TWI451751B - 立體影像擷取裝置以及其控制晶片 - Google Patents

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Description

立體影像擷取裝置以及其控制晶片
本發明係有關於立體影像擷取裝置、以及其中的控制晶片。
隨著多媒體技術的發展，3D影片愈來愈受矚目。在製作上，立體影像是採用人類雙眼視覺的概念，採用兩個2D影像感測器擷取影像，再將感測到的兩個影像合成在一起，作為立體影像。以下簡述立體影像的常見格式。
第1圖圖解偏光型(anaglyph)立體影像的一種產生方式。模擬左眼之影像感測器所感測到的影像稱為左眼影像。模擬右眼之影像感測器所感測到的影像稱為右眼影像。左眼影像內的紅光資料(R)將與右眼影像內的綠光資料(G)以及藍光資料(B)組合成立體影像，即所謂偏光型立體影像。
第2圖圖解並列型(side-by-side)立體影像的一種產生方式。左眼影像與右眼影像並列後即形成並列型立體影像。
然而，雙影像(左、右眼影像)擷取使得立體影像擷取裝置之造價為普通2D影像擷取裝置的兩倍以上。如何降低立體影像擷取裝置的造價，為此技術領域一項重要課題。
本發明揭露一種立體影像擷取裝置、以及其中的控制晶片。
所揭露之控制晶片包括：一第一感測器介面、一第二感測器介面、一像素資料同步模組、一立體影像產生器、以及一出口介面。該第一感測器介面用於耦接一第一影像感測器，以接收一第一影像。該第二感測器介面用於耦接一第二影像感測器，以接收一第二影像。該像素資料同步模組負責使上述第一與第二影像的像素資料同步。該立體影像產生器將接根據像素資料同步的上述第一與第二影像，產生一立體影像。該立體影像將經由該出口介面輸出至所述立體影像擷取裝置外，以傳遞給一主機。
為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖示，詳細說明如下。
第3圖圖解本案立體影像擷取裝置的一種實施方式。立體影像擷取裝置300包括一第一影像感測器302_L、一第二影像感測器302_R、以及一控制晶片304。立體影像擷取裝置300可與一主機306連結。
第一影像感測器302_L模擬左眼功能，擷取到的一第一影像308_L可被視為左眼影像。第二影像感測器302_R模擬右眼功能，擷取到的一第二影像308_R可被視為右眼影像。
控制晶片304的基礎架構包括有：一第一感測器介面310_L、一第二感測器介面310_R、一像素資料同步模組312、一立體影像產生器314、以及一出口介面316。在某些實施方式中，控制晶片更可包括一立體影像處理器318、或一影像壓縮器320，設置於立體影像產生器314與出口介面316之間。
第一感測器介面310_L用於耦接該第一影像感測器302_L，以接收第一影像308_L。第二感測器介面310_R用於耦接第二影像感測器302_R，以接收第二影像308_R。第一與第二感測器介面310_L與310_R會將所接收的第一與第二影像308_L與308_R傳遞給像素資料同步模組312，由像素資料同步模組312使兩個影像彼此的像素資料同步(pixel data synchronization)。像素資料同步的第一與第二影像322_L與322_R將交由立體影像產生器314，由立體影像產生器314據以產生一立體影像324。
在圖中所示實施方式中，立體影像324可更經由立體影像處理器318與影像壓縮器320運算後方傳遞給出口介面316輸出。立體影像處理器318可包括：降噪(de-noise)、銳化(sharper)…等操作。影像壓縮器320可實行動態影像壓縮，如MJPEG…等。或者，立體影像處理器318與影像壓縮器320可為非必要操作，立體影像324可直接傳遞給出口介面316輸出。
出口介面316使立體影像324得以傳遞至立體影像擷取裝置300的外部，由主機306接收。有多種溝通協定都可以運用在立體影像擷取裝置300與主機306之間；例如，出口介面316可採用通用序列匯流排(USB)技術，使立體影像擷取裝置300得以採用USB接口與主機306連結。
此外，像素資料同步模組312可具有先進先出緩衝器(FIFO)326，以實現兩輸入影像間的像素同步程序。在某些實施方式中，第一與第二影像感測器302_L與302_R之間可存在有畫面同步功能(frame synchronization)。致能第一與第二影像感測器302_L與302_R之間的畫面同步功能將可有效限制像素資料同步模組312內FIFO 326的尺寸，降低控制晶片304的製作成本。
此外，所述控制晶片304因具有合成兩接收影像產生立體影像的功能，固採用單一數量的出口介面316即可與主機306溝通。以昂貴的USB出口技術為例，單一數量的出口介面316可大幅降低控制晶片304與立體影像擷取裝置300的製作成本。
隨著第一與第二影像感測器302_L與302_R的型式不同，控制晶片304也可有不同的變形。
在一種實施方式中，第一與第二影像感測器302_L與302_R所產生的第一與第二影像308_L與308_R可為YUV格式。對應之，立體影像產生器314可包括一YUV格式偏光型(anaglyph)立體影像產生器、或一YUV格式並列型(side-by-side)立體影像產生器。
YUV格式偏光型立體影像產生器將根據像素資料同步的第一與第二影像322_L與322_R，產生一YUV格式偏光型立體影像，以供作立體影像324。YUV格式並列型立體影像產生器將根據像素資料同步的第一與第二影像322_L與322_R產生一YUV格式並列型立體影像，以供作立體影像324。此外，在相關實施方式中，立體影像處理器318可包括YUV資料管線(YUV data pipe)，所提供的程序包括YUV格式的各種影像處理技術。必須注意的是，在立體影像324為YUV格式偏光型立體影像的例子中，立體影像處理器318的色調(Hue)處理功能必須除能，才不會影響立體影像的偏光特色。
關於所述YUV格式偏光型立體影像產生器，第4圖圖解其中一種實施方式。YUV格式偏光型立體影像產生器400包括一第一YUV-RGB轉換器402_L、一第一偏光權重模組404_L、一第二YUV-RGB轉換器402_R、一第二偏光權重模組404_R、一影像組合模組406以及一RGB-YUV轉換器408。
第一YUV-RGB轉換器402_L將YUV格式的第一影像322_L轉換為RGB格式後，交由第一偏光權重模組404_L對其中的紅光資料(RL )、綠光資料(GL )、以及藍光資料(BL )作權重調整。第二YUV-RGB轉換器402_R將YUV格式的第二影像322_R轉換為RGB格式後，交由第二偏光權重模組404_R對其中的紅光資料(RR )、綠光資料(GR )、以及藍光資料(BR )作權重調整。經權重調整過的第一影像標號為410_L，其中包括紅光資料WR ‧RL ，綠光資料WG ‧GL ，以及藍光資料WB ‧BL ，WR 、WG 與WB 為權重參數。經權重調整過的第二影像標號為410_R，其中包括紅光資料(1-WR )‧RR ，綠光資料(1-WG )‧GR ，以及藍光資料(1-WB )‧BR 。影像組合模組406接收第一與第二影像410_L以及410_R後，將兩影像中經權重調整後的紅光、綠光與藍光資料組合在一起，形成一RGB格式偏光型立體影像412；例如，
R3D =WR ‧RL +(1-WR )‧RR ；
G3D =WG ‧GL +(1-WG )‧GR ；
B3D =WB ‧BL +(1-WB )‧BR ；
R3D 、G3D 、B3D 分別代表RGB格式偏光型立體影像412的紅光資料、綠光資料、藍光資料。RGB格式偏光型立體影像412將交由RGB-YUV轉換器408轉換為YUV格式，呈所述YUV格式偏光型立體影像輸出，以供作立體影像324。
另外，在以YUV格式並列型立體影像產生器實現圖3立體影像產生器314的例子中，可採用圖2所示方式將對應左眼影像的第一影像322_L與對應右眼影像的第二影像322_R並列組合在一起，即可得到立體影像324。YUV格式並列型立體影像產生器可能包括一行緩衝器(line buffer)，用以完成所述影像並列操作。
在另一種實施方式中，圖3第一與第二影像感測器302_L與302_R所感測到的第一與第二影像308_L與308_R可為原始影像資料(Raw)格式。對應之，第5圖圖解圖3立體影像產生器314的一種實施方式。所示立體影像產生器500包括一第一原始影像資料處理器502_L、一第二原始影像資料處理器502_R、由一Raw格式偏光型立體影像產生器或一Raw格式並列型立體影像產生器所實現的一模塊504、一Raw-RGB轉換器506、以及一RGB-YUV轉換器508。
第一與第二原始影像資料處理器502_L與502_R為非必要元件。第一原始影像資料處理器502_L用於對Raw格式的第一影像322_L作影像處理。第二原始影像資料處理器502_R用於對Raw格式的第二影像322_R作影像處理。第一與第二原始影像資料處理器502_L與502_R各自可具有Raw資料管線(Raw Data Pipe)，所提供的程序包括Raw格式的各種影像處理技術，如，亮度增強…等。經第一原始影像資料處理器502_L處理過的第一影像322_L’、以及經第二原始影像資料處理器502_R處理過的第二影像322_R’將輸入至模塊504，以合成出Raw格式的立體影像510。
關於偏光型立體影像(如圖1介紹的例子)，模塊504可採用Raw格式偏光型立體影像產生器，產生一Raw格式偏光型立體影像作為立體影像510，交由Raw-RGB轉換器506轉換為一RGB格式偏光型立體影像(信號512)。RGB-YUV轉換器508會將信號512上的RGB格式偏光型立體影像轉換為YUV格式，以作為立體影像324輸出。
關於並列型立體影像(如圖2介紹的例子)，模塊504可採用Raw格式並列型立體影像產生器，產生一Raw格式並列型立體影像作為立體影像510，交由Raw-RGB轉換器506轉換為一RGB格式並列型立體影像(信號512)。RGB-YUV轉換器508會將信號512上的RGB格式並列型立體影像轉換為YUV格式，以作為立體影像324輸出。
為了處理YUV格式的立體影像324，立體影像產生器500後續連結的立體影像處理器(第3圖318)可包括YUV資料管線(YUV data pipe)，所提供的程序包括YUV格式的各種影像處理技術。必須注意的是，在模塊504為Raw格式偏光型立體影像產生器的例子中，YUV資料管線的色調(Hue)處理功能必須除能，才不會影響立體影像的偏光特色。
另外，Raw-RGB轉換器506與RGB-YUV轉換器508可更包括一RGB資料管線(RGB data pipe)，所提供的程序包括RGB格式的各種影像處理技術。必須注意的是，在模塊504為Raw格式偏光型立體影像產生器的例子中，RGB資料管線的顏色校正(color correction)處理功能必須除能，才不會影響立體影像的偏光特色。
關於Raw格式偏光型立體影像處理器(模塊504的一種選擇)，第6圖圖解其一種實施方式。Raw格式偏光型立體影像處理器600包括：一第一偏光權重模組602_L、一第二偏光權重模組602_R以及一影像組合模組604。第一偏光權重模組602_L負責將Raw格式的第一影像322_L’的紅光資料(RL )、綠光資料(GrL 、GbL )、以及藍光資料(BL )作權重調整。第二偏光權重模組602_R將Raw格式的第二影像322_R’的紅光資料(RR )、綠光資料(GrR 、GbR )、以及藍光資料(BR )作權重調整。經權重調整過的第一影像標號為606_L，其中包括紅光資料WR ‧RL ，綠光資料WGr ‧GrL 與WGb ‧GbL ，以及藍光資料WB ‧BL ，WR 、WGr 、WGb 與WB 為權重參數。經權重調整過的第二影像標號為606_R，其中包括紅光資料(1-WR )‧RR ，綠光資料(1-WGr )‧GrR 與(1-WGb )‧GbR ，以及藍光資料(1-WB )‧BR 。影像組合模組604接收第一與第二影像606_L以及606_R後，將兩影像中經權重調整後的紅光、綠光與藍光資料組合在一起，形成一Raw格式偏光型立體影像(510)；例如，
R3D =WR ‧RL +(1-WR )‧RR ；
Gr3D =WGr ‧GrL +(1-WGr )‧GrR ；
Gb3D =WGb ‧GbL +(1-WGb )‧GbR ；
B3D =WB ‧BL +(1-WB )‧BR ；
R3D 、Gr3D 、Gb3D 、B3D 分別代表Raw格式偏光型立體影像(510)的紅光資料、綠光資料、藍光資料。
此外，在其他實施方式中，第3圖之立體影像產生器314可綜合前述技術，以根據第一與第二影像感測器302_L與302_R所感測的影像類型(Raw格式或YUV格式)而有相應的操作。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟悉此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
300．．．立體影像擷取裝置
302_L、302_R．．．第一、第二影像感測器
304．．．控制晶片
306．．．主機
308_L、308_R．．．第一、第二影像
310_L、310_R．．．第一、第二感測器介面
312．．．像素資料同步模組
314．．．立體影像產生器
316．．．出口介面
318．．．立體影像處理器
320．．．影像壓縮器
322_L、322_R．．．像素資料同步的第一、第二影像
322_L’、322_R’．．．經502_L、502_R處理的第一、第二影像
324．．．立體影像
326．．．先進先出緩衝器
400．．．YUV格式偏光型立體影像產生器
402_L、402_R．．．第一、第二YUV-RGB轉換器
404_L、404_R．．．第一、第二偏光權重模組
406．．．影像組合模組
408．．．RGB-YUV轉換器
410_L、410_R．．．紅光、綠光、藍光資料經權重處理後的第一、第二影像
412．．．RGB格式偏光型立體影像
500．．．立體影像產生器
502_L、502_R．．．第一、第二原始影像資料處理器
504．．．Raw格式偏光型立體影像產生器/Raw格式並列型立體影像產生器
506．．．Raw-RGB轉換器
508．．．RGB-YUV轉換器
510．．．Raw格式之立體影像
512．．．RGB格式之立體影像
600．．．Raw格式偏光型立體影像處理器
602_L、602_R．．．第一、第二偏光權重模組
604．．．影像組合模組
606_L、606_R．．．紅光、綠光、藍光資料經權重調整過的第一、第二影像
以及
R、G、B．．．紅光、綠光、藍光資料
第1圖圖解偏光型立體影像的一種產生方式；
第2圖圖解並列型立體影像的一種產生方式；
第3圖圖解本案立體影像擷取裝置的一種實施方式；
第4圖圖解YUV格式偏光型立體影像產生器一種實施方式；
第5圖圖解圖3立體影像產生器314的一種實施方式，對應之，第一與第二影像感測器302_L與302_R所感測到的為Raw格式影像；以及
第6圖圖解Raw格式偏光型立體影像處理器的一種實施方式。
300．．．立體影像擷取裝置
302_L、302_R．．．第一、第二影像感測器
304．．．控制晶片
306．．．主機
308_L、308_R．．．第一、第二影像
310_L、310_R．．．第一、第二感測器介面
312．．．像素資料同步模組
314．．．立體影像產生器
316．．．出口介面
318．．．立體影像處理器
320．．．影像壓縮器
322_L、322_R．．．像素資料同步的第一、第二影像
324．．．立體影像
326．．．先進先出緩衝器

Claims (30)

  1. 一種用於一立體影像擷取裝置的控制晶片，包括：一第一感測器介面，用以耦接一第一影像感測器，以接收一第一影像；一第二感測器介面，用以耦接一第二影像感測器，以接收一第二影像；一像素資料同步模組，使上述第一與第二影像的像素資料同步；一立體影像產生器，接收該像素資料同步模組所提供之像素資料同步的上述第一與第二影像，據以產生一立體影像；以及一出口介面，用以將上述立體影像輸出至該立體影像擷取裝置外以傳遞給一主機；其中上述第一以及第二影像為YUV格式，且上述立體影像產生器更包括一YUV格式偏光型立體影像產生器，接收像素資料同步的上述第一與第二影像，以產生一YUV格式偏光型立體影像，以提供上述立體影像。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之控制晶片，更包括：一立體影像處理器，耦接於該立體影像產生器與該出口介面之間，用以對該立體影像進行影像處理。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之控制晶片，更包括：一影像壓縮器，耦接於該立體影像產生器與該出口介面之間，用以壓縮該立體影像。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之控制晶片，其中上述YUV格式偏光型立體影像產生器，包括： 一第一YUV-RGB轉換器，將經該YUV格式偏光型立體影像產生器所接收的上述第一影像自YUV格式轉換為RGB格式；一第一偏光權重模組，將RGB格式的上述第一影像的紅光資料、綠光資料、以及藍光資料作權重調整；一第二YUV-RGB轉換器，將經該YUV格式偏光型立體影像產生器所接收的上述第二影像自YUV格式轉換為RGB格式；一第二偏光權重模組，將RGB格式的上述第二影像的紅光資料、綠光資料、以及藍光資料作權重調整；一影像組合模組，耦接上述第一與第二偏光權重模組，將上述第一與第二影像經權重調整後的上述紅光、綠光與藍光資料組合在一起，形成一RGB格式偏光型立體影像；以及一RGB-YUV轉換器，將該RGB格式偏光型立體影像轉換為YUV格式，以提供上述YUV格式偏光型立體影像。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之控制晶片，其中該出口介面採用一通用序列匯流排技術。
  6. 一種立體影像擷取裝置，包括：如申請專利範圍第1項所述之控制晶片；上述第一影像感測器；以及上述第二影像感測器。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之立體影像擷取裝置，其中，上述第一與第二影像感測器彼此耦接且兩者之畫面同步功能為致能狀態。
  8. 一種用於一立體影像擷取裝置的控制晶片，包括：一第一感測器介面，用以耦接一第一影像感測器，以接收一第一影像；一第二感測器介面，用以耦接一第二影像感測器，以接收一第二影像；一像素資料同步模組，使上述第一與第二影像的像素資料同步；一立體影像產生器，接收該像素資料同步模組所提供之像素資料同步的上述第一與第二影像，據以產生一立體影像；以及一出口介面，用以將上述立體影像輸出至該立體影像擷取裝置外以傳遞給一主機；其中上述第一以及第二影像為YUV格式，且上述立體影像產生器更包括一YUV格式並列型立體影像產生器，用以根據像素資料同步的上述第一與第二影像，產生一YUV格式並列型立體影像，以提供上述立體影像。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之控制晶片，更包括：一立體影像處理器，耦接於該立體影像產生器與該出口介面之間，用以對該立體影像進行影像處理。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之控制晶片，更包括：一影像壓縮器，耦接於該立體影像產生器與該出口介面之間，用以壓縮該立體影像。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之控制晶片，其中該出口介面採用一通用序列匯流排技術。
  12. 一種立體影像擷取裝置，包括： 如申請專利範圍第8項所述之控制晶片；上述第一影像感測器；以及上述第二影像感測器。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之立體影像擷取裝置，其中，上述第一與第二影像感測器彼此耦接且兩者之畫面同步功能為致能狀態。
  14. 一種用於一立體影像擷取裝置的控制晶片，包括：一第一感測器介面，用以耦接一第一影像感測器，以接收一第一影像；一第二感測器介面，用以耦接一第二影像感測器，以接收一第二影像；一像素資料同步模組，使上述第一與第二影像的像素資料同步；一立體影像產生器，接收該像素資料同步模組所提供之像素資料同步的上述第一與第二影像，據以產生一立體影像；以及一出口介面，用以將上述立體影像輸出至該立體影像擷取裝置外以傳遞給一主機；其中上述第一以及第二影像為Raw格式，且該立體影像產生器包括：一Raw格式偏光型立體影像產生器，接收像素資料同步的上述第一與第二影像，以產生一Raw格式偏光型立體影像；一Raw-RGB轉換器，將該Raw格式偏光型立體影像轉換為一RGB格式偏光型立體影像；以及 一RGB-YUV轉換器，將該RGB格式偏光型立體影像轉換為YUV格式，以提供上述立體影像。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之控制晶片，更包括：一立體影像處理器，耦接於該立體影像產生器與該出口介面之間，用以對該立體影像進行影像處理。
  16. 如申請專利範圍第14項所述之控制晶片，更包括：一影像壓縮器，耦接於該立體影像產生器與該出口介面之間，用以壓縮該立體影像。
  17. 如申請專利範圍第14項所述之控制晶片，其中該Raw格式偏光型立體影像產生器包括：一第一偏光權重模組，將該Raw格式偏光型立體影像產生器所接收的上述第一影像的紅光資料、綠光資料、以及藍光資料作權重調整；一第二偏光權重模組，將該Raw格式偏光型立體影像產生器所接收的上述第二影像的紅光資料、綠光資料、以及藍光資料作權重調整；以及一影像組合模組，耦接上述第一與第二偏光權重模組，將上述第一與第二影像經權重調整後的上述紅光、綠光與藍光資料組合在一起，形成該Raw格式偏光型立體影像。
  18. 如申請專利範圍第14項所述之控制晶片，其中該立體影像產生器更包括：一第一原始影像資料處理器，將該像素資料同步模組所提供的上述第一影像作影像處理後方提供給該Raw格式偏光型立體影像產生器；以及 一第二原始影像資料處理器，將該像素資料同步模組所提供的上述第二影像作影像處理後方提供給該Raw格式偏光型立體影像產生器。
  19. 如申請專利範圍第14項所述之控制晶片，其中該立體影像產生器更包括：一RGB影像處理管線，耦接於上述Raw-RGB轉換器以及RGB-YUV轉換器之間。
  20. 如申請專利範圍第14項所述之控制晶片，其中該出口介面採用一通用序列匯流排技術。
  21. 一種立體影像擷取裝置，包括：如申請專利範圍第14項所述之控制晶片；上述第一影像感測器；以及上述第二影像感測器。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之立體影像擷取裝置，其中，上述第一與第二影像感測器彼此耦接且兩者之畫面同步功能為致能狀態。
  23. 一種用於一立體影像擷取裝置的控制晶片，包括：一第一感測器介面，用以耦接一第一影像感測器，以接收一第一影像；一第二感測器介面，用以耦接一第二影像感測器，以接收一第二影像；一像素資料同步模組，使上述第一與第二影像的像素資料同步；一立體影像產生器，接收該像素資料同步模組所提供之像素資料同步的上述第一與第二影像，據以產生一立體 影像；以及一出口介面，用以將上述立體影像輸出至該立體影像擷取裝置外以傳遞給一主機；其中上述第一以及第二影像為Raw格式，且該立體影像產生器包括：一Raw格式並列型立體影像產生器，根據像素資料同步的上述第一與第二影像，產生一Raw格式並列型立體影像；一Raw-RGB轉換器，將該Raw格式並列型立體影像轉換為一RGB格式並列型立體影像；以及一RGB-YUV轉換器，將該RGB格式並列型立體影像轉換為YUV格式，以提供上述立體影像。
  24. 如申請專利範圍第23項所述之控制晶片，更包括：一立體影像處理器，耦接於該立體影像產生器與該出口介面之間，用以對該立體影像進行影像處理。
  25. 如申請專利範圍第23項所述之控制晶片，更包括：一影像壓縮器，耦接於該立體影像產生器與該出口介面之間，用以壓縮該立體影像。
  26. 如申請專利範圍第23項所述之控制晶片，其中該立體影像產生器更包括：一第一原始影像資料處理器，將該像素資料同步模組所提供的上述第一影像作影像處理後方提供給該Raw格式並列型立體影像產生器；以及一第二原始影像資料處理器，將該像素資料同步模組所提供的上述第二影像作影像處理後方提供給該Raw格式 並列型立體影像產生器。
  27. 如申請專利範圍第23項所述之控制晶片，其中該立體影像產生器更包括：一RGB影像處理管線，耦接於上述Raw-RGB轉換器以及RGB-YUV轉換器之間。
  28. 如申請專利範圍第23項所述之控制晶片，其中該出口介面採用一通用序列匯流排技術。
  29. 一種立體影像擷取裝置，包括：如申請專利範圍第23項所述之控制晶片；上述第一影像感測器；以及上述第二影像感測器。
  30. 如申請專利範圍第29項所述之立體影像擷取裝置，其中，上述第一與第二影像感測器彼此耦接且兩者之畫面同步功能為致能狀態。
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