JPH04259442A - 電子内視鏡装置 - Google Patents

電子内視鏡装置

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JPH04259442A
JPH04259442A JP3040759A JP4075991A JPH04259442A JP H04259442 A JPH04259442 A JP H04259442A JP 3040759 A JP3040759 A JP 3040759A JP 4075991 A JP4075991 A JP 4075991A JP H04259442 A JPH04259442 A JP H04259442A
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Shigeru Nishimura
茂 西村
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50Constructional details
    • H04N23/555Constructional details for picking-up images in sites, inaccessible due to their dimensions or hazardous conditions, e.g. endoscopes or borescopes

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Endoscopes (AREA)
  • Closed-Circuit Television Systems (AREA)
  • Instruments For Viewing The Inside Of Hollow Bodies (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、医療用,工業用等とし
て用いられる電子内視鏡に関し、特に固体撮像素子を面
順次方式で駆動して、被写体の映像を撮影する際に、鮮
明なフリーズ画像を取得することができるようにした電
子内視鏡装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】電子内視鏡は、周知の如く、体腔等に挿
入される挿入部の先端にCCD等の固体撮像素子を設け
てなるものであって、挿入部を細径化する関係から、固
体撮像素子としては、単板からなる固体撮像素子を用い
、しかも解像度向上等の見地からこの固体撮像素子を面
順次方式で駆動して、例えばR(赤),G(緑)及びB
(青)の3色の画像データを順次取得して、これら3色
の画像を合成することによって、被写体のカラー映像を
表示するようにしている。また、この被写体像を動画状
態だけでなく、静止画状態にして表示したり、そのハー
ドコピーを作成したり、またこの静止画像をビデオテー
プ,磁気ディスク,光ディスク等の外部記憶装置に記録
することができるようにもなっている。このように静止
した画像、即ちフリーズ画像を取得するためのフリーズ
制御機構を備えている。
【0003】ここで、被写体の完全な画像を取得するた
めには、経時的に異なる複数の画像データ(フィールド
画像の場合にはR,G,Bの各色の3枚の画像データ、
フレーム画像の場合には、インターレースされる関係か
ら、奇数,偶数のフィールドにおけるR,G,Bの各色
の6枚の画像データ)をミックスしなければならないた
めに、被写体と挿入部に設けた固体撮像素子との間に相
対的な動きがあると、動画状態で表示する場合はともか
く、静止画として表示する場合には、画像に色ずれが生
じて解像度が悪く、見にくいものとなる。従って、静止
画を取得する場合には、フリーズ画像を色ずれのない鮮
明な状態にして撮影するために、固体撮像素子から連続
的に取得される画像に基づいて被写体の動きを検出し、
画像のフリーズ制御がなされても直ちには画像をフリー
ズせず、この動き検出回路により被写体が静止している
ことを検出したときに、初めて画像フリーズを行うよう
にしている。具体的には、固体撮像素子からの信号を処
理してA/D変換する前の段階で、この画像信号を動き
検出回路に取り込んで、前後のフィールド(またはフレ
ーム)の画像データ比較することによって、動きの有無
を検出し(例えば、Rの色画像に関するリアルタイム信
号が取り込まれたときには、その前のRの色画像、換言
すると3フィールド前の信号とを比較して、その間に輪
郭等において差があるか否かの検出を行い)、被写体が
静止しているか、または動きがあっても、色ずれが生じ
ない程度のものであるときに、画像メモリ回路のデータ
更新を禁止すると共に、この状態の画像をモニタ装置に
表示する等によって、フリーズ画像が取得される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述したよ
うに、画像フリーズ操作時の制御を行った後に初めて被
写体の動き判定が開始して、被写体が静止したときに、
その画像をフリーズさせるようにしたのでは、フリーズ
操作してから実際にフリーズ画像が表示されるまでの間
にかなり長い時間が経過することがあり、甚だしい場合
には、必要とする検査部位及び状態の画像をタイミング
よく再生することができなくなるという欠点がある。
【0005】そこで、本発明者は画像メモリ手段と並列
に設けた静止画メモリ手段を設け、画像フリーズを行っ
ていない間でも、フリーズ画像として色ずれの生じない
画像が得られる毎に静止画メモリ手段に逐次書き込み更
新を行うことによって、フリーズ操作が行われると、こ
の静止画メモリ手段に記録されている最新の静止画像に
関するデータを直ちに出力するように構成したものを開
発し、特願平2−139044号として特許出願をした
。この先願発明の装置を用いれば、フリーズ操作に対す
る応答性を良好ならしめ、かつ現在観察している部位及
び状態に最も近いフリーズ画像を表示することができる
ようになる等極めて優れた利点があるが、なおこの先願
発明には、改良の余地がない訳ではない。
【0006】即ち、被写体の動き検出をA/D変換器の
前段の信号に基づいて行うようにすると、この動き検出
手段はフリーズ制御専用のものとなってしまう。ノイズ
リデューサは、画像メモリ回路からの出力信号のノイズ
を除去して、S/Nを向上させるために用いられるもの
であって、一般に、再帰型のフィルタで構成される。こ
こで、ノイズリデューサは、その性質上、動きがない画
像においては、著しくノイズ低減効果を発揮するが、画
像の動きが大きくなると、画像にぼけやにじみが発生す
る等かえって画質が低下することになる。このために、
ノイズリデューサには、通常、動き検出器を設けて、こ
の動き検出器からの信号に基づいてその作動を制御する
ように構成されている。
【0007】本発明は以上の点に着目してなされたもの
であって、画像のノイズ低減を図るためのノイズリデュ
ーサの動き検出機能を利用することによって、簡単な回
路構成により高画質のフリーズ画像を取得し、フリーズ
操作が行われたときに、直ちにフリーズ画像を表示する
ことができるようにした電子内視鏡装置を提供すること
をその目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明は、画像メモリ手段と並列に設けた静止
画メモリ手段と、この画像メモリ手段からの信号と静止
画メモリ手段からの信号とを選択的に出力させるための
切換手段と、この切換手段の出力側に設けた動き検出器
付きのノイズリデューサと、このノイズリデューサにお
ける動き検出器による検出信号に基づいて色ずれの有無
を検知して、固体撮像素子からの画像信号が色ずれがな
いと判定されたとき毎に、静止画メモリ手段のデータの
書き換え制御を行う静止画制御手段とを備える構成とし
たことをその特徴とするものである。
【0009】
【作用】このように、画像メモリ回路の出力側にノイズ
リデューサを設けることによって、この画像メモリ回路
から出力されて、モニタ画面に表示される動画ビデオ信
号のノイズを低減させることができる。しかも、このノ
イズリデューサに付設されている動き検出器からの信号
を色ずれ検知信号として用い、この検知信号により色ず
れのない画像であると判定されると、静止画メモリ手段
にこの画像信号が記録される。しかも、動き検出器で静
止画であると判定される毎に順次新たな画像に更新され
ていくので、常に最新の静止画像が静止画メモリ手段に
記録されていることになる。従って、フリーズ操作が行
われると、この操作が行われた直前のフリーズ画像を直
ちに表示することができるようになる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。まず、図1において、1は内視鏡、10は
光源装置、20はプロセッサをそれぞれ示す。内視鏡1
は患者の体腔等の内部に挿入される挿入部1aを有し、
この挿入部1aの先端部分には、照明光照射部2,観察
部3が設けられている。照明光照射部2には、ライトガ
イド4の出射端4aが臨み、また観察部3には対物レン
ズ5が装着されると共に、この対物レンズ5の結像位置
には撮像手段としてCCD6が設けられている。
【0011】ライトガイド4の他端は光源装置10内に
導かれている。光源装置10には、光源ランプ11が設
けられており、またこの光源ランプ11とライトガイド
4の入射端4bとの間には光源ランプ11側から絞り1
2,コンデンサレンズ13及び回転カラーフィルタ14
が順次配設されている。回転カラーフィルタ14はR(
赤)の波長光を選択的に透過させるRフィルタ域14R
と、G(緑)の波長光を選択的に透過させるGフィルタ
域14Gと、B(青)の波長光を選択的に透過させるB
フィルタ域14Bとが、それぞれ間に遮光域を挟んで設
けられている。従って、この回転カラーフィルタ14を
回転させると、それぞれ間に遮光期間を挟んでR,G,
Bの順次照明がライトガイド4から被写体Sに向けて照
射されることになる。
【0012】そして、R,G,Bの各照明期間において
CCD6に信号電荷が蓄積され、遮光期間になると、こ
のCCD6に蓄積された信号電荷が読み出されて、プロ
セッサ20に伝送されて、その信号の処理が行われる。 即ち、CCD6からの信号はまず映像信号処理回路21
に伝送されて、信号クランプ,ブランキング処理,ガン
マ補正等周知の信号処理が行われる。このようにして信
号処理された後に、A/D変換器22によってデジタル
信号に変換されて、各色のフィールド画像信号がフィー
ルドメモリ回路23を構成するR,G,Bの各メモリ2
3R,23G,23Bにそれぞれ記憶される。このよう
にしてフィールドメモリ回路23にR,G,Bの各色の
フィールド画像信号が記憶された状態において、例えば
、Rのフィールド画像信号がこのフィールドメモリ回路
23に取り込まれると、メモリ23Rの画像データが更
新され、これと同時に、既にフィールドメモリ回路23
に記憶されているG,Bの2色のフィールド画像信号が
このRフィールドのリアルタイム信号と共に読み出され
て、D/A変換器24R,24G,24Bによりアナロ
グ信号に変換されて、同時式の映像信号としてモニタ装
置(図示せず)に送り込まれて、このモニタ装置によっ
てカラー映像として表示されることになる。そして、こ
のフィールドメモリ回路23における各メモリ23R,
23G,23Bの書き換え更新の制御を行うために、回
転カラーフィルタ14における各フィルタ域14R,1
4G,14Bのいずれが照明光路に臨んでいるかの検出
を行うセンサ25が設けられており、このセンサ25か
ら発生するイネイブル信号がデータ更新信号発生器26
に入力されて、このデータ更新信号発生器26からの信
号に基づいてメモリ23R,23G,23Bの更新が制
御されるようになっている。
【0013】ところで、前述した如く、CCD6の出力
映像信号をプロセッサ20で処理してモニタ装置に伝送
し、このモニタ装置に映像を表示するに当って、ノイズ
を低減させてS/Nの向上を図るために、フィールドメ
モリ回路23におけるR,G,Bの各メモリ23R,2
3G,23Bの出力側には、それぞれノイズリデューサ
27R,27G,27Bが接続されている。そして、こ
れらノイズリデューサ27R,27G,27Bを介する
ことによって、フィールドメモリ回路23の各メモリ2
3R,23G,23Bの出力信号をそれ以前のフィール
ド画像信号と加算してその平均値を取る処理を行い、も
ってノイズ成分の低減を図るようにしている。そこで、
このノイズリデューサ27R,27G,27Bの回路構
成を図2に示す。なお、ここで、ノイズリデューサ27
R,27G,27Bは全て同一の回路構成となっており
、以下の説明において、個別のノイズリデューサについ
て説明する場合以外では、ノイズリデューサの符号とし
て「27」を用いる。このノイズリデューサ26は再帰
型のデジタルフィルタを構成するものであって、図から
明らかなように、フィールドメモリ回路からの画像信号
(8ビットのデジタル信号)を取り込んで、この信号を
第1の係数器28で(1−k)倍して、加算器29に入
力されるようになっている。また、1フィールド(また
は1フレーム)遅延回路30によって前のフィールドの
信号が記憶されており、この1フィールド遅延回路30
からの出力信号を第2の係数器31によりk倍して、こ
の2つの信号が加算器29により加算されるように構成
されている。これによって、前後のフィールド画像信号
の相関に応じてノイズ成分の低減を図ることができるよ
うになる。
【0014】ただし、被写体と内視鏡1の挿入部1aと
の間に相対的な動きがあると、かえって映像がぼけたり
、にじんだりして解像度が悪くなる。従って、被写体の
動きがないか、または動きが少ない場合には、係数kの
値を大きくし、動きが大きい場合にはkの値を小さくす
るように係数制御を行う必要がある。そこで、この被写
体の動き検出を行うために、フィールドメモリ回路から
出力される信号と、ノイズリデューサ27における1フ
レーム遅延回路30からの信号とを動き検出手段32に
入力して、両信号を比較して、両信号間における差、例
えば画像における輪郭を抽出して2つの信号のうちの輪
郭のずれを検出することによって、画像の動きの検出を
行うようにしている。そして、この動き検出手段32か
らの出力信号に基づいて係数kを変化させることができ
るように構成されている。
【0015】次に、フリーズ画像を生成するための回路
構成としては、フィールドメモリ回路23と並列に設け
た静止画メモリ回路34を有し、この静止画メモリ回路
28は、フィールドメモリ回路23と同様にRメモリ3
4Rと、Gメモリ34Gと、Bメモリ34Bとから構成
されており、これら各メモリ34R,34G,34Bに
はA/D変換器22によってデジタル信号とした画像信
号が取り込まれるようになっている。ただし、この静止
画メモリ回路34は、フィールドメモリ回路23とは異
なり、CCD6からの出力信号が全て取り込まれるので
はなく、動きのない画像信号を選択的に取り込むように
構成されている。即ち、前述したノイズリデューサ27
R,27G,27Bのうちのいずれか1つのノイズリデ
ューサまたは全てのノイズリデューサにおける比較器3
2により得られる動き検出信号に基づいて、被写体が静
止しているか、または動きがあったとしても、その動き
量が画像に色ずれが生じない程度に小さいものであるこ
とが検出されたとき毎に静止画メモリ回路34のデータ
が書き換えられるようになっている。 そこで、この静止画メモリ回路34の動作制御を行うた
めに、静止画制御回路35が設けられている。この静止
画制御回路35には、ノイズリデューサにおける動き検
出手段32の動き検出信号が入力されるようになってお
り、またセンサ25からのイネイブル信号もこの静止画
制御回路35に入力されるようになっている。従って、
この動き検出信号が予め設定されているレベル以下であ
る場合には、センサ25からのイネイブル信号に基づい
てR,G,Bの各画像データが静止画メモリ回路34に
おける各メモリ34R,34G,34Bに書き込まれる
ようにメモリの作動制御が行われるようになっている。
【0016】また、ノイズリデューサ27R,27G,
27Bの入力側には切換手段36が設けられており、こ
の切換手段36はスイッチ素子36R,36G,36B
から構成され、これらスイッチ素子36R,36G,3
6Bを同時に切換制御することによって、ノイズリデュ
ーサ27R,27G,27Bを介して出力される映像信
号として、フィールドメモリ回路23からの動画ビデオ
信号と、静止画メモリ回路34からのフリーズ画像信号
のいずれかを選択することができるようになっている。 そして、この切換手段36の切り換え制御は、例えば内
視鏡1の本体操作部等に設けられる図示しないフリーズ
操作手段からのフリーズ操作信号に基づいて行われるよ
うになっている。このために、フリーズ操作信号の入力
端子37からの信号は静止画制御回路35に伝送される
ようになっており、また静止画制御回路35にはセンサ
25からのイネイブル信号も入力されるようになってお
り、このイネイブル信号に基づいて静止画メモリ回路3
4の各メモリ34R,34G,34Bの書き込み及び読
み出しの制御が行われるようになっている。
【0017】さらに、38は例えばビデオテープレコー
ダ(VTR),磁気ディスク,光ディスク等からなる外
部記憶装置を示し、この外部記憶装置38には、静止画
メモリ回路34の各メモリ34R,34G,34Bに静
止画が書き込まれる毎にその信号がD/A変換器39R
,39G,39Bからフリーズ画像出力回路40を介し
て伝送されるようになっている。従って、この静止画メ
モリ34に取り込まれた静止画に関するデータは逐次こ
の外部記憶装置37に記録されるようになっている。
【0018】本実施例は前述のように構成されるもので
あって、次にその作用について説明する。まず、内視鏡
の挿入部1aを体内に挿入して、所定の観察を行う部位
にまで導く。そこで光源装置10からライトガイド4を
介して照明光照射部2から被写体に向けて照射されるR
,G,Bの各色波長による照明に基づいて、CCD6に
より被写体の撮影を行う。これにより、このCCD6に
おいてR,G,Bの各色フィールド画像信号が順次繰り
返し生成されて、プロセッサ20に伝送され、このプロ
セッサ20において必要な信号処理が行われ、フィール
ドメモリ回路23に逐次記憶され、かつこのフィールド
メモリ回路23からR,G,Bの各フィールド画像デー
タが読み出されて、同時式信号としてモニタ装置に出力
される。而して、このフィールドメモリ回路23からの
出力信号はノイズリデューサ27R,27G,27Bを
通しており、しかもこのノイズリデューサ27R,27
G,27Bには被写体の動き検出が行われるようになっ
ていることから、被写体に動きがないかまたは動き量が
少ない場合には、動き検出手段32からの信号に基づい
て第1,第2の係数器28,31における係数kを大き
くして、1フレーム遅延回路30からの加算信号成分を
大きくすることによって、ノイズの低減を図り、また被
写体に動きがあるときには、kの値を小さくすることに
よって、画像がにじんだり、ぼけたりすることがなくな
る。
【0019】而して、プロセッサ20を前述した動画を
表示するモードで作動させている間においても、ノイズ
リデューサ27R,27G,27Bが有する動き検出機
構としての動き検出手段32からの動き検出信号が静止
画制御回路35に刻々入力されており、この動き検出信
号により被写体が静止しているか、または動きがあった
としても、十分に高画質の静止画が得られる程度のもの
である場合には、静止画メモリ回路34にその画像デー
タが取り込まれる。ここで、この静止画を取得するため
の動き検出信号としては、図1に実線で示したように、
一つの色画像信号、例えばGの色画像信号のみに基づい
て動きの検出を行うことができるが、同図に仮想線で示
したように、3色の画像信号の全てについて動きの検出
を行い、この3色全ての画像信号に動きがないことが検
出された場合にのみ、その画像信号を静止画メモリ回路
34に取り込むようにすれば、より高画質の静止画が得
られる。そして、このようにして静止画メモリ34にお
いて静止画データが書き換えられる毎に、その信号がD
/A変換器39を介して外部記憶装置38に記録されて
いく。
【0020】そこで、画像をフリーズさせる操作が行わ
れたときには、入力端子37から静止画制御回路35に
フリーズ画像を表示する命令が入力される。この入力信
号に基づいて静止画制御回路35から切り換え手段36
にスイッチ素子36R,36G,36Bの切り換え信号
が入力されて、スイッチ素子36R,36G,36Bは
同時に静止画を表示するモードに切り換わる。これと共
に、静止画制御回路35からは静止画メモリ回路34の
各メモリ34R,34G,34Bにデータの書き替え禁
止信号が入力されて、データの更新が禁止されると共に
、その記憶内容が読み出されて、ノイズリデューサ27
R,27G,27Bを介してノイズを低減させた状態で
モニタ装置に出力されて、このモニタ装置にフリーズ画
像が表示される。また、ハードコピー装置を作動させれ
ば、このフリーズ画像のハードコピーを作成することが
できる。
【0021】而して、フリーズ操作を行ったときには、
この操作がなされる直前における高画質のフリーズ画像
が静止画メモリ回路34に記憶されており、このように
記憶されている画像データが直ちにモニタ装置に再生さ
れることになるので、必要とする部位及び状態のフリー
ズ画像を即座に表示することができ、このフリーズ操作
に対する追従性が極めて良好となる。しかも、このフリ
ーズ画像はノイズリデューサ27R,27G,27Bを
介して出力されることから、ノイズが低減された極めて
品質の高い画像となる。また、このフリーズ画像を取得
するに際して、そのフリーズ画像専用の動き検出機構を
設ける必要がないことから、プロセッサ20の回路構成
を簡略化することができる。さらには、静止画メモリ回
路34のデータが更新される毎に、その画像データが外
部記憶装置38に自動的に記録されるようになっている
ことから、検査,診断が終了した後に、この外部記憶装
置38に記録されている情報を編集するようにすれば、
記録管理に極めて便利である。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、画像メ
モリ手段と並列に静止画メモリ手段を設けると共に、動
き検出器付きのノイズリデューサを画像メモリ手段から
の信号と静止画メモリ手段からの信号とを選択的に出力
させるための切換手段の後段に設け、このノイズリデュ
ーサにおける動き検出器による検出信号に基づいて色ず
れの有無を検知して、固体撮像素子からの画像信号が色
ずれがないと判定されたとき毎に、静止画メモリ手段の
データの書き換え制御を行うように構成したので、フリ
ーズ画像を取得するため専用の動き検出機構を設けなく
とも、フリーズ操作を行った時に、ノイズのない極めて
高い画質のフリーズ画像を直ちにモニタ装置に表示する
ことができるようになる等の諸効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す電子内視鏡装置の回路
構成図である。
【図2】図1のノイズリデューサの回路構成図である。
【符号の説明】
1  内視鏡 6  CCD 20  プロセッサ 21  信号処理回路 23  フィールドメモリ 23R,23G,23B  メモリ 27,27R,27G,27B  ノイズリデューサ2
8  第1の係数器 29  加算器 30  1フィールド(または1フレーム)遅延回路3
1  第2の係数器 32  動き検出手段 34  静止画メモリ回路 34R,34G,34B  メモリ 35  静止画制御回路 36  切換手段 36R,36G,36B  スイッチ素子38  外部
記憶装置

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  固体撮像素子を面順次方式で駆動して
    、時系列的に順次取得した被写体の画像信号をプロセッ
    サにおいて所定の処理を行った上で、画像メモリ手段に
    記憶させ、この画像メモリ手段に記憶されている複数の
    画像データを読み出して、同時式信号とした映像信号を
    生成してモニタ装置に表示するようにした電子内視鏡装
    置において、前記画像メモリ手段と並列に設けた静止画
    メモリ手段と、この画像メモリ手段からの信号と静止画
    メモリ手段からの信号とを選択的に出力させるための切
    換手段と、この切換手段の出力側に設けた動き検出器付
    きのノイズリデューサと、このノイズリデューサにおけ
    る動き検出器による検出信号に基づいて色ずれの有無を
    検知して、前記固体撮像素子からの画像信号が色ずれが
    ないと判定されたとき毎に、前記静止画メモリ手段のデ
    ータの書き換え制御を行う静止画制御手段とを備える構
    成としたことを特徴とする電子内視鏡装置。
  2. 【請求項2】  前記静止画制御手段に画像フリーズ操
    作手段からのフリーズ実行信号を入力させるように構成
    し、このフリーズ実行信号がに入力されたときに、前記
    切換手段が静止画メモリ手段から信号出力する状態に切
    り換わって、この静止画メモリ手段に記録されている画
    像データを前記ノイズリデューサを介して出力する構成
    としたことを特徴とする請求項1記載の電子内視鏡装置
  3. 【請求項3】  前記静止画メモリ手段を外部記憶装置
    に接続し、この静止画メモリ手段にデータが書き換えら
    れる毎に、その静止画データを外部記憶装置に記憶させ
    る構成としたことを特徴とする請求項1記載の電子内視
    鏡装置。
JP3040759A 1991-02-14 1991-02-14 電子内視鏡装置 Expired - Fee Related JP2953079B2 (ja)

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