JP2019153886A - 監視カメラ制御システム及び監視カメラ制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】一般的な簡易な顔認証の処理により高い精度の人間個々の顔の判別を可能とする、監視カメラによる撮像画像の撮像を制御する監視カメラ制御システムを提供する。【解決手段】本発明の監視カメラ制御システムは、撮像画像から人間の顔を検出し、検出信号を出力する顔検出部と、検出信号が供給された場合、撮像画像を撮像する監視カメラの撮像方向を顔に向け、かつ当該顔の全体が撮像画像に含まれる範囲内で撮像画像の撮像倍率を、顔が検出されない通常状態における倍率に比較して増加させ、撮像画像として高解像度画像を撮像させる制御を監視カメラに対して行う監視カメラ制御部とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、監視カメラの撮像画像の撮像を制御する監視カメラ制御システム及び監視カメラ制御方法に関する。

従来より、建物内などにおいて、人物をカメラにより動画像の撮像画像として撮像し、その撮像画像における人物の動向を監視する防犯目的の監視装置として監視カメラが設けられている。
一般に、監視カメラは特定の位置に固定され、所定の画角による監視範囲における撮像画像を撮像する（例えば、特許文献１参照）。
そして、上述した監視範囲内における人物の動向を、監視カメラにより動画像として撮像し、建物内のビル管理センターにおける建物内監視サーバの画面上において、監視者がその画像を監視している。

特開２００１−２６４８６７号公報

しかしながら、特許文献１における監視カメラは、撮像した撮像画像により人物認証を行おうとしても、撮像画像の解像度が低いため、精度の高い顔認証を行うことができない。
すなわち、一般的に、監視カメラは、人物の顔を認証するための撮像画像を撮像しているわけではなく、上述したように所定の監視範囲における防犯目的の撮像画像を撮像している。
このため、撮像画像内の解像度が固定された状態となり、人間の各々の顔認証を行うには不十分な解像度であり、撮像画像に対して特別な補完処理を行うような高度な画像処理を行わない限り、顔認証の精度を向上させることができない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、一般的な簡易な顔認証の処理により高い精度の人間個々の顔の判別を可能とする、監視カメラによる撮像画像の撮像を制御する監視カメラ制御システム及び監視カメラ制御方法を提供することを目的とする。

この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、本発明の監視カメラ制御システムは、撮像画像から人間の顔を検出し、検出信号を出力する顔検出部と、前記検出信号が供給された場合、前記撮像画像を撮像する監視カメラの撮像方向を前記顔に向け、かつ当該顔の全体が前記撮像画像に含まれる範囲内で当該撮像画像の撮像倍率を、前記顔が検出されない通常状態における倍率に比較して増加（拡大）させ、前記撮像画像として高解像度画像を撮像させる制御を前記監視カメラに対して行う監視カメラ制御部とを備えることを特徴とする。

本発明の監視カメラ制御システムは、前記監視カメラ制御部が、前記通常状態の場合、前記監視カメラの撮像方向を、所定の撮像範囲において上下左右に駆動させ、前記顔検出部が、前記通常状態の場合、前記撮像範囲内において前記監視カメラが撮像する前記撮像方向の各々の前記撮像画像における前記顔の検出を行うことを特徴とする。

本発明の監視カメラ制御システムは、前記監視カメラ制御部が、前記高解像度画像を用いて行われる前記顔の認証の処理が終了した後、当該高解像度画像の撮像から、通常状態における倍率により前記撮像画像を撮像させる状態に戻す制御を前記監視カメラに対して行うことを特徴とする。

本発明の監視カメラ制御システムは、前記撮像画像を前記監視カメラから入力する撮像画像入力部をさらに有し、前記撮像画像入力部が、前記通常状態で撮像された前記撮像画像から、所定の割合で画素を間引きして低解像度の低解像度画像として撮像画像記憶部に書き込んで記憶させることを特徴とする。

本発明の監視カメラ制御方法は、顔検出部が、撮像画像から人間の顔を検出し、検出信号を出力する顔検出過程と、監視カメラ制御部が、前記検出信号が供給された場合、前記撮像画像を撮像する監視カメラの撮像方向を前記顔に向け、かつ当該顔の全体が前記撮像画像に含まれる範囲内で当該撮像画像の撮像倍率を、前記顔が検出されない通常状態における倍率に比較して増加させ、前記撮像画像として高解像度画像を撮像させる制御を前記監視カメラに対して行う監視カメラ制御過程とを含むことを特徴とする。

この発明によれば、一般的な簡易な顔認証の処理により高い精度の人間個々の顔の判別を可能とする、監視カメラによる撮像画像の撮像を制御する監視カメラ制御システム及び監視カメラ制御方法を提供することができる。

本発明の一実施形態による監視カメラ制御システムを用いた顔認証システムの構成例を示す概略ブロック図である。 監視カメラ制御部１０３による通常状態及び監視状態の各々の動作を説明する図である。 撮像画像を撮像する際における監視カメラ制御システム１０による監視カメラ１２の制御の動作例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態による監視カメラ制御システムを用いた顔認証システムを説明する。図１は、本発明の一実施形態による監視カメラ制御システムを用いた顔認証システムの構成例を示す概略ブロック図である。
顔認証システム１は、監視カメラ制御システム１０、顔認証サーバ１１及び監視カメラ１２の各々を備えている。本実施形態においては、監視カメラ１２が複数台備えられている。この監視カメラ１２の各々は、複数台が建物内、あるいは建物外における異なる場所に設置されて設けられている。また、監視カメラ制御システム１０、顔認証サーバ１１及び監視カメラ１２の各々は、それぞれインターネットやローカルエリアネットワークなどを含む情報通信網５００に接続され、相互にデータの送受信を行う。

顔認証サーバ１１は、監視カメラ制御システム１０から供給される撮像画像における顔の画像領域である顔画像と、予め撮像されて利用者データベース（不図示）に書き込まれて記憶されている参照顔画像とを比較し、撮像画像内における顔が利用者であるか否かを判定する顔認証を行う。ここで、参照顔画像は、例えば建物内に入る許可を得ている利用者の顔を予め撮像した顔画像である。

これにより、顔認証サーバ１１は、監視カメラ１２の撮像した画像から、建物内に利用者以外の人物（不審人物）の有無を検出する。
そして、顔認証サーバ１１は、撮像画像から不審人物を検出した場合、その画像を撮像した監視カメラ１２の位置を、セキュリティに対応したアラームとともに、表示装置の表示画面に対して表示する。
また、顔認証サーバ１１は、オンプレミス（on-premise）でも良く、クラウド上にサーバ構築しても良い。

監視カメラ制御システム１０は、監視カメラ１２の各々の撮像方向及びレンズ倍率を変更（ズーム処理）し、監視カメラ１２それぞれが撮像した撮像画像を、顔認証サーバ１１に対して出力する。この監視カメラ制御システム１０は、撮像画像入力部１０１、顔検出部１０２、監視カメラ制御部１０３、高解像度画像出力部１０４及び撮像画像記憶部１０５の各々を備えている。

撮像画像入力部１０１は、監視カメラ１２の各々から、それぞれが撮像した撮像画像を入力し、顔検出部１０２に対して出力するとともに、撮像画像記憶部１０５に対して書き込んで記憶させる。
顔検出部１０２は、撮像画像入力部１０１から供給される撮像画像における顔検出、すなわち人間の顔が撮像画像内にあるか否かの検出を行う。そして、顔検出部１０２は、撮像画像内において人間の顔が検出された場合、顔が検出されたことを示す検出信号を監視カメラ制御部１０３に出力する。ここで、顔検出のアルゴリズムはどのような形態を用いても良い。例えば、顔の輪郭を抽出し、この輪郭内の顔（すなわち顔の皮膚）の色がうすい黄赤色（ペールオレンジ、いわゆる肌色）であるか否かにより、その輪郭の画像が人間の顔の画像と判定して検出する構成でも良い。

監視カメラ制御部１０３は、顔検出部１０２から検出信号が供給された場合、すなわち、撮像画像のおける顔検出をトリガとして、通常状態から監視状態に制御モードを移行させる。
監視カメラ制御部１０３は、通常状態において、監視カメラ１２の撮像画像の撮像方向を、この監視カメラ１２の撮像範囲（監視可能な範囲）内の各部が撮像されるように、左右及び上下に移動させる。また、通常状態においては、撮像範囲内の撮像方向の移動の際、常に一定の範囲が撮像できる一定のレンズ倍率で固定されている。

一方、監視カメラ制御部１０３は、監視状態において、顔が検出された撮像画像における顔の位置を追跡しつつ、撮像画像内に検出された顔の領域が最も大きく、かつ顔の領域全体が含まれるように、監視カメラの撮像方向及びレンズ倍率を制御する。このとき、監視カメラ制御部１０３は、レンズ倍率を通常状態に比較して大きくし、撮像画像における顔の解像度が高くなるように、監視カメラ１２の制御を行う。本実施形態においては、この監視状態において撮像された画像を、高解像度画像として示す。
そして、監視カメラ制御部１０３は、すでに述べた顔認証サーバ１１から、顔認証の処理が終了したことを示す終了信号が供給された場合、監視状態から通常状態に監視カメラの制御を移行する。
上述した顔認証サーバ１１の機能は、一つの実施例として不審人物の特定を例に挙げて説明したが、この例に限らず、例えば、ビル在館者の位置把握など他の用途にも活用できる。

図２は、監視カメラ制御部１０３による通常状態及び監視状態の各々の動作を説明する図である。図２（ａ）は、監視カメラ１２の構成を示している。監視カメラ１２は、監視カメラ本体１２Ａ、駆動機構１２Ｂ、駆動機構１２Ｃ、レンズ部分１２Ｄを備えている。監視カメラ１２は、駆動機構１２Ｂを介して天井、壁、柱などに設置されている。駆動機構１２Ｂは、例えば、監視カメラ本体１２ＡをＸ軸及びＹ軸からなる２次元平面に平行な回転（矢印Ｑ方向の往復移動）、すなわちＺ軸に平行な軸を回転軸として回転する（撮像方向の左右の往復移動させる水平角度（パン）の制御）。
また、駆動機構１２Ｃは、監視カメラ本体１２ＡをＺ軸に対して平行に移動（撮像方向の矢印Ｐ方向の往復移動）、すなわち撮像方向の上下の移動（垂直角度（チルト）の制御）。

図２（ｂ）は、所定の撮像範囲３００内における監視カメラ１２の撮像方向の制御を説明している。撮像範囲３００は、監視カメラ１２が撮像方向（水平角度及び垂直角度の各々）を制御することにより、監視カメラ１２が画像を撮像可能な範囲を示している。ここで駆動機構１２Ｂは、撮像方向における水平角度の移動において最大の変更角度範囲としての水平角度範囲内で撮像方向を調整する。また、駆動機構１２Ｃは、撮像方向における垂直角度の移動において最大の変更角度範囲としての垂直角度範囲内で撮像方向を調整する。したがって、撮像範囲３００は、監視カメラ１２の撮像方向の水平角度を水平角度範囲内で移動、かつ垂直角度を垂直角度範囲内で移動させた際に、監視カメラ１２が撮像できる範囲を示している。
通常状態において、監視カメラ１２は、例えば、撮像範囲３００内において、垂直角度を固定して、Ｌ（左）方向に水平角度を制御し、撮像画像の撮像方向を移動させ、撮像範囲３００の左の端部に対応する水平角度（水平角度範囲の移動限界）に到達すると、垂直角度を上方向（矢印Ｕ方向）あるいは下方向（矢印Ｄ方向）に所定の角度変更する。そして、監視カメラ１２は、所定の角度変更の後、垂直角度を固定して、Ｒ（右）方向に水平角度を制御して撮像方向を移動させる。監視カメラ１２は、上述した水平角度及び垂直角度の制御により、撮像範囲３００内の領域内における撮像画像を順次撮像する。

また、撮像範囲３００内において、通常状態において撮像画像Ｓを撮像されているが、監視カメラ制御部１０３は、人間の顔６００の検出をトリガとして、人間の顔の画像である顔画像６００を含む領域の画像の解像度を上げるため、撮像方向を人間の顔に向け、レンズ部分１２Ｄを駆動させてレンズ倍率を増加させる制御を監視カメラ１２に対して行う。この結果、監視カメラ１２は、監視状態に撮像される撮像画像として、顔画像６００の領域を撮像画像に占める割合を増加させた、すなわち実質的に画像６００の解像度を増加（拡大）させた高解像度画像Ｓ’における人間の顔の拡大顔画像６０１を撮像する。

図１に戻り、撮像画像入力部１０１は、監視カメラ１２から供給される撮像画像を、撮像画像記憶部１０５に対して、監視カメラ１２の識別情報とともに書き込んで記憶させる。このとき、撮像画像入力部１０１は、監視状態に撮像された撮像画像である高解像度画像Ｓ’を、撮像されたままの画素数で撮像画像記憶部１０５に対して書き込む。一方、撮像画像入力部１０１は、通常状態に撮像された撮像画像における画素を所定の割合で間引いて、間引いた撮像画像を撮像画像記憶部１０５に対して書き込む。

高解像度画像出力部１０４は、監視状態における監視カメラ１２が撮像した高解像度画像を、この監視カメラ１２の識別情報及びタイムスタンプ（時刻情報）とともに、顔認証サーバ１１に対して出力する。
撮像画像記憶部１０５には、所定の期間における撮像画像及び高解像度画像の各々が記憶されている。この撮像画像記憶部１１０５から、必要に応じて上記撮像画像及び上記高解像度画像の各々を外部装置から読み出すことも可能である。所定の期間が経過した撮像画像及び高解像度画像の各々の記憶領域は、撮像画像入力部１０１により、新たな撮像画像、高解像度画像それぞれが上書きされる。

次に、本実施形態において、以下、撮像範囲３００における監視カメラ１２の通常状態における撮像画像及び監視状態における高解像度画像それぞれの撮像の制御を説明する。図３は、撮像画像を撮像する際における監視カメラ制御システム１０による監視カメラ１２の制御の動作例を示すフローチャートである。以下のフローチャートにおいては、複数ある任意の一台の監視カメラ１２に対する制御を示しており、他の監視カメラ１２に対しても同様の制御が行われる。

ステップＳ１：
監視カメラ制御部１０３は、通常状態における制御、すなわち監視カメラ１２の撮像を所定のレンズ倍率により行い、監視カメラ１２の撮像方向を制御する。

ステップＳ２：
監視カメラ１２は、例えば動画像により、撮像範囲３００内を撮像し、撮像した撮像画像を監視カメラ制御システム１０に対して出力する。
すなわち、監視カメラ１２は、撮像した撮像画像を動画像のフレーム単位で、監視カメラ制御システム１０における撮像画像入力部１０１に対して、時系列に順次出力する。

ステップＳ３：
撮像画像入力部１０１は、監視カメラ１２から供給される撮像画像を、顔検出部１０２に対して順次出力する。
顔検出部１０２は、入力される撮像画像において、人間の顔の画像が含まれているか否かの検出を行う。このとき、顔検出部１０２は、撮像画像に人間の顔の画像が含まれている場合、検出信号を監視カメラ制御部１０３に出力し、処理をステップＳ５へ進める。一方、顔検出部１０２は、撮像画像に人間の顔の画像が含まれていない場合、処理をステップＳ４へ進める。

ステップＳ４：
顔検出部１０２は、監視カメラ制御部１０３に通常状態での監視カメラ１２の制御を継続させるため、処理をステップＳ１へ戻す。
また、撮像画像入力部１０１は、顔検出部１０２が人間の顔の画像が含まれていないことを検出した撮像画像から、所定の割合で画素を間引き、撮像画像のデータ量を低減する。そして、撮像画像入力部１０１は、データ量が低減された撮像画像を、撮像した監視カメラ１２の識別情報及び撮像した時間を示すタイムスタンプの各々とデータ組として、撮像画像記憶部１０５に対して書き込んで記憶させる。

ステップＳ５：
監視カメラ制御部１０３は、検出信号が供給されると、監視カメラ１２の撮像制御を、通常状態から監視状態に移行させる。
そして、監視カメラ制御部１０３は、撮像画像における人間の顔の画像の方向に、例えば顔の画像の中心が撮像画像の中心に入る方向に撮像方向が向くように、監視カメラ制御部１０３の撮像方向を移動させる制御を行う。
また、監視カメラ制御部１０３は、移動させた撮像方向において、撮像画像の枠内から顔の画像がはみ出さないようにレンズ倍率を制御する。すなわち、監視カメラ制御部１０３は、顔の画像の輪郭が撮像画像の枠に接する程度の画像となるレンズ倍率を通常状態に比較して大きくし、高解像度の顔の画像の高解像度画像を撮像するように監視カメラ１２を制御する。

ステップＳ６：
監視カメラ１２は、監視カメラ制御部１０３の監視状態における制御により、所定のレンズ倍率により撮像した高解像度画像を、監視カメラ制御システム１０に対して順次供給する。
撮像画像入力部１０１は、監視状態において、監視カメラ１２から供給される高解像度画像を、監視カメラ１２の識別情報及びタイムスタンプの各々とデータ組として、撮像画像記憶部１０５に対して書き込んで記憶させる。
また、撮像画像入力部１０１は、上記高解像度画像を高解像度画像出力部１０４に対して出力する。

ステップＳ７：
高解像度画像出力部１０４は、撮像した監視カメラ１２の識別情報及び撮像した時間を示すタイムスタンプの各々とのデータ組として、高解像度画像を顔認証サーバ１１に対して出力する。

ステップＳ８：
監視カメラ制御部１０３は、顔認証が終了したことを示す終了信号が、顔認証サーバ１１から供給されたか否かの検出を行う。このとき、監視カメラ制御部１０３は、顔認証が終了したことを示す終了信号が顔認証サーバ１１から供給されない場合、処理をステップＳ９へ進める。一方、監視カメラ制御部１０３は、顔認証が終了したことを示す終了信号が顔認証サーバ１１から供給された場合、処理をステップＳ１０へ進める。

ステップＳ９：
監視カメラ制御部１０３は、高解像度画像において顔の画像が検出できる撮像方向に、監視カメラ１２の撮像方向の水平角度及び垂直角度を制御する。
ここで、監視カメラ制御部１０３は、観察範囲に対応した水平角度範囲及び垂直角度範囲の各々を、撮像方向の水平角度、垂直角度のいずれかが超えたか否かの検出を行う。このとき、監視カメラ制御部１０３は、水平角度範囲及び垂直角度範囲の各々を、撮像方向の水平角度、垂直角度のいずれかが超えた場合、撮像範囲外に人間が移動したため、処理をステップＳ１０へ進める。一方、監視カメラ制御部１０３は、水平角度範囲及び垂直角度範囲の各々を、撮像方向の水平角度、垂直角度のいずれもが超えていない場合、撮像範囲内において人間が移動しているため、処理をステップＳ６へ進める。

ステップＳ１０：
監視カメラ制御部１０３は、監視カメラ１２の撮像方向の水平角度及び垂直角度の各々を変更することができないため、監視状態から通常状態に監視カメラ１２の制御を変更する。
すなわち、監視カメラ制御部１０３は、顔の画像の追跡を行わず、図２（ｂ）にて説明した通常状態における監視カメラ１２の撮像方向の水平角度及び垂直角度の各々の制御を行う。
また、監視カメラ制御部１０３は、監視カメラ１２のレンズ倍率を通常状態における倍率に戻し、処理をステップＳ１へ戻す。

上述したように、本実施形態によれば、監視カメラとして例えば一般的なパンチルドカメラを用い、人間の顔を検出したことをトリガとして、監視カメラの制御が通常状態から監視状態にモード変更され、監視カメラのレンズ倍率が大きく制御されることで、顔の画像の解像度を増加させることが可能となり、特に高度な画像処理を行うことなく、一般的な簡易な顔認証の処理によっても、従来に比較して高い精度で人間個々の顔の判別を行い、個人特定を可能とする撮像画像（高解像度画像）を撮像することができる。
また、本実施形態によれば、顔認証を行う画像が高解像度の画像であるため、高度な画像処理を行う必要がなく、従来に比較して高速に短時間での顔認証が可能となり、顔認証の結果をリアルタイムにセキュリティなどに用いることができる。

また、図１における監視カメラ制御システム１０の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、監視カメラ１２の撮像方向及びレンズ倍率を、通常状態及び監視状態の各々に対応して変更する制御を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。

また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。

以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

１…顔認証システム
１０…監視カメラ制御システム
１１…顔認証サーバ
１２…監視カメラ
１２Ａ…監視カメラ本体
１２Ｂ，１２Ｃ…駆動機構（監視カメラのパン、チルト）
１２Ｄ…レンズ部分（倍率変更（ズーム）に対応）
１０１…撮像画像入力部
１０２…顔検出部
１０３…監視カメラ制御部
１０４…高解像度画像出力部
１０５…撮像画像記憶部
３００…撮像範囲
５００…情報通信網
６００…顔画像
６０１…拡大顔画像
Ｓ…撮像画像
Ｓ’…高解像度画像

Claims (5)

1. 撮像画像から人間の顔を検出し、検出信号を出力する顔検出部と、
   前記検出信号が供給された場合、前記撮像画像を撮像する監視カメラの撮像方向を前記顔に向け、かつ当該顔の全体が前記撮像画像に含まれる範囲内で当該撮像画像の撮像倍率を、前記顔が検出されない通常状態における倍率に比較して増加させ、前記撮像画像として高解像度画像を撮像させる制御を前記監視カメラに対して行う監視カメラ制御部と
   を備えることを特徴とする監視カメラ制御システム。
2. 前記監視カメラ制御部が、
   前記通常状態の場合、前記監視カメラの撮像方向を、所定の撮像範囲において上下左右に駆動させ、
   前記顔検出部が、
   前記通常状態の場合、前記撮像範囲内において前記監視カメラが撮像する前記撮像方向の各々の前記撮像画像における前記顔の検出を行う
   ことを特徴とする請求項１に記載の監視カメラ制御システム。
3. 前記監視カメラ制御部が、
   前記高解像度画像を用いて行われる前記顔の認証の処理が終了した後、当該高解像度画像の撮像から、通常状態における倍率により前記撮像画像を撮像させる制御を前記監視カメラに対して行う
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の監視カメラ制御システム。
4. 前記撮像画像を前記監視カメラから入力する撮像画像入力部をさらに有し、
   前記撮像画像入力部が、前記通常状態で撮像された前記撮像画像から、所定の割合で画素を間引きして低解像度の低解像度画像として撮像画像記憶部に書き込んで記憶させる
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の監視カメラ制御システム。
5. 顔検出部が、撮像画像から人間の顔を検出し、検出信号を出力する顔検出過程と、
   監視カメラ制御部が、前記検出信号が供給された場合、前記撮像画像を撮像する監視カメラの撮像方向を前記顔に向け、かつ当該顔の全体が前記撮像画像に含まれる範囲内で当該撮像画像の撮像倍率を、前記顔が検出されない通常状態における倍率に比較して増加させ、前記撮像画像として高解像度画像を撮像させる制御を前記監視カメラに対して行う監視カメラ制御過程と
   を含むことを特徴とする監視カメラ制御方法。

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