光学信息处理技术精选(九篇)

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第1篇：光学信息处理技术范文

光学信息科学与技术国际学术会议1997年8月26至30口在莫斯科召开来自22个国家的210多位科学家，分别在大会、分会和专题讨论会上266篇。分会的主题是光学存储和神经网络，光学生物电子学和生物计算，光存储机制和材料，计算机光学和衍射光学元件。随着信息时代的发展，对信息的获取、存储、处理、传输与显示的方法和技术提出了越来越高的要求。

为满足这些要求，在发展现代电子和电子计算机科学与技术的同时，人们对光学信息科学与技术也有极大的兴趣。这是因为，由光束、光波或光子作为信息的载体时，不仅信息容量大、传播速度快，而且并行性高、互连能力强，存在着巨大的潜在优势。在这次会议上，近三分之一的论文是关于光学存储和神经网络的。大会主席、俄罗斯科学院的A.IJ.Mik。!边n院士在大会报告“全息存储、现状与预期应用”中综述了俄罗斯以及国际上在这个领域的研究状况。

在分会报告中也充分反映了这一领域非常活跃。例如，美国加州理工学院的D‘Psaltis教授介绍了他们在一立方厘米大小的光折变品体中存人10()()0幅图像的基础上，所完成的小型化光学全息存储器，引起与会者的极大兴趣。该存储器的存储容量高达1TB(即10(j0GB)，已接近实用化。由于是按页并行存取信息，读写速率比现在的CDR()M高出2一3个数量级。人们认为这将是继综合孔径雷达(光学信息处理)、光纤通信(信息传输)、光盘‘存储)和激光打印机与激光电视(显示)之后，光学信息技术的又一重大突破。义如，英国Heriot一wat:大学的B.Wherrett教授为解决芯片与芯片间通信速度瓶颈而设计的光互连灵巧像素阵列(SmartPixelArrays)。该器件的使用可使芯片间的数据传输速率超过1TBPs(即xTeraBit。perSeeond)。神经网络方面的论文也很多，主要是关于神经网络光电混合硬件系统和神经网络模式识别方面的，这是神经网络得以推广应用的关键。笔者报道了基于液晶神经元阵列和光互连的神经网络系统，受到会议的重视。该文除了和其他论文一样在SPIE论文集上发表外，大会主席Mikealian院士还在会后通过e一mail要求我将该报告写得更详细些，在他所主编的国际学术刊物<()ptiealMemoryandNeuralNetworks》上发表。与光学存储密切相关的领域是光存储机制和材料研究，这个分会上发表的论文也占三分之一左右。

第2篇：光学信息处理技术范文

英文名称：Chinese Journal of Quantum Electronics

主管单位：中国科学院

主办单位：中国光学学会基础光学专业委员会;中国科学院安徽光学精密机械研究所

出版周期：双月刊

出版地址：安徽省合肥市

语

种：中文

开

本：大16开

国际刊号：1007-5461

国内刊号：34-1163/TN

邮发代号：26-89

发行范围：国内外统一发行

创刊时间：1984

期刊收录：

CA 化学文摘(美)(2009)

SA 科学文摘(英)(2009)

CBST 科学技术文献速报(日)(2009)

Pж(AJ) 文摘杂志(俄)(2009)

中国科学引文数据库(CSCD―2008)

核心期刊：

中文核心期刊(2008)

中文核心期刊(2004)

中文核心期刊(2000)

中文核心期刊(1996)

中文核心期刊(1992)

期刊荣誉：

Caj-cd规范获奖期刊

联系方式

期刊简介

《量子电子学报》（双月刊）创刊于1984年，是由中国科学院主管、中国光学学会基础光学专业委员会和中国科学院安徽光学精密机械研究所主办的学术期刊。

主要刊登

量子电子学领域中的最新的重要实验和理论研究成果，优秀的教学研究和专题综述。

第3篇：光学信息处理技术范文

机器视觉系统是综合现代计算机、光学、电子技术的高科技系统。机器视觉技术通过计算机对系统摄取的图像进行处理，分析其中的信息，并做出相应的判断，进而发出对设备的控制指令。机器视觉系统的具体应用需求千差万别，视觉系统本身也可能有多种不同的形式，但都包括以下过程:

图像采集 利用光源照射被观察的物体或环境，通过光学成像系统采集图像，通过相机和图像采集卡将光学图像转换为数字图像，这是机器视觉系统的前端和信息来源。

图像处理和分析 计算机通过图像处理软件对图像进行处理，分析获取其中的有用信息。如PCB板的图像中是否存在线路断路、纺织品的图像中是否存在疵点、文档图像中存在哪些文字等。这是整个机器视觉系统的核心。

判断和控制 图像处理获得的信息最终用于对对象（被测物体、环境）的判断，并形成对应的控制指令，发送给相应的机构。如摄取的零件图像中，计算零件的尺寸是否与标准一致，不一致则发出报警，做出标记或进行剔除。

在整个过程中，被测对象的信息反映为图像信息，进而经过分析，从中得到特征描述信息，最后根据获得的特征进行判断和动作。最典型的机器视觉系统一般包括: 光源、光学成像系统、相机、图像采集卡、图像处理硬件平台、图像和视觉信息处理软件、通信模块（如附图所示）。

总体上，一个成功的机器视觉系统需要重点解决图像采集（包括光源、光学成像、数字图像获取与传输）、图像处理分析几个环节的关键技术。

照明设计

照明是机器视觉系统中极其重要而又容易为人忽视的环节。其设计是机器视觉系统设计的重要步骤，直接关系着系统的成败和性能。因为照明直接作用于系统的原始输入，对输入数据质量的好坏有直接的影响。光源决不仅仅是为了照亮物体，通过有效的光源设计可以令需要检测的特征突出，同时抑制不需要的干扰特征，给后端的图像处理带来极大的便利。而不恰当的照明方案会造成图像亮度不均匀，干扰增加，有效特征与背景难以区分，令图像处理变得极其困难，甚至成为不可能完成的任务。

照明设计主要包括三个方面: 光源、目标和环境的光反射和传送特性、光源的结构。由于被测对象、环境和检测要求千差万别，因而不存在通用的机器视觉照明设备，需要针对每个具体的案例来设计照明的方案，要考虑物体和特征的光学特性、距离、背景，根据检测要求具体选择光的强度、颜色和光谱组成、均匀性、光源的形状、照射方式等。

照明设计是一项非常复杂的工作，不仅需要理论知识和分析能力，也常常需要反复的试验和调整。“光源是基准，打光是艺术”，这句话道出了照明设计在机器视觉系统中的重要地位。由此也催生了一批以生产光源著称的厂商，如CCS、Moritex、东冠科技。国内如凌云公司等系统集成商也开始开发自主的光源产品。

光学成像系统与相机

机器视觉系统中，镜头相当于人的眼睛，其主要作用是将目标的光学图像聚焦在图像传感器（相机）的光敏面阵上。视觉系统处理的所有图像信息均通过镜头得到，镜头的质量直接影响到视觉系统的整体性能。一旦信息在成像系统有严重损失，在后面的环节中试图恢复是非常困难的。合理选择镜头、设计成像光路是视觉系统的关键技术之一。

镜头成像或多或少会存在畸变。较大的畸变会给视觉系统带来很大困扰，在成像设计时应对此有详细的考虑，包括选用畸变小的镜头，有效视场只取畸变较小的中心视场等。镜头另一个特性是其光谱特性，主要受镜头镀膜的干涉特性和材料的吸收特性影响。要求尽量做到镜头最高分辨率的光线应与照明波长、CCD器件接受波长相匹配，并使光学镜头对该波长的光线透过率尽可能提高。在成像系统中选用适当的滤光片可以达到一些特殊的效果。另外，成像光路的设计还需要重视各种杂散光的影响。

相机是一个光电转换器件，它将光学成像系统所形成的光学图像转变成视频/数字电信号。相机通常由核心的光电转换器件、电路、输出/控制接口组成。目前最常用的光电转换器件为CCD，其特点是以电荷为信号，而不像其他器件输出电流或者电压信号。上世纪90年代，一种新的图像传感器开始兴起，这种相机称为CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体）相机。

对相机除了考察其光电转换器件外，还应考虑系统速度、检测的视野范围、系统所要达到的精度等因素。

相机输出的模拟视频信号并不能为计算机直接识别，图像采集卡通过对模拟视频信号的量化处理将模拟视频信号数字化，形成计算机能直接处理的数字图像，并提供与计算机的高速接口。图像采集卡需要实时完成高速、大数据量的图像数据采集，必须与相机协调工作，才能完成特定的任务。除A/D转换外，图像采集卡还具备其他一些功能，包括:

接收来自数字相机的高速数据流，并通过计算机高速总线传输至系统存储器;

对多通道图像接收、处理和重构;

对相机及系统其他模块进行功能控制。

图像和视觉信息处理

上述机器视觉系统的前端环节，包括光源、镜头、相机等，都是为图像和视觉信息处理模块准备素材。这一模块才是机器视觉系统的关键和核心，它通过对图像的处理、分析和识别实现对特定目标和特征的检测。这一模块包括机器视觉处理软件和处理硬件平台两个部分，其中视觉处理软件可以分为图像预处理和特征分析理解两个层次。图像预处理包括图像增强、数据编码、平滑、锐化、分割、去噪、恢复等过程，用于改善图像质量。图像特征分析理解是对目标图像进行检测和各种物理量的计算，以获得对目标图像的客观描述，主要包括图像分割、特征提取（几何形状、边界描述、纹理特性）等。

机器视觉中常用的算法包括: 搜索、边缘（Edge）、Blob分析、卡尺工具（Caliper Tool）、光学字符识别、色彩分析。

目前，机器视觉软件的竞争已经从追求功能转变为算法的准确性和效率的竞争。已有专门提供视觉软件或者开发包的厂商。因为常规的机器视觉软件开发包尽管均能提供上述功能，但其检测效果和运算效率却有很大差别。优秀的机器视觉软件可对图像中目标特征进行快速而准确的检测，对图像的适应性强; 而不好的软件则存在速度慢、结果不准确、鲁棒性差的缺点。

从硬件平台的角度说，计算机在CPU和内存方面的改进给视觉系统提供了很好的支撑，多核CPU配合多线程的软件可以成倍提高速度。伴随DSP、FPGA技术的发展，嵌入式处理模块以其强大的数据处理能力、集成性、模块化和无需复杂操作系统支持等优点而得到越来越多的重视。

总体而言，机器视觉是一个光机电计算机高度综合的系统，其性能并不仅仅由某一个环节决定。每一个环节都很完美，也未必意味着最终性能的满意。系统分析和设计是机器视觉系统开发的难点和基础，也是许多开发商所不擅长的，急需加强。

另外，在现场环境应用中，振动、粉尘、电磁干扰会严重影响系统的工作，这些问题都是设计和开发时应注意的。

第4篇：光学信息处理技术范文

关键词：机电一体化 技术 应用发展

中图分类号：TH-39文献标识码： A 文章编号：

近年来，随着科技的发展，越来越多的高新技术开始应用到工业领域。计算机技术的的发展使微型计算机广泛应用于机械产品和生产过程的控制，使机、电有机地结合，发展成机电一体化技术。本文讨论的就是机电一体化技术的发展和应用方面的问题。

一、机电一体化概述

1）机电一体化技术是从系统工程观点出发，应用机械、电子等有关技术，使机械、电子有机结合，实现系统或产品整体最优的综合性技术。机电一体化

技术，主要包括技术原理和使用机电一体化产品（或系统）得以实现、使用和发展的技术。机电一体化技术是一个技术群（族）的总称。

2）机电一体化系统（产品）由若干具有特定功能的机械和电子要素组成的有机整体，具有满足人的使用要求的最佳功能，机电一体化系统（产品）。主要是指机械系统（或部件）与微电子系统（或部件）相互置换和有机结合，从而赋予新的功能和性能的新一代产品，有良好的人机协作关系。一个机电一体化的系统主要是由机械装置、执行装置、动力源、传感器、计算机这5个要素构成。

3）机电一体化工程（ 机械电子工程）是机械工程与电子工程的综合集成，即给定机电一体化系统（或产品）“目的功能”与“规格”后，机电一体化技术

人员利用机电一体化技术进行设计、制造的整个过程体系。机电一体化工程是系统工程在机电一体化系统（产品）中的具体应用。

机电一体化思想体现了“ 系统设计原理”和“综合集成技巧”。系统工程、控制论和信息论是机电一体化技术的方法论。从某种意义上讲、机电一体化思想相当于“一体化”思想。它带来了诸如光电机一体化、机电液一体化、科工贸一体化、人机一体化等技术及其产品。

二、机电一体化技术的意义

2.1 功能增强

机电一体化产品具有多种复合功能，如加工中心可以将多台普通机床的多道工序在一次装夹中完成，并自动检测工件和刀具精度，显示刀具运动轨迹。

2.2 精度提高

机电一体化技术简化了机构链，使机械磨损、配合间隙及受力变形等引起的误差大大减少。由于采用计算机检测与控制技术补偿和校正因各种干扰造成的动态误差，从而达到纯机械技术手段所无法实现的工作精度。

2.3 结构简化

由于机电一体化技术采用微处理器、大规模集成电路、电力电子器件代替了原来的电器控制柜和传动装置，使机电一体化产品零部件数量减少、体积变小，

结构得到简化。

2.4 可靠性提高

随着集成电路的集成度越来越高，材料性能越趋稳定，机电一体化产品可靠性不断增强，同时由于具备了安全连锁控制、过载及失控保护、断电保护的功能，进一步提高了机电一体化产品的安全可靠性。

2.5 改善操作

由于机电一体化产品采用了计算机技术，从而提升了产品的自动化程度，减少了操作按钮及手柄，改善了设备的操作性能，构建了良好的人机界面。

2.6 提高柔性

由于软件技术的引入，从而实现了机器工作程序的可修改性，能够通过软件的修改来满足工作情况改变的需要。

三、机电一体化基本结构要素

3.1 机械本体部分

机械本体就像人体的身躯骨架，它是系统所有功能元素的机械支持结构，包括机身、框架、机械连接等

3.2 动力部分

动力部分与人体内脏产生能量去维持生命运动一样，为系统提供能量和动力功能，驱动执行机构，使系统按照控制要求正常运行。

3.3 传感部分

传感部分就像人的眼、鼻、耳、口等感觉器官，将系统运行中所需要的本身和外界环境的各种参数及状态进行检测，变成可识别的信号，传输到信息处理单元，经过分析、处理后产生相应的控制信息。其功能一般由专门的传感器和仪器仪表完成。

3.4 驱动部分

驱动部分就像人体的肌、肋、腱接受大脑指挥驱动四肢运动一样，在控制信息作用下，驱动执行机构完成各种动作和功能。

3.5 执行部分

执行部分如同人的四肢由大脑支配完成各项工作任务一样，根据控制信息和指令，完成各种动作和功能。执行机构是运动部件，一般采用机械、电磁、电液等机构

3.6 控制及信息处理部分

控制及信息处理部分犹如人的大脑指挥和控制全身运动并能记忆、思考和判断问题一样，将来自各传感器的检测信息集中、存储、分析、加工并根据信息处理的结果，按照一定的程序和节奏发出应的指令控制整个系统有目的的运行。

四、机电一体化技术的应用

在人们的日常生活当中，自动机械、信息处理设备、办公室设备、车辆电子设备、医疗器械、光学装置、智能家电、楼宇安全系统等机电一体化系统都离不开执行元件为其提供动力。而执行元件和电子控制装置之间是无法直接连接的，因此需要一个驱动部件。该驱动部件在电子控制装置的控制下，接收指令，进行能量转换，从而得到目标输出。对于精密传动来说，需要在执行元件输出终端进

行传动测量，如测量其位置、速度、加速度，同时将所测得的数据反馈给电子控制装置，让其进行比较，进行误差修正控制，最终实现精密传动。

当有多个执行元件，其输出动作规律各不相同时，一方面要根据各执行元件工作情况来考虑其控制的形式，另一方面需要确定它们之间是否存在输出的联系。如果它们之间没有联系，可以让它们单独来工作，也可以通过构建PC机上位控制来统一管理。若工作联动内容经常变化，就应该构建一个可以直接识别联动输出的软件，将联动输出写入软件当中，让其直接转化为控制程序，这样就能灵活地应对动作输出的需求。

上述机电一体化技术的应用，仅论述了如何将传感技术、信息处理技术和驱动技术等技术简单的融合，各部件都是以模块形式搭建的，而模块间的信号传输

及所涉及到的接口技术和信息处理技术是其中的重点。所以，在机电一体化技术应用中，以全局最优的观念去设计机电一体化产品，并且解决好每个功能模块信息处理和传输的问题，是能够迅速地利用好机电一体化技术的方法。

五、机电一体化的发展趋势

（1）机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。因此，机电一体化的主要发展方向如下。

光机电一体化。一般的机电一体化系统是由传感系统、能源系统、信息处理系统、机械结构等部件组成的，因此，引进光学技术，能有效地改进机电一体化系统的传感系统性能、能源（动力）系统和信息处理系统性能，光机电一体化是机电产品发展的重要趋势。

（2）全系统化—智能化。今后的机电一体化产品“全息”特征越来越明显，智能化水平越来越高。模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策

等能力，以求得到更高的控制目标。这主要受益于模糊技术、信息技术（尤其是软件及芯片技术）的发展。机器人与数控机床的智能化就是其重要应用。

（3）技术产品—网络化。20世纪90年代，计算机技术等的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育

等都带来了巨大的变革。机电一体化新产品一旦研制出来，只要其功能独到，质量可靠，很快就会畅销全球。

（4）微型机电化—微型化。泛指几何尺寸不超过1立方厘米的机电一体化产品，正向微米、纳米级发展。目前，利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术，在实验室中已制造出亚微米级的机械元件，当将这一成果用于实际产品时，就没有必要区分机械部分和控制器了。届时机械和电子完全可以“融合”，机体、执行机构、传感器、CPU等可集成在一起，体积很小，并组成一种自律元件。这种微型机械学是机电一体化的重要发展方向。

结语：

随着科学技术的发展，尤其是计算机技术的发展，人们的生活方式发生了巨大的变化，传统的生产方式也发生了重大的变革。计算机技术的发展，尤其是计算机技术在工业和机械领域的应用，催生了机电一体化技术的形成，可以说机电一体化技术室社会生产力发展到一定阶段的必然结果。本文详细而深入的介绍了机电一体化技术的特点和内容，并对机电一体化技术未来的发展方向提出了自己的意见和看法。

参考文献：

第5篇：光学信息处理技术范文

关键词：机电一体化；机械工程；应用分

引言：人类生活水平的不断提高，得益于科学技术的发展与应用。尤其是在机械工程领域，传统的机械电气化主要以人力操控为主，不仅消耗了大量的人力与资源、还存在着一定的危险与安全隐患。机电一体化的出现，利用现代化技术实现了机械工程领域的自动化生产，是机械工程领域技术上的革新，生产力方面的突破，为机械企业今后的发展提供了必要的技术支持。

一、何谓机电一体化

科学技术的不断进步与发展，机电一体化系统也在不断的探索与发展中，融入了许多先进的技术，吸收了许多宝贵的经验，逐渐发展成为自身特点鲜明的科学性体系。如今，我国的机电一体化系统在不断的发展过程中，在信息化与自动化等方面均取得了重大的突破，实现了机械工业的自动化控制，并延续了自身的特点。为了确保机电一体化的快速发展，必须要明确机电一体化急需解决的问题：

1.机械本体技术

机械本体技术的核心在于减轻机械本体的质量，从而达到改善机械本体性能，提高机械本体精度的目的。因此，机械系统性能的优化与整体的提高都要建立在机械本体轻质化的基础上。为了实现机械本体轻质化的目的，可以使用非金属复合材料来代替钢铁材料作为机械本体的主体，从而减少机械本体的重量与能量的消耗率，提高机械本体的快速响应能力与工作效率。

2.信息处理技术

机电一体化与微电子技术的不断进步、信息技术的不断发展与普及有着十分密切的关系。为了促进机电一体化的进一步发展，必须提高信息处理设备的稳定性与可靠性。

3.传感技术

在解决传感技术的问题方面，应从传感器的基本功能入手，提高传感器的抗干扰能力，加强传感技术方面的科学研究力度，以提高传感器的性能，增强传感器的精准度与灵密度为目标，使我国在传感技术方面取得质的突破。

4.软件技术

作为机电一体化中的重要组成部分，软件在机电一体化发展的过程中，起到了至关重要的作用。因此，在软件方面，必须要使其与机械设备中的硬件设施保持一致。由于软件开发所消耗的资金巨大，为了降低软件研发的成本，应当在软件研发的过程中，推荐软件的标准化进程，以最小的代价获取软件技术方面的突破。

二、现代化技术在机电一体化系统中的运用

1.自律分配化系统的运用

机电一体化发展过程中，自律分配化系统是其未来发展中的必然趋势。所谓自律分配化系统，就是机电一体化系统发展到一定阶段的必然产物，该系统在处理突发事件的过程中，可以兼具柔性以及自律性。也正式由于该系统强大的自律性，才能保证该系统在运行的过程中，子系统始终保持独立运行，且相互之间不受任何影响。如此一来，一旦系统中的某一子系统出现了故障而无法急需运行，其他子系统依旧可以照常工作，不会导致整个系统的瘫痪，避免了大型安全事故发生的可能。

2.全息技术的运用

在未来的发展过程中，机电一体化追求对机电系统进行全方位的掌控，从多个角度去呈现处机电一体化后系统的运行情况，这种全方位的展示就叫做全息。全息系统化在机电一体化未来的发展过程中，作用会越来越明显，而自动化与智能化并存也是其未来发展的一大趋势。

3.光学技术的运用

所谓的光机电一体化，就是将光学技术与机械电子技术相结合，相较于传统的机电一体化技术来说，光机电一体化技术充分利用光学技术中的优势，提高机械设备自身的性能，使机电一体化系统更为完善。从目前的使用情况来看，光学技术可以在传感技术、信息处理技术等方面给予光电一体化系统提供一定的技术支持。

4.仿生物系统的运用

传统的机电一体化系统在信息处理方面始终处于“静态”处理的方式，在结构上往往会存在不稳定的情况。随着机电一体化系统的不断发展，系统需要处理的信息也越来越多，信息处理系统所需要承受的压力便越来越大。仿生物系统化的应用，使系统信息的处理方式从“静态”变为了“动态”，减小了信息处理时所承受的负荷。

三、机电一体化在机械工程中的应用

经济的发展不仅提高了现代人的生活水平，还改变了现代人的审美观念，由此一来，对工程施工的要求也不断的提高，现代工程施工规模的扩大化与难度的不断升级，对工程机械设备的性能与质量提出了更高的要求，如果可以实现机械工程设备的自动化运行，不仅减少了机械工程施工中人力资源的消耗，还提高了施工的质量与精准度，使施工企业的施工质量与经济效益都得到了显著的提高。由此看来，为了适应时代的发展，现代工程机械必须要在施工质量、精度、效率以及收益等几个方面取得突破，确保设备性能的稳定与可靠。为了分析机电一体化在机械工程中的应用，我们从以下几个方面对其展开了分析：

1.监督控制作用

在机电一体化系统中，电子监控系统是其重要的组成部分之一，电子监控系统不仅要对机械设备的运行进行全方位的监督与控制，还要在电子监控系统下加设报警装置。一旦机械设备在工作的过程中发生故障或事故，电子监控系统可以在第一时间警报提示，并迅速、准确的判断出故障发生的位置，并将相关信息送达故障维修的相关部门，使其快速制定故障的排除方案，尽可能以最快的速度解决系统中存在的故障及安全隐患。

2.提高机械工程的生产效率

机电一体化系统在机械工程中使用以后，有效的改善了传统机械设备能源消耗较高的问题，机电一体化系统中的电控系统，可以使机械设备对其所耗能源进行充分利用。在使用机械设备进行生产的过程中，充分利用电子控制技术，对机械设备的能源供给量的大小进行自由调节，在提高能源利用率的同时，减少了机械设备对能源的消耗。

3提高机械工程作业精度

在机电一体化系统的理念下，将电子控制系统引入工程机械设备当中，不仅可以提高工程机械设备的精准度，还可以实现工程机械设备的自动化工作。在传统的工作中，工程机械设备的称量工作通常都由人工完成，在精准度方面，自然不如电子自动化称量准确。因此，机电一体化系统在机械工程中的应用，有效的提高的工程机械称量的精准度。例如：混凝土的制作过程中，传统的人工称量方式无法做到精确配比，使混凝土的质量受到了一定的影响。采用电子称量系统进行自动化电子称量以后，混凝土配比的精准度有了明显的提高，成品混凝土的质量也得到了有效的提升。

四、总结

综上所述，机电一体化系统的出现，对于我国机械工程来说，是一次质的飞跃，大大提高了我国机械设备的生产质量与效率，减少了机械工程工作中存在的误差，提高了机械设备的生产水平。随着机电一体化在工程机械方面的广泛应用，机电一体化已经成为我国机械领域未来发展的主要趋势，由此，机电一体化也会获得更大的发展空间。

参考文献：

[1] 田丰.机电一体化技术在机械工程上的应用及发展趋势[J].工程技术:引文版.2016(04):00247-00247

第6篇：光学信息处理技术范文

关键词：光电子技术；理论教学；实验教学

Study on the teaching method in the optoelectronic technology course of electronic information engineering major

Luo Binbin, Zhao Mingfu, She Li, Zhou Dengyi, Cao Yang, Quan Xiaoli

Chongqing university of technology, Chongqing, 400054, China

Abstract: The importance of the optoelectronic technology course in electronic information engineering major is elaborated in this paper, and then according to author’s teaching experience of many years, the content, method and means of theoretical and experimental teaching of optoelectronic technology course in electronic information engineering major are discussed in details.

Key words: optoelectronic technology; theoretical teaching; experimental teaching

电子信息工程专业是一个包含电子科学技术、信息与通信工程、计算机科学与技术设计、研究、应用与开发，电子设备和信息系统的工程专业。当代信息技术的高速发展离不开电子信息科学技术，但是当今很多高端的信息技术成果融合了微电子学、光电子学、计算机工程及通信工程等多门学科的交叉知识。而且，目前很多具有良好基础的电子信息工程专业的学生在他们的硕士和博士阶段，通常会选择光电子技术的相关研究方向，而具备了良好电子学知识的学生更容易将电子学中的概念移植到光频段中，如果在本科阶段也修习了光电子技术这门基础课程，那么在他们的深造阶段将会更容易进入光电子相关领域的课题研究。因此，电子信息工程专业的学生除了需要掌握本专业的课程知识以外，也应该熟悉现代信息技术的其他相关知识，如光电子技术。然而根据笔者的调研，虽然目前很多重点大学及二本院校的电子信息工程专业都意识到光电子技术的重要性，但很少开设光电子技术这门课程。本文从光电子技术的研究内容、应用及发展等方面说明其在电子信息工程专业教育中的重要性，并研讨电子信息工程专业中的光电子课程的理论和实验教学方法。

1 光电子技术简介

早在19世纪，人们就已经用麦克斯韦(Maxwell)的经典电磁理论对光的本质进行了研究，认为光是波动的电磁场，关于光的吸收和辐射，1917年爱因斯坦(Einstein)建立了系统的光电子学理论，使人们认识了光的波粒二相性。但是直到20世纪60年代之前，光学和电子学仍然是两门独立的学科。1960年世界上第一台激光器研制成功，这标志着光学的发展进入了一个新阶段。随后在对激光器和激光应用的广泛研究中，电子学发挥了重要的作用，光学和电子学的研究有了广泛的交叉领域，形成了激光物理、非线性光学、波导光学等新学科。20世纪70年代以来, 由于半导体激光器和光纤技术的重要突破，推动了以光纤传感、光纤传输、光盘信息存储与显示、光计算以及光信息处理等技术的蓬勃发展，从深度和广度上促进了光学和电子学及其他相应学科(数学、物理、材料等)之间的相互渗透，形成了一个边缘的研究领域。光电子学一经出现就引起了人们的广泛关注，反过来又进一步促进了光电子学及光电子技术的发展。光电子技术包括光的产生、传输、调制、放大、频率转换和检测以及光信息存储和处理等。

因此，可以这么说，现代信息技术的支撑学科是微电子学和光学，光电子学则是由电子学和光学交叉形成的新兴学科，对信息技术的发展起着至关重要的作用。光电子技术是光频段的电子技术，是电子技术与光学技术相结合的产物，光电子技术是光电信息产业的支柱与基础，涉及光电子学、光学、电子学、计算机技术等前沿学科理论，是多学科相互渗透、相互交叉而形成的高新技术学科，其技术广泛应用于光电探测、光通信、光存储、光显示、光处理等高新技术光电信息产业。同时，随着生物医学、生命科学等新兴学科的发展，其中的信息获取手段对光电子技术的依赖程度越来越高，加快了这些学科之间的交叉融合，从而诞生了很多边缘学科，比如生物光子学、光医学等。

综上所述，可见光电子技术在现代信息产业技术中的重要地位，因此，光电子技术这门课程不仅是光学工程专业的基础必修课程，也应该作为电子信息工程专业的专业选修课程来开设。

2 光电子技术课程教学研究

2.1 光电子技术课程的理论教学

第7篇：光学信息处理技术范文

关键词：机电自动化 机电自动化系统 应用与发展

机电自动化是一门综合的技术，也是现代化的重要标志，更是生产必须的关键环节，科学技术的发展极大地推动了不同学科的相互渗透，也引发了工程领域的技术革命。因为计算机和电子技术的迅速发展以及向各个行业的渗透形成了现在的机电自动化，这使得在工业控制、成本核算、生产方式和管理体系等方面都发生了巨大的变化，使得各个行业都迈入了自动化的发展阶段。

一、机电自动化系统的概述

20世纪60年代以来，在传统的机械技术基础上，随着电子技术、计算机技术，特别是微电子技术和信息技术的迅猛发展而发展起来，以微型计算机为代表的微电子技术、信息技术迅速发展，向机械工业领域迅猛渗透，机械电子技术深度结合的现代工业的基础上，综合应用机械技术、微电子技术、信息技术、自动控制技术、传感测试技术、电力电子技术、接口技术及软件编程技术等群体技术，在系统程序和微电子电路的有序信息流控制下，形成智能、高质量、高精度、高可靠性、低能耗等诸方面实现多种技术功能复合的最佳功能价值系统工程技术。

二、机电自动化系统的组成

机电自动化系统主要有机械系统、动力系统、传感与检测系统、信息处理及控制系统、执行机构等五部分组成。

1.机械系统。机电自动化产品的机械系统包括机身、框架、机械传动和联接等机械部分。这部分是实现产品功能的基础，因此对机械结构提出了更高的要求，需在结构、材料、工艺加工及几何尺寸等方面满足机电自动化产品高效、多功能、可靠、节能和小型轻量等要求。

2.动力系统。动力系统为机电自动化产品提供能量和动力功能，去驱动执行机构工作以完成预定的主功能。动力系统包括电、液、气等动力源。机电自动化产品以电能利用为主，包括电源、电动机及驱动电路等。

3.传感与检测系统。传感器的作用是将机电自动化产品在运行过程中所需要的自身和外界的各种参数转换成可以测定的量，同时利用检测系统的功能对这些物理量进行测定，为机电自动化产品提供运行控制所需的各种信息。传感与检测系统的功能一般由测量仪器或仪表来实现，对其要求是体积小、便于安装与联接、检测精度高、抗干扰等。

4.信息处理及控制系统。根据机电自动化产品的功能和性能要求，信息处理及控制系统接收传感与检测系统反馈的信息，并对其进行相应的处理、运算和决策，以对产品的运行施以按照要求的控制，实现控制功能。机电自动化产品中，信息处理及控制系统主要是由的软件和硬件以及相应的接口所组成。

5.执行机构。执行机构在控制信息的作用下完成要求的动作，实现产品的主功能。机电自动化产品的执行机构一般是运动部件，常采用机械、电液、气动等机构。执行机构因机电自动化产品的种类和作业对象不同而有较大的差异。执行机构是实现产品目的功能的直接执行者，其性能好坏决定着整个产品的性能，因而是机电自动化产品中最重要的组成部分。机电自动化产品的五个组成部分在工作时相互协调，共同完成所规定的目的功能。在结构上，各组成部分通过各种接口及其相应的软件有机地结合在一起，构成一个内部匹配合理、外部效能最佳的完整产品。

三、机电自动化技术的主要应用领域

机电自动化技术和产品的应用范围非常广泛，涉及到生产过程的所有领域，因此，机电自动化产品的种类很多，而且在不断增加。按照机电自动化产品的功能，可以将其分为下述几类。

1.数控类，主要产品包括数控机床、机器人、发动机控制系统以及全自动洗衣机等。这类产品的特点是执行机构为机械装置。

2.设备类，主要产品包括电火花加工机床、线切割机、超声波加工机以及激光测量仪等。这类产品的特点是执行机构为电子装置。

3.机电结合类，主要产品包括自动探伤机、形状自动识别装置、CT扫描诊断机以及自动售货机等。这类产品的特点是执行机构为电子装置和机械装置的有机结合。

4.电液伺服类，主要产品为机电液一体化的伺服装置， 如电子伺服万能试验机。这类产品的特点是执行机构为液压驱动的机械装置，控制机构是接受电信号的液压伺服阀。

5.信息控制类，主要产品包括传真机、磁盘存储器、磁带录像机、录音机、复印机等。这类产品的主要特点是执行机构的动作由所接收的信息类信号来控制。除此之外，机电自动化产品还可根据机电技术的结合程度分为功能附加型、功能替代型和机电融合型三类。

机电自动化产品的功能是通过其内部各组成部分功能的协调和综合来共同实现的。从其结构来看，机电自动化产品具有自动化、智能化和多功能的特性，而实现这种多功能一般需要机电自动化产品具备五种内部功能，即主功能、动力功能、检测功能、控制功能和执行功能，而实现这些功能的各个组成部分及其技术就构成了机电自动化产品的总体或系统。

四、机电自动化技术的发展趋势

机电自动化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。纵观国内外机电自动化的发展现状和高新技术的发展动向，机电自动化将朝着以下几个方向发展：

1.模块化，机电自动化产品和技术可分为机械、电子和软件三大部分。模块化技术是这三者的共同技术。模块化技术可以减少产品的开发和生产成本，提高不同产品间的零部件通用化程度，提高产品的可扩展性等。融合机械、电子和软件三大部分的机电自动化模块代表了未来产品的发展方向，具有高度自主性、良好的协调性和自组织性的特点。总之，模块化设计与制造是机电自动化系统的基本方法和发展趋势。

2.数字化，控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础，数字化的机电自动化产品具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。

3.光机电自动化是机电产品发展的重要趋势，因为机电自动化系统是由机械系统、能源系统、传感系统和信息处理系统等部件构成的，因此，在机电自动化技术中引进光学技术，充分利用光学技术的先天优点，有效地改进机电自动化系统的能源系统、传感系统和信息处理系统。

4.网络化，20世纪90年代，计算机技术等的突出成就就是网络技术。机电自动化新产品一旦研制出来，只要其功能独到，质量可靠，很快就会畅销全球。因此，机电自动化产品无疑将朝着网络化方向发展。

5.微型化，机电自动化向微型机器和微观领域发展的趋势。微电子机械系统向微米、纳米级发展。微机电自动化产品体积小、耗能少、运动灵活，在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。

6.绿色化，机电自动化产品的绿色化主要是指，使用时不污染环境，报废后能回收利用。绿色产品在其设计制造、使用和销毁的生命过程中，符合特定的环境保护和人类健康要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率极高。设计绿色的机电自动化产品，具有远大的发展前途。

7.系统化，其表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态，进行任意裁剪和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现特征之二是通信功能的大大加强，特别是“人格化”发展引人注目，即未来的机电自动化更加注重产品与人的关系。一是如何赋予机电自动化产品人的智能、情感、人性显得越来越重要，特别是对家用机器人，其高层境界就是人机一体化。另一层含义是模仿生物机理，研制各种机电自动化产品。

第8篇：光学信息处理技术范文

20世纪70年代以来,由于半导体激光器和光纤技术的重要突破，推动了以光纤传感、光纤传输、光盘信息存储与显示、光计算以及光信息处理等技术的蓬勃发展，从深度和广度上促进了光学和电子学及其他相应学科(数学、物理、材料等)之间的相互渗透，形成了一个边缘的研究领域。光电子学一经出现就引起了人们的广泛关注，反过来又进一步促进了光电子学及光电子技术的发展。光电子技术包括光的产生、传输、调制、放大、频率转换和检测以及光信息存储和处理等。因此，可以这么说，现代信息技术的支撑学科是微电子学和光学，光电子学则是由电子学和光学交叉形成的新兴学科，对信息技术的发展起着至关重要的作用。光电子技术是光频段的电子技术，是电子技术与光学技术相结合的产物，光电子技术是光电信息产业的支柱与基础，涉及光电子学、光学、电子学、计算机技术等前沿学科理论，是多学科相互渗透、相互交叉而形成的高新技术学科，其技术广泛应用于光电探测、光通信、光存储、光显示、光处理等高新技术光电信息产业。同时，随着生物医学、生命科学等新兴学科的发展，其中的信息获取手段对光电子技术的依赖程度越来越高，加快了这些学科之间的交叉融合，从而诞生了很多边缘学科，比如生物光子学、光医学等。综上所述，可见光电子技术在现代信息产业技术中的重要地位，因此，光电子技术这门课程不仅是光学工程专业的基础必修课程，也应该作为电子信息工程专业的专业选修课程来开设。

电子信息工程专业的光电子技术课程的基础理论知识包括：光度学基本知识、光辐射传播、光束调制与解调、光辐射探测技术等。其中，光度学基本知识是最基础的内容，包括：电磁波波谱、辐射度学、光度学、热辐射基本定律、激光原理、典型激光器等。光辐射传播包括：光辐射的电磁理论、光波在大气中的传播规律与特性、光波在电光晶体中的传播规律与特性、光波在声光晶体中的传播规律与特性、光波在磁光晶体中的传播规律与特性、光波在光纤波导中的传播规律与特性、光波在水中的传播特性、光波在非线性介质中的传播等。光度学基本知识和光辐射传播这两个基础内容可以说是光电子技术课程基础中的基础，而对于电子信息工程专业的学生来说，这些知识点比较抽象，为了便于该专业学生对光电知识的接受和激发他们的兴趣，因此，在课堂上有必要多花时间重点讲解这部分的知识点，同时在制作PPT教案时尽可能使用图片或动画描述一些原理性的知识。

比如：在讲解激光是如何产生的时候，可制作动画描述自发辐射、受激吸收、受激辐射的原理；在讲解激光器的结构和工作原理时，可制作多色图片对激光在各种光学谐振腔中的受激放大过程进行描述；在介绍各种典型的激光器时，最好收集到它们的实物照片进行讲解；在讲解光波在各种光学晶体中的传播特性与规律时，最好能制作三维立体的图片描述光学晶体的各向异性的特性，相应的公式表达尽量简洁化，然后结合动画描述光波在其中传播时所发生的变化。光束的调制、扫描和解调技术的理论教学内容包括：光束调制的基本原理、电光调制技术、声光调制技术、磁光调制技术、直接调制技术、光束机械扫描技术、光束电光扫描技术、光束声光扫描技术、空间光调制器等。这些知识点的理论基础都是“光辐射在光学晶体中的传播规律和特性”。其中光束调制的基本原理移植了微电子学中微波调制中的很多概念，电子信息工程专业的学生易于理解，但是光束调制和扫描的实现技术中，除了需要使用各种光学晶体以外，还需要使用半波片、全波片、起偏器、检偏器共同组成一个系统完成光束的调制和扫描。这些光学器件对于没有光学工程基础的电子信息工程专业的学生来说比较陌生，因此，在讲解过程中应该通过动画或图片等手段形象地描绘线偏振光、椭圆偏振光、圆偏振光等基本光学概念，并借用相关的光学参考资料对这些光学器件的功能和原理进行简单介绍。

只有这样，才有利于电子信息工程专业的学生深刻理解光束的调制、扫描、解调等技术。光辐射探测技术的理论教学内容主要包括：光电探测的物理效应、光电探测器的性能参数、光电探测器的噪声、光电导探测器—光敏电阻、PN结光伏探测器的工作模式、硅光探测器、光电二极管、光热探测器、直接光电探测系统、光频外差探测的基本原理等。由于电子信息工程专业的学生已经具备了较好的半导体器件理论基础知识，而光电子器件本身也属于半导体器件，因此学生只要掌握了爱因斯坦的光电效应原理，就很容易理解各种光电子器件的工作原理、性能特点及应用领域。该部分所介绍的各种光电半导体器件很可能会在学生将来从事信息产业技术的相关工作中用到，也可能会在将来某些学生跨到光电信息或光学工程相关专业进一步深造时从事相关科研课题研究时用到，比如：PN结光伏探测器、光敏电阻、光电二极管、光电三极管等，都会经常用到。因此，建议在理论教学过程中，除了结合图片等多媒体教学手段介绍相关光电子器件的工作原理外，最好能够给学生展示光电子器件的实物，以便给学生一些感官认识。电子信息工程专业光电子技术课程的系统方面的知识点包括：光电成像系统、光电显示系统等。

其中，光电成像系统的基本器件是电荷耦合摄像器件(CCD)，CMOS摄像器件和电荷注入器件(CID)。目前，CCD摄像器件的应用最为成熟和广泛，主要包括线阵CCD和面阵CCD等，其原理基础仍然是光电半导体器件和两相或三相电极电路的结合。因此，教学中应结合脉冲数字电路知识重点讲解CCD的原理和特点。光电成像系统的内容包括：系统基本结构、基本参数、红外成像系统、红外成像中的信号处理及综合特性等。其中红外成像系统涉及很多应用光学方面的知识，这对没有应用光学基础知识的电子信息工程专业的学生来说比较陌生，而且属于光学工程专业学生的研究方向之一，因此，这部分内容简单介绍即可。而红外成像中的信号处理都涉及电子电路方面的知识，属于电子信息工程专业的范畴，这部分内容可以重点讲解。光电显示系统包括阴极射线管原理、液晶显示原理、等离子体显示原理、电致发光显示原理及多色激光显示原理等，其中前三类显示技术的应用已很广泛和成熟，可以重点讲解，而后两类显示技术比较前沿，可以简单介绍，以便让电子信息工程专业的学生了解当今光电显示技术的发展趋势。电子信息工程专业光电子技术课程应用方面的内容包括：光纤通信、激光雷达、激光制导、红外遥感、红外跟踪制导、光纤传感技术等。这些应用技术可以分别举一个相应的实际应用系统进行介绍，让学生体会到光电子技术的重要性和广泛性，激发他们对这门技术的兴趣。#p#分页标题#e#

对于电子信息工程本科专业而言，毕竟培养的学生不属于光学工程或光电子技术领域的人才，而且电子信息工程专业已有很多属于本专业的实验课程及课程设计，笔者认为光电子技术课程的实验教学应根据该专业学生的理论基础和将来他们最可能需要的工程能力而设置。在该课程中，各种光电子器件和原理、功能及应用最易于电子信息工程专业的学生理解，而且也是电子信息工程师应该具备的基本知识，因此，笔者建议开设一些光电子器件的相关实验课。由于光电子技术课程的总学时设置为48学时，所以建议理论教学为40学时，8学时为实验教学(共4个实验)。

第9篇：光学信息处理技术范文

【关键词】光电科技 通信 能源 光电跟踪测量 系统

由光的作用产生的电叫光电，是以光电子学为基础，综合利用光学、精密机械、电子学和计算机技术解决各种工程应用课题的技术学科。其信息载体正在由电磁波段扩展到光波段，从而使光电科学与光机电一体化技术的运用扩展至光信息获取、传输、处理、记录、存储、显示和传感等的光电信息产业方向。

目前，关于光电领域的技术应用主要集中在精密检测与光学成像方面。以光子计算机为理想代表的光波应用是光电最吸引人的地方，但是要达到这一目标，还需时日。

一、光电涉及的范围

光电行业在近展的涉及面也逐渐扩大，其中，在光通讯、激光、光电显示、光学、太阳能光伏、电子工程、物流网等领域发展的比较明显，并逐渐向更广的空间渗透。

二、光电效应

光照射到某些物质上，引起物质的电性质发生变化，这类光致电变的现象被人们统称为光电效应。一般来说，金属表面在光辐照作用下发射电子的效应，发射出来的电子叫做光电子。光波长小于某一临界值时方能发射电子，即极限波长，对应的光的频率叫做极限频率。临界值取决于金属材料，而发射电子的能量取决于光的波长，与光强度无关。事实是，只要光的频率高于金属的极限频率，光的亮度无论强弱，光子的产生都几乎都是瞬时的，不超过十的负九次方秒。因此，光是由与波长有关的严格规定的能量单位（即光子或光量子）所组成。光电效应由德国物理学家赫兹于1887年发现，对发展量子理论起了根本性作用，在光的照射下，使物体中的电子脱出的现象叫做光电效应（Photoelectric effect）。

光电效应分为光电子发射、光电导效应和光生伏打效应。前一种现象发生在物体表面，又称外光电效应。后两种现象发生在物体内部，称为内光电效应。

光电效应里，电子的射出方向不是完全定向的，只是大部分都垂直于金属表面射出，与光照方向无关，光是电磁波，但是光是高频震荡的正交电磁场，振幅很小，不会对电子射出方向产生影响。

三、光电跟踪测量

光电科技是结合光学、电子与电机的尖端科技，近十年来技术突破发展迅速，随着产品不断的推陈出新，其应用层面扩展至通讯、信息、生化、医疗、能源、民生等工业，光电产业已成为众所瞩目的明星产业，未来随着光电在通讯、网络、多媒体等扮演核心技术角色，可以预见21世纪将是光电的世纪。

光电测量系统是采用光学原理采集飞行目标信息，经处理得到所需的弹道参数与目标特性参数，并获取飞行实况图像资料的专用测量系统，是导弹测控系统的重要组成部分。

光电跟踪测量系统主要包括两大部分：跟踪系统和光电测量系统。但是由于对系统的作用和功能要求不同，不同种类的光电跟踪测量系统，其组成不同，即使是同一种类的光电跟踪测量系统，由于用途不同，要完成的测量任务的差别，其组成也会有所差异。

四、光电跟踪系统的发展

光电跟踪测量系统，在导弹和航天器的试验中，已成为有多种功能和高精度的跟踪测量手段，国外的导弹航天靶场很重视靶场光电跟踪测量系统的建设和发展，其设备的型号品种多、数量多、测量精度高、更新换代快，使用的光波波段有紫外、可见光、红外；测量平台除了陆基光电跟踪测量设备外，还有舰载的、机载的、星载的；作用距离有近程几百米、几千米的，远程几百千米到上千千米，还有几万千米光电深空监视系统等。

据20世纪70年代初统计，美国太平洋导弹靶场的光电跟踪测量设备有近100台（其中电影经纬仪23台、电影望远镜3台、机动光学跟踪架11台、高速摄影机及其他类型光电跟踪测量设备60多台）。大西洋导弹靶场的光电跟踪测量设备也不少，仅次于太平洋导弹靶场。白沙导弹靶场是世界上光电跟踪测量设备配置最好的靶场之一，光电跟踪站达110多个。

在跟踪运动目标能力方面，国外靶场光电跟踪测量系统的提法上与国内有所不同，一般只有跟踪角逮度、角加速度和跟踪精度；而不区分工作角速度、工作角加速度与最大角速度、最大角加速度。

我国早期的靶场光测仪器是KT-50电影经纬仪（苏联造），以及20世纪50年代末我国自行研制生产的第一台光电经纬仪，电影经纬仪，目前它们在靶场光测仪器中已被淘汰。最近几年来，根据导弹航天飞行试验的需求，我国研制了多种系列的光电跟踪测量设备，并对早期研制的光电跟踪测量设备进行了更新改造和完善提高，可基本满足飞行试验任务的需要。我国自行研制的靶场光电跟踪测量设备，其总体性能和主要技术指标与国外同类产品相当，并具有一定的特色。但在精密跟踪、自适应技术应用、激光雷达、远距离目标探测、目标物理特性测量技术及其自动化程度等方面还有一定的差距。今后需要加强这方面的预先研究和试验，加速新技术和新测量体制在光电跟踪测量设备中的应用，研制更好、更先进的靶场光电跟踪测量设备。

综上所述，今后光电跟踪测量系统应向自动化、智能化、数字化、高测量精度、高可靠性、远距离实时测量方向发展。

参考文献：

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