![]() 鏡筒驅動系統及其背隙校正方法
专利摘要:
本發明係揭露一種鏡筒驅動系統及其背隙校正方法,在此系統中,變焦計數光遮斷器用以偵測變焦鏡筒之位移並產生一第一計數值,而對焦鏡筒之位移與變焦鏡筒之位移有相對應關係,且當變焦鏡筒由初始位置移動至第一變焦位置,或是從第一變焦位置移動至第二變焦位置時,此對焦鏡筒可分別觸發一定位光遮斷器而產生一第二計數值,進而根據此第二計數值將一預設值取代變焦計數光遮斷器之計數值,藉此達到校正背隙的效果。 公开号:TW201323970A 申请号:TW100144751 申请日:2011-12-06 公开日:2013-06-16 发明作者:Hong-Bin Koh 申请人:Altek Corp; IPC主号:G02B7-00
专利说明:
鏡筒驅動系統及其背隙校正方法 本發明是有關於一種鏡筒驅動系統及其背隙校正方法,特別是有關於一種用於變焦系統的背隙校正方法。 變焦鏡筒之結構係由多組鏡筒所組成,其至少包含一驅動筒、一變焦鏡筒以及一對焦鏡筒,其皆為中空筒狀結構,驅動筒之內周緣壁具有一第一筒溝以及一第二筒溝,而變焦鏡筒之外周緣壁具有一第一凸點,而對焦鏡筒之外周緣壁具有一第二凸點。組裝時,變焦鏡筒與對焦鏡筒係組裝於驅動筒內,且第一凸點係嵌於第一筒溝中,而第二凸點係嵌於第二筒溝。 當驅動筒因馬達之驅動而進行轉動時,第一凸點與第二凸點分別被迫沿著第一筒溝與第二筒溝移動,進而帶動變焦鏡筒與對焦鏡筒沿著光軸移動。而變焦鏡筒內係設置一變焦鏡群,而對焦鏡筒內係設置一對焦鏡群,藉此可透過控制馬達驅使驅動筒正轉或逆轉,來帶動變焦鏡筒與對焦鏡筒向前或向後移動時,進而達到變焦與對焦的效果。 為了確定鏡筒有移動到正確位置,變焦鏡筒多會配置一變焦計數光遮斷器(Zoom PI)與一定位光遮斷器(Home PI)。變焦計數光遮斷器係偵測馬達的轉動而決定一計數值,透過此計數值可了解馬達轉動的距離,而推導出鏡筒的實際位置。而定位光遮斷器係用以定位鏡筒的收回的初始位置,以避免鏡筒收回時撞上影像感應器。 為了讓凸點可在筒溝內移動,凸點與筒溝的結合關係時並非緊配合,而是有背隙(backlash)存在。然而,當鏡筒多次來回移動後,此間隙會造成上述之計數值與鏡筒的實際位置之間出現誤差,致使變焦操作與對焦操作的準確度降低。 有鑑於上述習知技藝之問題,本發明之其中一目的就是在提供一種鏡筒驅動系統及其背隙校正方法,以達到使用單一定位光遮斷器便可校正鏡筒背隙的功效。 根據本發明之目的,提出一種鏡筒驅動系統,包含一驅動模組、一變焦鏡筒、一第一位置偵測單元、一第一暫存器、一第二位置偵測單元、一第二暫存器、一對焦鏡筒、一儲存單元、以及一處理單元。由驅動模組控制變焦鏡筒位移,移動至一初始位置、一第一變焦位置或一第二變焦位置。第一位置偵測單元係偵測驅動模組,並輸出一第一偵測信號。暫存器係根據第一偵測信號而儲存一第一計數值。由驅動模組控制對焦鏡筒位移,且對焦鏡筒之位移係對應變焦鏡筒,致使變焦鏡筒由初始位置移動至第一變焦位置,或是從第一變焦位置移動至第二變焦位置時,對焦鏡筒可分別觸發第二位置偵測單元產生一第二偵測信號。第二暫存器係根據第二偵測信號而儲存一第二計數值。儲存單元係儲存複數個預設值,其係分別對應複數個第二偵測信號。當第二位置偵測單元被觸發時,處理單元係從儲存單元中讀取對應第二計數值之預設值,並將此預設值儲存於第一暫存器,以取代第一暫存器原儲存之該第一計數值。 其中,變焦鏡筒更可移動至一第三變焦位置,且變焦鏡筒由第二變焦位置移動至第三變焦位置時,對焦鏡筒係對應觸發第二位置偵測單元產生第二偵測信號。 其中,第一變焦位置係為一最短焦距位置(WIDE),第二變焦位置係為一中間焦距位置(MID),第三變焦位置係為一最長焦距位置(TELE)。 其中,對焦鏡筒觸發第二位置偵測單元之位置係介於一變焦完成位置與一對焦起始位置之間。 其中,第一位置偵測單元係為一變焦計數光遮斷器(Zoom PI),而第二位置偵測單元係為一定位光遮斷器(Home PI)。 其中,變焦鏡筒由初始位置移動至第一變焦位置而觸發第二位置偵測單元輸出之第二偵測信號所對應的預設值為0。 根據本發明之目的,再提出一種背隙校正方法,適用於一鏡筒驅動系統,鏡筒驅動系統包含一驅動模組、一變焦鏡筒與一對焦鏡筒;驅動模組控制變焦鏡筒與對焦鏡筒位移,變焦鏡筒係移動至一初始位置、一第一變焦位置或一第二變焦位置;而對焦鏡筒之位移係對應該變焦鏡筒,背隙校正方法包含下列步驟:提供一第一位置偵測單元以偵測驅動模組,並輸出一第一偵測信號,並以一第一暫存器計數根據該第一偵測信號儲存一第一計數值;提供一第二位置偵測單元,當變焦鏡筒由初始位置移動至第一變焦位置,或是從第一變焦位置移動至第二變焦位置時,第二位置偵測單元係分別被觸發而產生一第二偵測信號,並以一第二暫存器計數根據第二偵測信號儲存一第二計數值;提供分別對應複數個第二計數值之複數個預設值;當第二位置偵測單元被觸發時,係判斷第二計數值所對應之該預設值,並將預設值儲存第一暫存器,以取代第一暫存器原儲存之第一計數值。 其中,變焦鏡筒更可移動至一第三變焦位置,且變焦鏡筒由第二變焦位置移動至第三變焦位置時,對焦鏡筒係對應移動且觸發第二位置偵測單元產生第二偵測信號,而第一變焦位置係為一最短焦距位置(WIDE),第二變焦位置係為一中間焦距位置(MID),第三變焦位置係為一最長焦距位置(TELE)。 其中,對焦鏡筒觸發第二位置偵測單元之位置係介於一變焦完成位置與一對焦起始位置之間。 其中,當變焦鏡筒由初始位置移動至第一變焦位置時,第二位置偵測單元被觸發而輸出的第二偵測信號所對應的預設值為0。 請參閱第一圖,其係為本發明之鏡筒驅動系統之示意圖。為方便說明,以下以兩筒的變焦鏡結構來進行說明,但不以此為限,三筒的變焦鏡結構亦可適用於本發明。圖中,鏡筒驅動系統1包含一驅動模組、一變焦鏡筒11、一第一位置偵測單元21、一第一暫存器33、一第二位置偵測單元22、一第二暫存器34、一對焦鏡筒12、一儲存單元32、一處理單元31以及影像感應器19。圖中,驅動模組包含一驅動筒13、一馬達14與一齒輪15。 變焦鏡筒11、對焦鏡筒12與驅動筒13皆為中空筒狀結構。驅動筒13之內周緣壁具有一第一筒溝(groove)131以及一第二筒溝132,而變焦鏡筒11之外周緣壁具有一第一凸點111,而對焦鏡筒12之外周緣壁具有一第二凸點121。圖中,變焦鏡筒11與對焦鏡筒12套設於驅動筒13內,且第一凸點111係嵌於第一筒溝131中,而第二凸點121係嵌於第二筒溝132,而凸點與筒溝的結合關係時並非緊配合,有背隙(backlash)存在,以便於凸點於筒溝中移動。請注意,在此僅為舉例並不為限制,其他變焦鏡頭的鏡筒結構亦可用於本發明,例如對焦鏡筒12上無凸點而是有筒溝,而對應的凸點改設置於驅動筒131上;或是用以驅動變焦鏡筒11與對焦鏡筒12的是複數個鏡筒組。上述筒溝可為直線筒溝、斜向筒溝、曲線筒溝或上述形狀之組合。 變焦鏡筒11與對焦鏡筒12的移動驅動方式如下。處理單元31以控制信號驅動馬達14轉動,進而帶動齒輪15。齒輪15係與驅動筒13之外表面上的齒痕(圖中未顯示)相嵌合,所以齒輪15轉動時便帶動驅動筒13轉動。當驅動筒13進行轉動時,迫使第一凸點111與第二凸點121分別沿著第一筒溝131與第二筒溝132移動,進而帶動變焦鏡筒11與對焦鏡筒12沿著光軸移動。而變焦鏡筒11內係設置一變焦鏡群161,而對焦鏡筒12內係設置一對焦鏡群162,藉此可透過控制馬達14驅使驅動筒13正轉或逆轉,來帶動變焦鏡筒11與對焦鏡筒12向前或向後移動,改變變焦鏡群161與對焦鏡群162之間的距離,進而達到變焦與對焦的效果。 在變焦鏡筒11與對焦鏡筒12的移動過程中,為了提高變焦與對焦的準確率,必須即時知道鏡筒的位置或移動距離,以便處理單元31對馬達14下達準確的指令。為達此目的,第一位置偵測單元21用以偵測驅動模組,在第一圖中係偵測齒輪15的轉動。其中,第一位置偵測單元21可用一光遮斷器來實現,例如此技術領域已廣泛使用的變焦計數光遮斷器(Zoom PI)。第一位置偵測單元21輸出一第一偵測信號211。第一暫存器33係根據第一偵測信號211而儲存一第一計數值331。對於計數之實施,第一偵測信號211係為一二位元資料,當處理單元31係接收到數值為1的第一偵測信號211時,若此時馬達14為正轉,則處理單元31將第一暫存器33目前儲存之第一計數值331累加;反之,若此時馬達14為反轉,則處理單元31將第一暫存器33目前儲存之第一計數值331累減,藉此讓第一暫存器33可根據第一偵測信號211而儲存一第一計數值331。 如此,假設在此例中馬達14正轉會導致變焦鏡筒11向前移,即變焦鏡群161與影像感應器19之間的距離增加,當齒輪15轉動時第一位置偵測單元21係持續輸出一二位元資料,則第一暫存器33之第一計數值331不斷增加,所以可以利用第一計數值331來推導出鏡筒的位置。然而,由於背隙的存在,當鏡筒經過多次往返位移,其實際位置會與第一計數值331之間會產生誤差,且鏡筒位移操作的次數越多,此誤差會隨之增加。因此,需要利用第二位置偵測單元22來進行背隙校正。 在本發明中,僅使用一馬達14來驅動變焦鏡筒11與對焦鏡筒12之位移,且透過筒溝與凸點之設計,可使變焦鏡筒11之位移可相對應於對焦鏡筒12之位移,兩者有相關聯。在變焦鏡筒11移動過程中,有至少三個特定位置,包含一初始位置、一第一變焦位置或一第二變焦位置。當變焦鏡筒11位於第一變焦位置或第二變焦位置,即表示完成第一段變焦操作或第二段變焦操作。由於對焦鏡筒12之位移係對應變焦鏡筒11,所以變焦鏡筒11由初始位置移動至第一變焦位置,或是從第一變焦位置移動至第二變焦位置時,對焦鏡筒12之相對應位移可分別觸發第二位置偵測單元22產生一第二偵測信號221。第二偵測信號221係為一二位元資料,而第二暫存器34係根據第二偵測信號221而儲存一第二計數值341,其計數之實施與第一暫存器33相同,在此不再贅述。 儲存單元32係儲存一查詢表321,其紀錄複數個預設值,與其分別對應的複數個第二計數值341,例如第二計數值341為1時,對應的預設值為0;第二計數值341為3時,對應的預設值為500。 當第二位置偵測單元22被觸發時,處理單元31接收到第二偵測信號221並完成更新第二計數值341,接著從儲存單元32中讀取對應此第二計數值341之預設值,並將預設值儲存於第一暫存器33,以取代第一暫存器33原儲存之第一計數值331。例如,鏡頭結構設計者在製造出廠前,已經先行測試變焦鏡筒11從初始位置移動到第一變焦位置,並紀錄此時對焦鏡筒12做相對應位移而觸發第二位置偵測單元22時的第一計數值331,此第一計數值即是儲存於查詢表321的預設值。因此,即使有背隙的影響使得第一計數值331與鏡筒位置的相連性出現錯誤,仍可利用每次對焦鏡筒12觸發第二位置偵測單元22的時點將查詢表321中的預設值取代第一暫存器33目前儲存的第一計數值331,如此可回復第一計數值331與鏡筒位置的相連性,達到校正背隙的效果。 上述僅為便於理解的舉例說明,在其他實施例中,變焦鏡筒11更可移動至一第三變焦位置,且變焦鏡筒11由第二變焦位置移動至第三變焦位置時,對焦鏡筒12也相對應地會觸發第二位置偵測單元22產生第二偵測信號221,而處理單元31接收到第二偵測信號221後便會進行上述之計數動作以及將查詢表321中的預設值存入第一暫存器33的校正背隙動作。在此實施例中,第一變焦位置係為一最短焦距位置(WIDE),第二變焦位置係為一中間焦距位置(MID),第三變焦位置係為一最長焦距位置(TELE)。 此外,對焦鏡筒12觸發第二位置偵測單元22之位置較佳的是介於一變焦完成位置與一對焦起始位置之間。而第一位置偵測單元21較佳可為此技術領域已廣泛應用的一變焦計數光遮斷器(Zoom PI),而第二位置偵測單元22可為一定位光遮斷器(Home PI)。 請參閱第二圖至第六圖,第二圖係為本發明之鏡筒驅動系統之實施例之示意圖,而第三圖至第六圖係為本發明之對焦鏡筒與定位光遮斷器之間的相對位置的示意圖。為方便解釋,第二圖中僅顯示鏡頭4之變焦鏡筒41、對焦鏡筒42、驅動筒43與定位光遮斷器44。其中,對焦鏡筒42之結構係延伸出一遮擋體421,在對焦鏡筒42上下位移的過程中,遮擋體421可經過定位光遮斷器44之感應區441(如第三圖所示)而觸發定位光遮斷器44輸出信號。圖中,定位光遮斷器44係電性連接一處理單元(圖中未顯示),例如微處理器,用以接收定位光遮斷器44輸出之信號,並根據此信號於一第二暫存器儲存一第二計數值。此外,鏡頭4亦包含一變焦計數光遮斷器(圖中未顯示)以及相對應的第一暫存器(圖中未顯示),其功能與操作已於上述內容說明,故在此不再贅述。 請接續參閱第三圖,當變焦鏡筒41位於初始位置時,而相對應地,對焦鏡筒42之遮擋體421係位於定位光遮斷器44之下方。請接續參閱第四圖,當變焦鏡筒41從初始位置於方向D1移動到一最短焦距位置(WIDE)時,對焦鏡筒42之遮擋體421係相對應地移動到定位光遮斷器44之上方,在移動過程中遮擋體421經過定位光遮斷器44之感應區441,觸發定位光遮斷器44之輸出信號產生兩段變化,從0改變成1,再從1改變成0。此為光遮斷器的操作特性,以為此技術領域之工作者所熟知,在此不再贅述。 遮擋體421剛遮擋到定位光遮斷器44之感應區441時,定位光遮斷器44之輸出信號從0改變成1,處理單元便更新第二暫存器所儲存之第二計數值為1;而隨著遮擋體421向上移動而不再遮擋到定位光遮斷器44之感應區441時,定位光遮斷器44之輸出信號從1改變成0時,處理單元便更新第二暫存器所儲存之第二計數值為1。同理,如第五圖所示,當變焦鏡筒41從最短焦距位置(WIDE)於方向D2移動到一中間焦距位置(MID)時,遮擋體421剛好遮擋到定位光遮斷器44之感應區441,定位光遮斷器44之輸出信號從0改變成1,第二計數值更新為3。如第六圖所示,變焦鏡筒41從中間焦距位置(MID) 於方向D2移動到最長焦距位置(TELE)時,遮擋體421不遮擋定位光遮斷器44之感應區441,定位光遮斷器44之輸出信號從1改變成0,第二計數值更新為4。 在此實施例中,可預先記錄一查詢表,其記錄第二計數值0~4分別所對應的預設值。如表一所示,第二計數值為1與2者係對應預設值0,而第二計數值為3者則對應預設值500,第二計數值為4者係對應預設值700。 表一當鏡頭4操作時,只要定位光遮斷器44之輸出信號有數值上的變化,處理單元便從查詢表查出相對應的預設值,再將此查出的預設值取代第一暫存器所儲存的第一計數值,藉此達到校正背隙的效果。 請參閱第七圖,其繪示本發明之背隙校正方法之流程圖。圖中,背隙校正方法係適用於第一圖所示之鏡筒驅動系統,其包含下列步驟。在步驟71,使用一第一位置偵測單元以偵測該驅動模組,並輸出一第一偵測信號,並以一第一暫存器計數根據第一偵測信號儲存一第一計數值。第一計數值與變焦鏡筒的位移有相關聯性。 在步驟72,使用一第二位置偵測單元,當變焦鏡筒由初始位置移動至第一變焦位置(例如最短焦距位置),或是從第一變焦位置移動至第二變焦位置(例如中間焦距位置)時,第二位置偵測單元係分別被觸發而產生一第二偵測信號,並以一第二暫存器計數根據第二偵測信號儲存一第二計數值。 在其他實施例中,若變焦鏡筒更可移動到第三變焦位置(例如中間焦距位置)時,則第二位置偵測單元的配置位置較佳的是讓變焦鏡筒由第二變焦位置移動至第三變焦位置時也可以觸發第二位置偵測單元。如此可以更頻繁地做背隙校正,增強校正效果。 在步驟73,提供分別對應複數個第二計數值之複數個預設值,例如表一。 在步驟74,當第二位置偵測單元被觸發時,判斷第二計數值所對應之預設值,並將預設值儲存第一暫存器,以取代第一暫存器原儲存之第一計數值。 以上所述僅為舉例性,而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇,而對其進行之等效修改或變更,均應包含於後附之申請專利範圍中。 1...鏡筒驅動系統 11、41...變焦鏡筒 111...第一凸點 12、42...對焦鏡筒 121...第二凸點 13、43...驅動筒 131...第一筒溝 132...第二筒溝 14...馬達 15...齒輪 161...變焦鏡群 162...對焦鏡群 19...影像感應器 21...第一位置偵測單元 22...第二位置偵測單元 211...第一偵測信號 221...第二偵測信號 31...處理單元 32...儲存單元 33...第一暫存器 331...第一計數值 34...第二暫存器 341...第二計數值 321...查詢表 4...鏡頭 421...遮擋體 44...定位光遮斷器 441...感應區 D1、D2...方向 71~74...步驟 第一圖係為本發明之鏡筒驅動系統之示意圖;第二圖係為本發明之鏡筒驅動系統之實施例之結構圖;第三圖係為本發明之對焦鏡筒對應於變焦鏡筒之初始位置,與定位光遮斷器之相對位置示意圖;第四圖係為本發明之對焦鏡筒對應於變焦鏡筒之最短焦距位置(WIDE),與定位光遮斷器之相對位置示意圖;第五圖係為本發明之對焦鏡筒對應於變焦鏡筒之中間焦距位置(MID),與定位光遮斷器之相對位置示意圖;第六圖係為本發明之對焦鏡筒對應於變焦鏡筒之最長焦距位置(TELE),與定位光遮斷器之相對位置示意圖;以及第七圖係為本發明之背隙校正方法之流程圖。 1...鏡筒驅動系統 11...變焦鏡筒 111...第一凸點 12...對焦鏡筒 121...第二凸點 13...驅動筒 131...第一筒溝 132...第二筒溝 14...馬達 15...齒輪 161...變焦鏡群 162...對焦鏡群 19...影像感應器 21...第一位置偵測單元 22...第二位置偵測單元 211...第一偵測信號 221...第二偵測信號 31...處理單元 32...儲存單元 33...第一暫存器 331...第一計數值 34...第二暫存器 341...第二計數值 321...查詢表
权利要求:
Claims (10) [1] 一種鏡筒驅動系統,包含:一驅動模組;一變焦鏡筒,由該驅動模組控制該變焦鏡筒位移,移動至一初始位置、一第一變焦位置或一第二變焦位置;一第一位置偵測單元,係偵測該驅動模組,並輸出一第一偵測信號;一第一暫存器,係根據該第一偵測信號而儲存一第一計數值;一第二位置偵測單元;一對焦鏡筒,由該驅動模組控制該對焦鏡筒位移,且該對焦鏡筒之位移係對應該變焦鏡筒,致使該變焦鏡筒由該初始位置移動至該第一變焦位置,或是從該第一變焦位置移動至該第二變焦位置時,該對焦鏡筒可分別觸發該第二位置偵測單元產生一第二偵測信號;一第二暫存器,係根據該第二偵測信號而儲存一第二計數值;一儲存單元,係儲存一查詢表,該查詢表係紀錄複數個預設值以及該複數個預設值分別對應的該第二計數值;以及一處理單元,當該第二位置偵測單元被觸發時,該處理單元係從該儲存單元中讀取對應該第二計數值之該預設值,並將該預設值儲存於該第一暫存器,以取代該第一暫存器原儲存之該第一計數值。 [2] 如申請專利範圍第1項所述之鏡筒驅動系統,其中該變焦鏡筒更移動至一第三變焦位置,且該變焦鏡筒由該第二變焦位置移動至該第三變焦位置時,該對焦鏡筒係對應觸發該第二位置偵測單元產生該第二偵測信號。 [3] 如申請專利範圍第2項所述之鏡筒驅動系統,其中該第一變焦位置係為一最短焦距位置(WIDE),該第二變焦位置係為一中間焦距位置(MID),該第三變焦位置係為一最長焦距位置(TELE)。 [4] 如申請專利範圍第1項所述之鏡筒驅動系統,其中該對焦鏡筒觸發該第二位置偵測單元之位置係介於一變焦完成位置與一對焦起始位置之間。 [5] 如申請專利範圍第1項所述之鏡筒驅動系統,其中該第一位置偵測單元係為一變焦計數光遮斷器(Zoom PI),而該第二位置偵測單元係為一定位光遮斷器(Home PI)。 [6] 如申請專利範圍第1項所述之鏡筒驅動系統,其中該變焦鏡筒由該初始位置移動至該第一變焦位置而觸發該第二位置偵測單元輸出之該第二偵測信號所對應的該預設值為0。 [7] 一種背隙校正方法,適用於一鏡筒驅動系統,該鏡筒驅動系統包含一驅動模組、一變焦鏡筒與一對焦鏡筒;該驅動模組控制該變焦鏡筒與該對焦鏡筒位移,該變焦鏡筒係移動至一初始位置、一第一變焦位置或一第二變焦位置;而該對焦鏡筒之位移係對應該變焦鏡筒,該背隙校正方法包含下列步驟:使用一第一位置偵測單元以偵測該驅動模組,並輸出一第一偵測信號,並以一第一暫存器計數根據該第一偵測信號儲存一第一計數值;使用一第二位置偵測單元,當該變焦鏡筒由該初始位置移動至該第一變焦位置,或是從該第一變焦位置移動至該第二變焦位置時,該第二位置偵測單元係分別被觸發而產生一第二偵測信號,並以一第二暫存器計數根據該第二偵測信號儲存一第二計數值;提供分別對應複數個第二計數值之複數個預設值;以及當該第二位置偵測單元被觸發時,判斷該第二計數值所對應之該預設值,並將該預設值儲存該第一暫存器,以取代該第一暫存器原儲存之第一計數值。 [8] 如申請專利範圍第7項所述之背隙校正方法,其中該變焦鏡筒更移動至一第三變焦位置,且該變焦鏡筒由該第二變焦位置移動至該第三變焦位置時,該對焦鏡筒係對應移動且觸發該第二位置偵測單元產生該第二偵測信號,而該第一變焦位置係為一最短焦距位置(WIDE),該第二變焦位置係為一中間焦距位置(MID),該第三變焦位置係為一最長焦距位置(TELE)。 [9] 如申請專利範圍第7項所述之背隙校正方法,其中該對焦鏡筒觸發該第二位置偵測單元之位置係介於一變焦完成位置與一對焦起始位置之間。 [10] 如申請專利範圍第7項所述之背隙校正方法,其中當該變焦鏡筒由該初始位置移動至該第一變焦位置時,該第二位置偵測單元被觸發而輸出的該第二偵測信號所對應的該預設值為0。
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