CN102348064A - 摄像设备及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种摄像设备及其控制方法。摄像设备包括：倾斜检测单元，用于检测摄像设备的倾斜；显示单元，用于显示摄像设备的倾斜和针对摄像设备设置的预定基准姿势；静止状态判断单元，用于在倾斜的变化落入预定范围内的情况下，判断为摄像设备处于静止状态；以及基准姿势设置单元，用于设置摄像设备的基准姿势，其中，在静止状态判断单元判断为摄像设备不处于静止状态的情况下，基准姿势设置单元不设置基准姿势。

Description

摄像设备及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种摄像设备，尤其涉及一种具有检测其姿势倾斜的功能的摄像设备。

背景技术

近年来，诸如数字照相机等的摄像设备可以通过使用例如加速度传感器检测重力的方向来检测摄像设备的倾斜角度。因此，可以通过将摄像设备的倾斜通知给拍摄者来拍摄没有倾斜的照片。还可以通过将诸如加速度传感器等的重力传感器安装在摄像设备中来检测摄像设备在重力方向上的姿势，因此，实现电子水准仪功能的摄像设备的数量正在增加。

例如，日本特开2009-261030公开了一种通过使用摄像设备的针对重力方向的倾斜信息而在显示画面上显示该摄像设备相对水平的倾斜状态的技术。而且，日本特开2009-92526公开了一种通过以180°对使用加速度传感器的电子水准仪的主体进行转动来调整零点的技术。

然而，在倾斜检测时使用的诸如加速度传感器等的传感器的输出值响应于诸如温度等的环境变化而变化，由此产生了表示水平的零点位置可能根据使用环境而偏移的问题。

作为解决该问题的一种方法，已知由用户进行的零点位置校正。水平地固定摄像设备，并且通过使用此时的加速度传感器的输出值来校正电子水准仪的零点位置。然而，在零点位置校正期间，如果检测倾斜的传感器的输出值由于振动或除重力加速度以外的加速度的影响而变化，则该方法在没有检测到正确的零点的情况下导致了错误的零点位置校正。

发明内容

考虑到上述问题做出本发明，并且在包括传感器的摄像设备中的零点位置校正期间，如果检测倾斜的传感器的输出值由于振动或除重力加速度以外的加速度的影响而变化，则本发明防止在没有检测到正确的零点的情况下的错误的零点位置校正。

根据本发明的第一方面，提供一种摄像设备，包括：倾斜检测单元，用于检测所述摄像设备的倾斜；显示单元，用于显示所述摄像设备的倾斜和针对所述摄像设备设置的预定的基准姿势；静止状态判断单元，用于在所述倾斜的变化落入预定范围内的情况下，判断为所述摄像设备处于静止状态；以及基准姿势设置单元，用于设置所述摄像设备的所述基准姿势，其中，在所述静止状态判断单元判断为所述摄像设备不处于静止状态的情况下，所述基准姿势设置单元不设置所述基准姿势。

根据本发明的第二方面，提供一种摄像设备的控制方法，包括：倾斜检测步骤，用于使倾斜检测单元检测所述摄像设备的倾斜；显示步骤，用于使显示单元显示所述摄像设备的倾斜和针对所述摄像设备设置的预定的基准姿势；静止状态判断步骤，用于使静止状态判断单元在所述倾斜的变化落入预定范围内的情况下，判断为所述摄像设备处于静止状态；以及基准姿势设置步骤，用于使基准姿势设置单元设置所述摄像设备的所述基准姿势，其中，在所述静止状态判断步骤中判断为所述摄像设备不处于静止状态的情况下，在所述基准姿势设置步骤中不设置所述基准姿势。

通过以下参考附图对典型实施例的说明，本发明的其它特征将变得明显。

附图说明

图1是示出根据本发明实施例的摄像设备的示意结构的框图；

图2A和2B是用于说明由图1所示的摄像设备接受的加速度的状态的图；

图3是示出图1所示的摄像设备中的电子水准仪的处理的过程的流程图；

图4是用于说明图1所示的摄像设备中的图像传感器和加速度传感器之间的相对角度的图；

图5是示出图1所示的摄像设备中的电子水准仪的零点位置校正的处理的过程的流程图；以及

图6A和6B是用于说明能够进行图1所示的摄像设备的零点位置校正的姿势范围的图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本发明的实施例。图1是示出根据本发明实施例的摄像设备的示意结构的框图。

参考图1，摄像设备100包括变倍透镜(以下称为变焦透镜)10、振动校正透镜(以下称为移位透镜)11、焦点透镜(以下称为调焦透镜)12、包括光圈和快门的光圈/快门单元13、以及将光学图像转换成电信号的图像传感器14。移位透镜11被设置为可以在与光轴垂直的方向上移动，并且可以通过根据作用于设备上的振动或抖动来进行驱动以减少经由光学系统所形成的光学图像的模糊。摄像设备100还包括增益放大器120和A/D转换器16，其中，增益放大器120对来自图像传感器14的模拟输出信号进行放大以设置给定的照相机感光度，A/D转换器16将来自图像传感器14的模拟输出信号转换成数字信号。

摄像设备100还包括定时生成单元18，定时生成单元18用于将时钟信号和控制信号供给至图像传感器14、A/D转换器16和D/A转换器26。通过存储器控制单元22和系统控制单元50来控制定时生成单元18。

摄像设备100还包括图像处理单元20。图像处理单元20对来自A/D转换器16的数据或来自存储器控制单元22的数据进行预定的像素插值处理和颜色转换处理。图像处理单元20还使用所拍摄的图像数据进行预定的运算处理。基于所获得的运算结果，系统控制单元50进行TTL(通过镜头)类型的AF(自动调焦)处理、AE(自动曝光)处理和EF(电子闪光灯预发光)处理以控制曝光控制单元40和焦点控制单元42。此外，图像处理单元20使用所拍摄的图像数据进行预定的运算处理，并基于所获得的运算结果进行TTL类型的AWB(自动白平衡)处理。

存储器控制单元22控制A/D转换器16、定时生成单元18、图像处理单元20、图像显示存储器24、D/A转换器26、存储器30和压缩/扩展单元32。经由图像处理单元20和存储器控制单元22或直接经由存储器控制单元22将来自A/D转换器16的数据写在图像显示存储器24或存储器30中。

控制整个摄像设备100的系统控制单元50基于经由存储器控制单元22通过TTL测光所获得的亮度级别来计算正确的曝光值，并控制曝光控制单元40。使用例如TFT或LCD的图像显示单元28经由D/A转换器26显示在图像显示存储器24中所写的显示用的图像数据。可以通过使用图像显示单元28顺次显示所拍摄的图像数据来实现电子取景器功能。

存储器30用于存储所拍摄的静止图像和运动图像，并具有足以存储预定数量的静止图像和预定时间的运动图像的存储容量。这使得即使在连续拍摄多个静止图像的全景拍摄或连续拍摄的情况下，也以高速并且大量地将图像写在存储器30中。存储器30还可以用作系统控制单元50的工作区域。此外，存储器30可以用作用于存储相对于变焦控制单元44的操作的焦点控制单元42的信息的存储单元，其中，变焦控制单元44用作对被摄体图像进行变倍的变倍单元。

用于通过例如自适应离散余弦变换(ADCT)对图像数据进行压缩/扩展的压缩/扩展单元32读取存储在存储器30中的图像，对该图像进行压缩处理或扩展处理，并将进行了该处理的数据写在存储器30中。存储器52存储例如用于操作系统控制单元50的常数、变量和程序。

曝光控制单元40控制具有光圈功能和快门功能的光圈/快门单元13。焦点控制单元42控制调焦透镜12的调焦。变焦控制单元44控制变焦透镜10的变焦。移位透镜控制单元46控制被设置为可以在与光轴垂直的方向上移动的移位透镜11，并且可以通过根据作用于设备上的振动来进行驱动以减少经由光学系统形成的光学图像的模糊。系统控制单元50使用TTL方式、基于图像处理单元20对所拍摄的图像数据进行运算处理而获得的运算结果，控制曝光控制单元40和焦点控制单元42。

显示单元54使用例如根据系统控制单元50的程序的执行、通过使用例如文本、图像或声音显示例如操作状态或消息的扬声器或液晶显示装置。单个或多个显示单元54被设置在摄像设备100的操作单元附近的并且可在视觉上容易地识别的单个或多个位置。

对于显示单元54的显示内容，在例如LCD上显示的显示内容包括单拍/连拍图像显示、自拍显示、压缩比显示、记录像素数显示、记录张数显示、剩余张数显示、快门速度显示、光圈值显示和曝光校正显示。在例如LCD上显示的显示内容还包括红眼减轻显示、微距拍摄显示、蜂鸣器设置显示、剩余电池电量显示、错误显示和使用多个数位的数字的信息显示。此外，在例如LCD上显示的显示内容包括记录介质200的安装/拆卸的显示、和日期/时间显示。电可擦除/可记录非易失性存储器56使用例如闪速ROM。

尽管在该实施例中，用于将各种操作指示输入系统控制单元50的操作构件62、64和70使用开关或拨盘，但可以将它们的功能设置在使用触摸面板的显示单元54上。这里将详细说明这些操作构件。

快门开关SW1 62在快门开关构件(未示出)的操作过程中(半按下快门开关构件)被接通，并指示开始用于例如AF(自动调焦)处理、AE(自动曝光)处理、AWB(自动白平衡)处理和EF(电子闪光灯预发光)处理等的摄像准备操作。

快门开关SW264在完成快门开关构件(未示出)的操作(全按下快门开关构件)时被接通，并指示开始包括曝光处理的一系列处理。一系列处理在这里包括经由A/D转换器16和存储器控制单元22将从图像传感器14读取的信号写在存储器30中的曝光处理、和使用图像处理单元20和存储器控制单元22中的运算处理的显影处理。一系列处理还包括用于从存储器30读出图像数据、通过压缩/扩展单元32压缩该图像数据、并将压缩后的图像数据写在记录介质200上的记录处理。

加速度传感器300为检测作用于摄像设备100上的加速度的传感器，并用作倾斜检测单元。设置在系统控制单元50中的倾斜检测控制单元301进行以下处理：利用加速度传感器300检测重力加速度以检测摄像设备100的姿势。通过使用由倾斜检测控制单元301检测到的摄像设备100的倾斜角度，在图像显示单元28上显示通过使用预定姿势作为基准位置(零点位置)而定义的倾斜状态。倾斜检测控制单元301的姿势判断处理单元304进行判断摄像设备100是否落入预定的姿势范围的处理。姿势判断处理单元304可以同时用作如诸如陀螺仪传感器等的振动检测传感器一样的振动检测单元。注意，姿势判断处理单元304还可以用于通过同时使用陀螺仪传感器和加速度传感器来检测作用于摄像设备100上的振动的不同成分的方法。而且，当加速度传感器300用作振动检测单元时，将加速度传感器300的输出发送至移位透镜控制单元46，并利用移位透镜控制单元46将加速度传感器300的输出转换成移位透镜11的驱动量。移位透镜控制单元46基于所获得的驱动量来驱动移位透镜11以使得减少经由光学系统形成的光学图像的模糊。

系统控制单元50的零点位置校正处理单元302是用于对摄像设备100的姿势的零点位置(基准姿势)进行校正处理的电路。以存储在非易失性存储器56中的摄像设备100的零点位置作为基准，将相对于任意设置的零点位置(基准姿势设置)的角度定义为零点位置校正值，并将该角度存储在存储器52或非易失性存储器56中。系统控制单元50还包括静止判断处理单元303。加速度传感器300检测与重力加速度不同的加速度或检测作用于摄像设备100上的振动。

使用例如各种按钮或触摸面板的操作单元70可以切换用于进行摄像的摄像模式和用于在图像显示单元28上显示所拍摄的图像的重放模式。操作单元还包括菜单按钮、设置按钮、微距按钮、多画面重放/新页面按钮、电子闪光设置按钮和单拍/连拍/自拍切换按钮。操作单元70还用于选择与各种摄像画面相对应的设置作为摄像模式，例如，摄像模式不仅包括自动判断和设置摄像画面的自动模式、程序模式、光圈优先模式和快门速度优先模式，而且还包括夜景模式、儿童拍摄模式、烟花拍摄模式和水下拍摄模式。

操作单元70还包括+(正)菜单移动按钮、-(负)菜单移动按钮、+(正)重放图像移动按钮、-(负)重放图像移动按钮、拍摄质量选择按钮、曝光校正按钮和日期/时间设置按钮。

闪光灯发光单元310基于由使用系统控制单元50的测光所获得的亮度级别来计算合适的发光量，并进行发光控制。

电源控制单元80使用例如电池检测电路、DC-DC转换器和用于将块切换至通电的开关电路。电源控制单元80检测电池安装/拆卸、电池类型、剩余的电池电量和电源电压，基于检测结果和系统控制单元50的指示来控制DC-DC转换器，并将所需电压在预定时间段期间供给至包括记录介质的各单元。

电源86使用例如诸如碱性电池或锂电池等的一次电池、诸如NiMH(镍氢)电池或锂离子电池等的二次电池、和AC适配器。电源控制单元80和电源86经由连接器82和84相互连接。

可以使用诸如SecureDigital(安全数字，SD)卡等的符合相关标准的接口和连接器。记录介质200包括使用半导体存储器或磁盘的记录单元202、用于与摄像设备100进行连接的接口(I/F)204、和进行与摄像设备100的连接的连接器206。而且，摄像设备100包括进行与记录介质200的连接的连接器92、和与记录介质200进行连接的接口90。

以下将说明该实施例中的摄像设备的姿势检测操作。首先将说明对用于摄像设备的姿势的零点位置校正处理施加由于摄像设备从外部接受的振动或加速度的影响而在姿势信息中生成的误差的影响。

首先将说明检测摄像设备的姿势的方法的例子。图2A是示出在摄像设备100保持静止的情况下加速度传感器300所接受的加速度的状态的图。参考图2A，因为设备既不接受外部振动也不接受加速度，因此加速度传感器仅检测-(负)Y方向上的加速度g作为重力加速度。图2A的下侧所示的标度(设置结果通知单元)用于表示摄像设备100的姿势状态，并且可以被显示在摄像设备100的图像显示单元28上以在视觉上将摄像设备100的姿势状态呈现给操作者。在这种情况下，将标度的中心位置定义为摄像设备100的姿势的零点位置。

图2B示出设备接受-(负)Y轴方向上的重力加速度g和-(负)X轴方向上的外部加速度b的状态。此时，加速度传感器错误地检测到以a＝arctan(b/g)倾斜的姿势，如图2B所示。图2B的下侧所示的标度表示标度的显示位置从图2A的下侧所示的标度的状态偏移了与a相对应的量的状态。

一般实际上将摄像设备100的水平位置确定为显示上述姿势状态时的零点位置。然而，当例如拍摄者想要在维持期望的倾斜姿势的情况下使得摄像设备100拍摄图像，或者因为由加速度传感器300所检测到的加速度级别由于诸如温度等的环境变化而变化，从而不能正确地检测到水平位置时，拍摄者可以根据期望校正零点位置以获得任意姿势。

将参考图3说明检测摄像设备100的姿势的方法的基本处理的例子。

当检测摄像设备100的姿势的处理开始时，从加速度传感器300获得输出值(S100)。根据所获得的加速度传感器300的输出值来计算加速度传感器300的倾斜角度γ(S101)，并且获得预先存储在例如非易失性存储器56中的图像传感器14和加速度传感器300之间的相对角度α(S102)。相对角度α表示如图4所示在组装时安装在摄像设备100中的图像传感器14和加速度传感器300之间的在转动方向上的相对角度差。

当设置上述零点位置校正功能时，判断是否已经执行了零点位置校正(S103)。如果已经执行了零点位置校正(步骤S103中为“是”)，则在步骤S104中获得零点位置校正角度β。将零点位置校正角度β、加速度传感器300的倾斜角度γ和图像传感器14与加速度传感器300之间的相对角度α相加以计算摄像设备100的角度θ(S105)。可以通过例如在操作单元70的菜单模式中选择来执行该零点位置校正，并且在该实施例中可以针对该校正使用摄像模式或重放模式。

此时，为了在视觉上通知拍摄者已经执行了零点位置校正，可以在例如图像显示单元28上显示文本、图标或诸如表示摄像设备100的姿势的标度的颜色变化等的信息(设置通知单元)。

如果没有执行零点位置校正(步骤S103中为“否”)，则将零点位置校正角度β设置为0(S108)，并将零点位置校正角度β、加速度传感器300的倾斜角度γ和图像传感器14与加速度传感器300之间的相对角度α相加以计算摄像设备100的角度θ(S105)。

如果在步骤S105中计算出的摄像设备的角度θ不同于摄像设备100的紧挨着的前一角度θ’，则更新在例如图像显示单元28上显示的摄像设备100的姿势状态(S107)，并且摄像设备100的姿势角度检测结束。如果摄像设备100的角度θ等于摄像设备100的紧挨着的前一角度θ’，则摄像设备100的姿势角度检测直接结束。

在例如显示单元28上显示摄像设备100的姿势状态的同时重复上述一系列的摄像设备100的角度检测处理。

接着将参考图5说明用于解决从上述的零点位置校正产生的问题的处理的例子。

在步骤S200中，摄像设备100的系统控制单元50中设置的静止判断处理单元303判断该设备的静止状态。这里将说明判断静止状态的方法的例子。静止判断处理单元303在预定时间段期间对加速度传感器300的输出值进行采样。如果采样得到的输出值(所检测到的值)的变化落入在预定时间内不影响倾斜检测结果的范围内，则判断为静止状态(静止状态判断)。

当例如摄像设备100位于加速中的车辆上时，即使处于静止状态，也不能进行正确的姿势检测。因此，需要判断由摄像设备100接受的除重力加速度以外的加速度的影响。以下将说明判断除重力加速度以外的加速度的影响的方法的例子。

当摄像设备100在静止状态下不受到外部加速度的影响时，由加速度传感器300检测到的加速度仅包括重力加速度g。加速度传感器300是使用相互垂直的X轴、Y轴和Z轴，并可以检测各轴上的加速度的三轴加速度传感器。注意，当摄像设备100不受除重力加速度以外的加速度影响时，通过合成在三个轴上检测到的加速度所获得的加速度为重力加速度g。

当摄像设备100不受除重力加速度以外的加速度影响时，

其中，αx为X轴上的加速度，αy为Y轴上的加速度，以及αz为Z轴上的加速度。

相应地，当摄像设备100被除重力加速度以外的加速度影响时，合成加速度σ≠重力加速度g。此时，将不影响倾斜检测结果的加速度级别S(合成加速度和重力加速度之间的差)定义为判断标准的阈值。然而，如果满足条件：

合成加速度σ＜重力加速度g-S，或者

合成加速度σ＞重力加速度g+S，

则判断为摄像设备100被除重力加速度以外的加速度影响。

静止判断处理单元303通过使用加速度传感器300的输出值的变化和除重力加速度以外的加速度的影响之一或两者的结果来进行静止判断。

如果通过静止判断处理判断为摄像设备100处于静止状态(步骤S200中为“是”)，则计算摄像设备100的倾斜角度(S201)。如果此时的倾斜角度落入预定范围内(步骤S202中为“是”)，则将相对于零点位置的角度判断为零点位置校正角度δ，并将该零点位置校正角度δ存储在存储器52或非易失性存储器56中(S203)，并且在图像显示单元28上显示零点位置校正完成(S204)。

关于针对上述步骤S202中判断出的预定姿势角度的判断标准，如图6A所示，如果摄像设备100的姿势落入可以在例如图像显示单元28上显示该姿势的范围内(显示范围内)，则判断为摄像设备100的姿势落入预定姿势范围内。另一方面，如图6B所示，如果摄像设备100具有落在显示范围之外的姿势，则判断为摄像设备100的姿势落在预定姿势范围之外(步骤S202中为“否”)。

如果步骤S200中的静止判断处理判断为摄像设备100不处于静止状态(步骤S200中为“否”)，则在显示单元28上显示零点位置校正失败(S205)。如果判断为姿势角度落在预定范围之外(步骤S202中为“否”)，则同样地在显示单元28上显示零点位置校正失败(S205)。

如果如上所述，零点位置校正失败，则在不重写零点位置校正角度δ的情况下使用紧挨着的前一零点位置校正角度。

尽管在上述说明中，在作为提供该结果的通知的单元的图像显示单元28上显示零点位置校正的结果，但可以使用声音或LED(两者都未示出)来提供零点位置校正的结果的通知。

在不考虑摄像设备所接受的振动或加速度的影响的传统的摄像设备中，如已经参考图2B所示，尽管检测到摄像设备的姿势的错误，也直接校正零点位置。然而，根据本发明，因为从不在尽管零点位置校正失败、也将摄像设备的姿势调整至校正后的零点位置时进行摄像，因而可能获得不期望的摄像结果的可能性减小。而且，在摄像设备100具有落在表示摄像设备的姿势状态的标度的范围之外的姿势时从不校正零点位置，可以总是指定校正时的零点位置的姿势。此外，如果针对初始位置将零点位置校正了非常小的量，则可以防止拍摄者在没有判断摄像设备100的零点位置是处于初始状态还是校正后的位置状态的情况下拍摄图像。

尽管已经参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有这类修改、等同结构和功能。

Claims (12)

1.一种摄像设备，包括：

倾斜检测单元，用于检测所述摄像设备的倾斜；

显示单元，用于显示所述摄像设备的倾斜和针对所述摄像设备设置的预定的基准姿势；

静止状态判断单元，用于在所述倾斜的变化落入预定范围内的情况下，判断为所述摄像设备处于静止状态；以及

基准姿势设置单元，用于设置所述摄像设备的所述基准姿势，

其中，在所述静止状态判断单元判断为所述摄像设备不处于静止状态的情况下，所述基准姿势设置单元不设置所述基准姿势。

2.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，所述倾斜检测单元是加速度传感器。

3.根据权利要求2所述的摄像设备，其特征在于，在所述加速度传感器检测到所述摄像设备在预定时间内没有接受除重力加速度以外的加速度的情况下，所述静止状态判断单元判断为所述摄像设备处于静止状态。

4.根据权利要求3所述的摄像设备，其特征在于，所述加速度传感器检测相互垂直的三个轴上的加速度，

其中，在通过合成所述三个轴上的加速度而获得的合成加速度与重力加速度之间的差在所述预定时间内落入预定阈值范围内的情况下，所述静止状态判断单元判断为所述摄像设备处于静止状态。

5.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，在所述基准姿势设置单元设置所述基准姿势时，在所述摄像设备的姿势落在预定姿势范围之外的情况下，不改变所述基准姿势的设置。

6.根据权利要求5所述的摄像设备，其特征在于，所述预定姿势范围落入所述显示单元能够显示所述摄像设备的姿势的倾斜显示范围内。

7.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，还包括设置结果通知单元，所述设置结果通知单元用于提供所述基准姿势设置单元的设置结果的通知。

8.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，还包括设置通知单元，所述设置通知单元用于在所述基准姿势设置单元设置所述基准姿势时提供设置了所述基准姿势的通知。

9.一种摄像设备的控制方法，包括：

倾斜检测步骤，用于使倾斜检测单元检测所述摄像设备的倾斜；

显示步骤，用于使显示单元显示所述摄像设备的倾斜和针对所述摄像设备设置的预定的基准姿势；

静止状态判断步骤，用于使静止状态判断单元在所述倾斜的变化落入预定范围内的情况下，判断为所述摄像设备处于静止状态；以及

基准姿势设置步骤，用于使基准姿势设置单元设置所述摄像设备的所述基准姿势，

其中，在所述静止状态判断步骤中判断为所述摄像设备不处于静止状态的情况下，在所述基准姿势设置步骤中不设置所述基准姿势。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述倾斜检测单元是加速度传感器。

11.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，在所述加速度传感器检测到所述摄像设备在预定时间内没有接受除重力加速度以外的加速度的情况下，在所述静止状态判断步骤中判断为所述摄像设备处于静止状态。

12.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，所述加速度传感器检测相互垂直的三个轴上的加速度，

其中，在通过合成所述三个轴上的加速度而获得的合成加速度与重力加速度之间的差在所述预定时间内落入预定阈值范围内的情况下，所述静止状态判断单元判断为所述摄像设备处于静止状态。

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