CN103581539B - 信号处理装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及信号处理装置和方法。提供了一种信号处理装置，包括信号发生单元，生成用于控制经由一根电缆连接的成像装置的控制信号；信号叠加单元，将由所述信号发生单元产生的所述控制信号叠加在经由所述电缆从所述成像装置接收的视频信号上，而不影响对应于所述视频信号的视频的显示；以及传输部，经由所述电缆将由所述信号叠加单元叠加的所述信号传输至所述成像装置。

Description

信号处理装置和方法
技术领域
本技术涉及信号处理装置和方法，更具体地，涉及能够增加相机的PTZ(平移、倾斜以及变焦)功能而不增加新的成本的信号处理装置和方法。
背景技术
过去，能够执行PTZ控制的监控照相机系统已被构造成使用不同于同轴电缆的专用电缆(例如，RS-485电缆)，传输视频以执行监控照相机的PTZ控制(见“small-sizeddome-type PTZ color camera with 41-million pixels,"[online],APA DIRECT,[accessed July 6,2012],Internet<http://www.apa-direct.com/camera/camera_dome/ap-8777z.html>)。
发明内容
然而，与照相机相比，在建筑物中安装传输视频的不同于同轴电缆的专用电缆的所需的成本高。相应地，当监控照相机系统通过现有的同轴电缆来构造时，则有需要安装新的专用电缆以重新执行PTZ控制，从而成本增加。
期望提供一种更够添加相机的PTZ功能而不增加新的成本的技术。
根据本公开的实施方式，提供了一种信号处理装置，包括：信号发生单元，生成用于控制经由一根电缆连接的成像装置的控制信号；信号叠加单元，将由信号发生单元生成的控制信号叠加在经由电缆从成像装置接收的视频信号上而不影响对应于视频信号的视频的显示；以及传输单元，经由电缆将由信号叠加单元叠加的信号传输至成像装置。
信号发生单元可生成用于控制成像装置的平移、倾斜及变焦中的至少一个的控制信号。
信号叠加单元将控制信号叠加在视频信号的水平同步信号段中。
信号发生单元可以不同于色差信号的参考频率的频率生成控制信号。并且信号叠加单元可以将由信号发生单元生成的控制信号叠加在视频信号的色同步(color burst)信号段上。
信号发生单元可以低于视频信号的噪声电平的电平生成控制信号。并且信号叠加单元可将由信号发生单元生成的控制信号叠加在整个视频信号上。
信号处理装置还可包括控制视频信号的记录的记录控制单元。
信号处理装置还可包括控制视频信号的显示的显示控制单元。
根据本公开的实施方式，提供了一种由信号处理装置执行的信号处理方法，所述方法包括：生成用于控制经由一根电缆连接的成像装置的控制信号；将所生成的控制信号叠加在经由电缆从成像装置接收的视频信号上而不不影响对应于视频信号的视频的显示，通过电缆将已生成的控制信号叠加到从成像装置中接收的视频信号上；以及经由电缆将叠加信号传输至成像装置。
根据本技术的实施方式，生成了用于控制经由一根电缆连接的成像装置的控制信号。由信号发生单元生成的控制信号被叠加在经由电缆从成像装置接收的视频信号上而不影响对应于视频信号的视频的显示。叠加信号经由电缆被传输至成像装置。
根据本技术的实施方式，可以添加相机的PTZ功能而不增加新的成本。
附图说明
图1示出了根据相关技术的监控照相机系统的配置的实例的示图。
图2示出了根据本技术的实施方式的监控照相机系统的配置的实例的框图；
图3示出了叠加控制信号的第一方法的示图；
图4示出了叠加控制信号的第二方法的示图；
图5示出了叠加控制信号的第三方法的示图；
图6示出了成像装置的处理的流程图；
图7示出了再生记录装置的处理的流程图；以及
图8示出了计算机的配置的实施方式的框图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图具体描述本公开的优先实施方式。应注意：在说明书和附图中，具有基本上相同功能与结构的结构性元件以相同的参考标号表示，并且略去了对这些结构性元件的重复说明。
在下文中，将描述用于执行本技术的模式(以下简称实施方式)。
[根据相关技术的监控照相机系统的配置]
图1示出了根据相关技术的监控照相机系统的配置的实例的示图。
图1中示出的监控照相机系统被配置为包括成像装置11与记录再生装置12。在图1的实例中，为便于描述，示出了两个配置的电缆且所述电缆并没有将成像装置11连接至记录再生装置12。然而，实际上，这两条电缆均连接到每个装置的每一端。
成像装置11是配置为包括诸如电荷耦合器件(CCD)图像传感器或者互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器的成像元件的模拟照相机等的监控照相机。成像装置11包括在平面(垂直)方向上移动镜头的平移机制(pan mechanism)、在倾斜(水平)方向上移动镜头的倾斜机制(tilt mechanism)以及使镜头缩放的变焦机制(zoom mechanism)。
记录再生装置12经由同轴电缆13与专用电缆14这两条电缆连接到成像装置11，并且记录或者显示由成像装置11成像的并且经由同轴电缆13接收的视频信号。记录再生装置12响应于用户的操作经由专用电缆14将成像装置11的平移机制、倾斜机制以及变焦机制的控制信号传输至成像装置11。
即，为由成像装置11成像的模拟视频信号的CVBS(彩色视频、消隐和同步)信号经由同轴电缆13被传输至记录再生装置12。用于执行成像装置11的PTZ控制的PTZ(平移、倾斜与变焦)信号经由诸如RS-485电缆的专用电缆14从记录再生装置12传输至成像装置11。
例如，成像装置11安装在需要监控的空间的顶部等上。记录再生装置12安装在将被进行监控的并且不同于安装成像装置11的空间，例如，距离成像装置11为500m至1000m的地方。
相应地，为了在建筑物中安装监控照相机系统1，同轴电缆13与专用电缆14这两条电缆均应安装在彼此距离，例如，500m至1000m的成像装置11与记录再生装置12之间。即，当监控照相机系统由现有的同轴电缆配置时，应该安装新的专用电缆以重新执行PTZ控制，从而可能提高了成本。
[根据本技术的实施方式的监控照相机系统的配置]
图2示出了根据本技术的实施方式的监控照相机系统的配置的实例的示图；
图2中示出的监控照相机系统101被配置为包括成像装置111和记录再生装置112。根据本技术的实施方式，记录再生装置112是信号处理装置。
成像装置111为被配置为模拟照相机等并且安装在(例如)需要被监控的空间的顶部的监控照相机。记录再生装置112经由同轴电缆113连接至成像装置111并且经同轴电缆113记录或者显示由成像装置111成像的视频信号。记录再生装置112安装在需要监控的并且不同于安装成像装置111的空间内，例如，距成像装置111为500m至1000m的地方。
记录再生装置112响应于用户的操作经由同轴电缆113将用于控制成像装置111的平移机制、倾斜机制与变焦机制中的至少一个的控制信号(PTZ信号)传输给成像装置111。
在图2的实例中，作为由成像装置111成像的模拟信号的CVBS信号经由同轴电缆113被传输至记录再生装置112。另一方面，用于执行成像装置111的PTZ控制的PTZ信号经由同轴电缆113从记录再生装置112传输给成像装置111。
即，在本技术的实施方式中，通过调整传输定时、传输频率或者PTZ信号的电平将PTZ信号叠加在CVBS信号上。换言之，数字信号以模拟信号的波段倍增。因而，PTZ信号能够经由CVBS信号传输通过的同轴电缆113进行传输。
在图2的实例中，成像装置111被配置为包括成像单元121、运算单元122、控制信号分离电路123、控制单元124以及驱动单元125。
成像单元121被配置为包括透镜131、诸如CCD或者CMOS的成像元件132以及照相机机数字信号处理器(DSP)133。
平移机制、倾斜机制以及变焦机制安装在透镜131中。经由透镜131会聚的光的图像形成在摄像元件132上并且作为模拟视频信号被提供给照相机DSP 133。照相机DSP 133对模拟视频信号执行预定的信号处理并且将模拟视频信号输出至运算单元122。
运算单元122经由同轴电缆113将来自照相机DSP 133的模拟视频传输给记录再生装置112。运算单元122将经由同轴电缆113接收的信号提供给控制信号分离电路123。
控制信号分离电路123从来自运算单元122的信号中分离出PTZ信号并且将分离的PTZ信号提供给控制单元124。
控制单元124基于来自控制信号分离电路123的PTZ信号控制由驱动单元125执行的平移处理、倾斜处理与变焦处理。驱动单元125包括电机并且在控制单元124的控制下操作透镜131的平移机制、倾斜机制、变焦机制等。
记录再生装置112被配置为包括运算单元141、视频再生单元142、存储器143、控制单元144以及控制信号叠加电路145。实际上，包括显示控制单元等，但是并没有在图2的实例中示出。
运算单元141从成像装置111接收视频信号并且将视频信号提供至视频再生单元142。运算单元141将来自控制信号叠加电路145的控制信号叠加在视频信号上并且将视频信号传输给成像装置111。
视频再生单元142包括放大器151和记录DSP 152。放大器151将来自运算单元141的视频信号放大并且将放大的视频信号提供给记录DSP152。记录DSP 152对由放大器151放大的视频信号执行记录所必须的预定的信号处理并且将视频信号记录在存储器143上。记录DSP 152从放大的视频信号中检测水平同步信号并且将检测的水平同步信号提供给控制单元144。
控制单元144基于由记录DSP 152检测的水平同步信号等确定将来自控制杆146的控制信号叠加在视频信号上的叠加方法，并且根据叠加方法生成控制信号或者调整生成的控制信号。控制单元144控制控制信号叠加电路145，从而使得控制信号叠加电路145将控制信号叠加在视频信号上。控制信号叠加电路145向运算单元141提供根据由控制单元144确定的叠加方法被叠加在视频信号上的控制信号。
控制杆146响应于用户的操作输入控制信号并且向控制单元144提供控制信号。
[根据本技术的实施方式的叠加方法]
接下来，将参照图3至图5对根据本技术的实施方式的叠加PTZ信号的三种叠加方法进行描述。在本技术的实施方式中，根据以下描述的第一至第三叠加方法中的一种，PTZ信号被叠加在视频信号上并由同轴电缆113传输，而不影响对应于视频信号的视频的显示。
在图3至图5的实例中，示出了包括成像装置111、记录再生装置112以及同轴电缆113的监控照相机系统101。在监控照相机系统101的下方，示出了频率轴上的模拟图像的频谱201与视频信号(CVBS信号)的时间转变(temporal transition)202。
在模拟图像的频谱201中，垂直轴表示信号的电平而水平轴表示频率。在模拟图像的频谱201中，左侧的圆表示亮度信号的频谱而右侧的圆表示中心位于3.58MHz的色差信号的频谱。
在视频信号的时间转变202中，垂直轴表示电平而水平轴表示从视频信号的扫描线(对应于一个时刻的扫描线)的左侧到右侧的时间转变。在视频信号的时间转变202中，示出了水平同步信号段211、色同步信号段212以及有源像素区域213。
在水平同步信号段211中，只输出DC电压。在色同步信号段212中，3.58MHz的正弦波在NTSC系统的情况下作为色差信号的参考(信号)被叠加。在有源像素区域213中，对应于一个时刻的扫描线的亮度信号与色差信号叠加。
在图3至图5的实例中，有源像素区域213以阶梯形状示出以便于描述。但是示出了仅亮度信号被叠加的状态。实际上，由于从3.58MHz分量的参考(色同步信号)信号以所谓的相位差和幅度差的形式被转换的色差信号被叠加在亮度信号上，所以有源像素区域213示出了微小的波被叠加的状态，如色同步信号段212。
首先，将参照图3描述叠加PTZ信号的第一叠加方法。在第一叠加方法中，PTZ信号A被叠加在视频信号的时间转变202中的水平同步信号段211中。
PTZ信号A被叠加在中心位于频率轴上3.58MHz的色差信号的频谱上，如频率轴上模拟图像的频谱201所示。然而，由于PTZ信号A被叠加在水平同步信号段211上，所以PTZ信号A并不影响视频信号。因此，视频信号与PTZ信号能够通过同轴电缆113同时传输。
接下来，将参照图4将描述叠加PTZ信号的第二叠加方法。在第二叠加方法中，PTZ信号B被叠加在视频信号的时间转变202的色同步信号段212上。
PTZ信号B通过避开频率轴上的3.58MHz被叠加在等于或小于3MHz的信号上或叠加在5MHz或者6MHz的信号上，如频率轴上模拟图像的频谱201所示。因此，视频信号与PTZ信号能够通过同轴电缆113被同时传输。
将参照图5描述叠加PTZ信号的第三叠加方法。在第三叠加方法中，PTZ信号C被叠加在整个视频信号上并且被传输，如视频信号的时间转变202所示。
然而，PTZ信号C例如，收到频谱扩散处理，从而使得PTZ信号C的电平低于视频信号的噪声电平。例如，延迟约1MHz的控制信号被扩散至约10MHz。
因而，与视频信号相比，PTZ信号C的电平非常弱，因此并不影响视频信号，如模拟图像的频谱201和视频信号的时间转变202所示。因此，视频信号与PTZ信号能够通过同轴电缆113被同时传输。
[成像装置的处理]
接下来，将参照图6的流程图对成像装置111的处理进行描述。
经由透镜131会聚的光的图像形成在成像元件132上并且作为模拟视频信号被输入至照相机DSP 133。照相机DSP 133对模拟视频信号执行预定的信号处理并且将模拟视频信号输出至运算单元122。
在步骤S111中，运算单元122经由同轴电缆113将来自照相机DSP133的模拟视频信号传输至记录再生装置112。
记录再生装置112接收传输的视频信号并根据第一至第三叠加方法中的一种将控制信号(PTZ信号)叠加在接收的视频信号上，并且根据以下即将描述的图7中的步骤S136传输叠加的信号。
运算单元122将经由同轴电缆113接收的信号提供给控制信号分离电路123。控制信号分离电路123根据第一至第三叠加方法中的一种从来自运算单元122的信号中分离出控制信号，并且将分离的控制信号提供至控制单元124。
即，在第一叠加方法的情况下，控制信号(图3中PTZ信号A)在水平同步信号段211中被叠加和传输。在第二叠加方法的情况下，控制信号(图4中的PTZ信号B)被叠加在色同步信号段212上并被传输。在第三叠加方法的情况下，控制信号(图5中的PTZ信号C)受到扩散处理以被叠加在整个视频信号上并且被传输。在任何情况下，控制信号能够被简单地分离。
在步骤S112中，控制单元124确定控制信号是否从接收信号中被分离出来。当在步骤S112中确定控制信号被分离时，在步骤S113中，基于分离的控制信号的控制通过驱动单元125执行平移处理、倾斜处理或者变焦处理。
步骤S114中，响应于控制驱动，驱动单元125驱动(操作)透镜131的平移机制、倾斜机制、变焦机制等。之后，处理返回到步骤S111。
[记录再生装置的处理]
接下来，将参照图7的流程图对记录再生装置112的处理进行描述。
上述图6的步骤S111中的来自照相机DSP 133的模拟视频信号经由同轴电缆113被传输至记录再生装置112。
相应地，在步骤S131中，运算单元141从成像装置111接收视频信号并且将视频信号提供至视频再生单元142的放大器151。放大器151放大来自运算单元141的视频信号并将放大的视频信号提供至记录DSP152。
记录DSP 152对由放大器151放大的视频信号执行记录所必须的预定的信号处理并且将所述视频信号记录在存储器143上。在步骤S132中，记录DSP 152从放大的视频信号中检测水平同步信号并且将检测的水平同步信号提供至控制单元144。
另一方面，用户使用控制杆146给出成像装置111的平移、倾斜、变焦等指示。控制杆146响应于用户的操作输入控制信号并且向控制单元144提供控制信号。
在步骤S133中，控制单元144确定是否输入了控制信号。当控制单元144确定输入了控制信号时，在步骤S134中，控制单元144根据叠加方法生成控制信号并将生成的控制信号提供至控制信号叠加电路145。
此时，在第二叠加方法的情况下，控制单元144以不同步色差信号的参考信号的频率生成控制信号。在第三叠加方法的情况下，控制单元144对控制信号执行(例如)频谱扩散处理，从而使得控制信号的电平低于视频信号的噪声电平并且在频谱扩散处理之后将获得的视频信号提供给控制信号叠加电路145。
在步骤S135中，控制单元144控制控制信号叠加电路145，从而使得控制信号叠加电路145将控制信号叠加在视频信号上。即控制信号叠加电路145根据由控制单元144确定的叠加方法通过将控制信号输出到运算单元141上将控制信号叠加在视频信号上。
在第一叠加方法的情况下，控制信号叠加电路145将控制信号叠加在由记录DSP152检测的水平同步信号上，如图3所示。
在第二叠加方法的情况下，控制信号叠加电路145继由记录DSP 152检测出水平同步信号之后将控制信号叠加到色同步信号段上，如图4所示。
在第三叠加方法的情况下，控制信号叠加电路145将控制信号叠加在整个视频信号上，如图5所示。
在步骤S136中，运算单元141将来自控制信号叠加电路145的控制信号叠加在视频信号上并且将控制信号传输给成像装置111。之后，处理返回到步骤S131并且重复随后的处理。
因此，由于控制信号被叠加而不影响视频信号，所以能够经由一根同轴电缆传输和接收视频信号和控制信号这两个信号。
相应地，当PTZ功能被添加到之前安装的监控照相机时，可以抑制新电缆的安装成本的发生。
在上述描述中，同轴电缆113被用作用于传输监控照相机111与记录再生装置112之间的视频信号和控制信号的电缆。然而，本技术的实施方式并不限定同轴电缆，只要使用具有相同功能的电缆。
在以上描述中，作为控制信号的实例，已经描述了用于执行PTZ(平移、倾斜与变焦)控制的PTZ信号。然而，本技术的实施方式还可应用于用来执行不同于平移控制、倾斜控制与变焦控制的控制的控制信号。
上述一系列的处理能够由硬件与软件执行。当这一系列的处理由软件执行时，软件程序安装在计算机中。此处，计算机的实例包括嵌入专用硬件的计算机以及能够通过安装各种程序具有各种功能的通用个人计算机。
[计算机的配置的实例]
图8示出了根据程序执行上述一系列处理的计算机的硬件配置的实例的示图。
在计算机300中，中央处理器(CPU)301、只读存储器(ROM)302以及随机存取存储器(RAM)303经由总线304连接彼此。
输入/输出接口305连接至总线304。输入单元306、输出单元307、存储单元308、通信单元309以及驱动器310连接至输入/输出接口305。
输入单元306包括键盘、鼠标或者麦克风。输出单元307包括显示器或者扬声器。存储单元308包括硬盘或者非易失性存储器。通信单元309包括网络接口。驱动器310驱动可移动介质311，例如磁盘、光盘、磁光盘或者半导体存储器。
在具有上述配置的计算机中，CPU 301通过经由输入/输出接口305和总线305将存储在存储单元308中的程序加载在RAM 303中并执行所述程序来执行上述一系列处理。
例如，由计算机(CPU 301)执行的程序能够记录在作为封装介质等的可移动介质311上并被提供。此外，能够经由局域网、互联网或者数字卫星广播等有线或者无线传输介质提供所述程序。
在计算机中，所述程序通过将可移动介质311安装在驱动器310上经由输入/输出接口305而安装在存储单元308上。此外，所述程序能够通过通信单元309经由有线或者无线传输介质被接收并且能够被安装在存储单元308中。此外，所述程序能够预先安装在ROM302或者存储单元308中。
由计算机执行的程序可以是本说明书中描述的按时间顺序处理的程序或者可以是并行或程序被调用的必要时刻处理的程序。
在说明书中，尽管描述上述一系列的处理的步骤明显地包括按所述序列以时间顺序执行的处理，但是所述处理没必要按时间顺序执行，还可以并行地或者分别地执行。
本技术的实施方式并不限于上述实施方式，在不脱离本技术的要旨的情况下可在本技术的范围内，可以各种方式进行变形。
上述流程图中描述的相应步骤能够由一种装置执行或者还可由多个装置进行分配与执行。
当多个处理包含在一个步骤中时，包含在一个步骤中的多个处理可由一个装置执行并且还可由多个装置进行分配与执行。
作为一个装置(或者处理单元)描述的上述配置可以被划分并形成为多个装置(或处理单元)。另一方面，作为多个装置(或者处理单元)描述的上述配置可以被集成并形成为一个装置(或处理单元)。不同于上述配置的配置当然可以被添加到每个装置(或者每个处理单元)的配置中。当整个系统的配置或者处理基本相同时，给定装置(或者处理单元)的部分配置可包含在另一种装置(或者另一个处理单元)的配置中。即，本技术的实施方式并不限定上述实施方式，在本技术的要旨的范围内，可以进行各种方式的变形。以上参照附图详细描述了本技术的优选实施方式，但是本技术的实施方式并不限于所述实施方式。本领域的技术人员应当理解的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种变形、组合、子组合和改变，只要它们在所附权利要求或它们的等同替换的范围之内。
此外，本技术也可以被配置如下。
(1)信号处理装置包括：
信号发生单元，生成用于控制经由一根电缆连接的成像装置的控制信号；
信号叠加单元，将由所述信号发生单元产生的所述控制信号叠加在经由所述电缆从所述成像装置接收的视频信号上，而不影响对应于所述视频信号的视频的显示；以及
传输单元，经由所述电缆将由所述信号叠加单元叠加的所述信号传输至所述成像装置。
(2)根据权利要求(1)的信号处理装置，其中，信号发生单元生成用于控制成像装置的平移、倾斜以及变焦中至少一个的控制信号。
(3)根据权利要求(2)的信号处理装置，其中，信号叠加单元将控制信号叠加在视频信号的水平同步信号段中。
(4)根据权利要求(2)的信号处理装置，
其中，信号发生单元以不同于色差信号的参考频率的频率生成控制信号，以及
其中信号叠加单元将由信号发生单元生成的控制信号叠加在视频信号的色同步信号段上。
(5)根据权利要求(2)的信号处理装置，
其中，信号发生单元以低于视频信号的噪声电平的电平生成控制信号，以及
其中，信号叠加单元将由信号发生单元生成的控制信号叠加到整个视频信号上。
(6)根据权利要求(1)到权利要求(5)中任一项的信号处理装置还包括：
记录控制单元，控制视频信号的记录。
(7)根据权利要求(1)到权利要求(5)中任一项的信号处理装置还包括：
显示控制单元，控制视频信号的显示。
(8)一种通过信号处理装置执行的信号处理方法，所述方法包括：
生成用于控制经由一根电缆连接的成像装置的控制信号；
将所生成的控制信号叠加在经由电缆从成像装置接收的视频信号上，而不影响对应于视频信号的视频的显示；以及
经由电缆将叠加的信号传输至成像装置。
本公开涉及与在2012年7月18日在日本专利局提交的日本在先专利申请JP2012-159439披露的主题相关的主题，其全部内容结合于此作为参考。

Claims (7)

1.一种信号处理装置，包括：
信号发生单元，生成用于控制经由一根电缆连接的成像装置的控制信号；
信号叠加单元，将由所述信号发生单元产生的所述控制信号叠加在经由所述电缆从所述成像装置接收的视频信号上，而不影响对应于所述视频信号的视频的显示；以及
传输单元，经由所述电缆将由所述信号叠加单元叠加的所述信号传输至所述成像装置，
其中，所述信号发生单元以不同于色差信号的参考频率的频率生成所述控制信号。
2.根据权利要求1所述的信号处理装置，其中，所述信号发生单元生成用于控制所述成像装置的平移、倾斜和变焦中的至少一个的控制信号。
3.根据权利要求2所述的信号处理装置，
其中，所述信号叠加单元将由所述信号发生单元生成的所述控制信号叠加在所述视频信号的色同步信号段上。
4.根据权利要求2所述的信号处理装置，进一步包括：
记录控制单元，控制对所述视频信号的记录。
5.根据权利要求2所述的信号处理装置，进一步包括：
显示控制单元，控制所述视频信号的显示。
6.根据权利要求1所述的信号处理装置，其中，所述成像装置包括在垂直方向上移动透镜的平移机制、在水平方向上移动所述透镜的倾斜机制、以及使所述透镜变焦的变焦机制。
7.一种通过信号处理装置执行的信号处理方法，所述方法包括：
生成用于控制经由一根电缆连接的成像装置的控制信号；
将所生成的控制信号叠加在经由所述电缆从所述成像装置接收的所述视频信号上，而不影响对应于所述视频信号的视频的显示；以及
经由所述电缆将所叠加的信号传输至所述成像装置，
其中，以不同于色差信号的参考频率的频率生成所述控制信号。
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