DE1087385B

DE1087385B - Verfahren und Anordnung zur automatischen Erkennung von Zeichen

Info

Publication number: DE1087385B
Application number: DEST13329A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hermann Endres
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1957-04-17
Filing date: 1958-01-09
Publication date: 1960-08-18
Also published as: GB871163A; CH365568A; DE1198599B; CH372865A; NL228298A; GB871162A; CH379576A; FR75045E; BE572408A; GB878931A; BE566888A; BE568374A; NL229873A; CH379815A; DE1069917B; DE1065198B; DE1077904B; US3069079A; BE569689A; DE1121864B

Description

DEUTSCHES

Die Hauptpatentanmeldung betrifft ein Verfahren zur automatischen Erkennung von Zeichen, insbesondere Schriftzeichen, die entweder längs bestimmter Zeilen oder vollparallel in Rasterform optisch, magnetisch, galvanisch oder elektrostatisch abgetastet werden. Gemäß der Erfindung der Hauptpatentanmeldung werden die Abtastsignale in einem zweidimensionalen Schieberegister gespeichert, das eine Verschiebung der eingespeicherten Informationen in Zeilen- und/oder Spaltenrichtung gestattet. Die Auswertung der Informationen kann z. B. dadurch erfolgen, daß für jedes zu erkennende Zeichen eine Koinzidenzschaltung vorgesehen ist, die die Speicherzellenausgänge miteinander verbindet, die für das betreffende Zeichen das Kriterium »weiß« bzw. »schwarz« gespeichert haben sollen. Durch dieses Verfahren sollen auch Zeichen ausgewertet werden, die bei der Einspeicherung nicht genau auf die Koinzidenzschaltungen zu liegen kamen. Die gespeicherten Zeichen werden dann so lange in Form von Spiralen oder mäanderförmig in dem Schieberegister verschoben, bis sie mit der jeweiligen Koinzidenzschaltung zur Deckung gebracht sind. Die Verschiebung erfordert eine umfangreiche Steuerung.

Es ist nun Zweck der Erfindung, die Koinzidenzabfrage zu vereinfachen.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet dadurch, daß die Zeichen spalten- bzw. zeilenweise abgetastet werden und die jeweiligen Zeichensignale in der ersten oder letzten Spalte bzw. Zeile des Schieberegisters gespeichert werden, während gleichzeitig die bereits eingespeicherten Signale jeweils um eine Speicherzelle in Zeilen- bzw. Spaltenrichtung fortgeschaltet werden, und daß das vollständig in das Schieberegister eingebrachte Zeichen zur optimalen Koinzidenzabfrage senkrecht zur Einspeicherrichtung verschoben wird.

Diese Weiterbildung des Verfahrens der Hauptpatentanmeldung verbindet mit der Einspeicherung schon eine teilweise Zentrierung des Zeichens in Zeilen- bzw. Spaltenrichtung auf die Koinzidenzschaltungen, so daß nach der Speicherung gleiche Zeichen in Zeilen- bzw. Spaltenrichtung immer an der gleichen Stelle erscheinen.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ermöglicht, daß entweder der Zeichenträger oder die Abtastorgane in der Abtastrichtung kontinuierlich verschoben werden. Die Einteilung in Spalten erfolgt dadurch, daß die Zeichensignale der Abtastorgane durch die Schaltimpulse eines Generators gleichzeitig in das Schieberegister übertragen werden.

Die Zeichen werden zweckmäßig durch eine Fotowandilerkette abgetastet, deren einzelne Elemente über Verfahren und Anordnung

zur automatischen Erkennung

von Zeichen

Zusatz zur Patentanmeldung St 12777IX/43 a
(Auslegeschrift 1075354)

Anmelder:

Standard Elektrik Lorenz

Aktiengesellschaft,

Stuttgart-Zuffenhausen,

Hellmuth-Hirth-Str. 42

Dipl.-Ing. Hermann Endres, Stuttgart-Mühlhausen,
ist als Erfinder genannt worden

je einen Verstärker mit den Zellen einer Spalte des Schieberegisters verbunden sind.

Es kann aber auch vorteilhaft sein, zur Abtastung eine Anordnung zu verwenden, die eine Kathodenstrahlröhre und eine Fotozelle sowie eine Speicherkette und einen Zähler, der durch die Fotozelle mit den einzelnen Gliedern der Speicherkette verbunden wird, und zwei Generatoren enthält. Der eine Generator bewirkt die Abtastung des Zeichens und läuft so lange, wie an den Ausgängen der Speicherketten Zeichensignale erscheinen. Der andere Generator bewirkt die' Abtastung des Raums zwischen zwei Zeichen und läuft so lange, wie Zeichensignale an den Ausgängen der Speicherkette fehlen. Es ist zweckmäßig, wenn der letztere der Generatoren mit höherer Frequenz läuft als der erste. Um die Zellen der Speicherkette den einzelnen Punkten, die der Kathodenstrahl durchläuft, eindeutig zuzuordnen, ist es zweckmäßig, den Zähler auch als Stufenschalter für die Ablenkspannung der Kathodenstrahlröhre wirken zu lassen.

Für die Einspeicherung und die Fortschaltung der Zeichensignale im Schieberegister ist es günstig, einen besonderen Generator vorzusehen, der nur so lange läuft, wie Zeichensignale an den Ausgängen der Verstärker bzw. der Speicherkette erscheinen.

Die Zeichenverschiebung senkrecht zur Einspeicherrichtung erfolgt dann durch einen anderen Generator, der durch das Fehlen von Zeichensignalen an den Aus-

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gangen der Verstärker bzw. der Speicherkette einge- der Zellen der fünf obersten Zeilen sind zeilenweise schaltet wird. Dieser Generator wird stillgesetzt, wenn in Oder-Schaltungen 22 ... 26, die Ausgänge dieser die Zeichensignale in einer bestimmten Zeile des Oder-Schaltungen in einer Und-Schaltung 27 zusam-Schieberegisters auftreten, oder wenn die Zeichen- mengefaßt. Von dieser Und-Stufe 27 führt eine Leisignale in mindestens η bestimmten aufeinanderfolgen- 5 tung über eine Inverterstufe 28 auf die Und-Stufe 21, den Zeilen auftreten. Hierbei ist η <Ξμ, und m die die mit dem Generator G 2 verbunden ist. Der Geneminimal vorkommende Zeilenzahl eines Zeichens. Es rator G 2 ist durch die Leitung Y mit allen Zellen des ist vorteilhaft, wenn der letzte Generator mit höherer Schieberegisters 18 verbunden, wie in der Haupt-Frequenz läuft, als der zuvor erwähnte. Patentanmeldung beschrieben. Außerdem ist an den

Bei der Abtastung mit einer Kathodenstrahlröhre io Generator G 2 ein Zähler 30 angeschlossen, der mit kann die Einspeicherung und Fortschaltung auch da- einem Vergleicher 31 und über einen Schalter 32 mit durch bewirkt werden, daß in dem Zähler eine Null- einem Speicher 33 verbunden ist. Dieser Speicher 33 Stellung vorgesehen ist, in der der Inhalt der Speicher- ist ebenfalls mit dem Vexgleicher 31 verbunden, dessen kette dann in das Schieberegister übertragen wird und. Ausgang auf den Generator G 2 führt,
gleichzeitig die Speicherkette gelöscht wird, wenn ein 15 Wird nun an den Fotowandlern ein Zeichen vorbeibestimmter Generator läuft. bewegt, so erscheinen an den Verstärkerausgängen

Erscheint durch eine Schrägstellung der zu lesenden 01... 09 Abtastsignale. Über die Oder-Schaltung 19 Vorlage zusätzlich zu einer Zeile die vollständige be- wird dadurch der Generator Gl in Betrieb gesetzt, der nachbarte Zeile am Abtastbereich, so setzt eine Ver- durch den 1. Ausgangsimpuls die Übergabe der Fotogleichseinrichtung den Generator still, der das Zeichen 20 Zellenmarkierungen in die erste Spalte des Schiebesenkrecht verschiebt, wenn sich die Anzahl der Ver- registers (51... 59) bewirkt. Der nächste Generatorschiebeschritte des vorhergehenden Zeichens und des impuls schaltet die in Spalte 1 gespeicherten Markiegespeicherten Zeichens nicht oder nur um einen he- rungen auf Spalte 2 (61.. . 69) und gibt gleichzeitig stimmten Betrag unterscheiden und Zeichensignale in die neue Information von den Fotozellen in Spalte 1 mindestens η bestimmten aufeinanderfolgenden Zeilen 25 des Schieberegisters. Der Vorgang wiederholt sich, auftreten. Neben dem schon erwähnten Vorteil, daß bis schließlich das vollständige Zeichen im Schiebemit der Einspeicherung eine teilweise Zentrierung des register steht. Die Generatorfrequenz muß so auf die Zeichens auf die Koinzidenzschaltungen erreicht wird, Zeichenbewegung abgestimmt sein, daß ein für die hat das Verfahren gemäß der Erfindung noch weitere Auswertung zweckmäßiger Abstand entsteht. Nor-Vorzüge. So sind z. B. für die Abtastung nur so viele 30 malerweise wird man die abzutastenden Flächen-Abtastorgane notwendig, als das Schieberegister elemente etwa quadratisch wählen, bei quadratischen Zeilen bzw. Spalten enthält. Auch können nunmehr Kathoden der Fotozellen müßte sich deshalb das Zeider Zeichenträger oder die Abtastorgane kontinuier- chen während einer Periode des Generators Gl um lieh bewegt werden. Weiterhin braucht das Schiebe- etwa Fotozellenbreite fortbewegen. Nach beendeter register nur der maximalen Zeichenbreite zu ent- 35 Abtastung eines Zeichens wird Gl wieder abgeschaltet, sprechen. da über 19 keine Markierung mehr gemeldet wird.

In der Beschreibung wird die Erfindung an Hand Durch diese Art der Abtastung, bei der der Anfang

der Fig. 1 bis 4 beispielsweise näher'erläutert. Es zeigt des Zeichens den Beginn der Übergabe der Fotozellen-

Fig. 1 eine Anordnung zur Zeichenabtastung mit markierung an das Schieberegister bestimmt, erschei-

einer Fotowandlerkette, 40 nen gleiche Zeichen in Zeilenrichtung immer an der

Fig. 2 eine Anordnung zur Steuerung der Zentrie- gleichen Stelle des Speichers, unabhängig von etwa-

rung des Zeichens im Schieberegister, igen, beim Druck vorkommenden Zeichenverschie-

Fig. 3 eine Anordnung zur Zeichenabtastung mit bungen. Eine weitere Zentrierung in Zeilenrichtung ist

einer Kathodenstrahlröhre, deshalb nicht mehr erforderlich. Die Einstellung der

Fig. 4 eine Anordnung zur Steuerung der Zeichen- 45 richtigen Höhenlage des Zeichens im Schieberegister

abtastung mit einer Kathodenstrahlröhre. erfolgt nun während der Zeit, während der der Zwi-

Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung wird an- schenraum zwischen zwei Zeichen abgetastet wird, genommen, daß sich der Zeichenträger 11 kontinuier- Das im Schieberegister stehende Zeichen wird so lange Hch in Richtung des Pfeils 12 bewegt. Der Zeichen- nach oben geschoben, bis es an der obersten Zeile (51, träger 11 wird durch eine Lichtquelle 13 beleuchtet. 50 61... 91) anstößt. Die Verschiebung erfolgt durch die Die Zeichen 14 werden durch eine Linse 15 auf die Ausgangsimpulse des Generators G 2. Solange nicht in Fotowandlerkette 16 abgebildet. Die Ausgänge dieser jeder der obersten fünf Zeilen wenigstens eine Schwarz-Fotowandler führen auf je einen der Verstärker markierung erscheint, liefert die Und-Schaltung 27 01... 09 in Fig. 2. Diese Verstärker sind so ausge- keine Ausgangsmarkierungen. Die Inverterstufe 28 legt, daß nur dann ein Ausgangssignal erscheint, wenn 55 markiert damit einen Eingang der Und-Stufe 21, der die mittlere Schwärzung des auf den zugehörigen andere Eingang dieser Und-Stufe 21 wird durch die Fotowandler abgebildeten Flächenelementes einen be- Inverterstufe 20 markiert, weil die Fotozellen nicht stimmten Schwärzungsgrad überschreitet. Die Aus- mehr schwarz melden. Damit wird also G2 über die gänge der Verstärker 01... 09 sind mit der ersten Und-Stufe 21 eingeschaltet und läuft so lange, bis das Spalte 51 ... 59 des Schieberegisters 18 verbunden. 60 Zeichen die obersten Zeilen erreicht hat. Dann spricht Die Spalten und Zeilen des Schieberegisters 18 sind die Und-Stufe 27 an, wobei vorausgesetzt wird, daß untereinander verbunden, wie in der Hauptpatent- das Zeichen mindestens fünf Zeilen hoch ist und in anmeldung beschrieben. Die Ausgänge der Verstärker diesem Bereich keine vollständig weißen, waage 01... 09 sind außerdem in der Oder-Stufe 19 zu- rechten Zeilen enthält. Dies trifft für alle Ziffern zu. sammengefaßt. Der Ausgang dieser Oder-Stufe 19 65 Die Überwachung mehrerer Schieberegisterzeilen ist führt einerseits über die Inverterstufe 20 auf die Und- notwendig, um bei verhältnimäßig starker Schräg-Stufe 21, andererseits zu dem Generator Gl. Der stellung des abzulesenden Schriftstücks oder bei sehr Generator G1 ist durch die Leitung X mit allen Zellen engem Zeilenabstand eine Fehlzentrierung durch abdes Schieberegisters 18 verbunden, wie ebenfalls in getastete Zeichenreste aus der Nachbarzeile zu verder Hauptpatentanmeldung beschrieben. Die Ausgänge 70 meiden. Bei großem Zeilenabstand können also die

Oder-Stufen 23 ... 26 und die Und-Stufe 27 weggelassen werden.

Nach dieser Höhenzentrierung kann die Auswertung über bekannte Koinzidenzschaltungen erfolgen, die an die Speicherzellen angeschlossen sind und die für jedes Zeichen charakteristische »schwarze« bzw. »weiße« Punkte miteinander verknüpfen.

Erscheint durch Schräglage der zu lesenden Vorlage am Ende einer Zeile zusätzlich die vollständige benachbarte Zeile im Abtastbereich, so ist zur Zentrierung auf das gewünschte Zeichen die gestrichelte Zusatzeinrichtung 29 erforderlich. Durch einen Zähler 30 werden bei jeder Abtastung die zur Zentrierung erforderlichen vertikalen Schritte gezählt. Diese Zahl wird im Speicher 33 bis zur Abtastung der nächsten Ziffer festgehalten und dann mit der neuen Schrittzahl verglichen. Die Vergleichseinrichtung 31 erlaubt nur dann eine Stillsetzung des Generators G 2, wenn sich die Zahl der neuen vertikalen Schritte nicht oder nur um einen bestimmten Betrag von der vorhergehenden Schrittzahl unterscheidet. Damit wird die Zentrierung auf ein unerwünschtes darüber- und darunterliegendes Zeichen vermieden.

Zur Zeichenabtastung kann man statt der Fotowandlerkette auch eine Lichtpunktabtastung mit einer Kathodenstrahlröhre oder ähnlichen aus der Fernsehtechnik bekannten Anordnungen durchführen. Tn Fig. 3 ist eine Anordnung zur Lichtpunktabtastung dargestellt. Es ist angenommen, daß sich der Zeichenträger 11 in Richtung des Pfeils 12 bewegt. Der Zeichenträger 11 wird durch eine Kathodenstrahlröhre 34 und eine Linse 35 beleuchtet. Dabei wird der Strahl nur senkrecht zur Zeichenträgerbewegung abgelenkt. Das von dem Zeichen 14 reflektierte Licht wird von einer Fotozelle 36 empfangen. An die Fotozelle 36 ist ein Schalter 37 in Fig. 4 angeschlossen. Dieser Schalter 37 verbindet außerdem die Ausgänge 1... 9 eines Ringzählers 38 mit den Eingängen einer Speicherkette 10... 90. Die Ausgänge dieser Speicherkette 10 ... 90 sind in der Oder-Stufe 39 zusammengefaßt. Die Oder-Stufe 39 entspricht der Oder-Stufe 19 und hat die gleiche Funktion. Darüber hinaus ist aber mit der Oder-Stufe 39 ein Generator G-'4 und über eine Inverterstufe 40 ein Generator G 3 verbunden. An beide Generatoren ist der Ringzähler 38 angeschlossen. Der Ringzähler 38 liefert über die Widerstände W und die Dioden D der Kathodenstrahlröhre 34 eine stufenförmige Ablenkspannung. Der Ausgang 0 des Ringzählers 38 ist über eine Und-Stufe 41 mit sämtlichen Speichern der Speicherkette 10 ... 90 verbunden. Er kann auch mit allen Zellen des Schieberegisters 18 über die Leitung X verbunden sein. Der andere Eingang der Und-Stufe 41 ist mit dem Ausgang der Oder-Stufe 39 verbunden. Die Ausgänge 10 ... 90 der Speicherkette entsprechen in ihrer Funktion den Ver-Stärkerausgängen 01... 09 in Fig. 2. Solange von der Fotozelle 36 keine Zeichensignale gemeldet werden, läuft der Generator G 3 mit sehr hoher Frequenz. Seine Impulse treiben den Ringzähler 38, über den die Kathodenstrahlröhre ihre Ablenkspannung erhält. Wird bei der Lichtpunktabtastung das Zeichen erreicht, so schaltet jedes Ausgangssignal der Fotozelle die augenblicklich markierte Zählerstufe auf den zugeordneten Speicher durch. Bei dem ersten Signal wird über die Oder-Stufe 39 der Generator G 4 eingeschaltet und über die Inverterstufe 40 der Generator Ci ausgeschaltet. Der Generator G 4 läuft mit niedriger Frequenz. Jetzt treiben die Impulse des Generators G 4 den Ringzähler 38. Solange G4 läuft, wird der Inhalt der Speicherkette in der Stufe 0 des Ring-Zählers gelöscht. Diese Stufe kann auch die Funktion des Generators Gl bei der Einspeicherung übernehmen. Bleibt am Zeichenende nach der Löschung die Speicherkette von Signalen frei, so wird wieder G¹S ein- und G 4 ausgeschaltet. Die übrige Zentrierung im Schieberegister erfolgt nach dem oben beschrieb benen Verfahren.

In Fig. 2 wird das Zeichen zur Zentrierung an den oberen Rand des Schieberegisters gebracht. Für die Erkennung von Buchstaben mit Unterbrechungen, z. B. i, ä usw., ist eine Verschiebung an den unteren Rand zweckmäßiger und ist nach dem angegebenen Verfahren natürlich ebenso gut durchzuführen.

Die in Fig. 2 angegebenen Kombinationen von logischen Schaltungen 21 ... 28 und 19 ... 21 können nach den Regeln der Boolschen Algebra umgeformt und der speziellen technischen Ausführung angepaßt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur automatischen Erkennung von Zeichen, insbesondere Schriftzeichen, die in Rasterform optisch, magnetisch, galvanisch oder elektrostatisch abgetastet und in einem zweidimensionalen Schieberegister gespeichert und durch Verschiebung in diesem mit Koinzidenzschaltungen zur Deckung gebracht werden nach Patentanmeldung St 12777 IX/43 a, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeichen spalten- bzw. zeilenweise abgetastet werden und die jeweiligen Abtastsignale in der ersten oder letzten Spalte bzw. Zeile des Schieberegisters gespeichert werden, während gleichzeitig die bereits eingespeicherten Signale jeweils um eine Speicherzelle in Zeilen- bzw. Spaltenrichtung fortgeschaltet werden, und daß das vollständig in das Schieberegister eingebrachte Zeichen zur optimalen Koinzidenzabfrage senkrecht zur Einspeicherrichtung verschoben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß entweder Zeichenträger oder Abtastorgane in der Abtastrichtung kontinuierlich verschoben werden und daß die Zeichensignale der Abtastorgane durch die Schaltimpulse eines Generators (G^l) gleichzeitig in das Schieberegister übertragen werden.

3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zeichenabtastung eine Fotowandler- und Verstärkerkette (01.. . 09) vorgesehen ist, deren einzelne Elemente den Zellen einer bestimmten Spalte des Schieberegisters zugeordnet sind.

4. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Zeichenabtastung eine Kathodenstrahlröhre (34) und eine Fotowandlerzelle (36) sowie eine Speicherkette (10 . . . 90), ferner einen Ringzähler (38), der durch die Fotowandlerzelle (36) mit den einzelnen Gliedern der Speicherkette (10. .. 90) verbunden wird und zwei Generatoren (G 3 und G 4) enthält, von denen der eine (G 4) die Abtastung des Zeichens bewirkt und so lange läuft, wie an den Ausgängen der Speicherketten Zeicheiisignale erscheinen, und der andere (G 3) die Abtastung des Raumes zwischen zwei Zeichen bewirkt und so lange läuft, wie Zeichensignale an den Ausgängen der Speicherkette (10 ... 90) fehlen.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur eindeutigen Zuordnung der EIe-

mente der Speicherkette zu den einzelnen Punkten, die der Kathodenstrahl durchläuft, der Ringzähler (38) auch als Stufenschalter für die Ablenkspannung der Kathodenstrahlröhre vorgesehen ist.

6. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator (G 3) mit höherer Frequenz läuft als der Generator (G 4).

7. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einspeicherung und Fortschaltung der Zeichensignale im Schieberegister ein besonderer Generator (G 1) vorgesehen ist, der durch die ersten Zeichensignale an den Ausgängen der Verstärkerkette (01... 09) bzw. der Speicherkette (10 ... 90) eingeschaltet und durch das Fehlen von Zeichensignalen an den Ausgängen dieser Ketten ausgeschaltet wird.

8. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ringzähler (38) eine O-Stellung vorgesehen ist, in der der Inhalt der Speicherkette (10 ... 90) dann in das Schieberegister übertragen wird und gleichzeitig die Speicherkette gelöscht wird, wenn der Generator (G 4) läuft.

9. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zeicbenverschiebung senkrecht zur Ein-Speicherrichtung ein Generator (G 2) vorgesehen ist, der durch das Fehlen von Zeichensignalen aii den Ausgängen der Verstärker- bzw. Speicherkette eingeschaltet wird und der stillgesetzt wird, wenn die Zeichensignale in einer bestimmten Zeile des Schieberegisters auftreten.

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine logische Schaltungskombination (21... 28) den Generator (G 2) stillsetzt, wenn die Zeichensignale in mindestens η bestimmten aufeinanderfolgenden Zeilen auftreten, wobei n<^m und m die minimal vorkommende Zeilenzahl eines Zeichens ist.

11. Anordnung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen Speicher (32), in dem die Zahl der Verschiebeimpulse für das jeweils vorhergehende Zeichen gespeichert ist, durch einen Zähler (30), der die augenblickliche Zahl von Verschiebeschritten anzeigt, und durch eine Vergleichsemrichtung (31), die den Generator (G 2) stillsetzt, wenn sich die beiden Zahlen nicht oder nur um einen bestimmten Betrag unterscheiden und Zeichensignale in mindestens η bestimmten aufeinanderfolgenden Zeilen auftreten.

12. Anordnung nach Anspruch 9 oder 10 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator (G 2) mit höherer Frequenz läuft als der Generator (G 1).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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