CN1617599A - 按色调进行颜色修正处理的电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种按色调进行颜色修正处理的电路，目的是对画面内的任何色调都进行可靠的颜色修正而不会有成为非修正区域的部分，为此，在将以3色的彩色信号的组合所表现的输入图像数据设定于多个不同色调的区域，并按各区域的不同色调进行颜色修正的按色调进行颜色修正的电路，为了补充所设定的区域的边缘部上产生的非修正区域的修正，而设定成在修正区域的边缘部上重叠其他区域的修正区域。

Description

按色调进行颜色修正处理的电路

技术领域

本发明涉及电视、监视器等显示装置、生成计算机图形图像的图像处理设备等中所使用的数据处理，并涉及结合使用设备等对以红/绿/蓝三色所表现的图像数据，进行颜色修正处理的颜色修正处理电路。

背景技术

以往，在监视器等显示装置中显示所输入的颜色信号时，为了结合使用条件输出并显示具有所希望的颜色再现性的图像，而进行颜色调整处理。在该颜色调整处理中，大致分为表变换方式和矩阵运算方式这两种方式。

表变换方式是这样的方法：输入以红、绿、蓝(以下记为“R、G、B”)表现的图像数据，基于该输入数据，从预先存储在ROM等存储器中的颜色调整后的R、G、B图像数据中选择最适当的进行输出。由于该表变换方式能够采用任意的颜色调整特性，所以具有能够执行颜色再现性优良的颜色调整。然而，对每个图像数据的组合都存储数据的单纯的结构就需要约400M比特的大容量存储器，即使是压缩存储器容量来使用的方法，也需要某种程度的容量，因此难以实现LSI化，而且，还存在不能灵活地适应使用条件等的变更之类的问题。

与此相对，使用了矩阵运算方式的颜色调整处理是，使用从所输入的R、G、B信号变换来的Y、Cr、Cb亮度信号和色差信号，或者使用所输入的R、G、B信号本身，当场运算颜色调整量并输出的方法。作为具体的运算方法的一例，有对所输入的R、G、B信号乘以用3行3列所表示的矩阵系数，由此来求得输出R′、G′、B′信号的方法。其运算公式可如下表示。

$\left[\begin{array}{c}{R}^{\′}\\ G^{\′}\\ B^{\′}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}{a}_{11}& a_{12}& a_{13}\\ a_{21}& a_{22}& a_{23}\\ a_{31}& a_{32}& a_{33}\end{array}\right]\·\left[\begin{array}{c}R\\ G\\ B\end{array}\right]$

使用了该矩阵运算方式的颜色调整处理方法不需要在上述表变换方式中成为问题的大容量存储器，可以进行LSI化。另外，通过适当调整上述式(1)的矩阵系数的各元素a₁₁～a₃₃，就可以灵活地适应使用条件等的变更。作为这种使用了矩阵运算方式的颜色调整处理方法，例如有专利文献1或专利文献2所示那样的方法。

[专利文献1]日本专利申请公开特开2003-111091号公报

[专利文献2]日本专利申请公开特开2001-223911号公报

以往的使用了矩阵运算方式的颜色调整处理，判断所输入的R、G、B信号的组合相当于哪个色调，同时计算出该色调下的调整量来进行色调中的颜色修正(补色)。例如，如图3所示那样，通过分割成红色(Red)区域、黄色(Yellow)区域、绿色(Green)区域、青色(Cyan)区域、蓝色(Blue)区域、品红色(Magenta)区域的这个区域进行修正，就可以进行细微的调整，但由于各个修正区域的边缘部成为几乎无法进行修正的非修正区域，所以未必能够可靠地进行颜色修正。

另外，以往虽然也有能够与颜色调整一起进行白平衡调整的电路，但这种情况下的白平衡调整，是通过调整R、G、B的增益来进行的，所以存在因调整白平衡而牺牲其他颜色的问题。另外，虽然上述颜色修正的情况、该白平衡的调整的情况，最终都是用户一边观看画面一边判断调整度，但却不能一边观看调整前的画面一边进行修正，而无法进行细致的设定。

发明内容

本发明就是鉴于上述问题点而完成的，目的是提供一种按色调进行颜色修正的电路，能够对画面内的任何色调都进行可靠的颜色修正而不会有成为非修正区域的部分，另外，实现能够不牺牲其他颜色地仅调整白色的白平衡调整，进而，能够一边观看调整前的画面一边进行修正。

本发明的第1技术方案提供一种按色调进行颜色修正处理的电路，将以3色的彩色信号的组合所表现的输入图像数据设定于多个不同色调的区域，并按各区域的不同色调进行颜色修正，其特征在于：为了补充所设定的区域的边缘部上产生的非修正区域的修正，而设定成在修正区域的边缘部上重叠其他区域的修正区域。

本发明的第2技术方案提供一种按色调进行颜色修正处理的电路，对以3色的彩色信号的组合所表现的输入图像数据，用矩阵处理部进行矩阵处理后按色调进行颜色修正，其特征在于：矩阵系数运算部由以下各部件所构成，即进行第1修正方式下的色调区域的判定信号Ws和调整量ΔW的计算的第1区域判定·调整量计算部，其中该第1修正方式是对上述输入彩色信号，至少将色调进行3分割来进行色调判别；进行第2修正方式下的色调区域的判定信号Zs和调整量ΔZ的计算的第2区域判定·调整量计算部，其中该第2修正方式是对上述输入彩色信号，比上述第1修正方式更细地分割色调来进行色调判别；基于上述Ws信号来选择修正系数Wt的第1修正系数选择部；基于上述Zs信号来选择修正系数Zt的第2修正系数选择部；通过使上述ΔW信号和Wt信号相乘，而输出反映了第1修正方式下的修正量的ΔWt信号的第1乘法电路；通过使上述ΔZ信号和Zt信号相乘，而输出反映了第2修正方式下的修正量的ΔZt信号的第2乘法电路；以及通过使上述ΔWt信号、ΔZt信号及作为静态系数的ST信号顺次相加，而生成矩阵系数的加法电路；该矩阵系数运算部按矩阵元素的数量独立地进行设置，并基于在这多个矩阵系数运算部中所生成的各个矩阵系数来进行上述矩阵处理。

本发明的第3技术方案根据提供一种按色调进行颜色修正处理的电路，其特征在于：在上述第2技术方案的基础上，还在上述矩阵系数运算部之中、位于对角项的矩阵系数运算部上，设置根据基本修正模式下的调整量ΔW和补偿修正模式下的调整量ΔZ而计算出白调整量ΔWH的白调整量计算部；和通过使上述调整量ΔWH信号与白修正系数相乘而输出反映了白修正量的ΔWHt信号的第3乘法电路；在使上述ΔWt信号、ΔZt信号以及作为静态系数的ST信号顺次相加的加法电路中，还进一步相加ΔWHt信号而生成矩阵系数。

本发明的第4技术方案根据提供一种按色调进行颜色修正处理的电路，其特征在于：在上述第2或第3技术方案的基础上，还在直到各调整量信号的输出被输入到相对应的各乘法电路之间，分别设置“与”门电路，另外还设置具有以下功能的半画面处理部，即基于作为垂直同步信号的Vsync信号和作为显示隐藏信号的消隐信号以任意区域分割显示画面，并进行控制以使得仅在一个区域中从上述“与”门电路对乘法电路输出各自的调整量信号。

本发明的第5技术方案根据提供一种按色调进行颜色修正处理的电路，其特征在于：在上述第3技术方案的基础上，为了使在基本修正模式的区域判定·调整量计算部、补偿修正模式的区域判定·调整量计算部以及白调整量计算部中分别计算出的各调整量，从低亮度到高亮度的调整量之差保持大致恒定，而设置限幅器来进行限制。

根据本发明的第1技术方案，为了对一种修正方式下的非修正区域补充以另一种修正方式下的修正区域而将各个色调进行分割，由此就能够对画面内的任何色调都进行可靠的颜色修正而不会存在成为非修正区域的部分。

根据本发明的第2技术方案，由于是根据反映了基本修正模式下的修正量的ΔWt信号和反映了补偿修正模式下的修正量的ΔZt信号来生成矩阵系数，所以就能够对画面内的任何色调都进行可靠的颜色修正而不会存在成为非修正区域的部分。

根据本发明的第3技术方案，由于是在位于对角项的矩阵系数运算部中，生成包含反映了白修正量的ΔWHt信号的矩阵系数，所以与通过调整R、G、B增益来进行的以往的白平衡调整不同，能够进行可仅调整白色而不牺牲其他颜色的白平衡调整。

根据本发明的第4技术方案，由于能够以任意区域分割显示画面，并仅在一个区域中进行颜色修正等，所以用户能够仅对将画面2分割后的一方进行修正，并能够一边与另一方不进行修正的状态比较一边进行调整，由此来进行细致的调整。

根据本发明的第5技术方案，由于为了使在基本修正模式的区域判定·调整量计算部、补偿修正模式的区域判定·调整量计算部以及白调整量计算部中分别计算出的各调整量，从低亮度到高亮度的调整量之差保持大致恒定，而设置限幅器来进行限制，所以能够使从低亮度到高亮度的调整量之差保持大致恒定，由此来进行没有色调偏差的颜色调整。

附图说明

图1是表示本发明的按色调进行颜色修正的电路的结构的框图。

图2是表示作为本发明的颜色修正处理方法的特征的宽广模式和缩放模式各自的修正区域的示意图。

图3是表示以往将色调6分割后进行颜色修正处理时的修正区域的示意图。

图4是表示图1的按色调进行颜色修正的电路中的各部分的运算中所使用的运算式和波形的示意图。

具体实施方式

因为在如图3所示那样的以往例的颜色修正法中，存在产生无法进行修正的非修正区域的问题，所以本发明的按色调进行颜色修正的电路对此进行改善，使用如下两种方式来进行颜色修正，即，将图2的外侧的区域所示的全体色调分割成红色区域、绿色区域、蓝色区域这三个区域来进行修正的、作为基本修正模式的宽广(Wide)模式修正方式，和将图2的内侧的区域所示的全体色调分成红色区域、黄色区域、绿色区域、青色区域、蓝色区域、品红色区域的六个区域来进行修正的、作为补偿修正模式的缩放(Zoom)模式修正方式，对在一种模式的色调的边缘部产生的非修正区域，用另一种模式来进行补充，由此实现不产生非修正区域的颜色修正。另外，虽然在以往的白平衡调整中，存在因一样地调整了RGB的增益而牺牲其他颜色的问题，但可以仅修正白色。进而，为了可通过一边将这些颜色修正和修正前的画面进行比较一边进行调整来进行用户本意的颜色调整，而构成为能够将画面2分割后仅对一个进行修正并比较。以下，基于附图说明本发明的实施方式。

在以下的实施例中，设宽广模式为基本修正模式，设缩放模式为补偿修正模式来进行说明。

图1是表示本发明的按色调进行颜色修正的电路的结构的框图。在该图1中，作为3色的彩色信号所输入的视频信号的红色成分、绿色成分、蓝色成分(在图1中为Rin、Gin、Bin)被输入到伽马修正处理部11，同时被输入到宽广区域判定·调整量计算部13以及缩放区域判定·调整量计算部14中。

伽马修正处理部11的输出被输入到矩阵处理部12，在使用上述式(1)的矩阵系数那样的3行×3列矩阵系数进行了颜色修正后，通过输出端子输出。这里，3行×3列的共9个矩阵系数，分别在矩阵系数运算部30～38中，基于所输入的R、G、B信号，通过运算而作为DT11N、DT21N、DT31N、DT12N、DT22N、DT32N、DT13N、DT23N、DT33N被求出。以下，以在矩阵系数运算部30中求解DT11N的流程为中心进行说明。

宽广区域判定·调整量计算部13，判定所输入的R、G、B信号的组合在作为基本修正模式的宽广模式下，相当于红色区域、绿色区域、蓝色区域这三个区域的哪一个，并将作为判定信号的Ws输出到矩阵系数运算部30的宽广修正系数选择部18，同时计算出宽广模式下的调整量ΔW后经由“与”门电路16输出到矩阵系数运算部30的乘法电路20。

缩放区域判定·调整量计算部14，判定所输入的R、G、B信号的组合在作为补偿修正模式的缩放模式下，相当于红色区域、黄色区域、绿色区域、青色区域、蓝色区域、品红色区域这六个区域的哪一个，并将作为判定信号的Zs输出到矩阵系数运算部30的缩放修正系数选择部19，同时计算出缩放模式下的调整量ΔZ后经由“与”门电路17输出到矩阵系数运算部30的乘法电路21。

作为输入的垂直同步信号的Vsync信号、作为显示隐藏(MUTE)信号的消隐(Blank)信号、以及来自控制部28的指示半画面处理的信号，被输入到半画面处理部15。在控制部28中，根据来自用户的指定，将指示半画面处理的信号输出到半画面处理部，当在半画面处理部15中接受半画面处理的指示后，根据Vsync信号和消隐信号检查画面内的位置，分别在进行修正的画面部分将“高”输出到“与”门电路16、17、24，在不进行修正的画面部分将“低”输出到“与”门电路16、17、24。在“与”门电路16、17、24中，分别仅当来自半画面处理部15的信号为“高”时，才将输入信号输出到后级的电路。

矩阵系数运算部30的宽广修正系数选择部18根据来自宽广区域判定·调整量计算部13的Ws信号，选择宽广修正系数作为Wt信号输出到后级的乘法电路20。这里，W1S[1]、W2S[1]、W3S[1]信号作为与宽广模式的各色调对应的修正系数，从控制部28被输入到宽广修正系数选择部18，并从这些信号中选择用判别信号Ws所判定的色调的修正系数。另外，用户用遥控器等所设定的调整项目，例如色调、彩度、RGB的各增益等信息，从外部信息输入端子29被输入到控制部28，并据此对每个色调生成修正系数。

在乘法电路20中，通过使从上述宽广区域判定·调整量计算部13经由“与”门电路16所输入的调整量ΔW信号和从上述宽广修正系数选择部18输入的作为修正系数的Wt信号相乘，而生成ΔWt信号并输出到后级的加法电路22。

矩阵系数运算部30的缩放修正系数选择部19根据来自缩放区域判定·调整量计算部14的Zs信号，选择缩放修正系数作为Zt信号输出到后级的乘法电路21。这里，Z1S[1]、Z2S[1]、Z3S[1]、Z4S[1]、Z5S[1]、Z6S[1]信号作为与缩放模式的各色调对应的修正系数，从控制部28被输入到缩放修正系数选择部19，并从这些信号中选择用判别信号Zs所判定的色调的修正系数。这六个修正系数候补与宽广模式下的情况一样，在控制部28中基于来自外部信息输入端子29的信息，对每个色调进行生成。

在乘法电路21中，通过使从上述缩放区域判定·调整量计算部14经由“与”门电路17所输入的调整量ΔZ信号和从上述缩放修正系数选择部19输入的作为修正系数的Zt信号相乘，而生成ΔZt信号并输出到后级的加法电路22。

在白调整量计算部23中，使用从上述宽广区域判定·调整量计算部13经由“与”门电路16所输入的调整量ΔW信号和从上述缩放区域判定·调整量计算部14经由“与”门电路17所输入的调整量ΔZ信号，生成作为白(White)调整量的ΔWH信号，并输出到后级的“与”门电路24。在“与”门电路24中，仅当来自半画面处理部15的信号为“高”时，才将上述ΔWH信号输出到后级的乘法电路25。

在乘法电路25中，通过使从上述白调整量计算部23经由“与”门电路24所输入的ΔWH信号和来自控制部28的作为白(White)修正中所使用的修正系数的WH[1]信号相乘，而生成ΔWHt信号并输出到后级的加法电路26。作为该白修正所使用的修正系数的WH[1]信号，是在3×3的矩阵系数中仅在对角项所输入的信号，此目的在于，通过微调整本来取[1]值的对角项来调整白平衡。

在加法电路22中，通过使来自上述乘法电路20的ΔWt信号和来自上述乘法电路21的ΔZt信号相加，而生成ΔWZt信号并输出到后级的加法电路26，在加法电路26中，通过将来自上述乘法电路25的ΔWHt信号加在该ΔWZt信号上，而生成ΔWZHt信号并输出到后级的加法电路27，在加法电路27中，通过使该ΔWZHt信号和来自控制部28的作为静态系数的ST[1]信号相加，而生成作为矩阵系数的DT11N信号，并输出到后级的矩阵处理部12。

在矩阵系数运算部30中生成DT11N信号的同时，同样地在其他矩阵系数运算部31～38中也生成矩阵系数，并将其输出到后级的矩阵处理部12，在矩阵处理部12中使用这9个矩阵系数对伽马修正处理部11的输出进行矩阵处理后输出。但是，关于矩阵系数运算部30中的计算白调整量的构成，仅在3×3矩阵内的对角项上适用，因而在矩阵系数运算部34、38中，生成反映了白调整的DT22N、DT33N，而在其他矩阵系数运算部中，则生成不进行白调整的矩阵系数。

用图1和图4来说明这种构成的作用。被输入到图1所示的按色调进行颜色修正的电路中的Rin、Gin、Bin信号，在各色调中分别取图4(a)～(c)所示那样的值，这些信号被输入到宽广区域判定·调整量计算部13和缩放区域判定·调整量计算部14中。

在宽广区域判定·调整量计算部13中，对所输入的Rin、Gin、Bin信号，套用图4(d)和(h)所示的各条件式进行区域判别，同时使用图4(e)所示的公式，通过运算而求出宽广模式的调整量ΔW。这里，当使用图4(e)所示的公式求出ΔW后，则生成与图不同的三角波，但通过对其设置限幅器，而修正为图中所示的梯形波形。具体来说，若设最高亮度级为255，则在亮度级32左右的低亮度部分设置限幅器，大于等于此的亮度值的部分就成为恒定值。通过这样设置限幅器，就能够使从低亮度到高亮度的调整量之差保持大致恒定，据此就能够进行没有色调偏差的颜色调整。

在缩放区域判定·调整量计算部14中，对所输入的Rin、Gin、Bin信号，套用图4(f)和(h)所示的各条件式进行区域判别，同时使用图4(g)所示的公式，通过运算而求出缩放模式的调整量ΔZ。与求解宽广模式的调整量ΔW的情况一样，通过设置限幅器而修正成图中所示的梯形波形。

在白调整量计算部23中，使用宽广模式的调整量ΔW和缩放模式的调整量ΔZ，计算出白调整量并输出。具体来说，就是这样的结构：即准备在使图4(e)所示的ΔW的波形的“高”和“低”反转后的结果上施加限幅而限制了上限值的波形，和在使图4(g)所示的ΔZ的波形的“高”和“低”反转后的结果上施加限幅而限制了上限值的波形，并将使这两个波形如图4(i)所示那样进行了相加后的结果，作为白调整量ΔWH而输出。

在宽广修正系数选择部18中，使根据Ws信号选择出的修正系数和宽广模式的调整量ΔW相乘而生成ΔWt，在缩放修正系数选择部19中，使根据Zs信号选择出的修正系数和缩放模式的调整量ΔZ相乘而生成ΔZt，使白调整量ΔWH和白修正系数相乘而生成ΔWHt，并将使ΔWt、ΔZt、ΔWHt这三个信号顺次相加而生成的DT11N，作为1行1列的矩阵系数，输出到后级的矩阵处理部12。

这样，使用反映了宽广模式下的调整量的信号ΔWt和反映了缩放模式下的调整量的信号ΔZt两者来进行颜色修正，因而就能够对在一种模式下成为非修正区域的色调的边缘部，补充以另一种模式来进行颜色修正，由此，就能够进行不存在非修正区域的颜色修正。另外，关于白平衡调整，仅在矩阵系数的对角项上，生成反映了白调整量的ΔWHt并相加，由此，就与以往一律调整R、G、B增益的白平衡调整不同，能够进行不对其他颜色产生影响的白平衡调整。

另外，为了进一步有效地进行上述本发明的颜色修正和白平衡调整，在半画面处理部15中以任意部分为边界将画面进行2分割，在该2分割后的画面之一上进行上述修正，在另一个上通过按来自半画面处理部15的指示，强制地使“与”门电路16、17、24中的输出为0，从而不进行颜色修正和白平衡调整，由此用户就能够仅对将画面2分割后的之一进行修正，并能够通过一边与另一未施加修正的状态进行比较一边进行调整，来进行细致的调整。

在上述实施例中，采用以R、G、B信号为输入信号，并基于这三个信号求解调整量的结构，但本发明并不限于此。例如，也可以是以黄色(Y)、青色(C)、品红色(M)这三个信号为输入信号，使宽广模式下的修正在Y、C、M这三个区域上进行识别修正。这样，即便通过Y、C、M这三个区域进行宽广模式下的修正，也能够与缩放模式互补双方的非修正区域来进行修正，因而就能够得到与上述实施例中的分割成R、G、B的情况同样的效果。

另外，在上述实施例中，采用了在宽广模式下将色调3分割，在缩放模式下将色调6分割，对一种模式的非修正区域补充以另一种模式的修正区域的结构。但是，色调的分割方法不限于此，例如也可以在宽广模式下将色调6分割、在缩放模式下将色调12分割这样的组合，只要是对一种模式的非修正区域补充以另一种模式的修正区域的结构，怎样的分割方法都能够达到本发明的目的。作为同样的具体例子，例如，在宽广模式下将色调3分割成R、G、B，在缩放模式下将色调3分割成Y、C、M，由此分割数各为3分割且相同，能够对一种模式的非修正区域补充以另一种模式的修正区域这样来构成，从而能够进行没有非修正区域的颜色修正。

Claims (5)

1.一种按色调进行颜色修正处理的电路，将以3色的彩色信号的组合所表现的输入图像数据设定于多个不同色调的区域，并按各区域的不同色调进行颜色修正，其特征在于：

为了补充对所设定的区域的边缘部上产生的非修正区域的修正，而设定成在修正区域的边缘部上重叠其他区域的修正区域。

2.一种按色调进行颜色修正处理的电路，对以3色的彩色信号的组合所表现的输入图像数据，用矩阵处理部进行矩阵处理后按色调进行颜色修正，其特征在于：

矩阵系数运算部包括以下各部件，

基本修正模式的区域判定·调整量计算部，进行基本修正模式下的色调区域的判定信号Ws和调整量ΔW的计算，在该基本修正模式下对上述输入彩色信号，将色调至少进行3分割来进行色调判别；

补偿修正模式的区域判定·调整量计算部，进行补偿修正模式下的色调区域的判定信号Zs和调整量ΔZ的计算，在该补偿修正模式下对上述输入彩色信号，比上述基本修正模式更细地分割色调来进行色调判别；

基本修正模式的修正系数选择部，基于上述Ws信号来选择修正系数Wt；

补偿修正模式的修正系数选择部，基于上述Zs信号来选择修正系数Zt；

基本修正模式的乘法电路，通过使上述ΔW信号和Wt信号相乘而输出反映了基本修正模式下的修正量的ΔWt信号；

补偿修正模式的乘法电路，通过使上述ΔZ信号和Zt信号相乘而输出反映了补偿修正模式下的修正量的ΔZt信号；以及

加法电路，通过使上述ΔWt信号、ΔZt信号及作为静态系数的ST信号顺次相加而生成矩阵系数；

其中该矩阵系数运算部按矩阵元素的数量独立设置，并基于在上述多个矩阵系数运算部中所生成的各个矩阵系数来进行上述矩阵处理。

3.根据权利要求2所述的按色调进行颜色修正处理的电路，其特征在于：

在上述矩阵系数运算部之中、位于对角项的矩阵系数运算部上，设置根据基本修正模式下的调整量ΔW和补偿修正模式下的调整量ΔZ而计算出白调整量ΔWH的白调整量计算部；和通过使上述调整量ΔWH信号与白修正系数相乘而输出反映了白修正量的ΔWHt信号的第3乘法电路；

在使上述ΔWt信号、ΔZt信号以及作为静态系数的ST信号顺次相加的加法电路中，还进一步相加ΔWHt信号而生成矩阵系数。

4.根据权利要求2或3所述的按色调进行颜色修正处理的电路，其特征在于：

在直到各调整量信号的输出被输入到相对应的各乘法电路之间，分别设置“与”门电路，还设置具有以下功能的半画面处理部，即基于作为垂直同步信号的Vsync信号和作为显示隐藏信号的消隐信号以任意区域分割显示画面，并进行控制以使得仅在一个区域中从上述“与”门电路对乘法电路输出各自的调整量信号。

5.根据权利要求3所述的按色调进行颜色修正处理的电路，其特征在于：

设置限幅器来进行限制，以使在基本修正模式的区域判定·调整量计算部、补偿修正模式的区域判定·调整量计算部以及白调整量计算部中分别计算出的各调整量，从低亮度到高亮度的调整量之差保持大致恒定。

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