according to the present invention, which is configured to control vehicle travel by electronic control based on map information and various sensor information.
  • the vehicle includes wheels 1a to 1d, and the output of the engine 10 is transmitted to the wheels 1a and 1c via the transmission 11 to be driven.
  • Steering is configured to be electronically controllable, and includes a steering wheel 20, a steering shaft 21 (input shaft 21a, output shaft 21b), a steering torque sensor 23, a steering rack 22, a steering control unit 24, and a steering actuator 25.
  • the steering torque sensor 23 is a so-called torsion bar, and detects the torque applied between the input and output shafts by twisting the input shaft 21a and the output shaft 22b.
  • the steering control unit 24 controls the output amount of the steering actuator 25 according to the output of the steering torque sensor 23.
  • the brake pedal 30 is provided with a booster 31, a master cylinder 32, and a reservoir tank 33. Normally, the stepping force (stepping force) of the driver's brake pedal 30 is boosted by the booster 31, and fluid is applied to the wheel cylinders 3a to 3d. Communicated. A brake pad (not shown) is pressed against the brake rotors 2a to 2d that rotate integrally with the wheels 1a to 1d by the pedaling force transmitted to the wheel cylinders 3a to 3d to generate a braking force.
  • the brake control unit 40 provided between the master cylinder 32 and the wheel cylinders 3a to 3d is based on the outputs of the wheel speed sensors 4a to 4d, the steering angle sensor 43, the yaw rate sensor 41, and the lateral acceleration sensor 42.
  • the fluid pressure on the wheel cylinders 3a to 3d can be increased or decreased independently.
  • the camera 50 can acquire an image around the own vehicle by using an image sensor such as a CCD (Charge Coupled Device) method or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) method.
  • the camera control unit 51 processes the image acquired by the camera 50 to recognize information on traffic rules such as road marking lines, temporary stop lines, pedestrian crossings, signals, signs, and obstacles such as vehicles and pedestrians. However, it can be detected as position information based on the own vehicle.
  • a single camera is provided, but image information acquired by two or more cameras may be used.
  • a driving environment in front of the host vehicle is stereoscopically displayed by a known stereo recognition technique using parallax. May be reflected in recognition and travel control.
  • the radar 60 is a device that transmits radio waves and light and detects the positional relationship and relative speed between the vehicle and the object based on the reflected waves, and provides detected information to other control units via the vehicle control network 5. be able to.
  • the map unit 70 provides each controller with the map information held inside according to the traveling state of the vehicle.
  • map information as shown in FIG. 2, in addition to information such as the number of lanes managed by road and the general structure of the road, more detailed information includes road shape and lane information (road lanes, temporary stop It holds the position and shape of road markings such as lines, the position of signs, signals, etc.
  • FIG. 3 the result (FIG. 3 (b)) of the information (FIG. 3 (a)) and the map information (FIG. 3 (b)) that are detected by the positioning sensor 71, the camera 50, and the radar unit 60 are collated. 3 (c)), the vehicle position and direction are estimated.
  • the vehicle travel control apparatus 100 transmits / receives information to / from each control unit (24, 40, 51, 60) and other control units (not shown) on the vehicle via the vehicle control network 5 (a part is shown). It is possible to acquire sensor values of other control units, and to output commands such as instructions for control amounts and their correction values to other control units. .
  • the vehicle control system is configured by a large number of sensors and controllers and transmits and receives information via the network, the communication load on the network may increase. Therefore, a configuration may be adopted in which a plurality of networks having the same type or different types of communication protocols are used according to the type of information, and information between the networks is selectively exchanged using the gateway unit 61.
  • the vehicle travel control apparatus 100 includes a route planning unit 101 and a motion control unit 102, and the route planning unit 101 plans a route along which the vehicle travels based on information from the map unit 70, the camera 50, and the radar unit 60.
  • the motion control means 102 is based on the vehicle position acquired from the map unit 70 and the target route output from the route planning means 101 so that the vehicle travels along the target route. Command the target control amount to the control unit 12 and the brake control unit 40.
  • the route planning unit 101 further includes a target route acquisition unit 103, a lane shape acquisition unit 104, a lane shape calculation unit 105, a travel locus calculation unit 106, a lane shape similarity calculation unit 107, a shape selection unit 108, and a target route correction unit 109. It consists of.
  • the lane shape acquisition unit 104 acquires information on the shape of the travel route (lane) around the host vehicle from the map unit 70 based on the current position of the host vehicle. For example, in FIG. 2, when the host vehicle is traveling in the lane 1, the position information of the road center line with respect to the lane 1 corresponds to the shape information.
  • the lane shape calculating means 105 is a process of detecting a lane marking line (lane) or road boundary (road edge) of a road by a sensor and estimating the lane shape based on the information, for example, the lane 1 in FIG. Information corresponding to the road center line is calculated based on the sensor information.
  • the traveling locus calculation means 106 accumulates information from the past information to the present time for a predetermined time regarding the position and speed information of the surrounding vehicles detected by the sensor, and calculates the traveling locus of the surrounding vehicles based on the history information.
  • the calculated travel locus has a shape similar to the lane center line in FIG.
  • the shape similarity calculation means 107 calculates the similarity of the shapes based on the lane shape information output by the lane shape acquisition means 104 and the lane shape calculation means 105 and the shape of the traveling locus of the surrounding vehicle output by the traveling locus calculation means 106. Calculate. As a result of the calculation, if there is a lane shape having a similarity equal to or greater than a predetermined value, the shape information is output.
  • the route correction unit 108 compares the current target route acquired by the target route acquisition unit 103 with the lane shape output by the shape similarity calculation unit 107. Based on the target route, correct it.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a target route correction process in the vehicle travel control apparatus 100.
  • step S101 information on the current target route stored in a RAM (Random Access Memory) mounted on the vehicle travel control apparatus 101 is acquired.
  • step S102 information on the lane shape information included in the map information is acquired from the map unit 70 in step S102.
  • step S103 information on the lane shape around the own vehicle is acquired based on the image information acquired by the camera 50.
  • step S104 the travel locus of the surrounding vehicle is calculated based on the relative position and relative speed information of the other vehicles around the own vehicle output from the camera 50 and the radar unit 60.
  • step S105 the lane shape information acquired in steps S102 and S103 is compared with the shape of the traveling track of the other vehicle acquired in S104, the similarity of the shape is calculated, and the similarity is calculated in step S106.
  • a lane shape with a predetermined value or more is selected.
  • the lane shape selected in step S107 is compared with the current target route acquired in step S101, and it is determined whether or not the lane shape matches the target route. If an affirmative determination is made here, that is, if the lane shape selected in step S106 matches the current target route, the route does not need to be corrected, so this processing is temporarily terminated.
  • step S107 the lane shape selected in step S106 does not coincide with the current target route, so the target route is corrected based on the lane shape, and this process is temporarily terminated.
  • FIG. 6A shows a lane shape based on the map information, but shows a state different from the actual environment diagram 6B due to a temporary lane marking due to road construction, for example.
  • FIG. 6C is a diagram in which (a) and (b) are superimposed.
  • the original lane markings remain as road markings, indicating a driving environment in which it is difficult to determine the lane to travel even when a person is driving.
  • the lane shape based on the map acquired in step S102 is as shown in FIG. 7 (A1) and (A2). Further, the lane shape based on the sensor information acquired in step S103 is as shown in FIGS. 7B1 and 7B2. As described above, there are the original lane line and the temporary lane line, and the sensor detects both of them (FIGS. 7 (B2-1) and (B2-2)).
  • step S104 the travel locus of other vehicles around the host vehicle is calculated as shown in FIG.
  • the lane shape information of FIGS. 7A1, B2-1, and B2-2 is compared with the traveling trajectories of other vehicles shown in FIG. When the value is equal to or greater than the predetermined value Sth, the target route is corrected based on the travel locus of the other vehicle and the lane shape information similar thereto.
  • a wireless communication unit is provided, and by acquiring the position and speed information of another vehicle by inter-vehicle communication, information on a region that cannot be detected by the sensor of the own vehicle can be obtained. In the calculation of the travel locus, reliability and accuracy can be improved. Further, by communicating with a data center or the like, the travel information of the vehicle that has traveled on the road section before the vehicle travels is accumulated on the data center side and acquired when the vehicle travels. It is possible to increase the amount of information related to the travel trajectory of other vehicles, for example, to statistically exclude the travel information of vehicles that accidentally changed lanes in the road section, and further correct to a proper and safe target route Can do.
  • SYMBOLS 100 Vehicle travel control apparatus, 101 ... Route planning means, 106 ... Travel locus calculation means, 107 ... Shape similarity calculation means, 108 ... Target route correction means

Abstract

本発明は、地図情報が実環境と異なる場合であっても、走行環境に応じた適切な走行経路を生成することができる走行制御装置を提供する。取得した地図情報に基づいて自車両の走行経路を演算する走行経路演算手段と、自車両周辺の走行環境を検出する走行環境認識手段と、前記走行環境認識手段で検出した他車両の走行軌跡を演算する走行軌跡演算手段と、前記自車両が走行する目標経路を計画する経路計画手段と、を有し、前記経路計画手段は、前記走行経路と前記走行環境とが異なる場合に前記他車両の走行軌跡に基づいて前記目標経路を補正する補正手段を有する。

Description

車両用走行制御装置
 本発明は、設定した経路を追従するように走行制御する機能を有する車両用走行制御装置に関する。
 近年、車両周辺の走行環境を認識しながら自律的な走行を実現する技術に関して種々の提案がなされている。例えば、特許文献1では、車両周辺の走行環境に応じて安全な走行計画を生成する技術が開示されている。
特開2009-037561号公報
 しかしながら、特許文献1に記載の技術は基準となる経路を地図情報にもとづいて生成している。つまり、従来の車両制御では地図を利用する一方で、地図更新の遅れなどにより地図と実環境とが異なる場合には、実環境に即した適切な走行ができない可能性があった。
 そこで、本発明は、地図情報が実環境と異なる場合であっても、走行環境に応じた適切な走行経路を生成することができる走行制御装置を提供することを目的とする。
 上記課題を解決するために本発明の車両用走行制御装置は、例えば、取得した地図情報に基づいて自車両の走行経路を演算する走行経路演算手段と、自車両周辺の走行環境を検出する走行環境認識手段と、前記走行環境認識手段で検出した他車両の走行軌跡を演算する走行軌跡演算手段と、前記自車両が走行する目標経路を計画する経路計画手段と、を有し、前記経路計画手段は、前記走行経路と前記走行環境とが異なる場合に前記他車両の走行軌跡に基づいて前記目標経路を補正する補正手段を有する。
 地図情報と実際の道路形状とが異なる場合であっても、安全で適切な経路を生成し、車両の走行制御を継続することができる。
本発明の車両用走行制御装置を備えた車両を示す図 地図ユニットが保持する地図情報の一例を示す図 地図ユニットにおける位置推定処理の一例を示す図 車両用走行制御装置の一実施形態を示す図 経路補正に関する処理を示すフローチャート 地図情報と実環境が異なる走行環境の一例を示す図 フローチャートのS102およびS103に対応する処理の一例を示す図 フローチャートのS104に対応する処理の一例を示す図 フローチャートのS105~S108に対応する処理の一例を示す図 無線通信ユニットを含む車両用走行制御装置の一実施形態を示す図 フローチャートS104に対応する処理の一例を示す図 フローチャートS105~S108に対応する処理の一例を示す図
 以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
 まず初めに、本発明の第一実施形態を図面にもとづいて説明する。
 図1は、本発明における車両用走行制御装置を備えた車両の概略構成図であり、地図情報や様々なセンサ情報にもとづき、電子制御により車両の走行を制御できる構成となっている。
 車両は車輪1a~1dを備え、トランスミッション11を介してエンジン10の出力が車輪1aおよび1cに伝達され駆動する。
 ステアリングは電子制御可能な構成となっており、ステアリングホイール20、ステアリングシャフト21(入力軸21a、出力軸21b)、操舵トルクセンサ23、ステアリングラック22、ステアリングコントロールユニット24およびステアリングアクチュエータ25を備える。操舵トルクセンサ23は所謂トーションバーであり、入力軸21aと出力軸22bとの捩れにより入出力軸間にかかるトルクを検出する。ステアリングコントロールユニット24は、操舵トルクセンサ23の出力に応じてステアリングアクチュエータ25の出力量を制御する。
 ブレーキペダル30にはブースタ31、マスタシリンダ32およびリザーバタンク33が備えられ、通常は、運転者のブレーキペダル30の踏み込み力(踏力)がブースタ31により倍力され、流体によりホイールシリンダ3a~3dに伝達される。ホイールシリンダ3a~3dに伝達された踏力によりブレーキパッド(図示しない)が車輪1a~1dと一体に回動するブレーキロータ2a~2dに押し付けられ制動力を発生する。また、マスタシリンダ32とホイールシリンダ3a~3dとの間に備えたブレーキコントロールユニット40は、車輪速センサ4a~4d、操舵角センサ43、ヨーレートセンサ41、横加速度センサ42の各出力にもとづき、各ホイールシリンダ3a~3dへの流体圧を独立に増減することが可能である。
 カメラ50は、CCD(ChargeCoupledDevice)方式、CMOS(ComplementaryMetalOxideSemiconductor)方式などの撮像素子を利用し、自車両周辺の画像を取得することができる。カメラコントロールユニット51は、カメラ50にて取得した画像を処理することにより、道路区画線、一時停止線、横断歩道、信号、標識などの交通規則に関する情報、車両、歩行者などの障害物を認識し、自車を基準とした位置情報として検出することができる。なお、図1では単一のカメラを備えるが、二つ以上のカメラで取得した画像情報を利用してもよく、例えば、視差を利用した公知のステレオ認識技術により自車前方の走行環境を立体的に認識、走行制御に反映してもよい。
 レーダ60は、電波や光を発信しその反射波にもとづいて車両と物体の位置関係や相対速度を検出する装置であり、車両制御ネットワーク5を介して他のコントロールユニットに検出した情報を提供することができる。
 地図ユニット70は、車両の走行状況に応じて、内部に保持している地図情報を各コントローラに提供する。地図情報としては、図2に示すように、道路単位で管理する車線数や道路の概略構造など情報の他に、より詳細な情報として、道路形状、車線単位の情報(道路区画線、一時停止線など路面標示に関する位置、形状)、標識、信号などの位置などを保持している。また、図3に示すように、測位センサ71、カメラ50、レーダユニット60で検出した走行環境に関する情報(図3(a))、および地図情報(図3(b))を照合した結果(図3(c))にもとづき、自車位置や方位を推定する機能を有する。
 車両用走行制御装置100は、車両制御ネットワーク5(一部を図示)を介して各コントロールユニット(24、40、51、60)および車両上のその他のコントロールユニット(図示しない)と情報を送受信することが可能であり、他のコントロールユニットが有するセンサ値を取得したり、他のコントロールユニットに対して制御量やその補正値の指示などの指令を出力したりすることができる構成となっている。
 また、車両の制御システムは、多数のセンサ、コントローラで構成し、ネットワークを介して情報の授受を行う構成となっているため、ネットワークの通信負荷が高くなる場合がある。そこで、情報の種類に応じて同種類または異種類の通信プロトコルをもつ複数のネットワークで構成するとともに、ゲートウェイユニット61を用いて相互のネットワーク間の情報を選択的に授受する構成としてもよい。
 次に、本発明における車両用走行制御装置100について図4を用いて説明する。車両用走行制御装置100は、経路計画手段101および運動制御手段102を有し、路計画手段101にて地図ユニット70、カメラ50、レーダユニット60の情報に基づいて自車が走行する経路を計画するとともに、運動制御手段102は、地図ユニット70より取得する自車位置と経路計画手段101が出力する目標経路とにもとづき、自車両が目標経路に沿って走行するようにステアリングコントロールユニット24、エンジンコントロールユニット12、ブレーキコントロールユニット40に目標制御量を指令する。
 経路計画手段101は、さらに、目標経路取得手段103、車線形状取得手段104、車線形状演算手段105、走行軌跡演算手段106、車線形状類似度演算手段107、形状選択手段108、目標経路補正手段109にて構成する。
 車線形状取得手段104は、自車両の現在位置にもとづき自車周辺の走行路(車線)の形状に関する情報を地図ユニット70から取得する。例えば、図2において、自車両が車線1を走行している場合には、車線1に関する道路中心線の位置情報などが形状情報に相当する。
 車線形状演算手段105は、センサにより道路の車線区分線(レーン)や道路境界(路端)を検出し、その情報にもとづいて車線の形状を推定する処理であり、例えば、図2における車線1の道路中心線に相当する情報をセンサ情報にもとづいて演算する。
 走行軌跡演算手段106は、センサが検出する周辺車両の位置や速度情報に関して、所定時間過去の情報から現時点までの情報を蓄積し、その履歴情報にもとづき周辺車両の走行軌跡を演算する。周辺車両が車線変更などを行わず、図2に示す道路区分線に沿って走行する場合、演算した走行軌跡は、図2の車線中心線に類似の形状となる。
 形状類似度演算手段107は、車線形状取得手段104および車線形状演算手段105が出力する車線形状情報と走行軌跡演算手段106が出力する周辺車両の走行軌跡の形状にもとづき、その形状の類似度を演算する。演算の結果、類似度が所定値以上の車線形状が存在すれば、その形状情報を出力する。
 経路補正手段108は、目標経路取得手段103で取得する現在の目標経路と前記形状類似度演算手段107が出力する車線形状とを比較し、異なる場合には、形状類似度演算手段107の出力にもとづき目標経路を補正する。
 図5は、車両用走行制御装置100における目標経路の補正処理を示すフローチャートである。まず、ステップS101にて車両用走行制御装置101に搭載するRAM(RandomAccessMemory)などに格納されている現在の目標経路に関する情報を取得する。次に、ステップS102にて地図ユニット70から地図情報に含まれる車線形状情報を取得する。さらに、ステップS103にて、カメラ50にて取得した画像情報にもとづき自車周辺の車線形状に関する情報を取得する。次に、ステップS104にてカメラ50やレーダユニット60が出力する自車周辺の他車両の自車との相対位置や相対速度情報にもとづき、周辺車両の走行軌跡を演算する。続くステップS105では、ステップS102、S103にて取得した車線形状情報とS104にて取得した他車両の走行軌跡の形状を比較演算し、その形状の類似度を演算し、ステップS106にて前記類似度が所定値以上の車線形状を選択する。そして、ステップS107にて選択した車線形状とステップS101にて取得した現在の目標経路とを比較し、車線形状と目標経路が一致しているか否かを判定する。ここで肯定判断された場合、つまりステップS106で選択した車線形状と現在の目標経路が一致する場合には、経路を補正する必要がないため、本処理を一旦終了する。一方、ステップS107で否定判断された場合は、ステップS106で選択した車線形状が現在の目標経路と一致していないため、前記車線形状にもとづき目標経路を修正し、本処理を一旦終了する。
 以上の処理を図6~9を用いて説明する。図6(a)は、地図情報にもとづく車線形状を示しているが、例えば、道路工事などにより仮設の車線区分線により実際の環境図6(b)とは異なる状態を示している。また、図6(c)は(a)(b)を重ね合わせた図である。仮設の車線区分線の他に元々の車線区分線も路面標示として残っており、人が運転する場合でも走行すべき車線を判断しにくい走行環境を示している。
 ここでステップS102により取得する地図にもとづく車線形状は図7(A1)や(A2)となる。また、ステップS103にて取得するセンサ情報にもとづく車線形状は図7(B1)や(B2)となる。前述の通り元々の車線区分線と仮設の車線区分線があり、センサがその両方を検出している状態を示す(図7(B2-1)(B2-2))。一方、ステップS104は図8に示すように自車両周辺の他車両の走行軌跡を演算する。そして、図9に示すように、図7(A1)(B2-1)(B2-2)のそれぞれの車線形状情報と図8に示す他車両の走行軌跡を比較し、それぞれの類似度Snが所定値Sth以上の場合には、他車両の走行軌跡およびそれに類似する車線形状情報にもとづいて目標経路を補正する。
 以上のように、地図やセンサにより得られる車線形状情報に対する信頼性が低下するような走行環境であっても、周辺車両の走行実績を考慮することにより、安全に車両の走行制御を継続することができる。本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の設計変更が可能である。例えば、図10に示すように無線通信ユニットを備え、車車間通信により他車両の位置や速度情報を取得することで、自車両のセンサで検出できない領域の情報を取得することができ、他車両の走行軌跡の演算において、信頼性や正確性を高めることができる。さらに、データセンタなどとの通信することにより、自車が走行する以前に当該道路区間を走行した車両の走行情報をデータセンタ側に蓄積しておき、自車が走行する際に取得することにより、他車両の走行軌跡に関する情報量を多くすることができ、例えば、当該道路区間で偶然に車線変更した車両の走行情報などを統計的に排除し、さらに適切で安全な目標経路に補正することができる。
100…車両用走行制御装置、101…経路計画手段、106…走行軌跡演算手段、107…形状類似度演算手段、108…目標経路補正手段

Claims (5)

  1.  取得した地図情報に基づいて自車両の走行経路を演算する走行経路演算手段と、
     自車両周辺の走行環境を検出する走行環境認識手段と、
     前記走行環境認識手段で検出した他車両の走行軌跡を演算する走行軌跡演算手段と、
     前記自車両が走行する目標経路を計画する経路計画手段と、を有し、
     前記経路計画手段は、前記走行経路と前記走行環境とが異なる場合に前記他車両の走行軌跡に基づいて前記目標経路を補正する補正手段を有する車両用走行制御装置。
  2.  請求項1に記載の車両用走行制御装置において、
     前記整合性判定手段は、地図情報から取得した車線形状が前記走行環境認識手段で検出した走行経路と異なる場合に前記他車両の走行軌跡との整合性を判定することを特徴とする車両用走行制御装置。
  3.  請求項1または2に記載の車両用走行制御装置において、
     前記経路計画手段は、前記整合性判定手段で整合した走行経路に基づいて前記目標経路を補正する目標経路補正手段を有することを特徴とする車両用走行制御装置。
  4.  請求項1に記載の車両用走行制御装置において、
     地図情報から取得した情報に基づき車線形状を取得する車線形状取得手段と、
     前記走行環境認識手段で検出した走行経路と、前記演算した他車両の走行軌跡と、前記取得した車線形状と、の類似度を演算する形状類似度演算手段と、を備え、
     前記形状類似度演算手段は、演算した類似度が所定値以上の車線形状あるいは走行経路を出力することを特徴とする車両用走行制御装置、
  5.  請求項4に記載の車両用走行制御装置において、
     前記出力した車線形状あるいは走行軌跡に基づき目標経路を補正することを特徴とする車両用走行制御装置。
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