CN115437150A - 近眼显示设备 - Google Patents

Abstract

本公开实施例公开了一种近眼显示设备，包括：镜框和镜腿，所述镜腿可翻折地连接于所述镜框的一侧，所述镜框或者所述镜腿上设置有容纳槽，所述容纳槽具有第一开口；光波导，所述光波导设置于所述镜框上；转向组件，所述转向组件与所述第一开口对应设置；成像组件，所述成像组件设置于所述容纳槽，且所述成像组件的输出端朝向所述第一开口，以使所述成像组件输出的光线从所述第一开口出射后经所述转向组件偏折后传输至所述光波导的耦入区。

Description

近眼显示设备

技术领域

本公开实施例涉及增强现实技术领域，更具体地，本公开实施例涉及一种近眼显示设备

背景技术

随着AR技术的发展，越来越多的AR设备已得到广泛使用。

AR(Augmented Reality，增强现实)技术是一种将虚拟信息与真实世界巧妙融合的技术，广泛运用了多媒体、三维建模、实时跟踪及注册、智能交互、传感等多种技术手段，将计算机生成的文字、图像、三维模型、音乐、视频等虚拟信息模拟仿真后，应用到真实世界中，两种信息互为补充，从而实现对真实世界的“增强”。

目前，AR产品越来越轻量化，眼镜形态的AR产品越来越成为市场的主流。但是，现有的AR眼镜通常由单独显示模组和眼镜本体组成，显示模组整机所占据的空间较大，以及会导致AR眼镜重量增大，影响用户的使用体验。

发明内容

本公开实施例的目的在于提供一种近眼显示设备的新的技术方案。

根据本公开的第一方面，提供了一种近眼显示设备，包括：

镜框和镜腿，所述镜腿可翻折地连接于所述镜框的一侧，所述镜框或者所述镜腿上设置有容纳槽，所述容纳槽具有第一开口；

光波导，所述光波导设置于所述镜框上；

转向组件，所述转向组件与所述第一开口对应设置；

成像组件，所述成像组件设置于所述容纳槽，且所述成像组件的输出端朝向所述第一开口，以使所述成像组件输出的光线从所述第一开口出射后经所述转向组件偏折后传输至所述光波导的耦入区。

可选地，在所述镜腿设置有所述容纳槽的情况下，所述镜腿具有第一侧面和第二侧面，所述第一侧面在所述镜腿处于展开状态时与所述光波导的耦入区相对，所述第二侧面与所述第一侧面相邻，所述第一开口设于所述第二侧面；

其中，在所述镜腿处于展开状态时，所述成像组件输出的光线经所述转向组件偏折后传输至所述光波导的耦入区。

可选地，还包括：导向组件，所述导向组件包括平行设置的第一导向板和第二导向板，所述第一导向板和所述第二导向板固定于所述镜框的侧面，所述第一导向板与所述第二导向板之间形成的通道与所述镜腿相匹配。

可选地，还包括：磁性组件，所述磁性组件包括匹配设置的第一磁性件和第二磁性件，所述第一磁性件设置于所述镜腿朝向所述镜框的一端，所述第二磁性件设置于所述镜框。

可选地，在所述镜框设置有所述容纳槽的情况下，所述镜框设置有连接部，所述连接部具有第三侧面和第四侧面，所述第三侧面朝向用户，所述第四侧面与所述第三侧面相邻，所述容纳槽开设于所述连接部，所述第一开口设于所述第四侧面；

其中，所述转向组件设置在所述第一开口的外侧，以使所述成像组件输出的光线经所述转向组件偏折后传输至所述光波导的耦入区。

可选地，所述转向组件包括棱镜组，所述棱镜组具有入射面和出射面，所述入射面与所述第一开口相对，所述出射面朝向所述光波导的耦入区。

可选地，所述光波导包括主体区域和接收区域，所述接收区域覆盖于所述容纳槽，所述光波导的耦入区设置在所述接收区域。

可选地，在所述镜腿设置有所述容纳槽的情况下，所述光波导的耦入区设置在所述接收区域背离所述容纳槽的一侧；在所述镜框设置有所述容纳槽的情况下，所述光波导的耦入区设置在所述接收区域朝向所述容纳槽的一侧。

可选地，所述成像组件包括显示芯片和光机镜片组，所述光机镜片组的输出端朝向所述第一开口；

所述显示芯片通过粘接方式固定于所述容纳槽，或者，所述显示芯片插设于所述容纳槽内。

可选地，所述光机镜片组包括多个镜片；其中，所述多个镜片以粘接的方式固定于所述容纳槽，或者，所述多个镜片均插设于所述容纳槽内。

可选地，所述光机镜片组包括多个镜片，且相邻两个镜片之间设置有间隔环，靠近所述第一开口的镜片与所述容纳槽固定连接。

根据本申请实施例，可以在近眼显示设备的镜框或者镜腿上开设用于容纳成像组件的容纳槽，这样，将近眼显示设备的壳体作为成像组件的载体，不需要为成像组件设置专门的壳体，可以减小成像组件所占据的空间，减轻近眼显示设备的重量，进而提升用户的佩戴体验。并且，有助于近眼显示设备的轻便化和小型化的设计。

再者，光波导设置于镜框上，并在容纳槽的第一开口处设置转向组件，以使成像组件输出的光线从第一开口出射后经转向组件偏折后传输至光波导的耦入区，这样，可以根据实际需要设置成像组件的布置方向，以减小镜框的厚度，进而减轻近眼显示设备的重量。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是根据实施例提供的一种近眼显示设备的结构示意图之一；

图2是根据实施例提供的一种近眼显示设备的结构示意图之二；

图3是根据实施例提供的一种近眼显示设备的结构示意图之三；

图4是根据实施例提供的另一种近眼显示设备的镜腿的分解结构示意图；

图5是根据实施例提供的一种光波导的结构示意图；

图6是根据实施例提供的另一种近眼显示设备的结构示意图。

附图标记说明：

镜框10，连接部11，第一连接件12，销钉13；

镜腿20，第二侧面21，第二连接件22；

光波导30，主体区域31，接收区域32；

转向组件40；

成像组件50，显示芯片51，镜片52，间隔环53；

容纳槽60，条形槽61，圆孔62；

第一导向板71，第二导向板72；

凸出部81，配合孔82。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

下面，参照附图描述根据本公开的各个实施例和例子。

请参见图1和图6，本公开实施例提供了一种近眼显示设备，该近眼显示设备包括镜框10、镜腿20、光波导30、转向组件40和成像组件50，镜腿20可翻折地连接于镜框10的一侧，镜框10或者镜腿20上设置有容纳槽60，容纳槽60具有第一开口；光波导30设置于镜框10上；转向组件40与第一开口对应设置；成像组件50设置于容纳槽60，且成像组件50的输出端朝向第一开口，以使成像组件50输出的光线从第一开口出射后经转向组件40偏折后传输至光波导30的耦入区。

在本实施例中，近眼显示设备可以是AR眼镜。

示例性地，如图1和图6所示，该近眼显示设备包括镜框10和两个镜腿20，两个镜腿20分别可翻折地连接于镜框10的两侧。可选地，镜腿20可以与镜框10铰接。例如，镜框10上设置有第一连接件12，镜腿20的侧面设置有第二连接件22，第一连接件12和第二连接件22配合设置，且第一连接件12和第二连接件22通过销钉13连接，使得镜腿20可相对于镜框10转动。

在本实施例中，光波导30可对光线实施传导，以使成像组件50输出的图像光束传输至用户人眼。光波导30可以是衍射光波导。示例性地，该近眼显示设备可以包括一个光波导30和一个成像组件50，该镜框10包括对应用户双眼的一个视窗区，光波导30嵌设于镜框10内，成像组件50可以设置于任意一个镜腿20内。

示例性地，如图1和图6所示，该近眼显示设备可以包括两个光波导30、两个成像组件50，镜框10可以包括间隔设置的左右两个视窗区，两个光波导分别与两个视窗区一一对应设置。一个光波导30设于镜框10的左侧的视窗区，其中，光波导30的耦出区正对用户的左眼，通过设置于左侧镜框10或者镜腿20的成像组件50向用户左眼输出图像。一个光波导30设于镜框10的右侧的视窗区，其中，光波导30的耦出区正对用户的右眼，通过设置于右侧镜框10或者镜腿20的成像组件50向用户右眼输出图像。两个成像组件50分别控制发射光线的投影位置，两个成像组件50可以分别投影至对应的两个光波导30，这样，通过设置两组成像组件50，可以提升用户的观感体验。

这里可以理解的是，光波导30的轮廓形状可以适配于镜框10，例如，光波导30的轮廓形状可以为圆形、矩形、椭圆形等，本申请实施例对光波导30的形状不作限定。

在一些实施例中，如图1和图6所示，镜框10设置有连接部11。示例性地，连接部11凸出镜框10设置，连接部11用于固定光波导30的耦入区，以方便成像组件50与光波导30的耦入区的定位。此外，位于连接部的部分光波导作为耦入区与成像组件配合，这样，可以减小光波导的尺寸，进而减小近眼显示设备的体积，使得近眼显示设备更美观。

在本实施例中，用于容纳成像组件50的容纳槽60可以开设于镜腿20，也可以开设于镜框10。也就是说，近眼显示设备的壳体可以作为成像组件50的载体，可以减小成像组件所占据的空间，减轻近眼显示设备的重量。下面以具体的实施例对成像组件的两种布置方式进行说明。

这里首先对成像组件的两种布置方式对应的光波导进行说明。

在一些实施例中，如图5所示，光波导30包括主体区域31和接收区域32，接收区域32覆盖于容纳槽60，光波导30的耦入区设置在接收区域32。

在本实施例中，如图5所示，光波导30嵌设于镜框10上，光波导30的主体区域31作为耦出区，设置有耦出光栅，该耦出光栅设置于朝向用户人眼的一侧，光波导30延伸至镜框10的连接部11的接收区域作为耦入区，设置有耦入光栅，该耦入光栅设置于朝向镜腿20的一侧。这里需要说明的是，作为耦入区的接收区域可以完全覆盖容纳槽60，也可以超出容纳槽60对应的区域。

在一个可选的实施例中，在镜腿20设置有容纳槽60的情况下，光波导30的耦入区设置在接收区域32背离容纳槽60的一侧。

在另一个可选的实施例中，在镜框10设置有容纳槽60的情况下，光波导30的耦入区设置在接收区域32朝向容纳槽60的一侧。

下面以具体的实施例对成像组件的设置于镜腿的方式进行说明。

在一些实施例中，如图1至图4所示，在镜腿20设置有容纳槽60的情况下，镜腿20具有第一侧面和第二侧面21，第一侧面在镜腿20处于展开状态时与光波导30的耦入区相对，第二侧面21与第一侧面相邻，第一开口设于第二侧面21；其中，在镜腿20处于展开状态时，成像组件50输出的光线经转向组件40偏折后传输至光波导30的耦入区。

在本实施例中，如图1至图4所示，镜腿20具有第一侧面和第二侧面21，第一侧面可以是在镜腿20处于展开状态时朝向光波导30的端面，第二侧面21与第一侧面相邻。在镜腿20处于展开状态时，光波导30的耦入区位于镜腿20未遮挡的一侧。在镜腿20上开设容纳槽60，容纳槽60的第一开口位于第二侧面21，成像组件50设于容纳槽60内，且成像组件50的输出端朝向第一开口。在近眼显示设备区的使用过程中，当镜腿20翻折至展开状态时，镜腿20的第一侧面与延伸至连接部11相对，即，与光波导30相对，镜腿20的第二侧面21与延伸至连接部11呈一定夹角，即，镜腿20的第二侧面21与光波导30的耦入区呈一定夹角，该夹角例如为90度。此时，成像组件50输出的光线从第一开口出射后需要经转向组件40偏折后进入光波导30的耦入区，从而进行图像显示。

在本实施例中，可以根据实际需要设置成像组件的布置方向，以减小镜框的厚度，进而减轻近眼显示设备的重量。并且，在成像组件的出射光与光波导的耦入区呈一定夹角时，通过设置转向组件，可以使成像组件输出的光线发生偏折，使得成像组件输出的光线传输至光波导的耦入区，进而使得成像组件输出的图像位于用户人眼的正前方。

在一些实施例中，如图1至图4所示，在镜腿20设置有容纳槽60的情况下，该近眼显示设备还包括导向组件，导向组件包括平行设置的第一导向板71和第二导向板72，第一导向板71和第二导向板72固定于镜框10的侧面，第一导向板71与第二导向板72之间形成的通道与镜腿20相匹配。

在本实施例中，导向组件可以对成像组件的输出端与光波导的耦入区的相对位置进行校准。示例性地，如图1至图4所示，第一导向板71和第二导向板72分别设置于镜框10的连接部11的上下两侧，且第一导向板71的一部分凸出于镜框10的连接部11，第二导向板72的一部分也凸出于镜框10的连接部11，这样，第一导向板71和第二导向板72之间形成通道，在镜腿20翻折至展开状态时，镜腿20可在通道内转动，以保证镜腿20每次翻折至展开状态时，成像组件50的出射光的中心投射于光波导30的同一位置，进而保证成像画面的一致性。

在一些实施例中，如图1至图4所示，在镜腿20设置有容纳槽60的情况下，导向组件上设置有凸出部81，镜腿20上设置有与凸出部81对应的配合孔82。这样，在镜腿20展开时，凸出部81卡接于配合孔82，可防止用户使用过程中，近眼显示设备发生晃动而影响成像组件与光波导的对中情况，影响成像质量。

在一些实施例中，在镜腿20设置有容纳槽60的情况下，该近眼显示设备还包括磁性组件，磁性组件包括匹配设置的第一磁性件和第二磁性件，第一磁性件设置于镜腿20朝向镜框10的一端，第二磁性件设置于镜框20。

在本实施例中，通过设置磁性组件，在镜腿翻折至展开状态时，可以保证成像组件和光波导的对中情况，进而保证成像质量。

下面以具体的实施例对成像组件的设置于镜框的方式进行说明。

在一些实施例中，如图6所示，在镜框10设置有容纳槽60的情况下，镜框10设置有连接部11，连接部11具有第三侧面和第四侧面，第三侧面朝向用户，第四侧面与第三侧面相邻，容纳槽60开设于连接部11，第一开口设于第四侧面；其中，转向组件40设置在第一开口的外侧，以使成像组件50输出的光线经转向组件40偏折后传输至光波导30的耦入区。

在本实施例中，如图2所示，镜框10的连接部11具有第三侧面和第四侧面，第三侧面可以是朝向用户的侧面，第四侧面与第三侧面相邻。光波导30的耦入区延伸至连接部11，且伸出连接部11。在连接部11上开设容纳槽60，容纳槽60的第一开口位于第四侧面，成像组件50设于容纳槽60内，且成像组件50的输出端朝向第一开口。在近眼显示设备区的使用过程中，连接部11的第四侧面与光波导30的耦入区呈一定夹角，该夹角例如为90度，成像组件50输出的光线从第一开口出射后需要经转向组件40偏折后进入光波导30的耦入区，从而进行图像显示。

在本实施例中，可以根据实际需要设置成像组件的布置方向，以减小镜框的厚度，进而减轻近眼显示设备的重量。并且，在成像组件的出射光与光波导的耦入区呈一定夹角时，通过设置转向组件，可以使成像组件输出的光线发生偏折，使得成像组件输出的光线传输至光波导的耦入区，进而使得成像组件输出的图像位于用户人眼的正前方。

在上述任一实施例中，转向组件40包括棱镜组，棱镜组具有入射面和出射面，入射面与第一开口相对，出射面朝向光波导30的耦入区。

示例性地，该棱镜组可以包括一个楔形棱镜。

在上述任一实施例中，如图3和图4所示，成像组件50包括显示芯片和光机镜片组，光机镜片组的输出端朝向第一开口。

在本实施例中，成像组件50可以用于成像。成像组件50例如可以是DLP(DigitalLight Processing，数字光处理)投影仪中的光学引擎。示例性地，成像组件50还可以包括光源部分和成像系统，其中，成像系统可以包括成像器件。成像器件例如可以是DMD(Digital Micromirror Device，数字微镜设备)，例如也可以是LCOS(Liquid Crystal onSilicon，硅基液晶)。

在本实施例中，容纳槽60的形状与成像组件50相适配。示例性地，如图3和图4所示，容纳槽60包括用于容纳显示芯片的条形槽61和用于容纳光机镜片组的圆孔62。这里需要说明的是，可以通过限定条形槽61的位置，实现对显示芯片51的定位，并且，通过对显示芯片51进行校准以确定条形槽61的位置。

在一个实施例中，显示芯片51通过粘接方式固定于容纳槽。示例性地，如图3和图4所示，显示芯片51插设于条形槽61，并通过点胶方式固定。示例性地，如图3和图4所示，显示芯片51插设于条形槽61，并锁付固定。这样，可以防止在近眼显示设备的使用过程中造成显示芯片的晃动，影响成像质量。

在一个实施例中，光机镜片组包括多个镜片52；其中，多个镜片52以粘接的方式固定于所述容纳槽。在一个实施例中，多个镜片52均插设于容纳槽内。

示例性地，如图3和图4所示，光机镜片组包括多个镜片52，多个镜片52均设于容纳槽，即圆孔62内。可选地，多个镜片均以粘接的方式固定于圆孔62内。可选地，圆孔62内壁开设多个卡槽，多个镜片插设于多个卡槽内。

在一个实施例中，如图3和图4所示，光机镜片组包括多个镜片52，且相邻两个镜片52之间设置有间隔环53，靠近第一开口的镜片52与容纳槽60固定连接。

示例性地，如图3和图4所示，在光机镜片组包括多个镜片52时，可以仅对位于第一开口的镜片52，即最外侧的镜片进行固定，其他镜片相互压合，相邻两个镜片52之间可以设置间隔环。可选地，位于最外侧的镜片可以通过点胶方式固定，也可以通过压环锁付固定。

这里需要说明的是，多个镜片可以按照镜片直径的大小进行排列，由容纳槽内部向第一开口，镜片直径依次减小。

在一些实施例中，该近眼显示设备还包括拍摄组件，拍摄组件设置于镜腿20内。

根据本公开实施例，可以在近眼显示设备的镜框或者镜腿上开设用于容纳成像组件的容纳槽，这样，将近眼显示设备的壳体作为成像组件的载体，不需要为成像组件设置专门的壳体，可以减小成像组件所占据的空间，减轻近眼显示设备的重量，进而提升用户的佩戴体验。并且，有助于近眼显示设备的轻便化和小型化的设计。

再者，光波导设置于镜框上，并在容纳槽的第一开口处设置转向组件，以使成像组件输出的光线从第一开口出射后经转向组件偏折后传输至光波导的耦入区，这样，可以根据实际需要设置成像组件的布置方向，以减小镜框的厚度，进而减轻近眼显示设备的重量。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本申请的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (11)

1.一种近眼显示设备，其特征在于，包括：

镜框和镜腿，所述镜腿可翻折地连接于所述镜框的一侧，所述镜框或者所述镜腿上设置有容纳槽，所述容纳槽具有第一开口；

光波导，所述光波导设置于所述镜框上；

转向组件，所述转向组件与所述第一开口对应设置；

成像组件，所述成像组件设置于所述容纳槽，且所述成像组件的输出端朝向所述第一开口，以使所述成像组件输出的光线从所述第一开口出射后经所述转向组件偏折后传输至所述光波导的耦入区。

2.根据权利要求1所述的近眼显示设备，其特征在于，在所述镜腿设置有所述容纳槽的情况下，所述镜腿具有第一侧面和第二侧面，所述第一侧面在所述镜腿处于展开状态时与所述光波导的耦入区相对，所述第二侧面与所述第一侧面相邻，所述第一开口设于所述第二侧面；

其中，在所述镜腿处于展开状态时，所述成像组件输出的光线经所述转向组件偏折后传输至所述光波导的耦入区。

3.根据权利要求2所述的近眼显示设备，其特征在于，还包括：导向组件，所述导向组件包括平行设置的第一导向板和第二导向板，所述第一导向板和所述第二导向板固定于所述镜框的侧面，所述第一导向板与所述第二导向板之间形成的通道与所述镜腿相匹配。

4.根据权利要求2所述的近眼显示设备，其特征在于，还包括：磁性组件，所述磁性组件包括匹配设置的第一磁性件和第二磁性件，所述第一磁性件设置于所述镜腿朝向所述镜框的一端，所述第二磁性件设置于所述镜框。

5.根据权利要求1所述的近眼显示设备，其特征在于，在所述镜框设置有所述容纳槽的情况下，所述镜框设置有连接部，所述连接部具有第三侧面和第四侧面，所述第三侧面朝向用户，所述第四侧面与所述第三侧面相邻，所述容纳槽开设于所述连接部，所述第一开口设于所述第四侧面；

其中，所述转向组件设置在所述第一开口的外侧，以使所述成像组件输出的光线经所述转向组件偏折后传输至所述光波导的耦入区。

6.根据权利要求1所述的近眼显示设备，其特征在于，所述转向组件包括棱镜组，所述棱镜组具有入射面和出射面，所述入射面与所述第一开口相对，所述出射面朝向所述光波导的耦入区。

7.根据权利要求1所述的近眼显示设备，其特征在于，所述光波导包括主体区域和接收区域，所述接收区域覆盖于所述容纳槽，所述光波导的耦入区设置在所述接收区域。

8.根据权利要求7所述的近眼显示设备，其特征在于，在所述镜腿设置有所述容纳槽的情况下，所述光波导的耦入区设置在所述接收区域背离所述容纳槽的一侧；

在所述镜框设置有所述容纳槽的情况下，所述光波导的耦入区设置在所述接收区域朝向所述容纳槽的一侧。

9.根据权利要求1所述的近眼显示设备，其特征在于，所述成像组件包括显示芯片和光机镜片组，所述光机镜片组的输出端朝向所述第一开口；

所述显示芯片通过粘接方式固定于所述容纳槽，或者，所述显示芯片插设于所述容纳槽内。

10.根据权利要求9所述的近眼显示设备，其特征在于，所述光机镜片组包括多个镜片；

其中，所述多个镜片以粘接的方式固定于所述容纳槽，或者，所述多个镜片均插设于所述容纳槽内。

11.根据权利要求9所述的近眼显示设备，其特征在于，所述光机镜片组包括多个镜片，且相邻两个镜片之间设置有间隔环，靠近所述第一开口的镜片与所述容纳槽固定连接。

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