CN109489546B - 基于弹性特征图像尺的定位量测系统 - Google Patents

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Abstract

一种基于弹性特征图像尺的定位量测系统包含：一图像撷取器，对一物件进行多次图像撷取动作；一驱动机构，机械连接至图像撷取器及物件的至少一者或两者，以造成图像撷取器与物件的相对移动；以及一处理器，电连接至图像撷取器及驱动机构，并执行以下步骤：于控制驱动机构使物件与图像撷取器产生M个相对运动的前与后，控制图像撷取器拍摄物件的N个部分以产生N个图像；及萃取各N个图像的多个特征点，并分别依据N个图像的相邻两者的此等特征点做跨图像的特征点匹配，以获得M个相对运动的信息，此等特征点对应于物件特有的表面形貌。

Description

基于弹性特征图像尺的定位量测系统
技术领域
本发明是有关于一种定位量测系统，且特别是有关于一种基于弹性特征图像尺的定位量测系统。
背景技术
目前各式机械加工机具的物件及平台定位多依靠光学尺、磁性尺等，但容易受到安装位置、机台本身机构几何或是价格方面的影响而限制使用与量测。多数光学尺与磁性尺的运作过程没办法产生其他的利用，运作过程所使用的信息只能拿来进行特定方向定位，如果要进行物件加工特征的量测，或是多方向的定位，还需要其他工具的辅助。
在高精度的物件量测，目前多以三维物件量测的方向进行开发。在三维量测仪使用的方法当中，可以分为接触式与非接触式两种。譬如，中国专利CN103302162B揭露一种基于特征距离的模具定位方法，其中采用接触式感测器(探针)来量测物件上所选定的特征点的特征距离进行修正及定位。然而，这种接触量测的方式的缺点是较为费时，而且有受到控制系统与其他机台零件影响到精度的可能，且无法被弹性使用。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种基于弹性特征图像尺的定位量测系统，其能利用所欲加工或量测的物件的特有表面形貌，来达成图像定位、物件特定尺寸量测及弹性基准定位的功能。
为达上述目的，本发明提供一种基于弹性特征图像尺的定位量测系统包含：一图像撷取器，对一物件进行多次图像撷取动作；一驱动机构，机械连接至图像撷取器及物件的至少一者或两者，以造成图像撷取器与物件的相对移动；以及一处理器，电连接至图像撷取器及驱动机构，并执行以下步骤：于控制驱动机构使物件与图像撷取器产生M个相对运动的前与后，控制图像撷取器拍摄物件的N个部分以产生N个图像，其中N为大于或等于2的正整数，且M等于N-1，N个图像的任相邻两者局部重叠；以及萃取各N个图像的多个特征点，并分别依据N个图像的相邻两者的此等特征点做跨图像的特征点匹配，以获得M个相对运动的信息，其中此等特征点对应于物件特有的表面形貌。
所述的基于弹性特征图像尺的定位量测系统更包含一平台，用于承载物件，驱动机构通过平台驱动物件产生M个相对运动。
处理器更执行以下步骤：步骤c，检测各N个图像中是否含有一边界，并选择含有相反方位的两边界的N个图像中的两个图像当作两边界图像，依据两个边界图像及对应至两个边界图像的多个相对运动的累积运动的信息来计算两个相反的边界之间的一距离。
于步骤c中，是依据两个边界图像中对应于物件的两局部长度，加上涵盖两个边界图像的多个图像的累积运动的长度，来获得距离。
所述的基于弹性特征图像尺的定位量测系统更包含一人机界面，电连接至处理器，并接收一使用者输入的一定位点，处理器依据定位点来进行所述的跨图像的特征点匹配。
定位点不为多个特征点的其中一个。
M个相对运动的信息包含平移信息及旋转信息的一者或两者。
处理器更执行以下步骤：步骤d，判断M个相对运动的信息是否达到所需的设定信息，若否，则控制驱动机构使物件与图像撷取器产生额外相对运动；以及步骤e，重复步骤a、步骤b及步骤d直到M个相对运动的信息达到所需的设定信息为止。
于步骤a以前，处理器更执行以下步骤：步骤a1，控制图像撷取器以一放大倍率拍摄一校正片以获得一校正片图像，其中图像撷取器以放大倍率拍摄校正片及物件；以及步骤a2，对校正片图像进行图像处理以获得一个像素的尺寸，其中处理器更依据M个相对运动的信息以及像素的尺寸求出对应于M个相对运动的信息的尺寸。
于步骤a1中，处理器控制图像撷取器以多个焦距拍摄校正片以获得多个对焦图像，并将多个对焦图像转换成频率域以获得多个频谱图，接着选定多个频谱图的中频率部分有最明显的信号存在的其中一频谱图，以频谱图所对应的焦距来拍摄校正片以获得校正片图像。
通过上述实施样态，每个物件在被形成或加工时，都具有特有的表面形貌，利用所欲加工或量测的物件的特有表面形貌，来达成图像定位、物件特定尺寸量测及弹性基准定位的功能。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，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
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1显示依据本发明较佳实施例的定位量测系统的示意图。
图2显示物件的局部放大图。
图3显示跨图像的特征点匹配的示意图。
图4显示定位量测系统的操作方法的流程图。
图5显示频谱图中作为对焦分析的中频率部分(圈圈处)。
图6显示对焦良好的校正片的图像。
图7与图8显示两相邻图像的特征点萃取结果。
图9显示图7与图8的特征点匹配结果。
附图标号：
IM1至IMN、IM1至IM5：图像
IMC：校正片图像
IMF：对焦图像
P1至P4：特征点
S1至S14：步骤
X、Y、Z：坐标轴
1：定位量测系统
2：物件
3：校正片
10：平台
20：图像撷取器
21至2N、21至25：部分
30：处理器
40：驱动机构
50：人机界面。
具体实施方式
本发明是通过不同图像之间的特征点匹配，得到像素移动信息，进行定位，并非拘泥于单一图像内的特征点辨识匹配，故可以发挥弹性使用的效果。
本发明的实施例是通过机器视觉配合图像处理方法，发展一套应用于加工平台上的光学图像定位与物件量测系统，此系统具有以下几个主要功能：(1)图像定位：利用指定的定位点，配合跨图像特征点搜寻与匹配，计算得到特定特征或加工处的定位位置，也就是定位量测系统可以配合一譬如钻床、铣床、车床、磨床、线切割机、激光加工机等加工机来使用而构成一加工定位系统，由于一边加工一边定位的关系，使得物件的表面形貌会有所改变，也就是特征点会有变化；(2)物件特定尺寸量测：利用图像处理取出特定物件边缘，配合跨图像特征点搜寻与匹配，计算处理得到物件尺寸；(3)弹性基准定位：由使用者指定物件上所需要的加工基准位置，配合特征搜寻匹配，达成可适应多次平台移动的来回定位。
在实际操作上，本实施例使用一个高倍率(最大4.5倍)的可见光相机，搭配XYZ三轴移动平台，使用校正片以获取真实尺寸的参考比例尺，所拍摄的物件为块规。首先进行相机对焦，对不同焦距的校正片图像进行傅立叶转换(FT)至频率域后，由频谱图计算得到最佳焦距。然后，通过固定倍率下已知的条纹间距，与图像尺寸换算后获取真实尺寸的图像比例尺。接着移动平台拍摄多张物件图像，选定基准图像中的定位点后，使用譬如加速稳健特征(Speeded Up Robust Features,SURF)演算法，搜寻不同张图像中的特征点，跨图像进行匹配，达成跨图像定位。在特定尺寸量测方面，利用图像处理方法将欲得知的轮廓几何形貌取出后，再由特征点匹配所得到物件移动信息，相配合计算即可得到尺寸。通过上述实施例，可提供一种达微米精度等级的系统，测试结果在4mm的样本量测误差小于2μm(平均1.33μm)，10mm的样本量测误差则是小于4μm(平均3.3μm)。
图1显示依据本发明较佳实施例的定位量测系统的示意图。图2显示物件的局部放大图。如图1与图2所示，本实施例提供一种基于弹性特征图像尺的定位量测系统1，包含一图像撷取器20、一驱动机构40及一处理器30。X、Y、Z坐标轴如图1所示。
图像撷取器20譬如是相机，对一物件2进行多次图像撷取动作。于一例子中，主相机的镜头倍率可以进行切换，经过计算，在镜头切换到最高倍率的情况下，整体视野范围大约是1.3mm x 1.1mm，一个像素可记录实际物件约1.06μm x 1.06μm(特别是1.054μm x1.054μm)的信息；而切换到最低倍率的情况下，整体视野范围大约是8.2mm x 6.5mm，一个像素可记录实际物件约6.4μm x 6.4μm的信息。
驱动机构40机械连接至图像撷取器20及物件2的至少一者或两者，以造成图像撷取器20与物件2的相对移动。
处理器30包含但不限于计算机或电子装置的的中央处理器。处理器30电连接至图像撷取器20及驱动机构40，并执行以下步骤a与步骤b。于步骤a中，于控制驱动机构40使物件2与图像撷取器20产生M个相对运动的前与后，控制图像撷取器20拍摄物件2的N个部分21-2N以产生N个图像IM1-IMN，其中N为大于或等于2的正整数，且M等于N-1，N个图像IM1-IMN的任相邻两者局部重叠，于本实施例中，N等于5，M等于4。因此，图像撷取器20拍摄物件2的5个部分21-25以产生5个图像IM1-IM5，而驱动机构40使物件2与图像撷取器20产生4个相对运动。值得注意的是，M个相对运动的信息包含平移信息及旋转信息的一者或两者。
图3显示跨图像的特征点匹配的示意图。如图3所示，于步骤b中，处理器30萃取各N个图像IM1-IMN的多个特征点(包含标示出的特征点P1至P4及未标示出的其他特征点)，并分别依据N个图像IM1-IMN的相邻两者的此等特征点做跨图像的特征点匹配，以获得M个相对运动的信息，其中此等特征点对应于物件2特有的表面形貌。
当然，定位量测系统1可以更包含一平台10，用于承载物件2，驱动机构40通过平台10驱动物件2产生M个相对运动。上述M个相对运动的每一个的单一距离都可以通过跨图像的特征点匹配方法而得到，譬如是图3中，图像IM1与IM2之间的相对移动距离就是对应于图像IM1中的特征点P1的像素坐标(譬如是(9,7))与图像IM2中的特征点P1的像素坐标(譬如是(3,7))的差值，相当于6个像素(9-3＝6)，再利用6个像素乘以比例尺的比例即可转成长度单位。
依据上述特征点匹配的信息，可以达成弹性基准定位的功能。举例而言，处理器30更执行以下步骤：步骤d，判断M个相对运动的信息是否达到所需的设定信息，若否，则控制驱动机构40使物件2与图像撷取器20产生额外相对运动；以及步骤e，重复步骤a、步骤b及步骤d直到M个相对运动的信息达到所需的设定信息为止。
依据上述特征点匹配的信息，可以达成物件特定尺寸量测的功能。举例而言，处理器30更可执行以下步骤：检测各N个图像IM1-IMN中是否含有一边界B1，并选择含有相反方位的两边界BM的N个图像IM1-IMN中的两个图像当作两边界图像，依据两个边界图像及对应至两个边界图像的此等相对运动的累积运动的信息来计算两个相反的边界B1与BM之间的一距离。举例而言，处理器30是依据两个边界图像IM1与IMN(IM5)中对应于物件2的两局部长度L1与LN(L5)，加上涵盖两个边界图像的此等图像的累积运动的长度L2、L3与L4，来获得上述距离(＝L1+L2+L3+L4+L5)。
此外定位量测系统1可以更包含一人机界面50，电连接至处理器30，并接收一使用者输入的一定位点，处理器30依据定位点来进行所述的跨图像的特征点匹配。定位点可以是这些特征点的其中一个，但也可以不为此等特征点的其中一个。譬如，在工具机的加工过程可能需要指定定位点。假如使用者是要进行工件的加工，工程图上面一定有定位或是尺寸标注基准点，用来建立所有加工步骤的坐标位置，或称原点，指定定位点的工作一般在工具机上都是移动到基准点然后归零，这个归零的动作其实就是指定定位参考点。使用者可以自由指定图像上面的点，作为与工程图上面对应的基准定位点。也就是说之后的像素坐标定位以此定位点为起始点。
为了决定放大倍率所对应的比例尺，于步骤a以前，处理器30可以更执行以下步骤：步骤a1，控制图像撷取器20以一放大倍率拍摄一校正片3以获得一校正片图像，其中图像撷取器20以此放大倍率拍摄校正片3及物件2；以及步骤a2，对校正片图像进行图像处理以获得一个像素的尺寸，其中处理器30更依据M个相对运动的信息以及像素的尺寸求出对应于M个相对运动的信息的尺寸。
为了达成对焦，于步骤a1中，处理器30控制图像撷取器20以多个焦距拍摄校正片3以获得多个对焦图像IMF，并将此等对焦图像IMF转换成频率域以获得多个频谱图，接着选定此等频谱图的中频率部分有最明显的信号存在的其中一频谱图，以频谱图所对应的焦距来拍摄校正片3以获得校正片图像。
图4显示定位量测系统的操作方法的流程图。如图4所示，首先设定相机的倍率(步骤S1)，譬如是4.5倍。然后，进行对焦并且记录平台的对焦位置(步骤S2)，可利用上述的频谱图来达成，频谱图的一个实际例子如图5所示，在对焦良好与不良好的图像中，中频率部分的信号会有较大的差异，若中频率具有较明显的信号，则表示图像对焦程度较为良好。然后与实际拍摄图像互相比较，作为对焦是否完成的判断，图5为对焦良好的状态。
接着，拍摄校正片来计算比例尺(步骤S3)，图6显示对焦良好的校正片的图像。然后，将物件置放于平台上(步骤S4)。接着，移动平台前后，拍摄物件的图像(步骤S5)，当然，不需重复拍摄同一状态的物件图像。然后，进行物件图像的特征点搜寻与记录(步骤S6)。接着，判断是否有物件轮廓的边缘图像(步骤S7)，也就是判断是否为图3中的边界图像IM1与IM5，如果是的话，进行物件轮廓获取的演算法(步骤S8)以及记录边界信息(步骤S9)，然后计算所有像素信息(步骤S13)，然后套用比例尺，完成量测(步骤S14)。步骤S6的结果也可以进行特征点的连续匹配(步骤S10)，然后由匹配结果计算平台位移并记录此位移(步骤S11)，接着，判断是否已经到达所需的位置(步骤S12)，如果否的话，回到步骤S5，以达到弹性基准定位的功能，如果是的话，则计算所有像素信息(步骤S13)，然后套用比例尺，完成定位(步骤S14)。
物件轮廓获取的演算法可以通过以下步骤来执行：将图像转为灰阶图像、进行灰阶校正、二值化处理、执行索贝尔(Sobel)边缘检测法以及霍夫找线(Houghline)线段检测法。有关特征点的匹配与追踪，本实施例是使用图像当中的特征点，通过跨图像的匹配来进行特征点的像素位置移动追踪，换算真实平台的位置改变，进一步得到定位点位置与物件尺寸。于一例子中，选取具有重叠区域的两相邻位置的图像，使用SURF特征点搜寻法取出图像中若干可能作为定位追踪点的特征点。两相邻图像的特征点的结果如图7与图8所示，图中的圆圈皆为特征点。接着将两张具有重叠区域，且带有特征点信息的图像，进行快速近似最近邻搜索库(Fast Library for Approximate Nearest Neighbors(FLANN))的特征点匹配，其结果如图9所示，当中的跨图像的众多连线即为匹配成功的特征点组合。值得注意的是，FLANN是目前开发平台中openCV里面的涵式库，实际上匹配也可以用其他的方法，故本发明并未受限于此。
另外，从获取特征点匹配的位移数据还可以衍生出另外一项应用，那便是观察或量测平台与物件是否有旋转，以及旋转的程度如何。由于本实施例使用的特征点搜寻方法(SURF)具有旋转不变性，因此就算物件发生旋转，其特征点依然可以匹配。因而可以从各个匹配组合中，观察不同特征点的X与Y方向位移数值，如果不是散乱的递增递减，具有某种特定关系的话，就能几乎排除误差的可能性，推论此时物件与平台发生旋转。进一步计算出等效半径与圆心后，就能量化衡量旋转的程度。
上述的实施例使用特征点作为进行一切运算与定位的根本。因此无论需要定位或量测的物件或平台是什么，只要拍摄到的图像在特征演算法下，能够搜寻到特征点，并且能够成功实现跨图像匹配，就能实现本发明的基于弹性特征图像尺的定位量测系统，因为特征点就可以当作图像尺的定位标记。总之，每个物件在被形成或加工时，都具有特有的表面形貌，利用所欲加工或量测的物件的特有表面形貌，来达成图像定位、物件特定尺寸量测及弹性基准定位的功能。
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。

Claims (9)

1.一种基于弹性特征图像尺的定位量测系统，其特征在于，包含：
一图像撷取器，对一物件进行多次图像撷取动作；
一驱动机构，机械连接至该图像撷取器及该物件的至少一者或两者，以造成该图像撷取器与该物件的相对移动；以及
一处理器，电连接至该图像撷取器及该驱动机构，并执行以下步骤：
步骤a，于控制该驱动机构使该物件与该图像撷取器产生M个相对运动的前与后，控制该图像撷取器拍摄该物件的N个部分以产生N个图像，其中N为大于或等于2的正整数，且M等于N-1，该N个图像的任相邻两者局部重叠；
步骤b，萃取各该N个图像的多个特征点，并分别依据该N个图像的相邻两者的该多个特征点做跨图像的特征点匹配，以获得该M个相对运动的信息，其中该多个特征点对应于该物件特有的表面形貌；以及
步骤c，检测各该N个图像中是否含有一边界，并选择含有相反方位的两边界的该N个图像中的两个图像当作两边界图像，依据该两个边界图像及对应至该两个边界图像的该多个相对运动的累积运动的信息来计算该两个相反的边界之间的一距离。
2.如权利要求1所述的基于弹性特征图像尺的定位量测系统，其特征在于，更包含一平台，用于承载该物件，该驱动机构通过该平台驱动该物件产生该M个相对运动。
3.如权利要求1所述的基于弹性特征图像尺的定位量测系统，其特征在于，于该步骤c中，是依据该两个边界图像中对应于该物件的两局部长度，加上涵盖该两个边界图像的该多个图像的累积运动的长度，来获得该距离。
4.如权利要求1所述的基于弹性特征图像尺的定位量测系统，其特征在于，更包含一人机界面，电连接至该处理器，并接收一使用者输入的一定位点，该处理器依据该定位点来进行所述的跨图像的特征点匹配。
5.如权利要求4所述的基于弹性特征图像尺的定位量测系统，其特征在于，该定位点不为该多个特征点的其中一个。
6.如权利要求1所述的基于弹性特征图像尺的定位量测系统，其特征在于，该M个相对运动的信息包含平移信息及旋转信息的一者或两者。
7.如权利要求1所述的基于弹性特征图像尺的定位量测系统，其特征在于，该处理器更执行以下步骤：
步骤d，判断该M个相对运动的信息是否达到所需的设定信息，若否，则控制该驱动机构使该物件与该图像撷取器产生额外相对运动；以及
步骤e，重复步骤a、步骤b及步骤d直到该M个相对运动的信息达到该所需的设定信息为止。
8.如权利要求1所述的基于弹性特征图像尺的定位量测系统，其特征在于，于该步骤a以前，该处理器更执行以下步骤：
步骤a1，控制该图像撷取器以一放大倍率拍摄一校正片以获得一校正片图像，其中该图像撷取器以该放大倍率拍摄该校正片及该物件；以及
步骤a2，对该校正片图像进行图像处理以获得一个像素的尺寸，其中该处理器更依据该M个相对运动的信息以及该像素的尺寸求出对应于该M个相对运动的信息的尺寸。
9.如权利要求8所述的基于弹性特征图像尺的定位量测系统，其特征在于，于该步骤a1中，该处理器控制该图像撷取器以多个焦距拍摄该校正片以获得多个对焦图像，并将该多个对焦图像转换成频率域以获得多个频谱图，接着选定该多个频谱图的中频率部分有最明显的信号存在的其中一频谱图，以该频谱图所对应的该焦距来拍摄该校正片以获得该校正片图像。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113670230A (zh) * 2020-05-15 2021-11-19 全研科技有限公司 Xxy对位平台检验方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103003662A (zh) * 2010-07-15 2013-03-27 佳能株式会社 用于测量被检表面的形状的测量方法、测量设备和光学元件的制造方法
CN103528571A (zh) * 2013-10-12 2014-01-22 上海新跃仪表厂 单目立体视觉相对位姿测量方法

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6819779B1 (en) * 2000-11-22 2004-11-16 Cognex Corporation Lane detection system and apparatus
DE10309788A1 (de) * 2003-03-05 2004-09-16 Corpus.E Ag Einfache optische Erfassung der Raumform von Körpern und Körperteilen mit mechanisch nur ungenau positionierten Bildgebern
US20090067706A1 (en) * 2007-09-12 2009-03-12 Artec Ventures System and Method for Multiframe Surface Measurement of the Shape of Objects
US8401276B1 (en) * 2008-05-20 2013-03-19 University Of Southern California 3-D reconstruction and registration
TWI346595B (en) * 2009-01-13 2011-08-11 Univ Chung Yuan Christian System for positioning micro tool of micro machine and method thereof
TWI420906B (zh) * 2010-10-13 2013-12-21 Ind Tech Res Inst 興趣區域之追蹤系統與方法及電腦程式產品
DE102012215322A1 (de) * 2012-08-29 2014-03-06 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Erkennen einer Position eines Fahrzeugs auf einer Fahrspur
US9501831B2 (en) * 2012-10-02 2016-11-22 Google Inc. Identification of relative distance of objects in images
US9410827B2 (en) * 2012-10-09 2016-08-09 Pixameter Corp. Measurement using a calibration pattern
CN102891966B (zh) * 2012-10-29 2015-07-01 珠海全志科技股份有限公司 数码成像设备的对焦方法及装置
US9844324B2 (en) * 2013-03-14 2017-12-19 X-Nav Technologies, LLC Image guided navigation system
EP2787741A1 (en) * 2013-04-05 2014-10-08 Nederlandse Organisatie voor toegepast -natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Video processing system and method
CN103302162B (zh) 2013-06-14 2015-02-04 北京航空航天大学 一种基于特征距离的模具定位方法
US10310054B2 (en) * 2014-03-21 2019-06-04 The Boeing Company Relative object localization process for local positioning system
JP6435750B2 (ja) * 2014-09-26 2018-12-12 富士通株式会社 ３次元座標算出装置、３次元座標算出方法および３次元座標算出プログラム
CN106705837B (zh) * 2015-11-17 2019-12-06 华为技术有限公司 一种基于手势的物体测量方法及装置
US10269147B2 (en) * 2017-05-01 2019-04-23 Lockheed Martin Corporation Real-time camera position estimation with drift mitigation in incremental structure from motion
US9940535B1 (en) * 2017-09-07 2018-04-10 Symbol Technologies, Llc Imaging-based sensor calibration

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103003662A (zh) * 2010-07-15 2013-03-27 佳能株式会社 用于测量被检表面的形状的测量方法、测量设备和光学元件的制造方法
CN103528571A (zh) * 2013-10-12 2014-01-22 上海新跃仪表厂 单目立体视觉相对位姿测量方法

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