JP4637693B2 - 画像入力装置 - Google Patents

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本発明は、画像入力装置に関し、さらに詳しくは、複数の画像入力インターフェースに対応した画像メモリアクセス調停方式を備えた画像入力装置に関するものである。
レーザープリンター、デジタル複写機等の電子写真装置に代表される画像形成装置では、装置内部で様々な画像処理がなされており、画像データ転送に画像インターフェースが採用されている。こういった装置内部で画像処理された画像データを紙媒体に印刷せずに画像データ転送バス毎に検証・デバッグするために、画像データを取り込む画像入力インターフェースとそれを格納する画像メモリを持ち画像表示を行うことができる画像入力装置がある。このような画像入力装置において、画像データを格納する画像メモリとして想定される高速大容量のSDRAM1ポートに対して、多チャンネルの画像入力インターフェースからのアクセスと同時に、リフレッシュ命令・ホスト機器からのアクセスが生じ複雑な調停方式が必要となる。
この調停方式として特許文献1には、エンジンインタフェースユニットに画像バッファメモリとして、例えばFIFOメモリを内蔵させ、このFIFOメモリを介して画像データの転送状態をバス調停回路に通知し、バス調停回路が、バスマスタとなる装置が持つデータ転送処理回路のバス使用に関する優先度を可変とする。FIFOメモリのオールモストフルフラグが成立した場合、バス調停回路は、画像データ転送の優先度を下げてFIFOメモリへの画像データ書込み停止を促し、オールモストエンプティフラグが成立した場合、バス調停回路は、画像データ転送の優先度を上げ、FIFOメモリへの画像データの書き込みを促す画像データ転送装置について開示されている。
特開2001−184301公報
特許文献1に開示されている従来技術は、画像メモリから読み出される画像データの少なくとも一ユニットを一時蓄積するバッファメモリを設け、画像データの蓄積の度合いを示す情報に従ってバスの使用に関する優先度を可変とすることにより、バスを完全に占有することなく画像データを転送したり、バッファメモリとしてFIFOメモリを用いることにより、画像データの転送と同時に画像データの受信も行うことにより、システム全体としてのスループット向上をはかった画像データ転送方法である。しかしながら、FIFOメモリのデータ量に応じたアクセスは行なっていないため、メモリのアクセスタイムが長くなるといった問題がある。
本発明は、かかる課題に鑑み、固定順位の調停方式と変動順位の調停方式とを組み合わせることにより、画像メモリの1ポートに対して、さまざまなメモリアクセスが発生した場合でも、装置が破綻しないように調停する画像入力装置を提供することを目的とする。
本発明はかかる課題を解決するために、請求項1は、ターゲット機器の画像データインターフェースと接続する画像データ入力インターフェース部と、多チャンネルのストリーミング画像データを取り込んで画像データとして一時蓄積するバッファメモリと、前記画像データを格納する画像メモリと、画像データ入力を指示・設定し、且つ前記画像メモリから読み出される画像を表示するホスト機器部と、前記画像メモリへのアクセスを調停する調停部と、を備えた画像入力装置において、前記調停部は、前記画像メモリのリフレッシュ命令に続いて前記ホスト機器部からの画像メモリアクセスを優先する固定順位の調停方式と、前記画像入力インターフェース部を介して前記各チャンネルのバッファメモリに一時蓄積した画像データの内、画像データ取り込み量が前記画像メモリにアクセスできる最小容量以上で、且つ最も多いバッファメモリから画像データを読み出す変動順位の調停方式と、を備え、頻度の低いアクセスについては前記固定順位の調停方式で簡素化しつつ、頻度の高いアクセスについては高速でランダムアクセス対応できる前記変動順位の調停方式で行うことを特徴とする。
本発明の調停方法は、画像入力インターフェースのメモリアクセスよりも、アクセス頻度の低いDMACのメモリリフレッシュ命令、次にホスト機器でのモニタ表示(間引き表示:データ量少量)を優先することでメモリアクセス調停回路を簡素化しながら、その次に、それらよりアクセス頻度が高い多チャンネルの画像データ入力に対しては、バッファメモリが一杯になって画像取り込みができなくなるのを回避するため、メモリアクセス高速化(バーストアクセス)のため、バッファメモリ取り込みデータ量が画像メモリアクセス最小単位以上かつ最も多いものからFIFO取り込みデータの連続読み出しを行うことにより、画像メモリのリフレッシュ命令・ホスト機器への画像表示・多チャンネルの画像入力の全てに空きが出ない様にする画像メモリアクセス方式である。
請求項2は、前記調停部は、前記画像入力インターフェース部を介して前記各チャンネルのバッファメモリに一時蓄積した画像データを前記画像メモリにアクセスできる最小単位ごとにアクセスした際、最終アクセスの画像データ量が前記最小単位に満たないデータ量であった場合、前記最終アクセスの画像データが最小単位データ量になるように無効データを付加することを特徴とする。
請求項1では、画像メモリアクセスは高速になるバーストアクセス単位で行う。即ち、それに合わせてバッファメモリ連続読み出し単位も決められているが、バッファメモリ取り込み画像データの後端においては、画像メモリアクセス最小単位に満たなくて読み出せない場合が生じる。そこで本発明では、設定された画像サイズの後端では、画像メモリアクセス最小単位となる様にバッファメモリに無効データを書き込むことで回避するものである。
請求項3は、前記調停部は、前記無効データが付加された画像データを前記バッファメモリから読み出して前記画像メモリに書き込む場合、当該無効データをマスクして書き込むことを特徴とする。
バッファメモリ取り込み画像データの後端において、画像メモリアクセス最小単位にならず無効データが書き込まれている場合、バッファメモリから読み出す際には無効データも合わせて読み出すが、そのまま画像メモリに書き込むと無駄なデータが画像メモリに書き込まれてしまう。そこで無効データサイズ分については、画像メモリアクセスの際にデータマスクすることで画像メモリに無効データを書き込むことを回避するものである。
請求項4は、前記調停部は、前記画像入力インターフェース部を介して前記各チャンネルのバッファメモリに一時蓄積した画像データを前記画像メモリにアクセスできる最小単位ごとにアクセスした際、最終アクセスの画像データ量が前記最小単位に満たないデータ量であった場合、前記ホスト機器部により設定された画像データサイズに基づいて画像データの後端を検知し、前記画像メモリのアクセス単位を変更して前記バッファメモリから残りデータ分だけを読み出すことを特徴とする。
バッファメモリ取り込み画像データの後端において、無効データをバッファメモリへ書き込みをする方式では無効データアクセスが生じる。そこで本発明では、ホスト機器部にて予め設定された画像データサイズの後端を検知することにより、バッファメモリ読み出し単位とメモリアクセス最小容量を可変とすることで、無効データアクセスをなくすことができる。
請求項5は、前記調停部は、前記画像入力インターフェース部を介して前記各チャンネルのバッファメモリに一時蓄積した画像データを前記画像メモリにアクセスできる最小単位ごとにアクセスした際、最終アクセスの画像データ量が前記最小単位に満たないデータ量であった場合、前記ホスト機器部により画像データ入力信号の副走査同期信号から画像データ取り込み量を設定し、該設定された画像データ取り込み量に基づいて画像データの後端を検知し、前記画像メモリのアクセス単位を変更して前記バッファメモリから残りデータ分だけを読み出すことを特徴とする。
バッファメモリ取り込み画像データの後端において、無効データをバッファメモリへ書き込みをする方式では無効データアクセスが生じる。そこで本発明では、ホスト機器部で画像データ入力信号の中の副走査画像領域信号での画像データ取り込み開始を設定できることより、その副走査画像領域信号からの画像データサイズ後端を検知することにより、バッファメモリ読み出し単位とメモリアクセス最小容量を可変として、無効データアクセスをなくすことができる。
請求項1の発明によれば、調停部は、画像メモリのリフレッシュ命令に続いてホスト機器部からの画像メモリアクセスを優先する固定順位の調停方式と、画像入力インターフェース部を介して各チャンネルのバッファメモリに一時蓄積した画像データの内、画像データ取り込み量が画像メモリにアクセスできる最小容量以上で、且つ最も多いバッファメモリから画像データを読み出す変動順位の調停方式と、を備え、頻度の低いアクセスについては固定順位の調停方式で簡素化しつつ、頻度の高いアクセスについては高速でランダムアクセス対応できる変動順位の調停方式で行うので、頻度の低いアクセスについては固定順位で簡素化しつつ、頻度の高いアクセスについては高速でランダムアクセス対応できる変動順位で行って、リフレッシュ命令・ホスト機器からのランダムアクセス・複数の画像ストリーミングデータの全てに対応した画像メモリアクセスが可能となる。
また請求項2では、調停部は、画像入力インターフェース部を介して各チャンネルのバッファメモリに一時蓄積した画像データを画像メモリにアクセスできる最小単位ごとにアクセスした際、最終アクセスの画像データ量が最小単位に満たないデータ量であった場合、最終アクセスの画像データが最小単位データ量になるように無効データを付加するので、バッファメモリの読み出しが可能となる。
また請求項3では、調停部は、無効データが付加された画像データをバッファメモリから読み出して画像メモリに書き込む場合、当該無効データをマスクして書き込むので、画像メモリに無効データを書き込むことを回避することができる。
また請求項4では、調停部は、画像入力インターフェース部を介して各チャンネルのバッファメモリに一時蓄積した画像データを画像メモリにアクセスできる最小単位ごとにアクセスした際、最終アクセスの画像データ量が最小単位に満たないデータ量であった場合、ホスト機器部により設定された画像データサイズに基づいて画像データの後端を検知し、画像メモリのアクセス単位を変更してバッファメモリから残りデータ分だけを読み出すので、取り込み画像データサイズの後端にてバッファメモリへの画像データ取り込み量が最小単位に満たなかった場合においても、バッファメモリから読み出して画像メモリアクセスが可能となる。
また請求項5では、調停部は、画像入力インターフェース部を介して各チャンネルのバッファメモリに一時蓄積した画像データを画像メモリにアクセスできる最小単位ごとにアクセスした際、最終アクセスの画像データ量が最小単位に満たないデータ量であった場合、ホスト機器部により画像データ入力信号の副走査同期信号から画像データ取り込み量を設定し、設定された画像データ取り込み量に基づいて画像データの後端を検知し、画像メモリのアクセス単位を変更して前記バッファメモリから残りデータ分だけを読み出すので、取り込み画像データサイズの後端にてバッファメモリへの画像データ取り込み量が最小単位に満たなかった場合においても、バッファメモリから読み出して画像メモリアクセスが可能となる。

以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図1(a)は画像入力システムの概略構成図である。この画像入力システム100は、PC等で構成されるホスト機器1と、画像入力デバッグ装置(以下、単に画像入力装置と呼ぶ)とのインターフェースを司るカードバス(PCIバス)16と、ターゲット機器3と、画像入力装置2とのインターフェースを司る画像入力I/F14と、を備えて構成される。
図1(b)は画像入力システム100の機能ブロック図である。ホスト機器1は、ソフトウェアを実行するCPU(中央演算処理部)5と、プログラムやデータを格納するROM6と、表示部(モニタ)7と、操作部(キーボード等)8と、その他記憶装置9と、を備えている。
画像入力装置2は、ホスト機器1との通信はカードバス16経由で行い、取り込み画像サイズ等を設定する内部レジスタ10と、画像データを格納する画像メモリ(高速大容量DDR_SDRAM)12と、ホスト機器1での間引き表示を行う画像処理部11aとメモリアクセスの調停を行なうメモリアクセス調停部(以下、単に調停部と呼ぶ)11bとを有するメモリ制御部11と、ターゲット機器(プリンタや複写機)3の画像データインターフェース3aと接続する画像入力インターフェース14と、その各チャンネルに取り込み量をカウントできるFIFO制御部13と、を備えている。尚、FIFO制御部13はそれぞれFIFO(バッファメモリ)を備えている。
図2は本発明の実施形態に係る画像入力システムの調停部を中心に示す機能ブロック図である。同じ構成要素には図1(b)と同じ参照番号を付して説明する。この実施形態では、ターゲット機器3の画像データインターフェース3aと接続する画像データ入力インターフェース14と、多チャンネルのストリーミング画像データを取り込んで画像データとして一時蓄積するバッファメモリ(以下、FIFOと呼ぶ)13a〜13dと、画像データを格納する画像メモリ12と、画像メモリ12を制御するメモリ制御部11と、画像データ入力を指示・設定し、且つ画像メモリ12から読み出される画像を表示するホスト機器1と、画像メモリ12へのアクセスを調停する調停部11bと、を備えている。
図3、図4は本発明の第1の実施形態に係る画像入力システムの固定順位の調停方式を説明する機能ブロック図である。同じ構成要素には図2と同じ参照番号を付して説明する。図3では調停部11bは、画像メモリ12のリフレッシュ命令を行い画像メモリ12をリフレッシュする。続いて図4のようにホスト機器1でのモニタ表示(間引き表示:データ量少量)を優先することで調停部11bを簡素化する。
図5は各FIFOの取り込みデータ量とメモリアクセス最小単位による調停を説明する図である。図6は本発明の第2の実施形態に係る画像入力システムの調停方式を説明する機能ブロック図である。同じ構成要素には図2と同じ参照番号を付して説明する。図6のように画像入力インターフェース14を介して各チャンネルのバッファメモリFIFO−C、FIFO−M、FIFO−Y、FIFO−Kに一時蓄積した画像データの内、画像データ取り込み量が画像メモリ12にアクセスできる最小容量以上で、且つ最も多いバッファメモリから画像データを読み出す。即ち、図5で更に詳しく説明すると、メモリアクセス最小単位を1パケット(P)とする。FIFO:シアンでは4Pあり、FIFO:マゼンタでは2Pあり、FIFO:イエローでは1Pあり、FIFO:ブラックでは3Pある。従って、画像データを読み出す順番は、FIFO:シアン、FIFO:ブラック、FIFO:マゼンタ、FIFO:イエローとなる。
以上の通り本発明の調停方法は、画像入力インターフェース14のメモリアクセスよりも、アクセス頻度の低いメモリ制御部のメモリリフレッシュ命令(図3参照)、次にホスト機器でのモニタ表示(間引き表示:データ量少量)(図4参照)を優先することで、調停11bを簡素化しながら、その次に、それらよりアクセス頻度が高い多チャンネルの画像データ入力に対しては、FIFOが一杯になって画像取り込みができなくなるのを回避するため、メモリアクセス高速化(バーストアクセス)のため、FIFO取り込みデータ量が画像メモリアクセス最小単位以上かつ最も多いものからFIFO取り込みデータの連続読み出しを行うことにより、画像メモリ12のリフレッシュ命令・ホスト機器1への画像表示・多チャンネルの画像入力の全てに空きが出ない様にする画像メモリアクセス方式である。
図7は画像取り込みサイズ後端における無効データ書き込みを説明する図である。即ち、FIFO:シアンでは有効データは25a、無効データは25bであり、FIFO:マゼンタでは有効データは26a、無効データは26bであり、、FIFO:イエローでは有効データは27a、無効データは27bであり、FIFO:ブラックでは有効データは28a、無効データは28bである。例えば、FIFO:シアンの取り込み画像データサイズの後端にて、FIFOへの画像取り込み25aが画像メモリアクセス最小単位(8バースト長)に満たさず6バースト分しかなかった場合、最小単位の残り2バースト25bには無効データをFIFOへ書き込み、メモリアクセス最小単位を満たしてFIFO読み出しを可能にする。
以上の通り、実施形態1では、画像メモリアクセスは高速になるバーストアクセス単位で行う。即ち、それに合わせてFIFO連続読み出し単位も決められているが、FIFO取り込み画像データの後端においては、画像メモリアクセス最小単位に満たなくて読み出せない場合が生じる。そこで本実施形態では、設定された画像サイズの後端では、画像メモリアクセス最小単位となる様にFIFOに無効データを書き込むことで回避するものである。
図8は画像取り込みサイズ後端における無効データ信号をマスクする動作を説明する図である。図8(a)はメモリアクセス最小単位が8バーストの場合(通常)のタイミングチャートであり、図8(b)はデータ後端の4バースト分が無効データの場合のタイミングチャートである。尚、上からDQS:ストローブ信号、DQ:データ信号、DM:データマスク信号を表す。そしてストローブ信号の立ち上がりと立下りによりデータ信号がサンプリングされ、データマスク信号がハイレベルの場合に有効データとして読み取られる。
図8(a)では、データマスク信号がデータ信号D0〜D7の間ハイレベルであるので、全てが有効データとして読み取られる。それに対して、図8(b)のように、データマスク信号がデータ信号D0〜D5の間ハイレベルであるので、D0〜D5が有効データとして読み取られるが、D6、D7は無効データとして「0」となる。
以上の通り、FIFO取り込み画像データの後端において、画像メモリアクセス最小単位にならず無効データが書き込まれている場合(図7参照)、FIFOから読み出す際には無効データも合わせて読み出すが、そのまま画像メモリ12に書き込むと無駄なデータが画像メモリ12に書き込まれてしまう。そこで無効データサイズ分については、画像メモリアクセスの際にデータマスクすることで画像メモリに無効データを書き込むことを回避するものである。
またFIFO取り込み画像データの後端において、無効データをFIFOへ書き込みをする方式では無効データアクセスが生じる。そこで別の実施形態として、ホスト機器1にて予め設定された画像データサイズの後端を検知することにより、FIFO読み出し単位とメモリアクセス最小容量を可変とすることで、無効データアクセスをなくすことができる。
またFIFO取り込み画像データの後端において、無効データをFIFOへ書き込みをする方式では無効データアクセスが生じる。そこで別の実施形態としては、ホスト機器1で画像データ入力信号の中の副走査画像領域信号での画像データ取り込み開始を設定できることより、その副走査画像領域信号からの画像データサイズ後端を検知することにより、FIFO読み出し単位とメモリアクセス最小容量を可変として、無効データアクセスをなくすことができる。
以上の説明の通り本発明によれば、調停部11bは、画像メモリ12のリフレッシュ命令に続いてホスト機器1からの画像メモリアクセスを優先する固定順位の調停方式と、画像入力インターフェース部14を介して各チャンネルのFIFOに一時蓄積した画像データの内、画像データ取り込み量が画像メモリ12にアクセスできる最小容量以上で、且つ最も多いFIFOから画像データを読み出す変動順位の調停方式と、を組み合わせたので、頻度の低いアクセスについては固定順位で簡素化しつつ、頻度の高いアクセスについては高速でランダムアクセス対応できる変動順位で行って、リフレッシュ命令・ホスト機器1からのランダムアクセス・複数の画像ストリーミングデータの全てに対応した画像メモリアクセスが可能となる。
また、調停部11bは、画像入力インターフェース部14を介して各チャンネルのFIFOに一時蓄積した画像データを画像メモリ12にアクセスできる最小単位ごとにアクセスした際、最終アクセスの画像データ量が最小単位に満たないデータ量であった場合、最終アクセスの画像データが最小単位データ量になるように無効データを付加するので、FIFOの読み出しが可能となる。
また、調停部11bは、無効データが付加された画像データをFIFOから読み出して画像メモリ12に書き込む場合、当該無効データをマスクして書き込むので、画像メモリ12に無効データを書き込むことを回避することができる。
また、調停部11bは、画像入力インターフェース部14を介して各チャンネルのFIFOに一時蓄積した画像データを画像メモリ12にアクセスできる最小単位ごとにアクセスした際、最終アクセスの画像データ量が最小単位に満たないデータ量であった場合、ホスト機器1により設定された画像データサイズに基づいて画像データの後端を検知し、画像メモリ12のアクセス単位を変更してFIFOから残りデータ分だけを読み出すので、取り込み画像データサイズの後端にてFIFOへの画像データ取り込み量が最小単位に満たなかった場合においても、FIFOから読み出して画像メモリアクセスが可能となる。
また、調停部11bは、画像入力インターフェース部14を介して各チャンネルのFIFOに一時蓄積した画像データを画像メモリ12にアクセスできる最小単位ごとにアクセスした際、最終アクセスの画像データ量が最小単位に満たないデータ量であった場合、ホスト機器1により画像データ入力信号の副走査同期信号から画像データ取り込み量を設定し、設定された画像データ取り込み量に基づいて画像データの後端を検知し、画像メモリ12のアクセス単位を変更してFIFOから残りデータ分だけを読み出すので、取り込み画像データサイズの後端にてFIFOへの画像データ取り込み量が最小単位に満たなかった場合においても、FIFOから読み出して画像メモリアクセスが可能となる。
(a)は画像入力システムの概略構成図、(b)は画像入力システム100の機能ブロック図である。 本発明の実施形態に係る画像入力システムの調停部を中心に示す機能ブロック図である。 本発明の第1の実施形態に係る画像入力システムの固定順位の調停方式を説明する機能ブロック図である。 本発明の第1の実施形態に係る画像入力システムの固定順位の調停方式を説明する機能ブロック図である。 各FIFOの取り込みデータ量とメモリアクセス最小単位による調停を説明する図である。 本発明の第2の実施形態に係る画像入力システムの調停方式を説明する機能ブロック図である。 画像取り込みサイズ後端における無効データ書き込みを説明する図である。 (a)はメモリアクセス最小単位が8バーストの場合(通常)のタイミングチャート、(b)はデータ後端の4バースト分が無効データの場合のタイミングチャートである。
符号の説明
1 ホスト機器、2 画像入力装置、3 ターゲット機器、3a 画像データインターフェース、4 画像入力インターフェース、5 CPU、6 ROM、7 表示部、8 操作部、9 その他記憶装置、10 内部レジスタ、11 メモリ制御部、11a 画像処理部、11b メモリアクセス調停部、12 画像メモリ、13 FIFO制御部、16 カードバス、100 画像入力システム

Claims (5)

  1. ターゲット機器の画像データインターフェースと接続する画像データ入力インターフェース部と、多チャンネルのストリーミング画像データを取り込んで画像データとして一時蓄積するバッファメモリと、前記画像データを格納する画像メモリと、画像データ入力を指示・設定し、且つ前記画像メモリから読み出される画像を表示するホスト機器部と、前記画像メモリへのアクセスを調停する調停部と、を備えた画像入力装置において、
    前記調停部は、前記画像メモリのリフレッシュ命令に続いて前記ホスト機器部からの画像メモリアクセスを優先する固定順位の調停方式と、前記画像入力インターフェース部を介して前記各チャンネルのバッファメモリに一時蓄積した画像データの内、画像データ取り込み量が前記画像メモリにアクセスできる最小容量以上で、且つ最も多いバッファメモリから画像データを読み出す変動順位の調停方式と、を備え、
    頻度の低いアクセスについては前記固定順位の調停方式で簡素化しつつ、頻度の高いアクセスについては高速でランダムアクセス対応できる前記変動順位の調停方式で行うことを特徴とする画像入力装置。
  2. 前記調停部は、前記画像入力インターフェース部を介して前記各チャンネルのバッファメモリに一時蓄積した画像データを前記画像メモリにアクセスできる最小単位ごとにアクセスした際、最終アクセスの画像データ量が前記最小単位に満たないデータ量であった場合、前記最終アクセスの画像データが最小単位データ量になるように無効データを付加することを特徴とする請求項1に記載の画像入力装置。
  3. 前記調停部は、前記無効データが付加された画像データを前記バッファメモリから読み出して前記画像メモリに書き込む場合、当該無効データをマスクして書き込むことを特徴とする請求項1又は2に記載の画像入力装置。
  4. 前記調停部は、前記画像入力インターフェース部を介して前記各チャンネルのバッファメモリに一時蓄積した画像データを前記画像メモリにアクセスできる最小単位ごとにアクセスした際、最終アクセスの画像データ量が前記最小単位に満たないデータ量であった場合、前記ホスト機器部により設定された画像データサイズに基づいて画像データの後端を検知し、前記画像メモリのアクセス単位を変更して前記バッファメモリから残りデータ分だけを読み出すことを特徴とする請求項1、2又は3に記載の画像入力装置。
  5. 前記調停部は、前記画像入力インターフェース部を介して前記各チャンネルのバッファメモリに一時蓄積した画像データを前記画像メモリにアクセスできる最小単位ごとにアクセスした際、最終アクセスの画像データ量が前記最小単位に満たないデータ量であった場合、前記ホスト機器部により画像データ入力信号の副走査同期信号から画像データ取り込み量を設定し、該設定された画像データ取り込み量に基づいて画像データの後端を検知し、前記画像メモリのアクセス単位を変更して前記バッファメモリから残りデータ分だけを読み出すことを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の画像入力装置。
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