JP2007036463A - 画像処理装置、画像処理方法およびプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 DEB制御回路39は、MPEG2の画像データS9内の処理対象のマクロブロックMBのMBタイプを特定する。DEB制御回路39は、上記MPタイプを基に、当該マクロブロックMBのブロック境界強度データBsおよび量子化パラメータQPを生成し、デブロックフィルタ47に出力する。デブロックフィルタ47は、これらを基にデブロックフィルタ処理を行う。
【選択図】 図2
Description
このようなH.264/AVCの符号化装置では、符号化対象の画像データから得たブロック境界強度データBsと量子化パラメータQPとに基づいて、予測符号化における再構成画像データにデブロックフィルタ処理を施して、次の予測符号化に用いる参照画像データを生成する。デブロックフィルタ処理は、例えば、DCT処理などを4x4ブロック単位で行うことによって生じるブロック歪を抑制する処理である。
また、上記H.264/AVCの符号化装置は、ブロック境界強度データBsと量子化パラメータQPとを符号化データに付加する。
しかしながら、このような復号装置が復号対象とする符号化データには、上述したブロック境界強度データBsおよび量子化パラメータQPが含まれておらず、当該復号装置において、デブロックフィルタ処理を行うことができず、ブロック歪が残存して復号画像の画質が低下してしまう。
先ず、本実施形態の構成と本発明の構成との関係を説明する。
図2に示すDEB制御回路39が本発明の制御手段の一例であり、デブロックフィルタ47が本発明のフィルタ手段の一例である。
また、マクロブロックMBが本発明のブロックデータの一例である。
また、4x4(あるいは8x8)のブロックデータが、本発明のサブブロックデータの一例である。
また、本実施形態の量子化パラメータQPが本発明の量子化パラメータの一例であり、ブロック境界強度データBsが本発明のブロック境界強度データの一例である。
また、図14に示すプログラムPRGが本発明のプログラムの一例であり、メモリ252が記録媒体の一例である。
記録媒体は、半導体メモリの他、光ディスク、光磁気ディスクあるいは磁気ディスクなどであってもよい。
図1に示すように、通信システム1は、送信側に設けられた符号化装置2と、受信側に設けられた復号装置3とを有する。
受信側では、復号装置3において受信した画像信号を復調した後に、上記変調時の直交変換の逆変換と動き補償によって伸張したフレーム画像データを生成して利用する。
なお、上記伝送媒体は、光ディスク、磁気ディスクおよび半導体メモリなどの記録媒体であってもよい。
図2は、図1に示す復号装置3の全体構成図である。
図2に示すように、復号装置3は、例えば、MPEG2復号装置10と、AVC復号装置12とを有する。
<MPEG2復号装置10>
図2に示すように、MPEG2復号装置10は、例えば、蓄積バッファ30、可逆復号回路31、逆量子化回路32、逆直交変換回路33、加算回路34、フレームメモリ35、動き予測・補償回路36、イントラ予測回路37、画面並べ替えバッファ38、DEB制御回路39、並びにD/A変換回路41を有する。
可逆復号回路31は、画像データS9内の処理対象のマクロブロックMBがイントラ符号化されていると判断した場合には、そのヘッダ部に書き込まれているイントラ予測モード情報を復号してイントラ予測回路37に出力する。
また、可逆復号回路31は、画像データS9を復号して逆量子化回路32に出力する。
また、可逆復号回路31は、画像データS9に含まれる各マクロブロックMBの量子化スケールQ_SCALEと、MB(Macro Block)タイプとをDEB制御回路39に出力する。
DEB制御回路39の処理については、後に詳細に説明する。
図3に示すように、AVC復号装置12は、例えば、蓄積バッファ50、可逆復号回路51、逆量子化回路52、逆直交変換回路53、加算回路54、フレームメモリ55、動き予測・補償回路56、イントラ予測回路57、画面並べ替えバッファ58、D/A変換回路61、デブロックフィルタ47を有する。
可逆復号回路51は、画像データS13内の処理対象のマクロブロックMBがイントラ符号化されていると判断した場合には、そのヘッダ部に書き込まれているイントラ予測モード情報を復号してイントラ予測回路57に出力する。
また、可逆復号回路51は、画像データS13を復号して逆量子化回路52に出力する。
また、可逆復号回路51は、画像データS13に含まれる各マクロブロックMBの量子化パラメータQPと、ブロック境界強度データBsとをデブロックフィルタ47に出力する。
デブロックフィルタ47は、入力した画像データに含まれるブロック歪を減少するようにフィルタ処理を施す。
具体的には、デブロックフィルタ47は、入力した量子化パラメータQPとブロック境界強度データBsに基づいて、図4に示すように、16x16のマクロブロックMB内の4x4のブロックデータを単位として、水平方向および垂直方向のフィルタ処理を行う。
ブロック境界強度データBsは、例えば、図5に示すように、画素データpあるいはqの何れか一方がイントラ符号化されるマクロブロックMBに属し、且つ、当該画素データがマクロブロックMBの境界に位置する場合に、最もフィルタ強度が高い「4」が割り当てられている。
また、ブロック境界強度データBsは、例えば、図5に示すように、画素データpあるいはqの何れか一方がイントラ符号化されるマクロブロックMBに属し、且つ、当該画素データがマクロブロックMBの境界に位置しない場合に、「4」の次にフィルタ強度が高い「3」が割り当てられている。
また、ブロック境界強度データBsは、例えば、図5に示すように、画素データpおよびqの双方がイントラ符号化されるマクロブロックMBに属するものではなく、且つ、いずれかの画素データが変換係数を持つ場合に、「3」の次にフィルタ強度が高い「2」が割り当てられている。
また、ブロック境界強度データBsは、例えば、図5に示すように、画素データpおよびqの双方がイントラ符号化されるマクロブロックMBに属するものではなく、且つ、いずれかの画素データが変換係数を持たないという条件を場合に満たし、且つ、参照フレームが異なるか、参照フレームの枚数が異なるか、動きベクトルが異なるかの何れかの条を満たす場合に、「1」が割り当てられている。
また、ブロック境界強度データBsは、例えば、図5に示すように、画素データp,qの双方がイントラ符号化されるマクロブロックMBに属するものではなく、どちらの画素データも変換係数を持たず、且つ、参照フレームおよび動きベクトルが同じ場合には、フィルタ処理を行わないことを意味する「0」が割り当てられている。
図6に示すように、デブロックフィルタ47は、例えば、α・β取得部81、index算出部82、tc0取得部83、並びにフィルタ演算部84を有する。
ここで、α、βは、デフォルトでは、図7に示すように、各マクロブロックの量子化パラメータQPに応じてその値が定められている。
ただし、α、βの値は、復号対象の画像データ(bitstream)中のSlice ヘッダデータに含まれるslice_alpha_c0_offset_div2及びslice_beta_offset_div2という2つのパラメータに拠って、ユーザが調整することが可能である。
なお、下記式(1)において、FilterOffsetA及びFilterOffsetBが、ユーザによる調整分に相当する。
図6において、qPpはマクロブロックMB(P)の量子化パラメータQPを示し、qPqはマクロブロックMB(Q)の量子化パラメータQPを示す。
qPav=(qPp+qPq+1)>>1
indexA=Clip3(0,51,qPav+FilterOffsetA)
indexB=Clip3(0,51,qPav+FilterOffsetB)
…(1)
先ず、「Bs<4」の場合を説明する。
フィルタ演算部84は、下記式(2)に示す演算を行って、フィルタ処理後の画素データp0’,q0’を算出する。
下記式(2)において、Clip3は、クリッピング処理を示す。
p0’=Clip1(p0+Δ)
q0’=Clip1(q0+Δ)
Δ=Clip3(−tc,tc((((q0−p0)<<2)+(p1−q1)+4)>>3))
…(2)
下記式(3)において、「( )?1:0」は、( )内の条件を満たすと「1」、それ以外の場合は「0」を示す。
tc=tc0+((ap<β)?1:0)+(aq<β)?1:0)
…(3)
tc=tc0+1
…(4)
ap=|p2−p0|
aq=|q2−q0|
…(5)
p1’=p1+Clip3(−tc0,tc0,(p2+((p0+q0+1)>>1)−(p1<<1))>>1)
…(6)
p1’=p1
…(7)
q1’=q1+Clip3(−tc0,tc0,(q2+((p0+q0+1)>>1)−(q1<<1))>>1)
…(8)
q1’=q1
…(9)
フィルタ演算部84は、フラグchromaEdgeFlagが「0」を示し、且つ、下記式(10)の条件を満たす場合に、画素データp0’,p1’,p2’を下記式(11)に従って算出する。
ap<β && |p0−q0|<((α>>2)+2)
…(10)
p0’=(p2+2・p1+2・p0+2・q0+q1+4)>>3
p1’=(p2+p1+p0+q0+2)>>2
p2’=(2・p3+3・p2+p1+p0+q0+4)>>3
…(11)
p0’=(2・p1+p0+q1+2)>>2
p1’=p1
p2’=p2
aq<β && |p0−q0|<((α>>2)+2)
…(13)
q0’=(p1+2・p0+2・q0+2・q1+q2+4)>>3
q1’=(p0+q0+q1+q2+2)>>2
q2’=(2・q3+3・q2+q1+q0+p4+4)>>3
…(14)
q0’=(2・q1+q0+p1+2)>>2
q1’=q1
q2’=q2
…(15)
以下、図2に示すDEB制御回路39の処理について詳細に説明する。
DEB制御回路39は、以下に示すように、量子化パラメータQPの生成処理と、ブロック境界強度データBsの生成処理とを行う。
図9は、図2に示すDEB制御回路39が行う量子化パラメータQPの生成処理を説明するためのフローチャートである。
ステップST11:
前述したように、DEB制御回路39は、可逆復号回路31からMPEG2方式の画像データS9に含まれる各マクロブロックMBの量子化スケールQ_SCALEを入力する。
DEB制御回路39は、ステップST11で入力した量子化スケールQ_SCALEに対応する量子化パラメータQPを特定する。
ところで、H.264/AVCの量子化パラメータQP(レンジ0〜31)と、MPEG2の量子化スケールQ_SCALEとの間には、下記式(16)が成り立つ。
Q_SCALE=220/(676×A(QP))
…(16)
A(QP=0,..,31)=[620,553,492,439,391,348,310,276,246,219,195,174,155,138,123,110,98,87,78,69,62,55,49,44,39,35,31,27,24,22,19,17]
…(17)
Q_SCALE(QP=0, ... ,31)=[2.5019, 2.8050, 3.1527, 3.5334, 3.9671, 4.4573, 5.0037, 5.6201, 6.3055, 7.0829, 7.9546, 8.9146, 10.0074, 11.2402, 12.6110, 14.1013, 15.8280, 17.8293, 19.8865, 22.4804, 25.0185, 28.2027, 31.6561, 35.2534, 39.7730, 44.3185, 50.0370, 57.4499, 64.6312, 70.5067, 81.6394, 91.2440]
…(18)
次に、上述した量子化パラメータQPのレンジが0〜31であり、H.264/AVCで規定した量子化パラメータQPのレンジが0〜51であるため、下記式(19)により新たな量子化パラメータQPを算出し、これをデブロックフィルタ47に出力する。
QP=QP+12
…(19)
図10〜図12は、DEB制御回路39によるブロック境界強度データBsの生成処理について説明するためのフローチャートである。
ステップST21:
DEB制御回路39は、可逆復号回路31からMPEG方式の画像データS9の処理対象のマクロブロックMBのMBタイプ(MBタイプ指示データ)を入力する。
DEB制御回路39は、ステップST21で入力したMBタイプが「Intra」あるいは「Intra+Q」であると判断するとステップST23に進み、そうでない場合にはステップST24に進む。
ここで、「Intra」はマクロブロックMBがイントラ符号化されたことを示している。
また、「Intra+Q」は、マクロブロックMBがイントラ符号化され、且つ、量子化ステップの更新があることを示している。
MPEG2の「Intra」,「Intra+Q」は、H.264/AVCの「Intra」に対応している。
DEB制御回路39は、ブロック境界強度データBs[0]に「4」を設定し、ブロック境界強度データBs[2]に「3」を設定する。
その後、DEB制御回路39は、図12に示すステップST35に進む。
DEB制御回路39は、ステップST21で入力したMBタイプが「MC+Coded」または「MC+Coded+Q」または「Not MC+Coded」または「Not MC+Coded+Q」であると判断するとステップST25に進み、そうでない場合にはステップST26に進む。
ここで、「MC+Coded」は、インター予測符号化(動き予測・補償)を要すること、すなわちインター予測符号化が行われたことを意味している。MC+Coded+Q」は、インター予測符号化が行われ、量子化値の変換が行われたことを意味している。
「Not MC+Coded」は、動き補償は行わず、DCT係数の復号のみが行われたことを意味している。「Not MC+Coded」は、動き補償は行わず、量子化値の変換が行われたことを意味している。
MPEG2の「MC+Coded」および「MC+Coded+Q」は、H.264/AVCの「Inter16x16」に対応している。
「Not MC+Coded」および「Not MC+Coded+Q」は、H.264/AVCの「Direct16x16」に対応している。
DEB制御回路39は、ブロック境界強度データBs[0]、Bs「2」に「2」を設定する。
その後、DEB制御回路39は、図12に示すステップST35に進む。
ステップST26:
DEB制御回路39は、ステップST21で入力したMBタイプが「MC+Not Coded」であると判断するとステップST27に進み、そうでない場合にはステップST30に進む。
ここで、「MC+Not Coded」は、動き補償は行うが、DCT係数の復号は行わないことを意味している。
MPEG2の「MC+Not Coded」は、H.264/AVCの「Inter16x16」に対応している。
DEB制御回路39は、処理対象のマクロブロックMBに隣接するマクロブロックMBが有効な直交変換係数(DCT係数)を有していると判断するとステップST28に進み、そうでない場合にステップST29に進む。
DEB制御回路39は、ブロック境界強度データBs[0]に「2」を設定する。
このとき、DEB制御回路39は、ブロック境界強度データBs[2]に「0」を設定する。
その後、DEB制御回路39は、図12に示すステップST35に進む。
DEB制御回路39は、ブロック境界強度データBs[0]およびBs[2]に「0」を設定する。
その後、DEB制御回路39は、図12に示すステップST35に進む。
ST30に来た場合、MBタイプは「Skip」である。
ここで、「Skip」は、動きベクトルを符号化しないことを意味している。
MPEG2においては、Pピクチャであるか、またはBピクチャであるかにより処理が異なる。
PピクチャにおけるMPEG2の「Skip」は、H.264/AVCの「Temporal Direct16x16」に対応している。
BピクチャにおけるMPEG2の「Skip」は、H.264/AVCの「Spatial Direct16x16」に対応している。
DEB制御回路39は、現在のピクチャタイプがPピクチャであると判断するとステップST31に進み、そうでない場合にはステップST32に進む。
ステップST31:
DEB制御回路39は、ブロック境界強度データBs[0]、Bs「2」に「0」を設定する。
その後、DEB制御回路39は、図12に示すステップST35に進む。
DEB制御回路39は、処理対象のマクロブロックMBに隣接するマクロブロックMBが有効な直交変換係数(DCT係数)を有していると判断するとステップST33に進み、そうでない場合にステップST34に進む。
DEB制御回路39は、ブロック境界強度データBs[0]に「2」を設定する。
このとき、DEB制御回路39は、ブロック境界強度データBs[2]に「0」を設定する。
その後、DEB制御回路39は、図12に示すステップST35に進む。
DEB制御回路39は、ブロック境界強度データBs[0]およびBs[2]に「0」を設定する。
その後、DEB制御回路39は、図12に示すステップST35に進む。
DEB制御回路39は、ブロック境界強度データBs[1],「3」に「0」を設定する。
ここでは、MPEG2方式の画像データS9を復号する場合を説明する。
画像データS9は、蓄積バッファ30に蓄積された後、可逆復号回路31に出力される。
次に、可逆復号回路31が、画像データS9内の処理対象のマクロブロックMBがインター符号化されていると判断した場合には、そのヘッダ部に書き込まれている動きベクトルを復号して動き予測・補償回路36に出力する。
また、可逆復号回路31は、画像データS9内の処理対象のマクロブロックMBがイントラ符号化されていると判断した場合には、そのヘッダ部に書き込まれているイントラ予測モード情報を復号してイントラ予測回路37に出力する。
また、可逆復号回路31は、画像データS9を復号して逆量子化回路32に出力する。
また、可逆復号回路31は、画像データS9に含まれる各マクロブロックMBの量子化スケールQ_SCALEと、MBタイプとをDEB制御回路39に出力する。
次に、逆直交変換回路33が、逆量子化回路32から入力した画像データ(直交変換係数)に8x8の逆直交変換処理を施して差分画像データを生成し、それを加算回路34に出力する。
次に、加算回路34が、動き予測・補償回路36あるいはイントラ予測回路37からの予測画像データPIと、逆直交変換回路33からの差分画像データとを加算して画像データを生成し、これをフレームメモリ35および画面並べ替えバッファ38に書き込む。
また、DEB制御回路39が、図10〜図12に示す処理を行って、ブロック境界強度データBsをデブロックフィルタ47に出力する。
その後、画像データが、表示順に可逆復号回路31に読み出され、画像信号S10に変換される。
また、復号装置3によれば、AVC復号装置12のデブロックフィルタ47を、MPEG2復号装置10において利用するため、装置の大規模化を回避できる。
MPEG2復号装置10は、入力した画像データS9がインターレース信号だった場合に以下の処理を行う。
MPEG2では、インターレース信号に対して、フレーム予測に加えてフィールド予測やデュアルプライム予測、残差信号に対してフレームDCTおよびフィールドDCTが用いられる。これにより、フレーム信号とは異なるブロック歪みが現れる。
MPEG2復号装置10は、符号化装置においてフィールド信号でDCT処理が行われ、且つ、画像データS9の処理対象のマクロブロックMBがフレーム構造である場合、図13に示すように、画像データS9をフィールド構造に変換した後にデブロックフィルタ処理を行う。ここで、処理対象のマクロブロックMBは、フィールド構造に変換されて、横16x縦8ピクセルのブロックになる。
そして、MPEG2復号装置10のDEB制御回路39は、ブロック境界強度データBs[1]、[3]に、それぞれ第1実施形態で説明したブロック境界強度データBs[0],[2]と同じ値を設定する。
これにより、実際にDCT処理が行われたブロックを基準としてデブロックフィルタ処理を施すことができる。
本変形例では、DCTタイプの違いによるブロック境界強度データBsの設定方法について述べる。
MPEG2では、マクロブロックMB毎にフレームDCTとフィールドDCTの2種類を選択可能である。
ここで、水平方向に隣接する2つのマクロブロックMBが、異なるDCTタイプであった場合、ブロック歪みが生じる可能性は高い。一般に、MPEG2の符号化装置においてフレームDCTが選択されるのは時間相関の高い部分で、フィールドDCTが選択されるのはフィールド間で動きが生じている部分である。そのため、隣接マクロブロックMBにおいて画像の性質が異なると予想されるためである。
そのため、本変形例では、DEB制御回路39は、デブロックフィルタ処理の対象のマクロブロックMBと、それに水平方向に隣接するマクロブロックMBとの間でDCTタイプが異なる場合に、例えば、水平方向のブロック境界強度データBs[0]に「3」を設定する。すなわち、DEB制御回路39は、デブロックフィルタ処理の対象のマクロブロックMBと、それに水平方向に隣接するマクロブロックMBとの間でDCTタイプが異なる場合に、同じ場合に比べて、境界部分に強いデブロックフィルタ処理を施すように制御する。
すなわち、当業者は、本発明の技術的範囲またはその均等の範囲内において、上述した実施形態の構成要素に関し、様々な変更、コンビネーション、サブコンビネーション、並びに代替を行ってもよい。
例えば、上述した復号装置3の機能の全部あるいは一部を、図13に示すように、メモリ252に記憶されたプログラムPRGの記述に従ってCPU(Central Processing Unit)などの処理回路253が実行してもよい。
この場合に、インターフェース251を介して、復号対象の画像データが入力され、その処理結果が出力される。
Claims (12)
- 各ブロックデータをそれぞれのブロックデータに規定された符号化タイプで符号化して生成された画像データを復号する画像処理装置であって、
フィルタ処理対象のブロックデータの前記符号化タイプに基づいて、当該ブロックデータに施すフィルタ処理内容を選択する制御手段と、
前記制御手段が選択した前記フィルタ処理内容に従って、前記処理対象のブロックデータにフィルタ処理を施すフィルタ手段と
を有する画像処理装置。 - 前記制御手段は、前記符号化タイプに基づいて、前記処理対象のブロックデータを構成する複数のサブブロックデータの境界部分のフィルタ強度を示すブロック境界強度データを生成し、
前記フィルタ手段は、前記制御手段が生成した前記ブロック境界強度データが示すフィルタ強度で、前記複数のサブブロックデータの境界部分にフィルタ処理を施す
請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記制御手段は、前記処理対象のブロックデータの符号化タイプがイントラ符号化である場合に、インター符号化である場合に比べて強いフィルタ強度を示す前記ブロック境界強度データを生成する
請求項2に記載の画像処理装置。 - 前記画像データは、前記複数のサブブロックデータを単位として直交変換して生成された画像データであり、
前記制御手段は、前記サブブロックデータの境界部分のうち、前記直交変換の単位の境界部分に、前記直交変換の単位の境界部分に比べて強いフィルタ処理を施すように、前記ブロック境界強度データを生成する
請求項2に記載の画像処理装置。 - 前記フィルタ手段は、単数の前記サブブロックデータを単位として直交変換して生成された画像データのフィルタ処理を、前記処理対象のブロックデータに対応付けられたブロック境界強度データが示すフィルタ強度で行う
請求項2に記載の画像処理装置。 - 前記符号化タイプは、イントラ予測符号、インター予測符号、スキップ、並びに量子化ステップ更新の有無の少なくとも一つを示している
請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記制御手段は、前記ブロックデータの量子化スケールを量子化パラメータに変換し、当該量子化パラメータを前記フィルタ手段に出力し、
前記フィルタ手段は、前記制御手段から入力した前記量子化パラメータにさらに基づいて、前記フィルタ処理を行う
請求項1に記載の画像処理装置。 - 処理対象の画像データを、当該画像データが符号化された際のピクチャ構造に変換する変換手段
をさらに有し、
前記制御手段は、前記変換手段による前記変換後の前記サブブロックデータの境界部分に応じて前記ブロック境界強度データを生成する
請求項2に記載の画像処理装置。 - 前記ブロックデータが符号化時に直交変換されている場合に、
前記制御手段は、前記処理対象のブロックデータの前記直交変換のタイプと、当該処理対象のブロックデータに隣接するブロックデータの前記直交変換のタイプとが異なる場合に、同じ場合に比べて、当該2つのブロックデータの境界部分の前記フィルタ強度を強くするように前記ブロック境界強度データを生成する
請求項2に記載の画像処理装置。 - 各ブロックデータをそれぞれのブロックデータに規定された符号化タイプで符号化して生成された画像データを復号する画像処理装置であって、
復号対象の画像データのブロックデータを可逆復号する可逆復号回路と、
前記可逆復号回路が可逆復号したブロックデータを逆量子化する逆量子化回路と、
前記逆量子化回路が逆量子化したブロックデータを逆直交変換する逆直交変換回路と、
前記逆直交変換回路が生成したブロックデータと、予測画像データとを基に再構成画像データを生成する加算回路と、
前記復号対象のブロックデータの前記符号化タイプに基づいて、当該ブロックデータに施すフィルタ処理内容を選択する制御手段と、
前記制御手段が選択した前記フィルタ処理内容に従って、前記加算回路生成した再構成画像データにフィルタ処理を施すフィルタ手段と
を有する画像処理装置。 - 各ブロックデータをそれぞれのブロックデータに規定された符号化タイプで符号化して生成された画像データを復号する画像処理方法であって、
フィルタ処理対象のブロックデータの前記符号化タイプに基づいて、当該ブロックデータに施すフィルタ処理内容を選択する第1の工程と、
前記第1の工程で選択した前記フィルタ処理内容に従って、前記処理対象のブロックデータにフィルタ処理を施す第2の工程と
を有する画像処理方法。 - 各ブロックデータをそれぞれのブロックデータに規定された符号化タイプで符号化して生成された画像データを復号するコンピュータが実行するプログラムであって、
フィルタ処理対象のブロックデータの前記符号化タイプに基づいて、当該ブロックデータに施すフィルタ処理内容を選択する第1の手順と、
前記第1の手順で選択した前記フィルタ処理内容に従って、前記処理対象のブロックデータにフィルタ処理を施す第2の手順と
を前記コンピュータに実行させるプログラム。
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