JP2741463B2 - 半田付け外観検査方法 - Google Patents
半田付け外観検査方法Info
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- JP2741463B2 JP2741463B2 JP4242819A JP24281992A JP2741463B2 JP 2741463 B2 JP2741463 B2 JP 2741463B2 JP 4242819 A JP4242819 A JP 4242819A JP 24281992 A JP24281992 A JP 24281992A JP 2741463 B2 JP2741463 B2 JP 2741463B2
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- ring
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- camera
- image
- shaped light
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
- G01N21/956—Inspecting patterns on the surface of objects
- G01N21/95684—Patterns showing highly reflecting parts, e.g. metallic elements
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- Image Processing (AREA)
- Closed-Circuit Television Systems (AREA)
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
- Image Analysis (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光学疑似3次元式の半
田付け外観検査方法の改良に関し、更に詳しく述べる
と、複数のリング状光源を時分割的に点灯し、各点灯タ
イミングで得たカメラからの画像情報を、対応するフレ
ームメモリに効率よく転送して格納し、それらの画像特
徴から半田付けの良否を判定する方法に関するものであ
る。この検査技術は、プリント配線基板上に実装した電
子部品の半田付け状態の良否を自動的に判定するのに有
用である。
田付け外観検査方法の改良に関し、更に詳しく述べる
と、複数のリング状光源を時分割的に点灯し、各点灯タ
イミングで得たカメラからの画像情報を、対応するフレ
ームメモリに効率よく転送して格納し、それらの画像特
徴から半田付けの良否を判定する方法に関するものであ
る。この検査技術は、プリント配線基板上に実装した電
子部品の半田付け状態の良否を自動的に判定するのに有
用である。
【0002】
【従来の技術】プリント配線基板上に実装した電子部品
について、その半田付け状態の良否を自動的に検査する
技術が、既に種々提案されている。光学式の自動半田付
け外観検査装置に関しては、現在、立体的(疑似3次
元)な視点で検査できる疑似3次元照明方式が優位にあ
るとされている。その代表的な例としては、時分割照明
式とカラー照明式がある。
について、その半田付け状態の良否を自動的に検査する
技術が、既に種々提案されている。光学式の自動半田付
け外観検査装置に関しては、現在、立体的(疑似3次
元)な視点で検査できる疑似3次元照明方式が優位にあ
るとされている。その代表的な例としては、時分割照明
式とカラー照明式がある。
【0003】時分割照明方式では、ドーム状に配置した
複数段のリング状照明手段を順次点灯・消灯して照明角
度を切り換えて半田付け部位を照明し、工業用テレビカ
メラにより撮像して画像処理を行う(例えば特開昭61−
293657号公報参照)。ここで照明手段としては、ドーム
状のホルダに多数本の光ファイバーケーブルを各段毎に
取り付け、該光ファイバーケーブルの他端には各段毎に
光源となるハロゲンランプを配置する構成が採用されて
いる。そしてハロゲンランプからの光を点滅させること
により、各段についてリング状の照明光を投射する。異
なる点灯タイミングで得た各画像は、それぞれフレーム
メモリに格納され、必要な画像処理を施して半田付け部
位の良否を判定する。
複数段のリング状照明手段を順次点灯・消灯して照明角
度を切り換えて半田付け部位を照明し、工業用テレビカ
メラにより撮像して画像処理を行う(例えば特開昭61−
293657号公報参照)。ここで照明手段としては、ドーム
状のホルダに多数本の光ファイバーケーブルを各段毎に
取り付け、該光ファイバーケーブルの他端には各段毎に
光源となるハロゲンランプを配置する構成が採用されて
いる。そしてハロゲンランプからの光を点滅させること
により、各段についてリング状の照明光を投射する。異
なる点灯タイミングで得た各画像は、それぞれフレーム
メモリに格納され、必要な画像処理を施して半田付け部
位の良否を判定する。
【0004】カラー照明方式では、赤色光、緑色光、青
色光を発生する3個のリング状発光体からなるカラー3
色リング照明器で半田付け部位を照明し、反射光像をカ
ラーテレビカメラにより各色相別に撮像する(例えば特
開平1-282410号参照)。この場合、各発光体による光を
合成したときに白色光となるように光量を調整する。従
って時分割制御する必要はなく、同一タイミングで分離
して検出できる。
色光を発生する3個のリング状発光体からなるカラー3
色リング照明器で半田付け部位を照明し、反射光像をカ
ラーテレビカメラにより各色相別に撮像する(例えば特
開平1-282410号参照)。この場合、各発光体による光を
合成したときに白色光となるように光量を調整する。従
って時分割制御する必要はなく、同一タイミングで分離
して検出できる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の時分割照明方式
の場合、ハロゲンランプによるリング状照明光を光学的
に切り換えるのは時間がかかり実用的ではない。また通
常の方式では、1画面当たり3枚のフレームメモリに画
像情報を伝送するのに時間がかかり、現在の高速化のニ
ーズには対応できない。因に、この方式により撮影に要
する時間は、秒オーダーであった。
の場合、ハロゲンランプによるリング状照明光を光学的
に切り換えるのは時間がかかり実用的ではない。また通
常の方式では、1画面当たり3枚のフレームメモリに画
像情報を伝送するのに時間がかかり、現在の高速化のニ
ーズには対応できない。因に、この方式により撮影に要
する時間は、秒オーダーであった。
【0006】カラー照明方式でテレビカメラにカラー単
板CCDカメラを使用する場合は、CCDセル部をカラ
ー3色に割り振ってあるため、実質的な分解能が白黒カ
メラの場合のほぼ1/2に低下する。またカラー3枚分
離CCDを使用しても、3枚に分離したCCDの物理的
位相を調整するのが困難なため、白黒カメラと同等の分
解能を得ることは非常に困難である。
板CCDカメラを使用する場合は、CCDセル部をカラ
ー3色に割り振ってあるため、実質的な分解能が白黒カ
メラの場合のほぼ1/2に低下する。またカラー3枚分
離CCDを使用しても、3枚に分離したCCDの物理的
位相を調整するのが困難なため、白黒カメラと同等の分
解能を得ることは非常に困難である。
【0007】本発明の目的は、上記のような従来技術の
欠点を解消し、高速で各リング状光源の点滅を制御で
き、しかも得られる画像情報を高速で伝送でき、且つ高
分解能で検出できる半田付け外観検査方法を提供するこ
とである。
欠点を解消し、高速で各リング状光源の点滅を制御で
き、しかも得られる画像情報を高速で伝送でき、且つ高
分解能で検出できる半田付け外観検査方法を提供するこ
とである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、半田付け部位
に対して入射角が異なるように複数のリング状光源を配
設すると共に半田付け部位に対向するようにテレビカメ
ラを配置し、各光源を時間的に異なるタイミングで順次
点灯・消灯させて、各点灯タイミングで得た画像情報を
対応するフレームメモリに記憶させ、それらの画像特徴
から半田付けの良否を判定する半田付け外観検査方法で
ある。本発明では上記の構成において、前記リング状光
源は多数の発光ダイオードをリング状に配列した構造で
あり、テレビカメラはCCD単板の白黒カメラであっ
て、撮像にインターレス走査方式を採用し、奇数画面撮
像時間と偶数画像撮像時間が重畳した半周期のみリング
状光源を点灯して白黒カメラに露光し、その奇数画面撮
像信号と偶数画面撮像信号を次の1周期の間にフレーム
メモリに転送しており、その点に特徴がある。
に対して入射角が異なるように複数のリング状光源を配
設すると共に半田付け部位に対向するようにテレビカメ
ラを配置し、各光源を時間的に異なるタイミングで順次
点灯・消灯させて、各点灯タイミングで得た画像情報を
対応するフレームメモリに記憶させ、それらの画像特徴
から半田付けの良否を判定する半田付け外観検査方法で
ある。本発明では上記の構成において、前記リング状光
源は多数の発光ダイオードをリング状に配列した構造で
あり、テレビカメラはCCD単板の白黒カメラであっ
て、撮像にインターレス走査方式を採用し、奇数画面撮
像時間と偶数画像撮像時間が重畳した半周期のみリング
状光源を点灯して白黒カメラに露光し、その奇数画面撮
像信号と偶数画面撮像信号を次の1周期の間にフレーム
メモリに転送しており、その点に特徴がある。
【0009】ここで好ましくは、直径が順に大きくなる
ような3種類のリング状光源を、中心軸が一致するよう
に上段、中段、下段に配置して、中心軸線上に白黒カメ
ラを設置し、前記各リング状光源は、下端が開放したチ
ャンネル状カバー部材内に、多数の発光ダイオードを下
向きに近接整列した構造の装置を用いる。
ような3種類のリング状光源を、中心軸が一致するよう
に上段、中段、下段に配置して、中心軸線上に白黒カメ
ラを設置し、前記各リング状光源は、下端が開放したチ
ャンネル状カバー部材内に、多数の発光ダイオードを下
向きに近接整列した構造の装置を用いる。
【0010】
【作用】多数の発光ダイオードの整列体からなるリング
光源は、電気的に高速に点滅可能である。また白黒カメ
ラを用いることで画素分解能が向上する。更にカメラの
奇数画面撮像時間と偶数画像撮像時間は半周期だけずれ
ているが、半周期は重畳することを利用し、その共通タ
イミングでリング状光源を点灯することにより、同じ条
件でCCD上の奇数/偶数走査画面上に露光される。且
つ、その時の撮像信号は、奇数/偶数画像信号に分けて
次の1周期の間に出力でき、画像信号転送時間は約0.
13秒まで短縮される。
光源は、電気的に高速に点滅可能である。また白黒カメ
ラを用いることで画素分解能が向上する。更にカメラの
奇数画面撮像時間と偶数画像撮像時間は半周期だけずれ
ているが、半周期は重畳することを利用し、その共通タ
イミングでリング状光源を点灯することにより、同じ条
件でCCD上の奇数/偶数走査画面上に露光される。且
つ、その時の撮像信号は、奇数/偶数画像信号に分けて
次の1周期の間に出力でき、画像信号転送時間は約0.
13秒まで短縮される。
【0011】
【実施例】図1は本発明で使用する半田付け外観検査装
置の概略構成図である。被検査体であるプリント配線基
板10上に実装した電子部品12の上方に、直径が順に
大きくなる3種類のリング状光源20a,20b,20
cを、それらの中心軸が一致するように上段、中段、下
段にそれぞれ配置し、更に前記中心軸上に1台の白黒カ
メラ22を配置する。白黒カメラ22からの画像信号
は、画像処理プロセッサ24を介して対応する3枚の画
像用のフレームメモリ26a,26b,26cに送られ
る。また各リング状光源20a,…,20cの点灯・消
灯動作は、白黒カメラ22による撮像動作に同期して、
切換え制御回路28によって制御する。ここで各リング
状光源20a,…,20cは、下端が開放したチャンネ
ル状カバー部材30内に、多数の発光ダイオード32を
一列に下向きに近接整列した構造である。
置の概略構成図である。被検査体であるプリント配線基
板10上に実装した電子部品12の上方に、直径が順に
大きくなる3種類のリング状光源20a,20b,20
cを、それらの中心軸が一致するように上段、中段、下
段にそれぞれ配置し、更に前記中心軸上に1台の白黒カ
メラ22を配置する。白黒カメラ22からの画像信号
は、画像処理プロセッサ24を介して対応する3枚の画
像用のフレームメモリ26a,26b,26cに送られ
る。また各リング状光源20a,…,20cの点灯・消
灯動作は、白黒カメラ22による撮像動作に同期して、
切換え制御回路28によって制御する。ここで各リング
状光源20a,…,20cは、下端が開放したチャンネ
ル状カバー部材30内に、多数の発光ダイオード32を
一列に下向きに近接整列した構造である。
【0012】このように光源として多数の発光ダイオー
ド32の整列体を使用し、且つテレビカメラに白黒カメ
ラ22を使用する点が、本発明の特徴の一つである。こ
こでCCD単板の白黒カメラ22を使用する理由は、画
素数が多く分解能の点で有利だからである。またリング
状光源20a,…,20cに発光ダイオードを使用して
いる理由は、応答が速く構造が簡素化されるためであ
る。
ド32の整列体を使用し、且つテレビカメラに白黒カメ
ラ22を使用する点が、本発明の特徴の一つである。こ
こでCCD単板の白黒カメラ22を使用する理由は、画
素数が多く分解能の点で有利だからである。またリング
状光源20a,…,20cに発光ダイオードを使用して
いる理由は、応答が速く構造が簡素化されるためであ
る。
【0013】本装置による照射・検査状態を図2に示
す。まず上段のリング状光源20aのみを点灯し、その
時の画像を白黒カメラ22で撮像し、画像情報を対応す
るフレームメモリ26aに格納する。次いで中段のリン
グ状光源20bのみ、下段のリング状光源20cのみを
順次点灯し、それぞれ対応するフレームメモリ26b,
26cに画像情報を格納する。この時、被検査体である
電子部品(LSI)12のリードの半田付け部34を見
た代表的な画像を図3に示す。図面左から上段光源画
像、中段光源画像、下段光源画像である。これらの画像
情報を画像処理することによって半田付け部位の良否を
判定することになる。
す。まず上段のリング状光源20aのみを点灯し、その
時の画像を白黒カメラ22で撮像し、画像情報を対応す
るフレームメモリ26aに格納する。次いで中段のリン
グ状光源20bのみ、下段のリング状光源20cのみを
順次点灯し、それぞれ対応するフレームメモリ26b,
26cに画像情報を格納する。この時、被検査体である
電子部品(LSI)12のリードの半田付け部34を見
た代表的な画像を図3に示す。図面左から上段光源画
像、中段光源画像、下段光源画像である。これらの画像
情報を画像処理することによって半田付け部位の良否を
判定することになる。
【0014】さて本発明の他の特徴は、撮像動作と光源
点滅動作の同期を効率よく行い、撮像時間の短縮を図る
点である。カメラ画像の信号は、一般的に画像情報量に
対して画質の良いインターレス走査(図4に示す)方式
が採用されており、図5に示すように画像信号は、奇数
走査線の画面と偶数走査線の画面に分け、交互に転送さ
れる。図5から、1画面を撮像する時間は、奇数画面撮
像時間(O1,…)、又は偶数画面撮像時間(E1 ,
…)単独では2/60秒であるが、完全な画面にするに
は両方を合成しなければならないので、3/60秒かか
ることになる。また奇数画面撮像時間後に奇数画面画像
信号(o1,…)を転送し、偶数画面撮像時間後に奇数
画面画像信号(e1,…)を転送する。普通に考える
と、上段光源を点灯して3/60秒間で上段光源画像を
撮像し、次に光源を中段に切り換えて次の完全なサイク
ルから中段光源画像を撮る。最後に光源を下段に切り換
え、9/60秒目から下段光源画像を撮り、3枚の画像
を撮り終える。信号が完全に転送を終えるまでには12
/60秒(0.2秒)かかることになる。
点滅動作の同期を効率よく行い、撮像時間の短縮を図る
点である。カメラ画像の信号は、一般的に画像情報量に
対して画質の良いインターレス走査(図4に示す)方式
が採用されており、図5に示すように画像信号は、奇数
走査線の画面と偶数走査線の画面に分け、交互に転送さ
れる。図5から、1画面を撮像する時間は、奇数画面撮
像時間(O1,…)、又は偶数画面撮像時間(E1 ,
…)単独では2/60秒であるが、完全な画面にするに
は両方を合成しなければならないので、3/60秒かか
ることになる。また奇数画面撮像時間後に奇数画面画像
信号(o1,…)を転送し、偶数画面撮像時間後に奇数
画面画像信号(e1,…)を転送する。普通に考える
と、上段光源を点灯して3/60秒間で上段光源画像を
撮像し、次に光源を中段に切り換えて次の完全なサイク
ルから中段光源画像を撮る。最後に光源を下段に切り換
え、9/60秒目から下段光源画像を撮り、3枚の画像
を撮り終える。信号が完全に転送を終えるまでには12
/60秒(0.2秒)かかることになる。
【0015】本発明でもインターレス走査方式を採用し
ているが、画像信号の転送方式は、前記図5の場合とは
異なっている。図6に本発明による動作タイミングを示
す。白黒カメラのエリアCCD上の奇数画像走査用セル
と偶数画像走査用セルの撮像時間は半周期ずれている
が、残りの半周期は重畳しており共通である。この共通
タイミングで発光ダイオードを点灯することにより、同
じ条件で奇数/偶数走査画面上に露光できる。
ているが、画像信号の転送方式は、前記図5の場合とは
異なっている。図6に本発明による動作タイミングを示
す。白黒カメラのエリアCCD上の奇数画像走査用セル
と偶数画像走査用セルの撮像時間は半周期ずれている
が、残りの半周期は重畳しており共通である。この共通
タイミングで発光ダイオードを点灯することにより、同
じ条件で奇数/偶数走査画面上に露光できる。
【0016】まず奇数画面撮像時間の半周期は消灯した
ままであり、偶数画面撮像時間の開始から奇数画面撮像
時間の終了までのA−a間に上段のリング状光源20a
を点灯する。この時の撮像信号は、奇数走査画像信号、
偶数走査画像信号のタイミングで出力する。光源が消灯
している時間は暗いのでCCDに充電される画像の光量
は殆ど無視できる値であり、撮像信号の殆どは上段のリ
ング状光源20cを点灯した時のものである。続いてB
−b間に中段のリング状光源20bを点灯し、中段光源
による画像を撮る。最後にC−c間に下段のリング状光
源20cを点灯し、下段光源による画像を得る。この
間、無駄な露出時間を見送る必要もなく、3枚の画像を
取り込むに必要な時間は8/60秒(約0.13秒)で
済む。
ままであり、偶数画面撮像時間の開始から奇数画面撮像
時間の終了までのA−a間に上段のリング状光源20a
を点灯する。この時の撮像信号は、奇数走査画像信号、
偶数走査画像信号のタイミングで出力する。光源が消灯
している時間は暗いのでCCDに充電される画像の光量
は殆ど無視できる値であり、撮像信号の殆どは上段のリ
ング状光源20cを点灯した時のものである。続いてB
−b間に中段のリング状光源20bを点灯し、中段光源
による画像を撮る。最後にC−c間に下段のリング状光
源20cを点灯し、下段光源による画像を得る。この
間、無駄な露出時間を見送る必要もなく、3枚の画像を
取り込むに必要な時間は8/60秒(約0.13秒)で
済む。
【0017】上記の実施例ではリング状光源を3段に配
置しているが、2段あるいは4段等でもよい。
置しているが、2段あるいは4段等でもよい。
【0018】
【発明の効果】本発明は上記のように、多数の発光ダイ
オードを並べた複数段の光源と白黒カメラとを組み合わ
せたことにより、各光源の点滅切り換えを高速で行うこ
とができ、且つ画素分解能が高く、高品質の画像が得ら
れる。しかも本発明では、各光源の点滅動作とCCDセ
ルの画像露出時間の同期を効率よく行っているため、撮
影時間を大幅に短縮でき、例えば画像3枚の場合に約
0.13秒となり、充分実用に耐えうる速度で画像信号
が転送可能である。
オードを並べた複数段の光源と白黒カメラとを組み合わ
せたことにより、各光源の点滅切り換えを高速で行うこ
とができ、且つ画素分解能が高く、高品質の画像が得ら
れる。しかも本発明では、各光源の点滅動作とCCDセ
ルの画像露出時間の同期を効率よく行っているため、撮
影時間を大幅に短縮でき、例えば画像3枚の場合に約
0.13秒となり、充分実用に耐えうる速度で画像信号
が転送可能である。
【図1】本発明で用いる半田付け外観検査装置の一例の
説明図。
説明図。
【図2】その照明・検査動作の説明図。
【図3】各光源による半田付け部位の画像の説明図。
【図4】カメラ画像と走査線との関係を示す説明図。
【図5】カメラ画像の出力シーケンス図。
【図6】本発明による撮像と画像信号転送の動作タイミ
ングの説明図。
ングの説明図。
10 プリント配線基板 12 電子部品 20a,20b,20c リング状光源 22 白黒カメラ 24 画像処理プロセッサ 26a,26b,26c フレームメモリ 28 切換え制御回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H04N 7/18 G06F 15/62 405A // H05K 3/34 512 15/64 D (56)参考文献 特開 平3−269310(JP,A) 特開 昭61−293657(JP,A) 特開 昭64−20402(JP,A) 特開 平3−94107(JP,A) 特開 平2−44202(JP,A) 特開 平2−300619(JP,A) 特開 平5−60531(JP,A)
Claims (2)
- 【請求項1】 半田付け部位に対して入射角が異なるよ
うに複数のリング状光源を配設すると共に半田付け部位
に対向するようにテレビカメラを配置し、各光源を時間
的に異なるタイミングで順次点灯・消灯させて、各点灯
タイミングで得た画像情報を対応するフレームメモリに
格納し、それらの画像特徴から半田付けの良否を判定す
る方法において、前記リング状光源は多数の発光ダイオ
ードをリング状に配列した構造であり、テレビカメラは
CCD単板の白黒カメラであって、撮像にインターレス
走査方式を採用し、奇数画面撮像時間と偶数画像撮像時
間が重畳した半周期のみリング状光源を点灯して白黒カ
メラに露光し、その奇数画面撮像信号と偶数画面撮像信
号を次の1周期の間にフレームメモリに転送することを
特徴とする半田付け外観検査方法。 - 【請求項2】 直径が順に大きくなる3種類のリング状
光源を、それらの中心軸が一致するように上段、中段、
下段に配置して、中心軸線上に白黒カメラを設置し、前
記各リング状光源は、下端が開放したチャンネル状カバ
ー部材内に、多数の発光ダイオードを下向きに近接整列
した構造の装置を用いる請求項1記載の半田付け外観検
査方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4242819A JP2741463B2 (ja) | 1992-08-19 | 1992-08-19 | 半田付け外観検査方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4242819A JP2741463B2 (ja) | 1992-08-19 | 1992-08-19 | 半田付け外観検査方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0666534A JPH0666534A (ja) | 1994-03-08 |
JP2741463B2 true JP2741463B2 (ja) | 1998-04-15 |
Family
ID=17094767
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4242819A Expired - Lifetime JP2741463B2 (ja) | 1992-08-19 | 1992-08-19 | 半田付け外観検査方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2741463B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108449976A (zh) * | 2015-10-19 | 2018-08-24 | 永友Dsp有限公司 | 面板表面检查装置 |
CN110630915A (zh) * | 2018-06-21 | 2019-12-31 | 苏州巨佳电子科技有限公司 | 一种弧形工业检测用led光源及检测*** |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2759614B2 (ja) * | 1994-07-22 | 1998-05-28 | 日本コンポーネンツ株式会社 | 管内検査用カメラ装置 |
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