TWI608463B - 自動選擇式背光控制系統及其方法 - Google Patents

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TWI608463B
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陳世綸
林鼎然
董昆憲
陳瀅
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中原大學
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Description

自動選擇式背光控制系統及其方法
本發明係有關於一種自動選擇式背光控制系統及其方法，尤其是指一種依據移動向量與臨界值之大小決定背光強度值之自動選擇式背光控制系統及其方法。
隨著科技的發展與時代的進步，電子裝置的快速發展使得人們生活水準普遍提高，其中，消費型電子裝置的成長更是扮演不可或缺之角色。一般而言，無論是智慧型手機、平板電腦、筆記型電腦、智慧電視等電子裝置大部份係採用如液晶顯示器(Liquid Crystal Display；LCD)之顯示裝置，而上述顯示裝置為電子裝置中較為耗電之模組。
具體來說，現有對顯示裝置之背光控制的技術中，當顯示裝置顯示每個畫面時，係對每一個顯示畫面或區塊重新計算背光強度值，其中，對於每秒30張至60張畫面之連續動態視訊畫面的狀態下，每次重新計算背光強度值會造成複雜度過高、畫面延遲、高能耗與成本過高 之問題。
有鑒於現有背光控制技術需對每個畫面進行背光強度值的運算，因而普遍具有複雜度過高、畫面延遲、高能耗與成本過高之問題。緣此，本發明主要係提供一種自動選擇式背光控制系統及其方法，其主要係依據移動向量與臨界值之大小決定出所輸出之背光強度值，以達到節省運算複雜度與降低能耗之目的。
基於上述目的，本發明所採用之主要技術手段係提供一種自動選擇式背光控制系統，係用以接收一影像資料集，據以控制一顯示裝置之一背光模組，自動選擇式背光控制系統包含一儲存模組、一解析控制模組、一畫面分析模組、一選擇模組以及一背光控制模組。儲存模組係先儲存有一對應於影像資料集之一第一畫面(frame)資料之第一背光強度值。解析控制模組係用以接收影像資料集之一第二畫面資料所對應之一等效移動向量，等效移動向量係包含一第一方向分量與一第二方向分量，解析控制模組用以依據第一方向分量與第二方向分量運算出一移動向量運算值，在移動向量運算值小於一臨界值時發送出一第一控制信號，並在移動向量運算值大於臨界值時發送出一第二控制信號。畫面分析模組係電性連接於解析控制模組，用以接收第二畫面資料，並在接收到第二控制信號時，分析並傳送出第二畫面資料之一第二背光強度值。
選擇模組電性連接於解析控制模組、儲存模組與畫面分析模組，用以在接收到第一控制信號時，將儲存模組中所儲存之第一背光強度值傳送出。選擇模組並用以在接收到第二控制信號時，將畫面分析模組中所分析出之第二背光強度值傳送出。背光控制模組係電性連接於選擇模組與背光模組，藉以接收並依據第一背光強度值與第二背光強度值中之一者控制背光模組。
在上述必要技術手段的基礎下，上述自動選擇式背光控制系統還包含以下所述的較佳附屬技術手段。自動選擇式背光控制系統係電性連接於一視訊解析裝置與顯示裝置之間，視訊解析裝置係用以發送出影像資料集，而視訊解析裝置為一數位機上盒、一視訊播放器與一顯示卡中之一者。另外，解析控制模組包含一移動向量處理單元以及一控制單元，移動向量處理單元係電性連接於視訊解析裝置，設有臨界值，用以接收等效移動向量，藉以依據第一方向分量與第二方向分量運算出移動向量運算值，並在移動向量運算值小於臨界值時發送出一第一選擇信號，在移動向量運算值大於臨界值時發送出一第二選擇信號。控制單元係電性連接於移動向量處理單元，用以在接收到第一選擇信號時傳送出第一控制信號，並用以在接收到第二選擇信號時傳送出第二控制信號。
在上述必要技術手段的基礎下，上述自動選擇式背光控制系統還包含以下所述的較佳附屬技術手段。背光控制模組包含一畫面處理單元以及一背光控制單 元。畫面處理單元係電性連接於視訊解析裝置、選擇模組與顯示裝置，用以依據第一背光強度值與第二背光強度值中之一者將第二畫面資料處理出一處理畫面資料。背光控制單元係電性連接於選擇模組與顯示裝置，用以接收並傳送出一代表第一背光強度值與第二背光強度值中之一者之背光控制信號，藉以使顯示裝置以第一背光強度值與第二背光強度值中之一者顯示處理畫面資料。
在上述必要技術手段的基礎下，上述自動選擇式背光控制系統還包含以下所述的較佳附屬技術手段。選擇模組接收到該第二控制信號時，更將第二背光強度值傳送至儲存模組，藉以使第二背光強度值取代第一背光強度值。此外，解析控制模組係透過第一方向分量的絕對值與第二方向分量的絕對值的總和運算出移動向量運算值。
在上述必要技術手段的基礎下，上述自動選擇式背光控制系統還包含另一以下所述的較佳附屬技術手段。解析控制模組係透過第一方向分量的平方與第二方向分量的平方的總和並開根號後運算出移動向量運算值。
基於上述目的，本發明所採用之主要技術手段係還提供一種自動選擇式背光控制方法係應用於上述之自動選擇式背光控制系統，用以接收一影像資料集，據以控制一顯示裝置之一背光模組，自動選擇式背光控制方法包含步驟(a)至步驟(f)。步驟(a)接收影像資料集，藉以利用儲存模組先儲存有一對應於影像資料集之一第一畫面 資料之第一背光強度值，接著執行步驟(b)利用解析控制模組接收影像資料集之一第二畫面資料所對應之一等效移動向量，等效移動向量係包含一第一方向分量與一第二方向分量，接著執行步驟(c)利用解析控制模組依據第一方向分量與第二方向分量運算出一移動向量運算值。步驟(d)利用解析控制模組判斷移動向量運算值是否小於一臨界值，接著執行步驟(e)在步驟(d)之判斷結果為是時，選擇模組將儲存模組所儲存之第一背光強度值傳送出。步驟(f)在步驟(e)之後，背光控制模組接收並依據第一背光強度值控制背光模組。步驟(g)在步驟(d)之判斷結果為否時，畫面分析模組接收第二畫面資料，藉以分析並傳送出第二畫面資料之一第二背光強度值，接著執行步驟(h)在步驟(g)之後，選擇模組將第二背光強度值傳送至背光控制模組，使背光控制模組接收並依據第二背光強度值控制背光模組。
在上述必要技術手段的基礎下，上述自動選擇式背光控制方法還包含另一以下所述的較佳附屬技術手段。在步驟(h)中，選擇模組更將第二背光強度值傳送至儲存模組，藉以使第二背光強度值取代儲存模組所儲存之第一背光強度值。
在採用本發明所提供之自動選擇式背光控制系統及其方法之主要技術手段後，由於在移動向量運算值大於臨界值時輸出當前的背光強度值，並在移動向量運算值小於臨界值時輸出前一張畫面之背光強度值，因此可不需重覆運算背光強度而節省運算複雜度，且也由於不需 重複運算而使畫面不延遲並降低能耗。再者，也由於不需複雜的運算，因此可以較低階的晶片取代現有較高階的運算晶片，因此可有效降低運算成本。
本發明所採用的具體實施例，將藉由以下之實施例及圖式作進一步之說明。
1‧‧‧自動選擇式背光控制系統
11‧‧‧儲存模組
12‧‧‧解析控制模組
121‧‧‧移動向量處理單元
122‧‧‧控制單元
13‧‧‧畫面分析模組
14‧‧‧選擇模組
15‧‧‧背光控制模組
151‧‧‧畫面處理單元
152‧‧‧背光控制單元
2‧‧‧視訊解析裝置
3‧‧‧顯示裝置
31‧‧‧背光模組
S1‧‧‧影像信號
S2‧‧‧向量信號
S3‧‧‧第一選擇信號
S4‧‧‧第一控制信號
S5、S8‧‧‧背光控制信號
S6‧‧‧第二選擇信號
S7‧‧‧第二控制信號
第一圖係顯示本發明較佳實施例之自動選擇式背光控制系統電性連接於視訊解析裝置與顯示裝置之方塊示意圖。
第二圖係顯示本發明較佳實施例之自動選擇式背光控制系統之方塊示意圖。
第三圖係顯示本發明較佳實施例之自動選擇式背光控制方法之流程示意圖。
第四圖係顯示本發明較佳實施例之函數之波形示意圖。
由於本發明所提供之自動選擇式背光控制系統中，其組合實施方式不勝枚舉，故在此不再一一贅述，僅列舉一個較佳實施例加以具體說明。
請一併參閱第一圖與第二圖，第一圖係顯示本發明較佳實施例之自動選擇式背光控制系統電性連接於視訊解析裝置與顯示裝置之方塊示意圖，第二圖係顯示本發明較佳實施例之自動選擇式背光控制系統之方塊示意 圖。
如圖所示，本發明較佳實施例之自動選擇式背光控制系統1係電性連接於一視訊解析裝置2與一顯示裝置3之間，自動選擇式背光控制系統1係用以接收一影像資料集，據以控制顯示裝置3之一背光模組31。
具體來說，視訊解析裝置2為一數位機上盒、一視訊播放器與一顯示卡中之一者，或是視訊播放器、其他視訊訊號源或其他具有輸出影像與移動向量功能之裝置。其中，視訊解析裝置2是以一影像信號S1傳送出上述之影像資料集，且一般而言，影像資料集例如為影像資料檔中多個畫面資料的集合，而視訊解析裝置2在解析出上述影像資料集時，同時也一併解析出對應於影像資料集中各個畫面資料的等效移動向量，並傳送出對應於上述等效移動向量的向量信號S2。另外，顯示裝置3為電視、影像顯示裝置、液晶顯示器(Liquid-crystal Display；LCD)、發光二極體(Light-emitting Diode；LED)顯示器或是其他具有背光模組及顯示功能之顯示器。
自動選擇式背光控制系統1包含一儲存模組11、一解析控制模組12、一畫面分析模組13、一選擇模組14以及一背光控制模組15。
儲存模組11例如為現有之記憶體、硬碟或是其他具有儲存功能之儲存器。解析控制模組12係電性連接於視訊解析裝置2，並可為現有具有解析及控制功能之解析控制器。
其中，本發明較佳實施例中，解析控制模組12包含一移動向量處理單元121以及一控制單元122，移動向量處理單元121係電性連接於視訊解析裝置2，設有一臨界值，並可為現有具有處理功能之處理器，另外，臨界值例如為15000，但其他實施例中不限於此。控制單元122係電性連接於儲存模組11與移動向量處理單元121，並可為現有之控制器。
畫面分析模組13係電性連接於視訊解析裝置2與解析控制模組12之控制單元122，並可為現有具有畫面分析功能之分析器。選擇模組14係電性連接於解析控制模組12之控制單元122、儲存模組11與畫面分析模組13，並可為現有之選擇器。
背光控制模組15係電性連接於視訊解析裝置2、選擇模組14與背光模組31，並可為現有之控制器。其中，本發明較佳實施例中，背光控制模組15包含一畫面處理單元151以及一背光控制單元152，畫面處理單元151係電性連接於視訊解析裝置2、選擇模組14以及顯示裝置3，並可為現有具有畫面處理功能之畫面處理器。背光控制單元152係電性連接於選擇模組14與顯示裝置3之背光模組31，並可為現有具有背光控制功能之背光控制器。
請一併參閱第二圖以及第三圖，第三圖係顯示本發明較佳實施例之自動選擇式背光控制方法之流程示意圖。如圖所示，本發明較佳實施例之自動選擇式背光控制方法包含以下步驟：
步驟S101：接收影像資料集，藉以利用儲存模組11先儲存有一對應於影像資料集之一第一畫面資料之第一背光強度值。
步驟S102：利用解析控制模組12接收影像資料集之一第二畫面資料所對應之一等效移動向量。
步驟S103：利用解析控制模組12依據等效移動向量之第一方向分量與第二方向分量運算出一移動向量運算值。
步驟S104：判斷移動向量運算值是否小於一臨界值。
步驟S105：選擇模組14將儲存模組11所儲存之第一背光強度值傳送出。
步驟S106：背光控制模組15接收並依據第一背光強度值控制背光模組31。
步驟S107：畫面分析模組13接收第二畫面資料，藉以分析並傳送出第二畫面資料之一第二背光強度值。
步驟S108：選擇模組14將第二背光強度值傳送至背光控制模組15，使背光控制模組15接收並依據第二背光強度值控制背光模組31。
其中，步驟S101中，儲存模組11初始係先儲存有一對應於影像資料集之第一畫面(frame)資料之第一背光強度值，其例如是在系統一開始啟動時，先儲存第一畫面資料的第一背光強度值，其中，第一背光強度值是 由畫面分析模組13運算而得，並在運算後透過選擇模組14傳送至儲存模組11。
另外，需要一提的是，本發明較佳實施例所述之背光強度值(clip point)可為比值，其意義為相對強度或絕對強度，在相對強度的定義係指與最大強度的比值，但其他實施例中不限於此。
步驟S102中，利用解析控制模組12接收向量信號S2而獲得影像資料集之第二畫面資料所對應之等效移動向量，等效移動向量係包含一第一方向分量與一第二方向分量，舉例來說，第一方向分量為X方向的分量(假設為a)，第二方向分量為Y方向的分量(假設為b)，但其他實施例中不限於此。
此外，值得一提的是，等效移動向量是指第二畫面資料中之至少一區塊的等效移動向量，實務上可為多個區塊的移動向量的加總或是加總後平均而得，抑或是多個區塊中選定一個區塊的移動向量為等效移動向量，且其他實施例中，一個區塊也可直接為一個畫面資料，其係視實務上之設計而定。
步驟S103中，解析控制模組12依據等效移動向量之第一方向分量與第二方向分量運算出移動向量運算值，其運算方式中，例如透過第一方向分量的絕對值與第二方向分量的絕對值的總和運算出移動向量運算值(即|a|+|b|)；另外一種運算方式例如是透過第一方向分量的平方與第二方向分量的平方的總和並開根號後運算出移動向量 運算值(即)，但其他實施例中不限於此。
步驟S104中，解析控制模組12係判斷移動向量運算值是否小於臨界值。而在步驟S105中，解析控制模組12之移動向量處理單元121係判斷出移動向量運算值小於臨界值，此時移動向量處理單元121係發送出一第一選擇信號S3，解析控制模組12之控制單元122在接收到第一選擇信號S3時傳送出一第一控制信號S4，選擇模組14在接收到第一控制信號S4時，係將儲存模組11所儲存之第一背光強度值傳送出。
另外，需要一提的是，移動向量運算值小於臨界值的意義為畫面資料呈現靜態、類靜態或是趨近於靜態之狀況，若移動向量運算值大於臨界值的意義為動態。
其中，控制單元122在發送出第一控制信號S4時，儲存模組11係還接收第一控制信號S4而將第一背光強度值傳送至選擇模組14，使得選擇模組14將第一背光強度值再傳送出，但其他傳送出第一背光強度值的方式不限於此。
步驟S106中，背光控制模組15接收並依據第一背光強度值控制背光模組31，具體來說，畫面處理單元151係接收影像信號S1中之第二畫面資料與選擇模組14所傳送出之第一背光強度值，藉以依據第一背光強度值將第二畫面資料處理出一處理畫面資料，且背光控制單元152接收並傳送出一代表第一背光強度值之背光控制信號S5，藉以傳送至背光模組31而使顯示裝置3以第一背光強 度值顯示處理畫面資料。
步驟S107中，解析控制模組12之移動向量處理單元121係判斷出移動向量運算值大於臨界值，此時移動向量處理單元121係發送出一第二選擇信號S6，解析控制模組12之控制單元122在接收到第二選擇信號S6時傳送出一第二控制信號S7(圖中僅繪示出一個第二控制信號S7)，畫面分析模組13在接收到第二控制信號S7時(控制單元122也會將第二控制信號S7傳送至畫面分析模組13)，接收影像信號S1之第二畫面資料，藉以分析並傳送出第二畫面資料之第二背光強度值(傳送至選擇模組14)。
步驟S108中，選擇模組14接收到第二控制信號S7後，將第二背光強度值傳送至背光控制模組15，使背光控制模組15接收並依據第二背光強度值控制背光模組31。
同樣地，畫面處理單元151係接收影像信號S1中之第二畫面資料與選擇模組14所傳送出之第二背光強度值，藉以依據第二背光強度值將第二畫面資料處理出另一處理畫面資料，且背光控制單元152接收並傳送出一代表第二背光強度值之背光控制信號S8，藉以傳送至背光模組31而使顯示裝置3以第二背光強度值顯示上述之另一處理畫面資料。
此外，步驟S108中，選擇模組14接收到第二控制信號S7時，係受觸發而更將第二背光強度值傳送至儲存模組11，藉以使第二背光強度值取代儲存模組11所儲 存之第一背光強度值。
請參閱第四圖，第四圖係顯示本發明較佳實施例之函數之波形示意圖。如圖所示，本發明較佳實施例實際對「TFT-LCD LP064V1 LG Display,May 2001」之以冷陰極螢光燈管(Cold cathode fluorescent lamp；CCFL)為背光源之LCD顯示器進行模擬後，可得到以下表格所示之功耗及運算時間比較。
由上表可知，在採用本發明所提供之自動選擇式背光控制系統後，相較於先前技術可節省部分之功耗，而在運算時間上係大幅降低，因此相較於先前技術具有顯著的效果。
其中，上述對功耗的模擬所產生之第四圖中，係以P(β)=Alin×β+Clin,0≦β≦Cs及P(β)=Asat×β+Csat,Cs≦β≦1之函數式所決定出，而模擬條件設定為Cs=0.8234，Alin=1.9600，Clin=-0.2372，Asat=6.9440，Csat=-4.3240。
綜合以上所述，在採用本發明所提供之自動選擇式背光控制系統後，由於在移動向量運算值大於臨界值時輸出當前的背光強度值，並在移動向量運算值小於臨界值時輸出前一張畫面之背光強度值，因此可不需重覆運算背光強度而節省運算複雜度(節省運算時間)，且也由於不需重複運算而使畫面不延遲並降低功耗。再者，也由於不需複雜的運算，因此可以較低階的晶片取代現有較高階的運算晶片，因此可有效降低運算成本。
藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。
1‧‧‧自動選擇式背光控制系統
11‧‧‧儲存模組
12‧‧‧解析控制模組
121‧‧‧移動向量處理單元
122‧‧‧控制單元
13‧‧‧畫面分析模組
14‧‧‧選擇模組
15‧‧‧背光控制模組
151‧‧‧畫面處理單元
152‧‧‧背光控制單元
2‧‧‧視訊解析裝置
3‧‧‧顯示裝置
31‧‧‧背光模組
S1‧‧‧影像信號
S2‧‧‧向量信號
S3‧‧‧第一選擇信號
S4‧‧‧第一控制信號
S5、S8‧‧‧背光控制信號
S6‧‧‧第二選擇信號
S7‧‧‧第二控制信號

Claims (10)

  1. 一種自動選擇式背光控制系統，係用以接收一影像資料集，據以控制一顯示裝置之一背光模組，該自動選擇式背光控制系統包含：一儲存模組，係先儲存有一對應於該影像資料集之一第一畫面(frame)資料之第一背光強度值；一解析控制模組，係用以接收該影像資料集之一第二畫面資料所對應之一等效移動向量，該等效移動向量係包含一第一方向分量與一第二方向分量，該解析控制模組用以依據該第一方向分量與該第二方向分量運算出一移動向量運算值，在該移動向量運算值小於一臨界值時發送出一第一控制信號，並在該移動向量運算值大於該臨界值時發送出一第二控制信號；一畫面分析模組，係電性連接於該解析控制模組，用以接收該第二畫面資料，並在接收到該第二控制信號時，分析並傳送出該第二畫面資料之一第二背光強度值；一選擇模組，電性連接於該解析控制模組、該儲存模組與該畫面分析模組，用以在接收到該第一控制信號時，將該儲存模組中所儲存之該第一背光強度值傳送出；該選擇模組並用以在接收到該第二控制信號時，將該畫面分析模組中所分析出之該第二背光強度值傳送出；以及一背光控制模組，係電性連接於該選擇模組與該背光模 組，藉以接收並依據該第一背光強度值與該第二背光強度值中之一者控制該背光模組。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之自動選擇式背光控制系統，其中，該自動選擇式背光控制系統係電性連接於一視訊解析裝置與該顯示裝置之間，該視訊解析裝置係用以發送出該影像資料集。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之自動選擇式背光控制系統，其中，該視訊解析裝置為一數位機上盒、一視訊播放器與一顯示卡中之一者。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之自動選擇式背光控制系統，其中，該解析控制模組包含：一移動向量處理單元，係電性連接於該視訊解析裝置，設有該臨界值，用以接收該等效移動向量，藉以依據該第一方向分量與該第二方向分量運算出該移動向量運算值，並在該移動向量運算值小於該臨界值時發送出一第一選擇信號，在該移動向量運算值大於該臨界值時發送出一第二選擇信號；以及一控制單元，係電性連接於該移動向量處理單元，用以在接收到該第一選擇信號時傳送出該第一控制信號，並用以在接收到該第二選擇信號時傳送出該第二控制信號。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之自動選擇式背光控制系統，其中，該背光控制模組包含：一畫面處理單元，係電性連接於該視訊解析裝置、該選擇模組與該顯示裝置，用以依據該第一背光強度值與該第二背光強度值中之一者將該第二畫面資料處理出一處理畫面資料；以及一背光控制單元，係電性連接於該選擇模組與該顯示裝置，用以接收並傳送出一代表該第一背光強度值與該第二背光強度值中之一者之背光控制信號，藉以使該顯示裝置以該第一背光強度值與該第二背光強度值中之一者顯示該處理畫面資料。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之自動選擇式背光控制系統，其中，該選擇模組接收到該第二控制信號時，更將該第二背光強度值傳送至該儲存模組，藉以使該第二背光強度值取代該第一背光強度值。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之自動選擇式背光控制系統，其中，該解析控制模組係透過該第一方向分量的絕對值與該第二方向分量的絕對值的總和運算出該移動向量運算值。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之自動選擇式背光控制系統，其中，該解析控制模組係透過該第一方向分 量的平方與該第二方向分量的平方的總和並開根號後運算出該移動向量運算值。
  9. 一種自動選擇式背光控制方法，係應用於如申請專利範圍第1項所述之自動選擇式背光控制系統，用以接收一影像資料集，據以控制一顯示裝置之一背光模組，該自動選擇式背光控制方法包含以下步驟：(a)接收該影像資料集，藉以利用該儲存模組先儲存有一對應於該影像資料集之一第一畫面資料之第一背光強度值；(b)利用該解析控制模組接收該影像資料集之一第二畫面資料所對應之一等效移動向量，該等效移動向量係包含一第一方向分量與一第二方向分量；(c)利用該解析控制模組依據該第一方向分量與該第二方向分量運算出一移動向量運算值；(d)利用該解析控制模組判斷該移動向量運算值是否小於一臨界值；(e)在該步驟(d)之判斷結果為是時，該選擇模組將該儲存模組所儲存之該第一背光強度值傳送出；(f)在該步驟(e)之後，該背光控制模組接收並依據該第一背光強度值控制該背光模組；(g)在該步驟(d)之判斷結果為否時，該畫面分析模組接收該第二畫面資料，藉以分析並傳送出該第二畫面資料之一第二背光強度值；以及 (h)在該步驟(g)之後，該選擇模組將該第二背光強度值傳送至該背光控制模組，使該背光控制模組接收並依據該第二背光強度值控制該背光模組。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之自動選擇式背光控制方法，其中，在該步驟(h)中，該選擇模組更將該第二背光強度值傳送至該儲存模組，藉以使該第二背光強度值取代該儲存模組所儲存之該第一背光強度值。
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