JP4789365B2 - 撮像装置およびその露出制御方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、デジタルカメラなどの撮像装置の露出制御に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の撮像装置において、画面の輝度値を算出するにあたり、画面を複数に分割し、その分割した輝度値に中央部分を重視した重みを用いて演算する中央重点測光方式、画面全体を一律の重みを用いて演算する平均測光方式といったような測光方式が用いられている。しかしながら従来の撮像装置は、ユーザがシーンに応じて測光方式を手動で変更するものであった。例えば風景を撮影しているときに見られるように画面上部に空が入るような撮影の場合、測光方式の変更をユーザが忘れてしまうと、画面上部の輝度値がかなり大きいため、高い輝度に引っ張られて画面全体がユーザの意図したものより暗めに撮影されてしまう場合がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上述した問題を解決するため、本願発明は、撮影シーンに応じて自動的に測光方式を変更し、適切な露出制御を行うことが可能な撮像装置を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するために、本願発明にかかる撮像装置は、被写体を撮像して画像データを出力する撮像手段と、撮像画面を複数のエリアに分割し、前記撮像手段から出力される画像データに基づいて各エリアの輝度値を取得する輝度値取得手段と、前記各エリアの輝度値に対する重み付けを決定する重み付け決定手段と、前記輝度値取得手段により取得された輝度値及び前記重み付け決定手段により決定された重み付けに基づいて露出を制御する制御手段と、を有し、前記重み付け決定手段は、前記輝度値取得手段により取得された前記撮像画面の上下方向または左右方向における一方の端部周辺の輝度値が他方の端部周辺の輝度値よりも大きく、かつ、前記一方の端部周辺の輝度値の前記他方の端部周辺の輝度値に対する比率が所定の比率を超える場合、前記他方の端部周辺のエリアの重み付けを前記一方の端部周辺のエリアの重み付けよりも大きくすることを特徴とする。
【0005】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面に沿って本発明の実施の形態を説明する。
【0006】
(第1の実施の形態)
図1は、本実施の形態における撮像装置の概略図である。
【0007】
図1において、撮像部101は、レンズ光学系、絞り、シャッター、電子シャッター、CCDなどの撮像素子、A/D変換器などによって構成されている。レンズ光学系を介して撮像素子に投影された被写体像がデジタル化された画像信号として撮像部101から出力される。
【0008】
AF制御部102は、撮像部101から出力された画像信号に基づいて、画像の焦点を合焦させるためのレンズ光学系の焦点レンズに対する駆動パルス値を演算する。また、AE制御部103は、後述の測光方法に基づいて露出制御補正値を演算する。撮像制御部104は、AF制御部102から出力された駆動パルス値に基づいてレンズ光学系の焦点レンズを駆動制御し、AE制御部103から出力された露出制御値に基づいて、撮像部101のシャッタースピード、絞り、画像信号に対する利得を制御する。
【0009】
画像処理部105は、出力された画像信号に対するホワイトバランス、ガンマ補正、圧縮処理などを施す。また、記憶部106は、画像処理部105において処理された画像信号を不揮発性の記憶媒体に格納する。
【0010】
図2は、本実施の形態におけるAE制御部103の動作処理フローチャートである。図2を用いてAE制御部103の露出制御値が演算される処理方法を説明する。
【0011】
ステップS101において、撮像部101から出力された画像データに基づいて、縦6、横6に画面分割した6×6の36のエリア内のそれぞれにおいて平均輝度Y(I,J)(横I=0,5 縦J=0,5)を算出する。さらに、ステップS102において、算出されたエリアごとの輝度値Y(I,J)に基づいて、画面上部輝度値Yupperおよび画面下部輝度値Yunderを以下の式(1)、(2)に基づいて算出する。
Yupper=(Y(0,0)+Y(1,0)+Y(2,0)+Y(3,0)+Y(4,0)+Y(5,0))/6 式(1)
Yunder=(Y(0,5)+Y(1,5)+Y(2,5)+Y(3,5)+Y(4,5)+Y(5,5))/6 式(2)
そして、ステップS103に進み、Yupper > Yunder ×αであるかどうか判断する。
【0012】
Yupper > Yunder ×αの場合、ステップS104に進み、画面内の各エリアの重みつけ係数Weigth(I,J) (I=0,5 J=0,5)を式(3)に基づいて算出する。
Weight(I,J) = W(I,J)×H(I,J) 式(3)
一方、Yupper > Yunder ×αではない場合、ステップS105に進み、画面内の各エリアの重みつけ係数Weigth(I,J) (I=0,5 J=0,5)を式(4)に基づいて算出する。
Weight(I,J) = W(I,J) 式(4)
ただし、W(I,J)(I=0,5 J=0,5)は、図3に示すような中央のエリアを周囲のエリアより重み付けを大きくした係数を示し、また、H(I,J) (I=0,5 J=0,5)は、画面の下部を画面の上部よりも大きく重み付けした係数を示している。なお、αは正の定数であり、例えばα=4である。
【0013】
そして、ステップS106に進み、算出された輝度値Y(I,J)および重みつけ係数Weigth(I,J)に基づいて、式(5)に基づいて露出制御補正値Deltaを求める。
Delta=Log2(Σ(Y(I,J)×Weight(I,J))/Σ(Weight(I.J))/Yref) 式(5)
ただし、Yrefは適正露出の像を得るためにあらかじめ決定されている画面の目標とする輝度値である。
【0014】
ここで実際に例をあげて説明する。図5のように各エリアの輝度値Y(I,J)が求められたとする。まず画面上部の輝度値は式(1)よりYupper=209.2、画面下部輝度は式(2)よりYunder=17.7となる。ここで、Yupper > Yunder × αが真となるため、Weight(I,J)は図6のようになる。
【0015】
このように画面上部輝度値が画面下部輝度値に対して十分大きい場合、画面上部の重みを小さくすることにより、画面上部の空部分に画面の明るさが引っ張られにくくなり、画面が暗くなるのを防ぐことが可能となる。
【0016】
なお、ステップS106において求められた露出制御補正値は、撮像制御部104に転送され、撮像制御部104において、本露光時の絞り値Av、シャッタースピード値Tv、撮像素子の感度値Svが決定され、その値に基づいて撮像部101の絞り、シャッタースピード、撮像素子感度をコントロールする。
【0017】
以上説明したように、撮像画面内の上部の輝度値と下部の輝度値とを比較することによって自動的に測光のための重み付けを変更しているため、常に適切かつ迅速な露出制御を行うことができる。
【0018】
なお、上述した構成では、各エリアの重み付けを画面上部と画面下部の輝度値の比率を用いて決定しているが、画面上部と画面下部の輝度値の差分を用いて判別するようにしてもよい。
【0019】
このような構成の場合、例えば図2のステップS103において、Yupper ― Yunder >βであるかどうかの判断を行い、Yupper ― Yunder >βである場合にはステップS104に進み、Yupper ― Yunder >βを満たしていなければ、ステップS105に進むことになる。なおβは正の定数である。
【0020】
また、本実施の形態においては、撮像画面のエリアの分割を縦6、横6の36個のエリアに分割したものを用いたが、この数に限定されるものではなく、N×M(N,Mは任意の定数)、または画面上部と画面下部が分別することが可能であればどのような形であってもかまわない。
【0021】
また、本実施形態においては、各エリアの重み付けの係数を求めるにあたり、あらかじめ用意されている重み付け係数(図3)と重み付け補正係数(図4)との演算により求める手段を示したが、演算ではなく、例えば図10に示すように画面下方に重み付けが行われているものをあらかじめ別に用意して用いるようにしてもよい。
【0022】
(第2の実施の形態)
第1の実施の形態、においては図13の撮像画面に示されるように撮像装置が通常の姿勢で撮影した場合、すなわち画面上部に空のような明るい背景がある場合に有効になる。以下に説明する第2の実施の形態においては、図13に示すような撮像装置の通常の姿勢で撮影された場合に加えて、図14の撮像画面に示すような撮像装置を縦姿勢にして撮影した場合においても適切な露出制御動作を可能とする実施の形態である。
【0023】
第2の実施の形態における撮像装置の構成は第1の実施の形態の構成と同様であるのでその説明を省略する。
【0024】
図11は、本実施の形態におけるAE制御部103の動作処理フローチャートである。図11を用いてAE制御部103の露出制御値が演算される処理方法を説明する。
【0025】
ステップS201において、撮像部101から出力された画像データに基づいて、縦6、横6に画面分割した6×6の36のエリア内のそれぞれにおいて平均輝度Y(I,J)(縦I=0,5 横J=0,5)を算出する。さらに、ステップS202において、算出されたエリアごとの輝度値Y(I,J)に基づいて、画面上部輝度値Yupper、画面下部輝度値Yunder、画面左部輝度値Yleft、画面右部輝度値Yrightを以下の式(8)、(9)、(10)、(11)に基づいて算出する。
Yupper=(Y(0,0)+Y(1,0)+Y(2,0)+Y(3,0)+Y(4,0)+Y(5,0))/6 式(8)
Yunder=(Y(0,5)+Y(1,5)+Y(2,5)+Y(3,5)+Y(4,5)+Y(5,5))/6 式(9)
Yleft=( Y(0,0)+ Y(0,1)+Y(0,2)+Y(0,3)+Y(0,4)+Y(0,5))/6 式(10)
Yright=(Y(5,0)+Y(5,1)+Y(5,2)+Y(5,3)+Y(5,4)+Y(5,5))/6 式(11)
そして、ステップS203に進み、Param1, Param2, Param3を以下に示す式を用いて算出する。
Param1 = Yupper/Yunder 式(12)
Param2 = Yleft/Yright 式(13)
Param3 = Yright/Yleft 式(14)
算出されたParam1, Param2, Param3いずれも所定値α以下の場合、すなわち、画面内の上下左右の明るさにあまり偏りがなかった場合、ステップS206に進む。ステップS206において、画面上の各エリアの重み付けが以下の式(15)を用いて決定される。
Weight(I,J) = Wp0(I,J) 式(15)
なお、Wp0(I,J)は、図12に示されるように、画面の中心部のエリアに対して周囲のエリアよりも重み付けを大きくするような係数の配置となっている。
【0026】
また、ステップS203において、少なくともParam1, Param2, Param3のうちいずれか1つがα以上であった場合、ステップS204に進む。
【0027】
ステップS204において、Param1, Param2, Param3のうち、最も大きい値がParam1であった場合、ステップS207に進む。Param1ではない場合、ステップS205に進む。
【0028】
ステップS207において、画面上の各エリアの重み付けが以下の式(16)を用いて決定される。
Weight(I,J) = Wp1(I,J) 式(16)
なお、Wp1(I,J)は、図12に示されるように、画面の下部のエリアに対して上部のエリアよりも重み付けを大きくするような係数の配置となっている。
【0029】
ステップS205において、Param1, Param2, Param3のうち、最も大きい値がParam2であった場合、ステップS208に進む。Param2ではない場合、すなわち、Param1, Param2, Param3のうち、最も大きい値がParam3であった場合ステップS209に進む。
【0030】
ステップS208において、画面上の各エリアの重み付けが以下の式(17)を用いて決定される。
Weight(I,J) = Wp2(I,J) 式(17)
なお、Wp2(I,J)は、図12に示されるように、画面の右部のエリアに対して左部のエリアよりも重み付けを大きくするような係数の配置となっている。
【0031】
ステップS209において、画面上の各エリアの重み付けが以下の式(18)を用いて決定される。
Weight(I,J) = Wp3(I,J) 式(18)
なお、Wp3(I,J)は、図12に示されるように、画面の左部のエリアに対して右部のエリアよりも重み付けを大きくするような係数の配置となっている。
【0032】
そして、ステップS210に進み、算出された輝度値Y(I,J)および重みつけ係数Weigth(I,J)に基づいて、式(19)に基づいて露出制御補正値Deltaを求める。
Delta=Log2(Σ(Y(I,J)×Weight(I,J))/Σ(Weight(I.J))/Yref) 式(19)
以上説明したように、撮像装置本体の姿勢が変化した場合においても、その姿勢に応じて自動的に適切な露出制御を行うことができる。
【0033】
なお、上述した構成では、Param1, Param2, Param3を画面の上下左右の輝度値の比率に基づいて求めているが、これらを画面の上下左右の輝度値の差分に基づいて決定することも可能である。
【0034】
(第3の実施の形態)
本実施の形態は、撮像装置の姿勢を検出する公知のセンサを用いた実施の形態である。
【0035】
図7は、本実施の形態の撮像装置のブロック図である。図7は図1のブロック図に姿勢検出部107が追加されたものである。その他の構成は図1の構成と同様であるのでその説明を省略する。
【0036】
図8は、本実施の形態におけるAE制御部103の動作処理フローチャートである。図8を用いてAE制御部103の露出制御値が演算される処理方法を説明する。
【0037】
ステップS301において、撮像部101から出力された画像データに基づいて、縦6、横6に画面分割した6×6の36のエリア内のそれぞれにおいて平均輝度Y(I,J)(縦I=0,5 横J=0,5)を算出する。
【0038】
そして、ステップS302に進み、姿勢検出部107の検出結果に基づいて、画面上部輝度値Yuppercおよび画面下部輝度値Yundercを算出する。
【0039】
具体的には、姿勢検出部107の検出結果が、撮像装置の通常の姿勢の状態であると判別された場合、画面上部輝度値Yuppercおよび画面下部輝度値Yundercをそれぞれ式(20)、(21)に基づいて算出する。
Yupperc=(Y(0,0)+Y(1,0)+Y(2,0)+Y(3,0)+Y(4,0)+Y(5,0))/6 式(20)
Yunderc=(Y(0,5)+Y(1,5)+Y(2,5)+Y(3,5)+Y(4,5)+Y(5,5))/6 式(21)
また、姿勢検出部107の検出結果が、撮像装置の右側が上側(空側)となる姿勢の状態であると判別された場合、画面上部輝度値Yuppercおよび画面下部輝度値Yundercをそれぞれ式(22)、(23)に基づいて算出する。
Yupperc=(Y(5,0)+Y(5,1)+Y(5,2)+Y(5,3)+Y(5,4)+Y(5,5))/6 式(22)
Yunderc=( Y(0,0)+ Y(0,1)+Y(0,2)+Y(0,3)+Y(0,4)+Y(0,5))/6 式(23)
また、姿勢検出部107の検出結果が、撮像装置の左側が上側(空側)となる姿勢の状態であると判別された場合、画面上部輝度値Yuppercおよび画面下部輝度値Yundercをそれぞれ式(24)、(25)に基づいて算出する。
Yupperc=( Y(0,0)+ Y(0,1)+Y(0,2)+Y(0,3)+Y(0,4)+Y(0,5))/6 式(24)
Yunderc=(Y(5,0)+Y(5,1)+Y(5,2)+Y(5,3)+Y(5,4)+Y(5,5))/6 式(25)
そして、ステップS303に進み、Yupperc > Yunderc ×αであるかどうか判断する。
Yupperc > Yunderc ×αの場合、ステップS304に進み、画面内の各エリアの重みつけ係数Weigth(I,J) (I=0,5 J=0,5)を式(26)に基づいて算出する。
Weight(I,J) = W(I,J)×H(I,J) 式(26)
一方、Yupper > Yunder ×αではない場合、ステップS305に進み、画面内の各エリアの重みつけ係数Weigth(I,J) (I=0,5 J=0,5)を式(27)に基づいて算出する。
Weight(I,J) = W(I,J) 式(27)
【0040】
ただし、W(I,J)(I=0,5 J=0,5)は、図3に示すような中央のエリアを周囲のエリアより重み付けを大きくした係数である。また、H(I,J) (I=0,5 J=0,5)は、姿勢検出部107の検出結果が、撮像装置の通常の姿勢の状態であると判別された場合、図9(a)に示される補正係数を選択し、姿勢検出部107の検出結果が、撮像装置の右側が上側(空側)となる姿勢の状態であると判別された場合、図9(b)に示される補正係数を選択し、姿勢検出部107の検出結果が、撮像装置の左側が上側(空側)となる姿勢の状態であると判別された場合、図9(c)に示される補正係数を選択するものとする。また、αは正の定数である。
【0041】
ステップS106に進み、算出された輝度値Y(I,J)および重みつけ係数Weigth(I,J)に基づいて、式(5)に基づいて露出制御補正値Deltaを求める。
Delta=Log2(Σ(Y(I,J)×Weight(I,J))/Σ(Weight(I.J))/Yref) 式(5)
ただし、Yrefは適正露出の像を得るためにあらかじめ決定されている画面の目標とする輝度値である。
【0042】
以上説明したように、撮像装置の姿勢を検出するセンサを設けた場合においても迅速かつ適切な露出制御を行うことが可能となる。
【0043】
なお、上述した構成では、各エリアの重み付けを画面上部と画面下部の輝度値の比率を用いて決定しているが、画面上部と画面下部の輝度値の差分を用いて判別するようにしてもよい。
【0044】
このような構成の場合、例えば図2のステップS303において、Yupperc ― Yunderc >βであるかどうかの判断を行い、Yupperc ― Yunderc >βである場合にはステップS304に進み、Yupperc ― Yunderc >βを満たしていなければ、ステップS305に進むことになる。なおβは正の定数である。
【0045】
本発明は、一例として、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを、インターネットなどのネットワークを介して撮像装置に供給し、撮像装置のコンピュータ(またはCPUやMPU)が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによって達成できる。
【0046】
この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態のAE制御部212の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【0047】
プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピーディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、CD−R、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROMなどを用いることができる。
【0048】
また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているOS(オペレーティングシステム)などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれる。
【0049】
さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示にもとづき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるCPUなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される。
【0050】
本発明を上記記憶媒体に適用する場合、その記憶媒体には、先に説明したフローチャートに対応するプログラムコードを格納することになるが、簡単に説明すると、本発明の撮像装置に不可欠なモジュールを、記憶媒体に格納することになる。
【0051】
【発明の効果】
以上説明したように、本願発明によれば、例えば、背景に空が含まれるようなシーンにおいても、明るい空の影響を受けることなく適切な露出制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1,第2の実施の形態における撮像装置のブロック図。
【図2】第1の実施の形態におけるAE制御部103の動作処理フローチャート。
【図3】1画面を複数のエリアに分割し、画面の周囲より中央に重み付けを大きくしたときの複数のエリアのそれぞれに対する露出の重みつけ係数の一例を示す図。
【図4】1画面を複数のエリアに分割し、画面の上部より下部に重み付けを大きくしたときの複数のエリアのそれぞれに対する露出の重みつけ補正係数の一例を示す図。
【図5】1画面内の各複数のエリアの輝度値の一例を示す図。
【図6】図5の輝度値に対する補正後の露出の重みつけ係数の一例を示す図。
【図7】第3の実施の形態における撮像装置のブロック図。
【図8】第3の実施の形態におけるAE制御部103の動作処理フローチャート。
【図9】1画面を複数のエリアに分割し、画面の上部より下部に重み付けを大きくしたときの複数のエリアのそれぞれに対する露出の重みつけ補正係数の一例を示す図。
【図10】1画面を複数のエリアに分割し、画面の上部より下部に重み付けを大きくし、かつ画面の周囲より中央に重み付けをおおきくしたときの複数のエリアのそれぞれに対する露出の重みつけ補正係数の一例を示す図。
【図11】第3の実施の形態におけるAE制御部103の動作処理フローチャート。
【図12】1画面を複数のエリアに分割し、各複数のエリアの露出の重みつけ係数の一例を示す図。
【図13】撮像装置を通常の姿勢で撮影したときの画像の一例を示す図。
【図14】撮像装置を縦の姿勢(図13の姿勢に対して90゜回転したときの姿勢)で撮影したときの画像の一例を示す図。
【図15】撮像装置を通常の姿勢で撮影したときの画像の一例を示す図。
【符号の説明】
101 撮像部
102 AF制御部
103 AE制御部
104 撮像制御部
105 画像処理部
106 記憶部
Claims (5)
- 被写体を撮像して画像データを出力する撮像手段と、
撮像画面を複数のエリアに分割し、前記撮像手段から出力される画像データに基づいて各エリアの輝度値を取得する輝度値取得手段と、
前記各エリアの輝度値に対する重み付けを決定する重み付け決定手段と、
前記輝度値取得手段により取得された輝度値及び前記重み付け決定手段により決定された重み付けに基づいて露出を制御する制御手段と、を有し、
前記重み付け決定手段は、前記輝度値取得手段により取得された前記撮像画面の上下方向または左右方向における一方の端部周辺の輝度値が他方の端部周辺の輝度値よりも大きく、かつ、前記一方の端部周辺の輝度値の前記他方の端部周辺の輝度値に対する比率が所定の比率を超える場合、前記他方の端部周辺のエリアの重み付けを前記一方の端部周辺のエリアの重み付けよりも大きくすることを特徴とする撮像装置。 - 前記重み付け決定手段は、前記一方の端部周辺の輝度値が前記他方の端部周辺の輝度値よりも大きく、かつ、前記一方の端部周辺の輝度値の前記他方の端部周辺の輝度値に対する比率が所定の比率を超える場合、前記撮像画面の中央部のエリアの重み付けを前記撮像画面の周囲のエリアの重み付けよりも大きくし、かつ、前記他方の端部周辺のエリアの重み付けを前記一方の端部周辺のエリアの重み付けよりも大きくすることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
- 前記重み付け決定手段は、前記撮像画面の上部周辺の輝度値の下部周辺の輝度値に対する第1の比率と、前記撮像画面の左部周辺の輝度値の右部周辺の輝度値に対する第2の比率と、前記右部周辺の輝度値の前記左部周辺の輝度値に対する第3の比率とを比較した結果、最も大きい比率が前記第1の比率の場合は、前記下部周辺のエリアの重み付けを前記上部周辺のエリアの重み付けよりも大きくし、最も大きい比率が前記第2の比率の場合は、前記右部周辺のエリアの重み付けを前記左部周辺のエリアの重み付けよりも大きくし、最も大きい比率が前記第3の比率の場合は、前記左部周辺のエリアの重み付けを前記右部周辺のエリアの重み付けよりも大きくすることを特徴とする請求項1または2に記載の撮像装置。
- 前記一方の端部周辺の輝度値は、当該一方の端部周辺の各エリアの輝度値の平均値であり、前記他方の端部周辺の輝度値は、当該他方の端部周辺の各エリアの輝度値の平均値であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 被写体を撮像して画像データを出力する撮像手段を有する撮像装置の露出制御方法であって、
撮像画面を複数のエリアに分割し、前記撮像手段から出力される画像データに基づいて各エリアの輝度値を取得する輝度値取得ステップと、
前記各エリアの輝度値に対する重み付けを決定する重み付け決定ステップと、
前記輝度値取得ステップで取得された輝度値及び前記重み付け決定ステップで決定された重み付けに基づいて露出を制御する制御ステップと、を有し、
前記重み付け決定ステップは、前記輝度値取得ステップで取得された前記撮像画面の上下方向または左右方向における一方の端部周辺の輝度値が他方の端部周辺の輝度値よりも大きく、かつ、前記一方の端部周辺の輝度値の前記他方の端部周辺の輝度値に対する比率が所定の比率を超える場合、前記他方の端部周辺のエリアの重み付けを前記一方の端部周辺のエリアの重み付けよりも大きくすることを特徴とする露出制御方法。
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