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多路并行探测提高光子计数关联成像质量研究
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作者 林俊秀 胡晨昱 +2 位作者 王鹏威 薄遵望 龚文林 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期133-140,共8页
构建了一种基于多路并行探测提高光子计数关联成像质量的方案,分析了其成像性能,并通过数值模拟验证了其有效性。探讨了探测路数、回波信号平均光子数和辐照散斑场的稀疏度对成像质量的影响。数值模拟结果表明,该方案下的关联成像质量... 构建了一种基于多路并行探测提高光子计数关联成像质量的方案,分析了其成像性能,并通过数值模拟验证了其有效性。探讨了探测路数、回波信号平均光子数和辐照散斑场的稀疏度对成像质量的影响。数值模拟结果表明,该方案下的关联成像质量与探测路数成正相关,随着回波信号平均光子数和辐照散斑场稀疏度的增加,成像质量先提升后降低。 展开更多
关键词 成像系统 关联成像 光子计数 泊松分布 单光子探测
光子计数激光测深系统 预览
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作者 张河辉 丁宇星 黄庚华 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第1期100-104,共5页
设计了一套基于光子计数探测体制的激光雷达水深探测系统,该系统工作波长为532 nm,单脉冲激光能量为0.5μJ,脉冲宽度为400 ps,激光重频为10 kHz,单光子探测器死时间为22 ns,时间间隔分辨率为50 ps。首先介绍了光子计数探测体制激光雷达... 设计了一套基于光子计数探测体制的激光雷达水深探测系统,该系统工作波长为532 nm,单脉冲激光能量为0.5μJ,脉冲宽度为400 ps,激光重频为10 kHz,单光子探测器死时间为22 ns,时间间隔分辨率为50 ps。首先介绍了光子计数探测体制激光雷达用于水深探测的基本原理及其相对于传统机载激光测深雷达的优越性;然后分析了水底回波信号产生的平均光电子数与系统单脉冲激光能量的关系,从而理论求取出该系统的极限测深能力为3.7 m左右。最后进行了外场实地试验,对所获激光雷达点云数据进行滤波和解算,成功测得了透明盘深度为1.2 m的浑浊水体深度为2 m以内的水下信息。 展开更多
关键词 激光雷达 激光测深 光子计数 单光子
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远程激光测距技术及其进展 预览 被引量:1
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作者 胡伟伟 李永亮 +3 位作者 顾小琨 张翼鹏 张英明 刘泓鑫 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期273-281,共9页
随着激光器和探测技术的不断进步,远程激光测距技术也得到了迅速的发展。如今远程激光测距仪已经在军事、航天、工业等领域发挥着不可替换的作用。本文介绍了目前国内外远程激光测距的现状及其研究进展,描述和分析了远程激光测距所涉及... 随着激光器和探测技术的不断进步,远程激光测距技术也得到了迅速的发展。如今远程激光测距仪已经在军事、航天、工业等领域发挥着不可替换的作用。本文介绍了目前国内外远程激光测距的现状及其研究进展,描述和分析了远程激光测距所涉及的关键技术及影响因素,对各类测距仪进行了分析和对比,并对未来远程激光测距仪的发展方向进行了总结与展望。 展开更多
关键词 远程激光测距 光子计数 脉冲测距 人眼安全
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星载激光雷达森林探测进展及趋势 预览
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作者 庞勇 李增元 +1 位作者 陈博伟 梁晓军 《上海航天》 CSCD 2019年第3期20-27,共8页
森林是陆地上组成结构最复杂的生态系统,星载激光雷达兼具高垂直分辨率的优势和大范围数据获取的特点,在大区域尺度的森林参数定量反演方面具有独特的优势。从全波形激光雷达、光子计数激光雷达、成像激光雷达的技术特点、数据处理和森... 森林是陆地上组成结构最复杂的生态系统,星载激光雷达兼具高垂直分辨率的优势和大范围数据获取的特点,在大区域尺度的森林参数定量反演方面具有独特的优势。从全波形激光雷达、光子计数激光雷达、成像激光雷达的技术特点、数据处理和森林参数提取等方面,总结了国内外森林探测激光雷达卫星载荷的发展、参数设置及应用潜力,以服务我国星载激光雷达森林探测系统的建设和发展。结合激光雷达辐射传输模型,探讨适合森林探测的激光雷达传感器参数方案,并以ICESat卫星的地球科学测高系统(GLAS)和先进地形激光测高系统(ATLAS)数据为例,探讨星载激光雷达的森林参数反演方法,最后总结梳理了现有星载载荷的优劣并给出后续载荷发展的建议。 展开更多
关键词 星载激光雷达 森林探测 全波形 光子计数 成像
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一种基于光子计数激光雷达的去噪方法 预览
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作者 方剑 佘忱 刘金鹏 《舰船电子对抗》 2019年第4期10-15,共6页
光子计数激光雷达具有灵敏度高、时间分辨率好、功耗低的优点。在低信噪比的情况下,直接计算被测目标的距离会引入较大误差。分析了信号光子和噪声光子在时间相关性上的差异,提出了一种去噪方法。实验结果表明,该方法能够减小测距误差,... 光子计数激光雷达具有灵敏度高、时间分辨率好、功耗低的优点。在低信噪比的情况下,直接计算被测目标的距离会引入较大误差。分析了信号光子和噪声光子在时间相关性上的差异,提出了一种去噪方法。实验结果表明,该方法能够减小测距误差,改善成像质量。 展开更多
关键词 光子计数 时间相关性 测距误差 成像质量
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碲锌镉光子计数探测器的制备及性能的研究 预览
6
作者 郑伟 吴召平 《集成电路应用》 2019年第3期27-29,共3页
研究移动加热器法THM生长的碲锌镉室温半导体用于光子计数探测器的可行性。它要求探测器具有较低的漏电流、较高的光子计数率。在探测器的研制过程中,发现晶体退火能在原有探测器特性的基础上能进一步提高碲锌镉探测器的性能,使探测器... 研究移动加热器法THM生长的碲锌镉室温半导体用于光子计数探测器的可行性。它要求探测器具有较低的漏电流、较高的光子计数率。在探测器的研制过程中,发现晶体退火能在原有探测器特性的基础上能进一步提高碲锌镉探测器的性能,使探测器达到漏电流能小于0.1nA,光子计数率达到1.5Mc/s,可应用于光子计数及能谱CT等应用场合。 展开更多
关键词 光子计数 探测器 碲锌镉 化合物半导体
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基于光子计数的ACO-OFDM紫外无线光通信技术研究 预览
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作者 沈岱灵 周小林 魏陈佳 《微型电脑应用》 2019年第2期5-8,共4页
近年来,紫外光通信系统由于其是非视距通信的优势而受到广泛关注。由于大气对紫外光强烈的散射作用,紫外通信的距离和误码率受到影响。大气的散射作用将导致多径效应,从而产生码间干扰和导致显著的衰减。为此,研究了一种具有光子计数接... 近年来,紫外光通信系统由于其是非视距通信的优势而受到广泛关注。由于大气对紫外光强烈的散射作用,紫外通信的距离和误码率受到影响。大气的散射作用将导致多径效应,从而产生码间干扰和导致显著的衰减。为此,研究了一种具有光子计数接收机的ACO-OFDM系统。OFDM技术用于克服多径导致的码间干扰(ISI),光子计数用于检测经过强烈衰减后接收端的微弱光信号。最后,使用Monte-Carlo仿真系统在不同信道条件下的性能。根据仿真结果,发射光功率为2mW时,在500m处的误码率可达到10-4以下。因此,光子计数ACO-OFDM紫外光系统具有低发射功率情况下良好的无线传输数据性能。 展开更多
关键词 紫外光通信 ACO-OFDM 光子计数
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轻小型全天时远程光子计数激光雷达系统技术 预览
8
作者 王海伟 丁宇星 +2 位作者 黄庚华 侯佳 舒嵘 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第1期121-127,共7页
对提升激光雷达作用距离的方法进行了分析,针对2 km以上的远程探测应用,提出了一种轻小型能够全天时工作的光子计数激光三维成像雷达解决方案,可用于轻小型飞行器制导,无人机、直升机、船舶导航与避障,铁路轨道障碍物探查等有远程探测... 对提升激光雷达作用距离的方法进行了分析,针对2 km以上的远程探测应用,提出了一种轻小型能够全天时工作的光子计数激光三维成像雷达解决方案,可用于轻小型飞行器制导,无人机、直升机、船舶导航与避障,铁路轨道障碍物探查等有远程探测需求的应用场合。该系统采取光子计数高探测灵敏度方案,光学应用收发共光路设计,收发望远镜巧妙采用了共轭光学设计,二维扫描机构放置于望远镜的后方,不但扩大了望远镜口径,提升了作用距离,同时也缩减了扫描镜尺寸,有利于扫描速度的提高,激光收发采取窄发散角和瞬时视场共视场扫描设计,再结合超窄带滤波器的应用,使得系统能够实现强烈背景噪声条件下的工作。最后讨论了高重频微脉冲激光器、发射杂散光干扰、偏振激光雷达适应性以及光子计数背景滤波去噪处理技术等技术难点。 展开更多
关键词 远程激光雷达 全天时 光子计数 收发共口径
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基于激光二极管的光子计数激光测距技术 预览
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作者 丁宇星 刘鸿彬 黄庚华 《科学技术与工程》 北大核心 2018年第25期178-181,共4页
为实现轻小型光子计数测距仪,利用905 nm激光二极管(laser diode,LD)以及硅基单光子探测器(single photon avalanche diode,SPAD)搭建了试验系统,通过外场测距试验研究了905 nm激光二极管用于光子计数测距的测距性能。结果表明:905 nm... 为实现轻小型光子计数测距仪,利用905 nm激光二极管(laser diode,LD)以及硅基单光子探测器(single photon avalanche diode,SPAD)搭建了试验系统,通过外场测距试验研究了905 nm激光二极管用于光子计数测距的测距性能。结果表明:905 nm激光二极管由于其具有体积小、功率高的特点,同时硅基单光子探测器在905 nm波段具有较高的响应率。基于以上两点,通过激光二极管以及小口径的接收望远镜能够实现远距离的光子计数激光测距。可见,激光二极管适合作为轻小型光子计数激光测距仪的光源,降低了系统的体积,有利于提高测距系统的集成度。 展开更多
关键词 激光测距 光子计数 激光二极管 单光子探测器
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激光雷达探测信号数据融合算法 预览
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作者 冯长中 吴松华 刘秉义 《光子学报》 CSCD 北大核心 2018年第6期93-101,共9页
提出基于二次多项式拟合的数据融合算法用于激光雷达信号探测.充分考虑模拟探测和光子计数的非线性关系,选择有效增大数据融合区间;分析云对区间内的模拟探测和光子计数数据质量的影响并进行质量控制,获得稳定的融合系数;同时利用模拟... 提出基于二次多项式拟合的数据融合算法用于激光雷达信号探测.充分考虑模拟探测和光子计数的非线性关系,选择有效增大数据融合区间;分析云对区间内的模拟探测和光子计数数据质量的影响并进行质量控制,获得稳定的融合系数;同时利用模拟探测和光子计数的非线性关系校正脉冲堆积引入光子计数信号的非线性误差.以直接探测多普勒激光雷达为例,开展与探空气球的同步对比实验.结果显示:本文算法较之现有商用算法,风速相关系数从0.8提高到0.85,均方根误差从3.37 m/s降低至2.41 m/s,偏差从0.60 m/s降低至0.06 m/s,证明改进后的融合算法能够有效提高直接探测多普勒激光雷达风场探测的精度,可更好地应用于大气探测激光雷达的远场和近场信号的融合处理. 展开更多
关键词 激光雷达 光电探测 光子计数 模拟探测 融合系数
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Photon-counting chirped amplitude modulation lidar system using superconducting nanowire single-photon detector at 1550-nm wavelength
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《中国物理B:英文版》 SCIE EI CAS CSCD 2018年第1期593-597,共5页
基于InGaAs探测器的日光条件光子计数实验
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作者 丁宇星 李永富 +2 位作者 刘鸿彬 黄庚华 王建宇 《中国激光》 CSCD 北大核心 2018年第11期153-157,共5页
介绍了基于InGaAs单光子探测器的日光条件测距实验,通过压缩激光接收视场、使用超窄带滤光片、结合超快主动淬灭电路等降低InGaAs单光子探测器死时间的方法,成功地进行了基于InGaAs单光子探测器的日光条件光子计数测距实验。分析实验数... 介绍了基于InGaAs单光子探测器的日光条件测距实验,通过压缩激光接收视场、使用超窄带滤光片、结合超快主动淬灭电路等降低InGaAs单光子探测器死时间的方法,成功地进行了基于InGaAs单光子探测器的日光条件光子计数测距实验。分析实验数据,分别获取基于InGaAs探测器和Si基探测器的系统探测灵敏度、系统测距精度等参数,并进行比较。实验结果表明:经过高速主动淬灭电路优化后的InGaAs探测器,其死时间与Si基探测器的死时间相当;在背景光噪声一定的情况下,使用InGaAs探测器可以提高系统的探测灵敏度,从而增加系统的最大测程;得益于InGaAs探测器的低抖动时间,在提高系统最大测程的同时,系统的测距精度不受影响。 展开更多
关键词 测量 激光测距 INGAAS探测器 光子计数 日照条件
光子计数无线光通信系统信噪比分析 预览
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作者 印蕾 《通信技术》 2018年第10期2292-2296,共5页
为了拓展无线光通信距离,提高接收端探测器灵敏度,研究利用盖革模式雪崩光电二极管(GM—APD)阵列检测光信号。基于弱光光子到达的泊松分布与计数过程的二项分布,推导出适用于光子计数通信系统的信噪比(SNR)公式,同时研究单个门... 为了拓展无线光通信距离,提高接收端探测器灵敏度,研究利用盖革模式雪崩光电二极管(GM—APD)阵列检测光信号。基于弱光光子到达的泊松分布与计数过程的二项分布,推导出适用于光子计数通信系统的信噪比(SNR)公式,同时研究单个门内平均信号光子数、信号周期内开门次数、阵列中GM-APD个数对信噪比的影响。理论研究和数值仿真结果表明,提高信号周期内开门次数能有效提高系统信噪比;信号光功率较弱时(小于2个/门),增加信号光功率能明显改善系统信噪比;当GM-APD暗计数较大时(大于8×10-4个/门),阵列中GM—APD个数超过15个将会导致信噪比的恶化。 展开更多
关键词 盖革雪崩光电二极管 光子计数 无线光通信 信噪比
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A hydroxyl radical detection system using gas expansion and fast gating laser-induced fluorescence techniques
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作者 Hao Chen Renzhi Hu +7 位作者 Pinhua Xie Xingbiao Xing Liuyi Ling Zhiyan Li Fengyang Wang Yihui Wang Jianguo Liu Wenqing Liu 《环境科学学报:英文版》 SCIE EI CAS CSCD 2018年第3期190-200,共11页
关键词 荧光技术 光系统 煤气 氢氧根 激光 分子 光电倍增管 测量仪器
OSL剂量片剂量与荧光计数关系测量和分析
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作者 王建超 周剑良 +3 位作者 陈凌 吴建华 刘阳 周树立 《中国辐射卫生》 2018年第1期62-64,共3页
目的基于OSL原理,测量和分析在激发光下剂量片中沉积的剂量与激发出来的荧光光子数目的关系,为以后相关科研提供一个可靠的依据。方法使用一个1.48 GBq(40 mCi)-(90)Sr/(90)Yβ源对α-Al2O3:C剂量片进行不同时间的辐照,再用设计... 目的基于OSL原理,测量和分析在激发光下剂量片中沉积的剂量与激发出来的荧光光子数目的关系,为以后相关科研提供一个可靠的依据。方法使用一个1.48 GBq(40 mCi)-(90)Sr/(90)Yβ源对α-Al2O3:C剂量片进行不同时间的辐照,再用设计好的激发光装置将沉积在α-Al2O3:C剂量片的信号进行光激发,通过光电倍增管对荧光光子进行收集,最后通过单光子计数器输出计数。结果通过上面的实验方法得到了剂量片上沉积剂量与荧光光子数的关系,通过线性拟合后可以得到线性关系。结论从结果上可以看出剂量片上的本底剂量与其产生的荧光光子数存在线性关系,同时沉积剂量与荧光光子数也呈线性关系。 展开更多
关键词 OSL α-Al2O3:C剂量片 荧光光子 光子计数
Detection performance improvement of photon counting chirped amplitude modulation lidar with response probability correction
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作者 孙怿飞 张子静 +2 位作者 赵丽媛 孙伟民 赵远 《中国物理B:英文版》 SCIE EI CAS CSCD 2018年第9期322-326,共5页
关键词 激光雷达 振幅调整 反应概率 光子数 表演 啁啾 信号混合 雪崩光电二极管
基于小波树和哈达玛矩阵的自适应快速三维压缩成像方法 预览
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作者 蒋小勇 江宇祺 戴慧东 《应用光学》 CSCD 北大核心 2018年第5期674-682,共9页
针对光子计数系统实现三维成像速度缓慢的问题,提出一种基于小波树和哈达玛矩阵的自适应快速三维压缩成像方法。利用哈达玛矩阵调制投影图案提高采样效率,被调制的短脉冲结构光照射场景,单像素光子计数探测器采集回波。通过分析低分辨... 针对光子计数系统实现三维成像速度缓慢的问题,提出一种基于小波树和哈达玛矩阵的自适应快速三维压缩成像方法。利用哈达玛矩阵调制投影图案提高采样效率,被调制的短脉冲结构光照射场景,单像素光子计数探测器采集回波。通过分析低分辨率图像的小波树选择采样区域,使用哈达玛矩阵调制所选采样区域得到的投影图案,可采集图像细节,多阶段采样后利用哈达玛反变换恢复出高分辨率图像。实验结果表明,采集并恢复出一幅512×512像素的三维图像的时间最快可达到41s。 展开更多
关键词 三维成像 光子计数 小波树 哈达玛矩阵
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基于贝叶斯自适应估计的光子计数集成成像 预览
18
作者 戚佳佳 顾国华 +2 位作者 陈远金 何伟基 陈钱 《光学精密工程》 CSCD 北大核心 2018年第3期565-571,共7页
针对光子数极少环境下三维目标的重构问题,基于光子计数集成成像系统提出了一种贝叶斯自适应估计方法,来提高三维目标深度切片的重构质量。首先,通过光子计数集成成像系统获得一系列光子计数元素图像。接着,从光子计数过程的泊松分... 针对光子数极少环境下三维目标的重构问题,基于光子计数集成成像系统提出了一种贝叶斯自适应估计方法,来提高三维目标深度切片的重构质量。首先,通过光子计数集成成像系统获得一系列光子计数元素图像。接着,从光子计数过程的泊松分布出发,利用集成成像系统中对于同一个目标像素的多次采样特性,引入了局部自适应均值因子,从而建立起元素图像像素光子数估计的单参数后验概率模型。最后,通过后验概率模型的均值计算获得更新后的光子计数元素图像,并基于光束可逆原理重构出深度切片图像。实验结果表明:采用该方法在场景的两个深度处重构的切片图像相比传统贝叶斯重构图像的峰值信噪比提高了7.4 dB和8.5 dB,极大地提升了微弱光三维目标的重构质量。 展开更多
关键词 光子计数 深度切片 贝叶斯估计 自适应均值 集成成像
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The intensity detection of single-photon detectors based on photon counting probability density statistics
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作者 张子静 吴龙 +1 位作者 宋杰 赵远 《中国物理B:英文版》 SCIE EI CAS CSCD 2017年第10期249-254,共6页
Single-photon detectors possess the ultra-high sensitivity, but they cannot directly respond to signal intensity. Conventional methods adopt sampling gates with fixed width and count the triggered number of sampling g... Single-photon detectors possess the ultra-high sensitivity, but they cannot directly respond to signal intensity. Conventional methods adopt sampling gates with fixed width and count the triggered number of sampling gates, which is capable of obtaining photon counting probability to estimate the echo signal intensity. In this paper, we not only count the number of triggered sampling gates, but also record the triggered time position of photon counting pulses. The photon counting probability density distribution is obtained through the statistics of a series of the triggered time positions. Then Minimum Variance Unbiased Estimation(MVUE) method is used to estimate the echo signal intensity. Compared with conventional methods, this method can improve the estimation accuracy of echo signal intensity due to the acquisition of more detected information. Finally, a proof-of-principle laboratory system is established. The estimation accuracy of echo signal intensity is discussed and a high accuracy intensity image is acquired under low-light level environments. 展开更多
关键词 单光子探测器 概率密度分布 光子计数 强度检测 统计 最小方差无偏估计 信号强度 传统方法
方向自适应的光子计数激光雷达滤波方法 预览 被引量:1
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作者 谢锋 杨贵 +1 位作者 舒嵘 李铭 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期107-113,共7页
提出一种自适应滤波方向的光子计数激光雷达点云滤波方法,定义了一种可调节主滤波方向的滤波核,通过遍历得到最佳滤波方向的密度值并剔除远离地物的噪声点,根据密度值与邻域内其它点的密度值差值剔除接近地物的噪声点。通过实验数据... 提出一种自适应滤波方向的光子计数激光雷达点云滤波方法,定义了一种可调节主滤波方向的滤波核,通过遍历得到最佳滤波方向的密度值并剔除远离地物的噪声点,根据密度值与邻域内其它点的密度值差值剔除接近地物的噪声点。通过实验数据对算法进行了验证,结果表明算法能有效剔除与地面非常接近的噪声点,适用于低密度地物点云的滤波处理,其中植被滤波精度91.86%,地面点滤波精度97.89%。 展开更多
关键词 光子计数 滤波 激光雷达 点云 滤波核
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