JP2005011361A - 光学オブジェクト検出器 - Google Patents

Abstract

【課題】スキャン領域内のオブジェクトの存在または不在を効率的に光学的に決定すること。
【解決手段】給紙経路と、給紙経路に面する基準パターン（３４）と、給紙経路を通して基準パターン（３４）を見るように構成された光センサ（２８）と、を備え、光センサ（２８）の視野から基準パターン（３４）がなくなることが、給紙経路におけるオブジェクト（１４）の存在を示す。
【選択図】 図２

Description

本発明は、光学オブジェクト検出器に関するものである。

文書スキャナなどの画像形成デバイスは、通常、スキャンモジュールにおける多数の感光性素子を用いて、スキャンされる文書ページなどのオブジェクトから反射される光を集めることによって画像を形成する。各感光性素子は、通常、ページ上の画像の特定エリアまたは画素から反射される光の強度を示す電圧などの電子出力信号を生成することが可能である。スキャンモジュールは、移動するオブジェクトをスキャンするための固定されたモジュールであり得るか、または固定されたオブジェクトをスキャンするように移動可能に設けられ得る。

支持部材は、ガラスプラテンなどの透明なオブジェクト支持体に対して、スキャンされるオブジェクトを保持するために用いられ得る。支持部材は、通常、反射性の白い表面を有している。但し、他の色の支持部材を比較的透明な文書、濃い文書、および／または両面文書などの特定の文書をスキャンする際、色が「にじみ出る」ことを避ける目的で用いてもよい。文書がデバイスに給紙されてスキャンされる場合、文書搭載エリアにおける文書の存在を感知することが所望される。文書搭載センサは、この目的のために用いられ得る。文書搭載センサは、本質的に機械式、またはさらに一般的には、光学機械式であり得る。文書の存在を感知すると、文書搭載センサは、給紙機構を起動させて、文書をデバイスまで前進させてスキャンする。

スキャンモジュールが固定されている場合には、文書がスキャンモジュールと位置合わせされたスキャン領域に到達すると、スキャニング手法を起動させることがさらに望ましい。このスキャニング手法は、機械式または光学機械式であり、本質的に文書搭載センサと同様であり得る他のセンサによって起動され得る。一方が文書搭載エリアにおける文書の存在を感知するためのものであり、他方がスキャン領域における文書の存在を感知するためのものである２つの別個の機械式または光学機械式センサの使用により、スキャニングデバイスの製造コストは増加し、製造は複雑なものになり得る。

本発明の課題は、給紙経路内のオブジェクトをスキャンするためのすでに配置された機構を用いて、スキャン領域内のオブジェクトの存在または不在を効率的に光学的に決定することにある。

本発明に係る光学オブジェクト検出器は、給紙経路と、該給紙経路に面する基準パターンと、前記給紙経路を通して前記基準パターンを見るように構成された光センサとを備えている。前記光センサの視野から前記基準パターンがなくなることは、前記給紙経路におけるオブジェクトの存在を示す。
前記基準パターンは、前記光センサによって見た場合に、前記給紙経路におけるオブジェクトのパターンとは確実に異なるように形成される。

前記光センサと操作によって通信し、前記光センサによって見られる視認可能なパターンを示す信号を受信する比較器をさらに備えることができる。比較器は、前記視認可能なパターンと前記基準パターンとを比較するように構成され、前記視認可能なパターンと前記基準パターンとの所定の差は、前記基準パターンの妨害を示す。
前記光センサは、スキャナを有し、前記基準パターンは、前記給紙経路に沿ってスキャン領域に支持物を少なくとも部分的に規定する。前記スキャナの視野から前記基準パターンがなくなることは、前記スキャン領域内のスキャンされるオブジェクトの存在を示すことを意味する。

本発明に係る給紙経路におけるオブジェクトを検出するための方法は、視認可能なパターンを識別するために前記給紙経路を見るステップであって、前記視認可能なパターンは、名目上、給紙経路を通した視点とは対向して配置された基準パターンであるステップと、前記視認可能なパターンと前記基準パターンとを比較するステップと、を含んでいる。前記視認可能なパターンと前記基準パターンとの所定差は、前記給紙経路内におけるオブジェクトの存在を示す。

前記給紙経路を見るステップは、前記給紙経路のスキャン領域に光を放射するステップと、前記スキャン領域からの反射光を検出するステップと、を含むことができる。前記反射光は、前記視認可能なパターンを規定する。
前記スキャン領域を通してオブジェクトを供給して、前記スキャン領域を通した視点からの前記基準パターンの見え方を変化させるステップをさらに含むことができる。

本発明に係る画像形成デバイスは、該画像形成デバイスのスキャン領域を通した給紙経路に沿ってオブジェクトを方向づけるように構成された給紙機構と、基準パターンを規定する前記スキャン領域への支持物と、前記スキャン領域を見て、光センサによって見られる視認可能なパターンを識別するように構成された光センサと、前記視認可能なパターンと前記基準パターンとの比較に基づいて、前記画像形成デバイスによってスキャンされるオブジェクトの前記スキャン領域における存在を識別するように構成されたプロセッサと、を備える。

前記光センサは、前記スキャン領域を繰り返し見て、視認可能な連続したパターンを規定するように構成され、前記プロセッサは、前記基準パターンと実質的に同一のパターンから前記基準パターンとは実質的に異なるパターンへの前記視認可能なパターンの変化に気付き、このような変化に気付くと、視認可能な連続したパターンの記録を開始するように構成される。

前記プロセッサは、前記基準パターンとは実質的に異なるパターンから前記基準パターンと実質的に同一のパターンへの前記視認可能なパターンの変化に気付き、このような変化に気付くと、視認可能な連続したパターンの記録を停止するようにさらに構成される。

図１は、文書、写真、および／または他のアイテムなどのオブジェクトをスキャンする際に用いられるスキャニング装置１０の形態の画像形成デバイスを示す。このようなスキャニング装置は、スキャナ、コピー機、ファクシミリ装置、または他の文書処理デバイスにおいて用いられるのに適していることが理解されるであろう。

図示されるように、スキャニング装置１０は、シート１４などのオブジェクトの存在を感知するための搭載センサ１２、および給紙経路に沿ってオブジェクトを前進させるための給紙機構１６を有し得る。図１において、搭載センサ１２は、機械式センサの形態をとっているが、光学センサなどの他のタイプのセンサも用いられ得る。給紙機構１６は、一対のローラとして図示されているが、対向するベルト等の他の前進および搬送デバイスを図示されるローラの代わりにまたはこれに加えて用いてもよい。

図１には、固定スキャンモジュール１８も示されている。スキャンモジュール１８は、板ガラス、またはスキャンモジュール１８を通過する支持シート１４に適した他の任意の実質的に透明な材料で構築され得る透明な支持体２０で覆われている。支持物２２は、スキャンモジュール１８と対向して配置され、シート１４は、支持物２２とスキャンモジュール１８との間を通過する。

支持物２２は、通常、シート１４の給紙経路を横断する方向に延在し、その横断幅は、スキャニング装置が取り扱うオブジェクトの範囲に依存し得る。スキャンモジュール１８および支持物２２の配置によって、一般に、オブジェクトが以下に記載されるようにスキャンされ得るスキャン領域２４が規定される。

支持部材２２は、スキャニング装置１０における適切な支持構造に回動可能なようにまたは他の方法で取り付けられ得る。この例示では、支持物２２は、移動可能であり、スキャン領域２４にオブジェクトを導入する際、支持物は配置される。支持物２２は、積層されたゴムおよびプラスチックを含み、名目上、透明な支持体２０に面するため、スキャンモジュール１８に面するパターン化された表面２２ａを規定する。支持物２２は、その基準の公称配向に向かって付勢され、シート１４がスキャン領域２４を横断して移動するときに、そのシート１４（または他のオブジェクト）を透明な支持体２０に対して摺動可能に付勢するように設計された表面摩擦係数を有するように選択され得る。

支持物２２のパターン化された表面は、スキャンされるオブジェクト上に存在する傾向がある、視認可能なパターンから確実に区別可能な（図３に示される）基準パターン３４を含み得る。たとえば、基準パターン３４は、図３に示されるように、灰色および白領域の交互の配置を含み得る。一般に、基準パターン３４は、パターン化された表面を、スキャンされるオブジェクト上で見出され得る表面から確実に区別するために用いられ得るドット、ダッシュ、ライン、色、および／または検出可能な符号の任意の観察することが可能な配置によって規定され得る。

図示されるように、基準パターン３４は、支持物２２の全長および／または幅に渡って広がり得る。あるいは、基準パターン３４は、支持物２２の一部のみに広がり得るか、またはスキャン領域を通して視認可能な他の構造に適用され得る。

図２は、スキャンモジュール１８を含み、支持物２２に接近するシート１４を示す、スキャニング装置１０の一部の拡大側断面図である。図示されるように、スキャンモジュール１８は、スキャン領域２４内のオブジェクトをスキャン／読み出す際に用いられる光３０を放射する光源２６を有する。放射光は、名目上、透明な支持体２０を通過し、支持物２２のパターン化された表面から少なくとも部分的に反射される。放射光３０の強度および／または色特性とは異なる強度および／または色特性を有し得る反射光３２は、光センサ２８などの光学センサで受け取られる前に、画像形成光学部品（図示せず）によって焦点合わせされ得る。従って、光センサは、対応する画像信号を生成し、このような画像信号をプロセッサ（または比較器）４０まで透過させて解釈する。

光源２６は、１つの光を含み得るか、または光のアレイを生成するように構成された光のアレイを含み得る。１つの実施形態では、光源２６は、基準給紙経路に対して横断するように延在する発光ダイオード（ＬＥＤ）のアレイを用いて、同様に構成された横方向の基準パターンから反射される光アレイを生成する。

光センサ２８は、通常、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）またはＣＭＯＳセンサにおいて見出されるような１つまたは複数の感光性素子を含む。これらの感光性素子はまた、シート１４の給紙経路を横断する方向に直線に配置され、支持物２２および／またはシート１４から反射光３２を受け取るように構成され得る。

スキャンモジュール１８はまた、光を方向づけ、焦点合わせするために用いられ得るミラーおよび画像形成レンズなどの様々な光学素子を含み得る。明確にするため、このような光学素子は、図面から省略されている。

上記のように、反射光３２は、プロセッサ４０によって解釈され、反射光におけるパターン３４の決定された存在／不在に基づいてスキャンされるオブジェクトの存在／不在を決定し得る。たとえば、プロセッサ４０は、視認可能なパターンを基準パターンと比較する。このようなパターン間の所定の相違は、給紙経路におけるオブジェクトの存在を示す。光センサの視野から基準パターンがないことは、それ自体が給紙経路内にオブジェクトが存在していることを示し得る。

図３は、下方からの図２のスキャニング装置のスキャン領域を示す。シート１４は、支持物２２に接近しているのが示されている。上記のように、支持物２２は、スキャンされるオブジェクトには一般に見出されないパターンを含む。図３は、例示的な基準パターン３４を示す。図示される例では、基準パターン３４は、複数の交互の明るいセグメント３４ａおよび暗いセグメント３４ｂを規定する。しかし、支持物２２の一部のみを覆うパターンを含む様々な他のパターンを用いてよいことが理解されるであろう。文書１４がスキャン領域２４に到達し、支持物２２を見えなくする前に、放射光３０は、基準パターン３４にわたる既知の反射率に従って、支持物２２から様々な程度に反射する。

光センサ２８は、反射光３２を受け取ると、電気画像信号などの画像信号を生成するように構成され得る。たとえば、光センサが複数の感光性素子を含む場合、このような感光性素子を連続してレビューすることにより、矩形波に応じて変化する電圧で電気画像信号を生成し得る。従って、電圧は、支持物２２の異なる部分から反射される光の変化する強度に応じて変化することが見られ、光センサ２８の異なる感光性素子によって受け取られる。支持物２２上の基準パターン３４に対応するこの矩形波信号は、基準パターン３４（および支持物２２）がスキャンモジュールの視野内にあるかどうかを常に認識可能に示す作用をし得る。予想される画像信号からの変形は、支持物が見えないこと、すなわち、スキャン領域２４内にオブジェクト（たとえば、シート１４）が存在していることを示唆する。

図４は、シート１４が少なくとも部分的に支持物２２を見えなくするように位置していることを示す、図２と同様の図である。このため、本実施形態は、透明でない、すなわち不透明な媒体に関連して最良に作用し得ることが理解されるであろう。この構成では、放射光３０は、支持物２２ではなく、むしろ実質的にシート１４から反射する。この変化した反射光は、図２の反射光３２から変形していることを示すため、一般に参照符号３２’で示される。反射光におけるこの変形の結果、基準パターン３４は、光センサ２８によって生成される画像信号ではもはや識別されない。従って、反射光３２’は、シート１４などのスキャン領域内のオブジェクトの存在を示す。特に、（支持物２２ではなく、オブジェクトから反射される光に基づいた）反射光３２’から得られる画像信号によって示されるパターンは、（支持物２２から反射される光に基づいた）反射光３２から得られる画像信号で示されるパターンとは確実に異なる。パターン間のこの相違の結果、予想される基準画像信号と、光センサ２８で生成される画像信号との所定相違は、スキャンモジュールと支持物との間にオブジェクトが存在することを示している。

スキャン領域２４内でオブジェクトの存在を決定すると、プロセッサ４０は、光センサ２８が反射光３２’を受け取ったときに生成する画像信号に対応する連続して視認可能なパターンの処理および／または読出しを開始し得る。プロセッサ４０はこのデータを、ＪＰＥＧ、ＴＩＦ、ＧＩＦ、または同様のファイルなどの電子画像形式に圧縮し得る。同様に、プロセッサ４０は、（たとえば、再び、予想パターン３４に気付くことによって）スキャン領域２４におけるオブジェクトの不在を決定し、連続して視認可能なパターンの処理および／または記録を終了させ得る。

スキャンモジュール１８は、ユーザの指示によって動作し得るか、給紙機構が活性状態であるときはいつでも活性状態になり得るか、またはオブジェクトが給紙経路に入ったことを搭載センサから示されたときに動作し得る。上記のように、データの記録は、光学的に区別可能な基準パターン３４の不在または存在を認識した結果、または視認可能なパターンと基準パターン３４との比較に基づいて、開始および／または停止され得る。基準パターン３４の不在は、支持物２２が、スキャンされるオブジェクトによって見えなくなっていることを確実に示すものである。パターン３４の存在は、このようなオブジェクトが存在しないことを確実に示すものである。従って、給紙経路内のオブジェクトをスキャンするためのすでに配置された機構を用いて、スキャン領域２４内のオブジェクトの存在または不在が効率的に光学上決定される。この目的で現存するスキャンモジュールを用いることにより、別個の機械式または光学機械式センサは必要でなくなる。

図５は、光源２６、支持物２２に向かう放射光３０、および光センサ２８に向かう反射光３２を含むスキャンモジュール１８の部分を示す等角図である。図６は、シート１４などのオブジェクトによって支持物２２を見えなくしていることを示す、図５と同様の等角図である。図７は、支持物２２を光源２６および光センサ２８から見えなくしている文書１４の上部を示す、他の等角図である。

スキャニング手法を開始するため、シート、文書、または他のオブジェクトなどのオブジェクトは、スキャニング装置１０などのスキャニング装置の入力部に配置され得る。文書搭載センサは、存在する場合には、装置の入力部におけるオブジェクトの存在を自動的に検出し、１組のローラなどの前進機構を起動させ、オブジェクトをスキャニング装置のスキャン領域に前進させ得る。搭載センサはまた、光源を起動させ、スキャン領域へ光を放射し始め得る。あるいは、オブジェクトは、スキャン領域に手動で配置され、光源は手動で起動され得る。

光学的に区別可能な基準パターンは、たとえば、支持物または他の適切な表面上で、スキャン領域内に設けられ得る。光源からスキャン領域に到達する光は、スキャンされるオブジェクトが存在しない場合には、パターンから少なくとも部分的に反射され得る。スキャンされるオブジェクトが存在する場合には、スキャン領域に到達する光は、基準パターンの少なくとも一部を見えなくし得るオブジェクト自体から少なくとも部分的に反射され得る。

スキャン領域から反射される光は、光を検出し、視認可能なパターンに対応する画像信号を生成し得る光センサに到達または方向づけられ得る。生成された画像信号は、プロセッサに送信されて解釈され得る。オブジェクトがスキャン領域に存在しない場合には、画像信号は、支持物の基準パターンに対応する。オブジェクトがスキャン領域内に存在する場合には、画像信号は、基準パターンの少なくとも一部を見えなくするオブジェクトの視認可能なパターンに少なくとも部分的に対応する。画像信号を受け取ると、プロセッサは、このような画像信号を、基準パターンに対応する基準画像信号と比較し得る。あるいは、プロセッサは、（受け取った画像信号に対応する）視認可能なパターンと、既知の基準パターンとを比較するように構成され得る。

視認可能なパターンと基準パターンとの相違は、支持物を見えなくするスキャン領域内のオブジェクトの存在を示唆する。それにもかかわらず、スキャン領域内のオブジェクトの存在の決定は、線上の特定点、連続して検出された相違等に基づいた、所定の閾値差が認められない限り保留にされ得る。

プロセッサは、受信された信号を連続して記録および／または処理する活性状態、または受信された信号を連続して記録しない無効状態のいずれかで動作するように構成され得る。上記のように比較を行うと、プロセッサは、現在の状態、および比較の結果に応じて、様々な機能を行うように構成され得る。

たとえば、パターンが基準パターンとは異なることが見出される（スキャン領域においてパターンを見えなくするオブジェクトの存在を示す）場合、プロセッサは、その状態が無効であるかまたは活性であるかどうかを決定し得る。状態が無効であると決定される場合、プロセッサは、活性状態に切り替わるように構成され得る。換言すると、プロセッサは、スキャン領域においてオブジェクトを最初に検出すると、見えなくしているオブジェクトの画像に対応する受信信号の読出しおよび／または処理を開始するように構成され得る。見られたパターンが基準パターンとは実質的に異なることが見出され、プロセッサの状態が活性であると決定される場合、状態は活性のままであり、見られたパターンがさらに決定され得る。

視認可能なパターンは、基準パターンと実質的に同一であることが見出される（スキャン領域内で基準パターンを見えなくしているオブジェクトの不在を示す）場合、プロセッサはまた、その状態が無効であるかまたは活性であるかを決定し得る。状態が無効であると決定される場合、状態は無効のままであり、見られたパターンはさらに決定され得る。しかし、状態が活性であると決定される場合、プロセッサは、無効の状態に切り替わるように構成され得る。なぜなら、オブジェクトは、スキャン領域において基準パターンをもはや見えなくしていないため、データを記録することがもはや望まれないからである。この時点で、スキャニングプロセスは終了し得る。

上記のように、画像データの記録は、光センサで受信された反射光に関連して、プロセッサによって制御され得る。プロセッサはまた、たとえば、ＪＰＥＧ、ＴＩＦ、ＧＩＦ等の標準的な画像形式にデータを圧縮することによって、様々なアルゴリズムを用いて、記録されたデータを処理するようにも構成され得る。活性状態から無効状態に切り替わると、オブジェクトのスキャニングが完了したことが示され、プロセッサは、１つまたは複数の信号をスキャニング装置の様々な構成要素に送信するようにさらに構成され得る。たとえば、プロセッサは、文書前進機構に、スキャンされたオブジェクトを出口領域に迅速に前進させるように合図するように構成され、および／または自動給紙機に、他のスキャニング手法に対して準備ができている装置に新しい文書を給紙し始めるように合図し得る。

本記載は、上記の実施形態を参照しながら提供されたが、当業者であれば、多くの変形が、添付の特許請求の範囲に規定される趣旨および範囲から逸脱せずに行われ得ることを理解するであろう。本記載は、本明細書に記載されているすべての新規でかつ自明でない要素の組み合わせを含むものとして理解され、特許請求の範囲は、これらの要素の新規および自明でない組み合わせに対して、本願または後の出願において提示され得る。上記の実施形態は例示を目的としており、いずれの特徴または要素も、本願または後の出願の特許請求の範囲に記載され得るすべての可能な組み合わせに対して必須のものではない。特許請求の範囲において、「ある（ａ）」もしくは「第１の（a first）」要素またはその等価物を記載している場合、このような特許請求の範囲は、１つまたは複数のこのような要素の組み合わせを含み、２つまたはそれ以上のそのような要素を必要とすることも排除することもないことを理解されたい。

本発明の実施形態に従って、スキャン領域への支持物を用いる画像形成デバイスの概略側断面図である。 スキャン領域に接近中のオブジェクトを示す、図１の画像形成デバイスの拡大側断面図である。 オブジェクトがスキャン領域に接近するときの、図２の画像形成デバイスのスキャン領域を示す底面図である。 図２と同様であるが、オブジェクトによって光センサから隠れた支持物を示す、拡大側断面図である。 光源から放射され、支持物から反射され、光センサで受け取られる光を示す、図２に示されるスキャン領域の下方から取った等角図である。 図５と同様であるが、光源と支持物との間の経路を隠すオブジェクトを示す、等角図である。 図６に示されるスキャン領域および支持物の上方から取った等角図である。

符号の説明

１０ スキャニング装置
１２ センサ
１４ 支持シート
１６ 給紙機構
１８ スキャンモジュール
２０ 支持体
２２ 支持物
２４ スキャン領域
２６ 光源
３４ 基準パターン
４０ プロセッサ

Claims (10)

1. 給紙経路と、該給紙経路に面する基準パターンと、前記給紙経路を通して前記基準パターンを見るように構成された光センサと、を備え、前記光センサの視野から前記基準パターンがなくなることが、前記給紙経路におけるオブジェクトの存在を示すことを特徴とする光学オブジェクト検出器。
2. 前記基準パターンは、前記光センサによって見た場合に、前記給紙経路におけるオブジェクトのパターンとは確実に異なることを特徴とする請求項１に記載の光学オブジェクト検出器。
3. 前記光センサと操作によって通信し、前記光センサによって見られる視認可能なパターンを示す信号を受信する比較器をさらに備え、該比較器は、前記視認可能なパターンと前記基準パターンとを比較するように構成され、前記視認可能なパターンと前記基準パターンとの所定の差は、前記基準パターンの妨害を示すことを特徴とする請求項１に記載の光学オブジェクト検出器。
4. 前記光センサは、スキャナを有し、前記基準パターンは、前記給紙経路に沿ってスキャン領域に支持物を少なくとも部分的に規定し、前記スキャナの視野から前記基準パターンがなくなることは、前記スキャン領域内のスキャンされるオブジェクトの存在を示すことを特徴とする請求項１に記載の光学オブジェクト検出器。
5. 視認可能なパターンを識別するために前記給紙経路を見るステップであって、前記視認可能なパターンは、名目上、給紙経路を通した視点とは対向して配置された基準パターンであるステップと、前記視認可能なパターンと前記基準パターンとを比較するステップと、を含み、前記視認可能なパターンと前記基準パターンとの所定差は、前記給紙経路内におけるオブジェクトの存在を示すことを特徴とする給紙経路におけるオブジェクトを検出するための方法。
6. 前記給紙経路を見るステップは、前記給紙経路のスキャン領域に光を放射するステップと、前記スキャン領域からの反射光を検出するステップと、を含み、前記反射光は、前記視認可能なパターンを規定することを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 前記スキャン領域を通してオブジェクトを供給して、前記スキャン領域を通した視点からの前記基準パターンの見え方を変化させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 画像形成デバイスであって、該画像形成デバイスのスキャン領域を通した給紙経路に沿ってオブジェクトを方向づけるように構成された給紙機構と、基準パターンを規定する前記スキャン領域への支持物と、前記スキャン領域を見て、光センサによって見られる視認可能なパターンを識別するように構成された光センサと、前記視認可能なパターンと前記基準パターンとの比較に基づいて、前記画像形成デバイスによってスキャンされるオブジェクトの前記スキャン領域における存在を識別するように構成されたプロセッサと、を備えることを特徴とする画像形成デバイス。
9. 前記光センサは、前記スキャン領域を繰り返し見て、視認可能な連続したパターンを規定するように構成され、前記プロセッサは、前記基準パターンと実質的に同一のパターンから前記基準パターンとは実質的に異なるパターンへの前記視認可能なパターンの変化に気付き、このような変化に気付くと、視認可能な連続したパターンの記録を開始するように構成されることを特徴とする請求項８に記載の画像形成デバイス。
10. 前記プロセッサは、前記基準パターンとは実質的に異なるパターンから前記基準パターンと実質的に同一のパターンへの前記視認可能なパターンの変化に気付き、このような変化に気付くと、視認可能な連続したパターンの記録を停止するようにさらに構成されることを特徴とする請求項９に記載の画像形成デバイス。

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