WO2000010321A2 - Method and device for processing an image - Google Patents

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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N1/00—Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
    • H04N1/41—Bandwidth or redundancy reduction

Definitions

  • the invention relates to a method and an arrangement for processing an image.
  • a digital camera stores a captured image in the form of digitized image data in a memory. Due to the high data volume of the digitized image, it is compressed and stored using a predetermined compression method.
  • the compression process ensures a significant reduction in the storage space required for the digitized image to be stored. Accordingly, due to the limited storage space m of a digital camera, the compression method makes it possible to save several digitized images than would be the case without a compression method.
  • a disadvantage of compression also: compression
  • the compression process are block-based standard processes such as JPEG or TIF processes. In the compression process, you can usually specify the degree of compression and thus the (just) acceptable image quality before the compression is carried out.
  • a method for image coding using a wavelet transformation is known from [2].
  • the wavelet transformation is used to obtain a lot of biorthogonal subclasses of images.
  • An original picture is broken down according to a pyramid-shaped architecture using different scales.
  • wavelet coefficients are vector quantized.
  • the compression takes place by coding the wavelet coefficients on the assumption that the human eye perceives details with a higher resolution less well.
  • the transmission to an addressee or recipient takes place in the form of a progressive transmission type.
  • the object of the invention is to provide a method and an arrangement for processing an image, wherein it is ensured that no loss of the quality of a digitized image has to be accepted. Furthermore, it is ensured that the compression rate, ie the measure for a change in quality, is adjustable after the picture has been taken.
  • a method for processing an image in an image acquisition unit e.g. one
  • the progressive compression method stores the digitized image as a data stream, which comprises sections of different quality levels of the digitized image. Each new section or each new quality level contains data which ensures an improvement in the image quality of the digitized image compared to the previous quality level.
  • An example is the resolution of the digitized image in the form of image blocks of different sizes.
  • the image block is refined with each quality level until finally the entire data stream is available and the digitized image is thus displayed with the greatest possible image quality, that is to say subdivision of the image blocks as far as possible.
  • the motif of the image is suitable for reprinting and, if this is the case, send a pre-version with reduced image quality to a newspaper publisher. If necessary, they are sent via a telephone line that has a limited bandwidth.
  • a compressed image which fills approximately a quarter of a screen on a notebook and corresponds to the quality of an average Internet image, has a data volume of approximately 12 KB. If one transmits such an image over a mobile radio channel with a data transmission rate of 9.6 kbit / s, the amount is
  • a communication channel usually has a restricted bandwidth, so that images with a (high) "photo quality act” often cannot be transmitted in large numbers with an acceptable time.
  • the recipient of an image can, upon receipt of a digitized image compressed by a progressive compression method, determine the point in time at which the image was transmitted and thereby the quality of the digitized image obtained which is still acceptable to him.
  • An arrangement for processing an image is also specified, with an image acquisition unit for digitizing the image and with a processor unit which is set up in such a way that the digitized image can be stored in a memory by means of a progressive compression method.
  • This arrangement is particularly suitable for carrying out the method according to the invention or one of its developments.
  • Fig.l compressed a data stream according to a progressive compression process
  • Fig.l shows a data stream that is compressed by a progressive compression method. Along one
  • Timeline 101 stores image data of a digitized image.
  • the time axis 101 can be interpreted as a sequence of the data stored in the memory.
  • a progressively coded data stream 101 comprises image material m of different quality levels, from a roughly resolved image 106 to improvements m of the image quality 107 and 108 to hm to the high-resolution digitized image 109.
  • the quality level 102 (corresponds to 106) contains the entire image content m highly compressed and therefore also reduced quality form.
  • the following quality levels 103 and 104 gradually improve the image quality.
  • the original image content is achieved with the highest possible quall deed based on the last quality level 105. From this it can be seen that the transmission of the data stream 101 can be terminated by the receiver as soon as it is connected to the achieved Qualltat is satisfied.
  • the recipient is in particular an addressee connected via a telephone connection; alternatively, the recipient can also be a local hard disk of an image database.
  • the data streams 106, 107, 108 and 109 show the data which are necessarily to be transmitted for the different image source data.
  • the arrangement comprises an image acquisition unit BEE, which is connected to a computer R, the computer R accessing a memory MEM.
  • a progressive compression process runs on the computer R, which enables efficient use of the memory MEM.
  • an input / output unit I / O is connected to the computer R, via which a digitized image is transmitted (see arrow 202) or received (see arrow 203).
  • the arrangement 201 also comprises a device for the visualization VIS of the respectively recorded image in a predetermined image quality. The selection of the image quality or the compression rate or the action of the arrangement 201 takes place via an emitting unit TAST.

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Abstract

The invention relates to a device for processing a digitized image comprising an image acquisition unit and a processor unit. Said processor unit is disposed in such a way that the digitized image can be saved using a progressive compression method.

Description

Beschreibungdescription
Verfahren und Anordnung zur Verarbeitung eines BildesProcess and arrangement for processing an image
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Verarbeitung eines Bildes.The invention relates to a method and an arrangement for processing an image.
Eine digitale Kamera speichert ein aufgenommenes Bild m Form digitalisierter Bilddaten m einem Speicher ab. Aufgrund hohen Datenvolumens des digitalisierten Bildes wird es mit einem vorgegebenen Kompressionsverfahren komprimiert und abgespeichert. Das Kompressionsverfahren gewährleistet eine deutliche Reduktion eines für das abzuspeichernde digitalisierte Bild erforderlichen Speicherplatzes. Dementsprechend ist aufgrund des begrenzten Speicherplatzes m einer digitalen Kamera anhand des Kompressionsverfahrens das Abspeichern mehrerer digitalisierter Bilder möglich, als dies ohne Kompressionsverfahren gegeben wäre. Ein Nachteil bei der Kompression (auch: Komprimierung) besteht darin, daß ein Teil der Bildmformation durch die Datenreduktion unwiderruflich verlorengeht. Entsprechend verschlechtert sich mit zunehmender Kompressionsrate die Bildqualltat . Beispiele für das Kompressionsver ahren sind blockbasierte Standardverfahren wie JPEG- oder TIF-Verfahren. Bei dem Kompressionsverfahren kann man zumeist den Grad der Komprimierung und somit die (gerade) noch akzeptable Bildqualltat vor der Durchfuhrung der Kompression angeben.A digital camera stores a captured image in the form of digitized image data in a memory. Due to the high data volume of the digitized image, it is compressed and stored using a predetermined compression method. The compression process ensures a significant reduction in the storage space required for the digitized image to be stored. Accordingly, due to the limited storage space m of a digital camera, the compression method makes it possible to save several digitized images than would be the case without a compression method. A disadvantage of compression (also: compression) is that part of the image information is irrevocably lost due to the data reduction. Accordingly, the image quality deed deteriorates with increasing compression rate. Examples of the compression process are block-based standard processes such as JPEG or TIF processes. In the compression process, you can usually specify the degree of compression and thus the (just) acceptable image quality before the compression is carried out.
Es ist ein Nachteil, den Grad der Kompression vorzugeben, bevor man das Bild gemacht hat. Für einen Anwender wie einen
Figure imgf000003_0001
ist ein Qualitatsverlust zugunsten des Datenvolumens nicht annehmbar. Er benotigt Bildmaterial m hoher Auflosung, also viele Bildpunkte pro Flächeneinheit. Ein qualitatsmmderndes Kompressionsverfahren ist ihm kaum von Nutzen. Dies fuhrt zu großem Speicherplatzbedarf m einer entsprechenden digitalen Kamera. Aus [1] ist ein "progressives" Kompressionsverfahren bekannt, das sich bei der Bildkompression eines "Embedded Zerotree Wavelef'-Verfahrens (EZW) bedient. Dabei werden die einzelnen Bits des erzeugten Bitstroms entsprechend ihrer Bedeutung sortiert. Die Kompression kann an einer beliebigen Stelle abgebrochen werden, wobei die Qualltat des Bildes dann den bereits übertragenen Daten entspricht.It is a disadvantage to specify the level of compression before taking the picture. For a user like one
Figure imgf000003_0001
a loss of quality in favor of the data volume is not acceptable. It requires image material with a high resolution, i.e. many pixels per unit area. A quality-reducing compression process is of little use to him. This leads to a large storage space requirement in a corresponding digital camera. [1] discloses a "progressive" compression method which uses an "embedded zero-wavelength wavelef 'method (EZW) for image compression. The individual bits of the generated bit stream are sorted according to their meaning. The compression can be anywhere be aborted, the qualltat of the image then corresponding to the data already transmitted.
Ein Verfahren zur Bildcodierung unter Anwendung einer Wavelet-Transformation ist aus [2] bekannt. Dabei wird m einem ersten Schritt die Wavelet-Transformation eingesetzt, um eine Menge biorthogonaler Unterklassen von Bildern zu erhalten. Ein Origmalbild wird anhand verschiedener Maßstabe gemäß einer pyramidenförmigen Architektur zerlegt. In einem zweiten Schritt werden Wavelet-Koefflzienten vektorquantisiert. Schließlich erfolgt die Kompression, indem die Wavelet-Koeffizienten kodiert werden unter der Annahme, daß das menschliche Auge Details m hoher Auflosung weniger gut wahrnimmt. Die Übertragung zu einem Adressaten bzw. Empfanger erfolgt m Form einer progressiven Ubertragungsart.A method for image coding using a wavelet transformation is known from [2]. In a first step, the wavelet transformation is used to obtain a lot of biorthogonal subclasses of images. An original picture is broken down according to a pyramid-shaped architecture using different scales. In a second step, wavelet coefficients are vector quantized. Finally, the compression takes place by coding the wavelet coefficients on the assumption that the human eye perceives details with a higher resolution less well. The transmission to an addressee or recipient takes place in the form of a progressive transmission type.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Anordnung zur Verarbeitung eines Bildes anzugeben, wobei sicherstellt wird, daß keine Einbuße der Qualltat eines digitalisierten Bildes hingenommen werden muß. Ferner ist daf r gesorgt, daß die Kompressionsrate, also das Maß für eine Qualitatsver mderung, nach Aufnahme des Bildes einstellbar ist.The object of the invention is to provide a method and an arrangement for processing an image, wherein it is ensured that no loss of the quality of a digitized image has to be accepted. Furthermore, it is ensured that the compression rate, ie the measure for a change in quality, is adjustable after the picture has been taken.
Die Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelost.The object is achieved according to the features of the independent claims.
Zur Losung der Aufgabe wird ein Verfahren zur Verarbeitung eines Bildes m einer Bilderfassungsemheit, z.B. einerTo solve the problem, a method for processing an image in an image acquisition unit, e.g. one
(digitalen) Kamera angegeben, bei dem das Bild digitalisiert wird und das digitalisierte Bild anhand eines progressiven Kompressionsverfahrens abgespeichert wird.(digital) camera specified in which the image is digitized and the digitized image is saved using a progressive compression process.
Das progressive Kompressionsverfahren speichert das digitalisierte Bild als einen Datenstrom, der abschnittsweise verschiedene Qualitatsstufen des digitalisierten Bildes umfaßt. Jeder neue Abschnitt bzw. jede neue Qualitatsstufe enthalt Daten, die eine Verbesserung der Bildqualltat des digitalisierten Bildes gegenüber der vorigen Qualitatsstufe sicherstellt. Ein Beispiel ist die Auflosung des digitalisierten Bildes m Form unterschiedlich großer Bildblocke. Im Verlauf des Datenstroms wird mit jeder Qualitatsstufe der Bildblock verfeinert, bis schließlich der gesamte Datenstrom vorliegt und somit das digitalisierte Bild m größtmöglicher Bildqualltat, also femstmoglicher Unterteilung der Bildblocke, dargestellt wird.The progressive compression method stores the digitized image as a data stream, which comprises sections of different quality levels of the digitized image. Each new section or each new quality level contains data which ensures an improvement in the image quality of the digitized image compared to the previous quality level. An example is the resolution of the digitized image in the form of image blocks of different sizes. In the course of the data stream, the image block is refined with each quality level until finally the entire data stream is available and the digitized image is thus displayed with the greatest possible image quality, that is to say subdivision of the image blocks as far as possible.
Es ist ein Vorteil der Erfindung, die Selektion der Bildqualltat nach Aufnahme des Bildes vornehmen zu können. So kann beispielsweise der Journalist überprüfen, ob sich dasIt is an advantage of the invention to be able to select the image source after the image has been taken. For example, the journalist can check whether this is
Motiv des Bildes zum Abdruck eignet und, falls dies der Fall ist, eine Vorabversion m verminderter Bildqualltat an einen Zeitungsverlag schicken. Der Versand erfolgt gegebenenfalls über eine Telefonleitung, die eine begrenzte Bandbreite aufweist. Ein komprimiertes Bild, das m etwa ein Viertel eines Bildschirms eines Notebooks ausfüllt und der Qualltat eines durchschnittlichen Internet-Bildes entspricht, besitzt ein Datenvolumen von ca. 12 KByte. Übertragt man ein solches Bild über einen Mobilfunkkanal mit einer Datenübertragungsrate von 9,6 KBit/s, so betragt dieThe motif of the image is suitable for reprinting and, if this is the case, send a pre-version with reduced image quality to a newspaper publisher. If necessary, they are sent via a telephone line that has a limited bandwidth. A compressed image, which fills approximately a quarter of a screen on a notebook and corresponds to the quality of an average Internet image, has a data volume of approximately 12 KB. If one transmits such an image over a mobile radio channel with a data transmission rate of 9.6 kbit / s, the amount is
Ubertragungszeit m etwa 10 Sekunden. Dagegen umfaßt ein unkomprimiertes Bild eines Sportjournalisten, das aus dessen Sicht gerade noch eine akzeptable Qualltat aufweist, ein Datenvolumen von etwa 3,6 MByte. Ein derartiges Bild über einen Mobilfunkkanal zu übertragen, wurde etwa 51 Minuten dauern. Dies ist für eine große Menge an Bildern nicht praktikabel. Demzufolge kann der Sportjournalist für die Auswahl eines geeigneten Bildes aus einer Menge von Bildern diese Bilder m reduzierter Qualltat übertragen. Wird, z.B. von dem Zeitungsverlag, die Auswahl eines geeigneten Bildes vorgenommen, so kann der Sportjournalist immer noch das ausgewählte Bild m voller Qualltat übertragen. Hier kommt der Vorteil der Auswahl einer gewünschten Auflosung im Nachhinein voll zum Tragen. Entsprechend kann der Sportjournalist die Entscheidung für m Frage kommende Bilder selbst treffen und die aussortierten Bilder aus dem Speicher seiner digitalen Kamera loschen. Dies gewährleistet eine effiziente Behandlung des m der digitalen Kamera zur Verfugung stehenden Speicherplatzes.Transmission time m about 10 seconds. On the other hand, an uncompressed image of a sports journalist, who from his point of view is just an acceptable quacktat, comprises a data volume of approximately 3.6 Mbytes. It would take approximately 51 minutes to transmit such an image over a cellular channel. This is not practical for a large amount of images. As a result, the sports journalist for the Choosing a suitable image from a set of images will transmit these images in a reduced torture. If, for example, a suitable picture is selected by the newspaper publisher, the sports journalist can still transmit the selected picture in full agony. This is where the advantage of choosing a desired resolution comes into play afterwards. Accordingly, the sports journalist can make the decision for the question of the pictures themselves and delete the sorted pictures from the memory of his digital camera. This ensures efficient handling of the memory space available in the digital camera.
Auch liegt es im Rahmen der Erfindung, ein Verfahren zur Verarbeitung eines Bildes anzugeben, bei dem ein nach einem progressiven Kompressionsverfahren abgespeichertes Bild zu einem Empfanger übertragen wird, wobei der Empfanger bei Erhalt einer für seinen Zweck ausreichenden Qualltat des Bildes von einer Übermittlung weiterer Daten dieses Bildes absieht.It is also within the scope of the invention to specify a method for processing an image, in which an image stored by a progressive compression method is transmitted to a receiver, the receiver receiving a sufficient quantity of the image from its transmission by transmitting further data Picture.
Wie bereits oben erwähnt, verfugt ein Kommumkationskanal zumeist über eine eingeschränkte Bandbreite, so daß Bilder m (hoher) "Fotoqualltat" oftmals nicht m großer Zahl m annehmbarer Zeit übertragen werden können. Der Empfanger eines Bildes kann bei Erhalt eines nach einem progressiven Kompressionsverfahren komprimierten digitalisierten Bildes den Abbruchzeitpunkt der Übertragung des Bildes und dadurch die für ihn noch akzeptable Qualität des erhaltenen digitalisierten Bildes festlegen.As already mentioned above, a communication channel usually has a restricted bandwidth, so that images with a (high) "photo quality act" often cannot be transmitted in large numbers with an acceptable time. The recipient of an image can, upon receipt of a digitized image compressed by a progressive compression method, determine the point in time at which the image was transmitted and thereby the quality of the digitized image obtained which is still acceptable to him.
Auch wird eine Anordnung zur Verarbeitung eines Bildes angegeben, mit einer Bilderfassungsemheit zur Digitalisierung des Bildes und mit einer Prozessoreinheit, die derart eingerichtet ist, daß das digitalisierte Bild m einem Speicher mittels eines progressiven Kompressionsverfahrens abspeicherbar ist. Diese Anordnung ist insbesondere geeignet zur Durchfuhrung des erfmdungsgemaßen Verfahrens oder einer seiner Weiterbildungen.An arrangement for processing an image is also specified, with an image acquisition unit for digitizing the image and with a processor unit which is set up in such a way that the digitized image can be stored in a memory by means of a progressive compression method. This arrangement is particularly suitable for carrying out the method according to the invention or one of its developments.
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich auch aus den abhangigen Ansprüchen.Further developments of the invention also result from the dependent claims.
Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung dargestellt und erläutert.Exemplary embodiments of the invention are illustrated and explained below with reference to the drawing.
Es zeigenShow it
Fig.l einen Datenstrom komprimiert nach einem progressiven Kompressionsverfahren;Fig.l compressed a data stream according to a progressive compression process;
Fig.2 eine Anordnung zur Verarbeitung eines Bildes.2 shows an arrangement for processing an image.
Fig.l zeigt einen Datenstrom, der nach einem progressiven Kompressionsverfahren komprimiert ist. Entlang einerFig.l shows a data stream that is compressed by a progressive compression method. Along one
Zeitachse 101 werden Bilddaten eines digitalisierten Bildes abgespeichert. Dabei kann die Zeitachse 101 interpretiert werden als eine Reihenfolge der m dem Speicher abgespeicherten Daten.Timeline 101 stores image data of a digitized image. The time axis 101 can be interpreted as a sequence of the data stored in the memory.
Ein progressiv codierter Datenstrom 101 umfaßt Bildmaterial m verschiedenen Qualitatsstufen, von einem grob aufgelösten Bild 106 über Verbesserungen m der Bildqualitat 107 und 108 bis hm zum hochauflosenden digitalisierten Bild 109. Die Qualitatsstufe 102 (entspricht 106) enthalt den gesamten Bildmhalt m stark komprimierter und damit auch qualitatsreduzierter Form. Die folgenden Qualitatsstufen 103 bzw. 104 verbessern die Bildqualitat stufenweise. Schließlich wird der Origmal-Bildinhalt mit höchstmöglicher Qualltat anhand der letzten Qualitatsstufe 105 erreicht. Hieraus ist ersichtlich, daß die Übertragung des Datenstroms 101 von dem Empfanger abgebrochen werden kann, sobald dieser mit der erreichten Qualltat zufriedengestellt ist. Empfanger ist insbesondere ein ber eine Telefonverbmdung angeschlossener Adressat, alternativ kann es sich bei dem Empfanger auch um eine lokale Festplatte einer Bilddatenbank handeln. Die Datenstrome 106, 107, 108 und 109 zeigen die für die unterschiedlichen Bildqualltaten notwendigerweise zu übertragenden Daten.A progressively coded data stream 101 comprises image material m of different quality levels, from a roughly resolved image 106 to improvements m of the image quality 107 and 108 to hm to the high-resolution digitized image 109. The quality level 102 (corresponds to 106) contains the entire image content m highly compressed and therefore also reduced quality form. The following quality levels 103 and 104 gradually improve the image quality. Finally, the original image content is achieved with the highest possible quall deed based on the last quality level 105. From this it can be seen that the transmission of the data stream 101 can be terminated by the receiver as soon as it is connected to the achieved Qualltat is satisfied. The recipient is in particular an addressee connected via a telephone connection; alternatively, the recipient can also be a local hard disk of an image database. The data streams 106, 107, 108 and 109 show the data which are necessarily to be transmitted for the different image source data.
Fig.2 zeigt eine Anordnung zur Verarbeitung eines Bildes. Die Anordnung umfaßt eine Bilderfassungsemheit BEE, die mit einem Rechner R verbunden ist, wobei der Rechner R auf einen Speicher MEM zugreift. Auf dem Rechner R lauft ein progressives Kompressionsverfahren ab, das eine effiziente Nutzung des Speichers MEM ermöglicht. Ferner ist am Rechner R eine Eιn-/Ausgabeemheιt I/O angeschlossen, über die ein digitalisiertes Bild übertragen (vgl. Pfeil 202) oder empfangen (vgl. Pfeil 203) wird. Auch umfaßt die Anordnung 201 eine Einrichtung zur Visualisierung VIS des jeweils aufgenommenen Bildes m einer vorgegebenen Bildqualitat. Die Auswahl der Bildqualitat bzw. der Kompressionsrate bzw. der Aktion der Anordnung 201 erfolgt ber eine Emgabeemheit TAST. 2 shows an arrangement for processing an image. The arrangement comprises an image acquisition unit BEE, which is connected to a computer R, the computer R accessing a memory MEM. A progressive compression process runs on the computer R, which enables efficient use of the memory MEM. Furthermore, an input / output unit I / O is connected to the computer R, via which a digitized image is transmitted (see arrow 202) or received (see arrow 203). The arrangement 201 also comprises a device for the visualization VIS of the respectively recorded image in a predetermined image quality. The selection of the image quality or the compression rate or the action of the arrangement 201 takes place via an emitting unit TAST.
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Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Verarbeitung eines Bildes m einer Bilderfassungsemheit, a) bei dem das Bild digitalisiert wird, b) bei dem das digitalisierte Bild anhand eines progressiven Kompressionsverfahrens abgespeichert wird.1. Method for processing an image in an image acquisition unit, a) in which the image is digitized, b) in which the digitized image is stored using a progressive compression method.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das progressive Kompressionsverfahren eine schrittweise Verbesserung einer Bildqualitat des digitalisierten Bildes gewährleistet, je mehr Daten dieses Bildes abgespeichert bzw. ausgelesen werden.2. The method according to claim 1, wherein the progressive compression method ensures a gradual improvement in an image quality of the digitized image, the more data of this image are stored or read out.
3. Verfahren zur Verarbeitung eines Bildes, bei dem ein nach einem progressiven Kompressionsverfahren abgespeichertes Bild von einem Sender zu einem Empfanger übertragen wird, wobei der Empfanger bei Erhalt einer für seinen Zweck ausreichenden Qualltat des Bildes von einem Empfang verbleibender Daten dieses Bildes absieht.3. A method for processing an image, in which an image stored according to a progressive compression method is transmitted from a transmitter to a receiver, the receiver refraining from receiving any remaining data of this image when it has received a sufficient quantity of the image for its purpose.
4. Anordnung zur Verarbeitung eines Bildes, a) mit einer Bilderfassungsemheit zur Digitalisierung des Bildes, b) mit einer Prozessoreinheit, die derart eingerichtet ist, daß das digitalisierte Bild m einem Speicher mittels eines progressiven Kompressionsverfahrens abspeicherbar ist. 4. Arrangement for processing an image, a) with an image capturing unit for digitizing the image, b) with a processor unit which is set up in such a way that the digitized image can be stored in a memory by means of a progressive compression method.
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