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JP2698404B2 - Luminance signal processing device - Google Patents

Luminance signal processing device

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Publication number
JP2698404B2
JP2698404B2 JP63295638A JP29563888A JP2698404B2 JP 2698404 B2 JP2698404 B2 JP 2698404B2 JP 63295638 A JP63295638 A JP 63295638A JP 29563888 A JP29563888 A JP 29563888A JP 2698404 B2 JP2698404 B2 JP 2698404B2
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luminance
signal
output
color
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卓 佐々木
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  • Color Television Image Signal Generators (AREA)
  • Processing Of Color Television Signals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は色分離フイルタを装着したカラービデオカメ
ラやカラースチルビデオカメラ等の撮像装置の為の輝度
信号処理装置に関するものである。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a luminance signal processing device for an imaging device such as a color video camera or a color still video camera equipped with a color separation filter.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

単板式カラー固体撮像素子においては、各画素には夫
々ある特定の色フイルタが装着されており、これらを通
して得られる色信号に対して適当な信号処理を施すこと
で最終的に輝度信号Yと、2種類の色差信号R−Y,B−
Yを得ている。
In the single-panel color solid-state imaging device, a specific color filter is mounted on each pixel, and a luminance signal Y and a luminance signal Y are finally obtained by performing appropriate signal processing on a color signal obtained through these pixels. Two types of color difference signals R-Y, B-
Y has been obtained.

特に一般に補色フイルタを用いた場合の色信号処理
は、まず水平方向に隣り合っていて、かつ異なる補色フ
イルタを装着されている画素からの出力を減算した結果
である信号から演算処理が行われるのが普通である。
In general, color signal processing in the case of using a complementary color filter generally involves performing arithmetic processing on a signal that is a result of subtracting outputs from pixels that are horizontally adjacent to each other and that have a different complementary color filter. Is common.

例えば、第3図に示す色フイルタを装置したセンサの
場合、そのセンサから出力されるMg,Gr,Cy,Yeの各色信
号は自動利得調整(AGC)回路によって、白色に対して
等しい応答を示す様にゲインを調整され、A/D変換器に
よりA/D変換される。その後輝度信号として信号を取り
出すためには、γ変換部でγ変換を行い、Knee変換部で
Knee変換を行い、最後にローパスフイルタによって帯域
制限することにより輝度信号を得る。
For example, in the case of a sensor equipped with a color filter shown in FIG. 3, the respective color signals of Mg, Gr, Cy, and Ye output from the sensor show equal responses to white by an automatic gain control (AGC) circuit. The gain is adjusted as described above, and A / D conversion is performed by the A / D converter. Then, in order to extract a signal as a luminance signal, γ conversion is performed by the γ conversion unit, and
Knee transform is performed, and finally a luminance signal is obtained by band-limiting with a low-pass filter.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

しかし、例えば第3図の色フイルタ配列をインタレー
ス走査した場合、水平方向のローパスフイルタリングに
より奇数列では のようにMgとGrと輝度信号を平均化した輝度信号、偶数
列では の様にCyとYeの輝度信号を平均化した輝度信号といった
2種類の輝度信号が得られるが、各色フイルタと分光特
性の相違により、 の2種類の輝度信号が常に等しくなるとは限らない。そ
のため前記2種類の輝度信号をそのまま用いて画像を再
現すると1ライン毎に の輝度信号が再現されるので垂直方向に1水平ライン毎
に明るいラインと暗いラインとが生じ、いわゆる輝度段
差が生じるという問題点があった。この問題を解決する
ために垂直方向にローパスフイルタをかけて垂直方向の
輝度信号を平均化する方法があるが、この方法だけでは
輝度段差と問題は解消されるが、高周波成分の多い部分
で画像がぼやけてしまうといった問題が生じた。そこ
で、本発明は元の画像情報を損わずに前記輝度段差の問
題を解消する輝度信号処理装置を提供することを目的と
するものである。
However, for example, when interlaced scanning is performed on the color filter array shown in FIG. A luminance signal obtained by averaging Mg, Gr, and a luminance signal as shown in Thus, two types of luminance signals, such as a luminance signal obtained by averaging the luminance signals of Cy and Ye, are obtained. However, due to the difference in spectral characteristics between each color filter, The two types of luminance signals are not always equal. Therefore, if an image is reproduced using the two types of luminance signals as they are, every line Therefore, there is a problem that a bright line and a dark line are generated for each horizontal line in the vertical direction, and a so-called luminance step occurs. To solve this problem, there is a method of averaging the luminance signal in the vertical direction by applying a low-pass filter in the vertical direction.However, this method alone solves the luminance step and the problem. There was a problem that the image was blurred. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a luminance signal processing device that solves the problem of the luminance step without losing the original image information.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

このような目的を達成する為に本発明の輝度信号処理
装置は、色分離フイルタが装着された撮像手段と、該撮
像手段から得られる信号の垂直方向の高域成分を検出す
る手段と、該検出手段により検出された前記高域成分が
所定レベルより少ない場合に、前記撮像手段から得られ
る輝度信号の垂直方向の高域成分を低下させることによ
り撮像手段から得られる水平ライン信号間の輝度段差を
減少させる周波数特性切換手段と、を有する。
In order to achieve such an object, a luminance signal processing apparatus according to the present invention includes: an image pickup unit provided with a color separation filter; a unit for detecting a high-frequency component in a vertical direction of a signal obtained from the image pickup unit; When the high frequency component detected by the detection means is less than a predetermined level, the luminance step between the horizontal line signals obtained from the imaging means is reduced by reducing the high frequency component in the vertical direction of the luminance signal obtained from the imaging means. Frequency switching means for reducing the frequency characteristic.

〔作用〕[Action]

従って輝度段差の比較的目立つ低周波成分の多い部分
では平均化した輝度信号を出力し、輝度段差の目立たな
い高周波成分の多い部分では元の輝度信号をそのまま出
力することにより元の画像情報を損わず、同時に輝度段
差も解消することができる。
Therefore, an averaged luminance signal is output in a portion where a low-frequency component is relatively conspicuous, and an original luminance signal is output as it is in a portion where a high-frequency component is not conspicuous. In addition, the luminance step can be eliminated at the same time.

〔実施例〕〔Example〕

以下本発明を実施例を用いて説明する。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples.

〈第1実施例〉 第1図は、本発明を例えば第3図の様な色フイルタを
装着したCCDをインタレース走査する場合の実施例を示
す。
<First Embodiment> FIG. 1 shows an embodiment of the present invention in the case of interlaced scanning of a CCD equipped with, for example, a color filter as shown in FIG.

CCDセンサ101には例えば第3図の様な4種類のカラー
フイルタが装着されている。センサ101からインタレー
ス走査で一画素毎に読み出された画像信号は、まず自動
利得調整器102により、各々の信号が白色に対して等し
い応答を示す様にゲイン調整され、次にA/D変換器103で
読み出しクロツクに同期したタイミングでA/D変換され
る。後で行う色処理のために、このA/D変換器103は、リ
ニアな特性が良く、量子化誤差の点から考えて8bit以上
で行うのが望ましい。
The CCD sensor 101 is equipped with, for example, four types of color filters as shown in FIG. The image signal read out for each pixel by interlaced scanning from the sensor 101 is first gain-adjusted by an automatic gain adjuster 102 so that each signal shows an equal response to white, and then A / D The A / D conversion is performed by the converter 103 at a timing synchronized with the read clock. For color processing to be performed later, the A / D converter 103 has good linear characteristics, and it is desirable to perform the processing with 8 bits or more from the viewpoint of quantization error.

第1図での色信号処理は、1つの例であるが、まずA/
D変換器103の出力信号を補間フイルタ110に入力し、例
えばデイレイラインを用いて各々の色信号Mg,Gr,Cy,Ye
の同時化を行っている。次に同時化された色信号Mg,Gr,
Cy,YeはRGB変換部111に入力され、RGB信号に変換した
後、ホワイトバランス部112に入力し、ホワイトバラン
スのとれたRGB信号を得る。更に、ホワイトバランス部1
11により出力されたRGB信号はγ変換部113に入力され、
テーブル変換によりγ変換された後、色差マトリクス部
114に入力され、マトリクス演算されて色差信号R−Y,B
−Yを得る。最後に各色差信号はD/A変換器115,116によ
りD/A変換されて出力される。
The color signal processing in FIG. 1 is one example.
The output signal of the D converter 103 is input to the interpolation filter 110, and each of the color signals Mg, Gr, Cy, Ye is
Are being synchronized. Next, the synchronized color signals Mg, Gr,
Cy and Ye are input to the RGB conversion unit 111, converted into RGB signals, and then input to the white balance unit 112 to obtain white-balanced RGB signals. Furthermore, white balance section 1
The RGB signal output by 11 is input to the γ conversion unit 113,
After γ conversion by table conversion, color difference matrix section
114, and is subjected to a matrix operation to obtain color difference signals R-Y, B
-Y is obtained. Finally, each color difference signal is D / A converted by D / A converters 115 and 116 and output.

一方、A/D変換器103の出力は輝度信号処理を行うため
にまずγ変換部104に入力される。γ変換部104において
γ変換された輝度信号はKnee変換部105に入力されKnee
変換される。このγ変換部104とKnee変換部105はその変
換順序が前後しても良い。γ変換及びKnee変換された輝
度信号はローパスフイルタ106で水平方向の輝度信号の
平均化を行った後輝度段差補正部107に入力される。こ
の輝度段差補正部107は、例えば第2図に示す様に構成
されており、この出力は元の画像情報を損なわずしかも
各ライン毎に発生する輝度段差を解消した輝度信号とな
る。また、第2図の例では垂直方向のアパーチヤ補正も
同時に行うようにした点にも特徴を有する。次に第2図
に示す輝度段差補正部について説明する。
On the other hand, the output of the A / D converter 103 is first input to the γ conversion unit 104 for performing the luminance signal processing. The luminance signal subjected to γ conversion in the γ conversion section 104 is input to the Knee conversion section 105 and
Is converted. The conversion order of the γ conversion unit 104 and the Knee conversion unit 105 may be changed. The luminance signal subjected to the γ conversion and the Knee conversion is averaged by a low-pass filter 106 for the luminance signal in the horizontal direction. The luminance step correction unit 107 is configured, for example, as shown in FIG. 2, and this output is a luminance signal which does not impair the original image information and eliminates the luminance step generated for each line. Further, the example of FIG. 2 is characterized in that the aperture correction in the vertical direction is performed at the same time. Next, a description will be given of the luminance step correction unit shown in FIG.

センサ101からの出力はインタレース走査されている
ものとすると、A/D変換器103の出力は例えば第3図の色
フイルタを使った場合、1H毎に(Mg/Gr)のラインと(C
y/Ye)のラインの出力に切り換わる。従って、ローパス
フイルタ106で水平方向に輝度信号の平均化を行った場
合、1H毎に の輝度信号を持つラインと の輝度信号を持つラインが出力されるので、これら2種
類の輝度信号が輝度段差補正部107の入力信号となる。
第2図に示す輝度段差補正部は1Hデイレイ201,202と係
数倍器203,204,205及び加算器211で形成される垂直方向
のローパスフイルタ部と1Hデイレイ201,202と係数倍器2
06,207,208及び加算器212で形成されるハイパスフイル
タ部とハイパスフイタリングによって得られるV−APC
(垂直アパーチヤ)によって元の輝度信号とローパスフ
イルタにより垂直方向に平均化された輝度信号とを切り
換えるスイツチ214の3ブロツクによりおおよそ構成さ
れている。例えば係数倍器203,205の係数は1/4、204の
係数は1/2に設定すると、加算器211の出力には の輝度信号とその前後の の輝度信号とを平均した の輝度信号と、 の輝度信号とその前後の の輝度信号とを平均した の輝度信号とが1H毎に交互に出力される。このように垂
直方向のローパスフイルタリングによりY1Y2となり垂
直方向の輝度信号は平均化される事になる。また、係数
器206,208の係数を−1/2、207の係数は1に設定すると
加算器212の出力には の輝度信号とその前後の の輝度信号を平均して得た のV−APC信号と の輝度信号とその前後の の輝度信号を平均して得た のV−APC信号とが1H毎に交互に出力され。
Assuming that the output from the sensor 101 is interlaced, the output of the A / D converter 103 is, for example, when the color filter shown in FIG. 3 is used, the (Mg / Gr) line and the (C
(y / Ye). Therefore, when the luminance signal is averaged in the horizontal direction by the low-pass filter 106, every 1H Line with a luminance signal of These two types of luminance signals are input signals to the luminance level difference correction unit 107.
The luminance step correction unit shown in FIG. 2 includes a vertical low-pass filter unit formed by 1H delays 201 and 202, coefficient multipliers 203, 204 and 205, and an adder 211, a 1H delay 201 and 202, and a coefficient multiplier 2
06, 207, 208 and a V-APC obtained by high-pass filtering and a high-pass filter formed by the adder 212.
This is roughly constituted by three blocks of a switch 214 for switching between an original luminance signal by a (vertical aperture) and a luminance signal averaged in the vertical direction by a low-pass filter. For example, if the coefficients of the coefficient multipliers 203 and 205 are set to 1/4 and the coefficient of 204 is set to 1/2, the output of the adder 211 Luminance signal and its surrounding And the luminance signal of And the luminance signal of Luminance signal and its surrounding And the luminance signal of Are alternately output every 1H. In this manner, Y 1 Y 2 is obtained by the low-pass filtering in the vertical direction, and the luminance signals in the vertical direction are averaged. When the coefficients of the coefficient units 206 and 208 are set to -1/2 and the coefficient of 207 is set to 1, the output of the adder 212 is Luminance signal and its surrounding Averaged the luminance signal of V-APC signal and Luminance signal and its surrounding Averaged the luminance signal of V-APC signal is output alternately every 1H.

スイツチ214には垂直方向のローパスフイルタリング
により得た輝度信号Y1と元の輝度信号に垂直方向の輪郭
強調を行った輝度信号Y3が入力され、低周波成分が多く
輝度段差が目立つ部分ではローパスフイルタリングされ
た加算器211の出力Y1が選択され、高周波成分が多く輝
度段差が目立ちにくい部分では垂直方向の輪郭強調を行
った加算器213の出力Y3が選択される様にハイパスフイ
ルタリングにより得た加算器212の出力、すなわちV−A
PC信号によってスイツチが制御される。高周波成分の量
の判別は、例えば比較器210を用いて所定の基準電圧Vre
fとV−APC信号との比較を行えば容易にできる。
Switch 214 is the luminance signal Y 3 subjected to vertical edge enhancement in the luminance signal Y 1 and the original luminance signal obtained by the vertical low-pass filtering is input to, a portion where the low-frequency component is large and luminance step noticeable the selected output Y 1 of the low-pass filtering adders 211, high-pass filter as an output Y 3 of the adder 213 high-frequency components in the hard portion noticeable many luminance step of performing edge enhancement in the vertical direction are selected The output of the adder 212 obtained by the ring, that is, VA
The switch is controlled by the PC signal. The determination of the amount of the high-frequency component is performed, for example, by using a predetermined reference voltage Vre using the comparator 210.
This can be easily done by comparing f with the V-APC signal.

前記垂直方向の輪郭強調を行うには、加算器212より
出力されるV−APC信号を例えば係数倍器209を通して加
算器213で元の輝度信号に加えてやれば良い。輪郭強調
を行った輝度信号を用いると再生画像を精鋭感のある画
像にすることができる。垂直方向の輪郭強調の程度は係
数倍器209の係数を任意に変えてV−APC信号を制御する
ことで容易に設定できる。
To perform the vertical edge enhancement, the V-APC signal output from the adder 212 may be added to the original luminance signal by the adder 213 through, for example, the coefficient multiplier 209. The use of the edge-enhanced luminance signal enables the reproduced image to be a sharp image. The degree of vertical edge enhancement can be easily set by controlling the V-APC signal by arbitrarily changing the coefficient of the coefficient multiplier 209.

以上の如く輝度段差補正部107で輝度段差補正及び垂
直方向の輪郭強調を行った輝度信号は108で水平方向の
輪郭強調が行われ、最後にD/A変換器109でD/A変換され
出力される。
As described above, the luminance signal subjected to the luminance step correction and the vertical contour enhancement by the luminance step correction unit 107 is subjected to horizontal contour enhancement at 108, and is finally D / A converted and output by the D / A converter 109. Is done.

〈第2実施例〉 第4図に示す様な構成で輝度信号を生成しても、本発
明は有効であるので、この場合の実施例について説明す
る。
<Second Embodiment> The present invention is effective even if a luminance signal is generated with a configuration as shown in FIG. 4, so an embodiment in this case will be described.

第4図で示す例は、垂直方向のローパスフイルタの出
力輝度信号と、元の輝度信号又は元の輝度信号を垂直方
向に輪郭強調を行った輝度信号とを任意の比率で加算し
て出力するものである。例えば、垂直方向のローパスフ
イルタの出力である加算器211の出力をYLPF、元の輝度
信号または輪郭強調を行った輝度信号をYapcとし、係数
倍器401〜404の係数をそれぞれK1,K2,1−K1,1−K2,K1
K2と設定することで適当なスイツチングによりスイツチ
214の出力にY1=K1YLPF+(1−K1)YapcまたはY2=K2Y
LPF+(1−K2)Yapcの輝度信号が得られる。第1実施
例と同様にスイツチ214は比較器210の出力であるV−AP
C信号により制御されるので低周波成分の多い画像信号
の場合はYLPFを、高周波成分の多い画像信号の場合は元
の輝度信号又は垂直方向に輪郭強調を行った輝度信号す
なはち、Yapcを多く含む様に係数設定された加算器405,
406の出力が各々選択される。尚、係数器の個数は第4
図の例の様に加算器211,213に対して各2個ずつである
必要はなく、必要に応じて各加算器に対して数を増やし
ても減らしても良い。
In the example shown in FIG. 4, the output luminance signal of the vertical low-pass filter and the original luminance signal or a luminance signal obtained by performing contour enhancement in the vertical direction on the original luminance signal are added at an arbitrary ratio and output. Things. For example, the output of the adder 211, which is the output of the low-pass filter in the vertical direction, is Y LPF , the original luminance signal or the luminance signal subjected to contour enhancement is Y apc , and the coefficients of the coefficient doublers 401 to 404 are K 1 , K 2 , 1−K 1 , 1−K 2 , K 1 >
Switch by a suitable switching-by setting the K 2
Y 1 in the output of 214 = K 1 Y LPF + ( 1-K 1) Y apc or Y 2 = K 2 Y
A luminance signal of LPF + (1−K 2 ) Y apc is obtained. As in the first embodiment, the switch 214 is a V-AP which is the output of the comparator 210.
Since it is controlled by the C signal, the Y LPF is used for an image signal having many low frequency components, and the original luminance signal or a luminance signal obtained by performing edge enhancement in the vertical direction for an image signal having many high frequency components. Adder 405 with coefficients set to include many apc ,
406 outputs are each selected. The number of coefficient units is the fourth
It is not necessary to provide two adders for each of the adders 211 and 213 as in the example shown in the figure, and the number may be increased or decreased for each adder as necessary.

〈第3実施例〉 以上の説明では、1Hデイレイを2個使った場合につい
て述べたが、1Hデイレイ1個やフレームメモリを用いた
場合でも垂直方向に平均化された輝度信号と元の輝度信
号または垂直方向に輪郭強調を行った輝度信号とを持
ち、V−APC信号によって制御されて最終的な輝度信号
を生成するという点で第1及び第2実施例と同様本発明
は有効である。
Third Embodiment In the above description, the case where two 1H delays are used has been described. However, even when one 1H delay or a frame memory is used, the luminance signal averaged in the vertical direction and the original luminance signal are used. Alternatively, the present invention is effective similarly to the first and second embodiments in that it has a luminance signal on which contour enhancement has been performed in the vertical direction and generates a final luminance signal under the control of the V-APC signal.

尚、上記の説明においては、第3図に示される色フイ
ルタ配列を例にして説明したが、他にも第5図や第6図
に示されるようなモザイクフイルタあるいはGストライ
プR/B線順次(Gを1列おきにストライプ状に配置し、
RとBを行毎に交互に配置したもの)などの純色モザイ
クタイプであっても、その輝度信号が1Hごとに異なる色
フイルタの和から形成されているものであれば本発明は
同様に有効である。
In the above description, the color filter arrangement shown in FIG. 3 has been described as an example. However, a mosaic filter or a G stripe R / B line sequential as shown in FIGS. (G is arranged in a stripe every other row,
The present invention is similarly effective as long as its luminance signal is formed from the sum of different color filters for each 1H, even if it is a pure color mosaic type such as R and B alternately arranged for each row). It is.

また、上記構成ではデジタル的にローパスフイルタや
輪郭強調を行っているが、アナログ回路により構成して
も良いものである。
Further, in the above configuration, the low-pass filter and the outline enhancement are performed digitally, but may be configured by an analog circuit.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明した様に、本発明によれば、垂直輪郭信号を
用いて輝度段差の目立つ低周波域と比較的目立ちにくい
高周波域とで、垂直方向にローパスフイルタリングした
輝度信号と元の輝度信号とをスイツチングまたは任意の
比率により加算する等出力することで、入力される画像
情報に対してその画質を損う事なく輝度段差を解消する
ことができる。
As described above, according to the present invention, the luminance signal and the original luminance signal that have been subjected to low-pass filtering in the vertical direction in the low-frequency region where the luminance step is conspicuous and the high-frequency region that is relatively inconspicuous using the vertical contour signal are used. Is output by switching or adding at an arbitrary ratio, thereby eliminating the luminance step without impairing the image quality of the input image information.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の第1実施例のブロツク図、 第2図は輝度段差補正部の構成例を示すブロツク図、 第3図は色フイルタ配列例を示す図、 第4図は本発明の第2実施例のブロツク図、 第5図、第6図は他の色フイルタ配列の例を示す図であ
る。 101……センサ 107……輝度段差補正部 201,202……1Hデイレイ 203〜209……係数倍器 210……比較器 211〜213……加算器 214……スイツチ 401〜404……係数倍器 405,406……加算器
FIG. 1 is a block diagram of a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of a luminance step correction unit, FIG. 3 is a diagram showing an example of a color filter array, and FIG. Block diagrams of the second embodiment, FIGS. 5 and 6 are diagrams showing examples of other color filter arrangements. 101: Sensor 107: Luminance level difference correction unit 201, 202: 1H delay 203 to 209: Coefficient multiplier 210: Comparator 211 to 213: Adder 214: Switch 401 to 404: Coefficient multiplier 405, 406 … Adder

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】色分離フイルタが装着された撮像手段と、 該撮像手段から得られる信号の垂直方向の高域成分を検
出する検出手段と、 該検出手段により検出された前記高域成分が所定レベル
より少ない場合に前記撮像手段から得られる輝度信号の
垂直方向の高域成分を低下させることにより撮像手段か
ら得られる水平ライン信号間の輝度段差を減少させる周
波数特性切換手段と、 を有する輝度信号処理装置。
1. An imaging device equipped with a color separation filter, a detection device for detecting a high-frequency component in a vertical direction of a signal obtained from the imaging device, and the high-frequency component detected by the detection device is specified. A frequency characteristic switching unit that reduces a luminance step between horizontal line signals obtained from the imaging unit by reducing a vertical high-frequency component of the luminance signal obtained from the imaging unit when the level is less than the level. Processing equipment.
JP63295638A 1988-08-26 1988-11-21 Luminance signal processing device Expired - Fee Related JP2698404B2 (en)

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US08/262,380 US5583568A (en) 1988-08-26 1994-06-20 Solid state image pickup apparatus having improved luminance control

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