CN110634452A - 一种适于显示装置的防偷拍方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适于显示装置的防偷拍方法，包括：在显示装置正前方平行设置液晶光阀；判断相机的爆光模式：如果是全局爆光模式，根据爆光时间t₁设置切换周期T，使之满足以下条件：mT≠t₁，1/T≥f₀，所述m为大于等于2的正偶数；如果是卷帘式爆光模式，根据相机的单行扫描时间t₂和总扫描时间t₃设置切换周期T，使之满足以下条件：t₁＜T，2T＜t₃，1/T≥f₀。本发明能够在显示设置前设置液晶光阀，并且通过合理设置切换周期，一方面，由于人眼的视觉残余特性，确保用户无法察觉液晶光阀的切换动作，仍然能够正常观看显示画面，确保用户观看体验佳，另一方面，利用数码摄像设备的爆光特性，导致拍摄图片存在条纹，使拍摄的图片无法正常使用，间接达到防偷拍目的。

Description

一种适于显示装置的防偷拍方法和系统

技术领域

本发明涉及液晶光阀技术领域，具体而言涉及一种适于显示装置的防偷拍方法和系统。

背景技术

传统显示屏(包括投影)直接面对用户，通常无法防止偷拍，容易造成信息泄露等问题。工作人员通常采用对视野内用户进行人工巡查的方式来阻止偷拍行为，一方面工作量大，另一方面难以防范针孔相机、微型手机等偷拍工具。

为了解决这一问题，目前会采用以下两种方式：

第一种方式，在屏幕前方设置防拍窥片，使屏幕的可视角降低，可视角之外的人只能看到漆黑的画面。但该种方式下，屏幕正面(可视角范围内)的人还是能看到全部内容，只能缩小工作人员的管辖区域，并且可视角受到了限制，只能应用于某些特殊场合。

第二种方式，屏幕加密，通过在屏幕上加一层屏保，如增加一种外部模块，用户可以佩戴专用眼镜看到真实的画面，原理如多屏分光，不佩戴眼睛时在任何角度都看不到显示的内容，但该种方式下用户需要佩戴专用眼镜，体验不佳，并且成本较高。

发明内容

本发明目的在于提供一种适于显示装置的防偷拍方法和系统，在显示设置前设置液晶光阀，并且驱使液晶光阀快速切换水印图片，通过合理设置切换周期，一方面，由于人眼的视觉残余特性，确保用户无法察觉液晶光阀的切换动作，仍然能够正常观看显示画面，确保用户观看体验佳，另一方面，利用数码摄像设备的爆光特性，导致拍摄图片存在条纹，使拍摄的图片无法正常使用，间接达到防偷拍目的。

为达成上述目的，结合图1，本发明提出一种适于显示装置的防偷拍方法，所述防偷拍方法包括：

S1：在显示装置正前方平行设置液晶光阀，所述液晶光阀的显示状态至少包括亮帧和暗帧两种：

当液晶光阀处于亮帧时，背景区维持不背光状态，图案区维持背光状态；

当液晶光阀处于暗帧时，背景区维持背光状态，图案区维持不背光状态；

S2：判断相机的爆光模式，如果是全局爆光模式，进入步骤S3，如果是卷帘式爆光模式，进入步骤S4；

S3：获取相机的爆光时间t₁，根据爆光时间t₁设置切换周期T，使之满足以下条件：mT≠t₁，1/T≥f₀，所述m为大于等于2的正偶数，f₀是最小人眼视觉刷新频率，进入步骤S5；

S4：获取相机的单行扫描时间t₂和总扫描时间t₃，根据相机的单行扫描时间t₂和总扫描时间t₃设置切换周期T，使之满足以下条件：t₁＜T，2T＜t₃，1/T≥f₀，进入步骤S5；

S5：根据设置的切换周期T以交替切换液晶光阀的显示状态。

进一步的实施例中，步骤S3中，如果相机的爆光模式是全局爆光模式，获取相机的爆光时间t₁，根据爆光时间t₁设置切换周期T包括以下步骤：

S31：设背景区所对应的背光源点阵的发光管的发光强度为I₁(t)，图案区所对应的背光源点阵的发光管的发光强度为I₂(t)；

S32：选取合适的T值，使得下述条件成立：

其中，

是预设的最小对比度阈值，I₁是背景区的像素点的背光强度，

I₂是图案区的像素点的背光强度，

T₁、T₂分别对应于任意一个爆光时间t₁内的亮帧的维持时间和暗帧的维持时间，t₁＝T₁+T₂，

是相机爆光图像中图案区像素和背景区像素的背光强度比值。

进一步的实施例中，综合考虑不同爆光模式的相机对应的切换周期取值范围，选择其中相同的部分作为最终切换周期取值范围。

进一步的实施例中，所述T采用10ms。

进一步的实施例中，所述图案区包括形状不规则的图形。

进一步的实施例中，所述图案区包括字母。

进一步的实施例中，所述液晶光阀将显示装置划分成多个显示区域，所述液晶光阀包括三个以上的显示状态，每个显示状态下至少存在一个显示区域，其所包含的像素点与其他显示区域的像素点的背光强度不同；

所述防偷拍方法还包括：

设定交替周期T′，在一个交替周期内，依次切换液晶光阀至所有的显示状态一次并维持相应的显示时长，且一个交替周期内所有像素点的总背光强度相同；

如果相机的爆光模式是全局爆光模式，所述交替周期T′满足以下条件：nT′≠t₁，1/T′≥f₀，所述n为大于等于1的正整数，f₀是最小人眼视觉刷新频率；

如果相机的爆光模式是卷帘式爆光模式，所述交替周期T′满足以下条件：t₁＜τ_i，T′＜t₃，1/T′≥f₀，∑τ_i＝T′，τ_i是第i个显示状态的维持时长。

进一步的实施例中，所述显示装置包括显示屏和投影设备。

进一步的实施例中，所述防偷拍方法还包括：

生成第一灰度图像序列，第一灰度图像序列中包括至少三帧图案各不相同的第一图像；

对所有第一图像的每一个像素的亮度进行取反操作以生成对应的第二图像，生成的第二图像组合成第二灰度图像序列；

合并第一灰度图像序列和第二灰度图像序列，以生成最终的播放序列；

按照设定的交替周期，在液晶光阀上依次播放所述播放序列中的所有图像。

基于前述方法，本发明还提及一种适于显示装置的防偷拍系统，所述防偷拍系统包括液晶光阀、光阀切换控制单元、处理器；

所述液晶光阀的显示区被划分成背景区和图案区；

所述光阀切换控制单元连接在处理器和液晶光阀之间，根据处理器的控制指令，按照预设的切换周期轮流切换液晶光阀的显示状态，液晶光阀的显示状态至少包括亮帧和暗帧两种：

当液晶光阀处于亮帧时，背景区维持不背光状态，图案区维持背光状态；

当液晶光阀处于暗帧时，背景区维持背光状态，图案区维持不背光状态；

针对全局爆光模式的相机，所述预设的切换周期T满足以下条件：mT≠t₁，1/T≥f₀，所述m为大于等于2的正偶数，f₀是最小人眼视觉刷新频率，t₁是相机的爆光时间；

针对卷帘式爆光模式的相机，所述预设的切换周期T满足以下条件：t₁＜T，2T＜t₃，1/T≥f₀，t₂是相机的单行扫描时间，t₃是相机一次爆光的总扫描时间。

以上本发明的技术方案，与现有相比，其显著的有益效果在于：

(1)在显示设置前设置液晶光阀，并且驱使液晶光阀快速切换水印图片，通过合理设置切换周期，一方面，由于人眼的视觉残余特性，确保用户无法察觉液晶光阀的切换动作，仍然能够正常观看显示画面，另一方面，利用数码摄像设备的爆光特性，导致拍摄图片存在条纹，使拍摄的图片无法正常使用，间接达到防偷拍目的。

(2)硬件成本低，结构易维护。

(3)无需佩戴设备，用户体验佳。

应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的发明主题的一部分。

结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：

图1是本发明的适于显示装置的防偷拍方法的流程图。

图2是本发明的其中一种液晶光阀的暗帧和亮帧示意图。

图3是本发明的爆光时间、亮帧持续时长、暗帧持续时长的关系示意图。

图4是全局爆光模式下的拍摄结果示意图。

图5是卷帘式爆光模式下的拍摄结果示意图。

图6是液晶光阀在显示屏上的安装方式示意图。

图7是液晶光阀在投影设备上的安装方式示意图。

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

结合图1，本发明提出一种适于显示装置的防偷拍方法，所述防偷拍方法包括：

S1：在显示装置正前方平行设置液晶光阀，所述液晶光阀的显示状态至少包括亮帧和暗帧两种：

(1)当液晶光阀处于亮帧时，背景区维持不背光状态，图案区维持背光状态。

(2)当液晶光阀处于暗帧时，背景区维持背光状态，图案区维持不背光状态。

S2：判断相机的爆光模式，如果是全局爆光模式，进入步骤S3，如果是卷帘式爆光模式，进入步骤S4。

S3：获取相机的爆光时间t₁，根据爆光时间t₁设置切换周期T，使之满足以下条件：mT≠t₁，1/T≥f₀，所述m为大于等于2的正偶数，f₀是最小人眼视觉刷新频率，进入步骤S5。

S4：获取相机的单行扫描时间t₂和总扫描时间t₃，根据相机的单行扫描时间t₂和总扫描时间t₃设置切换周期T，使之满足以下条件：t₁＜T，2T＜t₃，1/T≥f₀，进入步骤S5。

S5：根据设置的切换周期T以交替切换液晶光阀的显示状态。

以显示器为例，在显示器前安装一个液晶光阀，光阀能够显示水印图片。水印图片采用两种显示方式：一种是字母亮背景暗(称为亮帧)、一种是字母暗背景亮(称为暗帧)，如图2所示。假设亮帧和暗帧每隔几个毫秒交替点亮，由于人眼的视觉残余，在看屏幕时人眼不会发觉背光源的变化。

但在利用相机拍摄时，由于相机的爆光时间较短，拍摄结果会受到水印图片的干扰，下面分别结合两种相机的常用爆光模式对本发明所提及的防偷拍方法的工作原理进行阐述。

一、全局爆光模式

如果相机的爆光模式是全局爆光模式，步骤S3中，获取相机的爆光时间t₁，根据爆光时间t₁设置切换周期T包括以下步骤：

S31：设背景区所对应的背光源点阵的发光管的发光强度为I₁(t)，图案区所对应的背光源点阵的发光管的发光强度为I₂(t)。

S32：选取合适的T值，使得下述条件成立：

其中，

是预设的最小对比度阈值，I₁是背景区的像素点的背光强度，

I₂是图案区的像素点的背光强度，

T₁、T₂分别对应于任意一个爆光时间t₁内的亮帧的维持时间和暗帧的维持时间，t₁＝T₁+T₂，是相机爆光图像中图案区像素和背景区像素的背光强度比值。

一般全局爆光模式的相机的快门时间为1/60-1/18000s。以1/60s为例，曝光时间为14.44ms。通过合理选择切换周期，如采用10ms作为切换周期交替点亮液晶光阀的两种显示状态，则在一个曝光时间内，可能出现亮帧、暗帧占用的时间不同，导致拍摄的图像在不同位置的背光亮度不一致，图3是当切换周期为10ms、爆光时间为14.44ms时，爆光时间与亮帧、暗帧的关系示意图。

假设将一次曝光时间t₁分成两部分：亮帧时间T₁和暗帧时间T₂，显示装置上的像素点可以分成两类，落在背景区的像素点和落在图像区(字母上)的像素点。

对于落在背景区的像素点，其背光亮度为：

对于落在图像区(字母上)的像素点，其背光亮度为：

考虑到背光源点阵中的发光管的发光强度在同一时间内近乎一致，可以将上述公式简化成：

其中，I(t)为背光源点阵中每个发光管打开时发光强度随时间变化的函数，一般为一个常数。

因此两者的比值为：

其中I(t)为背光源点阵中每个发光管打开时发光强度随时间变化的函数，一般为一个常数。如果亮帧的时间长于暗帧的时间，则投影仪图像在字母位置的亮度高于其他位置，在图片上显示出一个高亮的字母，如图4所示。反之出现一个暗的字母。当快门时间进一步减少时，图片上水印图案和原始图像的亮度比值会越发变大，最终可能出现只有在图案区(字母位置)出现图像或只在背景区出现图像。

在此基础上，对于全局爆光的相机来说，切换周期的选择需要满足以下条件：

(1)人眼无法察觉，以确保观看体验，即1/T≥f₀。

(2)同一个爆光周期内包含的亮帧时长和暗帧时长不相同，例如，mT≠t₁，所述m为大于等于2的正偶数。

(3)假设背光源发光管的发光亮度一致，同一个爆光周期内包含的亮帧时长和暗帧时长的比值大于预设的最小对比度阈值，以确保拍摄图片中的水印能够足够清晰，以达到使偷拍图片无法使用，进而间接实现防偷拍的目的。

优选的，所述图案区包括形状不规则的图形，如前述例子中提到的字母。通过设置形状不规则的图形，增加生成水印的不规则性，增加后期处理的难度。更加优选的，水印的布设范围可以增加至整个显示区，以进一步增加后期处理的难度。

二、卷帘式爆光模式

采用卷帘式曝光的相机，每一行的扫描时间，远小于10ms。在一行扫描时，可能只有亮帧或暗帧点亮。在图像上出现条纹情况。如图5所示。

优选的，可以通过综合考虑不同爆光模式的相机对应的切换周期取值范围，选择其中相同的部分作为最终切换周期取值范围，以同时适应不同爆光模式的相机。也可根据实际情况，实时抓取不同相机的爆光模式和爆光时间，也实现更为灵活的切换周期选择。

在一些例子中，所述液晶光阀将显示装置划分成多个显示区域，所述液晶光阀的显示状态包括三个以上的工作状态，每个工作状态下至少存在一个显示区域，其所包含的像素点与其他显示区域的像素点的背光强度不同。

所述防偷拍方法还包括：

设定交替周期T′，在一个交替周期内，依次切换液晶光阀至所有的显示状态一次并维持相应的显示时长，且一个交替周期内所有像素点的总背光强度相同。

如果相机的爆光模式是全局爆光模式，所述交替周期T′满足以下条件：nT′≠t₁，1/T′≥f₀，所述n为大于等于1的正整数，f₀是最小人眼视觉刷新频率。

如果相机的爆光模式是卷帘式爆光模式，所述交替周期T′满足以下条件：t₁＜τ_i，T′＜t₃，1/T′≥f₀，∑τ_i＝T′，τ_i是第i个显示状态的维持时长。

划分多个显示区域的目的和前述不规则水印的目的相似，增加拍摄图案上水印的复杂程度，以增加后期处理的难度。

在某些场合下，用户可能会通过尝试抓取切换时刻，将切换时刻作为爆光时间的中心点来设置拍摄时间和快门时间，例如当t₁＝1.5T时，假设T＝10ms，用户通过调整拍摄时间，尝试在2.5ms开始爆光，有可能整个爆光时间占据了7.5ms的亮帧和7.5ms的暗帧，固然这种抓取动作成功的可能性极低，需要投入的成本也更高，但对于较为机密的文件，可以通过以下两种方式来进一步减少前述可能性。

第一种方式，动态调整切换周期，以减少被抓取成功的可能性。

第二种方式，增加显示状态数量和/或显示区域的复杂度。该方式可以通过增加液晶光阀的数量或者调整液晶光阀的水印图案来实现。如前述例子中，将一个交替周期划分成三个子周期，分别对应三种显示状态，通过设置每个子周期的维持时长和对应显示状态对应的透光率来增加抓取的难度。优选的，子周期的维持时长和透光率可设置成动态调整，以进一步增加复杂性。

在一些例子中，所述防偷拍方法还包括：

步骤1、生成第一灰度图像序列，第一灰度图像序列中包括至少三帧图案各不相同的第一图像。例如，采用一段视频中包括的若干帧视频图像。

步骤2、对所有第一图像的每一个像素的亮度进行取反操作以生成对应的第二图像，生成的第二图像组合成第二灰度图像序列。假设I₁为原有序列图像的像素点亮度，I₂为新序列的像素的亮度，I_max为图像的最大亮度，则有I₂＝I_max-I₁。

步骤3、合并第一灰度图像序列和第二灰度图像序列，以生成最终的播放序列。

步骤4、按照设定的交替周期，在液晶光阀上依次播放所述播放序列中的所有图像。

播放序列中各个图像的顺序不确定，由于第二图像是第一图像经亮度取反操作得到，因此，在一个交替周期内，显示装置上每个像素点最终入射至人眼的亮度总值是相同的，不会影响到用户的观看体验。但对于动态抓取图像的相机来说，每一次抓取到的图像上的水印不相同，极大地增加了偷拍者后期处理的难度，提高了显示装置的安全性。

基于前述方法，本发明还提及一种适于显示装置的防偷拍系统，所述防偷拍系统包括液晶光阀、光阀切换控制单元、处理器。

所述液晶光阀的显示区被划分成背景区和图案区。

所述光阀切换控制单元连接在处理器和液晶光阀之间，根据处理器的控制指令，按照预设的切换周期轮流切换液晶光阀的显示状态，液晶光阀的显示状态至少包括亮帧和暗帧两种：

(1)当液晶光阀处于亮帧时，背景区维持不背光状态，图案区维持背光状态。

(2)当液晶光阀处于暗帧时，背景区维持背光状态，图案区维持不背光状态。

针对全局爆光模式的相机，所述预设的切换周期T满足以下条件：mT≠t₁，1/T≥f₀，所述m为大于等于2的正偶数，f₀是最小人眼视觉刷新频率，t₁是相机的爆光时间。

针对卷帘式爆光模式的相机，所述预设的切换周期T满足以下条件：t₁＜T，2T＜t₃，1/T≥f₀，t₂是相机的单行扫描时间，t₃是相机一次爆光的总扫描时间。

所述显示装置包括显示屏和投影设备。图6是液晶光阀在显示屏上的安装方式示意图。图7是液晶光阀在投影设备上的安装方式示意图。两者均是通过调节显示屏至相机的光线来实现最终的防偷拍目的，事实上，液晶光阀只要位于相机和显示屏之间即可，考虑到实用型和易维护性，优选的，将液晶光阀临近显示屏或者投影设备安装。

在本公开中参照附图来描述本发明的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定义在包括本发明的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本发明所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本发明公开的一些方面可以单独使用，或者与本发明公开的其他方面的任何适当组合来使用。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (9)

1.一种适于显示装置的防偷拍方法，其特征在于，所述防偷拍方法包括：

S1：在显示装置正前方平行设置液晶光阀，所述液晶光阀的显示状态至少包括亮帧和暗帧两种：

当液晶光阀处于亮帧时，背景区维持不背光状态，图案区维持背光状态；

当液晶光阀处于暗帧时，背景区维持背光状态，图案区维持不背光状态；

S2：判断相机的爆光模式，如果是全局爆光模式，进入步骤S3，如果是卷帘式爆光模式，进入步骤S4；

S3：获取相机的爆光时间t₁，根据爆光时间t₁设置切换周期T，使之满足以下条件：mT≠t₁，1/T≥f₀，所述m为大于等于2的正偶数，f₀是最小人眼视觉刷新频率，进入步骤S5；

S4：获取相机的单行扫描时间t₂和总扫描时间t₃，根据相机的单行扫描时间t₂和总扫描时间t₃设置切换周期T，使之满足以下条件：t₁<T，2T<t₃，1/T≥f₀，进入步骤S5；

S5：根据设置的切换周期T以交替切换液晶光阀的显示状态。

2.根据权利要求1所述的适于显示装置的防偷拍方法，其特征在于，步骤S3中，如果相机的爆光模式是全局爆光模式，获取相机的爆光时间t₁，根据爆光时间t₁设置切换周期T包括以下步骤：

S31：设背景区所对应的背光源点阵的发光管的发光强度为I₁(t)，图案区所对应的背光源点阵的发光管的发光强度为I₂(t)；

S32：选取合适的T值，使得下述条件成立：

其中，

是预设的最小对比度阈值，I₁是背景区的像素点的背光强度，

I₂是图案区的像素点的背光强度，T₁、T₂分别对应于任意一个爆光时间t₁内的亮帧的维持时间和暗帧的维持时间，t₁＝T₁+T₂，

是相机爆光图像中图案区像素和背景区像素的背光强度比值。

3.根据权利要求1所述的适于显示装置的防偷拍方法，其特征在于，所述防偷拍方法包括：

综合考虑不同爆光模式的相机对应的切换周期取值范围，选择其中相同的部分作为最终切换周期取值范围。

4.根据权利要求1所述的适于显示装置的防偷拍方法，其特征在于，所述T采用10ms。

5.根据权利要求1所述的适于显示装置的防偷拍方法，其特征在于，所述图案区包括形状不规则的图形。

6.根据权利要求5所述的适于显示装置的防偷拍方法，其特征在于，所述图案区包括字母。

7.根据权利要求1所述的适于显示装置的防偷拍方法，其特征在于，所述液晶光阀将显示装置划分成多个显示区域，所述液晶光阀包括三个以上的显示状态，每个显示状态下至少存在一个显示区域，其所包含的像素点与其他显示区域的像素点的背光强度不同；

所述防偷拍方法还包括：

设定交替周期T′，在一个交替周期内，依次切换液晶光阀至所有的显示状态一次并维持相应的显示时长，且一个交替周期内所有像素点的总背光强度相同；

如果相机的爆光模式是全局爆光模式，所述交替周期T′满足以下条件：nT′≠t₁，1/T′≥f₀，所述n为大于等于1的正整数，f₀是最小人眼视觉刷新频率；

如果相机的爆光模式是卷帘式爆光模式，所述交替周期T′满足以下条件：t₁<τ_i，T′<t₃，1/T′≥f₀，∑τ_i＝T′，τ_i是第i个显示状态的维持时长。

8.根据权利要求7所述的适于显示装置的防偷拍方法，其特征在于，所述防偷拍方法还包括：

生成第一灰度图像序列，第一灰度图像序列中包括至少三帧图案各不相同的第一图像；

对所有第一图像的每一个像素的亮度进行取反操作以生成对应的第二图像，生成的第二图像组合成第二灰度图像序列；

合并第一灰度图像序列和第二灰度图像序列，以生成最终的播放序列；

按照设定的交替周期，在液晶光阀上依次播放所述播放序列中的所有图像。

9.一种适于显示装置的防偷拍系统，其特征在于，所述防偷拍系统包括液晶光阀、光阀切换控制单元、处理器；

所述液晶光阀的显示区被划分成背景区和图案区；

所述光阀切换控制单元连接在处理器和液晶光阀之间，根据处理器的控制指令，按照预设的切换周期轮流切换液晶光阀的显示状态，液晶光阀的显示状态至少包括亮帧和暗帧两种：

当液晶光阀处于亮帧时，背景区维持不背光状态，图案区维持背光状态；

当液晶光阀处于暗帧时，背景区维持背光状态，图案区维持不背光状态；

针对全局爆光模式的相机，所述预设的切换周期T满足以下条件：mT≠t₁，1/T≥f₀，所述m为大于等于2的正偶数，f₀是最小人眼视觉刷新频率，t₁是相机的爆光时间；

针对卷帘式爆光模式的相机，所述预设的切换周期T满足以下条件：t₁<T，2T<t₃，1/T≥f₀，t₂是相机的单行扫描时间，t₃是相机一次爆光的总扫描时间。

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