JP2020083085A - 車両用表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 視認者の状態を検出することが可能な車両用表示装置を提供する。【解決手段】 車両情報を表示する表示パネル１０と、視認者Ｅ側とは反対側となる表示パネル１０の反視認者側に配置される撮像手段６１と、赤外光を視認者Ｅに向けて照射する赤外線照射部６２と、視認者Ｅ側から表示パネル１０を見たときに表示パネル１０と重なるように表示パネル１０の反視認者側に配置される第１の光学部材７０とを備え、第１の光学部材７０は表示パネル１０と撮像手段６１との間に介在しており、視認者Ｅを照射後の赤外光は表示パネル１０と第１の光学部材７０とを透過して撮像手段６１に入射可能となっている。【選択図】図３

Description

本発明は、例えば自動車や自動２輪車等の車両に搭載される車両用表示装置に関するものである。

従来より、この種の車両用表示装置にあっては、例えば下記特許文献１に記載されているものが知られている。この特許文献１に記載の車両用表示装置は、車両の運転席前方に搭載された車両用計器であり、車両の走行速度等をはじめとする各種車両情報を表示する液晶表示パネル（表示手段）と、表示装置の外装ケースを構成する樹脂製の筐体とから主に構成される。

特開２０１８−５４２９１号公報

近年、車両の運転席に着座するとともに前記液晶表示パネルを視認する運転者（視認者）の顔を赤外光を利用して撮像するとともに、運転者の顔の動作等から運転者の状態（挙動）を検知するカメラモジュールを前記車両用計器に搭載するという技術の実用化が注目されつつある。ところで、特許文献１に記載の車両用表示装置にあっては、運転者の状態を検出すべく、カメラモジュールを車両用表示装置に搭載するような構成は想定されていないため、この点で更なる改良の余地があった。
そこで本発明は、前述の課題に対して対処するため、視認者の状態を検出することが可能な車両用表示装置の提供を目的とするものである。

本発明は、車両情報を表示する表示手段と、前記表示手段を視認する視認者の状態を撮像可能であって、前記視認者側とは反対側となる前記表示手段の反視認者側に配置される撮像手段と、赤外光を前記視認者に向けて照射する赤外線照射部と、前記視認者側から前記表示手段を見たときに前記表示手段と重なるように前記表示手段の前記反視認者側に配置される第１の光学部材とを備え、前記第１の光学部材は、前記表示手段と前記撮像手段との間に介在しており、前記視認者を照射後の前記赤外光は、前記表示手段と前記第１の光学部材とを透過して前記撮像手段に入射可能となっていることを特徴とする。

また本発明は、車両情報を表示する表示手段と、前記表示手段を視認する視認者の状態を撮像可能であって、前記視認者側とは反対側となる前記表示手段の反視認者側に配置される撮像手段と、赤外光を前記視認者に向けて照射する赤外線照射部と、前記視認者側から前記表示手段を見たときに前記表示手段と重なるように前記表示手段の前記反視認者側に配置される第２の光学部材とを備え、前記撮像手段は、前記視認者側から前記表示手段を見たときに前記表示手段と重ならないように前記表示手段の反視認者側に配置されており、前記視認者を照射後の前記赤外光は、前記表示手段を透過するとともに前記第２の光学部材によって反射され前記撮像手段に入射可能となっていることを特徴とする。

また本発明は、前記表示手段は、前記視認者側から直視可能な表示面を有し、前記第１の光学部材は、前記赤外光を透過して可視光を反射する光学特性を有し、前記表示面に対して傾斜するように配置されることを特徴とする。

また本発明は、前記表示手段は、前記視認者側から直視可能な表示面を有し、前記第２の光学部材は、前記赤外光を反射して可視光を透過する光学特性を有し、前記表示面に対して傾斜するように配置されることを特徴とする。

本発明によれば、所期の目的を達成でき、視認者の状態を検出することが可能な車両用表示装置を提供できる。

本発明の第１実施形態による車両用表示装置の要部正面図。 図１のＡ−Ａ断面図。 図１のＢ−Ｂ断面図。 同第１実施形態による車両用表示装置の電気的構成を示すブロック図。 本発明の第２実施形態による車両用表示装置の要部正面図。 図５のＣ−Ｃ断面図。 図５のＤ−Ｄ断面図（インストルメントパネルは図示省略）。

（第１実施形態）以下、図１〜図４に基づいて、本発明の車両用表示装置を自動車の運転席前方に搭載される車両用計器に適用した場合を例に挙げて説明する。なお、以下の説明では、車両用計器を正視（視認）する視認者側を前方側（前側）、当該視認者側とは反対側である反視認者側を背後側（後側）とも言うことがある。

図１〜図３において、本実施形態による車両用表示装置としての車両用計器Ｍは、各種の車両情報を表示する表示パネル（表示手段）１０と、この表示パネル１０に照明光を供給する光源２０と、この光源２０が実装されたメイン基板３０と、表示パネル１０の前方側を覆う保護部材４０と、表示パネル１０の背後側にて表示パネル１０と密着するように設けられる光学シート５０と、車両の運転席に着座する視認者（運転者）Ｅを監視するカメラモジュール６０と、表示パネル１０とカメラモジュール６０との間に介在する第１の光学部材７０と、この第１の光学部材７０と対峙するように設けられるサブ基板８０と、このサブ基板８０の第１の光学部材７０側を向く面に実装された発光素子９０と、車両用計器Ｍの外装ケースを構成する筐体１００と、保護部材４０の外縁部を隠蔽するインストルメントパネル（インパネ）１１０とから主に構成されている。

表示パネル１０は、例えば一対の絶縁基板（ガラス基板）間に液晶を封入した液晶セルの表裏面に表側偏光板、後側偏光板が各々貼り付けられた周知の液晶表示パネルを適用することができる。

また、表示パネル１０は、視認者Ｅが直視可能な平坦な表示面１１を有し、この表示面１１に前記車両情報が表示される。例えば図１では、前記車両情報の一例として車両の走行速度を示す車速表示部１２が表示面１１に視覚情報として表示された例を示している。

光源２０は、適宜色の光を発する複数個のチップ型発光ダイオードを適用することができ、光学シート５０に向けて照明光（可視光）を発する発光体である。この場合、光源２０は、第１の光学部材７０に対応する領域を除いたメイン基板３０上に複数個、表面実装される。

メイン基板３０は、例えばガラスエポキシ系基材に配線パターンが施された硬質配線基板であり、表示パネル１０の表示制御や光源２０、発光素子９０の点灯制御を行うとともに、カメラモジュール６０の動作を制御するマイクロコンピュータとしての制御部３１と、光源２０と、抵抗、コンデンサ等の回路部品とが前記配線パターンに導通接続されている。なお、メイン基板３０は、フレキシブル配線板（図示省略）を用いて表示パネル１０と電気的に接続されている。

保護部材４０は、透光性合成樹脂材料によって形成され、表示パネル１０の前方側を覆うように設けられた略平板状の保護パネル部材である。この保護部材４０の後面側周縁には遮光部４１が形成されている。遮光部４１は、例えば黒色の印刷層によって形成されている。なお、保護部材４０は透光性の接着剤によって表示パネル１０と接合してもよく、さらには前方側となる保護部材４０の最表面はフラットな平坦面ではなく前方側に向けて凸となる曲面形状（湾曲形状）でもよい。

光学シート５０は、例えば光を均一化させるための略矩形状の光拡散シートやプリズムシートを適用することができ、第１の光学部材７０に対応する領域が切り欠かれた切欠部５１を有している。各光源２０から発せられた照明光は光学シート５０によって均一化された状態で表示パネル１０側に導かれ、これにより前記車両情報（例えば車速表示部１２）がバックライト照明される。

カメラモジュール６０は、運転席に着座する視認者Ｅの顔を撮像し、視認者Ｅの顔の動作等から視認者Ｅの状態（挙動）を検知するものであり、表示パネル１０の中央下方に対応した位置であって、表示パネル１０（第１の光学部材７０）の背後側に配置される。

このように、本例の場合、カメラモジュール６０は表示パネル１０の背後側に配置され、視認者Ｅ側からは視認不可能な状態となるので、カメラモジュール６０の存在が目立ちにくくなり、車両用計器Ｍの商品性（デザイン性）を高めることが可能となる。

また、カメラモジュール６０は、表示パネル１０を視認する視認者Ｅの状態を撮像可能である撮像手段６１と、赤外光（近赤外光）を視認者Ｅに向けて照射する赤外線照射部６２とを有し、撮像手段６１と赤外線照射部６２とが一体となるように設けられる。

撮像手段６１は、近赤外領域に感度を持つカメラであり、視認者Ｅ側から車両用計器Ｍを正視したときに第１の光学部材７０と重なるように第１の光学部材７０（表示パネル１０）の背後側に配置される。

赤外線照射部６２は、撮像手段６１と同様に、視認者Ｅ側から車両用計器Ｍを正視したときに第１の光学部材７０と重なるように第１の光学部材７０（表示パネル１０）の背後側に配置される。赤外線照射部６２は、表示パネル１０の板面方向において、撮像手段６１を挟むように撮像手段６１の両隣に配置された一対の赤外線光源（赤外線ＬＥＤ）を適用することができる。

第１の光学部材７０は、前方側から車両用計器Ｍ（表示パネル１０）を見たときに表示パネル１０と重なるように表示パネル１０の背後側に配置されるコールドミラーを適用することができる。具体的には、第１の光学部材７０は、表示パネル１０の背後側であって、表示パネル１０の中央下方に対応する領域（つまり光学シート５０の切欠部５１に対応する領域）に配置される。

この場合、第１の光学部材７０は、表示パネル１０の表示面１１に対して所定の角度（例えば略４５度）、傾斜するように表示パネル１０とカメラモジュール６０との間に配置され、赤外光（つまり赤外線照射部６２から視認者Ｅに向けて照射される赤外光及び視認者Ｅ照射後に撮像手段６１に向かう赤外光）を透過し、発光素子９０から発せられる光（可視光）を反射する光学特性を有している。

ここで、赤外線照射部６２から照射される赤外光の光路について説明する。赤外線照射部６２から照射される赤外光は、第１の光学部材７０、表示パネル１０並びに保護部材４０を順次、通過（透過）して前方側に向けて照射され、視認者Ｅの顔に到達する。よって、赤外線照射部６２は、赤外光に照らされた視認者Ｅの顔を撮像することができる。

さらに、視認者Ｅ（視認者Ｅの顔）を照射後の赤外光は、逆方向（背後側）に反射して、表示パネル１０と第１の光学部材７０（より具体的には保護部材４０、表示パネル１０並びに第１の光学部材７０）を透過して撮像手段６１に入射可能となる。この結果、撮像手段６１は、当該逆方向に反射した赤外反射光を画像として取得する。

サブ基板８０は、例えばガラスエポキシ系基材に回路パターンが施された小型の硬質回路基板であり、筐体１００に備えられる後述する膨出部の内部に埋設され、発光素子９０等が当該回路パターン上に導通接続される。なお、ここでのサブ基板８０は、その板面方向がメイン基板３０の板面方向と略直交するように配置（立設）され、例えば図示省略した配線コード（配線部材）を介してメイン基板３０と電気的に接続される。

発光素子９０は、光源２０の発光色と同色の光を発する複数個のチップ型発光ダイオードを適用することができ、第１の光学部材７０に向けて光（可視光）を発する発光体である。

筐体１００は、合成樹脂材料によって形成された樹脂製の計器ハウジングであり、表示パネル１０と、光源２０が実装されたメイン基板３０と、光学シート５０と、カメラモジュール６０と、第１の光学部材７０と、発光素子９０が実装されたサブ基板８０とを収容するものである。

また、筐体１００は、メイン基板３０の背後側を覆う底壁部１０１と、表示パネル１０の側方を覆う略枠状の側壁部１０２とを有し、側壁部１０２の前面側開口は保護部材４０によって塞がれた状態となっている。

側壁部１０２には、サブ基板８０の配設位置に対応するように外側に膨出する膨出部１０２ａが設けられ、この膨出部１０２ａの内部に発光素子９０が実装されたサブ基板８０が配置される。なお、必要に応じて、第１の光学部材７０と発光素子９０との間に（例えば側壁部１０２側となる膨出部１０２ａの開口部を塞ぐように）、上述した光学シート５０と同等の機能を有する小型光学シート（図示省略）を配置してもよい。

インストルメントパネル１１０は、例えば黒色（遮光性）の合成樹脂材料によって形成され、主に保護部材４０の外縁部を覆うものである。インストルメントパネル１１０は、前記車両情報を視認者Ｅ側から視認可能とするための開口壁１１１を有する。

次に、図４に基づいて、車両用計器Ｍの電気的な構成について説明する。車両用計器Ｍは、制御部３１と、表示パネル１０と、光源２０と、撮像手段６１と、赤外線照射部６２と、発光素子９０とを備える。

制御部３１は、制御部３１の動作プログラムが記憶されたＲＯＭ(Read Only Memory)、前記動作プログラムを実行することで制御部３１の動作処理を実行するＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＣＰＵ等のワークエリアとして利用されるＲＡＭ(Random Access Memory)等を有する。

制御部３１は、図示省略した車載ＥＣＵ（Electronic Control Unit）からの情報に基づいて、表示パネル１０に車速表示部１２等を表示させる処理を実行する。制御部３１は、例えば図示省略した前照灯スイッチのオン操作に基づいて、各光源２０及び各発光素子９０を点灯させる処理を実行し、各光源２０から表示パネル１０に向けて主に直進する直進照明光と、第１の光学部材７０によって表示パネル１０側に向けて反射される発光素子９０からの反射照明光とを受けて車速表示部１２がバックライト照明される。

また、制御部３１は、撮像手段６１が撮像した画像に基づいて、視認者Ｅの状態を判断する。具体的には、制御部３１は、撮像手段６１が撮像した画像に基づいて、視認者Ｅが眠気を催している状態であるか否か、視認者Ｅが脇見運転をしている状態であるか否か等の視認者Ｅの状態を判断する処理を実行する。

制御部３１は、例えば視認者Ｅが眠気を催している状態であると判断した場合、車両用計器Ｍに搭載されたスピーカ（図示省略）から視認者Ｅに対する注意喚起を促すための警告音（「ピー」という効果音）が吹鳴されるように、当該スピーカを動作させる処理を実行する。なお、警告音の吹鳴に代えて（もしくは加えて）、制御部３１による制御のもと、表示パネル１０の表示面１１に注意喚起を促すための警告メッセージを表示してもよい。

以上のように本実施形態では、表示パネル１０の背後側に配置される撮像手段６１と、赤外光を視認者Ｅに向けて照射する赤外線照射部６２と、表示パネル１０と重なるように表示パネル１０の背後側に配置されるコールドミラーである第１の光学部材７０とを備え、第１の光学部材７０は表示パネル１０と撮像手段６１との間に介在しており、視認者Ｅを照射後の赤外光は表示パネル１０と第１の光学部材７０とを透過して撮像手段６１に入射可能となっているものである。

従って、表示パネル１０の背後側に第１の光学部材７０を位置させ、さらに第１の光学部材７０の背後側に撮像手段６１と赤外線照射部６２とからなるカメラモジュール６０を位置させる構成を採用することで、撮像手段６１が撮像した画像に基づき視認者Ｅの状態を検出することができるという利点がある。

また本実施形態では、表示パネル１０は、視認者Ｅ側から直視可能な表示面１１を有し、第１の光学部材７０は、赤外光を透過して可視光を反射する光学特性を有し、表示面１１に対して傾斜するように配置されることにより、第１の光学部材７０に対応する表示パネル１０箇所にも可視光が供給されることになるため、表示パネル１０（表示面１１）全体をバックライト照明することができ、商品性の向上した車両用計器Ｍを提供することができる。

（第２実施形態）次に、本発明の第２実施形態を図５〜図７に基づいて説明するが、前述の第１実施形態と同一もしくは相当個所には同一の符号を用いてその詳細な説明は省略する。この第２実施形態が、前記第１実施形態と異なる点は以下の通りである。

第１に、図６に示すように第１の光学部材７０に代えて赤外光を反射して可視光を透過する光学特性を有するホットミラーである第２の光学部材７１を表示パネル１０の背後側に配置した点にある。

第２に、前方側から車両用計器Ｍを見たときに、光学シート５０の切欠部５１を埋め合わせるように小型の他の光学シート１２０が第２の光学部材７１とメイン基板３０との間に介在している点にある。

第３に、光学シート５０の直下となるメイン基板３０上だけではなく第２の光学部材７１の直下となるメイン基板３０箇所上にも光源２０を実装した点にある。

第４に、図７に示すようにサブ基板８０及び発光素子９０に代えて、（前記第１実施形態と同様に撮像手段６１と当該撮像手段６１の両隣に配置された一対の赤外線照射部６２とで構成される）カメラモジュール６０を膨出部１０２ａの内部に配置した点にある。

そして、この第２実施形態において、光源２０は、適宜色の光を発する複数個のチップ型発光ダイオードを適用することができ、光学シート５０及び他の光学シート１２０に向けて照明光（可視光）を発する発光体である。

また、この第２実施形態において、カメラモジュール６０は、表示パネル１０を視認する視認者Ｅの状態を撮像可能であって、前方側から表示パネル１０を見たときに表示パネル１０と重ならないように表示パネル１０の背後側（膨出部１０２ａの内部）に配置される。換言すれば、ここでのカメラモジュール６０は、第２の光学部材７１の側方に配置される。

さらに、この第２実施形態において、第２の光学部材７１は、前方側から表示パネル１０を見たときに表示パネル１０と重なるように表示パネル１０の背後側に配置されるホットミラーを適用することができる。具体的には、第２の光学部材７１は、表示パネル１０の背後側であって、表示パネル１０の中央下方に対応する領域（つまり他の光学シート１２０に対応した領域）に配置される。

また、第２の光学部材７１は、表示面１１に対して所定の角度（例えば略４５度）、傾斜するようにメイン基板３０（他の光学シート１２０）と表示パネル１０との間に配置され、赤外光（つまり赤外線照射部６２から照射される赤外光及び視認者Ｅ照射後に撮像手段６１に向かう赤外光）を反射し、他の光学シート１２０から出射される光（可視光）を透過する光学特性を有している。

ここで、この第２実施形態での赤外線照射部６２から照射される赤外光の光路について説明する。赤外線照射部６２から、図６における横方向（図７における上方向）に向けて照射される赤外光は、第２の光学部材７１によって反射することで光路が折り曲げられて、表示パネル１０側（つまり前方側）に向けて進む。この表示パネル１０側に向けて進む赤外光は、表示パネル１０及び保護部材４０を順次、通過（透過）して前方側に向けて照射され、視認者Ｅの顔に到達する。よって、赤外線照射部６２は、赤外光に照らされた視認者Ｅの顔を撮像することができる。

視認者Ｅ（視認者Ｅの顔）を照射後の赤外光は、逆方向（背後側）に反射して、表示パネル１０（より具体的には保護部材４０、表示パネル１０）を透過するとともに、第２の光学部材７１によって撮像手段６１側に向けて反射され、撮像手段６１に入射可能となる。この結果、撮像手段６１は、当該逆方向に反射した赤外反射光を画像として取得する。

そして、制御部３１は、撮像手段６１が撮像した画像に基づいて、視認者Ｅの状態を判断する。制御部３１は、例えば視認者Ｅが眠気を催している状態であると判断した場合、前記スピーカから視認者Ｅに対する注意喚起を促すための前記警告音が吹鳴されるように、前記スピーカを動作させる処理を実行する。なお、前記警告音の吹鳴に代えて（もしくは加えて）、制御部３１による制御のもと、表示パネル１０の表示面１１に前記警告メッセージを表示してもよい。

以上のように、本第２実施形態によれば、表示パネル１０と重なるように表示パネル１０の背後側に配置されるホットミラーである第２の光学部材７１と、表示パネル１０と重ならないように表示パネル１０の背後側に配置される撮像手段６１とを備え、視認者Ｅを照射後の赤外光は、表示パネル１０を透過（通過）するとともに第２の光学部材７１によって反射され撮像手段６１に入射可能となっているものである。

従って、表示パネル１０の背後側に第２の光学部材７１を位置させ、さらに第２の光学部材７１の側方にカメラモジュール６０を位置させる構成を採用することで、撮像手段６１が撮像した画像に基づき視認者Ｅの状態を検出することができるという利点がある。

また本第２実施形態では、表示パネル１０は、視認者Ｅ側から直視可能な表示面１１を有し、第２の光学部材７１は、赤外光を反射して可視光を透過する光学特性を有し、表示面１１に対して傾斜するように配置されることにより、第２の光学部材７１に対応する表示パネル１０箇所にも可視光が供給されることになるため、表示パネル１０（表示面１１）全体をバックライト照明することができ、商品性の向上した車両用計器Ｍを提供することができる。

なお、この第２実施形態において、ここでの詳細図示は省略するが、必要に応じてカメラモジュール６０と第２の光学部材７１との間に赤外光透過部を設けてもよい。当該赤外光透過部は、例えば赤外線透過フィルムを適用することができ、側壁部１０２側となる膨出部１０２ａの開口部を塞ぐように配置され、赤外光を透過可能であり、可視光を反射または吸収する機能を有する。これにより撮像手段６１（カメラモジュール６０）が視認者Ｅにより視認されることを抑制することができる。

なお、本発明は、上述の実施形態及び図面によって限定されるものではない。本発明の要旨を変更しない範囲で、適宜、実施形態及び図面に変更（構成要素の削除も含む）を加えることが可能である。

例えば上述した第１、第２実施形態では、赤外線光源である赤外線照射部６２が２つ用いられているものであったが、赤外線照射部６２の個数は１つでもよいし、３つ以上でもよい。

さらには、上述した第１、第２実施形態では、撮像手段６１と赤外線照射部６２とが一体となっているカメラモジュール６０を採用したものであったが、撮像手段６１と赤外線照射部６２とは一体となっていなくてもよく、赤外線照射部６２は、赤外光を視認者Ｅに向けて照射可能な位置であれば、あらゆる位置に設けることが可能である。例えばインストルメントパネル１１０の適宜箇所に１つ以上の透光部（図示省略）を設け、当該透光部から赤外光が視認者Ｅに向けて照射されるようにインストルメントパネル１１０の内部空間（後方側空洞領域）にて前記透光部に対応させて赤外線照射部６２を配置してもよい。

１０ 表示パネル（表示手段）
１１ 表示面
２０ 光源
３０ メイン基板
３１ 制御部
４０ 保護部材
５０ 光学シート
５１ 切欠部
６０ カメラモジュール
６１ 撮像手段
６２ 赤外線照射部
７０ 第１の光学部材
７１ 第２の光学部材
８０ サブ基板
９０ 発光素子
１００ 筐体
１０２ 側壁部
１０２ａ 膨出部
１１０ インストルメントパネル
１２０ 他の光学シート
Ｅ 視認者

Claims (4)

1. 車両情報を表示する表示手段と、
   前記表示手段を視認する視認者の状態を撮像可能であって、前記視認者側とは反対側となる前記表示手段の反視認者側に配置される撮像手段と、
   赤外光を前記視認者に向けて照射する赤外線照射部と、
   前記視認者側から前記表示手段を見たときに前記表示手段と重なるように前記表示手段の前記反視認者側に配置される第１の光学部材とを備え、
   前記第１の光学部材は、前記表示手段と前記撮像手段との間に介在しており、
   前記視認者を照射後の前記赤外光は、前記表示手段と前記第１の光学部材とを透過して前記撮像手段に入射可能となっていることを特徴とする車両用表示装置。
2. 車両情報を表示する表示手段と、
   前記表示手段を視認する視認者の状態を撮像可能であって、前記視認者側とは反対側となる前記表示手段の反視認者側に配置される撮像手段と、
   赤外光を前記視認者に向けて照射する赤外線照射部と、
   前記視認者側から前記表示手段を見たときに前記表示手段と重なるように前記表示手段の前記反視認者側に配置される第２の光学部材とを備え、
   前記撮像手段は、前記視認者側から前記表示手段を見たときに前記表示手段と重ならないように前記表示手段の反視認者側に配置されており、
   前記視認者を照射後の前記赤外光は、前記表示手段を透過するとともに前記第２の光学部材によって反射され前記撮像手段に入射可能となっていることを特徴とする車両用表示装置。
3. 前記表示手段は、前記視認者側から直視可能な表示面を有し、
   前記第１の光学部材は、前記赤外光を透過して可視光を反射する光学特性を有し、前記表示面に対して傾斜するように配置されることを特徴とする請求項１記載の車両用表示装置。
4. 前記表示手段は、前記視認者側から直視可能な表示面を有し、
   前記第２の光学部材は、前記赤外光を反射して可視光を透過する光学特性を有し、前記表示面に対して傾斜するように配置されることを特徴とする請求項２記載の車両用表示装置。

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