JP2008294926A - 色処理装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 任意の観察環境で表示画像を観察する場合にも対応することができるとともに、任意の観察環境下において高精度なマッチングを実現することができる。
【解決手段】 モニタデバイス特性を取得するデバイス特性取得手段と、表示画像の観察環境を取得する観察環境手段と、前記表示画像の観察環境に基づいて、前記モニタデバイス特性を補正する補正手段と、前記表示画像の観察環境と前記補正されたデバイス特性とに基づいて色変換を行う色変換手段とを有することを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、観察環境に応じて色変換を行うものに関する。

近年、カラー画像を扱うデバイスの普及に伴い、ディジタルカメラやスキャナでディジタル化した画像をモニタ上でデザインや設計を行い、プリンタで出力するといったワークフローが広く実施されている。このワークフローは、ＤＴＰ（デスクトップパブリッシング）、ＣＧ（コンピュータグラフィックス）、ＣＡＤ（コンピュータ支援設計）などの分野で広く実施されている。その際、画像を扱うデバイス毎に再現可能な色の範囲（以下、色域という）が異なるため、各工程における画像の色をマッチングするためにはデバイス間の色域の差を吸収する色変換処理を行う必要がある。

異なるデバイス間の色をマッチングする色変換処理にはＣＭＳ（カラーマネージメントシステム）を用いる。図９に示すように、ＣＭＳはマッチングするデバイスの特性や観察環境を記述したデバイスプロファイルと、そのデバイス間の色のマッチング処理を行うＣＭＭ（カラーマネージメントモジュール）から構成される。ＣＭＳは、まず、入力されるデバイス依存の色信号値（ＲＧＢ、ＣＭＹＫなど）を、デバイス非依存の色信号値（ＣＩＥＬＡＢ，ＣＩＥＣＡＭ０２など）に変換する。変換の際には、デバイスプロファイルに記述されている観察環境（アピアランスパラメータ）を用いる。例えば、ＣＩＥＬＡＢ色空間に変換するパラメータには白色の三刺激値があり、ＣＩＥＣＡＭ０２色空間に変換するパラメータには、白色の三刺激値、順応輝度、背景輝度、サラウンドがある。次に、このデバイス非依存色空間において異なるデバイス間の色域の差を吸収する色変換処理（色域圧縮）を実施することでカラーマッチングを実現する。

一般に、高精度なカラーマッチングを実現するためには、マッチングするデバイスの特性を測色器で測定し、そのデバイス特性データを格納したデバイスプロファイルを作成する必要がある。しかしながら、測色器は高価であり、測定の手間もかかる。そこで、一般的なモニタデバイスを標準化したｓＲＧＢプロファイルや、各ベンダーが提供するプロファイルが利用されている。

ｓＲＧＢプロファイルをはじめとした通常のモニタのプロファイルは、モニタが暗黒条件下にあることを前提としている。また、一般的な測定器でモニタのデバイス特性を測定する際も測定器を画面に密着させ、外光を遮断して測定する。従って、このようなモニタのデバイスプロファイルに記述されているデバイス特性には、通常のモニタ観察環境で発生するモニタ表面での外光反射の影響は考慮されていない。図１０にモニタ表面における外光反射の例を示す。ここで、モニタの発光成分の三刺激値をＸＹＺ_ｍ、モニタ表面での反射成分の三刺激値をＸＹＺ_γとすると、実際に観察者の目に入る三刺激値ＸＹＺは次式になる。
ＸＹＺ＝ＸＹＺ_ｍ＋ＸＹＺ_γ
すなわち、モニタの観察者にはデバイス本来の特性であるＸＹＺ_ｍとは異なる色として知覚されることになる。この反射成分の三刺激値はモニタの発光成分によらず一定であるため、観察者が知覚する色の差はＸＹＺ_ｍ値の小さい色ほど大きくなる。図１１に、モニタ表面での反射成分を考慮しない場合とした場合のモニタ色域形状の模式図を示す。図１１に示すように従来のカラーマッチングでは、特に画像の暗部における差が大きくなりマッチング精度が低下する。

このように、従来のモニタとプリンタのカラーマッチングでは、カラーマッチングに用いるモニタプロファイルで観察環境に応じて発生する外光反射の影響が考慮されていないために、マッチング精度が低下するという課題があった。

また、画像を表示するデバイスの特性を観察環境に応じて補正する手法が提案されている（特許文献１）。
特開２００６−３０４３１６号公報

特許文献１に記載の方法は、表示デバイスに表示する画像の見えを改善するもので、プリンタ等からの出力画像とのカラーマッチングを考慮したものではなかった。

また、非接触型の測定器で測定したデータを用いてプロファイルを作成することにより、モニタのデバイス特性を測定する時点で外光を考慮することができる。しかしながら、測定が容易ではない上に、モニタの観察環境が限定されてしまうためプロファイルの汎用性が低下するという問題がある。

上記課題を鑑み、簡易にカラーマッチング精度を向上するために、本発明の色処理装置は、モニタデバイス特性を取得するデバイス特性取得手段と、表示画像の観察環境を取得する観察環境手段と、前記表示画像の観察環境に基づいて、前記モニタデバイス特性を補正する補正手段と、前記表示画像の観察環境と前記補正されたデバイス特性とに基づいて色変換を行う色変換手段とを有することを特徴とする。

本発明によれば、任意の観察環境に対応することができるとともに、任意の観察条件下において高精度なマッチングを実現することができる。

（実施形態１）
本実施形態では、モニタに表示した画像と、プリンタで出力した画像のカラーマッチング処理を実施する画像処理装置を説明するまた、入力画像はｓＲＧＢに準拠した画像であり、モニタのデバイス特性としてｓＲＧＢの特性を使用するものとする。

本実施形態の場合、モニタの表示画像とプリンタで出力した画像を同じ場所にて観察するので、モニタの観察環境とプリンタの観察環境が同一となる。

まず、画像処理装置の概要を図１に示す。
１０１は、画像や画像処理アプリケーションに応じた画面を表示するモニタである。１０２は、画像の表示、出力、およびカラーマッチング処理を実行するＰＣ（パーソナルコンピュータ）である。１０３は、画像を出力するプリンタである。

以下では、画像の表示、カラーマッチング処理、プリンタへの出力を指示する画像処理アプリケーションのユーザインターフェイス例について、図２を参照して説明する。

２０１は、画像を表示する画像表示領域であり、モニタ１０１に表示される。２０２は、画像の入力を指示する画像入力ボタンである。画像の入力はＰＣ１０２に内臓のＨＤＤや、ＰＣ１０２に接続したＤＳＣなどの外部デバイス、ＬＡＮなど所望の方法でかまわない。入力された画像は画像表示領域２０１に表示する。２０３は、所定の画像処理を実施した画像をプリンタ１０３で出力する指示を出す画像出力ボタンである。２０４は、入力デバイスのデバイス特性および観察環境の格納されたプロファイルを指定する入力デバイスプロファイル指定領域である。２０５は、出力デバイスのデバイス特性および観察環境の格納された出力デバイスプロファイルを指定する出力デバイスプロファイル指定領域である。２０６は入力デバイスの色信号値を出力デバイスの色信号値に変換する際の変換方法を指定するマッチング方法指定領域である。

以下では、ＰＣ１０２によって実現される本実施形態の画像処理装置の構成に関して、図３のブロック図を参照して説明する。

３０１は、２０４及び２０５において指定されたデバイスプロファイルからデバイス特性を取得するデバイス特性取得部である。３０２は、２０４及び２０５において指定されたデバイスプロファイルから観察環境を取得する観察環境取得部である。３０３は、３０２で取得した観察環境に基づいて、３０１で取得したデバイス特性を補正するデバイス特性補正部である。３０４は、２０１に表示した画像を取得する画像入力部である。３０５は、３０３で補正したデバイス特性及び、２０６で指定したマッチング方法に基づいて、３０４から入力した画像を変換する画像変換部である。３０６は、３０５で変換した画像をプリンタに送信する画像出力部である。

なお、本実施形態では画像処理装置は図３のような構成を有しているが、３０１〜３０５の構成の機能を記憶媒体に記憶されているプログラムに基づきＰＣのＣＰＵが実行するようにしても構わない。

以下では、モニタ１０１に表示する画像とプリンタ１０３で出力する画像のカラーマッチングをする画像処理の詳細に関して、図４のフローチャート図を参照して説明する。

Ｓ４０１では、画像入力部３０４から画像を入力する。ここで、本実施形態において入力する画像は、ｓＲＧＢに準拠したＲＧＢ画像とする。ただし、入力する画像は他の色空間で表現されていても構わない。

Ｓ４０２では、デバイス特性取得部３０１から、画像を表示しているモニタのデバイスの特性を取得する。ここで、本実施形態では、取得するデバイス特性はｓＲＧＢとする。但し、他の一般的なモニタデバイスモデルでも良いし、暗黒条件下でモニタを実際に測定することにより得られる測定データであってもかまわない。

Ｓ４０３では、デバイス特性取得部３０１から、出力デバイスの特性（プリンタデバイス特性）を取得する。ここで、本実施形態においてプリンタ１０３はＲＧＢ値を入力するとするインクジェットプリンタであるとする。勿論、プリンタ１０３は、レーザプリンタや、ＣＭＹＫ値を入力とするプリンタであっても良い。

ＲＧＢ値を入力とするインクジェットプリンタのデバイス特性データは、代表的なＲＧＢ値とＣＩＥＸＹＺ値の対応関係を示す三次元ルックアップテーブル（３ＤＬＵＴ）である。代表的なＲＧＢは、例えば、三次元ルックアップテーブルの格子点が９ｘ９ｘ９点である場合、（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（０，０，０），（０，０，３２），（０，０，６４），…，（０，０，２２４），（０，０，２５５），（０，３２，０），（０，３２，３２），…，（２５５，２５５，２５５）の７２９個の色信号である。格子点の数はこれに限定されるものではなく任意に設定可能である。

Ｓ４０４では、観察環境取得部３０２から、モニタ１０１の観察環境を取得する。ここで、本実施形態において取得する観察環境はｓＲＧＢに準拠したＤ６５光源の観察環境とする。勿論、Ｓ４０２においてｓＲＧＢとは異なるデバイス特性を取得した場合には、該デバイス特性のデータに則した観察環境を取得する。

Ｓ４０５では、観察環境取得部３０２から、プリンタで出力する画像の観察環境を取得する。ここで、本実施形態において取得する観察環境は、Ｄ５０光源（三刺激値（Ｘ_ｗ，Ｙ_ｗ，Ｚ_ｗ）＝（０．９６４２，１．０００，０．８２４９））、６００［ｌｘ］（順応輝度Ｌ_Ａ＝３８．１９７）の観察環境とする。プリンタデバイス特性は観察環境によって変化する。よって、取得する観察環境はＳ４０３で取得したデバイス特性に対応する。なお、観察環境は、上記条件に限らず、他の条件でも構わない。

Ｓ４０６は、デバイス特性補正部３０３において、Ｓ４０２で取得したモニタのデバイス特性と、モニタの表示画像の観察環境に基づいてモニタのデバイス特性を補正する。本実施形態では、モニタの表示画像の観察環境はプリンタの出力画像の観察環境と同じであるので、Ｓ４０５で取得したプリンタの観察環境を使用する。なお、Ｓ４０４で取得したモニタの観察環境はモニタのデバイス特性に応じた観察環境である。本実施形態ではｓＲＧＢに対応した観察環境である。したがって、実際の表示画像の観察環境とは異なる。補正方法の詳細に関しては後述する。

Ｓ４０７では、画像変換部２０５において、Ｓ４０６で補正したデバイス特性と観察環境に基づいて、Ｓ４０１で取得した画像を変換する。変換方法の詳細に関しては後述する。

Ｓ４０８では、Ｓ４０７で変換した画像を画像出力部３０６に出力し、プリンタで画像を印刷する。

以下では、Ｓ４０６におけるモニタデバイス特性の補正例の詳細を図５のフローチャート図を参照して説明する。

Ｓ５０１では、Ｓ４０５で取得した出力画像の観察環境からデバイス特性の補正値を算出する。画像の観察環境がＤ５０光源（三刺激値（Ｘ_ｗ，Ｙ_ｗ，Ｚ_ｗ）＝（０．９６４２，１．０００，０．８２４９））、６００［ｌｘ］で、モニタ表面の外光の反射率がＲの場合、補正値Ｘ_ｔＹ_ｔＺ_ｔは

となる。ここで、反射率Ｒは観察環境に応じてあらかじめ規定した値をプリンタのデバイスプロファイルに記述しておいても良いし、事前にモニタを測定してモニタのデバイスプロファイルに記述しておいても良い。また、補正値の算出は上記に限定されるものではない。例えば、照明の三刺激値をＸ_ｗＹ_ｗＺ_ｗ、順応輝度をＬ_Ａ、モニタ表面での外光の反射率に対応する所定の補正係数をγ（０＜γ＜１）とすると、補正値Ｘ_ｔＹ_ｔＺ_ｔは
Ｘ_ｔ＝Ｘ_ｗ ^*ｒ
Ｙ_ｔ＝Ｙ_ｗ ^*ｒ
Ｚ_ｔ＝Ｚ_ｗ ^*ｒ
或いは、
Ｙ_ｔ＝５^＊Ｌ_Ａ ^*ｒ
Ｘ_ｔ＝Ｘ_ｗ ^*（Ｙ_ｔ／Ｙ_Ｗ）
Ｚ_ｔ＝Ｚ_ｗ ^*（Ｙ_ｔ／Ｙ_Ｗ）
などとして算出してもよい。

Ｓ５０２では、Ｓ４０２で取得したモニタのデバイス特性から黒の三刺激値Ｘ_ＢｋＹ_ＢｋＺ_Ｂｋを取得する。ｓＲＧＢの場合は（Ｘ_Ｂｋ，Ｙ_Ｂｋ，Ｚ_Ｂｋ）＝（０，０，０）となる。

Ｓ５０３では、Ｓ５０１で算出した補正値Ｘ_ｔＹ_ｔＺ_ｔの輝度Ｙ_ｔと、Ｓ５０２で取得した黒Ｘ_ＢｋＹ_ＢｋＺ_Ｂｋの輝度Ｙ_Ｂｋを比較する。ここで、比較の結果が輝度Ｙ_Ｂｋ＜Ｙ_ｔの場合はＳ５０４へ移行してモニタデバイス特性を補正する。比較の結果がＹ_ｔ≦Ｙ_Ｂｋの場合は処理を終了する。入力デバイス特性であらかじめ外光が考慮されていた場合、Ｙ_ｔ≦Ｙ_Ｂｋのとなるため、二重に補正処理するのを防止できる。

Ｓ５０４では、図１１に示すように、黒付近のデバイス特性が特に外光の影響を受けるため、モニタデバイス特性の黒の輝度Ｙ_ＢｋがＳ５０１で算出したＹ_ｔ以上になるように補正する。例えば、補正前の三刺激値をＸ_ｉｎＹ_ｉｎＺ_ｉｎ、モニタの白色の三刺激値をＸ_ｗＹ_ｗＺ_ｗとすると、補正後の三刺激値Ｘ_ｏｕｔＹ_ｏｕｔＺ_ｏｕｔは次式になる。

尚、上記の補正式をモニタのデバイス特性全体に適用しても良いし、適用範囲を外光の影響を受けやすい暗領域に限定するなどしてもかまわない。また、デバイス特性の補正は線形補正に限定されるものではなく、例えば適当なガンマ値を設定し、

として非線形補正を適用しても良い。

以下では、Ｓ４０７における画像の変換処理の詳細を図６のフローチャート図を参照して説明する。尚、本実施形態ではカラーマッチングの色変換処理をＣＩＥＣＡＭ０２のアピアランス色空間で実施するものとして説明する。但し、ＣＩＥＬＡＢやＣＩＥＬＵＶなど所望のデバイス非依存の均等色空間を用いてもかまわない。

Ｓ６０１では、入力画像の所定の画素から入力色信号値（ＲＧＢ値）を取得する。
Ｓ６０２では、ステップ５０１で取得した入力色信号値をＣＩＥＣＡＭ０２の順変換でアピアランス色信号値（Ｊａｂ値）に変換する。色信号値の変換は、まず、Ｓ４０６で補正したモニタのデバイス特性に従って、ＲＧＢ値をＣＩＥＸＹＺ値に変換する。次に、Ｓ４０４で取得した観察環境のアピアランスパラメータに従ってＣＩＥＣＡＭ０２の順変換をすることでＣＩＥＸＹＺ値からアピアランス色信号値を得る。

Ｓ６０３では、Ｓ６０２で変換したアピアランス色信号値が、出力デバイスの色域内に存在するかどうかを判定する。図７は、出力デバイスの色域の例を示す模式図である。色域は明度Ｊと色度ａ，ｂを軸とする三次元空間で表現される。入力された色信号値が出力色域範囲外であれば、Ｓ６０４に移行し、色域範囲内であれば、Ｓ６０５へ移行する。

Ｓ６０４では、出力色域外のアピアランス色信号値を出力色域内の色信号値に変換する。変換方法は所望の方法を用いてかまわない。図８に変換方法の例を示す。図８の模式図は、図７の色域を所望の色相で切断した断面図である。例えば、色変換前後の色差が最小となるように変換する手法（ａ）や、アピアランス色空間内に（Ｊ，ａ，ｂ）＝（５０，０，０）などの適当な焦点を定め、その焦点と入力色信号を結んだ直線と出力色域の交点方向に写像する手法（ｂ）がよく知られている。

Ｓ６０５では、ＣＩＥＣＡＭ０２の逆変換で、アピアランス色信号値を出力色信号値に変換する。色信号値の変換は、まず、Ｓ４０５で取得した観察環境のアピアランスパラメータに従ってＣＩＥＣＡＭ０２の逆変換をすることでアピアランス色信号値からＣＩＥＸＹＺ値に変換する。次に、Ｓ４０３で取得したプリンタのデバイス特性に従って、最急降下法やニュートン法など所望の推定方法を用いて出力色信号値を推定し、ＣＩＥＸＹＺ値を出力色信号値（Ｄｅｖｉｃｅ ＲＧＢ値）に変換する。

Ｓ６０６では、入力画像の全画素の色変換が終了したかどうか判定する。全画素の色変換が終了している場合は処理を終了し、未変換の画素がある場合はＳ６０１へ移行して処理を継続する。

本実施形態によれば、画像の観察条件に基づいて、暗黒条件下のモニタデバイス特性を補正することで、モニタに表示される画像の見えを推定する。この補正したモニタデバイス特性を用いてカラーマッチングすることで、所望の観察条件下におけるマッチング精度を向上することが可能になる。また、本手法では暗黒条件下のモニタのデバイス特性を観察環境に応じて補正するため、任意の観察環境に対応することが可能である。

［実施形態２］
実施形態１のＳ５０１におけるデバイス特性の補正値の算出方法や、Ｓ５０４におけるデバイス特性の補正方法は所望の方法でかまわない。以下では、デバイス特性の補正値の算出方法とデバイス特性の補正方法について他の実施例を示す。

Ｓ５０１におけるデバイス特性の補正値の算出は、観察環境に応じて補正値を決定することが可能であればよい。例えば、観察環境のパラメータであるサラウンドに応じて事前に補正値をＹ_{ａｖｅｒａｇｅ}、Ｙ_ｄｉｍなどとしてプリンタのデバイスプロファイルに記述しておく。そして、モニタの白色の輝度Ｙ_{ｍｏｎｉｔｏｒ}と観察環境の照明の輝度Ｙ_{ｉｍａｇｅ}との関係に応じて補正値を切り換えるなどしてもよい。ここで、所望の切り換えの閾値をＴとおくと、補正値Ｙ_ｔとの関係は次式になる。

尚、Ｘ_ｔ及びＺ_ｔは実施形態１で示す方法で算出する。勿論、事前に設定するパラメータは上述のように離散的でなくても良く、所望の関数から算出してもかまわない。

Ｓ５０４におけるデバイス特性の補正方法として実施形態１ではデバイス特性の補正式の例を示したが、次式のように単純に補正値値Ｘ_ｔＹ_ｔＺ_ｔをデバイス特性値Ｘ_ｍＹ_ｍＺ_ｍに加算して補正してもかまわない。

Ｘ_ｏｕｔ＝Ｘ_ｉｎ＋Ｘ_ｔ
Ｙ_ｏｕｔ＝Ｙ_ｉｎ＋Ｙ_ｔ
Ｚ_ｏｕｔ＝Ｚ_ｉｎ＋Ｚ_ｔ
但し、本実施形態では白色も同様に補正するため、モニタのデバイス特性の白がプリンタの印刷物の白で再現されなくなる場合がある。そこで白色の再現を以下のような方法で補正しても良い。例えば、実施形態１のＳ４０４で取得する白色の三刺激値を、本実施形態で補正した白色の三刺激値に置き換えても良いし、補正後のデバイス特性に対して次式を適用してデバイス特性を再度補正するなどしてもかまわない。

尚、補正前の白色の三刺激値をＸ_ｗＹ_ｗＺ_ｗ、補正値Ｘ_ｔＹ_ｔＺ_ｔによる補正後の入力値、白色及び黒色それぞれの三刺激値をＸ_ｉｎ’Ｙ_ｉｎ’Ｚ_ｉｎ’、Ｘ_ｗ’Ｙ_ｗ’Ｚ_ｗ’、Ｘ_Ｂｋ’Ｙ_Ｂｋ’Ｚ_Ｂｋ’とする。

また、実施形態１では、モニタに表示した画像とプリンタで出力した画像を同じ場所にて観察する場合について説明した。しかしながら、例えばデジカメで撮影した画像をモニタに表示する場合にも、上記実施形態を適用することは可能である。この場合、モニタに表示された画像を観察する観察環境を取得する必要がある。取得する方法としては、ユーザによるマニュアル指示でも構わないし、センサを用いて測定することによって取得しても構わない。そして、図５と同様の方法を用いても似たのデバイス特性を補正する。そして、デジカメをソースデバイスとし、モニタをデスティネーションデバイスとして図４と同様の色処理を行う。このように、上記実施形態は、様々なデバイス間のカラーマッチングに適用可能である。

画像処理装置の概要を示すブロック図である。 画像処理装置のユーザインターフェイス図である。 画像処理装置の構成を示すブロック図である。 画像処理の詳細を示すフローチャート図である。 モニタのデバイス特性の補正方法を示すフローチャート図である。 画像の変換方法を示すフローチャート図である。 色域の概要を示す模式図である。 色域変換方法の例を示す模式図である。 カラーマネージメントシステムの構成を示すブロック図である。 モニタ表面での外光反射の例を示す模式図である。 外光反射の影響の例を示す模式図である。

Claims (7)

1. モニタデバイス特性を取得するデバイス特性取得手段と、
   表示画像の観察環境を取得する観察環境手段と、
   前記表示画像の観察環境に基づいて、前記モニタデバイス特性を補正する補正手段と、
   前記表示画像の観察環境と前記補正されたデバイス特性とに基づいて色変換を行う色変換手段とを有することを特徴とする色処理装置。
2. 前記モニタデバイス特性は、暗黒条件下のモニタのデバイス特性であることを特徴とする請求項１記載の色処理装置。
3. さらに、前記表示画像の観察環境とモニタ表面の反射率から算出された補正値と前記モニタデバイス特性における黒の値との比較の結果に基づき、前記モニタデバイス特性の補正を行うか否かを判定する判定手段を有することを特徴とする請求項１または２に記載の色処理装置。
4. 前記デバイス特性取得手段は、前記モニタデバイス特性に加えてプリンタデバイス特性を取得し、
   前記観察環境手段は、前記表示画像の観察環境として、前記プリンタデバイス特性に対応する観察環境を取得し、
   前記色変換手段は、モニタに表示される表示画像とプリンタによって出力される出力画像とをマッチングさせるための色変換であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の色処理装置。
5. 前記色変換手段は、前記モニタデバイス特性と該モニタデバイス特性に対応する観察環境とに基づき入力色信号値をアピアランス色信号値に変換し、前記アピアランス色信号値を前記プリンタの色域内に変換し、前記プリンタデバイス特性と前記プリンタデバイス特性に対応する観察環境とに基づき前記変換されたアピアランス色信号値を出力色信号値に変換することを特徴とする請求項４記載の色処理装置。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の色処理装置をコンピュータを用いて実現するために、コンピュータが読み取り可能に記憶媒体に記憶されたプログラム。
7. モニタデバイス特性を取得し、
   表示画像の観察環境を取得し、
   前記表示画像の観察環境に基づいて、前記モニタデバイス特性を補正し、
   前記表示画像の観察環境と前記補正されたデバイス特性とに基づいて色変換を行うことを特徴とする色処理方法。

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