JPH1042201A - 画像欠陥補正回路 - Google Patents

画像欠陥補正回路

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JPH1042201A
JPH1042201A JP8197761A JP19776196A JPH1042201A JP H1042201 A JPH1042201 A JP H1042201A JP 8197761 A JP8197761 A JP 8197761A JP 19776196 A JP19776196 A JP 19776196A JP H1042201 A JPH1042201 A JP H1042201A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ディジタル処理による正確な欠陥補正が充分
に得られるようにした画像欠陥補正回路を提供するこ
と。 【解決手段】 CCDからA/D変換して得たディジタ
ル映像信号の内、欠陥画素があるライン上からの信号を
本線ライン信号Xとし、この本線ライン信号から1ライ
ン前のラインの信号を前ライン信号A、そして、本線ラ
イン信号より1ライン後のラインの信号を後ライン信号
Bとし、これらから、補間値生成回路3、4、5によ
り、夫々補間値CX、CA、CBを算出し、重み付け加
算して補間値Cとした上で、セレクタ15により本線ラ
イン信号Xに置き換えるようにする。このとき、補間対
象となる画素を欠陥画素の周囲にある複数の画素に広
げ、欠陥画素に対する補間と共に、これら複数の画素に
対する補間が行なわれるようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像素子を用いた
映像処理装置に係り、特に、欠陥画素を含む固体撮像素
子を用いた装置を対象とする画像欠陥補正回路に関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年、CCD(Charge Coupled Devices)
などの固体撮像素子の発展は目覚ましく、民生用の小型
テレビジョンカメラから、業務用のかなり大型のテレビ
ジョンカメラまで広く用いられるようになっているが、
この固体撮像素子には、結晶欠陥などによる傷をもった
画素が含まれている場合があり、これが画質劣化の要因
となる。
【0003】特に白欠陥又は白傷と呼ばれる欠陥が存在
した場合、信号レベルの高いノイズとして現われるので
目に付きやすく、画質を著しく劣化させるが、しかし、
このような欠陥を皆無にしようとすると、大幅な製造歩
留まりの低下をきたし、工業製品として成り立ち難くな
る。
【0004】そこで、このような固体撮像素子の白傷に
対して、信号処理系で補正を行なうことにより、欠陥を
有する固体撮像素子でも、ある程度までは使用可能に
し、歩留まりを改善する技法について、既に幾つかの提
案がなされ、また実用化されている。
【0005】ところで、この補正処理については、アナ
ログ処理でもディジタル処理でも可能であるが、アナロ
グ回路で行う方式の場合には位相合せが問題となるの
で、ディジタル回路で行なうのが通例である。そこで、
以下、このディジタル方式による補正回路の従来技術に
ついて、図7により説明する。
【0006】この図7において、CCD71から出力さ
れた映像信号は、まずアナログ処理部72で増幅され、
次いでA/D変換器73でアナログからディジタル信号
に変換される。一方、欠陥位置情報処理回路74はメモ
リを備えており、このメモリには、予めCCD71を調
べて検出した欠陥位置情報が記録されており、この位置
情報に従って補正動作が働くようになっている。
【0007】そこで、前ライン情報回路75は、欠陥位
置情報処理回路74のメモリから読出された欠陥位置情
報に基づいて、欠陥画素が含まれている水平走査線(ラ
イン)の1ライン前の画像情報を記録し、補間値選択回
路76で、欠陥画素付近の画像情報と1ライン前の画像
情報から補間値を選択し、これらからの情報により、セ
レクタ回路77で欠陥画素位置の信号に対する補間値へ
の置き換え動作が行なわれ、補正された映像出力を得る
のである。
【0008】このように、補間をディジタルで行なうよ
うにすれば、欠陥位置に対する位相合わせが正確に行え
るため、有効な補正を容易に得ることができる。なお、
この種の従来技術としては、例えば特開平3−2963
74号の公報を挙げることができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、CC
Dからの信号処理系にアナログ処理が存在している点に
ついて配慮がされておらず、欠陥補正の完遂度に問題が
あった。すなわち、従来技術は、ディジタル補正処理な
ので、位相合わせの点では問題がない。
【0010】しかし、従来技術では、図7から明らかな
ように、CCDから出力された映像信号がディジタル処
理部に入力されるまでに、アナログ処理回路(増幅回路
など)及びA/D変換器を経由しており、このとき、フ
ィルタ効果のため帯域制限を受けてしまう点について配
慮がされていない。
【0011】この結果、図8(a)に示すように、CCD
出力では1画素分であった白欠陥信号が、ディジタル処
理部に入力する時点では、同図(b)に示すように、なま
った波形となり、一画素分の欠陥が水平走査線(ライン)
方向の前後に広がって、複数画素分の画質劣化として現
われる。
【0012】しかるに、従来技術では、欠陥画素の信号
だけに置換補正を与える方式であるため、その前後の信
号劣化はそのまま残り、従って、完全な補正にならない
のである。
【0013】本発明の目的は、ディジタル処理による正
確な欠陥補正が充分に得られるようにした画像欠陥補正
回路を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】前述のように、欠陥画素
前後の信号は、本来のデータと異なっているため、これ
を用いて欠陥画素の補間を行なったのでは、誤った補正
になってしまう。また、この結果、欠陥画素についての
補正だけではなく、その欠陥画素前後の画素の信号につ
いての補正も必要になる。
【0015】このため、本発明では、補間対象となる画
素を前記欠陥画素の周囲にある複数の画素に広げ、前記
欠陥画素に対する補間と共に、これら複数の画素に対す
る補間が行なわれるようにしたものである。
【0016】更に、別の本発明では、補間に用いる情報
として、主に前ライン上の映像情報及び後ライン上の映
像情報を利用し、欠陥画素と同一のライン上の画像情報
については、欠陥画素及びその前後の画素のデータを除
いて補間に使用するように構成したものである。前ライ
ン上の映像情報及び後ライン上の映像情報を用いて補正
を行うため、欠陥画素だけでなく、その前後の信号につ
いても補間が可能になる。
【0017】ただ、前後ラインの情報で補正するため、
ラインと平行な絵柄、つまり横縞模様の画像入力に対し
ては誤って補正を行う可能性がある。これを避けるた
め、更に、別の本発明では、垂直走査線方向の画像の変
化を判定し、その結果に基づいて補間値の重み付けを切
り替えるようにする。
【0018】その結果、欠陥画素だけではなく、欠陥画
素の前後の信号についても適切な補正を行うことがで
き、ディジタル処理による正確な画像欠陥補正を得るこ
とができる。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明による画像欠陥補正
回路について、図示の実施形態により詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施形態で、ここでは、CCDから
A/D変換して得たディジタル映像信号の内、欠陥画素
があるライン上からの信号を本線ライン信号Xとし、こ
の本線ライン信号から1ライン前のラインの信号を前ラ
イン信号A、そして、本線ライン信号より1ライン後の
ラインの信号を後ライン信号Bとし、これら3本のライ
ンの信号を夫々入力するように構成してある。
【0020】ここで、これらの信号は、以下のようにし
て得られる。すなわち、まず、CCDからA/D変換し
て得たディジタル映像信号をそのまま前ライン信号Aに
する。そうすれば、映像信号を1ライン時間遅延したの
が本線ライン信号Xであり、2ライン時間遅延したのが
後ライン信号Bとなる。
【0021】図1に戻り、まず、欠陥位置情報処理回路
1にはメモリが備えてある。そして、このメモリには、
予め組み合わされるCCDを検査測定して求めた欠陥画
素の位置情報を記憶しておく。そして、これにより、欠
陥位置情報処理回路1は、外部から入力される映像同期
信号と、これに基づいてメモリから読出した欠陥位置情
報、及び補間範囲設定回路2から与えられる補間範囲指
定情報に基づいて、各部分の制御を所定のタイミングで
実行する。
【0022】次に、補間値生成回路3は、本線ライン信
号Xから補間値CXを生成する働きをする。このときの
補間値の生成には、補間対象画素の前後複数画素分の信
号を用いるようになっている。図2は、この補間値生成
回路3の詳細を示したもので、図において、21はシフ
トレジスタ、22は乗算器、23は加算器である。欠陥
画素と同一のライン上にある信号、すなわち、本線ライ
ン信号から補間値を生成する場合、補間対象画素の位相
をZ(0)とすると、Z(−3)〜Z(−1)、Z(+1)〜Z
(+3)に定数を乗じて加算した出力が補間値CXに相当
する。
【0023】従来技術の問題点として指摘したように、
欠陥信号は、ディジタル処理部に入力する時点では、な
まった波形となり、欠陥画素前後の信号も本来のデータ
と異なっているため、これを用いて欠陥画素の補間を行
えば、誤った補正になってしまい、且つ、この結果、欠
陥画素だけではなく、前後の画素の信号についても補正
をする必要がある。
【0024】従って、この図2の補間値生成回路3の構
成では、欠陥画素信号Z(0)の前後信号は補正に利用で
きないことになる。そこで、前後信号の範囲を1画素分
とすると、Z(−1)及びZ(+1)を除き、Z(−3)〜Z
(−2)、Z(+2)〜Z(+3)に、乗算器22により定数
を乗じて、加算器23で加算した出力を補間値とすれば
良い。ここで、この定数は、全ての定数値を加算したと
き、1倍になるという条件のもとに決められる。
【0025】次に、欠陥画素の前後信号Z(−1)及びZ
(+1)の補間に使用する補間値を作る場合には、信号Z
(−1)に対してはZ(0)、Z(+1)の信号は補間に利用
できないことになる。そして、このとき、最も相関性が
強い信号はZ(−2)になるため、これの比重を大きくし
て、つまり乗算器22による定数を大きくして、信号Z
(−3)及びZ(+2)と加算演算して補間値CXを生成す
る。
【0026】また、信号Z(+1)に対しては、Z(0)、
Z(−1)の信号は補間に利用できないことになり、最も
相関性が強い信号はZ(+2)であるため、これの比重を
大きくして、信号Z(+3)及びZ(−2)と加算演算して
補間値CXを生成する。従って、この実施形態によれ
ば、欠陥画素前後信号の劣化を考慮した補正を得ること
ができる。
【0027】しかし、このままでは、補正対象に対し最
も相関性の強い筈の信号を補間に利用できないため、完
全な補間にならない。そこで、この解決のため、図1の
実施形態では、補間値生成回路3の他にも補間値生成回
路4、5を設け、相関性の強い信号として、垂直走査方
向の信号を補間に用いるようにしたものである。
【0028】まず、図3は、本線ライン信号(x1、x
2、x、x4、x5)と前ライン信号(a1〜a5)、及
び後ライン信号(b1〜b5)の関係を、欠陥画素xを中
心にして示したものである。そして、まず、補間値生成
回路4は、前ライン信号Aから補間値CAを生成する。
このときの補間値生成処理は、本質的には図2で示した
内容と同様であるが、欠陥画素xと最も相関性の強い信
号a3に比重を掛け、a2及びa4の信号と加算して補
間値CAを得るようにする。
【0029】次に、補間値生成回路5では、後ライン信
号Bから補間値CBを生成する。これも図2で示したも
のと同様であるが、欠陥画素xと最も相関性の強いb3
信号に比重を掛け、b2及びb4の信号に加算して補間
値CBを得るのである。
【0030】そして、この実施形態では、以上のように
して生成した本線ライン信号Xによる補間値CXと、前
ライン信号Aによる補間値CA、及び後ライン信号Bに
よる補間値CBに、夫々重み付けをして加重した値を最
終的な補間値Cとするのである。
【0031】従って、この実施形態によれば、相関性の
強い信号(a3、b3)が利用できるため、より正確な補
正が得られる。また、同様に、欠陥画素(x)の前後信号
x2、x4に対する補間値として、まず信号x2につい
ては、信号a1、a2、a3及びb1、b2、b3を用
いて生成し、信号x4については、信号a3、a4、a
5及びb3、b4、b5を用いて生成すれば、欠陥画素
の場合と同様に、正確な補正が得られる。
【0032】次に、上記した、補間値CXと補間値C
B、及び補間値CAに対する重み付けについて説明す
る。なお、この重み付けは、基本的には、本線ライン信
号Xによる補間値CXは、欠陥画素の前後信号の歪みの
問題から相関性の弱い信号となるため比重は軽く、前ラ
イン信号A、及び後ライン信号Bによる補間値CA、C
Bの比重を重くしてやればよい。
【0033】しかして、この場合には、ラインと平行な
絵柄、つまり横縞模様の画像入力に対しては誤った補正
を行う可能性がある。いま、判り易くするため、本線ラ
イン分の比重を0、前ライン分、後ライン分をそれぞれ
0.5とし、入力画像は、水平方向に変化がない絵柄と
する。そうすると、この場合での期待値と補間値のずれ
は、図4に示すようになる。なお、この図で、Xは本線
ライン信号のレベルで、欠陥画素信号の本来の値、つま
り期待値を示し、CXは補間値を示す。
【0034】この図4から明らかなように、パターン1
では、補間値は期待値に近いが、パターン2、パターン
3となるに従って補間値と期待値のずれが大きくなる。
この問題を避けるためには、垂直走査線方向の画像の変
化を判定し、その結果に基づいて補間値の重み付けを切
り替える必要があり、図1の実施形態では、この方法が
適用されている。
【0035】図1に戻って具体的に説明する。まず、レ
ベル検出回路6は、本線ライン上の映像情報から欠陥画
素付近の映像信号レベルの平均値(もしくは低域成分量)
を算出する。次に、レベル検出回路7は、前ライン上の
映像情報から欠陥画素付近の位相に相当する映像信号レ
ベルの平均値(もしくは低域成分量)を算出する。また、
レベル検出回路8は、後ライン上の映像情報から欠陥画
素付近の位相に相当する映像信号レベルの平均値(もし
くは低域成分量)を算出する。そして、これらの検出結
果は画像判定回路9に入力される。
【0036】そこで、画像判定回路9は、各平均値(も
しくは低域成分量)を比較し、その比較結果に基づい
て、同一ライン上の映像情報による補間値、前ライン上
の映像情報による補間値、及び後ライン上の映像情報に
よる補間値の重み付けの切り替え制御を、以下に示すよ
うにして行う。
【0037】まず、レベル検出回路6の出力(本線ライ
ン信号のレベル平均値)をLX、レベル検出回路7の出
力(前ライン信号のレベル平均値)をLA、レベル検出回
路8の出力(後ライン信号のレベル平均値)をLBとし、
LA−LX及びLB−LXの比較演算を行う。次に、こ
の演算結果に基づいて、以下の〜に示す基準で重み
付けの値を切り替えるのである。
【0038】ここで、αはレベル変化の下側の基準値、
βはレベル変化の上側の基準値を示しており、考え方と
しては、信号LA、LX、LBのレベルに変化がなけれ
ば、信号LAとLBで補間を行い、レベル変化が大きい
場合は、信号LAとLBに信号LXの成分を加えて補間
するのである。
【0039】 |LA−LX|≦α、且つ|LB−L
X|≦αの場合 補間値C=0.5CA+0.5CB α<|LA−LX|≦β、且つ|LB−LX|≦α
の場合 (a) LA−LX≧0、且つLB−LX≧0の場合 補間値C=0.25CX+0.25CA+0.5CB (b) LA−LX<0、且つLB−LX≧0の場合 補間値C=0.25CA+0.75CB (c) LA−LX≧0、且つLB−LX<0の場合 補間値C=0.25CA+0.75CB (d) LA−LX<0、且つLB−LX<0の場合 補間値C=0.25CX+0.25CA+0.5CB |LA−LX|≦α、且つα<|LB−LX|≦β
の場合 (a) LA−LX≧0、且つLB−LX≧0の場合 補間値C=0.25CX+0.5CA+0.25CB (b) LA−LX<0、且つLB−LX≧0の場合 補間値C=0.75CA+0.25CB (c) LA−LX≧0、且つLB−LX<0の場合 補間値C=0.75CA+0.25CB (d) LA−LX<0、且つLB−LX<0の場合 補間値C=0.25CX+0.5CA+0.25CB α<|LA−LX|≦β、且つα<|LB−LX|
≦βの場合 (a) LA−LX≧0、且つLB−LX≧0の場合 補間値C=0.5CX+0.25CA+0.25CB (b) LA−LX<0、且つLB−LX≧0の場合 補間値C=0.25CX+0.375CA+0.375
CB (c) LA−LX≧0、且つLB−LX<0の場合 補間値C=0.25CX+0.375CA+0.375
CB (d) LA−LX<0、且つLB−LX<0の場合 補間値C=0.5CX+0.25CA+0.25CB |LA−LX|>β、且つ|LB−LX|≦αの場
合 補間値C=0.125CX+0.875CB |LA−LX|≦α、且つ|LB−LX|>βの場
合 補間値C=0.125CX+0.875CA |LA−LX|>β、且つα<|LB−LX|≦β
の場合 補間値C=0.5CX+0.5CB α<|LA−LX|≦β、且つ|LB−LX|>β
の場合 補間値C=0.5CX+0.5CA |LA−LX|>β、且つ|LB−LX|>βの場
合 補間値C=CX 画像判定回路9は上記判定基準に基づき、重み付け選択
回路10、11、12を制御し、重み付けの組み合わせ
を切り替える。選択回路10、11、12の出力は加算
器13で加重され、最終的な補間値Cとなり、セレクタ
15に供給される。
【0040】セレクタ15は、欠陥位置情報処理回路1
から入力される欠陥位置情報により切り替え制御され、
欠陥画素及びその前後の補間すべき信号が現われたタイ
ミングで本線ライン信号Xを補間値Cに切り替え、欠陥
が補間された映像出力を取り出すのである。
【0041】このとき、本線ライン信号Xの経路には、
遅延回路14が設けてあり、これにより、本線ライン信
号Xと補間値Cの間に生じてしまう位相差が補正される
ことになり、従って、セレクタ15の出力には、正確に
補間された映像信号が得られることになる。
【0042】ところで、補間値の算出や補間の対象とす
べき欠陥画素の前後の信号の個数としては、必ずしも1
画素分の信号に限らない。そこで、この実施形態では、
補間範囲設定回路2が設けてあり、従って、これによ
り、対象とする信号の個数を任意に選択することができ
る。
【0043】次に、本発明の他の実施形態について、図
5により説明する。CCDに画素欠陥があったときで
も、欠陥が目立つのは、欠陥画素付近の映像信号レベル
が低い場合であり、信号レベルが高い場合はあまり目立
たない。それどころか、信号レベルが高い場合に欠陥補
間を施すと、かえって期待値に対する補間値のずれが目
立ってしまうことがある。
【0044】そこで、これを避けるため、この図5の実
施形態では、欠陥画素付近の映像信号レベルに応じて、
欠陥補正の割合を変化させる機能を設けたものであり、
このため、図1の実施形態に対して乗算器53、54
と、加算器55を付加したものである。
【0045】従って、この図5において、補間値生成回
路51は、図1に示す実施形態の回路から、本線ライン
信号用のレベル検出回路6と遅延回路14、それにセレ
クタ15だけを取り出して示したものであり、補間値C
を得るまでの動作は同じである。
【0046】まず、乗算器53は、本線ライン信号X
に、レベル検出回路6から供給される本線ライン信号X
のレベルLXに応じて定まる所定の係数(1−K)を掛
け、信号(1−K)Xとして取り出す働きをする。次に、
乗算器54は、補間値生成回路51から出力される補間
値Cに、レベル検出回路6から供給される本線ライン信
号XのレベルLXに応じて定まる所定の係数Kを掛け、
補間値KCとして取り出す働きをする。
【0047】そして、加算器55は、乗算器53から出
力される信号(1−K)Xと、乗算器54から出力される
補間値KCを加算し、信号C’として取り出す働きをす
る。従って、この信号C’は、 C’=(1−K)X+KC となる。ここで、係数Kは、0から1までの間で変化す
るように設定されており、従って、係数(1−K)とは、
1の補数関係にある。
【0048】そして、この係数Kは、図6に示すよう
に、本線ライン信号XのレベルLXの関数として、つま
り、K=fLXとして与えられるようになっているが、
この関数fは、図示のように、本線ライン信号Xのレベ
ルLXに所定の基準レベルL0を設定しておき、この基
準レベルL0を中心として、ほぼレベルLXに反比例さ
せ、レベルLL 以下ではK=1で、LH 以上ではK=0
となるように設定してある。
【0049】従って、この図5の実施形態では、レベル
検出回路6で検出した欠陥画素付近の本線ライン信号の
レベルLXに応じて、補間値生成回路51で算出した補
間値Cと、本線ライン信号を遅延した信号Xを、互いに
レベル1の補数関係を保った状態で選択して取り出し、
補間値C’としているので、欠陥画素付近の映像信号レ
ベルに応じて欠陥補正の割合が変化されることになり、
この結果、信号レベルが高く、欠陥があまり目立たない
ときには、欠陥補間が働かないようにでき、過剰な補間
による画質の悪化を充分に抑えることができる。
【0050】
【発明の効果】本発明によれば、固体撮像素子から信号
所定系にアナログ処理を含んでいた場合でも、ディジタ
ル処理による正確な欠陥補正が確実に得ることができ、
固体撮像素子の歩留まりの向上によるコストダウンを充
分に図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による画像欠陥補正回路の一実施形態を
示すブロック図である。
【図2】本発明における補間値生成回路の一実施形態を
示すブロック図である。
【図3】本線ライン信号と前ライン信号、及び後ライン
信号の関係を、欠陥画素を中心にして示した説明図であ
る。
【図4】入力信号のレベルによる補間結果のずれを示す
説明図である。
【図5】本発明による画像欠陥補正回路の他の一実施形
態を示すブロック図である。
【図6】本発明の他の一実施形態における係数の特性図
である。
【図7】従来技術のよる画像欠陥補正回路の一例を示す
ブロック図である。
【図8】従来技術の問題点を説明するためのスペクトル
図である。
【符号の説明】
1 欠陥位置情報処理回路 2 補間範囲設定回路 3、4、5 補間値生成回路 6、7、8 レベル検出回路 9 画像判定回路 10、11、12 重み付け選択回路 13 加算器 14 遅延回路 15 セレクタ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 固体撮像素子の欠陥画素位置を記憶する
    手段を備え、欠陥画素からの映像信号を、他の画素から
    の映像信号により補間する方式の映像処理回路におい
    て、 補間対象となる画素を前記欠陥画素の周囲にある複数の
    画素に広げ、前記欠陥画素に対する補間と共に、これら
    複数の画素に対する補間が実行されるように構成したこ
    とを特徴とする画像欠陥補正回路。
  2. 【請求項2】 請求項1の発明において、 前記複数の画素に対する補間を実行する手段が、 前記欠陥画素が存在するラインと同一のライン上の映像
    情報と、1ライン前のライン上の映像情報と、1ライン
    後のライン上の映像情報を用いて補間値を算出する手段
    と、 前記同一のライン上の映像情報から前記欠陥画素付近の
    映像信号レベルの平均値(もしくは低域成分量)を算出す
    る手段と、 前記1ライン前のライン上の映像情報から欠陥画素付近
    の位相に相当する映像信号レベルの平均値(もしくは低
    域成分量)を算出する手段と、 前記1ライン後のライン上の映像情報から欠陥画素付近
    の位相に相当する映像信号レベルの平均値(もしくは低
    域成分量)を算出する手段と、 前記各平均値(もしくは低域成分量)を比較し、その比較
    結果に基づいて、前記同一のライン上の映像情報による
    補間値と、前記1ライン前のライン上の映像情報による
    補間値と、前記1ライン後のライン上の映像情報による
    補間値の重み付けを切り替えて加算する手段とで構成さ
    れ、 該加算する手段の出力を補間値として、前記欠陥画素に
    対する補間と、前記複数の画素に対する補間とが行なわ
    れるように構成されていることを特徴とする画像欠陥補
    正回路。
  3. 【請求項3】 請求項2の発明において、 前記欠陥画素の映像信号レベル、もしくは欠陥画素付近
    の映像信号レベルの平均値、もしくは欠陥画素付近の映
    像信号の低域成分量を算出する手段を設け、 該手段の算出結果に応じて、補間の程度が制御されるよ
    うに構成されていることを特徴とする画像欠陥補正回
    路。
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