JPH0962298A - 音声信号時間軸圧縮装置及び音声信号時間軸伸長装置並びに該装置を用いた音声符号・復号化装置 - Google Patents
音声信号時間軸圧縮装置及び音声信号時間軸伸長装置並びに該装置を用いた音声符号・復号化装置Info
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- JPH0962298A JPH0962298A JP7220553A JP22055395A JPH0962298A JP H0962298 A JPH0962298 A JP H0962298A JP 7220553 A JP7220553 A JP 7220553A JP 22055395 A JP22055395 A JP 22055395A JP H0962298 A JPH0962298 A JP H0962298A
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Abstract
置では、波形の性質が保存されず、再生音声の明瞭度が
悪くなる等の品質劣化を生じる。 【解決手段】 入力音声信号の自己相関係数を算出する
自己相関係数算出部(11)と、該自己相関係数の最大値を
検出する最大値検出部(12)と、該自己相関係数の最大値
と閾値tとの大小関係を判断する判定部(13)と、前記自
己相関係数が最大となる遅延量kを前記音声信号のピッ
チ周期とするピッチ周期抽出部(16)と、前記音声信号の
時間軸圧縮処理を行う時間軸圧縮部(17)とを有する音声
符号化手段と、時間軸伸長処理を行う時間軸伸長部(21)
を有する音声復号化手段であって、前記最大値が前記閾
値tより大きい場合は、前記音声符号化手段及び前記音
声復号化手段で時間軸圧縮伸長処理を行い、前記閾値t
より小さい場合は、前記音声符号化手段及び前記音声復
号化手段で時間軸圧縮伸長処理を行わない。
Description
に利用する音声信号時間軸圧縮装置及び音声信号時間軸
伸長装置並びに該装置を用いた音声符号・復号化装置に
係わり、特に音声信号のピッチ周期における繰り返しを
利用して時間軸方向に圧縮、伸長を行う高能率音声符号
化装置に関するものである。
おいて音声情報の蓄積を行う場合には、蓄積用メモリ容
量の削減が重要であるが、音声符号・復号化装置はこの
要求を可能にするものである。
成を示したものであって、1は自己相関算出部、2はピ
ッチ周期抽出部、3は時間軸圧縮部、4は符号化部、5
はメモリ、6は復号化部、7は時間軸伸長部である。
相関値を自己相関算出部1で数1に従って求め、ピッチ
周期抽出部2によってピッチ周期探索範囲内で最も相関
が大きくなる周期をピッチ周期として抽出する。
ピッチ周波数の上限、下限を想定し、例えば20≦k≦100
(サンプリング周波数が8kHz時)程度の範囲で探索を行
う。時間軸圧縮部3は、抽出されたピッチ周期に応じて
入力s(n)を時間軸方向に圧縮し、圧縮信号sc(n)を
生じる。圧縮信号sc(n)は、符号化部4に加えられて
任意の符号化方式、例えばADPCM方式やCELP方
式で符号化される。
モリ5に記憶される。
れた信号を復号して圧縮再生信号s’c(n)を求める。
この信号を時間軸伸長部7に加え、ピッチ周期の信号を
用いて時間軸方向に伸長し、再生出力s’(n)を生じ
る。
おける時間軸圧縮と時間軸伸長の処理の例を説明するも
のであって、図9(a)は時間軸圧縮、図9(b)は時間軸
伸長の模式図で、横軸は時間であり、縦軸は振幅を示し
ている。
(a)のように抽出されたピッチ周期Pごとに入力s(n)
を切り出し、2周期を1組として前の周期の信号には重
み窓w(m)を掛け、後の周期の信号には逆特性の重み窓
1−w(m)を掛け、それぞれを加算することによって1
周期の信号を合成し、1/2に圧縮された圧縮信号s
c(n)を得る。
ように圧縮再生信号sc’(n)を3周期分とり、前の2
周期に重み窓1−w’(m)を掛け、後の2周期に重み窓
w’(m)を掛け、それぞれを加算することによって2周
期の信号を合成し、次に1周期進んだ時点で同様の操作
を繰り返すことにより、2倍に伸長された伸長信号s’
(n)を得る。
例を図10(a)に示す。図10(a)のような音声信号
において、自己相関値を算出する際の積和範囲Nで数1
によりピッチ周期P1を抽出し、上述した通り、図10
(a)のa1からa2の位置までの最初の2周期を1周
期の信号に圧縮する。そして図10(a)のa2の位置
から再び積和範囲Nでピッチ周期を抽出し圧縮する。こ
れを繰り返すことによって、音声信号波形は半分に圧縮
することができる。
符号・復号化装置において、ピッチ周期を抽出する際
に、上述のような抽出手法では、音声信号が周期性のな
い無声音の部分では、ピッチ周期を抽出することができ
ない。また、図10(b)の音声信号のように積和範囲N
の中でピッチ周期が変動している場合は、正確なピッチ
周期を抽出することができない。
に設定されたピッチ周期に応じて、圧縮及び伸長が行わ
れるため、波形の性質が保存されず、再生音声の明瞭度
が悪くなる等の品質劣化を生じるという問題がある。
いては、最初に抽出したピッチ周期と次に抽出したピッ
チ周期が同じ値になり、ピッチ周期抽出の効率が悪く、
ピッチ周期が短い場合は特に処理負荷が増大するという
問題がある。
決するために、入力音声信号の自己相関係数を算出する
自己相関係数算出部と、第一のピッチ周期探索範囲内で
該自己相関係数の最大値を検出する最大値検出部と、該
自己相関係数の最大値と閾値tとの大小比較を行う判定
部と、前記自己相関係数が最大となる遅延量kを前記音
声信号のピッチ周期とするピッチ周期抽出部と、前記判
定部の比較判定結果に応じて前記音声信号の時間軸圧縮
処理を行う時間軸圧縮部とを有する音声符号化手段と、
前記判定部の比較判定結果に応じて時間軸伸長処理を行
う時間軸伸長部を有する音声復号化手段を備える。
閾値tより大きい場合は、前記音声符号化手段で時間軸
圧縮処理を行うと共に前記音声復号化手段で時間軸伸長
処理を行い、一方前記自己相関係数の最大値が前記閾値
tより小さい場合は、前記音声符号化手段で時間軸圧縮
処理を行わないと共に前記復号化手段で時間軸伸長処理
を行わないことが望ましい。
値tより小さい場合に、前記自己相関係数を算出する際
の積和範囲を縮小して、前記自己相関係数算出部で再度
自己相関係数を算出し直し、前記最大値検出部によって
第二のピッチ周期探索範囲内で該自己相関係数の最大値
を検出し、前記判定部で再度該自己相関係数の最大値と
前記閾値tとの大小比較を行うことが望ましい。
ピッチ周期が前記自己相関係数を算出する際の積和範囲
のなかに含まれる個数rc(但し、rcは整数)を求め、前
記時間軸圧縮部が前記rc個のピッチ周期波形を1ピッチ
周期波形に時間軸圧縮し、前記時間軸伸長部が1ピッチ
周期波形を前記rc個のピッチ周期波形に時間軸伸長する
ことが望ましい。
ために、入力音声信号の自己相関係数を算出する自己相
関係数算出部と、第一のピッチ周期探索範囲内で該自己
相関係数の最大値を検出する最大値検出部と、該自己相
関係数の最大値が閾値tとの大小比較を行う判定部と、
前記自己相関係数が最大となる遅延量kを前記音声信号
のピッチ周期とするピッチ周期抽出部と、前記判定部の
比較判定結果に応じて前記音声信号の時間軸圧縮処理を
行う時間軸圧縮部を備える。
閾値tより大きい場合は、時間軸圧縮処理を行い、一方
前記自己相関係数の最大値が前記閾値tより小さい場合
は時間軸圧縮処理を行わないことが望ましい。
値tより小さい場合に、前記自己相関係数を算出する際
の積和範囲を縮小して、前記自己相関係数算出部で再度
自己相関係数を算出し直し、前記最大値検出部によって
第二のピッチ周期探索範囲内で前記自己相関係数の最大
値を検出し、前記判定部で再度該自己相関係数の最大値
と前記閾値tとの大小比較を行うことが望ましい。
ピッチ周期が前記自己相関係数を算出する際の積和範囲
のなかに含まれる個数rc(但し、rcは整数)を求め、前
記時間軸圧縮部が前記rc個のピッチ周期波形を1ピッチ
周期波形に時間軸圧縮することが望ましい。
ために、入力音声信号の自己相関係数を算出する自己相
関係数算出部と、第一のピッチ周期探索範囲内で該自己
相関係数の最大値を検出する最大値検出部と、該自己相
関係数の最大値が閾値tとの大小比較を行う判定部と、
前記自己相関係数が最大となる遅延量kを前記音声信号
のピッチ周期とするピッチ周期抽出部と、前記判定部の
比較判定結果に応じて前記音声信号の時間軸伸長処理を
行う時間軸伸長部を備える。
閾値tより大きい場合は、時間軸伸長処理を行い、一方
前記自己相関係数の最大値が前記閾値tより小さい場合
は時間軸伸長処理を行わないことが望ましい。
値tより小さい場合に、前記自己相関係数を算出する際
の積和範囲を縮小して、前記自己相関係数算出部で再度
自己相関係数を算出し直し、前記最大値検出部によって
第二のピッチ周期探索範囲内で該自己相関係数の最大値
を検出し、前記判定部で再度該自己相関係数の最大値と
前記閾値tとの大小比較を行うことが望ましい。
号化装置を図1から図5に従って説明する。尚、本発明
に係るそれぞれの構成要素が従来の音声符号・復号化装
置のそれと同一である場合には、同一番号を付すものと
する。
るための符号化側概略ブロック図であって、11は入力
音声信号の自己相関係数を算出する自己相関係数算出
部、12は自己相関係数の最大値を検出する最大値検出
部、13はその最大値が閾値tより大きいか小さいかを
判定する判定部であり、この判定部の判定結果を示す判
定信号はメモリ5に送出される。閾値tの値は0≦t≦1
であり、圧縮率を高める場合には0付近の値を用い、一
方再生音声の歪みを小さくする場合は1付近の値を用い
る。
囲Nを短くして自己相関係数算出部11に戻す積和範囲
縮小部、15は判定部13の結果によって切り替えるス
イッチ、16はピッチ周期抽出部、17は時間軸圧縮を
行う際の圧縮率(=入力音声波形長/出力音声波形長)
を決定する圧縮率決定部、18は入力音声の時間軸圧縮
を行う時間軸圧縮部である。
るための復号化側概略ブロック図であって、19はメモ
リ5に格納された判定信号によって切り替えるスイッ
チ、20は時間軸伸長を行う際の伸長率(=出力音声波
形長/入力音声波形長)を決定する伸長率決定部、21
は時間軸伸長を行う時間軸伸長部、22は19のスイッ
チと連動するスイッチである。
る。
1は入力音声信号の自己相関係数を数2によって求め
る。
00(サンプリング周波数が8kHz時)内でその自己相関係数
の最大値を最大値検出部12で検出し、その最大値が閾
値tよりも大きいか小さいかを判定部13で判定する。
図2のように音声信号が周期性を持つ場合は、その自己
相関係数の最大値は閾値tよりも大きく、一方音声信号
が周期性を持たない場合は、閾値tよりも小さくなる。
っていても積和範囲N内でピッチ周期が変動している場
合は、自己相関係数の最大値は閾値tよりも小さくな
る。このため、閾値tよりも小さい場合は積和範囲縮小
部14で積和範囲Nを減少させ、再度自己相関係数を算
出し、第二のピッチ周期探索範囲内でその自己相関係数
の最大値を最大値検出部12で検出すれば、その最大値
は閾値tよりも大きくなる。ここで、第二のピッチ周期
探索範囲は、通常は第一のピッチ周期探索範囲と同一で
あるが積和範囲Nの値が小さくなればそれに応じて探索
範囲を狭くする。例えば、N≧150の場合は20≦k≦10
0、150>N≧120の場合は20≦k≦80、120>N≧90の場
合は20≦k≦50にする。
も、判定部13で自己相関係数が閾値tよりも小さいと
判定された場合は、スイッチ15を端子aの方に接続す
ると共に判定信号h=0を出力し、一方判定部13で閾値
tよりも大きいと判定された場合は、スイッチ15を端
子bの方に接続すると共に判定信号h=1を出力する。
ち入力音声信号が周期性を持たない場合は、音声信号を
直接符号化部4に入力する。
ち入力音声信号が周期性を持つ場合は、以下の手順で音
声信号の時間軸圧縮を行う。
が最大になる遅延量kをピッチ周期として抽出する。次
に、圧縮率決定部17で積和範囲N1とピッチ周期P1に
基づいて数3により圧縮率rcを決定する。
及び圧縮率の値に基づいて時間軸圧縮を行う。
波形が4つ含まれ、圧縮率rc=4で時間軸圧縮した場合を
示す。図3は、積和範囲N1内でピッチ周期が変動して
おり自己相関係数の最大値が閾値tよりも小さいため、
積和範囲をN2に縮小し再度自己相関係数を算出して閾
値tよりも大きくなった場合で、圧縮率rc=2で圧縮した
様子を示す。
接続している場合は,入力音声信号を符号化し、スイッ
チ15が端子bに接続している場合は時間軸圧縮した信
号を符号化し符号を出力する。
及び判定信号を記録する。
で復号化する。次に、判定信号がh=0の場合はスイッチ
19を端子cに接続し、h=1の場合は端子dに接続す
る。
復号化音声が直接出力される。
伸長率決定部20で圧縮率をもとに伸長率を決定する。
伸長率は圧縮率と一致させることが多い。時間軸伸長部
21では、伸長率及びピッチ周期の値に基づいて時間軸
伸長を行う。
生音声を出力する。即ち、スイッチ19が端子cに接続
している場合はスイッチ22は端子eに接続し、スイッ
チ19が端子dに接続している場合はスイッチ22は端
子fに接続する。
用いて説明する。
ップS11で自己相関係数を算出する際の積和範囲N1
(例えばN1=200)を設定する。ステップS12では変
数iを0に設定する。ステップS13では入力音声信号
の自己相関係数を算出する。ステップS14ではステッ
プS13で求めた自己相関係数の中から最大値を検出す
る。ステップS15ではその最大値が閾値tより小さい
か大きいかを判断する。閾値tより小さい場合はステッ
プS16へ、大きい場合はステップS20へ進む。
いか大きいかを判断し、小さい場合はステップS17
へ、大きい場合はステップS19へ進む。ステップS1
7では変数iをインクリメントする。ステップS18で
は積和範囲N1を例えば50減少させ(N2=N1−50)、ス
テップS13へ戻す。ステップS19ではスイッチ15
を端子aに接続し、ステップS20へ進んだ場合はスイ
ッチ15を端子bに接続する。ステップS21では自己
相関係数が最大となるときの遅れkをピッチ周期とし、
ステップS22では圧縮率を決定し、ステップS23で
時間軸圧縮を行う。ステップS24では符号化を行い、
最後にステップS25で符号,圧縮率、ピッチ周期及び
判定結果をメモリに格納する。
ップS31でメモリから符号,圧縮率、ピッチ周期及び
判定結果を読み出す。ステップS32では復号化を行
う。ステップS33では判定信号hが0か1かを判断す
る。h=1の場合はステップS34に進みスイッチ19を
端子dに接続し、h=0の場合はステップS38に進み端
子cに接続する。ステップS34でスイッチ19を端子
dに接続した場合はステップS35で伸長率を決定す
る。伸長率は圧縮率と一致させることが多い。
い、ステップS37でスイッチ22を端子fに接続す
る。スイッチ19を端子cに接続した場合はステップS
39でスイッチ22を端子eに接続する。最後に、ステ
ップS40で再生音声が出力される。 <音声信号時間軸圧縮装置>以下、本発明の音声信号時
間軸圧縮装置を図6に従って説明する。尚、本音声信号
時間軸圧縮装置に係わるそれぞれの構成要素が音声符号
・復号化装置のそれと同一である場合には、同一番号を
付すものとする。
最大値検出部12、判定部13、積和範囲縮小部14、
スイッチ15、ピッチ周期抽出部16、時間軸圧縮部1
8は図1の音声符号・復号化装置のそれと同一であるた
め説明は割愛する。
出する際の積和範囲N1とピッチ周期P1により、圧縮率
rcは、1<rc≦[N1/P1]の範囲で決定する(但し、
[]はガウス記号でその記号内の数を越えない最大の整
数を表す。)。24はスイッチでスイッチ15と連動
し、音声を出力する。即ち、スイッチ15が端子aに接
続している場合はスイッチ24は端子gに接続し、スイ
ッチ15が端子bに接続している場合はスイッチ24は
端子hに接続する。 <音声信号時間軸伸長装置>以下、本発明の音声信号時
間軸伸長装置を図7に従って説明する。尚、本音声信号
時間軸伸長装置に係わるそれぞれの構成要素が音声符号
・復号化装置あるいは音声信号時間軸圧縮装置のそれと
同一である場合には、同一番号を付すものとする。
最大値検出部12、判定部13、積和範囲縮小部14、
スイッチ15、ピッチ周期抽出部16、スイッチ24は
図6の音声信号時間軸圧縮装置のそれと同一であり、2
1は図1の音声符号・復号化装置のそれと同一であるた
め説明は割愛する。
る。ここで、伸長率reは任意であるが一般的には、1<r
e≦3の範囲で決定することが多い。
のない無声音の場合は、時間軸圧縮及び伸長を行わない
ため、波形の性質が保存でき、再生音声の明瞭度が悪く
なる等の品質劣化を防ぐことができるという効果を奏す
る。
る場合でも、自己相関係数を算出する際の積和範囲を縮
小することにより、正確なピッチ周期を求めることがで
きるため、時間軸圧縮及び伸長を行っても、波形の性質
が保存でき、再生音声の明瞭度が悪くなる等の品質劣化
を防ぐことができるという効果を奏する。
チ周期が連続する場合、時間軸圧縮及び伸長を行う際の
圧縮率及び伸長率を高めることによって、ピッチ周期抽
出の処理負荷を軽減し、再生音声の品質を劣化させずに
音声符号・復号化装置の圧縮率を高めることができるい
う効果を奏する。
図である。
フローである。
フローである。
ク図である。
ク図である。
である。
ある。
る。
Claims (11)
- 【請求項1】 入力音声信号の自己相関係数を算出する
自己相関係数算出部と、第一のピッチ周期探索範囲内で
該自己相関係数の最大値を検出する最大値検出部と、該
自己相関係数の最大値と閾値tとの大小比較を行う判定
部と、前記自己相関係数が最大となる遅延量kを前記音
声信号のピッチ周期とするピッチ周期抽出部と、前記判
定部の比較判定結果に応じて前記音声信号の時間軸圧縮
処理を行う時間軸圧縮部とを有する音声符号化手段と、 前記判定部の比較判定結果に応じて時間軸伸長処理を行
う時間軸伸長部を有する音声復号化手段を備えることを
特徴とする音声符号・復号化装置。 - 【請求項2】 前記自己相関係数の最大値が前記閾値t
より大きい場合は、前記音声符号化手段で時間軸圧縮処
理を行うと共に前記音声復号化手段で時間軸伸長処理を
行い、一方前記自己相関係数の最大値が前記閾値tより
小さい場合は、前記音声符号化手段で時間軸圧縮処理を
行わないと共に前記復号化手段で時間軸伸長処理を行わ
ないことを特徴とする請求項1記載の音声符号・復号化
装置。 - 【請求項3】 前記自己相関係数の最大値が前記閾値t
より小さい場合に、前記自己相関係数を算出する際の積
和範囲を縮小して、前記自己相関係数算出部で再度自己
相関係数を算出し直し、前記最大値検出部によって第二
のピッチ周期探索範囲内で該自己相関係数の最大値を検
出し、前記判定部で再度該自己相関係数の最大値と前記
閾値tとの大小比較を行うことを特徴とする請求項1記
載の音声符号・復号化装置。 - 【請求項4】 前記ピッチ周期抽出部が抽出したピッチ
周期が前記自己相関係数を算出する際の積和範囲のなか
に含まれる個数rc(但し、rcは整数)を求め、前記時間
軸圧縮部が前記rc個のピッチ周期波形を1ピッチ周期波
形に時間軸圧縮し、前記時間軸伸長部が1ピッチ周期波
形を前記rc個のピッチ周期波形に時間軸伸長することを
特徴とする請求項1記載の音声符号・復号化装置。 - 【請求項5】 入力音声信号の自己相関係数を算出する
自己相関係数算出部と、第一のピッチ周期探索範囲内で
該自己相関係数の最大値を検出する最大値検出部と、該
自己相関係数の最大値が閾値tとの大小比較を行う判定
部と、前記自己相関係数が最大となる遅延量kを前記音
声信号のピッチ周期とするピッチ周期抽出部と、前記判
定部の比較判定結果に応じて前記音声信号の時間軸圧縮
処理を行う時間軸圧縮部を備えることを特徴とする音声
信号時間軸圧縮装置。 - 【請求項6】 前記自己相関係数の最大値が前記閾値t
より大きい場合は、時間軸圧縮処理を行い、一方前記自
己相関係数の最大値が前記閾値tより小さい場合は時間
軸圧縮処理を行わないことを特徴とする請求項5記載の
音声信号時間軸圧縮装置。 - 【請求項7】 前記自己相関係数の最大値が前記閾値t
より小さい場合に、前記自己相関係数を算出する際の積
和範囲を縮小して、前記自己相関係数算出部で再度自己
相関係数を算出し直し、前記最大値検出部によって第二
のピッチ周期探索範囲内で該自己相関係数の最大値を検
出し、前記判定部で再度該自己相関係数の最大値と前記
閾値tとの大小比較を行うことを特徴とする請求項5記
載の音声信号時間軸圧縮装置。 - 【請求項8】 前記ピッチ周期抽出部が抽出したピッチ
周期が前記自己相関係数を算出する際の積和範囲のなか
に含まれる個数rc(但し、rcは整数)を求め、前記時間
軸圧縮部が前記rc個のピッチ周期波形を1ピッチ周期波
形に時間軸圧縮することを特徴とする請求項5記載の音
声信号時間軸圧縮装置。 - 【請求項9】 入力音声信号の自己相関係数を算出する
自己相関係数算出部と、第一のピッチ周期探索範囲内で
該自己相関係数の最大値を検出する最大値検出部と、該
自己相関係数の最大値が閾値tとの大小比較を行う判定
部と、前記自己相関係数が最大となる遅延量kを前記音
声信号のピッチ周期とするピッチ周期抽出部と、前記判
定部の比較判定結果に応じて前記音声信号の時間軸伸長
処理を行う時間軸伸長部を備えることを特徴とする音声
信号時間軸伸長装置。 - 【請求項10】 前記自己相関係数の最大値が前記閾値
tより大きい場合は、時間軸伸長処理を行い、一方前記
自己相関係数の最大値が前記閾値tより小さい場合は時
間軸伸長処理を行わないことを特徴とする請求項9記載
の音声信号時間軸伸長装置。 - 【請求項11】 前記自己相関係数の最大値が前記閾値
tより小さい場合に、前記自己相関係数を算出する際の
積和範囲を縮小して、前記自己相関係数算出部で再度自
己相関係数を算出し直し、前記最大値検出部によって第
二のピッチ周期探索範囲内で該自己相関係数の最大値を
検出し、前記判定部で再度該自己相関係数の最大値と前
記閾値tとの大小比較を行うことを特徴とする請求項9
記載の音声信号時間軸伸長装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22055395A JP3806453B2 (ja) | 1995-08-29 | 1995-08-29 | 音声信号時間軸圧縮装置及び音声信号時間軸伸長装置並びに該装置を用いた音声符号・復号化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22055395A JP3806453B2 (ja) | 1995-08-29 | 1995-08-29 | 音声信号時間軸圧縮装置及び音声信号時間軸伸長装置並びに該装置を用いた音声符号・復号化装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0962298A true JPH0962298A (ja) | 1997-03-07 |
JP3806453B2 JP3806453B2 (ja) | 2006-08-09 |
Family
ID=16752803
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22055395A Expired - Fee Related JP3806453B2 (ja) | 1995-08-29 | 1995-08-29 | 音声信号時間軸圧縮装置及び音声信号時間軸伸長装置並びに該装置を用いた音声符号・復号化装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
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