JP2001222270A - ビデオ信号処理システム及びビデオ信号処理方法 - Google Patents
ビデオ信号処理システム及びビデオ信号処理方法Info
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Abstract
他のフォーマットに転換するためのフィルターユニット
と多数の画像を重ね合わせるための計算ユニットの複合
を実現する。 【解決手段】 ビデオデータ及びグラフィックデータを
処理するためのビデオ信号処理システムであり、ビデオ
信号を受け取り異なる行数及び/又は列数を有するビデ
オ画像に変換するのに適したフィルターユニット及びグ
ラフィック信号を受け取り、グラフィックデータと変換
されたビデオデータを重畳した一連のビデオデータとし
て出力する。
Description
ステム及びビデオデータ及びグラフィックデータを処理
するためのビデオ信号処理方法に関する。
システムが知られている。このビデオ信号処理システム
は、例えばビデオ画像(例えば国際通信連盟UIT−R
の(即ち無線通信の国際諮問委員会:CCIRの))デ
ィジタルスタジオ基準601に他のフォーマットにコー
ド化されたビデオ画像を転換するためのフィルターユニ
ットを有する。一例として、列当り720個の画点(B
P/Z)及び576行(Z)を有するPAL16×9画
像フォーマットの、発明者諮問国際テレビジョンシステ
ム委員会NTSCによって指定された、480BP/Z
及び480Zを有するNTSC16×9画像フォーマッ
トへの転換がある。
ラフィック画像を重ね合わせるための計算ユニットを有
するビデオ信号処理システム(レイヤリング・アンド・
アルファ−ブレンディング)が知られている。前記計算
ユニットにより種々の画像が調節可能な要素によって決
定され(アルファブレンディング)、それによって画像
の複合又は重ね合わせ(レイヤリング)によって透明な
画像の表示が可能である。それ故例えば透明ボタン(dur
chsichtige Buttons) を次第に鮮明にし、同時にオリジ
ナルのビデオ画像を更に背景に表示することができる。
として存在するだけである。このようなシステムの複合
の欠点は、ビデオ画像及びグラフィック画像を濾過する
ためのみならずビデオ画像及びグラフィック画像を重ね
合わせるための記憶の必要量が必要であり、最適化され
ていないことにある。
ハードウェア構造の中にビデオ画像を他のフォーマット
に転換するためのフィルターユニットと多数の画像を重
ね合わせるための計算ユニットの複合を実現することで
ある。更に、このようなユニットの複合は記憶の必要量
が最小化されるように行われなければならない。
よって、請求項1、請求項9、請求項17及び/又は1
8に記載の特徴を有するビデオ信号処理システム及びビ
デオ信号処理方法によって解決される。
下位の請求項にあげられている。
データの処理のためのビデオ信号処理システムは以下配
列1と称し、グラフィック信号入力を備える。このグラ
フィック信号入力にはグラフィックデータが供給され、
さらに配列1はビデオ信号入力を備え、このビデオ信号
入力には所定数の行と所定数の列を有するビデオ画像が
一連のビデオ画像の形態で供給される。更に配列1はビ
デオ信号出力を有する。このビデオ信号出力において処
理されたビデオ信号が得られる。更にビデオ信号処理シ
ステムはフィルターユニットを有する。このフィルター
ユニットはビデオ信号入力に接続されており、更に前記
フィルターユニットは、ビデオ信号入力を介して受け取
られるビデオデータは他の行数及び/又は列数を有する
ビデオ画像に変換するのに適した水平フィルター及び垂
直フィルターを有する。更に前記フィルターユニット
は、個々の画素及び/又は列を緩衝するのに適した第1
の記憶装置を備える。更に前記システムは、第2の記憶
装置を有する。この第2の記憶装置はグラフィック信号
入力及びフィルターユニットに接続されており、グラフ
ィック信号入力及びフィルターユニットを介して供給さ
れたデータを中間記憶するのに適している。第2の記憶
装置に接続されている第3の記憶装置は第2の記憶装置
を介して供給されたデータを記憶するのに適している。
第2の記憶装置及びビデオ信号出力に接続されたオーバ
ーラップユニットは、第2の記憶装置を介して供給され
たグラフィックデータと濾過されたビデオデータを複合
し、ビデオ信号出力に、供給されたグラフィックデータ
と濾過されたビデオデータの重なりとして生ずる一連の
ビデオデータがあるようにするのに適している。
マブル論理構成要素及び付加的な記憶ユニットによって
非常に簡単に、費用的に非常に有利に実現することがで
きる。このような構造の場合記憶の必要量は非常に小さ
い。有利に、第1の記憶装置及び第3の記憶装置は、外
部作業記憶装置として、例えばランダムアクセス記憶装
置(RAM)として形成されており、一方第2の記憶装
置は少ないアクセス時間に基づいて迅速な中間記憶装置
として、即ち例えばキャッシュとして形成されている。
入力に供給されたグラフィックデータはマイクロプロセ
ッサから供給されるビットマップである。このように例
えば透明ボタンを次第に鮮明にし、同時にオリジナルの
ビデオ画像を更に背景に表示することができる。
ト、記憶装置及びオーバーラップユニットはビデオ及び
グラフィック信号処理のときのデータ流れを制御するの
に適している制御システムに接続されている。この制御
システムは例えばプログラマブル論理構成要素自身を引
き受けることができる。このようなプログラマブル論理
構成要素は例えば所謂フィールドプログラマブルゲート
アレイ(FPGA)である。この場合本発明においては
フィルター及び計算ユニット並びにキャッシュはFPG
Aの内側に存在する。RAMはただ外部構成要素として
接続されているに過ぎない。
クロプロセッサであり、又は制御ユニットは外部マイク
ロプロセッサの命令を受け取る。
オ信号処理システムはリアルタイムで操作され、その場
合において、制御システムのタクト振動数はビデオ信号
入力及び/又はビデオ信号出力における信号のタクト振
動数よりも高い。このように確実な信号処理が保証され
る。
データを処理するための信号処理システムにおいて、垂
直フィルターはもはや入力においてフィルターブロック
を行わないがしかし出力において所謂レイヤリングブロ
ックを行う。それ故、信号/ビデオ入力時のフィルター
ブロックのとき追加の記憶装置は、この存在する追加の
記憶装置を一緒に使うことができるので、問題にならな
い。
るシステムは以下のように構成されている。
り、このグラフィック信号入力には所定の行数と所定の
列数を有するビデオ画像が一連の画像の形態でビデオ信
号出力に供給される。更に配列2は水平フィルターを有
する。この水平フィルターはビデオ信号入力に接続され
ており、ビデオ信号入力を介して受け取られるビデオデ
ータを他の行数を有するビデオ画像に変換するのに適し
ている。更に配列2は第1の記憶装置を有する。この第
1の記憶装置はグラフィック信号入力及び水平フィルタ
ーに接続されており、グラフィック信号入力及び水平フ
ィルターを介して供給されるデータを中間記憶するのに
適している。更に第2の記憶装置が設けられている。こ
の第2の記憶装置は第1の記憶装置に接続されており、
第1の記憶装置を介して供給されるデータを記憶するの
に適している。更にオーバーラップ及びフィルターユニ
ットが設けられており、このオーバーラップ及びフィル
ターユニットは第1の記憶装置及びビデオ信号出力に接
続されている。オーバーラップ及びフィルターユニット
は、第1の記憶装置を介して供給されるビデオデータを
他の列数を有するビデオ画像に変換するのに適した垂直
フィルター及び第1の記憶装置を介して供給されるグラ
フィックデータと濾過されたビデオデータを複合するの
に適したオーバーラップユニットを備え、且つ供給され
たグラフィックデータと濾過されたビデオデータの重ね
合わせとして生ずる一連のビデオデータがビデオ信号出
力にあるようにする。
キャッシュ記憶装置として形成され、第2の記憶装置は
ランダムアクセスメモリの形態の作業記憶装置として形
成されている。
たグラフィックデータは、第1の配列と同様に例えばマ
イクロプロセッサからのビットマップとして存在する。
ラップ及びフィルターユニットは、ビット及びグラフィ
ック信号処理を制御するのに適した制御システムに接続
されている。更に全ビデオ信号処理システムはリアルタ
イムで操作され、その場合制御システムのタクト振動数
はビデオ信号入力及び/又はビデオ信号出力における信
号のタクト振動数よりも本質的に高い。
続され、又はプログラマブル構成要素の一部分又はディ
ジタルビデオ信号処理の全プログラム構成要素プログラ
マブル構成要素を制御するマイクロプロセッサと置き換
えられる。
がインタレースプログレッシブ変化(Interlace-Progres
sive-Wandlung)に利用される。これはより高い解像度を
有する将来のディスプレーに対して必要である。原則的
にそこでは第1の配列の垂直フィルターの前に直接に配
列され(anzuorden) 、外部記憶装置に導びかれている(e
intreffen)追加の計算機による正確に同一の節約があ
る。この場合、従来の技術による相応の信号処理に対し
ては追加の半画像記憶装置(Halbbild-Speicher)が必要
とされるので、記憶の節約(Speicherersparnis) はまだ
本質的に大きい。重要なことは、例えばPAL基準28
8の場合外部RAMに288行が中間記憶されなければ
ならない。上記の第2の配列の場合、インタレースプロ
グレッシブ変化は所定の計算機と記憶装置により可能で
ある。
下に詳細に説明する。図において、図1は配列1による
ビデオ信号処理システムの第1の実施例である。
ムの第1の実施例である。
Vin、グラフィック信号入力Dμp及びビデオ信号出力
Vout を有する。ビデオ信号入力Vinは、水平フィルタ
ー11及び垂直フィルター12を有するフィルターユニ
ットに接続されている。このフィルターユニットは外部
記憶装置17に組み込まれている。この外部記憶装置は
ランダムアクセスメモリ(RAM)として形成されてい
る。フィルターユニットの出力のほうに進むデータとグ
ラフィック信号入力Dμp のほうに進むデータは中間記
憶装置13に供給される。中間記憶装置13は別の外部
記憶装置16に接続される。更に中間記憶装置13はオ
ーバーラップユニット15に接続されており、前記オー
バーラップユニットは更にビデオ信号出力Vout に接続
されている。フィルターユニット、即ち水平フィルター
11及び垂直フィルター12、並びに記憶装置13、1
6、17及びオーバーラップユニット15は制御システ
ム14に接続されている。実施例において、フィルター
ユニットは水平フィルター11及び垂直フィルター12
からなり、中間記憶装置13(キャッシュ)、オーバー
ラップユニット15及び制御システム14はプログラマ
ブル論理構成要素(例えばFPGA)に集成される。
デオデータは水平フィルター11及び垂直フィルター1
2を介して拡大縮小される(skaliert)。即ち、ディスプ
レーに合わせること達成するために他の大きさに変換さ
れる。水平濾過に対してはそのときどきに同じ行の幾つ
かの画点(ピクセル)が必要であるにすぎない。これは
時間的に直接連続して行われるので、記憶装置は少ない
画点に対して必要であるにすぎない。垂直フィルター1
2において複数の列の(即ち少なくとも二つの列の)画
点が互いに相殺されなければならない。重要なことは少
なくとも一つの列の情報が記憶装置に緩衝されなければ
ならないことである。この緩衝は光密度信号に対して7
20画点及び各色差信号に対して360画点毎の記憶の
大きさを必要とすることである。それ故に720画点+
2×360画点、即ち1440画点を記憶可能でなけれ
ばならない。
ばキャッシュを介して外部記録装置16(大抵、外部R
AM)に記録される。それと平行してグラフィックデー
タ(ビットマップ)も例えばマイクロプロセッサから迅
速な中間記憶装置13(キャッシュ)を介して外部記憶
装置(RAM)16に記録される。
ヤリングブロック)において複合される。これは、種々
の画像が調節可能なファクタによって互いに相殺される
ように行われる。専門用語でアルファブレンディングと
言う。これは透明な画像の表示をもたらす。
課題の全ての制御を引き受ける。これは例えばフィール
ドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)として形成
されている。フィルター11、12及びオーバーラップ
ユニット15並びに中間記憶装置13は同様にFPGA
内に存在する。RAMは外部構成要素として接続される
しかない。全システムはリアルタイムで操作され、その
場合制御システム14のクロック速度即ちタクト速度が
本質的に入力及び出力の信号のクロック速度よりも本質
的にはやい。
ムの実施例を示す。このシステムは配列1に対して外部
記憶装置が節約されるように実現化される。
μp 、ビデオ信号入力Vin及びビデオ信号出力Vout か
らなる。ビデオ信号入力Vinは水平フィルター21に接
続されている。水平フィルター21の出力のほうに進む
ビデオデータ並びにグラフィック信号入力Dμp のほう
に進むグラフィックデータは中間記憶装置23に供給さ
れる。中間記憶装置23は図1と同様に外部記憶装置2
6に接続される。更に中間記憶装置23はオーバーラッ
プ及びフィルターユニットとして一つのブロックと理解
されるオーバーラップユニット25及び垂直フィルター
22に接続されている。このオーバーラップ及びフィル
ターユニットは更にビデオ信号出力Vout に接続されて
いる。全ての構成要素、即ち水平フィルター、中間記憶
装置23、外部記憶装置26及びオーバーラップ及びフ
ィルターユニット22及び25は制御配線を介して制御
システム24に接続されている。この制御システム24
並びに外部記憶装置26のほかの全ての他の構成要素が
プログラマブル論理構成要素20に集成されている。こ
のプログラマブル論理構成要素20は例えばFPGAと
して形成されている。
ー22においては入力においてフィルターブロックは行
われず出力においてオーバーラップユニット25(レイ
ヤリングブロック)が行われる。存在する外部記憶装置
26(RAM)を一緒に使うことができるので、フィル
ターブロックにより追加の外部記憶装置17(大抵RA
M)が問題になることはない。
グ計算ユニット)のハードウェアは第1の実施の形態と
同様である。制御ユニット24は相応に変更されたプロ
グラマブル構成要素によって出力データを正しく算出す
ることを配慮するだけである。オーバーラップユニット
25(レイヤリング計算ユニット)の垂直濾過への集成
された利用は動的に制御システム24及び/又はマイク
ロプロセッサの外部の要求によって制御される。
度に対して高められた計算機のタクト速度が利用し尽く
される。それは、外部記憶装置26から種々の相殺され
るべき画像データをその帯域幅を損ねることなく迅速に
読みだすことを可能にする。更に、第1の実施の形態と
比べて垂直フィルター11用計算機及び追加の外部記憶
装置17が節約される。
変化に利用されるとき、記憶の節約は本質的に大きい。
インタレースプログレッシブ変化のとき各288列を有
する二つの半画像からの垂直フィルター22によって5
76列を有する全画像が得られる。この場合半画像、即
ち288列を中間記憶する可能性も与えられなければな
らない。配列1に従って、これは外部記憶装置17並び
に外部記憶装置16において可能でなければならない。
配列2を利用するとき、外部記憶装置26における緩衝
は十分である。
ほうに進むビデオデータは先ず水平フィルター21を用
いて他の行数を有するビデオデータに変換される。その
とき約5 6個の画点が外部記憶装置26に緩衝されな
ければならない。変換されたビデオデータは蔵信号入力
Dμp を介して供給されたグラフィックデータと共に中
間記憶装置23を介して外部記憶装置26に記録され
る。2つの画像をオーバーラップユニット25を用いて
重ねるために完成した全画像のデータをファイルにいれ
なければなければならないので、個々のブロックにおい
て画像を重ね合わせるとき並びに垂直濾過を行うとき、
オーバーラップ及び濾過22,25が行われるのが有利
である。
実施例である。
実施例である。
Claims (18)
- 【請求項1】 ビデオデータ及びグラフィックデータを
処理するためのビデオ信号処理システムであって、 a) グラフィックデータが供給されるグラフィック信
号入力Dμp と、 b) 所定数の行と所定数の列を有するビデオ画像が一
連のビデオデータの形態で供給されるビデオ信号入力
(Vin)と、 c) ビデオ信号出力(Vout )と、 d) ビデオ信号入力(Vin)に接続され、ビデオ信号
入力(Vin)を介して受け取られるビデオデータを異な
る行数及び/又は列数を有するビデオ画像に変換するの
に適した水平フィルター(11)及び垂直フィルター
(12)及び個々の画点及び/又は列を緩衝するのに適
した第1の記憶装置(17)を備えるフィルターユニッ
トと、 e) グラフィック信号入力(Dμp )及びフィルター
ユニット(11、12)に接続されており、グラフィッ
ク信号入力Dμp 及びフィルターユニット(11、1
2)を介して供給されるデータを中間記憶するのに適し
た第2の記憶装置(13)と、 f) 前記第2の記憶装置に接続されており、第2の記
憶装置(13)を介して供給されるデータを記憶するの
に適した第3の記憶装置(16)と、 g) 前記第2の記憶装置(13)及びビデオ信号出力
(Vout )に接続され、第2の記憶装置(13)を介し
て供給されたグラフィックデータと濾過されたビデオデ
ータを複合し、供給されたグラフィックデータと濾過さ
れたビデオデータの重なりとして生じる一連のビデオデ
ータがビデオ信号出力(Vout )にあるようにするのに
適したオーバーラップユニット(15)を備えることを
特徴とするビデオ信号処理システム。 - 【請求項2】 第1の記憶装置(17)が外部RAMと
して形成されていることを特徴とする請求項1に記載の
ビデオ信号処理システム。 - 【請求項3】 第2の記憶装置(13)がキャッシュと
して形成されていることを特徴とする先行する請求項の
何れか一項に記載のビデオ信号処理システム。 - 【請求項4】 第3の記憶装置(16)が外部RAMと
して形成されていることを特徴とする先行する請求項の
何れか一項に記載のビデオ信号処理システム。 - 【請求項5】 グラフィック信号入力(Dμp )に供給
されたグラフィックデータが例えばマイクロプロセッサ
からのビットマップであることを特徴とする先行する請
求項の何れか一項に記載のビデオ信号処理システム。 - 【請求項6】 フィルターユニット(11,12)、記
憶装置(17,13,16)及びオーバーラップユニッ
ト(15)が、ビデオ及びグラフィック信号処理を制御
するのに適した第1の制御システム(14)に接続され
ていることを特徴とする先行する請求項の何れか一項に
記載のビデオ信号処理システム。 - 【請求項7】 ビデオ信号処理システムがリアルタイム
で操作され、その場合において、第1の制御システム
(14)のタクト振動数(Taktfrequenz)がビデオ信号入
力(Vin)及び/又はビデオ信号出力(Vout )におけ
る信号のタクト振動数よりも高いことを特徴とする先行
する請求項の何れか一項に記載のビデオ信号処理システ
ム。 - 【請求項8】 第1の制御システム(14)がマイクロ
プロセッサであることを特徴とする請求項6又は7に記
載のビデオ信号処理システム。 - 【請求項9】 ビデオデータをグラフィックデータに処
理するためのビデオ信号処理システムであって、 a) グラフィックデータが供給されるグラフィック信
号入力Dμp と、 b) 所定数の行と所定数の列を有するビデオ画像が一
連のビデオデータの形態で供給されるビデオ信号入力
(Vin)と、 c) ビデオ信号出力(Vout )と、 d) ビデオ信号入力(Vin)に接続され、ビデオ信号
入力(Vin)を介して受け取られるビデオデータを異な
る行数を有するビデオ画像に変換するのに適した水平フ
ィルター(21)と、 e) グラフィック信号入力(Dμp )及び水平フィル
ター(21)に接続されており、グラフィック信号入力
Dμp 及び水平フィルター(21)を介して供給される
データを中間記憶するのに適した第4の記憶装置(2
3)と、 f) 前記第4の記憶装置(23)に接続されており、
第4の記憶装置(23)を介して供給されるデータを記
憶するのに適した第5の記憶装置(26)と、 g) 前記第4の記憶装置(23)及びビデオ信号出力
(Vout )に接続されているオーバーラップ及びフィル
ターユニットを備え、その場合において前記オーバーラ
ップ及びフィルターユニットは、第4の記憶装置(2
3)を介して供給されたビデオデータを他の列数を有す
るビデオ画像に変換するのに適した垂直フィルター(2
2)及び第4の記憶装置(23)を介して供給されたグ
ラフィックデータと濾過されたビデオデータを複合し、
供給されたグラフィックデータと濾過されたビデオデー
タの重なりとして生じる一連のビデオデータがビデオ信
号出力(Vout )にあるようにするのに適したオーバー
ラップユニット(25)を備えることを特徴とするビデ
オ信号処理システム。 - 【請求項10】 第4の記憶装置(23)がキャッシュ
として形成されていることを特徴とする請求項9に記載
のビデオ信号処理システム。 - 【請求項11】 第5の記憶装置(26)がRAMとし
て形成されていることを特徴とする請求項9又は10に
記載のビデオ信号処理システム。 - 【請求項12】 グラフィック信号出力(Vout )に供
給されたグラフィックデータが例えばマイクロプロセッ
サからのビットマップであることを特徴とする請求項9
乃至11の何れか一項に記載のに記載のビデオ信号処理
システム。 - 【請求項13】 水平フィルター(21)、第4及び第
5の記憶装置(23、26)並びにオーバーラップ及び
フィルターユニット(22、25)がビデオ及びグラフ
ィック信号処理装置を制御するのに適した第2の制御シ
ステム(24)に接続されていることを特徴とする請求
項9乃至12の何れか一項に記載のビデオ信号処理シス
テム。 - 【請求項14】 第2の制御システム(24)のタクト
振動数がビデオ信号入力(Vin)及び/又はビデオ信号
出力(Vout )における信号のタクト振動数よりも高い
ことを特徴とする請求項9乃至13の何れか一項に記載
のビデオ信号処理システム。 - 【請求項15】 第2の制御システム(24)がマイク
ロプロセッサであることを特徴とする先行する請求項1
3又は14に記載のビデオ信号処理システム。 - 【請求項16】 ビデオ信号処理システムがインタレー
スプログレッシブ変化(Interlace-Progressive-Wandlun
g)に利用されることを特徴とする請求項9乃至15の何
れか一項に記載のビデオ信号処理システム。 - 【請求項17】 ビデオデータ及びグラフィックデータ
の処理用ビデオ信号処理方法であって、 a) グラフィック信号入力(Dμp )にグラフィック
データが供給され、 b) ビデオ信号入力(Vin)に、所定数の行と所定数
の列を有するビデオ画像が一連のビデオデータの形態で
供給され、 c) ビデオ信号出力(Vout )に、処理されたビデオ
データ及びグラフィックが再び取り出され、 d) フィルターユニット(11、12)で、ビデオ信
号入力(Vin)を介して供給されたデータが他の行数及
び/又は列数を有するビデオ画像に変換され、個々の画
点及び/又は列は第1の記憶装置(17)に緩衝され、 e) 第2の記憶装置(13)に、ビデオ信号入力(V
in)を介して供給されたグラフィックデータ及びフィル
ターユニット(11、12)により変換されたビデオデ
ータが緩衝され、 f) 第3の記憶装置(16)に、第2の記憶装置(1
3)を介して供給されたデータが記憶され、 g) オーバーラップユニット(15)で、第2の記憶
装置(13)を介して供給されたグラフィックデータ及
び濾過されたビデオデータが複合され、ビデオ信号出力
(Vout ) に、供給されたグラフィックデータと濾過さ
れたビデオデータの重なりとして生じる一連のビデオデ
ータがビデオ信号出力(Vout )にあるようにすること
を特徴とするとを特徴とするビデオ信号処理方法。 - 【請求項18】 ビデオデータ及びグラフィックデータ
の処理用ビデオ信号処理方法であって、 a) グラフィック信号入力Dμp にグラフィックデー
タが供給され、 b) ビデオ信号入力(Vin)に、所定数の行と所定数
の列を有するビデオ画像が一連のビデオデータの形態で
供給され、 c) ビデオ信号出力(Vout )に、処理されたビデオ
データ及びグラフィックが再び取り出され、 d) 水平フィルター(21)で、ビデオ信号入力(V
in)を介して供給されたデータが他の行数を有するビデ
オ画像に変換され、 e) 第4の記憶装置(23)で、グラフィック信号入
力(Vin)及び水平フィルター(21)を介して供給さ
れたデータが中間記憶され、 f) 第5の奇異奥装置(26)において第4の記憶装
置(23)を介して供給されたデータが記憶され、 g) オーバーラップ及びフィルターユニット(22、
25)において、前記第4の記憶装置(23)を介して
供給されたビデオデータが他の列数を有するビデオ画像
に変換され、第4の記憶装置(23)を介して供給され
たグラフィックデータ及び濾過されたビデオデータが、
供給されたグラフィックデータと濾過されたビデオデー
タの重なりとして生じる一連のビデオデータがビデオ信
号出力(Vout )にあるように複合されることを特徴と
するとするビデオ信号処理方法。
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