低照度監(jiān)控攝像機(jī)技術(shù)成為安防圈最熱的技術(shù)突破點(diǎn)

“星光”、“黑光”、“AI超微光”、“極光”，在安防行業(yè)這些概念似乎比“低照度攝像機(jī)”本身要火的多。

無論營銷名稱是什么，歸根到底，它們都是用不同的方法使攝像機(jī)能在夜間拍攝到更像白晝一般的圖像。

低照度攝像機(jī)能夠補(bǔ)齊安防監(jiān)控產(chǎn)業(yè)“夜盲眼”的致命短板，成為安防圈最熱的技術(shù)突破點(diǎn)之一。據(jù)統(tǒng)計接近70%的犯罪都是在夜間發(fā)生，道路、倉庫、野外等眾多場所如果在夜間無法被監(jiān)控，城市和鄉(xiāng)鎮(zhèn)的人身及財務(wù)安全也只會處于一片陰影之中。

補(bǔ)光拍攝的方法早已有之，但是“光污染”、“能源浪費(fèi)”、“盲區(qū)多”等問題一直是夜間監(jiān)控的痛點(diǎn)。

自2014年起，新誕生的“星光”一詞在安防領(lǐng)域幾乎成為“低照度”的代名詞，2016年至今，低照度攝像機(jī)迎來高速發(fā)展階段，說不上狂風(fēng)大浪，卻年年以“新技術(shù)”、“亮點(diǎn)技術(shù)”的姿態(tài)出現(xiàn)在安博會展臺最顯眼的位置。

在海康威視、大華、宇視、天地偉業(yè)、科達(dá)等安防企業(yè)的你追我趕之下，低照度監(jiān)控攝像機(jī)的市場需求已然被引爆。眾多安防企業(yè)、通訊玩家紛紛跟進(jìn)，它們不僅瓜分眾多碎片化的市場，還借著人工智能的

東風(fēng)，亮出具有特異性的方案。

“星光”、“黑光”等低照度攝像技術(shù)究竟有什么神奇之處？在低照度技術(shù)穩(wěn)打穩(wěn)扎發(fā)展的五年里，海大宇等安防巨頭和眾多安防翹楚怎樣將這片市場攪熱 ？2019年，和人工智能緊密結(jié)合的低照度相機(jī)又為安防產(chǎn)業(yè)帶來了什么？

從“星光”到眾多變種技術(shù)，補(bǔ)齊安防之眼的短板

很長時間里，“安防之眼”攝像頭都存在“夜盲眼”的致命短板。據(jù)統(tǒng)計，接近70%的犯罪都是在夜間發(fā)生，從晚上7點(diǎn)到次日凌晨5點(diǎn)是犯罪事件的高發(fā)期，攝像機(jī)夜間成像質(zhì)量已然成為安防大數(shù)據(jù)發(fā)展的短板。

星光級攝像機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。通常意義下，星光級攝像機(jī)通常指在近乎只有星光的微光環(huán)境下，在沒有任何輔助光源的情況下，仍可以顯示清晰的彩色圖像的攝像機(jī)。所謂的星光級照度約在0．01Lux至0．001Lux之間，而晴朗的有月光的晚上的光照度約為0.1至0.01Lux。

而類似的，“超星光”、“黑光”則是將照度再次降低。 一般來說，當(dāng)照度在0.001Lux以下的時候為“超星光”，當(dāng)照度為0Lux時則為“黑光”。

早在1998年就出現(xiàn)了低照攝像機(jī)的概念，當(dāng)時領(lǐng)先的是三星、三洋等外資品牌。

2014年隨著感光元器件等硬件的發(fā)展，“星光級”安防監(jiān)控攝像產(chǎn)品在市面上出現(xiàn)，而此時的主角已變?yōu)楹？低?、大華、宇視、天地偉業(yè)等本土企業(yè)，它們先后發(fā)布了自己的200萬像素星光級攝像機(jī)產(chǎn)品，攝像機(jī)的“夜盲眼”康復(fù)之路正式開啟。

簡單來說，星光級攝像機(jī)的“夜視”主要通過鏡頭、光圈、圖片傳感器和補(bǔ)光燈等多個硬件維度實(shí)現(xiàn)優(yōu)化。鏡頭和光圈分別限制了透光和進(jìn)光能力，而圖像傳感器通過感光能力，補(bǔ)光燈通過補(bǔ)光能力來加持?jǐn)z像機(jī)低照度能力。

▲攝像頭中影響其“夜視能力”的硬件維度

雖然攝像機(jī)“夜視能力”需要從這些維度來進(jìn)行優(yōu)化，但是這些硬件并非像堆積木一樣堆砌能力最強(qiáng)的就好，因此不同安防企業(yè)的技術(shù)方案及產(chǎn)品線也不一樣。 比如，鏡頭在選擇時并不是光圈越大越好，而是需要在進(jìn)光量和景深上獲得一個平衡。除此之外，采用多大靶面的傳感器、是否搭配紅外及白光來補(bǔ)光、選擇幾個鏡頭和傳感器等光路設(shè)計問題，原始數(shù)據(jù)測試和ISP效果調(diào)試，都是各個廠家不同架構(gòu)需要考慮的因素，也直接影響星光攝像效果。

隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，人們也開始使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法等軟件方法來提高攝像機(jī)的夜視能力。在市面上盛行的“AI超微光”、“超星光”、“極光”的營銷概念不同，技術(shù)原理上也有一些差異，但總體來說都是在“星光級攝像機(jī)”基礎(chǔ)上不斷的優(yōu)化。

目前，星光級攝像機(jī)等低照度攝像機(jī)已經(jīng)在道路、倉庫、野外、養(yǎng)殖場、小區(qū)、工廠等光線較暗或無光照的場景中，在需要高畫面清晰度的場景被廣泛應(yīng)用。比如，在公安領(lǐng)域，過去的攝像機(jī)只能拍出黑白的畫面，但星光攝像機(jī)乃至更高級別的“黑光”、“極光”攝像機(jī)可以通過彩色的夜視效果幫民警判別“嫌疑人穿什么顏色衣服”等問題，從而大大降低破案難度。

2016-2019：照度猛降、概念比拼、AI競速

從2016年到2019年，隨著背照式傳感器等元器件的更新，星光級攝像技術(shù)飛速發(fā)展，以海大宇為首的各廠家開始推出“超星光”、“黑光”、“極光”等變種革新技術(shù)。

短短幾年里，海康、大華、宇視、科達(dá)、天地偉業(yè)等安防企業(yè)不約而同地從起先的追求低照度，到為了智能識別應(yīng)用提高攝像頭清晰度，再到利用AI來提升低照度攝像機(jī)的清晰度和色彩畫質(zhì)，實(shí)際上經(jīng)歷了在市場應(yīng)用的需求催促下從“追求畫質(zhì)”到“追求智能”的演變。

1、海康威視：“星光”淘汰，“黑光”時代來了

2014年，海康威視打響安防攝像機(jī)的“夜視”第一槍。海康威視接連推出星光級300萬高幀率槍型網(wǎng)絡(luò)攝像及星光級200萬像素紅外網(wǎng)絡(luò)高清智能球機(jī)。2015年星光級攝像技術(shù)被應(yīng)用到了公安領(lǐng)域的鷹眼系列全景攝像機(jī)。另外，海康威視研發(fā)出了“星光+”攝像機(jī)，更關(guān)注運(yùn)動物體的檢測，將信噪比提升30%。

2016年，?？低暤男枪鈹z像機(jī)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國足比賽安保工作、博物館監(jiān)控、直播錢塘江大潮等場景，其4K星光級網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)在2016年安博會上獲得創(chuàng)新產(chǎn)品特等獎。

正當(dāng)“星光”市場一片熱潮時，?？低?016年則默默轉(zhuǎn)向“黑光攝像機(jī)”的研發(fā)和產(chǎn)品化。在當(dāng)年安博會?？低曊古_上，有一個別出心裁的小暗房，里面就放置了?？低暤摹昂诠狻毕盗袛z像機(jī)，它能夠“看到”照度為0Lux環(huán)境下的物體的彩色畫面。

2017年3月，海康威視全彩黑光攝像機(jī)如約而至。它在技術(shù)上有重大的突破，采用視網(wǎng)膜成像技術(shù)的雙sensor構(gòu)架，能模仿出人眼視網(wǎng)膜成像，解決了色彩和亮度相互間干擾的矛盾。同時，SpecEX雙光融合，能得到比星光攝像機(jī)噪點(diǎn)減少的畫面。

時至今日，海康威視的相關(guān)產(chǎn)品線已經(jīng)衍生出“黑光防爆攝像機(jī)”等垂直領(lǐng)域的產(chǎn)品。同時，黑光攝像機(jī)已經(jīng)在應(yīng)戰(zhàn)臺風(fēng)“利奇馬”防汛、24小時呈現(xiàn)河道情況、監(jiān)測野生動物園等場景中被廣泛應(yīng)用。

?？低暤驼諗z像產(chǎn)品線專家對智東西說，星光攝像機(jī)雖然有過一段輝煌的歷史，但是隨著黑光攝像機(jī)的出現(xiàn)，星光攝像機(jī)將退出時代的舞臺。隨著黑光等低照度攝像技術(shù)的不斷改進(jìn)和優(yōu)化，市場應(yīng)用將不斷走向常態(tài)化、規(guī)?；?jīng)濟(jì)型的產(chǎn)品也將使用到黑光技術(shù)，它會逐漸走向低端市場，并被推廣普及。

而后，?？低暤驼諗z像機(jī)的路線逐漸聚焦在黑光攝像機(jī)上，星光技術(shù)則主要作為智能化產(chǎn)品的輔助加持。比如其“AI好搭檔”400萬像素的星光攝像機(jī)、具有內(nèi)部拾音功能的星光攝像機(jī)等等。

2、宇視大華：一邊緊隨，一邊推陳

作為安防王牌企業(yè)之一，宇視科技也在2014年初推出星光級攝像機(jī)。

2016年底，宇視推出的高清星光紅外半球網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)不僅能夠在極低照度（0.005lux）下實(shí)現(xiàn)噪點(diǎn)較少的彩色成像，還包括了越界檢測、區(qū)域入侵、進(jìn)入?yún)^(qū)域、離開區(qū)域、徘徊檢測、人臉檢測、客流統(tǒng)計等智慧化功能。而面對當(dāng)下低照環(huán)境下人臉抓拍困難的問題，宇視直接叫板?？?。

宇視認(rèn)為，一類廠商選擇的“雙Sensor”架構(gòu)雖然在將兩路圖像合二為一后實(shí)現(xiàn)了色彩和亮度兩不干擾，提升了成像效果，卻存在技術(shù)缺陷。

缺陷主要在于合成圖像偏色，無法適用于完全無光的場所，成本較高等。

對此，宇視給出的解法是自研的“Extra-ISP”、“U-FACE”技術(shù)。

“Extra-ISP”技術(shù)是在新一代芯片的ISP的基礎(chǔ)上，增加了時域降噪算法和多維度銳度提升算法，以降低低照環(huán)境下運(yùn)動圖像的拖影，讓人臉等運(yùn)動物體的細(xì)節(jié)可以充分展現(xiàn)出來。

時域降噪是對多幀圖像進(jìn)行分析運(yùn)算來進(jìn)行降噪，運(yùn)動估計的設(shè)置是為了防止劇烈移動的主體出現(xiàn)運(yùn)動殘留的現(xiàn)象?！癠-FACE”技術(shù)是以宇視新一代深度智能核心芯片為支撐，加持新的人臉曝光和人臉小圖增強(qiáng)雙重算法，針對低照環(huán)境下的人臉進(jìn)行優(yōu)化，提升臉的亮度、通透性和均衡性。在宇視開創(chuàng)的微星光攝像機(jī)等產(chǎn)品中，就應(yīng)用了這種新的ISP技術(shù)。

除此之外，宇視從低照攝像機(jī)的存儲上尋求特異性。據(jù)了解，其33倍星光球機(jī)和200萬超星光攝像機(jī)采用自研的U-Code超級編碼技術(shù)，200萬像素相機(jī)只需要1M碼流，是H.264的1/4，是H.265的1/2，在不降畫質(zhì)的情況下節(jié)省存儲空間。

大華的推新節(jié)奏緊跟?？道洗蟾绲牟椒?。2014年9月大華推出星光級超低照度200萬像素高清攝像機(jī)。

在次年推出的6寸高清200萬像素星光紅外網(wǎng)絡(luò)高速智能球機(jī)，據(jù)稱，它集成全景云臺、跟蹤定位、智能分析等技術(shù)，萌芽的“智慧化”已經(jīng)能應(yīng)用在平安城市建設(shè)中。

2016年，大華推出了具有差異性的4K極光攝像機(jī)，幾乎同步于?？档暮诠鈹z像機(jī)。所謂“極光”，據(jù)稱是指相機(jī)能達(dá)到比星光更加極致的夜視效果。

大華4K極光攝像機(jī)采用索尼4/3英寸大靶面CMOS傳感器，大靶面與背照式技術(shù)融合，加上ISP核心處理算法的配合，最低照度達(dá)到了彩色0.0005Lux，黑白0.0001Lux。

大華的4K極光人臉識別網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)在當(dāng)年安博會獲得“金鼎獎”。該機(jī)還展現(xiàn)了基于大華深度學(xué)習(xí)技術(shù)相關(guān)算法的人臉識別與人臉屬性提取功能，支持8種屬性和5種表情的結(jié)構(gòu)化信息提取，最大可以支持10000張人臉庫的比對。

而后兩年，“AI化”成為之后幾年的重要趨勢?；谌斯ぶ悄芗嫉摹盎邸毕盗蠥I智慧星光級監(jiān)控攝像機(jī)，采用雙傳感器的大華9寸高清極光網(wǎng)絡(luò)高速智能球機(jī)，適合小區(qū)、醫(yī)院、銀行等商用場景的睿智系列星光級人臉攝像機(jī)等等，從中都能看到人工智能的影子。

3、百花齊放，新技術(shù)與“鬼影”并存

元器件的進(jìn)步為頭部玩家低照度攝像機(jī)的研發(fā)預(yù)備了條件，頭部玩家的挺近也促進(jìn)了低照度攝像機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈的整合，以鳳凰光學(xué)、宇瞳、索尼 、APTINA、OV、舜宇光學(xué)等為首的元器件商在這個過程中大放異彩。在元器件技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展和低照度攝像機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)一步整合的條件下，許多安防企業(yè)、通訊企業(yè)及AI企業(yè)也紛紛推出自己的低照度攝像機(jī)方案。

眾多安防中堅力量不僅限于追風(fēng)，還積極尋求自己的特異性。如，科達(dá)在2019安博會上發(fā)布了AI超微光攝像機(jī)。他們認(rèn)為市面上主流的強(qiáng)化補(bǔ)光、硬件堆疊、復(fù)雜ISP處理不同程度的存在光污染、拖影等問題，因此采取自研的深度學(xué)習(xí)圖像增強(qiáng)算法，通過學(xué)習(xí)大量場景抓拍的照片直接對傳感器輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像恢復(fù)。

基于AI超微光技術(shù)，科達(dá)推出了三大系列攝像機(jī)新品。包括AI超微光車輛卡口、AI超微光車輛電警和AI超微光人員卡口。科達(dá)科技公司的低照度攝像機(jī)專家告訴我們，AI超微光低照攝像機(jī)不同于星光攝像機(jī)的技術(shù)路徑，和常見的星光攝像機(jī)的應(yīng)用場景也略有不同，AI超微光攝像機(jī)更適用于交通領(lǐng)域而不是監(jiān)控卡扣等公安場景。

一些安防企業(yè)不僅積極建立自己的低照度技術(shù)護(hù)城河，還致力于將星光與其它技術(shù)融合起來，開發(fā)“下一代星光”。比如天地偉業(yè)面對單鏡頭、單Sensor達(dá)到瓶頸去做“雙光路設(shè)計”，以此是物體輪廓更清楚、畫面更清晰；面對低照拖尾、丟幀問題，天地偉業(yè)利用自研的TVP技術(shù)的特殊動作閾值設(shè)定、聯(lián)動增益及時域空域雙邊濾波降噪來優(yōu)化畫質(zhì)；天地偉業(yè)也被認(rèn)為是首提“超星光”技術(shù)的玩家。

除此之外，星光+人車識別、星光+語音提示、星光+警戒、星光+自動調(diào)光等方案也大大提升了低照攝像機(jī)的應(yīng)對復(fù)雜場景的能力。

2019年，低照攝象機(jī)“百花齊放”，安博會上可見一斑，不僅方案商齊頭并進(jìn)，產(chǎn)業(yè)鏈上游的鳳凰光學(xué)、宇瞳等元器件商也以1號館的絕佳位置、超大展區(qū)和眾多低照元器件大放異彩。

當(dāng)然，潮流之下也時泥沙俱下，一些低質(zhì)量的黑光、星光攝像機(jī)也進(jìn)入市場。比如業(yè)主發(fā)出的某品牌的夜視攝像機(jī)拍出“鬼影”。這也折射出低照攝像機(jī)存在技術(shù)維度眾多難以標(biāo)準(zhǔn)化、成本較高、市場混雜等問題。

復(fù)雜場景提出新要求，AI技術(shù)帶來新動力

五年前，讓攝像頭在伸手不見五指的環(huán)境中“看見”彩色的畫面還是不敢想象的事，現(xiàn)在不僅能看見，還能看清，甚至在看清之后還能進(jìn)行識別，并且還能通過報警、語音提示等方式讓攝像頭主動進(jìn)行任務(wù)處理。

由此看來，作為一個市場具有一定門檻的產(chǎn)品方向，低照攝像機(jī)近年來發(fā)展是很快的。雖然“星光”、“黑光”等概念連年出現(xiàn)在安博會上，但每一年都有新的內(nèi)涵和應(yīng)用。

?？低曍?fù)責(zé)低照度攝像機(jī)產(chǎn)品的專家告訴智東西記者，未來隨著黑光等低照度攝像技術(shù)的不斷改進(jìn)和優(yōu)化，市場應(yīng)用將不斷走向成熟，走向常態(tài)化、規(guī)?；膽?yīng)用，經(jīng)濟(jì)型的產(chǎn)品也將使用到黑光技術(shù)，從高端產(chǎn)品走向低端、普及。

天地偉業(yè)公司產(chǎn)品總經(jīng)理程岳寅認(rèn)為，星光級技術(shù)因為其先天優(yōu)勢，已被廣泛應(yīng)用于智慧城市、雪亮工程、政府機(jī)關(guān)、監(jiān)獄監(jiān)所、邊防建設(shè)、園區(qū)治安等領(lǐng)域，此外星光與其他技術(shù)相融合來解決更多系統(tǒng)的問題，這會是一個趨勢。

科達(dá)科技公司的智慧城市事業(yè)部產(chǎn)品經(jīng)理吳益達(dá)告訴我們，低照度技術(shù)產(chǎn)品并不是大家想的多么偏門，而是能切實(shí)解決很多普遍問題。 比如從交警領(lǐng)域來講，它能夠解決“光污染擾民”、“道路環(huán)境忽明忽暗晃司機(jī)眼睛”等問題，因此實(shí)用性很強(qiáng)。目前相關(guān)政策也為低照度攝像機(jī)帶來了很多機(jī)會，比如上海已經(jīng)在智慧城市落地中推進(jìn)低照技術(shù)的應(yīng)用，相信其它城市會很快地跟進(jìn)。

目前，星光攝像機(jī)的落地情況喜憂參半。一方面星光攝像機(jī)已經(jīng)在道路、工廠、魚塘等眾多光線弱且需要高清晰度畫面的場所廣泛應(yīng)用，另一方面，面對復(fù)雜的應(yīng)用場景仍然存在一些列實(shí)際問題。

比如在道路上，“車輛大燈”就是低照攝像機(jī)的落地的一個難點(diǎn)，過快過強(qiáng)的光進(jìn)入會為攝像頭看清環(huán)境、車牌帶來挑戰(zhàn)。

除此之外，雖然目前的黑光攝像機(jī)、4K星光級攝像機(jī)的像素已經(jīng)能支持車牌識別等智能化功能，但是在已有的硬件配置下分辨率仍然具有很多提升空間，對此廠家都在通過增加傳感器、更新ISP技術(shù)、開發(fā)新的補(bǔ)光燈等技術(shù)來優(yōu)化成像效果。

另外，受限于現(xiàn)在的硬件技術(shù)水平，真正的星光級、黑光級攝像機(jī)的成本仍然比較高，加持智能化功能的設(shè)備就更加耗費(fèi)客戶的成本花費(fèi)了。盡管在智慧交通、平安城市等大場景下，比如在取消高速路口人工收費(fèi)站的推進(jìn)中，很多場景都與低照攝像機(jī)十分匹配，但是客戶仍會在考慮實(shí)際成本的情況下選擇更具有性價比的方案。

安防AI化趨勢為低照度攝像機(jī)的發(fā)展帶來了新的動力，也帶來了玩家新的對弈。從今年科達(dá)攜“AI超微光”產(chǎn)品、商湯搬來“人臉識別小黑屋”在安博會中“踢館”來看，AI技術(shù)也為安防產(chǎn)業(yè)帶來了一股清新的氣象。在這種氣象下，非巨頭玩家們越來越有底氣走出和巨頭不一樣的技術(shù)路徑，進(jìn)而形成自己的智能化低照攝像技術(shù)護(hù)城河。

在“星光+智能識別”、“星光+智能調(diào)光”、“星光+警戒”等下一代融合性的技術(shù)應(yīng)用的機(jī)會來臨之際，雖然安防巨頭憑借產(chǎn)業(yè)生態(tài)和渠道積累優(yōu)勢仍然占據(jù)優(yōu)勢，但其他安防企業(yè)也有望在安防碎片化市場中分得一大杯羹，至于真實(shí)的應(yīng)用效果如何，我們拭目以待。

天地偉業(yè)行業(yè)總經(jīng)理王寧說，隨著AI智能的發(fā)展，低照度攝像機(jī)的應(yīng)用也將迎來巨大的增長。一方面，AI智能化識別等軟件應(yīng)用需要“硬主軟輔”的低照度攝像機(jī)技術(shù)來支撐，另一方面，AI軟件技術(shù)也將促進(jìn)低照度攝像機(jī)再次探測自身的極限性能。除此之外，王寧認(rèn)為，發(fā)力碼率壓制和具體應(yīng)用場景的系統(tǒng)方案也是低照度攝像機(jī)發(fā)展的兩大趨勢。

結(jié)語：低照度攝像技術(shù)成產(chǎn)業(yè)技術(shù)博弈點(diǎn)

近年來，“星光級”低照度攝像機(jī)已經(jīng)從概念變?yōu)楦鲝S商的標(biāo)配產(chǎn)品，而黑光、極光等更加極致的低照度技術(shù)成為各廠商的關(guān)注焦點(diǎn)。從追求更低的照度環(huán)境，到追求更好看的畫面，再到追求極致的清晰度和色彩還原度來助力AI智能識別的應(yīng)用，低照度攝像機(jī)的發(fā)展一路高歌猛進(jìn)。

在低照度監(jiān)控攝像機(jī)領(lǐng)域，傳統(tǒng)安防企業(yè)具有先發(fā)優(yōu)勢。低照度監(jiān)控技術(shù)涉及的技術(shù)維度較多，具有一定的行業(yè)門檻，早發(fā)力且具有充足產(chǎn)業(yè)鏈資源和渠道的傳統(tǒng)安防玩家引領(lǐng)著潮流。隨著AI在安防行業(yè)的應(yīng)用日益加深，非巨頭安防企業(yè)借助AI算法技術(shù)來開辟新的低照度監(jiān)控相機(jī)技術(shù)路徑，也能亮出差異化的打法，從而瓜分碎片化的安防市場。

不斷發(fā)展的低照度監(jiān)控攝像機(jī)技術(shù)使得安防行業(yè)的場景邊界不斷延伸，8小時攝像機(jī)變?yōu)椤?4”小時工作制，許多從前無法被較好地監(jiān)控的荒郊野外、工廠魚塘、深巷拐角不再是法外之地，令人頭疼的“光污染”“能源浪費(fèi)”等問題也迎刃而解。盡管，在技術(shù)的落地應(yīng)用中還存在眾多復(fù)雜的場景需求需要考慮，但這種碎片化的市場局勢也為重多不同技術(shù)路線的玩家?guī)聿煌臋C(jī)會。

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