CN114527447A - 结构光3d相机系统、控制方法、装置、电子设备及介质 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种结构光3D相机系统、控制方法、装置、电子设备及介质,该系统包括至少两个相互级联的结构光3D相机,各所述结构光3D相机包括垂直腔面发射激光器,处于前级的结构光3D相机中垂直腔面发射激光器在工作完成后自动顺次触发处于后级的结构光3D相机中垂直腔面发射激光器进行启动。采用本公开的结构光3D相机系统,无需额外增加器件单独控制,操作简单,可以大幅提升处理效率,同时灵活性强,应用范围广泛。
Description
技术领域
本公开一般涉及光电器件技术领域,具体涉及一种结构光3D相机系统、控制方法、装置、电子设备及介质。
背景技术
随着人脸识别门禁和人脸支付等对安全要求极高的场景出现,3D结构光立体成像技术应运而生。如图1所示,该成像技术的原理是发射端发射具有编码规则的图案并将其投影到被测物体上,然后接收端根据被测物体反射的图案,利用光学三角法计算图案畸变来得到被测物体的位置信息和深度信息。目前,相关技术中多个相机工作时存在操控复杂、计算量大的弊端,严重影响了运行效率,并且应用场景具有局限性。
发明内容
鉴于相关技术中的上述缺陷或不足,期望提供一种结构光3D相机系统、控制方法、装置、电子设备及介质,操控简单,能够大幅地提升处理效率,同时灵活性强,应用范围广泛。
第一方面,本公开提供一种结构光3D相机系统,所述系统包括至少两个相互级联的结构光3D相机,各所述结构光3D相机包括垂直腔面发射激光器,处于前级的结构光3D相机中垂直腔面发射激光器在工作完成后自动顺次触发处于后级的结构光3D相机中垂直腔面发射激光器进行启动。
可选地,在本公开一些实施例中,所述结构光3D相机包括红外传感器,分别与所述红外传感器相连接的彩色图像传感器和深度图处理器,以及与所述深度图处理器相连接的所述垂直腔面发射激光器,所述垂直腔面发射激光器包括驱动模块以及与所述驱动模块相连接的发光模块。
可选地,在本公开一些实施例中,所述结构光3D相机中所述红外传感器的FSIN引脚连接所述彩色图像传感器的EFSYNC引脚,所述红外传感器的STROBE引脚连接所述深度图处理器的FLASH引脚,所述深度图处理器的LASER STROBE引脚连接所述驱动模块的STROBE引脚,所述驱动模块的输出端连接所述发光模块的输入端;
其中,处于前级的结构光3D相机的LASER STROBE引脚还连接非门反相模块的输入端,所述非门反相模块的输出端连接处于后级的结构光3D相机的FSIN引脚和EFSYNC引脚。
可选地,在本公开一些实施例中,各所述结构光3D相机对应的视场角均相等;或者,各所述结构光3D相机中处于后级的结构光3D相机的视场角大于处于前级的结构光3D相机的视场角。
可选地,在本公开一些实施例中,各所述结构光3D相机之间平行设置;或者,各所述结构光3D相机之间错位设置。
第二方面,本公开提供一种结构光3D相机系统的控制方法,所述方法应用于第一方面中任意一项所述的结构光3D相机系统,所述方法包括:
获取所述结构光3D相机系统中各所述结构光3D相机对应的层级信息;
当所述结构光3D相机对应的层级信息为第一级时,控制作为第一级的结构光3D相机中垂直腔面发射激光器进行启动,使得所述作为第一级的结构光3D相机中垂直腔面发射激光器在工作完成后自动顺次触发处于后级的结构光3D相机中垂直腔面发射激光器进行启动。
可选地,在本公开一些实施例中,所述控制作为第一级的结构光3D相机中垂直腔面发射激光器进行启动,使得所述作为第一级的结构光3D相机中垂直腔面发射激光器在工作完成后自动顺次触发处于后级的结构光3D相机中垂直腔面发射激光器进行启动,包括:
控制所述作为第一级的结构光3D相机中红外传感器工作,使得所述红外传感器向所述作为第一级的结构光3D相机中深度图处理器输出同步信号,所述深度图处理器响应所述同步信号后向所述作为第一级的结构光3D相机中垂直腔面发射激光器输出启动信号,并通过非门反相模块向所述处于后级的结构光3D相机中红外传感器输出触发信号,直到所有所述处于后级的结构光3D相机被自动顺次触发。
第三方面,本公开提供一种结构光3D相机系统的控制装置,所述装置应用于第一方面中任意一项所述的结构光3D相机系统,所述装置包括:
获取单元,配置用于获取所述结构光3D相机系统中各所述结构光3D相机对应的层级信息;
控制单元,配置用于当所述结构光3D相机对应的层级信息为第一级时,控制作为第一级的结构光3D相机中垂直腔面发射激光器进行启动,使得所述作为第一级的结构光3D相机中垂直腔面发射激光器在工作完成后自动顺次触发处于后级的结构光3D相机中垂直腔面发射激光器进行启动。
第四方面,本公开提供一种电子设备,所述电子设备包括第一方面中任意一项所述的结构光3D相机系统。
第五方面,本公开提供一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序,所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行,以实现第二方面中任意一项所述的结构光3D相机系统的控制方法的步骤。
从以上技术方案可以看出,本公开实施例具有以下优点:
本公开实施例提供了一种结构光3D相机系统、控制方法、装置、电子设备及介质,由于该结构光3D相机系统中各结构光3D相机之间级联,而处于前级的结构光3D相机中垂直腔面发射激光器在工作完成后,能够自动顺次触发处于后级的结构光3D相机中垂直腔面发射激光器进行启动,无需额外增加器件单独控制,操作简单,可以大幅提升处理效率,同时灵活性强,应用范围广泛。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述,本公开的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1为本公开实施例提供的一种3D结构光立体成像技术的原理示意图;
图2为本公开实施例提供的一种结构光3D相机系统的结构示意图;
图3为本公开实施例提供的另一种结构光3D相机系统的结构示意图;
图4为本公开实施例提供的一种结构光3D相机系统的内部级联示意图;
图5为本公开实施例提供的一种各结构光3D相机的位置分布示意图;
图6为本公开实施例提供的另一种各结构光3D相机的位置分布示意图;
图7为本公开实施例提供的又一种各结构光3D相机的位置分布示意图;
图8为本公开实施例提供的再一种各结构光3D相机的位置分布示意图;
图9为本公开实施例提供的一种各结构光3D相机工作的示例;
图10为本公开实施例提供的另一种各结构光3D相机工作的示例;
图11为本公开实施例提供的又一种各结构光3D相机工作的示例;
图12为本公开实施例提供的一种结构光3D相机系统的控制方法的流程示意图;
图13为本公开实施例提供的一种结构光3D相机系统的触发时序图;
图14为本公开实施例提供的一种结构光3D相机系统的控制装置的结构框图;
图15为本公开实施例提供的一种电子设备的结构框图。
附图标记:
100-结构光3D相机系统,101-结构光3D相机,102-垂直腔面发射激光器,1021-驱动模块,1022-发光模块,103-红外传感器,104-彩色图像传感器,105-深度图处理器,106-非门反相模块。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本公开方案,下面将结合本公开实施例中的附图,对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本公开一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本公开保护的范围。
本公开的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便描述的本公开的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
此外,术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或模块的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或模块,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块。
为了便于理解和说明,下面通过图2至图15详细地阐述本公开实施例提供的结构光3D相机系统、控制方法、装置、电子设备及介质。
请参考图2,其为本公开实施例提供的一种结构光3D相机系统的结构示意图。该结构光3D相机系统100包括至少两个相互级联的结构光3D相机101,各结构光3D相机101包括垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser,VCSEL)102,而处于前级的结构光3D相机中垂直腔面发射激光器在工作完成后,能够自动顺次触发处于后级的结构光3D相机中垂直腔面发射激光器进行启动,无需额外增加器件单独控制,操作简单,可以大幅提升处理效率,同时灵活性强,应用范围广泛,比如可以包括但不限于相机固定的应用场景,或者相机安装在机械臂上并能够随机械臂自由转动的应用场景。
可选地,如图3所示,本公开实施例中结构光3D相机101可以包括红外传感器(IRsensor)103,分别与红外传感器103相连接的彩色图像传感器104和深度图处理器105,以及与深度图处理器105相连接的垂直腔面发射激光器102,该垂直腔面发射激光器102包括驱动模块1021以及与驱动模块1021相连接的发光模块1022。需要说明的是,垂直腔面发射激光器102用于发射不可见红外光至被测物体;红外传感器103用于采集被测物体反射回来的不可见红外光,并通过计算获取被测物体的空间信息,比如该红外传感器103的型号可以为OV9282;彩色图像传感器104用于采集2D彩色图片,而深度图处理器105用于将2D彩色图片和空间信息进行处理,得到具备3D信息的彩色图片。
示例性地,如图4所示,其为本公开实施例提供的一种结构光3D相机系统的内部级联示意图。比如,该结构光3D相机系统100可以包括三个相互级联的结构光3D相机101,即1#结构光3D相机、2#结构光3D相机和3#结构光3D相机,而每个结构光3D相机101中红外传感器103的FSIN引脚连接彩色图像传感器104的EFSYNC引脚,红外传感器103的STROBE引脚连接深度图处理器105的FLASH引脚,深度图处理器105的LASER STROBE引脚连接驱动模块1021的STROBE引脚,驱动模块1021的输出端连接发光模块1022的输入端。
其中,处于前级的结构光3D相机101的LASER STROBE引脚还连接非门反相模块106的输入端,而非门反相模块106的输出端连接处于后级的结构光3D相机101的FSIN引脚和EFSYNC引脚。
可选地,本公开实施例中各结构光3D相机101对应的视场角均相等;或者,本公开一些实施例中各结构光3D相机101中处于后级的结构光3D相机的视场角大于处于前级的结构光3D相机的视场角;再或者,本公开一些实施例中各结构光3D相机101中处于后级的结构光3D相机的视场角小于处于前级的结构光3D相机的视场角。另外需要说明的是,本公开实施例中各结构光3D相机101的位置可以平行设置,比如图5所示的各结构光3D相机101处于同一水平线l0,又如图6所示各结构光3D相机101的中心轴线互相平行,即中心轴线l1//中心轴线l2//中心轴线l3,其中“//”表示平行,再如图7所示各结构光3D相机101中部分相机的中心轴线处于同一水平线,部分相机的中心轴线互相平行。或者,本公开一些实施例中各结构光3D相机101的位置也可以任意角度错位设置,比如图8所示。总而言之也就是说结构光3D相机101的视场之间存在重叠区域即可,因此满足了多样化的应用场景。
进一步地,由于各结构光3D相机101的视场之间存在重叠区域,使得如图9所示垂直腔面发射激光器投射出去的散斑会在该重叠区域产生串扰(比如图10和图11所示),导致后续深度信息计算不准确,严重影响了电子设备的正常工作。本公开实施例在前级结构光3D相机中垂直腔面发射激光器工作完成后,通过该前级结构光3D相机能够自动顺次触发处于后级的结构光3D相机中垂直腔面发射激光器进行启动,互不干扰,无需额外增加器件单独控制,提升了处理效率。
可选地,本公开一些实施例中红外传感器103的最大曝光时间为4.5毫秒,间隔延时为1毫秒,帧率为30帧/秒以及帧间时间为33毫秒,此时结构光3D相机101的最大接入数量为33/(4.5+1)=6个。如果压缩最大曝光时间或者降低帧率要求,则可以支持更多结构光3D相机级联在同一视场内进行工作。
本公开实施例提供了一种结构光3D相机系统,由于该结构光3D相机系统中各结构光3D相机之间级联,而处于前级的结构光3D相机中垂直腔面发射激光器在工作完成后,能够自动顺次触发处于后级的结构光3D相机中垂直腔面发射激光器进行启动,无需额外增加器件单独控制,操作简单,可以大幅提升处理效率,同时灵活性强,应用范围广泛。
基于前述实施例,本公开实施例提供一种结构光3D相机系统的控制方法,该方法可以应用于图2~图11对应实施例的结构光3D相机系统100。请参考图12,该方法具体包括如下步骤:
S101,获取结构光3D相机系统中各结构光3D相机对应的层级信息。
示例性地,各结构光3D相机对应的层级信息可以人为设定,比如层级信息包括第一级、第二级和第三级等等,也就是说本公开实施例的结构光3D相机系统中各结构光3D相机之间存在主从关系和启动顺序。
S102,当结构光3D相机对应的层级信息为第一级时,控制作为第一级的结构光3D相机中垂直腔面发射激光器进行启动,使得作为第一级的结构光3D相机中垂直腔面发射激光器在工作完成后自动顺次触发处于后级的结构光3D相机中垂直腔面发射激光器进行启动。
示例性地,以图4所示结构光3D相机系统为例进行说明。其中,1#结构光3D相机作为第一级,而2#和3#结构光3D相机分别作为第二级和第三级。具体工作时,首先控制1#结构光3D相机中红外传感器工作,使得红外传感器向该1#结构光3D相机中深度图处理器输出同步信号,深度图处理器缓存(buffer)同步信号后向该1#结构光3D相机中垂直腔面发射激光器VCSEL1输出启动信号Strobe_1,并通过非门反相模块向2#结构光3D相机中红外传感器输出触发信号Strobe_1_B;
由于2#结构光3D相机中红外传感器被设置为外部触发,此时当该2#结构光3D相机中红外传感器接收到1#结构光3D相机输出的触发信号Strobe_1_B之后,如图13所示的触发时序图,以Strobe_1_B的上升沿作为触发,2#结构光3D相机中红外传感器向该2#结构光3D相机中深度图处理器输出同步信号,深度图处理器缓存同步信号后向该2#结构光3D相机中垂直腔面发射激光器VCSEL2输出启动信号Strobe_2,并通过非门反相模块向3#结构光3D相机中红外传感器输出触发信号Strobe_2_B;
同理,由于3#结构光3D相机中红外传感器也被设置为外部触发,此时当该3#结构光3D相机中红外传感器接收到2#结构光3D相机输出的触发信号Strobe_2_B之后,以Strobe_2_B的上升沿作为触发,3#结构光3D相机中红外传感器向该3#结构光3D相机中深度图处理器输出同步信号,深度图处理器缓存同步信号后向该3#结构光3D相机中垂直腔面发射激光器VCSEL3输出启动信号Strobe_3,由此点亮VCSEL3。如果继续级联,则3#结构光3D相机通过非门反相模块向下一级结构光3D相机中红外传感器输出触发信号Strobe_3_B来作为输入触发信号源,以此类推。
本公开实施例提供了一种结构光3D相机系统的控制方法,通过控制作为第一级的结构光3D相机中垂直腔面发射激光器进行启动,使得作为第一级的结构光3D相机中垂直腔面发射激光器在工作完成后,能够自动顺次触发处于后级的结构光3D相机中垂直腔面发射激光器进行启动,无需额外增加器件单独控制,操作简单,可以大幅提升处理效率,同时灵活性强,应用范围广泛。
基于前述实施例,本公开实施例提供一种结构光3D相机系统的控制装置,该装置可以应用于图2~图11对应实施例的结构光3D相机系统100。请参考图14,该结构光3D相机系统的控制装置200包括:
获取单元201,配置用于获取结构光3D相机系统中各结构光3D相机对应的层级信息;
控制单元202,配置用于当结构光3D相机对应的层级信息为第一级时,控制作为第一级的结构光3D相机中垂直腔面发射激光器进行启动,使得作为第一级的结构光3D相机中垂直腔面发射激光器在工作完成后自动顺次触发处于后级的结构光3D相机中垂直腔面发射激光器进行启动。
可选地,本公开实施例中控制单元202还配置用于控制作为第一级的结构光3D相机中红外传感器工作,使得红外传感器向作为第一级的结构光3D相机中深度图处理器输出同步信号,深度图处理器响应同步信号后向作为第一级的结构光3D相机中垂直腔面发射激光器输出启动信号,并通过非门反相模块向处于后级的结构光3D相机中红外传感器输出触发信号,直到所有处于后级的结构光3D相机被自动顺次触发。
需要说明的是,本实施例中与其它实施例中相同步骤和相同内容的说明,可以参照其它实施例中的描述,此处不再赘述。
本公开实施例提供了一种结构光3D相机系统的控制装置,该控制装置中获取单元用于获取结构光3D相机系统中各结构光3D相机对应的层级信息,而控制单元用于当结构光3D相机对应的层级信息为第一级时,控制作为第一级的结构光3D相机中垂直腔面发射激光器进行启动,使得作为第一级的结构光3D相机中垂直腔面发射激光器在工作完成后,能够自动顺次触发处于后级的结构光3D相机中垂直腔面发射激光器进行启动,无需额外增加器件单独控制,操作简单,可以大幅提升处理效率,同时灵活性强,应用范围广泛。
基于前述实施例,请参考图15,其为本公开实施例提供的一种电子设备的结构框图,该电子设备300包括图2~图11对应实施例的结构光3D相机系统100。
作为另一方面,本公开实施例提供一种计算机可读存储介质,用于存储程序代码,该程序代码用于执行前述各个实施例结构光3D相机系统的控制方法中的任意一种实施方式。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的系统,装置和单元的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
在本公开所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的系统,装置和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外,在本公开各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。而集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
基于这样的理解,本公开的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本公开各个实施例结构光3D相机系统的控制方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory,RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
需要说明的是,以上实施例仅用以说明本公开的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本公开进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本公开各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种结构光3D相机系统,其特征在于,所述系统包括至少两个相互级联的结构光3D相机,各所述结构光3D相机包括垂直腔面发射激光器,处于前级的结构光3D相机中垂直腔面发射激光器在工作完成后自动顺次触发处于后级的结构光3D相机中垂直腔面发射激光器进行启动。
2.根据权利要求1所述的结构光3D相机系统,其特征在于,所述结构光3D相机包括红外传感器,分别与所述红外传感器相连接的彩色图像传感器和深度图处理器,以及与所述深度图处理器相连接的所述垂直腔面发射激光器,所述垂直腔面发射激光器包括驱动模块以及与所述驱动模块相连接的发光模块。
3.根据权利要求2所述的结构光3D相机系统,其特征在于,所述结构光3D相机中所述红外传感器的FSIN引脚连接所述彩色图像传感器的EFSYNC引脚,所述红外传感器的STROBE引脚连接所述深度图处理器的FLASH引脚,所述深度图处理器的LASER STROBE引脚连接所述驱动模块的STROBE引脚,所述驱动模块的输出端连接所述发光模块的输入端;
其中,处于前级的结构光3D相机的LASER STROBE引脚还连接非门反相模块的输入端,所述非门反相模块的输出端连接处于后级的结构光3D相机的FSIN引脚和EFSYNC引脚。
4.根据权利要求1所述的结构光3D相机系统,其特征在于,各所述结构光3D相机对应的视场角均相等;或者,各所述结构光3D相机中处于后级的结构光3D相机的视场角大于处于前级的结构光3D相机的视场角。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的结构光3D相机系统,其特征在于,各所述结构光3D相机之间平行设置;或者,各所述结构光3D相机之间错位设置。
6.一种结构光3D相机系统的控制方法,其特征在于,所述方法应用于权利要求1至5中任意一项所述的结构光3D相机系统,所述方法包括:
获取所述结构光3D相机系统中各所述结构光3D相机对应的层级信息;
当所述结构光3D相机对应的层级信息为第一级时,控制作为第一级的结构光3D相机中垂直腔面发射激光器进行启动,使得所述作为第一级的结构光3D相机中垂直腔面发射激光器在工作完成后自动顺次触发处于后级的结构光3D相机中垂直腔面发射激光器进行启动。
7.根据权利要求6所述的结构光3D相机系统的控制方法,其特征在于,所述控制作为第一级的结构光3D相机中垂直腔面发射激光器进行启动,使得所述作为第一级的结构光3D相机中垂直腔面发射激光器在工作完成后自动顺次触发处于后级的结构光3D相机中垂直腔面发射激光器进行启动,包括:
控制所述作为第一级的结构光3D相机中红外传感器工作,使得所述红外传感器向所述作为第一级的结构光3D相机中深度图处理器输出同步信号,所述深度图处理器响应所述同步信号后向所述作为第一级的结构光3D相机中垂直腔面发射激光器输出启动信号,并通过非门反相模块向所述处于后级的结构光3D相机中红外传感器输出触发信号,直到所有所述处于后级的结构光3D相机被自动顺次触发。
8.一种结构光3D相机系统的控制装置,其特征在于,所述装置应用于权利要求1至5中任意一项所述的结构光3D相机系统,所述装置包括:
获取单元,配置用于获取所述结构光3D相机系统中各所述结构光3D相机对应的层级信息;
控制单元,配置用于当所述结构光3D相机对应的层级信息为第一级时,控制作为第一级的结构光3D相机中垂直腔面发射激光器进行启动,使得所述作为第一级的结构光3D相机中垂直腔面发射激光器在工作完成后自动顺次触发处于后级的结构光3D相机中垂直腔面发射激光器进行启动。
9.一种电子设备,其特征在于,所述电子设备包括权利要求1至5中任意一项所述的结构光3D相机系统。
10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序,所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行,以实现权利要求6至7中任意一项所述的结构光3D相机系统的控制方法的步骤。
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