(57)【要約】【課題】光学系部品に可動機構を設けることなくスクリーン上の照度分布を調整する。【解決手段】、外来光影響推定部４がスクリーン上に投影される映像のコントラストに対する外来光の影響を推定する。投影方向調整部７がこの外来光の影響が低減されるようにスクリーンに対する映像の投影方向を変更する。映像補正部５が変更された投影方向から投影された映像のスクリーン上における形状が正規の形状となるように映像の形状を台形補正する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車室内に設けられたスクリーン上に映像を投影することにより車両の乗員に映像を呈示する車載表示装置であって、
スクリーン上に投影する映像のコントラストに対する外来光の影響を推定する外来光影響推定手段と、
前記外来光影響推定手段の推定結果に従って、前記外来光の影響が低減されるように前記スクリーンに対する前記映像の投影方向を変更する投影方向調整手段と、
前記投影方向調整手段によって変更された投影方向から投影された映像の前記スクリーン上における形状が正規の形状となるように映像の形状を補正する映像補正手段と
を備えることを特徴とする車載表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車載表示装置であって、
前記映像投影手段は、スクリーンの面内方向に均一な光量分布を有する光源を備え、前記投影方向調整手段は、前記外来光影響推定手段により外来光の影響が大きいと推定されたスクリーン上の領域における光源とスクリーン間の距離を他の領域における光源とスクリーン間の距離よりも短くすることにより、外来光の影響が低減されるようにスクリーンに対する映像の投影方向を変更することを特徴とする車載表示装置。
【請求項３】
請求項２に記載の車載表示装置であって、
前記投影方向調整手段は、前記外来光が車内に入射する部位に近いスクリーン上の領域における光源とスクリーン間の距離を他の領域における光源とスクリーン間の距離よりも短くすることにより、外来光の影響が低減されるようにスクリーンに対する映像の投影方向を変更することを特徴とする車載表示装置。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載の車載表示装置であって、
前記投影方向調整手段は、前記外来光影響推定手段が外来光の影響がないと推定した場合、前記光源と前記スクリーンの両端部との間の距離が略均等になるようにスクリーンに対する映像の投影方向を変更することを特徴とする車載表示装置。
【請求項５】
請求項１に記載の車載表示装置であって、
前記映像投影手段は、スクリーン面の一方向に単調増加する光量分布を有する光源を有し、前記投影方向調整手段は、前記外来光影響推定手段により外来光の影響が大きいと推定されたスクリーン上の領域における光量が最大になるように前記光源からの光の投影方向を調整することにより、外来光の影響が低減されるようにスクリーンに対する映像の投影方向を変更することを特徴とする車載表示装置。
【請求項６】
請求項５に記載の車載表示装置であって、
前記投影方向調整手段は、前記外来光が車内に入射する部位に近いスクリーン上の領域における光量が最大になるように前記光源からの光の投影方向を調整することにより、外来光の影響が低減されるようにスクリーンに対する映像の投影方向を変更することを特徴とする車載表示装置。
【請求項７】
請求項５又は請求項６に記載の車載表示装置であって、
前記投影方向調整手段は、前記外来光影響推定手段が外来光の影響がないと推定した場合、光量分布がスクリーンの面内方向で均一になるようにスクリーンに対する映像の投影方向を変更することを特徴とする車載表示装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のうち、いずれか１項に記載の車載表示装置であって、
前記投影方向調整手段は、スクリーンの映像投影範囲の両端部を弦とし、且つ、映像投影手段の投影境界が映像投影範囲の両端に一致する円周上を移動するように、映像投影手段の位置を決定することを特徴とする車載表示装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のうち、いずれか１項に記載の車載表示装置であって、
前記外来光影響推定手段は、車両の運転者が視界確保のために用いる車載機器の作動状態を確認し、当該車載機器が作動していない場合、外来光の影響が大きいと推定することを特徴とする車載表示装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の車載表示装置であって、
前記外来光影響推定手段は、車両の前照灯が点灯している、及び／又は、昼間の時間帯において車両のワイパーが作動していない場合に、外来光の影響が大きいと推定することを特徴とする車載表示装置。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のうち、いずれか１項に記載の車載表示装置であって、
前記外来光影響推定手段は、外来光の影響を多段階的に推定し、前記投影方向調整手段は、推定手段の推定結果に従って映像の投影方向を多段階的に変更することを特徴とする車載表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクリーン反射型の投影式映像表示機器（以下、プロジェクタと表記）を利用して車両の乗員に映像を呈示する車載表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、表示パネル等の画像形成素子上に光を照射する照明手段内部の光学系部品を可動機構を利用して動かすことにより、画像形成素子上の照度分布を調整するプロジェクタが知られている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−３５０４２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
車室内にプロジェクタを搭載した場合、プロジェクタには車両走行時に振動が加わる。従来のプロジェクタには、光学系部品の可動機構が設けられているので、車室内に搭載した場合、振動が加わることによりプロジェクタのがたつきや故障が発生する可能性がある。また車室内という比較的狭い空間においては、プロジェクタの部品の大きさやレイアウトに対する制約が大きい。具体的には、十分な光量を確保するためには大型光源が必要になるが、大型光源が発生する大量の熱は部品の熱膨張や劣化の原因になる。このため大型光源を搭載する場合には、光源を冷却するための大型の冷却ファンが必要になる。しかしながら、狭い車室内に大型の冷却ファンを設けることはレイアウト上困難であり、また仮に大型の冷却ファンを設けることができたとしても、冷却ファンからの大きな騒音が車室内に発生することにより快適な車内環境が損なわれることが考えられる。以上のことから、従来のプロジェクタを車室内に搭載することは困難であり、車室内への搭載に適した画像形成素子上の照度分布を調整可能なプロジェクタの提供が望まれている。
【０００４】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、光学系部品に可動機構を設けることなくスクリーン上の照度分布を調整可能な小型の車載表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、スクリーン上に投影する映像のコントラストに対する外来光の影響を推定し、推定結果に従って外来光の影響が低減されるようにスクリーンに対する映像の投影方向を変更し、変更された投影方向から投影された映像のスクリーン上における形状が正規の形状となるように映像の形状を補正する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、光学系部品に可動機構を設けることなく画像形成素子の照度分布を調整可能な小型の車載表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態となる車載表示装置の構成及びその動作について説明する。
【０００８】
〔第１の実施形態〕
始めに、図１乃至図５を参照して、本発明の第１の実施形態となる車載表示装置の構成について説明する。
【０００９】
本発明の第１の実施形態となる車載表示装置は、図１に示すように、車両１に搭載され、映像入力部２，外来光検出部３，外来光影響推定部４，映像補正部５，映像投影部６，及び投影方向調整部７を主な構成要素として備える。映像入力部２，外来光影響推定部４，及び映像補正部５の機能はマイクロプロセッサ内部のコンピュータが予め記憶されたコンピュータプログラムを実行することにより実現される。これら各部の機能については後述する。
【００１０】
外来光検出部３は、照度センサにより構成され、図２に示すように外来光が車室内に入射する車両１の窓８の近傍に配置されている。映像投影部６は、液晶モジュールを透過させた光源からの投射光を光学的にスクリーン上に結像させる市販のプロジェクタにより構成され、図２，３に示すように運転者席９ａのヘッドレスト部後方に配置されている。本実施形態では、映像投影部６は車室内の天井部１１をスクリーンとして利用し、映像投影部６の光源は正対するスクリーンの面内方向に均一な光量分布を有する光源により構成されている。
【００１１】
投影方向調整部７は、図２，３に示すように、運転者席９ａのヘッドレスト部後方に配置されたレール状治具７ａと、レール状治具７ａに沿って映像投影部６を移動する駆動部（図示せず）とを備える。レール状治具７ａは、図２に示すように、映像投影部６の投影領域１０の左右両端部Ｐ１，Ｐ１と映像投影部６の投影口を通る円弧Ｒ０に沿って湾曲している。これにより、レール状治具７ａに沿って映像投影部６を図２に示す矢印ＡＢ方向に移動することにより、映像投影部６の投影領域１０を固定しつつ、スクリーンに対する映像の投影方向を変更することができる。
【００１２】
このようにして本発明の第１の実施形態となる車載表示装置は、図３に示すように、スクリーンとなる車室内の天井部１１に映像を投影することにより、車両後部座席９ｂに座っている利用者１３に対し例えば図５（ａ）に示すような映像を呈示する。ところでこのような構成を有する車載表示装置では、車両１の窓８から車室内に高照度の外来光が入射した場合、外来光の影響によってスクリーン上の照度分布が変化することにより、車両１の窓８に近い側の映像のコントラストが例えば図５（ｂ）に示すように低下し、利用者１３は呈示された映像を認識しづらくなる。
【００１３】
そこで本発明の第１の実施形態となる車載表示装置は、以下に示す映像調整処理を実行することにより、車両１の窓８から車室内に高照度の外来光が入射した場合に映像のコントラストが低下することを抑制する。以下、図４に示すフローチャートを参照して、この映像調整処理を実行する際の車載表示装置の動作について説明する。
【００１４】
〔映像調整処理〕
図４に示すフローチャートは、車載表示装置の電源がオフ状態からオン状態に切り換えられたタイミングで開始となり、映像調整処理はステップＳ１の処理に進む。
【００１５】
ステップＳ１の処理では、外来光検出部３が、車両１の窓８から車室内に入射する外来光の照度を検出する。これにより、ステップＳ１の処理は完了し、映像調整処理はステップＳ２の処理に進む。
【００１６】
ステップＳ２の処理では、外来光影響推定部４が、ステップＳ１の処理により検出された照度が所定の判定閾値ＴＨ１以上であるか否かを判別することにより、映像のコントラストに対する外来光の影響があるか否かを判別する。判別の結果、照度が所定の判定閾値ＴＨ１未満である場合、外来光影響推定部４は、外来光によって映像のコントラストが大きく低下しないと判断し、映像調整処理をステップＳ３の処理に進める。一方、照度が所定の判定閾値以上である場合には、外来光影響推定部４は、外来光によって映像のコントラストが低下すると判断し、映像調整処理をステップＳ４の処理に進める。なお判定閾値ＴＨ１としては、市販の前照灯自動点灯装置が前照灯を点灯させる車外環境の照度を例示できる。
【００１７】
ステップＳ３の処理では、投影方向調整部７が、レール状治具７ａに沿って映像投影部６を図２に示すＢ方向に移動し、映像投影部６の投影口と投影領域１０の左右両端部Ｐ１，Ｐ１間の距離をほぼ均等にする。すなわち、投影方向調整部７は、スクリーン上における映像の照度分布が均一になるように映像投影部６の位置を調整する。これにより、ステップＳ３の処理は完了し、映像調整処理はステップＳ５の処理に進む。
【００１８】
ステップＳ４の処理では、投影方向調整部７が、レール状治具７ａに沿って映像投影部６を図２に示すＡ方向に移動し、映像投影部６の投影口と投影領域１０の左右両端部Ｐ１，Ｐ１間の距離が外来光の入射位置に近い側で短くなるようにする。図２を参照してより具体的に説明すれば、本実施形態では、外来光は窓８から車室内に入射するので、投影方向調整部７は、映像投影部６の投射口と投影領域の右端部Ｐ２間の距離を映像投影部６の投射と投影領域の左端部Ｐ１間の距離より短くする。すなわち、投影方向調整部７は、外来光の影響によってコントラストが低下する領域側の映像の照度が他の領域の照度よりも大きくなるように映像投影部６の位置を調整する。これにより、ステップＳ４の処理は完了し、映像調整処理はステップＳ５の処理に進む。
【００１９】
ステップＳ５の処理では、映像入力部５が、公知のビデオキャプチャ技術を利用してＮＴＳＣ信号をフレーム毎に取り込み映像補正部５に出力し、映像補正部５が、スクリーン上に投影された映像が利用者１３に正対して見えるように、公知の台形補正技術を利用してスクリーン上における映像の形状が正規の形状となるように映像を台形補正する。これにより、ステップＳ５の処理は完了し、映像調整処理はステップＳ６の処理に進む。
【００２０】
ステップＳ６の処理では、映像投影部６が、ステップＳ５の処理により台形補正された後の映像をスクリーン上に投影する。これにより、ステップＳ６の処理は完了し、映像調整処理はステップＳ１の処理に戻る。
【００２１】
以上の説明から明らかなように、本発明の第１の実施形態となる車載表示装置によれば、外来光影響推定部４がスクリーン上に投影される映像のコントラストに対する外来光の影響を推定し、投影方向調整部７がこの外来光の影響が低減されるようにスクリーンに対する映像の投影方向を変更し、映像補正部５が変更された投影方向から投影された映像のスクリーン上における形状が正規の形状となるように映像の形状を台形補正する。このような車載表示装置によれば、光学系部品に可動機構を設けることなく、図５（ｄ）に示すようにスクリーン上における映像のコントラストの低下を抑制することができる。
【００２２】
なお映像のコントラストの低下を抑制する他の方法として、図５（ｃ）に示すように映像全体の輝度を高める方法が考えられる。しかしながらこの方法を用いた場合、映像投影部６に大型の光源を設ける必要がある。また大型光源が発生する大量の熱は部品の熱膨張や劣化の要因になるために、大型光源を搭載する場合には、光源を冷却するための大型の冷却ファンが必要になる。狭い車室内に大型の冷却ファンを設けることはレイアウト上困難であり、また仮に大型の冷却ファンを設けることができたとしても、冷却ファンからの大きな騒音が車室内に発生することにより快適な車内環境が損なわれることが考えられる。さらには映像上で外来光の影響を受けていない部分の輝度は投影光が強まることにより必要以上に大きくなるので、利用者１３の眼の負担が増加する。
【００２３】
本実施形態では、映像投影部６は、光源として、正対するスクリーンの面内方向に均一な光量分布を有する光源を用いたが、正対するスクリーン面の一方向に単調増加する光量分布を有する光源を用いてもよい。このような構成によれば、図２に示す正対するスクリーンの面内方向に均一な光量分布を有する光を照射する光源を用いる場合と比較して、図６に示すように窓８に近い位置に映像投影部６を配置する必要がなくなる。なお図２に示す例では、映像投影部６は、助手席９ｂのヘッドレスト部後方に配置され、正対するスクリーン面の車室内から窓８方向に単調増加する光量分布を有する光源を備える。
【００２４】
従って、外来光影響推定部４が外来光によって映像のコントラストが低下すると判断した場合、投影方向調整部７は、レール状治具７ａに沿って映像投影部６をＡ方向に移動し、外来光の影響によってコントラストが低下する領域側の映像の照度が他の領域の照度よりも大きくなるようにする。一方、外来光影響推定部４が外来光によって映像のコントラストが大きく低下しないと判断した場合には、投影方向調整部７は、レール状治具７ａに沿って映像投影部６をＢ方向に移動し、スクリーン上における映像の照度分布が均一になるように映像投影部６の位置を調整する。
【００２５】
〔第２の実施形態〕
次に、図７，８を参照して、本発明の第２の実施形態となる車載表示装置の構成について説明する。
【００２６】
本発明の第２の実施形態となる車載表示装置は、図７に示すように、本発明の第１の実施形態となる車載表示装置における外来光検出部３が前照灯点灯検出部２１に置き換わった構成になっており、前照灯点灯検出部２１は、車両１の前照灯のスイッチ接点の開閉状況を検出する。そしてこのような構成を有する車載表示装置は、以下に示す映像調整処理を実行することにより、車両１の窓８から車室内に高照度の外来光が入射した場合に映像のコントラストが低下することを抑制する。以下、図８に示すフローチャートを参照して、この映像調整処理を実行する際の車載表示装置の動作について説明する。
【００２７】
〔映像調整処理〕
図８に示すフローチャートは、車載表示装置の電源がオフ状態からオン状態に切り換えられたタイミングで開始となり、映像調整処理はステップＳ１１の処理に進む。
【００２８】
ステップＳ１１の処理では、前照灯点灯検出部２１が、車両１の前照灯のスイッチ接点が開状態と閉状態のどちらの状態であるかを検出する。これにより、ステップＳ１１の処理は完了し、映像調整処理はステップＳ１２の処理に進む。
【００２９】
ステップＳ１２の処理では、外来光影響推定部４が、ステップＳ１１の処理により検出された状態が閉状態であるか否かを判別することにより、映像のコントラストに対する外来光の影響があるか否かを判別する。判別の結果、車両１の前照灯のスイッチ接点が閉状態である場合、外来光影響推定部４は、前照灯が点灯していることから外来光によって映像のコントラストが大きく低下しないと判断し、映像調整処理をステップＳ１３の処理に進める。一方、車両１の前照灯のスイッチ接点が開状態である場合には、外来光影響推定部４は、前照灯が点灯していることから外来光によって映像のコントラストが低下すると判断し、映像調整処理をステップＳ１４の処理に進める。なおステップＳ１３以後の処理は図４に示すフローチャートのステップＳ３以後の処理と同じであるので、以下ではその説明を省略する。
【００３０】
以上の説明から明らかなように、本発明の第２の実施形態となる車載表示装置では、外来光影響推定部４は、前照灯が消灯しているか否かを検出することにより外来光によって映像のコントラストが低下するか否かを判別するので、上記第１の実施形態となる車載表示装置の技術的効果に加えて、外来光を直接検出する手段を備えなくても外来光の影響を容易に推定できるという技術的効果を得ることができる。
【００３１】
〔第３の実施形態〕
最後に、図９，１０を参照して、本発明の第３の実施形態となる車載表示装置の構成について説明する。
【００３２】
本発明の第３の実施形態となる車載表示装置は、図９に示すように、本発明の第１の実施形態となる車載表示装置における外来光検出部３がワイパー作動検出部３１に置き換わり、さらに計時部３２を備えた構成になっており、ワイパー作動検出部３１は、車両１のワイパーのスイッチ接点の開閉状況を検出する。また計時部３２は現在時刻情報を検出する。そしてこのような構成を有する車載表示装置は、以下に示す映像調整処理を実行することにより、車両１の窓８から車室内に高照度の外来光が入射した場合に映像のコントラストが低下することを抑制する。以下、図１０に示すフローチャートを参照して、この映像調整処理を実行する際の車載表示装置の動作について説明する。
【００３３】
〔映像調整処理〕
図１０に示すフローチャートは、車載表示装置の電源がオフ状態からオン状態に切り換えられたタイミングで開始となり、映像調整処理はステップＳ２１の処理に進む。
【００３４】
ステップＳ２１の処理では、ワイパー作動検出部３１が、車両１のワイパーのスイッチ接点が開状態と閉状態のどちらの状態であるかを検出する。これにより、ステップＳ２１の処理は完了し、映像調整処理はステップＳ２２の処理に進む。
【００３５】
ステップＳ２２の処理では、計時部３２が、現在時刻情報を検出する。これにより、ステップＳ２２の処理は完了し、映像調整処理はステップＳ２３の処理に進む。
【００３６】
ステップＳ２３の処理では、外来光影響推定部４が、ステップＳ２１の処理により検出された状態が閉状態であるか否かを判別することにより、映像のコントラストに対する外来光の影響があるか否かを判別する。判別の結果、車両１のワイパーのスイッチ接点が閉状態である場合、外来光影響推定部４は、ワイパーが作動していることから外来光によって映像のコントラストが大きく低下しないと判断し、映像調整処理をステップＳ２５の処理に進める。一方、車両１のワイパーのスイッチ接点が開状態である場合には、外来光影響推定部４は、映像調整処理をステップＳ２４の処理に進める。
【００３７】
ステップＳ２４の処理では、外来光影響推定部４が、ステップＳ２２の処理により検出された現在時刻情報を参照して現在時刻が昼間の時間帯であるか否かを判別することにより、映像のコントラストに対する外来光の影響があるか否かを判別する。判別の結果、現在時刻が夜間の時間帯である場合、外来光影響推定部４は、外来光によって映像のコントラストが大きく低下しないと判断し、映像調整処理をステップＳ２５の処理に進める。一方、現在時刻が昼間の時間帯である場合には、外来光影響推定部４は、外来光によって映像のコントラストが低下すると判断し、映像調整処理をステップＳ２６の処理に進める。なおステップＳ２５以後の処理は図４に示すフローチャートのステップＳ３以後の処理と同じであるので、以下ではその説明を省略する。
【００３８】
以上の説明から明らかなように、本発明の第３の実施形態となる車載表示装置では、外来光影響推定部４は、ワイパーが作動しているか否か、及び現在時刻が昼間の時間帯であるか否かを検出することにより外来光によって映像のコントラストが低下するか否かを判別するので、上記第１の実施形態となる車載表示装置の技術的効果に加えて、外来光を直接検出する手段を備えなくても外来光の影響を容易に推定できるという技術的効果を得ることができる。
【００３９】
以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。例えば上記第２の実施形態と第３の実施形態を組み合わせて車載表示装置を構成してもよい。また本実施形態では、投影方向調整部７は外来光の影響の有無に応じて映像投影部６をＡＢ方向に移動したが、外来光の影響を多段階的に判定し、判定結果に基づいてレール状治具７ａに沿って映像投影部６を多段階的に移動させてもよい。このように本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１の実施形態となる車載表示装置の構成を示すブロック図である。
【図２】正対するスクリーンの面内方向に均一な光量分布を有する光源を用いた場合の外来光検出部，映像投影部，及び投影方向調整部のレイアウト例を示す模式図である。
【図３】図１に示す車載表示装置の動作を説明するための模式図である。
【図４】本発明の第１の実施形態となる映像調整処理の流れを示すフローチャート図である。
【図５】（ａ）通常の映像，（ｂ）外来光の影響によってコントラストが低下した映像，（ｃ）全体の輝度を高めた映像，及び（ｄ）図４に示す映像調整処理により調整された映像を示す図である。
【図６】正対するスクリーン面の一方向に単調増加する光量分布を有する光源を用いた場合の外来光検出部，映像投影部，及び投影方向調整部のレイアウト例を示す模式図である。
【図７】本発明の第２の実施形態となる車載表示装置の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第２の実施形態となる映像調整処理の流れを示すフローチャート図である。
【図９】本発明の第３の実施形態となる車載表示装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態となる映像調整処理の流れを示すフローチャート図である。
【符号の説明】
【００４１】
１：車両
２：映像入力部
３：外来光検出部
４：外来光影響推定部
５：映像補正部
６：映像投影部
７：投射方向調整部
７ａ：レール状治具
８：窓
９ａ：運転者席
１０：投影領域
１１：天井部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図５】
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