DE2425617A1

DE2425617A1 - Farbfernsehkamera

Info

Publication number: DE2425617A1
Application number: DE19742425617
Authority: DE
Inventors: Takashi Nakamura
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1973-05-29
Filing date: 1974-05-27
Publication date: 1974-12-19
Also published as: US3936870A; FR2232168B1; GB1461652A; CA1004348A; NL7407230A; JPS5513186B2; IT1012918B; JPS5011134A; FR2232168A1

Description

it 23913 y~

SONY GORPOPvATION₁
Tokyo/japan

Fa rbf er ns ehkame r a

Die Erfindung betrifft eine Farbfernsehkamera mit einer Bildaufnähmeröhre, Filtern zur Erzeugung von Farbteilbildern in der Bildaufnahmeröhre und Mitteln zur Subtraktion eines Videosignals von der Bildaufnahmeröhre.

Die Erfindung betrifft insbesondere eine Farbfernsehkamera mit einem verbesserten automatischen Verstärkungsreglersystem (im folgenden AVR-System).

Eine bekannte Kamera der genannten Art enthält eine Bildaufnahmeröhre und ein AVR-System, das auch bei Veränderung der in die Kamera einfallenden Lichtmenge oder ■Lichtintensität stets ein Videosignal gleicher Stärke liefert.

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So wird beispielsweise bei einem der bekannten Systeme die Vorspannung an der Photokathode der Aufnahmeröhre unter Führung des Pegels des erzeugten Helligkeitssignals in der Weise verändert, dass die von der Bildaufnahmeröhre abgegebene Signalspannung konstant ist»

Bei einem anderen bekannten System bleibt dagegen die Vorspannung an der Photokathode der Bildaufnahmeröhre konstant. Der Ausgang der Bildaufnahmeröhre wird auf einem AVR-Kreis gegeben, der unter Führung durch das erzeugte Helligkeitssignal geregelt wird,

Die bekannten Systeme sind also so ausgelegt, dass der Pegel eines von der Kamera abgegebenen Helligkeitssignals unabhängig von der Menge oder der Intenaität des einfallenden Lichtes praktisch konstant gehalten wird.

Bei dieser Betriebsweise wird jedoch nur das integrale Helligkeitssignal berücksichtigt. Die einzelnen Färb-? helligkeitssignale bleiben unberücksichtigt. Bei der Aufnahme eines beispielsweise roten Objektes im Dunklen i/ird das Helligkeitssignal durch das AVR-Systera auf den vorgegebenen Pegel angehoben. Der Pegel des roten Farbsignals wird dabei ebenfalls angehoben. Dadurch wird jedoch ein Videosignal erzeugt, das eine überstarke Rotkomponente enthält. Es wird ein unnatürlich rotstichiges Bild erhalten.

Es ist ein Ziel der Erfindung, eine Farbfernsehkamera zu schaffen, die ein AVR-System enthält, das nicht nur das Helligkeitssignal bzw. das Gesamthelligkeitssignal bei der Pegelregelung berücksichtigt, sondern auch den Pegel eines Farbsignals verwertet.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine ParbfernaehXa»·»"·

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mit einem System zu schaffen, das die Betriebsspannunc; der Fhotokathode einer Bildaufnahmeröhre nach liassgaba sowohl des Helligkeitssignals als auch der ?'arbsignale regelt.

Es ist ein weiteres Ziel der .Erfindung, eine ifar'ofernsenkamera mit einem AVR-Kreis zu schaffen, deren Verstärkung unter Berücksichtigung sowohl des Pegels des Helligkeitssignals als auch des Pegels der Farbsignale geregelt wird.

Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, eine Farbfernsehkamera mit vo-u Lichteinrall unabhängigen Ausgangssignalen zu schaffen, deren Ausgangssignale auch unter extremen Aufnahme?oedingungen und Lichtverhältnissen keine farbstichigen 3ilder liefern.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine >?arbfernsehkamera der eingangs genannten Art vorgeschlagen, die erfindungsgemäss gekennzeichnet ist durch Mittel zur Erzeugung eines Helligkeitssignals und mindestens zweier Farbsignale aus dem Videosignal, einen Verstärkungsregler für das Videosignal, einen Pegeldetektor für die Farbsignale und Mittel zur Steuerung des Verstarkungsreglers unter Führung durch das Helligkeitssignal, wenn der Pegel keiner der beiden Farbsignale einen vorgegebenen Grenzpegel übers ehr ei t et.

Die Erfindung ist nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung.mit den Zeichnungen näher beschrieben. Bs zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung das

Blockschaltbild eines Ausführungs— beispiels der Erfindung;

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Fig. 2 eine Teildarstellung in Draufsicht

der Ausführung eines Farbfilters für die in Fig. 1 gezeigte Kamera;

Fig. 3 in schematischer Darstellung ein

farbzerlegtes Bild, gesehen durch den in Fig. 2 gezeigten Filter und

Fig. 4 in schematischer Darstellung ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

In den Figuren sind gleiche Teile durchgehend mit gleichen Bezugszeichen versehen.

In der Fig. 1 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Das Objekt 1 wird von der Bildaufnahmeröhre 2 aufgenommen. Die Aufnahme des Objektes 1 erfolgt durch zwischen dem Objekt und der Bildaufnahmeröhre 2 angeordnete Linsen, und zwar eine Bildaufnahmelinse 3, Feldlinsen 4 und 5 bzw. eine rückwärtige Projektionslinse Zwischen den Feldlinsen 4 und 5 ist ein Farbfilter 7 angeordnet. Der Farbfilter 7 kann auch in der Fokalebene der Aufnahmelinse 3 liegen.

Ein Ausführungsbeispiel für den Farbfilter 7 ist in Fig. 2 gezeigt. Das gezeigte Ausführungsbeispiel des Filters 7 besteht aus einem Paar farbig gestreifter Filter 71 und 72.

Einer der beiden farbig gestreiften Filter, der Filter 71, weist mehrere streifenförmige transparente Bereiche oder .Elemente 7 . auf, die panchromatisches Licht durchlassen, und weist mehrere gelbe streifenförmige FiIterbereiche oder -elemente 7_γ auf, die durchlässig sind für gelbes Licht.

Die Bereiche 7 und 1 sind wiederholt und alternierend mit einem bestimmten weiter unten beschriebenen Neigungswinkel

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zur horizontalen Abtastlinie angeordnet. Der andere der beiden farbig gestreiften Filter, der Filter 72, enthält ebenfalls mehrere Streifige durchsichtige Bereiche oder Elemente 7_W und mehrere cyanblau gestreifte Filterbereiche oder Elemente 7 _t die cyanblau gefärbtes Licht durchlassen. Die Bereiche Ί und 7_ sind wiederholt und alternierend mit einem bestimmten Neigungswinkel gegen die horizontale Abtastlinie in entgegengesetzter Richtung zur Neigung der Filterstreifen des Filters 71 geneigt. Die Neigungswinkel der Streifenscharen beider Filterplatten 71 und 72 sind in der in Fig. gezeigten Weise symmetrisch zur Horizontalen zwischen den Filtern 71 und 72 (Fig. 2) angeordnet. Die Abstandsfolge zwischen den Bereichen 7_W und 7_, ist die gleiche wie zwischen den Bereichen 7_W und 7 . Der Farbfilter 7 wird durch Übereinanderlegen der farbig gestreiften Filter 71 und gebildet. Der Farbfilter 7 ist in dem hier beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel zwischen den Feldlinsen 4 und 5 angeordnet.

Die vom Objekt 1 ausgehenden im Licht enthaltenen farbigen Lichtkomponenten werden also der speziellen Modulation durch den Farbfilter 7 unterworfen. Auf die photoelektrische Wandlerebene 9 der Bildaufnahmeröhre 2 werden also Farbteilbilder mit gewürfeltem Muster in panchromatischem Licht, rotem Licht und blauem Licht projiziert.

Der Neigungswinkel des Farbstreifenfilters 71 gegen die horizontale Abtastlinie wird wie folgt ausgewählt: Die Wiederholung der Filterbereiche Ί und Ί wird bei jeder horizontalen Abtastlinie um IT/2 verschoben oder, wie in Fig. 3 gezeigt, wenn das dem Filter 71 entsprechende Farbteilbild auf einem der geraden und ungeraden Felder abgetastet wird, so ist das Ausgangssignal der Bildaufnahmeröhre 2 für eine beliebige Abtastzeile 1. um 1Ϊ/2 vorausgeeilt (oder verzögert) gegenüber dem Ausgangssignal der

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Bildaufnahmeröhre 2 für die folgende Abtastzeile Ij₊₁ · Wie bereits erwähnt, ist der Neigungswinkel der Bereiche 7_T. und 1 des Filters 72 zum Neigungswinkel der Filterstreifen des Filters 71 symmetrisch, so dass beim Abtasten des Farbteilbildes des Filters 72 das Ausgangssignal der Bildaufnahmeröhre 2, das der Abtastzeile 1. _ entspricht, um U/2 gegenüber der Abtastzeile 1. vorausgeeilt (oder verzögert ).

Das Ausgangssignal der Aufnahmeröhre 2, das Signal E(t), das durch Abtasten der Farbteilsignale durch die Filter und 72 erhalten wird, wird auf ein Tiefpassfilter 11 bzw. ein Bandpassfilter 12 gegeben, die nach einem AVR-Kreis liegen, der weiter unten beschrieben ist. Vom Tiefpassfilter wird ein niederfrequentes Signal L_Q abgeleitet. Das niederfrequente Signal L_Q kann als Helligkeitssignal gelten. Dieses Signal wird als Helligkeitssignal S_y in der folgenden* Beschreibung bezeichnet. Das Helligkeitssighal S„ wird auf einen Gammakorrekturkreis 10 für das Helligkeitssignal 8_γ gegeben. Vom Bandpassfilter 12 wird ein moduliertes Farbsignal oder Chrominanzsignal E (t) abgeleitet» das auf die Additionsschaltungen 13 und 14, die den Demodulator bilden, gegeben wird. Das am Ausgang des Bandpassfilters auftretende Signal wird ausserdem auf eine Verzögerungsschaltung 15 gegeben, in der es um eine horizontale Periode verzögert wird. Das verzögerte Ausgangssignal der Verzögerungsschaltung 15 wird auf Phasenschieber 16 und 17 gegeben, in denen es um 1Γ/2 bzw. - V/2 verschoben wird. Die phasenverschobenen Signale E_c(t)* und E_c(t)" werden auf die Addierer 13 bzw. 14 gegeben. Sie werden dort zum Signal E_c(t) addiert. Die die Addierer 13 und 14 verlassenden Signale werden auf die Detektoren 18 bzw. 19 gegeben, in denen durch Demodulation das blaue und das rote Farbsignal D bzw. R erzeugt werden. Die Farbsignale D und R werden auf die Subtraktionskreiee 28a bzw. 28b gegeben.

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Dort werden dLe Farbdifferenzsignale B-Y und R-Y erzeugt. Diese Signale werden auf einen Modulator 31 gegeben, der ein Farbhxlfstragersignal mit der Frequenz 3,58 MHz führt. Der Modulator 31 erzeugt ein Chrominanzsignal S^. Das Chrominanzsignal S und das Helligkeitssignal S_Y nach Passieren des Gammakorrekturkreises 10 werden auf einen Codierer 21 gegeben, wo sie in ein Farbfernsehsignal umgesetzt werden und an einem Ausgangsanschluss 23, beispielsweise in Form eines Signals des NTSC-Systems, zur Verfügung stehen.

Das Helligkeitssignal S , das im Farbfernsehsignal für das NTSC-System enthalten ist, und am Anschluss 23 als Äusgangssignal der Farbfernsehkamera zur Verfugung steht, hat die Zusammensetzung

S_Y = 0,3 S_R + 0,59 S_G + O,11S_B ,

wobei S , S und S das rote, grüne bzw. blaue Farbsignal bedeuten. Wenn also das Helligkeitssignal S_Y einen bestimmten Wert, beispielsweise 1, erreicht, werden die primären Farbsignale S„, S₁^ und S„ alle 1. Da der höchste Pegel des Helligkeitssignals S^ 1 ist, müssen die Pegel der entsprechenden Farbsignale ebenfalls 1 oder kleiner als 1 sein. Nach den AVR-Systemen des Standes der Technik wird jedoch das Äusgangssignal durch ein Abfragesignal des Hei— ligkeitssignals S , das maximal einen Pegel von 1 haben kann, abgefragt. Dabei treten beim Aufnehmen eines Objektes folgende Fehler auf: Solange das Objekt einen Weissbereich hat, treten rote (R), grüne (G) und blaue (B) Farbkomponenten auf. Die Reaktion des AVR-Systems nach dem Stand der Technik kann also zu vernünftigen Ergebnissen führen, wenn das Helligkeitssignal S,.. gleich 1 gesetzt wird. Nimmt man aber beispielsweise ein Objekt mit beispielsweise

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rots" Parkbereich gerinrer Helligkeit auf, εο bevirkt der AVT-V-Kreis eine HGlliaKiei tsver st;irkung auf der Basis der geringen Helligkeit. Yierm dann das Ileiligkeitssignal 3 durca die Verstärkungsregelung auf aen Pegel 1 gesetzt wird, wird auch der Pegel dec .Rotsignals erhöht, und zwar entsprechend eier erhöhung des Heiligkeitssicrnais, vas dazu führt, dass der ^esamtpeqel grosser als 1 wird. Unter solchen Bedingungen, beispielsweise also bei einer:¹, solcherart überstarken Rotsignal, kann kein vorlagengetreues Bild aufgenommen werden, entsprechendes gilt für das blaue Farbsignal E-.

irfindungsgeiaäss wird jedoch der AVR-Kreis 41 (Fig. 1) vor die O'ilter 11 und 12 gesetzt, die das Helligkeitssianal S und das ..'arbsiqnal £.,(t) aus dem Aufnalimeausaang der 'Bildaufnahmeröhre 2 trennen. Der AVR-Kreis 41 empfängt das Kelli-iKeitssiruiyi 3_T,., das durch den ?iiter 11 erhalten v/ird, als erstes Regel signal l·-,^ über die Idickführungsschleife 42, in der ein elektronischer Schalter 43 liegte Dieser elektronische Schalter 43 wird geöffnet, sobald das blaue und bsw. oder das rote Farbsignal den Pegel 1 überschreiten (s.u.). Solange also das rote und das blaue ',farbsignal einen Pegel von weniger als 1 haben, bleibt der eieiitrotiische ochaiter 43 geschlossen, wie das in yig. 1 durch die ausgezogen gezeichnete Stellung angedeutet ist.

Die in der Fig. 1 gezeigte Ausführungsforra der Erfindung v/eist Pegeldetektoren 44 und 45 auf, die mit dem roten bzw. dem blauen Farbsignal der Detektoren Ib bzw. 19 beaufschlagt werden. In den Pegeldetektoren 44 und 45 v/erden die Pegel der Farbsignale bestirrirnt. Die Ausgangssicnale der Fegeidetektoren P-, ozw. P werden dem AVR-Kreis 4i als zweites bsw. drittes l-legelsianal über einen eingangs-

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anschluss 41a auf geprägt. Die legelsignale 1- und 1-'.., werden auch als Steiisignale auf den elektronischen Schalter 43 über dessen hincrangsansoliluss 43a ge^e^en. Der AVM-Joreis 41, der elektronische Schalter 43 und die Pegeldetektoren 44 und 45 bilden einen ÄVIl-Regelkreis 40.

jJie Pegeldetektoren 44 und 45 sind zwar nicht im einseinen dargestellt, können aber beispielsweise in an sich bekannter Weise aus einer KlGuirnschaltung bzw. einer Diode bestehen. Nur wenn 'der pegel des blauen ?arbsignals B, das auf den Fegeldetektor 45 gegeben wird, 1 überschreitet, erzeugt der iegeldetektor 45 das dritte -xeq-elsiqnal P , das auf den Schalter 43 und den AVU-Kreis 4l gegeben wird, um den Schalter auszuschalten und den iiVR-Xreis 41 entsprechend su stellen. Der Pegeldetektor 44 für das rote Signal arbeitet entsprechend.

Im folgenden ist die Arbeitsweise eines AVR-Regelkreises 40 beschrieben, der in der genannten Art aufgebaut ist. Wenn die Pegel der Farbsignale R und B kleiner als 1 sind, treten das zweite und das dritte Regelsignal P und P„ nicht auf. Dementsprechend ist der Schalter 43 geschlossen. Der AVR-Kreis 41 wird unter Führung durch das erste Regelsignal l> gesteuert, so dass der Pegel des Helligkeitssignals 3 auf 1 justiert wird, vienn aber das Objekt 1 beispielsweise lediglich eine rote Komponente geringer Helligkeit aufweist, sollte der Pegel des roten Farbsignals Il unter Führung des AVR-Kreises durch das erste Uegelsignal 1' grosser als 1 sein. Sobald jedoch der Pegel den viert 1 überschreitet, erzeugt der Pegeldetektor 44 das zweite Regelsignal P mit dem Ergebnis, dass der Schalter 43 geöffnet wird. Das erste Regelsignal P._sr gelangt nicht mehr auf den AVR-Kreis 41. Gleichzeitig gelangt jedoch das zweite Regelsignal t auf den AVR-Kreis 41 mit der Wirkung, dass der AVR-Kreis unter

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«'ührunrj durch das zweite .ieaelsianal P., den Pegel des roten £'arfosi-~.-nals' il statt den. feael des Helligkeitssignals 'a^ auf einem >\'ert van 1 oder weniger als i halt. Im Ergebnis wird also das rote .farbsignal R so geregelt, dass sein Pegel 1 oder weniger als 1 beträgt/ wodurch, ein Bild mit hoher Aöbildungstreue erhalten wird.

^r· enn lediglich das blaue .-"arbsignal B einen Pegel von cordssar als 1 ε-rr eicht, so wird der IWR-Kreis unter iührung aurch das dritte '.iegelsicmal P so gestellt, dass der Pegel 1 oder ein Ae\cerenspegel niedriger als 1 ist, so dass die aleiche Wirkung erzielt wird.

.Bei Anwesenheit des zweiten und dritten Regelsignals P„ und P., >ehrt das .ivstem selbstverständlich in den AVR-. Betrieb unter Währung durch das erste Recfelsignal P zurück, sobald also, wie bereits beschrieben, der Pegel eines der beiden ■j'arbsignale Ii oder B den Referenzpegel übersteigt, treten die Pegeidetektoren 44 bzw. 45 in Aktion, um den entsprechenden Pegel zu drücken.

Wie zuvor beschrieben, kann ein übermässiges Anwachsen des Pegels der Farbsignale R und B in einfacher Weise selbst dann unterdrückt werden, wenn das aufzunehmende Objekt 1 unterschiedliche Farbkoruponenten aufweist, so dass die Chrominanzsignale nicht übermässig anwachsen und dadurch ein qualitativ hochwertiges Farbfernsehsignal zur Reproduktion eines bildgetreuen Farbfernsehbildes ermöglicht wird.

In dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Tall dargestellt, dass die Betriebsspannung der Photokathode der Bildaufnahmeröhre 2 konstant ist. In dem in ?ig. 4 gezeigten weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Betriebsspannung der Photokathode der

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jjildaufnahmerDhre 2 verbinder lieh/ unä zwar nacii .'--assoabe des Pegels des Keiligkeitssignais i3_v.

Die Bezugsseichen des in der Fig. 4 gezeigten Ausrünrungsbeispiels der Erfindung sind die gleichen vie in aer >^?ic/. Das Aus gangs signal der Bildaufnahmeröhre 2 wira direkt auf die filter 11 bzw. 12 gegeben. Eine VorspannungsquelJ.e wird wie i:n ÄVR-Kreis des in Fic*. 1 gezeigten Ausführun."sbeispiels mit den ersten, zweiten und dritten ,iegelsignal F- .,.P₁₃ hzw. i> beaufschlagt und durch diese Signale cjesteuert. Die Vorspannungsquelle 50 liefert eine relativ hohe Vorspannung, wenn das ilellicjJveitssiraal einen geringen Pegel aufweist, und liefert eine relativ niedrige Vorspannung, wenn das Eelligkeitssiqnal einen hohen Pegel hat. "Wenn das zweite und bzw. oder dritte Xeqeisignai Γ,, und bzw. P„ grosser als der vorgegebene Grenzpegelwert sind, wird das erste '-riegelsignal j.^r abgeschaltet, so dass die Arbeitsweise der in Fig. 4 gezeigten Äusfülirungsforra der Erfindung ira v.-esentlichen der in /ig. 1 gezeigten Ausführungsforsi der Erfindung entspricht.

In den zuvor beschriebenen Ausfuhrungsbei spielen der ISrfindung >;ird diese im Rahmen einer ifarbfernsehkamera mit einer Bildaufnahmeröhre beschrieben, die ein --Tellicikeitssignal S.,.- und zwei primäre i^arhsignaie H und P. iieiert, die von Filtern 11 bzw. 12 ab-gelextet werden. Die Erfindung· kann jedoch selbstverständlich auch auf Farbfernsehkamera s angewendet v/erden, die -jxxt nehreren Bildaufnahmeröhren arbeiten, in denen drei Grundfarbensignale R, G und 3 erzeugt werden. In diesem Fall ist ein zusätzlicher Pegeldetektor neben den Pegeidebsktoren 44 und 4o für die Abfrage des Pegels des grünen Farbsignals G vorgesehen. Kin rait diesem Pegeldetektor erhaltenes viertes Hegelsignal für das grüne Farbsignal G wird mit der deichen V.'irkuna

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auf den i-*Vl;-Kreis ΊΙ aufgeprägte

£sach Kenntnisnahme der Beschreibung Jeann der Fachmann ohne erfinderisches f'utun weitere Ilodifikationen der iirfinduncj vornelimen.

40 985 1/080 BAD ORiGfNAL

Claims

Ta tentansOrüche

Iy i'arbfemsehkamera mit einer Bildaufnahmeröhre, Filtern zur Erzeugung von ./arbteilbildern in der .Bildauf nahmeröhre und Kitteln zur Subtraktion eines Videosignals von der bildaufnahmeröhre, gekennzeichnet durch i-ittel zur erzeugung eines Heliigkeitssiynals und mindestens zweier farbsignale aus den Videosignal, einen Verstärkunysregler für das Videosignal, einen Pegeldetektor für die Farbsignale und Mittel zur Steuerung des Verstärkungsrec'lers unter Führung durch das Kelligkeitssicüiai, wenn der Pegel keiner der beiden Jj'arbsignale einen vorgegebenen Grenzpegel überschreitet.
2. Kamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärkungsregler ein Schaltkreis mit regelbarer Leistungsverstärkung ist.
3. Kamera nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärkungsreg\Ler eine Schaltung ist, die die Betriebsspannung der Photokathode der Bildaufnahmeröhre regelt.
4. Kamera nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter aus zwei farbig gestreiften Filterscheiben besteht, deren Streifungen gegeneinander geneigt sind und sich schneiden.

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