CN1203449C - 可变地改变输入图像色彩温度的色彩温度变换装置和方法 - Google Patents

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Abstract

色彩温度转换装置具有色彩温度检测单元,检测一输入图像的输入色彩温度;色彩温度确定单元,根据目标色彩温度计算来自输入色彩温度的输出色彩温度;系数计算单元,计算一色彩温度转换系数以将输入色彩温度转换为输出色彩温度;和色彩温度转换单元,将输入色彩温度转换为输出色彩温度。色彩温度确定单元具有一输出计算单元,通过将输入色彩温度与一偏移值相加来计算第一目标色彩温度;一输出选择单元,计算相应于数据库的一地址值的第二目标色彩温度并且从第一和第二目标色彩温度中选择一个;一输出单元,将所选择的目标色彩温度输出到输出选择单元;和一模式切换单元,控制输出选择单元的选择操作。

Description

可变地改变输入图像色彩 温度的色彩温度变换装置和方法
                          技术领域
本发明涉及一种色彩温度变换装置及其方法,特别是涉及一种能够从一输入图像的输入色彩温度可变地计算输出色彩温度的色彩温度变换装置及其方法。本发明基于2001年8月24日提出的申请号为2001-51268的韩国专利申请,该申请在这里作为参考而被引用。
                          背景技术
当一个人观看一物体时,人们通常会觉查到色调基于亮度特性而变化。换句话说,人们在白炽灯下可觉查到一物体的色调通常为淡红色,而在日光下该物体的色调带蓝色。因此,在彩色显示系统中,必须将输入到该系统的物体的色彩改变为人们所见到的该物体的色彩。通常所表示的色调涉及色彩温度。术语色彩温度是指其发射的色彩与给定光源的色彩相同的一黑体的温度,并且以Kelvin〔K〕(绝对温标)单位来计量。如果该色彩温度高,则该色调带蓝色。如果该色彩温度低,则该色调为淡红色。
彩色显示系统广泛地使用于需要向一用户发送可视信息的装置中。该装置包括,例如一TV、一DTV(数字电视)、一PDP(等离子显示面板)、一TFT(薄膜晶体管)监视器、一彩色打印机、一数字照相机、一放映机、一切换电话等等。在该彩色显示系统中,色彩温度将被调整以改善图像的质量。
彩色模式包括RGB(红、绿、蓝)模式,Hue、Saturation、Brightness/Hue、Lightness、Saturation(HSB/HLS)模式,Munsell彩色系统,和Commission de l′Eclairage,或CIE彩色模式。CIE彩色模式是由International Commission on Illumination(国际照明协会)设置的,其规定了照明标准。CIE彩色模式包括彩色模式CIEXYZ,CIELUV,和CIELAB。CIEXYZ彩色模式表示当X、Y、Z设置为不同值时的RGB值,其中X、Y、Z均为正号。通常,该X、Y、Z称之为三色激励。
一种常规的色彩温度转换方法是使用CIEXYZ彩色模式,更详细地说,是一种使用X轴和Y轴的转换方法。
图1示出了该常规色彩转换方法的流程图。
常规的色彩温度转换方法的详细过程在由Gunter Wyszecki和W.S.Stiles所著的“Color Science:concepts and methods,quantitativedata and formulas”,1982年第2版的第145-146页和第225-228页中已有描述。根据该常规的色彩温度转换方法,当一图像输入时(S10),计算该输入图像的色彩温度Tc(S20)。然后,计算关于所计算的输入图像的色彩温度Tc的日光光谱(S30)。根据输入图像的色彩温度Tc的范围,由下式1)和2)计算该日光光谱。
1)在4000K≤Tc<7000K范围内的输入图像的色彩温度Tc由公式1计算,[公式1]
X D = - 4.067 10 9 T C 3 + 2.9678 10 6 T C 2 + 0.09911 10 3 T C + 0.244063
2)在7000K≤Tc<25000K范围内的输入图像的色彩温度Tc由公式2计算,[公式2]
X D = - 2.0064 10 9 T C 3 + 1.9018 10 6 T C 2 + 0.24748 10 3 T C + 0.237040
Y D = - 3 X D 2 + 2.87 X D - 0.275
日光的光谱辐射功率分布SD(λ)由公式3计算,[公式3]
SD(λ)=S0(λ)+M1S1(λ)+M2S2(λ)
其中[S0(λ),S1(λ),S2(λ)]对应于[s0[31],s1[31],s2[31]],并且s0[31],s1[31],s2[31]是固定值,同时
M 1 = - 1.3515 - 1.7703 x D + 5.9114 y D 0.0241 + 0.2562 x D - 0.7341 y D
M 2 = 0.0300 - 31.4424 x D + 30.0717 y D 0.0241 + 0.2562 x D - 0.7341 y D
计算Macbeth色彩校验器(MCC)的X,Y,Z(S40)。该MCC从下面的数学公式4得到每一通道的X,Y,Z。此时,当一波长(λ)的范围是400nm至700nm时,所应用的MCC具有31个元素(element)。每一元素的间隔为10nm。[公式4]
X i ME Y i ME Z i ME 3 × 1 = x ‾ [ i ] y ‾ [ i ] z ‾ [ i ] 3 × 31 [ R [ i ] ] 31 × 31 [ E [ i ] ] 31 × 1
其中,i=1,2,…,31,
并且 x ‾ [ i ] y ‾ [ i ] z ‾ [ i ] 3 × 31 是色彩匹配的函数值,和
[R[i]]31×31是有关一个色彩通道的反射系数对角线矩阵,并且每一波长波段值仅仅存在于该矩阵的对角线上的项。非对角线上的项均为零,并且
[E[i]]31×1是亮度的光谱功率色散。
Xi ME,Yi ME,和Zi ME是有关输入图像的色彩温度Tc的MCC三色激励值。
选择目标色彩温度的MCC的X,Y,Z(S50)。
根据下面的公式5,使用输入图像的色彩温度Tc和目标色彩温度的关系计算转换矩阵(S60)。
[公式5]
[TM]3×3=[(XYZ)MT]-1 3×24[(XYZ)ME]3×24
其中,[TM]3×3是转换矩阵,并且
[(XYZ)MT]-1 3×24是有关目标色彩温度的MCC三色激励值X,Y,Z的一矩阵,和
[(XYZ)ME]3×24是有关输入图像的色彩温度Tc的MCC三色激励值X,Y,Z的一矩阵。
输入图像被转换为目标色彩温度的图像(S70)。换句话说,通过使用所计算的转换矩阵该输入图像被转换成一目标亮度的图像。
[公式6]
X t Y t Z t = [ TM ] X Y Z
其中系统,Xt,Yt和Zt是根据目标色彩温度的三色激励元素,和
[TM]是转换矩阵,和
X,Y,和Z是根据输入图像的色彩温度TC的三色激励元素。
如上所述,转换成目标色彩温度的图像输出(S80)到各个彩色显示装置。
如上所述,在该常规的色彩温度转换方法中,有关输入图像的色彩温度Tc的MCC的三色激励值X,Y,Z和有关目标色彩温度的三色激励值X,Y,Z将被计算以引出色彩温度转换矩阵。实现该常规色彩温度转换方法所需的硬件矩阵数量如表1所示。
          [表1]
    矩阵类型     矩阵数量
    31×1     3
    24×31     1
    3×31     1
    24×3     1
另外,需要一矩阵求逆部分以得到该转换矩阵。此外,为了计算上述公式需要多次的乘法和除法运算。因此,应用该硬件的常规色彩Tc转换方法在尺寸和成本上会产生低实用性的问题。
同时,当显示一屏幕时,因为该常规色彩温度转换装置将输入图像的一帧转换为一预置的固定目标温度,因此不能保证得到对一帧而言的色彩温度的精细调整。
                           发明内容
本发明是要克服已有技术的上述缺点。因此,本发明的一个目的是提供一种能够将一输入色彩温度转换为另一色彩温度的色彩温度转换装置。
本发明的另一目的是提供一种易于在硬件级中实现的色彩转换装置。
本发明的再一目的是提供一种能够根据与输入图像成比例的所计算的输出色彩温度将不同的输入色彩温度转换为另外的色彩转换温度的色彩温度转换装置。
根据本发明,通过计算从一输入图像的输入色彩温度可变地转换的色彩温度可以获得最佳的图像质量。
                           附图说明
从下面结合附图对优选实施例的说明将会使本发明的上述和其他的目的和特征变得更加清楚。
图1的流程图示出了一种常规的色彩温度转换方法;
图2的框图示出了一种根据本发明的用于获得一色彩温度转换系数的色彩温度转换装置;
图3的框图详细示出了图2的色彩温度确定单元;
图4的流程图示出了根据本发明的用于获得色彩温度转换系数的方法;
图5的框图示出了使用根据本发明的转换系数计算装置的色彩温度计算装置;和
图6的流程图示出了使用根据本发明的色彩温度转换装置的色彩温度转换方法。
                      具体实施方式
现在结合附图描述本发明的优选实施例。
图2的框图示出了一种根据本发明的用于获得一色彩温度转换系数的色彩温度转换装置;
如图2所示,该色彩温度转换装置具有第一转换系数单元120,第二转换系数单元130,转换系数计算单元140和色彩温度确定单元110。
第一转换系数单元120计算第一系数C1以将该输入色彩温度Ti转换为某一色彩温度Tp。第二转换系数单元130计算第二系数C2以将该某一色彩温度Tp转换为输出色彩温度To。根据本发明的优选实施例,第一和第二系数C1和C2是预先规定的。转换系数计算单元140通过使用第一系数C1和第二系数C2计算第三系数C3以将该输入色彩温度Ti转换为输出色彩温度To。同时,色彩温度确定单元110从输入色彩温度Ti和输入色彩温度Ti的目标温度中可变地选择输出色彩温度To,并且输出所选择的输出色彩温度To。
最好是,该目标色彩温度是偏移值A2,该偏移值A2是存储输入色彩温度转换的目标温度的数据库(未示出)的地址值A1和输入色彩温度Ti二者的一变量。根据输入到色彩温度确定单元110的目标色彩温度,输入色彩温度Ti被转换为输出色彩温度To,并且输出到第二转换系数单元130。
图3的框图详细地示出了色彩温度确定单元110。该色彩温度确定单元110具有输出色彩温度计算单元112,输出色彩温度选择单元114,输出色彩温度输出单元118和输出模式切换单元116。输出色彩温度计算单元112通过对输入色彩温度Ti和目标色彩温度的偏移值A2求和而计算第一目标色彩温度。输出色彩温度选择单元114计算相应于目标温度的地址值A1的第二目标色彩温度,并且根据选择命令信号输出从第一目标色彩温度和第二目标色彩温度中选择的一个。输出色彩温度输出单元118将在输出色彩温度选择单元114中选择的目标色彩温度输出到第二转换系数单元130。输出模式切换单元116控制从第一和第二目标色彩温度中选择一个进行输出的输出色彩温度选择单元114。在输出模式切换单元116中,当该模式是这样一种模式时,即被选择输出的色彩温度是通过将偏移值加到输入图像的色彩温度的与输入图像的色彩温度成比例的变量时,最好是选择第一目标色彩温度。当该模式是这样一种模式时,即通过将输入色彩温度转换为预定的固定目标色彩温度而输出目标温度时,最好是选择第二目标色彩温度。
图4的流程图示出了根据本发明的用于获得色彩温度转换系数的方法。
首先,根据由用户做出的选择信息,色彩温度确定单元110确定选择输出色彩应该是与输入色彩温度成比例的变量,还是该输出色彩温度应该被固定为某一目标色彩温度(步骤S110)。如果该选择信息指明输出色彩温度是与输入色彩温度成比例,则输出模式切换单元116将该模式切换到变量输出色彩温度模式,控制输出色彩温度选择单元114以选择从输出色彩温度计算单元112输出的第一目标色彩温度作为相应的目标色彩温度(步骤S120)。此时,输出色彩温度计算单元112通过将目标色彩温度的偏移值A2加到输入色彩温度Ti而计算第一目标色彩温度(步骤S130)。根据在S120中切换的模式,输出色彩温度输出单元118将在S130中计算的第一目标色彩温度输出到第二转换系数单元130中。
如果在S110中所选择的模式用于固定目标色彩温度,则输出模式切换单元116切换到固定目标色彩温度输出模式并且控制输出色彩温度选择单元114(步骤S140)。输出色彩温度选择单元114计算相应于目标色彩温度的地址值A1的第二目标色彩温度(步骤S150)。根据在S140中切换的模式,输出色彩温度选择单元114还将所计算的第二目标色彩温度输出到第二转换系数单元130中。
同时,第一转换系数单元120计算第一系数C1以将该输入色彩温度Ti转换为某一色彩温度Tp(步骤S160)。另外,第二转换系数单元130计算第二系数C2以将该某一色彩温度Tp转换为输出色彩温度To,输出色彩温度To是从第一目标色彩温度和第二目标色彩温度中选择的(步骤S170)。转换系数计算单元140使用所计算的第一系数C1和第二系数C2,计算第三系数C3以将该输入色彩温度Ti转换为输出色彩温度To(步骤S180)。
图5的框图示出了根据本发明的图像显示系统的色彩温度计算装置。在对图5的描述中,将省略对类似于图2和3中的相同部件的描述。
参见图5,该色彩温度计算装置包括色彩温度检测单元200,色彩温度转换系数计算单元100,和色彩温度转换单元300。色彩温度检测单元200检测来自输入图像的输入色彩温度Ti。色彩温度转换系数计算单元100包括色彩温度确定单元110和转换系数计算单元120、130、140。色彩温度确定单元110从输入色彩温度Ti和输入色彩温度Ti的目标色彩温度中可变地选择输出色彩温度To,并且输出该输出色彩温度To。转换系数计算单元120、130、140计算输入色彩温度Ti和某个转换系数以将该输入色彩温度Ti转换为输出色彩温度To。色彩温度转换单元300使用由转换系数计算单元120、130、140所计算的色彩温度转换系数,将输入色彩温度Ti转换为输出色彩温度To。
因此,获得其输入色彩温度被适当地转换的输入图像。在转换之后,该图像可以被显示在图像显示装置上。另外,如果该图像是活动图像,则该色彩温度是根据目标色彩温度通过偏移值而计算的,从而该输入图像可被转换为最佳色彩温度。因此,色彩温度可以依据该活动图像而变化。
图6的流程图示出了使用根据本发明的色彩温度转换装置的色彩温度转换方法。
参见图6,首先,检测输入图像的输入色彩温度Ti(步骤S310)。接着,色彩温度确定单元110从输入色彩温度Ti和目标色彩温度计算变量输出色彩温度To(步骤S320)。第一转换系数单元120计算第一系数C1以将输入色彩温度Ti转换为某个色彩温度Tp(步骤S330)。第二转换系数单元130计算第二系数C2以将某个色彩温度Tp转换为从第一目标色彩温度或第二目标色彩温度输出的输出色彩温度(步骤S340)。通过将所计算的第一和第二系数C1和C2相乘,转换系数计算单元140计算第三系数C3以将输入色彩温度Ti转换为输出色彩温度To(步骤S350)。通过将在步骤S350中得到的所计算的第三系数C3与输入图像相乘,色彩温度转换单元300将输入色彩温度Ti转换为输出色彩温度To(步骤S360)。当输入色彩温度Ti被转换为输出色彩温度To时,输入图像变为根据本发明的色彩温度转换装置的输出图像。所转换的输出图像通过显示单元(未示出)被显示。
根据本发明优选实施例的色彩温度转换装置和方法可以应用于通常的图像显示系统及其方法。
根据本发明,从输入图像的输入色彩温度适当转换的色彩温度被输出。从而,保证了该输入图像的最佳图像质量。另外,根据本发明,通过根据目标色彩温度的偏移值计算色彩温度系数,所输入图像的输入色彩温度可变地转换为最适用于运动图像的色彩温度。因此,减小了硬件的复杂度,使得更加实用、有用和广泛应用。
虽然本发明参考优选实施例作了说明,但应当理解本领域的普通技术人员在不违背由权利要求所规定的本发明的精神和范围的前提下,可对本发明的形式和细节作各种改变。

Claims (22)

1.一种用于计算色彩温度转换系数的装置,包括:
第一转换系数单元,用于计算第一转换系数以将一输入图像的输入色彩温度转换为特定色彩温度;
色彩温度确定单元,用于接收用于输入色彩温度的目标色彩温度,和根据该目标色彩温度计算用于该输入色彩温度的输出的输出色彩温度;
第二转换系数单元,用于计算第二转换系数以将特定色彩温度转换为输出色彩温度;和
转换系数计算单元,用于根据第一和第二转换系数计算第三转换系数以将输入色彩温度转换为输出色彩温度。
2.如权利要求1所述的用于计算色彩温度转换系数的装置,其中该目标色彩温度包括:
一存储在数据库中并且相应于用于输入色彩温度的转换的目标色彩温度的地址值;和
一个或多个用于输入色彩温度的转换的偏移值。
3.如权利要求2所述的用于计算色彩温度转换系数的装置,其中该色彩温度确定单元包括:
输出计算单元,用于通过将该偏移值加到输入色彩温度来计算第一目标色彩温度;和
输出选择单元,用于计算相应于该地址值的第二目标色彩温度,和从第一目标色彩温度及第二目标色彩温度中选择一个目标色彩温度。
4.如权利要求3所述的用于计算色彩温度转换系数的装置,其中该色彩温度确定单元包括用于输出在输出选择单元中所选择的第一目标色彩温度或第二目标色彩温度的色彩温度输出单元。
5.如权利要求3所述的用于计算色彩温度转换系数的装置,其中该色彩温度确定单元包括根据由用户所选择的一模式用于控制输出选择单元的选择操作的模式切换单元。
6.如权利要求5所述的用于计算色彩温度转换系数的装置,其中当一选择是由用户做出的输出一与输入色彩温度成比例的输出色彩温度变量时,该模式切换单元控制该输出选择单元选择第一目标色彩温度,和
当一选择是由用户做出的输出该目标色彩温度时,该模式切换单元控制该输出选择单元选择第二目标色彩温度。
7.一种色彩温度转换装置,包括:
色彩温度检测单元,用于检测一输入图像的输入色彩温度;
色彩温度确定单元,用于接收用于输入色彩温度的目标色彩温度,和根据该目标色彩温度计算输出色彩温度以输出该输入色彩温度;
系数计算单元,用于计算一色彩温度转换系数以将输入色彩温度转换为输出色彩温度;和
色彩温度转换单元,用于根据该色彩温度转换系数将该输入色彩温度转换为输出色彩温度。
8.如权利要求7所述的色彩温度转换装置,其中该目标色彩温度包括:
一存储在数据库中并且相应于用于输入色彩温度的转换的目标色彩温度的地址值;和
一个或多个用于输入色彩温度的转换的偏移值。
9.如权利要求8所述的色彩温度转换装置,其中该色彩温度确定装置包括:
输出计算单元,用于通过将该偏移值加到输入色彩温度来计算第一目标色彩温度;和
输出选择单元,用于计算相应于该地址值的第二目标色彩温度,和选择第一目标色彩温度或第二目标色彩温度。
10.如权利要求9所述的色彩温度转换装置,其中该色彩温度确定单元包括用于输出由输出选择单元所选择的第一目标色彩温度或第二目标色彩温度的色彩温度输出单元。
11.如权利要求10所述的色彩温度转换装置,其中该色彩温度确定单元包括根据由用户所选择的一模式用于控制输出选择单元的选择操作的模式切换单元。
12.如权利要求10所述的色彩温度转换装置,其中当一选择是由用户做出的输出一与输入色彩温度成比例的输出色彩温度变量时,该模式切换单元控制该输出选择单元选择第一目标色彩温度,和
当一选择是由用户做出的输出该目标色彩温度时,该模式切换单元控制该输出选择单元选择第二目标色彩温度。
13.如权利要求12所述的色彩温度转换装置,其中该系数计算单元包括:
第一转换系数单元,用于计算第一转换系数以将输入色彩温度转换为特定色彩温度;
第二转换系数单元,用于计算第二转换系数以将特定色彩温度转换为输出色彩温度;和
转换系数计算单元,用于根据第一转换系数和第二转换系数计算色彩温度转换系数以将输入色彩温度转换为输出色彩温度。
14.一种色彩温度转换方法,包括有步骤:
检测一输入图像的输入色彩温度;
根据输入色彩温度和输入色彩温度的目标色彩温度计算输出色彩温度以输出该输入色彩温度,其中该目标色彩温度包括存储在数据库中并且相应于用于输入色彩温度的转换的目标色彩温度的地址值和至少一个用于输入色彩温度的转换的变量偏移值,并且输出色彩温度的计算包括:
通过将至少一个变量偏移值加到输入色彩温度来计算第一目标色彩温度;
计算相应于该地址值的第二目标色彩温度,并且选择第一目标色彩温度或第二目标色彩温度的任一目标色彩温度;以及
输出所选择的第一目标色彩温度和第二目标色彩温度中的一个作为目标色彩温度;
计算色彩温度转换系数以将该输入色彩温度转换为输出色彩温度,其中色彩温度转换系数的计算包括:
计算第一转换系数以将该输入色彩温度转换为特定色彩温度;
计算第二转换系数以将该特定色彩温度转换为输出色彩温度;以及
根据第一转换系数和第二转换系数计算色彩温度转换系数以将该输入色彩温度转换为输出色彩温度;
根据该色彩温度转换系数将输入色彩温度转换为输出色彩温度。
15.如权利要求14所述的色彩温度转换方法,在选择步骤之前还包括设置选择和输出第一目标色彩温度和第二目标色彩温度中的一个的输出模式的步骤。
16.如权利要求15所述的色彩温度转换方法,其中,在该模式设置步骤中,当一选择是由用户做出的输出一与输入色彩温度成比例的输出色彩温度变量时,选择第一目标色彩温度,和
当一选择是由用户做出的输出该目标色彩温度时选择第二目标色彩温度。
17.一种图像显示系统,包括:
色彩温度检测单元,用于检测一输入图像的输入色彩温度;
色彩温度确定单元,用于根据该输入色彩温度和转换后的输入色彩温度的目标色彩温度可变地计算一输出色彩温度;
系数计算单元,用于计算一色彩温度转换系数以将输入色彩温度转换为输出色彩温度;
色彩温度转换单元,用于根据该色彩温度转换系数将该输入色彩温度转换为输出色彩温度;和
显示单元,用于显示所转换的色彩温度的图像。
18.如权利要求17所述的图像显示系统,其中该目标色彩温度包括:
一存储在数据库中并且相应于用于输入色彩温度的转换的目标色彩温度的地址值;和
至少一个用于输入色彩温度的转换的变量偏移值。
19.如权利要求18所述的图像显示系统,其中该色彩温度确定单元包括:
计算单元,用于通过将至少一个偏移值加到输入色彩温度而计算第一目标色彩温度;
选择单元,用于计算相应于该地址值的第二目标色彩温度,并且从第一目标色彩温度和第二目标色彩温度中选择一个作为目标色彩温度;
输出单元,用于输出由该选择单元所选择的第一目标色彩温度和第二目标色彩温度中的一个;和
模式切换单元,用于根据由用户选择的模式控制该选择单元的选择操作。
20.如权利要求19所述的图像显示系统,其中当一选择是由用户做出的输出一与输入色彩温度成比例的输出色彩温度变量时,该模式切换单元控制该输出选择单元选择第一目标色彩温度,和
当一选择是由用户做出的输出该目标色彩温度时,控制该输出选择单元选择第二目标色彩温度。
21.一种图像显示方法,包括有步骤:
检测一输入图像的输入色彩温度;
根据输入色彩温度和输入色彩温度的转换之后的目标色彩温度计算一输出色彩温度以输出该输入色彩温度,其中该目标色彩温度包括存储在数据库中并且相应于用于输入色彩温度的转换的目标色彩温度的地址值和至少一个用于输入色彩温度的转换的变量偏移值,并且输出色彩温度的计算包括:
通过将该偏移值加到输入色彩温度来计算第一目标色彩温度;
计算相应于该地址值的第二目标色彩温度,切换从相应于该地址值的第一目标色彩温度和第二目标色彩温度中选择一个的输出模式;
根据该输出模式从第一目标色彩温度和第二目标色彩温度中选择一个作为目标色彩温度;以及
输出第一目标色彩温度和第二目标色彩温度中的一个作为目标色彩温度;
计算色彩温度转换系数以将输入色彩温度转换为输出色彩温度;
根据该色彩温度转换系数将该输入色彩温度转换为输出色彩温度;和
显示被转换的输出色彩温度的图像。
22.如权利要求21所述的图像显示方法,其中当一选择是由用户做出的输出一与输入色彩温度成比例的输出色彩温度变量时,该输出模式选择第一目标色彩温度,和
当一选择是由用户做出的输出该目标色彩温度时,该输出选择模式选择第二目标色彩温度。
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