Linux开发_摄像头编程(实现拍照功能)
描述
这篇文章主要介绍Linux下UVC免驱摄像头操作流程，介绍V4L2框架、完成摄像头拍照保存为BMP图像到本地，最后贴出了利用CJSON库解析天气预报、北京时间接口返回的数据例子代码（上篇文章的案例补充）。
任务1：摄像头操作方式
（1）摄像头框架介绍
Linux、windows这些系统下很多摄像头都是免驱(UVC)。
v4l2 :免驱摄像头框架----一堆结构体。
Linux下开发摄像头的不同角度问题:(嵌入式开发)
【1】上层软件系统开发(系统编程)，控制驱动提供的接口使用摄像头。
【2】底层硬件系统开发(驱动编程)，直接控制摄像头采集数据。
摄像头功能：将采集到的图像数据转为二进制数据返回。
驱动的代码集成在操作系统里。
在操作系统里使用摄像头步骤：学习接口函数的调用。
fread(); read();
Linux下是一切设备皆文件: 摄像头、网卡、声卡、鼠标、键盘………………….
Linux下设备文件存放的位置: /dev目录下。
在虚拟机跑Linux，使用外设设备都需要单独挂载才可以使用。
挂载摄像头：
查看摄像头的设备节点：
[root@wbyq /]# ls /dev/video*
/dev/video0 /dev/video1
（2）运行网页监控项目代码
远程网页视频监控示例
第一步:编译libjpeg-turbo
1. 解压：libjpeg-turbo-1.2.1.tar.gz
2. 生成Makefile(如果报错，就安装报错提示安装包)：./configure
3. 编译安装：make && make install
4. 将生成lib和include目录下的文件拷贝到/usr目录下的对应文件夹
第二步：编译mjpg-streamer-r63
1.直接make进行编译
2.运行程序：./mjpg_streamer -i "/work/mjpeg/mjpg-streamer-r63/input_uvc.so -f 10 -r 800*480 -y" -o "/work/mjpeg/mjpg-streamer-r63/output_http.so -w www"
注意: 可以使用电脑自带的摄像头。在虚拟机的右下角进行将windows系统的摄像头挂载到Linux系统
3. 在浏览器里输入地址进行查看摄像头:
例如:192.168.11.123:8080
复制代码
将远程摄像头监控的代码编译运行实现效果。
(1) 修改端口号，8080不能作为公网的端口访问。
(2) 修改线程数量。
(3) 分析下线程的函数实现原理。
(4) 使用花生壳软件实现公网监控。
花生壳: 将本地IP地址映射为一个域名。
外网想要访问本地电脑IP就直接访问域名。
（3）摄像头编程，实现拍照功能
学习摄像头的使用
（1）摄像头实现拍照源程序流程：(50%程序学过的)
（2）打开摄像头的设备文件 open(“/dev/xxx”);
（3）获取摄像头参数。判断摄像头是否支持一些特有的操作。read
（4）配置摄像头的参数。(1) 输出的源数据格式RGB888 (2) 输出的图像尺寸
RGB888:数字数据格式
其他格式: YUV 模拟数据格式
（5）判断摄像头的参数是否设置成功。
（6）读取摄像头的数据。 队列的形式。
（7）将读取的YUV格式数据转为RGB格式
（8）将RGB格式数据编码为BMP格式的图片存放到电脑上
安装rpm软件包：rpm -ivh xxxxx.rpm
Linux下安装软件有两种方式：
【1】rpm软件安装包(已经编译好的二进制文件的集合),使用rpm -ivh xxx.rpm
【2】直接下载源码包自己编译安装。libjpeg-turbo-1.2.1.tar.gz
(1) 没有makefile文件，就有: configure文件，用来生成makefile文件
示例: ./configure
(2) make 编译源码
(3) make install 安装源码。(会将编译好的文件拷贝到指定的目录下)
void *memset(void *s, int c, size_t count) //给指定地址的空间填入指定大小的数据
参数:
*s :起始地址
c :填入的数据
count :填入的数量
RGB888 : 000 FFF
复制代码
摄像头拍照示例代码:
#include "camera_bmp.h"
T_PixelDatas Pixedata; //存放实际的图像数据
/*
USB摄像头相关参数定义
*/
struct v4l2_buffer tV4l2Buf;
int iFd;
int ListNum;
unsigned char* pucVideBuf[4]; // 视频BUFF空间地址
int main(int argc ,char *argv[])
{
if(argc!=2)
{
printf("./app /dev/videoX\n");
return -1;
}
camera_init(argv[1]); //摄像头设备初始化
//开始采集摄像头数据，并编码保存为BMP图片
camera_pthread();
return 0;
}
//YUV转RGB实现
unsigned int Pyuv422torgb32(unsigned char * ptr,unsigned int width, unsigned int height)
{
unsigned int i, size;
unsigned char Y, Y1, U, V;
unsigned char *buff = ptr; //源数据
unsigned char *output_pt=Pixedata.VideoBuf; //存放转换之后的数据
unsigned char r, g, b;
size = width * height /2;
for (i = size; i > 0; i--)
{
Y = buff[0];
U = buff[1];
Y1= buff[2];
V = buff[3];
buff += 4;
r = R_FROMYV(Y,V);
g = G_FROMYUV(Y,U,V); //b
b = B_FROMYU(Y,U); //v
*output_pt++ = b;
*output_pt++ = g;
*output_pt++ = r;
r = R_FROMYV(Y1,V);
g = G_FROMYUV(Y1,U,V); //b
b = B_FROMYU(Y1,U); //v
*output_pt++ = b;
*output_pt++ = g;
*output_pt++ = r;
}
return 0;
}
//摄像头设备的初始化
int camera_init(char *video)
{
int i=0;
int cnt=0;
//定义摄像头驱动的BUF的功能捕获视频
int iType = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
/* 1、打开视频设备 */
iFd = open(video,O_RDWR);
if(iFd < 0)
{
printf("摄像头设备打开失败!\n");
return 0;
}
struct v4l2_format tV4l2Fmt;
/* 2、 VIDIOC_S_FMT 设置摄像头使用哪种格式 */
memset(&tV4l2Fmt, 0, sizeof(struct v4l2_format));
tV4l2Fmt.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE; //视频捕获
//设置摄像头输出的图像格式
tV4l2Fmt.fmt.pix.pixelformat=V4L2_PIX_FMT_YUYV;
/*设置输出的尺寸*/
tV4l2Fmt.fmt.pix.width = 640;
tV4l2Fmt.fmt.pix.height = 480;
tV4l2Fmt.fmt.pix.field = V4L2_FIELD_ANY;
//VIDIOC_S_FMT 设置摄像头的输出参数
ioctl(iFd, VIDIOC_S_FMT, &tV4l2Fmt);
//打印摄像头实际的输出参数
printf("Support Format:%d\n",tV4l2Fmt.fmt.pix.pixelformat);
printf("Support width:%d\n",tV4l2Fmt.fmt.pix.width);
printf("Support height:%d\n",tV4l2Fmt.fmt.pix.height);
/* 初始化Pixedata结构体，为转化做准备 */
Pixedata.iBpp =24;
//高度 和宽度的赋值
Pixedata.iHeight = tV4l2Fmt.fmt.pix.height;
Pixedata.iWidth = tV4l2Fmt.fmt.pix.width;
//一行所需要的字节数
Pixedata.iLineBytes = Pixedata.iWidth*Pixedata.iBpp/8;
//一帧图像的字节数
Pixedata.iTotalBytes = Pixedata.iLineBytes * Pixedata.iHeight;
Pixedata.VideoBuf=malloc(Pixedata.iTotalBytes); //申请存放图片数据空间
//v412请求命令
struct v4l2_requestbuffers tV4l2ReqBuffs;
/* 3、VIDIOC_REQBUFS 申请buffer */
memset(&tV4l2ReqBuffs, 0, sizeof(struct v4l2_requestbuffers));
/* 分配4个buffer:实际上由VIDIOC_REQBUFS获取到的信息来决定 */
tV4l2ReqBuffs.count = 4;
/*支持视频捕获功能*/
tV4l2ReqBuffs.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
/* 表示申请的缓冲是支持MMAP */
tV4l2ReqBuffs.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
/* 为分配buffer做准备 */
ioctl(iFd, VIDIOC_REQBUFS, &tV4l2ReqBuffs);
for (i = 0; i < tV4l2ReqBuffs.count; i++)
{
memset(&tV4l2Buf, 0, sizeof(struct v4l2_buffer));
tV4l2Buf.index = i;
tV4l2Buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
tV4l2Buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
/* 6、VIDIOC_QUERYBUF 确定每一个buffer的信息 并且 mmap */
ioctl(iFd, VIDIOC_QUERYBUF, &tV4l2Buf);
//映射空间地址
pucVideBuf[i] = mmap(0 /* start anywhere */ ,
tV4l2Buf.length, PROT_READ, MAP_SHARED, iFd,
tV4l2Buf.m.offset);
printf("mmap %d addr:%p\n",i,pucVideBuf[i]);
}
/* 4、VIDIOC_QBUF 放入队列*/
for (i = 0; i 在LCD上显示:rgb888 */
initLut();
printf("开始采集数据.......\n");
FD_ZERO(&readfds);
FD_SET(iFd,&readfds);
select(iFd+1,&readfds,NULL,NULL,NULL);
memset(&tV4l2Buf, 0, sizeof(struct v4l2_buffer));
tV4l2Buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE; //类型
tV4l2Buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP; //存储空间类型
/* 9、VIDIOC_DQBUF 从队列中取出 */
error = ioctl(iFd, VIDIOC_DQBUF, &tV4l2Buf); //取出一帧数据
ListNum = tV4l2Buf.index; //索引编号
//将YUV转换为RGB
Pyuv422torgb32(pucVideBuf[ListNum],Pixedata.iWidth,Pixedata.iHeight);
//保存BMP
save_bmp(Pixedata.VideoBuf);
memset(&tV4l2Buf, 0, sizeof(struct v4l2_buffer));
tV4l2Buf.index = ListNum;
tV4l2Buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
tV4l2Buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
error = ioctl(iFd, VIDIOC_QBUF, &tV4l2Buf);
}
/*-----------------保存为BMP格式的图片------------------*/
typedef unsigned char BYTE;
typedef unsigned short WORD;
typedef unsigned long DWORD;
#pragma pack(1)
typedef struct tagBITMAPFILEHEADER{
WORD bfType; // the flag of bmp, value is "BM"
DWORD bfSize; // size BMP file ,unit is bytes
DWORD bfReserved; // 0
DWORD bfOffBits; // must be 54 RGB数据存放位置
}BITMAPFILEHEADER;
typedef struct tagBITMAPINFOHEADER{
DWORD biSize; // must be 0x28
DWORD biWidth; // 宽度
DWORD biHeight; // 高度
WORD biPlanes; // must be 1
WORD biBitCount; // 像素位数
DWORD biCompression; //
DWORD biSizeImage; //
DWORD biXPelsPerMeter; //
DWORD biYPelsPerMeter; //
DWORD biClrUsed; //
DWORD biClrImportant; //
}BITMAPINFOHEADER;
//保存为BMP格式的文件
void save_bmp(char *src)
{
/*-----------------------------------------------------------
获取时间参数，用来给图片命名
-------------------------------------------------------------*/
time_t t;
struct tm *tmp;
char buffer[1024] = {0};
t = time(NULL);
tmp=localtime(&t);
if(strftime(buffer, sizeof(buffer), "%Y%m%d%H%M%S_", tmp) == 0)
{
printf("timer error\n");
}
static int cnt=0; //静态变量存放总数量
cnt++;
if(cnt>=20)cnt=0; //清理计数器
char str[10];
sprintf(str,"%d",cnt); //整数转为字符串
strcat(buffer,str);
strcat(buffer,".bmp");
printf("%s\n",buffer); //打印图片的名称
/*-----------------------------------------------------------
获取图片数据，用来保存为BMP图片格式
-------------------------------------------------------------*/
FILE * fp;
int i;
BITMAPFILEHEADER bf;
BITMAPINFOHEADER bi;
memset(&bf ,0 ,sizeof(BITMAPFILEHEADER));
memset(&bi ,0 ,sizeof(BITMAPINFOHEADER));
fp = fopen(buffer, "wb");
if(!fp)
{
printf("open %s error\n",buffer);
return ;
}
//Set BITMAPINFOHEADER 设置BMP信息头
bi.biSize = sizeof(BITMAPINFOHEADER);//40;
bi.biWidth = Pixedata.iWidth;//IMAGEWIDTH;
bi.biHeight = Pixedata.iHeight;//IMAGEHEIGHT;
bi.biPlanes = 1;
bi.biBitCount = 24;//8;
bi.biCompression = 0;
bi.biSizeImage =Pixedata.iHeight*Pixedata.iWidth*3; //;0
bi.biXPelsPerMeter = 0;
bi.biYPelsPerMeter = 0;
bi.biClrUsed = 0;// 1<<(bi.biBitCount)
bi.biClrImportant = 0;
//Set BITMAPFILEHEADER
bf.bfType = 0x4d42; //'B''M'
bf.bfSize = 54 + bi.biSizeImage;// sizeof(BITMAPFILEHEADER);
bf.bfReserved = 0;
bf.bfOffBits = 54;
fwrite(&bf, sizeof(BITMAPFILEHEADER), 1, fp);
fwrite(&bi, sizeof(BITMAPINFOHEADER), 1, fp);
fwrite(src, Pixedata.iWidth*Pixedata.iHeight*3,1,fp);
fclose(fp);
}
/*----------------------YUV转RGB算法-------------------*/
static int *LutYr = NULL;
static int *LutYg = NULL;;
static int *LutYb = NULL;;
static int *LutVr = NULL;;
static int *LutVrY = NULL;;
static int *LutUb = NULL;;
static int *LutUbY = NULL;;
static int *LutRv = NULL;
static int *LutGu = NULL;
static int *LutGv = NULL;
static int *LutBu = NULL;
unsigned char RGB24_TO_Y(unsigned char r, unsigned char g, unsigned char b)
{
return (LutYr[(r)] + LutYg[(g)] + LutYb[(b)]);
}
unsigned char YR_TO_V(unsigned char r, unsigned char y)
{
return (LutVr[(r)] + LutVrY[(y)]);
}
unsigned char YB_TO_U(unsigned char b, unsigned char y)
{
return (LutUb[(b)] + LutUbY[(y)]);
}
unsigned char R_FROMYV(unsigned char y, unsigned char v)
{
return CLIP((y) + LutRv[(v)]);
}
unsigned char G_FROMYUV(unsigned char y, unsigned char u, unsigned char v)
{
return CLIP((y) + LutGu[(u)] + LutGv[(v)]);
}
unsigned char B_FROMYU(unsigned char y, unsigned char u)
{
return CLIP((y) + LutBu[(u)]);
}
void initLut(void)
{
int i;
#define Rcoef 299
#define Gcoef 587
#define Bcoef 114
#define Vrcoef 711 //656 //877
#define Ubcoef 560 //500 //493 564
#define CoefRv 1402
#define CoefGu 714 // 344
#define CoefGv 344 // 714
#define CoefBu 1772
LutYr = malloc(256*sizeof(int));
LutYg = malloc(256*sizeof(int));
LutYb = malloc(256*sizeof(int));
LutVr = malloc(256*sizeof(int));
LutVrY = malloc(256*sizeof(int));
LutUb = malloc(256*sizeof(int));
LutUbY = malloc(256*sizeof(int));
LutRv = malloc(256*sizeof(int));
LutGu = malloc(256*sizeof(int));
LutGv = malloc(256*sizeof(int));
LutBu = malloc(256*sizeof(int));
for (i= 0;i < 256;i++)
{
LutYr[i] = i*Rcoef/1000 ;
LutYg[i] = i*Gcoef/1000 ;
LutYb[i] = i*Bcoef/1000 ;
LutVr[i] = i*Vrcoef/1000;
LutUb[i] = i*Ubcoef/1000;
LutVrY[i] = 128 -(i*Vrcoef/1000);
LutUbY[i] = 128 -(i*Ubcoef/1000);
LutRv[i] = (i-128)*CoefRv/1000;
LutBu[i] = (i-128)*CoefBu/1000;
LutGu[i] = (128-i)*CoefGu/1000;
LutGv[i] = (128-i)*CoefGv/1000;
}
}
void freeLut(void)
{
free(LutYr);
free(LutYg);
free(LutYb);
free(LutVr);
free(LutVrY);
free(LutUb);
free(LutUbY);
free(LutRv);
free(LutGu);
free(LutGv);
free(LutBu);
}
复制代码;>
（4）解析北京时间
#include
#include
#include
#include "cJSON.h"
#include
#include
#include
/*
标准时间运行格式: ./app
*/
int GetData(char *src);
int main(int argc,char **argv)
{
/*1. 拼接访问的链接路径*/
char src[200];
char str[]="http://api.k780.com:88/?app=life.time'&'appkey=10003'&'sign=b59bc3ef6191eb9f747dd4e83c99f2a4'&'format=json >data.txt";
strcpy(src,"curl ");
strcat(src,str);
system(src); //执行浏览器数据
/*2. 读取源数据*/
FILE *file=fopen("data.txt","rb");
if(file==NULL)
{
printf("文件打开失败!\n");
exit(-1);
}
struct stat file_stat_buf;
stat("data.txt",&file_stat_buf); //获取文件的状态
char *src_data=malloc(file_stat_buf.st_size);
if(src_data==NULL)
{
printf("%s文件第%d行,出现错误:空间失败!\n",__FILE__,__LINE__);
exit(-1);
}
fread(src_data,1,file_stat_buf.st_size,file); //读取源数据到缓冲区
/*3. 数据解析*/
GetData(src_data);
/*4. 释放空间*/
free(src_data);
return 0;
}
/*
函数功能:获取具体的数据
函数形参:保存json的源数据首地址
*/
int GetData(char *src)
{
/*1. 载入源数据，获取根对象*/
cJSON *root=cJSON_Parse(src);
if(root==NULL)
{
printf("%s文件第%d行,出现错误:获取根对象失败!\n",__FILE__,__LINE__);
return -1;
}
/*2. 获取对象中的值*/
cJSON *json=cJSON_GetObjectItem(root,"success");
if(json==NULL)
{
printf("%s文件第%d行,出现错误:获取json对象失败!\n",__FILE__,__LINE__);
return -1;
}
//判断获取的值是否成功
if(strcmp(json->valuestring,"1")!=0)
{
printf("%s文件第%d行,出现错误:时间获取失败!\n",__FILE__,__LINE__);
return -1;
}
//获取结果
json=cJSON_GetObjectItem(root,"result");
if(json==NULL)
{
printf("%s文件第%d行,出现错误:获取json对象失败!\n",__FILE__,__LINE__);
return -1;
}
//获取秒单位时间
cJSON *data=cJSON_GetObjectItem(json,"timestamp");
if(data==NULL)
{
printf("%s文件第%d行,出现错误:获取json对象失败!\n",__FILE__,__LINE__);
return -1;
}
printf("秒单位的时间:%s\n",data->valuestring);
data=cJSON_GetObjectItem(json,"datetime_1");
if(data==NULL)
{
printf("%s文件第%d行,出现错误:获取json对象失败!\n",__FILE__,__LINE__);
return -1;
}
printf("datetime_1:%s\n",data->valuestring);
data=cJSON_GetObjectItem(json,"datetime_2");
if(data==NULL)
{
printf("%s文件第%d行,出现错误:获取json对象失败!\n",__FILE__,__LINE__);
return -1;
}
printf("datetime_2:%s\n",data->valuestring);
data=cJSON_GetObjectItem(json,"week_1");
if(data==NULL)
{
printf("%s文件第%d行,出现错误:获取json对象失败!\n",__FILE__,__LINE__);
return -1;
}
printf("week_1:%s\n",data->valuestring);
data=cJSON_GetObjectItem(json,"week_2");
if(data==NULL)
{
printf("%s文件第%d行,出现错误:获取json对象失败!\n",__FILE__,__LINE__);
return -1;
}
printf("week_2:%s\n",data->valuestring);
data=cJSON_GetObjectItem(json,"week_3");
if(data==NULL)
{
printf("%s文件第%d行,出现错误:获取json对象失败!\n",__FILE__,__LINE__);
return -1;
}
printf("week_3:%s\n",data->valuestring);
data=cJSON_GetObjectItem(json,"week_4");
if(data==NULL)
{
printf("%s文件第%d行,出现错误:获取json对象失败!\n",__FILE__,__LINE__);
return -1;
}
printf("week_4:%s\n",data->valuestring);
/* */
cJSON_Delete(root);
}
复制代码
（5）解析天气预报
#include
#include
#include
#include "cJSON.h"
#include
#include
#include
/*
标准时间运行格式: ./app
*/
int GetData(char *src);
int main(int argc,char **argv)
{
if(argc!=2)
{
printf("参数格式: ./app <城市名称>\n");
return 0;
}
/*1. 拼接访问的链接路径*/
char src[200];
char str1[]="http://api.k780.com:88/?app=weather.future'&'weaid=";
char str2[]="'&&'appkey=10003'&'sign=b59bc3ef6191eb9f747dd4e83c99f2a4'&'format=json >data.txt";
strcpy(src,"curl ");
strcat(src,str1);
strcat(src,argv[1]);
strcat(src,str2);
system(src); //执行浏览器数据
/*2. 读取源数据*/
FILE *file=fopen("data.txt","rb");
if(file==NULL)
{
printf("文件打开失败!\n");
exit(-1);
}
struct stat file_stat_buf;
stat("data.txt",&file_stat_buf); //获取文件的状态
char *src_data=malloc(file_stat_buf.st_size);
if(src_data==NULL)
{
printf("%s文件第%d行,出现错误:空间失败!\n",__FILE__,__LINE__);
exit(-1);
}
fread(src_data,1,file_stat_buf.st_size,file); //读取源数据到缓冲区
/*3. 数据解析*/
GetData(src_data);
/*4. 释放空间*/
free(src_data);
return 0;
}
/*
函数功能:获取具体的数据
函数形参:保存json的源数据首地址
*/
int GetData(char *src)
{
/*1. 载入源数据，获取根对象*/
cJSON *root=cJSON_Parse(src);
if(root==NULL)
{
printf("%s文件第%d行,出现错误:获取根对象失败!\n",__FILE__,__LINE__);
return -1;
}
/*2. 获取对象中的值*/
cJSON *json=cJSON_GetObjectItem(root,"success");
if(json==NULL)
{
printf("%s文件第%d行,出现错误:获取json对象失败!\n",__FILE__,__LINE__);
return -1;
}
//判断获取的值是否成功
if(strcmp(json->valuestring,"1")!=0)
{
printf("%s文件第%d行,出现错误:时间获取失败!\n",__FILE__,__LINE__);
return -1;
}
//获取结果
json=cJSON_GetObjectItem(root,"result");
if(json==NULL)
{
printf("%s文件第%d行,出现错误:获取json对象失败!\n",__FILE__,__LINE__);
return -1;
}
//获取数组大小
int cnt=cJSON_GetArraySize(json);
printf("cnt=%d\n",cnt);
int i;
for(i=0;ivaluestring);
p=cJSON_GetObjectItem(data,"days");
printf("days=%s\n",p->valuestring);
p=cJSON_GetObjectItem(data,"week");
printf("week=%s\n",p->valuestring);
p=cJSON_GetObjectItem(data,"cityno");
printf("cityno=%s\n",p->valuestring);
p=cJSON_GetObjectItem(data,"citynm");
printf("citynm=%s\n",p->valuestring);
p=cJSON_GetObjectItem(data,"cityid");
printf("cityid=%s\n",p->valuestring);
p=cJSON_GetObjectItem(data,"temperature");
printf("temperature=%s\n",p->valuestring);
p=cJSON_GetObjectItem(data,"humidity");
printf("humidity=%s\n",p->valuestring);
p=cJSON_GetObjectItem(data,"weather");
printf("weather=%s\n",p->valuestring);
p=cJSON_GetObjectItem(data,"wind");
printf("wind=%s\n",p->valuestring);
p=cJSON_GetObjectItem(data,"winp");
printf("winp=%s\n",p->valuestring);
p=cJSON_GetObjectItem(data,"winp");
printf("winp=%s\n",p->valuestring);
printf("\n\n");
}
cJSON_Delete(root);
}
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