JP3175250B2 - 原稿読み取り装置 - Google Patents

原稿読み取り装置

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JP3175250B2
JP3175250B2 JP34916691A JP34916691A JP3175250B2 JP 3175250 B2 JP3175250 B2 JP 3175250B2 JP 34916691 A JP34916691 A JP 34916691A JP 34916691 A JP34916691 A JP 34916691A JP 3175250 B2 JP3175250 B2 JP 3175250B2
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真一 藤井
宣之 沖須
敏彦 唐崎
里之 中村
伸也 松田
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ミノルタ株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、原稿を上方から撮影す
る読み取り装置にあって、空間的に曲がった原稿の曲が
り具合を検知し、補正する原稿読み取り装置に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の装置においては、製本された原
稿を上方から撮影し読み取る場合、本の継ぎ目の部分で
は紙面が曲がっているために、撮影したデータをそのま
ま出力したのでは、継ぎ目の部分で画像が圧縮されてい
るので出力に歪みが生じる。これに対処するために、従
来、例えば、特開昭62−143557号公報に示され
るように、原稿を走査して読み取るラインセンサと、原
稿面との距離を検出する距離センサを用いて、読み取り
時に検出した距離に応じてラインセンサの副走査方向の
読み取りピッチを変化させるようにしたものがある。ま
た、例えば、特開平3−117965号公報に示される
ように、原稿の読み取り時に原稿の曲がり具合に応じ
て、撮影した画像を伸長処理するようにしたものがあ
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前者のよう
な装置では、原稿の読み取り時に読み取りの機械的ピッ
チを変えるための構成が複雑になり、高価となる。ま
た、後者のような装置では、原稿に高低があることに起
因する、撮影した画像の列方向の変位による行曲がりは
補正できないといった問題があった。本発明は、上記問
題を解決するために、機械的な補正手段を用いることな
く、構成簡単にして原稿読み取り時に、原稿の列方向の
変位を検知し、その結果に応じてデータを電気的に処理
することにより、行曲がりを補正することができる。さ
らに、また、列(縦)方向の変位を電気的に補正するこ
とにより、行(横)方向の曲がりを補正し、次いで、行
(横)方向の伸長補正をすることにより、最適な補正が
可能となる原稿読み取り装置を提供することを目的とす
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項1の発明は、上向きに載置された原稿を上方か
ら読み取る原稿読み取り手段と、原稿の形状を測定する
形状測定手段と、この形状測定手段の出力に応じて前記
原稿読み取り手段の出力の行方向の曲りを補正する曲り
補正手段とを有した原稿読み取り装置である。請求項2
の発明は、原稿を読み取る原稿読み取り手段と、原稿の
形状を測定する形状測定手段と、この形状測定手段の出
力に応じて前記原稿読み取り手段の出力の行方向の曲り
を補正する行曲り補正手段と、前記行曲り補正手段の出
力のぼけを補正するぼけ補正手段と、前記ぼけ補正手段
の出力に伸長処理をする伸長手段とを有したものであ
る。
【0005】
【作用】請求項1の構成によれば、原稿読み取り手段に
て原稿を読み取るとともに、形状測定手段は、例えば原
稿の複数点における高さを測定し、この高さの測定値を
もとに補間処理することにより、測定点間の補間値を得
て精度の高い原稿の形状データを検出する。この検出し
た原稿の形状データにしたがって原稿読み取り手段の出
力の列方向の変位を補正し、行曲がりを補正する。請求
項2の構成によれば、原稿読み取り手段の出力につい
て、列方向の変位を補正することにより行方向の曲がり
を補正する行曲がり補正を行い、さらに、画像のぼけと
輝度むらを補正するぼけ補正を行った後に、原稿の曲が
りによって圧縮された画像を伸長する伸長処理を行う。
これにより、列(縦)方向の変位補正、つまり、行
(横)方向の曲がり補正後に、行(横)方向の伸長補正
処理がなされ、適切な処理が可能となる。
【0006】
【実施例】以下、本発明の原稿読み取り装置の実施例に
ついて図面を参照して説明する。図1は、原稿読み取り
装置の全体構成を示す。同図において原稿台10には原
稿1が上向きに配置され、読み取り部2が原稿1を上方
から読み取るように支持部材3により支持され、原稿1
と読み取り部2との間に所定の間隔をもたせている。こ
の間隔は少なくとも原稿1面上の読み取り可能領域が常
に視認できる大きさで、この間隔により原稿1の面と読
み取り部2との間に作業空間が形成される。また装置に
は、スイッチ類4や原稿読み取り手段の出力を補正する
曲がり補正回路部5が設けられている。
【0007】図2、図3は上記読み取り部2の詳細構成
を示す。原稿1の画像情報は、結像レンズ7を通して撮
像センサ6で読み取られる。撮像センサ6はCCD等の
半導体光電変換素子で、エリアセンサでもラインセンサ
でも構わない。図2はエリアセンサ、図3はラインセン
サの場合の構成を示す。曲がり検知ボード9は,IR発
光素子8aから発して原稿1の面で反射した反射光を、
受光素子8bで受けて測距する、いわゆる三角測距方式
を用いて原稿1の面の高さを測定するものであり、IR
発光素子8aと受光素子8bを備えた検知ボード9を原
稿1の上方でスキャンして原稿1の面の高さの変化を測
るものである。測距方式は三角測距法に限るものではな
く位相差測距法でも構わない。
【0008】図4は、本実施例による原稿読み取り装置
の電気信号の流れを示すブロック図である。図5は、本
実施例による原稿読み取り装置を用いたコピー動作の一
連の流れを示す。以下、図4、図5に従って、本実施例
の構成と動作を説明する。原稿1が原稿台10上にセッ
トされ(#1でYES)、コピーボタンがONされると
(#2でYES)、まず、図4のCPU21の命令で測
距回路22が起動される。すると、図2の曲り検知ボー
ド9がスキャンして、原稿1の片頁において10点ず
つ、すなわち左右両頁において合計20点の高さを測定
する。各点の高さの測定は、図2の発光素子8aと受光
素子8bによって三角測距方式によって行う(#3)。
高さの測定値データは、図4に示すようにA/D変換器
23にてA/D変換したのち、スプライン補間回路24
に送り、3次のスプライン補間処理を施して原稿1の形
状データを求める(#4)。
【0009】スプライン補間回路24から出力した原稿
の形状データは、行曲がり補正率計算回路26と画像伸
長率補正回路25に送る。行曲がり補正率計算回路26
では、列方向の変位に基づく行曲がり補正率を計算し
(#5)、計算した補正率の値を行曲がり補正処理の実
行に備えてメモリ27に記憶させる。一方、画像伸長率
補正回路25では画像伸長率を計算し(#6)、計算し
た伸長率の値を画像伸長処理の実行に備えてメモリ28
に記憶させる。
【0010】以上の処理が終了すると図4のCPU21
の命令によりCCD駆動回路29を駆動させ、CCD3
0(上述の撮像センサ6)によって原稿1を撮像する
(#7)。撮像したデータは図4に示すようにA/D変
換器31にてA/D変換したのち、行曲り補正回路32
に送り、メモリ27に記憶している行曲り補正率の値を
使用して、撮像したデータに行曲り補正を施す(#
8)。次に、行曲り補正回路32から出力したデータを
画像修復回路33に送り、ぼけ修復処理と輝度むら補正
処理を施す(#9)。さらに、画像修復回路33から出
力したデータを画像伸長回路34に送り、メモリ28に
記憶している前述画像伸長率の値を使用して、画像伸長
処理を施す(#10)。画像伸長回路34から出力した
データを出力部35に送り、プリントアウトして(#1
1)、一連のコピー動作を完了する。
【0011】以下に、上記の各処理を具体的に説明す
る。まず、スプライン補間回路24とその処理について
説明する。図9は、高さの測定値とその測定位置を示
す。図9(b)の破線の矢印が3次のスプライン補間処
理によって算出された高さの補間値である。この補間処
理によりCCDの横方向の画素数と同数の点における高
さの値を得ることが可能となる。
【0012】高さの測定値の他にスプライン補間により
高さの補間値を算出する理由を以下に示す。原稿の曲り
による圧縮された画像の長さと実際の原稿との長さの関
係は、図9(a)のx1,x2間の場合を例にとると、
図10(a)に示すx1点,x2点,A点,B点,C点
の5点が構成する台形において、圧縮された画像の長さ
を直線ACもしくは直線x1−x2とすると,実際の原
稿の長さである曲線ABが前記台形における直線ABと
して直線近似できるとするならば、圧縮された画像を伸
長処理する場合の関係式は、 AB=AC・1/cos θ として、容易に直線ACの長さから直線ABの長さを求
めることができる。
【0013】しかし、実際には原稿の曲がりは、図10
(b)の曲線ABのような曲線状であるために、高さの
測定点の相互の間隔が広い場合には、前記伸長処理後の
長さの誤差が大きくなるために直線で近似することがで
きない。そこで、原稿の高さを測定する際に、高さの測
定点の数が少ない場合には、各測定点の値をもとに3次
のスプライン補間処理を施し、測定点と測定点との間の
複数の点(以下補間点という)における、高さの補間値
を算出することにより、高さの測定点もしくは高さの補
間点の相互の間隔を密にすれば、前記直線近似による誤
差が小さくなるため、前記関係式による伸長処理が可能
となる。
【0014】図9(a)のx1〜x10の3次のスプラ
イン関数を求めるためには、高さが未知であるx0,x
11の値が必要である。この場合は、図11に示すよう
に、x0はちょうど本の継ぎ目部分として扱い、x0の
高さh0 =0として処理する。さらに、原稿の継ぎ目付
近のx0〜x1の区間の補間データを求めるためには、
図11に示すx- 1 の高さが必要であり、この場合はx
- 1 の高さをh- 1 =−h1 と近似してx0〜x1の補
間データを求める。また、x11の高さについては、x
11が原稿の端の部分であり、かつ、原稿と原稿台とが
ほぼ水平であることから、x11の高さh1 1 =h1 0
として処理する。前述のことから、原稿上の全ての範囲
で、3次のスプライン関数を求めることができる。
【0015】なお、上記実施例では、スプライン補間処
理を施して画像の伸長処理を行うに、測距データ間隔を
等間隔としたが、画像伸長率の高い、原稿の折り目付近
のデータ間隔を密にしてデータ数を増やせば、より精度
の高いスプライン補間が可能となる。また、上記では、
曲がり検知ボード9のスキャンにより3次のスプライン
補間をするために、10点を測定しているが、CCDか
ら撮像される1ラインの画素数と同数の測定データを得
るようにすれば、より一層高い精度の直線近似ができ
る。
【0016】次に、行曲がり補正率計算回路26とその
処理について説明する。図6は、行曲がりの原因につい
て示したものである。ここでいう行曲がりとは、原稿の
高さが原稿の位置により異なることから生じる結像位置
のズレによる曲がりである。図6において、原稿がフラ
ットな時のCCD上の結像位置がe1となり、原稿が曲
がっている時のCCD上の結像位置がe2となる。そし
て、原稿の高さをhその高さからレンズまでの距離をb
としたとき、 d:x=(b+h):h x=dh/(b+h) の関係が成り立つ。
【0017】また、CCDの中心から結像位置e2まで
の距離cの範囲に含まれる画素数をn画素とすると、 n=I/2−i (i<I/2) n=i−I/2 (i≧I/2) (図8参照) の時、e1とe2の距離、つまり、原稿がフラットな時
と曲がっている時との結像位置のズレ量をΔcとしたと
き、Δcに含まれる画素数をΔnとすると、 n:Δn=d:x n:Δn=d:{dh/(b+h)} dΔn=ndh/(b+h) Δn=nh/(b+h) の関係式が成り立つので、b,hが測定できればΔnを
求めることができる。全画素について、前記関係式を用
いて各々のΔnを計算し、Δn画素分だけ画像データを
シフトする処理をすることにより、行曲がりは補正でき
る。
【0018】ここで、hは測距データよりメモリから読
み出せる。また、bは撮影の倍率、および、レンズの焦
点距離が決まれば、簡単な幾何光学により計算すること
ができる。撮影の倍率は、図1のスイッチ類4の入力に
より決定し、焦点距離は、測距データにより決まる。す
なわち、レンズの焦点距離をfとし、撮影の倍率をmと
すると、 (1/a)+(1/b)=(1/f) b/a=m より b=(m+1)・f の関係式が成り立つ。以上により、Δnを全画素につい
て求めることができる。図7(a)に行曲がりの影響を
受けた画像の例を、また、図7(b)に行曲がり補正し
た画像の例を示す。
【0019】次に、画像伸長率計算回路25について説
明する。スプライン補間回路24によって求めたx1,
…,xn点の高さデータh1 ,…,hn のデータをもと
に画像伸長率を計算する。画像伸長率とは、図10
(a)におけるAB/ACの値のことである。画像伸長
率αは、図10(a)から、
【数1】
【0020】となる。これをk=1から逐次計算してい
くことによりα(1),…,α(n)を求めることがで
きる。この画像伸長率α(k)(k=1,…,n)を求
める処理を画像伸長率計算回路25において行う。
【0021】次に、行曲り補正回路32の処理について
説明する。行曲り補正処理は、行曲り補正率計算回路2
6により計算しメモリ27に記憶しているΔnの値を用
いて、撮像データの全画素について各々をΔn画素分だ
けシフトする。つまり、i行j列の画像データをa
(i,j)とし、全画素数が(I×J)個とした場合
に、 a(i+Δn,j)=a(i,j) (i≦I/2) a(i−Δn,j)=a(i,j) (i>I/2) の関係式が成り立つ。これを図8に示す。上記の処理を
(I×J)の全ての画素について行い、結果として図7
(a)の画像が図7(b)の画像のように補正される。
【0022】次に、画像修復回路33について説明す
る。画像修復回路33では、ぼけ修復処理と輝度むら補
正処理の2つの処理を行う。まず、ぼけ修復処理につい
て説明する。原稿の継ぎ目付近では、原稿の高い箇所と
低い箇所との高低差が大きいため、撮像のぼけが生じ
る。このぼけを修復する方法としては、ラプラシアン処
理がある。画像データに対してラプラシアン処理を施す
ことにより画像の輝部と暗部との濃淡勾配におけるエッ
ジが強調され、撮像のぼけが改善される。さらに、本発
明のように電気信号の流通経路上でA/D変換処理やD
/A変換処理を施す場合には電気信号のノイズが生じや
すいため、ガンマ(γ)変換処理によってノイズを除去
することにより、さらに画像の鮮鋭化が実現できる。
【0023】続いて、輝度むら補正処理について説明す
る。例えば、読み込んだ画像データにおいて輝度むら補
正処理前のi行j列の画像データをa(i,j)とし、
輝度むら補正処理後の画像データをb(i,j)とす
る。輝度むら補正処理では、はじめに、原稿の上端部あ
るいは下端部の、文字や絵図のない白地の部分における
1行のデータとしてa(k,j)を検出する。このa
(k,j)における濃度分布は、図15に示すようにな
る。図15の濃度分布は、図8のx軸方向に対応したも
のである。図15において、濃度が低下したA点は上向
きに配置された原稿の継ぎ目の部分に相当し、この部分
の画像データを補正するためには、max/a(k,
j)の値を計算し、この値をk行の各画素のデータに乗
ずると輝度むらが補正される。これを図16に示す。前
述のmax/a(k,j)の値を各々が対応する同じ列
の全ての画素のデータに乗ずると、全ての画素のデータ
に対して輝度むらが補正される。
【0024】上記のことを式で表すと以下のようにな
る。輝度むら補正処理前のi行j列の画素データa
(i,j)と、同じく輝度むら補正処理前のk行目の画
像データが白地であるとすると、輝度むら補正処理後の
画像データb(i,j)は、
【数2】 として計算される。以上のぼけ補正処理と輝度むら補正
処理により、画像修復が実現できる。
【0025】次に、画像伸長回路34について説明す
る。画像修復回路33で修復された画像データは、画像
伸長回路34に送られる。また、画像伸長率計算回路2
5で、計算して、メモリ28に記憶している画像伸長率
の値を読み出す。この画像データと画像伸長率データを
もとに、画像伸長処理を行う。以下に、画像データの伸
長方法についてついて述べる。図12は、例として[x
k ,xk + 1 ]の区間にある10個の画像データを、画
像伸長率1.4で伸長処理する場合を示す。この例で
は、[xk ,xk + 1 ]の区間にある10個の画素の番
号を、x1から順に1,2,…,10とする。ここで、
i番目の画素を画像伸長率αで伸長した時、i番目の画
素の伸長画素数をj、伸長した画素の累積数をnとする
と、 j=α・i−i−n の関係式が成り立つ。
【0026】上記関係式においてi=1のとき、 j=1.4×1−1−0=0.4 となる。しかし、このままではjが整数でないため、伸
長後の画素数を0にするか1にするかを決めることがで
きないので、jの値を四捨五入することにより整数化す
る。上記のことから、伸長処理の関係式は、 j=f(α・i−i−n) f(x)=y+1 (x−y≧0.5) x:(α・i−i−n)の値 f(x)=y (x−y<0.5) y:(α・i−i−n)の整数部分の値 として表すことができる。したがって、i=1のとき j=f(0.4)=0 となるので、i=1の画像データは、図11におけるk
=1の画像データとなる。この場合の伸長後の画素の累
積数は0であるから、n=0である。
【0027】同様にi=2のとき j=f(1.8)=2 となるので、i=2の画素のデータは、図12における
k=2およびk=3の画像データとなる。この場合の伸
長後の画素の累積数は1であるから、n=1である。以
下、同様にしてi=3,4,…,10について計算す
る。図13は、図12におけるk=1,2,…,14の
画素に対して、伸長処理前のi=1,2,…,10の画
素のうち何番の画素のデータを伸長処理後にあてはめる
かを示したものである。これらの処理を[x1 ,x450
]の全ての区間にある画素に施すことにより画像伸長
ができる。
【0028】さらによりよい方法として、i番目の画素
のデータがm個に伸長される場合、実際には伸長処理後
のm個の画素にi番目の画素のデータをそのまま入れる
のではなく、i番目とi+1番目の画素のデータを元に
して図13に示すような処理を施す。すなわち、伸長処
理する画素のデータを平均的な濃度階調をつけながら濃
度補間して画像伸長する。図14における(j+l)番
目(l=0,1,…,m−1)の画像データa(j+
l)は、以下の式によって計算することができる。
【数3】 m=0のとき a(j+l)=a(j)
【0029】以上の処理手順で、画像伸長の前に、行曲
がり補正とぼけ補正の処理をすることが最適な手順とな
る。以下に、画像伸長の前に行曲がり補正を行う理由を
説明する。画像伸長の後に行曲がり補正を行うと、画像
伸長によって得られた画素について、行曲がり補正を行
うに必要な高さの値が不明となるため、行曲がり補正が
正確にできない。したがって、処理手順としては、画像
伸長の前に行曲がり補正を行うことが必要である。
【0030】次に、画像伸長の前に画像修復を行う理由
を説明する。画像伸長を行う際には濃度補間を施すため
に、伸長処理後の画像データにおいては濃淡勾配が小さ
くなり、エッジがなだらかになっている。したがって、
画像伸長の後に、画像修復における前述ラプラシアン処
理を行っても、エッジが強調されにくく、画像修復の効
果が少ない。一方、ラプラシアン処理した後に画像伸長
する場合には、エッジが強調されて太くなるため、細い
文字や小さい文字を復元するには極めて有効である。図
19(a)は、画像修復におけるラプラシアン処理を、
画像伸長の前に施した場合の濃度分布曲線のエッジの形
状を示し、図19(b)は、画像修復におけるラプラシ
アン処理を、画像伸長の後に施した場合の濃度分布曲線
のエッジの形状を示す。このような理由により、処理手
順として画像伸長の前に画像修復を行うことが有効とな
る。
【0031】前述した測距手段とは別の実施例による測
距手段を図17、図18に示す。原稿台10の上に、原
稿台10に対して垂直にフォトセンサ91を並べたボー
ド90を置き、そのボード90に原稿1を密着させて、
原稿がある部分ではフォトセンサ91が遮光されるよう
に原稿1を配置する。この構成によりフォトセンサ91
の出力に対応して原稿の高さを測定することができる。
【0032】
【発明の効果】以上のように、請求項1の発明によれ
ば、原稿読み取り時に空間的に曲がった原稿の曲り具合
を検知し、その曲り具合に応じた撮像の行方向の曲りを
補正し、続いて、原稿の空間的な曲り具合に応じた画像
の伸長処理を施すので、あたかも原稿が平面である場合
と同様な出力を実現できる。さらに、撮像のぼけや輝度
むらを修正するために画像修復処理を施すので、画像が
より鮮鋭化される。また、請求項2の発明によれば、画
像伸長の前に行曲がり補正とぼけ補正の処理を行うよう
にしているので、処理の最適化が図れ、美しく見易い画
像を再生することができる。すなわち、行曲がり補正を
行うためには、各画素における高さのデータが必要であ
ることから、画像伸長を行曲がり補正の前に行うと、伸
長後の高さデータが不正確となるために、正確な行曲が
り補正ができなくなるのに対して、本発明ではそのよう
なことがなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による原稿読み取り装置の外
観構成図である。
【図2】読み取り部の構成を示す斜視図である。
【図3】読み取り部の構成を示す斜視図である。
【図4】電気信号の流れを示すブロック図である。
【図5】画像のコピー動作のフローチャートである。
【図6】結像位置のズレ量Δcを表す式の説明図であ
る。
【図7】原稿の撮像結果を示す図で、(a)は原稿が曲
がっている時、(b)は原稿がフラットな時である。
【図8】座標変換の説明図である。
【図9】スプライン補間の説明図である。
【図10】直線近似の説明図である。
【図11】スプライン補間における近似データの説明図
である。
【図12】画像伸長処理の説明図である。
【図13】画像伸長処理の説明図である。
【図14】濃度再現補間の説明図である。
【図15】輝度むら補正前の濃度分布を示す図である。
【図16】輝度むら補正後の濃度分布を示す図である。
【図17】測距手段としてフォトセンサを使用した実施
例による原稿読み取り装置の外観構成図である。
【図18】フォトセンサを使用した測距手段の側面図で
ある。
【図19】濃度分布を示す曲線の波形図である。
【符号の説明】
1 原稿 2 読み取り部 5 曲がり補正回路部 6 撮像センサ 8a IR発光素子 8b 受光素子 10 原稿台 21 CPU 22 測距回路 24 スプライン補間回路 25 画像伸長率計算回路 26 行曲がり補正率計算 27,28 メモリ 30 CCD 32 行曲がり補正回路 33 画像修復回路 34 画像伸長回路
フロントページの続き (72)発明者 中村 里之 大阪市中央区安土町二丁目3番13号 大 阪国際ビル ミノルタカメラ株式会社内 (72)発明者 松田 伸也 大阪市中央区安土町二丁目3番13号 大 阪国際ビル ミノルタカメラ株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−199478(JP,A) 特開 平4−331562(JP,A) 特開 昭60−223376(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 1/04 - 1/195 H04N 1/40 - 1/409

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上向きに載置された原稿を上方から読み
    取る原稿読み取り手段と 稿の形状を測定する形状測定手段と、 この形状測定手段の出力に応じて前記原稿読み取り手段
    の出力の行方向の曲りを補正する曲り補正手段とを有し
    たことを特徴とする原稿読み取り装置。
  2. 【請求項2】 原稿を読み取る原稿読み取り手段と 稿の形状を測定する形状測定手段と、 この形状測定手段の出力に応じて前記原稿読み取り手段
    の出力の行方向の曲りを補正する行曲り補正手段と、 前記行曲り補正手段の出力のぼけを補正するぼけ補正手
    段と、 前記ぼけ補正手段の出力に伸長処理をする伸長手段とを
    有したことを特徴とする原稿読み取り装置。
JP34916691A 1991-12-05 1991-12-05 原稿読み取り装置 Expired - Lifetime JP3175250B2 (ja)

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