JP2008068756A - 前照灯光軸制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】特別なセンサを設けることなく、車両のピッチ角を迅速に推定して前照灯の光軸を制御することを目的とする。
【解決手段】エンジン流入空気量、エンジン回転数、エンジン点火時期に基づいてエンジンのトルクをエンジントルク推定部３０で推定し、推定したエンジントルクと、車両のトータルギア比と、走行抵抗Ｒと、から駆動力推定部３２で駆動力Ｔを推定して、車両重心の車幅方向を回転軸とした車両のピッチに関する車両モデルから車両のピッチ角変化を車両モデルによる車両ピッチ格変化推定部３４で推定する。また、推定した車両のピッチ角の変化から前照灯の光軸を変更するための光軸コントロールゲインを光軸コントロールゲイン決定部３８で決定して、求めた光軸コントロールゲインに対応する光軸の制御角度を光軸コントロール角決定部４２で決定して、決定した制御角度になるように、光軸コントロール部４４が前照灯の光軸を変更する。
【選択図】図２

Description

本発明は、前照灯光軸制御装置にかかり、特に、車両に設けられた前照灯の光軸を自動的に調整する前照灯光軸制御装置に関する。

車両に発生する加速度や、路面の凹凸などによって車両のピッチが発生するが、これに伴って、前照灯の光軸が車両のピッチに合わせて上下する。そこで、車両のピッチに応じて前照灯の光軸を自動的に調整する技術が提案されている。

例えば、車両に設けられた前照灯の光軸を自動的に調整する前照灯光軸制御装置としては、特許文献１に記載の技術が提案されている。

特許文献１に記載の技術では、車速を微分演算した加速度から推定される車両のピッチ角と１つの傾斜計からの絶対傾斜角とから求めた推定路面傾斜角に基づいて、光軸を制御することが提案されている。
特開２００１−３４１５７８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、車両に一般的に搭載されることのない傾斜計を設ける必要がある。

本発明は、上記事実を考慮して成されたもので、特別なセンサを設けることなく、車両のピッチ角を迅速に推定して前照灯の光軸を制御することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、アクセルの操作量及び車両の駆動源の回転数を取得する取得手段と、前記取得手段の検出結果に基づいて、前記駆動源のトルクを推定し、該推定した駆動源のトルクに基づいて、車両の駆動力を推定する駆動力推定手段と、前記駆動力推定手段の推定結果に基づいて、車両のピッチ角を推定するピッチ角推定手段と、前記ピッチ角推定手段の推定結果に基づいて、車両前方に光を照射する前照灯の光軸角を決定する決定手段と、前記決定手段によって決定された前記光軸角となるように前記光軸を調整する調整手段と、を備えることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、取得手段では、アクセルの操作量及び車両の駆動源の回転数が取得され、駆動力推定手段では、取得手段の取得結果に基づいて、駆動源のトルクが推定され、推定された駆動源のトルクに基づいて、車両の駆動力が推定される。すなわち、エンジンやモータ等の車両の動力源は、アクセルの操作量（エンジンの場合にはアクセル操作量に連動したエンジン流入空気量、モータの場合にはアクセル操作量に連動したモータへの印加電圧）と、動力源の回転数を用いたマップによって動力源特性が定まるので、アクセル操作量と動力源の回転数を取得することによって動力源のトルクを推定することができる。また、動力源のトルクが推定されると、動力源のトルク、車両のトータルギア比、走行抵抗から車両の駆動力を推定することができる。

また、ピッチ角推定手段では、駆動力推定手段によって推定された車両の駆動力に基づいて、車両のピッチ角が推定される。例えば、ピッチ角推定手段は、請求項４に記載の発明のように、予め定めた車両モデルを用いて車両のピッチ角を推定することができる。

決定手段では、推定された車両のピッチ角に基づいて、車両前方に光を照射する前照灯の光軸角が決定され。そして、調整手段では、決定手段によって決定された光軸角となるように光軸が調整される。

すなわち、アクセル操作量と動力源の回転数を取得することによって、車両のピッチ角を推定することができ、推定した車両のピッチ角に応じて前照灯の光軸を調整することができる。従って、一般的に車両に搭載された検出手段を利用して車両のピッチ角を推定して前照灯の光軸を調整することができるので、特別なセンサを設けることなく、車両のピッチ角を迅速に推定して前照灯の光軸を制御することができる。

なお、取得手段は、請求項２に記載の発明のように、アクセル踏み込み量、スロットル開度、またはエンジンの流入空気量を検出する検出手段から検出結果を取得することによってアクセル操作量を取得するようにしてもよい。

また、取得手段は、請求項３に記載の発明のように、エンジン点火時期を更に取得し、駆動力推定手段が、アクセル操作量、回転数、及びエンジン点火時期に基づいて、駆動源のトルクを推定して、該推定した駆動源のトルクに基づいて、車両の駆動力を推定するようにしてもよい。すなわち、車両の動力源がエンジンの場合には、エンジン点火時期についてもエンジントルク特性に寄与するため、エンジン点火時期を更に取得することによって車両の動力源のトルク推定精度を向上することができる。なお、エンジン点火時期の取得は、エンジン制御マップ上のエンジン点火時期でもよいが、実際のエンジン点火時期によってエンジントルク特性が変わるため、実際のエンジン点火時期を取得する方が好ましい。

また、請求項５に記載の発明のように、車輪速を取得する車輪速取得手段を更に備え、ピッチ角推定手段が、車輪速取得手段によって取得した車輪速の変動分の駆動力に対応する車両のピッチ角を更に推定し、駆動力推定手段の推定結果に基づいて推定した車両のピッチ角に加算して車両のピッチ角を推定するようにしてもよい。これによって路面の凹凸によるピッチ角変化を考慮した車両のピッチ角を推定することができる。

或いは、請求項６に記載の発明のように、車輪速を取得する車輪速取得手段を更に備え、駆動力推定手段が、車輪速取得手段によって取得した車輪速の変動分の駆動力と、駆動源のトルクに基づいて推定した駆動力とを加算して車両の駆動力を推定するようにしてもよい。これによって路面の凹凸にによる駆動力変動を考慮して車両の駆動トルクを推定することができるので、路面の凹凸によるピッチ角変化を考慮した車両のピッチ角を推定することができる。

また、決定手段は、請求項７に記載の発明のように、ピッチ角推定手段の推定結果及び前照灯のハイビーム及びロービームに基づいて、前照灯の光軸角を決定するようにしてもよい。これによって、例えば、ハイビームの場合にはロービームよりも光軸の変化量が少なくなるようにする等の制御が可能となる。

さらに、請求項８に記載の発明のように、車速を取得する車速取得手段を更に備え、決定手段が、ピッチ角推定手段の推定結果及び車速取得手段によって取得された車速に基づいて、前照灯の光軸角を決定するようにしてもよい。これによって、例えば、低速走行時よりも高速走行時の方が光軸の変化量が少なくなるようにする等の制御が可能となる。

以上説明したように本発明によれば、アクセルの操作量と車両の駆動源の回転数に基づいて、車両の駆動源のトルクを推定して、推定した駆動源のトルクに基づいて、車両の駆動力を推定し、推定した駆動力に基づいて車両のピッチ角を推定するので、特別なセンサを設けることなく、車両のピッチ角を迅速に推定して前照灯の光軸を制御することができる、という効果がある。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態に係わる前照灯光軸制御装置の構成を示すブロック図である。

本発明の実施の形態に係わる前照灯光軸制御装置１０は、図１に示すように、ＣＰＵ１０Ａ、ＲＡＭ１０Ｂ、ＲＯＭ１０Ｃ、及びＩ／Ｏインタフェース（Ｉ／Ｏ）１０Ｄがそれぞれバス１０Ｅに接続されたマイクロコンピュータからなる。

Ｉ／Ｏ１０Ｄには、光軸変更部１４、ライトスイッチ１６、車輪速センサ１８、空気量検出センサ２０、回転数検出センサ２２、点火時期検出センサ２４、及びトランスミッションＥＣＵ２６が接続されている。

光軸変更部１４は、前照灯１２から車両前方に照射される光の光軸を変更する機能を有し、前照灯光軸制御装置１０からの指示に応じて光軸を変更する。例えば、光軸変更部１４は、前照灯１２の筐体を車両上下方向に移動可能として、上下動に移動するアクチュエータを適用することができる。また、複数のＬＥＤ光源を用いてレンズを介して車両前方に光を照射する前照灯１２を適用した場合には、前照灯１２の複数のＬＥＤ光源を駆動するＬＥＤ駆動ドライバを適用して、ＬＥＤ光源を選択的に点灯することによって光軸を変更するようにしてもよい。

ライトスイッチ１６は、前照灯１２から車両前方に光を照射させるためのスイッチであり、ライトスイッチ１６が乗員によってオンオフされることにより、オンオフ信号が前照灯光軸制御装置１０に入力され、前照灯光軸制御装置１０が前照灯１２の点灯と消灯を行うようになっている。なお、本実施の形態では、ライトスイッチ１６は、前照灯１２のハイビームとロービームの切換を行うことが可能とされており、前照灯１２の光の照射状態（ハイビームまたはロービーム）を表す信号が前照灯光軸制御装置１０に入力されるようになっている。

車輪速センサ１８は、車両の車輪の速度を検出し、検出結果を前照灯光軸制御装置１０に入力する。

空気量検出センサ２０は、エンジンに流入される空気量を検出し、回転数検出センサ２２はエンジン回転数を検出し、点火時期検出センサ２４はエンジンの点火時期を検出し、それぞれ検出結果を前照灯光軸制御装置１０に出力する。これによって前照灯光軸制御装置１０では、エンジン流入空気量、エンジン回転数、及びエンジン点火時期に基づいて、エンジントルクを推定し、推定したエンジントルクに基づいて、車両の駆動力を推定して、車両の駆動力に応じた車両のピッチ角を推定する。そして、推定したピッチ角に応じて前照灯の光軸を制御する。

なお、空気量検出センサ２０は、アクセルの操作量に応じてエンジンに流入される空気量が変化するため、アクセルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ、スロットルの開度を検出するスロットルポジションセンサ、エンジン負圧を検出するバキュームセンサ、またはエンジン吸気経路中の空気流量を検出するエアフロメータ等を適用することができ、回転数検出センサ２２としては、クランクの回転を検出するクランク角センサや、カムシャフトの回転を検出するカム角センサ等のセンサを適用することができる。

また、エンジン空気流入量とエンジン回転数だけでもエンジントルクをある程度推定することができるので、点火時期検出センサ２４は省略するようにしてもよい。また、点火時期検出センサ２４を省略した場合には、エンジンの空気流入量と回転数で定められたエンジン点火時期マップ等から読み出すようにしてもよい。

また、トランスミッションＥＣＵ２６は、トランスミッションを制御し、前照灯光軸制御装置１０からの要求に応じて現在のシフトポジションを出力する。

ここで、本発明の実施の形態に係わる前照灯光軸制御装置１０で行われる光軸制御に詳細について説明する。図２は、本発明の実施の形態に係わる前照灯光軸制御装置１０の機能を表す機能ブロック図である。

本発明の実施の形態に係わる前照灯光軸制御装置１０で行われる機能としては、エンジントルク推定部３０、駆動力推定部３２、車両モデルによる車両ピッチ角変化推定部３４、車輪速変化算出部３６、光軸コントロールゲイン決定部３８、車速計算部４０、光軸コントロール角決定部４２、及び光軸コントロール部４４を有する。

エンジントルク推定部３０では、空気量検出センサ２０、回転数検出センサ２２、及び点火時期検出センサ２４によって検出されたエンジン流入空気量、エンジン回転数、エンジン点火時期に基づいてエンジンのトルクを推定する。すなわち、一般的にエンジンは、エンジン空気流入量、エンジン回転数、エンジン点火時期でエンジン特性が定まるので、エンジン流入空気量、エンジン回転数、エンジン点火時期をパラメータとした、実験値より得られるマップを用いてエンジントルクを推定することができる。

駆動力推定部３２では、推定したエンジントルクと、車両のトータルギア比と、走行抵抗Ｒと、から次式で駆動力Ｔを推定する。

駆動力Ｔ＝エンジントルク×トータルギア比−走行抵抗Ｒ ・・・（１）

なお、走行抵抗Ｒは、Ｒ＝Ｒ１＋Ｒ２、Ｒ１は転がり抵抗、Ｒ２は空気抵抗とし、Ｒ１＝車両重量×タイヤ転がり抵抗、Ｒ２＝空気抵抗計数×車両全面投影面積（ｍ^２）×空気密度（ｋｇ／ｍ^３）×車速（ｋｍ／ｈ）×０．５とし、トータルギア比＝デファレンシャル比×ミッションギア比として、ミッションギア比は、トランスミッションＥＣＵ２６から取得してシフトポジションからギヤ比を得る。

車両モデルによる車両ピッチ角変化推定部３４では、駆動力推定部３２で推定した車両の駆動力と、以下に示す車両重心の車幅方向を回転軸とした車両のピッチに関する車両モデルを用いて、車両のピッチ角変化を推定する。図３に車両モデルの符号を説明するための図を示す。

（１）式によって求めた駆動力にタイヤ回転半径ｒを積算することによって車輪の駆動トルクを算出することができるため、上記車両モデルのうち駆動トルクとピッチ角を除くパラメータは、車両の特定として係数として扱うことができる。従って、（１）式から駆動力を求めることによって車両ピッチ角を推定することができる。なお、車両上下加速度、車両上下速度、車両上下変位は、車両の特性などを考慮することによって計算によって求めることができる。

また、路面の凹凸によって車輪速が変化して、その結果駆動力が変化するので、車輪速変化算出部３６が車輪速センサ１８によって検出した車輪速から車輪速変化を求めて、車両モデルによる車両ピッチ角変化推定部３４が車輪速変化による駆動力の変化を求める。ここで、駆動力変化代＝タイヤ半径×車輪速変化代で求められる。すなわち、上述のエンジントルクから推定した駆動力と車輪速変動分の駆動力を加算して上述の車両モデルに代入することで車両ピッチ角を算出することができる。或いは、上述のエンジントルクから推定した駆動力に対応する車両ピッチ角を上述の車両モデルから算出すると共に、車輪速変動分の駆動力に対応する車両ピッチ角を上述の車両モデルから算出して、それぞれの求めた車両ピッチ角を加算するようにしてもよい。

光軸コントロールゲイン決定部３８では、光軸変更部１４で光軸を変更するための光軸コントロールゲインを決定する。

本実施の形態では、上記車両モデルから周波数応答を求めることで、車両のピッチ周波数が分かるので、車両ピッチ周波数成分である３Ｈｚより高い周波数成分のノイズを除去して、光軸コントロールゲインを決定する。例えば、図４に示すように、光軸コントロールゲイン決定部３８は、ローバスフィルタやノッチフィルタ等のフィルタ４６によって車両ピッチ周波数成分のノイズを除去し、光軸コントロールゲイン決定部３８によって、光軸コントロールゲインを決定する。

光軸コントロールゲイン決定部３８による光軸コントロールゲインの決定は、ハイビームやロービームに応じて予め定めた光軸コントロールゲインのハイ・ローマップ４８から光軸を制御するゲインを求めると共に、予め定めた車速マップ５０に応じて車速に応じたゲインを求めることによって、光軸を変化させるべき光軸コントロールゲインを求める。例えば、ハイ・ローマップ４８は、ハイビームの場合にはロービームよりも遠くに光を照射するので、光軸変動量がロービームの場合よりも小さくなるようにゲインが設定されたマップを適用することができ、車速マップ５０は車速が速くなるほど光軸変動量が小さくなるようにゲインが設定されたマップを適用することができる。なお、車速は、車輪速センサ１８によって検出された車輪速から車速計算部４０によって計算される。

また、光軸コントロール角決定部４２では、求めた光軸コントロールゲインに対応する光軸の制御角を決定し、光軸コントロール部４４では、決定した制御角になるように、光軸変更部１４を駆動して前照灯１２の光軸を変更する。

続いて、上述のように構成された本発明の実施の形態に係わる前照灯光軸制御装置１０で行われる処理の流れについて説明する。図５は、本発明の実施の形態に係わる前照灯光軸制御装置１０で行われる処理の流れを示すフローチャートである。なお、図５のフローチャートは、ライトスイッチ１６によって前照灯の点灯が指示されたところで開始するものとして説明する。

ライトスイッチ１６によって前照灯１２の点灯が指示されると、ステップ１００では、空気量、エンジン回転数、及び点火時期を検出してステップ１０２へ移行する。すなわち、空気量検出センサ２０、回転数検出センサ２２、及び回転数検出センサ２２の検出結果が取得される。

ステップ１０２では、ステップ１０２で取得した各検出値に基づいて、エンジントルクを推定する。本実施の形態では、上述したように、エンジン流入空気量、エンジン回転数、エンジン点火時期をパラメータとした、実験値より得られるマップを用いてエンジントルクがエンジントルク推定部３０によって推定される。

ステップ１０４では、トランスミッションＥＣＵ２６からシフトポジションを検出し、ステップ１０６へ移行して、エンジントルク、トータルギヤ比、及び走行抵抗から駆動力を推定する。すなわち、推定したエンジントルクと、トランスミッションＥＣＵ２６から取得したシフトポジションからトランスミッションのギヤ比が分かるので、上述の（１）式から駆動力が駆動力推定部３２によって推定される。

次に、ステップ１０８では、車両モデルを用いて車両のピッチ角変化を推定する。すなわち、上述の車両モデルと推定した駆動力を用いて車両のピッチ角変化が車両モデルによる車両ピッチ角変化推定部３４によって推定される。またこの時、車輪速変化による駆動力変化代を求めることによって、路面の凹凸等による駆動力変化を考慮した車両のピッチ角変化を推定することができる。

ステップ１１０では、前照灯１２のハイ・ロービームに応じた光軸コントロールゲインを決定して、ステップ１１２へ移行して、車輪速センサ１８の検出結果から車速を算出し、ステップ１１４へ移行し、車速に応じた光軸コントロールゲインを決定して光軸変化角を決定する。すなわち、推定したピッチ角の周波数からピッチ周波数成分である３Ｈｚより高い周波数のノイズがフィルタ４６によって除去され、除去された信号から予め定めたハイ・ローマップ４８を用いて光軸を制御するゲインが光軸コントロールゲイン決定部３８によって求められると共に、予め定めた車速マップ５０に応じて光軸コントロールゲインが光軸コントロールゲイン決定部３８によって求められる。そして、車両モデルによる車両ピッチ角変化推定部３４にて推定したピッチ角と光軸コントロールゲイン決定部３８で求めた光軸コントロールゲインに対応する光軸の制御角が、光軸コントロール角決定部４２によって決定される。

そして、ステップ１１６では、決定された光軸制御角になるように光軸コントロール部４４によって光軸変更部１４が制御されることで前照灯１２の光軸が車両のピッチに応じて変更されてステップ１１８へ移行する。

ステップ１１８では、ライトスイッチ１６がオフされたか否か判定され、該判定が否定された場合にはステップ１００に戻って上述の処理が繰り返され、ライトスイッチ１６がオフされたところで一連の光軸制御処理を終了する。

すなわち、本実施の形態に係わる前照灯光軸制御装置１０では、エンジンに流入される空気量すなわちアクセルの操作量、エンジンの回転数、及びエンジン点火時期を検出するだけで、車両のピッチを推定して車両のピッチに応じて前照灯１２の光軸を制御することができるので、特別なセンサ等を設けることなく、一般的に車両に搭載されたセンサのみで車両のピッチ角を迅速に推定して前照灯１２の光軸を制御することができる。

なお、上記の実施の形態では、エンジンに流入される空気量、エンジン回転数、及びエンジン点火時期を検出するようにしたが、一般的に、エンジン流入空気量とエンジン回転数に対応する燃料噴射マップや点火時期マップを用いてエンジンを制御するので、エンジン空気流入量とエンジン回転数が分かれば、エンジントルクをある程度推定することが可能であるので、エンジン点火時期の検出を省略するようにしてもよい。

また、上記の実施の形態では、車両の駆動源としてエンジンを適用した場合の例を説明したが、これに限るものではなく、例えば、電気自動車等のようにモータを車両の駆動源としてものを適用するようにしてもよいし、ハイブリッド自動車等のようにエンジンとモータを車両の駆動源としてものを適用するようにしてもよい。例えば、モータを車両の駆動源として適用した場合には、アクセルの操作量（アクセル操作量に連動したモータへの印加電圧）と、モータの回転数とで定まるモータ駆動マップに応じてモータが駆動されるので、アクセルの操作量と、モータの回転数を検出することでモータのトルクを推定することができ、ピッチ角の推定を上記の実施の形態と同様に推定して、前照灯１２の光軸を制御することができる。

本発明の実施の形態に係わる前照灯光軸制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係わる前照灯光軸制御装置の機能を表す機能ブロック図である。 車両モデルの符号を説明するための図である。 光軸コントロールゲインの決定を説明するためのブロック図である。 本発明の実施の形態に係わる前照灯光軸制御装置で行われる処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 前照灯光軸制御装置
１２ 前照灯
１４ 光軸変更部
１６ ライトスイッチ
１８ 車輪速センサ
２０ 空気量検出センサ
２２ 回転数検出センサ
２４ 点火時期検出センサ
２６ トランスミッションＥＣＵ
３０ エンジントルク推定部
３２ 駆動力推定部
３４ 車両モデルによる車両ピッチ角変化推定部
３６ 車輪速変化算出部
３８ 光軸コントロールゲイン決定部
４０ 車速計算部
４２ 光軸コントロール角決定部
４４ 光軸コントロール部
５０ 車速マップ

Claims (8)

1. アクセルの操作量及び車両の駆動源の回転数を取得する取得手段と、
   前記取得手段の検出結果に基づいて、前記駆動源のトルクを推定し、該推定した駆動源のトルクに基づいて、車両の駆動力を推定する駆動力推定手段と、
   前記駆動力推定手段の推定結果に基づいて、車両のピッチ角を推定するピッチ角推定手段と、
   前記ピッチ角推定手段の推定結果に基づいて、車両前方に光を照射する前照灯の光軸角を決定する決定手段と、
   前記決定手段によって決定された前記光軸角となるように前記光軸を調整する調整手段と、
   を備えた前照灯光軸制御装置。
2. 前記取得手段は、アクセル踏み込み量、スロットル開度、またはエンジンの流入空気量を検出する検出手段から検出結果を取得することによってアクセル操作量を取得することを特徴とする請求項１に記載の前照灯光軸制御装置。
3. 前記取得手段は、エンジン点火時期を更に取得し、前記駆動力推定手段が、アクセル操作量、前記回転数、及びエンジン点火時期に基づいて、前記駆動源のトルクを推定して、該推定した駆動源のトルクに基づいて、車両の駆動力を推定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の前照灯光軸制御装置。
4. 前記ピッチ角推定手段は、車両重心の車幅方向を回転軸とした車両のピッチに関する車両モデルを用いて前記ピッチ角を推定することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の前照灯光軸制御装置。
5. 車輪速を取得する車輪速取得手段を更に備え、前記ピッチ角推定手段が、前記車輪速取得手段によって取得した車輪速の変動分の駆動力に対応する車両のピッチ角を更に推定し、前記駆動力推定手段の推定結果に基づいて推定した車両のピッチ角に加算して車両のピッチ角を推定することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の前照灯光軸制御装置。
6. 車輪速を取得する車輪速取得手段を更に備え、前記駆動力推定手段が、前記車輪速取得手段によって取得した車輪速の変動分の駆動力と、前記駆動源のトルクに基づいて推定した駆動力とを加算して車両の駆動力を推定することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の前照灯光軸制御装置。
7. 前記決定手段は、前記ピッチ角推定手段の推定結果及び前記前照灯のハイビーム及びロービームに基づいて、前記前照灯の光軸角を決定することを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の前照灯光軸制御装置。
8. 車速を取得する車速取得手段を更に備え、前記決定手段が、前記ピッチ角推定手段の推定結果及び前記車速取得手段によって取得された車速に基づいて、前記前照灯の光軸角を決定することを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の前照灯光軸制御装置。

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