JP2012143464A - ホワイトバランス調整システムおよび内視鏡プロセッサ - Google Patents

Abstract

【課題】適切なホワイトバランス調整係数を算出する。
【解決手段】内視鏡プロセッサ２０はメモリ２３および演算回路２７を有する。第１のホワイトバランス初期化処理の実行時に演算回路２７はメモリ２３から画像信号を読出す。演算回路２７は画像信号に基づいて輝度範囲および色差範囲を決定する。メモリ２３は輝度範囲および色差範囲を記憶する。第２のホワイトバランス初期化処理の実行時に演算回路２７はメモリ２３から画像信号、輝度範囲、および色差範囲を読出す。演算回路２７は画像信号に基づく輝度および色差が輝度範囲および色差範囲に含まれるか否かを判別する。輝度および色差がそれぞれ輝度範囲および色差範囲内に含まれるときに、演算回路２７はＲ、Ｂゲインを算出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子内視鏡により撮像された画像のホワイトバランス調整処理に用いるホワイトバランス調整係数を適切に算出させるホワイトバランス調整システムに関する。

光が照射されない体内を観察するために、電子内視鏡を有する内視鏡ユニットが用いられている。内視鏡ユニットでは、挿入管が体内に挿入され、照明された体内の生体組織などが撮像され、撮像された被写体像がモニタで観察可能である。

被写体像はカラー撮像素子によって撮像され、電気信号である画像信号が生成される。カラー撮像素子では受光する光の帯域によって受光感度が異なるため、被写体の実際の色と異なる色で被写体がモニタに表示される。モニタに表示される被写体の色を実際の被写体の色に近付けるために、ホワイトバランス調整処理が画像信号に対して施すことが知られている（特許文献１参照）。

ホワイトバランス調整処理は、予め算出されたホワイトバランス調整係数をＲ信号成分およびＢ信号成分などの特定の色信号成分に対して乗じることにより実行される。適切なホワイトバランス調整処理を実行するためには、適切なホワイトバランス調整係数を算出することが必要である。

白色の被写体の撮像により生成された画像信号に相当する画像が白色となるように、ホワイトバランス調整係数が算出される。それゆえ、適切なホワイトバランス調整係数を算出するためには、適切な白色の被写体を撮像する必要がある。

適切な白色の被写体の撮像のために、専用のホワイトバランス調整筒が用いられている。ホワイトバランス調整筒は挿入管の先端に装着可能で、内面が白色に色付けられている。このようなホワイトバランス調整筒を装着した状態で、白色に色づけられたキャップ内面を撮影することにより適切なホワイトバランス調整係数を算出することが可能である。

しかし、白色の紙やガーゼなどの白色の被写体が専用の調整キャップの代わりに用いられることがある。しかし、紙やガーゼなどはホワイトバランス調整係数の算出に適した色温度と異なることや、全面が白色でないことが一般的である。このような代用の被写体の撮像により得られた画像信号では適切なホワイトバランス調整係数の算出が困難であった。

特開２００５−０２７８７２号公報

したがって、本発明では、専用のホワイトバランス調整筒を用いるときにホワイトバランス調整係数の算出を行うホワイトバランス調整システムの提供を目的とする。

本発明のホワイトバランス調整システムは、電子内視鏡に設けられる撮像素子が生成する画像信号に相当する画像のホワイトバランスの調整に用いるホワイトバランス調整係数を算出するホワイトバランス調整システムであって、ホワイトバランス調整係数の初期算出を実行するか否かを判別する第１判別部と、ホワイトバランス調整係数の初期算出時に撮像素子から受信する画像信号に基づく初期信号を格納するメモリと、ホワイトバランス調整係数の検査算出を実行する操作を検知する検査スイッチと、検査スイッチにより検査算出を実行する操作入力が検知されたときに撮像素子から受信する画像信号である検査画像信号と初期信号とに基づいてホワイトバランス調整係数の検査算出を実行するか否かを判別する第２判別部と、第２判別部が検査算出を実行すると判別するときにホワイトバランス調整係数の検査算出を実行する算出部とを備えることを特徴としている。

なお、第２判別部は、初期画像信号を構成する各画素に対応する輝度信号成分および色差信号成分それぞれに基づいて輝度範囲および色差範囲を初期信号に相当する範囲として定め、検査画像信号を構成する各画素に対応する輝度信号成分および色差信号成分それぞれが輝度範囲および色差範囲に含まれるときに検査算出を実行すると判別することが好ましい。

または、画像の特定の波長毎の画像信号成分である分光画像信号を取得する取得部を備え、第２判別部は検査画像信号として取得される分光画像信号である検査分光信号と初期信号として取得される分光画像信号である初期分光信号とを比較することにより判別値を算出し、判別値が所定の許容範囲に含まれるときに検査算出を実行すると判別することが好ましい。

さらに、判別値は同じ前記特定の波長同士で初期分光信号と検査分光信号との差分の絶対値を算出し複数の特定の波長に対して算出される差分の絶対値を合計することにより算出され、第２判別部は判別値が分光閾値未満であるときに判別値が所定の許容範囲内であると判別することが好ましい。

または、特定の波長は演色評価数の算出に用いる試験色の波長と同じであり、判別値は初期分光信号生成時にライトガイドから被写体に照射される照明光を演色評価数の基準光とし検査分光信号生成時にライトガイドから被写体に照射される照明光を演色評価数の試料光として算出される演色評価数であり、第２判別部は判別値が評価数閾値を超える場合に判別値が所定の許容範囲内であると判別することが好ましい。

さらに、判別値は試験色毎に算出され、算出される複数の判別値のすべてが評価数閾値を超える場合に判別値が所定の許容範囲内であると判別されることが好ましい。

また、電子内視鏡との接続時に電子内視鏡の識別情報を電子内視鏡から取得して格納する識別メモリを備え、第１判別部は電子内視鏡から取得した識別情報が識別メモリに格納された識別情報と不一致である場合にホワイトバランス調整係数の第１次算出を実行すると判別することが好ましい。

または、ホワイトバランス調整係数の初期算出を実行する初期化スイッチを備え、第１判別部は初期化スイッチにより初期算出を実行する操作入力が検知されるときにホワイトバランス調整係数の初期算出を実行すると判別することが好ましい。

また、判別値が所定の許容範囲外である場合に、警告を発する警告部を備えることが好ましい。

本発明の内視鏡プロセッサは、電子内視鏡に設けられる撮像素子が生成する画像信号を受信する受信部と、画像信号に相当する画像のホワイトバランスの調整に用いるホワイトバランス調整係数の初期算出を実行するか否かを判別する第１判別部と、ホワイトバランス調整係数の初期算出時に撮像素子から受信する画像信号を初期画像信号として格納するメモリと、ホワイトバランス調整係数の検査算出を実行する操作を検知する検査スイッチと、検査スイッチにより検査算出を実行する操作入力が検知されたときに撮像素子から受信する画像信号である検査画像信号と初期画像信号とに基づいてホワイトバランス調整係数の検査算出を実行するか否かを判別する第２判別部と、第２判別部が検査算出を実行すると判別するときにホワイトバランス調整係数の検査算出を実行する算出部とを備えることを特徴としている。

本発明によれば、専用のホワイトバランス調整具を用いてホワイトバランス調整係数の初期算出を行えば、専用のホワイトバランス調整部を用いたときにホワイトバランス調整係数の検査算出を行うことが可能である。したがって、検査算出時に専用のホワイトバランス調整具を用いていない場合に算出を停止することが可能である。

本発明の第１の実施形態を適用したホワイトバランス調整システムを有する内視鏡プロセッサを含む内視鏡ユニットの内部構成を概略的に示すブロック図である。 第１の実施形態において、システムコントローラおよび演算回路により実行される第１のホワイトバランス初期化処理を示すフローチャートである。 第１の実施形態において、システムコントローラおよび演算回路により実行される第２のホワイトバランス初期化処理を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態を適用したホワイトバランス調整システムを有する内視鏡プロセッサを含む内視鏡ユニットの内部構成を概略的に示すブロック図である。 第２、第３の実施形態において、システムコントローラおよび演算回路により実行される第１のホワイトバランス初期化処理を示すフローチャートである。 第２の実施形態において、システムコントローラおよび演算回路により実行される第２のホワイトバランス初期化処理を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施形態を適用したホワイトバランス調整システムを有する内視鏡プロセッサを含む内視鏡ユニットの内部構成を概略的に示すブロック図である。 第３の実施形態において、システムコントローラおよび演算回路により実行される第２のホワイトバランス初期化処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態を適用したホワイトバランス調整システムを有する内視鏡プロセッサによって構成される内視鏡ユニットの内部構成を概略的に示すブロック図である。

内視鏡ユニット１０は、内視鏡プロセッサ２０、電子内視鏡３０、およびモニタ１１によって構成される。内視鏡プロセッサ２０は、電子内視鏡３０、およびモニタ１１に接続される。

内視鏡プロセッサ２０から被写体を照明するための照明光が電子内視鏡３０に供給される。照明光を照射された被写体が電子内視鏡３０により撮像される。電子内視鏡３０の撮像により生成する画像信号が内視鏡プロセッサ２０に送られる。

内視鏡プロセッサ２０では、電子内視鏡３０から得られた画像信号に対して所定の信号処理が施される。所定の信号処理を施した画像信号はモニタ１１に送信され、送信された画像信号に相当する画像がモニタ１１に表示される。

次に、電子内視鏡３０の構成について説明する。電子内視鏡３０には、ライトガイド３１および撮像素子３２などが設けられる。

ライトガイド３１は、内視鏡プロセッサ２０と接続されるコネクタ３３から挿入管３４の先端まで延設される。内視鏡プロセッサ２０から供給される照明光がライトガイド３１の入射端に入射される。入射端に入射した照明光は出射端まで伝達される。出射端に伝達された照明光が、挿入管３４の先端方向の被写体に照射される。

照明光が照射された被写体の反射光による光学像が、挿入管３４の先端に設けられた撮像素子３２の受光面に到達する。撮像素子３２は、一定の周期、例えば、１／６０秒毎に１フレームの画像信号（カラー画像信号）を生成するように制御される。なお、撮像素子３２の受光面にはＲＧＢカラーフィルタによって覆われており、画像信号はＲ信号成分、Ｇ信号成分、およびＢ信号成分によって構成される。

次に、内視鏡プロセッサ２０の構成について説明する。内視鏡プロセッサ２０には光源システム２１、第１、第２の映像信号処理回路２２ａ、２２ｂ、メモリ２３、システムコントローラ２４、タイミングコントローラ２５、入力部２６、および演算回路２７などが設けられる。

光源システム２１からは照明光が出射される。電子内視鏡３０を内視鏡プロセッサ２０に接続すると、光源システム２１はライトガイド３１と光学的に接続される。光源システム２１が出射する照明光はライトガイド３１の入射端に入射される。

電子内視鏡３０を内視鏡プロセッサ２０に接続すると、撮像素子３２は第１の映像信号処理回路２２ａに電気的に接続される。撮像素子が生成し送信した画像信号は第１の映像信号処理回路２２ａに受信される。

また、電子内視鏡３０を内視鏡プロセッサ２０に接続すると、電子内視鏡３０に設けられるＲＯＭ（図示せず）がシステムコントローラ２４に電気的に接続される。ＲＯＭに格納された電子内視鏡３０の識別情報などがシステムコントローラ２４に送信される。

第１の映像信号処理回路２２ａでは、ホワイトバランス調整処理や色補間処理などの所定の信号処理が施される。第１の映像信号処理回路２２ａはメモリ２３に接続される。所定の信号処理が施された画像信号はメモリ２３に格納される。なお、ホワイトバランス調整処理について、簡単に説明する。

前述のように、画像信号は、赤色光、緑色光、および青色光の受光量に応じたＲ画素信号成分、Ｇ画素信号成分、およびＢ画素信号成分によって構成される。ホワイトバランス調整処理では、Ｒ画素信号成分およびＢ画素信号成分にそれぞれ、ＲゲインおよびＢゲインがホワイトバランス調整係数として乗じられる。

後述するように、ＲゲインおよびＢゲインはホワイトバランス初期化時に算出される。算出されたＲゲインおよびＢゲインはメモリ２３に格納される。被写体の観察時に、ＲゲインおよびＢゲインは第１の映像信号処理回路２２ａに伝達され、ホワイトバランス調整処理に用いられる。

メモリ２３は第２の映像信号処理回路２２ｂおよび演算回路２７に接続される。通常の画像観察時には、メモリ２３に格納された画像信号は第２の映像信号処理回路２２ｂに送信される。後述するホワイトバランス調整係数の初期化時には、メモリ２３に格納された画像信号は演算回路２７に送信される。

第２の映像信号処理回路２２ｂでは、受信した画像信号に対して、所定の信号処理が施される。所定の信号処理が施された画像信号が、映像信号としてモニタ１１に送信される。前述のように、１／６０秒毎に画像信号は生成され、モニタ１１に送信される。モニタ１１に表示する画像を１／６０秒毎に切替えることにより、モニタ１１にはリアルタイムの動画像が表示される。

後述するように、演算回路２７では画素毎のＲＧＢ信号成分によって構成される画像信号から、画素毎の輝度信号成分および色差信号成分が生成される。また、演算回路２７では、ホワイトバランス調整係数の算出の可否の判別およびホワイトバランス調整係数の算出が行われる。ホワイトバランス調整係数が算出された場合、メモリ２３に格納される。

第１、第２の映像信号処理回路２２ａ、２２ｂ、およびメモリ２３は、バス２８を介してシステムコントローラ２４およびタイミングコントローラ２５に接続される。システムコントローラ２４により、第１、第２の映像信号処理回路２２ａ、２２ｂ、およびメモリ２３の動作が制御される。また、タイミングコントローラ２５により、第１、第２の映像信号処理回路２２ａ、２２ｂ、およびメモリ２３の動作の時期が制御される。

また、バス２８は入力部２６にも接続される。入力部２６には使用者による様々な入力操作が可能で、入力操作に応じてシステムコントローラ２４は各部位を制御する。

次に、ホワイトバランス調整係数の初期化時に実行されるホワイトバランス調整係数の算出について、以下に説明する。ホワイトバランス初期化は、接続される電子内視鏡３０が新規の電子内視鏡である場合およびホワイトバランス初期化の入力操作が入力部２６に行われたときに実行される。

前述のように、電子内視鏡３０と内視鏡プロセッサ２０とを接続すると、電子内視鏡３０の識別情報がシステムコントローラ２４に伝達される。システムコントローラ２４では、メモリ２３にすでに格納されている識別情報と、受信した識別情報が一致するか否かが判別される。なお、判別結果によらず、受信した識別情報はメモリ２３に格納される。

受信した識別情報と一致する識別情報がメモリ２３に格納されていない場合には、新規の電子内視鏡３０が接続されたと判別され、第１のホワイトバランス初期化が実行される。

第１のホワイトバランス初期化では、前述のようにメモリ２３から演算回路２７に画素毎のＲＧＢ信号成分が読出される。また、前述のように、演算回路２７では、ＲＧＢ信号成分に基づいて画素毎の輝度信号成分Ｙ（初期信号）および色差信号成分Ｃｒ、Ｃｂ（初期信号）が生成される。

生成された輝度信号成分Ｙおよび色差信号成分Ｃｒ、Ｃｂそれぞれの最小値および最大値が検出される。輝度信号成分Ｙの最小値から最大値の範囲が輝度範囲に定められる。また、色差信号成分Ｃｒ、Ｃｂそれぞれの最小値から最大値の範囲が色差範囲として別々に定められる。輝度範囲および色差範囲はメモリ２３に格納される。

また、演算回路２７では、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号成分の信号強度の平均値が算出される。Ｇ信号成分の平均値をＲ信号成分の平均値で除すことにより、Ｒゲインが算出される。同様に、Ｇ信号成分の平均値をＢ信号成分の平均値で除すことにより、Ｂゲインが算出される（初期算出）。算出されたＲ、Ｂゲインがメモリ２３に格納される。

輝度範囲および色差範囲と、Ｒ、Ｂゲインとのメモリ２３への格納を終了すると、第１のホワイトバランス初期化を終了する。

入力部２６にホワイトバランス初期化の入力操作が行われると、第２のホワイトバランス初期化が実行される。

第２のホワイトバランス初期化においても、第１のホワイトバランス初期化と同様に、メモリ２３から演算回路２７に画素毎のＲＧＢ信号成分が読出される。また、演算回路２７ではＲＧＢ信号成分に基づいて画素毎の輝度信号成分Ｙ１および色差信号成分Ｃｒ１、Ｃｂ１が検査画像信号として生成される。

第１のホワイトバランス初期化と異なり、検査画像信号が生成されると、メモリ２３から演算回路２７に輝度範囲および色差範囲が読出される。演算回路２７では、画素毎に検査画像信号の輝度信号成分および色差信号成分それぞれが輝度範囲および色差範囲に含まれるか否かが判別される。

１画素においてでも、検査画像信号の輝度信号成分および色差信号成分それぞれが輝度範囲外および色差範囲外であるときには、演算回路２７はＲ、Ｂゲインの算出を行うこと無く、第２のホワイトバランス初期化を終了する。

Ｒ、Ｂゲインの算出をせずにホワイトバランス初期化を終了した場合には、演算回路２７から第２の映像信号処理回路２２ｂに初期化中止が伝達される。第２の映像信号処理回路２２ｂでは、警告メッセージに相当する画像信号が内視鏡プロセッサ２０のＲＯＭ（図示せず）から読出される。第２の映像信号処理回路２２ｂから警告メッセージの画像信号がモニタ１１に送信されることにより、モニタ１１には“正規のホワイトバランス調整具を使用して下さい。”などの警告メッセージが表示される。

なお、検査画像信号の全画素における輝度信号成分および色差信号成分それぞれが輝度範囲および色差範囲に含まれるときには、第１のホワイトバランス初期化と同様に、Ｒ、Ｂゲインが算出される。

新たに算出したＲ、Ｂゲインによってメモリ２３にすでに格納されているＲ、Ｂゲインが更新される。したがって、以後のホワイトバランス調整においては新たに算出されたＲ、Ｂゲインが用いられる。メモリ２３に格納されるＲ、Ｂゲインを更新すると、第２のホワイトバランス初期化を終了する。

次に、システムコントローラ２４および演算回路２７において実行される第１のホワイトバランス初期化処理について図２のフローチャートを用いて説明する。第１のホワイトバランス調整処理は、電子内視鏡３０を内視鏡プロセッサ２０に接続した状態で、内視鏡プロセッサ２０の電源をＯＮにするときに開始する。

ステップＳ１００では、システムコントローラ２４は電子内視鏡３０のＲＯＭから電子内視鏡３０の識別情報を受信する。識別情報を読出すと、ステップＳ１０１に進む。

ステップＳ１０１では、システムコントローラ２４はＲＯＭに格納されたすべての識別情報を読出し、ステップＳ１００で受信した識別情報と一致する識別情報があるか否かを判別することにより、電子内視鏡３０が新規に接続された電子内視鏡３０であるか否かを判別する。

ステップＳ１００で受信した識別情報に一致する識別情報がＲＯＭに格納されていない場合、すなわち新規な電子内視鏡３０である場合には、ステップＳ１０２に進む。一方、ステップＳ１００で受信した識別情報と一致する識別情報がＲＯＭに格納されていた場合、すなわち新規な電子内視鏡３０で無い場合には、ステップＳ１０２〜ステップＳ１０６をスキップして、ステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０２では、システムコントローラ２４は、１／６０秒毎に１フィールドの画像信号を生成開始させる。また、生成された画像信号に所定の信号処理を施して、モニタ１１に送信させ、モニタ１１にリアルタイム動画像を表示させる。画像信号の生成開始後、ステップＳ１０３に進む。

ステップＳ１０３では、システムコントローラ２４は測定用の撮影実行の入力があるか否かを判別する。撮影実行入力が検出されない場合にはステップＳ１０３に戻り、以後、撮影実行入力が検出されるまで待機状態となる。撮影実行入力が検出された場合には、ステップＳ１０４に進む。

ステップＳ１０４では、演算回路２７は測定用の撮影実行により生成された画像信号のＲＧＢ信号成分に基づいて、全画素の輝度信号成分および色差信号成分を生成する。輝度信号成分および色差信号成分の生成後、ステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０５では、演算回路２７はステップＳ１０４において生成した輝度信号成分および色差信号成分に基づいて、輝度範囲および色差範囲を決定する。前述のように、ステップＳ１０４で算出された輝度信号成分の最小値から最大値までが輝度範囲に定められ、ステップＳ１０４で算出された色差信号成分の最小値から最大値までが色差範囲に定められる。輝度範囲および色差範囲をメモリ２３へ格納後、ステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０６では、演算回路２７は測定用の撮影実行により生成された画像信号に基づいてＲ、Ｂゲインを算出する。算出したＲ、Ｂゲインをメモリ２３に格納する。メモリ２３への格納後、ステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０７では、システムコントローラ２４はステップＳ１００で受信した識別情報をメモリ２３に格納する。メモリ２３への識別情報の格納後、第１のホワイトバランス初期化処理を終了する。

次に、システムコントローラ２４および演算回路２７において実行される第２のホワイトバランス初期化処理について図３のフローチャートを用いて説明する。第２のホワイトバランス調整処理は、ホワイトバランス初期化の入力操作が入力部２６に行われたときに開始する。

ステップＳ２００では、システムコントローラ２４は、１／６０秒毎に１フィールドの画像信号を生成開始させる。また、生成された画像信号に所定の信号処理を施して、モニタ１１に送信させ、モニタ１１にリアルタイム動画像を表示させる。画像信号の生成開始後、ステップＳ２０１に進む。

ステップＳ２０１では、システムコントローラ２４は測定用の撮影実行の入力があるか否かを判別する。撮影実行入力が検出されない場合にはステップＳ２０１に戻り、以後、撮影実行入力が検出されるまで待機状態となる。撮影実行入力が検出された場合には、ステップＳ２０２に進む。

ステップＳ２０２では、演算回路２７は測定用の撮影実行により生成された画像信号のＲＧＢ信号成分に基づいて、全画素の輝度信号成分および色差信号成分を生成する。輝度信号成分および色差信号成分の生成後、ステップＳ２０３に進む。

ステップＳ２０３では、演算回路２７はステップＳ１０５においてメモリ２３に格納された輝度範囲を読出す。さらに、演算回路２７は全画素の輝度信号成分に相当する輝度値が輝度範囲内であるか否かを判別する。全画素の輝度値が輝度範囲内である場合には、ステップＳ２０４に進む。一画素でも輝度値が輝度範囲外にある場合には、ステップＳ２０５に進む。

ステップＳ２０４では、演算回路２７はステップＳ１０５においてメモリ２３に格納された色差範囲を読出す。さらに、演算回路２７は全画素の色差信号成分に相当する色差が色差範囲内であるか否かを判別する。一画素でも色差が色差範囲外にある場合には、ステップＳ２０５に進む。全画素の色差が色差範囲内である場合には、ステップＳ２０６に進む。

ステップＳ２０５では、演算回路２７は第２の映像信号処理回路２２ｂに初期化中止を伝達し、警告メッセージの画像信号をモニタ１１に送信させる。警告メッセージの表示後、第２のホワイトバランス初期化処理を終了する。

一方、ステップＳ２０６では、演算回路２７は測定用の撮影実行により生成された画像信号に基づいてＲ、Ｂゲインを算出する。算出したＲ、Ｂゲインによって、メモリ２３に格納されているＲ、Ｂゲインを更新する。Ｒ、Ｂゲインの更新後、第２のホワイトバランス初期化処理を終了する。

以上のように、第１の実施形態のホワイトバランス調整システムによれば、専用のホワイトバランス調整具を用いて第１のホワイトバランス初期化処理を実行することにより、以後に使用者がホワイトバランス調整具以外の物を用いてホワイトバランス調整係数を算出することを防ぐことが可能である。

専用のホワイトバランス調整具は撮影される面が一様な白色に色付けられるが、紙やガーゼなどの一般的な白色の物品は撮影される部位全体が一様な白であることは少ない。それゆえ、紙やガーゼの一部の部位の輝度や色差は白色の輝度や色差と異なることが一般的である。

本実施形態では、第１のホワイトバランス初期設定において理想的な白色の輝度および色差の範囲が輝度範囲および色差範囲として検知される。以後の第２のホワイトバランス初期設定において撮影した画像の輝度および色差が輝度範囲および色差範囲から外れる場合に紙やガーゼなどが用いられていると推定され、ホワイトバランス調整係数の算出が停止される。それゆえ、紙やガーゼなどを用いてホワイトバランス調整係数を算出することが防がれる。

次に、本発明の第２の実施形態を適用したホワイトバランス調整システムについて説明する。第２の実施形態のホワイトバランス調整システムは、分光画像信号が用いられる点において第１の実施形態と異なる。以下、第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。なお、第１の実施形態と同じ機能を有する部位には、同じ符号を付す。

第２の実施形態では、図４に示すように、分光内視鏡３００が用いられる。分光内視鏡３００に設けられる撮像素子３２０によって、第１〜第ｎの波長λ１〜λｎの光成分に応じた第１〜第ｎの波長の分光画像信号φｉｍ（λ１）〜φｉｍ（λｎ）が生成される。第１の実施形態と同様に、撮像素子が生成し送信した分光画像信号は第１の映像信号処理回路２２０ａに受信される。

第１の映像信号処理回路２２０ａでは、ホワイトバランス調整処理などの所定の信号処理が施される。第１の映像信号処理回路２２０ａはメモリ２３０に接続される。所定の信号処理が施された分光画像信号はメモリ２３０に格納される。

メモリ２３０は第２の映像信号処理回路２２０ｂおよび演算回路２７０に接続される。通常の画像観察時には、メモリ２３０に格納された分光画像信号は第２の映像信号処理回路２２０ｂに送信される。後述する第１、第２のホワイトバランス初期化時には、メモリ２３０に格納された分光画像信号は演算回路２７０に送信される。

第２の映像信号処理回路２２０ｂでは、受信した分光画像信号に対して、所定の信号処理が施される。所定の信号処理が施された分光画像信号が、映像信号としてモニタ１１に送信される。前述のように、１／６０秒毎に分光画像信号は生成され、モニタ１１に送信される。モニタ１１に表示する画像を１／６０秒毎に切替えることにより、モニタ１１にはリアルタイムの動画像が表示される。

後述するように、演算回路２７０では、第１のホワイトバランス初期化時にメモリ２３０に格納された分光画像信号である初期分光信号と、第２のホワイトバランス初期化時にメモリ２３０に格納された分光画像信号である検査分光信号に基づいて、判別値Φｉｍが算出される。

また、演算回路２７０では判別値Φｉｍに基づいてホワイトバランス調整係数の算出の可否が判別される。また演算回路２７０ではホワイトバランス調整係数の算出が行われる。第１の実施形態と同様に、ホワイトバランス調整係数が算出された場合、メモリ２３０に格納される。

第１の実施形態と同様に、ホワイトバランス初期化は、接続される分光内視鏡３００が新規の分光内視鏡である場合およびホワイトバランス初期化の入力操作が入力部２６に行われたときに実行される。

第１のホワイトバランス初期化では、初期分光信号がメモリ２３０に格納される。なお、通常観察時においても分光画像信号はメモリ２３０に一旦格納されるが、次のフレームまたはフィールドの分光画像信号によって常に更新される。一方で、初期分光信号は入力部２６への入力によりリセットされるまでメモリ２３に保持される。

また、第１のホワイトバランス初期化では、第１の実施形態と同様にメモリ２３０から演算回路２７０に各波長域にに相当する波長の分光画像信号φｉｍ０（λ１）〜φｉｍ０（λｎ）が読出される。各分光画像信号が等しくなるように、λ１ゲイン〜λｎゲインが算出される。算出した各波長によるゲインがメモリ２３０に格納される。メモリ２３０への格納を終了すると、第１のホワイトバランス初期化を終了する。

第１の実施形態と同様に、入力部２６にホワイトバランス初期化の入力操作が行われると、第２のホワイトバランス初期化が実行される。

第２の実施形態では、第２のホワイトバランス初期化の実行時に、メモリ２３０に格納された第１〜第ｎの波長の分光画像信号φｉｍ０（λ１）〜φｉｍ０（λｎ）が初期分光信号として、撮像素子３２により生成された最新のフレームの第１〜第ｎの波長の分光画像信号φｉｍ１（λ１）〜φｉｍ１（λｎ）が検査分光信号として演算回路２７０に読出される。演算回路２７０では、（１）式によって表される判別値Φｉｍが算出される。

演算回路２７０では、算出された判別値Φｉｍと閾値とが比較される。なお、閾値は内視鏡プロセッサ２００のＲＯＭ（図示せず）に格納され、必要に応じて演算回路２７０に読出される。演算回路２７０では、算出された判別値Φｉｍが閾値を超える場合には、λ１ゲイン〜λｎゲインの算出を行うこと無く、ホワイトバランス初期化が終了する。

第１の実施形態と同様に、λ１ゲイン〜λｎゲインの算出をせずにホワイトバランス初期化を終了した場合には、演算回路２７０から第２の映像信号処理回路２２ｂに初期化中止が伝達される。また、第１の実施形態と同様に、初期化中止が伝達されることにより、モニタ１１には“正規のホワイトバランス調整具を使用して下さい。”などの警告メッセージが表示される。

一方、算出された判別値Φｉｍが閾値以下である場合には、第１の実施形態と同様に、λ１ゲイン〜λｎゲインが算出される。第１の実施形態と同様に、算出されたλ１ゲイン〜λｎゲインによりメモリ２３０に格納されているλ１ゲイン〜λｎゲインが更新される。更新後、第２のホワイトバランス初期化が終了する。

次に、システムコントローラ２４および演算回路２７０において実行される第１のホワイトバランス初期化処理について図５のフローチャートを用いて説明する。第１のホワイトバランス調整処理は、分光内視鏡３００を内視鏡プロセッサ２００に接続した状態で、内視鏡プロセッサ２００の電源をＯＮにするときに開始する。

ステップＳ３００〜ステップＳ３０３では、第１の実施形態における第１のホワイトバランス初期化処理におけるステップＳ１００〜ステップＳ１０３と同じ処理を実行して、ステップＳ３０４に進む。なお、ステップＳ３０１において新規な分光内視鏡３００でないと判別した場合には、ステップＳ３０６に進む。

ステップＳ３０４では、システムコントローラ２４は撮影実行により生成された第１〜第ｎの波長の分光画像信号φｉｍ０（λ１）〜φｉｍ０（λｎ）を初期分光信号としてメモリ２３０に格納する。メモリ２３０への格納後、ステップＳ３０５に進む。

ステップＳ３０５では、演算回路２７０は測定用の撮影実行により生成された分光画像信号に基づいてλ１ゲイン〜λｎゲインを算出する。算出したλ１ゲイン〜λｎゲインをメモリ２３０に格納する。メモリ２３０への格納後、ステップＳ３０６に進む。

ステップＳ３０６では、システムコントローラ２４はステップＳ３００で受信した識別情報をメモリ２３０に格納する。メモリ２３０への識別情報の格納後、第１のホワイトバランス初期化処理を終了する。

次に、システムコントローラ２４および演算回路２７０において実行される第２のホワイトバランス初期化処理について図６のフローチャートを用いて説明する。第２のホワイトバランス調整処理は、ホワイトバランス初期化の入力操作が入力部２６に行われたときに開始する。

ステップＳ４００、ステップＳ４０１では、第１の実施形態における第２のホワイトバランス初期化処理におけるステップＳ２００、ステップＳ２０１と同じ処理を実行して、ステップＳ４０２に進む。

ステップＳ４０２では、演算回路２７０は撮影実行により生成されメモリ２３０に格納された第１〜第ｎの波長の分光画像信号φｉｍ１（λ１）〜φｉｍ１（λｎ）である検査分光信号と、初期分光信号φｉｍ０（λ１）〜φｉｍ０（λｎ）をメモリ２３０から読出す。分光画像信号の読出し後、ステップＳ４０３に進む。

ステップＳ４０３では、演算回路２７０はステップＳ４０２においてメモリ２３０から読出した初期分光信号および検査分光信号を用いて、判別値Φｉｍを算出する。判別値Φｉｍの算出後、ステップＳ４０４に進む。

ステップＳ４０４では、演算回路２７０はステップＳ４０３において算出した判別値Φｉｍが閾値を超えるか否かを判別する。判別値Φｉｍが閾値を超える場合には、ステップＳ４０５に進む。判別値Φｉｍが閾値以下である場合には、ステップＳ４０６に進む。

ステップＳ４０５では、演算回路２７０は第２の映像信号処理回路２２ｂに初期化中止を伝達し、警告メッセージの画像信号をモニタ１１に送信させる。警告メッセージの表示後、第２のホワイトバランス初期化処理を終了する。

一方、ステップＳ４０６では、演算回路２７０は測定用の撮影実行により生成された分光画像信号に基づいてλ１ゲイン〜λｎゲインを算出する。算出したλ１ゲイン〜λｎゲインによって、メモリ２３０に格納されているλ１ゲイン〜λｎゲインを更新する。λ１ゲイン〜λｎゲインの更新後、第２のホワイトバランス初期化処理を終了する。

以上のように、第２の実施形態のホワイトバランス調整システムによれば、専用のホワイトバランス調整具を用いて第１のホワイトバランス初期化処理を実行することにより、以後に使用者がホワイトバランス調整具以外の物を用いてホワイトバランス調整係数を算出することを防ぐことが可能である。

専用のホワイトバランス調整具の撮影面と、紙やガーゼなどの一般的に白色の物品との分光反射率は異なっていることが一般的である。そこで、本実施形態では、第１のホワイトバランス初期設定において理想的な白色の分光画像信号を記録し、以後の第２のホワイトバランス初期設定において撮影した分光画像信号が異なっている場合に紙やガーゼなどが用いられていると推定し、ホワイトバランス調整係数の算出が停止される。それゆえ、紙やガーゼなどを用いてホワイトバランス調整係数を算出することが防がれる。

次に、本発明の第３の実施形態を適用したホワイトバランス調整システムについて説明する。第３の実施形態のホワイトバランス調整システムは、分光画像信号が用いられる点において第１の実施形態と異なり、分光画像信号を用いた判別方法において第２の実施形態と異なる。以下、第１、第２の実施形態と異なる点を中心に説明する。なお、第１の実施形態と同じ機能を有する部位には、同じ符号を付す。

第３の実施形態では、第２の実施形態と同じく、分光内視鏡３００が用いられる（図７参照）。第２の実施形態と同様に、撮像素子３２０が生成し送信した分光画像信号は第１の映像信号処理回路２２０ａに受信される。

演算回路２７１以外の内視鏡プロセッサ２００の各部位の構成および機能は第２の実施形態と同じである。それゆえ、通常の観察時には、第１の映像信号処理回路２２０ａが受信した分光画像信号に、第１の信号処理回路２２０ａによる所定の信号処理の実施、メモリ２３０への格納、第２の映像信号処理回路２２０ｂによる所定の信号処理、モニタ１１への送信が実行される。

後述するように、演算回路２７１では、第１、第２のホワイトバランス初期化時にメモリ２３０に格納された分光画像信号である初期分光信号および検査分光信号に基づいて、演色評価数が算出される。

また、演算回路２７１では演色評価数に基づいてホワイトバランス調整係数の算出可否が判別される。また、演算回路２７１では、ホワイトバランス調整係数の算出が行われる。第１、第２の実施形態と同様に、算出されたホワイトバランス調整はメモリ２３０に格納される。

第１、第２の実施形態と同じく、ホワイトバランス初期化は、接続される分光内視鏡３００が新規の分光内視鏡である場合およびホワイトバランス初期化の入力操作が入力部２６に行われたときに実行される。

第２の実施形態と同じく、第１のホワイトバランス初期化では、メモリ２３０から演算回路２７１に各波長域に相当する波長の分光画像信号φｉｍ０（λ１）〜φiｍ０（λｎ）が読出される。各分光画像信号が等しくなるように、λ１ゲイン〜λｎゲインが算出される。算出した各波長によるゲインがメモリ２３０に格納される。メモリ２３０への格納を終了すると、第１のホワイトバランス初期化を終了する。

第１、第２の実施形態と同様に、入力部２６にホワイトバランス初期化の入力操作が行われると、第２のホワイトバランス初期化が実行される。

第３の実施形態では、第２のホワイトバランス初期化の実行時に、メモリ２３０に格納された初期分光信号と、撮像素子３２０により生成された最新のフレームの分光画像信号である検査分光信号の一部が演算回路２７１に読出される。

なお、読出される分光画像信号の波長は、ＪＩＳ Ｚ ８７２６またはＣＩＥ、１９７４によって定められた演色評価数の算出において用いられる１５色の試験色の波長である。

演算回路２７１では、試験Ｎｏ．１の試験色に対応する波長の初期分光信号φｉｍ０および検査分光信号φｉｍ１に基づいて、試験Ｎｏ．１の演色評価数Ｒ１が判別値として算出される。

演算回路２７１では、算出された試験Ｎｏ．１の演色評価数Ｒ１が閾値と比較される。なお、第３の実施形態において用いられる閾値もＲＯＭに格納され、必要に応じて演算回路２７１に読出される。

算出された試験Ｎｏ．１の演色評価数Ｒ１が閾値未満である場合には、λ１ゲイン〜λｎゲインの算出を行うこと無く、ホワイトバランス初期化が終了する。第１、第２の実施形態と同様に、λ１ゲイン〜λｎゲインの算出をせずにホワイトバランス初期化を終了した場合には、演算回路２７１から第２の映像信号処理回路２２ｂに初期化中止が伝達される。また、第１、第２の実施形態と同様に、初期化中止が伝達されることにより、モニタ１１には“正規のホワイトバランス調整具を使用して下さい。”などの警告メッセージが表示される。

算出された試験Ｎｏ．１の演色評価数Ｒ１が閾値以上である場合には、演算回路２７１では、試験Ｎｏ．２の演色評価数Ｒ２が算出され、閾値と比較される。以後、同様に演色評価数が閾値以上になるまで、試験Ｎｏ．３〜試験Ｎｏ．１５の演色評価数Ｒ３〜Ｒ１５の算出および閾値との比較が繰返される。

試験Ｎｏ．１５の演色評価数Ｒ１５が閾値以上である場合には、第１、第２の実施形態と同様に、λ１ゲイン〜λｎゲインが算出される。第１、第２の実施形態と同様に、算出されたλ１ゲイン〜λｎゲインによりメモリ２３０に格納されているλ１ゲイン〜λｎゲインが更新される。更新後、第２のホワイトバランス初期化が終了する。

次に、システムコントローラ２４および演算回路２７１において実行される第２のホワイトバランス初期化処理について図８のフローチャートを用いて説明する。なお、第１のホワイトバランス調整処理は第２の実施形態と同じである（図５参照）。第２のホワイトバランス調整処理は、ホワイトバランス初期化の入力操作が入力部２６に行われたときに開始する。

ステップＳ５００、ステップＳ５０１では、第２の実施形態における第２のホワイトバランス初期化処理におけるステップＳ４００、ステップＳ４０１と同じ処理を実行して、ステップＳ５０２に進む。

ステップＳ５０２では、撮影実行により生成された第１〜第ｎの波長の分光画像信号φｉｍ１（λ１）〜φｉｍ１（λｎ）である検査分光信号の中から、演色評価数の試験色の波長と同じ波長の分光画像信号を、演算回路２７１は読出す。また、メモリ２３０に格納された初期分光画像信号φｉｍ０（λ１）〜φｉｍ０（λｎ）と、演色評価数の試験色Ｎｏ．１〜１５の分光画像信号を、演算回路２７１は読出す。分光画像信号の読出し後、ステップＳ５０３に進む。

ステップＳ５０３では、システムコントローラ２４は試験Ｎｏ．ｉを１にリセットする。試験Ｎｏ．のリセット後、ステップＳ５０４に進む。

ステップＳ５０４では、演算回路２７１は、試験Ｎｏ．ｉの演色評価数Ｒｉを算出する。演色評価数Ｒｉの算出後、ステップＳ５０５に進む。

ステップＳ５０５では、演算回路２７１は、ステップＳ５０４において算出した演色評価数Ｒｉが閾値未満であるか否かを判別する。演色評価数Ｒｉが閾値未満である場合には、ステップＳ５０６に進む。演色評価数Ｒｉが閾値以上である場合には、ステップＳ５０７に進む。

ステップＳ５０６では、演算回路２７１は第２の映像信号処理回路２２ｂに初期化中止を伝達し、警告メッセージの画像信号をモニタ１１に送信させる。警告メッセージの表示後、第２のホワイトバランス初期化処理を終了する。

ステップＳ５０７では、システムコントローラ２４は、試験Ｎｏ．ｉが１５であるか否かを判別する。試験Ｎｏ．ｉが１５で無い場合には、ステップＳ５０８に進む。試験Ｎｏ．ｉが１５である場合には、ステップＳ５０９に進む。

ステップＳ５０８では、システムコントローラ２４は、試験Ｎｏ．ｉに＋１をインクリメントする。インクリメント後、ステップＳ５０４に戻る。

ステップＳ５０９では、演算回路２７１は測定用の撮影実行により生成された分光画像信号に基づいてλ１ゲイン〜λｎゲインを算出する。算出したλ１ゲイン〜λｎゲインによって、メモリ２３０に格納されているλ１ゲイン〜λｎゲインを更新する。λ１ゲイン〜λｎゲインの更新後、第２のホワイトバランス初期化処理を終了する。

以上のように、第３の実施形態のホワイトバランス調整システムによれば、専用のホワイトバランス調整具を用いて第１のホワイトバランス初期化処理を実行することにより、以後に使用者がホワイトバランス調整具以外の物を用いてホワイトバランス調整係数を算出することを防ぐことが可能である。

第３の実施形態では、第２の実施形態と同様に、ホワイトバランス調整具と他の白色の物品との分光反射率の違いを判別することにより、第２のホワイトバランス初期化処理においてホワイトバランス調整具を用いていない場合にホワイトバランス調整係数の算出を防止することが可能である。

なお、第１〜第３の実施形態において、第１のホワイトバランス初期化処理は新規な電子内視鏡３０または分光内視鏡３００を内視鏡プロセッサ２０、２００に接続したときに自動的に実行される構成であるが、光源システム２１の交換時、内視鏡プロセッサ２０、２００および内視鏡３０、３００の修理後に自動的に実行される構成であってもよい。さらには、入力部２６への手動入力により実行される構成であってもよい。

また、第１〜第３の実施形態において、ホワイトバランス調整具を装着せずに第２のホワイトバランス初期化処理を実行した場合に、警告メッセージが発せられる構成である。しかし、警告メッセージを発しなくても、ホワイトバランス調整具が装着されていない場合に、ホワイトバランス調整係数の算出を停止することが可能である。

また、第１〜第３の実施形態では、メッセージをモニタ１１に表示することにより、ホワイトバランス調整具を用いていないことを警告する構成であるが、他の方法により警告する構成であってもよい。例えば、アラーム音を発せさせたり、内視鏡プロセッサ２００に警告ランプを設け警告ランプを点灯させることにより、警告することも可能である。

また、第１の実施形態において、撮像素子３２によりＲＧＢ画素信号成分が生成される構成だが、他の色信号成分が生成されてもよい。他の色信号成分が生成される場合には、Ｒ、Ｂゲインの代わりに生成される色信号成分に適したホワイトバランス調整係数がホワイトバランス初期化処理によって算出され、ホワイトバランス処理に用いられる。

また、第２、第３の実施形態では、分光画像信号を生成する分光内視鏡が用いられる構成であるが、通常の電子内視鏡が生成するカラー画像信号から分光画像信号成分を生成する構成であってもよい。

１０ 内視鏡ユニット
２０、２００ 内視鏡プロセッサ
２３、２３０ メモリ
２４ システムコントローラ
２６ 入力部
２７、２７０、２７１ 演算回路
３０、３００ 電子内視鏡、分光内視鏡
３１ ライトガイド
３２、３２０ 撮像素子

Claims (10)

1. 電子内視鏡に設けられる撮像素子が生成する画像信号に相当する画像のホワイトバランスの調整に用いるホワイトバランス調整係数を算出するホワイトバランス調整システムであって、
   前記ホワイトバランス調整係数の初期算出を実行するか否かを判別する第１判別部と、
   前記ホワイトバランス調整係数の前記初期算出時に前記撮像素子から受信する前記画像信号に基づく初期信号を格納するメモリと、
   前記ホワイトバランス調整係数の検査算出を実行する操作を検知する検査スイッチと、
   前記検査スイッチにより前記検査算出を実行する操作入力が検知されたときに前記撮像素子から受信する前記画像信号である検査画像信号と前記初期信号とに基づいて前記ホワイトバランス調整係数の前記検査算出を実行するか否かを判別する第２判別部と、
   前記第２判別部が前記検査算出を実行すると判別するときに、前記ホワイトバランス調整係数の前記検査算出を実行する算出部とを備える
   ことを特徴とするホワイトバランス調整システム。
2. 前記第２判別部は、前記初期画像信号を構成する各画素に対応する輝度信号成分および色差信号成分それぞれに基づいて輝度範囲および色差範囲を前記初期信号に相当する範囲として定め、前記検査画像信号を構成する各画素に対応する輝度信号成分および色差信号成分それぞれが前記輝度範囲および前記色差範囲に含まれるときに前記検査算出を実行すると判別することを特徴とする請求項１に記載のホワイトバランス調整システム。
3. 前記画像の特定の波長毎の前記画像信号成分である分光画像信号を取得する取得部を備え、
   前記第２判別部は、前記検査画像信号として取得される前記分光画像信号である検査分光信号と前記初期信号として取得される前記分光画像信号である初期分光信号とを比較することにより判別値を算出し、前記判別値が所定の許容範囲に含まれるときに前記検査算出を実行すると判別する
   ことを特徴とする請求項１に記載のホワイトバランス調整システム。
4. 前記判別値は、同じ前記特定の波長同士で前記初期分光信号と前記検査分光信号との差分の絶対値を算出し、複数の前記特定の波長に対して算出される前記差分の絶対値を合計することにより算出され、
   前記第２判別部は、前記判別値が分光閾値未満であるときに、前記判別値が前記所定の許容範囲内であると判別する
   ことを特徴とする請求項３に記載のホワイトバランス調整システム。
5. 前記特定の波長は、演色評価数の算出に用いる試験色の波長と同じであり、
   前記判別値は、前記初期分光信号生成時に前記ライトガイドから前記被写体に照射される前記照明光を前記演色評価数の基準光とし、前記検査分光信号生成時に前記ライトガイドから前記被写体に照射される前記照明光を前記演色評価数の試料光として算出される前記演色評価数であり、
   前記第２判別部は、前記判別値が評価数閾値を超える場合に、前記判別値が前記所定の許容範囲内であると判別する
   ことを特徴とする請求項４に記載のホワイトバランス調整システム。
6. 前記判別値は前記試験色毎に算出され、算出される複数の前記判別値のすべてが前記評価数閾値を超える場合に前記判別値が前記所定の許容範囲内であると判別されることを特徴とする請求項５に記載のホワイトバランス調整システム。
7. 前記電子内視鏡との接続時に、前記電子内視鏡の識別情報を前記電子内視鏡から取得して格納する識別メモリを備え、
   前記第１判別部は、前記電子内視鏡から取得した前記識別情報が前記識別メモリに格納された前記識別情報と不一致である場合に、前記ホワイトバランス調整係数の前記第１次算出を実行すると判別する
   ことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のホワイトバランス調整システム。
8. 前記ホワイトバランス調整係数の前記初期算出を実行する初期化スイッチを備え、
   前記第１判別部は、前記初期化スイッチにより前記初期算出を実行する操作入力が検知されるときに前記ホワイトバランス調整係数の前記初期算出を実行すると判別する
   ことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のホワイトバランス調整システム。
9. 前記判別値が前記所定の許容範囲外である場合に、警告を発する警告部を備えることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載のホワイトバランス調整システム。
10. 電子内視鏡に設けられる撮像素子が生成する画像信号を受信する受信部と、
    前記画像信号に相当する画像のホワイトバランスの調整に用いるホワイトバランス調整係数の初期算出を実行するか否かを判別する第１判別部と、
    前記ホワイトバランス調整係数の前記初期算出時に前記撮像素子から受信する前記画像信号を初期画像信号として格納するメモリと、
    前記ホワイトバランス調整係数の検査算出を実行する操作を検知する検査スイッチと、
    前記検査スイッチにより前記検査算出を実行する操作入力が検知されたときに前記撮像素子から受信する前記画像信号である検査画像信号と前記初期画像信号とに基づいて前記ホワイトバランス調整係数の前記検査算出を実行するか否かを判別する第２判別部と、
    前記第２判別部が前記検査算出を実行すると判別するときに、前記ホワイトバランス調整係数の前記検査算出を実行する算出部とを備える
    ことを特徴とする内視鏡プロセッサ。

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