JP2013114084A - 画像表示装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 入力画像に基づき分割発光領域毎の光源制御を行う場合に、黒帯画像領域の時間方向の輝度変化が抑制され、表示品位の向上を図ることができる画像表示装置及びその制御方法を提供する。
【解決手段】 表示部の背面側に光源部を備えた画像表示装置が、入力画像に基づいて、前記光源部を構成する複数の分割発光領域の発光強度を制御する発光制御手段と、前記入力画像に付加するための複数の黒帯画像のパターン、及び前記複数の黒帯画像のパターンに対応した複数の目標輝度を記憶する記憶手段と、前記入力画像に付加される黒帯画像の領域が、対応する目標輝度で略均一に表示されるように、前記黒帯画像に画像処理を施す処理手段と、備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、表示部の背面側に光源部を備えた画像表示装置及びその制御方法に関する。

現在、液晶等の非自発光型の画像表示装置が広く普及している。非自発光型の画像表示装置は、表示パネルの外面側に光源部（バックライト）を備える構成が一般的である。

従来の液晶等の非自発光型の画像表示装置では、表示する画像の内容に関わらず光源部の発光強度は常に一定であった。したがって、黒画像や暗い画像を表示する場合でも光源は同じ明るさで発光しているため、電力を無駄に消費することとなる。

そこで、近年、画像表示領域を複数の領域に分割し、表示画像の内容に応じて各分割領域の光源の発光強度を制御（ローカルディミング制御）することで、省電力及びコントラストの向上を実現する液晶表示装置が開発されている。また、光源の発光領域に隣接する領域への光漏れ量に応じて、隣接する領域の発光強度の制御及び画像信号の補正を行う技術により、更なるコントラストの向上を可能とする技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−１７５９１３号公報

しかしながら、上述した従来技術では、映像の１フレーム毎に画像解析を行い、各分割領域の光源の発光強度及び画像信号の補正値を算出している。そのため、表示する画像のフレーム間に大きな輝度の差がある場合、画像信号の補正を行う箇所について、目標とする輝度値が大きく変化する。その結果、入力画像の上下端や左右端に黒帯画像を表示する場合、入力画像の内容に応じて黒帯領域への光漏れによる時間方向の輝度変化が目立ち、画面全体としての表示品位が低下してしまうという課題が存在していた。

そこで、本発明は、入力画像に基づき分割発光領域毎の光源制御を行う場合に、黒帯画像領域の時間方向の輝度変化が抑制され、表示品位の向上を図ることができる画像表示装置及びその制御方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明に係る画像表示装置は、表示部の背面側に光源部を備えた画像表示装置であって、入力画像に基づいて、前記光源部を構成する複数の分割発光領域の発光強度を制御する発光制御手段と、前記入力画像に付加するための複数の黒帯画像のパターン、及び前記複数の黒帯画像のパターンに対応した複数の目標輝度を記憶する記憶手段と、前記入力画像に付加される黒帯画像の領域が、対応する目標輝度で略均一に表示されるように、前記黒帯画像に画像処理を施す処理手段と、備える。

本発明によれば、入力画像に基づき分割発光領域毎の光源制御を行う場合に、黒帯画像領域の時間方向の輝度変化が抑制され、表示品位の向上を図ることが可能となる。

本発明の実施例１に係る画像表示装置の構成を示すブロック図である。 黒帯パターンを付加しない場合の光源部の領域分割の一例を示す模式図である。 黒帯パターンを付加する場合の光源部の領域分割の一例を示す模式図である。 輝度分布テーブルの一例を示す模式図である。 表示処理について説明するためのフローチャートである。 各黒帯パターンの目標輝度設定について説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の実施例は図面を参照しながら説明する。ただし、以下の実施例はあくまでも一例であって、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
図１を参照して、実施例１に係る画像表示装置１００について説明する。

画像表示装置１００は、入力された画像（入力画像）を表示部１０６に表示する。実施例１では、画像表示装置１００の一例としてモニタを用いる。ただし、画像表示装置１００は、画像データを表示する機能を有していればよく、テレビジョン受像機などを画像表示装置１００として用いても良い。

次に、図１を参照して、画像表示装置１００の構成の一例を説明する。

画像表示装置１００は、図１に示すように、ＣＰＵ１０１、記憶部１０２、黒帯判定部１０３、データ処理部１０４、発光制御部１０５、表示部１０６、光源部１０７を有する。

ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１０１は、コンピュータプログラムに従って画像表示装置１００全体の動作を制御する制御部である。また、ＣＰＵ１０１は、ワークエリアとして機能するメモリを有する。

記憶部１０２は、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリである。記憶部１０２に記憶される情報として、黒帯パターンと、黒帯パターン毎の目標輝度が含まれる。黒帯パターンについては後述する。また、記憶部１０２には、それぞれの黒帯パターンについて、光源部１０７の発光強度に応じた黒帯画像領域への光漏れ量が輝度分布テーブルとして記憶されている。輝度分布テーブルについては後述する。

黒帯判定部１０３は、表示部１０６に表示する入力画像を解析し、黒帯画像を付加する必要があるか否かを判定し、判定結果をＣＰＵ１０１に通知する。実施例１において、黒帯画像を付加する必要があるか否かの判定は、入力画像の解像度（及びアスペクト比）と表示部１０６の解像度（及びアスペクト比）の差分を抽出し、記憶部１０２に記憶されている黒帯パターンとのマッチングを取ることで行う。なお、入力画像の解像度と表示部１０６の解像度の差分を抽出する際、入力画像の拡大又は縮小を考慮するようにしても良い。また、黒帯判定部１０３は、表示部１０６に表示する入力画像をデータ処理部１０４及び発光制御部１０５に伝送する。

なお、本発明における「解像度」とは、例えば１インチあたりに含まれる画素の数といった、定められた領域における画素密度を示す意味に限定されるものではない。本発明における「解像度」とは画像信号が本来有する画素の数という意味をも含む表現である。

データ処理部１０４は、黒帯判定部１０３から入力された画像データを表示部１０６で表示可能な形式に変換する処理（解像度変換処理や各種画像処理）を行う演算処理回路である。データ処理部１０４は、黒帯判定部１０３による黒帯画像を付加する必要がある旨の判定結果をＣＰＵ１０１から通知された場合、入力画像に対し黒帯画像（黒画像）を付加する処理も行う。また、データ処理部１０４が入力画像に対し黒帯画像を付加する場合、表示部１０６に表示される黒帯画像領域の表示輝度を記憶部１０２に記憶されている目標輝度で略均一にするための画像処理も行う。

発光制御部１０５は、光源部１０７を構成する複数の光源ブロックの発光強度を制御する。発光制御部１０５は、光源部１０７の分割発光領域毎に入力画像の輝度を抽出し、所定の基準値との比較結果に応じて各光源ブロック（又は各分割発光領域）の発光強度を決定する。入力画像の輝度に応じた発光強度で光源部１０７を発光制御することにより、高いコントラストが実現できる。光源部１０７の領域分割については後述する。

表示部１０６は、液晶表示パネル等の表示器により構成される。表示部１０６は、データ処理部１０４から供給される画像データを画面表示することができる。

光源部１０７は、表示部１０６の背面側に配置され、照明光を発するＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の発光素子で構成されるバックライトである。光源部１０７は、独立して発光制御可能な最小単位である光源ブロックを複数有する。光源部１０７は、１つ以上の光源ブロックで構成され、発光制御部１０５により発光制御される複数の分割発光領域に分割される。実施例１において、光源部１０７は、光源ブロック（及び分割発光領域）のそれぞれについて、領域間に仕切りを設けず、拡散板などにより隣接する領域への光漏れが発生する構成であるものとする。

＜黒帯パターンを付加しない場合の領域分割＞
次に、図２を参照して、黒帯パターンを付加しない場合の光源部１０７の領域分割の一例を模式的に説明する。

光源ブロック２０１は、独立して発光制御可能な最小単位である。ここでは、横方向８個、縦方向６個の合計４８個の光源ブロック２０１で光源部１０７を構成するものとする。

第１分割発光領域２０２は、１つ以上の光源ブロックを組み合わせた領域である。ここでは、横方向２個、縦方向３個の合計６個の光源ブロック２０１で構成されるものとする。つまり、光源部１０７は、横方向４個、縦方向２個の合計８個の第１分割発光領域で構成される。

＜黒帯パターンを付加する場合の領域分割＞
次に、図３を参照して、記憶部１０２に記憶されている黒帯パターンと、光源部１０７の領域分割の関係の一例を模式的に説明する。ここでは、図３（ａ）、（ｂ）に示す２種類の黒帯パターンで説明する。図３の（ａ）は、画像の上下に黒帯画像領域３０１を配置する黒帯パターンであり、以下「黒帯パターン（ａ）」と呼ぶ。また、図３（ｂ）の左図は、画像の左右に黒帯画像領域３０１を配置する黒帯パターンであり、以下「黒帯パターン（ｂ）」と呼ぶ。黒帯パターン（ａ）、（ｂ）共に、中央に無画像領域３０２が配置される。このような黒帯パターンを種々の入力画像に付加することで、無画像領域３０２に対応する部分には入力画像を表示し、黒帯画像領域３０１に対応する部分には黒帯画像を表示することができる。

入力画像に黒帯パターン（ａ）を付加する場合、光源部１０７は、図３（ｃ）に示すように分割される。この場合、第１分割発光領域は、無画像領域３０２に対応する部分に配置され、横方向４個、縦方向２個の合計８個で構成される。また、第２分割発光領域３０３は、黒帯画像領域３０１に対応する部分に配置され、上端及び下端に１個ずつの合計２個で構成される。第２分割発光領域３０３は、横方向８個、縦方向１個の光源ブロックで構成される。

入力画像に黒帯パターン（ｂ）を付加する場合、光源部１０７は、図３（ｄ）に示すように分割される。第１分割発光領域は、無画像領域３０２に対応する部分に配置され、横方向４個、縦方向２個の合計８個で構成される。この場合、第１分割発光領域には、横方向１個、縦方向３個の合計３個の光源ブロックで構成される領域と、横方向２個、縦方向３個の合計６個の光源ブロックで構成される領域の、２種類の形状の領域が存在する。また、第２分割発光領域３０３は、黒帯画像領域３０１に対応する部分に配置され、左端と右端に１個ずつの合計２個で構成される。第２分割発光領域３０３は、横方向１個、縦方向６個の光源ブロックで構成される。

なお、第２分割発光領域３０３についても、第１分割発光領域と同様、発光制御部１０５により発光制御される。また、第２分割発光領域３０３の発光強度は、発光制御部１０５が発光制御可能な最小の発光強度（例えば、ゼロ）が適用される。ただし、第２分割発光領域３０３の発光強度は、必ずしも最小の発光強度であることに限定されず、最大発光強度の半分の値、３分の１の値、５分の１の値などの、所定の発光強度としても良い。

＜輝度分布テーブル＞
次に、図４を参照して、記憶部１０２に記憶される輝度分布テーブルの一例を模式的に説明する。

図４（ａ）は、図３（ａ）に示した黒帯パターンにおける、第１分割発光領域４０１が発光強度１０で発光する場合の輝度分布テーブルを示している。ここでは、簡略化のために、発光制御部１０５が光源部１０７に対して設定可能な発光強度を度合いとして１０という値を用いているが、これに限られない。

第１分割発光領域４０１を発光させた場合、第２分割発光領域３０３への光漏れが発生する。よって、第１分割発光領域４０１のみを発光強度１０で発光させ、表示部１０６に黒帯パターン（ａ）を表示した場合、図４（ｂ）の点線で示す部分に黒浮きが発生する。このときの黒帯画像領域３０１における輝度分布を第１分割発光領域４０１が発光強度１０で発光する場合の輝度分布テーブルとする。なお、図４（ａ）のＡで示した範囲は、図４（ｂ）のＡで示した範囲に対応している。また、テーブル値は黒帯画像領域３０１のピクセル単位で設定するようにしても良いし、データ処理部１０４が画像処理を行うことが可能な任意の単位で設定するようにしても良い。

このような輝度分布テーブルが、複数の黒帯パターンのそれぞれについて、８つの第１分割発光領域毎、かつ設定可能な発光強度毎に記憶部１０２に記憶されている。この輝度分布テーブルは、シミュレーション等により求められた光拡散パラメータを用いて予め算出して記憶されたものとしても良い。また、輝度センサで表示部１０６の前に接触させて測定して記憶されたものでも良い（全画素について測定する必要は無く、いくつかの画素についてのみ測定し、他の画素の値は補間により算出しても良い）。

＜表示処理＞
次に、図５を参照して、実施例１に係る画像表示装置１００で行われる表示処理について説明する。図５は、実施例１に係る画像表示装置１００で行われる表示処理の一例を説明するためのフローチャートである。ただし、以下の実施例はあくまでも一例であって、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

図５の表示処理は、画像表示装置１００が入力画像を表示部１０６に表示する際、必要に応じて入力画像に黒帯画像を付加し、光源部１０７の発光制御を行う処理である。

なお、図５を参照して説明する表示処理は、画像表示装置１００が電源オン状態されたことに応じて、ＣＰＵ１０１が記憶部１０２に格納されているコンピュータプログラムを実行することによって制御される。ただし、画像表示装置１００が入力切換を行ったことに応じて、図５の表示処理を行っても良い。

ステップＳ５０１において、黒帯判定部１０３は、表示部１０６に表示する入力画像を解析する。続いて、ステップＳ５０２において、黒帯を付加する必要があるか否かを判定し、判定結果をＣＰＵ１０１に通知する。黒帯判定部１０３は、記憶部１０２に記憶されている複数の黒帯パターンのうちどの黒帯パターンを付加するかも判定する。ＣＰＵ１０１は、黒帯判定部１０３より通知された判定結果を基に、入力画像に対し、記憶部１０２に記憶されている複数の黒帯パターンの付加する黒帯パターンを特定する。

黒帯パターンを付加する場合（ステップＳ５０２でＹＥＳの場合）、ＣＰＵ１０１は、付加する黒帯パターンに対応した光源部１０７の領域分割を発光制御部１０５に通知して、ステップＳ５０２からステップＳ５０３に進む。一方、黒帯パターンを付加しない場合（ステップＳ５０２でＮＯの場合）、ステップＳ５０２からステップＳ５０８に進む。

黒帯パターンを付加する場合（ステップＳ５０２でＹＥＳの場合）、ステップＳ５０３において、ＣＰＵ１０１は、発光制御部１０５に対し、入力画像に付加する黒帯パターンに応じて、入力画像に対応した第１分割発光領域、及び黒帯画像に対応した第２分割発光領域を設定するよう指示する。発光制御部１０５は、ＣＰＵ１０１からの指示に従い、第１分割発光領域及び第２分割発光領域を構成する。

ステップＳ５０４において、ＣＰＵ１０１は、光源部１０７における複数の第１分割発光領域に対応する各領域の画像データの輝度を抽出し、所定の基準値との比較結果に応じて各第１分割発光領域の発光強度を決定する。ここで、所定の基準値とは、発光制御部１０５が設定可能な発光強度の段階の数（例えば、３段階）だけ、画像データの輝度に応じて設けられる閾値（ゼロ、Ｌ＿ＭＡＸ／２、Ｌ＿ＭＡＸ）である。例えば、画像データの輝度が低ければ発光強度も低く設定し、画像データの輝度が高ければ発光強度も高く設定するようにすることにより、コントラスト向上の効果が得られる。

ステップＳ５０５において、ＣＰＵ１０１は、発光制御部１０５に対し、光源部１０７における第２分割発光領域を最小の強度（例えば、ゼロ）で発光制御するよう指示する。また、ＣＰＵ１０１は、発光制御部１０５に対し、光源部１０７の各第１分割発光領域を、ステップＳ５０４で設定した発光強度で発光制御するよう指示して、ステップＳ５０６に進む。

ステップＳ５０６において、ＣＰＵ１０１は、発光制御部１０５より通知された各第１分割発光領域の発光強度と、記憶部１０２に記憶されている輝度分布テーブルを基に、第１分割発光領域から第２分割発光領域への光漏れの影響を算出し、算出結果をデータ処理部１０４に通知する。データ処理部１０４は、ＣＰＵ１０１より通知された算出結果と、記憶部１０２に記憶されている黒帯パターン毎の目標輝度を基に、表示部１０６に表示される黒帯パターンの黒帯画像領域の表示輝度が、目標輝度で略均一になるよう画像処理を行う。データ処理部１０４は、画像処理を行った黒帯画像を入力画像に付加して、ステップＳ５０７に進む。

ステップＳ５０７において、ＣＰＵ１０１は、データ処理部１０４に対し、入力画像と黒帯画像とが合成された画像データ（合成画像データ）を表示部１０６で表示可能な形式に変換し、表示部１０６に伝送するよう指示して、本処理は終了する。

黒帯パターンを付加しない場合（ステップＳ５０２でＮＯの場合）、黒帯パターンについては考慮しないため、黒帯画像に対応する第２分割発光領域を設定する必要はない。そこで、ステップＳ５０８において、ＣＰＵ１０１は、発光制御部１０５に対し、入力画像に対して予め定められた単位の第１分割発光領域（図２参照）を設定するよう指示して、ステップＳ５０９に進む。

ステップＳ５０９において、ＣＰＵ１０１は、光源部１０７における複数の第１分割発光領域に対応する各領域の画像データの輝度を抽出し、所定の基準値との比較結果に応じて各第１分割発光領域の発光強度を決定する。

ステップＳ５１０において、ＣＰＵ１０１は、発光制御部１０５に対し、光源部１０７における第１分割発光領域のそれぞれをステップＳ５０９で設定した強度で発光制御するよう指示して、ステップＳ５０７に進む。

＜目標輝度の設定処理＞
次に、図６を参照して、実施例１に係る画像表示装置１００で行われる黒帯パターン毎の目標輝度の設定処理について説明する。図６は、実施例１に係る画像表示装置１００で行われる黒帯パターン毎の目標輝度の設定処理の一例を説明するためのフローチャートである。以下の実施例はあくまでも一例であって、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

図６に示す目標輝度の設定処理は、記憶部１０２に記憶されている黒帯パターン毎に目標輝度の設定を行う処理である。記憶部１０２に記憶されている黒帯パターンが複数ある場合は、本処理を行う前段階で、どの黒帯パターンに対する目標輝度の設定処理を行うかを予め選択する。複数の黒帯パターンが予め決められた順番で１個ずつ選択される。目標輝度の設定処理は、記憶部１０２に記憶されている全ての黒帯パターンに対し、製品出荷前に予め工場等の生産現場で行われるものであっても良いし、ユーザによるアプリケーションの実行等により行われるものであっても良い。なお、図６に示す表示処理は、ＣＰＵ１０１が記憶部１０２に格納されているコンピュータプログラムを実行することによって制御される。

ステップＳ６０１において、ＣＰＵ１０１は、本処理の前段階で予め選択された、記憶部１０２に記憶されている黒帯パターンを表示部１０６に出力するようデータ処理部１０４に指示する。また、ＣＰＵ１０１は、選択された黒帯パターンに対応した光源部１０７の領域分割を発光制御部１０５に通知する。データ処理部１０４は、ＣＰＵ１０１により指示された黒帯パターンを表示部１０６で表示可能な形式に変換し、表示部１０６に出力して、ステップＳ６０２に進む。

ステップＳ６０２において、ＣＰＵ１０１は、発光制御部１０５に対し、選択された黒帯パターンに対応した、無画像領域に対応した（黒帯画像に対応しない）第１分割発光領域、及び黒帯画像に対応した第２分割発光領域を設定するよう指示する。発光制御部１０５は、ＣＰＵ１０１からの指示に従い、第１分割発光領域及び第２分割発光領域を構成する。

ステップＳ６０３において、ＣＰＵ１０１は、発光制御部１０５に対し、光源部１０７における全ての第１分割発光領域の発光強度を最大（Ｌ＿ＭＡＸ）に設定するよう指示して、ステップＳ６０４に進む。

ステップＳ６０４において、ＣＰＵ１０１は、発光制御部１０５に対し、光源部１０７における全ての第２分割発光領域の発光強度を最小（例えば、ゼロ）に設定するよう指示して、ステップＳ６０５に進む。

ステップＳ６０５において、ＣＰＵ１０１は、発光制御部１０５に対し、光源部１０７の第１及び第２分割発光領域を設定された強度で発光制御するよう指示して、ステップＳ６０６に進む。

ステップＳ６０６において、表示部１０６に表示された黒帯パターンの黒帯画像領域の輝度を、輝度センサを表示部１０６の前に接触させて測定し、測定結果をＣＰＵ１０１に通知する。なお、輝度の測定方法としては、画像表示装置１００に設けられた輝度センサにより輝度を測定して結果をＣＰＵ１０１に通知する機構を備えても良い。また、ユーザが測色器等の装置を画像表示装置１００に接続して、輝度センサを表示部１０６の前に接触させて測定し、測定結果をＣＰＵ１０１に通知する手法を取っても良い。

次に、ステップＳ６０７において、ＣＰＵ１０１は、ステップＳ６０６の測定結果から表示部１０６に表示された黒帯画像領域の表示輝度の最大値を抽出し、選択した黒帯パターンの目標輝度として記憶部１０２に記憶して、本処理を終了する。

このように、実施例１に係る画像表示装置１００において、入力画像に黒帯画像を付加して表示部１０６に表示する際、黒帯パターン毎に予め設定された目標輝度で黒帯画像領域を略均一にする画像処理を施す。このため、入力画像の内容が変化しても、黒帯パターン毎に予め設定された目標輝度で黒帯画像領域の表示輝度が略均一に保たれる。したがって、入力画像に基づき分割発光領域毎の光源制御を行う場合に、黒帯画像領域の時間方向の輝度変化が抑制されるので、表示品位の向上を図ることができる。

（その他の実施例）
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体（ＲＯＭやＲＡＭ等の不揮発性メモリ）を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。したがって、上述した実施形態の機能を実現するためのコンピュータプログラム自体も本発明の一つである。

１００ 表示装置
１０１ ＣＰＵ
１０２ 記憶部
１０３ 黒帯検出部
１０４ データ制御部
１０５ 発光制御部
１０６ 表示部
１０７ 光源部

Claims (4)

1. 表示部の背面側に光源部を備えた画像表示装置であって、
   入力画像に基づいて、前記光源部を構成する複数の分割発光領域の発光強度を制御する発光制御手段と、
   前記入力画像に付加するための複数の黒帯画像のパターン、及び前記複数の黒帯画像のパターンに対応した複数の目標輝度を記憶する記憶手段と、
   前記入力画像に付加される黒帯画像の領域が、対応する目標輝度で略均一に表示されるように、前記黒帯画像に画像処理を施す処理手段と、備えることを特徴とする画像表示装置。
2. 前記記憶手段に記憶される目標輝度は、黒帯画像に対応する分割発光領域の発光強度を最小とし、黒帯画像に対応しない分割発光領域の発光強度を最大とした場合において、前記表示部に表示される黒帯画像の表示輝度の最大値であることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記発光制御手段は、各分割発光領域に対応する領域の前記入力画像の輝度に基づいて、各分割発光領域の発光強度を制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の表示装置。
4. 表示部の背面側に光源部を備えた画像表示装置の制御方法であって、
   入力画像に基づいて、前記光源部を構成する複数の分割発光領域の発光強度を制御する発光制御ステップと、
   前記入力画像に付加するための複数の黒帯画像のパターン、及び前記複数の黒帯画像のパターンに対応した複数の目標輝度を記憶する記憶ステップと、
   前記入力画像に付加される黒帯画像の領域が、対応する目標輝度で略均一に表示されるように、前記黒帯画像に画像処理を施す処理ステップと、有することを特徴とする画像表示装置の制御方法。

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