JP2014002125A - 検査方法及び検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被検査体の各種欠陥を精度良く検出する。
【解決手段】輝度が周期的に変化する光を照射して被検査体の画像を撮像し（ステップＳ１）、撮像された画像からその周期的な輝度変化を取得する（ステップＳ２）。そして、取得された輝度変化の振幅値、平均値、下限値及び位相値を算出し（ステップＳ３）、算出された振幅値、平均値、下限値及び位相値を用いて被検査体の欠陥を検出する（ステップＳ４）。振幅値、平均値、下限値及び位相値を用いることで、被検査体の各種欠陥を精度良く検出する。
【選択図】図３

Description

本発明は、検査方法及び検査装置に関する。

被検査体の検査技術として、基板表面や塗装表面に光を照射し、その表面を撮像した画像から欠陥を検出する技術が知られている。
例えば、縞パターンの光を用い、その位相を変化させて照射した被検査体表面の画像を撮像し、その画像の輝度変化の振幅値を利用して欠陥を検出する技術が知られている。

また、明視野照明と暗視野照明を複合した照明を用いて被検査体に光を照射し、その表面を撮像した画像から欠陥を検出する技術も知られている。

特開２００９−１６８４５４号公報 特開２０１２−０８３２３９号公報 特開平０９−２６５５３６号公報

被検査体には、その種類によって、キズやブツ等の凹凸、汚れ、塗料のはじき等で生じる表面の歪み、塗料のムラ等、各種欠陥が存在し得る。
これまでの検査技術では、いずれか特定の種類の欠陥を検出することはできても、被検査体に存在し得る上記のような各種欠陥を精度良く検出することが困難であった。

本発明の一観点によれば、被検査体に、輝度が周期的に変化する光を照射して、前記被検査体の画像を撮像する工程と、撮像された前記画像から、前記画像の周期的な輝度変化を取得する工程と、取得された前記輝度変化の振幅値、平均値、下限値及び位相値を算出する工程と、算出された前記振幅値、前記平均値、前記下限値及び前記位相値を用いて、前記被検査体の欠陥を検出する工程とを含む検査方法が提供される。

また、本発明の一観点によれば、上記のような検査を行う検査装置が提供される。

開示の技術によれば、輝度が周期的に変化する光が照射された被検査体を撮像した画像の輝度変化の振幅値、平均値、下限値及び位相値を用いることで、被検査体の各種欠陥を精度良く検出することが可能になる。

被検査体の欠陥の説明図である。 検査方法の説明図である。 検査方法の一例を示す図である。 検査装置の一例を示す図である。 被検査体に照射する光の一例を示す図である。 光が照射された被検査体の画像の一例を示す図である。 画像から取得される輝度変化の一例を示す図である。 欠陥と輝度変化の関係の説明図（その１）である。 欠陥と輝度変化の関係の説明図（その２）である。 欠陥と輝度変化の関係の説明図（その３）である。 欠陥と輝度変化の関係の説明図（その４）である。 欠陥種と評価値の関係の説明図である。 検査装置の構成例を示す図である。 検査装置の処理フローの一例を示す図（その１）である。 検査装置の処理フローの一例を示す図（その２）である。 検査装置に用いるコンピュータのハードウェアの構成例を示す図である。

まず、被検査体の欠陥について説明する。
ここでは、板材や樹脂成形品等の表面に顔料等を含む塗料を塗布した塗膜層（ベース層）と、その表面を艶出し等のためにコーティングする透明なコーティング層（クリア層）とを設けたものを被検査体の例とし、このような被検査体に生じ得る欠陥について説明する。

図１は被検査体の欠陥の説明図である。尚、図１（Ａ）〜（Ｄ）には、欠陥を有する被検査体の要部断面を模式的に図示している。
図１（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、被検査体１０は、所定部材の表面に設けられたベース層１１、及びそのベース層１１の表面に設けられたクリア層１２を有する。

このような被検査体１０には、図１（Ａ）に示すような、クリア層１２にできたキズ１３ａ、ブツ１３ｂが存在し得る。図１（Ａ）には一例として、キズ１３ａとブツ１３ｂの両方を図示している。キズ１３ａは、クリア層１２に何らかの物体が接触、衝突することでクリア層１２が削れて生じる欠陥である。ブツ１３ｂは、ベース層１１の表面に異物（図示せず）が付着した状態でクリア層１２が塗布される等して生じる欠陥である。

また、被検査体１０には、図１（Ｂ）に示すような、クリア層１２の表面に付着した汚れ１３ｃが存在し得る。汚れ１３ｃは、被検査体１０の作製途中や作製後に、クリア層１２に何らかの物体が接触する等して生じる欠陥である。

このほか、被検査体１０には、図１（Ｃ）に示すような、ベース層１１にできた塗装のムラ１３ｄが存在し得る。ムラ１３ｄは、塗装の濃い部分と薄い部分とができることで生じる欠陥である。

更に、被検査体１０には、図１（Ｄ）に示すような、クリア層１２にできた歪み１３ｅが存在し得る。歪み１３ｅは、クリア層１２のベース層１１上でのはじき等で生じる表面の波状の欠陥である。

上記のような欠陥が存在し得る被検査体１０の検査方法として、例えば、次の図２に示すようなものがある。
図２は検査方法の説明図である。

図２に示す方法では、照明装置２０ａによって所定の光を被検査体１０に照射し、その光が照射された被検査体１０の画像をカメラ等の撮像装置３０ａによって撮像する。照明装置２０ａからは、例えば、正弦波の輝度分布を有する２次元パターン光（縞パターン光）４０ａを照射する。照明装置２０ａから照射された縞パターン光４０ａは、被検査体１０で反射されて撮像装置３０ａの受光部に結像され、縞パターン光４０ａが照射された被検査体１０の画像が撮像される。

被検査体１０の検査時には、照射する縞パターン光４０ａの位相を変化させて（例えばπ／２ずつ変化させ）、被検査体１０の画像を撮像する。そして、撮像された画像を用い、縞パターン光４０ａが照射された被検査体１０の輝度変化を取得し、その輝度変化の振幅値を算出する。欠陥の有無によって縞パターン光４０ａの反射特性が異なり、それにより、振幅値が異なってくることから、算出した振幅値を用いて、欠陥（例えば図２の欠陥１３）を検出する。

このように振幅値を用いて欠陥を検出する場合、検出可能な欠陥としては、比較的拡散反射が起こり易い欠陥や比較的急峻な傾斜部が存在する欠陥、例えば上記のキズ１３ａやブツ１３ｂが挙げられる。また、振幅値を用いて検出可能な欠陥としては、その有無によって反射率が変化する欠陥、例えば上記の汚れ１３ｃも挙げられる。しかし、例えば上記のベース層１１にできる塗装のムラ１３ｄ、クリア層１２の比較的広範囲にわたる歪み１３ｅといった欠陥は、その有無による振幅値の変化が見え難く、振幅値を用いて検出することが困難な場合がある。そのため、このように振幅値を用いて欠陥を検出する方法では、被検査体１０に存在する欠陥の検出漏れが起きる可能性がある。

更に、上記のようにして振幅値を用いて欠陥を検出する方法の場合、検出された欠陥の種類の判別、例えば、キズ１３ａやブツ１３ｂといった欠陥と汚れ１３ｃの欠陥との判別までは、演算により自動で行うことは困難である。

被検査体１０に存在し得る欠陥の検出を自動で行おうとした場合、キズ１３ａ、ブツ１３ｂ、汚れ１３ｃ、ムラ１３ｄ、歪み１３ｅといった各種欠陥を、過剰検出や検出漏れを抑えて、精度良く検出できることが望まれる。更に、欠陥の種類に応じて検査基準（良品、不良品の判定基準等）が異なる場合、検出された欠陥について、その種類が精度良く判別できることが望まれる。

尚、検査方法の別例として、明視野照明、暗視野照明を用いる方法もある。この方法では、用いる照明の選択により、キズ１３ａやブツ１３ｂ、汚れ１３ｃ、ムラ１３ｄといった異なる種類の欠陥を検出、判別することも可能である。しかし、歪み１３ｅのような欠陥は、照明の配置角度に検出感度が依存するため、検出し難い場合もある。また、複数種の照明を用意し、欠陥の種類に応じて照明が選択されるため、検査装置が複雑化したり検査工程が煩雑になったりする可能性がある。

そこで、以下に示すような検査方法及び検査装置を用いて、被検査体１０の欠陥の検出を行う。
図３は検査方法の一例を示す図である。また、図４は検査装置の一例を示す図、図５は被検査体に照射する光の一例を示す図、図６は光が照射された被検査体の画像の一例を示す図である。

被検査体１０の検査には、図４に示すように、所定の光を被検査体１０に照射する照明装置（照明部）２０、及び照明装置２０から光が照射された被検査体１０の画像を撮像する撮像装置（撮像部）３０が用いられる。

照明装置２０は、図５に示すように、正弦波の輝度分布を有する縞パターン光（２次元パターン光）４０を照射する。照明装置２０には、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の表示装置を用い、このような表示装置に映し出した縞パターン光４０を被検査体１０に照射するようにすることができる。また、照明装置２０には、プロジェクタとスクリーンを用い、プロジェクタによってスクリーンに縞パターン光４０を投影し、スクリーンで反射された縞パターン光４０を被検査体１０に照射するようにすることもできる。

撮像装置３０には、例えば、デジタルカメラが用いられる。照明装置２０から照射された縞パターン光４０は、被検査体１０で反射されて撮像装置３０の受光部に結像される。これにより、縞パターン光４０が照射された被検査体１０の画像が撮像装置３０で撮像される。照明装置２０と撮像装置３０は、例えば、照明装置２０から照射された縞パターン光４０が、被検査体１０を通して撮像装置３０の受光部に正反射して結像されるように配置される。

照明装置２０から照射する縞パターン光４０は、その位相を、例えば図５（Ａ）〜（Ｄ）に示すように変化させる。図５（Ａ）〜（Ｄ）には、位相をπ／２ずつ変化させた縞パターン光４０を例示している。このように位相を変化させた縞パターン光４０が、照明装置２０から被検査体１０に順に照射され、これらの縞パターン光４０が照射された被検査体１０の画像が、それぞれ撮像装置３０によって撮像される。

被検査体１０の画像の一例を図６に示す。図５（Ａ）〜（Ｄ）のように位相をπ／２ずつ変化させた縞パターン光４０を照射した被検査体１０の画像１０ａがそれぞれ取得される。所定の（例えば図６の点線ｚ上の）画素或いは画素群に着目すると、その画素或いは画素群では、図５（Ａ）〜（Ｄ）のような位相がπ／２ずつずれた縞パターン光４０が順に照射されることで、輝度が周期的に変化する。

被検査体１０の検査では、まず、このように位相を変化させた縞パターン光４０を、照明装置２０から被検査体１０に照射し、位相を変化させた縞パターン光４０を照射する度に、被検査体１０の画像を撮像装置３０で撮像する。即ち、被検査体１０に、輝度が周期的に変化する光を照射し、被検査体１０の画像を撮像する（図３；ステップＳ１）。そして、撮像された画像から、その所定画素について、周期的な輝度変化を取得する（図３；ステップＳ２）。

図７は画像から取得される輝度変化の一例を示す図である。
図７には、被検査体１０に照射された縞パターン光４０の位相θと、縞パターン光４０が照射された被検査体１０の画像の所定画素における輝度Ｉとの関係の一例を図示している。位相θが０、π／２、π、３π／２の４種の縞パターン光４０が照射された被検査体１０の各画像の所定画素における輝度ＩをそれぞれＩ₁、Ｉ₂、Ｉ₃、Ｉ₄とする。この例では、所定画素において、輝度ＩがＩ₁からＩ₂に増加した後、Ｉ₃、Ｉ₄と順に減少する。このような輝度変化を、被検査体１０について撮像された画像（この例では４枚の画像）の各画素について取得する。

尚、図７には便宜上、所定画素に対応する被検査体１０の所定箇所に欠陥がある時の輝度変化の一例を実線ａで、同じ所定箇所に欠陥がない時（正常品）の輝度変化の一例を点線ｂで、それぞれ図示している。

次いで、各画素について取得される輝度変化から、図７に示すような振幅値Ａ、平均値Ｂ、下限値Ｃ及び位相値Ｄの各評価値を、次のような式（１）〜（４）に従って算出する（図３；ステップＳ３）。

このようにして算出された振幅値Ａ、平均値Ｂ、下限値Ｃ及び位相値Ｄの各評価値を用いて、被検査体１０に存在する欠陥を検出し（図３；ステップＳ４）、検出された欠陥の種類を判別する（図３；ステップＳ５）。

ここで、振幅値Ａ、平均値Ｂ、下限値Ｃ及び位相値Ｄの各評価値に基づく欠陥の検出、種類の判別について説明する。
欠陥の検出、種類の判別に当たっては、各画素に対応する被検査体１０の箇所に欠陥がない時（正常品）の輝度変化について、同様に振幅値、平均値、下限値及び位相値の各値を算出しておく。即ち、欠陥がない時の輝度変化（上記図７の点線）について、位相θが０、π／２、π、３π／２の時の輝度Ｉをそれぞれ求め、それらの輝度Ｉから、上記の式（１）〜（４）に従い、振幅値Ａ₀、平均値Ｂ₀、下限値Ｃ₀及び位相値Ｄ₀の各値（設定値）を算出しておく。

欠陥の検出、種類の判別は、例えば、これらの各設定値（Ａ₀，Ｂ₀，Ｃ₀，Ｄ₀）と、上記の各評価値（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）との差分の絶対値｜Ａ−Ａ₀｜（＝Ｐ）、｜Ｂ−Ｂ₀｜（＝Ｑ）、｜Ｃ−Ｃ₀｜（＝Ｒ）及び｜Ｄ−Ｄ₀｜（＝Ｓ）を算出し、算出したこれらの値に基づいて行う。

図８から図１１は欠陥と輝度変化の関係の説明図、図１２は欠陥種と評価値の関係の説明図である。尚、図８から図１１において、（Ａ）は検査の様子を模式的に示す図、（Ｂ）は検査で取得される輝度変化の一例を示す図である。また、図１２には、各欠陥種（キズやブツ、汚れ、ムラ、歪み）について、評価値（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）と設定値（Ａ₀，Ｂ₀，Ｃ₀，Ｄ₀）の間に有意な差が現れるものを○で、必ずしも有意な差が現れないものを×で、それぞれ示している。

尚、評価値及び設定値の検出限界は、クリア層１２での反射光とベース層１１での反射光の強度比、並びに、撮像装置３０のダイナミックレンジ、及び照明装置２０から照射する縞パターン光４０のパターンと表示位置によって決定される。

まず、図８を参照し、被検査体１０に存在する欠陥がキズ１３ａやブツ１３ｂである場合について説明する。キズ１３ａやブツ１３ｂは、比較的急峻な傾斜を持った凹部や凸部としてクリア層１２に存在する。図８（Ａ）には、一例として、クリア層１２にキズ１３ａが存在している場合を図示している。図８（Ａ）に示すように、照明装置２０から照射される縞パターン光４０は、そのような凹凸形状を有するキズ１３ａやブツ１３ｂで拡散反射され易い。そのため、撮像装置３０に入射する光量が、キズ１３ａやブツ１３ｂのない正常品の場合よりも減少し、得られる輝度変化が小さくなる。従って、図８（Ｂ）に示すように、被検査体１０（実線ａ）は、正常品（点線ｂ）に対して、振幅値と下限値に有意な差が現れる（図１２）。尚、平均値、位相値については、キズ１３ａやブツ１３ｂの有無によって必ずしも有意な差が現れるとは限らない（図１２）。

続いて、図９を参照し、被検査体１０に存在する欠陥が汚れ１３ｃである場合について説明する。図９（Ａ）に示すように、被検査体１０のクリア層１２に汚れ１３ｃがある場合には、その汚れ１３ｃの箇所で照明装置２０から照射される縞パターン光４０の反射率が低下する。ベース層１１での明るさの変化には、必ずしも違いは生じない。汚れ１３ｃの場合、図９（Ｂ）に示すように、被検査体１０（実線ａ）は、正常品（点線ｂ）に対して、振幅値と平均値に有意な差が現れる（図１２）。下限値と位相値については、汚れ１３ｃの有無によって必ずしも有意な差が現れるとは限らない（図１２）。

続いて、図１０を参照し、被検査体１０に存在する欠陥が塗装のムラ１３ｄである場合について説明する。図１０（Ａ）に示すように、被検査体１０のベース層１１に塗装のムラ１３ｄがある場合、撮像装置３０で撮像される画像（画素）に現れる輝度変化は、照明装置２０から照射される縞パターン光４０の、ベース層１１での明るさの変化とみなせる。そのため、図１０（Ｂ）に示すように、被検査体１０（実線ａ）は、正常品（点線ｂ）に対して、平均値と下限値に有意な差が現れる（図１２）。尚、振幅値、位相値については、塗装のムラ１３ｄの有無によって必ずしも有意な差が現れるとは限らない（図１２）。

続いて、図１１を参照し、被検査体１０に存在する欠陥が歪み１３ｅである場合について説明する。図１１（Ａ）に示すように、被検査体１０のクリア層１２に歪み１３ｅがある場合には、その歪み１３ｅの有無により、照明装置２０から照射される縞パターン光４０の反射角度が違ってくる。そのため、図１１（Ｂ）に示すように、被検査体１０（実線ａ）は、正常品（点線ｂ）に対して、位相値に有意な差が現れる（図１２）。尚、振幅値、平均値、下限値については、歪み１３ｅの有無によって必ずしも有意な差が現れるとは限らない（図１２）。

このように、被検査体１０の欠陥がキズ１３ａやブツ１３ｂの場合には、図１２に示すように、｜Ａ−Ａ₀｜と｜Ｃ−Ｃ₀｜が一定の値を有するようになる。被検査体１０の欠陥が汚れ１３ｃの場合には、図１２に示すように、｜Ａ−Ａ₀｜と｜Ｂ−Ｂ₀｜が一定の値を有するようになる。被検査体１０の欠陥が塗装のムラ１３ｄの場合には、図１２に示すように、｜Ｂ−Ｂ₀｜と｜Ｃ−Ｃ₀｜が一定の値を有するようになる。被検査体１０の欠陥が歪み１３ｅの場合には、図１２に示すように、｜Ｄ−Ｄ₀｜が一定の値を有するようになる。

欠陥の検出の際には、例えば、｜Ａ−Ａ₀｜、｜Ｂ−Ｂ₀｜、｜Ｃ−Ｃ₀｜及び｜Ｄ−Ｄ₀｜の各算出値について、予め閾値を設定しておく。そして、各算出値と各閾値とをそれぞれ比較し、算出値が閾値を上回る場合には被検査体１０と正常品との間に有意な差が現れている（欠陥がある）と判定し、算出値が閾値を下回る場合には被検査体１０と正常品との間に有意な差が現れていない（欠陥がない）と判定する。このようにすることで、被検査体１０のキズ１３ａやブツ１３ｂ、汚れ１３ｃ、ムラ１３ｄ、歪み１３ｅのいずれの欠陥についても、その有無を判別することができる。

また、キズ１３ａやブツ１３ｂ、汚れ１３ｃ、ムラ１３ｄ、歪み１３ｅのいずれの欠陥も、｜Ａ−Ａ₀｜、｜Ｂ−Ｂ₀｜、｜Ｃ−Ｃ₀｜及び｜Ｄ−Ｄ₀｜の各算出値の、有意な差の現れる算出値の組み合わせが異なる。従って、｜Ａ−Ａ₀｜、｜Ｂ−Ｂ₀｜、｜Ｃ−Ｃ₀｜及び｜Ｄ−Ｄ₀｜を用いることで、検出された欠陥の種類を判別することができる。

以下、検査装置及び検査方法の実施形態の一例について、詳細に説明する。
まず、検査装置の構成について説明する。
図１３は検査装置の構成例を示す図である。

図１３に示す検査装置１００は、照明部１１０、撮像部１２０、格納部１３０、取得部１４０、算出部１５０、検出部１６０、判別部１７０、良否判定部１８０、及び制御部１９０を有している。

照明部１１０は、正弦波の輝度分布を有する縞パターン光４０を被検査体１０に照射する。照明部１１０は、例えば、ＬＣＤ等の表示装置、或いはプロジェクタ及びスクリーンを含む。照明部１１０は、ＬＣＤ等の表示装置によって縞パターン光４０を照射し、或いはプロジェクタによってスクリーンに縞パターン光４０を投影し、スクリーンで反射された縞パターン光４０を被検査体１０に照射する。

照明部１１０から照射される縞パターン光４０は、その位相が制御される。縞パターン光４０の位相は、制御部１９０によって制御される。制御部１９０は、縞パターン光４０の位相を２π／ｎ（ｎは３以上の自然数、例えばｎは４又は３）ずつ変化させる。照明部１１０からは、位相がそれぞれ２π／ｎだけ異なるｎ種の縞パターン光４０が、被検査体１０に照射される。

撮像部１２０は、照明部１１０によって縞パターン光４０が照射された被検査体１０の画像を撮像する。撮像部１２０は、例えば、カメラを含む。照明部１１０から照射された縞パターン光４０が、被検査体１０で反射されて撮像部１２０の受光部に結像され、縞パターン光４０が照射された被検査体１０の画像が撮像部１２０で撮像される。

撮像部１２０は、位相が２π／ｎ（ｎ≧３）ずつ変化されたｎ種の縞パターン光４０が被検査体１０に照射される度にｎ回、被検査体１０の画像を撮像する。所定位相の縞パターン光４０が照射された被検査体１０の、撮像部１２０による撮像（所定タイミングでの撮像）は、制御部１９０によって制御される。

格納部１３０は、撮像部１２０で撮像された被検査体１０の画像のデータを格納する。また、格納部１３０には、上記の振幅値Ａ₀、平均値Ｂ₀、下限値Ｃ₀及び位相値Ｄ₀の各設定値、並びに、｜Ａ−Ａ₀｜、｜Ｂ−Ｂ₀｜、｜Ｃ−Ｃ₀｜及び｜Ｄ−Ｄ₀｜の各閾値が格納される。このほか、格納部１３０には、欠陥の検出、種類の判別後、被検査体１０の良、不良を判定するための閾値が格納されてもよい。

取得部１４０は、撮像部１２０で撮像され、格納部１３０に格納された被検査体１０の画像のデータを用い、その画像の各画素について、輝度変化（縞パターン光４０の位相と輝度の関係）を取得する。

算出部１５０は、取得部１４０で取得された各画素の輝度変化を用い、それぞれの輝度変化について、その振幅値Ａ、平均値Ｂ、下限値Ｃ及び位相値Ｄの各評価値を算出する。算出部１５０は、例えば、ｎ＝４であれば、上記の式（１）〜（４）に従い、輝度変化の振幅値Ａ、平均値Ｂ、下限値Ｃ及び位相値Ｄをそれぞれ算出する。また、算出部１５０は、例えば、ｎ＝３であれば、次のような式（５）〜（６）に従い、輝度変化の振幅値Ａ、平均値Ｂ、下限値Ｃ及び位相値Ｄをそれぞれ算出する。

検出部１６０は、算出部１５０で算出された評価値（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）と、格納部１３０に格納された設定値（Ａ₀，Ｂ₀，Ｃ₀，Ｄ₀）及び閾値を用い、被検査体１０の画像の各画素について、欠陥の有無を検出する。検出部１６０は、各画素について、評価値（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）と設定値（Ａ₀，Ｂ₀，Ｃ₀，Ｄ₀）を用いて｜Ａ−Ａ₀｜、｜Ｂ−Ｂ₀｜、｜Ｃ−Ｃ₀｜及び｜Ｄ−Ｄ₀｜を算出し、各算出値をそれぞれの閾値と比較する。そして、閾値を上回る算出値がある場合、その画素（当該画素に対応する被検査体１０の箇所）に欠陥が存在すると判定する。尚、この時、欠陥の種類は必ずしも判別されない。

判別部１７０は、検出部１６０で検出された欠陥の種類を判別する。上記のように、被検査体１０のキズ１３ａやブツ１３ｂ、汚れ１３ｃ、ムラ１３ｄ、歪み１３ｅと、｜Ａ−Ａ₀｜、｜Ｂ−Ｂ₀｜、｜Ｃ−Ｃ₀｜、｜Ｄ−Ｄ₀｜の各算出値との間には、図１２に示したような関係がある。即ち、欠陥の種類によって、有意な差の現れる算出値の組み合わせが異なる。このことを利用し、判別部１７０は、各画素について、｜Ａ−Ａ₀｜、｜Ｂ−Ｂ₀｜、｜Ｃ−Ｃ₀｜及び｜Ｄ−Ｄ₀｜の算出値と、それらのうち有意な差の現れている算出値の組み合わせから、欠陥の種類を判別する。

良否判定部１８０は、検出部１６０での欠陥の検出結果、判別部１７０での欠陥の種類の判別結果を用い、被検査体１０が良品であるか、不良品であるかを判定する。
例えば、良否判定部１８０は、検出された欠陥が、被検査体１０を製品として出荷する際に許容される程度のものか否かを、欠陥の種類毎に設定した閾値等を用いて、判定する。或いはまた、良否判定部１８０は、各画素について得られた知見から、被検査体１０上における欠陥の範囲、種類を特定し、その範囲、種類が、被検査体１０を製品として出荷する際に許容される程度のものか否かを、閾値等を用いて、判定する。

尚、このような良否判定に用いる閾値は、予め設定し、格納部１３０に格納しておくことができる。良否判定部１８０は、検出部１６０での欠陥の検出結果、判別部１７０での欠陥の種類の判別結果、及び格納部１３０に格納された閾値を用いて、上記のような良否判定の処理を実行する。

上記の取得部１４０、算出部１５０、検出部１６０、判別部１７０及び良否判定部１８０での各データ処理、演算処理は、制御部１９０によって制御される。
続いて、上記のような構成を有する検査装置１００の処理フローについて説明する。

図１４及び図１５は検査装置の処理フローの一例を示す図である。
検査に当たっては、まず、被検査体１０、照明部１１０及び撮像部１２０が、所定の配置関係となるように配置される。

検査装置１００は、照明部１１０によって所定位相の縞パターン光４０を被検査体１０に照射する（図１４；ステップＳ１１）。
検査装置１００は、所定位相の縞パターン光４０が照射された被検査体１０の画像を撮像部１２０によって撮像する（図１４；ステップＳ１２）。撮像された画像のデータは、格納部１３０に格納される。

検査装置１００は、所定のｎ回（ｎ≧３）、撮像部１２０による撮像が行われたか否かを判定する（図１４；ステップＳ１３）。
検査装置１００は、撮像回数がｎ回に満たない場合には、照明部１１０によって照射する縞パターン光４０の位相を２π／ｎ変化させる処理（位相切替え）を行う（図１４；ステップＳ１４）。

検査装置１００は、このようにして位相を２π／ｎ変化させた縞パターン光４０を、照明部１１０によって被検査体１０に照射し（ステップＳ１１）、その時の画像を撮像部１２０によって撮像する（ステップＳ１２）。

検査装置１００は、ステップＳ１１〜Ｓ１４の処理を、撮像回数がｎ回になるまで繰り返す。
次いで、検査装置１００は、取得部１４０により、得られたｎ枚の画像のデータを用い、その画像の各画素について、輝度変化（縞パターン光４０の位相と輝度の関係）を取得する（図１４；ステップＳ１５）。

次いで、検査装置１００は、算出部１５０により、取得部１４０で取得された各画素の輝度変化を用い、それぞれの輝度変化について、振幅値Ａ、平均値Ｂ、下限値Ｃ及び位相値Ｄの各評価値を算出する（図１４；ステップＳ１６）。例えば、ｎ＝４であれば、上記の式（１）〜（４）に従い、ｎ＝３であれば、上記の式（５）〜（８）に従い、振幅値Ａ、平均値Ｂ、下限値Ｃ及び位相値Ｄの各評価値を算出する。

次いで、検査装置１００は、検出部１６０により、算出部１５０で算出された各評価値（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）、格納部１３０に格納された設定値（Ａ₀，Ｂ₀，Ｃ₀，Ｄ₀）及び閾値を用い、各画素について、欠陥の有無を検出する（図１４；ステップＳ１７）。検査装置１００は、各画素について、｜Ａ−Ａ₀｜、｜Ｂ−Ｂ₀｜、｜Ｃ−Ｃ₀｜及び｜Ｄ−Ｄ₀｜を算出し、各算出値をそれぞれの閾値と比較し、閾値を上回る算出値があるか否かによって欠陥の有無を判定する。

次いで、検査装置１００は、判別部１７０により、検出部１６０で検出された欠陥の種類を判別する（図１４；ステップＳ１８）。判別部１７０によって欠陥の種類を判別する処理フローの一例を図１５に示す。

欠陥の種類の判別では、まず、検査装置の判別部１７０が、検出部１６０で得られた欠陥の検出結果を示す情報（｜Ａ−Ａ₀｜、｜Ｂ−Ｂ₀｜、｜Ｃ−Ｃ₀｜及び｜Ｄ−Ｄ₀｜の各算出値がそれぞれの閾値を上回るか否かを示す情報（欠陥検出結果情報））を取得する（図１５；ステップＳ２１）。

次いで、判別部１７０は、取得された欠陥検出結果情報を２値化して表現する処理を実行する（図１５；ステップＳ２２）。例えば、判別部１７０は、｜Ａ−Ａ₀｜、｜Ｂ−Ｂ₀｜、｜Ｃ−Ｃ₀｜及び｜Ｄ−Ｄ₀｜の各算出値について、閾値を上回る（欠陥がある）場合は“１”と表現し、閾値を下回る（欠陥がない）場合は“０”と表現する処理を実行する。

このような２値化処理後、図１２に示したような知見に基づき、判別部１７０において欠陥の種類を判別する処理が実行される。
｜Ａ−Ａ₀｜＝Ｐ、｜Ｂ−Ｂ₀｜＝Ｑ、｜Ｃ−Ｃ₀｜＝Ｒ、｜Ｄ−Ｄ₀｜＝Ｓとすると、判別部１７０は、まず、Ｐ＝１，Ｑ＝０，Ｒ＝１，Ｓ＝０（［Ｐ，Ｑ，Ｒ，Ｓ］＝［１，０，１，０］）となっているか否かを判定する（図１５；ステップＳ２３）。このようにＰ＝１，Ｑ＝０，Ｒ＝１，Ｓ＝０となっている場合には、検出された欠陥をキズ１３ａやブツ１３ｂと判別する。

Ｐ＝１，Ｑ＝０，Ｒ＝１，Ｓ＝０となっていない場合には、判別部１７０は、Ｐ＝１，Ｑ＝１，Ｒ＝０，Ｓ＝０（［Ｐ，Ｑ，Ｒ，Ｓ］＝［１，１，０，０］）となっているか否かを判定する（図１５；ステップＳ２４）。このようにＰ＝１，Ｑ＝１，Ｒ＝０，Ｓ＝０となっている場合には、検出された欠陥を汚れ１３ｃと判別する。

Ｐ＝１，Ｑ＝１，Ｒ＝０，Ｓ＝０となっていない場合には、判別部１７０は、Ｐ＝０，Ｑ＝１，Ｒ＝１，Ｓ＝０（［Ｐ，Ｑ，Ｒ，Ｓ］＝［０，１，１，０］）となっているか否かを判定する（図１５；ステップＳ２５）。このようにＰ＝０，Ｑ＝１，Ｒ＝１，Ｓ＝０となっている場合には、検出された欠陥を塗装のムラ１３ｄと判別する。

Ｐ＝０，Ｑ＝１，Ｒ＝１，Ｓ＝０となっていない場合には、判別部１７０は、Ｐ＝０，Ｑ＝０，Ｒ＝０，Ｓ＝１（［Ｐ，Ｑ，Ｒ，Ｓ］＝［０，０，０，１］）となっているか否かを判定する（図１５；ステップＳ２６）。このようにＰ＝０，Ｑ＝０，Ｒ＝０，Ｓ＝１となっている場合には、検出された欠陥を歪み１３ｅと判別する。

検査装置１００は、判別部１７０においてこのステップＳ２１〜Ｓ２６のような処理を実行することで、検出部１６０で検出された欠陥の種類を判別する（ステップＳ１８）。
図１４に戻り、検査装置１００は、このような欠陥の種類を判別する処理の終了後、良否判定部１８０により、検査した被検査体１０の良、不良を判定する（図１４；ステップＳ１９）。

以上説明したような検査装置及び検査方法によって、被検査体１０の各種欠陥を、過剰検出や検出漏れを抑えて、精度良く検出することができ、更に、検出された欠陥の種類を判別することができる。また、このような欠陥の検出、種類の判別を、自動的に行うことができる。

尚、以上の説明では、欠陥の検出、種類の判別に、振幅値Ａ、平均値Ｂ、下限値Ｃ及び位相値Ｄの４種の評価値を用いる場合を例にして述べたが、更に別の評価値を用いて、欠陥の検出、種類の判別を行うこともできる。例えば、次の式（９）に示すような上限値Ｅ、式（１０）に示すようなコントラストＦを用いることもできる。

例えば、振幅値Ａ、平均値Ｂ、下限値Ｃ及び位相値Ｄのうち、下限値Ｃに替えて式（９）の上限値Ｅを用いることができる。上限値Ｅは、欠陥が汚れ１３ｃの場合に、正常品との間に有意な差が現れる。このような上限値Ｅを用いた場合にも、下限値Ｃを用いた上記の例と同様にして、欠陥の検出、種類の判別を行うことができる。尚、振幅値Ａ、平均値Ｂ、下限値Ｃ及び位相値Ｄに加えて、式（９）の上限値Ｅを用いることもできる。

また、例えば、振幅値Ａ、平均値Ｂ、下限値Ｃ及び位相値Ｄのいずれかに替えて、或いは振幅値Ａ、平均値Ｂ、下限値Ｃ及び位相値Ｄに加えて、式（１０）のコントラストＦを用いることができる。コントラストＦは、欠陥がキズ１３ａやブツ１３ｂの場合、汚れ１３ｃの場合、及び塗装のムラ１３ｄの場合に、正常品との間に差が現れる。このようなコントラストＦを用いても、欠陥の検出、種類の判別を行うことができる。

また、このような上限値ＥやコントラストＦに限らず、画像の各画素の輝度を評価値の１つに加えて、欠陥の検出、種類の判別を行ってもよい。
以上の説明では、被検査体１０として、ベース層１１及びクリア層１２を有するものを用いた場合を例にしたが、上記の検査装置及び検査方法によって検査が可能な被検査体は、このようなものに限定されない。例えば、表面にベース層１１のみが設けられクリア層１２を含まないものや、ベース層１１及びクリア層１２を設けていない基板や樹脂成形品等に対しても、上記の検査装置及び検査方法が適用可能である。

上記の検査装置及び検査方法は、携帯電話等の携帯端末、パーソナルコンピュータ等の情報端末、その他各種電子機器の検査に適用可能である。例えば、各種電子機器の作製（製造、組み立て）後に、上記の検査装置及び検査方法を用いて、作製された電子機器（上記の被検査体１０に相当）の外観検査を実施する。これにより、電子機器の欠陥を精度良く検出、判別し、良否判定を精度良く行って、優れた品質の電子機器を出荷することが可能になる。

また、以上述べたような検査装置の処理機能は、コンピュータを用いて実現することができる。
図１６は検査装置に用いるコンピュータのハードウェアの構成例を示す図である。

検査装置に用いられるコンピュータ２００は、プロセッサ２０１によって装置全体が制御される。プロセッサ２０１には、バス２０９を介してＲＡＭ（Random Access Memory）２０２と複数の周辺機器が接続されている。プロセッサ２０１は、マルチプロセッサであってもよい。プロセッサ２０１は、例えばＣＰＵ（central processing unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、又はＰＬＤ（Programmable Logic Device）である。また、プロセッサ２０１は、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ、ＰＬＤのうち、２種以上を組み合わせたものであってもよい。

ＲＡＭ２０２は、コンピュータ２００の主記憶装置として使用される。ＲＡＭ２０２には、プロセッサ２０１に実行させるＯＳ（Operating System）のプログラムやアプリケーションプログラムの少なくとも一部が一時的に格納される。また、ＲＡＭ２０２には、プロセッサ２０１による処理に必要な各種データが格納される。

バス２０９に接続される周辺機器としては、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）２０３、グラフィック処理装置２０４、入力インタフェース２０５、光学ドライブ装置２０６、機器接続インタフェース２０７及びネットワークインタフェース２０８がある。

ＨＤＤ２０３は、コンピュータ２００の補助記憶装置として使用される。ＨＤＤ２０３には、ＯＳのプログラム、アプリケーションプログラム、及び各種データが格納される。尚、補助記憶装置としては、フラッシュメモリ等の半導体記憶装置を使用することもできる。

グラフィック処理装置２０４には、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）を用いた表示装置やＬＣＤ等のモニタ２１１が接続される。グラフィック処理装置２０４は、プロセッサ２０１からの命令に従って、画像をモニタ２１１の画面に表示させる。

入力インタフェース２０５には、キーボード２１２とマウス２１３とが接続される。入力インタフェース２０５は、キーボード２１２やマウス２１３から送られてくる信号をプロセッサ２０１に送信する。尚、マウス２１３は、ポインティングデバイスの一例であり、他のポインティングデバイスを使用することもできる。他のポインティングデバイスとしては、タッチパネル、タブレット、タッチパッド、トラックボール等がある。

光学ドライブ装置２０６は、レーザ光等を利用して、光ディスク２１４に記録されたデータの読み取りを行う。光ディスク２１４は、光の反射によって読み取り可能なようにデータが記録された可搬型の記録媒体である。光ディスク２１４には、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ（Recordable）／ＲＷ（ReWritable）等がある。

機器接続インタフェース２０７は、コンピュータ２００に周辺機器を接続するための通信インタフェースである。例えば、機器接続インタフェース２０７には、メモリ装置２１５やメモリリーダライタ２１６を接続することができる。メモリ装置２１５は、機器接続インタフェース２０７との通信機能を搭載した記録媒体である。メモリリーダライタ２１６は、メモリカード２１７へのデータの書き込み又はメモリカード２１７からのデータの読み出しを行う装置である。メモリカード２１７は、カード型の記録媒体である。

ネットワークインタフェース２０８は、ネットワーク２１０に接続されている。ネットワークインタフェース２０８は、ネットワーク２１０を介して、他のコンピュータ又は通信機器との間でデータの送受信を行う。

以上のようなハードウェア構成によって、検査装置の処理機能を実現することができる。
コンピュータ２００は、例えば、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されたプログラムを実行することにより、検査装置の処理機能を実現する。コンピュータ２００に実行させる処理内容を記述したプログラムは、様々な記録媒体に記録しておくことができる。例えば、コンピュータ２００に実行させるプログラムをＨＤＤ２０３に格納しておくことができる。プロセッサ２０１は、ＨＤＤ２０３内のプログラムの少なくとも一部をＲＡＭ２０２にロードし、プログラムを実行する。また、コンピュータ２００に実行させるプログラムを、光ディスク２１４、メモリ装置２１５、メモリカード２１７等の可搬型記録媒体に記録しておくこともできる。可搬型記録媒体に格納されたプログラムは、例えばプロセッサ２０１からの制御により、ＨＤＤ２０３にインストールされた後、実行可能となる。また、プロセッサ２０１が可搬型記録媒体から直接プログラムを読み出して実行することもできる。

以上説明した実施の形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１） 被検査体に、輝度が周期的に変化する光を照射して、前記被検査体の画像を撮像する工程と、
撮像された前記画像から、前記画像の周期的な輝度変化を取得する工程と、
取得された前記輝度変化の振幅値、平均値、下限値及び位相値を算出する工程と、
算出された前記振幅値、前記平均値、前記下限値及び前記位相値を用いて、前記被検査体の欠陥を検出する工程と
を含むことを特徴とする検査方法。

（付記２） 前記欠陥を検出する工程は、
算出された前記振幅値、前記平均値、前記下限値及び前記位相値を、それぞれについて設定された設定値と比較する工程と、
前記各設定値との比較結果に基づいて、前記欠陥を検出する工程と
を含むことを特徴とする付記１に記載の検査方法。

（付記３） 前記各設定値は、前記欠陥のない被検査体に輝度が周期的に変化する光を照射して撮像された画像から取得される輝度変化の振幅値、平均値、下限値及び位相値であることを特徴とする付記２に記載の検査方法。

（付記４） 算出された前記振幅値、前記平均値、前記下限値及び前記位相値と前記各設定値との比較結果に基づいて、検出された前記欠陥の種類を判別する工程を含むことを特徴とする付記２又は３に記載の検査方法。

（付記５） 算出された前記振幅値、前記平均値、前記下限値及び前記位相値と前記各設定値とを比較し、前記振幅値、前記平均値、前記下限値及び前記位相値と前記各設定値との間に一定の差が存在するものの組み合わせ又は一定の差が存在しないものの組み合わせに基づいて、検出された前記欠陥の種類を判別することを特徴とする付記４に記載の検査方法。

（付記６） 前記輝度変化を取得する工程では、撮像された前記画像から、前記画像の各画素について周期的な前記輝度変化を取得し、
前記振幅値、前記平均値、前記下限値及び前記位相値を算出する工程では、前記各画素について前記振幅値、前記平均値、前記下限値及び前記位相値を算出し、
前記被検査体の欠陥を検出する工程では、前記各画素について算出された前記振幅値、前記平均値、前記下限値及び前記位相値を用いて、前記被検査体の欠陥を検出することを特徴とする付記１乃至５のいずれかに記載の検査方法。

（付記７） 前記画像を撮像する工程では、正弦波の輝度分布を有する２次元パターン光を照射する照明を用い、前記２次元パターン光の位相を２π／ｎずつ変化させることによって前記被検査体に前記光を照射し、変化させた前記位相毎に、前記画像を撮像することを特徴とする付記１乃至６のいずれかに記載の検査方法。

（付記８） 被検査体に、輝度が周期的に変化する光を照射する照明部と、
前記光が照射された前記被検査体の画像を撮像する撮像部と、
撮像された前記画像から、前記画像の周期的な輝度変化を取得する取得部と、
取得された前記輝度変化の振幅値、平均値、下限値及び位相値を算出する算出部と、
算出された前記振幅値、前記平均値、前記下限値及び前記位相値を用いて、前記被検査体の欠陥を検出する検出部と
を含むことを特徴とする検査装置。

（付記９） 前記検出部は、前記算出部で算出された前記振幅値、前記平均値、前記下限値及び前記位相値を、それぞれについて設定された設定値と比較し、前記各設定値との比較結果に基づいて、前記欠陥を検出することを特徴とする付記８に記載の検査装置。

（付記１０） 前記算出部で算出された前記振幅値、前記平均値、前記下限値及び前記位相値と前記各設定値との比較結果に基づいて、検出された前記欠陥の種類を判別する判別部を含むことを特徴とする付記９に記載の検査装置。

（付記１１） 前記取得部は、前記撮像部で撮像された前記画像から、前記画像の各画素について周期的な前記輝度変化を取得し、
前記算出部は、前記各画素について前記振幅値、前記平均値、前記下限値及び前記位相値を算出し、
前記検出部は、前記各画素について算出された前記振幅値、前記平均値、前記下限値及び前記位相値を用いて、前記被検査体の欠陥を検出することを特徴とする付記８乃至１０のいずれかに記載の検査装置。

（付記１２） 前記照明部は、正弦波の輝度分布を有する２次元パターン光を照射し、前記２次元パターン光の位相を２π／ｎ（ｎは３以上の自然数）ずつ変化させ、
前記撮像部は、前記光として前記２次元パターン光が照射された前記被検査体の前記画像を、変化させた前記位相毎に撮像することを特徴とする付記８乃至１１のいずれかに記載の検査方法。

（付記１３） 電子機器を準備する工程と、
準備された前記電子機器に、輝度が周期的に変化する光を照射して、前記電子機器の画像を撮像する工程と、
撮像された前記画像から、前記画像の周期的な輝度変化を取得する工程と、
取得された前記輝度変化の振幅値、平均値、下限値及び位相値を算出する工程と、
算出された前記振幅値、前記平均値、前記下限値及び前記位相値を用いて、前記電子機器の欠陥を検出する工程と
を含むことを特徴とする電子機器の製造方法。

（付記１４） 検査装置を制御するコンピュータに、
前記検査装置の照明部によって、被検査体に、輝度が周期的に変化する光を照射し、
前記検査装置の撮像部によって、前記光が照射された前記被検査体の画像を撮像し、
前記検査装置の取得部によって、撮像された前記画像から、前記画像の周期的な輝度変化を取得し、
前記検査装置の算出部によって、取得された前記輝度変化の振幅値、平均値、下限値及び位相値を算出し、
前記検査装置の検出部によって、算出された前記振幅値、前記平均値、前記下限値及び前記位相値を用いて、前記被検査体の欠陥を検出する
処理を実行させることを特徴とする検査プログラム。

１０ 被検査体
１０ａ 画像
１１ ベース層
１２ クリア層
１３ 欠陥
１３ａ キズ
１３ｂ ブツ
１３ｃ 汚れ
１３ｄ ムラ
１３ｅ 歪み
２０，２０ａ 照明装置
３０，３０ａ 撮像装置
４０，４０ａ 縞パターン光
１００ 検査装置
１１０ 照明部
１２０ 撮像部
１３０ 格納部
１４０ 取得部
１５０ 算出部
１６０ 検出部
１７０ 判別部
１８０ 良否判定部
１９０ 制御部
２００ コンピュータ
２０１ プロセッサ
２０２ ＲＡＭ
２０３ ＨＤＤ
２０４ グラフィック処理装置
２０５ 入力インタフェース
２０６ 光学ドライブ装置
２０７ 機器接続インタフェース
２０８ ネットワークインタフェース
２０９ バス
２１０ ネットワーク
２１１ モニタ
２１２ キーボード
２１３ マウス
２１４ 光ディスク
２１５ メモリ装置
２１６ メモリリーダライタ
２１７ メモリカード

Claims (8)

1. 被検査体に、輝度が周期的に変化する光を照射して、前記被検査体の画像を撮像する工程と、
   撮像された前記画像から、前記画像の周期的な輝度変化を取得する工程と、
   取得された前記輝度変化の振幅値、平均値、下限値及び位相値を算出する工程と、
   算出された前記振幅値、前記平均値、前記下限値及び前記位相値を用いて、前記被検査体の欠陥を検出する工程と
   を含むことを特徴とする検査方法。
2. 前記欠陥を検出する工程は、
   算出された前記振幅値、前記平均値、前記下限値及び前記位相値を、それぞれについて設定された設定値と比較する工程と、
   前記各設定値との比較結果に基づいて、前記欠陥を検出する工程と
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の検査方法。
3. 前記各設定値は、前記欠陥のない被検査体に輝度が周期的に変化する光を照射して撮像された画像から取得される輝度変化の振幅値、平均値、下限値及び位相値であることを特徴とする請求項２に記載の検査方法。
4. 算出された前記振幅値、前記平均値、前記下限値及び前記位相値と前記各設定値との比較結果に基づいて、検出された前記欠陥の種類を判別する工程を含むことを特徴とする請求項２又は３に記載の検査方法。
5. 算出された前記振幅値、前記平均値、前記下限値及び前記位相値と前記各設定値とを比較し、前記振幅値、前記平均値、前記下限値及び前記位相値と前記各設定値との間に一定の差が存在するものの組み合わせ又は一定の差が存在しないものの組み合わせに基づいて、検出された前記欠陥の種類を判別することを特徴とする請求項４に記載の検査方法。
6. 被検査体に、輝度が周期的に変化する光を照射する照明部と、
   前記光が照射された前記被検査体の画像を撮像する撮像部と、
   撮像された前記画像から、前記画像の周期的な輝度変化を取得する取得部と、
   取得された前記輝度変化の振幅値、平均値、下限値及び位相値を算出する算出部と、
   算出された前記振幅値、前記平均値、前記下限値及び前記位相値を用いて、前記被検査体の欠陥を検出する検出部と
   を含むことを特徴とする検査装置。
7. 前記検出部は、前記算出部で算出された前記振幅値、前記平均値、前記下限値及び前記位相値を、それぞれについて設定された設定値と比較し、前記各設定値との比較結果に基づいて、前記欠陥を検出することを特徴とする請求項６に記載の検査装置。
8. 前記算出部で算出された前記振幅値、前記平均値、前記下限値及び前記位相値と前記各設定値との比較結果に基づいて、検出された前記欠陥の種類を判別する判別部を含むことを特徴とする請求項７に記載の検査装置。

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