CN105197014B - 用于识别车辆的行驶车道的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于识别车辆的行驶车道的装置和方法，包括被配置为从车辆的前方图像提取前方车道属性信息的第一车道属性信息提取器。第二车道属性信息提取器被配置为根据车辆的当前位置和前进方向提取当前位置车道属性信息。行驶车道确定器被配置为根据前方车道属性信息和当前位置车道属性信息确定车辆的当前行驶车道。

Description

用于识别车辆的行驶车道的装置和方法
相关申请的交叉引用
本申请基于并要求于2014年6月30日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2014-0081143号的优先权益，通过引用将其全部内容结合于此。
技术领域
本公开涉及一种用于识别车辆的行驶车道的装置和方法，其使用前摄像机和车道属性信息根据车道变换能够识别车辆的行驶车道并跟踪行驶车道。
背景技术
最近，汽车工业已在研发为驾驶员提供很多便利和安全性的高级辅助驾驶***(ADAS)。
已研发了一种使用地图信息(或高精度地图信息、ADAS地图)来预测前方道路环境并提供适当的控制和便利服务的***。然而，当车辆前方有汇合处和十字路口时，可能不理解预期路线或者当车辆未沿着理解路线行驶时，可能引起控制和便利服务的故障。当存在至少一个可行驶车道(汇合处和十字路口)或者可能常常限制控制和便利服务时，***可能不会提供适当的控制和便利服务。
因此，在汇合处或十字路口之后对于要预测行驶车道的车辆，确定车辆目前正在行驶的车道是必不可少的。
相关技术提供了一种基于前摄像机和车道变换信号确定行驶车道的技术，该技术可以仅针对具体车道确定行驶车道，诸如，公共汽车专用道、最右侧车道、以及最左侧车道，并且在非特定车道的情况下，能够仅使用车道变换信号跟踪行驶车道。
发明内容
本公开的目的是解决上述出现在现有技术中的问题，同时保持由现有技术实现的优势不受影响。
本公开的一方面提供一种用于识别车辆的行驶车道的装置和方法，其使用前摄像机和车道属性信息根据车道变换能够识别车辆的行驶车道并跟踪行驶车道。
根据本发明示例性实施方式，一种用于识别车辆的行驶车道的装置包括被配置为从车辆的前方图像提取前方车道属性信息的第一车道属性信息提取器。第二车道属性信息提取器被配置为根据车辆的当前位置和前进方向提取当前位置车道属性信息。行驶车道确定器被配置为根据前方车道属性信息和当前位置车道属性信息确定车辆的当前行驶车道。
第一车道属性信息提取器可以包括安装在车辆前方并被配置为拍摄前方图像的前摄像机。图像处理器被配置为从前方图像提取当前行驶车道的前方车道属性信息。
前方车道属性信息可以包括行驶车道的类型和颜色以及车道变换信息。
第二车道属性信息提取器可以包括安装在车辆中并被配置为测量车辆信息的传感器。全球定位***(GPS)天线被配置为安装在车辆中以接收从卫星传播的卫星信息。存储器被配置为存储地图数据和车道属性数据库。车道属性信息输出单元被配置为使用车辆信息和卫星信息计算车辆的当前位置和前进方向并且基于车辆的当前位置和前进方向提取当前位置车道属性信息。
车道属性信息输出单元可根据当前位置和前进方向搜索行驶车道，并且从车道属性数据库提取自车辆的预定前方距离内行驶道路上的具体点的车道属性信息以输出当前位置车道属性信息。
行驶车道确定器可以包括行驶车道匹配器，所述行驶车道匹配器被配置为比较前方车道属性信息与当前位置车道属性信息以基于比较结果计算各个车道的匹配点并输出具有各个车道的计算匹配点中的最大匹配点的车道作为行驶车道匹配结果。行驶车道***被配置为根据第一车道属性信息提取器提供的先前行驶车道和车道变换信息计算当前的行驶车道并且输出目前计算的行驶车道作为行驶车道跟踪结果。融合器(fuser)被配置为基于行驶车道匹配结果及其结果模式和行驶车道跟踪结果及其结果模式确定行驶车道匹配结果和行驶车道跟踪结果中的任一者作为车辆的当前行驶车道。
行驶车道匹配器可以将前摄像机识别用作加权来计算匹配点。
当行驶车道匹配结果是1并且在设定时间内行驶车道匹配结果与行驶车道跟踪结果匹配时，融合器可以确定行驶车道匹配结果是车辆的当前行驶车道。
当行驶车道匹配结果是1并且在设定时间内行驶车道匹配结果与行驶车道跟踪结果不匹配时，融合器可以确定行驶车道跟踪结果是车辆的当前行驶车道。
当接收超过设定时间的行驶车道匹配结果或者未存在行驶车道跟踪结果并且行驶车道匹配结果是1时，融合器可以确定行驶车道匹配结果是车辆的当前行驶车道。
当存在多个行驶车道匹配结果并且多个行驶车道匹配结果包括行驶车道跟踪结果时，融合器可以确定行驶车道跟踪结果是车辆的当前行驶车道。
当存在多个行驶车道匹配结果并且多个行驶车道匹配结果不包括设定时间内的行驶车道跟踪结果时，融合器可以确定行驶车道跟踪结果是车辆的当前行驶车道。
当多个行驶车道匹配结果不包括超过设定时间的行驶车道跟踪结果或者未存在行驶车道跟踪结果并且仅存在多个行驶车道匹配结果时，融合器可以确定车辆的当前行驶车道为未识别状态。
当未存在行驶车道匹配结果但是仅存在行驶车道跟踪结果时，融合器可以确定行驶车道跟踪结果是当前行驶车道。
当不存在行驶车道匹配结果并且不存在行驶车道跟踪结果时，融合器可以确定当前行驶车道为未识别。
根据本发明另一示例性实施方式，用于识别车辆的行驶车道的方法包括从前方图像提取行驶车道的前方车道属性信息并且使用车辆信息和卫星信息提取当前位置车道属性信息。将前方车道属性信息与当前位置车道属性信息进行比较，基于比较结果计算行驶车道匹配结果，并且基于先前行驶车道和车道变换信息计算行驶车道跟踪结果。基于行驶车道匹配结果和行驶车道跟踪结果及行驶车道匹配结果的结果模式和行驶车道跟踪结果的结果模式确定行驶车道匹配结果和行驶车道跟踪结果中的任一者为车辆的当前行驶车道。
附图说明
根据结合附图的以下具体的描述，本公开的上述及其他目标、特征和优点将更加显而易见。
图1是示出了根据本发明的示例性实施方式的用于识别车辆的行驶车道的装置的方框配置图。
图2是示出了根据本发明的示例性实施方式的车道属性数据库的配置的示图。
图3是描述根据本发明示例性实施方式的用于识别行驶车道的过程的示例性示图。
图4是示出根据本发明示例性实施方式的用于识别车辆的行驶车道的方法的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本发明的示例性实施方式。
图1是示出了根据本发明的示例性实施方式的用于识别车辆的行驶车道的装置的方框配置图。
参考图1，根据本发明示例性实施方式的用于识别行驶车道的装置包括第一车道属性信息提取器10、第二车道属性信息提取器20、行驶车道确定器30、以及输出单元40。
第一车道属性信息提取器10从车辆的前方图像提取前方车道属性信息。第一车道属性信息提取器10包括前摄像机101和图像处理器102。
前摄像机101安装在车辆的前表面上以拍摄车辆的前方图像。
图像处理器102进行图像处理以从前方图像提取前方车道属性信息。这里，前方车道属性信息包括：车道类型(实线、虚线、双实线、左虚线、右实线、左实线、右虚线、短虚线、粗虚线等等)；车道颜色(白色、黄色、蓝色、红色等)；以及车道变换信息(左转弯、右转弯)。
图像处理器102根据当前行驶车道提取预定数量车道的车道属性信息。例如，图像处理器102提取当前行驶车道的第一左/右车道和第二车道的车道属性信息。
第二车道属性信息提取器20基于车辆的当前位置和前进方向从车道属性数据库(DB)提取当前位置车道属性信息。第二车道属性信息提取器20包括传感器201、全球定位***(GPS)天线202、存储器203、以及车道属性信息输出单元204。
传感器201安装在车辆中以测量车辆信息。本文中，车辆信息包括方向、车辆速度等等。传感器201包括地磁传感器(方位传感器)、陀螺仪传感器(角速度传感器)、车辆速度传感器等等。
GPS天线202安装在车辆中并从接收从卫星传播的卫星信息(卫星信号)。
存储器203存储有地图数据和车道属性数据库。如图2所示，车道属性数据库以树状结构配置并被配置为包括至少一个链路数据。链路数据由至少一个点数据构成，其中，点数据包括从链路起点的偏移、车道总数、各个车道的车道属性信息(类型、颜色和前进方向)等等。
车道属性信息输出单元204使用车辆信息和卫星信息来计算车辆的当前位置和前进方向。此外，车道属性信息输出单元204根据当前位置和前进方向搜索行驶车道，并且从车道属性数据库提取自车辆的预定前方距离内行驶车道上的具体点的车道属性信息以输出当前位置车道属性信息。
行驶车道确定器30根据前方车道属性信息和当前位置车道属性信息确定车辆的当前行驶车道。行驶车道确定器30包括行驶车道匹配器301、行驶车道***302、以及融合器303。
行驶车道匹配器301比较前方车道属性信息与当前位置车道属性信息以计算每个车道的匹配点。即，当前方车道属性信息匹配当前位置车道属性信息时行驶车道匹配器301将匹配点设置为1并在前方车道属性信息不匹配当前位置车道属性信息时将匹配点设置为0来计算匹配点。在这种情况下，行驶车道匹配器301将之前建议的前摄像机的识别作为加权w来根据以下等式1计算匹配点MP。
[等式1]
Figure BDA0000602653120000071
其中，MP表示匹配点、MAP表示当前位置车道属性信息、以及CAM表示前方车道属性信息。
例如，如图3所示，当车辆在第二车道上行驶时，行驶车道匹配器301使用表1的当前位置车道属性信息(MAP)、表2的前方车道属性信息(CAM)、以及表3的前摄像机识别(加权w)来计算表4中的各个车道的匹配点MP。
[表1]
车道 0 1 2 3 4
类型 实线(双) 虚线 虚线 虚线 实线
颜色 黄色 白色 白色 白色 白色
[表2]
车道 L1 L0 R0 R1
类型 实线(双) 虚线 虚线 未识别
颜色 未识别 白色 白色 未识别
[表3]
车道 L1 L0 R0 R1
类型 0.2 0.85 0.85 0.2
颜色 0.1 0.5 0.5 0.1
[表4]
车道 1 2 3 4
MP 2.2 2.9 2.7 1.85
行驶车道匹配器301计算各个车道的匹配点并且确定各个车道的匹配点中具有最大值的车道为行驶车道。例如，行驶车道匹配器301确定如在表4中计算的具有各个车道的匹配点中的最大匹配点的第二车道为行驶车道。行驶车道匹配器301输出确定的行驶车道作为行驶车道匹配结果。
行驶车道***302根据先前确定的先前行驶车道和从第一车道属性信息提取器10中输出的车道变换信息计算目前的行驶车道(当前行驶车道)。此外，行驶车道***302输出当前的行驶车道作为行驶车道跟踪结果。
例如，当行驶车道***302从第一车道属性信息提取器10接收左车道变换信号时，行驶车道***302从先前行驶车道数中减去(-)1来计算目前的行驶车道(当前行驶车道)。例如，当行驶车道***302从第一车道属性信息提取器10接收右车道变换信号时，行驶车道***302向先前行驶车道数中加上(+)1来计算目前的行驶车道(当前行驶车道)。当行驶车道***302不从第一车道属性信息提取器10接收车道变换信息时，行驶车道***302维持先前行驶车道。
行驶车道***302使用从第二车道属性信息提取器20输出的当前位置车道属性信息来确认计算的行驶车道的验证。当行驶车道是普通道路时，行驶车道***302确定计算的行驶车道是否等于或小于0或超过车道总数。当车辆穿过汇合处或十字路口时，行驶车道***302确定行驶车道的验证。
行驶车道***302每次跟踪行驶车道时为跟踪计数器增加+1。跟踪计数器用于确认跟踪验证。
融合器303根据行驶车道匹配器301和行驶车道***302的结果确定车辆当前行驶的行驶车道。
行驶车道匹配和行驶车道跟踪具有如以下表5所描述的优点和缺点。
[表5]
Figure BDA0000602653120000091
融合器303反映表5的以上特征以根据情况确定行驶车道跟踪结果或者行驶车道匹配结果为最终行驶车道。
根据行驶车道跟踪结果和行驶车道匹配结果及它们的结果模式，融合器303被分成如以下表6中所示的12个模式。
在第一模式(模式01)中，行驶车道匹配结果是1，在设定时间内跟踪的行驶车道跟踪结果与行驶车道匹配结果匹配。这里，设定时间是不受跟踪行驶车道时摄像机数据及地图数据的差错的影响的时间。
在第二模式(模式02)中，行驶车道匹配结果是1，在设定时间内跟踪的行驶车道跟踪结果与行驶车道匹配结果不匹配。
在第三模式(模式03)中，行驶车道跟踪结果超过设定时间，并且行驶车道匹配结果是1。
在第四模式(模式04)中，不存在行驶车道跟踪结果，并且行驶车道匹配结果是1。
在第五模式(模式05)中，存在多个行驶车道匹配结果，并且多个行驶车道匹配结果包括在设定时间内输出的行驶车道跟踪结果。
在第六模式(模式06)中，存在多个行驶车道匹配结果，并且多个行驶车道匹配结果不包括在设定时间内输出的行驶车道跟踪结果。
在第七模式(模式07)中，多个行驶车道匹配结果包括超过设定时间的行驶车道跟踪结果。
在第八模式(模式08)中，多个行驶车道匹配结果不包括超过设定时间的行驶车道跟踪结果。
在第九模式(模式09)中，不存在行驶车道跟踪结果，并且仅存在多个行驶车道匹配结果。
在第十模式(模式10)中，存在设定时间内的行驶车道跟踪结果，并且不存在行驶车道匹配结果。
在第十一模式(模式11)中，存在超过设定时间的行驶车道跟踪结果，但不存在行驶车道匹配结果。
在第十二模式(模式12)中，不存在行驶车道跟踪结果和行驶车道匹配结果。
在第一、第三和第四模式中的任一模式的情况下，融合器303确定行驶车道匹配结果是最终行驶车道并发动跟踪计数器。
在第五模式的情况下，融合器303确定行驶车道跟踪结果是最终行驶车道并且发动跟踪计数器。此外，在第二、第六、第七、第十和第十一模式中的任一模式的情况下，融合器303确定行驶车道跟踪结果是最终行驶车道。在第八、第九、和第十二模式的情况下，融合器303确定行驶车道跟踪结果是未识别行驶车道。
[表6]
Figure BDA0000602653120000111
融合器303将最终确定的行驶车道反馈到行驶车道***302。
输出单元40以用户(驾驶员、乘客)可识别的形式输出从行驶车道确定器30输出的最终行驶车道。例如，输出单元40以文本、图像、音频等等形式输出与车辆正行驶的车道有关的信息。
图4是示出根据本发明示例性实施方式的用于识别车辆的行驶车道的方法的流程图。
用于识别行驶车道的装置提取行驶车道的前方车道属性信息和当前位置车道属性信息(S11)。第一车道属性信息提取器10从通过前摄像机101获取的前方图像提取前方车道属性信息并且将提取的前方车道属性信息传输至行驶车道确定器30。此外，第二车道属性信息提取器20使用传感器201测量的车辆信息和通过GPS天线202接收的卫星信息来计算车辆的当前位置和前进方向。此外，第二车道属性信息提取器20根据车辆的当前位置和前进方向提取存储于存储器203中的车道属性数据库的当前位置车道属性信息并且将提取的当前位置车道属性信息输出到行驶车道确定器30。
用于识别行驶车道的装置的行驶车道确定器30使用前方车道属性信息和当前位置车道属性信息来计算行驶车道匹配结果和行驶车道跟踪结果(S12)。换言之，行驶车道匹配器301比较前方车道属性信息与当前位置车道属性信息以计算每个车道的匹配点。此外，行驶车道匹配器301计算具有各个车道的匹配点中的最大匹配点的车道作为行驶车道匹配结果。行驶车道***302根据第一车道属性信息提取器10提供的先前行驶车道和车道变换信息计算目前的行驶车道并且输出目前计算的行驶车道作为行驶车道跟踪结果。
行驶车道确定器30根据行驶车道匹配结果及行驶车道匹配结果的结果模式和行驶车道跟踪结果及行驶车道跟踪结果的结果模式确定行驶车道匹配结果或行驶车道跟踪结果作为最终行驶车道(S13)。融合器303根据从行驶车道匹配器301和行驶车道***302输出的结果及行驶车道匹配器301和行驶车道***302的结果模式确定行驶车道匹配结果或行驶车道跟踪结果作为车辆的当前行驶车道。
如上所述，根据本发明示例性实施方式，可以使用前摄像机和车道属性信息识别车辆的行驶车道并且根据车道变换跟踪行驶车道。因此，根据本发明示例性实施方式，因为在经过汇合处和十字路口时车辆期望行驶路线，可以将与地图(或精确地图)链接的控制和便利***的操作范围扩展到复杂的车道中，诸如汇合处和十字路口。
此外，根据本发明示例性实施方式，可以增大操作范围并且衍生出与行驶车道相关联的新功能，甚至在与地图无关的控制和便利***方面。
此外，根据本发明示例性实施方式，可以实时期待在汇合处或十字路口的行驶路线。
附图中各元件的标号
10：第一车道属性信息提取器
20：第二车道属性信息提取器
30：行驶车道确定器
40：输出单元
101：前摄像机
102：图像处理器
201：传感器
202：GPS天线
203：存储器
204：车道属性信息输出单元
301：行驶车道匹配器
302：行驶车道***
303：融合器。

Claims (19)

1.一种用于识别车辆的行驶车道的装置，所述装置包括：
第一车道属性信息提取器，被配置为从所述车辆的前方图像提取前方车道属性信息；
第二车道属性信息提取器，被配置为根据所述车辆的当前位置和前进方向提取当前位置车道属性信息；以及
行驶车道确定器，被配置为根据所述前方车道属性信息和所述当前位置车道属性信息确定所述车辆的当前行驶车道，
其中，所述行驶车道确定器包括行驶车道匹配器，所述行驶车道匹配器被配置为比较所述前方车道属性信息与所述当前位置车道属性信息以基于比较结果计算各个车道的匹配点，并输出具有所计算的匹配点中的最大匹配点的车道作为行驶车道匹配结果，并且
其中，所述行驶车道匹配器将前摄像机识别用作加权来计算所述匹配点。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一车道属性信息提取器包括：
前摄像机，设置在所述车辆的前侧并被配置为拍摄所述前方图像；以及
图像处理器，被配置为从所述前方图像提取所述当前行驶车道的所述前方车道属性信息。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述前方车道属性信息包括所述行驶车道的类型和颜色以及车道变换信息。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第二车道属性信息提取器包括：
传感器，安装在所述车辆中并被配置为测量车辆信息；
全球定位***GPS天线，安装在所述车辆中并被配置为接收从卫星传播的卫星信息；
存储器，被配置为存储地图数据和车道属性数据库；以及
车道属性信息输出单元，被配置为使用所述车辆信息和所述卫星信息计算所述车辆的所述当前位置和所述前进方向并且基于所述车辆的所述当前位置和所述前进方向提取所述当前位置车道属性信息。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述车道属性信息输出单元根据所述当前位置和所述前进方向搜索行驶道路，并且从所述车道属性数据库提取距所述车辆预定前方距离内的所述行驶道路上的具体点的车道属性信息，以输出所述当前位置车道属性信息。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述行驶车道确定器包括：
行驶车道***，被配置为根据所述第一车道属性信息提取器提供的先前行驶车道和车道变换信息计算目前行驶车道，并且输出所计算的所述目前行驶车道作为行驶车道跟踪结果；以及
融合器，被配置为基于所述行驶车道匹配结果和所述行驶车道跟踪结果及所述行驶车道匹配结果和所述行驶车道跟踪结果的结果模式，确定所述行驶车道匹配结果和所述行驶车道跟踪结果中的任一者作为所述车辆的所述当前行驶车道。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，当存在单个行驶车道匹配结果并且在设定时间内所述行驶车道匹配结果与所述行驶车道跟踪结果匹配时，所述融合器确定所述行驶车道匹配结果为所述车辆的所述当前行驶车道。
8.根据权利要求6所述的装置，其中，当存在单个行驶车道匹配结果并且在设定时间内所述行驶车道匹配结果与所述行驶车道跟踪结果不匹配时，所述融合器确定所述行驶车道跟踪结果为所述车辆的所述当前行驶车道。
9.根据权利要求6所述的装置，其中，当接收超过设定时间的所述行驶车道跟踪结果或者不存在所述行驶车道跟踪结果并且存在单个行驶车道匹配结果时，所述融合器确定所述行驶车道匹配结果为所述车辆的所述当前行驶车道。
10.根据权利要求6所述的装置，其中，当存在多个行驶车道匹配结果并且所述多个行驶车道匹配结果包括所述行驶车道跟踪结果时，所述融合器确定所述行驶车道跟踪结果为所述车辆的所述当前行驶车道。
11.根据权利要求6所述的装置，其中当存在多个行驶车道匹配结果并且所述多个行驶车道匹配结果不包括设定时间内的所述行驶车道跟踪结果时，所述融合器确定所述行驶车道跟踪结果为所述车辆的所述当前行驶车道。
12.根据权利要求6所述的装置，其中，当多个行驶车道匹配结果不包括超过设定时间的所述行驶车道跟踪结果或者不存在所述行驶车道跟踪结果并且仅存在所述多个行驶车道匹配结果时，所述融合器确定所述车辆的所述当前行驶车道为未识别状态。
13.根据权利要求6所述的装置，其中，当不存在所述行驶车道匹配结果但仅存在所述行驶车道跟踪结果时，所述融合器确定所述行驶车道跟踪结果为所述当前行驶车道。
14.根据权利要求6所述的装置，其中，当不存在行驶车道匹配结果并且不存在行驶车道跟踪结果时，所述融合器确定所述当前行驶车道为未识别。
15.根据权利要求4所述的装置，其中，所述车辆信息包括方向和车辆速度。
16.一种用于识别车辆的行驶车道的方法，所述方法包括步骤：
从前方图像提取所述行驶车道的前方车道属性信息并使用车辆信息和卫星信息提取当前位置车道属性信息；
将所述前方车道属性信息与所述当前位置车道属性信息进行比较，基于比较结果计算各个车道的匹配点，输出具有各个车道的所计算的匹配点中的最大匹配点的车道作为行驶车道匹配结果，并且基于先前行驶车道和车道变换信息计算行驶车道跟踪结果；以及
基于所述行驶车道匹配结果和所述行驶车道跟踪结果及所述行驶车道匹配结果和所述行驶车道跟踪结果的结果模式确定所述行驶车道匹配结果和所述行驶车道跟踪结果中的任一者为所述车辆的当前行驶车道，
其中，在计算所述匹配点时将前摄像机识别用作加权。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，提取步骤包括：
从通过前摄像机获取的所述前方图像提取所述前方车道属性信息并且将所提取的前方车道属性信息传输至行驶车道确定器；以及
通过第二车道属性信息提取器使用传感器测量的所述车辆信息和通过GPS天线接收的所述卫星信息计算所述车辆的当前位置和前进方向，并且将所提取的当前位置车道属性信息输出到所述行驶车道确定器。
18.根据权利要求16所述的方法，其中，比较步骤包括：
将所述前方车道属性信息与所提取的当前位置车道属性信息进行比较以计算各个车道的匹配点；
由行驶车道匹配器计算具有各个车道的所述匹配点中的最大匹配点的车道作为行驶车道匹配结果；以及
基于第一车道属性信息提取器提供的所述先前行驶车道和所述车道变换信息计算目前行驶车道并且输出所计算的目前行驶车道作为所述行驶车道跟踪结果。
19.根据权利要求16所述的方法，其中，确定步骤包括：
通过融合器基于从行驶车道匹配器和行驶车道***输出的结果及结果模式确定所述行驶车道匹配结果或者所述行驶车道跟踪结果为所述车辆的所述当前行驶车道。
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