JP2006121622A - 画像処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 異なる読み取り濃度特性を有する２つの読み取り光学系において、一方の読み取り光学系の読み取り濃度特性に、もう一方の読み取り光学系の読み取り濃度特性を合わせることを経時的に行うことにより、デバイスの異なる読み取り光学系により読み取られたそれぞれの画像データに対し、読み取り光学系の精度に依存するような画像処理を有益に働かせることを可能とする画像処理装置を提供する。
【解決手段】 ２系統の読み取り光学系５、７を有し、原稿画像の両面にある画像を同時に読み取り、ディジタル的に処理された画像データを、それぞれ別々のシェーディング補正処理手段６、８と、それらの画像データの階調性を調整し合わせる調整手段９と、画像データを外部へ出力する外部出力手段３と、各手段系を制御する制御手段１と、前記制御手段１への動作指示を伝達する動作指示伝達手段２を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ディジタル複写機、ファクシミリ、スキャナ等の画像処理装置に関し、デバイスの異なる２つの読み取り光学系の読み取り濃度バランスの違いを、各読み取り光学系の読み取り濃度特性の差分を用いて画像データを補正することにより、デバイスの異なる読み取り光学系にて読み取った２つの画像データを、同じデバイスの読み取り光学系で読み取った画像データと同様に、画像データの濃度バランスを整合することを可能とした画像処理装置に関する。

光学系の読み取り装置を使って原稿から画像を読み取る場合、原稿を読み取る光学系の光が原稿の光透過率を上回る場合、読み取り原稿面の裏面の画像データも読み取ってしまい、読み取り画像データに裏面の画像データが写った画像になってしまう。
この裏写り効果を抑制するために、縮小光学系のＣＣＤイメージセンサと等倍光学系の密着センサにより、走査中の原稿両面の画像データを同時に読み取る手段と、原稿の光透過率を検出する手段を有した装置により、光学系の光が原稿の光透過率を上回る場合、裏面の読み取り画像データが表面の読み取り画像データにノイズとして混在してしまう裏写り効果を抑制することができるファクシミリ装置が提供されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−１８７２６８号公報

上記従来技術は、読み取り原稿画像データに、原稿裏面の画像データがノイズとして混入してしまう裏写り効果を、読み取り光学系を２つ有して、走査中の原稿両面の画像データを同時に読み取ることが可能な装置を形成することにより、読み取り原稿の画像データの裏写りノイズを検出して除去可能なことから、抑制することを可能としている。
走査中の原稿両面を同時に読み取るために、読み取り光学系を２つ有する画像処理装置の多くは、コストや読み取りユニットの占有サイズの関係から、読み取り光学系の一方は縮小光学系のＣＣＤを、もう一方には等倍光学系の密着センサを採用する場合が多い。
しかし、ＣＣＤと密着センサの読み取り特性にはかなりの隔たりがあり、前記従来技術のような、デバイスの異なる２つの読み取り光学系の画像データの相関を用いた画像処理を行うことは、余り有益には働かなかった。
ＣＣＤと密着センサとの読み取り特性は、ＭＴＦも違えば読み取り濃度特性も違い、同じ原稿を読み取った場合でも、読み取り画像に大きな違いが観られる。よって、ＣＣＤと密着センサとで読み取った画像データの相関を利用して行う画像処理を、有益に行うには、これら読み取り光学系の読み取り特性を一致させる必要がある。
またＭＴＦに関しては、それぞれの読み取り光学系のチューニングや、何れかの読み取り画像データに、ＭＴＦフィルタや平滑化フィルタなどの処理を施すことで、或る程度合わせることが可能であるが、読み取り濃度特性に関しては、それぞれの読み取り光学系の特性が、経時的に変化するために、一意に合わせることが難しい。
また、コンティニュアスや網点画像など、濃度再現方法が異なる部分が混在する原稿である場合、若干のＭＴＦのずれにより濃度差が顕著に現れるので、読み取り濃度特性の違いは可能な限り同一であることが必要である。
そこで、本発明の目的は、上述した実情を考慮して、異なる読み取り濃度特性を有する２つの読み取り光学系において、一方の読み取り光学系の読み取り濃度特性に、もう一方の読み取り光学系の読み取り濃度特性を合わせることを経時的に行うことにより、デバイスの異なる読み取り光学系により読み取られたそれぞれの画像データに対し、同じデバイスの読み取り光学系により読み取られた画像データ同様に、読み取り光学系の読み取り精度に依存するような画像処理を、有益に働かせることを可能とする画像処理装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、２系統の読み取り光学系と、原稿画像の両面にある画像を同時に読み取り、ディジタル的に処理する処理手段とを備えた画像処理装置において、前記２系統の読み取り光学系から入力された画像データを、それぞれ別々のシェーディング補正処理を行うシェーディング補正処理手段と、前記各シェーディング補正処理手段により処理された画像データの階調性を整合する調整手段と、画像データを外部へ出力する外部出力手段と、各手段系を制御する制御手段と、前記制御手段への動作指示を伝達する動作指示伝達手段と、を備えることを特徴とする。
また、請求項２に記載の発明は、前記２系統の読み取り手段によって読み取られた画像データの濃度バランスを整合する調整手段が、異なる読み取り濃度特性を有する２つの読み取り手段により読み取った画像データの濃度バランスの違いを、２つの画像データの中心的な読み取り濃度特性に、それぞれの画像データを調整することにより、整合する請求項１の画像処理装置を特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、前記２系統の読み取り手段によって読み取られた画像データの濃度バランスを整合する調整手段が、異なる読み取り濃度特性を有する２つの読み取り手段で読み取った画像データの濃度バランスの違いを、予め設定してある任意の濃度特性にそれぞれの画像データを調整することにより、整合する請求項１の画像処理装置を特徴とする。

本発明によれば、一方の読み取り光学系の読み取り濃度特性を、もう一方の読み取り光学系の読み取り濃度特性に合わせることを経時的に行うので、異なるデバイスの読み取り光学系により読み取られたそれぞれの画像データの相関を利用して、読み取り光学系の読み取り精度に依存するような画像処理を、従来よりも、より有益に働かせることが可能である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本実施の形態の全体構成をモノクロスキャナ装置の構成として示す画像処理装置のブロック図である。
図１は、９個のブロック（ユニット）に分けて説明してある。全てのユニットはＣＰＵ１を中心とした１本のバスで接続されている。このバスをＣＰＵバス１０と呼ぶ。
この装置を使用する使用者は、操作部ユニット２から本画像処理装置に動作指示を行い、その指示をＣＰＵ１が判読し、他の８個のユニットに対してＣＰＵバス１０経由で指示を行い制御する。
他の８個のユニットは、それぞれ、外部接続部３、画像補正部４、第１読み取り部５、第１シェーディング補正部６、第２読み取り部７、第２シェーディング補正部８、画像濃度調整部９である。
図２は第１読み取り部を説明する概略図である。図３はランプが光を照射し、濃度基準板により反射した光を受光素子が受光する状態を示す概略図である。図４は原稿搬送路に原稿が搬送されている状態を示す概略図である。図５は原稿基準点を示す概略図である。図６は濃度基準板を示す概略図である。
図２ないし図６を参照して第１読み取り部５の構成を説明する。図２は第１読み取り部５を側部から捉えた図である。第１読み取り部５には、実際に画像データを読み取る受光素子１７が搭載されている走行体１５、原稿を読み取り位置１４上部で通過させる原稿搬送路１１、読み取り位置１４の脇に画像データの白レベルの基準および読み取り濃度特性の測定基準となる濃度基準板１２がある。
濃度基準板１２は、下部から観た図を描写している図６のように、濃度基準板１２の均一な白色濃度部分は、読み取り光学系（第１読み取り部５）のシェーディング補正をする白レベルの基準となる。また、白色濃度部分の右側には数種類の均一な中間濃度部分が、濃度が連続するように並んでいるが、読み取り光学系の読み取り濃度特性の測定基準となる。
走行体１５には、読み取り位置１４方向に光を照射するランプ１６と、その反射光を受光するＣＣＤなどの受光素子１７がある。読み取り位置１４のみ、原稿搬送路１１の下側から読み取れるように透明のガラスになっている。これをコンタクトガラス１３と呼ぶ。図２は第１読み取り部５がアイドル状態のときを示している。
アイドル状態時に、ＣＰＵ１から原稿１８を読み取る指示があると、図３のように、ランプ１６が光を照射し、濃度基準板１２により反射した光を受光素子１７が受光する。
光学信号がアナログの電気信号に変換され、Ａ／Ｄ変換が行われてディジタルの電気信号を生成する読み取り動作が行われる。読み取り動作が行われながら、受光素子１７を搭載した走行体１５が濃度基準板１２の下部を移動して、濃度基準板１２全体の濃度を読み取る。
濃度基準板１２の白色濃度部分の数ライン分を白基準データとして、ライン単位で第１読み取り部５とシェーディングデータバスで接続されている第１シェーディング補正部６に転送する。
また、濃度基準板１２の中間濃度部分の読み取りデータは、濃度毎にそれぞれ数ライン分を中間濃度データとして、ライン単位で第１読み取り部５と読み取り特性データバスで接続されている画像濃度調整部９に転送される。

次に、図４のように、走行体１５は読み取り位置１４の下部に静止し、走行体１５の上部を原稿１８が原稿搬送路１１を通って一定の速度で通過する。原稿１８が読み取り位置１４の上部を通過するさい、ランプ１６が光を照射し、原稿１８により反射した光から、濃度基準板１２の読み取りと同様に原稿画像を読み取る。
原稿１８の先端の角を原稿基準点とすると、図５にある主走査方向に１ラインずつ読み取られ、原稿１８が移動することにより副走査方向の原稿１８も読み取り、原稿全体を読み取る。このようにして読み取った原稿画像データを、ライン単位で第１読み取り部５と画像データバスで接続されている第１シェーディング補正部６に転送する。
第１シェーディング補正部６は、第１読み取り部５から転送された数ライン分の白基準データを、画素毎に平均化処理を行うことにより、主走査１ライン分の白レベル補正データを生成する。

図７はシェーディング補正データ生成を説明する図である。画像データが８ビットデータである場合、図７にあるように、任意の数Ｎライン分の白基準データを、主走査方向の画素毎に単純平均化処理を行い、シェーディング補正データを生成する。
こうして生成された１ライン分のシェーディング補正データを基に、画像データを１ライン毎に以下のようにシェーディング補正処理を行う。受光素子１７の先頭画素から、０，１，…，ｋ，…，ｎと番号を付け、処理を行う補正前の画像データをＸｋ、補正後の画像データをＸｋ’とし、その画素に対するシェーディング補正データをＳｋとする。
Ｘｋ’＝（Ｘｋ／Ｓｋ）×２５５（ｋ＝０，１，ｂ…，ｎ）・・・（１）
（但し Ｓｋ＝０の場合は、Ｘｋ’＝２５５とする）
の式に代入して画像データのシェーディング補正処理を行う。
そして補正処理を行った画像データを、画像データバスで接続されている画像濃度調整部９へ転送する。上記では、２つある読み取り光学系の一方の画像データのみを調整するので、調整した画像データのみに濃度調整によるひずみが生じ、濃度調整したことに起因する画質の違いが生じるかもしれない。
ただし、シェーディングデータの生成方法には様々な方法があり、ここで説明した方法は一例である。シェーディングデータの生成方法は、本発明の本質には関係なく、実施の形態の説明上記載した。

図８は第２読み取り部の構成を示す概略図である。図９は図８の第２読み取り部において原稿が搬送路を通って読み取り位置上を通過している状態を示す概略図である。図１０は図８の第２読み取り部の構成に使用する濃度基準ローラを示す概略図である。
第１読み取り部５と第２読み取り部７を、説明図では便宜上、別記しているが、実際には同様の搬送路上に存在して、原稿の両面を同時に読み取ることが多い。
先ず図８を参照して、第２読み取り部７の構成を説明する。この図は第２読み取り部７を側部から捉えた図である。第２読み取り部７には、実際に画像データを読み取る読み取り素子１９と、原稿１８を読み取り位置１４上を通過させる原稿搬送路１１、読み取り位置１４の下部に画像データの白レベルの基準および読み取り濃度特性の測定基準となる濃度基準ローラ２０がある。
濃度基準ローラ２０は、前述した第１読み取り部５の濃度基準板１２の端と端を接続して筒状にしたものである。それを展開した状態を描写しているが図１０である。濃度基準ローラ２０は、第１読み取り部５の濃度基準板１２と全く同様の働きをし、濃度基準ローラ２０の均一な白色濃度部分は、読み取り光学系（第２読み取り部７）のシェーディング補正をする白レベルの基準となる。
また、白色濃度部分の右側に数種類の均一な中間濃度部分は、読み取り光学系の読み取り濃度特性の測定基準となる。第２読み取り部７の読み取り素子１９は、第１読み取り部５とは異なり移動しないので、濃度基準ローラ２０が回転することにより全体を読み取る。
アイドル状態時に、ＣＰＵ１（図１）から原稿を読み取る指示があると、濃度基準ローラ２０が回転を始め、読み取り素子１９が濃度基準ローラ２０上の白色濃度部分および中間濃度部分を読み取る。
信号処理的には、第１読み取り部５と全く同様である。ただし、濃度基準ローラ２０の読み取りが終われば、濃度基準ローラ２０は白色濃度部分を上方に向けた位置で停止する。
濃度基準ローラ２０の白色濃度部分の数ラインを白基準データとして、ライン単位で第２読み取り部７とシェーディングデータバスで接続されている第２シェーディング補正部８に転送する。
また、基準濃度ローラ２０の中間濃度部分の読み取りデータは、濃度毎にそれぞれ数ラインを中間濃度データとして、ライン単位で第２読み取り部８と読み取り特性データバスで接続されている画像濃度調整部９（図１）に転送される。

次に、図９のように、読み取り位置１４上を原稿１８が原稿搬送路１１を通って一定の速度で通過する。そのさい、読み取り素子１９は原稿１８の画像データを読み取る。読み取った画像データは、第１読み取り部５と同様に、ライン単位で第２読み取り部７と画像データバスで接続されている第２シェーディング補正部８に転送される。
第２シェーディング補正部８は、第１シェーディング補正部６と全く同様の働きをする。第２読み取り部７からのシェーディングデータを使用して、画像データに対しシェーディング補正処理を行う。そして補正処理を行った画像データを、画像データバスで接続されている画像濃度調整部９へ転送する。
「読み取り部」から転送されてくる画像データおよび読み取り特性データは、第１読み取り部５と第２読み取り部７の両方共、それぞれに特性の差はあっても、反射率ではなく濃度リニアにレベルを持たせたデータであると規定する。
故に、濃度基準板１２もしくは濃度基準ローラ２０の同じ濃度レベルの中間濃度部分を読み取った値を比較すれば、読み取り濃度特性に違いがあるかどうかを判別することができる。
濃度基準板１２および濃度基準ローラ２０の同じ濃度レベルの中間濃度部分を読み取った値は、読み取り光学系（読み取り部）の読み取り特性が同じ場合、読み取り値は同じになる筈である。もしこの値に相違があれば、読み取り光学系の読み取り特性が違うということになる。
この場合、画像濃度調整部９は、第１読み取り部５から転送されてきた読み取り特性データと、第２読み取り部７から転送されてきた読み取り特性データとを比較して、先ず濃度変換テーブルを生成する。各中間濃度部分の読み取り特性データは、平均化した値を使用する。

図１１は画像濃度調整部を説明する第１の図である。ダイナミックレンジ８ビットである場合を、例に取って説明する。濃度基準板１２（図２）および濃度基準ローラ２０（図８）の中間濃度部分が８種類の濃度階調持っている場合を仮定する。第１読み取り部５と第２読み取り部７の読み取り値が、図１１（ａ）にある表のようであったとする。
第２読み取り部７で読み取った読み取り特性を、第１読み取り部５で読み取った読み取り特性に調整して合わせる場合、図１１（ｂ）にあるグラフのように、横軸の第２読み取り部７の読み取り値を、縦軸の第１読み取り部５の値に変換するような、０〜２５５の２５６階調の変換テーブルを生成する。
第２読み取り部７の読み取り値の間の値に対する変換テーブルは、隣り合う濃度の読み取り値が、第１読み取り部５からの値がＹ１とＹ２で、第２読み取り部７からの値がＸ１とＸ２である場合、第２読み取り部７の読み取り値をＸ、変換テーブルの値をＺと置くと、下記のような演算式で補間して変換テーブルを生成する。
Ｚ＝（（Ｙ２―Ｙ１）／（Ｘ２―Ｘ１））×（Ｘ―Ｘ１）＋Ｙ１
（Ｘ１＜＝Ｘ＜Ｘ２、Ｙ１＜＝Ｚ＜Ｙ２）
このようにして、第２読み取り部７の隣り合う中間濃度部分の読み値間の変換テーブルを生成する。第２読み取り部７の最も小さい読み値よりも小さい数に関しては０、最も大きい読み値よりも大きい数に関しては２５５との間で補間して、変換テーブルを生成する。また、生成した値が小数点以下の端数になった場合は、切り上げ切り下げなど方法を決め、統一した方法で整数に直す。
また、第１読み取り部５で読み取った読み取り特性を、第２読み取り部７で読み取った読み取り特性に調整する場合は、第１読み取り部５の値を第２読み取り部７に合わせるような変換テーブルを生成し、第１読み取り部５の画像データを変換する。
この変換テーブルを使って、画像濃度調整部９では第２読み取り部７からの画像データを変換する。第１読み取り部５からの画像データに関しては、変換を行わない。
そして、第１読み取り部５からの画像データと、第２読み取り部７からの画像データを変換した画像データを、画像データバスで接続されている画像補整部４（図１）に順にインターリーフ形式で転送する。
画像補正部４は、画像濃度調整部９から転送されてくる画像データに対し、画像補正処理を行って、画像データバスで接続されている外部接続部３（図１）に、補正した画像データを転送する。
ここで行う画像補正とは、本発明ではとくに規定しない。一般的には、フィルタ処理と呼ばれる画像データのＭＴＦの補正や、γ変換と呼ばれる画像データの濃度補正が行われる。
外部接続部３は、画像補正部４により補正した原稿画像データを受け、その画像データを、本画像処理装置の外部に接続される画像記憶装置や画像出力装置などに転送する。

図１２は画像濃度調整部を説明する第２の図である。図１の画像処理装置の画像濃度調整部の他の実施の形態について説明する。濃度基準板１２（図２）および濃度基準ローラ２０（図８）の中間濃度部分が８種類の濃度階調を持っている場合を仮定する。
第１読み取り部５と第２読み取り部７の読み取り値が、図１２（ａ）にある表のようであったとする。これらの読み取り値をそれぞれ平均して、中間濃度部分の読み取り値の平均値を生成する。
図１２（ｂ）にあるグラフのように、横軸に第１読み取り部５の読み取り値を、縦軸に読み取り値の平均の値に変換するような、０〜２５５の２５６階調の変換テーブルを生成する。
具体的な方法は、前述した画像処理装置で生成した変換テーブルの生成方法と同様の補間を行い、読み取り値間の値に対しても変換テーブルを生成する。第２読み取り部５に関しても、同様に変換テーブルを生成する。
このようにして生成した第１読み取り部５と第２読み取り部７の変換テーブルを使用して、第１読み取り部５と第２読み取り部７からの画像データのそれぞれを変換する。
そして、第１読み取り部５からの画像データと、第２読み取り部７の画像データを変換したデータを、画像データバスで接続されている画像補整部４に順にインターリーフ形式で転送する。
異なる読み取り濃度特性を有する２つの読み取り光学系において、一方の読み取り光学系（第１読み取り部５）の読み取り濃度特性と、もう一方の読み取り光学系（第２読み取り部７）の読み取り濃度特性を、それぞれの中心的な濃度特性に調整することにより、濃度調整したことに起因する画質の違いが生じない。

図１３は画像濃度調整部を説明する第３の図である。ここでは、本発明による画像処理装置の画像濃度調整部のさらに他の実施の形態を説明する。濃度基準板１２（図２）および濃度基準ローラ２０（図８）の中間濃度部分が８種類の濃度階調を持っている場合を仮定する。
第１読み取り部５と第２読み取り部７の読み取り値が、図１３（ａ）にある表のようであったとする。そして、中間濃度部分の濃度に対して、変更したい濃度特性値を決定したとする。ただし、中間濃度部分の読み取り値の大小関係と、変更したい濃度特性値の大小関係は、変わらないように任意の濃度特性値を設定する。
図１３（ｂ）にあるグラフのように、横軸に第１読み取り部５の読み取り値を、縦軸に任意の濃度特性値に変換するような、０〜２５５の２５６階調の変換テーブルを生成する。
具体的な方法は、前述した画像処理装置で生成した変換テーブルの生成方法と同様の補間を行い、読み取り値間の値に対しても変換テーブルを生成する。第２読み取り部７に関しても、同様に変換テーブルを生成する。
このようにして生成した第１読み取り部５と第２読み取り部７の変換テーブルを使用して、第１読み取り部５と第２読み取り部７からの画像データのそれぞれを変換する。
そして、第１読み取り部５からの画像データと、第２読み取り部７からの画像データを変換したデータを、画像データバスで接続されている画像補整部４に順にインターリーフ形式で転送する。
異なる読み取り濃度特性を有する２つの読み取り光学系（第１読み取り部５および第２読み取り部７）において、一方の読み取り光学系の読み取り濃度特性と、もう一方の読み取り光学系の読み取り濃度特性を、予め設定してある任意の濃度特性にそれぞれの画像データを調整する。
これによって、デバイスの異なる読み取り光学系の読み取り濃度特性を合わせることを経時的に行うだけでなく、予め設定してある任意の濃度特性にそれぞれの画像データを調整することが可能な画像処理装置を提供することができる。
２つある読み取り光学系の読み取り濃度特性を合わせるために、両方の画像データの濃度を合わせるが、そのさいの基準とする濃度特性を、任意の濃度特性に設定可能とすることにより、読み取り光学系の特性を、画像処理装置の設計上有利な特性に変更することも可能である。

本実施の形態の全体構成をモノクロスキャナ装置の構成として示す画像処理装置のブロック図である。 第１読み取り部を説明する概略図である。 ランプが光を照射し、濃度基準板により反射した光を受光素子が受光する状態を示す概略図である。 原稿搬送路に原稿が搬送されている状態を示す概略図である。 原稿基準点を示す概略図である。 濃度基準板を示す概略図である。 シェーディング補正データ生成を説明する図である。 第２読み取り部の構成を示す概略図である。 図８の第２読み取り部において原稿が搬送路を通って読み取り位置上を通過している状態を示す概略図である。 図８の第２読み取り部の構成に使用する濃度基準ローラを示す概略図である。 画像濃度調整部を説明する第１の図である。 画像濃度調整部を説明する第２の図である。 画像濃度調整部を説明する第３の図である。

符号の説明

１ 制御手段（ＣＰＵ）
２ 動作指示伝達手段（操作部）
３ 外部出力手段（外部接続部）
５ 読み取り光学系（第１読み取り部）
６ シェーディング補正処理手段（シェーディング補正部）
７ 読み取り光学系（第２読み取り部）
８ シェーディング補正処理手段（シェーディング補正部）
９ 調整手段（画像濃度調整部）

Claims (3)

1. ２系統の読み取り光学系と、原稿画像の両面にある画像を同時に読み取り、ディジタル的に処理する処理手段とを備えた画像処理装置において、前記２系統の読み取り光学系から入力された画像データを、それぞれ別々のシェーディング補正処理を行うシェーディング補正処理手段と、前記各シェーディング補正処理手段により処理された画像データの階調性を整合する調整手段と、画像データを外部へ出力する外部出力手段と、各手段系を制御する制御手段と、前記制御手段への動作指示を伝達する動作指示伝達手段と、を備えることを特徴とする画像処理装置。
2. 前記２系統の読み取り手段によって読み取られた画像データの濃度バランスを整合する調整手段が、異なる読み取り濃度特性を有する２つの読み取り手段により読み取った画像データの濃度バランスの違いを、２つの画像データの中心的な読み取り濃度特性に、それぞれの画像データを調整することにより、整合することを特徴とする請求項１の画像処理装置。
3. 前記２系統の読み取り手段によって読み取られた画像データの濃度バランスを整合する調整手段が、異なる読み取り濃度特性を有する２つの読み取り手段で読み取った画像データの濃度バランスの違いを、予め設定してある任意の濃度特性にそれぞれの画像データを調整することにより、整合することを特徴とする請求項１の画像処理装置。

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