JPH06215128A - 画像処理装置 - Google Patents

画像処理装置

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JPH06215128A
JPH06215128A JP5005040A JP504093A JPH06215128A JP H06215128 A JPH06215128 A JP H06215128A JP 5005040 A JP5005040 A JP 5005040A JP 504093 A JP504093 A JP 504093A JP H06215128 A JPH06215128 A JP H06215128A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 処理すべき入力画像の性質に応じて適切なデ
ータ変換を行わせ、画質を最適に補正すると共に、入力
画像のコントラストを改善する画像処理装置を提供す
る。 【構成】 入力画像を複数の単位領域に分割し、該単位
領域毎の輝度データの高周波成分を算出する画面分割評
価算出回路9と、入力画像の主要被写体領域を構成する
単位領域と、その単位領域の位置的バラツキと、輝度デ
ータとに基づいて、入力画像の明度を表す明度データを
算出する明度算出手段12と、該明度データに基づい
て、入力画像の輝度データをデータ変換させる変換デー
タを算出する変換データ算出手段7と、該変換データに
基づいて、入力画像の輝度データにデータ変換処理を施
して出力する輝度データ変換手段4を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、入力画像のコントラス
トを改善する画像処理装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、カメラ一体型VTRやレーザーデ
ィスクプレーヤ等の映像機器からの再生画像信号、或る
いはTV放送によって送られてくる映像信号を直接に画
像として記録紙に印写できるカラービデオプリンタが開
発されている。
【0003】ところで、カメラ一体型VTRによって所
望の被写体を撮影する場合、露出、ピント、ホワイトバ
ランス等を対象とする自動調整機能が働くが、撮影しよ
うとする被写体及び背景からなる画像の性質はまちまち
であるため、実際には最適な調整状態を実現することは
困難である。従って、このようなカメラ一体型VTRか
らの撮像信号をそのままビデオプリンタへ供給して画像
を印写した場合、充分なコントラストの画像が得られな
いことがある。
【0004】そこで、入力画像のコントラストを改善す
るべく、ヒストグラム変換と呼ばれる手法が提案されて
いる(例えば、「画像工学ハンドブック」樋渡涓二編、
朝倉書店、第215頁)。該手法は、画面を構成する画像
データの度数分布を予め調べておき、該ヒストグラムが
適切な分布となるようにデータ変換を施すものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】然し乍ら、上記ヒスト
グラム変換法は、予め処理すべき画像の性質が判明して
いる場合には、コントラスト改善に極めて有効な手法で
あるが、カメラ一体型VTRを用いて撮影した画像の如
く、処理した画像がまちまちの場合には、画像の性質が
不明であり、画一的なデータ変換方式では、所期の効果
が得られない場合がある。
【0006】又、一般的には、画像の中の暗い領域はよ
り暗く、明るい領域はより明るくするようにデータ変換
を施すことによってコントラストが改善されるが、最適
な画質補正を行うには画像の主要被写体領域を中心に入
力画像のコントラストを改善する必要がある。
【0007】本発明は、斯かる問題点に鑑みて成された
ものであって、処理すべき入力画像の性質に応じて適切
なデータ変換を行わせ、画質を最適に補正すると共に、
入力画像のコントラストを改善する画像処理装置を提供
することを目的とする。
【0008】
【問題点を解決するための手段】本発明は、入力画像を
複数の単位領域に分割し、入力画像の輝度データに基づ
いて、該単位領域毎の輝度データの高周波成分を算出す
る画面分割評価算出手段と、該画面分割評価算出手段に
より算出された高周波成分に基づいて、入力画像の主要
被写体領域を構成する単位領域を検出する主要被写体領
域検出手段と、該主要被写体領域検出手段により検出さ
れた検出単位領域の位置的バラツキを算出するバラツキ
算出手段と、前記検出単位領域、バラツキ、及び輝度デ
ータに基づいて、入力画像の明度を表す明度データを算
出する明度算出手段と、該明度算出手段により算出され
た明度データに基づいて、入力画像の輝度データをデー
タ変換させる変換データを算出する変換データ算出手段
と、該変換データ算出手段により算出された変換データ
に基づいて、入力画像の輝度データにデータ変換処理を
施して出力する輝度データ変換手段と、を備える画像処
理装置である。
【0009】
【作用】本発明によれば、入力画像の主要被写体領域、
及びその主要被写体領域の位置的バラツキに基づいて入
力画像の輝度データのデータ変換処理を行うので、主要
被写体領域を考慮した入力画像のコントラストの改善が
図られる。
【0010】
【実施例】以下、本発明をビデオプリンタに実施した一
例につき、図面に基づいて説明する。
【0011】図1は本発明をビデオプリンタに実施した
場合の概略構成を示すブロック図である。図において、
1はカメラ一体型VTR等の映像機器から供給されるア
ナログ映像信号をデジタル信号に変換するA/D変換
器、2はA/D変換器1から供給された1画面分の画像
を構成すべきデジタル映像信号を、NTSC(National
Television System Committee)で推奨されている輝度
データY及び色差データU、Vとして記憶する画像メモ
リ、3は画像メモリ2内のデータを読み出し、読み出し
データを輝度データ変換回路4、RGB変換回路5に供
給するメモリ制御回路である。
【0012】この輝度データ変換回路4は、メモリ制御
回路3から供給された輝度データに対し所定のデータ変
換を施した後、RGB変換回路5へ供給する。ここで、
輝度データ変換回路4は、後述の如く、画像印写に先立
ち、変換データ算出回路7において求められた入出力関
係データが格納され、その入出力関係データに基づい
て、輝度データに対しデータ変換を行わせる。
【0013】又、RGB変換回路5は、メモリ制御回路
3、及び輝度データ変換回路4から供給されたYUV信
号をRGB信号に変換し、主制御部6へ供給する。
【0014】8は高周波検出回路であり、画像メモリ2
内の輝度データYを読み出し、その輝度データYに周波
数解析を施して画面の空間周波数を算出し、高周波成分
を検出すると共に、その検出高周波成分を画面分割評価
算出回路9に供給する。ここで、高周波検出回路8はカ
ットオフ周波数が200kHzの高周波帯域フィルタから
構成され、輝度データYの内、200kHz以上の高周波
成分レベルを検出する。
【0015】画面分割評価算出回路9は、図2に示す如
く画面を複数(本実施例では、8×8=64)の単位領
域に分割し、画像メモリ2から読み出したデータ、及び
高周波検出回路8の検出データに基づいて、各単位領域
毎の平均輝度データy(以下、領域輝度データと略記す
る)、彩度データc、及び積算した高周波成分データy
Hを算出し、主制御部6へ供給する。
【0016】主制御部6には、画面分割評価算出回路9
からのデータに基づいて、入力画像の主要被写体領域を
構成する単位領域を検出する主要被写体領域検出回路1
0と、その検出単位領域の位置的バラツキを算出するバ
ラツキ算出回路11と、その検出単位領域、バラツキ、
及び輝度データに基づいて入力画像の明度を表す明度デ
ータを算出する明度算出回路12が接続され、明度算出
回路12において算出した明度データを主制御部6から
変換データ算出回路7へ供給している。
【0017】そして、主制御部6は、印写制御回路13
へRGB変換回路5からの入力に基づいた印写データを
供給し、印写制御回路13によりビデオプリンタを駆動
制御して記録紙上に印写データに基づいた画像印写を行
わせている。
【0018】又、主制御部6は、明度データの他に画面
分割評価算出回路9からのデータに基づいて、後述する
彩度データ、領域輝度データyの最大輝度値、最小輝度
値、標準偏差を求め、それらのデータをも変換データ算
出回路7へ供給している。
【0019】具体的には、主制御部6は、画面分割評価
算出回路9からのデータに基づいて領域輝度データyの
最大値、最小値、及び標準偏差を検出し、最大輝度を有
する単位領域の彩度cMX、最小輝度を有する単位領域の
彩度cMNを彩度データとして変換データ算出回路7へ供
給すると共に、標準偏差を変換データ算出回路7へ供給
している。
【0020】又、明度データ算出回路12は、領域輝度
データyの平均値L、主要被写体領域の輝度平均値E1
を算出する第1算出手段と、標準評価輝度値E2を算出
する第2算出手段とを備え、その算出結果に基づいて、
後述する如く明度データを求め、その明度データを主制
御部6を介して変換データ算出回路7へ供給している。
【0021】第2算出手段では、図3に示す如く、画面
を上記単位領域よりも大きな複数の画面ブロック(本実
施例では、6ブロック)P1、P2、P3、P4、P5、P6
に分割し、その分割画面ブロック毎に、重要度に応じた
重み付け係数W1(=0.3)、W2(=0.21)、W
3(=0.13)、W4(=0.13)、W5(=0.1
3)、W6(=0.1)を設定し、下記数1によって標
準評価輝度値E2を算出している。ここで、p1、p2
3、p4、p5、p6は画面ブロック毎の輝度データの平
均値を表している。尚、この画面ブロックは、図4に示
す如く画面中央部に1人の人物が位置する最も一般的な
画面の構図を考慮して規定されたものであり、画面ブロ
ックP1が最も主要な領域であり、その周囲の画面ブロ
ックP2〜P 6は比較的重要度の低い領域であると仮定し
ている。
【0022】
【数1】
【0023】一方、主要被写体領域検出回路10では、
高周波成分データyHの値が大きい上位単位領域(本実
施例では、上位10領域)を抽出し、その抽出領域を画
面の主要被写体領域と規定している。これは、ビデオカ
メラによる撮影においては、オートフォーカス機能によ
って主要被写体を目的として焦点が合わされるため、高
周波領域が、即ち主要被写体領域となるためである。
【0024】又、バラツキ算出回路11では、主要被写
体領域を構成する抽出単位領域の画面上での位置的バラ
ツキσMを算出している。尚、バラツキσMは0〜1の値
を有し、σM=0のときは主要被写体領域が画面上に最
も集中して存在している状態、即ち、主要被写体領域を
構成する抽出単位領域の信頼度が高い状態を表し、σ M
=1のときは主要被写体領域が画面上に最も分散して存
在している状態、即ち、主要被写体領域を構成する抽出
単位領域の信頼度が低い状態を表している。
【0025】そして、明度算出回路12において、その
算出結果σMと、上記主要被写体領域の輝度平均値E1
及び標準評価輝度値E2とに基づいて、画面上での主要
被写体領域の位置を考慮した評価輝度値Eを、下記数2
によって算出し、上記領域輝度データyの平均値Lと上
記評価輝度値Eとの差(E−L)の値を、画面全体につ
いての明るさの程度を表す明度データとして、輝度デー
タ変換回路4に入力している。ここで、L>Eのときは
画面が暗く、L=Eのときは画面の明るさが適正であ
り、L<Eのときは画面が明るい状態を表している。
【0026】
【数2】
【0027】これにより、図3に示す如く、主要被写体
領域が画面の中央、即ち画面ブロックP2に存在しない
場合においても、主要被写体の輝度が十分に考慮された
明度データを得ることができる。
【0028】一方、変換データ算出回路7は、上記の処
理によって得られた標準偏差、明度データ、彩度デー
タ、最大輝度値、及び最小輝度値の画面評価データに基
づいて、輝度データ変換回路4に格納する入出力関係デ
ータを算出する。
【0029】尚、この入出力関係データの算出におい
て、明度データの他に、単位領域画像の彩度データをも
考慮することにより、例えば濃い紺色が黒色に変換され
たり、明るい青色が白色に変換されて、所謂「色ツブ
レ」が生じることがない。また、入出力関係データの算
出において、明度データ、彩度データの他に、領域輝度
データyの最大輝度値、最小輝度値、及び標準偏差をも
考慮することにより、入力画像のコントラストを更に精
度良く改善できる。
【0030】そして、輝度データ変換回路4は、格納さ
れた入出力関係データに基づいてメモリ制御回路3から
の輝度データYのデータ変換を行う。
【0031】例えば、輝度データYを8ビットで表した
場合、輝度データ変換回路4の入出力関係は図5のよう
に、夫々“0”〜“255”の入力データと出力データ
についての1対1の対応関係で表される。ここで、
“0”は輝度データが最も小さい値を表しており、“2
55”は輝度データが最も大きい値を表している。
【0032】図中の一点鎖線はデータ変換を施さない場
合であって、この鎖線に対して実線の如く、高輝度領域
は更に高輝度化し、低輝度領域は更に低輝度化する修正
によって、コントラストの向上を図ることが出来る。
【0033】本実施例では、実線で示す折れ線を規定す
るために、原点“0”と最大点“255”の間に、全画
面内の領域輝度データyの最大輝度点A、最小輝度点B
の2点を選択する。
【0034】そして、A点の輝度データを第1代表値M
X、B点の輝度データを第2代表値MNとして規定し、
第1代表値MXに対しては正の変化量ΔMX、第2代表
値MNに対しては負の変化量をΔMNを与えて、データ
入出力関係に修正を施すのである。
【0035】上記各変化量は下記の数3、数4によって
表される。
【0036】
【数3】
【0037】
【数4】
【0038】ここで、RAAはA点の変化率、RABはB
点の変化率を表しており、夫々1以下の値に設定され
る。
【0039】上記各変化量ΔMX、ΔMNは、変換デー
タ算出回路7がファジィ推論によって決定する。
【0040】ファジィ推論においては、下記の如き複数
のルールが定義される。 もし標準偏差が小さければ、変化率RAA、RAB
小さく設定する。 もし標準偏差が大きければ、変化率RAA、RAB
大きく設定する。 もし明度データが小さければ、A点の変化率RAA
を大きく設定し、且つ、B点の変化率RABを小さく設
定する。 もし明度データが大きければ、A点の変化率RAA
を小さく設定し、且つ、B点の変化率RABを大きく設
定する。 もし高輝度部の彩度データが大きければ、A点の変
化率RAAを小さく設定する。 もし低輝度部の彩度データが大きければ、B点の変
化率RABを小さく設定する。
【0041】ルール1は、入力画像のコントラストの強
弱に応じて、元々コントラストの弱い画像については、
最小輝度部近傍に対する低輝度化の程度を弱め、急激な
輝度変化を抑制するように作用する。又、ルール2は、
元々コントラストの強い画像については、最大輝度部近
傍を更に高輝度に設定して、コントラストを強調するよ
うに作用する。
【0042】ルール3は、画面が暗い場合に図5のカー
ブを全体として上方に持ち上げるように作用し、ルール
4は、画面が明るい場合に図5のカーブ全体として下方
に下げるように作用して、画面を適正な明るさに設定す
るものである。
【0043】ルール5は、例えば青空等の明るい青色の
部分については、データ変換による高輝度化の程度を弱
め、明るい青色が白色に変換される。所謂青空の白飛び
を防止する。又、ルール6は、例えば濃い紺色の部分に
ついては、低輝度化の程度を弱め、濃い紺色が黒色に変
換される、所謂有彩色の黒つぶれを防止する。
【0044】図6は、上記複数のルールにおけるA点に
ついての前件部及び後件部を示しており、図6(a)は
領域輝度データの標準偏差に関するもの、図6(b)は
明度データに関するもの、図6(c)は彩度データに関
するものである。又、図7は、上記複数のルールにおけ
るB点についての前件部及び後件部を示しており、図7
(a)は領域輝度データの標準偏差に関するもの、図7
(b)は明度データに関するもの、図7(c)は彩度デ
ータに関するものである。
【0045】尚、各データはスケーリング処理によって
“0”〜“32”の定義域内に変換された上、前件部の
メンバーシップ関数により適合度μが算出される。又、
後件部は図示の如く16進数によって表される一定値C
0〜C5に規定され、所謂簡略化ファジィ推論が採用され
ている。
【0046】従って、ファジィ推論の結果としての変化
率Cは下記数5によって算出される。
【0047】
【数5】
【0048】尚、これらによって得られた変化率Cは、
00Hを0%、FFHを100%として、百分率表示に
変換される。
【0049】このようにして、図5のA点及びB点にお
ける変化率RAA、RABが算出されると、これによって
図5の実線の折れ線が規定され、入出力関係が決定され
ることになる。
【0050】従って、輝度データ変換回路4では、画像
印写に先立ち、変換データ算出回路7において算出され
た入出力関係データに基づいて、メモリ制御回路3から
供給される輝度データYのデータ変換を行う。ここで、
変換データ算出回路7において算出された入出力関係デ
ータは、表1に示す如く、入力輝度データYの輝度値X
N(N=0〜255)に対する出力輝度値YNが1対1の
対応関係となっており、画像印写に先立ち、輝度データ
変換回路4に格納される。
【0051】
【表1】
【0052】次に、本発明の画像処理装置の基本動作を
図8のフローチャートにより説明する。
【0053】先ず、映像機器からの1画面分のデジタル
映像信号をA/D変換器1を介して読み出し、画像メモ
リ2に輝度データY、及び色差データU,Vとして記憶
させる(S1)。
【0054】次に、画面分割評価算出回路9において、
画面を64の単位領域に分割したときの、各単位領域毎
の領域輝度データy、彩度データc、及び高周波成分デ
ータyHを算出し(S3)、次のステップS5に進む。
【0055】ステップS5では、画面分割評価算出回路
9で算出された高周波成分データy Hに基づいて、画面
での主要被写体領域を検出し、ステップS7に進む。
【0056】ステップS7では、主要被写体領域の輝度
平均値E1、バラツキσM、及び標準評価輝度値E2を求
め、その結果に基づいて明度データを算出すると共に、
領域輝度データyの最大輝度値MX、最小輝度値MN、
及び標準偏差を算出する。
【0057】次のS9では、標準偏差、明度データ、彩
度データ、最大輝度値MX、及び最小輝度値MNの画面
評価データを変換データ算出回路7へ供給して入出力関
係データを算出し、ステップS11に進む。
【0058】ステップS11では、算出した入出力関係
データを輝度データ変換回路4に格納し、ステップS1
3に進む。
【0059】ステップS13では、画像メモリ2内のデ
ータをメモリ制御回路3に読み込み、輝度データ変換回
路4、及びRGB変換回路5を介して変換されたRGB
信号に基づいて画像印写を行わせ、処理を終了する。
【0060】上述したように、上記実施例では、明度算
出回路12として、領域輝度データyの平均値L、主要
被写体領域の輝度平均値E1を算出する第1算出手段
と、標準評価輝度値E2を算出する第2算出手段とを備
え、その算出結果に基づいて主要被写体領域の位置を考
慮した評価輝度値Eを求め、明度データ(E−L)を算
出する場合について説明したが、この他に、領域輝度デ
ータyの平均値Lを算出する第1算出手段と、上記分割
画面ブロックの中心、即ち主要画面ブロックP1の中心
部を、検出した主要被写体領域の重心部へ所定量移動さ
せた画面ブロックに再分割し、その再分割画面ブロック
に対する標準評価輝度値E2を上記数1によって算出す
る第2算出手段とを備え、その標準評価輝度値E2を評
価輝度値Eに設定し、明度データ(E−L)を算出して
も構わない。この場合、第2算出手段では、主要画面ブ
ロックP1の中心位置Hが、主要被写体領域の画面上で
のバラツキσMに基づいて下記数6によって設定された
位置となるように、画面ブロックの再分割を行わせる。
ここで、h0は画面中央部の位置、h1は主要被写体領域
の重心部の位置を表している。
【0061】
【数6】
【0062】例えば、図3に示す如く、主要被写体領域
が画面中央部に存在しない場合には、図9に示す如く、
主要画面ブロックP1の中心が被写体領域の重心部方向
へ移動した画面ブロックに再分割される。
【0063】従って、上記画像処理装置によれば、画像
のコントラストを改善出来るばかりでなく、主要被写体
領域を検出し、その検出結果に基づいて画像の明度評価
を行っているので、画像に含まれる重要な情報の表現力
向上を図ることができる。
【0064】又、輝度データ変換回路の入出力関係の決
定にファジィ推論を用いているので、画面の様々な性質
を前記変化率に反映させることができ、これによって明
るい青が白に変わる等の「色ツブレ」の問題を解消する
ことが可能である。
【0065】尚、上記実施例では、輝度データ変換回路
の入出力関係の決定にファジィ推論を用いた場合につい
て説明したが、この他の処理、例えばニューロ処理を用
いて入出力関係の決定を行うことも可能である。
【0066】
【発明の効果】以上述べた通り本発明によれば、入力画
像の主要被写体領域、及びその主要被写体領域の位置的
バラツキに基づいて入力画像の輝度データのデータ変換
処理を行うので、主要被写体領域を考慮した入力画像の
コントラストの改善が図られる。
【0067】更に本発明によれば、処理すべき入力画像
の性質に応じた適切なデータ変換が行われるため、画質
を最適に補正すると共に、入力画像のコントラストの改
善を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の画像処理装置をビデオプリンタに適用
させた場合の概略ブロック図である。
【図2】画面分割評価算出回路9において多数に分割さ
れた入力画像の単位領域を表す画面図である。
【図3】主要被写体領域の位置に関係なく、入力画像を
6ブロックに分割した画面ブロックを表す画面図であ
る。
【図4】入力画像の画面中央部に、主要被写体領域とな
る1人の人物が位置する画面図である。
【図5】輝度データの入出力関係を表す関係図である。
【図6】図5のA点についてのファジィルールを説明す
る図である。
【図7】図5のB点についてのファジィルールを説明す
る図である。
【図8】本発明の画像処理装置の基本動作を説明するフ
ローチャートである。
【図9】主要被写体領域の位置を考慮して、入力画像を
6ブロックに分割した画面ブロックを表す画面図であ
る。
【符号の説明】
1 A/D変換器 2 画像メモリ 3 メモリ制御回路 4 輝度データ変換回路 5 RGB変換回路 6 主制御部 7 変換データ算出回路 8 高周波検出回路 9 画面分割評価算出回路 10 主要被写体領域検出回路 11 バラツキ算出回路 12 明度算出回路 13 印写制御回路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力画像のコントラストを改善する画像処
    理装置であって、 入力画像を複数の単位領域に分割し、入力画像の輝度デ
    ータに基づいて、該単位領域毎の輝度データの高周波成
    分を算出する画面分割評価算出手段と、 該画面分割評価算出手段により算出された高周波成分に
    基づいて、入力画像の主要被写体領域を構成する単位領
    域を検出する主要被写体領域検出手段と、 該主要被写体領域検出手段により検出された検出単位領
    域の位置的バラツキを算出するバラツキ算出手段と、 前記検出単位領域、バラツキ、及び輝度データに基づい
    て、入力画像の明度を表す明度データを算出する明度算
    出手段と、 該明度算出手段により算出された明度データに基づい
    て、入力画像の輝度データをデータ変換させる変換デー
    タを算出する変換データ算出手段と、 該変換データ算出手段により算出された変換データに基
    づいて、入力画像の輝度データにデータ変換処理を施し
    て出力する輝度データ変換手段と、を備えることを特徴
    とする画像処理装置。
  2. 【請求項2】前記画面分割評価算出手段は、前記単位領
    域毎の平均輝度を表す領域輝度データを算出する手段を
    備え、且つ、 前記明度算出手段は、前記領域輝度データの平均値L
    と、前記検出単位領域の平均輝度E1とを算出する第1
    算出手段と、入力画像を前記単位領域より大きな複数の
    領域に分割し、入力画像の画面中央部が最大値となるよ
    うに分割領域毎に設定した重みを考慮して前記分割領域
    の平均輝度E2を算出する第2算出手段とを備え、前記
    第1、及び第2算出手段の算出結果、及び前記バラツキ
    に基づいて、入力画像の明度を表す明度データを算出す
    ることを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。
  3. 【請求項3】前記画面分割評価算出手段は、前記単位領
    域毎の平均輝度を表す領域輝度データを算出する手段を
    備え、且つ、 前記明度算出手段は、前記領域輝度データの平均値Lを
    算出する第1算出手段と、前記バラツキに基づいて入力
    画像の画面中央部から前記検出単位領域の重心部へ所定
    量移動させた位置を中心に、入力画像を前記単位領域よ
    り大きな複数の領域に分割し、その分割中心部が最大値
    となるように分割領域毎に設定した重みを考慮して前記
    分割領域の平均輝度E2を算出する第2算出手段とを備
    え、前記第1、及び第2算出手段の算出結果に基づい
    て、入力画像の明度を表す明度データを算出することを
    特徴とする請求項1記載の画像処理装置。
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