JP3503212B2 - 面順次カラー表示装置およびカラー画像の表示方法 - Google Patents

面順次カラー表示装置およびカラー画像の表示方法

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JP3503212B2
JP3503212B2 JP25281094A JP25281094A JP3503212B2 JP 3503212 B2 JP3503212 B2 JP 3503212B2 JP 25281094 A JP25281094 A JP 25281094A JP 25281094 A JP25281094 A JP 25281094A JP 3503212 B2 JP3503212 B2 JP 3503212B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、フィールド毎、
または1フィールドの整数分の1の周期毎に三原色画像
を切り換えることによりカラー表示を可能とする面順次
カラー表示装置およびカラー画像の表示方法に関する。
【0002】
【従来の技術】カラー表示装置としては、カラーCRT
が広く使用されているが、三原色の電子ビームが三原色
の蛍光面をたたく構成のために、ビームのコンバージェ
ンス、ビームのランディング位置の調整が必要で、それ
によって、コントラスト、解像度、コストの面で問題が
あった。一方、モノクロCRTと色フィルタとを使用
し、三原色を時間的に切り替える方式、所謂面順次カラ
ーディスプレーは、かかる問題点を生じない利点があ
る。
【0003】実用化されている面順次カラーディスプレ
ーは、三原色信号を一旦メモリに蓄積し、色フィルタの
切り替えとメモリからの順次色信号とを同期させる方式
である。1フィールドの時間内に三原色信号を走査する
ために、水平走査、垂直走査は、通常の3倍としてい
る。色フィルタとしては、機械的に色フィルタを回転さ
せる構成と、液晶シャッターおよびカラー偏光板からな
るカラーシャッターによって切り替えるLCS方式とが
実用化されている。
【0004】図6は、カラーシャッターを用いる面順次
カラー表示装置の説明に用いる信号波形であり、図6A
は、入力カラービデオ信号である。但し、図6Aは、簡
単のために、色搬送波信号については省略されている。
この入力カラービデオ信号から、Y/C分離、色復調、
マトリクス演算によって、三原色信号が形成される。そ
して、時間軸圧縮処理によって、図6Bに示すように、
1フィールド(1V)の期間を三等分した各期間に1/
3に時間軸圧縮された三原色信号が位置する順次色信号
が形成される。この順次色信号によって、CRTディス
プレーが駆動される。
【0005】CRTの前面には、図7に示すように、3
枚のカラー偏光板31、33および35と2枚のπセル
32および34からなるカラーシャッターが設けられ
る。CRTのスクリーンに最も近いカラー偏光板31
は、R信号およびG信号に対する偏光軸が垂直で、B信
号に対する偏光軸が水平である。カラー偏光板31に対
して、πセル32を介して対向するカラー偏光板33
は、R信号に対する偏光軸が垂直で、G信号およびB信
号に対する偏光軸が水平である。カラー偏光板33に対
して、πセル34を介して対向するカラー偏光板35
は、R、GおよびBの全ての信号に対する偏光軸が水平
であり、垂直軸は、光吸収軸である。
【0006】πセル32および34は、駆動パルス信号
によってON/OFFされる高速応答液晶シャッターで
ある。ON状態にあるπセル32および34を通過する
時には、偏光方向が変化せず、一方、OFF状態にある
πセル32および34を通過すると、偏光方向が90°
回転する。図7中の表として、πセル32および34の
駆動の方法を示す。
【0007】B信号によりCRTが駆動される期間で
は、πセル32および34がONとされる。従って、カ
ラー偏光板31、33、35の偏光軸(水平)を有する
Bの色光がπセル板32および34を通過し、Bの画像
が得られる。R信号によりCRTが駆動される期間で
は、πセル32がON、πセル34がOFFとされる。
従って、カラー偏光板31からのRの色光がπセル32
およびカラー偏光板33を通過し、πセル34により偏
光方向が90°回転され、πセル35を通過する。これ
によって、Rの画像が得られる。さらに、G信号により
CRTが駆動される期間では、πセル32がOFF、π
セル34がONとされる。従って、πセル32によっ
て、偏光方向が90°回転されたGの色光がカラー偏光
板33、πセル34およびカラー偏光板35を通過し、
Gの画像が得られる。
【0008】上述のカラーシャッターを使用した場合で
は、図6Bに示す時間軸圧縮された順次色信号と同期し
て、πセル32および34が図6Cに示す駆動信号によ
って、表の関係に従ってON/OFF駆動される。CR
Tの水平走査周波数および垂直走査周波数は、順次色信
号(図6B)の各色信号の期間で1フィールドの走査を
行なうように、通常の周波数の3倍の周波数とされる。
CRTの電子ビームのインタレース走査は、525ライ
ン/60フィールドの場合、第1フィールドが262.
5ラインで終了し、第2フィールドが262.5ライン
からスタートし、第1フィールドで描いた走査線の間を
埋めるように、第2フィールドの走査がなされる。
【0009】このように、水平および垂直走査周波数を
共に3倍とした場合の走査パターンを図8に示す。この
図8のように、走査パターンは、通常のものと同様であ
る。通常の第1フィールドの時間(1/60秒)に三原
色信号の3回の走査がなされる。三原色信号と走査の関
係についてより具体的に説明すると、通常の第1フィー
ルドに相当する期間で、走査する三原色信号のフィール
ドを1R、1G、1Bとし、次の通常の第2フィールド
に相当する期間で、走査する三原色信号のフィールドを
2R、2G、2Bとする。この合計6フィールドが繰り
返し周期である。なお、図6では、順次色信号をB、
R、Gの順序としているが、これをR、G、Bの順序と
してもπセル32、34の駆動態様を変えることで、カ
ラー表示をなしうる。
【0010】入力信号のインタレースを考慮すると、1
R、1G、1Bが通常の第1フィールドの走査線(実線
で示す)により描かれ、2R、2G、2Bがその第2フ
ィールドの走査線(破線で示す)により描かれることが
必要である。しかしながら、1Gおよび2Gのフィール
ドが実線および破線の関係が逆転するので、0.5ライ
ンのシフトが必要である。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】上述したような面順次
カラーディスプレーは、人間の視線が固定されている場
合は、何ら問題が起きないが、人間の視線が画面内の早
く動く、例えば白色(R+G+B)の物体に追従した場
合、網膜上のR、G、Bの残像の位置が変化し、無彩色
にもかかわらず、色が付いて見える問題が生じる。ま
た、画面外を見ていて、眼がディスプレーに注視する寸
前でも、同様にR、G、Bに分かれて画像が見える問題
が生じる。これらの現象は、「色割れ」と称される。
【0012】色割れを防止する一つの方法として、三原
色画像のシーケンスの変化をより速くすることが考えら
れるが、従来の面順次表示装置では、水平および垂直走
査周波数の両者を3倍の周波数より高くしなければなら
ない。そのために、水平偏向のドライブおよびCRTの
ドライブの周波数が高くなり、消費電力の増大の問題が
生じる。
【0013】従って、この発明の目的は、消費電力を抑
えながら、色割れを防止することができる面順次カラー
表示装置およびカラー画像の表示方法を提供することに
ある。
【0014】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、複合
映像入力信号から輝度信号、色信号、水平同期信号およ
び垂直同期信号を分離する分離手段と、 分離手段からの
輝度信号および色信号から三原色信号を形成する三原色
信号形成手段と、 分離手段からの水平同期信号と同期
し、該水平同期信号の周波数を3倍した周波数の水平タ
イミング信号、分離手段からの垂直同期信号と同期し、
該垂直同期信号の周波数を9 倍した周波数の垂直タイミ
ング信号、書込みクロック、該書込みクロックの周波数
を9 倍した周波数の読出しクロック、および駆動パルス
信号を生成するタイミング信号生成手段と、 三原色信号
形成手段からの三原色信号を書き込んで記憶するメモリ
を有し、タイミング信号生成手段からの書込みクロック
および読出しクロックにより、三原色信号の各原色信号
を1/9に時間軸圧縮すると共に、各原色信号が所定の
順で配置された面順次色信号を生成する駆動信号生成手
段と、 表示画面を有し、駆動信号生成手段からの面順次
色信号により駆動され、表示画面に画像を表示するモノ
クロの画像表示手段と、 タイミング信号生成手段からの
水平タイミング信号により駆動され、画像表示手段の水
平走査を行う水平偏向手段と、 タイミング信号生成手段
からの垂直タイミング信号により駆動され、画像表示手
段の垂直走査を行う垂直偏向手段と、 画像表示手段の表
示画面の前面に配される3枚のカラー偏光板を有し、面
順次色信号と同期した駆動パルス信号によって、3枚の
カラー偏光板を通過する光の偏光方向を制御するカラー
シャッターと を備えたことを特徴とする面順次カラー表
示装置である。
【0015】また、請求項5の発明は、複合映像入力信
号から形成される三原色信号をメモリに書き込み、 書き
込みにより記憶された三原色信号を1/9に時間軸圧縮
すると共に、各原色信号が所定の順で配置された面順次
色信号を生成し、 面順次色信号によりモノクロ画像表示
手段を駆動し、モノクロ画像表示手段の表示画面にモノ
クロの画像を表示すると共に、復号映像信号の水平同期
信号と同期し、水平同期信号の周波数の3倍の水平周波
数で水平偏向を行い、復号映像信号の垂直同期信号と同
期し、垂直同期信号の周波数の9倍の垂直周波数で垂直
偏向を行い、 複合映像入力信号から分離され、面順次色
信号の供給タイミングに同期した駆動パルス信号によっ
て、3枚のカラー偏光板を通過する光の偏光方向を制御
することによって、表示画面の前面に配される3枚のカ
ラー偏光板を有するカラーシャッターを切り換えること
を特徴とするカラー画像の表示方法である。
【0016】
【作用】一例として、(N=3)、(M=9)とされ
る。水平走査周波数が通常のものの3倍であるために、
水平走査周波数を9倍とするものと比較して、消費電力
の増大を抑えることができる。また、垂直周波数が通常
のものの9倍であるために、三原色画像の切り替わり周
波数が高くなり、色割れを抑えることができる。
【0017】
【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して説明する。図1は、この発明による面順次カラー
ディスプレーの一実施例を示す。また、図2は、図1に
示す構成の各部の信号波形の一例を示す。入力端子1に
図2Aに示す複合カラービデオ信号(簡単のため搬送色
信号の波形が省略されている)が供給され、A/D変換
器2によりディジタル信号へ変換される。A/D変換器
2の出力信号がY/C分離回路3に供給される。
【0018】Y/C分離回路3は、輝度信号Yおよび搬
送色信号Cを分離する。Y/C分離回路3の途中から取
り出された複合カラービデオ信号が同期分離回路4に供
給される。分離された搬送色信号Cが色デコーダ5に供
給され、色差信号R−YおよびB−Yが色デコーダ5か
ら出力される。輝度信号Yと色差信号R−Y、B−Yが
マトリクス回路6に供給され、マトリクス回路6によっ
て、三原色信号R、G、Bが形成される。
【0019】マトリクス回路6からのR信号、G信号、
B信号がそれぞれメモリ7R、7G、7Bに書込まれ
る。メモリ7R、7G、7Bからそれぞれ読出された信
号がγ補正回路8R、8G、8Bにそれぞれ供給され
る。γ補正された三原色信号がD/A変換器9に供給さ
れ、D/A変換器9によりディジタル信号からアナログ
信号へ変換される。図2Bに示すように、メモリ7R、
7G、7Bによって、1フィールド(1V)の三原色信
号が1/9に時間軸圧縮されると共に、B、R、Gの順
次色信号に変換される。
【0020】D/A変換器9からの順次色信号がモノク
ロCRTディスプレー10に供給され、順次色信号によ
って、CRTディスプレー10が駆動される。すなわ
ち、CRTディスプレー10は、順次色信号のそれぞれ
のレベル変化に対応した輝度変化の画像を表示する。C
RTディスプレー10は、水平および垂直偏向装置11
を有している。CRTディスプレー10は、通常のタイ
プのものに限らず、偏平型CRTでも良い。また、液
晶、プラズマディスプレー等のフラットディスプレーを
採用しても良い。さらに、CRTディスプレー10のス
クリーン面と光軸上で直列にカラーシャッター12が配
設される。カラーシャッター12としては、先に提案さ
れているものと同様の構成(図7参照)を使用すること
ができる。
【0021】同期分離回路4により分離された通常の水
平走査周波数Fhの水平同期信号HDがPLL13に供
給され、PLL13によって、水平同期信号HDと同期
した3倍の周波数(3Fh)の信号が生成される。ま
た、同期分離回路4からの垂直同期信号VDがPLL1
4に供給され、垂直同期信号VDと同期した9倍の周波
数(9Fv)の信号が生成される。そして、同期分離回
路4からの複合同期信号とPLL13および14の出力
信号がタイミング生成回路15に供給される。
【0022】タイミング生成回路15は、ライトクロッ
ク生成回路16およびリードクロック生成回路17に対
してクロック信号を供給する。ライトクロック生成回路
16は、メモリ7R、7G、7Bに対するライトクロッ
クを発生し、リードクロック生成回路17は、メモリ7
R、7G、7Bに対するリードクロックを発生する。1
/9に時間軸圧縮する場合には、書込みクロックの周波
数の9倍の周波数の読出しクロックが使用される。ま
た、タイミング生成回路15は、3Fhの周波数の水平
偏向信号および9Fvの周波数の垂直偏向信号をそれぞ
れ発生する。さらに、タイミング生成回路15は、コン
トロール信号発生回路19に対するタイミング信号を発
生する。
【0023】垂直偏向信号が垂直位置シフト回路18に
供給され、後述するように、垂直偏向位置をシフトさせ
るように、階段波が垂直偏向信号に対して重畳される。
水平偏向信号と垂直位置シフト回路18からの垂直偏向
信号とが水平および垂直偏向装置11に供給され、CR
Tの水平偏向および垂直偏向がなされる。さらに、コン
トロール信号発生回路19は、カラーシャッター12に
対する駆動信号を発生する。カラーシャッター12とし
て、前述の図7に示す構成のものを使用した時では、図
2Cに示すような二つのπセルに対する駆動信号が生成
される。
【0024】この発明の一実施例のように、水平走査周
波数を3倍とし、垂直走査周波数を9倍とした場合の走
査パターンを図3に示す。但し、図3の走査パターン
は、垂直シフト回路18による垂直位置のシフト動作を
行なっていないものである。また、図3では、図2Bの
B、R、Gのシーケンスではなくて、R、G、Bのシー
ケンスの順次色信号をCRTディスプレー10に供給す
るようにしている。すなわち、通常の1フィールド(1
V)の期間内で、1R1、1G1、1B1、1R2、1
G2、1B2、1R3、1G3、1B3の順番の9フィ
ールドの繰り返しでもって、面順次表示がなされる。次
の、1Vの期間では、2R1、2G1、2B1、2R
2、2G2、2B2、2R3、2G3、2B3の順番の
順次色信号でCRTディスプレー10が駆動される。
【0025】さらに、1Ri(i=1,2または3)、
1Gi、1Biは、それぞれ同一の信号であり、通常の
走査パターンの第1フィールドのライン位置に描かれる
べきものである。次の2Ri、2Gi、2Biは、第2
フィールドのライン位置に描かれるべきものである。な
お、図3中の細い実線および細い破線は、通常の走査パ
ターンの第1フィールドおよび第2フィールドのライン
を表しており、各ラインには、1〜525の番号が付さ
れている。
【0026】最初の1R1のフィールドは、図3におい
て、太い実線で示すように、第1ライン、第4ライン、
・・・・、第(3n+1)ライン(nは0から87の整
数)の位置から開始し、そのフィールドの最後は、(3
×87+1=262)ラインから開始し、(0.5×
(1/3))ライン分走査して終了する。次の1G1の
フィールドが太い破線で示すように、262ラインの残
りのラインから開始して、同様の走査を行なう。さら
に、1B1のフィールド、1R1のフィールド、・・・
・・、2B3のフィールドまでの各フィールドにおい
て、図3に示すように走査がなされる。すなわち、図3
において、太い実線のラインは、R信号のフィールドに
おいて描かれ、太い破線のラインは、G信号のフィール
ドにおいて描かれ、太い一点鎖線のラインは、B信号の
フィールドにおいて描かれる。
【0027】この図3の走査パターンをみると、入力信
号のインタレース関係がくずれている。すなわち、イン
タレース関係を保つには、入力信号の第1フィールドか
ら発生した1Ri、1Gi、1Biのフィールドの走査
は、通常の走査パターンの第1フィールドのライン(細
い実線)から開始すべきであり、入力信号の第2フィー
ルドから発生した2Ri、2Gi、2Biのフィールド
の走査は、通常の走査パターンの第2フィールドのライ
ン(細い破線)から開始すべきである。
【0028】図1における垂直シフト回路18は、画面
上の垂直方向の位置をずらすことによって、入力信号の
インタレース関係を保つためのものである。すなわち、
図4Aは、垂直シフト回路18によりなされる、順次色
信号のフィールドと垂直シフトの量および方向との関係
を示す表であり、この表に従って、垂直シフトがなされ
る。具体的には、垂直偏向波形に対してオフセット電圧
を重畳するものである。例えば図4Bに示すように、
(1/9)Vの周期の垂直偏向電圧Svに対して、同じ
周期の階段波形のオフセット電圧Cvを重畳する。オフ
セット電圧の1ステップΔVは、画像を垂直方向に0.
5ライン上にずらす値に選定される。
【0029】このようにして、垂直シフトを行なうこと
によって、図3に示す走査パターンは、図5に示すもの
となされる。この図5から分かるように、1Ri、1G
i、1Biのフィールドの走査は、第1フィールドのラ
イン位置(細い実線)から開始し、2Ri、2Gi、2
Biのフィールドの走査は、第2フィールドのライン位
置(細い破線)から開始する。このように、インタレー
ス関係が保たれる。
【0030】さらに、水平周波数を3Fhとし、垂直周
波数を9Fhとしているために、走査線が通常のものに
比して大きな傾きとなる。この傾きを補正するために、
図4Cに示すように、垂直偏向電圧Svに対して、水平
周期ののこぎり波Chを重畳する。のこぎり波Chは、
CRTディスプレー10の左側から右側になるほど垂直
偏向量を減少させる極性のもので、その振幅は、走査線
の傾きを通常のものと同じものに補正できるように選定
されている。これによって、走査線の傾きを通常のもの
と等しく補正できる。
【0031】なお、垂直シフト処理および走査線の傾き
補正は、垂直偏向電圧の波形の補正に限らず他の手段、
例えば補助的偏向手段等によっても可能である。
【0032】
【0033】さらに、信号処理のための構成は、図1に
示すようなディジタル信号処理に限定されず、メモリに
よる時間軸圧縮以外をアナログ信号処理によって行なう
ようにしても良い。
【0034】よりさらに、一実施例では、面順次カラー
ディスプレー装置にCRTディスプレーが用いられてい
るが、CRTディスプレーの代わりに液晶等の他のモノ
クロ画素表示装置を使用することも可能である。この液
晶を用いた場合、バックライトと液晶との間にカラー偏
光板、およびπセルを配置する構成にすることも可能で
ある。
【0035】
【発明の効果】この発明は、垂直走査周波数を倍と
し、水平走査周波数を倍としているので、三原色画像
の切り替わりの周波数が高くなり、色割れを防止するこ
とができる。一方、水平走査周波数は、3倍であるの
で、水平走査周波数が高くなることによる消費電力の増
大を抑えることができる。垂直走査周波数は、水平走査
周波数と比してかなり周波数が低いので、垂直走査周波
数が高くなっても、消費電力はそれほど増大しない。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例の構成を示すブロック図で
ある。
【図2】この発明の一実施例のタイミングチャートであ
る。
【図3】この発明の一実施例の補正前の走査パターンを
示す略線図である。
【図4】この発明の一実施例における垂直シフト動作お
よび傾き補正の説明のための信号波形図である。
【図5】この発明の一実施例の走査パターンを示す略線
図である。
【図6】従来の面順次カラー表示装置の説明のためのタ
イミングチャートである。
【図7】カラーシャッターの説明のための略線図であ
る。
【図8】従来の面順次カラー表示装置の説明のための略
線図である。
【符号の説明】
7R、7G、7B 時間軸圧縮のためのメモリ 10 CRTディスプレー 11 水平および垂直偏向装置 13,14 PLL 17 垂直位置シフト回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 9/26 G09G 1/28

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複合映像入力信号から輝度信号、色信
    号、水平同期信号および垂直同期信号を分離する分離手
    段と、 上記分離手段からの輝度信号および色信号から三原色信
    号を形成する三原色信号形成手段と、 上記分離手段からの水平同期信号と同期し、該水平同期
    信号の周波数を3倍した周波数の水平タイミング信号、
    上記分離手段からの垂直同期信号と同期し、該垂直同期
    信号の周波数を9 倍した周波数の垂直タイミング信号、
    書込みクロック、該書込みクロックの周波数を9 倍した
    周波数の読出しクロック、および駆動パルス信号を生成
    するタイミング信号生成手段と、 上記三原色信号形成手段からの三原色信号を書き込んで
    記憶するメモリを有し、上記タイミング信号生成手段か
    らの書込みクロックおよび読出しクロックにより、上記
    三原色信号の各原色信号を1/9に時間軸圧縮すると共
    に、上記各原色信号が所定の順で配置された面順次色信
    号を生成する駆動信号生成手段と、 表示画面を有し、上記駆動信号生成手段からの面順次色
    信号により駆動され、上記表示画面に画像を表示するモ
    ノクロの画像表示手段と、 上記タイミング信号生成手段からの上記水平タイミング
    信号により駆動され、上記画像表示手段の水平走査を行
    う水平偏向手段と、 上記タイミング信号生成手段からの垂直タイミング信号
    により駆動され、上記画像表示手段の垂直走査を行う垂
    直偏向手段と、 上記画像表示手段の表示画面の前面に配される3枚のカ
    ラー偏光板を有し、上記面順次色信号と同期した上記駆
    動パルス信号によって、上記3枚のカラー偏光板を通過
    する光の偏光方向を制御するカラーシャッターと を備え
    ことを特徴とする面順次カラー表示装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の表示装置において、 さらに、上記垂直偏向手段による垂直走査の位置をフィ
    ールド毎にシフトして、インタレース走査の関係を保つ
    垂直位置シフト回路を備えることを特徴とする面順次カ
    ラー表示装置。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載の表示装置において、上記垂直位置シフト回路は、垂 直偏向波形にフィールド
    周期の階段波信号を重畳することを特徴とする面順次カ
    ラー表示装置。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載の表示装置において、上記垂直位置シフト回路は、 垂直偏向波形に対して、水
    平周期ののこぎり波を重畳することを特徴とする面順次
    カラー表示装置。
  5. 【請求項5】 複合映像入力信号から形成される三原色
    信号をメモリに書き込み、 上記書き込みにより記憶された上記三原色信号を1/9
    に時間軸圧縮すると共に、上記各原色信号が所定の順で
    配置された面順次色信号を生成し、 上記面順次色信号によりモノクロ画像表示手段を駆動
    し、上記モノクロ画像表示手段の表示画面にモノクロの
    画像を表示すると共に、上記復号映像信号の水平同期信
    号と同期し、上記水平同期信号の周波数の3倍の水平周
    波数で水平偏向を行い、上記復号映像信号の垂直同期信
    号と同期し、上記垂直同期信号の周波数の9倍の垂直周
    波数で垂直偏向を行い、 上記複合映像入力信号から分離され、面順次色信号の供
    給タイミングに同期した駆動パルス信号によって、上記
    3枚のカラー偏光板を通過する光の偏光方向を制御する
    ことによって、上記表示画面の前面に配される3枚のカ
    ラー偏光板を有するカラーシャッターを切り換えること
    を特徴とするカラー画像の表示方法。
  6. 【請求項6】 請求項5記載の駆動方法において、 さらに、複合映像入力信号から分離された垂直同期信号
    による垂直走査の位置をフィールド毎にシフトして、イ
    ンタレース走査の関係を保つようにしたことを特徴とす
    カラー画像の表示方法。
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