CN113580769B - 一种喷墨印刷装置及故障喷头补偿方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种故障喷头补偿方法，更具体的说涉及一种能够有效减少喷墨印刷过程中故障喷头的影响，提升印刷质量的有效方法。该方法通过打印测试图准确获取喷头的故障喷嘴位置，对待印刷的二值图像，一般情况下为TIF图，进行相应调整，减少可能会出现的露白、斑点等现象，从而达到提高印刷质量、节约印刷成本的目的。

Description

一种喷墨印刷装置及故障喷头补偿方法

技术领域

本发明涉及喷墨印刷技术领域，更具体地说，它涉及一种故障喷头补偿方法，还涉及一种喷墨印刷装置。

背景技术

喷墨印刷是指通过计算机使油墨从喷嘴附在承印物上而获得图文的一种印刷方法，是一种无接触、无压力、无印版的印刷。电子计算机中存储的信息，输入喷墨印刷机即可印刷。喷墨印刷机由系统控制器、喷墨控制器、喷头、承印物驱动机构等组成。油墨在喷墨控制器的控制下，从喷头的喷嘴喷出喷印在承印物上。

近年来，众多的印刷设备商已将普通彩色喷墨打印机的新技术应用到了大幅面喷墨打印机中，如微小墨滴、分体墨盒、色彩分层和多色墨水、微压电技术等。同时，大幅面彩色喷墨打印机以其快速灵活和精美的输出受到了各行业用户的青睐，有力地推动了喷墨印刷技术和喷墨印刷机的发展。

与传统大型印刷设备相比，喷墨印刷设备成本更低，使用维护更加方便，通过较小的投资就能够赢得未来的生产能力，无疑它是生产高附加值产品的有力武器。同时，大量喷墨印刷设备在包装印刷中的应用也为包装印品的标准化生产提供了有利的条件。随着国内数字化印刷市场的不断发展成熟，喷墨印刷将会有更大的发展。

喷墨印刷的主要处理流程，如图1所示，首先是对文件或者图像进行处理，比如解析PDF文件，第二步是对解析后的文件进行RIP处理，主要是进行颜色管理和半色调处理，而后得到处理后的二值图像,一般情况下为TIFF格式文件，最后在印刷控制设备的控制下，利用喷头将设备呈现在纸张、面料等承印物上。

每个喷头有很多喷嘴，在长时间使用过程中或者长期闲置过程中，都不可避免的会出现个别喷嘴发生堵塞的问题，这些问题会导致在最后的印刷成品中出现露白、斑点等现象，严重影响印刷质量，但是，由于喷头的造价昂贵，频繁更换喷头会导致印刷成本大幅提升。因此需要提出新的方案来解决这个问题。

发明内容

本发明的目的就在为了解决上述的问题而提供一种故障喷头补偿方法，利用数字图像处理的方法来补偿故障喷头形成的印刷缺陷，提高印刷质量。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种故障喷头补偿方法，使用包括阵列分布喷嘴的喷头印刷，所述故障喷头补偿方法包括步骤如下：

获取喷嘴数据：获取关于包括的喷头中喷嘴的故障的信息；

获取图像数据：获取待印刷的图像的二值图像数据；

生成印刷数据：根据二值图像数据生成各个像素位置所对应的喷嘴、以及喷嘴是否向印刷媒介上的各个像素位置喷墨的印刷数据；所述印刷数据包括故障喷嘴所对应的需要喷墨的像素位置的缺陷数据；

生成补偿数据：根据印刷数据中故障喷嘴所对应的缺陷像素位置，生成将二值图像数据中缺陷像素位置周围不喷墨印刷的像素位置调整为喷墨印刷的像素位置的补偿数据；

生成印刷数据：根据补偿数据和二值图像数据生成用于印刷的新的二值图像数据。

进一步地，所述二值图像数据呈阵列分布，缺陷像素位置所在列为缺陷列，缺陷列两侧的不同列为调整列；根据缺陷列的缺陷像素位置的数量和位置，对调整列的不喷墨印刷的像素位置进行调整。

进一步地，沿着喷头的印刷方向依次对缺陷列的像素位置进行数据补偿，数据补偿后的补偿数据需满足第一条件，所述第一条件为：若缺陷列的缺陷像素位置同行中至少一侧的调整列的像素位置不喷墨印刷，则调整一个为喷墨印刷；若缺陷列的缺陷像素位置同行中两侧的调整列的像素位置均喷墨印刷，则需满足第二条件；

所述第二条件为若调整缺陷像素位置前一行至少一侧的调整列或缺陷列的像素位置为不喷印刷，则调整一个为喷墨印刷；若调整缺陷像素位置前一行两侧的调整列的像素位置均喷墨印刷，则不作调整。

进一步地，所述数据补偿需满足第三条件，所述第三条件为：调整的像素位置数量不小于缺陷列的缺陷像素位置数量的1/α，α为正整数。

进一步地，所述获取喷嘴数据包括步骤如下：

获取测试图：获取测试图的二值图像数据，使用喷头印刷测试图；

测量测试图：测量印刷的测试图的各个像素位置，与测试图的二值图像数据对比，确定缺陷像素位置及所对应的喷嘴，获取喷头中的缺陷喷嘴的信息。

本发明还提供一种喷墨印刷装置，包括具有阵列分布喷嘴的喷头和系统控制器，还包括故障喷头补偿系统；

所述故障喷头补偿系统包括：

故障检测模块，用于获取关于喷头中故障喷嘴的信息；

图像获取模块，用于存储并读取待印刷图像的二值图像数据；

数据生成模块，用于根据二值图像数据生成各个像素位置所对应的喷嘴、以及喷嘴是否向印刷媒介上的各个像素位置喷墨的印刷数据；并确定故障喷头所对应的需要喷墨的像素位置的缺陷数据；

数据补偿模块，用于根据印刷数据中故障喷嘴所对应的缺陷像素位置，生成将二值图像数据中缺陷像素位置周围不喷墨印刷的像素位置调整为喷墨印刷的像素位置的补偿数据；

印刷生成模块，用于根据补偿数据生成新的二值图像数据，并发送至系统控制器进行印刷。

进一步地，所述二值图像数据呈阵列分布，缺陷像素位置所在列为缺陷列，缺陷列两侧的不同列为调整列；所述数据补偿模块用于根据缺陷列的缺陷像素位置的数量和位置，对调整列的不喷墨印刷的像素位置进行调整。

进一步地，所述数据补偿模块用于沿着喷头的印刷方向依次对缺陷列的像素位置进行数据补偿，数据补偿需满足第一条件，所述第一条件为：若缺陷列的缺陷像素位置同行中至少一侧的调整列的像素位置不喷墨印刷，则调整一个为喷墨印刷；若缺陷列的缺陷像素位置同行中两侧的调整列的像素位置均喷墨印刷，则需满足第二条件；

所述第二条件为若调整缺陷像素位置前一行至少一侧的调整列或缺陷列的像素位置为不喷印刷，则调整一个为喷墨印刷；若调整缺陷像素位置前一行两侧的调整列的像素位置均喷墨印刷，则不作调整。

进一步地，所述数据补偿需满足第三条件，所述第三条件为：调整的像素位置数量不小于缺陷列的缺陷像素位置数量的1/α，α为正整数。

进一步地，所述故障检测模块包括：

测试图获取模块，用于获取测试图二值图像数据并发送至印刷系统印刷；

测量模块，用于测量印刷的测试图的各个像素位置；

对比模块，用于对比印刷的测试图的各个像素位置与测试图二值图像数据的各个像素位置，确定缺陷像素位置；

故障信息模块：用于根据缺陷像素位置，生成缺陷像素位置所对应的喷头中的缺陷喷嘴的信息。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

在由故障喷头进行打印生产前，首先使用喷头打印喷头状态测试图，使用仪器测量得到存在故障的喷嘴集合及每个像素位置的差值，准确获取喷头的故障喷嘴位置，对待印刷的二值图像，一般情况下为TIFF图，进行相应针对性的调整补偿，减少可能会出现的露白、斑点等现象，从而达到提高印刷质量、节约印刷成本的目的。

在调整补偿过程中，将待打印的二值图像的各个像素点与打印过程中所对应的喷嘴进行一一对应，将缺陷喷嘴所对应的需要喷墨打印的像素点确定为缺陷像素位置；对缺陷像素位置周围附近的点进行调整，生成新的二值图像数据，将对应位置原本不需打印的空白像素位置调整为需要喷墨印刷，由于墨水由喷嘴印刷至预定像素位置后，墨水将产生一定的扩散，扩散位置在1-2个像素点的范围，从而能够缺陷像素位置进行补偿。

对二值图像数据中的缺陷像素位置的补偿按照成列的顺序进行调整，根据缺陷像素所在列的位置调整缺陷列两侧的调整列的像素位置，沿着缺陷列的走向对缺陷像素位置依次处理，优先调节缺陷像素位置同行的调整列，而后调节缺陷像素位置的前一行的缺陷列及调整列，对应位置存在空白不打印的位置进行调节，若不存在空白不打印的位置则对下一个缺陷像素位置进行补偿调节；

根据一定的比例确定调整像素位置的数量，在每次调整后，统计所调整的像素位置数量，使得调节至缺陷像素位置时，之前所调节的像素位置数量满足缺陷像素位置数量的一定比例，否则将继续对当前像素位置的附近的空白像素进行继续调节；两者的比例可根据调节参数要求以及印刷质量要求具体调整，从而像素补偿调节更加均匀，从而使得补偿后的调解数据更加合理，生产的新的二值图像也与原始的二值图像更加接近，减少补偿调节后产生的差压，满足图像印刷要求。

附图说明

图1为本发明的印刷处理流程图；

图2为本发明的故障喷嘴补偿处理流程图；

图3为本发明的待打印图像的二值图像处理的流程图；

图4为本发明的二值图像的像素位置示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本实施例公开一种故障喷头补偿方法，使用喷墨印刷装置进行喷墨印刷，该喷墨装置包括阵列分布喷嘴的喷头；首先使用喷头打印喷头状态测试图，使用仪器测量得到存在故障的喷嘴集合信息及每个像素位置的差值，然后采取补偿方法对所有待印刷的二值图像进行处理，最后再对处理后的二值图像进行印刷。

参照图2所示，故障喷头补偿方法包括步骤如下：

100)获取喷嘴数据：获取关于包括的喷头中喷嘴的故障的信息，具体的获取喷嘴数据包括步骤如下：

101)获取测试图：获取测试图的二值图像数据，使用喷头印刷测试图；

102)测量测试图：测量印刷的测试图的各个像素位置，与测试图的二值图像数据对比，确定缺陷像素位置及所对应的喷嘴，获取喷头中的缺陷喷嘴的信息。

200)获取图像数据：根据待打印的图像的PDF文件，对其进行RIP处理，获取待印刷的图像的二值TIFF图像数据，其中空白的像素位置的灰度值为255，喷墨打印的像素位置的灰度值为0，各像素位置形成i行，j列的图像数据集合P(i,j)；

300)生成印刷数据：根据二值图像数据生成各个像素位置所对应的喷嘴、以及喷嘴是否向印刷媒介上的各个像素位置喷墨的印刷数据，形成使用该喷头实际打印的灰度值的集合CP(i,j)，其中包括了故障喷嘴所对应的需要喷墨的像素位置的缺陷数据；

400)生成补偿数据：根据印刷数据中故障喷嘴所对应的缺陷像素位置，生成将二值图像数据中缺陷像素位置周围不喷墨印刷的像素位置调整为喷墨印刷的像素位置的补偿数据；可根据像素分布情况，确定缺陷像素位置所在列为缺陷列，缺陷列两侧的不同列为调整列；根据缺陷列的缺陷像素位置的数量和位置，对调整列的不喷墨印刷的像素位置进行调整，形成针对性的调整补偿，减少可能会出现的露白、斑点等现象，从而达到提高印刷质量、节约印刷成本的目的；

补偿调节过程中，沿着喷头的印刷方向依次对缺陷列的像素位置进行数据补偿，数据补偿后的补偿数据需满足第一条件，第一条件为：若缺陷列的缺陷像素位置同行中至少一侧的调整列的像素位置不喷墨印刷，则调整一个为喷墨印刷；若缺陷列的缺陷像素位置同行中两侧的调整列的像素位置均喷墨印刷，则需满足第二条件；第二条件为若调整缺陷像素位置前一行至少一侧的调整列或缺陷列的像素位置为不喷印刷，则调整一个为喷墨印刷；若调整缺陷像素位置前一行两侧的调整列的像素位置均喷墨印刷，则不作调整，继续对下一个像素进行调整；

500)生成印刷数据：根据补偿数据和二值图像数据生成用于印刷的新的二值图像数据。

为了保持像素调整的均匀性，对调整的像素的数量和位置进行限制，使其与缺陷像素的数量和位置保持一定的稳定关系，使得数据补偿需满足第三条件，第三条件为：调整列的调整的像素位置数量不小于缺陷列的缺陷像素位置数量的1/α，α为调节权重比例值，一般为正整数，例如，α为1，则保持调整的像素数量和缺陷像素位置数量基本把持一致；α为2，则保持调整的像素数量为缺陷像素位置数量的大约一半；具体可根据调节参数要求以及印刷质量要求具体调整，从而像素补偿调节更加均匀，从而使得补偿后的调解数据更加合理；

沿着缺陷列的走向对缺陷像素位置依次处理，优先调节缺陷像素位置同行的调整列，而后调节缺陷像素位置的前一行的缺陷列及调整列，对应位置存在空白不打印的位置进行调节，若不存在空白不打印的位置则对下一个缺陷像素位置进行补偿调节，在每次调整后，统计所调整的像素位置数量，使得调节至缺陷像素位置时，之前所调节的像素位置数量满足缺陷像素位置数量的一定比例，否则将继续对当前像素位置的附近的空白像素进行继续调节，对下一个像素位置的两侧的调整列的像素进行补偿调节；也可对缺陷列整列的像素均进行处理调整，按照P(i,j)和CP(i,j)的差值的累加值进行统计，即可获取更加准确稳定的补偿数据；

400)生成补偿数据步骤中具体的方式可参照图3所示，并参照图4对像素位置进行说明，包括如下步骤：

1)根据故障喷嘴集合确定需要处理的像素列j；

2)计算当前像素P(i,j)与实际打印灰度值CP(i,j)的差值，并累加；

3)对差值累加值进行判断，如果差值累加值小于255，则进行2)处理下一像素，如果大于255，则进入4)；

4)对当前像素左右两个位置的像素进行判定，如果两个像素位置都为0，则进入5)；如果左右只有一个像素位置为255，将其设为0，并进入6)；如果左右两个像素位置均为255，则随机选择其中一个像素位置将其设为0，并进入6)；

5)对当前像素位置的左上、上、右上像素进行判断，如果不存在为255的值，则进入2)处理下一像素；如果只有一个为255，则将其设成0，转入6)；如果存在一个以上像素为255，将随机选择其中一个，将其设为0，并进入6)进行处理；

6)在差值累加值中减去相应的数值。此数值为255*权值α；

7)按顺序依次对各缺陷列进行处理，直到所有缺陷列处理完成。

实施例二

本实施例还公开一种喷墨印刷装置，包括具有阵列分布喷嘴的喷头和系统控制器，还包括故障喷头补偿系统；故障喷头补偿系统包括：故障检测模块、图像获取模块、数据生成模块、数据补偿模块和印刷生成模块；

故障检测模块，用于获取关于喷头中故障喷嘴的信息；故障检测模块包括：测试图获取模块，用于获取测试图二值图像数据并发送至印刷系统印刷；测量模块，用于测量印刷的测试图的各个像素位置；对比模块，用于对比印刷的测试图的各个像素位置与测试图二值图像数据的各个像素位置，确定缺陷像素位置；故障信息模块：用于根据缺陷像素位置，生成缺陷像素位置所对应的喷头中的缺陷喷嘴的信息。

图像获取模块，用于存储并读取待印刷图像的二值图像数据；

数据生成模块，用于根据二值图像数据生成各个像素位置所对应的喷嘴、以及喷嘴是否向印刷媒介上的各个像素位置喷墨的印刷数据；并确定故障喷头所对应的需要喷墨的像素位置的缺陷数据；

数据补偿模块，用于根据印刷数据中故障喷嘴所对应的缺陷像素位置，生成将二值图像数据中缺陷像素位置周围不喷墨印刷的像素位置调整为喷墨印刷的像素位置的补偿数据；二值图像数据呈阵列分布，缺陷像素位置所在列为缺陷列，缺陷列两侧的不同列为调整列；数据补偿模块用于根据缺陷列的缺陷像素位置的数量和位置，对调整列的不喷墨印刷的像素位置进行调整；

数据补偿模块用于沿着喷头的印刷方向依次对缺陷列的像素位置进行数据补偿，数据补偿需满足第一条件，所述第一条件为：若缺陷列的缺陷像素位置同行中至少一侧的调整列的像素位置不喷墨印刷，则调整一个为喷墨印刷；若缺陷列的缺陷像素位置同行中两侧的调整列的像素位置均喷墨印刷，则需满足第二条件；第二条件为若调整缺陷像素位置前一行至少一侧的调整列或缺陷列的像素位置为不喷印刷，则调整一个为喷墨印刷；若调整缺陷像素位置前一行两侧的调整列的像素位置均喷墨印刷，则不作调整，继续对下一个像素进行调整；数据补偿需满足第三条件，第三条件为：调整的像素位置数量不小于缺陷列的缺陷像素位置数量的1/α，α可根据需要补偿的图像质量进行调节，一般取正整数，从而按照一定的比例对缺陷像素位置数量进行调整；

印刷生成模块，用于根据补偿数据生成新的二值图像数据，并发送至系统控制器进行印刷。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种故障喷头补偿方法，使用包括阵列分布喷嘴的喷头印刷，其特征在于，所述故障喷头补偿方法包括步骤如下：

获取喷嘴数据：获取关于包括的喷头中喷嘴的故障的信息；

获取图像数据：获取待印刷的图像的二值图像数据；

生成印刷数据：根据二值图像数据生成各个像素位置所对应的喷嘴、以及喷嘴是否向印刷媒介上的各个像素位置喷墨的印刷数据；所述印刷数据包括故障喷嘴所对应的需要喷墨的像素位置的缺陷数据；

生成补偿数据：根据印刷数据中故障喷嘴所对应的缺陷像素位置，生成将二值图像数据中缺陷像素位置周围不喷墨印刷的像素位置调整为喷墨印刷的像素位置的补偿数据；

生成印刷数据：根据补偿数据和二值图像数据生成用于印刷的新的二值图像数据；

所述生成补偿数据包括如下步骤：

1）根据故障喷嘴集合确定需要处理的像素列j；

2）计算当前像素P(i,j)与实际打印灰度值CP(i,j)的差值，并累加；

3）对差值累加值进行判断，如果差值累加值小于255，则进行2）处理下一像素，如果大于255，则进入4）；

4）对当前像素左右两个位置的像素进行判定，如果两个像素位置都为0，则进入5）；如果左右只有一个像素位置为255，将其设为0，并进入6）；如果左右两个像素位置均为255，则随机选择其中一个像素位置将其设为0，并进入6）；

5）对当前像素位置的左上、上、右上像素进行判断，如果不存在为255的值，则进入2）处理下一像素；如果只有一个为255，则将其设成0，转入6）；如果存在一个以上像素为255，将随机选择其中一个，将其设为0，并进入6）进行处理；

6）在差值累加值中减去相应的数值，此数值为255*权值α；调整列的调整的像素位置数量不小于缺陷列的缺陷像素位置数量的1/α，α为调节权重比例值，α为正整数；

7）按顺序依次对各缺陷列进行处理，直到所有缺陷列处理完成。

2.根据权利要求1所述的一种故障喷头补偿方法，其特征在于，所述二值图像数据呈阵列分布，缺陷像素位置所在列为缺陷列，缺陷列两侧的不同列为调整列；根据缺陷列的缺陷像素位置的数量和位置，对调整列的不喷墨印刷的像素位置进行调整。

3.根据权利要求2所述的一种故障喷头补偿方法，其特征在于，沿着喷头的印刷方向依次对缺陷列的像素位置进行数据补偿，数据补偿后的补偿数据需满足第一条件，所述第一条件为：若缺陷列的缺陷像素位置同行中至少一侧的调整列的像素位置不喷墨印刷，则调整一个为喷墨印刷；若缺陷列的缺陷像素位置同行中两侧的调整列的像素位置均喷墨印刷，则需满足第二条件；

所述第二条件为若调整缺陷像素位置前一行至少一侧的调整列或缺陷列的像素位置为不喷印刷，则调整一个为喷墨印刷；若调整缺陷像素位置前一行两侧的调整列的像素位置均喷墨印刷，则不作调整。

4.根据权利要求3所述的一种故障喷头补偿方法，其特征在于，所述数据补偿需满足第三条件，所述第三条件为：调整的像素位置数量不小于缺陷列的缺陷像素位置数量的1/α，α为正整数。

5.根据权利要求1所述的一种故障喷头补偿方法，其特征在于，所述获取喷嘴数据包括步骤如下：

获取测试图：获取测试图的二值图像数据，使用喷头印刷测试图；

测量测试图：测量印刷的测试图的各个像素位置，与测试图的二值图像数据对比，确定缺陷像素位置及所对应的喷嘴，获取喷头中的缺陷喷嘴的信息。

6.一种喷墨印刷装置，包括具有阵列分布喷嘴的喷头和系统控制器其特征在于还包括故障喷头补偿系统；

所述故障喷头补偿系统包括：

故障检测模块，用于获取关于喷头中故障喷嘴的信息；

图像获取模块，用于存储并读取待印刷图像的二值图像数据；

数据生成模块，用于根据二值图像数据生成各个像素位置所对应的喷嘴、以及喷嘴是否向印刷媒介上的各个像素位置喷墨的印刷数据；并确定故障喷头所对应的需要喷墨的像素位置的缺陷数据；

数据补偿模块，用于根据印刷数据中故障喷嘴所对应的缺陷像素位置，生成将二值图像数据中缺陷像素位置周围不喷墨印刷的像素位置调整为喷墨印刷的像素位置的补偿数据；

印刷生成模块，用于根据补偿数据生成新的二值图像数据，并发送至系统控制器进行印刷。

7.根据权利要求6所述的一种喷墨印刷装置，其特征在于，所述二值图像数据呈阵列分布，缺陷像素位置所在列为缺陷列，缺陷列两侧的不同列为调整列；所述数据补偿模块用于根据缺陷列的缺陷像素位置的数量和位置，对调整列的不喷墨印刷的像素位置进行调整。

8.根据权利要求7所述的一种喷墨印刷装置，其特征在于，所述数据补偿模块用于沿着喷头的印刷方向依次对缺陷列的像素位置进行数据补偿，数据补偿需满足第一条件，所述第一条件为：若缺陷列的缺陷像素位置同行中至少一侧的调整列的像素位置不喷墨印刷，则调整一个为喷墨印刷；若缺陷列的缺陷像素位置同行中两侧的调整列的像素位置均喷墨印刷，则需满足第二条件；

所述第二条件为若调整缺陷像素位置前一行至少一侧的调整列或缺陷列的像素位置为不喷印刷，则调整一个为喷墨印刷；若调整缺陷像素位置前一行两侧的调整列的像素位置均喷墨印刷，则不作调整。

9.根据权利要求8所述的一种喷墨印刷装置，其特征在于，所述数据补偿需满足第三条件，所述第三条件为：调整的像素位置数量不小于缺陷列的缺陷像素位置数量的1/α，α为正整数。

10.根据权利要求6所述的一种喷墨印刷装置，其特征在于，所述故障检测模块包括：

测试图获取模块，用于获取测试图二值图像数据并发送至印刷系统印刷；

测量模块，用于测量印刷的测试图的各个像素位置；

对比模块，用于对比印刷的测试图的各个像素位置与测试图二值图像数据的各个像素位置，确定缺陷像素位置；

故障信息模块，用于根据缺陷像素位置，生成缺陷像素位置所对应的喷头中的缺陷喷嘴的信息。

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