JPS5831791B2 - 画像情報帯域圧縮伝送装置 - Google Patents

画像情報帯域圧縮伝送装置

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JPS5831791B2
JPS5831791B2 JP751508A JP150875A JPS5831791B2 JP S5831791 B2 JPS5831791 B2 JP S5831791B2 JP 751508 A JP751508 A JP 751508A JP 150875 A JP150875 A JP 150875A JP S5831791 B2 JPS5831791 B2 JP S5831791B2
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    • H04N1/417Systems or arrangements allowing the picture to be reproduced without loss or modification of picture-information using predictive or differential encoding

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ファクシミリ等の様な2次元画像を走査する
事により得られた画像情報を副走査方向の画素相関を強
める様に予測論理方式を用いて走査画像情報を新たな画
像情報に変化させ、以後この新たな画像情報を予測画像
情報と呼び、この予測画像情報を副走査方向数ラインー
組とし、符号化する事により伝送帯域を高能率化する為
の画像情報帯域圧縮伝送装置に関するものである。
画像情報帯域圧縮伝送装置に用いられる方式には、主走
査画像情報の画素間の相関が強い事を利用してその冗長
度を圧縮する方法が考えられる。
主走査方向の画像情報の白又は黒の連続したつながりの
数を符号化してその冗長度を圧縮し伝送する方式、即ち
ランレングス符号化方式が良く知られている。
又走査画像情報の主走査方向の画素相関と副走査方向の
画素相関を利用し第1図においてイで示す1走査線前の
情報a、 b、 cと口で示す直前の画素d、を用
いて入力eを予測しようとする方法がある。
即ち2次元予測である。この方式は入力eが予測値と一
致すれば、O“、不一致で1“として新たな予測画像情
報を作る。
予測画像情報1走査線ごとをランレングス符号化して伝
送する方法である。
即ち、ランレングス符号化方式に2次元予測を併用する
事により更に冗長度圧縮を行なう方法等が知られている
本発明は予測論理方式(2次元予測)により予測画像情
報の副走査方向画素相関が走査画像情報の副走査方向相
関より更に強くなる様に予測函数を選び予測する。
予測で得られた予測画像情報の各走査線に対応する同一
位置の画素情報の組合せによりモード符号化又はランレ
ングス符号化を行ない走査線数ラインを一組として伝送
する方式を採用した画像情報帯域圧縮伝送装置を提供す
るものである。
本発明画像情報帯域圧縮伝送装置は、順次の走査線を1
組とし、各組の先頭の走査線の情報を予測基準情報とし
、それ以降の走査線に対しては先行する画像情報に基づ
いて予測した予測画像情報を作り、前記予測画像情報を
副走査方向にモード符号化して圧縮した後、特定のモー
ド符号をさらにランレングス符号化して圧縮し、これに
前記予測基準情報をランレングス符号化したものを加え
ることを特徴とするものである。
次に図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第2図は、本発明により帯域圧縮を行なう符号変化過程
である。
第2図Aは原稿を実際に走査して得られる2値画像情報
で白又は黒の信号をそれぞれrOJ、「1」で表わした
2元符号列で■、■、■は各走査線を示している。
第2図Aで表わした3ラインの2元符号を第1図の様に
1走査線前イの情報a、 b、 cと直前口の画素d
の4画素の組合せにより入力eを予測し、予測値と走査
画像情報が一致すれば「0」、不一致で「1」とした予
測画像情報を第2図Bに示す。
予測函数は、第1表に示す様な走査画像情報a、 b
、 c、 dの4画素に対するeの出現確率により決
定した函数である。
第2図への20ビツトを予測する。
第2図Aの■情報列は予測の基準ラインとして第2図B
の■とし、Q■2ラインにより予測函数第1表に従って
予測した予測画像情報が第2図Bの[F]である。
即ち(h74を予測するには走査画像情報a、b、c、
dのbeは■1、■2の情報0.0であるが、aldは
決定されていない。
この様な場合は一般に原画の枠は白が多い事からa、d
をOloと仮定して予測すると、a、b、c、dはOl
o、0.0となり予測函数により予測値eはOであるか
ら、■1の画像情報と一致するので01はOとなる。
次に■2はabedがOlo、0.0であり予測値がO
であるが、■2の画像情報が1であるから不一致情報と
し、[F]2は″ 1 “どなる。
■3は予測画素がO,Olo、■で予測値は″ 1“と
なり一致するから、03はゝ0“どなる。
同様に■4〜■20まで予測すると、第2図Bのσの様
に01000100000011011000となる。
第2図Bの[F]は■D2ラインにより予測した予測画
像情報である。
σと同様に■1を予測する。4画素は0010であるか
ら第1表より予測値は“0“で画像情報と一致するので
01は10“である。
[F]2は、0110で予測値″1 “と一致するので
10“、■3は1111予測値と一致するから10“ど
なる。
同様に■20まで予測すると第2図Cの[F]の様に 00000110000000010000となる。
第2図Bの0画像情報は第2図AのOの走査画像情報そ
のままでこの情報が以後の一組として符号化すべき予測
画像情報■02ラインの予測基準情報である。
(以後Q列画像情報を予測基準情報と呼ぶ)この予測基
準情報を同時に符号化する一組の予測画像情報の先頭に
いつも付加する事により予測論理方式の欠点とされてい
る、伝送路中に誤りが生じた場合その誤りが1走査線だ
けにとどまらず後の走査線まで尾を引くと云う点を改善
している。
即ち本発明装置は一組の予測画像情報内で誤りを吸収す
る事になり、他の組には影響しない利点がある。
第2図Bの■す清報列はランレングス符号化して伝送す
る。
ファクシミIJ信号では★★シランングスの発生頻度は
ほぼランレングスの順に並ぶことから、これに沿った符
号化としてここでは第2表第3表の様なランレングス符
号を使用する。
第2表は白のランレングス符号第3表は黒のランレング
ス符号である。
ランレングスが1〜3の場合は、そのランレングスの数
だけ白情報の情報信号rOJ黒情報の情報信号「1」を
付加する。
ランレングスn、が4以上の時はn−4とし、この値を
2進符号化して2ビット単位に分割し、分割単位ごとに
白信号の場合は「0」を黒信号の時は「1」を付加する
例えば白情報のランレングスが(14)+oとすると、
14−4=10であるからこれを単純2進符号にすると
1010である。
これを2ビツトに分けると10.10とに分けられる。
2ビツト毎に先頭に白情報の情報信号″O“を付加して
■10■10となる。
これにランレングス1〜3を表わす3ビツトを先頭に付
加して 000■10■10を表わす事が出来る。
この符号化においては回路設計上によって単純2進符号
を下位の桁からならべても良い。
上記例においては2進符号1010は0101となるか
ら、ランレングス符号はOOo@o l■01となる。
ここでは第2図の符号に適用するとeはIOjが20ビ
ツトつらなっているのでランレングス20である。
即ち第2図Cのびの様にOOO■01■00■00と符
号化して伝送する。
次に予測画像情報O[F]2ラインを同時符号化して伝
送する方法としては一例として第4表の様に副走査方向
に隣接する白又は黒の2元符号の2画素により構成され
た方式が考えられる。
第4表のモード1の白 白の場合はこのモード の連続出現確率が大きいので「0」を使用したランレン
グス符号、例えば第2表の符号にて表わし冗長度圧縮を
はかる。
モード2.3は2ライン中の副走査方向に隣接する2画
素の情報が相異なった情報で白−黒、黒−白の状態の時
であるが、モード符号として10をあたえ、先の走査線
上の画素が白の時「0」、黒の時「1」を付加する。
白−黒の場合100、黒−白の場合101と3ビツトを
使って表現する。
モード4は黒−黒で2画素の情報が一致しているが予測
画像情報は予測により黒のランレングスが短い方に集中
され孤立点が多くなり、更にA4版の原画を全面走査し
た場合の一走査線上の平均変化点(黒から白に白から黒
に変化する点)も走査画像情報より予測画像情報の方が
25%〜40%程度減少している事より黒黒の場合はラ
ンレングス符号化せずに11の符号を割り当てた。
以上の様なモード符号を考慮して第2図Bの(EN(d
の2走査線に注目すると■′1と01はrOJで一致し
ているからランレングス符号Oを、g2[F]2は不一
致であるからモード符号10と02の情報が1である事
より101を、■□□□各3〜5は「O」の−数情報3
個の連続であるからランレングス符号OOOを、(5j
g7は100、O[F]8〜12は10“の−数情報5
佃Q連続で、ランレングス符号化すると、OOO@01
、υの13.14は101.10f Oll 5は0
1q016は11.■□□□17は101.■(Jx8
〜20は「0」の−数情報3個連続であるからOOOと
なる。
よって伝送符号は第2図Cのσ′の様に 0101000111000000011011010
11101000となり、第2図Aの走査画像情報■、
■、■3走査線各20ビットは本方式によって符号化す
ると第2図Cの腹vの様に変換され送出する。
この様にして本発明画像情報帯域圧縮伝送装置は帯域圧
縮をおこなうものである。
第3図は本発明により上述したように符号化して送信す
る画像情報帯域圧縮伝送装置の一実施例である。
図においてAは走査アナログ信号でこの信号を量子化回
路1で黒は「1」、白は[0」の2値信号Bに変換する
本例送信装置は更に1走査線の画素数を格納可能なシフ
トレジスタ2、予測回路3、各部の動作を制御する制御
器4、排他的論理和回路を用いた比較器5.2人力信号
のどちらかを選択して出力させるゲート回路6、ゲート
回路6を通過した予測画像情報を一時格納するシフトレ
ジスタ7.1走査線をランレングス符号化する符号器8
、符号器8で符号化したコードを一時保持するメモリ9
、符号器8およびメモリ9を含み、予測基準情報の1走
査線をランレングス符号化する予測基準情報符号化装置
10第4表に示すモードを選択してモード符号を発生す
る弁別器11.第4表のモードのランレングス符号化を
行なう符号器12、弁別器11および符号器12を含み
予測画像情報の2走査線をまとめて符号化する予測画像
情報符号化装置13、通信路に送り出す為のバッファメ
モリ14を具えるものである。
走査画像情報Aを量子化回路1で「1」、「O」の2値
信号に変換した信号Bはシフトレジスタ2に順番に入力
される。
一方人力2値信号1走査線が予測基準情報であればゲー
ト回路6は信号BをFに切換え、装置10に供給し続け
、制御器4がe信号にて、1走査線の同期信号を検知す
ると、制御指令りをゲート回路6に送出し、切換動作を
行なわせ、1走査線全画素を装置10に供給完了する。
シフトレジスタ2は信号Bの1走査線全画素数を格納出
来る容量を持ち、信号Bが入力されるとシフトレジスタ
2の先頭からa、、b、c3画素、この画素は先の走査
線第1図イの3画素に対応し入力された信号Bが6画素
とし予測回路3でこの4画素より予測を行ない、結果を
排他的論理和回路からなる比較器5の入力とする。
信号Bは1走査線メモリであるシフトレジスタ2に蓄積
されると同時に予測回路3の出力と比較され、ゲート回
路6に入力する。
比較器5では予測信号と信号Bが一致すれば「O」、不
一致で「1」の予測画像情報に変換する。
予測基準走線全画素を装置10に入力しおわると、ゲー
ト回路6は予測画像情報Eを通過させ、シフトレジスタ
7に2走査線分の予測画像情報を格納させる。
即ちゲート回路6は、走査画像情報の同期信号1を制御
器4で計数し制御指令りで予測基準1走査線を装置10
に、予測画像情報2走査線をシフトレジスタ7に交互に
切換えて入力させる。
予測基準情報は符号器8により第2.3表の様なランレ
ングス符号化が行なわれ、メモリ9に一時格納される。
制御器4は装置13から符号化転送完了指令fを受けて
からバッファメモリ14に指令kを、装置10に転送指
令jを送りメモリ9からバッファメモリ14に同期符号
を含めて1走査線のコードを転送する。
転送完了指令gを制御器4に送り、予測基準情報1走査
線の転送が完了した事になる。
一方装置10からデータ転送完了指令を受けた後、制御
器4は装置13に動作開始指令iを送る。
装置13はシフトレジスタ7に蓄積されている予測画像
情報2走査線の各走査線の先頭情報より2走査線の副走
査方向に対応する画素ごとにH1■、の様に2画素並列
に受は入れ、モード弁別器11はこの2画素の組合せを
判断し、モー゛ド1の時はjにパルスを送り、符号器1
2にてこの数を計数し、モード変化信号を受けた後、計
数値を符号化してバッファメモリ14に符号コードを送
出する。
又モード2.3.4の場合はモード符号100.101
.11を弁別器11よりバッファメモリ14に入力し予
測画像情報2走査線全部を符号化転送完了したら同期符
号を送り、転送完了指令fを制御器4に出し次の動作を
行なわせる。
この様に交互に制御器4により制御する事によりスムー
スに処理が出来る。
シフトレジスタ7は装置13の処理スピードが予測画像
情報画素入力サイクル内で処理出来る様設計すれば、1
走査線画素数の容量を削減出来る。
第4図は第3図の画像情報帯域圧縮伝送装置と共働する
受信装置の一実施例である。
受信装置は、バッファメモリ15、予測基準情報と予測
画像情報とを振分ける分配器16、受信装置の各部を制
御する制御器17、予測基準情報を復号化する復号器1
8、弁別器19、モード1の復号器20.2走査線情報
を予測画像情報2ラインに分配する分配器21,2走査
線符号情報を復号化する予測画像情報復号装置22、復
号化した予測画像情報を一時格納する2走査線画素数に
相当するメモリ23、予測画像情報を再生する為の排他
的論理和からなる比較器24、ゲート25.1走査線画
素数に相当するシフトレジスタ26および予測回路27
を具えるものである。
送信側より送られてくる符号化された信号、即ち圧縮信
号(以後圧縮信号と呼ぶ)A′はバッファメモリ15に
格納される。
制御器17からの指令1′によりバッファメモリ15よ
り圧縮信号1ビツト(B′信号)を取り出し、分配器1
6に入力する。
分配器16は「信号が入力されるごとに同期符号列か否
が判断すると共に、「信号を復号器18又は復号装置2
2に振分げる。
復号器18では分配器16より送られたC信号を3ビッ
ト−組にして復号化を行ない必要に応じて指令g′を制
御器17に送り、制御器17内でタイミングを取り指令
i′をバッファメモリ15に送り、これより読み出す。
この様に順次復号器18により復号された予測基準情報
は、制御器17からの指令j′によりゲート25を通過
し、出力信号にとして記録装置などに伝送されると同時
に1走査画素数の記憶容量を持ったシフトレジスタ26
に信号p′として逐次記憶される。
分配器16は同期符号列を検知すると制御器17に信号
e′を送り又復号器18には同期符号検知指令を送り予
測基準圧縮信号1走査線の区切りである事を指令すると
共に以後の圧縮信号は復号装置22に伝送する事を記憶
する。
弁別器19では、3ビツトシフトレジスタを設け、入力
圧縮信号3ビット−組又は2ビット−組の組合せを検知
し、ランレングス符号又はモード符号を復号化する。
即ち3ビツトの組合せに対し8種類の動作を指令する。
例えば3ビツトが000の組合せの場合は、第4表のモ
ード10ランレングス符号であるからこのビットを復号
器20に弁別し、バッファメモリ15に3ビット順次転
送要求する。
転送された3ビツトの内の第1ビツトが「0」であるか
「1」であるか検知し、「1」になるまで3ビット順次
読出しを行ない復号器20に送り込む。
復号器20では第1ビツトが「0」で続く3ビツト内の
残りの2ビツトをまとめ、このビット列に先に送った3
ビツトのrOJを加えて2進ランレングス値を再生し、
カウンターにセットする。
復号器20中のこのカウンターは、同期を取りながら、
計数値がゼロになるまで分配器21にゼロ信号を加える
分配器21では信号ゼロをH’、I’に同時に出力し、
メモリ23に蓄積する。
又3ビツトが101(100)の場合は第4表のモード
2(3)白−黒(黒−白)モードで弁別器19は復号器
20の動作終了を確認してから01(10)の2ビット
信号を分配器21に加え、分配器21ではこの2ビット
信号を先の走査線情報roJ ([J )と次の走査線
情報[J (roJ )をH′、■′に分配し、メモリ
23に送る。
弁別器19では01(10)信号を分配器21に送出後
バッファメモリ15より又3ビット順次読出しをする。
3ビツトが111の様な場合は第1、第2ビツトが11
“である事から第2表モード4と判断し、弁別器19
は11の信号を分配器21に送出後、メモリ15から2
ビット順次読出しを行い弁別器中の3ビツトシフトレジ
スタに情報を格納し、モード判定を行なう。
メモリ23に蓄積された2走査線分の予測画像情報は、
復号器18の復号化終了指令を受けた制御器17が転送
指令Kをメモリ23に送ると先の走査線の予測画像情報
の先頭画素から順番に送出する。
方1走査線画素数を蓄積するシフトレジスタ26には復
号器18により復号された走査画像情報が蓄積されてい
るから、これ等のa′b′c′d′の各画素により予測
回路27は予測を行ない、予測信号Mを比較器24に加
える。
比較器24はメモリ23より加えられた1画素信号と予
測信号と排他的論理和方法による比較を行ない走査画像
情報に復号する。
比較器25は復号した信号L′を制御器17よりの制御
指令j′より制御されるゲート25を通過して記録装置
に送る。
一方シフトレジスタ26へ入力し次の予測のデータとし
て格納する。
以上の様な方法をくり返す事により第2図Cに示す信号
を受信し、第2図Aの様な符号列を復号する事が出来る
同期符号は前記の様に第2図CのQ符号列とび符号列に
互に異なった同期符号を使って可とυを区別すると共に
C顔Iの組合せが伝送路等の雑音等を受は誤まってもv
Uの組合せに相当する一組内の誤まりですます事が出来
る。
又他の方法としてはQg各符号列を連続的に順番に転送
し、Q符号列転送後同期符号を挿入しで〜■町−組の組
合せを同期符号で区切り位相ずれを防止する方法がある
この方法は受信側でサムチェック(走査線情報画素数を
チェックする方法)を3走査線単位((?(E)’の組
合せ)に行ない1とOを区別すると共に3走査線内の符
号誤りをも検知する事も出来る。
第5表はA4サイズの原画を走査線密度8本/m重量子
化密度9本/mmのスキャナーで全面走査した場合の各
圧縮装置に対する圧縮比を示したものである。
圧縮比は圧縮装置を評価する一つの手段であり、次の様
に定める。
走査情報全画素数/送出ビット数但し同期符号は各方式
共に20ビツトを使用した。
原画の種類として原画1は密な英文、原画2は密な和文
、原画3はメイル用タイプ英文、原画4はメイル用粗な
和文、原画5はグラフ、原画6はファクシミリテストチ
ャートの6点を選び圧縮比を測定した。
圧縮装置は、次の3装置を用い圧縮比をシミュレートし
た。
1.4画素2次元予測装置 予測函数を用いた予11%埋後の予測画像情報が1 “
信号の場合は第4表の11 “を主体としたランレング
ス符号で送り、′0“信号は2ビット分割符号化方式を
使い符号化した装置。
2、本発明装置1 第2図で説明した3走査線を一組として送出する方法を
用いた装置。
3 本発明装置2 4走査線を一組として送出する方法を用いた装置。
即ち一組とした4走査線の内第1走査線を第2.3表で
示すランレングス符号で符号化し、第2.3.4走食線
の予測処理後副走査方向の3ビツト情報により、本発明
装置1と同様にモード符号を割当て、同時に3走査線を
符号化して送出する。
予測函数は 2種類の函数を用いた。
函数1 第1表の様な函数で出現確率に従った予測函数 函数2 画素相関確率に従った予測函数 第1表中のd画素が「0」の時予測値eは「0」とし、
「1」の時「1」とする予測函数。
この場合結果的にはa、b、c、dの4画素子測ではな
く1画素dの予測となる。
即ちこの予測函数は走査画像情報が白−黒、黒−白に変
化する点をみつけ出している事になる。
第5図は横軸に原画の種類、縦軸に圧縮比を取ったグラ
フである。
第5図で判断出来る様に本発明装置1,2共に2次元予
測装置より圧縮比は改善されている。
特に原画4に対しては本装置1で17%8度、本装置2
で30%程度の改善が得られた。
これは原画が粗い為全画面中の白の占める割合が多く、
副走査方向の画素相関が強くなり、本装置の様に数走査
線を一組とし符号化する装置に対して大きな効果が表わ
れているためである。
函数1と2を比較してみると、函数1の出現確率に従っ
た4画素予測函数が良い事が判断出来る。
特に密な原画に対しては10%以上の圧縮比の改善が得
られ、ファクシミリテストチャートの様に密で規則性の
ない原画に対しては30%程度の改善が得られた。
本発明装置1,2に対しては本装置1より本装置2の方
が効果的であり、特に粗い原画に対しては良いが、密な
パターンにおいては当然の事ながら効果が少ない。
以上の様に本発明装置は2次元予測装置より圧縮比で平
均10%程度の改善が期待出来るし、又伝送路中雑音等
でパルス誤りが生じても2次元予測の様に誤りが生ずる
と、その誤りが1走査線だけにとどまらず、後にまで尾
を引くという不所望な現象をも改善出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明画像情報帯域圧縮伝送装置に用いること
のできる予測方法の一例を示す線図、第2図は本発明画
像情報帯域圧縮伝送装置の動作を説明するための図表、
第3図は本発明による画像情報帯域圧縮伝送装置の一例
の構成を示すブロック線図、第4図は第3図に示す画像
情報帯域圧縮伝送装置と共働する受信装置の一例の構成
を示すブロック線図、第5図は本発明による画像情報帯
域圧縮伝送装置と従来の帯域圧縮装置との圧縮比を対比
して示すグラフである。 1・・・・・・量子化回路、2・・・・・・シフトレジ
スタ、3・・・・・・予測回路、4・・・・・−制御器
、5・・・・・・比較器、6・・・・・・ケート、7・
・・・・・シフトレジスタ、8・・・・・・ランレング
ス符号器、9・・・・・・メモリ、10・・・・・・予
測基準情報符号装置、11・・・・・・モード弁別器、
12・・・・・・モード符号器、13・・・・・・予測
画像情報符号装置、14.15・・・・・・バッファメ
モリ、16・・・・・・分配器、17・・・・・・制御
器、18・・・・・・ランレングス復号器、19・・・
・・・モード弁別器、20・・・・・・2進計数器、2
1・・・−・・分配器、22・・・・・・予測画像情報
復号装置、23・・・・・・メモリ、24・・・・・・
比較器、25・・・・・・ゲート、26・・・・・・シ
フトレジスタ、27・・・・・・予測回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 順次の走査線を1組とし、各組の先頭の走査線の情
    報を予測基準情報とし、それ以降の走査線に対しては先
    行する画像情報に基づいて予測した予測画像情報を作り
    、前記予測画像情報を副走査方向にモード符号化して圧
    縮した後、特定のモード符号をさらにランレングス符号
    化して圧縮し、これを前記予測基準情報をランレングス
    符号化して圧縮したものに加えて画像情報を帯域圧縮し
    て伝送する装置において、順次に得られる画像情報の先
    頭から数えて予じめ定められた複数の走査線を一組とし
    、各組の区切りを記憶する装置と、前記−組の画像情報
    の内の第1走査線の予測基準情報をランレングス符号化
    する予測基準情報符号装置と、前記−組の画像情報内の
    第2走査線から順次に予測を開始し、予測すべき画素を
    含む走査線より一つ前の走査線中の、副走査線方向に見
    て同一位置にある画素およびこれに隣接する少なく共1
    個の画素と、前記予測すべき画素と同じ走査線中におい
    て先行する少なく共1個の画素の情報を用い、これら画
    素の情報の組合せに対しその出現確率が高い予測函数を
    予じめ定め、この予測函数にしたがって予測値を決定す
    る予測回路と、前記予測値と入力情報とを比較し、それ
    らの一致、不一致を表わす二元符号を発生する比較器と
    、前記二元符号−組内の各走査線上の副走査方向に見て
    同一位置にある二元符号に状態に応じたモード符号を割
    当てて圧縮した後、特定のモード符号についてランレン
    グス符号化して圧縮する予測画像情報符号装置とを具え
    ることを特徴とする画像情報帯域圧縮伝送装置。
JP751508A 1974-12-24 1974-12-24 画像情報帯域圧縮伝送装置 Expired JPS5831791B2 (ja)

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