KR102414270B1

KR102414270B1 - Oral 3D Color Scanner

Info

Publication number: KR102414270B1
Application number: KR1020200050011A
Authority: KR
Inventors: 이중재
Original assignee: 주식회사 휴비츠; 주식회사 휴비츠오스비스
Priority date: 2020-04-24
Filing date: 2020-04-24
Publication date: 2022-06-29
Also published as: KR20210131647A

Abstract

본 발명은 구강에 삽입되어 보철물과 같은 반짝거리는 물질이 있을 경우에도 명확하게 구강내의 상태를 3D 컬러 영상으로 재현할 수 있는 구강용 3D 컬러 스캐너에 관한 것으로서, 구강 내부로 입사하도록 소정의 광을 조사하는 광원, 케이스 내부에 배치되어 상기 광원으로부터 반사된 광을 통과시키도록 상기 케이스 측벽에 배치된 한 쌍의 반사광 렌즈, 한 쌍의 반사광 렌즈로부터 투과된 광을 수용하여 반사광을 P 편광 및 S 편광으로 분리하여 P 편광을 투과시키는 한 쌍의 브루스터 각 미러(Brewster Angle Mirror) 및 한 쌍의 브루스터 각 미러(Brewster Angle Mirror)로부터 반사된 광을 수용하여 각각의 영상 정보를 생성하는 이미지 센서가 결합 되도록 광원의 폭방향 일측벽 및 타측벽에 밀착되게 배치된 이미지 보드를 포함할 수 있다.The present invention relates to a 3D color scanner for the oral cavity that is inserted into the oral cavity and can clearly reproduce the state of the oral cavity in a 3D color image even when there is a shiny material such as a prosthesis, and a predetermined light is irradiated to enter the oral cavity a light source disposed inside the case, a pair of reflected light lenses disposed on the side wall of the case to pass the light reflected from the light source, and a pair of reflected light lenses to receive the transmitted light and convert the reflected light into P-polarized light and S-polarized light A light source so that an image sensor that generates image information by receiving light reflected from a pair of Brewster Angle Mirrors and a pair of Brewster Angle Mirrors that separate and transmit P-polarized light It may include an image board disposed in close contact with one side wall and the other side wall in the width direction of the.

Description

Oral 3D Color Scanner {Oral 3D Color Scanner}

본 발명은 구강용 3D 컬러 스캐너에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 구강 내에 침(타액 또는 보철물)과 같은 반짝거리는 물질이 있을 경우에도 명확하게 구강내의 상태를 3D 컬러 영상으로 스캐닝할 수 있는 구강용 3D 컬러 스캐너에 관한 것이다.The present invention relates to a 3D color scanner for the oral cavity, and more particularly, a 3D color scanner for oral use that can clearly scan the state of the oral cavity with a 3D color image even when there is a shiny material such as saliva (saliva or prosthesis) in the oral cavity It's about color scanners.

일반적으로, 치과 병원 등에서는 환자의 치아에 대한 석고 모형을 제작하는 인상채득과정(impression taking)을 통해 환자의 손상된 치아에 대해 치료 및 진료를 수행한다. 보조적인 방법으로 엑스레이와 같은 방사선을 구강의 환부에 투사하여 2차원적인 화면(영상)을 진료에 참작하거나, 컴퓨터 단층(CT, Computer Tomography) 사진을 참작하기도 한다.In general, a dental hospital or the like performs treatment and treatment on a patient's damaged teeth through an impression taking process of producing a plaster model of the patient's teeth. As an auxiliary method, a two-dimensional screen (image) is taken into consideration by projecting radiation such as an X-ray to the affected part of the oral cavity, or a computer tomography (CT) image is taken into consideration.

그러나, 전자의 진료 방식은 환자에게 많은 불편함을 야기한다. 석고 모형을 만들기 위해서는 일정 시간 이상 동안 반고체 상태의 석고가 들어있는 틀을 입에 문 상태로 기다려야 하는데, 환자가 정확하게 물고 있지 못하거나, 물고 있는 중에 틀이 움직일 경우, 정확한 환자의 치아 모형이 만들어지지 못할 수 있다. 또한, 작업자의 숙련도에 따라 오차가 발생할 수 있으며, 틀을 정확하게 만들었다 하더라도, 기공사에서 틀에 따라 모형을 만드는 과정 중에 오차가 발생할 수도 있다. 특히, 석고틀 등을 여러 환자가 사용하기 때문에, 소독 등이 충분하게 이루어지지 않을 경우, 위생상 문제가 발생할 수도 있다.However, the former treatment method causes a lot of inconvenience to the patient. To make a plaster model, you have to wait for a mold with a semi-solid plaster in your mouth for more than a certain time. can't In addition, errors may occur depending on the skill level of the operator, and even if the frame is made accurately, errors may occur during the process of making a model according to the frame at the technician. In particular, since several patients use a plaster mold, etc., if disinfection is not performed sufficiently, sanitary problems may occur.

한편, 최근에는 광학기기를 이용하여 물리적인 접촉 없이 3차원으로 구강 내부를 스캐닝(또는 촬영)하여 정확한 환자의 구강상태를 확인할 수 있는 기술이 활발하게 연구되고 있다. 이와 관련한 종래 기술로는 대한민국 등록특허 10-1628730과, 대한민국 10-1844746가 있다.On the other hand, recently, by using an optical device to scan (or photograph) the inside of the oral cavity in three dimensions without physical contact, a technique for accurately checking the oral condition of a patient is being actively researched. As prior art related thereto, there are Republic of Korea Patent Registration No. 10-1628730 and Republic of Korea 10-1844746.

그러나 전술한 종래 기술은 구강 내에 침(타액) 또는 보철물과 같은 반짝이는 물질이 있는 경우에는 반사광에 뿌옇게 촬영(마치 섬광과 같음)되어 육안으로 치아 상태를 명확히 파악하기 어려운 문제점을 가지고 있다. However, in the prior art described above, when there is a shiny substance such as saliva (saliva) or a prosthesis in the oral cavity, it is photographed in a cloudy manner in the reflected light (like a flash), so it is difficult to clearly understand the condition of the teeth with the naked eye.

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 치아 상태를 정확히 판단하여 치료할 수 있도록 구강내에 삽입이 쉽게 소형의 3D 컬러 데이터를 제공하는 데 있다.An object of the present invention for solving the above problems is to provide small 3D color data that can be easily inserted into the oral cavity so that the dental condition can be accurately determined and treated.

또한, 본 발명의 다른 목적은 구강내에 보철물이나 침과 같은 반짝거리는 이물질이 있을 때에도 차아내부의 상태를 정확히 볼 수 있도록 P 편광만을 투과시키는 3D 컬러 스캐너를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a 3D color scanner that transmits only P-polarized light so that the state inside the car can be accurately viewed even when there is a shiny foreign material such as a prosthesis or needle in the oral cavity.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 구강용 3D 칼라 스캐너는 구강 내부로 인입 및 인출 가능하고, 길이방향으로 직교되는 일면에 개구부가 형성되어 상기 구강 또는 인체 내부로 상기 개구부를 통해 화상이 광의 형태로 내부로 유입되는 형태의 케이스를 가지는 3차원 구강 스캐너에 관한 것으로서, 구강 내부로 입사하도록 소정의 광을 조사하는 광원, 케이스 내부에 배치되어 상기 광원으로부터 반사된 광을 통과시키도록 상기 케이스 측벽에 배치된 한 쌍의 반사광 렌즈, 상기 한 쌍의 반사광 렌즈로부터 투과된 광을 수용하여 반사광을 P 편광 및 S 편광으로 분리하여 P 편광을 투과시키는 한 쌍의 브루스터 각 미러(Brewster Angle Mirror); 및 상기 한 쌍의 브루스터 각 미러(Brewster Angle Mirror)로부터 반사된 광을 수용하여 각각의 영상 정보를 생성하는 이미지 센서가 결합 되도록 광원의 폭방향 일측벽 및 타측벽에 밀착되게 배치된 이미지 보드를 포함할 수 있다.The 3D color scanner for oral cavity according to the present invention for achieving the above object can be drawn into and withdrawn into the oral cavity, and an opening is formed on one surface orthogonal to the lengthwise direction, so that the image is transmitted into the oral cavity or the human body through the opening. It relates to a three-dimensional intraoral scanner having a case of a type introduced into the interior in the form of a light source irradiating a predetermined light to be incident into the oral cavity, the case sidewall is disposed inside the case to pass the light reflected from the light source a pair of reflected light lenses disposed on the pair of Brewster Angle Mirrors for receiving light transmitted from the pair of reflected light lenses, separating the reflected light into P-polarized light and S-polarized light to transmit P-polarized light; and an image board disposed in close contact with one side wall and the other side wall in the width direction of the light source so that an image sensor generating respective image information by receiving light reflected from the pair of Brewster Angle Mirrors is coupled can do.

또한, 광원은 적색, 녹색, 청색 파장의 빛을 발생시킬 수 있다.In addition, the light source may generate light of red, green, and blue wavelengths.

또한, 조사된 광원은 DMD(Digital Micromirror Device)를 통과할 수 있다.In addition, the irradiated light source may pass through a digital micromirror device (DMD).

또한, 케이스 일측에 액체를 제거하여 상기 액체에 대한 반짝거림 반사광에 의한 영상의 흐려짐을 예방하도록 소형 모터를 장착한 팬이 더 구비될 수 있다.In addition, a fan equipped with a small motor may be further provided to remove the liquid from one side of the case to prevent blurring of the image due to the twinkling reflected light on the liquid.

본 발명에 따른 구강용 3D 컬러 스캐너는 각각의 부속 모듈의 배치가 효율적으로 되어 구강에 삽입이 쉽고, 진단자가 쉽게 영상을 습득할 수 있도록 소형으로 제작될 수 있는 장점이 있다.The 3D color scanner for oral use according to the present invention has the advantage that the arrangement of each accessory module is efficient, so that it is easy to insert into the oral cavity, and it can be manufactured in a small size so that a diagnostician can easily acquire an image.

또한, 본 발명은 구강내에 반짝거리는 물질, 즉 보철물이나 침과 같은 이물질이 있을 경우에도 광을 투과시켜 선명한 영상을 제공할 수 있는 장점이 있다. In addition, the present invention has the advantage of providing a clear image by transmitting light even when there is a shiny material, that is, a foreign material such as a prosthesis or needle in the oral cavity.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구강용 3D 컬러 스캐너의 요부 구성만을 발췌하여 도시한 평면도이다.
도 2는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 팬이 장착된 구강용 3D 컬러 스캐너의 형상을 나타내는 분해 사시도이다.1 is a plan view showing only the main configuration of the oral 3D color scanner according to an embodiment of the present invention.
2 is an exploded perspective view showing the shape of a 3D color scanner for oral use with a fan according to another embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings. In adding reference numerals to components of each drawing, it should be noted that the same components are given the same reference numerals as much as possible even though they are indicated on different drawings. In addition, in describing the embodiment of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function interferes with the understanding of the embodiment of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

그리고 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 또는 "구비"한다고 할 때, 이는 특별이 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함하거나 구비할 수 있는 것을 의미한다.And throughout the specification, when a part is "connected" with another part, it includes not only the case where it is "directly connected" but also the case where it is "electrically connected" with another element interposed therebetween. In addition, when a part "includes" or "includes" a certain component, it means that other components may be further included or provided without excluding other components unless otherwise stated. do.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 구강용 3D 컬러 스캐너를 상세하게 설명한다.Hereinafter, a 3D color scanner for oral use according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구강용 3D 컬러 스캐너의 주요 구성만을 발췌하여 도시한 요부 평면도이고, 도 2는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 팬이 장착된 구강용 3D 컬러 스캐너의 형상을 나타내는 분해 사시도이다.1 is a plan view showing only the main configuration of a 3D color scanner for oral use according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a 3D color scanner for oral use with a fan according to another embodiment of the present invention. It is an exploded perspective view showing the shape.

도 1 및 2를 참조하면, 본 발명에 따른 구강용 3D 컬러 스캐너는 구강 내부를 밝히기 위한 빛을 발생시키는 광원(50), 상기 광원의 광이 반사경(1)에 착상될 때 광의 포커싱(focusing)을 맞추는 입사광 렌즈(15)와, 상기 케이스 측벽에 배치되어 전술한 반사경(1)에 반사된 광을 투과시키는 한 쌍으로 구성된 반사광 렌즈(10)와, 상기 양 반사광 렌즈(10)를 투과한 광을 수광하되, P 편광 및 S 편광으로 필터링하여 P 편광만을 투과시키는 한 쌍의 브루스터 각 미러(Brewster Angle Mirror)(30)와, 상기 양 브루스터 각 미러(Brewster Angle Mirror)(30)에 의해 반사된 광이 촬상되고 촬상된 광을 전기적 신호(영상신호)로 변환화는 이미지 센서(45)를 갖추고 상기 광원의 폭방향(광 조사방향)에 대해 양 외벽에 밀착되도록 결합되는 이미지 보드(40)를 포함한다.1 and 2, the oral 3D color scanner according to the present invention is a light source 50 that generates light to illuminate the inside of the oral cavity, focusing the light when the light of the light source is implanted on the reflector 1 An incident light lens 15 that matches A pair of Brewster Angle Mirrors 30 that receive light but transmit only P polarized light by filtering with P polarized light and S polarized light, and the two Brewster Angle Mirrors 30 reflected by An image board 40 equipped with an image sensor 45 for capturing light and converting the captured light into an electrical signal (image signal) and coupled to both outer walls in the width direction (light irradiation direction) of the light source include

상기 광원(50)은 패턴 광일 수 있으며, 바람직하게는 적색, 녹색, 청색 파장의 빛을 발생시키는 R, G, B 광원 일 수 있다. 상기 광원(50)의 빛이 반사경(1)에 도달할 때 하나 이상의 광경로 변경부(예를 들어, 미러, 프리즘, 빔 스플리터 등)을 통과할 수 있다.The light source 50 may be pattern light, preferably R, G, and B light sources emitting light of red, green, and blue wavelengths. When the light from the light source 50 reaches the reflector 1 , it may pass through one or more light path changing units (eg, a mirror, a prism, a beam splitter, etc.).

또한, 본 발명은 광원(50)이 구강부로 입사될 때 DMD(Digital Micromirror Device)를 투과할 수 있다(미도시). 상기 DMD는 광원(50)으로부터 나온 광이 입사광 렌즈(15)을 통과하기 전에 배치되는 것이 바람직하다.In addition, in the present invention, when the light source 50 is incident into the oral cavity, it may pass through a Digital Micromirror Device (DMD) (not shown). Preferably, the DMD is disposed before the light emitted from the light source 50 passes through the incident light lens 15 .

상기 DMD(Digital Micromirror Device)는 표면에 극소의 거울을 무수히 배치한 칩으로, 거울 하나가 화소(pixel) 하나에 대응되는 것으로, 기존의 브라운관 방식이나 액정 방식, 플라스마 방식과 완전히 다른 투사 방식이다. 즉, DMD 칩은 반사 디바이스로 더욱이 반사 효율이 높기 때문에 소자 자체에 남는 에너지가 거의 없다. 또한, 자계(磁界)의 영향에 의한 색 번짐이나 화상의 일그러짐도 없고, 본래의 화상과 영상을 재현할 수 있다.The DMD (Digital Micromirror Device) is a chip in which countless small mirrors are arranged on the surface, and one mirror corresponds to one pixel, and is a projection method completely different from the conventional CRT method, liquid crystal method, or plasma method. In other words, since the DMD chip is a reflective device and has high reflective efficiency, there is little energy remaining in the device itself. In addition, there is no color bleed or image distortion due to the influence of a magnetic field, and the original image and video can be reproduced.

상기 DMD 를 투과한 광은 광 경로변경 수단(예를 들어, 미러, 프리즘, 빔 스플리터 등)을 이용하여 광이 구강에 반사된 경로로 입사되도록 할 수 있다.The light passing through the DMD may be incident on a path reflected in the oral cavity using a light path changing means (eg, a mirror, a prism, a beam splitter, etc.).

상기 한 쌍의 반사광 렌즈(10)는 구강에 삽입되어 반사 광에 의해 반사되는 광의 촛점을 포커싱시키기 위해 채용된다..The pair of reflected light lenses 10 are inserted into the oral cavity and are employed to focus the light reflected by the reflected light.

상기 이미지 보드(40)는 광원(50)의 중앙 위쪽에 위치하고 양 외측면에 결합된 이미지 센서(45)를 포함한다. 따라서, 한 쌍의 브루스터 각 미러(30)에 의해 반사된 광은 이미지 센서(45)에 착상되어 전기적 신호(영상신호)로 변환되므로 구강 내의 상태를 3D 컬러 화면으로 볼 수 있다. 상기 이미지 센서(45)는 촬상소자일 수 있으며 3차원 영상과 2차원 영상을 획득할 수 있다.The image board 40 is positioned above the center of the light source 50 and includes image sensors 45 coupled to both outer surfaces. Accordingly, the light reflected by the pair of each Brewster mirror 30 is imaged on the image sensor 45 and converted into an electrical signal (image signal), so that the state of the oral cavity can be viewed as a 3D color screen. The image sensor 45 may be an image pickup device and may acquire a 3D image and a 2D image.

한편, 상기 브루스터 각(Brewster Angle)은 빛이 굴절률이 다른 두 매질 사이를 지날 때, 어떤 편광 성분의 빛만이 반사되고, 다른 편광 성분은 반사 없이 전부 투과되는 입사각이다.On the other hand, the Brewster angle is an incident angle through which when light passes between two media having different refractive indices, only light of a certain polarization component is reflected and all other polarization components are transmitted without reflection.

수직편광(TE, s 편광)을 입사하면, 거의 전부 반사가 일어난다. 그러나 수평편광(TM, p 편광)을 입사하면, 반사가 거의 일어나지 않고 대부분 투과된다. 이 각도에서는 편광된 빛의 전기장이 입사되는 평면과 나란하기 때문에 반사되지 않는 것이다. 즉, 수평편광 성분의 반사계수가 0이 되는 입사각이 존재하게 된다. 이 각을 브루스터 각이라고 한다. 따라서 브루스터 각 근처로 입사할 때, 그 반사파는 평행편광 성분보다는 수직편광 성분이 월등히 많게 된다. 따라서 무편광 상태의 빛이 브루스터 각(angles)으로 입사되면, 반사된 빛은 항상 s-편광 상태가 된다.When vertically polarized light (TE, s-polarized light) is incident, almost all of it is reflected. However, when horizontally polarized light (TM, p-polarized light) is incident, almost no reflection occurs and most of it is transmitted. At this angle, the electric field of polarized light is not reflected because it is parallel to the plane of incidence. That is, there is an incident angle at which the reflection coefficient of the horizontal polarization component becomes 0. This angle is called the Brewster angle. Therefore, when incident near Brewster's angle, the reflected wave has much more vertically polarized components than parallelly polarized components. Therefore, when unpolarized light is incident at Brewster angles, the reflected light is always s-polarized.

따라서, 본 발명에서의 브루스터 각 미러(30)는 반짝거리는 물체의 반사광을 P 편광으로 투과되게 하여 S 편광을 이미지 데이터로 사용될 수 있다. Therefore, each Brewster mirror 30 in the present invention transmits the reflected light of a shiny object as P polarized light, so that S polarized light can be used as image data.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 구강용 3D 컬러 스캐너는 이미지 보드(40) 일측 즉, 광원의 뒤편(후방)에 설치되는 팬(100)을 포함한다.Referring to FIG. 2 , the 3D color scanner for oral use according to the present invention includes a fan 100 installed on one side of the image board 40 , that is, the back (rear) of the light source.

상기 팬(100)은 소형 구동 모터와 연결되어 구강 내부로 공기를 불어 넣을 수 있도록 장착되는 것은 당연하다. 이렇게 하면, 팬에 의해 송품되는 바람을 통해 구강 내의 타액(또는 수분)을 건조시킬 수 있다. 다시 말해서, 구강 내에 침(타액)이나 수분 등이 묻어 있는 경우 입사되는 광이 반짝거려 구강 상태를 정확히 판단할 수 없지만 구강속으로 바람을 불어넣어 줌으로써 타액(또는 수분)을 건조시킴으로써 구강상태를 보다 선명한 영상을 얻을 수 있다.It is natural that the fan 100 is connected to a small drive motor and mounted so as to blow air into the oral cavity. In this way, the saliva (or moisture) in the oral cavity can be dried through the wind blown by the fan. In other words, if there is saliva (saliva) or moisture in the oral cavity, the incident light flashes and the oral condition cannot be accurately determined. A clear image can be obtained.

또한, 본 발명에서 팬(100)은 광원(50) 뒷편에 장착되어 구강내부로 바람이 불어지도록 회전하도록 함이 바람직하다.In addition, in the present invention, the fan 100 is preferably mounted on the back side of the light source 50 to rotate so that the wind blows into the oral cavity.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.The embodiments of the present invention described above and shown in the drawings should not be construed as limiting the technical spirit of the present invention. The protection scope of the present invention is limited only by the matters described in the claims, and those skilled in the art can improve and change the technical idea of the present invention in various forms. Accordingly, such improvements and modifications will fall within the protection scope of the present invention as long as they are apparent to those of ordinary skill in the art.

1 : 반사경 10 : 반사광 렌즈
15 : 입사광 렌즈 30 : 브루스터 각 미러
40 : 이미지 보드 45 : 이미지 센서
50 : 광원 100 : 팬1: Reflector 10: Reflected light lens
15: incident light lens 30: Brewster angle mirror
40: image board 45: image sensor
50: light source 100: fan

Claims

In a three-dimensional intraoral scanner for converting an opening into and out of the oral cavity, a reflector coupled to the opening, irradiating light with the reflector and receiving the light reflected by the reflector into an electrical signal,
a light source 50 for irradiating light toward the reflector 1;
a double-reflected light lens (10) arranged to be spaced apart from each other on the inner wall of the case and focusing the light reflected from the reflecting mirror (1);
a pair of Brewster Angle Mirrors for transmitting only the P polarized light by dividing the light passing through the both reflected light lenses 10 into P polarized light and S polarized light;
an image board 40 having an image sensor 45 that receives the light transmitted by each of the Brewster mirrors and converts it into an electrical signal, and is coupled to both sidewalls of the light source 50 in the irradiation direction;
3D color scanner for the oral cavity, characterized in that it comprises a fan (100) installed on the rear side of the light source so that the wind is supplied into the oral cavity.

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