CN101320573B - 光学读取头倾斜调整方法及系统 - Google Patents
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Abstract
一种光学读取头倾斜调整方法,包括如下步骤:获取光点图像并建立坐标系,求得二静点和动点的坐标值;控制马达将调整螺丝旋转预设角度;获取调整螺丝旋转预设角度后的光点图像求得二静点和动点的坐标值;将二次求得的二静点及动点坐标值和调整螺丝旋转的角度进行线性拟合,得到静点及动点坐标与调整螺丝旋转角度的关系式;根据静点及动点坐标与调整螺丝旋转角度的关系式计算出调整螺丝的最佳调整角度;控制马达将调整螺丝旋转最佳调整角度减去所述预设角度。本发明还提供一种光学读取头倾斜调整系统。
Description
技术领域
本发明涉及一种光盘驱动器,特别涉及光盘驱动器中光学读取头的倾斜调整方法及系统。
背景技术
光学读取机构主要包括光学读取头、导杆和驱动机构。如图1所示,其为一光盘驱动器10的整体架构示意图。在读取光盘150上的数据时,光学读取头120需要在步进马达108的驱动下沿着两导杆106(请同时参阅图2)来回反复移动,若两导杆106不平行时,则会使得光学读取头120不能顺利移动,造成光盘驱动器10读写能力的降低。另外,即使两导杆106平行,两导杆106所在平面与转盘104的旋转平面不平行,也会导致光学读取头120发出的光束不能垂直发射到光盘150上,影响光盘驱动器10的读写能力。机构上,两导杆106不平行的程度以及两导杆106所在平面与转盘104的旋转平面的不平行程度直接反映出来的就是光学读取头120的倾斜度。
检测光学读取头120的倾斜度方法可利用准直仪配合三个反光板来完成,如图2所示,三反射板132、134、136分别放置在转盘104上和导杆106的两端。如图3所示,准直仪200发出检测光束,且分别发射到三反射板132、134和136上,并进一步接收由三反射板132、134和136反射回来的检测光束,再通过CCD成像显示在显示器上。其中,从导杆106两端的反光板134、136上反射的光束所形成的光点区域定义为静点,从旋转的反光板132上反射的光束所形成的光点区域定义为动点。如图4所示,其为一准直仪200所检测到的光点图像40,包括静点42、44,和动点46。因为在检测过程中,转盘104持续转动,使反射板132反射的光束全部重叠的概率很小,所以准直仪200所显示的图像中动点沿着一圆环形轨迹移动。若两导杆106相互平行且两导杆106形成的面与转盘104平面平行,则两个静点42、44重合在动点46的圆环形轨迹中心上。
传统上,光学读取头120的倾斜调整是通过人工手动调整导杆106两端的调整螺丝并结合光点图像40,以使光盘驱动器10之光学读取头120的倾斜度达到要求。上述调整方法的准确性受到操作人员的熟练程度所影响,工作效率也将受到一定程度的限制。
发明内容
有鉴于此,有必要提供一种准确且高效的光学读取头倾斜调整方法。
另外,还有必要提供一种准确且高效的光学读取头倾斜调整系统。
一种光学读取头倾斜调整方法,其用于根据光点图像中光点的分布来控制马达旋转分布在二导杆两端的调整螺丝,所述调整螺丝包括第一调整螺丝,所述光点图像是由光电设备发射光束到导杆两端以及转盘上的反光板并检测反射回来的光束所生成,所述导杆两端的反光板所反射光束形成的光点区域定义为静点,所述转盘上反光板所反射光束形成的光点区域定义为动点,所述光学读取头倾斜调整方法包括如下步骤:
获取光点图像并建立坐标系,求得二静点和动点的坐标值;
获取光点图像并求得二静点连线的中心到动点的垂直距离D1;
获取所述第一调整螺丝旋转预设角度θ1后的光点图像并求得二静点连线
的中心到动点的垂直距离D2;
将二静点连线的中心到动点的垂直距离D与所述第一调整螺丝的调整角度θ进行线性拟合D=a1θ+b1,得到所述第一调整螺丝的最佳调整角度
控制所述马达将所述第一调整螺丝旋转角度θ1,ok-θ1。
一种光学读取头倾斜调整系统,用于调整光盘驱动器的光学读取头的倾斜度,所述光盘驱动器上的二导杆两端设有调整螺丝,所述调整螺丝包括第一调整螺丝,所述调整螺丝用于调整导杆的各端的高度。所述光学读取头倾斜调整系统包括:
光电设备,用于获取光点图像,所述光点图像是由光电设备发射光束到导杆两端以及转盘上的反光板并检测反射回来的光束所生成;
处理设备,用于通过对所述光点图像的分析处理,产生调整信号,所述处理设备产生调整信号包括如下步骤:
获取光点图像并建立坐标系,求得二静点和动点的坐标值;
控制马达将第一调整螺丝旋转预设角度;
获取调整螺丝旋转预设角度后的光点图像求得二静点和动点的坐标值;
获取光点图像并求得二静点连线的中心到动点的垂直距离D1;
获取所述第一调整螺丝旋转预设角度θ1后的光点图像并求得二静点连线的中心到动点的垂直距离D2;
将二静点连线的中心到动点的垂直距离D与所述第一调整螺丝的调整角度θ进行线性拟合D=a1θ+b1,得到所述第一调整螺丝的最佳调整角度
产生表示所述第一调整螺丝旋转角度θ1,ok-θ1的调整信号;
马达控制器和马达,马达控制器用于根据所述调整信号控制马达旋转;
传动杆,用于在所述马达的带动下转动,并带动所述调整螺丝转动。
上述光学读取头倾斜调整方法和系统,通过预测光点移动与调整螺丝旋转角度的关系,自动计算出各个调整螺丝应该调整的最佳角度,并控制马达带动调整螺丝转动,实现了光学读取头倾斜度的自动调整,且保证了准确度,还提高了调整效率。
附图说明
图1为一光盘驱动器架构的主视图。
图2为一光盘驱动器上反光板的位置示意图。
图3为光学读取头倾斜度检测装置的架构示意图。
图4为一准直仪摄取的光点图像示意图。
图5为一较佳实施方式的光点图像分析方法的流程图。
图6为数字化的光点图像示意图。
图7为数字化图像叠加示意图。
图8为叠加图像示意图。
图9为一较佳实施方式的光学读取头倾斜调整系统架构图。
图10为一较佳实施方式的光学读取头倾斜调整方法的流程图。
图11为光点图像中光点的距离关系示意图。
图12为识别内静点和外静点方法的流程图。
图13为移动前后的内静点和外静点示意图。
具体实施方式
请参阅图5,其为一较佳实施方式光点图像分析方法流程图,该分析方法是在准直仪200摄取到光点图像后,对光点图像中的光点进行识别和测量,以及通过建立坐标系而求得各个光点的具体坐标值,以得到光点图像中各个光点之间的距离关系。该光点图像分析方法包括如下步骤:
步骤S501,接收多张光点图像,这些光点图像由准直仪200摄取得到,也可由其它类似光电设备获得。
步骤S503,将多张图像分别数字化为数字图像,该数字化表示将图像中有光点部分的像素点设为“1”,没有光点部分像素点设为“0”。如图6所示,其为一数字图像60,其中黑色部分表示有光点的像素部分。
步骤S505,将多张数字图像叠加生成叠加图像,即将多张数字图像对应像素点的数值相加。为了能够较准确地识别所述静点和动点,叠加图像至少由三张数字图像叠加而成,如图7所示,其为三张数字图像72、74、76叠加示意图,叠加后得到叠加图像78。从图7中可以看出,数字图像72、74、76中有两个光点位置比较固定,叠加后重叠度高,重叠像素点的数值也大,这两个点便是从导杆两端的反射板上反射的光束成像点,即为静点,如叠加图像78中所示的第一静点782、第二静点784。数字图像72、74、76中另外一个点的位置偏差较大,叠加后重叠度相对较低,重叠像素点的数值也小,使得其所涵盖面积较大,该点便是从主轴马达上反射板所反射光束的成像点,即为动点,如叠加图像78中所示的动点786。
步骤S507,针对所述叠加图像78建立二维坐标系,如图7所示,坐标系788以叠加图像78的左下角为原点,以水平方向和竖直方向为X、Y轴,如此,叠加图像60上各个数值点就有了对应的坐标值。
请同时参阅图8,其为四张数字图像叠加后生成的叠加图像80,以下以该叠加图像80为例说明以下步骤:
步骤S509,检测叠加图像80,找到一大于或等于“4”的像素点。其中大于“4”表示有第一静点与第二静点重合或者与动点重合的情况,但出现概率很小。找到一大于或等于“4”的像素点的方法是从叠加图像80的左上角的像素点开始逐个扫描的方式进行。
步骤S511,找到与该像素点相连且大于或等于“4”的所有像素点,并将这些像素点所涵盖的最大横纵坐标范围定义为第一静点范围。寻找与该像素点相连且大于或等于“4”的方法为,首先检测该像素点相邻的八个像素点,找到新的大于或等于“4”,然后在检测新的大于或等于“4”像素点相邻的八个像素点,如此循环,便可将该点相连的所有大于或等于“4”的所有像素点找到。因为动点全部重叠的概率很小,所以叠加图像80中能大于或等于叠加的数字图像总数“4”的像素点即为静点,图8中所示的指示框802所框范围表示第一静点范围。
步骤S513,将第一静点范围所涵盖的最大横纵坐标范围求平均,得到第一静点坐标值,即是第一静点范围中间像素点的坐标值。所述最大横纵坐标范围为第一静点范围中所有像素点的最大横纵坐标值和最小横纵坐标所包括得范围。求平均即是找到最中心的像素点,将其坐标值作为第一静点坐标值。
步骤S515,将所述第一静点范围所涵盖的最大横纵坐标范围向外扩张2个像素点,并将扩张后的第一静点范围内的像素点全部清零。图8中所示的指示框804所框范围表示扩张后的第一静点范围。本步骤中向外扩张2个像素范围是为了将第一静点的非全部重叠像素点找到并清零,也即是将第一像素点中小于“4”的像素点找到并清零。本步骤中向外扩张的2个像素的数值为多次试验得到的经验值,其还可以为2以外的其他数值,通常大于或等于2。其中,第一静点范围也可以是扩张后的第一静点范围,还可以是与大于或等于“4”的像素点相连且非零的所有像素点区域。
步骤S517,检测部分清零的叠加图像80中是否还有大于或等于4的像素点。
步骤S519,若还有大于或等于“4”的像素点,则利用求第一静点坐标相同的方法得到第二静点范围和第二静点坐标值,然后进至步骤S523。图8中所示的指示框806所框范围表示第二静点范围。
步骤S521,若没有大于或等于“4”的像素点,则判断为第一静点与第二静点重合,得出第二静点坐标值等于第一静点坐标值,然后进至步骤S525。
步骤S523,将所述第二静点范围所涵盖的最大横纵坐标范围向外扩张2个像素点,并将扩张后的第二静点范围内的像素点全部清零。图8中所示的指示框808所框范围表示扩张后的第二静点范围。
步骤S525,将叠加图像80中剩下的所有非零像素点所涵盖的最大横纵坐标范围求平均,得到动点坐标值。如图8中所示的指示框810所框范围表示动点范围。
请再参阅图8,上述光点图像的分析方法中,所述第一静点范围也可以是与等于“4”的像素点相连的所有非零像素点区域,还可以是与等于“4”的像素点相连的所有非零像素点区域所涵盖的最大横纵坐标范围,还可以是将所有相连且等于“4”的所有像素点区域。这些第一静点范围的定义虽然有所不同,但求平均后得到的坐标值基本相同。
上述光点图像的分析方法可以自动识别光点图像中的静点和动点,并通过建立坐标系准确的得到两个静点和动点间距离关系。
请参阅图9,其为一较佳实施方式的光学读取头倾斜调整系统架构图,光盘驱动器20的二导杆206两端分别设有一个固定点240、第一调整螺丝242、第二调整螺丝244和第三调整螺丝246。旋转第一调整螺丝242、第二调整螺丝244和第三调整螺丝246可以调整导杆206的各端的高度,从而调节光学读取头220的倾斜度。准直仪200获取到光盘驱动器20对应的光点图像后传送给处理设备300,处理设备300通常为计算机。处理设备300通过对光点图像的分析处理,产生调整信号并发送给马达控制器400。该调整信号表示应该对第一调整螺丝242、第二调整螺丝244和第三调整螺丝246进行旋转的角度。马达控制器400根据所述调整信号控制马达500旋转,马达500的数量为1~3个。马达500旋转带动传动杆600转动,传动杆600用于旋转光盘驱动器20上的第一调整螺丝242、第二调整螺丝244和第三调整螺丝246,其形状可以为起子状或者片状,其能带动第一调整螺丝242、第二调整螺丝244和第三调整螺丝246转动即可。上述倾斜调整系统可以自动的完成光学读取头220的倾斜调整工作,不仅提高了效率,准确度也大大提高。
请参阅图10,其为一较佳实施方式的光学读取头倾斜调整方法流程图,先对以下步骤中用到的符号进行说明,如图11所示,针对光点图像建立坐标系40,其中,第一静点42和第二静点44的连线的中心到动点46的垂直距离用符号D表示,即是第一静点42和第二静点44连线的中心与动点46在Y轴方向上的距离。第一静点42和第二静点44连线中心的坐标由第一静点42和第二静点44的坐标求平均即可得到。第一静点42到动点46的水平距离为第一静点42和动点46在X轴方向上的水平(在X轴方向上的)距离用字符M表示。调整螺丝旋转的角度用符号θ表示,没有旋转的调整螺丝的旋转角度即为零度。光学读取头倾斜调整方法包括如下步骤:
步骤S601,获取光点图像并求得二静点连线的中心到动点的垂直距离D1。
步骤S603,控制马达将第一调整螺丝242旋转预设角度θ1。
步骤S605,获取第一调整螺丝242旋转预设角度θ1后的光点图像并求得二静点连线的中心到动点的垂直距离D2。
步骤S607,将二静点连线的中心到动点的垂直距离D与第一调整螺丝242的旋转的角度θ进行线性拟合D=a1θ+b1,得到第一调整螺丝242的最佳调整角度
步骤S609,控制马达将第一调整螺丝242旋转角度θ1,ok-θ1。调整第一调整螺丝242的主要目的是将对应导杆206调整到与转盘204平行。
另外,定义靠近转盘204的反光板234上反射光束形成的光点为内静点,定义远离转盘204的反光板236上反射光束形成的光点为外静点。调整第二调整螺丝244对反光板234的影响大于对反光板236的影响,也即是对内静点的影响大于对外静点的影响。调整第三调整螺丝246对反光板236的影响大于对反光板234的影响,也即是对外静点的影响大于对内静点的影响。内静点和外静点的识别方法也即是通过调整第二调整螺丝244或者第三调整螺丝246前后内静点和外静点的不同得变化量来判断的,如调整第二调整螺丝244时,移动量较大的光点为内静点,下文有内静点和外静点的识别方法的较佳实施方式介绍。
步骤S611,获取光点图像并求得内静点到动点的水平距离M内,1。
步骤S613,控制马达将第二调整螺丝242旋转预设角度θ2。
步骤S615,获取第二调整螺丝242旋转预设角度θ2后的光点图像并求得内静点到动点的水平距离M内,2。
步骤S619,控制马达将第二调整螺丝242旋转角度θ2,ok-θ2。接下来将调整第三调整螺丝246,调整第二调整螺丝244和调整第三调整螺丝246的主要目的是将二导杆206调整到平行状态且使得二导杆206构成的平面与转盘204的平面平行。
步骤S623,获取光点图像,检测二静点到动点的水平距离是否都符合要求。若符合要求,则流程结束,若不是都符合要求则回到步骤S611。符合要求的判断方法即是将二静点到动点水平距离与预设的临界距离值比较得到。因为调整第二调整螺丝244时也会使得外静点小幅地移动,调整第三调整螺丝246时,内静点也会小幅地移动,所以通常需要对第二调整螺丝244和第三调整螺丝246来回调整,以使得二静点收敛到动点中心位置。
上述第一调整螺丝242、第二调整螺丝244和第三调整螺丝246的调整步骤中,调整任一调整螺丝都将使光学读取头220的倾斜度减小,即实现光学读取头220倾斜调整的目的,所以,调整上述三个调整螺丝的步骤可以独立成为光学读取头220的倾斜调整的方法。
请同时参阅图12和图13,其为识别内静点和外静点方法的流程图以及内静点和外静点示意图。以调整第二调整螺丝244为例,识别内静点和外静点方法包括如下步骤:
步骤S701,记录第二调整螺丝244旋转预设角度θ2前第一静点A和第二静点B的坐标值。
步骤S703,求得第二调整螺丝244旋转预设角度θ2后第一静点A’和第二静点B’的坐标值。因为调整前后,检测光点图像中第一静点和第二静点的方法相同,又因为调整前后第一静点和第二静点的移动幅度也很小,所以,调整前后检测到第一静点和第二静点顺序也一样,即前后二个第一静点为同一个反射板反射光束形成的光点,二个第二静点为也同一个反射板反射光束形成的光点,这样就可以找到光点图像中A点对应的A’点及B点对应的B’点。
步骤S705,计算出第一静点A,A’的距离,定义为第一距离。
步骤S707,计算出第二静点B,B’的距离,定义为第二距离。
步骤S709,比较所述第一距离和第二距离,其中较大者对应的静点为内静点,较小者对应的静点为外静点。
上述识别内静点和外静点方法中,除了通过距离变化量比较,还可以采用二点形成直线的斜率来比较。
上述光学读取头倾斜调整方法,通过预测光点移动与调整螺丝旋转角度的关系,自动计算出各个调整螺丝应该调整的最佳角度,并控制马达带动调整螺丝转动,实现了光学读取头倾斜度的自动调整,且保证了准确度,还提高了调整效率。
本技术领域的普通技术人员应当认识到,以上的实施方式仅是用来说明本发明,而并非用作为对本发明的限定,只要在本发明的实质精神范围之内,对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围之内。
Claims (10)
1.一种光学读取头倾斜调整方法,其用于根据光点图像中光点的分布来控制马达旋转分布在二导杆两端的调整螺丝,所述调整螺丝包括第一调整螺丝,所述光点图像是由光电设备发射光束到导杆两端以及转盘上的反光板并检测反射回来的光束所生成,所述导杆两端的反光板所反射光束形成的光点区域定义为静点,所述转盘上反光板所反射光束形成的光点区域定义为动点,所述光学读取头倾斜调整方法包括如下步骤:
获取光点图像并建立坐标系,求得二静点和动点的坐标值;
获取光点图像并求得二静点连线的中心到动点的垂直距离D1;
获取所述第一调整螺丝旋转预设角度θ1后的光点图像并求得二静点连线的中心到动点的垂直距离D2;
将二静点连线的中心到动点的垂直距离D与所述第一调整螺丝的调整角度θ进行线性拟合D=a1θ+b1,得到所述第一调整螺丝的最佳调整角度
控制所述马达将所述第一调整螺丝旋转角度θ1,ok-θ1。
2.如权利要求1所述的光学读取头倾斜调整方法,其特征在于:所述螺丝包括第二调整螺丝,所述光学读取头调整方法还进一步包括如下步骤:
定义靠近转盘的反光板上反射光束形成的光点为内静点,定义远离转盘的反光板上反射光束形成的光点为外静点,获取光点图像并求得内静点到动点的水平距离M内,1;
控制马达将所述第二调整螺丝旋转预设角度θ2;
获取所述第二调整螺丝旋转预设角度θ2后的光点图像并求得内静点到动点的水平距离M内,2;
将内静点到动点的水平距离M与所述第二调整螺丝的调整角度θ进行线性拟合M=a2θ+b2,得到所述第二调整螺丝的最佳调整角度
控制马达将第二调整螺丝旋转角度θ2,ok-θ2。
3.如权利要求2所述的光学读取头倾斜调整方法,其特征在于:所述调整螺丝还包括第三调整螺丝,所述光学读取头倾斜调整方法进一步包括如下步骤:
利用调整所述第二调整螺丝的方法求得第三调整螺丝的最佳调整角度并控制马达将第三调整螺丝旋转角度θ3,ok-θ3。
4.如权利要求3所述的光学读取头倾斜调整方法,其特征在于:进一步包括如下步骤:
获取光点图像,检测二静点到动点的水平距离是否都符合要求,若符合要求,则流程结束,若不是都符合要求则回到调整第二调整螺丝的步骤。
5.如权利要求2所述的光学读取头倾斜调整方法,其特征在于:识别光点图像中内静点和外静点的方法包括如下步骤:
记录第二调整螺丝旋转预设角度前第一静点和第二静点的坐标值;
求得第二调整螺丝旋转预设角度后第一静点和第二静点的坐标值;
计算出第二调整螺丝旋转预设角度前后二个第一静点的距离,定义为第一距离;
计算出第二调整螺丝旋转预设角度前后二个第二静点的距离,定义为第二距离;
比较所述第一距离和第二距离,其中较大者对应的静点为内静点,较小者对应的静点为外静点。
6.如权利要求1所述的光学读取头倾斜调整方法,其特征在于:识别静点和动点的方法包括如下步骤:
接收多张光点图像;
将多张图像数字化为数字图像;
将多张数字图像叠加生成叠加图像;
针对所述叠加图像建立坐标系;
检测出所述叠加图像中重叠度最高的两个光点区域,定义为第一静点范围、和第二静点范围,剩余光点区域定义为动点范围;
将所述第一静点范围、第二静点范围和动点范围涵盖的最大坐标范围求平均,得到所述第一静点、第二静点和动点的坐标值。
7.一种光学读取头倾斜调整系统,用于调整光盘驱动器的光学读取头的倾斜度,所述光盘驱动器上的二导杆两端设有调整螺丝,所述调整螺丝包括第一调整螺丝,所述调整螺丝用于调整导杆的各端的高度,其特征在于:所述光学读取头倾斜调整系统包括:
光电设备,用于获取光点图像,所述光点图像是由光电设备发射光束到导杆两端以及转盘上的反光板并检测反射回来的光束所生成;
处理设备,用于通过对所述光点图像的分析处理,产生调整信号,所述处理设备产生所述调整信号包括如下步骤:
获取光点图像并建立坐标系,求得二静点和动点的坐标值,其中所述导杆两端的反光板所反射光束形成的光点区域分别定义为二静点,所述转盘上反光板所反射光束形成的光点区域定义为动点;
控制马达将第一调整螺丝旋转预设角度;
获取调整螺丝旋转预设角度后的光点图像求得二静点和动点的坐标值;
获取光点图像并求得二静点连线的中心到动点的垂直距离D1;
获取所述第一调整螺丝旋转预设角度θ1后的光点图像并求得二静点连线的中心到动点的垂直距离D2;
将二静点连线的中心到动点的垂直距离D与所述第一调整螺丝的调整角度θ进行线性拟合D=a1θ+b1,得到所述第一调整螺丝的最佳调整角度
产生表示所述第一调整螺丝旋转角度θ1,ok-θ1的调整信号;
马达控制器和马达,马达控制器用于根据所述调整信号控制马达旋转;
传动杆,用于在所述马达的带动下转动,并带动所述调整螺丝转动。
8.如权利要求7所述的光学读取头倾斜调整系统,其特征在于:所述调整螺丝还包括第二调整螺丝,所述处理设备产生调整信号进一步包括如下步骤:
定义靠近转盘的反光板上反射光束形成的光点为内静点,定义远离转盘的反光板上反射光束形成的光点为外静点,获取光点图像并求得内静点到动点的水平距离M内,1;
控制马达将所述第二调整螺丝旋转预设角度θ2;
获取所述第二调整螺丝旋转预设角度θ2后的光点图像并求得内静点到动点的水平距离M内,2;
产生表示第二调整螺丝旋转角度θ2,ok-θ2的调整信号。
9.如权利要求8所述的光学读取头倾斜调整系统,其特征在于:所述调整螺丝还包括第三调整螺丝,所述处理设备产生所述调整信号的方法还包括利用产生表示第二调螺丝的旋转角度的调整信号的方法产生表示第三调整螺丝旋转角度的调整信号。
10.如权利要求8所述的光学读取头倾斜调整系统,其特征在于:所述处理设备定义光点图像中内静点和外静点的方法包括如下步骤:
记录第二调整螺丝旋转预设角度前第一静点和第二静点的坐标值;
求得第二调整螺丝旋转预设角度后第一静点和第二静点的坐标值;
计算出第二调整螺丝旋转预设角度前后二个第一静点的距离,定义为第一距离;
计算出第二调整螺丝旋转预设角度前后二个第二静点的距离,定义为第二距离;
比较所述第一距离和第二距离,其中较大者对应的静点为内静点,较小者对应的静点为外静点。
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