JP4192292B2 - Personal feature pattern detector - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は体表面下の血管パターンの特徴を利用して、個人を識別するための個人特徴パターン検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、個人を識別することは、主に銀行端末やコンピュータの使用許可を与えたり、入室者に制限のある部屋への入退室管理等で用いられていた。これらの場合、個人識別には暗証番号やパスワードを用いる方法が主に用いられてきた。しかし、最近は生体の持つ特徴を利用して個人識別を行う技術の開発が進められている。
【0003】
その一つに、手の甲や指の血管パターンを利用する方法が知られている。即ち、手の甲の血管パターンを利用する方法が英国特許2156127B号や雑誌「センサー・レビュー」12巻3号(1992年)19頁から23頁に、透過光による手の甲の血管パターン写真が雑誌「病態生理」11巻8号(1992年)620頁から629頁に示されている。また、指の血管パターンを利用する方法が特開平7−21373号に開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
体内にある血管パターンを利用する方法は盗難や偽造が難しいためにセキュリティを高めるという利点がある。しかし、これらの公知例では、比較的生体を透過しやすい近赤外の透過光や反射光の強度測定(以下、この測定法を透過法,反射法と呼ぶ)を用いて測定部位の体表面に近い血管パターンを計測する。我々は、対象とする抹消血管およびその周辺組織が、心臓との高さの関係により鬱血する場合があり、その高さの相対的関係が変化すると鬱血の程度が異なり、透過法や反射法で再現性のよい血管パターンが得られず、識別の精度が悪くなることを実験的に見出した。
【0005】
例えば、心臓より高い位置で血管を測定すると抹消血管およびその周辺組織に鬱血は生じないが、心臓より低い位置で血管を測定すると鬱血が生じ、両者の間で血管パターンが異なるという問題が生じることが分かった。しかし、前掲の従来技術には、この問題点は記載されていなかった。
【0006】
本発明の目的は、生体の血管パターンを対象とする個人識別において、測定部位と心臓の相対的高さの差による鬱血が血管パターンの再現性に影響しない個人特徴パターン検出装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
光源と、利用者の測定部位を装着する測定部位装着部と、上記測定部位を介した上記光源からの光を検出する光検出部と、上記光検出部から体表面下にある血管パターンを画像化して個人識別を行う識別部とを有し、上記測定部位装着部は該測定部位と上記利用者の心臓との距離を一定以内に設定するためのアーム手段を備えることを特徴とする個人特徴パターン検出装置。
【0008】
なお、血管パターン取得後の個人識別の具体的方法については、雑誌「センサー・レビュー」12巻3号(1992年)19頁から23頁、または特開平7− 21373 号等に詳述されており、これらの方法を用いればよい。
【0009】
【発明の実施の形態】
図1は本発明による個人特徴パターン検出装置の一実施形態を示す構成図であるが、右図の円Aの部分を拡大したのが、左図の円Aの内部である。測定部位の皮下にある血管パターンを対象として近赤外光を用いて反射法で測定する装置の構成と動作について述べる。
【0010】
個人特徴パターン検出装置は、測定部位装着部5、並びにアーム6,関節部7,腕固定部8からなる心臓位置固定部、および識別部(公知なので図示しない)から構成される。この他に、被測定者1,手2,前腕3,上腕4,光源20,出射光21,光学レンズ22,光検出器23,反射光24,椅子30が図示されている。
【0011】
計測部の計測法としては、ここでは近赤外光による反射法を示したが、次の実施例で例示する近赤外光による透過法の他、核磁気共鳴や超音波を用いることも可能である。測定部位は手(手の甲や指等)や耳朶を初めとする任意の部位が可能であるが、ここでは手2としている。測定部位装着部5は測定部位に合った形状とするが、ここでは測定部位の手2を置きやすい平面的な形状とした。光源20として、近赤外光用の発光ダイオードやレーザダイオード等の半導体素子を用いたが、ハロゲンランプ等からの光を分光した近赤外光を出射光21として用いたり、ハロゲンランプ等からの反射光24に対して光検出器23の前に近赤外光用フィルタを設置してもよい。光検出器23にはCCDカメラのような撮像素子を、識別部には雑誌「センサー・レビュー」12巻3号(1992年)19頁から23頁、または特開平7−21373号等で公知の方法を用いた。
【0012】
次に動作であるが、光源20からの出射光21は光学レンズ22で集光されて測定部位である手2に照射される。照射側から手2へ入射した近赤外光は、生体組織で散乱・吸収されながら体内を透過し、血管で大きく吸収される。一方、生体組織や血管での反射光は、往路と同様に、生体組織で散乱・吸収されながら体内を透過して体表面に戻って来る。
【0013】
近赤外光は生体組織での吸収が少なく、血管中のヘモグロビンによる吸収が大きいために、手2の体表面から体外に出射される際、手2の出射側の表面近くに血管があると、血管中のヘモグロビンで近赤外光が大きく吸収され、手2の出射側表面には血管パターンの影が投影される。体表面の血管パターンを含む反射光は光学レンズ22で集光された後、反射光24として光検出器23で検出される。
【0014】
図中の水平軸Xと垂直軸Yの交点は心臓の位置であり、厳密には最大動脈圧になる大動脈弓に近い大動脈口周辺である。この図の場合、垂直方向には、水平軸XとX1との差h1だけ、測定部位(手2)が心臓よりも高い位置にある。相対的高さの差h1は、測定部位装着部5の高さ、および心臓位置固定部を構成するアーム6と関節部7を調整して腕固定部8の高さを調整することにより設定する。これらを動かして差h1を調整するには、手動でもよいが、自動化することも可能である。この差h1は、10cm以上,50cm以下の範囲であればどの設定値でもよいが、少なくとも同一被測定者に対してはほぼ一定値に保つ必要がある。
【0015】
図2に近赤外光反射法での指と心臓の相対的高さの差による指の血管分布のデータを示す。同図(a)はh1=20cm(指が心臓より上方)の場合、同図(b)はh1=−20cm(指が心臓より下方)の場合である。(a)で見えた血管領域12が(b)では見えず、(a)で見えなかった血管領域10,11が(b)では見えている。また、(a)で観察されなかった血管13,14の拡張や鬱血領域15,16が(b)では現れている。これらは差h1による鬱血の影響を示すデータであり、差h1をほぼ一定に保つことの重要性が分かる。
【0016】
本実施例では、反射法において、測定部位と心臓の相対的高さの差の影響を防止し、識別に必要なデータ再現性を高めた血管パターンの個人特徴パターン検出装置を実現できる効果がある。
【0017】
図3は本発明による個人特徴パターン検出装置の一実施形態を示す構成図であるが、右図の円Aの部分を拡大したのが、左図の円Aの内部である。測定部位の皮下にある血管パターンを対象として近赤外光を用いて透過法で測定する装置の構成と動作について述べる。
【0018】
個人特徴パターン検出装置は、測定部位装着部5、並びにアーム6,関節部7,腕固定部8からなる心臓位置固定部、および識別部(公知なので図示しない)から構成される。この他に、被測定者1,上記被測定者1の手2,前腕3,上腕4,光源20,出射光21,光学レンズ22,25,光検出器23,透過光26,椅子30が図示されている。
【0019】
計測部の計測法としては、ここでは近赤外光による透過法を示したが、前の実施例で例示した近赤外光による反射法の他、核磁気共鳴や超音波を用いることも可能である。測定部位は任意の部位が可能であるが、ここでは手2としている。測定部位装着部5は測定部位に合った形状とするが、ここでは測定部位の手2を置きやすい平面的な形状とした。光源20には近赤外光用の発光ダイオードやレーザダイオード等の半導体素子を用いたが、図1の実施例に示した方法でもよい。光検出器23にはCCDカメラのような撮像素子を、識別部には雑誌「センサー・レビュー」12巻3号(1992年)19頁から23頁、または特開平7− 21373号等で公知の方法を用いた。
【0020】
次に動作であるが、光源20からの出射光21は光学レンズ22で集光されて測定部位である手2に照射される。照射側から手2へ入射した近赤外光は、生体組織で散乱・吸収されながら体内を透過し、血管で大きく吸収される。近赤外光は生体組織での吸収が少なく、血管中のヘモグロビンによる吸収が大きいために、手2の体表面から体外に出射される際、手2の出射側の表面近くに血管があると、血管中のヘモグロビンで近赤外光が大きく吸収され、手2の出射側表面には血管パターンの影が投影される。体表面の血管パターンを含む透過光26は集光レンズ25で集光された後、光検出器23で検出される。図中の記号である水平軸XとX1、その差h1,垂直軸Yの説明、および差h1の設定方法は図1の実施例で述べた通りである。
【0021】
本実施例では、透過法において、識別に必要なデータ再現性を高めた血管パターンの個人特徴パターン検出装置を実現できる効果がある。
【0022】
図4は本発明による個人特徴パターン検出装置の一実施形態を示す部分構成図である。図中の円Aの拡大図は図1(反射法),図3(透過法)の両者が適用できるので、測定部位の皮下にある血管パターンを対象として近赤外光を用いて反射法や透過法で測定する構成の説明は省略する。
【0023】
本実施例の個人特徴パターン検出装置は、測定部位装着部5、並びにアーム6,関節部7,腕固定部8からなる心臓位置固定部、および計測部(前述したので図示しない)と識別部(公知なので図示しない)から構成される。この他に、被測定者1,上記被測定者1の手2,前腕3,上腕4,椅子30が図示されている。計測部の計測法としては、近赤外光による反射法や透過法の他に、核磁気共鳴や超音波を用いることも可能である。測定部位,測定部位装着部,計測部,識別部は前述の実施例に示した通りである。
【0024】
次に動作であるが、近赤外光を用いて反射法や透過法で測定する動作の説明は、前述の通りなので省略する。図中の水平軸Xと垂直軸Yの交点は心臓の位置であり、厳密には最大動脈圧になる大動脈弓に近い大動脈口周辺である。この図の場合、垂直方向には、測定部位(手2)と心臓が同じ高さになる。両者を同じ高さに設定するには、測定部位装着部5の高さ、および心臓位置固定部を構成するアーム6と関節部7を調整して腕固定部8の高さを調整する。これらを動かして調整するには、手動でもよいが、自動化することも可能である。絶対的高さはどこであってもよいが、少なくとも同一被測定者に対しては両者をほぼ同じ高さに保つ必要がある。
【0025】
本実施例では、測定部位を心臓と同じ高さとすることにより、識別に必要なデータの再現性を高めた血管パターンの個人特徴パターン検出装置を実現できる効果がある。
【0026】
図5は本発明による個人特徴パターン検出装置のさらに他の実施例を示す部分構成図である。図中の円Aの拡大図は図1(反射法),図3(透過法)の両者が適用できるので、測定部位の皮下にある血管パターンを対象として近赤外光を用いて反射法や透過法で測定する構成の説明は省略する。
【0027】
個人特徴パターン検出装置は、測定部位装着部5、並びにアーム6,関節部7,腕固定部8からなる心臓位置固定部、および計測部(前述したので図示しない)と識別部(公知なので図示しない)から構成される。この他に、被測定者1,上記被測定者1の手2,前腕3,上腕4が図示されている。計測部の計測法としては、近赤外光による反射法や透過法の他に、核磁気共鳴や超音波を用いることも可能である。測定部位,測定部位装着部,計測部,識別部は前述の実施例に示した通りである。
【0028】
次に動作であるが、近赤外光を用いて反射法や透過法で測定する動作の説明は、前述の通りなので省略する。図中の水平軸Xと垂直軸Yの交点は心臓の位置であり、厳密には最大動脈圧になる大動脈弓に近い大動脈口周辺である。この図の場合、垂直方向には、水平軸XとX2との差h2だけ、測定部位(手2)が心臓よりも低い位置にある。相対的高さの差h2は、測定部位装着部5の高さ、および心臓位置固定部を構成するアーム6と関節部7を調整して腕固定部8の高さを調整することにより設定する。これらを動かして差h2を調整するには、手動でもよいが、自動化することも可能である。この差h2は、10cm以上,50cm以上の範囲であればどの設定値でもよいが、少なくとも同一被測定者に対してはほぼ一定値に保つ必要がある。
【0029】
本実施例では、測定部位を心臓より低くすることにより、識別に必要なデータ再現性を高めた血管パターンの個人特徴パターン検出装置を実現できる効果がある。
【0030】
図6は本発明による個人特徴パターン検出装置の一実施形態を示す部分構成図である。図中の円Aの拡大図は図1(反射法),図3(透過法)の両者が適用できる。図中の(a)は図1と図3で示した、(b)は図4で示した、(c)は図5で示したアーム6,関節部7,腕固定部8からなる心臓位置固定部を簡略化したものであり、(a)と(b)は椅子30の高さh3と座位部の高さh4を、 (c)は立位部の高さh6を心臓位置固定部として用いている。その他の構成は、該当する各図で述べた通りなので、説明は省略する。
【0031】
次に動作であるが、(a)と(b)は、椅子30の高さh3を調整することと、座位部の姿勢をほぼ一定に保つことで、h3+h4=h5をほぼ一定に保つことができる。(c)は立位部の姿勢をほぼ一定に保つことで、h6をほぼ一定に保つことができる。これらにより、h1またはh2は、少なくとも同一被測定者に対してはほぼ一定値に保てる(h1またはh2=0を含む)。その他の動作は、該当する各図で述べた通りなので、説明は省略する。
【0032】
本実施例では、心臓位置固定部を簡略化し、識別に必要なデータ再現性を高めた血管パターンの個人特徴パターン検出装置を実現できる効果がある。
【0033】
【発明の効果】
本発明は個人識別に測定部位と心臓の相対的高さを一定距離以内に設定するため、鬱血状態の影響を防止して血管パターンの再現性を高める個人特徴パターン検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による個人特徴パターン検出装置の一実施例を示す構成図。
【図2】近赤外光反射法での指と心臓の相対的高さの差による指の血管分布図。
【図3】本発明による個人特徴パターン検出装置の一実施例を示す構成図。
【図4】本発明による個人特徴パターン検出装置の一実施例を示す部分構成図。
【図5】本発明による個人特徴パターン検出装置の一実施例を示す部分構成図。
【図6】本発明による個人特徴パターン検出装置の一実施例を示す部分構成図。
【符号の説明】
1…被測定者、2…手、3…前腕、4…上腕、5…測定部位装着部、6…アーム、7…関節部、8…腕固定部、10,11,12…血管領域、13,14…血管、15,16…鬱血領域、20…光源、21…出射光、22,25…光学レンズ、23…光検出器、24…反射光、26…透過光、30…椅子。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an individual feature pattern detection apparatus for identifying an individual using features of a blood vessel pattern below the body surface.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, identifying an individual has been mainly used for giving permission to use a bank terminal or a computer, or for entering and leaving a room with restrictions on the number of people entering the room. In these cases, a method using a personal identification number or a password has been mainly used for personal identification. However, recently, development of technology for performing individual identification using characteristics of a living body has been advanced.
[0003]
For example, a method using the back of the hand or the blood vessel pattern of the finger is known. That is, the method using the blood vessel pattern on the back of the hand is described in British Patent No. 2156127B and the magazine “Sensor Review” Vol. 12 No. 3 (1992), pages 19 to 23. 11: 8 (1992), pages 620-629. A method using a blood vessel pattern of a finger is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-21373.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The method of using the blood vessel pattern in the body has the advantage of increasing security because theft and counterfeiting are difficult. However, in these known examples, the body surface of the measurement site is measured using intensity measurement of near-infrared transmitted light or reflected light that is relatively easily transmitted through a living body (hereinafter, this measurement method is referred to as transmission method or reflection method). Measure blood vessel pattern close to. In some cases, the target peripheral blood vessels and surrounding tissues may become congested depending on the height relationship with the heart, and if the relative relationship between the heights changes, the degree of congestion will vary. It was experimentally found that a blood vessel pattern with good reproducibility could not be obtained and the accuracy of identification deteriorated.
[0005]
For example, measuring blood vessels higher than the heart does not cause congestion in the peripheral blood vessels and surrounding tissues, but measuring blood vessels lower than the heart causes blood congestion, resulting in different blood vessel patterns between the two. I understood. However, this problem has not been described in the prior art described above.
[0006]
An object of the present invention is to provide a personal characteristic pattern detection device in which congestion due to a difference in relative height between a measurement site and a heart does not affect the reproducibility of a blood vessel pattern in personal identification for a blood vessel pattern of a living body. is there.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
An image of a light source, a measurement part attachment part for attaching a measurement part of a user, a light detection part for detecting light from the light source via the measurement part, and a blood vessel pattern below the body surface from the light detection part And an identification unit for personal identification, wherein the measurement site mounting unit includes arm means for setting the distance between the measurement site and the user's heart within a certain range. Pattern detection device.
[0008]
The specific method of personal identification after obtaining the blood vessel pattern is described in detail in the magazine “Sensor Review”, Vol. 12, No. 3, (1992), pages 19 to 23, or Japanese Patent Laid-Open No. 7-21373. These methods may be used.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a personal feature pattern detection apparatus according to the present invention, and an enlarged portion of a circle A in the right figure is the inside of the circle A in the left figure. The configuration and operation of an apparatus for measuring a blood vessel pattern under the measurement site using a reflection method using near-infrared light will be described.
[0010]
The personal feature pattern detection apparatus includes a measurement
[0011]
As the measurement method of the measurement unit, the reflection method using near-infrared light is shown here, but in addition to the transmission method using near-infrared light exemplified in the following embodiment, it is also possible to use nuclear magnetic resonance or ultrasonic waves. It is. The measurement site can be any site including the hand (back of the hand, fingers, etc.) and earlobe, but here it is the
[0012]
Next, in operation, the emitted
[0013]
Since near-infrared light is less absorbed by living tissue and is more absorbed by hemoglobin in the blood vessel, when emitted from the body surface of the
[0014]
The intersection of the horizontal axis X and the vertical axis Y in the figure is the position of the heart, strictly speaking, around the aortic ostium near the aortic arch where the maximum arterial pressure is reached. In the case of this figure, in the vertical direction, the measurement site (hand 2) is higher than the heart by the difference h1 between the horizontal axes X and X1. The relative height difference h1 is set by adjusting the height of the
[0015]
FIG. 2 shows the blood vessel distribution data of the finger according to the difference in relative height between the finger and the heart in the near infrared light reflection method. FIG. 4A shows the case where h1 = 20 cm (finger is above the heart), and FIG. 4B shows the case where h1 = −20 cm (finger is below the heart). The
[0016]
In this embodiment, in the reflection method, there is an effect that it is possible to realize an individual characteristic pattern detection device for a blood vessel pattern that prevents the influence of the difference in relative height between the measurement site and the heart and enhances the data reproducibility necessary for identification. .
[0017]
FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of the personal feature pattern detection apparatus according to the present invention. The portion of the circle A in the right figure is enlarged inside the circle A in the left figure. The configuration and operation of an apparatus for measuring a blood vessel pattern under the measurement site using a near infrared light transmission method will be described.
[0018]
The personal feature pattern detection apparatus includes a measurement
[0019]
As the measurement method of the measurement unit, the transmission method using near infrared light is shown here, but in addition to the reflection method using near infrared light exemplified in the previous embodiment, it is also possible to use nuclear magnetic resonance or ultrasonic waves. It is. The measurement part can be any part, but here it is the
[0020]
Next, in operation, the emitted light 21 from the
[0021]
In the present embodiment, in the transmission method, there is an effect that it is possible to realize a blood vessel pattern personal feature pattern detection device with improved data reproducibility necessary for identification.
[0022]
FIG. 4 is a partial block diagram showing an embodiment of the personal feature pattern detection apparatus according to the present invention. Since the enlarged view of circle A in FIG. 1 can be applied to both FIG. 1 (reflection method) and FIG. 3 (transmission method), the reflection method or the like using near infrared light for the blood vessel pattern under the measurement site is used. The description of the structure measured by the transmission method is omitted.
[0023]
The personal feature pattern detection apparatus of the present embodiment includes a measurement
[0024]
Next, the operation is described with reference to the reflection method or transmission method using near-infrared light. The intersection of the horizontal axis X and the vertical axis Y in the figure is the position of the heart, strictly speaking, around the aortic ostium near the aortic arch where the maximum arterial pressure is reached. In the case of this figure, the measurement site (hand 2) and the heart are at the same height in the vertical direction. In order to set both to the same height, the height of the measurement
[0025]
In the present embodiment, by setting the measurement site to the same height as the heart, there is an effect that it is possible to realize a personal characteristic pattern detection device for blood vessel patterns with improved reproducibility of data necessary for identification.
[0026]
FIG. 5 is a partial block diagram showing still another embodiment of the personal feature pattern detection apparatus according to the present invention. Since the enlarged view of circle A in FIG. 1 can be applied to both FIG. 1 (reflection method) and FIG. 3 (transmission method), the reflection method or the like using near infrared light for the blood vessel pattern under the measurement site is used. The description of the structure measured by the transmission method is omitted.
[0027]
The personal feature pattern detection apparatus includes a measurement
[0028]
Next, the operation is described with reference to the reflection method or transmission method using near-infrared light. The intersection of the horizontal axis X and the vertical axis Y in the figure is the position of the heart, strictly speaking, around the aortic ostium near the aortic arch where the maximum arterial pressure is reached. In the case of this figure, in the vertical direction, the measurement site (hand 2) is positioned lower than the heart by the difference h2 between the horizontal axes X and X2. The relative height difference h2 is set by adjusting the height of the measurement
[0029]
In this embodiment, there is an effect that it is possible to realize a blood vessel pattern personal feature pattern detection apparatus with improved data reproducibility necessary for identification by making the measurement site lower than the heart.
[0030]
FIG. 6 is a partial block diagram showing an embodiment of the personal feature pattern detection apparatus according to the present invention. The enlarged view of circle A in the figure can be applied to both FIG. 1 (reflection method) and FIG. 3 (transmission method). (A) in the figure is shown in FIG. 1 and FIG. 3, (b) is shown in FIG. 4, (c) is the heart position comprising the
[0031]
Next, in operations (a) and (b), h3 + h4 = h5 can be kept substantially constant by adjusting the height h3 of the
[0032]
In this embodiment, there is an effect that it is possible to realize a personal characteristic pattern detection device for blood vessel patterns in which the heart position fixing unit is simplified and the data reproducibility necessary for identification is enhanced.
[0033]
【The invention's effect】
The present invention can provide a personal feature pattern detection device that prevents the influence of a congested state and improves the reproducibility of a blood vessel pattern because the relative height of the measurement site and the heart is set within a certain distance for personal identification. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a personal feature pattern detection apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a distribution diagram of finger blood vessels according to the difference in relative height between the finger and the heart in the near-infrared light reflection method.
FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of a personal feature pattern detection apparatus according to the present invention.
FIG. 4 is a partial configuration diagram showing an embodiment of a personal feature pattern detection apparatus according to the present invention.
FIG. 5 is a partial configuration diagram showing an embodiment of a personal feature pattern detection apparatus according to the present invention.
FIG. 6 is a partial configuration diagram showing an embodiment of a personal feature pattern detection apparatus according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (3)
上記測定部位を介した上記光源からの光を検出する光検出部と、
上記光検出部から体表面下にある血管パターンを画像化して個人識別を行う識別部とを有し、
上記測定部位装着部は、上記測定部位と上記利用者の心臓の相対的高さを一定距離以内に設定可能なアーム手段を備えることを特徴とする個人特徴パターン検出装置。A light source and a measurement site mounting part for mounting a user's measurement site;
A light detection unit for detecting light from the light source via the measurement site;
An identification unit that images a blood vessel pattern below the body surface from the light detection unit and performs personal identification,
The apparatus for detecting a personal feature pattern according to claim 1, wherein the measurement site mounting unit includes arm means capable of setting a relative height of the measurement site and the heart of the user within a certain distance .
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