CN101540130A - 视觉暂留图像显示装置以及其扫描方法 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种视觉暂留图像显示装置以及其扫描方法。此方法包括下列步骤：提供多个第一发光二极管与多个第二发光二极管，其中，上述第一发光二极管与第二发光二极管排成一列，并交错排列；以及每一预定时间：驱动上述第一发光二极管发亮；以及根据上述第二发光二极管的一端的电压对时间的变化量，决定上述第二发光二极管所在位置的一图像数据。本发明的扫描的速度也比已知技术快。由于电路的设计上，不需要利用多路器来选择发光二极管，因此可以减化系统的设计。并且，由于采用并行输出，故不需另外增加驱动电路以增加亮度。故可以节省成本。

Description

视觉暂留图像显示装置以及其扫描方法

技术领域

本发明是有关于一种发光二极管相关的技术，且特别是有关于一种视觉暂留图像显示装置以及其扫描方法。

背景技术

近年来，由于科技的进步，许多消费性电子产品也相继的推出。在早先，有人利用了视觉暂留的原理，设计出一种发光二极管(Light Emitted Diode，LED)闪光棒(Light Bar)。图1是已知的发光二极管闪光棒的结构图。请参考图1，此电路包括16个发光二极管D01～D16以及一手把10。图2是已知的发光二极管闪光棒的内部存储器示意图。请参考图2，一般来说，此种发光二极管闪光棒内部会有存储器，用以储存欲显示的图像。在此存储器中，每一行分别代表一段时间内，第一个发光二极管D01到第十六个发光二极管D16的发光信息，其中1代表发光，0代表不发光。例如第1行表示0～9单位时间内，第一～第三D01～D03以及第十四～第十六个发光二极管D14～D16不发光，第四～第十三个发光二极管D04～D13发光。

图3是已知的发光二极管闪光棒的显示示意图。请参考图3，当使用者抓着手把开始挥舞着上述发光二极管闪光棒时，上述发光二极管D01～D16便会依照存储器所储存的顺序开始闪烁。因此，此发光二极管闪光棒在挥舞时，便会显示GO二字母。然而，上述发光二极管闪光棒所显示的图像一般来说是固定的，若要更新所显示的图像，势必需要连接电脑，来更新内部的存储器，以改变其显示图样，造成使用者使用上的不便。

由于先前技术必须要透过电脑来更新显示的图样，后来，日本光学公司公开了一种可扫描式的发光二极管闪光棒。图4A是已知中国专利公开号CN1728197号专利的电路图。请参考图4A，此电路主要是利用多路器41选择其中一个发光二极管，例如D01，以作接收，另一个多路器42选择对应的发光二极管D02，使其发光。当感测开始时，电容器43会充电，而节点44会是接地电压。图5是上述中国专利公开号CN1728197号专利的工作波形图。请参考图4B，其中，横轴代表时间，纵轴代表节点45的电压。当扫描时，且第一个发光二极管D01所对应的位置是黑色，电容器43经由第一个发光二极管D01放电的速率较快，因此节点45的平衡电压会较高。当第一个发光二极管D01所对应的位置是白色时，电容器43经由第一个发光二极管D01放电的速率较慢，因此节点45的平衡电压会较低。

然而，此种做法，在扫描每一行时，需要依照发光二极管D01～D16的顺序，分割成多个时间区段，并再每一个对应的时间区段，分别利用多路器41与42选择对应的发光二极管，以感测节点45的电压。因此，当上述的发光二极管闪光棒在扫描时，发光二极管闪光棒移动较快时，便容易感测失败。且上述的技术用了两组多路器41与42、两组发光二极管的驱动电路以及两组光检测电路，若要做到快速扫描，则需要比较快的微处理器来执行循序扫描的程序。另外，在显示时，需要依照发光二极管D01～D16的顺序，分别作点亮的动作，为了维持点亮的亮度，在显示时所需的电流会相对较大。

发明内容

有鉴于此，本发明的一目的就是在提供一种视觉暂留图像显示装置，用以减低设计复杂度，并减少流过发光二极管的电流。

本发明的一目的就是在提供一种扫描方法，用以增加扫描的速度。

为达上述或其他目的，本发明提出一种视觉暂留图像显示装置，其具有一呈棒状的外壳。此视觉暂留图像显示装置包括一外壳后端部、一外壳前端部以及一微处理器。外壳前端部配置多个第一发光二极管以及多个第二发光二极管，其中，上述第一发光二极管以及上述第二发光二极管交错的排成一列；微处理器耦接上述第一发光二极管以及上述第二发光二极管，其中，当进行扫描图案时，每一预定时间，微处理器驱动上述第一发光二极管发亮，并且根据第二发光二极管的一端的电压对时间的变化量，以决定上述第二发光二极管所在位置的一图象数据。

依照本发明的较佳实施例所述的视觉暂留图像显示装置，此装置还包括：用以储存该图象数据的存储器、用以对该显示装置进行操作的按钮以及用以检测该视觉暂留图像显示装置的一摇摆频率的摇摆传感器。

本发明提出一种扫描方法。此方法包括下列步骤：提供多个第一发光二极管与多个第二发光二极管，其中，上述第一发光二极管与第二发光二极管排成一列，并交错排列；以及每一预定时间：驱动上述第一发光二极管发亮；并且根据上述第二发光二极管的一端的电压对时间的变化量，决定上述第二发光二极管所在位置的一图象数据。

依照本发明的较佳实施例所述的扫描方法，上述驱动该些第一发光二极管发亮以及根据该些第二发光二极管的一端的电压对时间的变化量，决定该些第二发光二极管所在位置的该图象数据包括下列步骤：提供第一共阴极接脚，耦接上述第一发光二极管的阴极；提供第二共阴极结脚，耦接上述第二发光二极管的阴极；提供多个第一控制接脚，分别耦接上述第一发光二极管的阳极；提供多个第二控制接脚，分别耦接上述第二发光二极管的阳极；当进行扫描图案时：供应第一共阴极接脚一接地电压；控制上述第一控制接脚供应一电源电压给上述第一发光二极管的阳极；设置第二共阴极接脚到第一预定电压；供应上述接地电压到第二控制接脚一预定时间后，设置上述第二控制接脚为高阻抗状态；以及根据上述第二发光二极管的阳极的电压到达一第二预定电压的时间，判定上述第二发光二极管所在位置的图象数据。

依照本发明的较佳实施例所述的扫描方法，上述驱动该些第一发光二极管发亮以及根据该些第二发光二极管的一端的电压对时间的变化量，决定该些第二发光二极管所在位置的该图象数据包括下列步骤：提供第一共阳极接脚，耦接上述第一发光二极管的阳极；提供第二共阳极结脚，耦接上述第二发光二极管的阳极；提供多个第一控制接脚，分别耦接上述第一发光二极管的阴极；提供多个第二控制接脚，分别耦接上述第二发光二极管的阴极；当进行扫描图案时：供应一电源电压到第一共阳极接脚；控制上述第一控制接脚以供应一接地电压给上述第一发光二极管的阴极；设置第二共阳极接脚到一第一预定电压；供应该电源电压到上述第二控制接脚一预定时间后，设置上述第二控制接脚成高阻抗状态；根据上述第二发光二极管的阴极的电压到达第二预定电压的时间，判定上述第二发光二极管所在位置的图象数据。

本发明的精神是在于利用至少两组发光二极管，交错的排列成一列，其中一组发光二极管用以在扫描时发出光线，另一组发光二极管则用以扫描图像，而用以做检测用的发光二极管以及其对应的用以提供光源的发光二极管在扫描的同一时间中，有一组以上互相对应的发光二极管对可以被同时启动。因此，扫描的速度也比已知技术快。由于电路的设计上，不需要利用多路器来选择发光二极管，因此可以减化系统的设计。并且，由于采用并行输出，故不需另外增加驱动电路以增加亮度。故可以节省成本。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1是已知的发光二极管闪光棒的结构图；

图2是已知的发光二极管闪光棒的内部存储器示意图；

图3是已知的发光二极管闪光棒的显示示意图；

图4A是已知中国专利公开号CN1728197号专利的电路图；

图4B是已知中国专利公开号CN1728197号专利的工作波形图；

图5A是根据本发明实施例所绘示的视觉暂留图像显示装置的结构图；

图5B是根据本发明实施例所绘示的视觉暂留图像显示装置的电路图；

图6是根据本发明实施例所绘示的扫描方法的流程图；

图7是根据本发明实施例所绘示的发光二极管扫描原理示意图；

图8是根据本发明实施例所绘示的发光二极管D81的阳极波形图；

图9的实施例与第5B图的实施例不同处在于，此实施例的发光二极管是采用共阳极控制；

图10是根据本发明实施例所绘示的发光二极管扫描原理示意图；

图11是根据本发明实施例所绘示的发光二极管D101的阳极波形图。

附图标号

D01～D16、D501～D516、D81、D901～D916：发光二极管

10：手把

41、42：多路器

43：电容器

501：外壳后端部

502：外壳前端部

503、903：微处理器

N01：第一共阴极接脚

N02：第二共阴极接脚

C01～C16：控制接脚

R：限流电阻

Cx：杂散电容

901：按钮

902：存储器

904：摇摆传感器

P01：第一共阳极接脚

P02：第二共阳极接脚

具体实施方式

图5A是根据本发明实施例所绘示的视觉暂留图像显示装置的结构图。图5B是根据本发明实施例所绘示的视觉暂留图像显示装置的电路图。请参考图5A与图5B，如图5A所示，此装置具有呈棒状的外壳。此装置包括外壳后端部501以及外壳前端部502。外壳后端部例如是给使用者的手把。外壳前端部配置多个发光二极管D501～D516。接下来，请参考图5B，上述发光二极管D501～D516被分为两组。分别是奇数组发光二极管D501、D503、D505、D507、D509、D511、D513、D515以及偶数组发光二极管D502、D504、D506、D508、D510、D512、D514、D516。奇数组发光二极管D501、D503、D505、D507、D509、D511、D513、D515的阴极被耦接到微处理器503的第一共阴极接脚N01，而偶数组发光二极管D502、D504、D506、D508、D510、D512、D514、D516的阴极被耦接到微处理器503的第二共阴极接脚N02。上述发光二极管D501～D516的阳极透过一电阻R被耦接到微处理器503的控制接脚C01～C16。本领域具有通常知识者应当知道，R为限流电阻，且为非必要元件，在此不予赘述。

当欲显示图样时，请参考图2与图3，每一预定时间，会同时点亮对应的发光二极管。例如T1时间点亮第4～第12个发光二极管D504～D512，T2时间点亮第3～第14个发光二极管D503～D514...。以下不予赘述。

图6是根据本发明实施例所绘示的扫描方法的流程图。请同时参考图5B以及图6，此扫描方法包括下列步骤：

步骤S601：开始。

步骤S602：提供一多个第一发光二极管以及多个第二发光二极管，其中，该些第一发光二极管以及多个第二发光二极管排成一列，并交错排列。在图5B中，发光二极管D501～D516被分为奇数组发光二极管与偶数组发光二极管，并且交错排列。

步骤S603：每一预定期间内驱动上述第一发光二极管发亮，并且根据上述第二发光二极管的一端的电压对时间的变化量，决定上述第二发光二极管所在位置的一图象数据。当使用者使用上述视觉暂留图像显示装置开始进行图像扫描时，奇数组发光二极管D501、D503、D505、D507、D509、D511、D513、D515会被点亮。而第二共阴极接脚N02在开始扫描前，被充电到集成电路的电源电压Vdd。图7是根据本发明实施例所绘示的发光二极管扫描原理示意图。图8是根据本发明实施例所绘示的发光二极管D81的阳极波形图。请同时参考图7与图8，上述发光二极管D81可以视为图5B上的偶数组发光二极管D502、D504、D506、D508、D510、D512、D514、D516中的任意一个发光二极管。当开始扫描时，发光二极管D81的阴极会被充电到Vdd，发光二极管D81的阳极会预先放电到接地电压GND之后，使其维持在高阻抗状态。

接下来，当发光二极管D81扫过图片时，在其两侧的发光二极管会发光，照亮所欲扫描的图片。发光二极管D81根据所扫过图片的亮暗，也就是其所接收到的亮度，其阴极会对其阳极充电。由于发光二极管D81在制造过程中，会有杂散电容Cx，因此，当扫描时，发光二极管D81的阳极的电压会随着时间上升。在此，微处理器503可以透过控制接脚C01～C16检测用以接收影像的发光二极管的阳极的电压到达某一预定电压的时间，或是微处理器503可以透过控制接脚C01～C16检测某一预定时间内，用以接收影像的发光二极管的阳极的电压的大小，来决定影像的亮暗。

波形801是所扫描的图片较亮时，发光二极管D81的阳极的电压；波形802是所扫描的图片较暗时，发光二极管D81的阳极的电压。也就是说，当所扫描的图片较暗时，图片会吸收掉发光二极管D81邻近的发光二极管所产生的光线，使发光二极管D81所接收到的光较小。因此由发光二极管D81的阴极到发光二极管D8 1的阳极的电流也较小，故电压上升较慢。相对的，当所扫描的图片较亮时，图片会反射发光二极管D81邻近的发光二极管所产生的光线，使发光二极管D81所接收到的光较多。因此由发光二极管D81的阴极到发光二极管D81的阳极的电流也较大，故电压上升较快。由此，便可以轻易判断出图形的亮暗。

虽然在上述实施方式中，提出了本发明的一种实施态样。但本领域具有通常知识者，在参考上述实施例之后，应当知道，上述对发光二极管D81充电的目标电压不一定是集成电路的电源电压Vdd，此电压可以随设计决定。另外，发光二极管D81的阳极与接地电压之间也可以另行耦接电容，并不一定要用其杂散电容Cx。另外，上述实施例虽然是奇数组发光二极管D501、D503、D505、D507、D509、D511、D513、D515被点亮，偶数组发光二极管D502、D504、D506、D508、D510、D512、D514、D516用来检测图片，本领域具有通常知识者应当知道，偶数组发光二极管D502、D504、D506、D508、D510、D512、D514、D516被点亮，奇数组发光二极管D501、D503、D505、D507、D509、D511、D513、D515用来检测图片，或是先用奇数组发光二极管D501、D503、D505、D507、D509、D511、D513、D515检测图片，再用偶数组发光二极管D502、D504、D506、D508、D510、D512、D514、D516检测图片，都是属于本发明的精神下的不同的实施方式。故在此不予赘述。

接下来，在举一个实施例以便本领域具有通常知识者能够了解本发明的精神。

图9是根据本发明实施例所绘示的视觉暂留图像显示装置的电路图。请参考图9，此电路包括按钮901、存储器902、微处理器903、发光二极管D901～D916以及摇摆传感器904。按钮用以对此视觉暂留图像显示装置进行操作，例如开始发光或进入扫描模式。存储器902用以储存所欲显示的图片数据或是扫描的图片数据。摇摆传感器904主要是用以检测此视觉暂留图像显示装置摇摆的频率。微处理器903可根据摇摆传感器904所检测到的摇摆频率，校正发光二极管D901～D916的点亮时间。

图9的实施例与图5B的实施例不同处在于，此实施例的发光二极管是采用共阳极控制。奇数组发光二极管D901、D903、D905、D907、D909、D911、D913、D915的阳极耦接到微处理器903的第一共阳极接脚P01，偶数组发光二极管D902、D904、D906、D908、D910、D912、D914、D916的阳极耦接到微处理器903的第二共阳极接脚P02。

当进行扫描时，奇数组发光二极管D901、D903、D905、D907、D909、D911、D913、D915会开始发光，而偶数组发光二极管D902、D904、D906、D908、D910、D912、D914、D916的阳极会被设为接地电压，另外，偶数组发光二极管D902、D904、D906、D908、D910、D912、D914、D916的阴极会预先被充电到电源电压VDD，之后被设为高阻抗状态。偶数组发光二极管D902、D904、D906、D908、D910、D912、D914、D916在接收到光之后，其阴极会对其阳极放电，因此，只要检测偶数组发光二极管D902、D904、D906、D908、D910、D912、D914、D916的阴极到达某预定电压的时间，或是检测一定时间内，数组发光二极管D902、D904、D906、D908、D910、D912、D914、D916的阴极的电压，便可以得到其相对位置的的图象数据。

图10是根据本发明实施例所绘示的发光二极管扫描原理示意图。图11是根据本发明实施例所绘示的发光二极管D101的阳极波形图。请同时参考图10与图11，上述发光二极管D101可以视为图9上的偶数组发光二极管D902、D904、D906、D908、D910、D912、D914、D916中的任意一个发光二极管。当开始扫描时，发光二极管D101的阴极会被放电到接地电压GND，发光二极管D101的阳极会预先充电到电源电压Vdd之后，使其维持在高阻抗状态。

接下来，当发光二极管D101扫过图片时，在其两侧的发光二极管会发光，照亮所欲扫描的图片。发光二极管D101根据所扫过图片的亮暗，也就是其所接收到的亮度，其阴极会对其阳极充电。由于发光二极管D101在制造过程中，会有杂散电容Cx，因此，当扫描时，发光二极管D101的阴极的电压会随着时间上升。在此，微处理器903可以透过控制接脚C01～C16检测用以接收影像的发光二极管的阳极的电压到达某一预定电压的时间，或是微处理器903可以透过控制接脚C01～C16检测某一预定时间内，用以接收影像的发光二极管的阳极的电压的大小，来决定影像的亮暗。

波形1001是所扫描的图片较亮时，发光二极管D101的阴极的电压；波形1002是所扫描的图片较暗时，发光二极管D101的阴极的电压。也就是说，当所扫描的图片较暗时，图片会吸收掉发光二极管D101邻近的发光二极管所产生的光线，使发光二极管D101所接收到的光较小。因此由发光二极管D101的阳极到发光二极管D101的阴极的电流也较小，故电压下降较慢。相对的，当所扫描的图片较亮时，图片会反射发光二极管D101邻近的发光二极管所产生的光线，使发光二极管D101所接收到的光较多。因此由发光二极管D101的阳极到发光二极管D101的阴极的电流也较大，故电压下降较快。由此，便可以轻易判断出图形的亮暗。

综上所述，本发明的精神是在于利用至少两组发光二极管，交错的排列成一列，其中一组发光二极管用以在扫描时发出光线，另一组发光二极管则用以扫描图像，而用以做检测用的发光二极管以及其对应的用以提供光源的发光二极管在扫描的同一时间中，有一组以上互相对应的发光二极管对可以被同时启动。因此，扫描的速度也比已知技术快。由于电路的设计上，不需要利用多路器来选择发光二极管，因此可以减化系统的设计。并且，由于采用并行输出，故不需另外增加驱动电路以增加亮度。故可以节省成本。

在较佳实施例的详细说明中所提出的具体实施例仅用以方便说明本发明的技术内容，而非将本发明狭义地限制于上述实施例，在不超出本发明的精神及以下申请专利范围的情况，所做的种种变化实施，皆属于本发明的范围。因此本发明的保护范围当视前附的权利要求所界定者为准。

Claims (11)

1.一种视觉暂留图像显示装置，其特征在于，该装置包括：

一呈棒状的外壳，该外壳包括：

一外壳后端部；

一外壳前端部，配置多个第一发光二极管以及多个第二发光二极管，其中，该些第一发光二极管以及该些第二发光二极管排成一列，并交错排列；以及

一微处理器，耦接该些第一发光二极管以及该些第二发光二极管，其中，

当进行扫描图案时，每一预定时间，该微处理器驱动该些第一发光二极管发亮，根据该些第二发光二极管的一端的电压对时间的变化量，该微处理器决定该些第二发光二极管所在位置的一图象数据。

2.如权利要求1所述的视觉暂留图像显示装置，其特征在于，该装置更包括：

一存储器，用以储存该图象数据。

3.如权利要求1所述的视觉暂留图像显示装置，其特征在于，该显示装置还包括：

一按钮，用以对该显示装置进行操作。

4.如权利要求1所述的视觉暂留图像显示装置，其特征在于，该微处理器包括：

一第一共阴极接脚，耦接该些第一发光二极管的阴极；

一第二共阴极结脚，耦接该些第二发光二极管的阴极；

多个第一控制接脚，分别耦接该些第一发光二极管的阳极；

多个第二控制接脚，分别耦接该些第二发光二极管的阳极；

其中，当进行扫描图案时，该微处理器供应该第一共阴极接脚一接地电压，并控制该些第一控制接脚供应一电源电压给该些第一发光二极管的阳极，该微处理器对该第二共阴极接脚设置到一第一预定电压，并供应该些第二控制接脚该接地电压一预定时间后，设置该些第二控制接脚为高阻抗状态，之后，该微处理器根据该些第二发光二极管的阳极的电压到达一第二预定电压的时间，判定该些第二发光二极管所在位置的该图象数据。

5.如权利要求1所述的视觉暂留图像显示装置，其特征在于，该微处理器包括：

一第一共阳极接脚，耦接该些第一发光二极管的阳极；

一第二共阳极结脚，耦接该些第二发光二极管的阳极；

多个第一控制接脚，分别耦接该些第一发光二极管的阴极；

多个第二控制接脚，分别耦接该些第二发光二极管的阴极；

其中，当进行扫描图案时，该微处理器供应该第一共阳极接脚一电源电压，并控制该些第一控制接脚供应一接地电压给该些第一发光二极管的阴极，该微处理器对该第二共阳极接脚设置到一第一预定电压，并供应该些第二控制接脚该电源电压一预定时间后，设置该些第二控制接脚成高阻抗状态，之后，该微处理器根据该些第二发光二极管的阴极的电压到达一第二预定电压的时间，判定该些第二发光二极管所在位置的该图象数据。

6.如权利要求1所述的视觉暂留图像显示装置，其特征在于，该显示装置还包括：

一摇摆传感器，用以检测该视觉暂留图像显示装置的一摇摆频率。

7.如权利要求1所述的视觉暂留图像显示装置，其特征在于，当进行扫描图案时，每该预定时间，该微处理器驱动该些第二发光二极管发亮，根据该些第一发光二极管的一端的电压对时间的变化量，该微处理器决定该些第一发光二极管所在位置的一图象数据。

8.一种扫描图像方法，该方法包括：

提供一多个第一发光二极管以及多个第二发光二极管，其中，该些第一发光二极管以及该些第二发光二极管排成一列，并交错排列；以及

每一预定时间：

驱动该些第一发光二极管发亮；以及

根据该些第二发光二极管的一端的电压对时间的变化量，决定该些第二发光二极管所在位置的一图象数据。

9.如权利要求8所述的扫描图像方法，其特征在于，驱动该些第一发光二极管发亮以及根据该些第二发光二极管的一端的电压对时间的变化量，决定该些第二发光二极管所在位置的该图象数据包括：

提供一第一共阴极接脚，耦接该些第一发光二极管的阴极；

提供一第二共阴极结脚，耦接该些第二发光二极管的阴极；

提供多个第一控制接脚，分别耦接该些第一发光二极管的阳极；

提供多个第二控制接脚，分别耦接该些第二发光二极管的阳极；以及

当进行扫描图案时：

供应一接地电压到该第一共阴极接脚；

控制该些第一控制接脚供应一电源电压给该些第一发光二极管的阳极；

设置该第二共阴极接脚到一第一预定电压；

供应该些第二控制接脚该接地电压一预定时间后，设置该些第二控制接脚为高阻抗状态；以及

根据该些第二发光二极管的阳极的电压到达一第二预定电压的时间，判定该些第二发光二极管所在位置的该图象数据。

10.如权利要求8所述的扫描图像方法，其特征在于，驱动该些第一发光二极管发亮以及根据该些第二发光二极管的一端的电压对时间的变化量，决定该些第二发光二极管所在位置的该图象数据包括：

提供一第一共阳极接脚，耦接该些第一发光二极管的阳极；

提供一第二共阳极结脚，耦接该些第二发光二极管的阳极；

提供多个第一控制接脚，分别耦接该些第一发光二极管的阴极；

提供多个第二控制接脚，分别耦接该些第二发光二极管的阴极；

当进行扫描图案时：

供应一电源电压到该第一共阳极接脚；

控制该些第一控制接脚供应一接地电压给该些第一发光二极管的阴极；

设置该第二共阳极接脚到一第一预定电压；

供应该些第二控制接脚该电源电压一预定时间后，设置该些第二控制接脚成高阻抗状态；

根据该些第二发光二极管的阴极的电压到达一第二预定电压的时间，判定该些第二发光二极管所在位置的该图象数据。

11.如权利要求8所述的扫描图像方法，其特征在于，每该预定时间：

驱动该些第二发光二极管发亮；以及

根据该些第一发光二极管的一端的电压对时间的变化量，决定该些第一发光二极管所在位置的一图象数据。

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