JP2506758B2 - Solid-state imaging device - Google Patents
Solid-state imaging deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は固体撮像素子の光電変換部の全ての信号を一
旦一時記憶装置に記憶した後に一時記憶装置の情報を用
いて映像信号を合成することの可能な固体撮像装置に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of synthesizing a video signal using information of a temporary storage device after temporarily storing all signals of a photoelectric conversion unit of a solid-state image pickup device. A possible solid-state imaging device.
従来の技術 固体撮像素子を駆動するに際しては、テレビジョンの
フォーマットに合わせるため、いわゆる、インターレー
ス駆動を行う。第３図はインターレース駆動を説明する
ための図で、ａはフレーム蓄積モードの場合、ｂはフィ
ールド蓄積モードの場合である。図中、20は固体撮像素
子、21は光電変換部（単位の画素をAmn［m,n＝1,2,3,‥
‥,8］で表す。）、22は垂直転送部、23は水平転送部、
24は出力部である。なお、図面では、簡単のために、固
体撮像素子の画素数は垂直８画素、水平８画素で表して
ある。フレーム蓄積モードの場合は、第３図ａに示すよ
うに、光電変換部21で発生した信号電荷のうち、Ａフィ
ールドにおいては、たとえば矢印ａで示す奇数ライン
（Am1，Am2，Am3，‥‥，Am8［ｍ＝1,3,5,7］）の光電
変換部で発生した信号電荷が順次読みだされ、Ｂフィー
ルドにおいては矢印ｂで示す偶数ライン（Am1，Am2，A
m3，‥‥，Am8［ｍ＝2,4,6,8］）の光電変換部で発生し
た信号電荷が順次読みだされ、それぞれ垂直転送部22,
水平転送部23,出力部24を介して固体撮像素子から出力
される。また、フィールド蓄積モードの場合は、第３図
ｂに示すように、光電変換部21で発生した信号電荷のう
ち、Ａフィールドにおいては、矢印ｃで示す垂直方向に
隣接した２つの光電変換部で発生した信号電荷（たとえ
ばA1nとA2n，A3nとA4n，‥‥［ｎ＝1,2,3,‥‥,8］）が
混合されて順次読みだされ、Ｂフィールドにおいては矢
印ｄで示す垂直方向に隣接した２つの光電変換部で発生
した信号電荷（たとえばA2nとA3n，A4nとA5n，‥‥［ｎ
＝1,2,3,‥‥,8］）が混合されて順次読みだされ、各信
号電荷が垂直転送部22,水平転送部23,出力部24を介して
固体撮像素子から出力される。2. Description of the Related Art When driving a solid-state image sensor, so-called interlace driving is performed in order to match the format of the television. FIG. 3 is a diagram for explaining interlace driving, where a is a case of the frame accumulation mode and b is a case of the field accumulation mode. In the figure, 20 is a solid-state image sensor, 21 is a photoelectric conversion unit (unit pixel is A mn [m, n = 1,2,3 ,.
, 8]. ), 22 is a vertical transfer unit, 23 is a horizontal transfer unit,
24 is an output part. In the drawings, for simplicity, the number of pixels of the solid-state imaging device is represented by 8 pixels vertically and 8 pixels horizontally. In the frame accumulation mode, as shown in FIG. 3A, among the signal charges generated in the photoelectric conversion unit 21, in the A field, for example, odd lines (A m1 , A m2 , A m3 , .., A m8 [m = 1,3,5,7]), the signal charges generated in the photoelectric conversion unit are sequentially read out, and in the B field, the even lines (A m1 , A m2 , A) shown by the arrow b are read.
m3 , ..., A m8 [m = 2,4,6,8]) The signal charges generated in the photoelectric conversion unit are sequentially read out, and the vertical transfer unit 22,
It is output from the solid-state imaging device via the horizontal transfer unit 23 and the output unit 24. Further, in the field accumulation mode, as shown in FIG. 3b, in the A field, among the signal charges generated in the photoelectric conversion unit 21, two photoelectric conversion units adjacent in the vertical direction indicated by the arrow c are used. The generated signal charges (for example, A 1n and A 2n , A 3n and A 4n , ... [n = 1,2,3, ..., 8]) are mixed and sequentially read, and in the B field, the arrow d Signal charges generated in two vertically adjacent photoelectric conversion units (for example, A 2n and A 3n , A 4n and A 5n , ... [n
= 1,2,3, ..., 8]) are mixed and sequentially read out, and the respective signal charges are output from the solid-state imaging device via the vertical transfer section 22, the horizontal transfer section 23, and the output section 24.
第４図a,bは固体撮像素子の単板カラー化を行う場合
に用いるカラーフィルタの平面配列例で、ａはフレーム
蓄積駆動用、ｂはフィールド蓄積駆動用である。この図
中、Ｒは赤、Ｂは青、Ｇは緑、Yeは黄、Cyはシアン、Mg
はマゼンタである。FIGS. 4a and 4b are examples of planar arrangements of color filters used when a solid-state image sensor is subjected to single-plate color conversion, where a is for frame storage driving and b is for field storage driving. In this figure, R is red, B is blue, G is green, Ye is yellow, Cy is cyan, and Mg is
Is magenta.
第４図a,bに示すいずれかのカラーフィルタを固体撮
像素子に装着したカラー固体撮像素子から得られる出力
信号を電気的に処理することにより、ビデオモニタ等に
映すことの出来るカラー映像信号が得られる。By electrically processing the output signal obtained from the color solid-state image sensor in which any one of the color filters shown in FIGS. 4a and 4b is mounted on the solid-state image sensor, a color image signal that can be displayed on a video monitor or the like is generated. can get.
発明が解決しようとする問題点 上記のような構成のカラー固体撮像素子では、各フィ
ールドにおいて色信号は垂直方向に隣接する２ラインか
ら２つの色信号が得られる。しかしながら、テレビジョ
ンの１画面（１フレーム）の観点からみると、一つのフ
ィールドにおいて隣接する２ラインの間には他のフィー
ルドの１ラインが存在する。そのため、あるフィールド
において垂直方向に隣接する２ラインから２つの色信号
を得た場合でも、そのフィールドの２ラインの間に他の
フィールドの１ラインが存在するため、そのフィールド
の隣接する２ラインから得た色信号の相関は他のフィー
ルドの１ライン分薄くなっている。Problems to be Solved by the Invention In the color solid-state imaging device having the above-described structure, two color signals are obtained from two vertically adjacent lines in each field. However, from the viewpoint of one screen (one frame) of a television, one line of another field exists between two adjacent lines in one field. Therefore, even if two color signals are obtained from two vertically adjacent lines in a certain field, one line of the other field exists between the two lines of that field, so that the two adjacent color lines of that field are The correlation of the obtained color signals is thin for one line of the other field.
本発明は、上記問題点に鑑み、１フレームの観点から
見た垂直方向に隣接する２ラインより２つの色信号を得
ることが可能な固体撮像装置を提供するものである。In view of the above problems, the present invention provides a solid-state imaging device capable of obtaining two color signals from two vertically adjacent lines viewed from the viewpoint of one frame.
問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために、本発明の固体撮像装置
は、ひとつのフィールドにおいて固体撮像素子の光電変
換部の信号電荷を転送部及び出力部を介して全て独立に
読み出し、それを一時記憶装置（以下、フレームメモリ
という）に記憶し、つぎのフィールドにおいて、前記フ
レームメモリに記憶した内容を用いて、そのフィールド
の映像信号を合成する信号処理手段をそなえて構成され
ている。Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, in the solid-state imaging device of the present invention, the signal charges of the photoelectric conversion unit of the solid-state imaging device are all independent in one field via the transfer unit and the output unit. And a signal processing means for synthesizing the video signal of the field in the next field by using the contents stored in the frame memory in the next field. Has been done.
作用 この構成により、１フレームの観点から、垂直方向に
最も相関の強い隣接する２ラインより２つの色信号を得
ることが可能となる。Operation With this configuration, from the viewpoint of one frame, it is possible to obtain two color signals from two adjacent lines having the strongest correlation in the vertical direction.
実施例 以下本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。Embodiments Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第１図は本発明の実施例固体撮像装置の構成を示すブ
ロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a solid-state image pickup device according to an embodiment of the present invention.
１は被写体、２は被写体からの光、３はレンズ、４は
固体撮像素子、５は固体撮像素子を駆動するために必要
なパルス及び信号処理に必要なパルスを発生するロジッ
ク回路、６はロジック回路からのパルスを固体撮像素子
に必要な電圧・波形に変換する固体撮像素子駆動回路、
７はフレームメモリ、８は信号処理回路、10は固体撮像
素子上に装着されたカラーフィルタである。1 is a subject, 2 is light from the subject, 3 is a lens, 4 is a solid-state image sensor, 5 is a logic circuit for generating pulses necessary for driving the solid-state image sensor and pulses necessary for signal processing, and 6 is a logic Solid-state image sensor drive circuit that converts the pulse from the circuit into the voltage and waveform required for the solid-state image sensor,
Reference numeral 7 is a frame memory, 8 is a signal processing circuit, and 10 is a color filter mounted on the solid-state imaging device.
第２図は第１図のカラーフィルタ10の色配置及び、固
体撮像素子４との組合せ位置関係を示す展開図である。
図中、Ｗは透明、Yeは黄、Cyはシアンの色要素、A
mn（m,n＝1,2,3,‥‥）は固体撮像素子４の一つの画素
であり、各色要素と各画素とが１対１に対応している。FIG. 2 is a development view showing the color arrangement of the color filter 10 of FIG. 1 and the combination positional relationship with the solid-state image sensor 4.
In the figure, W is transparent, Ye is yellow, Cy is cyan, and A is
mn (m, n = 1, 2, 3, ...) Is one pixel of the solid-state image sensor 4, and each color element and each pixel have a one-to-one correspondence.
本実施例においては、固体撮像素子に水平420画素、
垂直490画素のインターライン転送方式CCDを用いた。ま
た、フレームメモリには256KダイナミックRAM16個を用
い、RAMの前後に８ビットA/D,D/Aコンバータを配しディ
ジタル信号として１フレーム分の映像信号を記憶するこ
とができる。In this embodiment, the solid-state image sensor has 420 horizontal pixels,
A vertical 490 pixel interline transfer CCD was used. Further, 16 256K dynamic RAMs are used as the frame memory, and 8-bit A / D and D / A converters are arranged in front of and behind the RAM to store a video signal for one frame as a digital signal.
以上のように構成された固体撮像装置についてその動
作を説明する。The operation of the solid-state imaging device configured as described above will be described.
被写体１からの光２はレンズ３を通して固体撮像素子
４上に像を結ぶ。ロジック回路５からは固体撮像素子駆
動用のパルスが固体撮像素子駆動回路６に送られ、電圧
・波形変換された後、固体撮像素子４に加えられ、固体
撮像素子４は撮像動作をおこなう。The light 2 from the subject 1 forms an image on the solid-state image sensor 4 through the lens 3. A pulse for driving the solid-state image pickup device is sent from the logic circuit 5 to the solid-state image pickup device drive circuit 6, and after being subjected to voltage / waveform conversion, it is added to the solid-state image pickup device 4, and the solid-state image pickup device 4 performs an image pickup operation.
固体撮像素子４からの信号出力は、テレビジョンのＡ
フィールドにおいては固体撮像素子４の奇数ラインの光
電変換部（第２図Am1，Am2，Am3，‥‥［ｍ＝1,3,5,‥
‥］）の信号電荷が転送部及び出力部を介して全て読み
出されてフレームメモリ７に記憶され、続いて固体撮像
素子４の偶数ラインの光電変換部（第２図Am1，Am2，A
m3，‥‥［ｍ＝2,4,6,‥‥］）の信号電荷が転送部及び
出力部を介して全て読み出されてフレームメモリ７に記
憶される。The signal output from the solid-state image sensor 4 is A
The photoelectric conversion unit of the odd lines of the solid-state imaging device 4 in the field (Fig. 2 A m1, A m2, A m3 , ‥‥ [m = 1,3,5, ‥
.]) Are all read out via the transfer section and the output section and stored in the frame memory 7, and then the photoelectric conversion sections (A m1 , A m2 , A m2 , A m2 , A m2 , A
The signal charges of m3 , ... [m = 2,4,6, ...]) are all read out through the transfer section and the output section and stored in the frame memory 7.
つぎのＢフィールドにおいては、フレームメモリ７に
記憶された内容を用いてそのフィールドの映像信号を合
成する。つまり、固体撮像素子４の光電変換部の信号電
荷に相当するフレームメモリ７の信号のうち、隣接する
２ライン（たとえば、第２図A1nとA2n，A3nとA4n，‥‥
［ｎ＝1,2,3,‥‥］）の信号が加算されそのフィールド
の輝度信号となる。また、フィールドメモリの奇数ライ
ンの信号（第２図の光電変換部Am1，Am2，Am3，‥‥
［ｍ＝1,3,5,‥‥］に相当）から一つの色信号（本実施
例においては赤色信号）が、偶数ラインの信号（第２図
の光電変換部Am1，Am2，Am3，‥‥［ｍ＝2,4,6,‥‥］
に相当）からもう一つの色信号（本実施例においては青
色信号）が得られる。In the next B field, the video signal of that field is synthesized using the contents stored in the frame memory 7. That is, of the signals of the frame memory 7 corresponding to the signal charges of the photoelectric conversion unit of the solid-state image sensor 4, two adjacent lines (for example, A 1n and A 2n , A 3n and A 4n , ...
[N = 1,2,3, ...]] signals are added to form a luminance signal of the field. In addition, the signal of the odd line of the field memory (the photoelectric conversion units A m1 , A m2 , A m3 , ... in FIG. 2).
From [corresponding to [m = 1, 3, 5, ...]], one color signal (red signal in this embodiment) is an even-numbered line signal (photoelectric conversion units A m1 , A m2 , A in FIG. 2). m3 , ... [m = 2,4,6, ...]
(Corresponding to the above), another color signal (blue signal in this embodiment) is obtained.
上述したＢフィールドにおいては、同時に、先のＡフ
ィールドと同様に、固体撮像素子４の奇数ラインの光電
変換部の信号電荷が転送部及び出力部を介して全て読み
出されてフレームメモリ７に記憶され、続いて固体撮像
素子４の偶数ラインの光電変換部の信号電荷が転送部及
び出力部を介して全て読み出されてフレームメモリに記
憶される。In the above-mentioned B field, at the same time, like the previous A field, all the signal charges of the photoelectric conversion units of the odd-numbered lines of the solid-state image sensor 4 are read out through the transfer unit and the output unit and stored in the frame memory 7. Then, all the signal charges of the photoelectric conversion units on the even lines of the solid-state image sensor 4 are read out via the transfer unit and the output unit and stored in the frame memory.
続く次のＡフィールドにおいては、先のＢフィールド
と同様に、フレームメモリに記憶された内容を用いてそ
のフィールドの映像信号を合成する。つまり、固体撮像
素子４の光電変換部の信号電荷に相当するフレームメモ
リ７の信号のうち隣接する２ラインの信号が加算されそ
のフィールドの輝度信号となる。ただし、先のＢフィー
ルドの場合と異なる組合せの隣接する２ライン（たとえ
ば第２図A2nとA3n，A4nとA5n，‥‥［ｎ＝1,2,3,‥
‥］）の信号が加算され、インターレース動作が行なわ
れる。また、フィールドメモリ７の奇数ラインの信号
（第２図の光電変換部Am1，Am2，Am3，‥‥［ｍ＝1,3,
5,‥‥］に相当）から一つの色信号（本実施例において
は赤色信号）が、偶数ライン（第２図の光電変換部
Am1，Am2，Am3，‥‥［ｍ＝2,4,6,‥‥］に相当）から
もつ一つの色信号（本実施例においては青色信号）が得
られる。In the succeeding A field, the video signal of that field is synthesized using the contents stored in the frame memory, as in the B field. That is, of the signals of the frame memory 7 corresponding to the signal charges of the photoelectric conversion unit of the solid-state image sensor 4, the signals of the adjacent two lines are added to form the luminance signal of that field. However, two adjacent lines in a combination different from the case of the above B field (for example, A 2n and A 3n , A 4n and A 5n in FIG. 2 ... [n = 1,2,3 ,.
...]) signals are added and interlace operation is performed. In addition, the signals of the odd-numbered lines of the field memory 7 (the photoelectric conversion units A m1 , A m2 , A m3 in FIG. 2 ... [m = 1,3,
5, ...]] from one color signal (red signal in this embodiment) to an even line (photoelectric conversion unit in FIG. 2).
One color signal (blue signal in this embodiment) is obtained from A m1 , A m2 , A m3 , ... [Equivalent to [m = 2, 4, 6, ...]].
以上の、Ａ・Ｂフィールドを繰り返すことにより、連
続した映像信号を得ることが出来、続く信号処理回路８
で前記輝度信号及び色信号を電気的に処理することによ
り、ビデオモニタ等に映すことのできるカラー映像信号
が得られる。By repeating the above A and B fields, a continuous video signal can be obtained, and the subsequent signal processing circuit 8
By electrically processing the luminance signal and the color signal, a color image signal that can be displayed on a video monitor or the like can be obtained.
なお、実施例中のＡフィールドをＢフィールド、Ｂフ
ィールドをＡフィールドとしてもよい。実施例では、固
体撮像素子にインターライン転送方式CCDを用いたが、
フレームトランスファ方式CCD,MOSなどを用いてもよ
い。また、フレームメモリとして256KのダイナミックRA
Mを用いディジタル信号として映像信号の記憶をおこな
ったが、１フレーム分の映像信号を記憶できるものであ
れば何でもよい。The A field in the embodiment may be the B field and the B field may be the A field. In the embodiment, the interline transfer CCD is used for the solid-state image sensor,
A frame transfer system CCD, MOS or the like may be used. Also, as a frame memory, 256K dynamic RA
The video signal was stored as a digital signal using M, but any video signal can be stored as long as the video signal for one frame can be stored.
実施例においては、隣接する２ラインの色信号の相関
を強くすることに着目して説明を行ったが、一つのフィ
ールドにおいて、フレームメモリにその前のフィールド
の全ての情報が保存されているので、自由な映像信号処
理を行うことが可能であり、また単板カラー化を行う場
合のカラーフィルタの設計に、より自由度を与えること
が可能である。In the embodiment, the description has been made focusing on strengthening the correlation between the color signals of two adjacent lines. However, in one field, all the information of the previous field is stored in the frame memory. It is possible to perform free video signal processing, and it is possible to give more freedom to the design of the color filter when performing single-plate colorization.
発明の効果 本発明により、ひとつのフィールドにおいて固体撮像
素子の光電変換部の信号電荷を転送部及び出力部を介し
て全て読み出しフレームメモリに記憶し、つぎのフィー
ルドにおいてフレームメモリに記憶した内容を用いてそ
のフィールドの映像信号を従来の方法よりも自由な組合
せで合成することが可能となる。したがってその実用的
効果は極めて大である。EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, all the signal charges of the photoelectric conversion unit of the solid-state image sensor are read out and stored in the frame memory in one field through the transfer unit and the output unit, and the contents stored in the frame memory in the next field are used. It is possible to combine the video signals of the field in a more free combination than in the conventional method. Therefore, its practical effect is extremely large.
第１図は本発明の実施例固体撮像装置の構成ブロック
図、第２図は第１図のカラーフィルタの色配置及び、固
体撮像素子との組合せ位置関係を示す展開図、第３図a,
bはインターレース駆動を説明するためのフレーム蓄積
モード，フィールド蓄積モードの各信号電荷転送系図、
第４図a,bは固体撮像素子の単板カラー化を行う場合に
用いるカラーフィルタ各例の平面配列図である。 １……被写体、２……光、３……レンズ、４……固体撮
像素子、５……ロジック回路、６……固体撮像素子駆動
回路、７……フィールドメモリ、８……信号処理回路、
10……カラーフィルタ、20……固体撮像素子、21……光
電変換部、22……垂直転送部、23……水平転送部、24…
…出力部。FIG. 1 is a configuration block diagram of a solid-state image pickup device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a development view showing a color arrangement of the color filters of FIG. 1 and a combination positional relationship with a solid-state image pickup element, FIG.
b is a signal charge transfer system diagram of frame accumulation mode and field accumulation mode for explaining interlaced driving,
FIGS. 4a and 4b are plan arrangement diagrams of respective examples of color filters used in the case of performing single-plate colorization of a solid-state image sensor. 1 ... Subject, 2 ... Light, 3 ... Lens, 4 ... Solid-state image sensor, 5 ... Logic circuit, 6 ... Solid-state image sensor drive circuit, 7 ... Field memory, 8 ... Signal processing circuit,
10 ... Color filter, 20 ... Solid-state image sensor, 21 ... Photoelectric conversion unit, 22 ... Vertical transfer unit, 23 ... Horizontal transfer unit, 24 ...
... Output section.
Claims (3)
光電変換部で得られた信号電荷を転送する転送部、前記
転送部から前記信号電荷を出力する出力部を有する固体
撮像素子と前記光電変換部の全画素の信号電荷を一時記
憶可能な一時記憶装置とをそなえ、前記信号電荷をひと
つのフィールドにおいて全て読み出し前記一時記憶装置
に記憶し、つぎのフィールドにおいて、前記一時記憶装
置に記憶された信号電荷のうち、前記光電変換部の、垂
直方向に隣接する２ラインに相当する信号よりテレビジ
ョン信号の１走査線分の輝度信号及び２つの色信号を
得、映像信号を合成することを特徴とする固体撮像装
置。1. A solid-state image sensor having a photoelectric conversion unit arranged in a two-dimensional array, a transfer unit for transferring signal charges obtained by the photoelectric conversion unit, and an output unit for outputting the signal charges from the transfer unit. The photoelectric conversion unit is provided with a temporary storage device capable of temporarily storing signal charges of all pixels, all the signal charges are read in one field and stored in the temporary storage device, and in the next field, in the temporary storage device. Of the stored signal charges, a luminance signal and two color signals for one scanning line of a television signal are obtained from a signal corresponding to two vertically adjacent lines of the photoelectric conversion unit, and a video signal is synthesized. A solid-state imaging device characterized by the above.
数ラインの前記光電変換部の信号電荷が、前記転送部及
び前記出力部を介して、全て読み出されて前記一時記憶
装置の一部に記憶され、続いて垂直方向の偶数ラインの
前記光電変換部の信号電荷が、前記転送部及び前記出力
部を介して、全て読み出されて前記一時記憶装置の他部
に記憶されることを特徴とする特許請求の範囲第（１）
項記載の固体撮像装置。2. The signal charges of the photoelectric conversion units on the odd-numbered lines in the vertical direction in one field are all read out via the transfer unit and the output unit and stored in a part of the temporary storage device. Then, all the signal charges of the photoelectric conversion units in the even-numbered lines in the vertical direction are read out through the transfer unit and the output unit and stored in another part of the temporary storage device. Claims (1)
Item 7. The solid-state imaging device according to item.
数ラインの前記光電変換部の信号電荷が、前記転送部及
び前記出力部を介して、全て読み出されて前記一時記憶
装置の一部に記憶され、続いて垂直方向の奇数ラインの
前記光電変換部の信号電荷が、前記転送部及び前記出力
部を介して、全て読み出されて前記一時記憶装置の他部
に記憶されることを特徴とする特許請求の範囲第（１）
項記載の固体撮像装置。3. The signal charges of the photoelectric conversion units on even-numbered lines in the vertical direction in one field are all read out via the transfer unit and the output unit and stored in a part of the temporary storage device. Then, subsequently, all the signal charges of the photoelectric conversion units in the odd-numbered lines in the vertical direction are read out through the transfer unit and the output unit and stored in another part of the temporary storage device. Claims (1)
Item 7. The solid-state imaging device according to item.
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| JP62113001A JP2506758B2 (en) | 1987-05-08 | 1987-05-08 | Solid-state imaging device |
Applications Claiming Priority (1)
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Families Citing this family (2)
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|---|---|---|---|---|
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1987
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