JP2007027956A - デブロッキングフィルタ - Google Patents

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Abstract

【課題】 従来の装置よりも再生時間の遅延およびフレーム落ちを軽減することのできるデブロッキングフィルタ処理を行うデブロッキングフィルタを提供すること。
【解決手段】 映像ストリーム中のビットレート情報および画像サイズ情報を映像ストリームから抽出する映像ストリーム情報取得手段1と、映像ストリームに基づいて再生される画像の画質を向上するデブロッキングフィルタ処理を行う、処理速度の異なる複数の高画質化フィルタ3、4と、ビットレート情報および画像サイズ情報のうちのいずれか1つ以上の情報に基づいて、例えば、デブロッキングフィルタ処理に割り当てる処理時間を算出し、処理時間に応じて映像ストリームにデブロッキングフィルタ処理を行う高画質化フィルタを切り替える高画質化フィルタ切替手段2とを備える構成を有している。
【選択図】 図1

Description

本発明は、自動車等の移動体に搭載される動画像表示装置、携帯端末装置等に用いられるデブロッキングフィルタに関する。
従来、移動体等に搭載されMPEG動画像を表示する動画像表示装置では、デブロッキングフィルタを用いて、表示される画像のいわゆるブロッキングノイズを除去するデブロッキングフィルタ処理が行われている。具体的には、MPEG(Moving Picture Experts Group)−4 AVC(Advanced Video Coding)では、複数のブロックに分けられて圧縮された画像データを受信し1つの画像を再生するため、デブロッキングフィルタが、再生される画像における上記のブロック間の境界近傍で発生するブロッキングノイズを低減する。具体的には、デブロッキングフィルタ処理の高速化のためにブロック間の境界近傍にウェーブレットフィルタでローパスフィルタ処理を施す。
図4は、従来の動画像表示装置の構成の一例を示すブロック図である。図4において、従来の動画像表示装置は、ブロック構成の復号フィルタ部30を備える。復号フィルタ部30は、符号化された映像ストリームを受信して復号すると共に映像ストリーム中の所定のパラメータを抽出する復号器21と、復号して得られた映像ストリームにデブロッキングフィルタ処理を施すウェーブレットフィルタ22と、上記のパラメータに基づいてウェーブレットフィルタ22を制御する制御器23とを有する(例えば、特許文献1参照)。
復号器21は、外部の符号化装置40が複数のブロックに分けて画像を符号化し送信した映像ストリームを受信して復号し、復号した映像ストリーム中に含まれるウェーブレットフィルタ22の初期設定パラメータ等を抽出して制御器23に出力するようになっている。制御器23は、復号器21が抽出した初期設定パラメータ等の情報に基づいて、ウェーブレットフィルタ22を制御する。ウェーブレットフィルタ22は、制御器23の制御の下に、復号して得られた映像ストリームにデブロッキングフィルタ処理を施し、再生される画像における上記のブロック間の境界近傍で発生するブロッキングノイズを低減する。
特許第3339054号明細書
しかしながら、このような従来の動画像表示装置では、デブロッキングフィルタを制御するための上記のパラメータを付加する専用の符号化装置が必要となるのに加え、映像ストリームのビットレート情報に基づいてウェーブレットフィルタでのデブロッキングフィルタ処理の処理量を決定していた。このため、復号後の描画処理の処理量まで考慮した適切なフィルタの制御が行われず、再生時間の遅延、フレーム落ち等が生じるという問題があった。
本発明は、このような従来の問題を解決するためになされたもので、従来の装置よりも再生時間の遅延およびフレーム落ちを軽減することのできるデブロッキングフィルタ処理を行うデブロッキングフィルタを提供することである。
本発明のデブロッキングフィルタは、映像ストリーム中のビットレート情報および画像サイズ情報を前記映像ストリームから抽出する映像ストリーム情報取得手段と、前記映像ストリームに基づいて再生される画像の画質を向上するデブロッキングフィルタ処理を行う複数の高画質化フィルタと、前記ビットレート情報および前記画像サイズ情報のうちのいずれか1つ以上の情報に基づいて、前記映像ストリームに前記デブロッキングフィルタ処理を行う前記高画質化フィルタを切り替える高画質化フィルタ切替手段とを備え、前記高画質化フィルタのうちの1つ以上が他の前記高画質化フィルタよりも高速に前記デブロッキングフィルタ処理を行う第1の種類の前記高画質化フィルタであり、前記高画質化フィルタのうちの1つ以上が第1の種類の前記高画質化フィルタよりも低速に前記デブロッキングフィルタ処理を行う第2の種類の前記高画質化フィルタであり、前記高画質化フィルタ切替手段が、前記ビットレート情報および前記画像サイズ情報のうちのいずれか1つ以上の情報に基づいて、前記第1の種類の高画質化フィルタに切り替えるか否かの判断をし、切り替えると判断したとき、前記第1の種類の高画質化フィルタに切り替える構成を有している。
この構成により、ビットレート情報および画像サイズ情報のうちのいずれか1つ以上の情報に基づいて、高速なフィルタ処理を要するか否かを判断して、デブロッキングフィルタ処理を行う高画質化フィルタを選択できるため、受信する画像サイズおよびビットレートの変化に適切に対応でき、従来の装置よりも再生時間の遅延およびフレーム落ちを軽減することが可能なデブロッキングフィルタを実現できる。
また、本発明のデブロッキングフィルタは、前記高画質化フィルタ切替手段が、前記画像サイズ情報に基づいて得られる画像サイズが所定の閾値以上のとき、および、前記ビットレート情報に基づいて得られるビットレートが所定の閾値以上のときのうちのいずれかまたは両方のとき、前記第1の種類の高画質化フィルタに切り替えることを判断する構成を有している。
この構成により、従来の装置よりも再生時間の遅延およびフレーム落ちを軽減することができることに加え、高画質化フィルタ切替手段が、画像サイズが所定の閾値以上のとき、および、ビットレートが所定の閾値以上のときのうちのいずれかまたは両方のとき、高速にフィルタ処理を行う高画質化フィルタに切り替えるため、さらに、再生時間の遅延およびフレーム落ちを軽減することが可能なデブロッキングフィルタを実現できる。
また、本発明のデブロッキングフィルタは、いずれか1つ以上の第1の種類の前記高画質化フィルタが第1の種類のウェーブレットフィルタで、いずれか1つ以上の第2の種類の前記高画質化フィルタが第2の種類のウェーブレットフィルタである構成を有している。
この構成により、従来の装置よりも再生時間の遅延およびフレーム落ちを軽減することができることに加え、第1の種類の高画質化フィルタと第2の種類の高画質化フィルタのいずれもが1つ以上のウェーブレットフィルタを有するため、デブロッキングフィルタ処理を行う画像領域を容易に設定することが可能なデブロッキングフィルタを実現できる。
また、本発明のデブロッキングフィルタは、第1の種類の前記ウェーブレットフィルタのタップ数が2であり、第2の種類の前記ウェーブレットフィルタのタップ数が7である構成を有している。
この構成により、従来の装置よりも再生時間の遅延およびフレーム落ちを軽減することができることに加え、タップ数2のウェーブレットフィルタは2次元画像用の他のタップ数のウェーブレットフィルタよりも高速にデブロッキングフィルタ処理を行うことができるため、さらに再生時間の遅延やフレーム落ちを軽減することが可能なデブロッキングフィルタを実現できる。
本発明は、ビットレート情報および画像サイズ情報のうちのいずれか1つ以上の情報に基づいて、高速なフィルタ処理を要するか否かを判断して、デブロッキングフィルタ処理を行う高画質化フィルタを選択できるため、受信する画像サイズおよびビットレートの変化に適切に対応でき、従来の装置よりも再生時間の遅延およびフレーム落ちを軽減することができるという効果を有するデブロッキングフィルタを提供できる。
以下、本発明の実施の形態に係るデブロッキングフィルタについて、図面を用いて説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係るデブロッキングフィルタの機能構成を示すブロック図である。以下、特に断る場合を除き、デブロッキングフィルタ10には復号された映像ストリームが入力されるものとして説明を行い、復号された映像ストリームを単に映像ストリームという。
図1において、デブロッキングフィルタ10は、入力された映像ストリーム中のビットレート情報および画像サイズ情報を抽出する映像ストリーム情報取得手段1と、映像ストリームに基づいて再生される画像の画質を向上するデブロッキングフィルタ処理を施して出力する高画質化フィルタ3、4と、ビットレート情報および画像サイズ情報のうちのいずれか1つ以上の情報に基づいて上記の高画質化フィルタ3、4を選択する高画質化フィルタ切替手段2とを備える。
ここで、上記のビットレート情報は、符号化された映像ストリームの伝送ビットレートの情報であり、画像サイズ情報は、映像ストリームに基づいて再生される画像の画像サイズの情報である。
映像ストリーム情報取得手段1は、映像ストリームVSが自身に入力されると、入力された映像ストリームVS中の、例えばヘッダ部の所定位置から、ビットレート情報BRIおよび画像サイズ情報FSIを抽出して高画質化フィルタ切替手段2に出力する。また、映像ストリームVSは、映像ストリーム情報取得手段1から高画質化フィルタ切替手段2に出力される。
高画質化フィルタ切替手段2は、映像ストリーム情報取得手段1が出力した映像ストリームVS、ビットレート情報BRIおよび画像サイズ情報FSIを受け取り、ビットレート情報BRIおよび画像サイズ情報FSIのうちのいずれか1つ以上の情報に基づいて、映像ストリームにデブロッキングフィルタ処理を行う高画質化フィルタ3、4を選択して切り替える。
具体的には、高画質化フィルタ切替手段2は、ビットレート情報BRIおよび画像サイズ情報FSIのうちのいずれか1つ以上の情報に基づいてデブロッキングフィルタ処理に割り当てる処理時間を算出し、算出した処理時間に応じて、映像ストリームにデブロッキングフィルタ処理を行う高画質化フィルタ3、4を選択して切り替えるのでもよい。また、予め、ビットレートと画像サイズのそれぞれに所定の閾値を設定しておき、ビットレート情報BRIおよび画像サイズ情報FSIのうちのいずれか1つ以上の情報と、対応する閾値とに基づいて、高画質化フィルタ切替手段2は、高画質化フィルタ高画質化フィルタ3、4を選択して切り替えるのでもよい。
高画質化フィルタ3、4は、映像ストリームが自身に入力されると、映像ストリームに基づいて再生される画像の画質を向上するデブロッキングフィルタ処理を行って、映像データVDを外部の装置等に出力する。図1に示す一方の高画質化フィルタ3は、他方の高画質化フィルタ4よりも高速に上記のデブロッキングフィルタ処理を行うフィルタである。以下、デブロッキングフィルタ処理の速い方の高画質化フィルタを第1の種類の高画質化フィルタといい、デブロッキングフィルタ処理の遅い方の高画質化フィルタを第2の種類の高画質化フィルタという。また、第2の種類の高画質化フィルタは、第1の種類の高画質化フィルタよりも、再生される画像の画質を向上できるものとする。
ここで、上記の高画質化フィルタ切替手段2は、ビットレート情報および画像サイズ情報のうちのいずれか1つ以上の情報に基づいて、第1の種類の高画質化フィルタに切り替えるか否かの判断をし、切り替えると判断したとき、第1の種類の高画質化フィルタに切り替える。
なお、図1には、デブロッキングフィルタ10が第1の種類の高画質化フィルタおよび第2の種類の高画質化フィルタをそれぞれ1つずつ有する構成が示されているが、デブロッキングフィルタ10は、第1の種類の高画質化フィルタおよび第2の種類の高画質化フィルタを、それぞれ1つ以上有すればよい。また、フィルタ処理速度において、第1の種類の高画質化フィルタと第2の種類の高画質化フィルタとの間の高画質化フィルタをさらに有する構成でもよい。
本発明の実施の形態では、上記の各高画質化フィルタ3、4はウェーブレットフィルタによって構成される。以下、本発明の実施の形態に係るウェーブレットフィルタが行う処理について説明する。ウェーブレットフィルタは、再生される画像の画像領域を特定してローパスフィルタ等の所定のフィルタ処理を施す。具体的には、フィルタ係数等を指定して、フィルタ処理対象の画像領域の中心位置、フィルタ処理対象の画像領域の幅、および、フィルタ特性を指定する。その結果、ウェーブレットフィルタは、フィルタ処理を施す画像領域およびフィルタ特性を容易に設定できるという特性を有する。
以下、第1の種類の高画質化フィルタである高画質化フィルタ3をタップ数が2のウェーブレットフィルタとし、第2の種類の高画質化フィルタである高画質化フィルタ4をタップ数が7のウェーブレットフィルタとする構成を例にとり説明する。また、説明の都合上、映像ストリームは、ITU−T(International Telecommunication Union-Telecommunication Standardization Sector)の規格H.264に基づいて作成され、例えば8×8ドットのブロックに分割された画像データを有するものとする。
2タップのウェーブレットフィルタは、例えば8×8ドットのブロックのブロック境界を挟む2ドット幅の画素領域に、水平方向および垂直方向の両方の方向について平均化処理を行う。一方、7タップのウェーブレットフィルタは、ブロック境界を挟む上記よりも広いドット幅の画素領域に、水平方向および垂直方向の両方の方向について、高画質化のための多様なデブロッキングフィルタ処理を行う。このため、2タップのウェーブレットフィルタは、7タップのウェーブレットフィルタよりも高速にデブロッキングフィルタ処理を行うことができる。そして、2タップのウェーブレットフィルタを用いてデブロッキングフィルタ処理を行うことによって、7タップのウェーブレットフィルタを用いるよりも、引き続き行われる画像の描画処理に割り当てる時間を増やすことができる。その結果、画像サイズの大きい画像を受信したとき、画像の描画処理に割り当てる時間を増やすことができ、再生時間の遅延、フレーム落ち等を軽減できる。その一方で、7タップのウェーブレットフィルタは、広いドット幅の画素領域にわたって高画質化のための多様なデブロッキングフィルタ処理を行うことができるため、2タップのウェーブレットフィルタよりも、高画質の画像再生用として用いることができる。
図2は、本発明の実施の形態に係るデブロッキングフィルタを搭載する動画像表示装置の構成の一例を示すブロック図である。図2において、動画像表示装置20は、外部から符号化された映像ストリームVSを受信する動画インタフェース11と、受信した映像ストリームVSを復号すると共にデブロッキングフィルタ処理を施す制御処理部12と、制御処理部12が行う処理のプログラムを記憶するプログラム記憶部13と、制御処理部12から出力された映像データVDを一時的に記憶する映像データ記憶部14と、映像データVDに基づいて表示部17を制御して画像を表示させる表示制御部15と、データバス16と、画像を表示する表示部17とを備える。
動画インタフェース11は、符号化された映像ストリームを取得するインタフェースであり、具体的には、映像ストリームがDVD等の光ディスクに蓄積されている場合は、DVDプレーヤ等の光ディスク再生装置であり、映像ストリームがOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式の地上波デジタル放送で提供される場合は、デジタルチューナであり、映像ストリームがインターネットの動画配信サービスなどから提供される場合は、映像電波を受信する受信器であり、上記のいずれか複数の映像ストリームからなるときは、対応する各装置の機能を有するものである。
制御処理部12は、動画インタフェース11が出力した映像ストリームが自身に入力されると、映像ストリームを復号して上記のデブロッキングフィルタ処理を施して映像データを作成し、得られた映像データを映像データ記憶部14に出力する。制御処理部12が行うデブロッキングフィルタ処理は、上記で説明したものと同様とする。ここで、制御処理部12は、プログラム記憶部13が記憶するプログラムを読み込んで処理を行うCPU等から構成されるのでもよい。また、制御処理部12は、FPGA(Field Programmable Gate Array)等の実装後にプログラムできる論理回路を用いて構成され、実装後にデブロッキングフィルタ処理等の上記の機能を実現するようにプログラミングできるようになっているのでもよい。さらに、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)等の実装中に回路構成を決定できる論理回路、専用の論理回路等を用いて上記の処理を行う構成になっているのでもよい。
プログラム記憶部13は、動画像表示装置20の機能の一部または全部を実現するプログラムを記憶し、ROM(Read Only Memory)、HD(Hard Disk)等によって構成される。
映像データ記憶部14は、制御処理部12が出力した映像データを一時的に記憶し、RAM(Random Access Memory)等のバッファメモリによって構成される。
表示制御部15は、映像データ記憶部14が記憶する映像データに基づいて、描画処理を行ってアナログ映像信号等を生成し、表示部17を制御してアナログ映像信号に応じて画像を表示させる。
表示部17は、表示制御部15の制御の下に画像を表示し、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ、プラズマディスプレイ等によって構成される。
以下、本発明の実施の形態に係るデブロッキングフィルタの動作について説明する。図3は、本発明の実施の形態に係るデブロッキングフィルタ10の動作を説明するためのフローチャートである。ここで、映像ストリームは、MPEG−4 AVCに従って作成され、地上局等とのデジタル通信、または、地上波デジタル放送等のデジタル放送によって提供されるものとする。
まず、映像ストリーム情報取得手段1は、入力された映像ストリームのヘッダ部の所定位置から、ビットレート情報および画像サイズ情報を抽出する(ステップS1)。
次に、高画質化フィルタ切替手段2は、ステップS1で抽出したビットレート情報および画像サイズ情報のうちのいずれか1つ以上の情報に基づいて、2タップのウェーブレットフィルタおよび7タップのウェーブレットフィルタのうちのいずれかを選択し、映像ストリームを出力する(ステップS2)。
具体的には、高画質化フィルタ切替手段2は、まず、ステップS1で抽出した画像サイズ情報に基づいて、受信した映像ストリームに基づいて再生される画像の画像サイズが、所定の閾値(以下、サイズ閾値という。)より小さいか否かを判断する(ステップS21)。ここで、サイズ閾値は、例えば、後続の描画処理の処理時間を考慮して決定され、携帯電話の場合、例えばQCIF(176×144)の画像の総ドット数である25344ドットとするのでもよい。
ステップS21で画像サイズがサイズ閾値より小さいと判断されたとき、高画質化フィルタ切替手段2は、ステップS1で抽出されたビットレート情報に基づいて、ビットレートが所定の閾値(以下、レート閾値という。)より小さいか否かを判断する(ステップS22)。ここで、レート閾値は、例えば、単位時間に表示される画像のフレーム数、後続の描画処理の処理時間等を考慮して決定され、携帯電話の場合、例えば384kbpsとするのでもよい。
なお、上記のサイズ閾値およびレート閾値は、本発明に係るデブロッキングフィルタが搭載される装置の仕様、処理能力等に応じて決定されるものとする。これは、装置の種類によって表示される画像の画像サイズおよび伝送ビットレートのうちのいずれか1つ以上が異なると共に、デブロッキングフィルタ処理後の描画処理の処理能力が異なるからである。
ステップS22でビットレートがレート閾値より小さいと判断されたとき、高画質化フィルタ切替手段2によって高画質化フィルタ4が選択され、高画質化フィルタ4は、復号された映像ストリーム中の画像にデブロッキングフィルタ処理を行い、出力する(ステップS3)。ここで、高画質化フィルタ4は、7タップのウェーブレットフィルタからなる第2の種類の高画質化フィルタであるため、第1の種類の高画質化フィルタである高画質化フィルタ3よりも、再生される画像の画質を高くできるものである。
ステップS21で画像サイズがサイズ閾値以上と判断されたとき、または、ステップS22でビットレートが閾値以上と判断されたとき、高画質化フィルタ切替手段2によって高画質化フィルタ3が選択され、高画質化フィルタ3は、復号された映像ストリーム中の画像にデブロッキングフィルタ処理を行い、出力する(ステップS4)。ここで、高画質化フィルタ3は、2タップのウェーブレットフィルタからなる第1の種類の高画質化フィルタであるため、第2の種類の高画質化フィルタである高画質化フィルタ4よりも、高速にデブロッキングフィルタ処理を行うことができる。
以上説明したように、本発明の実施の形態に係るデブロッキングフィルタは、ビットレート情報および画像サイズ情報のうちのいずれか1つ以上の情報に基づいて、高速なフィルタ処理を要するか否かを判断して、デブロッキングフィルタ処理を行う高画質化フィルタを選択できるため、受信する画像サイズおよびビットレートの変化に適切に対応でき、従来の装置よりも再生時間の遅延およびフレーム落ちを軽減することができる。
また、高画質化フィルタ切替手段が、画像サイズが所定の閾値以上のとき、および、ビットレートが所定の閾値以上のときのうちのいずれかまたは両方のとき、高速にフィルタ処理を行う高画質化フィルタに切り替えるため、さらに、再生時間の遅延およびフレーム落ちを軽減することができる。
また、第1の種類の高画質化フィルタと第2の種類の高画質化フィルタのいずれもが1つ以上のウェーブレットフィルタを有するため、デブロッキングフィルタ処理を行う画像領域を容易に設定することができる。
また、タップ数2のウェーブレットフィルタは2次元画像用の他のタップ数のウェーブレットフィルタよりも高速にデブロッキングフィルタ処理を行うことができるため、さらに再生時間の遅延やフレーム落ちを軽減することができる。
上記では、復号された映像ストリームがデブロッキングフィルタ10に入力される構成について説明したが、本発明の適用は上記の構成に限定されるものではなく、符号化された映像ストリームが入力され、デブロッキングフィルタ処理を施す前に復号する構成のデブロッキングフィルタ10にも同様に適用される。
以上のように、本発明に係るデブロッキングフィルタは、従来の装置よりも再生時間の遅延およびフレーム落ちを軽減することができるという効果を有し、自動車等の移動体に搭載される動画像表示装置、携帯端末装置等で映像ストリームを再生する際に用いるデブロッキングフィルタ等として有用である。
本発明の実施の形態に係るデブロッキングフィルタの機能構成を示すブロック図 本発明の実施の形態に係るデブロッキングフィルタを搭載する動画像表示装置の構成の一例を示すブロック図 本発明の実施の形態に係るデブロッキングフィルタの動作を説明するためのフローチャート 従来の動画像表示装置の構成の一例を示すブロック図
符号の説明
1 映像ストリーム情報取得手段
2 高画質化フィルタ切替手段
3、4 高画質化フィルタ
10 デブロッキングフィルタ
11 動画インタフェース
12 制御処理部
13 プログラム記憶部
14 映像データ記憶部
15 表示制御部
16 データバス
17 表示部
20 動画像表示装置
21 復号器
22 ウェーブレットフィルタ
23 制御器
30 復号フィルタ部
40 符号化装置

Claims (4)

  1. 映像ストリーム中のビットレート情報および画像サイズ情報を前記映像ストリームから抽出する映像ストリーム情報取得手段と、前記映像ストリームに基づいて再生される画像の画質を向上するデブロッキングフィルタ処理を行う複数の高画質化フィルタと、前記ビットレート情報および前記画像サイズ情報のうちのいずれか1つ以上の情報に基づいて、前記映像ストリームに前記デブロッキングフィルタ処理を行う前記高画質化フィルタを切り替える高画質化フィルタ切替手段とを備え、前記高画質化フィルタのうちの1つ以上が他の前記高画質化フィルタよりも高速に前記デブロッキングフィルタ処理を行う第1の種類の前記高画質化フィルタであり、前記高画質化フィルタのうちの1つ以上が第1の種類の前記高画質化フィルタよりも低速に前記デブロッキングフィルタ処理を行う第2の種類の前記高画質化フィルタであり、前記高画質化フィルタ切替手段が、前記ビットレート情報および前記画像サイズ情報のうちのいずれか1つ以上の情報に基づいて、前記第1の種類の高画質化フィルタに切り替えるか否かの判断をし、切り替えると判断したとき、前記第1の種類の高画質化フィルタに切り替えることを特徴とするデブロッキングフィルタ。
  2. 前記高画質化フィルタ切替手段が、前記画像サイズ情報に基づいて得られる画像サイズが所定の閾値以上のとき、および、前記ビットレート情報に基づいて得られるビットレートが所定の閾値のときのうちのいずれかまたは両方のとき、前記第1の種類の高画質化フィルタに切り替えることを判断することを特徴とする請求項1に記載のデブロッキングフィルタ。
  3. いずれか1つ以上の第1の種類の前記高画質化フィルタが第1の種類のウェーブレットフィルタで、いずれか1つ以上の第2の種類の前記高画質化フィルタが第2の種類のウェーブレットフィルタであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のデブロッキングフィルタ。
  4. 第1の種類の前記ウェーブレットフィルタのタップ数が2であり、第2の種類の前記ウェーブレットフィルタのタップ数が7であることを特徴とする請求項3に記載のデブロッキングフィルタ。
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